專利名稱：金屬筒體的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一面使金屬筒體軸旋轉(zhuǎn)一面加熱而達(dá)到高溫的金屬筒體的加熱裝置，詳細(xì)地說，涉及以感應(yīng)加熱方式來進行加熱的金屬筒體的加熱裝置。
這樣的金屬筒體的加熱裝置，能夠一面加熱金屬筒體一面使離心力作用于金屬筒體內(nèi)的收容物，例如在金屬筒體的內(nèi)周面上加工出自熔合金被覆時是很方便的。
背景技術(shù)：
已知有在給金屬筒體內(nèi)表面施加自熔合金的熔敷被覆之際，在金屬筒體內(nèi)裝入自熔合金粉末，一面使金屬筒體軸旋轉(zhuǎn)、即一面使金屬筒體以軸線為中心旋轉(zhuǎn)、一面加熱一次使金屬筒體內(nèi)的粉末熔化的所謂的一次方式(一下方式)的作業(yè)方法以及金屬筒體的加熱裝置(例如參照專利文獻1)。該裝置具備使金屬筒體高速地繞軸旋轉(zhuǎn)的筒體支撐旋轉(zhuǎn)裝置，和一次式加熱旋轉(zhuǎn)中的金屬筒體的感應(yīng)加熱裝置，對于一次式加熱用的感應(yīng)元件，采用了在金屬筒體的全長上對金屬筒體的圓周方向的小區(qū)間感應(yīng)加熱的面加熱形的線圈。
對于感應(yīng)加熱金屬筒體的全長的感應(yīng)元件，鞍形的感應(yīng)線圈大多也常用，在圖9(a)中展示了裝備了那樣的感應(yīng)元件22的金屬筒體加熱裝置20的主要部分。在該感應(yīng)元件22中，包括兩根在金屬筒體10的大體全長上沿金屬筒體10在軸向上并排延伸的部分。另外，金屬筒體加熱裝置20的筒體支撐旋轉(zhuǎn)裝置以圖示的兩根支承輥23、24為主要部分，用圖未示的輥驅(qū)動裝置樞轉(zhuǎn)軸支撐并旋轉(zhuǎn)驅(qū)動這些輥23、24。
支承輥23、24，以能夠承載作為加熱對象的金屬筒體10的那樣，均以水平的狀態(tài)且保持適當(dāng)?shù)木嚯x地平行地設(shè)置，當(dāng)使軸向相一致地承載了金屬筒體10時，能夠水平且可旋轉(zhuǎn)傳動地支撐該金屬筒體10。并且，當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動支承輥23、24的任何一方或雙方時，通過外周面彼此的接觸轉(zhuǎn)動可使金屬筒體10以所希望的速度軸旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)一面將金屬筒體10承載在這樣的金屬筒體加熱裝置20上并使之軸旋轉(zhuǎn)、一面在感應(yīng)元件22上進行高頻率通電時，就會在金屬筒體10的外周面(參照圖9(b))上感應(yīng)出大體鞍形的一次感應(yīng)電流11，加熱了該電路部分，但由于金屬筒體10在以高速度軸旋轉(zhuǎn)，因此金屬筒體10全周被大體同樣地加熱。在自熔合金的被覆作業(yè)的情況下，為了自熔合金的粉末層的均勻化，以離心力(加速度)為30m/s2(3G，其中G是重力加速度)或其以上的速度使金屬筒體10旋轉(zhuǎn)，將金屬筒體10加熱到自熔合金熔敷的高溫為止。
以往，對于支承輥23、24，采用的是非磁性不銹鋼(奧氏體鋼)制的輥。雖然說在感應(yīng)加熱的情況下，如果可能的話，還是希望采用例如由氧化鋁那樣的電絕緣體構(gòu)成的輥，但是在絕緣材料和不良導(dǎo)體的范圍內(nèi)，還沒有發(fā)現(xiàn)能夠長時間耐得住在高速度下的接觸轉(zhuǎn)動的合適的材料。另外，氧化鋁等除了期望尺寸的部件的準(zhǔn)備和加工困難且昂貴之外，制造也需要很長時間。與此相對，不銹鋼因富有韌性且不易發(fā)生破損(裂痕)和剝離等，因此除了耐得住殘酷的長期的接觸轉(zhuǎn)動之外，期望尺寸的部件的準(zhǔn)備(供應(yīng))和加工容易且價格便宜，還能夠?qū)崿F(xiàn)短期補充供應(yīng)。
專利文獻1特開2003-193262號公報發(fā)明內(nèi)容但是，在支承輥23、24為不銹鋼制的情況下，因為不銹鋼是電的良導(dǎo)體，所以在高頻率通電時在支承輥23、24上還會感應(yīng)出二次感應(yīng)電流12(參照圖9(c))。二次感應(yīng)電流12是經(jīng)由金屬筒體10的兩端部，流經(jīng)支承輥23、24，加熱了支承輥23、24，從而間接的起到對金屬筒體10的加熱作用的、次要的第二位的電流。當(dāng)在伴隨軸旋轉(zhuǎn)支承輥23、24、金屬筒體10發(fā)生振動等從而破壞了支承輥23、24與金屬筒體10的接觸等的時候，要繼續(xù)二次感應(yīng)電流12的環(huán)流的感應(yīng)電動勢較強時，例如在金屬筒體10的兩端的四處的轉(zhuǎn)動面端部13、14、15、16上就產(chǎn)生因放電而引起的電火花。
一旦產(chǎn)生電火花，在支承輥23、24以及金屬筒體10的外周面上就會形成電火花痕。并且，若產(chǎn)生一次電火花痕，則該處的接觸不良便會永久地留下，進而會大量地產(chǎn)生電火花。這樣一來，金屬筒體10的品質(zhì)會受到損害，支承輥23、24的壽命也變短。
因此，在以往的支承輥23、24中，不銹鋼所具有的韌性等長期耐用性這一優(yōu)點沒有被充分地利用，僅利用了價格便宜且短期補充容易這一優(yōu)點。
因此，為了還能夠利用不銹鋼的長期耐用性，給不銹鋼制的支承輥23、24付與電絕緣性，就通過氧化鋁噴鍍而在其外周面上形成絕緣被覆層，并試制了裝備有該帶有絕緣被覆層的支承輥33、34的金屬筒體加熱裝置30(參照圖10(a))。在該情況下，雖然只流經(jīng)金屬筒體10的一次感應(yīng)電流11與以往相同(參照圖9(b))，但由于將一次感應(yīng)電流金屬筒體10與支承輥33、34電絕緣，因此由支承輥33、34感應(yīng)出的二次感應(yīng)電流12(參照圖10(b))就在支承輥33、34各自中環(huán)流而停留在各輥內(nèi)。這樣就防止了電火花。
但是，由于在加熱環(huán)境下高速轉(zhuǎn)動，因此在絕緣被覆層上易產(chǎn)生破損和剝離，并且，當(dāng)該情況加劇時，終究還是會破壞電絕緣而產(chǎn)生放電，一旦產(chǎn)生電火花，破損等就擴大，加速絕緣被覆層的損耗。這樣一來，就會與沒有絕緣被覆層時一樣，在轉(zhuǎn)動面端部13、14、15、16等處頻繁產(chǎn)生電火花(參照圖10(c))，從而耗盡支承輥33、34的壽命。因此，不能實現(xiàn)超過增加的絕緣被覆層作業(yè)成本那樣程度的壽命延長。
因此，為了綜合利用不銹鋼等金屬材料所具有的面向輥的優(yōu)點，即，為了在價格便宜且短期補充容易這一優(yōu)點之外還充分利用長期耐用性這一優(yōu)點，在對由金屬材料構(gòu)成的支承輥付與電絕緣性之際，在其具體的構(gòu)造和絕緣裝置的附加的方式上進一步下功夫研究，成了技術(shù)上的課題。
本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第一方案)，是為了解決這樣的問題而研究出來的，它是具備一面使作為加熱對象的金屬筒體旋轉(zhuǎn)一面對其進行支撐的兩列結(jié)構(gòu)的支承輥、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該支承輥的輥驅(qū)動裝置、和將前述金屬筒體全長同時感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱裝置的金屬筒體的加熱裝置，其特征在于，前述支承輥具有在金屬制的芯部件上嵌裝有金屬制的套管的構(gòu)造，該套管被分割成多個單體的短套管，以與前述芯部件電絕緣的狀態(tài)且在短套管相互之間設(shè)置有間隙的配置形態(tài)被嵌裝。
另外，本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第二方案)，是上述的本發(fā)明的第一方案所述的金屬筒體的加熱裝置的進一步限定，其中，使前述多個單體的短套管與前述芯部件電絕緣的裝置，是在前述芯部件的外周面或前述短套管的內(nèi)周面上實加的電絕緣性的被覆層；前述短套管以該被覆層介于中間而被緊固嵌裝在前述芯部件上。
進而，本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第三方案)，是上述的本發(fā)明的第一方案所述的金屬筒體的加熱裝置的進一步限定，其中，在前述短套管的內(nèi)周面上設(shè)置有遍及該短套管的全長的鍵槽；另外，在前述芯部件的外周面上植設(shè)有鍵部件，前述短套管通過使前述鍵部件突出到前述鍵槽中而被相對于前述芯部件在周方向固定；進而，通過鍵配合在前述短套管的前述鍵槽內(nèi)地配置在短套管相互之間的電絕緣性的襯墊，維持短套管相互之間的前述間隙。
另外，本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第四方案)，是上述的本發(fā)明的第三方案所述的金屬筒體的加熱裝置的進一步限定，其中，在前述芯部件的端部配設(shè)有用于防止前述短套管脫落的止擋體。
另外，本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第五方案)，是上述的本發(fā)明的第一方案所述的金屬筒體的加熱裝置的進一步限定，其中，前述套管為非磁性金屬制。
另外，本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第六方案)，是上述的本發(fā)明的第一方案～本發(fā)明的第五方案所述的金屬筒體的加熱裝置的進一步限定，其中，前述輥驅(qū)動裝置被對地絕緣。
另外，本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第七方案)，是上述的本發(fā)明的第六方案所述的金屬筒體的加熱裝置的進一步限定，其中，在前述輥驅(qū)動裝置上，具有樞轉(zhuǎn)支撐前述芯部件的端部的兩端軸承部，和樞轉(zhuǎn)支撐前述芯部件的中間部的中間軸承部。
在這樣的本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第一方案)中，金屬筒體被具備支承輥和輥驅(qū)動裝置的筒體支撐旋轉(zhuǎn)裝置水平地支撐，進而被進行軸旋轉(zhuǎn)。另外，通過感應(yīng)加熱裝置遍及全長地進行加熱。由此，能夠一面將金屬筒體同時加熱一面使離心力作用在金屬筒體上，例如能夠妥當(dāng)?shù)卦诮饘偻搀w的內(nèi)周面上實施自熔合金被覆。
并且，通過將支承輥既沿半徑方向也沿軸方向分割并使分割體間彼此相互絕緣，即，將支承輥沿半徑方向分割為輥驅(qū)動裝置側(cè)的芯部件和金屬筒體側(cè)的套管，同時將該套管進一步在軸向上分割為幾個短套管，在此基礎(chǔ)上，通過實行各短套管的相互絕緣，將在支承輥上感應(yīng)出的二次感應(yīng)電流以短套管的單位截斷。然后，由于在伴隨旋轉(zhuǎn)而金屬筒體和支承輥的接觸被破壞等時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也被分割，從而使得每一個都被減弱，因此，除了放電很難發(fā)生之外，即便產(chǎn)生了放電也很容易消滅，因此急劇減少了不希望的電火花的產(chǎn)生。
因此，即便將套管用金屬材料制作，也不會有因放電而引起的不良狀況，沒必要將作為具體的絕緣裝置的絕緣部件配置在接觸轉(zhuǎn)動部位上。并且，如果用易選出兼?zhèn)浔阋?、短期補充容易、長期耐性這樣的優(yōu)點的部件的金屬材料來制作短套管，也能夠保全支承輥的壽命。
因而，根據(jù)該發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)既便宜又適于長期使用的金屬筒體的加熱裝置。
另外，在本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第二方案)中，通過在芯部件的外周面或短套管的內(nèi)周面上形成絕緣被覆層，然后將短套管從芯部件電絕緣，同時以上述被覆層介于中間而將短套管緊固嵌裝在芯部件上，由此，容易且可靠地實現(xiàn)了短套管的相對于芯部件的同軸配置，在嵌裝后的短套管的外周面上確保了高速旋轉(zhuǎn)時所必要的高度的同心度、正圓度、同軸度，很容易地確保了本來的輥的功能。并且，在該情況下，芯部件的絕緣被覆層由于外嵌套管，從而不和金屬筒體接觸轉(zhuǎn)動，因此絕緣被覆層也能夠長期地維持。上述緊固嵌裝，通過將套管以過盈配合外嵌在芯部件上，能夠容易且不損傷芯部件的絕緣被覆層地將短套管嵌裝上。并且，由于套管被分割成短套管，因此套管的過盈配合更容易，還能夠?qū)⒕S護更換時的材料工件費抑制地較低。
進而，在本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第三方案)中，通過在短套管端部之間介插絕緣用襯墊，即便例如在因異常升溫等而使短套管松動從而成為能夠沿芯部件的軸向移動的狀態(tài)時，也能夠可靠地維持短套管相互的電絕緣。另外，通過植設(shè)在芯部件的外周面上的鍵部件嵌插在套管的內(nèi)周面的鍵槽內(nèi)，即便例如在因異常升溫等而使套管松動從而與芯部件的在周方向上的摩擦力變?nèi)趸蛳У臅r候，也能夠可靠地防止芯部件的空轉(zhuǎn)。并且，由于鍵槽長及套管的兩端，因此沒有鍵部件妨礙套管的過盈配合的情況。
進而，在本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第四方案)中，由于在芯部件的兩端部上配設(shè)有用于防止短套管的脫落的止擋體，因此即便出現(xiàn)上述異常升溫的萬一波及到支承輥的端部的情況，也能夠抑制上述脫落，甚至連作為脫落動作中最開始動作的短套管的從芯部件端部的露出也被抑制，使之無緣于脫落和隨之而來的麻煩等極不理想的事態(tài)。
另外，在本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第五方案)中，由于將短套管設(shè)為非磁性(非強磁性)金屬制，因此在感應(yīng)加熱時在短套管上感應(yīng)出的感應(yīng)電流的浸透深度(感應(yīng)電流進而由其引起的熱輸入(入熱)的向磁通輸入面附近的集中度的指標(biāo)/浸透深度越小集中度越大)，為強磁性金屬的浸透深度的數(shù)十～數(shù)百倍，因此能夠減小短套管的厚度范圍內(nèi)的熱輸入量(即，短套管的熱輸入密度)，從而能夠抑制短套管的升溫。在將短套管設(shè)為碳素鋼那樣的強磁性金屬制時，由于在超過磁性轉(zhuǎn)變溫度的溫度時會變?yōu)榉谴判?，所以上述熱輸入的抑制，雖然是到金屬筒體的加熱工序的中途階段為止，但到該磁性轉(zhuǎn)變溫度為止的升溫差，大大有助于加熱工序內(nèi)的到達(dá)溫度的抑制。其結(jié)果，例如不用考慮為了像設(shè)為強磁性金屬制的情況的那樣將上述到達(dá)溫度收斂在容許限度內(nèi)而使短套管的壁厚壁化，而能夠自由地選定等，成為還有利于制作、維護成本的降低的方案。
另外，在本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第六方案)中，由于甚至還進行了輥驅(qū)動裝置的對地絕緣，所以甚至連因在芯部件上感應(yīng)出的感應(yīng)電流(譬如說三次感應(yīng)電流)而引起的放電也能夠抑制。
另外，在本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(本發(fā)明的第七方案)中，由于不僅將芯部件的兩端一面對地絕緣一面被樞轉(zhuǎn)支撐，而且使芯部件的中間部也一面對地絕緣一面被樞轉(zhuǎn)支撐，從而可將支承輥的旋轉(zhuǎn)時振動抑制為較小，即便例如在支承輥較長或使支承輥高速旋轉(zhuǎn)的時候，金屬筒體與套管的接觸轉(zhuǎn)動部位的沖擊也會變小，除此之外，接觸轉(zhuǎn)動部位等的放電也難以發(fā)生或難以加劇。
另外，通過在中間軸承部上附加設(shè)置水冷外殼，能夠保護中間軸承部于支承輥和金屬筒體發(fā)出的輻射熱之下。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的圖，(a)是展示金屬筒體加熱裝置的整體構(gòu)造的立體圖，(b)是展示使用狀態(tài)的立體圖，(c)是展示在支承輥上感應(yīng)出的二次感應(yīng)電流的立體圖。
圖2是兩根支承輥的平面圖。
圖3展示的是支承輥各部分的外觀構(gòu)造，(a)是芯部件的立體圖，(b)是短套管的立體圖，(c)是絕緣用襯墊(隔離物)的立體圖，(d)是支承輥的展開圖。
圖4展示的是支承輥各部分的內(nèi)部構(gòu)造，(a)是支承輥的正面圖，(b)是AA向視剖面圖，(c)是BB向視剖面圖，(d)是該部分放大圖，(e)是C部分放大正面圖，(f)是其剖面圖，(g)是該部分放大圖。
圖5是對于本發(fā)明的其他的實施形態(tài)，展示金屬筒體加熱裝置的整體構(gòu)造的立體圖。
圖6是兩根支承輥的平面圖。
圖7是中間軸承部的正面圖和側(cè)面圖。
圖8是支承輥端部的局部剖面?zhèn)让鎴D。
圖9表示以往的金屬筒體加熱裝置，(a)是展示構(gòu)造以及使用狀態(tài)的立體圖，(b)是展示在金屬筒體上感應(yīng)出的一次感應(yīng)電流的立體圖，(c)是展示在支承輥上感應(yīng)出的二次感應(yīng)電流的立體圖。
圖10表示在支承輥上試著施加了絕緣被覆層的金屬筒體加熱裝置，(a)是展示構(gòu)造以及使用狀態(tài)的立體圖，(b)以及(c)都是展示在支承輥上感應(yīng)出的二次感應(yīng)電流的立體圖。
標(biāo)號說明10金屬筒體(工件)11一次感應(yīng)電流(在金屬筒體上感應(yīng))12二次感應(yīng)電流(在支承輥上感應(yīng))13、14、15、16轉(zhuǎn)動面端部(放電頻繁產(chǎn)生部位)20金屬筒體加熱裝置(金屬筒體的加熱裝置)21高頻電源(感應(yīng)加熱裝置)22感應(yīng)元件(線圈、感應(yīng)加熱裝置)23、24支承輥(筒體支撐旋轉(zhuǎn)裝置的主要部分)25兩端軸承部(樞轉(zhuǎn)支撐部、輥驅(qū)動裝置)26電動機(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源、輥驅(qū)動裝置)30金屬筒體加熱裝置(金屬筒體的加熱裝置)33、34支承輥(筒體支撐旋轉(zhuǎn)裝置的主要部分)40金屬筒體加熱裝置(金屬筒體的加熱裝置)50、60支承輥(筒體支撐旋轉(zhuǎn)裝置的主要部分)51、61芯部件(金屬制軸體、外周面涂布絕緣被覆層)51a 鍵部件51b 中空部52、62短套管(能夠過盈配合的不銹鋼筒狀體)52a 鍵槽53、63端部間隙(電絕緣裝置)54襯墊(電絕緣裝置)
54a 短套管隔離部54b 被保持部55止擋體(電絕緣裝置、防脫落裝置)70金屬筒體加熱裝置(金屬筒體的加熱裝置)71絕緣板(對地絕緣裝置)72中間軸承部(樞轉(zhuǎn)支撐部、輥驅(qū)動裝置)73通水部(輻射熱遮蔽用的水冷外殼)74顯露部(輻射熱遮蔽用的水冷外殼)80、90支承輥(筒體支撐旋轉(zhuǎn)裝置的主要部分)81、91芯部件(金屬制軸體、外周面涂布絕緣被覆層)82、92短套管(能夠過盈配合的不銹鋼筒狀體)具體實施方式
對于本發(fā)明的金屬筒體的加熱裝置(以下，稱金屬筒體加熱裝置)的一個實施形態(tài)，引用

其構(gòu)成。圖1(a)是展示金屬筒體加熱裝置的整體構(gòu)造的立體圖，圖2是兩根支承輥的平面圖。另外，圖3展示的是支承輥各部分的外觀構(gòu)造，(a)是芯部件的立體圖，(b)是短套管的立體圖，(c)是絕緣用襯墊的立體圖，(d)是支承輥的展開圖。進而，圖4展示的是支承輥各部分的內(nèi)部構(gòu)造，(a)是支承輥的正面圖，(b)是AA向視剖面圖，(c)是BB向視剖面圖，(d)是該部分放大圖，(e)是C部分放大正面圖，(f)是其剖面圖，(g)是該部分放大圖。
再者，在圖示時，為了簡明化，省略了感應(yīng)元件的支撐結(jié)構(gòu)、底座、框架、螺栓等連結(jié)件、鉸鏈等連結(jié)件、馬達(dá)驅(qū)動裝置等的電氣電路、控制器等的電子電路等的圖示，以發(fā)明的說明所必需的部件和相關(guān)聯(lián)的部件為中心而進行了圖示。另外，由于在圖示之際，對于與以往相同的構(gòu)成元件附加相同的標(biāo)號來表示，因此省略了重復(fù)的再次的說明，以下，以與以往的不同點為中心進行說明。
該實施形態(tài)的金屬筒體加熱裝置40與已經(jīng)敘述的金屬筒體加熱裝置20、30不同之處是支承輥23、24和支承輥33、34變?yōu)橹С休?0、60這一點。再者，在圖1(a)中，雖然圖示了圖9和圖10中省略了圖示的一個高頻電源21、四個兩端軸承部25和一個的電動機26，但這些是在以往的金屬筒體加熱裝置20中也裝備有的部件(參照專利文獻1)。
即，金屬筒體加熱裝置40是以具備兩根水平且平行配置的、當(dāng)承載作為加熱對象的金屬筒體10時能夠水平且旋轉(zhuǎn)傳動地將其支撐的支承輥23、24，樞轉(zhuǎn)支撐并旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該支承輥23、24的輥驅(qū)動裝置25～26，和感應(yīng)加熱金屬筒體10的全長的感應(yīng)加熱裝置21～22的金屬筒體加熱裝置20為基礎(chǔ)，并通過用支承輥50、60置換其中的支承輥23、24加以改良的裝置。
以適合自熔合金的被覆作業(yè)的速度使金屬筒體10軸旋轉(zhuǎn)的筒體支撐旋轉(zhuǎn)裝置如既已描述的那樣由支承輥50、60和輥驅(qū)動裝置25～26構(gòu)成，而對由四個兩端軸承部25和一臺電動機26構(gòu)成的輥驅(qū)動裝置25～26的具體例子進行圖示(參照圖1(a))。將兩端軸承部25以分別樞轉(zhuǎn)支撐支承輥50、60的各端部的那樣配設(shè)，電動機26可經(jīng)由其中一個兩端軸承部25旋轉(zhuǎn)驅(qū)動支承輥50。高頻電源21按適當(dāng)?shù)耐姇r間表向由鞍形的感應(yīng)線圈構(gòu)成的感應(yīng)元件22通入適宜的高頻率。
支承輥50、60(參照圖2)是相同構(gòu)造、形狀的部件，以比金屬筒體10的直徑窄的軸間距離平行配置，由于此時以使軸向的朝向相反轉(zhuǎn)的狀態(tài)設(shè)置，使得短套管52之間的間隙在支承輥之間彼此相互不同，因此在一方上附加標(biāo)上“50”，在另一方上標(biāo)上“60”，從而能夠區(qū)別地進行圖示。另外，在支承輥50的各部件上標(biāo)上“5×”(表示“五十幾”)這樣的標(biāo)號，在支承輥60的對應(yīng)部件上標(biāo)上“6×”(表示“六十幾”)這樣的標(biāo)號。以下，詳細(xì)敘述支承輥50的構(gòu)造，支承輥60的構(gòu)造也是同樣的。該支承輥50(參照圖2、圖3)，具備能夠軸旋轉(zhuǎn)地被兩端軸承部25支撐的一根芯部件51、沿軸向排列并嵌裝在芯部件51上的十二個短套管52、以相互不發(fā)生導(dǎo)通的形式規(guī)制短套管52相互間位置的二十二個襯墊54和八個止擋體55。
芯部件51(參照圖3(a))，是將雖是良導(dǎo)體但韌性好且便宜的不銹鋼的棒狀材料加工成軸旋轉(zhuǎn)體而成的。兩端被制作成與兩端軸承部25相適襯的細(xì)直徑，而除此之外的部分被制作成同一直徑的圓柱狀，并在其外周面上植設(shè)鍵部件51a。將二十四個鍵部件51a分配在軸線的兩側(cè)，全部都與軸線平行地排列設(shè)置。另外，為了與短套管52電絕緣，在芯部件51的外周面上通過氧化鋁噴鍍等形成絕緣被覆層。由于鍵部件51a也是不銹鋼制，因此也一起或單獨地進行絕緣被覆。進而，在芯部件51的兩端部上形成用于安裝止擋體55的的螺絲孔，如果有減輕重量的必要，則可在芯部上形成中空部51b(參照圖4(b))。
短套管52(參照圖3(b))，是將不銹鋼制的圓筒體切成比芯部件51短，在其內(nèi)周面上切刻形成有鍵槽52a的部件。鍵槽52a形成為兩條，全都到達(dá)包括短套管52的兩端部在內(nèi)的全長。鍵槽52a的寬度與深度是一定的，使得能夠?qū)⑸鲜鲦I部件51a的突出部嵌入。短套管52，為了進行過盈配合，即，為了使之加熱膨脹之后嵌裝在芯部件51上，由不銹鋼的實心材料構(gòu)成，并使內(nèi)徑比芯部件51的外徑稍小一點。
絕緣用襯墊54(參照圖3(c))，是端面為凸形的不銹鋼小片，當(dāng)將一方的被保持部54b從任意一個短套管52的端面插入鍵槽52a，將另一方的被保持部54b從與該短套管52相鄰的另一短套管52的端面插入鍵槽52a時，短套管隔離部54a就向兩短套管52的相對端面之間突出，從而將相鄰的短套管52之間的端部間隙53維持在一定或其以上。短套管間隔部54a與被保持部54b，在至少具有與短套管52接觸的可能性的表面上，為了執(zhí)行電絕緣而通過氧化鋁噴鍍等實施絕緣被覆，從而使該襯墊具備必要的電絕緣性。對止擋體55也實施絕緣被覆。
將這些組合在一起(參照圖2)就作成了支承輥50(參照圖4)。具體的說，將短套管52用過盈配合一個個地嵌裝在芯部件51上，在此之際，將鍵部件51a的突出部嵌入鍵槽52a。另外，在嵌裝了一個短套管52之后嵌裝下一個短套管52之時，在它們的端部之間介設(shè)上兩個襯墊54。襯墊54，通過將被保持部54b插入短套管52的鍵槽52a的中間從而被收納在短套管52與芯部件51之間，以短套管間隔部54a從鍵槽52a露出的狀態(tài)，被介插在兩側(cè)的短套管52的端部之間。
對于該實施形態(tài)的金屬筒體加熱裝置40，引用

其使用樣態(tài)以及動作。圖1(b)是展示金屬筒體加熱裝置40的使用狀態(tài)的立體圖，圖1(c)是展示在支承輥60上感應(yīng)出的二次感應(yīng)電流12的流向的立體圖。
金屬筒體加熱裝置40的使用方法基本與以往相同。即(參照圖1(b))，在為了在金屬筒體10的內(nèi)周面上實施自熔合金的熔敷被覆等而用金屬筒體加熱裝置40來加熱金屬筒體10的情況下，首先將金屬筒體10承載在支承輥50、60上，其次進行自熔合金粉末的裝入等與應(yīng)用相對應(yīng)的前操作，進而將感應(yīng)元件22靠近金屬筒體10或者確認(rèn)感應(yīng)元件22位于能夠?qū)饘偻搀w10進行感應(yīng)加熱的位置上，接著使電動機26和高頻電源21工作。
這樣一來，使支承輥50軸旋轉(zhuǎn)，則金屬筒體10以及支承輥60隨著它而軸旋轉(zhuǎn)。其旋轉(zhuǎn)速度通過圖未示的控制器等的控制，保持在金屬筒體10的內(nèi)周面上產(chǎn)生所希望的離心力的速度。作為適合于自熔合金的被覆作業(yè)的離心力(加速度)，最好在30m/s2(3G，G是重力加速度)或其以上，雖然在專利文獻1中例示了30～100m/s2(3～10G)和50～100m/s2(5～10G)的范圍，但在最近，也多用200～500m/s2(20G～50G)的范圍。
另外，在感應(yīng)元件22上實行高頻率通電，在金屬筒體10的外周面上(參照圖9(b))感應(yīng)出大體鞍形的一次感應(yīng)電流11，并將該電路部分加熱。由于金屬筒體10在以高速軸旋轉(zhuǎn)，因此將金屬筒體10全周大體同樣地加熱。在自熔合金的被覆作業(yè)的情況下，金屬筒體10被加熱到自熔合金熔敷的高溫為止。該溫度為如專利文獻1中所記載的1000℃左右或更高，作為其所需的高頻率通電條件，多用設(shè)定為頻率在0.3kHz～5kHz左右的低頻率帶，功率為200kW～1200kW左右的特大電力的通電條件，但也使用此外的條件。
進而，由于支承輥50、60的大部分是不銹鋼制的，因此在高頻率通電時，還是在支承輥50、60上也感應(yīng)出二次感應(yīng)電流12。
可是，由于支承輥50、60的構(gòu)造與以往的支承輥23、24不同，因此支承輥50、60的二次感應(yīng)電流12的流向與以往的不同。
即(參照圖1(c))，在支承輥60上，作為二次感應(yīng)電流12的感應(yīng)部位的外周面部分，被分割成十二個短套管62，因為將它們相互電氣地絕緣，所以二次感應(yīng)電流12也與短套管62相對應(yīng)地被分割，各個二次感應(yīng)電流12在該短套管62內(nèi)的小的封閉環(huán)內(nèi)流動，因此作為二次感應(yīng)電流12的起源的感應(yīng)電動勢也同樣被分割而分散。對于支承輥50也同樣。
因此，即便當(dāng)伴隨軸旋轉(zhuǎn)支承輥50、60和金屬筒體10發(fā)生振動等而破壞了支承輥50、60和金屬筒體10的接觸等時，要繼續(xù)感應(yīng)電流的還流的感應(yīng)電動勢起作用，分散在各短套管62內(nèi)的感應(yīng)電動勢，比不是這種結(jié)構(gòu)時弱很多，因此急劇減少了電火花的產(chǎn)生。
這樣，在該金屬筒體加熱裝置40中，支承輥50、60幾乎不會被曝露于電火花下，所以，能夠充分獲得不銹鋼所具有的韌性等長期耐用性這一優(yōu)點，因此能夠在長時間內(nèi)使用而沒有不良情況。
另外，在長期使用之后，當(dāng)短套管52、62破損時，通過僅將該短套管更好為新的短套管，其他的部件能夠繼續(xù)使用。短套管的更換與支承輥50、60的組裝時同樣地用過盈配合來進行，可以很容易。
進而，作為絕緣裝置而設(shè)置的確保端部間隙53、63用的襯墊54、芯部件51的絕緣被覆層、襯墊54的絕緣被覆層、止擋體55的絕緣被覆層，與支承輥33、34的絕緣被覆層不同，由于沒有被曝露于殘酷的接觸轉(zhuǎn)動下，因此他們也耐得住長期使用。
另外，伴隨金屬筒體10的加熱，不僅金屬筒體10，連支承輥50也被加熱，由于該加熱對短套管52起的作用比對芯部件51起的作用，因此短套管52熱膨脹，從而產(chǎn)生了相對于芯部件51的緊固力變?nèi)醯膬A向。這樣，當(dāng)這種傾向過度，松動到不希望的程度時，就變?yōu)槎烫坠?2很可能既沿芯部件51的周方向也沿軸向移動的狀態(tài)。但是，即便是這種萬中之一的事態(tài)，在支承輥50中，也可通過鍵部件51a與鍵槽52a的協(xié)作，防止芯部件51的空轉(zhuǎn)，通過襯墊54的介設(shè)，防止相鄰的短套管52彼此的接觸短路，通過止擋體55，防止短套管52的脫落。
對于本發(fā)明的金屬筒體加熱裝置的其他的實施形態(tài)，引用

其構(gòu)成。圖5是展示金屬筒體的加熱裝置的整體構(gòu)造的立體圖，圖6是兩根支承輥(或?qū)⑺母渲贸蓛闪械慕Y(jié)構(gòu))的平面圖，圖7是中間軸承部的正面圖和側(cè)面圖。再者，在圖7的正面圖中展示的是將外殼沿縱向切斷后去掉身前一側(cè)的部分的狀態(tài)。
該實施形態(tài)的金屬筒體加熱裝置70與上述金屬筒體加熱裝置40的不同之處在于在輥驅(qū)動裝置25～26上追加了中間軸承部72這一點，和使該輥驅(qū)動裝置對地絕緣這一點。
對地絕緣(參照圖5)，通過在兩端軸承部25、電動機26和中間軸承部72的各底面上覆蓋絕緣板71來實行，由此，阻止了在支承輥的芯部件上感應(yīng)出的感應(yīng)電流經(jīng)由輥驅(qū)動裝置流向設(shè)置處地面等，因此連因它而起的放電都抑制了。
通過樞轉(zhuǎn)支撐芯部件的中間部的中間軸承部72的導(dǎo)入，使得支承輥既可以是一根長及兩側(cè)的兩端軸承部25之間的長的部件，也可以使兩端軸承部25和中間軸承部72之間的較短的兩個相連結(jié)的部件，但新的支承輥80、90也和支承輥50、60同樣，是將不銹鋼制的短套管82、92過盈配合在于外周面上實施了絕緣被覆的不銹鋼制的芯部件81、91上而成的。在該支承輥80、90中，在將短套管92沿軸向排列之際，不是全部密集地排列，而是省略了一部分。在中間軸承部72上，為了遮蔽輻射熱，附加設(shè)置了水冷外殼。
在該情況下，因為支承輥80、90的樞轉(zhuǎn)支撐不只由兩端的兩端軸承部25來實現(xiàn)，還由中間的中間軸承部72來實現(xiàn)，所以即便在使支承輥80、90高速旋轉(zhuǎn)時，由于也能夠?qū)⒅С休?0、90的振動抑制地很小，因此金屬筒體10與短套管82、92的接觸轉(zhuǎn)動部位的沖擊就會變得較小。另外，由于除了短套管82、92被沿軸向分割以及相互絕緣之外，樞轉(zhuǎn)支撐芯部件81、91的輥驅(qū)動裝置25～26、72也被對地絕緣，因此在接觸轉(zhuǎn)動部位等處的放電及其不良影響幾乎都沒有，所以支承輥80、90能夠耐得住更長時間的使用。
進而，中間軸承部72，通過由外殼顯露部74將支承輥80、90和金屬筒體10發(fā)出的輻射熱遮蔽，從而緩和了加熱，除此以外，通過向外殼的通水部7 3通水而被積極地冷卻，因此即便在殘酷的環(huán)境下也能夠避免軸承部的過多的溫度上升，最終也能夠耐得住更長時間的使用。
這樣，在該金屬筒體加熱裝置70中，支承輥80、90幾乎沒有被曝露于電火花之下，除此以外，也不太會受到伴隨接觸轉(zhuǎn)動而來的沖擊，所以能夠在極長時間內(nèi)使用而沒有不良情況。
另外，即便在金屬筒體加熱裝置70中，基于以短套管單位進行更換的優(yōu)點、因絕緣被覆層等避免接觸轉(zhuǎn)動而得到的壽命延長、相對于短套管的異常松動用鍵部件等防止空轉(zhuǎn)、以及用絕緣用襯墊等防止短路等，同樣是有效的。
實施例1試制上述的金屬筒體加熱裝置40以及金屬筒體加熱裝置70，調(diào)查短套管的絕緣狀態(tài)、支承輥的無載荷時以及有載荷時的振動和直到發(fā)現(xiàn)電火花痕為止的使用次數(shù)。對金屬筒體加熱裝置70還測定中間軸承部72的溫度。
金屬筒體加熱裝置40的支承輥50、60的芯部件51、61，材質(zhì)為JIS/SCM440，外徑是120mm，長度是1920mm；其絕緣被覆層，材質(zhì)為氧化鋁，厚度為0.3mm，用噴鍍形成的。
短套管52、62，材質(zhì)是JIS/SUS304，外徑是150mm，內(nèi)徑是120mm，長度是155mm。再者，配置在一方的端部的一個長度只有一半。
金屬筒體加熱裝置70的支承輥80、90的芯部件81、91，在中間軸承部72的部位被分割，一方的長度是1254mm，另一方的長度是950mm，全都是材質(zhì)為JIS/SCM440，外徑為150mm。其絕緣被覆層，材質(zhì)為氧化鋁，厚度為0.3mm，用噴鍍形成的。
短套管82、92，材質(zhì)是JIS/SUS304，外徑是180mm，內(nèi)徑是120mm，長度是155mm。
對于金屬筒體加熱裝置40的短套管52、62，相鄰二者的絕緣電阻，以市場出售的一般的兆歐表測定的結(jié)果是，最低為1MΩ，雖然也有5MΩ、12MΩ、20MΩ、27MΩ、30MΩ，但其他的是無限大。
另外，對于金屬筒體加熱裝置70的短套管82、92，相鄰二者的絕緣電阻，用相同的兆歐表測定的結(jié)果，都是無限大。
然后，在無載荷下運轉(zhuǎn)而測定振動的結(jié)果是，金屬筒體加熱裝置40的支承輥50、60在0.02mm或其以下，金屬筒體加熱裝置70的支承輥80、90是0.02～0.05mm。
與此相對，當(dāng)承載測試用金屬筒體10而進行有載荷運轉(zhuǎn)時，金屬筒體加熱裝置40的支承輥50、60的振動增加到0.25mm左右，而金屬筒體加熱裝置70的支承輥80、90的振動則停留在0.05～0.07mm。
進而，當(dāng)還對感應(yīng)元件22高頻率通電而進行感應(yīng)加熱，并測定金屬筒體10的溫度、中間軸承部72的外殼顯露部74的溫度和中間軸承部72的軸承的溫度時，結(jié)果如下。即，當(dāng)筒體溫度為600℃的時候，外殼溫度為24℃，軸承溫度為42℃；當(dāng)筒體溫度為700℃的時候，外殼溫度為25℃，軸承溫度為42℃；當(dāng)筒體溫度為850℃的時候，外殼溫度為30℃，軸承溫度為44℃；當(dāng)筒體溫度為950℃的時候，外殼溫度為35℃，軸承溫度為75℃，當(dāng)筒體溫度為1050℃的時候，外殼溫度為38℃，軸承溫度為68℃。
然后，重復(fù)進行如下處理，即，一面使金屬筒體10以15轉(zhuǎn)/秒的速度旋轉(zhuǎn)一面使其加熱升溫到1050℃，在將該狀態(tài)維持10秒后，再將金屬筒體10降至常溫。
如果是以往的金屬筒體加熱裝置20，當(dāng)將那樣的處理大概重復(fù)10次左右時，在支承輥23、24上就出現(xiàn)了能夠識別的電火花痕，但金屬筒體加熱裝置40和金屬筒體加熱裝置70，即便將上述處理重復(fù)100次以上，在支承輥50、60、80、90上也不會出現(xiàn)電火花痕，能夠繼續(xù)上述處理。
其他再者，在上述的實施形態(tài)中，作為感應(yīng)元件22雖然列舉了鞍形的感應(yīng)線圈，但這是示例，感應(yīng)元件只要是能夠?qū)⒔饘偻搀w的全長一下子加熱(同時加熱)的部件，也可以是其他的形狀，例如，也可以是如專利文獻1所記載的面加熱形的線圈或多匝的線圈。
另外，本發(fā)明的金屬筒體加熱裝置，不限于向金屬筒體內(nèi)周面的自熔合金被覆作業(yè)，還可以使用于例如輥的熱處理等。
進而，在上述的實施形態(tài)中，雖然沒有設(shè)置如專利文獻1所記載的壓延軋輥，但只要不與其他的部件干擾，壓延軋輥的附加設(shè)置是任意的。
另外，在上述的實施形態(tài)中，雖然只對一根支承輥進行用電動機的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，但只要適當(dāng)?shù)夭捎猛叫D(zhuǎn)，也可以驅(qū)動多根支承輥。
另外，圖8是以支承輥51的一端部為中心的詳細(xì)的側(cè)面圖，雖然只用剖面展示了短套管的上半部分等一部分，但在這里圖示的止擋體55，彎曲成角鐵部件形狀，一端部用螺栓55a固定在支承輥51的端面上，另一端在支承輥51的外周面上與短套管的端面觸接。
權(quán)利要求
1.一種金屬筒體的加熱裝置，它是具備一面使作為加熱對象的金屬筒體旋轉(zhuǎn)一面對其進行支撐的兩列結(jié)構(gòu)的支承輥、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該支承輥的輥驅(qū)動裝置、和將前述金屬筒體全長同時感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱裝置的金屬筒體的加熱裝置，其特征在于，前述支承輥具有在金屬制的芯部件上嵌裝有金屬制的套管的構(gòu)造，該套管被分割成多個短套管，以與前述芯部件電絕緣的狀態(tài)且在短套管相互之間設(shè)置有間隙的配置形態(tài)被嵌裝。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬筒體的加熱裝置，其特征在于，將前述多個短套管與前述芯部件電絕緣的裝置，是在前述芯部件的外周面或前述短套管的內(nèi)周面上實加的電絕緣性的被覆層；前述短套管以該被覆層介于中間而被緊固嵌裝在前述芯部件上。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬筒體的加熱裝置，其特征在于，在前述短套管的內(nèi)周面上設(shè)置有遍及該短套管的全長的鍵槽；另外，在前述芯部件的外周面上植設(shè)有鍵部件，前述短套管通過使前述鍵部件突出到前述鍵槽中而被相對于前述芯部件在周方向固定；進而，通過鍵配合在前述短套管的前述鍵槽內(nèi)地配置在短套管相互之間的電絕緣性的襯墊，維持短套管相互之間的前述間隙。
4.如權(quán)利要求3所述的金屬筒體的加熱裝置，其特征在于，在前述芯部件的端部上配設(shè)有用于防止前述短套管的脫落的止擋體。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬筒體的加熱裝置，其特征在于，前述套管為非磁性金屬制。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的金屬筒體的加熱裝置，其特征在于，前述輥驅(qū)動裝置被對地絕緣。
7.如權(quán)利要求6所述的金屬筒體的加熱裝置，其特征在于，在前述輥驅(qū)動裝置上，具有樞轉(zhuǎn)支撐前述芯部件的端部的兩端軸承部，和樞轉(zhuǎn)支撐前述芯部件的中間部的中間軸承部。
全文摘要
在一面用2根支承輥旋轉(zhuǎn)支撐工件一面感應(yīng)加熱工件的全長的金屬筒體的加熱裝置中，為了使支承輥為便宜又容易籌備的金屬材料，并且具備長期耐久性，設(shè)定為在工件支承輥之間不會產(chǎn)生電火花的裝置結(jié)構(gòu)。在具備能夠水平且旋轉(zhuǎn)傳動地承載金屬筒體10的支承輥50、60、樞轉(zhuǎn)支撐并旋轉(zhuǎn)驅(qū)動這些支承輥的輥驅(qū)動裝置25～26和感應(yīng)加熱金屬筒體10的全長的感應(yīng)加熱裝置21～22的金屬筒體加熱裝置40中，由金屬制的芯部件51、61、沿軸向被分割的形態(tài)的多個金屬制的短套管52、62和承擔(dān)其相互絕緣作用的襯墊53、63構(gòu)成支承輥50、60。
文檔編號C21D1/42GK1652641SQ20041009144
公開日2005年8月10日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月3日
發(fā)明者渡邊康男, 多田文明, 西馬場和典, 矢田部憲志, 宮川忠伸 申請人:第一高周波工業(yè)株式會社