(57)【要約】【目的】  本発明の目的は未焼入部分を生じさせることなく、ワークの周面に設けられた溝部に所望の誘導加熱をすることができる誘導焼入装置を提供する。【構成】  ワークＷの外周面に沿って設けられたリング状の溝部１０を誘導加熱する誘導加熱装置であって、環状に配置されており且つワークＷの溝部１０に対向する割型コイル１００と、この割形コイル１００の第１、第２のコイル１１０、１２０に高周波電流を各々供給する電源部２００、２００と、ワークＷを割形コイル１００に対して相対的に回転させる回転機構３００とを具備し、第１、第２のコイルの１１０、１２０の断面形状は互いに異なっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの周面に沿って設けられた溝部を誘導加熱する誘導加熱装置において、環状に配置されており且つワークの溝部に対向する割型コイルと、ワークを割形コイルに対して相対的に回転させる回転機構とを具備し、前記割形コイルは断面形状が異なる複数種類のコイルを有することを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の誘導加熱装置において、前記割型コイルのコイルに高周波電流を各々供給する複数の電源部を有しており、この電源部のうち少なくとも一部の電源部が他の電源部とは異なる周波数の高周波電流を供給するようになっていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の誘導加熱装置において、前記割型コイルのうち少なくとも一部のコイルはワークの溝部とのギャップ長が他のコイルと当該溝部とのギャップ長と異なっていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項４】
ワークの溝部の断面形状が略半円状である請求項１、２又は３記載の誘導加熱装置において、前記割型コイルは、半円弧状の第１のコイルと、半円弧状の第２のコイルとを有し、第１のコイルのワーク対向面はワークの周面に対して略平行な平面状になっている一方、第２のコイルのワーク対向面は対向する側に凸の略半円状になっていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項５】
ワークの周面に沿って設けられた溝部を誘導加熱する誘導焼入装置において、ワークの溝部を誘導加熱する１、２、３又は４記載の誘導加熱装置と、当該溝部を冷却する冷却手段とを備えた誘導焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの周面に沿って設けられた溝部を誘導加熱する誘導加熱装置及び誘導焼入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導焼入装置としては、ワークの周面に沿って設けられた溝部の一部に対向配置される加熱コイルと、ワークを周方向に回転させる回転機構とを備えたものがある( 特許文献１参照) 。
【０００３】
この誘導焼入装置を用いてワークの溝部を焼入する場合、加熱コイルの加熱開始位置と、加熱終了位置とが重ならないようにしなければならない。なぜなら、加熱開始位置と、加熱終了位置とが重なると、重なった部分に対して再加熱を行うことなり、その結果、当該重なった部分に硬化層を形成することができないことがあるからである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０４５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、加熱コイルの加熱開始位置と、加熱終了位置とが重ならないようにすると、当該加熱開始位置と加熱終了位置との間に未焼入部分が生じる。この未焼入部分は焼入が施されてないことから劣化し易い。特に、ワークが大型化すると、当該未焼入部分の領域が広くなることから、ワークの短寿命化の原因となっている。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、未焼入部分を生じさせることなく、ワークの周面に設けられた溝部に所望の誘導加熱をすることができる誘導加熱装置及び誘導焼入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、ワークの周面に沿って設けられた溝部を誘導加熱する誘導加熱装置であって、環状に配置されており且つワークの溝部に対向する割型コイルと、ワークを割形コイルに対して相対的に回転させる回転機構とを具備し、前記割形コイルは断面形状が異なる複数種類のコイルを有することを特徴としている。
【０００８】
前記割型コイルのコイルに高周波電流を各々供給する複数の電源部を有している。この電源部のうち少なくとも一部の電源部は他の電源部とは異なる周波数の高周波電流を供給するように設定することができる。
【０００９】
前記割型コイルのうち少なくとも一部のコイルはワークの溝部とのギャップ長を他のコイルと当該溝部とのギャップ長と異なるように設定することができる。
【００１０】
ワークの溝部の断面形状が略半円状である場合、前記割型コイルは、略半円弧状の第１のコイルと、略半円弧状の第２のコイルとを有し、第１のコイルのワーク対向面はワークの周面に対して略平行な平面状になっている一方、第２のコイルのワーク対向面は対向する側に凸の略半円状になっている。
【００１１】
本発明の誘導焼入装置は、ワークの周面に沿って設けられた溝部を誘導加熱する誘導焼入装置であって、ワークの溝部を誘導加熱する上記誘導加熱装置と、当該溝部を冷却する冷却手段とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に係る誘導加熱装置による場合、割型コイルの各コイルを環状に配置すると共に、当該割形コイルを用いてワークを回転させつつ当該ワークの溝部を誘導加熱するようになっている。よって、当該溝部に未焼入部分が生じることない。しかも、断面形状が異なる複数種類のコイルを用い、当該コイルに加熱箇所をそれぞれ分担をさせるようにしたことから、当該溝部に所望の誘導加熱をすることができ、その結果、当該溝部に所望の硬化層を形成することが可能になる。
【００１３】
本発明の請求項２に係る誘導加熱装置による場合、少なくとも割型コイルの一部のコイルに他のコイルとは異なる周波数の高周波電流を供給することで、ワークの溝部の加熱具合を調節することができる。よって、更に、ワークの溝部に所望の誘導加熱をすることが可能になる。
【００１４】
本発明の請求項３に係る誘導加熱装置による場合、少なくとも割型コイルの一部のコイルのワークの溝部とのギャップ長を他のコイルのワークの溝部とのギャップ長と異ならせることで、ワークの溝部の加熱具合を調節することができる。よって、更に、ワークの溝部に所望の誘導加熱をすることが可能になる。
【００１５】
本発明の請求項４に係る誘導加熱装置による場合、割型コイルは、略半円弧状の第１のコイルと、略半円弧状の第２のコイルとを有し、第１のコイルのワーク対向面はワークの周面に対して略平行な平面状になっている一方、第２のコイルのワーク対向面は対向する側に凸の略半円状になっている。このような割形コイルを用いると、第１のコイルがワークの断面形状が略半円状である溝部の角部を重点的に誘導加熱する一方、、第２のコイルが当該溝部の略円形の溝本体を重点的に誘導加熱する。これにより当該溝部に所望の誘導加熱をすることができる。よって、当該溝部に所望の硬化層を形成することが可能になる。
【００１６】
本発明の請求項５に係る誘導焼入装置による場合、請求項１、２、３又は４の誘導加熱装置と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る誘導焼入装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に係る誘導焼入装置の模式的断面図、図２は同装置の割型コイルの平面図、図３は同装置の割形コイルの分解平面図である。
【００１８】
図１に示す誘導焼入装置は、円柱状のワークＷの外周面に沿って設けられたリング状の溝部１０を誘導加熱する誘導加熱装置であって、環状に配置されており且つワークＷの溝部１０に対向する割型コイル１００と、この割形コイル１００の第１、第２のコイル１１０、１２０に高周波電流を各々供給する電源部２００、２００と、ワークＷを割形コイル１００に対して相対的に回転させる回転機構３００とを具備している。以下、各部を詳しく説明する。なお、溝部１０の断面形状は略半円状になっている。
【００１９】
割型コイル１００は、図２及び図３に示すように、略半円弧状の第１のコイル１１０と、略半円弧状の第２のコイル１２０とに分割される。第１、第２のコイル１１０、１２０は銅製のパイプを湾曲させて構成されたものであり、自身の熱で加熱し過ぎないよう内部に冷却液が循環するようになっている。第１のコイルの１１０の断面形状は長方形となっている( 図１参照) 。即ち、第１のコイル１１０のワーク対向面はワークＷの周面に対して平行な平面状になっている。一方、第２のコイル１２０の断面形状は半円と長方形とが接合された形状となっている( 図１参照) 。即ち、第２のコイル１２０のワーク対向面は対向する側に凸の略半円状になっている。これにより、第１のコイル１１０は当該溝部１０の角部１０ａを重点的に誘導加熱する一方、第２のコイル１２０は当該溝部１０の半円状の溝本体１０ｂを重点的に誘導加熱する( 図１参照) 。このように第１、第２のコイル１１０、１２０に加熱箇所を分担させている。
【００２０】
第１のコイル１１０の両端部には絶縁性を有する取付板１１１が各々設けられている( 図２及び図３参照) 。一方、第２のコイル１２０の両端部には絶縁性を有する取付板１２１が各々設けられている( 図２及び図３参照) 。取付板１１１は第２のコイル１２０の両端部に、取付板１２１は第１のコイル１１０の両端部に各々ネジ止めされる。これにより、第１、第２のコイル１１０、１２０が互いに連結される( 図２参照) 。この第１、第２のコイル１１０、１２０は連結した状態でコイル保持具４００に取り付けられる。このコイル保持具４００は図示しないコイル移動機構に取り付けられている。即ち、前記コイル移動機構によりコイル保持具４００をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させ、割型コイル１００をワークＷの溝部１０に対向配置するようになっている。このとき、第２のコイル１２０のワークＷの溝部１０とのギャップ長βが第１のコイル１１０のワークＷの溝部１０とのギャップ長αに比べて短くなるように配置される( 図１参照) 。
【００２１】
電源部２００、２００は第１、第２のコイル１１０、１２０と各々電気接続されている。電源部２００、２００は第１、第２のコイル１１０、１２０に対して同じ周波数の高周波電流を供給するようになっている。
【００２２】
回転機構３００は、図１に示すように、ワークＷが載置されるテーブル３１０( 後述する加熱位置) と、このテーブル３１０を回転させる駆動部３２０とを有する。ワークＷは図示しない搬送機構により、搬入位置、加熱位置、冷却位置、搬出位置に搬送される。
【００２３】
冷却手段は、図示しないが、ここでは、冷却液が貯水された貯水槽である。この冷却手段に加熱されたワークＷを浸漬することにより当該ワークＷの溝部１０が冷却される。
【００２４】
以下、このような誘導焼入装置の使用方法について説明すると共に、ワークＷの溝部１０の焼入方法について説明する。
【００２５】
まず、前記搬送機構を動作させ、ワークＷをテーブル３１０上に載置する。その後、前記コイル移動機構を動作させ、第１、第２のコイル１１０、１２０をワークＷの溝部１０に対向配置する。その状態で、回転機構３００を動作させ、ワークＷを回転させつつ、電源部２００、２００を動作させ、第１、第２のコイル１１０、１２０にそれぞれ高周波電流を供給する。これにより、ワークＷの溝部１０が誘導加熱される。その後、当該ワークＷを冷却位置に搬送し、冷却手段である貯水槽に入れ、浸漬冷却をする。
【００２６】
このような誘導焼入装置による場合、異なる断面形状の第１、第２のコイル１１０、１２０を有する割型コイル１００を用いて、ワークＷ回転させつつ誘導加熱するようにしたことから、従来例のごとく溝部に未焼入部分を生じることなく所望の焼入することができる。
【００２７】
この誘導焼入装置は、ここでは、円柱状のワークＷの外周面に設けられたリング状の溝部１０を誘導加熱するとしたが、周面に沿って溝部１０が設けられているものであれば使用することが可能である。例えば、円柱状のワークに外周面に螺旋状の溝部が設けられもの、円筒状のワークの内周面に溝部が設けられたもの、円筒状のワークの内周面に螺旋状の溝部が設けられもの等に使用することが可能である。なお、溝部１０は略円形状であるとしたが、これに限定されることはない。
【００２８】
割型コイル１００については、第１、第２のコイル１１０、１２０に分割されるとしたが、３以上のコイルに分割することも当然可能である。コイルの断面形状については、ワークＷの溝部１０の形状に応じて任意に構成するものであり、上記実施例は一例に過ぎない。よって、各コイルの断面形状は少なくとも一部のコイルが他のコイルの断面形状と異なっていれば良く、各コイルの断面形状が異なっていても良い。
【００２９】
また、割型コイル１００は、円形であるとしたが、第１、第２のコイル１１０、１２０の少なくとも一部をワークＷの溝部１０に向けて凸にしたり、ワークＷの溝部１０から離れる方向に凸にしたりした歪な形状とすることができる。即ち、コイル移動機構を通じてギャップ長を異にするのではなく、コイルの形状でギャップ長を異にするようにしても良い。
【００３０】
更に、割型コイル１００の各コイルとワークＷの溝部１０とのギャップ長は溝部１０をどのように加熱するかによって各々適宜選択設定するものである。よって、割型コイルのうち少なくとも一部のコイルとワークの溝部とのギャップ長が他のコイルと当該溝部とのギャップ長と異なっていれば良く、すべてのギャップ長が異なるように設定しても良い。
【００３１】
電力部２００、２００については、同じ周波数の高周波電流を供給するとしたが、第１、第２のコイル１１０、１２０に異なる周波数の高周波電流を供給するようにしても良い。高周波電流の周波数についても、ワークＷの溝部１０の形状及びコイルの断面形状に応じて当該溝部１０をどのように加熱するかによって適宜選択設定するものである。よって、割型コイル１００が３以上に分割されている場合には、少なくとも一部のコイルに他のコイルとは異なる周波数の高周波電流を流すようにすると良く、すべてのコイルに異なる周波数の高周波電流を供給するようにしても良い。
【００３２】
回転機構３００については、ワークを割形コイルに対して相対的に回転し得る限りどのようなものを用いてもかまわない。
【００３３】
冷却手段については、冷却液が貯水された貯水槽であるとしたが、これに限定されることはなく、冷却ジャケットを備え、当該冷却ジャケットによりワークの溝部に冷却液を噴射し冷却するようにしても良いし、割型コイル１００と冷却ジャケットとを一体的に構成し、加熱した後に冷却液をワークの溝部に噴射して冷却するようにしても良い。
【００３４】
なお、ここでは誘導焼入装置として説明したが、冷却手段を備えない誘導加熱装置とすることが可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る誘導焼入装置の模式的断面図である。
【図２】同装置の割型コイルの平面図である。
【図３】同装置の割形コイルの分解平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ｗ      ワーク
１０    溝部
１００  割型コイル
１１０  第１のコイル
１２０  第２のコイル
２００  電力部
３００  回転機構
【図１】
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【図２】
2006019230.tif 000004
【図３】
2006019230.tif 000005