JP2020009603A - Induction heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱装置に関する。 The present invention relates to an induction heating device.
金属体を焼き戻す装置として、コイルを用いて金属体を加熱する装置が知られている。
例えば、特許文献１には、Ｒ部を形成される金属体の周囲に配置された環状のコイルを用いて金属体を加熱する装置が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、Ｒ部の外側を形成する縁部におけるコイルの移動量を、Ｒ部の内側を形成する縁部におけるコイルの移動量に比較して、小さく設定し、Ｒ部の外側を形成する縁部の温度をＲ部の内側を形成する縁部の温度よりも高めている。
As an apparatus for tempering a metal body, an apparatus for heating a metal body using a coil is known.
For example,
ところで、金属体にＲ部を有するフランジを設けることがある。Ｒ部を有するフランジを焼き戻す際には、例えば、フランジを挟み込むように設けられた一対の突出部を有するコイルを用いてフランジを加熱する。しかしながら、一対の突出部を有するコイルを用いてＲ部を有するフランジを焼き戻す場合、以下の問題が発生する。以下、図１７及び図１８を参照して、本発明の課題について説明する。 Incidentally, a metal body may be provided with a flange having an R portion. When tempering the flange having the R portion, the flange is heated using, for example, a coil having a pair of protrusions provided so as to sandwich the flange. However, when tempering a flange having an R portion using a coil having a pair of projecting portions, the following problem occurs. Hereinafter, the problem of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１７は、一対の突出部を有するコイルの平面図である。コイル１０４は、フランジ１０８を加熱する。図１７に示すように、フランジ１０８は、Ｒ部を有する。図１８は、図１５のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図１８に示すように、コイル１０４は、フランジ１０８を挟み込むように設けられた一対の突出部１０４ａを有する。図１７に示す矢印は、コイル１０４の送り方向を示す。
FIG. 17 is a plan view of a coil having a pair of protrusions. The
コイル１０４は、図示しないアームを用いて操作される。図示しないアームは、コイル１０４の軌跡が円弧となるようにコイル１０４を操作する。したがって、Ｒ部の外側におけるコイル１０４の単位時間当りの移動量は、Ｒ部の内側におけるコイル１０４の単位時間当りの移動量に比較して、大きい。そのため、Ｒ部の外側部は、Ｒ部の内側部に比較して、温度が上昇しやすい。したがって、Ｒ部の内側部及びＲ部の外側部において、温度差が発生する。つまり、フランジの幅方向において、温度ムラが発生する。
The
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、フランジの幅方向における温度ムラの発生を抑制しつつ、Ｒ部を有するフランジを加熱可能な誘導加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and has as its object to provide an induction heating device capable of heating a flange having an R portion while suppressing the occurrence of temperature unevenness in the width direction of the flange. .
上記目的を達成する一態様は、端部にコイルが接続されたアームと、前記アームを操作するアーム制御部と、を備え、Ｒ部を有するフランジの表面に、前記コイルが沿うように前記アームを操作し、前記コイルを用いて前記フランジを加熱する誘導加熱装置であって、前記コイルの先端部には、磁性体である磁性コアが接続され、前記アーム制御部は、前記磁性コアを前記フランジの縁部よりも前記フランジの根元側に配置した状態、かつ、前記Ｒ部の内側から前記Ｒ部の外側に向かって、前記コイルが前記フランジに近づくように傾斜させた状態で、前記コイルが前記Ｒ部に沿うように前記アームを操作する。 One embodiment for achieving the above object includes an arm having a coil connected to an end thereof, and an arm control unit for operating the arm, wherein the arm is arranged so that the coil is along a surface of a flange having an R portion. Is an induction heating device that heats the flange by using the coil, wherein a magnetic core that is a magnetic material is connected to a distal end of the coil, and the arm control unit controls the magnetic core to In a state where the coil is inclined from the inside of the R portion to the outside of the R portion so as to be closer to the flange, the coil is disposed in a state where the coil is disposed closer to the base of the flange than an edge of the flange. Operates the arm so as to follow the R portion.
本発明に係る誘導加熱装置は、コイルの先端部が、磁性体である磁性コアが接続され、アーム制御部が、磁性コアをフランジの縁部よりもフランジの根元側に配置した状態で、コイルがＲ部に沿うようにアームを操作する。そのため、フランジの根元側を通過する磁束が増加する。したがって、フランジの縁部が過熱されにくい。 In the induction heating device according to the present invention, the tip of the coil is connected to a magnetic core, which is a magnetic material, and the arm control unit arranges the magnetic core closer to the base of the flange than the edge of the flange. Operate the arm so that it follows the R section. Therefore, the magnetic flux passing through the root of the flange increases. Therefore, the edge of the flange is less likely to be overheated.
さらに、本発明に係る誘導加熱装置は、アーム制御部が、前記Ｒ部の内側から前記Ｒ部の外側に向かって、前記コイルが前記フランジに近づくように傾斜させた状態で、前記コイルが前記Ｒ部に沿うように前記アームを操作する。つまり、Ｒ部の内側部におけるフランジの誘導加熱が抑制される。そのため、フランジの幅方向における温度ムラの発生を抑制しつつ、Ｒ部を有するフランジを加熱することができる。 Further, in the induction heating device according to the present invention, in a state where the arm control section is inclined from the inside of the R section to the outside of the R section so that the coil approaches the flange, The arm is operated so as to follow the R section. That is, induction heating of the flange in the inner portion of the R portion is suppressed. Therefore, the flange having the R portion can be heated while suppressing the occurrence of temperature unevenness in the width direction of the flange.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, in order to clarify the description, the following description and drawings are simplified as appropriate.
まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る誘導加熱装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る誘導加熱装置の全体図である。図２は、金属体の斜視図である。図１に示すように、誘導加熱装置１は、アーム２、コイル４、磁性コア５、変位計６ａ、アーム制御部６ｂ、温度計７ａ、温調器７ｂ、及び発振器７ｃを備える。なお、図１には、フランジ８ａも図示している。図２に示す金属体８は、フランジ８ａを有する。なお、図１における矢印は、コイル４の送り方向を示す。
First, the configuration of the induction heating device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall view of an induction heating device according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the metal body. As shown in FIG. 1, the
アーム２は、アーム制御部６ｂを用いて操作される。アーム２の端部には、コイル４が接続されている。アーム制御部６ｂは、アーム２を操作することによって、コイル４の配置を３次元的に制御することができる。例えば、図１に示すように、アーム制御部６ｂは、コイル４がフランジ８ａに沿うように、アーム２を操作することができる。
The
図２に示すように、フランジ８ａは、金属体８に設けられている。金属体８は、フランジ８ａを用いて他の金属部材等に連結される。フランジ８ａが設けられる位置は、特に限定されない。フランジ８ａは、金属体８の縁部に設けられてもよいし、金属体８の途中部に設けられてもよい。金属体８の形状は特に限定されない。金属体８は、例えば、筒状部材等であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
図２に示す例では、金属体８は、溝部８ｂを有する形状である。具体的には、金属体８は、板部８ｃ、側壁８ｄ、及び側壁８ｅを有する。側壁８ｄ及び側壁８ｅは、板部８ｃの対向する縁部に、板部８ｃに垂直な方向にそれぞれ接続されている。板部８ｃ、側壁８ｄ、及び側壁８ｅは、溝部８ｂを形成する。側壁８ｄの板部８ｃに接続されている端に対向する端には、フランジ８ａが設けられている。側壁８ｅの対面に接続されている端に対向する端には、フランジ８ｆが設けられている。フランジ８ａ及びフランジ８ｆは、板部８ｃに平行な方向に設けられている。
In the example shown in FIG. 2, the metal body 8 has a shape having a
フランジ８ａは、図２に示す地点Ｏを中心とするＲ部８１ａを有する。フランジ８ａは、Ｒ部８１ａに加えて図８に図示する直線部８２ａを有していてもよい。フランジ８ａは、金属材料等の電気伝導率が高い材料を用いて形成される。フランジ８ａは、例えば鉄合金を用いて形成される。フランジ８ａは、金属体８と同一の金属材料を用いて形成されてもよいし、異なる金属材料を用いて形成されてもよい。
The
以下、コイル４を用いてフランジ８ａを誘導加熱する場合について説明する。なお、フランジ８ｆは、フランジ８ａと同様にコイル４を用いて誘導加熱される。フランジ８ａと側壁８ｄとが接合している辺の近傍を、フランジ８ａの根元側とする。また、フランジ８ａの根元側に対向する辺の近傍を、フランジ８ａの縁部側とする。フランジ８ａの根元側からフランジ８ａの縁部側に向かう方向を幅方向とする。
Hereinafter, a case where the
コイル４は、発振器７ｃに接続されている。発振器７ｃは、コイル４に交流電流を流すことができる。コイル４は、例えば、断面矩形状の金属角線をＵ字状に折り曲げて形成される。コイル４は、例えば、銅や銅合金を用いて形成される。電流が流されているコイル４の周囲には、磁束が生じる。コイル４の周囲に磁束が生じた状態でコイル４がフランジ８ａに沿うようにアーム２を操作すると、フランジ８ａに渦電流が発生する。渦電流が発生すると、フランジ８ａは発熱する。このようにフランジ８ａは、コイル４を用いて誘導加熱される。
The
コイル４の先端部には、磁性コア５が接続されている。磁性コア５は、磁性体を用いて形成される。磁性コア５を形成する磁性体は、周辺の空気の比透磁率(≒1.0)に対し十分に透磁率が高く、かつ、自身が誘導加熱されないように十分高い電気抵抗を有する。磁性コア５は、例えばフランジ８ａに比較して、電気抵抗が高い。したがって、磁性コア５は、フランジ８ａに比較して、コイル４に交流電流を流しても渦電流が発生しにくい。そのため、磁性コア５は、フランジ８ａに比較して、発熱しにくい。また、フランジ８ａの磁性コア５直下は、磁性コア５が配置されていない部分に比較して、周辺の漏れ磁束が集中するため、磁束密度が高くなり、発熱されやすい。磁性コア５は、例えば、フェライトを用いて形成される。
A
コイル４は、フランジ８ａに対向する面が露出している。つまり、磁性コア５は、コイル４のフランジ８ａに対向する面が露出するように配置される。コイル４のフランジ８ａに対向する面が露出するように磁性コア５を配置すると、磁性コア５とフランジ８ａとの間隙近傍に磁束が集中する。そのため、磁性コア５が接続されたコイル４を用いると、磁性コア５を配置しない場合に比較して、フランジ８ａの誘導加熱が、磁性コア５が配置された近傍において起こりやすい。
The surface of the
コイル４は、アーム２を用いて、図１の矢印に示す送り方向にフランジ８ａに沿うように操作される。フランジ８ａは、コイル４がフランジ８ａに沿うように操作されると、誘導加熱される。フランジ８ａは、コイル４を用いて誘導加熱されると、熱膨張する。したがって、コイル４がフランジ８ａに沿うようにアーム２を操作すると、コイル４とフランジ８ａとのギャップがフランジ８ａの熱膨張によって変化する。
The
そこで、変位計６ａを用いてコイル４とフランジ８ａとのギャップを常時計測する。変位計６ａは、例えば、レーザー変位計である。変位計６ａは、コイル４と共に移動する。変位計６ａは、図１に示す例では、コイル４の送り方向側に配置されている。しかしながら、変位計６ａは、コイル４とフランジ８ａとのギャップを測定可能であれば、どのような位置に配置されていてもよい。変位計６ａは、例えば、磁性コア５よりもフランジ８ａの根元側に配置されていてもよい。また、変位計６ａは、１つ配置されていてもよいし、複数配置されていてもよい。
Therefore, the gap between the
変位計６ａは、アーム制御部６ｂに接続されている。アーム制御部６ｂは、アーム２を操作する。アーム制御部６ｂは、変位計６ａにおいて取得されたコイル４の位置情報に基づいて、コイル４の位置を補正する指令をアーム２に出す。このような構成によって、アーム制御部６ｂは、コイル４の位置を補正しつつ、コイル４がフランジ８ａに沿うようにアーム２を操作することができる。
The displacement gauge 6a is connected to the
図１に示すように、コイル４の反送り方向側には、温度計７ａが配置されている。温度計７ａは、コイル４が通過後のフランジ８ａの温度を常時計測する。温度計７ａは、例えば、放射温度計である。温度計７ａは、コイル４と共に移動する。温度計７ａは、温調器７ｂに接続されている。温調器７ｂは、温度計７ａにおいて取得されたフランジ８ａの温度情報に基づいて、発振器７ｃの出力値を制御する。温調器７ｂは、ＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いて、発振器７ｃの出力値を制御する。
As shown in FIG. 1, a
温度計７ａは、誘導加熱されたフランジ８ａの温度を計測することができる位置であれば、どのような位置に配置されていてもよい。また、温度計７ａは、１つ配置されていてもよいし、複数配置されていてもよい。例えば、フランジ８ａの根元側及びフランジ８ａの縁部側に温度計７ａを配置すると、フランジ８ａの幅方向における温度差を計測することができる。
The
発振器７ｃは、温調器７ｂに指令された出力値でコイル４に交流電流を流す。交流電流が流されたコイル４は、フランジ８ａを誘導加熱することができる。つまり、誘導加熱装置１は、ＰＩＤ制御を用いたコイル４の温度制御及びコイル４の位置情報に基づくコイル４の位置補正を行いつつ、フランジ８ａを誘導加熱する。
The oscillator 7c allows an alternating current to flow through the
次に、図３〜図５を参照して、コイル４がフランジ８ａの直線部８２ａに沿うようにアーム２を操作する場合について説明する。図３は、フランジの直線部に沿っているコイルの平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。なお、図４等では、説明の簡単のため、フランジ８ａを、図２に示したフランジ８ａと上下反対向きに示している。
Next, a case in which the
なお、当然のことながら、図３及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正方向が鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。 Needless to say, the right-handed xyz rectangular coordinates shown in FIG. 3 and other drawings are for convenience in describing the positional relationship of the components. Usually, the positive direction of the z-axis is vertically upward and the xy plane is the horizontal plane, which is common between the drawings.
図４に示すように、コイル４がフランジ８ａの直線部８２ａに沿うようにアーム２を操作する際には、フランジ８ａの縁部よりもフランジ８ａの根元側に磁性コア５を配置する。図５に示すように、磁性コア５は、コイル４のフランジ８ａに対向する面が露出するように配置されている。
As shown in FIG. 4, when operating the
コイル４がフランジ８ａに沿うようにアーム２を操作する際に発生する渦電流は、表皮効果によって、フランジ８ａの表面部に集中する。特に、フランジ８ａの縁部には、渦電流が集中しやすい。渦電流が集中すると、フランジ８ａの縁部は、電磁誘導によって、過熱される虞がある。
The eddy current generated when the
フランジ８ａの縁部よりもフランジ８ａの根元側に磁性コア５が配置された状態でコイル４がフランジ８ａに沿うようにアーム２を操作すると、磁性コア５直下であるフランジ８ａの根元側を通過する磁束が増加する。したがって、フランジ８ａの根元側における誘導加熱が促進される。つまり、フランジ８ａの縁部よりもフランジ８ａの根元側に磁性コア５が配置された状態でコイル４がフランジ８ａの直線部８２ａに沿うようにアーム２を操作すると、フランジ８ａの縁部の過熱を抑制することができる。
When the
コイル４を用いて誘導加熱すると、図３に示すフランジ８ａの加熱幅が加熱される。図３に示すように、コイル４がフランジ８ａの直線部８２ａに沿うようにアーム２を操作する際には、磁性コア５の中心がフランジ８ａの加熱幅の根元側端部に位置するように磁性コア５を配置する。磁性コア５の中心がフランジ８ａの加熱幅の根元側端部に位置するように磁性コア５が配置された状態でコイル４がフランジ８ａに沿うようにアーム２を操作すると、磁性コア５直下であるフランジ８ａの根元側を通過する磁束を増加させることができる。したがって、フランジ８ａの加熱幅を効率良く誘導加熱することができる。
When induction heating is performed using the
図４に示すように、フランジ８ａのｚ軸正方向側にのみコイル４を配置している。つまり、コイル４は、フランジ８ａの片側にのみ配置されている。コイル４がフランジ８ａの片側にのみ配置されているため、コイルがフランジを挟み込むように設けられた一対の突出部を有する場合に比較して、フランジ８ａの根元側に磁性コア５を配置することができる。したがって、フランジ８ａの加熱幅を大きくすることができる。
As shown in FIG. 4, the
さらに、図４に示すように、コイル４がフランジ８ａの直線部８２ａに沿うようにアーム２を操作する際には、コイル４とフランジ８ａとを平行に配置する。コイル４とフランジ８ａとを平行に配置することによって、コイル４とフランジ８ａとのギャップを一定に保つことができる。
Further, as shown in FIG. 4, when operating the
磁性コア５とフランジ８ａとのギャップを一定に保った状態でアーム２を操作すると、フランジ８ａの縁部側とフランジ８ａの根元側とにおける、通過する磁束のばらつきを抑制することができる。したがって、フランジ８ａの縁部側とフランジ８ａの根元側とにおける誘導加熱のばらつきを抑制することができる。つまり、コイル４とフランジ８ａとを平行に配置した状態でコイル４がフランジ８ａの直線部８２ａに沿うようにアーム２を操作すると、フランジ８ａの幅方向における温度ムラの発生を抑制しつつフランジ８ａの直線部８２ａを加熱することができる。
When the
次に、図６及び図７を参照して、コイル４がフランジ８ａのＲ部８１ａに沿うようにアーム２を操作する場合について説明する。図６は、フランジのＲ部を沿っているコイルの平面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
Next, a case in which the
図６に示すように、コイル４がフランジ８ａのＲ部８１ａに沿うようにアーム２を操作する際には、フランジ８ａの縁部よりもフランジ８ａの根元側に磁性コア５を配置する。また、図７に示すように、コイル４がフランジ８ａのＲ部８１ａに沿うようにアーム２を操作する際には、フランジ８ａのＲ部８１ａの内側からフランジ８ａのＲ部８１ａの外側に向かって、コイル４がフランジ８ａに近づくように、コイル４を傾斜させる。
As shown in FIG. 6, when operating the
図６に示す矢印は、コイル４の送り方向を示す。アーム２は、コイル４の軌跡がフランジ８ａのＲ部８１ａの中心を中心とする円弧となるように、操作される。フランジ８ａのＲ部８１ａの内側におけるコイル４の移動量は、フランジ８ａのＲ部８１ａの外側におけるコイル４の移動量に比較して、少ない。したがって、フランジ８ａのＲ部８１ａの内側は、フランジ８ａのＲ部８１ａの外側に比較して、コイル４を用いた誘導加熱によって温度が上昇しやすい。
The arrow shown in FIG. 6 indicates the feed direction of the
磁性コア５とフランジ８ａとのギャップを大きくすると、フランジ８ａを通過する磁束が減少する。つまり、磁性コア５とフランジ８ａとのギャップが大きいと、フランジ８ａは加熱されにくい。したがって、フランジ８ａのＲ部８１ａの内側からフランジ８ａのＲ部８１ａの外側に向かって、コイル４がフランジ８ａに近づくように、コイル４を傾斜させると、フランジ８ａのＲ部８１ａの内側における誘導加熱を抑制することができる。このような構成によって、フランジ８ａの幅方向における温度ムラの発生を抑制しつつフランジ８ａのＲ部８１ａを加熱することができる。
When the gap between the
フランジ８ａの幅方向における温度差が大きい場合、温度差を考慮して傾斜量を決定することが好ましい。例えば、フランジ８ａのＲ部８１ａの内側における温度がフランジ８ａのＲ部８１ａの外側における温度よりも低い場合、フランジ８ａの幅方向における温度差がない場合に比較して、傾斜量を小さく設定することが好ましい。また、例えば、フランジ８ａの直線部８２ａにおける根元側の温度がフランジ８ａの直線部８２ａにおける縁部側の温度よりも低い場合、フランジ８ａの直線部８２ａにおける温度差がない場合に比較して、傾斜量を大きく設定することが好ましい。
When the temperature difference in the width direction of the
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。なお、これらの記載は、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. Note that these descriptions do not limit the present invention.
［実施例１］
（フランジの寸法）
図８は、実施例１において使用したフランジの平面図である。実施例１で使用したフランジ８ａは、直線部８２ａ及びＲ部８１ａを有する。図１に示すように、Ｒ部８１ａの内側端における半径は、４７．５ｍｍであった。また、フランジ８ａの幅は、５０ｍｍであった。実施例１では、フランジ８ａの加熱幅を１６．５ｍｍとした。
[Example 1]
(Flange dimensions)
FIG. 8 is a plan view of the flange used in the first embodiment. The
＜コイルがフランジの直線部に沿うようにアームを操作する場合＞
図９は、実施例１においてフランジの直線部に沿っているコイルの断面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図９に示すように、実施例１においてコイル４がフランジ８ａの直線部８２ａに沿うようにアーム２を操作する場合、磁性コア５とフランジ８ａとのギャップは、３ｍｍであった。また、フランジ８ａの端部から磁性コア５までの距離は、９．５ｍｍであった。磁性コア５の奥行きは、１４ｍｍであった。
<When operating the arm so that the coil runs along the straight part of the flange>
FIG. 9 is a cross-sectional view of the coil along the straight portion of the flange in the first embodiment. FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. As shown in FIG. 9, when the
図１０に示すように、コイル４は、断面矩形状の銅製部材であった。磁性コア５は、フランジ８ａに対向するコイル４の面が露出するように配置されていた。図１０に示すように、磁性コア５の表面からコイル４までの距離（ａ、ｃ、ｄ）及びコイル４間の距離（ｂ）は、全て６ｍｍであった。
As shown in FIG. 10, the
［比較例１］
上記で説明した誘導加熱装置において、フランジを挟み込むように一対の突出部をコイルに設けた点及び磁性コアを設けない点以外は実施例１と同様とした装置を、比較例１とした。
[Comparative Example 1]
In the induction heating apparatus described above, a comparative example 1 is the same as the example 1 except that a pair of protrusions are provided on the coil so as to sandwich the flange and the magnetic core is not provided.
（温度ムラ測定）
実施例１の誘導加熱装置及び比較例１の誘導加熱装置を用いてフランジ８ａの直線部８２ａを加熱した。図９に示す３つの地点（１）〜（３）におけるフランジ８ａの温度を計測した。地点（１）は、フランジ８ａの縁部から１ｍｍの地点である。地点（２）は、フランジ８ａの縁部から８ｍｍの地点である。地点（３）は、フランジ８ａの縁部から１６．５ｍｍの地点である。３つの地点（１）〜（３）にそれぞれ熱電対を配置し、フランジ８ａの温度を計測した。計測結果を図１１に示す。
(Temperature unevenness measurement)
The
図１１は、フランジの直線部における温度を示すグラフである。図１１に示すように、実施例１の誘導加熱装置では、３つの地点（１）〜（３）のうち、地点（１）が最も高温であった。また、実施例１の誘導加熱装置では、地点（２）が最も低温であった。 FIG. 11 is a graph showing the temperature at the linear portion of the flange. As shown in FIG. 11, in the induction heating device of Example 1, the point (1) had the highest temperature among the three points (1) to (3). In the induction heating device of Example 1, the point (2) had the lowest temperature.
以下、３つの地点（１）〜（３）のうち、最も高温であった地点の温度と最も低温であった地点の温度との差分を、フランジの幅方向における温度ムラと称する。実施例１の誘導加熱装置は、フランジの幅方向における温度ムラが、フランジ８ａの直線部８２ａにおいて、約２８℃であった。
Hereinafter, the difference between the temperature of the hottest point and the temperature of the coldest point among the three points (1) to (3) is referred to as temperature unevenness in the width direction of the flange. In the induction heating device of Example 1, the temperature unevenness in the width direction of the flange was about 28 ° C. in the
一方、比較例１の誘導加熱装置では、３つの地点（１）〜（３）のうち、地点（１）が最も高温であった。また、比較例１の誘導加熱装置では、地点（３）が最も低温であった。比較例１の誘導加熱装置は、フランジの幅方向における温度ムラが、フランジの直線部において、約１８０℃であった。このことから、実施例１は、比較例１に比較して、フランジの幅方向における温度ムラが、フランジ８ａの直線部８２ａにおいて抑制されていることが確認された。
On the other hand, in the induction heating device of Comparative Example 1, the point (1) was the highest temperature among the three points (1) to (3). In the induction heating device of Comparative Example 1, the point (3) had the lowest temperature. In the induction heating device of Comparative Example 1, the temperature unevenness in the width direction of the flange was about 180 ° C. in the straight portion of the flange. From this, it was confirmed that in Example 1, the temperature unevenness in the width direction of the flange was suppressed in the
＜コイルがフランジのＲ部に沿うようにアームを操作する場合＞
図１２は、実施例１においてフランジのＲ部に沿っているコイルの断面図である。図１２に示すように、実施例１においてコイル４がフランジ８ａのＲ部８１ａに沿うようにアーム２を操作する際には、コイル４とフランジ８ａとのギャップは、フランジ８ａの縁部において、６．５ｍｍであった。また、コイル４とフランジ８ａとのギャップは、コイル４の先端部において、５ｍｍであった。
<When operating the arm so that the coil is along the R part of the flange>
FIG. 12 is a cross-sectional view of the coil along the R portion of the flange in the first embodiment. As shown in FIG. 12, when operating the
以下、フランジ８ａの縁部におけるコイル４とフランジ８ａとのギャップと、コイル４の縁部におけるコイル４とフランジ８ａとのギャップと、の差分を傾斜量とする。実施例１の誘導加熱装置は、コイル４がフランジ８ａのＲ部８１ａに沿うようにアーム２を操作する際に、傾斜量が１．５ｍｍであった。
Hereinafter, the difference between the gap between the
図１２に示すように、実施例１においてコイル４がフランジ８ａのＲ部８１ａに沿うようにアーム２を操作する際には、アーム２は、磁性コア５の縁部とフランジ８ａの縁部との距離が２３．５ｍｍとなるように操作されていた。
As shown in FIG. 12, when operating the
［比較例２］
上記で説明した誘導加熱装置において、コイル４がフランジ８ａのＲ部８１ａに沿うようにアーム２を操作する際における傾斜量を０ｍｍとした点以外は実施例１と同様とした装置を比較例２とした。
[Comparative Example 2]
In the induction heating device described above, a device which is the same as that of Example 1 except that the amount of inclination when the
（温度ムラ測定）
実施例１の誘導加熱装置及び比較例２の誘導加熱装置を用いてフランジ８ａのＲ部８１ａを加熱した。図１２に示す３つの地点（１）〜（３）におけるフランジ８ａの温度を計測した。地点（１）は、フランジ８ａの縁部から１ｍｍの地点である。地点（２）は、フランジ８ａの縁部から８ｍｍの地点である。地点（３）は、フランジ８ａの縁部から１６．５ｍｍの地点である。地点（１）〜（３）にそれぞれ熱電対を配置し、フランジ８ａの温度を計測した。計測結果を図１３に示す。
(Temperature unevenness measurement)
The
図１３は、フランジのＲ部における温度を示すグラフである。図１３に示すように、実施例１の誘導加熱装置では、３つの地点（１）〜（３）のうち、地点（１）が最も高温であった。また、実施例１の誘導加熱装置では、地点（２）が最も低温であった。実施例１の誘導加熱装置は、フランジの幅方向における温度ムラが、フランジ８ａのＲ部８１ａにおいて約２８℃であった。
FIG. 13 is a graph showing the temperature at the R portion of the flange. As shown in FIG. 13, in the induction heating device of Example 1, the point (1) was the highest temperature among the three points (1) to (3). In the induction heating device of Example 1, the point (2) had the lowest temperature. In the induction heating device of Example 1, the temperature unevenness in the width direction of the flange was about 28 ° C. in the
一方、比較例２の誘導加熱装置では、３つの地点（１）〜（３）のうち、地点（１）が最も高温であった。また、比較例２の誘導加熱装置では、地点（３）が最も低温であった。比較例２の誘導加熱装置は、フランジの幅方向における温度ムラが、フランジ８ａのＲ部８１ａにおいて約９３℃であった。このことから、実施例１は、比較例２に比較して、フランジの幅方向における温度ムラが抑制されていることが確認された。
On the other hand, in the induction heating device of Comparative Example 2, point (1) had the highest temperature among the three points (1) to (3). In the induction heating device of Comparative Example 2, the point (3) was the lowest temperature. In the induction heating device of Comparative Example 2, the temperature unevenness in the width direction of the flange was about 93 ° C. in the
傾斜量を変化させて、コイル４がフランジ８ａのＲ部８１ａに沿うようにアーム２を操作した場合における、フランジ８ａの温度ムラを計測した。計測結果を図１４に示す。図１４は、フランジのＲ部８１ａにおける温度ムラと傾斜量との関係を示すグラフである。図１４に示すように、傾斜量が１．５ｍｍである場合に、フランジの幅方向における温度ムラは最も抑制された。
The temperature unevenness of the
（温度制御）
図１５は、実施例１において使用したコイルの平面図である。図１５に示すように、コイル４の反進行方向側に温度計７ａが配置されている。温度計７ａとコイル４との距離は、１ｍｍであった。実施例１の誘導加熱装置では、ＰＩＤ制御によって、コイル４の出力を調節している。つまり、実施例１の誘導加熱装置では、コイル４をＰＩＤ制御しつつ、コイル４とフランジ８ａとのギャップを補正している。実施例１におけるＰＩＤ制御は、以下の条件で行った。
(Temperature control)
FIG. 15 is a plan view of the coil used in the first embodiment. As shown in FIG. 15, a
・ＰＩＤ制御条件
係数ＫＰ：７５、係数ＫＩ：３．０、係数ＫＤ：０．６
サンプリング周期：１０ｍｓｅｃ
目標温度：５００℃
-PID control conditions Coefficient K P : 75, Coefficient K I : 3.0, Coefficient K D : 0.6
Sampling cycle: 10 msec
Target temperature: 500 ° C
図１６は、フランジの温度と加熱距離との関係を示すグラフである。図１６におけるフランジの温度は、温度計７ａを用いて計測した。図１６に示すように、実施例１の誘導加熱装置は、温度変化量が１２．６℃であった。また、実施例１の誘導加熱装置は、ギャップ変化量が０．２５ｍｍであった。フランジ８ａの焼き戻しを行う際には、温度変化量が５０℃以下となることが好ましい。つまり、実施例１の誘導加熱装置は、フランジ８ａの焼き戻しに好適であることが確認された。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the temperature of the flange and the heating distance. The temperature of the flange in FIG. 16 was measured using the
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、フランジの幅方向における温度ムラの発生を抑制しつつ、Ｒ部を有するフランジを加熱可能な誘導加熱装置を提供することができる。 According to the invention of the present embodiment described above, it is possible to provide an induction heating device capable of heating a flange having an R portion while suppressing the occurrence of temperature unevenness in the width direction of the flange.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist.
１ 誘導加熱装置
２ アーム
４ コイル
５ 磁性コア
６ａ 変位計
６ｂ アーム制御部
７ａ 温度計
７ｂ 温調器
７ｃ 発振器
８ 金属体
８ａ フランジ
１０４ コイル
１０４ａ 突出部
１０８ フランジ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
Ｒ部を有するフランジの表面に、前記コイルが沿うように前記アームを操作し、前記コイルを用いて前記フランジを加熱する誘導加熱装置であって、
前記コイルの先端部には、磁性体である磁性コアが接続され、
前記アーム制御部は、前記磁性コアを前記フランジの縁部よりも前記フランジの根元側に配置した状態、かつ、前記Ｒ部の内側から前記Ｒ部の外側に向かって、前記コイルが前記フランジに近づくように傾斜させた状態で、前記コイルが前記Ｒ部に沿うように前記アームを操作する、誘導加熱装置。 An arm having a coil connected to an end thereof, and an arm control unit for operating the arm,
An induction heating device that operates the arm so that the coil is along a surface of a flange having an R portion, and heats the flange using the coil,
A magnetic core which is a magnetic material is connected to a tip of the coil,
The arm control unit is in a state where the magnetic core is disposed closer to the root of the flange than the edge of the flange, and the coil is disposed on the flange from the inside of the R part to the outside of the R part. An induction heating device for operating the arm so that the coil is along the R portion in a state where the coil is inclined to approach.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018128861A JP2020009603A (en) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | Induction heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020009603A true JP2020009603A (en) | 2020-01-16 |
Family
ID=69152087
Family Applications (1)
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| JP2018128861A Pending JP2020009603A (en) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | Induction heating apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2020009603A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021149720A1 (en) | 2020-01-24 | 2021-07-29 | 三菱重工業株式会社 | Pole shoe device, magnetic gear, magnetic geared motor, and magnetic geared electric generator |
-
2018
- 2018-07-06 JP JP2018128861A patent/JP2020009603A/en active Pending
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