(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動自在に支持されて搬送されるワークを誘導加熱する加熱コイルを備え、上記加熱コイルは、その展開状態において略矩形状のコイル軌跡が１平面上で１巻き毎に対角線方向の一方向へずれるように巻き重ねた形状をなし、この巻き重ねたコイルをその略中央部で曲げて略門型に形成することにより、上記ワークの搬送方向と略平行な複数の水平コイル部と、この水平コイル部と略直交する複数の垂直コイル部とを形成し、上記水平コイル部は上下方向に平行に並んでいることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
揺動自在に支持されて搬送されるワークを誘導加熱する加熱コイルを備え、上記加熱コイルは、その展開状態において略矩形状のコイル軌跡が１平面上で渦巻き状をなし、この渦巻き状のコイルをその略中央部で曲げて略門型に形成することにより、上記ワークの搬送方向と略平行な複数の水平コイル部と、この水平コイル部と略直交する複数の垂直コイル部とを形成し、上記水平コイル部と上記垂直コイル部との角部は、当該角部から上記ワークの搬送経路の向こう側へ至った位置の角部とその位置が上下方向に互いにずれていることを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばチューブ状の金属製品を焼鈍するのに適した加熱装置に係り、特に、熱処理中にワークに付着した微粉を振るい落とすようにした加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薬品などを注入するチューブは一般にアルミニウムから製造されている。このようなアルミ製チューブは、アルミ素材に深絞り加工を行って成形され、その後、内部応力の除去および軟化のための焼鈍と内外面塗装とを経て製品とされる。ここで、アルミ製チューブの焼鈍には、従来、バーナーや電熱ヒータ等を用いた雰囲気加熱炉が用いられていた。また、アルミ製チューブをプレス成形する際には、ステアリン酸亜鉛などを含有する潤滑剤が使用される。このような潤滑剤は、形成されたアルミ製チューブに付着しているが、通常は焼鈍工程で蒸発するようになっている。したがって、アルミ製チューブを焼鈍した後、洗浄せずに塗装を行うことも可能であり、実際には洗浄工程を省くことが多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アルミ製チューブをプレス成形する際には、アルミニウムの微粉が同時に生成され、これら微粉はアルミ製チューブの内外周面に付着することがある。ところが、そのような微粉が付着したまま塗装すると、塗装面に小さな突起が形成されて製品不良となる。そして、製品不良の大半はアルミ製チューブに付着した微粉に起因しているのが現状であった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ワークに付着した微粉を除去することができる加熱装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の加熱装置は、揺動自在に支持されて搬送されるワークを誘導加熱する加熱コイルを備え、上記加熱コイルは、その展開状態において略矩形状のコイル軌跡が１平面上で１巻き毎に対角線方向の一方向へずれるように巻き重ねた形状をなし、この巻き重ねたコイルをその略中央部で曲げて略門型に形成することにより、上記ワークの搬送方向と略平行な複数の水平コイル部と、この水平コイル部と略直交する複数の垂直コイル部とを形成し、上記水平コイル部は上下方向に平行に並んでいることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の加熱装置は、揺動自在に支持されて搬送されるワークを誘導加熱する加熱コイルを備え、上記加熱コイルは、その展開状態において略矩形状のコイル軌跡が１平面上で渦巻き状をなし、この渦巻き状のコイルをその略中央部で曲げて略門型に形成することにより、ワークの搬送方向と略平行な複数の水平コイル部と、この水平コイル部と略直交する複数の垂直コイル部とを形成し、水平コイル部と垂直コイル部との角部は、当該角部からワークの搬送経路の向こう側へ至った位置の角部とその位置が上下方向に互いにずれていることを特徴としている。
【０００７】
【作用】
まず、本発明の基本原理について図５ないし図７を参照して説明する。電磁誘導加熱は、図５に示すように、ワークＷの両側で電流Ｉ0を流すことによりワークＷの内部に誘導電流Ｉ1を生じさせて発熱させるものである。その際、ワークＷに水平コイル部Ｃが均等に面していれば、誘導電流Ｉ1はワークＷの軸線回りの方向へ流れ、誘導電流Ｉ1により生じる力Ｆも軸線側へ均一に働いてつり合う。一方、ワークＷに水平コイル部Ｃが均等に面していない場合には、図６に示すように、水平コイル部Ｃの配置のアンバランスの程度に応じてワークＷの軸線に対して傾いた方向の誘導電流Ｉ2が流れる。この場合、誘導電流Ｉ2により生じる力Ｆ0は、誘導電流Ｉ2を含む平面上にあって互いに打ち消し合うように作用するが、力Ｆ0の水平方向の分力Ｆ01および垂直方向の分力Ｆ02は、ワークＷを傾かせる方向へ作用する。そして、搬送されるワークＷが揺動することにより、上記のような力Ｆ0のバランスを失ってワークＷが激しく振動する。
【０００８】
請求項１および請求項２に係る発明は、上記のような原理を利用したものであり、請求項１の加熱装置では、垂直コイル部の上下方向の長さが、左右の一方の側で段階的に増加しかつ左右の他方の側で段階的に減少する。また、請求項２の加熱装置では、垂直コイル部の上下方向の長さが左側または右側の方が長くなっている。これにより、水平コイル部と垂直コイル部とがワークに対して均等に配置されず、その結果、上述したような振動をワークに与えて微粉を振るい落とすことができる。
【０００９】
次に、垂直コイル部に流れる電流によってワークの搬送方向と略平行な磁場Ｅが形成され（図７参照）、この磁場Ｅと誘導電流Ｉ2とによりワークＷに力Ｆ1，Ｆ2が作用する。請求項２に記載の加熱装置は、この力Ｆ1，Ｆ2のうちＦ2を利用してワークＷを回転させ、これによって、より確実に微粉を振るい落とすようにしたものである。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の加熱装置では、搬送方向へ進むに従って一方の側では垂直部が段階的に長くなり、他方の側では垂直部が段階的に短くなる。そのような垂直部によって形成される磁場Ｅおよび誘導電流Ｉ2はねじれた方向を有する。また、このねじれの方向は、ワークＷが加熱コイルの入口部および出口部を通過する際に漸次変化する。
【００１１】
誘導電流Ｉ2にねじれが生じていない場合には、ワークＷに作用する力（図中符号Ｆ3で示す）の方向は誘導電流Ｉ2が流れる水平方向と直交して垂直方向にバランスするため、それらの力によってワークは影響を受けない。ところが、誘導電流Ｉ2がねじれていると、バランスした力Ｆ1と傾斜した方向の力Ｆ2が発生し、この力Ｆ2の分力Ｆ21がワークＷに対する回転力として働く（図７（Ｃ）参照）。このように、請求項１の加熱装置では、ワークＷを振動させるだけではなく回転運動も与えるので、微粉を確実に振るい落とすことができる。
【００１２】
【実施例】
Ａ．第１実施例（請求項１）
（１）実施例の構成
以下、図１ないし図８を参照しながら本発明の一実施例について説明する。図１は実施例の加熱装置を示す側面図である。図において符号１０は加熱装置の骨組みとなるフレームである。フレーム１０は、水平に配置されたプレート１１の前後両端部に、下方へ向けて伸びる支柱１２，１３を取り付けて構成されている。このフレーム１０は、工場内に設置される図示しない炉本体に取り付けられるようになっている。
【００１３】
フレーム１０の支柱１２，１３には加熱コイル２０が懸架されている。加熱コイル２０は、図４に示すように、１本の導体を矩形状をなすように巻き重ね、図４中直線Ｌを中心として円弧状に湾曲させて両端部にアーチ部２０Ａ，２０Ｂを有する形状とされている。加熱コイル２０は、また、断面矩形状の銅製のパイプであり、内部に冷却水が流通させられるようになっている。
【００１４】
図２は、加熱コイル２０の詳細を示す斜視図であり、この図と図４に基づいて加熱コイル２０の巻き方について説明する。図２において符号１Ｂは、加熱コイル２０の一方の端部に形成された水平部（水平コイル部）を示し、水平部１Ｂの一端には、ニップル２１を有する管２２が接続されている（図１参照）。水平部１Ｂの他端には、垂直上方へ延在する垂直部（垂直コイル部）１Ｃが形成され、垂直部１Ｃに連続して半円弧状をなす湾曲部１Ｄが形成されている。さらに、湾曲部１Ｄの端部には、これと連続して鉛直下方へ延在する垂直部８Ｅが形成されている。
【００１５】
垂直部８Ｅの下端部には、加熱コイル２０の内側へ突出する凸部８Ｉが形成され、凸部８Ｉの端部から水平部８Ａが延在させられている。そして、水平部８Ａに連続して垂直部８Ｆ、湾曲部８Ｇ、垂直部２Ｈおよび凸部２Ｊが形成され、水平部１Ｂよりも一段下の水平部２Ｂへと連なっている。このようにして、水平部２Ｂの下側に水平部３Ｂ，…８Ｂが順次配置され、水平部８Ａの上側に水平部７Ａ，…１Ａが順次配置される。水平部１Ａは、水平部１Ｂと同じ上下位置に配置され、その端部にはニップル２１を有する管２３が接続されている。また、水平部８Ｂも水平部８Ａと同じ上下位置に配置されている。
【００１６】
図２から理解できるように、水平部１Ｂから発して加熱コイル２０を巡ってゆくと、湾曲部１Ｄ，８Ｇの右隣の湾曲部２Ｄ，７Ｇに達し、以後、図１に示すように湾曲部７Ｄ，２Ｇを経て最後に湾曲部８Ｄに至り、湾曲部８Ｄから水平部１Ａに至る。このような配置により、水平部１Ａ〜８Ａおよび水平部１Ｂ〜８Ｂは、全て等しい長さとされている。また、左側手前の垂直部８Ｆ，７Ｆ，…は、左側から右側へ移るに従って漸次長さが短くなり、左側奥の垂直部２Ｈ，３Ｈ，…は、逆に左側から右側へ移るに従って漸次長さが長くなっている。また、右側手前の垂直部８Ｅ，７Ｅ，…は、左側から右側へ移るに従って漸次長さが短くなり、右側奥の垂直部１Ｃ，２Ｃ，…は、逆に左側から右側へ移るに従って漸次長さが長くなっている。さらに、アーチ部２０Ａ，２０Ｂは、凸部２Ｊ，…９Ｄ，…によって横方向に互いにずれている。
【００１７】
上記構成の加熱コイル２０の内側には、その入口から出口へ向けて走行可能なコンベア（図示略）が配置されている。コンベアは複数のピン２５（図７（Ｂ）参照）を有しており、ピン２５にワークＷを被せた状態で搬送するようになっている。ワークＷは、上端部が閉塞されたチューブ状のもので、ピン２５よりも充分大きな内径を有している。これにより、ワークＷは、上端部を支点としてピン２５に揺動自在に支持されている。
【００１８】
次に、加熱コイル２０の両端の水平部１Ａ，１Ｂには、電極２６，２７が接続され、電極２６，２７は、電源入力端子２８に接続されている。なお、図中符号２９は加熱コイル２０への冷却水の給排水ホースを接続するためのニップル、３０は給排水管である。
【００１９】
（２）実施例の作用・効果
ワークＷは、アルミ素材から深絞り加工により形成され、実施例の加熱装置のピン２５に被せられる。なお、加熱装置の加熱コイル２０には、高周波電流が供給される。コンベアにより搬送されたワークＷが加熱コイル２０の入口に入ると、ワークＷに誘導電流が流れる。図８に示すように、加熱コイル２０の入口に入った所では、水平部２Ｂ，８Ａは図中矢印Ｘで示す配置となっている。また、ワークＷの両側の最下段の水平部は、２Ｂ，８Ａ，→３Ｂ，７Ａ→４Ｂ，６Ａ→…と順次移行し、その位置は、ワークＷがアーチ部２０Ａの出口に向かうに従って矢印Ｘで示す配置から矢印Ｙで示す配置に順次移行する。
【００２０】
このため、加熱コイル２０の入口付近では、ワークＷには図６中矢印Ｓで示すような大きく傾斜した方向の誘導電流Ｉ2が流れ、水平部８Ａ，…で形成される磁場により、ワークＷを傾斜させる方向の力Ｆ0が作用する。そして、ワークＷが搬送されるに従って、誘導電流Ｉ2の傾斜が小さくなり、アーチ部２０Ａの出口に達した時点では図中矢印Ｒで示すような流れとなる。逆に、加熱コイル２０の出口側のアーチ部２０Ｂでは、その入口部では矢印Ｒ、アーチ部２０Ａの出口部では矢印Ｓで示すような誘導電流Ｉ2が流れる。
【００２１】
上記のような加熱コイル２０の形状のため、垂直部８Ｆ，…によって形成されるアーチ部２０Ａの出口側から入口側へ向かう磁場Ｅ（図７（Ａ）参照）には、ねじれ（ゆがみ）が生じている。このため、図７（Ａ）に示すように、誘導電流Ｉ2によって生じる力Ｆ2の方向は互いにねじれた方向となり、その力Ｆ2の分力Ｆ21がワークＷに回転力を与える。そして、ワークＷは、回転しながら揺動することによって、ワークＷの軸側へ向かう力のバランスがこわれて激しく振動し、付着した微粉が振るい落とされる。なお、アーチ部２０Ａを通過した後では、水平部８Ａ，…がワークＷに対して均等に配置されているので、ワークＷの回転運動や振動は生じない。また、ワークＷが出口側のアーチ部２０Ｂに達すると、上記と同様のワークＷの回転運動および振動が生じて残った微粉が振るい落とされる。
【００２２】
上記構成の加熱装置においては、ワークＷに対向する加熱コイル２０の水平部８Ａ，…および垂直部２Ｈ，…を不均一に配置しているから、ワークＷに作用する力のバランスを不安定にして振動を与えることができる。これにより、ワークＷに付着した微粉を振るい落とすことができ、よって、焼鈍後のワークＷをそのまま塗装しても不良品の発生が少なく、生産歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
特に、上記実施例では、水平部８Ａ，…と垂直部２Ｈ，…の角部の位置がワークＷの一方の側では段階的に上昇し、他方の側では下降する。このため、垂直部２Ｈ，…による磁場にねじれが生じ、ワークＷを回転させて微粉を確実に振り落とすことができる。また、上記実施例では、水平部８Ａ，…の長さが全て等しいから、水平部８Ａ，…と対向している時間がワークＷの上下位置にかかわらず一定となる。よって、ワークＷをむらなく均一に加熱することができる。
【００２４】
Ｂ．第２実施例（請求項２）
次に、図９および図１１を参照して本発明の第２実施例について説明する。なお、以下の説明においては、前記第１実施例と同等の構成要素には同符号を付してその説明を省略する。図１１に示すように、加熱コイル４０は、展開状態における形状が渦巻き状とされ、この渦巻き状コイルをその略中央部で曲げて略Ｕ字状に形成されている。ただし、図１１は、巻線の数を少なくして示したものである。図中符号４１，４２は加熱コイル２０の垂直部、符号４３は水平部である。この実施例では、左側の垂直部４１と水平部４３との角部は、コンベアを挟んで同じ位置で向かい合っている。しかしながら、右側の垂直部４２と水平部４３との角部は互いにずれている。
【００２５】
すなわち、図９において最も右端の垂直部１Ａと相対向する垂直部は存在しない。次に、右から２つ目の垂直部２Ａと対向する垂直部は最下段の水平部１Ｂまで達している。また、右から３つ目の垂直部３Ａと対向する垂直部は、下から２段目の水平部２Ｂまで達している。このように、垂直部２Ａ，…と水平部２Ｂ，…との角部は、コンベアの向こう側の角部よりも一段上に配置されている。
【００２６】
上記構成の加熱装置においては、加熱コイル４０によってワークＷに誘導電流が流れて加熱される。そして、ワークＷが出口側のアーチ部４０Ａに達すると、コンベアを挟んで両側の加熱コイル４０の長さがアンバランスであるため、前記第１実施例と同様にワークＷが振動して微粉が振るい落とされる。
【００２７】
Ｃ．変更例本発明は前記実施例に限定されるものではなく、以下のような種々の変更が可能である。
(1)前記各実施例における加熱コイル２０，４０を上下逆向きに配置することができる。この場合、ワークＷはトロリーコンベアに吊るして搬送するように構成すればよい。
(2)焼鈍用に限らず、その他あらゆる熱処理に用いることができる。
(3)加熱コイルの断面形状は、矩形に限らず円形、楕円形など任意である。
(4)加熱コイルの巻き方は前記各実施例以外の種々の方法を採用することができる。
(5)前記実施例では加熱コイルの水平部が直線状であるが、横方向へ湾曲させることもできる。
(6)アーチ部を湾曲させているが、矩形状に屈曲させてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、加熱コイルがワークに対してアンバランスに配置されるように構成しているので、加熱中のワークに振動を与えて付着した微粉を振るい落とすことができ、塗装後の不良品の発生を大幅に低減することができるとともに、ワークに振動のみならず回転運動を与えることができるので、微粉を確実に振るい落とすことができる（請求項１）。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例の加熱装置を示す側面図である。
【図２】  第１実施例の加熱装置の加熱コイルを示す斜視図である。
【図３】  第１実施例の加熱装置を示す裏面図である。
【図４】  第１実施例の加熱装置の加熱コイルの巻き方を説明するための展開図である。
【図５】  誘導加熱を説明するための斜視図である。
【図６】  （Ａ）は誘導電流によりワークに作用する力を説明するための図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は、ワークの一部において発生する力の分力を示した図である。
【図７】  （Ａ）はワークが回転する作用を説明するための図、（Ｂ）はワークに作用する磁場を説明するための図、（Ｃ）はワークに作用する力の分力を示した図である。
【図８】  第１実施例の加熱コイルを説明するための図である。
【図９】  本発明の第２実施例の加熱装置を示す側面図である。
【図１０】  本発明の第２実施例の加熱装置を示す裏面図である。
【図１１】  第２実施例の加熱コイルを説明するための図である。
【符号の説明】
２０…加熱コイル、２５…ピン、
１Ａ〜８Ａ，１Ｂ〜８Ｂ…水平部（水平コイル部）、
２Ｈ，８Ｆ，１Ｅ，１Ｃ，…垂直部（垂直コイル部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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