(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有頭軸体の被加熱体を進行路に沿って移動しながら該軸体の頭部のみを誘導加熱する連続誘導加熱装置において、前記軸体の頭部を挟んで進行路の両側に配設され前記進行路に平行に巻かれた誘導加熱コイルのコイル部巻線の前記進行路に直交する断面が前記被加熱部を挿入する側が広くその反対側が狭いハ字型を形成して配設されたことを特徴とする連続誘導加熱装置。
【請求項２】
前記誘導加熱コイルの進行路に平行に巻かれたコイル部巻線は、その両側のコイルの巻き方向が同一で磁束が前記進行路に対し直交するように前記進行路に平行に巻かれ、該コイル部に発生する磁束を前記進行路に集束して前記被加熱体の被加熱部を集中的に加熱する磁気制御体が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の連続誘導加熱装置。
【請求項３】
前記磁気制御体は、前記進行路の両側に平行に配設された支持体の周囲に装着されたケイ素鋼板の積層体から形成されることを特徴とする請求項２に記載の連続誘導加熱装置。
【請求項４】
前記磁気制御体は、前記進行路の両側に平行に配設された支持体に装着されたフェライトコアから形成されることを特徴とする請求項２に記載の連続誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばエンジンバルブ素材の製造工程において、あらかじめ頭部を球状に成型した有頭軸材を熱間でヘッディング加工してバルブヘッドの傘型を成型する際に、そのバルブ軸材頭部のみを局部的に誘導加熱する連続誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エンジンバルブの製造工程においては、バルブ軸材の頭部をアプセッタによって球状に成型した後、その球状部を熱間ヘッディング加工により傘状にヘッデイングしてバルブヘッドが形成される。従来、この熱間ヘッディング加工の際の連続誘導加熱装置としては、図９に示すように進行路Ｘ−Ｘに平行に配設した誘導加熱コイル１のバーコイル部２中に前記バルブ軸材の球状部を通過させて誘導加熱する加熱装置が多く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の連続誘導加熱装置では、バルブ軸材の球状部の加熱の際に球状部だけでなく、球状部に近接する軸部までが加熱されることが避けられなかった。この様に球状部だけでなく軸部まで加熱されると、熱間ヘッディング加工の際に傘部が塑性変形するだけでなく、傘部に近接する軸部も変形して金型の軸孔部に保持される部分が膨らむために金型の寿命が低下するという問題点があった。したがって、この誘導加熱に当たっては前記球状部のみが加熱されて軸部が加熱されない加熱装置が要望された。
【０００４】
そこで本発明は、例えば前記バルブ軸材などの被加熱体の軸部を加熱しないで球状部のみを局部加熱することを可能にして金型寿命を向上する連続誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の連続誘導加熱装置は、有頭軸体の被加熱体を進行路に沿って移動しながら該軸体の頭部のみを誘導加熱する連続誘導加熱装置において、前記軸体の頭部を挟んで進行路の両側に配設され前記進行路に平行に巻かれた誘導加熱コイルのコイル部巻線の前記進行路に直交する断面が前記被加熱部を挿入する側が広くその反対側が狭いハ字型を形成して配設されたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、前記誘導加熱コイルの進行路に平行に巻かれたコイル部は、その両側のコイルの巻き方向が同一で磁束が前記進行路に対し直交するように前記進行路に平行に巻かれ、該コイル部に発生する磁束を前記進行路に集束して前記被加熱体の被加熱部を集中的に加熱する磁気制御体が設けらることが望ましい。
【０００７】
すなわち、本発明の連続誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルの進行路に直交する断面が被加熱部の挿入側が広いハ字型を形成しているので、磁束が両側コイルの中心の被加熱部の位置に集中するように曲げられて被加熱部を局部的に集中加熱する。また。前記被加熱部を挟んだ進行路の両側に磁気制御体を配設することにより、両側の誘導加熱コイルで発生した磁束はこの磁気制御体の部分に集束されて、この集束部に挿入されている被加熱部を局部的に集中加熱し、前記コイル巻線の形状効果と相まって一層集中的な加熱が可能となる。
【０００８】
前記磁気制御体は、前記進行路の両側に平行に配設された支持体の周囲に装着されたケイ素鋼板の積層体から形成されることが耐熱性と耐久性の点で望ましいが、前記同様の支持体に装着されたフェライトコアから形成されるものでも同様の効果が得られる。
なお、請求項２から４に記載の連続誘導加熱装置は、請求項１に記載の構成の誘導加熱装置に限定されるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態について具体的に説明する。図１は本発明実施形態の連続誘導加熱装置の全体構成を示す斜視図、図２は本発明実施形態の連続誘導加熱装置の側面図、図３は本発明実施形態の連続誘導加熱装置を上方から見た図、図４は図２のＡ−Ａ断面図、図５は磁気制御体の側面図、図６は磁気制御体の断面図、図７は磁気制御体を形成するケイ素鋼板の形状を示す図である。
【００１０】
これらの図において、連続誘導加熱装置１０の誘導加熱コイルのコイル１１が被加熱体Ｗの進行路Ｘ−Ｘに平行に進行路を挟んで両側に２巻づつ巻かれている。このコイル巻数は誘導加熱の磁束を十分にとるために少なくも２巻以上３巻程度が望ましい。両側のコイル１１は、図４に示すように進行路に直交する断面が下側が広く、上側が狭いハ字型を形成している。これにより、両側のコイルの磁束が被加熱体であるバルブ軸材Ｗの被加熱部の球状部ＷＨに集中しやすくなる。コイル１１は図示しない高周波電源に接続され、図３のＢ１からＢ１４に電流が流れて両側のコイルが同じ巻き方向になるように連結されている。
【００１１】
進行路Ｘ−Ｘに平行にバルブ軸材Ｗの球状部ＷＨを挟むように両側に磁気制御体２１が配設されている。図５〜７に磁気制御体２１の詳細を示す。図５はその正面図、図６は側面図である。図７は軟磁性体のケイ素鋼板の形状を示す図である。磁気制御体２１は、支持体２２の外周に装着された積層ケイ素鋼板２３から形成されている。支持体２２は角銅管の胴部の両端に中空管の脚２４が設けられ脚２４が図４に示すように装置のフレーム１２に取り付けられ、中空部に通水することにより内部冷却されるようになっている。支持体２２には積層ケイ素鋼板２３が装着しやすいように複数のフランジ２５が設けられている。ケイ素鋼板２３は図７に示すコ字型に打ち抜いた鋼板の２枚を図６に示すように支持体２２を抱いて組み合わせ、これを図５に示すように積層して接着剤などで前記支持体２２に装着している。
【００１２】
図３及び４に示すように、コイル１１の下部には進行路Ｘ−Ｘに沿って耐熱材の２本のガイドレール３１が設けられ、バルブ軸材Ｗの軸部を挟んで球状部ＷＨを支持し、バルブ軸材Ｗを懸垂して図示しない駆動装置により矢印Ｘ方向に連続的に移動するようになっている。図１及び２にはガイドレール３１の図示は省略した。
【００１３】
上記構成の連続誘導加熱装置の動作について説明する。バルブ軸材Ｗの球状部ＷＨが両側のコイル１１の間に挟まれた状態で誘導加熱コイル１１に高周波電流が印加されると磁束が発生して球状部ＷＨは誘導加熱される。この際に、誘導加熱コイルの両側のコイル１１は図４に示すように進行路に直交する断面が下側が広く、上側が狭いハ字型を形成しているので、両側のコイルの磁束がバルブ軸材Ｗの被加熱部の球状部ＷＨに集中しやすくなる。また、本発明の装置では、前述したように球状部ＷＨを挟んで磁気制御体２１が配設されているため、磁気制御体２１の部に磁束が集束され、この部の磁束密度が増して球状部のみが集中的に加熱される。
【００１４】
【実施例】
上記の効果を確認するため、上記構成の連続誘導加熱装置について以下の条件で加熱実験を行った。
0003602631.tif 000002
実験方法：        従来のコイルと本発明のコイルにより上記試験材を誘導加熱し、図８に示す首部から下部３ｍｍの点と１５ｍｍの点の温度を測定した。その実験結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
0003602631.tif 000003
【００１６】
表１の実験結果から分かるように、球状部の温度を１０７０±２０℃を目標として誘導加熱した場合に、従来の加熱装置では首下３ｍｍの位置では球状部の温度に近い平均約１０２０℃まで加熱され、首下１５ｍｍの位置でも平均約９００℃まで上昇するのに対し、本発明の加熱装置では首下３ｍｍの位置でも平均約５７０℃しか上昇せず、首下１５ｍｍの位置では平均１２０℃までしか上昇しなかった。このためヘッディング加工における金型寿命が従来の加熱装置で加熱した場合に３００回程度の極めて短い寿命で手入れを要したのにかかわらず、本発明の加熱装置で加熱した場合は３，０００〜６，０００回まで手入れを要せず著しく金型の耐久性が向上した。
【００１７】
以上述べたように、本発明の実施形態の連続誘導加熱装置によれば、進行路の両側に配設された誘導コイルにより進行路に対し直交する磁束が発生して、進行路を通過する被加熱体の球状部が加熱されるが、この球状部を挟んで進行路の両側に磁気制御体が配設されているので誘導加熱コイルの磁束が球状部に集束され、軸部は加熱されないで球状部のみが局部加熱される。この様に球状部のみが加熱されるので、加熱後の熱間ヘッディング加工の際に軸部の変形が無くこれにより金型の摩耗変形が減少し寿命が向上する。
【００１８】
また、前記の誘導加熱コイルは、前記進行路に直交するコイル巻線の断面が下側が広く上側が狭くなるようなハ字型を形成しているので、磁束が両側コイルの中心で前記球状部に集中するように曲げられるので、前記磁気制御体の効果と相まって、一層集中的な加熱が可能となる。また、前記磁気制御体は、コ字型のケイ素鋼板の積層体を水冷した支持体の周囲を取り巻くように装着して形成しているので、加熱に強く耐久性が高い特徴がある。
【００１９】
前述の実施形態においては、磁気制御体としてケイ素鋼板の積層体を使用したが、これのみでなく前記支持体に棒状フェライトコアなどの軟磁性体を装着したものでも同様の効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明構成の連続誘導加熱装置によれば、進行路の両側に配設された誘導加熱コイルの進行路に直交するコイル巻線断面が下側が広く上側が狭いハ字型を形成しているので、磁束が被加熱部に集中する。また、誘導加熱コイルに磁気制御体を配設すれば、誘導加熱コイルの磁束が被加熱部に集束され、一層頭部のみの集中が行われる。これにより、例えばエンジンバルブの製造におけるバルブ軸材の球状部の加熱などにおいて、軸部が加熱されないで球状部のみが加熱され、これにより熱間ヘッディング加工の金型寿命を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の連続誘導加熱装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明実施形態の連続誘導加熱装置の側面図である。
【図３】本発明実施形態の連続誘導加熱装置を上方から見た図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明実施形態の連続誘導加熱装置の磁気制御体の側面図である。
【図６】本発明実施形態の連続誘導加熱装置の磁気制御体の断面図である。
【図７】本発明実施形態の連続誘導加熱装置の磁気制御体を形成するケイ素鋼板の形状を示す図である。
【図８】本発明実施例の球状部の温度測定位置を示す図である。
【図９】従来の連続誘導加熱装置の１例を示す概念図である。
【符号の説明】
１  誘導加熱装置
２  加熱コイル
１０  連続誘導加熱装置
１１  コイル部
１２  フレーム
２１  磁気制御体
２２  支持体
２３  ケイ素鋼板
２４  脚
２５  スペーサ
３１  ガイドレール
Ｗ  バルブ軸材（被加熱体）
ＷＨ  球状部
【図１】
0003602631.tif 000004
【図２】
0003602631.tif 000005
【図３】
0003602631.tif 000006
【図４】
0003602631.tif 000007
【図５】
0003602631.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003602631.tif 000012