JPS61199029A - コイルシフト形誘導加熱装置の温度制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、生産ラインにおける′！ＪＬ続誘導加熱装置
の温度制御方法、さらに詳しく言えば、被加熱材料の変
更に伴う誘導加熱コイルのシフトを容易に行なえるよう
にしたコイルシフト形誘導加熱装置の温度制御方法およ
びその装置に関する。

（従来の技術） 一般に、連続誘導加熱装置の温度制御方法は、第４図お
よび第５図に示すように、まず所定長さの誘導加熱コイ
ル１内壁に形成された酎大壁２内の空間中に、被加熱材
料３を送りローラ４によって送り込む。

次に、誘導加熱コイル１内に発生する磁界により　被加
熱材料に誘導電流を発生させ、この誘導′電流によって
被加熱材料を加熱する。この加鳩詩に被加熱材料の送り
速度および加熱電圧を制御して材料に一定の投入電力を
加えるようにしている。

この装置の温度制御方法では、生産ラインにおける決め
られた工程時間内に所定の投入電力を加えるため、後工
程の切断・プレス等の工程時間に合わせるとともに、被
加熱材料の径および切断玉礒の大小により、加熱電圧の
レベルが決定される。

この加熱電圧の制御による温度管理は比較的容易に行な
われるが、被加熱材料は加熱中、周囲に熱を奪われるこ
とにより、絶えず冷却されエネルギーを損失している。

この損失エネルギーの大部分は被加熱材料から耐火壁内
面への熱輻射損失であり、加熱開始時、すなわち、耐火
壁が常温のときには、放射損失が大きく、加熱開始後の
時間の経過に応じて耐火壁は被加熱材料により熱せられ
、放射損失は次第に小さくなり、定常状態で一定値に落
着くことになっている。

第６図に示す曲線５が、この経緯を示しており、＃大壁
の熱の吸収が大となり温度が上昇するに従い、被加熱材
料からのエネルギー損失は小さくなり、やがて一定の時
間ｔｏになるとエネルギー損失は、はぼ一定のｅ（、の
値に落着き定常状態となる。

この結果、加熱開始時には加熱不足が起こる。これを是
正するため、誘導加熱コイルの内壁温度が熱的に飽和す
るまでの過渡状態に対し、被加熱材料の送り速度を遅く
して、投入電力の補正をする必要が生じる。

この投入電力の補正は、第７図に示すように、加熱休止
した後に加熱再開するとき、！導加熱コイルの休止時間
によって材料の送り速度をｍ１〜ｍ４のいずれかを選択
するようになっている。

ところで、近年被加熱材料の変更に伴なう誘導加熱コイ
ルの変更を容易に短時間で行なえるように、被加熱材料
に対する特性及びその形状の違った誘導加熱コイルを複
数組設置し適宜シフトできるコイルシフト形誘導加熱装
置が利用されている。

このコイルシフト形誘導加熱装置は、たとえば第２図に
示す２組の誘導子コイルを有しており、ＩＡは被加熱材
料３を加熱すべき位置にセ。

トされた加熱ラインの誘導加熱コイルであり、ＩＢは異
なった被加熱材料を加熱するために、待機している待機
ラインの誘導加熱コイルである。

このコイルシフト形誘導加熱装置の温度制御方法におい
ても、誘導加熱コイルの内壁温度が熱的に飽和するまで
の過渡状態に対し、送り速度を制御し、投入電力を補正
する必要がある。

第３図には２組の誘導加熱コイルの夫々に適用される加
熱材料の送り速度特性が示されており、Ｉｎ　Ｉ　Ａ　
””　ｍ　３Ａは誘導加熱コイルＩＡが加熱休止した後
に加熱再開する場合の送り速度曲線であり、　ｍ４Ａは
耐火物が室温の状態から加熱開始した場合の被加熱材料
の送り速度曲線である。

ｍ１Ｂ−ｍ４Ｂは上記と同様に誘導加熱コイルＩＢによ
る各送り速度曲線である。またｔｒおよびｔ３は誘導加
熱コイルＩＡ又は誘導加熱コイルＩＢによる被加熱材料
の加熱を停止する時期であり、　　ｔ２は誘導加熱コイ
ルＩＢの加熱開始時期を示している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のコイルシフト形加熱装置の温度制
御方法では、加熱ライン又は待機ラインにセットされた
誘導加熱コイルに対し、その休止時間を計数するタイマ
は１組しかなく、厳密に各ラインにおける誘導加熱コイ
ルの休止時間を計数することができないため、加熱再開
時の投入電力の補正に利用される送り速度曲線の適切な
選択を行なうことが難しかった。

この結果、被加熱材料を均一な所定温度に加熱できなく
なり、後工程に不都合を生ずるという問題があった。

上記問題点を解消するため、本発明は誘導加熱コイル毎
に、その加熱休止時間を正確に計数し、その値によって
加熱ラインにセットされる誘導加熱コイルの適正な送り
速度、投入電力を得るようにしたコイルシフト形誘導加
熱装置の温度制御方法およびその装置を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、第１の発明の温度制御方法は
被加熱材料に誘導電流を誘起させることにより被加熱材
料の加熱を行なう加熱ラインと加熱を休止する待機ライ
ンとの何れか一方の位置をとる複数の誘導加熱コイルの
それぞれの加熱休止時間を計数し、この計数値に応じて
加熱開始時における被加熱材料と誘導加熱コイルとの相
対速度を決定することにより温度補正を行なうことを特
徴としている。

第２の発明は第１の発明を実施するための装置であって
、加熱ラインと待機ラインとの何れか一方の位置をとる
複数の誘導加熱コイルと、該コイルと被加熱材料とを相
対移動させる送り駆動制御手段と、前記誘導加熱コイル
の数に応じて設けられ、それぞれのコイルの加熱休止時
間を計数するタイマと、該タイマの計数値に応じて誘導
加熱コイルの送り速度曲線を決定し、前記送り駆動手段
にその速度曲線に沿う送り速度を出力する出力制御部と
を設けたものである。

（作用） 誘導加熱コイルにおいて、定常状態で被加熱材料が一定
の加熱温度となるような一定の電力で加熱を始めると加
熱開始時、すなわち、耐火物が定常となるまでの冷えた
状態では、材料は定常状態に比較して余分な放射損失が
あるため、被加熱材料の温度が低くなり所期の加熱効果
が得られない。

しかし、加熱および待機ラインにおける誘導加熱コイル
の各々にタイマを設けてその加熱休止時間を計数するこ
とにすれば、加熱開始前における誘導加熱コイルの加熱
状態が把握できて、温度管理が正確となる。

更に、そのタイマの計数値に基づいて最適な加熱開始時
の送り速度曲線を送り速度曲線出力装置で決定すると、
その送り速度曲線に沿う最適な送り速度が送り駆動制御
手段によって出力される。

この結果、加熱開始時には、被加熱材料の送り速度がき
め細く制御されるので、加熱電圧制御のみでは適正な温
度制御が得られなかった加熱開始時の温度不足を解消し
て、後工程への不敵温材の供給をなくすことができる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例のコイルシフト形誘導加熱装置は、第２図に示
す従来例の加熱装置本体Ａと同様である。

即ち、加熱ラインに設置された誘導加熱コイルｌＡと、
待機ラインに設置された誘導加熱コイル１Ｂが並列して
配置されており、相互に加熱および待機ラインに移動可
能となっている。

この誘導加熱コイルＩＡ、ＩＢは被加熱材料３の径によ
り、適合する加熱コイルのいずれかが、加熱ラインにセ
ットされるので、ここでは、誘導加熱コイルＩＡが被加
熱材料３に見合うものとされている。４は送りローラで
送り駆動制御手段５（第１図参照）としての送りモータ
制御部（ＣＢ）　６とモータ（Ｍ）７により、駆動制御
され、この送り制御手段５を含む後述する温度制御装置
８によって、所定の送り速度で被加熱材料３を送るよう
になっている。９は誘導加熱コイルＩＡの待機ラインを
示す。

このような装置において、所定の誘導加熱コイルＩＡ、
ＩＢを使用し、その誘導加熱コイルによって加熱される
被加熱材料３に投入されるべき電力が適正に行なわれる
と、被加熱材料３は所定温度に加熱されて後工程に送ら
れる。被加熱材料３が所定温度に加熱されるためには、
材料のｈｎｆｊＪ！開始時における送り速度制御を適切
に行なう必要がある。

そこで１本発明の要部である温度制御装置８は　第１１
Δに示すように、送り駆動制御手段５と誘導加熱コイル
ＩＡ用の加熱体＋ｈ時間計数タイ−７（ＴＡ）１０およ
び送り速度曲線出力装置（ＳＴＣＡ）　＋１と、誘導加
熱コイルＩＢ用の加熱休止時間計数タイマ（ＴＢ）　＋
２および送り速度曲線出力装置（ＳＴＣＢ）　１３と、
加熱制′ａ部１４とからなっている。

タイマ１０．１２には、夫々の誘導加熱コイルｉＡ、１
Ｂの加熱休止時に加熱制御部１４から計数開始指令が出
力される。

また、加熱ラインにいずれかの誘導加熱コイルがセット
された後の加熱開始時には、加熱制−１部１４からその
誘導加熱コイルに相応する出力′装置１１又は出力装置
１３に送り速度制御信号の出力指示を′トえるようにな
っている。

送り速度信号の出力指示を与えられたいずれかの出力装
置１１，１３は、該当する体ＩＩ：時間計数タイマｔｏ
、＋２の計１！！値を読んで送り速度曲線を決定し、送
り速度制御信号を送すモータ制御部６に出力する。

出力装置１１．１３が該当するタイマ１０．１２の計数
を読んだ後、出力装置１１．１３は、タイマ１０゜１２
の計数値をリセットする。送すモータ制御部６は　加熱
制御部１４からの運転開始指令および出力装置１１　、
１３の送り速度制御信号にもとづいて被加熱材料送りモ
ータ７を速度制御しながら運転する。

次に、上記温度制御装置による本実施例の作業方法を説
明する。

コイルシフト形誘導加熱装置において、まず、被加熱材
料３の径に合った誘導加熱コイルＩＡを加熱ラインにセ
ットする。この誘導加熱コイルＩＡ内に被加熱材料３が
送りローラ４により挿入される。

なお、加熱装置制御部１４からセットされた誘導加熱コ
イルＩＡの加熱停止時点にタイマ１０に計数開始指令が
出力されており、−加熱開始状態前まで加熱体ＩＦ時間
が計数されている。

加熱開始時には、加熱装置制御部１４から加熱ラインに
ある誘導加熱コイルＩＡ用の送り速度曲線出力装置１１
へ送り速度制御信号の出力指示がなされる。送り速度信
号の出力指示を与えられた出力装置１１は該当する休出
時間計数タイマ１０の計数値を読み込んで、最適の送り
速度曲線を決定する。

送り速度曲線を決定した出力装置１１から、送り駆動制
御手段５に送り速度制御信号が出力され　これにより被
加熱材料３は適切な送り速度曲線に都った速度で誘導加
熱コイルＩＡ内を移動して、所定温度に加熱された状態
で後工程へ送られ、切断、鍛造プレス等の作業が生産ラ
インのＪ−程時間に合わせて行なわれる。

なお、加熱電圧のレベルは上記工程時間、加■二物の径
、切断型破によってあらかじめ決められていることは勿
論である。

また、被加熱材料の径の変更により、加熱ラインの誘導
加熱コイルＩＡを待機ライン９に移動し、それまで待機
ラインにある誘導加熱コ・ｆルＩｎを今度は加熱ライン
に移動させて、必要とする誘導加熱コイルをセットさせ
ることができる。

した・かって、被加熱材料の大きさに応じた誘導加熱コ
・Ｃルを随時使用して、加熱開始時の投入電力の温度制
御補正が被加熱材料の送り速度をきめ細く変えることに
より行なうことができる。

本実施例においては被加熱材料が送りローラによって移
動するように構成されているが、逆に誘導加熱コイル側
を移動させることもできる。

（効果） 本発明は以上説明したことから明らかなように、コイル
シフト形誘導加熱装置において、各ラインに設置される
誘導加熱コイルの加熱体１Ｆ時間を正確に計数し、その
計数値によって被加熱材ネｌの最適な送り速度となる送
り速度曲線を決定して、その曲線に追従した送り速度に
よリ、きめ細な温度制御を行なうので、加熱開始時の不
均一な加熱温度を改善でき、後工程に送られる最絆製品
の品質向上および無駄材の減少が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の送り速度制御のブロック
図、 第２図はコイルシフト形誘導加熱装置の平面図１ 第３図は第２図における被加熱材料の送り速度特性図、 第４図は連続誘導加熱装置の正面図、 第５図は第４図の縦断面図、 第６図は第４図の加熱開始時における放出エネルギー特
性図。 第７図は第４図の被加熱材料の送り速度特性図である。 ＩＡ、ＩＢ・・・誘導加熱コイル　３・・・被加熱材料
５・・・送り駆動制御手段　　８・・・温度制御装置１
０．１２・・・タイマ 特許　出願人　　トヨタ自動車株式会社（ｌｉｂ”ｌ兄
） （ほか１名） 第１図 第２図 □−ｔ−’ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加熱材料に誘導電流を誘起させることにより被
   加熱材料の加熱を行なう加熱ラインと加熱を休止する待
   機ラインとの何れか一方の位置をとる複数の誘導加熱コ
   イルのそれぞれの加熱休止時間を計数し、 この計数値に応じて加熱開始時における被 加熱材料と誘導加熱コイルとの相対速度を決定すること
   により温度補正を行なうコイルシフト形誘導加熱装置の
   温度制御方法。
2. （２）加熱ラインと待機ラインとの何れか一方の位置を
   とる複数の誘導加熱コイルと、該コイルと被加熱材料と
   を相対移動させる送り駆動制御手段と、 前記誘導加熱コイルの数に応じて設けら れ、それぞれのコイルの加熱休止時間を計数するタイマ
   と、 該タイマの計数値に応じて誘導加熱コイル の送り速度曲線を決定し、前記送り駆動手段にその速度
   曲線に沿う送り速度を出力する出力制御部と、を具備し
   てなるコイルシフト形誘導加熱装置の温度制御装置。