誘導加熱装置
【課題】複数のビレットを同時に加熱し、加熱された状態にあるビレットを連続的に排出することができる誘導加熱装置において、省スペース化が可能で、且つ、誘導加熱コイルへのビレットの搬入を行う位置の自由度が高い構成を得る。
【解決手段】軸方向から見て扁平した構造を有するソレノイド構造の誘導加熱コイル１０１を水平面から傾けて配置する。誘導加熱コイル１０１内は傾斜面３０１を備え、この傾斜面３０１上に誘導加熱コイル１０１内に収納された複数のビレット１０２が配置される。加熱コイル部ビレット押出装置１０３を、傾斜した誘導加熱コイル１０１の傾いた方向に沿って移動可能な構造とすることで、位置Ａと位置Ｂとの間において誘導加熱コイル１０１内部へのビレットの搬入が可能となる。
【解決手段】軸方向から見て扁平した構造を有するソレノイド構造の誘導加熱コイル１０１を水平面から傾けて配置する。誘導加熱コイル１０１内は傾斜面３０１を備え、この傾斜面３０１上に誘導加熱コイル１０１内に収納された複数のビレット１０２が配置される。加熱コイル部ビレット押出装置１０３を、傾斜した誘導加熱コイル１０１の傾いた方向に沿って移動可能な構造とすることで、位置Ａと位置Ｂとの間において誘導加熱コイル１０１内部へのビレットの搬入が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省スペースで配置できるビレットの誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料によって構成された円筒形状のビレットを誘導加熱で加熱し、それを鋳造や鍛造に用いる技術が知られている。ビレットの誘導加熱において、生産性を高める方法として、ビレットを軸方向に複数直列に並べた状態で搬送しつつ加熱する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、ビレットを取り扱う技術として、特許文献２〜４に記載された構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６０１６号公報
【特許文献２】特開平９−１１８４２９号公報
【特許文献３】特開平９−２８７０１８号公報
【特許文献４】特開２００１−１２９６１０号公報
【特許文献５】ＷＯ２００４／０１８１３０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ビレットを軸方向に直列に並べて搬送しつつ誘導加熱を行う方法は、搬送方向の長さが長くなるので、設備の配置に長いスペースが必要とされる。このため、誘導加熱装置の配置が制約される。また、ビレットを軸方向に直列に並べて搬送しつつ誘導加熱を行う方法は、誘導加熱コイル内部へのビレットの搬入を行う位置が限定されている。
【０００５】
このような背景において、本発明は、複数のビレットを同時に加熱し、加熱された状態にあるビレットを連続的に排出することができる誘導加熱装置において、省スペース化が可能で、且つ、誘導加熱コイルへのビレットの搬入を行う位置の自由度が高い構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、断面が軸に垂直な方向に長手形状に引き伸ばされた形状を有し、前記長手方向が水平面から傾いた状態で配置されたソレノイド構造の誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルの内部において複数のビレットを前記傾いた下方向に転がすための傾斜面と、前記誘導加熱コイルの内部に向かって、軸方向からビレットを移動させるビレット移動手段とを備え、前記ビレット移動手段が前記誘導加熱コイルの長手形状に引き伸ばされた方向に沿って移動可能であり、この移動可能な範囲において、前記誘導加熱コイルの内部に向かってビレットを移動させることが可能であることを特徴とする誘導加熱装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、誘導加熱コイルの内部において、ビレットが誘導加熱コイルの軸に垂直な方向に扁平した長手方向に沿って移動する。そして、誘導加熱コイル内へのビレットの搬入、および誘導加熱コイルからのビレットの排出は、誘導加熱コイルの軸方向に沿って行われる。このため、誘導加熱装置の長手方向の寸法を抑えることができ、省スペース化を図ることができる。また、ビレット移動手段を誘導加熱コイルの引き伸ばされた長手方向に沿って移動可能とすることで、この移動範囲におけるビレットの誘導加熱コイル内への押し込みが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記ビレット移動手段の前記移動可能な範囲において、前記ビレット移動手段が前記誘導加熱コイルの内部に納められたビレットを前記誘導加熱コイルの外部に排出することが可能なことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置である。請求項２に記載の発明によれば、ビレット移動手段が移動可能な範囲における誘導加熱コイル内からのビレットの排出が可能となる。なお、誘導加熱過程におけるビレットは、斜面に沿って自重により転がって動き、その方向は、誘導加熱コイルの軸方向と直交するので、加熱の途中で不具合が発生したビレットを誘導加熱コイルの軸方向に移動させることで、当該ビレットの誘導加熱コイルからの排出を簡単に行うことができる。つまり、加熱中に転がって移動するビレットの移動方向に直交する軸方向にビレットを押し出すことで、不具合のあるビレットだけを列から外すことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記誘導加熱コイルの軸方向両側には、前記ビレット移動手段の前記移動可能な範囲における前記ビレット移動装置によるビレットの移動を可能とする開閉式の断熱板が配置されていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、所定の位置における誘導加熱コイル内へのビレットの搬入または誘導加熱コイル内からのビレットの排出時に断熱板を開け、それ以外の状況で断熱板を閉めることで、ビレットの加熱効率の低下が抑えられる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記誘導加熱コイル内に複数のビレットが収納されている状態において、前記誘導加熱コイル内部の最下部のビレットが排出された後、前記収納された残りのビレットは、自重により前記傾斜面を下方に向かって転がり、この転がりによって生じた空いた空間に新たなビレットが前記ビレット移動手段によって挿入されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、傾いた誘導加熱コイル内部の最下部から加熱されたビレットが排出されると、傾きに沿って重力により残りの複数のビレットが空いた隙間の分、斜面下方に向かって転がる。そして、隙間が生じた最上部に新たなビレットが搬入される。このサイクルを繰り返すことで、誘導加熱コイル内部のビレットは徐々に下方に転がりながら加熱されてゆき、順次誘導加熱コイルから排出される。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記誘導加熱コイルの内部において、複数のビレットが前記傾斜面を転がりながら誘導加熱により加熱されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記傾いた角度が水平面に対して３°〜１０°であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、複数のビレットを同時に加熱し、加熱された状態にあるビレットを連続的に排出することができる誘導加熱装置において、省スペース化が可能で、且つ、誘導加熱コイルへのビレットの搬入を行う位置の自由度が高い構成が提供される。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、不具合のあるビレットを排出する機構として、誘導加熱コイルの内部にビレットを搬入する機構が利用されるので、構成を複雑化せずに不具合のあるビレットを誘導加熱コイルから排出することができる構成が得られる。また、排出対象となるビレットとして、ビレット移動手段の移動可能な範囲内のものを選択できるので、複数のビレットを排出対象として選択できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、誘導加熱の効率の低下が抑えられる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、同時に加熱される複数のビレットの誘導加熱装置内部における移動が、自重による転がりによって行われるので、搬送機構が省略でき、構成が簡素化される。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、加熱されている状態において、ビレットが転がるので、均一な加熱が実現される。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、自重によるビレットの自走が生じ、且つ、自走するビレットの勢いがあり過ぎてビレットの変形や損傷が生じることがない条件が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の誘導加熱装置の平面図(Ａ)と側面図（Ｂ）である。
【図２】誘導加熱コイルの斜視図である。
【図３】誘導加熱コイルの側面図である。
【図４】誘導加熱コイルの内部にビレットを搬入する手順の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（誘導加熱装置の構成）
図１には、実施形態の誘導加熱装置１００が示されている。ここで、図１（Ａ）は上面図であり、図１（Ｂ）は（Ａ）におけるＹ軸負の方向から見た側面図である。誘導加熱装置１００は、誘導加熱コイル１０１を備えている。図２は、誘導加熱コイル１０１の斜視図である。誘導加熱コイル１０１は、断面が軸に垂直な方向に長手形状に引き伸ばされ、この引き伸ばされた長手方向が水平面から傾いた状態で配置されたソレノイド構造を有し、内部１０１ａにおいてＹ軸方向に磁束を生じるように、断面で見て、両端がＵ字形で、その間を直線部で繋いだ形状の扁平したソレノイドコイル形状の巻線部１０１ｂを備えている。
【００２２】
誘導加熱コイル１０１は、水平面（図のＸ−Ｙ面）から５°の角度で傾いて設置されている。この角度は、３°〜１０°程度が適当である。この角度が、３°未満であるとビレットの自重による転がっての移動が困難となる可能性が増大する。他方で、１０°を超えるとビレットの自重による転がりの勢いが強くなり、端部への衝突や他のビレットへの衝突によるビレットの破損や変形の問題が生じる可能性が増大する。また、この角度が１０°を超えると、ビレットの誘導加熱コイル１０１内への挿入、および誘導加熱コイル１０１内からの排出を行う際、隣接する位置から転がり落ちるビレットの速度が速くなり、ビレットを押すピストンの退避が間に合わなくなる問題が顕在化する。
【００２３】
傾斜して配置された誘導加熱コイル１０１の内部１０１ａには、加熱の対象となる複数のビレット１０２（図示する例では７個）が収納可能とされている。ビレットは、円筒形状を有している。ビレットの材質は、誘導加熱の対象となる金属材料であれば、特に限定されず、例えば、アルミ、鉄、ステンレス、銅、その他合金が利用可能である。なお、誘導加熱コイル１０１内に収納可能なビレットの数は、７個に限定されず、複数であればその他の数であってもよい。
【００２４】
誘導加熱コイル１０１の外側は、断熱材で覆われており、特にその側面には、耐熱性セラミックス材料で構成された断熱板が取り付けられている。この断熱板について図３を参照して説明する。図３（Ａ）および（Ｂ）には、図１（Ａ）において、Ｙ軸負の方向から見た誘導加熱コイル１０１の外観が示されている。誘導加熱コイル１０１のこの視点から見た側面（図１（Ａ）における下側の側面）には、上下スライド開閉式の断熱板２０１が配置されている。なお、図３には、誘導加熱コイル１０１の内部に、収納可能な全てのビレット（この場合は、計７個）が収められた状態が示されている。また、図３には、誘導加熱コイル１０１の内部に配置された傾斜面３０１が示されている。傾斜面３０１は、誘導加熱コイル１０１の扁平した方向に沿って延在しており、誘導加熱コイル１０１と同様な角度で水平面から傾いている。この傾斜面３０１の上にビレットが配置される。
【００２５】
図３（Ａ）には、断熱板２０１を閉め、外部からは断熱板２０１に設けられたビレット挿入孔２０２が見え、そこから内部に納められた最上部のビレット２１０が見える状態が示されている。なお、上部というのは、傾いた状態における誘導加熱コイルの相対的に上の方向の部分のことをいい、下部というのは、相対的に下の方向の部分のこという。また、図３（Ａ）には、最下部のビレットを図１のＹ軸正方向にピストンによって押し出すためのビレット押出用孔２０５が示されている。また、このビレット押出用孔２０５から最下部のビレット２０５の端面の一部が見えている状態が示されている。図３（Ｂ）には、断熱板２０１を上方にスライドさせ、誘導加熱コイル１０１の内部１０１ａを外部に開放した状態が示されている。この図３（Ｂ）の状態では、内部に納められた上から５番目までのビレットの端面が外部に露出する。なお、詳細な説明は省略するが、断熱板２０１以外の部分も断熱構造とされている。
【００２６】
図３（Ｃ）および（Ｄ）には、図１（Ａ）において、Ｙ軸正の方向から見た誘導加熱コイル１０１の外観が示されている。誘導加熱コイル１０１のこの視点から見た側面（図１（Ａ）の上側の側面）には、上下スライド開閉式の断熱板２０３が配置されている。図３（Ｃ）には、断熱板２０３を閉め、外部からは断熱板２０３に設けられたビレット排出孔２０４が見え、そこから内部に納められた最下部のビレット２１１が見える状態が示されている。図３（Ｄ）には、断熱板２０３を上方にスライドさせ、誘導加熱コイル１０１の内部１０１ａを外部に開放した状態が示されている。この図３（Ｄ）の状態では、内部に納められた上から５番目までのビレットの端面が外部に露出する。
【００２７】
図１に示されるように、誘導加熱コイル１０１の側面には、ビレット移動手段の一例である加熱コイル部ビレット押出装置（加熱コイル部ワーク押出装置）１０３が配置されている。加熱コイル部ビレット押出装置１０３は、傾斜した誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って移動が可能な構造とされ、複数の位置からのビレットの誘導加熱コイル１００への挿入、およびビレットの誘導加熱コイル１００からの排出を行う機能を有している。
【００２８】
以下、加熱コイル部ビレット押出装置１０３について説明する。加熱コイル部ビレット押出装置１０３は、ベースとなる架台１０４を備えている。図１には、架台１０４上に、誘導加熱コイル１０１内に挿入する前段階にあるビレット１０５が配置されている状態が示されている。架台１０４上には、シリンダ１０６が固定されている。シリンダ１０６からはピストン１０７が図のＹ軸方向に出し入れ可能とされ、ピストン１０７によってビレット１０５を誘導加熱コイル１００の方向（Ｙ軸正方向）に押し出すことが可能とされている。ピストン１０７の駆動は、電磁アクチュエータまたは油圧によって行われる。
【００２９】
架台１０４は、誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って配置された２本のレール１０８を誘導加熱コイル１０１と同様に傾いた状態で、誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って平行に移動可能な状態とされている。なお、２本のレール１０８と架台１０４の係合関係についての記載は図示省略されている。２本のレール１０８の間には、同様に誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って配置された雄螺子ロッド１０９が配置されている。雄螺子ロッド１０９は、モータ１１０によって回転する。なお、図１（Ｂ）には、架台１０４の駆動機構を示すために、レール１０８に係る構成の記載が省略され、架台１０４の駆動機構を構成する雄螺子ロッド１０９が見える作図とされている。
【００３０】
雄螺子ロッド１０９は、モータ１１０によって回転する。架台１０４の下部には、内側に雌螺子部を有した螺合部１１１が固定されている。螺合部１１１の雌螺子部は、雄螺子ロッド１０９に噛み合っている。モータ１１０が回転すると、雄螺子ロッド１０９が回転し、雄螺子ロッド１０９に噛み合った螺合部１１１を誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って移動する駆動力が生じる。この駆動力により、架台１０４は、誘導加熱コイル１０１の傾いた長手方向（雄螺子ロッド１０９の延在方向）に沿って平行移動する。この架台１０４の移動により、加熱コイル部ビレット押出装置１０３は、図１（Ａ）の実線の位置Ａと破線の位置Ｂとの間の任意の位置に移動が可能とされている。
【００３１】
位置Ａと位置Ｂの間において、加熱コイル部ビレット押出装置１０３が移動可能とすることで、この移動範囲におけるピストン１０７によるビレットの誘導加熱コイル１０１内への挿入、および誘導加熱コイル１０１内からのビレットの排出を行うことが可能とされている。
【００３２】
傾斜して配置された誘導加熱コイル１０１の最下部のビレット収納位置に対応して、加熱コイル部ビレット押出装置１１２が配置されている。加熱コイル部ビレット押出装置１１２は、シリンダ１１３、シリンダ１１３から出入りするピストン１１４を備えている。ピストン１１４が図１のＹ軸方向に動くことで、誘導加熱コイル１０１の最下部に収納されたビレット２１１が、ビレット受け部１１５に押し出される。図示省略されているが、ビレット受け部１１５は、誘導加熱コイル１０１の傾斜と同様に傾斜しており、この傾斜により、誘導加熱コイル１０１からピストン１１４によってビレット受け部１１５に押し出されたビレットは、更にビレット受け部１１６に転がり落ちる。
【００３３】
ビレット受け部１１６は、均一加熱コイル部押出装置１１７と、均一加熱コイル１２０との間に配置されている。均一加熱コイル部押出装置１１７は、シリンダ１１８とピストン１１９を備えている。ピストン１１９は、ビレット受け部１１６に配置されたビレットを均一加熱コイル１２０の内部に押し込む。均一加熱コイル１２０は、ソレノイドコイルにより構成された誘導加熱コイルであり、最終的なビレットの加熱状態を均一にし、また誘導加熱装置１００の後段に配置される鋳造装置や鍛造装置等へのビレットの供給タイミングの変動等による加熱状態の変化（ビレットの温度変化）を吸収するための補助的な誘導加熱を行う。
【００３４】
符号１２１は、ビレット位置決め装置１２１である。ビレット位置決め装置１２１は、押さえ部１２２、アーム部１２３、ピストン１２４、シリンダ１２５を備えている。押さえ部１２２は、均一加熱コイル１２０の内部に向かって、ピストン１１９によって押し込まれたビレットの先端面を押さえる。これにより、均一加熱コイル１２０内に収められたビレットの位置決めが行われる。ピストン１２４は、シリンダ１２５からの出入りが可能で、また回転が可能な構造とされている。アーム部１２３は、ピストン１２４のＹ軸方向への移動により、押さえ部１２２をＹ軸方向における前後に移動させる。またピストン１２４の回転により、押さえ部１２２が均一加熱コイル１２０の軸線上から退避する。
【００３５】
均一加熱コイル１２０の出口側（図１（Ａ）の上側）には、複数のコロを備えた転がり搬送部１２６が配置されている。ピストン１１６によって均一加熱コイル１２０内部から押し出されたビレットは、コロの回転により搬送部１２６の上をＹ軸正方向に向かって移動する。転がり搬送部１２６の先には、例えば、加熱され半溶融状態とされたビレットを用いての射出成形を行う射出成形装置（図示省略）が配置されている。誘導加熱装置１００の後段に配置される装置は、射出成形装置に限定されず、加熱後のビレットを利用する装置であれば他の装置であっても構わない。
【００３６】
（誘導加熱処理）
以下、ビレットの誘導加熱を行う手順の一例を説明する。まず、誘導加熱コイル１０１内に複数のビレットを収納する作業の手順の一例を説明する。図４には、誘導加熱コイル１０１内にビレットを収納する工程の一例が段階的に示されている。まず、図１に示すように架台１０４上にビレットを配置した状態の誘導加熱コイル部ビレット押出装置１０３を、一番下の位置に移動させる（図４（Ａ））。
【００３７】
次に、図３（Ｂ）に示すように断熱板２０１を上方向にスライドさせ、誘導加熱コイル１０１の内部を開放する。次いで、図１のピストン１０７を前進させ、架台１０４上のビレットをＹ軸正の方向に押し出し、このビレットを誘導加熱コイル１０１内に押し出し、挿入する。図４（Ａ）の位置関係で誘導加熱コイル１０１内に挿入されたビレットは、重力の作用で傾斜面３０１を転がり落ち、図４（Ｂ）の状態となる。図４（Ｂ）には、図４（Ａ）の状態から、傾斜面３０１をビレット２つ分の距離転がり落ち、誘導加熱コイル１０１内の最下部に位置したビレット３０２が示されている。
【００３８】
最初のビレットの挿入を行った後、誘導加熱コイル１０１に高周波電流を流し、誘導加熱を開始する。次に、加熱コイル部ビレット押出装置１０３を図１（Ａ）の位置に戻し、次のビレットを架台１０４上に配置する。そして、図４（Ａ）と同じ位置に加熱コイル部ビレット押出装置１０３を移動させ、１つ目のビレットの場合と同様の作業を行い、２つ目のビレットの挿入を行う。２つ目のビレットは、既に１つ目のビレット３０２があるので、ビレット１つ分の距離を転がり、ビレット３０２に接触した位置で止まる。
【００３９】
以上の操作を繰り返し、３つ目（図４（Ｃ））、４つ目（図４（Ｄ））、５つ目（図４（Ｅ））とビレットの挿入を順次行う。３つ目から後は、既に挿入されているビレットの上に新たなビレットを挿入する操作となり、挿入したビレットの転がりは生じない。こうして、順次ビレットの挿入を行い、誘導加熱コイル１０１内に７個のビレットを収納させる。その後、図３に示す断熱板２０１を閉め、図３（Ａ）、図３（Ｃ）に示す状態とする。また、架台１０４を図１（Ａ）の位置に移動させ、次に装填するビレットを架台１０４上に置き、再装填作業に備える。
【００４０】
こうして、図１（Ａ）の状態における加熱処理が行われる。そして、最初に収納したビレット（最下部のビレット）が規定の加熱状態に達したら、図１のピストン１１４を前進させ、ピストン１１４を図３のビレット押出用孔２０５から誘導加熱コイル１０１内に挿入し、最下部のビレット２１１（図１参照）をビレット受け部１１５に押し出し、その後ピストン１１４を後退させる。この際、押し出されたビレットがあった部分には、隣接する斜面上側に位置する次のビレットが重力の作用により転がり落ちてくる。
【００４１】
ビレット受け部１１５に押し出されたビレットは、ビレット受け部１１６に転がり落ちる。このビレット受け部１１６に移動したビレットは、ピストン１１９の前進によって、高周波電流が流されている均一加熱コイル１２０内に挿入される。この際、ビレット位置決め装置１２１の機能により、均一加熱コイル１２０内におけるビレットのＹ軸上の位置が調整される。均一加熱コイル１２０内において、加熱の均一性が調整されたビレットは、ピストン１１９の更なる前進により、図１のＹ軸正方向に移動し、転がり搬送部１２６上を搬送され、誘導加熱装置１００から外部に送り出される。
【００４２】
また、誘導加熱コイル１０１内の最下部に位置したビレットをピストン１１４でビレット受け部１１５に押し出し後、誘導加熱コイル１０１内で６個となったビレットが、ビレット１個分転がり落ちることで、最上部にビレット１個分のスペースが生じる。この最上部の空きが生じたタイミングで、ピストン１０７を前進させ、図３のビレット挿入孔２０２から新たな加熱前のビレットを誘導加熱コイル１０１の最上部に挿入する。この新たに挿入されたビレットは、最下部のビレットが順次排出される毎に、徐々に下部に転がって移動してゆき、その過程において誘導加熱コイル１０１内で加熱されてゆく。
【００４３】
こうして、（１）傾いた誘導加熱コイル１０１の最下部からの加熱されたビレットの排出→（２）ビレットが斜面を転がり落ちることでスペースが生じる最上部への新たなビレットの挿入、のサイクルが繰り返され、連続的なビレットの加熱処理が行われる。
【００４４】
（不具合対応処理）
誘導加熱の途中で、ビレットの加熱状態の不具合や自重による転がっての移動が困難になる不具合が発生する場合がある。この不具合が発生した場合における対処の一例を説明する。例えば、図３の符号４０１のビレットに不具合が生じた場合を想定する。この場合、図３の断熱板２０１と２０３を開き、ビレット４０１を誘導加熱コイル１０１の側面において露出させる。こうして、図３（Ｂ）および図３（Ｄ）の状態を得る。次いで、図１の加熱コイル部ビレット押出装置１０３を図３のビレット４０１の部分に移動させ、図３（Ｂ）に示す側のビレット４０１の側面をピストン１０７によって押す。これにより、不具合のあったビレット４０１を図１のＹ軸正方向に押し出し、誘導加熱コイル１０１から強制的に途中排出させる。
【００４５】
（優位性）
以上述べた構成では、軸方向から見て扁平した構造を有するソレノイド構造の誘導加熱コイル１０１を水平面から傾けて配置している。ここで、誘導加熱コイル１０１内は傾斜面３０１を備え、この傾斜面３０１上に誘導加熱コイル１０１内に収納された複数のビレット１０２が配置される。そして、加熱コイル部ビレット押出装置１０３を、傾斜した誘導加熱コイル１０１の傾いた方向に沿って移動可能な構造とすることで、位置Ａと位置Ｂとの間において誘導加熱コイル１０１内部へのビレットの搬入が可能とされている。
【００４６】
この構成によれば、最終的なビレットの排出方向（Ｙ軸方向）と加熱途中のビレットの搬送方向(転がりつつ自走する方向）（Ｘ軸方向）とが直交しているので、ビレットが一方向に移動しつつ加熱され、更に排出される構造に比較して占有スペースが削減される。また、位置Ａ〜位置Ｂの間において、誘導加熱コイル１０１内部へのビレットの搬入が可能であり、誘導加熱コイルへのビレットの搬入を行う位置の自由度が高い。
【００４７】
また、誘導加熱コイル１１０を傾けて配置し、その内部をビレットが自重により転がりながら動くようにすることで、加熱コイル内にビレットの搬送装置を配置する必要がなく、構造が簡略化される。加熱コイル内に搬送装置を配置した場合、設備コストが高くなり、また高温による搬送装置の傷みが生じるので、メンテナンスコストが高くなるが、本実施形態の場合は、その問題が生じない。
【００４８】
また、図４に示すように、加熱コイル部ビレット押出装置１０３を傾いた誘導加熱コイル１０１の開口の長手方向に沿って平行移動させることで、ビレットの誘導加熱コイル１０１への搬入時に、ビレットが転がる距離を抑えることができ、ビレットが長い距離を転がり、それによりビレットの破損等が生じる問題を回避することができる。
【００４９】
また、誘導加熱コイル１１０の内部において、加わる磁束の方向を軸として、ビレットが回転しつつ移動するので、ビレット内部の加熱状態の均一性が得られる。
【００５０】
また、誘導加熱コイル１０１の内部において、ビレットに不具合が生じた場合に、加熱コイル部ビレット押出装置１０３によって、当該不具合ビレットを誘導加熱コイル１０１の内部から排出することが簡単に行える。ビレットを軸方向に直線的に並べ、誘導加熱コイル内を搬送させながら誘導加熱を行う構造では、加熱途中の一部のビレットに不具合が発生した場合、当該不具合ビレットのみを排除することは簡単でなく、煩雑な作業が必要となる。これに対して、本実施形態の誘導加熱装置では、簡単な作業で当該不具合ビレットを選択的に排除することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、誘導加熱装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００…誘導加熱装置、１０１…誘導加熱コイル、１０１ａ…誘導加熱コイルの内部、１０１ｂ…誘導加熱コイルの巻線部、１０２…ビレット、１０３…加熱コイル部ビレット押出装置、１０４…架台、１０５…ビレット、１０６…シリンダ、１０７…ピストン、１０８…レール、１０９…雄ネジロッド、１１０…モータ、１１１…螺合部、１１２…加熱コイル部ビレット押出装置、１１３…シリンダ、１１４…ピストン、１１５…ビレット受け部、１１６…ビレット受け部、１１７…均一コイル部押出装置、１１８…シリンダ、１１９…ピストン、１２０…均一加熱コイル、１２１…ビレット位置決め装置、１２２…押さえ部、１２３…アーム部、１２４…ピストン、１２５…シリンダ、１２６…転がり搬送部、２０１…断熱板、２０２…ビレット挿入孔、２０３…断熱板、２０４…ビレット排出孔、２０５…ビレット押出用孔、２１０…最上部のビレット、２１１…最下部のビレット、３０１…傾斜面、３０２…ビレット、４０１…不具合が生じたビレット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省スペースで配置できるビレットの誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料によって構成された円筒形状のビレットを誘導加熱で加熱し、それを鋳造や鍛造に用いる技術が知られている。ビレットの誘導加熱において、生産性を高める方法として、ビレットを軸方向に複数直列に並べた状態で搬送しつつ加熱する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、ビレットを取り扱う技術として、特許文献２〜４に記載された構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６０１６号公報
【特許文献２】特開平９−１１８４２９号公報
【特許文献３】特開平９−２８７０１８号公報
【特許文献４】特開２００１−１２９６１０号公報
【特許文献５】ＷＯ２００４／０１８１３０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ビレットを軸方向に直列に並べて搬送しつつ誘導加熱を行う方法は、搬送方向の長さが長くなるので、設備の配置に長いスペースが必要とされる。このため、誘導加熱装置の配置が制約される。また、ビレットを軸方向に直列に並べて搬送しつつ誘導加熱を行う方法は、誘導加熱コイル内部へのビレットの搬入を行う位置が限定されている。
【０００５】
このような背景において、本発明は、複数のビレットを同時に加熱し、加熱された状態にあるビレットを連続的に排出することができる誘導加熱装置において、省スペース化が可能で、且つ、誘導加熱コイルへのビレットの搬入を行う位置の自由度が高い構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、断面が軸に垂直な方向に長手形状に引き伸ばされた形状を有し、前記長手方向が水平面から傾いた状態で配置されたソレノイド構造の誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルの内部において複数のビレットを前記傾いた下方向に転がすための傾斜面と、前記誘導加熱コイルの内部に向かって、軸方向からビレットを移動させるビレット移動手段とを備え、前記ビレット移動手段が前記誘導加熱コイルの長手形状に引き伸ばされた方向に沿って移動可能であり、この移動可能な範囲において、前記誘導加熱コイルの内部に向かってビレットを移動させることが可能であることを特徴とする誘導加熱装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、誘導加熱コイルの内部において、ビレットが誘導加熱コイルの軸に垂直な方向に扁平した長手方向に沿って移動する。そして、誘導加熱コイル内へのビレットの搬入、および誘導加熱コイルからのビレットの排出は、誘導加熱コイルの軸方向に沿って行われる。このため、誘導加熱装置の長手方向の寸法を抑えることができ、省スペース化を図ることができる。また、ビレット移動手段を誘導加熱コイルの引き伸ばされた長手方向に沿って移動可能とすることで、この移動範囲におけるビレットの誘導加熱コイル内への押し込みが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記ビレット移動手段の前記移動可能な範囲において、前記ビレット移動手段が前記誘導加熱コイルの内部に納められたビレットを前記誘導加熱コイルの外部に排出することが可能なことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置である。請求項２に記載の発明によれば、ビレット移動手段が移動可能な範囲における誘導加熱コイル内からのビレットの排出が可能となる。なお、誘導加熱過程におけるビレットは、斜面に沿って自重により転がって動き、その方向は、誘導加熱コイルの軸方向と直交するので、加熱の途中で不具合が発生したビレットを誘導加熱コイルの軸方向に移動させることで、当該ビレットの誘導加熱コイルからの排出を簡単に行うことができる。つまり、加熱中に転がって移動するビレットの移動方向に直交する軸方向にビレットを押し出すことで、不具合のあるビレットだけを列から外すことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記誘導加熱コイルの軸方向両側には、前記ビレット移動手段の前記移動可能な範囲における前記ビレット移動装置によるビレットの移動を可能とする開閉式の断熱板が配置されていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、所定の位置における誘導加熱コイル内へのビレットの搬入または誘導加熱コイル内からのビレットの排出時に断熱板を開け、それ以外の状況で断熱板を閉めることで、ビレットの加熱効率の低下が抑えられる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記誘導加熱コイル内に複数のビレットが収納されている状態において、前記誘導加熱コイル内部の最下部のビレットが排出された後、前記収納された残りのビレットは、自重により前記傾斜面を下方に向かって転がり、この転がりによって生じた空いた空間に新たなビレットが前記ビレット移動手段によって挿入されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、傾いた誘導加熱コイル内部の最下部から加熱されたビレットが排出されると、傾きに沿って重力により残りの複数のビレットが空いた隙間の分、斜面下方に向かって転がる。そして、隙間が生じた最上部に新たなビレットが搬入される。このサイクルを繰り返すことで、誘導加熱コイル内部のビレットは徐々に下方に転がりながら加熱されてゆき、順次誘導加熱コイルから排出される。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記誘導加熱コイルの内部において、複数のビレットが前記傾斜面を転がりながら誘導加熱により加熱されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記傾いた角度が水平面に対して３°〜１０°であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、複数のビレットを同時に加熱し、加熱された状態にあるビレットを連続的に排出することができる誘導加熱装置において、省スペース化が可能で、且つ、誘導加熱コイルへのビレットの搬入を行う位置の自由度が高い構成が提供される。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、不具合のあるビレットを排出する機構として、誘導加熱コイルの内部にビレットを搬入する機構が利用されるので、構成を複雑化せずに不具合のあるビレットを誘導加熱コイルから排出することができる構成が得られる。また、排出対象となるビレットとして、ビレット移動手段の移動可能な範囲内のものを選択できるので、複数のビレットを排出対象として選択できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、誘導加熱の効率の低下が抑えられる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、同時に加熱される複数のビレットの誘導加熱装置内部における移動が、自重による転がりによって行われるので、搬送機構が省略でき、構成が簡素化される。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、加熱されている状態において、ビレットが転がるので、均一な加熱が実現される。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、自重によるビレットの自走が生じ、且つ、自走するビレットの勢いがあり過ぎてビレットの変形や損傷が生じることがない条件が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の誘導加熱装置の平面図(Ａ)と側面図（Ｂ）である。
【図２】誘導加熱コイルの斜視図である。
【図３】誘導加熱コイルの側面図である。
【図４】誘導加熱コイルの内部にビレットを搬入する手順の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（誘導加熱装置の構成）
図１には、実施形態の誘導加熱装置１００が示されている。ここで、図１（Ａ）は上面図であり、図１（Ｂ）は（Ａ）におけるＹ軸負の方向から見た側面図である。誘導加熱装置１００は、誘導加熱コイル１０１を備えている。図２は、誘導加熱コイル１０１の斜視図である。誘導加熱コイル１０１は、断面が軸に垂直な方向に長手形状に引き伸ばされ、この引き伸ばされた長手方向が水平面から傾いた状態で配置されたソレノイド構造を有し、内部１０１ａにおいてＹ軸方向に磁束を生じるように、断面で見て、両端がＵ字形で、その間を直線部で繋いだ形状の扁平したソレノイドコイル形状の巻線部１０１ｂを備えている。
【００２２】
誘導加熱コイル１０１は、水平面（図のＸ−Ｙ面）から５°の角度で傾いて設置されている。この角度は、３°〜１０°程度が適当である。この角度が、３°未満であるとビレットの自重による転がっての移動が困難となる可能性が増大する。他方で、１０°を超えるとビレットの自重による転がりの勢いが強くなり、端部への衝突や他のビレットへの衝突によるビレットの破損や変形の問題が生じる可能性が増大する。また、この角度が１０°を超えると、ビレットの誘導加熱コイル１０１内への挿入、および誘導加熱コイル１０１内からの排出を行う際、隣接する位置から転がり落ちるビレットの速度が速くなり、ビレットを押すピストンの退避が間に合わなくなる問題が顕在化する。
【００２３】
傾斜して配置された誘導加熱コイル１０１の内部１０１ａには、加熱の対象となる複数のビレット１０２（図示する例では７個）が収納可能とされている。ビレットは、円筒形状を有している。ビレットの材質は、誘導加熱の対象となる金属材料であれば、特に限定されず、例えば、アルミ、鉄、ステンレス、銅、その他合金が利用可能である。なお、誘導加熱コイル１０１内に収納可能なビレットの数は、７個に限定されず、複数であればその他の数であってもよい。
【００２４】
誘導加熱コイル１０１の外側は、断熱材で覆われており、特にその側面には、耐熱性セラミックス材料で構成された断熱板が取り付けられている。この断熱板について図３を参照して説明する。図３（Ａ）および（Ｂ）には、図１（Ａ）において、Ｙ軸負の方向から見た誘導加熱コイル１０１の外観が示されている。誘導加熱コイル１０１のこの視点から見た側面（図１（Ａ）における下側の側面）には、上下スライド開閉式の断熱板２０１が配置されている。なお、図３には、誘導加熱コイル１０１の内部に、収納可能な全てのビレット（この場合は、計７個）が収められた状態が示されている。また、図３には、誘導加熱コイル１０１の内部に配置された傾斜面３０１が示されている。傾斜面３０１は、誘導加熱コイル１０１の扁平した方向に沿って延在しており、誘導加熱コイル１０１と同様な角度で水平面から傾いている。この傾斜面３０１の上にビレットが配置される。
【００２５】
図３（Ａ）には、断熱板２０１を閉め、外部からは断熱板２０１に設けられたビレット挿入孔２０２が見え、そこから内部に納められた最上部のビレット２１０が見える状態が示されている。なお、上部というのは、傾いた状態における誘導加熱コイルの相対的に上の方向の部分のことをいい、下部というのは、相対的に下の方向の部分のこという。また、図３（Ａ）には、最下部のビレットを図１のＹ軸正方向にピストンによって押し出すためのビレット押出用孔２０５が示されている。また、このビレット押出用孔２０５から最下部のビレット２０５の端面の一部が見えている状態が示されている。図３（Ｂ）には、断熱板２０１を上方にスライドさせ、誘導加熱コイル１０１の内部１０１ａを外部に開放した状態が示されている。この図３（Ｂ）の状態では、内部に納められた上から５番目までのビレットの端面が外部に露出する。なお、詳細な説明は省略するが、断熱板２０１以外の部分も断熱構造とされている。
【００２６】
図３（Ｃ）および（Ｄ）には、図１（Ａ）において、Ｙ軸正の方向から見た誘導加熱コイル１０１の外観が示されている。誘導加熱コイル１０１のこの視点から見た側面（図１（Ａ）の上側の側面）には、上下スライド開閉式の断熱板２０３が配置されている。図３（Ｃ）には、断熱板２０３を閉め、外部からは断熱板２０３に設けられたビレット排出孔２０４が見え、そこから内部に納められた最下部のビレット２１１が見える状態が示されている。図３（Ｄ）には、断熱板２０３を上方にスライドさせ、誘導加熱コイル１０１の内部１０１ａを外部に開放した状態が示されている。この図３（Ｄ）の状態では、内部に納められた上から５番目までのビレットの端面が外部に露出する。
【００２７】
図１に示されるように、誘導加熱コイル１０１の側面には、ビレット移動手段の一例である加熱コイル部ビレット押出装置（加熱コイル部ワーク押出装置）１０３が配置されている。加熱コイル部ビレット押出装置１０３は、傾斜した誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って移動が可能な構造とされ、複数の位置からのビレットの誘導加熱コイル１００への挿入、およびビレットの誘導加熱コイル１００からの排出を行う機能を有している。
【００２８】
以下、加熱コイル部ビレット押出装置１０３について説明する。加熱コイル部ビレット押出装置１０３は、ベースとなる架台１０４を備えている。図１には、架台１０４上に、誘導加熱コイル１０１内に挿入する前段階にあるビレット１０５が配置されている状態が示されている。架台１０４上には、シリンダ１０６が固定されている。シリンダ１０６からはピストン１０７が図のＹ軸方向に出し入れ可能とされ、ピストン１０７によってビレット１０５を誘導加熱コイル１００の方向（Ｙ軸正方向）に押し出すことが可能とされている。ピストン１０７の駆動は、電磁アクチュエータまたは油圧によって行われる。
【００２９】
架台１０４は、誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って配置された２本のレール１０８を誘導加熱コイル１０１と同様に傾いた状態で、誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って平行に移動可能な状態とされている。なお、２本のレール１０８と架台１０４の係合関係についての記載は図示省略されている。２本のレール１０８の間には、同様に誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って配置された雄螺子ロッド１０９が配置されている。雄螺子ロッド１０９は、モータ１１０によって回転する。なお、図１（Ｂ）には、架台１０４の駆動機構を示すために、レール１０８に係る構成の記載が省略され、架台１０４の駆動機構を構成する雄螺子ロッド１０９が見える作図とされている。
【００３０】
雄螺子ロッド１０９は、モータ１１０によって回転する。架台１０４の下部には、内側に雌螺子部を有した螺合部１１１が固定されている。螺合部１１１の雌螺子部は、雄螺子ロッド１０９に噛み合っている。モータ１１０が回転すると、雄螺子ロッド１０９が回転し、雄螺子ロッド１０９に噛み合った螺合部１１１を誘導加熱コイル１０１の傾斜方向に沿って移動する駆動力が生じる。この駆動力により、架台１０４は、誘導加熱コイル１０１の傾いた長手方向（雄螺子ロッド１０９の延在方向）に沿って平行移動する。この架台１０４の移動により、加熱コイル部ビレット押出装置１０３は、図１（Ａ）の実線の位置Ａと破線の位置Ｂとの間の任意の位置に移動が可能とされている。
【００３１】
位置Ａと位置Ｂの間において、加熱コイル部ビレット押出装置１０３が移動可能とすることで、この移動範囲におけるピストン１０７によるビレットの誘導加熱コイル１０１内への挿入、および誘導加熱コイル１０１内からのビレットの排出を行うことが可能とされている。
【００３２】
傾斜して配置された誘導加熱コイル１０１の最下部のビレット収納位置に対応して、加熱コイル部ビレット押出装置１１２が配置されている。加熱コイル部ビレット押出装置１１２は、シリンダ１１３、シリンダ１１３から出入りするピストン１１４を備えている。ピストン１１４が図１のＹ軸方向に動くことで、誘導加熱コイル１０１の最下部に収納されたビレット２１１が、ビレット受け部１１５に押し出される。図示省略されているが、ビレット受け部１１５は、誘導加熱コイル１０１の傾斜と同様に傾斜しており、この傾斜により、誘導加熱コイル１０１からピストン１１４によってビレット受け部１１５に押し出されたビレットは、更にビレット受け部１１６に転がり落ちる。
【００３３】
ビレット受け部１１６は、均一加熱コイル部押出装置１１７と、均一加熱コイル１２０との間に配置されている。均一加熱コイル部押出装置１１７は、シリンダ１１８とピストン１１９を備えている。ピストン１１９は、ビレット受け部１１６に配置されたビレットを均一加熱コイル１２０の内部に押し込む。均一加熱コイル１２０は、ソレノイドコイルにより構成された誘導加熱コイルであり、最終的なビレットの加熱状態を均一にし、また誘導加熱装置１００の後段に配置される鋳造装置や鍛造装置等へのビレットの供給タイミングの変動等による加熱状態の変化（ビレットの温度変化）を吸収するための補助的な誘導加熱を行う。
【００３４】
符号１２１は、ビレット位置決め装置１２１である。ビレット位置決め装置１２１は、押さえ部１２２、アーム部１２３、ピストン１２４、シリンダ１２５を備えている。押さえ部１２２は、均一加熱コイル１２０の内部に向かって、ピストン１１９によって押し込まれたビレットの先端面を押さえる。これにより、均一加熱コイル１２０内に収められたビレットの位置決めが行われる。ピストン１２４は、シリンダ１２５からの出入りが可能で、また回転が可能な構造とされている。アーム部１２３は、ピストン１２４のＹ軸方向への移動により、押さえ部１２２をＹ軸方向における前後に移動させる。またピストン１２４の回転により、押さえ部１２２が均一加熱コイル１２０の軸線上から退避する。
【００３５】
均一加熱コイル１２０の出口側（図１（Ａ）の上側）には、複数のコロを備えた転がり搬送部１２６が配置されている。ピストン１１６によって均一加熱コイル１２０内部から押し出されたビレットは、コロの回転により搬送部１２６の上をＹ軸正方向に向かって移動する。転がり搬送部１２６の先には、例えば、加熱され半溶融状態とされたビレットを用いての射出成形を行う射出成形装置（図示省略）が配置されている。誘導加熱装置１００の後段に配置される装置は、射出成形装置に限定されず、加熱後のビレットを利用する装置であれば他の装置であっても構わない。
【００３６】
（誘導加熱処理）
以下、ビレットの誘導加熱を行う手順の一例を説明する。まず、誘導加熱コイル１０１内に複数のビレットを収納する作業の手順の一例を説明する。図４には、誘導加熱コイル１０１内にビレットを収納する工程の一例が段階的に示されている。まず、図１に示すように架台１０４上にビレットを配置した状態の誘導加熱コイル部ビレット押出装置１０３を、一番下の位置に移動させる（図４（Ａ））。
【００３７】
次に、図３（Ｂ）に示すように断熱板２０１を上方向にスライドさせ、誘導加熱コイル１０１の内部を開放する。次いで、図１のピストン１０７を前進させ、架台１０４上のビレットをＹ軸正の方向に押し出し、このビレットを誘導加熱コイル１０１内に押し出し、挿入する。図４（Ａ）の位置関係で誘導加熱コイル１０１内に挿入されたビレットは、重力の作用で傾斜面３０１を転がり落ち、図４（Ｂ）の状態となる。図４（Ｂ）には、図４（Ａ）の状態から、傾斜面３０１をビレット２つ分の距離転がり落ち、誘導加熱コイル１０１内の最下部に位置したビレット３０２が示されている。
【００３８】
最初のビレットの挿入を行った後、誘導加熱コイル１０１に高周波電流を流し、誘導加熱を開始する。次に、加熱コイル部ビレット押出装置１０３を図１（Ａ）の位置に戻し、次のビレットを架台１０４上に配置する。そして、図４（Ａ）と同じ位置に加熱コイル部ビレット押出装置１０３を移動させ、１つ目のビレットの場合と同様の作業を行い、２つ目のビレットの挿入を行う。２つ目のビレットは、既に１つ目のビレット３０２があるので、ビレット１つ分の距離を転がり、ビレット３０２に接触した位置で止まる。
【００３９】
以上の操作を繰り返し、３つ目（図４（Ｃ））、４つ目（図４（Ｄ））、５つ目（図４（Ｅ））とビレットの挿入を順次行う。３つ目から後は、既に挿入されているビレットの上に新たなビレットを挿入する操作となり、挿入したビレットの転がりは生じない。こうして、順次ビレットの挿入を行い、誘導加熱コイル１０１内に７個のビレットを収納させる。その後、図３に示す断熱板２０１を閉め、図３（Ａ）、図３（Ｃ）に示す状態とする。また、架台１０４を図１（Ａ）の位置に移動させ、次に装填するビレットを架台１０４上に置き、再装填作業に備える。
【００４０】
こうして、図１（Ａ）の状態における加熱処理が行われる。そして、最初に収納したビレット（最下部のビレット）が規定の加熱状態に達したら、図１のピストン１１４を前進させ、ピストン１１４を図３のビレット押出用孔２０５から誘導加熱コイル１０１内に挿入し、最下部のビレット２１１（図１参照）をビレット受け部１１５に押し出し、その後ピストン１１４を後退させる。この際、押し出されたビレットがあった部分には、隣接する斜面上側に位置する次のビレットが重力の作用により転がり落ちてくる。
【００４１】
ビレット受け部１１５に押し出されたビレットは、ビレット受け部１１６に転がり落ちる。このビレット受け部１１６に移動したビレットは、ピストン１１９の前進によって、高周波電流が流されている均一加熱コイル１２０内に挿入される。この際、ビレット位置決め装置１２１の機能により、均一加熱コイル１２０内におけるビレットのＹ軸上の位置が調整される。均一加熱コイル１２０内において、加熱の均一性が調整されたビレットは、ピストン１１９の更なる前進により、図１のＹ軸正方向に移動し、転がり搬送部１２６上を搬送され、誘導加熱装置１００から外部に送り出される。
【００４２】
また、誘導加熱コイル１０１内の最下部に位置したビレットをピストン１１４でビレット受け部１１５に押し出し後、誘導加熱コイル１０１内で６個となったビレットが、ビレット１個分転がり落ちることで、最上部にビレット１個分のスペースが生じる。この最上部の空きが生じたタイミングで、ピストン１０７を前進させ、図３のビレット挿入孔２０２から新たな加熱前のビレットを誘導加熱コイル１０１の最上部に挿入する。この新たに挿入されたビレットは、最下部のビレットが順次排出される毎に、徐々に下部に転がって移動してゆき、その過程において誘導加熱コイル１０１内で加熱されてゆく。
【００４３】
こうして、（１）傾いた誘導加熱コイル１０１の最下部からの加熱されたビレットの排出→（２）ビレットが斜面を転がり落ちることでスペースが生じる最上部への新たなビレットの挿入、のサイクルが繰り返され、連続的なビレットの加熱処理が行われる。
【００４４】
（不具合対応処理）
誘導加熱の途中で、ビレットの加熱状態の不具合や自重による転がっての移動が困難になる不具合が発生する場合がある。この不具合が発生した場合における対処の一例を説明する。例えば、図３の符号４０１のビレットに不具合が生じた場合を想定する。この場合、図３の断熱板２０１と２０３を開き、ビレット４０１を誘導加熱コイル１０１の側面において露出させる。こうして、図３（Ｂ）および図３（Ｄ）の状態を得る。次いで、図１の加熱コイル部ビレット押出装置１０３を図３のビレット４０１の部分に移動させ、図３（Ｂ）に示す側のビレット４０１の側面をピストン１０７によって押す。これにより、不具合のあったビレット４０１を図１のＹ軸正方向に押し出し、誘導加熱コイル１０１から強制的に途中排出させる。
【００４５】
（優位性）
以上述べた構成では、軸方向から見て扁平した構造を有するソレノイド構造の誘導加熱コイル１０１を水平面から傾けて配置している。ここで、誘導加熱コイル１０１内は傾斜面３０１を備え、この傾斜面３０１上に誘導加熱コイル１０１内に収納された複数のビレット１０２が配置される。そして、加熱コイル部ビレット押出装置１０３を、傾斜した誘導加熱コイル１０１の傾いた方向に沿って移動可能な構造とすることで、位置Ａと位置Ｂとの間において誘導加熱コイル１０１内部へのビレットの搬入が可能とされている。
【００４６】
この構成によれば、最終的なビレットの排出方向（Ｙ軸方向）と加熱途中のビレットの搬送方向(転がりつつ自走する方向）（Ｘ軸方向）とが直交しているので、ビレットが一方向に移動しつつ加熱され、更に排出される構造に比較して占有スペースが削減される。また、位置Ａ〜位置Ｂの間において、誘導加熱コイル１０１内部へのビレットの搬入が可能であり、誘導加熱コイルへのビレットの搬入を行う位置の自由度が高い。
【００４７】
また、誘導加熱コイル１１０を傾けて配置し、その内部をビレットが自重により転がりながら動くようにすることで、加熱コイル内にビレットの搬送装置を配置する必要がなく、構造が簡略化される。加熱コイル内に搬送装置を配置した場合、設備コストが高くなり、また高温による搬送装置の傷みが生じるので、メンテナンスコストが高くなるが、本実施形態の場合は、その問題が生じない。
【００４８】
また、図４に示すように、加熱コイル部ビレット押出装置１０３を傾いた誘導加熱コイル１０１の開口の長手方向に沿って平行移動させることで、ビレットの誘導加熱コイル１０１への搬入時に、ビレットが転がる距離を抑えることができ、ビレットが長い距離を転がり、それによりビレットの破損等が生じる問題を回避することができる。
【００４９】
また、誘導加熱コイル１１０の内部において、加わる磁束の方向を軸として、ビレットが回転しつつ移動するので、ビレット内部の加熱状態の均一性が得られる。
【００５０】
また、誘導加熱コイル１０１の内部において、ビレットに不具合が生じた場合に、加熱コイル部ビレット押出装置１０３によって、当該不具合ビレットを誘導加熱コイル１０１の内部から排出することが簡単に行える。ビレットを軸方向に直線的に並べ、誘導加熱コイル内を搬送させながら誘導加熱を行う構造では、加熱途中の一部のビレットに不具合が発生した場合、当該不具合ビレットのみを排除することは簡単でなく、煩雑な作業が必要となる。これに対して、本実施形態の誘導加熱装置では、簡単な作業で当該不具合ビレットを選択的に排除することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、誘導加熱装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００…誘導加熱装置、１０１…誘導加熱コイル、１０１ａ…誘導加熱コイルの内部、１０１ｂ…誘導加熱コイルの巻線部、１０２…ビレット、１０３…加熱コイル部ビレット押出装置、１０４…架台、１０５…ビレット、１０６…シリンダ、１０７…ピストン、１０８…レール、１０９…雄ネジロッド、１１０…モータ、１１１…螺合部、１１２…加熱コイル部ビレット押出装置、１１３…シリンダ、１１４…ピストン、１１５…ビレット受け部、１１６…ビレット受け部、１１７…均一コイル部押出装置、１１８…シリンダ、１１９…ピストン、１２０…均一加熱コイル、１２１…ビレット位置決め装置、１２２…押さえ部、１２３…アーム部、１２４…ピストン、１２５…シリンダ、１２６…転がり搬送部、２０１…断熱板、２０２…ビレット挿入孔、２０３…断熱板、２０４…ビレット排出孔、２０５…ビレット押出用孔、２１０…最上部のビレット、２１１…最下部のビレット、３０１…傾斜面、３０２…ビレット、４０１…不具合が生じたビレット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が軸に垂直な方向に長手形状に引き伸ばされた形状を有し、前記長手方向が水平面から傾いた状態で配置されたソレノイド構造の誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルの内部において複数のビレットを前記傾いた下方向に転がすための傾斜面と、
前記誘導加熱コイルの内部に向かって、軸方向からビレットを移動させるビレット移動手段と
を備え、
前記ビレット移動手段が前記誘導加熱コイルの長手形状に引き伸ばされた方向に沿って移動可能であり、この移動可能な範囲において、前記誘導加熱コイルの内部に向かってビレットを移動させることが可能であることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記ビレット移動手段の前記移動可能な範囲において、前記ビレット移動手段が前記誘導加熱コイルの内部に納められたビレットを前記誘導加熱コイルの外部に排出することが可能なことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記誘導加熱コイルの軸方向両側には、前記ビレット移動手段の前記移動可能な範囲における前記ビレット移動装置によるビレットの移動を可能とする開閉式の断熱板が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記誘導加熱コイル内に複数のビレットが収納されている状態において、
前記誘導加熱コイル内部の最下部のビレットが排出された後、前記収納された残りのビレットは、自重により前記傾斜面を下方に向かって転がり、この転がりによって生じた空いた空間に新たなビレットが前記ビレット移動手段によって挿入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記誘導加熱コイルの内部において、複数のビレットが前記傾斜面を転がりながら誘導加熱により加熱されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記傾いた角度が水平面に対して３°〜１０°であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１】
断面が軸に垂直な方向に長手形状に引き伸ばされた形状を有し、前記長手方向が水平面から傾いた状態で配置されたソレノイド構造の誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルの内部において複数のビレットを前記傾いた下方向に転がすための傾斜面と、
前記誘導加熱コイルの内部に向かって、軸方向からビレットを移動させるビレット移動手段と
を備え、
前記ビレット移動手段が前記誘導加熱コイルの長手形状に引き伸ばされた方向に沿って移動可能であり、この移動可能な範囲において、前記誘導加熱コイルの内部に向かってビレットを移動させることが可能であることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記ビレット移動手段の前記移動可能な範囲において、前記ビレット移動手段が前記誘導加熱コイルの内部に納められたビレットを前記誘導加熱コイルの外部に排出することが可能なことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記誘導加熱コイルの軸方向両側には、前記ビレット移動手段の前記移動可能な範囲における前記ビレット移動装置によるビレットの移動を可能とする開閉式の断熱板が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記誘導加熱コイル内に複数のビレットが収納されている状態において、
前記誘導加熱コイル内部の最下部のビレットが排出された後、前記収納された残りのビレットは、自重により前記傾斜面を下方に向かって転がり、この転がりによって生じた空いた空間に新たなビレットが前記ビレット移動手段によって挿入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記誘導加熱コイルの内部において、複数のビレットが前記傾斜面を転がりながら誘導加熱により加熱されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記傾いた角度が水平面に対して３°〜１０°であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４６５３８（Ｐ２０１２−１４６５３８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５２５（Ｐ２０１１−４５２５）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００２２７８２５）日本アジャックス・マグネサーミック株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００２２７８２５）日本アジャックス・マグネサーミック株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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