特開 2024-168224 素材加熱装置、プログラム、及びフローフォーミングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168224

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】素材加熱装置、プログラム、及びフローフォーミングシステム

(51)【国際特許分類】

   C21D 11/00 20060101AFI20241128BHJP

   B21D 22/14 20060101ALI20241128BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20241128BHJP

   C22F 1/04 20060101ALN20241128BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20241128BHJP

   G05D 23/19 20060101ALN20241128BHJP

   G05B 11/36 20060101ALN20241128BHJP

【ＦＩ】

C21D11/00 102

B21D22/14 Z

C21D9/00 A

C22F1/04 M

C22F1/00 630A

C22F1/00 682

C22F1/00 691B

C22F1/00 691C

C22F1/00 683

C22F1/00 691A

C22F1/00 630K

G05D23/19 J

G05B11/36 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084712

(22)【出願日】2023-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】000229047

【氏名又は名称】日本スピンドル製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179969

【弁理士】

【氏名又は名称】駒井 慎二

(72)【発明者】

【氏名】檜垣 孝二

【テーマコード（参考）】

4E137

4K038

4K042

5H004

5H323

【Ｆターム（参考）】

4E137AA13

4E137BA01

4E137BA05

4E137CA06

4E137DA02

4E137EA18

4E137EA26

4E137EA29

4E137FA10

4E137FA15

4E137FA25

4E137FA26

4E137FA27

4E137GA02

4E137GB04

4K038BA02

4K038CA01

4K038CA02

4K038DA01

4K038DA02

4K038DA03

4K038EA01

4K038EA02

4K038EA03

4K038FA02

4K042AA14

4K042AA23

4K042AA25

4K042BA01

4K042DA03

4K042DA06

4K042DB01

4K042DB04

4K042DB06

4K042DB07

4K042DB08

4K042DC01

4K042DC02

4K042DC03

4K042DC05

4K042DF01

4K042EA01

4K042EA03

5H004GA02

5H004GA34

5H004GB03

5H004HA01

5H004HB01

5H004JA03

5H004JB01

5H004KA54

5H004KC04

5H004KC25

5H004KD62

5H004LB06

5H004MA38

5H004MA49

5H323AA27

5H323BB04

5H323BB12

5H323CA06

5H323CB04

5H323DA01

5H323DB01

5H323EE05

5H323FF01

5H323FF06

5H323GG01

5H323HH02

5H323KK07

5H323LL13

5H323LL24

5H323MM06

5H323NN04

5H323PP01

5H323PP08

5H323QQ06

5H323RR04

5H323SS01

5H323TT20

(57)【要約】

【課題】熱伝導のみによる従来の加熱よりも短時間に加熱対象を加熱する。
【解決手段】素材加熱装置は、加熱炉に収容された素材の温度を検出する素材温度検出部と、前記加熱炉内と共に前記素材を加熱する素材加熱部と、前記素材温度検出部により検出された前記素材の温度に基づいて、前記素材の温度が予め定められた時間内に目標温度となるための前記加熱の強さを算出し、算出された強さで前記素材を加熱するように前記素材加熱部を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱炉に収容された素材の温度を検出する素材温度検出部と、
前記加熱炉内と共に前記素材を加熱する素材加熱部と、
前記素材温度検出部により検出された前記素材の温度に基づいて、前記素材の温度が予め定められた時間内に目標温度となるための前記加熱の強さを算出し、算出された強さで前記素材を加熱するように前記素材加熱部を制御する制御部と、
を備える素材加熱装置。

【請求項2】

前記予め定められた時間は、フローフォーミング装置のサイクルタイムであることを特徴とする請求項１に記載の素材加熱装置。

【請求項3】

前記加熱炉の炉内の温度を検出する炉内温度検出部をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置。

【請求項4】

前記素材加熱部は、前記素材に光を照射する光加熱部である、請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置。

【請求項5】

前記加熱炉内又は前記素材加熱部の温度を検出する加熱炉内又は素材加熱部温度検出部を更に備え、
前記制御部は、
前記加熱炉内又は素材加熱部温度検出部により検出された前記加熱炉内又は前記素材加熱部の温度に基づいて、前記加熱炉内又は前記素材加熱部の温度が、前記素材加熱部が壊れる温度よりも所定値小さい限界温度になる時が、前記予め定められた時間が経過する時よりも早く到来するか否かを判断し、
前記判断が肯定判定の場合、前記予め定められた時間が経過する時よりも後に、前記加熱炉内又は前記素材加熱部の温度が前記限界温度になるように、前記素材加熱部を制御する、
請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置。

【請求項6】

前記加熱炉に外気を取り入れる外気取り入れ装置と、
前記加熱炉内又は前記素材加熱部の温度を検出する加熱炉内又は素材加熱部温度検出部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記加熱炉内又は素材加熱部温度検出部により検出された前記加熱炉内又は前記素材加熱部の温度が、前記素材加熱部が壊れる温度よりも所定値小さい限界温度より大きい場合、前記外気の取り入れにより前記加熱炉内又は前記素材加熱部の温度が前記限界温度以下となるように前記外気取り入れ装置を制御する、
請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置。

【請求項7】

前記素材加熱部は、前記素材を囲むように配置された複数の素材加熱器を備える、請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置。

【請求項8】

前記複数の素材加熱器の各々を移動させる移動機構を更に備え、
前記制御部は、前記素材の大きさに基づいて、前記複数の素材加熱器の各々が、前記素材から所定距離以内に移動するように、前記移動機構を制御する、請求項７に記載の素材加熱装置。

【請求項9】

前記素材の大きさを入力する入力部を更に備える、請求項８に記載の素材加熱装置。

【請求項10】

前記素材の温度を表示する表示部を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置。

【請求項11】

前記加熱炉は、断熱材で密閉される、請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置。

【請求項12】

前記加熱炉内を加熱する加熱炉内加熱部を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置。

【請求項13】

コンピュータを、請求項１又は請求項２の制御部として機能させるためのプログラム。

【請求項14】

請求項１又は請求項２に記載の素材加熱装置と、
フローフォーミング装置と、
備えるフローフォーミングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、素材加熱装置、プログラム、及びフローフォーミングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ヒータにより加熱炉内を加熱することで、加熱炉内の温度を所定の最終目標時間で所定の最終目標温度まで上昇させる温度制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－０１５５４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に代表される素材加熱装置は、加熱炉内の空気温度を制御することで、加熱対象の素材を、加熱炉内の空気からの熱伝導により、加熱炉内の空気と同程度の温度に加熱する。加熱炉内の空気からの熱伝導による素材の加熱には、一定以上の時間を必要とする。

【0005】

ところで、加熱炉で加熱された素材に対しては、後工程で塑性加工などを実施することがある。塑性加工される素材を、加熱炉において短時間で加熱し、塑性加工システムに搬入することが要請される。

【0006】

本開示の技術は、上記事実に鑑み成されたもので、熱伝導のみによる従来の加熱よりも短時間に加熱対象を加熱することができる素材加熱装置、プログラム、及びフローフォーミングシステム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】

【0007】

上記目的達成するため本開示の技術の第１の態様の素材加熱装置は、加熱炉に収容された素材の温度を検出する素材温度検出部と、前記加熱炉内と共に前記素材を加熱する素材加熱部と、前記素材温度検出部により検出された前記素材の温度に基づいて、前記素材の温度が予め定められた時間内に目標温度となるための前記加熱の強さを算出し、算出された強さで前記素材を加熱するように前記素材加熱部を制御する制御部と、を備える。
本開示の技術の第２の態様のプログラムは、コンピュータを、第１の態様の制御部として機能させる。
本開示の技術の第３の態様のフローフォーミングシステムは、第１の態様の素材加熱装置と、フローフォーミング装置と、備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の技術は、熱伝導のみによる従来の加熱よりも短時間に加熱対象を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】フローフォーミングシステムの一例の概略構成図である。

【図2】光加熱器の配置位置の一例を示す図である。

【図3】制御装置の一例のブロック図である。

【図4】素材温度制御プログラムの一例のフローチャートである。

【図5】素材の温度と加熱炉の温度のグラフと、光強度のグラフである。

【図6】開口蓋開閉モータにより開口蓋を、開口を覆った状態から開放させた様子を示す図である。

【図7】温度制御された素材が加熱炉から取り出される様子の一例を示す図である。

【図8】第１の変形例の加熱炉の断面図である。

【図9】第２の変形例の温度制御された素材の温度のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本開示の技術の実施の形態を説明する。

【0011】

（構成）
図１は、本実施の態様のフローフォーミングシステム１００の概略説明図である。図１に示すように、フローフォーミングシステム１００は、素材１０を加熱する素材加熱装置２０と、加熱された素材１０を成形するフローフォーミング装置３０と、を備える。フローフォーミングシステム１００により成形品が製造される。以下、各構成について詳細に説明する。
フローフォーミングとは、板材又はカップ形状の金属を回転させ、それにローラーを押し当てて変形させる事で、金属を薄く伸ばしたり、一箇所に集めて厚くしたり、あるいは裂いて拡げたりして所望の形状に変形させる加工方法で金属の塑性加工の一例である。
フローフォーミングシステム１００は、本開示の技術の「フローフォーミングシステム」の一例である。素材加熱装置２０は、本開示の技術の「素材加熱装置」の一例である。

【0012】

＜素材＞
素材１０は、後述する素材加熱装置２０によって加熱された後、フローフォーミング装置３０によって成形品へと成形される。素材１０は、鋳造加工等により所定の形状に仮成型されたものであることが好ましく、フローフォーミング加工により素材の一部が部分的に成形される。

【0013】

素材１０の材質は、押圧により変形可能であり、フローフォーミング加工に適した材質が好ましい。例えば、鉄又はアルミニウム等の金属が挙げられる。焼鈍された鉄又は鋳造または鍛造されたアルミニウム等の金属が好ましい。鋳造加工により仮成型された素材１０は、金属組織中に鋳巣が存在し低強度の要因となるが、素材１０を押圧することにより、素材１０内の金属組織が密になるため、素材１０の強度が向上する。よって、フローフォーミング加工により成形品を薄い形状とすることが可能となり、軽量かつ高強度な成形品を得ることができる。
成形品としては、アルミホイールがある。なお、成形品は、アルミホイールに限定されない。例えば、鉄の材料（シャフト又は円盤）でもよい。

【0014】

＜素材加熱装置＞
素材加熱装置２０は、断熱材で密封された加熱炉１２に収容された素材１０の温度を検出する素材温度検出部１５と、加熱炉１２内と共に素材１０を加熱する素材加熱部１６Ｎと、を備える。素材加熱装置２０は、素材温度検出部１５により検出された素材１０の温度に基づいて、素材１０の温度が予め定められた時間内に目標温度となるための加熱の強さを算出し、算出された強さで素材１０を加熱するように素材加熱部１６Ｎを制御する制御装置５０を備える。予め定められた時間は、例えば、後述するフローフォーミング装置３０のサイクルタイムである。
加熱炉１２は、本開示の技術の「加熱炉」の一例である。素材温度検出部１５は、本開示の技術の「素材温度検出部」の一例である。素材加熱部１６Ｎは、本開示の技術の「素材加熱部」の一例である。制御装置５０は、本開示の技術の「制御部」の一例である。
素材温度検出部１５は温度センサであっても良いし、モデルなどで推定した値であっても良い。

【0015】

素材加熱部１６Ｎは、加熱炉１２内と共に素材１０を加熱することができれば、どのようなものであっても良い。素材加熱部１６Ｎとしては、様々な熱源が考えられる。加熱用熱源は、好ましくは工場等で二酸化炭素を排出しない加熱部であり、例えば、電気エネルギー又は蒸気エネルギーを利用して加熱する加熱手段であり、具体的には、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱などが挙げられる。これらの加熱用熱源によれば、フローフォーミング加工時における二酸化炭素排出量を低減することができる。また、これらの加熱用熱源は、工場等で二酸化炭素排出量をほぼゼロまで低減することが可能であり、ガスバーナー等による炎を使用する加熱部と比較しても、二酸化炭素の排出量を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。

【0016】

電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、及び、光加熱等の加熱用熱源は、素材１０の一部を局所的に加熱する。このように素材１０の一部のみを加熱するので、加熱時間を短縮できつつ、二酸化炭素を排出しないという利点がある。さらに、非加熱部分の変形を抑えることができる。

【0017】

ところで、アルミニウムは鉄等と比較して融点が低く、比較的低温でヤング率が小さくなるため、素材１０がアルミニウムの場合、ガス炉又は高周波加熱、電磁誘導加熱だけでなく、蒸気加熱又は流動砂加熱、光加熱などの手段でも比較的短時間での加熱が可能となる。

【0018】

以下、素材加熱部１６Ｎの一例として、素材１０に光を照射する光加熱部、より具体的には、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２を例にとり説明する。図２は、光加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の配置位置の一例を示す図である。図２に示すように、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２は、素材１０を囲むように、円弧状に配置される。複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の各々は、素材１０の側面に局所的に光を照射する。加熱したい部分に光を照射するので、加熱不要の部分の温度上昇を相対的に低くすることができる。
素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２は、本開示の技術の「光加熱部」及び「素材加熱器」の一例である。

【0019】

素材加熱装置２０は、素材１０を、目標温度に加熱する。目標温度は、例えば、鋳造アルミニウムの場合は、３５０℃から４００℃程度である。これによると、素材１０が柔らかくなるため圧延しやすく、フローフォーミング加工後の成形品の成形不良を減少させることができるため、歩留まりを向上させることができる。以下、目標温度の一例として、４００℃を例にとり説明する。この場合、後述するように、目標温度の上限値は、例えば、４１０℃であり、目標温度の下限値は、例えば、３９０℃である。

【0020】

素材加熱装置２０は、加熱炉１２の内部に１個の素材１０を設置するステージ２３と、ステージを昇降する昇降装置２２と、を備える。素材温度検出部１５は、ステージ２３上で、素材１０が設置される領域から外れた位置に配置される。

【0021】

素材加熱装置２０は、ステージ２３上で、素材１０が設置される領域に配置される素材入替検知部１９（図３参照）を備える。素材１０がステージ２３から離脱すると、素材入替検知部１９からの検知信号は、例えば、立ち下がる。素材１０がステージ２３に載置されると、素材入替検知部１９の検知信号は、例えば、立ち上がる。このように素材入替検知部１９の検知信号が立ち下がった後、素材入替検知部１９の検知信号が立ち上がった場合、ステージ２３に、新たな素材１０が載置されたこと、つまり、素材１０の入れ替えが検知される。

【0022】

素材加熱装置２０は、１つの加熱炉１２では、１個の素材１０を加熱する。フローフォーミング加工の塑性加工のサイクルタイム（１つ目の素材がフローフォーミング装置に入って、加工後、次の素材がフローフォーミング装置に入るまでの時間）に合わせて１つの素材１０を都度加熱する。
従来の大型の加熱炉では、数十個の素材を一度に加熱することから、フローフォーミング装置３０にトラブルが生じて停止した場合には、トラブルが解消した後、数十個の素材を再加熱することになる。また、その加熱時間も数十個の素材の加熱を行う必要から長時間に及ぶ。よって、エネルギーロスが大きく、不要な二酸化炭素の消費が生じる。
しかし、上記のように、素材加熱装置２０は、１つの加熱炉１２では、１個の素材１０を加熱するので、フローフォーミング装置３０にトラブルが生じ、素材１０を再加熱する場合、加熱時間を比較的短くすることができ、エネルギーロスをかなり少なくすることができ、不要な二酸化炭素の消費を抑制することができる。なお、本実施例では１個の素材１０を加熱することとしたが、フローフォーミング加工の塑性加工のサイクルタイムや、フローフォーミング加工の数によっては、１つの加熱炉に２個或いは３個の素材を加熱しても良い。この場合でも、従来の十数個の素材を毛熱する場合と比較してエネルギーロスを小さく、不要な二酸化炭素の消費を抑えることができる。

【0023】

素材加熱装置２０は、加熱炉１２の炉内の温度を検出する炉内温度検出部１７を備える。素材加熱装置２０は、炉内温度検出部１７により検出された加熱炉内の温度が、素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２が壊れる温度よりも所定値小さい限界温度以上の場合、加熱炉１２内の温度が限界温度以下となるように素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２を制御する。これにより、素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２が加熱炉１２の炉内の温度により壊れることを防止することができる。加熱炉１２内の温度が限界温度以下となるように素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２を制御しても、加熱炉１２内の温度は、直ちに低くならず、上昇する場合もある。所定値は、この上昇温度を考慮して、加熱炉内の温度が、素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２が壊れる温度に到達しないように、予め実験等により定められる。限界温度は、例えば、７００℃である。
炉内温度検出部１７に代えて、素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の温度を検出する素材加熱部温度検出部を備えて、同様に制御してもよい。
炉内温度検出部１７は、本開示の技術の「炉内温度検出部」の一例である。炉内温度検出部１７は温度センサであっても良いし、モデルなどで推定した値であっても良い。

【0024】

素材加熱装置２０は、加熱炉１２の上部に設けられる、蓋開閉装置２５（図３も参照）と、素材加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に素材１０を搬送する搬送部２４（図２も参照）と、を備える。

【0025】

素材１０を加熱する場合、蓋開閉装置２５により蓋（即ち、加熱炉１２の天井）１２Ｆが開放され、昇降装置２２により上昇した位置に位置するステージ２３に素材１０が載置され、ステージ２３が昇降装置２２により下降し、素材１０は、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２に囲まれる位置に位置する。素材１０は、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２により光が照射され、加熱される。
蓋１２Ｆは、図１に示す左右の側板に、当該各側板の上を紙面手前側及び紙面奥側の各方向に移動可能に取り付けられる。蓋開閉装置２５は、例えば、ラックアンドピニオン機構で構成される。具体的には、図１に示す左右の側板の上部に設けられた図示しないラックと、蓋１２Ｆに設けられた図示しないピニオンと、ピニオンに駆動力を発生させる図示しないモータと、を備える。モータが回転するとピニオンは、回転しながらラック上を移動する。これにより、蓋１２Ｆは、図１に示す左右の側板の上を紙面手前側又は紙面奥側の各方向に移動する。

【0026】

素材１０の加熱が終了すると、蓋開閉装置２５により蓋１２Ｆが移動して加熱炉１２が開放され、ステージ２３が昇降装置２２により上昇し、ステージ２３に載置された素材１０は、搬送部２４（図２も参照）により、素材加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に素材１０が搬送される。搬送部２４は、例えば、ベルトコンベア、搬送レール、ロボットアームなどである。

【0027】

加熱炉２０の蓋１２Ｆには開口１２Ｋが形成される。加熱炉２０は、加熱炉２０に開口１２Ｋを介して外気を取り入れる外気取り入れ装置２０ＦＭを備える。外気取り入れ装置２０ＦＭは、開口１２Ｋを開放及び閉鎖する開口蓋２０Ｆと、開口蓋２０Ｆの一端に接続され、開口蓋２０Ｆを開口１２Ｋに対して近づけたり遠ざけたりする開口蓋開閉モータ２０Ｍと、を備える。開口蓋開閉モータ２０Ｍにより開口蓋２０Ｆが開口１２Ｋを覆うと、開口１２Ｋが閉鎖する。開口蓋開閉モータ２０Ｍにより開口蓋２０Ｆが開口１２Ｋを覆った状態から徐々に遠ざけられると、開口１２Ｋが閉鎖状態から徐々に開放され、加熱炉２０に取り込まれる外気の量が多くなる。

【0028】

＜フローフォーミング装置＞
フローフォーミング装置３０は、素材加熱装置２０によって加熱された素材１０を、フローフォーミング加工により圧延し成形する。フローフォーミング装置３０は、素材加熱装置２０から搬送された素材１０を成形するための金型３１と、金型３１に素材を固定するための押え具３３と、を備える。フローフォーミング装置３０は、金型３１と金型３１を回転するための駆動部（不図示）を連結する主軸３２と、回転する素材１０を金型３１に押圧して成形する加工用治工具３４と、を備える。なお、素材１０を押圧するための加工用治工具３４は、例えば、加工ローラー又はへら等を使用することができる。

【0029】

素材１０のフローフォーミング加工について説明する。

【0030】

素材加熱装置２０で局所的に加熱された素材１０は、金型３１に設置され、次いで、押え具３３が下降し、素材１０を金型３１に固定する。

【0031】

駆動部により、金型３１及び素材１０を、主軸３２の軸心を回転軸として回転させ、加工用治工具３４でリム部１０Ａを金型３１に押圧して成形する。なお、加工用治工具３４における押圧操作は、単数回でも複数回でもよい。

【0032】

＜フローフォーミングシステム＞
図１に示すように、フローフォーミングシステム１００では、フローフォーミング装置３０と、素材加熱装置２０と、が一体として構成される。「一体」とは、図１に示すように、一つの装置にフローフォーミング装置３０と素材加熱装置２０とが組み込まれたことを意味し、また、フローフォーミング装置３０と素材加熱装置２０との位置関係が固定されたことを意味する。

【0033】

これにより、加熱後の素材１０の温度を高く保った状態で直ちにフローフォーミング加工を行うことが可能となる。また、素材１０の加熱時間を必要最低限に短縮することができるため、エネルギー効率を高めることが可能となり、ひいては、二酸化炭素の排出量を削減可能なフローフォーミングシステムを提供することができる。

【0034】

ただし、フローフォーミング装置３０と素材加熱装置２０とを別体としてもよい。フローフォーミング装置と素材加熱装置とを別体とすれば、一体とする場合と比較してスペース上の配置自由度を高めることができる。

【0035】

＜制御装置＞
図３は、制御装置５０の一例のブロック図である。図３に示すように、制御装置５０は、コンピュータで構成され、プロセッサ５４、ＮＶＭ（Ｎｏｎ－ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）５６、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５８を備えている。プロセッサ５４、ＮＶＭ５６、及びＲＡＭ５８は、バス６０に接続されている。

【0036】

プロセッサ５４は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、及びＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む処理装置であり、ＤＳＰ及びＧＰＵは、ＣＰＵの制御下で動作し、素材温度制御処理の実行を担う。ここでは、プロセッサ５４の一例として、ＤＳＰ、ＣＰＵ、及びＧＰＵを含む処理装置を挙げているが、これはあくまでも一例に過ぎず、プロセッサ５４は、ＧＰＵ機能を統合した１つ以上のＣＰＵ及びＤＳＰであってもよいし、ＧＰＵ機能を統合していない１つ以上のＣＰＵ及びＤＳＰであってもよいし、ＴＰＵ（Ｔｅｎｓｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が搭載されていてもよい。

【0037】

ＮＶＭ５６は、各種プログラム及び各種パラメータ等を記憶する不揮発性の記憶装置である。ＮＶＭ５６としては、例えば、フラッシュメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ））が挙げられる。

【0038】

ＲＡＭ５８は、一時的に情報が記憶されるメモリであり、プロセッサ５４によってワークメモリとして用いられる。ＲＡＭ５８としては、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又はＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が挙げられる。

【0039】

バス６０には、入力部７０、表示部７２、素材温度検出部１５，炉内温度検出部１７、素材入替検知部１９、開口蓋開閉モータ２０Ｍ、蓋開閉装置２５、素材加熱部１６Ｎ（素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２）、及び搬送部２４が接続される。
入力部７０は、本開示の技術の「入力部」の一例である。表示部７２は、本開示の技術の「表示部」の一例である。

【0040】

入力部７０は、キーボード及びマウスであり、ユーザからの指示を受け付け、受け付けた指示を示す信号をプロセッサ５４に出力する。

【0041】

表示部７２は、プロセッサ５４の制御下で、各種情報をユーザに提示する。

【0042】

ＮＶＭ５６には、素材温度制御プログラム５６Ｐが記憶されている。プロセッサ５４は、ＮＶＭ５６から素材温度制御プログラム５６Ｐを読み出し、読み出した素材温度制御プログラム５６ＰをＲＡＭ５８上で実行することにより素材温度制御処理を行う。プロセッサ５４が、ＲＡＭ５８上で実行する素材温度制御プログラム５６Ｐに従って、発光処理部５４Ａ、蓋開閉処理部５４Ｂ、素材温度制御部５４Ｃ、及び炉内温度制御部５４Ｄとして動作することによって、素材温度制御処理が実現される。
素材温度制御プログラム５６Ｐは、本開示の技術の「プログラム」の一例である。

【0043】

（作用）
次に、本実施の形態の素材加熱装置２０の作用を説明する。

【0044】

図４は、素材温度制御プログラムの一例のフローチャートである。

【0045】

素材温度制御プログラムは、例えば、入力部７０から、素材１０の種類及び大きさと、素材１０の目標温度と、素材１０の温度を目標温度にするための時間と、が入力され、素材温度制御処理の開始命令が入力された時にスタートする。

【0046】

なお、素材１０の種類及び大きさは、フローフォーミング装置３０側の図示しない入力部から入力されてもよい。また、素材１０の種類及び大きさは、素材１０を撮像する撮像部から、素材１０を撮像して得た画像データを入力部７０が入力し、画像データに基づいて特定するようにしてもよい。

【0047】

素材温度制御処理は、素材温度制御処理の開始命令が入力された時ｔ１（図５参照）、ｔ１１、ｔ２１から予め定められた時間Ｔが経過する加熱予定時間ｔｎ２（ｔ２，ｔ１２、ｔ２２）までに、素材１０の温度が目標温度Ｔｍになるように、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２から光を素材１０に照射することにより、素材１０を加熱する処理である。

【0048】

ステップ１００で、素材温度制御部５４Ｃは、フローフォーミング装置３０側から又は入力部７０から、素材入替え指示の入力があったか否かを判断する。素材入替え指示の入力があったと判断されなかった場合、素材温度制御処理は、ステップ１２４に進む。素材入替え指示の入力があったと判断された場合、素材温度制御処理は、ステップ１０２に進む。

【0049】

ステップ１０２で、素材温度制御部５４Ｃは、蓋開閉装置２５を制御して蓋１２Ｆを開放し、図７に示すように、昇降装置２２を制御してステージ２３を上昇させる。ステージ２３に載置された素材１０は、搬送部２４により、素材加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に搬送される。フローフォーミング装置３０に搬送するため素材１０がステージ２３から離脱すると、素材入替検知部１９の検知信号は、例えば、立ち下がる。

【0050】

上記のように素材１０が、搬送部２４により、素材加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に搬送されると、搬送部２４、例えば、ロボットアームが新たな素材１０をステージ２３に載置する。新たな素材１０がステージ２３に載置されると、素材入替検知部１９の検知信号は、例えば、立ち上がる。このように素材入替検知部１９の検知信号が立ち下がった後、素材入替検知部１９の検知信号が立ち上がった場合、上昇したステージ２３に、新たな素材１０が載置されたこと、つまり、素材１０の入れ替えが検知される。このように、素材温度制御部５４Ｃは、素材１０の入れ替えが検知された場合、素材１０が複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２に囲まれる位置に位置するように、昇降装置２２を制御してステージ２３を下降させ、蓋開閉装置２５を制御して蓋１２Ｆを閉鎖する。

【0051】

ステップ１０４で、発光処理部５４Ａは、予め定めた設定強度Ｌｉで光が素材１０に照射されるように、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２を制御する。これにより、素材１０の光加熱が開始される。

【0052】

ステップ１０６で、素材温度制御部５４Ｃは、素材温度検出部１５からの素材温度Ｔｓを取り込む。

【0053】

ステップ１０８で、素材温度制御部５４Ｃは、現状の素材温度Ｔｓと設定上の素材温度（計測値）Ｔｓとの差から、加熱予定時間ｔｎ２で目標温度Ｔｍとなる光強度の増減（ΔＬｉ１）を算出する。

【0054】

本実施の形態では、予め加熱テストによって素材１０の最適な温度上昇曲線が設定される。設定上の素材温度（計測値）Ｔｓは、当該温度上昇曲線上の、加熱開始からの経過時間における素材１０の温度である。
加熱予定時間ｔｎ２で目標温度Ｔｍとなる光強度の増減（ΔＬｉ１）を算出する方法は、現状の素材温度Ｔｓと設定上の素材温度（計測値）Ｔｓとの差を利用する場合に限定されない。例えば、素材温度制御部５４Ｃは、増減（ΔＬｉ１）を、人工知能（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、ＡＩ）により算出する。例えば、予め定められた時間Ｔ、素材１０の種類及び大きさ、及び目標温度Ｔｍの各々毎に、予め定められた時間Ｔに目標温度Ｔｍとなる増減（ΔＬｉ１）を算出するように学習された学習モデルを用いて、計算する。学習モデルは、ＮＶＭ５６に記憶され、読み出されて利用される。

【0055】

ステップ１１０で、素材温度制御部５４Ｃは、炉内温度検出部１７から炉内温度Ｔｈを取り込む。

【0056】

ステップ１１２で、素材温度制御部５４Ｃは、現状の炉内温度Ｔｈと設定上の炉内温度Ｔｈの差および光強度の増減（ΔＬｉ１）から、現状の炉内温度Ｔｈ＝限界温度Ｔｒとなる時間ｔｘを予測する。限界温度Ｔｒは、上記のように、素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２が壊れる温度よりも所定値小さい温度である。

【0057】

本実施の形態では、予め加熱テストによって炉内の最適な温度上昇曲線が設定される。設定上の炉内温度Ｔｈは、当該温度上昇曲線上の、加熱開始からの経過時間における炉内の温度である。

【0058】

ステップ１１４で、素材温度制御部５４Ｃは、ｔｎ２＜ｔｘであるか否か、詳細には、加熱予定時間ｔｎ２が、現状の炉内温度Ｔｈ＝限界温度Ｔｒとなる時間ｔｘよりも早く到来するか否かを判断する。ｔｎ２＜ｔｘであると判断された場合、素材温度制御処理は、ステップ１１８に進む。ｔｎ２＜ｔｘであると判断されなかった場合、素材温度制御処理は、ステップ１１６に進む。
加熱予定時間ｔｎ２は、「予め定められた時間が経過する時」の一例である。現状の炉内温度Ｔｈ＝限界温度Ｔｒとなる時間ｔｘは、「加熱炉内の温度が、素材加熱部が壊れる温度よりも所定値小さい限界温度になる時」の一例である。

【0059】

ステップ１１６で、素材温度制御部５４Ｃは、ｔｎ２＜ｔｘとなる光強度の増減（ΔＬｉ２）を算出する。この場合、素材温度制御処理は、ステップ１１８に進む。

【0060】

ステップ１１８で、発光処理部５４Ａは、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の光強度を調整する。
ステップ１１８に進む場合には、第１に、ステップ１１４で、加熱予定時間ｔｎ２が、現状の炉内温度Ｔｈ＝限界温度Ｔｒとなる時間ｔｘよりも早く到来する（ｔｎ２＜ｔｘ）と判断された場合である。この場合、ステップ１１８では、発光処理部５４Ａは、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の光強度がΔＬｉ１だけ増減するように複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２を制御する。

【0061】

ステップ１１４が肯定判定されてステップ１１８の処理が実行されることにより、素材温度制御処理の開始命令が入力された時ｔ１（図５参照）から予め定められた時間Ｔが経過する時ｔ２（即ち、加熱予定時間ｔｎ２）までに、素材１０の温度が目標温度Ｔｍになるように、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２から光が素材１０に照射される。

【0062】

ステップ１１８に進む場合には、第２に、ステップ１１６の処理が実行された場合がある。この場合、ステップ１１８では、発光処理部５４Ａは、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の光強度がΔＬｉ２だけ増減するように複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２を制御する。

【0063】

ステップ１１６の処理後にステップ１１８の処理が実行されることにより、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の光強度がΔＬｉ２だけ増減するように複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２を制御する。例えば、図５に示すように、時刻ｔｘ１において、光強度がΔＬｉ２＝Ｌ０だけ減少する。ステップ１１４の判断が肯定判定のため素材温度制御処理がステップ１１６に進む場合は、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の光強度をこのままの光強度とすると、加熱予定時間ｔｎ２が到来する前に、炉内温度Ｔｈが限界温度Ｔｒとなる場合である。よって、炉内温度Ｔｈが限界温度Ｔｒに達したから光強度を下げるのではなく、本実施の形態では、このままの光強度で素材１０に光を照射し続けると、素材１０が目標温度Ｔｍに到達する前に炉内温度Ｔｈが限界温度Ｔｒとなってしまうことを予測して、発光処理部５４Ａは、事前に（途中で）複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の光強度を下げる。
ステップ１１６の処理後にステップ１１８の処理が実行されると、第１に、素材温度制御処理の開始命令が入力された時ｔ１（図５参照）から予め定められた時間Ｔが経過する時ｔ２（即ち、加熱予定時間ｔｎ２）までに、素材１０の温度が目標温度Ｔｍになるように、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２から光が素材１０に照射される。第２に、素材１０の温度が目標温度Ｔｍになる前に、現状の炉内温度Ｔｈ＝限界温度Ｔｒとならないように、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２から光が素材１０に照射される。

【0064】

ステップ１２０で、素材温度制御部５４Ｃは、素材温度検出部１５からの素材温度Ｔｓを取り込む。

【0065】

ステップ１２２で、素材温度制御部５４ＣはＴｍＬ＜Ｔｓであるか否かを判断する。ここで、ＴｍＬは、素材１０の目標温度の下限値であり、目標の加熱温度を４００℃とした場合、下限値は、例えば３９０℃である。

【0066】

ステップ１２２はステップ１０４で光加熱開始直後から行われ、ＴｍＬ＜Ｔｓと判定されるまで、何度もステップ１０６へ戻る。この間にステップ１１４と１１６の判定が何度も行われ、その都度ステップ１１８で光強度を調整する。

【0067】

ステップ１２２でＴｍＬ＜Ｔｓと判定されるとステップ１２３へ進む。ステップ１２３では素材制御部５４ＣはＴｓ＜Ｔｍｕであるか否かを判断する。ここでＴｍｕは、素材１０の目標温度の上限値であり、目標の加熱温度を４００℃とした場合、例えば上限値は４１０℃である。ステップ１２３でＴｓ＜Ｔｍｕと判断された場合、素材温度制御処理は、ステップ１００に進むが、ステップ１２３でＴｓ＜Ｔｍｕでない場合、即ちＴｓがＴｍｕ以上であると判断された場合、素材温度制御処理はステップ１２４に進む。

【0068】

ステップ１２３でＴｓ＜Ｔｍｕと判断されステップ１００へと進んだ場合でも、前述のようにステップ１００で、素材入替え指示の入力があったと判断されなかった場合、素材温度制御処理は、ステップ１２４に進む。

【0069】

ステップ１２４で、炉内温度制御部５４Ｄは、炉内温度検出部１７から炉内温度Ｔｈを取り込む。

【0070】

ステップ１２６で、炉内温度制御部５４Ｄは、Ｔｒ＜Ｔｈであるか否かを判断する。

【0071】

Ｔｒは、上記のように、加熱炉内の空気の温度が、素材加熱器が壊れる温度よりも所定値小さい限界温度である。よって、ステップ１２６で、炉内温度制御部５４Ｄは、炉内温度Ｔｈが限界温度Ｔｒより大きいか否かを判断する。Ｔｒ＜Ｔｈであると判断された場合、素材温度制御処理は、ステップ１３４に進む。Ｔｒ＜Ｔｈであると判断されなかった場合、素材温度制御処理は、ステップ１２８に進む。

【0072】

ステップ１２８で、炉内温度制御部５４Ｄは、素材温度検出部１５からの素材温度Ｔｓを取り込む。

【0073】

ステップ１３０で、炉内温度制御部５４Ｄは、Ｔｍｕ＜Ｔｓであるか否か、即ち、素材１０の目標温度の上限Ｔｍｕより素材温度Ｔｓのほうが大きいか否かを判断する。Ｔｍｕ＜Ｔｓであると判断された場合、素材温度制御処理は、ステップ１３４に進む。Ｔｍｕ＜Ｔｓであると判断されなかった場合、素材温度制御処理は、ステップ１３２に進む。

【0074】

ステップ１３２で、炉内温度制御部５４Ｄは、現状の炉内温度Ｔｈと現状の素材温度Ｔｓから素材温度（計測値）Ｔｓを許容範囲（ＴｍＬ＜Ｔｓ＜Ｔｍｕ）に保持する光強度の増減（ΔＬｉ３）の算出が可能であるか否かを判断する。光強度の増減（ΔＬｉ３）の算出が可能であると判断された場合、素材温度制御処理は、ステップ１１８に進む。光強度の増減（ΔＬｉ３）の算出が可能であると判断されなかった場合、素材温度制御処理は、ステップ１３４に進む。

【0075】

ステップ１３４で、発光処理部５４Ａは、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の稼働を停止することにより、素材１０の光加熱を停止する。炉内温度制御部５４Ｄは、図６に示すように、外気取り入れ装置２０ＦＭを作動、具体的には、開口蓋開閉モータ２０Ｍを作動させて、開口蓋２０Ｆを開口１２Ｋから遠ざけることにより、加熱炉２０に取り込まれる外気の量を多くする。

【0076】

ステップ１２６で、炉内温度Ｔｈが限界温度Ｔｒより大きいと判断されて、ステップ１３４に進んだ場合、ステップ１３４で、素材１０の光加熱が停止され、炉内温度Ｔｈが限界温度Ｔｒ以下となるように、加熱炉２０に取り込まれる外気の量を多くする。よって、素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２が壊れることを防止することができる。

【0077】

ステップ１３０で素材１０の目標温度の上限Ｔｍｕより素材温度Ｔｓのほうが大きいと判断された場合、ステップ１３４で、素材１０の光加熱が停止され、加熱炉２０に取り込まれる外気の量を多くする。これによって、素材１０の温度が目標温度の上限Ｔｍｕより大きくなった場合でも、上限Ｔｍｕ以下の温度まで迅速に下げることが可能である。

【0078】

ステップ１３２で、素材温度（計測値）Ｔｓを許容範囲に保持する光強度の増減（ΔＬｉ３）の算出が可能であると判断されて、ステップ１１８に進んだ場合、ステップ１１８で、発光処理部５４Ａは、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の光強度がΔＬｉ３だけ増減するように複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２を制御する。よって、素材温度（計測値）Ｔｓを許容範囲（ＴｍＬ＜Ｔｓ＜Ｔｍｕ）に保持することができる。

【0079】

素材温度（計測値）Ｔｓを許容範囲（ＴｍＬ＜Ｔｓ＜Ｔｍｕ）に保持している状態で、フローフォーミング装置３０が素材１０を受け入れ可能になると、フローフォーミング装置３０側から入力部７０に、素材入替え指示が入力される。この場合、ステップ１００が肯定判定となり、上記のように、蓋開閉装置２５により蓋１２Ｆが開放され（図５の時刻ｔｙ１参照）、図７に示すように、ステージ２３が昇降装置２２により上昇し、ステージ２３に載置された素材１０は、搬送部２４（図２も参照）により、素材加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に素材１０が搬送される。その後、上記のように、例えば、ロボットアームによりステージ２３に新たな素材１０が載置され、ステージ２３が昇降装置２２により下降し、素材１０は、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２に囲まれる位置に位置する。蓋開閉装置２５により蓋が閉じられる。フローフォーミング装置３０から、素材温度制御処理の開始命令が入力される（図５の時刻ｔ１１参照）。

【0080】

図５の時刻ｔｙ１から時刻ｔ１１までの時間Ｅ１は、素材１０の入れ替え時間である。蓋１２Ｆが開放されているので、炉内温度も下降する。
時刻ｔ２と時刻ｔ１１との間、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２から光が、所定強度で照射される。なお、時刻ｔ２と時刻ｔ１１との間、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２から光が照射されないようにしてもよい。

【0081】

上記のように素材温度制御処理の開始命令が入力される（図５の時刻ｔ１１参照）ので、図４の素材温度制御処理が再度実行される。例えば、時刻ｔｘ２で、ｔｘ≦ｔｎ２と判断される場合がある。この場合、ステップ１１６及びステップ１１８の処理により、素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の光強度が、例えば、所定値Ｌ０（＝ΔＬｉ２）小さくなる。一方、フローフォーミング装置３０では、フローフォーミング処理が行われる。

【0082】

時刻ｔ１１からの素材１０の加熱が終了すると（図５の時刻ｔ１２）、素材１０の入れ替えが行われ（時間Ｅ２参照）、素材温度制御処理の開始命令が入力される（図５の時刻ｔ２１参照）。図４の素材温度制御処理が再度実行される。一方、フローフォーミング装置３０では、フローフォーミング処理が行われる。

【0083】

時刻ｔ１１から時刻ｔ２１までの間が、加熱された素材１０の塑性加工のサイクルタイムＳである。

【0084】

時刻ｔ２１からの素材１０の加熱が終了すると（図５の時刻ｔ２２）、素材１０の入れ替えが行われるが、図５に示す時間Ｗでは、フローフォーミング装置３０から新たな素材１０の受け入れ可の信号が入力されるまで、素材１０がステージ２３に載置されたままの状態で、搬送されるのを待っている状態であり、光加熱を抑制し、炉内温度を調整することで素材１０の温度がＴｍ付近で維持されている状態である。
図５に示す例では、フローフォーミング装置３０から新たな素材１０の受け入れ可の信号が入力されず、素材１０の温度が許容範囲を超え、又は、炉内温度が限界値を超えたので、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２からの光の照射を停止し、強制換気により炉内温度を下げ、その結果、素材の温度も下げている例が示されている。

【0085】

（効果）
以上説明したように本実施の形態は、熱伝導のみによる従来の加熱よりも短時間に加熱対象を加熱することができる。具体的には、素材１０が例えばアルミニウムの場合、熱伝導のみ加熱の場合、素材の温度を目標温度にするための時間として、数十分を必要とする。これに対し、本実施の形態では、熱伝導の加熱と光加熱とで素材を加熱するので、素材の温度を目標温度にするための時間は数分で足りる。よって、本実施の形態では、熱伝導のみによる従来の加熱よりも素材を短時間に加熱することができる。よって、素材の温度を目標温度とするための予め定められた時間をより短くすることできる。従って、フローフォーミング装置３０に素材をより早く搬出することできる。従って、塑性加工のサイクルタイムに合わせた同時の加熱を行うことが可能となり、塑性加工装置の日常の停止や非常停止にも対応することができる。

【0086】

本実施の形態では、炉内温度検出部１７により加熱炉内の空気の温度を検出し、加熱炉内の空気の温度が、素材加熱器が壊れる温度よりも所定値小さい限界温度以上の場合、加熱炉内の空気の温度が限界温度以下となるように、素材加熱器を制御する。よって、本実施の形態では、素材加熱器が壊れることを防止することができる。

【0087】

本実施の形態では、円弧状に配置される複数の素材加熱器から光を素材に照射することにより、素材を加熱する。短時間で加熱する方法には別に、コイルに高周波電流を流すことによりコイル内に配置した素材を加熱する高周波加熱も有るが、この方法では、コイルと素材の隙間が数ｍｍでも変化すると数日間かけての調整が必要である。しかし、本実施の形態では、複数の素材加熱器が配置される円弧内に配置される素材であれば、素材加熱器と素材との間の距離が、素材が変わることにより、変化しても、すぐに加熱することができる。よって、本実施の形態では、複数の素材加熱器と素材との間の距離の調整を不要とすることができる。

【0088】

本実施の形態では、二酸化炭素を排出しない加熱部で素材を加熱する。よって、本実施の形態では、バーナー等による炎を使用する加熱部と比較して、二酸化炭素の排出を抑制することができる。本実施の形態では、光加熱を用いているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、又は、流動層加熱を利用してもよい。

【0089】

本実施の形態では、複数の素材加熱器から光を素材に照射することにより、素材の一部を局所的に加熱する。よって、加熱不要部分の温度上昇を相対的に低くすることができる。また、本実施の形態では、本実施の形態の光加熱によるものとすると、アルミニウムを加熱した場合、二酸化炭素は全く発生しない。

【0090】

本実施の形態では、フローフォーミング装置と素材加熱装置とが、一つのユニットとして一体である。これにより、加熱後の素材の温度を高く保った状態で直ちにフローフォーミング加工を行うことが可能となる。これにより、金属素材の加熱時間が必要最低限に短縮され、エネルギー効率を高めることが可能となるため、二酸化炭素の排出量を削減可能なフローフォーミングシステムを提供することができる。

【0091】

本実施の形態の素材加熱装置は、１つの加熱炉では、１個の素材を加熱する。フローフォーミング加工の塑性加工のサイクルタイムに合わせて１つの素材１０を都度加熱する。よって、フローフォーミング装置３０にトラブルが生じ、素材１０を素材加熱装置２０で再加熱する場合、大型の加熱炉のように数十個の素材を再加熱する場合に比較して、加熱時間を的短くすることができ、エネルギーロスを無くすことができ、不要な二酸化炭素の消費を抑制することができる。また、本実施の形態は、素材加熱装置を設置する面積及びその費用を抑制することができる。

【0092】

また、本実施の形態では、素材加熱装置内でフローフォーミング加工のため温度維持しながら待っている素材の数を１個にすることができ、素材加熱装置の規模を小さくすることができる。よって、素材加熱装置の昇温にかかる時間を短縮でき、停止状態から短時間で起動することができる。そのため、休日中などに製造を停止する際に、素材加熱装置を稼働させ続ける必要がないため、フローフォーミングシステム全体のエネルギー効率を大幅に向上させることができる。

【0093】

（変形例）
＜第１の変形例＞
図８は、第１の変形例の加熱炉の断面図である。図８に示すように、素材加熱装置は、素材加熱器１６Ｎ１を移動させる移動機構（例えば、ラックアンドピニオン機構）１１６Ｎ１を更に備える。なお、他の素材加熱器１６Ｎ２～１６Ｎ１２についても移動機構が設けられる。制御装置５０は、素材１０の大きさ及び形状に基づいて、複数の素材加熱器１６Ｎ１～１６Ｎ１２の各々が、素材１０から所定距離以内に移動するように、移動機構を制御する。よって、第１の変形例の素材加熱装置では、素材の大きさ及び形状が変化しても、素材加熱器を移動させて対処する。よって、第１の変形例の素材加熱装置素材の大きさ及び形状が変化しても、１つの素材加熱装置で対処することができる。
移動機構１６Ｎ１等は、本開示の技術の「移動機構」の一例である。

【0094】

＜第２の変形例＞
図９は、第２の変形例の温度制御された素材の温度のグラフである。前述した実施の形態では、素材の加熱開始温度が略同じであるが、本開示の技術はこれに限定されない。図９に示すように、素材の加熱開始温度がＡ＞Ｂ＞Ｃでもよい。このように素材加熱開始温度が異なっても、制御装置５０は、予め定められた時間Ｔ内に、素材１０の温度を目標温度Ｔｍになるための加熱の強さを算出し、算出された強さで素材を加熱するよう素材加熱部を制御する。よって、素材加熱開始温度が異なっても、予め定められた時間内に、素材の温度を目標温度Ｔｍにすることができる。

【0095】

＜第３の変形例＞
第３の変形例では、前述した実施の形態における素材温度制御処理（図４）のステップ１０６、１１０、１２０、１２４、１２８で取り込まれた各温度を、表示部７２に、図５に示すように、横軸に経過時間、縦軸に温度をとったグラフで表示する。これによって作業者は炉内の温度制御が上手く作動しているかの確認を行うことができる。

【0096】

＜第４の変形例＞
第４の変形例では、加熱炉２０内の空気を加熱する加熱炉内加熱部を更に備える。加熱炉内加熱部は、二酸化炭素を排出しない加熱部（例えば、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱を利用する加熱部）でも、ガスバーナー等による炎を使用する加熱部でもよい。
第５の変形例の加熱炉内加熱部は、本開示の技術の「加熱炉内加熱部」の一例である。

【0097】

＜その他の変形例＞
上記実施形態では、ＮＶＭ５６に素材温度制御プログラム５６Ｐが記憶されている形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、素材温度制御プログラム５６ＰがＳＳＤ、ＵＳＢメモリ、又は磁気テープなどの可搬型のコンピュータ読取可能な非一時的記憶媒体に記憶されていてもよい。非一時的記憶媒体に記憶されている素材温度制御プログラム５６Ｐは、制御装置５０のコンピュータにインストールされる。プロセッサ５４は、素材温度制御プログラム５６Ｐに従って、素材温度制御処理を実行する。

【0098】

また、ネットワークを介して素材加熱装置２０に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶装置に素材温度制御プログラム５６Ｐを記憶させておき、素材加熱装置２０の要求に応じて素材温度制御プログラム５６Ｐがダウンロードされ、素材加熱装置２０にインストールされるようにしてもよい。

【0099】

なお、素材加熱装置２０に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶装置、又はＮＶＭ５６に素材温度制御プログラム５６Ｐの全てを記憶させておく必要はなく、素材温度制御プログラム５６Ｐの一部を記憶させておいてもよい。

【0100】

上記実施形態では、本開示の技術がソフトウェア構成によって実現される形態例を挙げて説明しているが、本開示の技術はこれに限定されず、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）を含むデバイスを適用してもよい。また、ハードウェア構成及びソフトウェア構成の組み合わせを用いてもよい。

【0101】

上記実施形態で説明した素材温度制御処理を実行するハードウェア資源としては、次に示す各種のプロセッサを用いることができる。プロセッサとしては、例えば、ソフトウェア、すなわち、プログラムを実行することで、素材温度制御処理を実行するハードウェア資源として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵが挙げられる。また、プロセッサとしては、例えば、ＦＰＧＡ、ＰＬＤ、又はＡＳＩＣなどの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電子回路が挙げられる。何れのプロセッサにもメモリが内蔵又は接続されており、何れのプロセッサもメモリを使用することで素材温度制御処理を実行する。

【0102】

素材温度制御処理を実行するハードウェア資源は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ、又はＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、素材温度制御処理を実行するハードウェア資源は１つのプロセッサであってもよい。

【0103】

１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが、素材温度制御処理を実行するハードウェア資源として機能する形態がある。第２に、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－ｃｈｉｐ）などに代表されるように、素材温度制御処理を実行する複数のハードウェア資源を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、素材温度制御処理は、ハードウェア資源として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて実現される。

【0104】

更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電子回路を用いることができる。また、上記の素材温度制御処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

【0105】

以上に示した記載内容及び図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、及び効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、及び効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容及び図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことは言うまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容及び図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。

【0106】

本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

【符号の説明】

【0107】

１０ 素材
１５ 素材温度検出部
１２ 加熱炉
１６Ｎ 素材加熱部
１６Ｎ１～１６Ｎ１２ 素材加熱器
２０ 素材加熱装置
２０ＦＭ 外気取り入れ装置
２２ 昇降部
２３ ステージ
２４ 搬送部
２５ 蓋開閉装置
３０ フローフォーミング装置
５０ 制御装置
５６Ｐ 素材温度制御プログラム
１００ フローフォーミングシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】