(57)【要約】【課題】ワークの内周面の二箇所や外周面の二箇所を同時に全周に亘って均一に加熱することができ、コイルの製作も容易である高周波誘導加熱方法を提供する。【解決手段】第一の誘導リング３の外周面と第二の誘導リング４の外周面をそれぞれ第一の大径内周面部１１と第二の大径内周面部１２に対向接近配置すると共に、一つのコイル２をワークの軸線方向一端側又は軸線方向他端側から挿入して該コイル２を第一の誘導リング３及び第二の誘導リング４の内側に対向接近配置して、第一の誘導リング３と第二の誘導リング４に渦電流を発生させることにより、第一の大径内周面部１１と第二の大径内周面部１２に渦電流を発生させて加熱する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸線を中心線とした内周面を有する両端開口のワークの内側にコイルを相対的に挿入してワークの内周面を高周波誘導加熱により加熱する方法であって、
ワークの内周面は、直径が小さい小径内周面部と、該小径内周面部の軸線方向一端側に位置し、小径内周面部よりも直径が大きい第一の大径内周面部と、小径内周面部の軸線方向他端側に位置し、小径内周面部よりも直径が大きい第二の大径内周面部とを有しており、第一の大径内周面部と第二の大径内周面部を加熱する方法において、
第一の大径内周面部に対応した外周面を有し全周のうち少なくとも一箇所に不連続部を有する第一の誘導リングを軸線方向一端側からワークの内側に挿入し、第二の大径内周面部に対応した外周面を有し全周のうち少なくとも一箇所に不連続部を有する第二の誘導リングを軸線方向他端側からワークの内側に挿入して、該第一の誘導リングの外周面と第二の誘導リングの外周面をそれぞれ第一の大径内周面部と第二の大径内周面部に対向接近配置すると共に、一つのコイルをワークの軸線方向一端側又は軸線方向他端側から挿入して該コイルを第一の誘導リング及び第二の誘導リングの内側に対向接近配置して、
第一の誘導リングと第二の誘導リングに渦電流を発生させることにより、第一の大径内周面部と第二の大径内周面部に渦電流を発生させて加熱することを特徴とする高周波誘導加熱方法。
【請求項２】
第一の誘導リングの内径と第二の誘導リングの内径は小径内周面部の直径よりも小さく、
コイルは、第一の誘導リングに対峙する第一巻き線部と、第二の誘導リングに対峙する第二巻き線部と、第一巻き線部と第二巻き線部とを繋いで小径内周面部に対峙する連結部とを備えており、第一巻き線部と第二巻き線部における線材の密度は大きく、連結部における線材の密度は小さい請求項１記載の高周波誘導加熱方法。
【請求項３】
所定の軸線を中心線とした外周面を有するワークの外側にコイルを相対的に被せてワークの外周面を高周波誘導加熱により加熱する方法であって、
ワークの外周面は、直径が大きい大径外周面部と、該大径外周面部の軸線方向一端側に位置し、大径外周面部よりも直径が小さい第一の小径外周面部と、大径外周面部の軸線方向他端側に位置し、大径外周面部よりも直径が小さい第二の小径外周面部とを有しており、第一の小径外周面部と第二の小径外周面部を加熱する方法において、
第一の小径外周面部に対応した内周面を有し全周のうち少なくとも一箇所に不連続部を有する第一の誘導リングを軸線方向一端側からワークの外側に被せ、第二の小径外周面部に対応した内周面を有し全周のうち少なくとも一箇所に不連続部を有する第二の誘導リングを軸線方向他端側からワークの外側に被せて、該第一の誘導リングの内周面と第二の誘導リングの内周面をそれぞれ第一の小径外周面部と第二の小径外周面部に対向接近配置すると共に、一つのコイルをワークの軸線方向一端側又は軸線方向他端側からワークに被せて該コイルを第一の誘導リング及び第二の誘導リングの外側に対向接近配置して、
第一の誘導リングと第二の誘導リングに渦電流を発生させることにより、第一の小径外周面部と第二の小径外周面部に渦電流を発生させて加熱することを特徴とする高周波誘導加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの内周面や外周面を高周波誘導加熱により加熱する方法に関し、特には、内周面や外周面の途中部分に小径の部分や大径の部分が存在するワークを加熱する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２１にワーク１の一例を簡略化して示している。該ワーク１の内周面には、軸線方向の略中央部に直径が小さい小径内周面部１０が形成されており、その小径内周面部１０の両側には、それぞれ小径内周面部１０よりも大径であるテーパ状の大径内周面部１１，１２が形成されている。この二つの大径内周面部１１，１２の耐摩耗性を向上させるために、大径内周面部１１，１２に焼き入れ処理を行う。
【０００３】
このような内周面の焼き入れは、ワークの内側に挿入したコイルでワークの内周面を高周波誘導加熱によって加熱し、その後、冷却することにより行われる。ワークの内周面をコイルによって加熱する場合、コイルの外周面の形状と直径をワークの内周面の形状と直径に対応したものとし、そのコイルの外周面の全周をワークの内周面に接近させることが理想的である。例えばワークの内周面がテーパ状である場合には、それに対応してコイルをワークの内周面よりも若干小さいサイズの円錐台形状に形成して、そのコイルをワークの内側に挿入配置してコイルの外周面をワークの内周面に接近対峙させる。そのようにすることで、焼き入れ対象箇所であるワークの内周面に渦電流を高効率で発生させることができ、ワークの内周面に均一深さの硬化層を形成することができる。
【０００４】
ワークに大径内周面部が一箇所のみ形成されている場合には、その一つの大径内周面部に対応したコイルをワークの内側に挿入することで大径内周面部を理想的な状態で加熱することができる。しかしながら、図２１のように小径内周面部１０の両側に二つの大径内周面部１１，１２が形成されている場合には、その二つの大径内周面部１１，１２を一つのコイルによって同時に理想的に加熱することは不可能である。即ち、二つのテーパ形状の大径内周面部１１，１２の形状と直径に対応して円錐台形状の巻き線部を軸線方向対称に形成した一つの鼓状のコイルを形成して、そのコイルをワーク１の一端側からワーク１の内側に挿入しようとしても、コイルの一方の巻き線部が小径内周面部１０よりも大径であることから、そのコイルの巻き線部は小径内周面部１０を通過できず、それゆえに、一つのコイルによって二つの大径内周面部１１，１２を同時即ち一工程で理想的に加熱することができない。
【０００５】
一方、一つのワーク１における二つの大径内周面部１１，１２を二工程に分けて加熱することは可能である。即ち、一工程につき一つの大径内周面部１１，１２を加熱することは可能である。しかしながら、工程数が増えるうえに、二工程のうち一方の工程しか処理されていない不良品のワーク１が発生するリスクも生じる。また、コイルを例えば上下一対備えた加熱装置として、ワーク１の一端側と他端側からそれぞれコイルをワーク１に挿入することも考えられる。しかしながら、一つのワーク１に対してコイルを上下一対備えることは、加熱装置が極めて大がかりなものとなる。
【０００６】
そこで従来では、図２１のようにワーク１の最小内径Ｄ２よりも最大外径Ｄ１が小さいコイル２００を使用して加熱していた。具体的には、コイル２００をワーク１の中心に挿入した後、図２２のようにコイル２００を径方向に平行移動させてワーク１の中心線に対してオフセットさせて大径内周面部１１，１２の全周のうちの所定箇所にコイル２００の外周面を接近させる。この状態でワーク１をその中心線まわりに回転させることにより、大径内周面部１１，１２の全周を加熱するようにしていた。尚、図２２において焼き入れによって形成される硬化層１３にはクロスハッチングを施している。
【０００７】
しかしながら、図２２のようにコイル２００の外周面を接近させた大径内周面部１１，１２の部分には渦電流が集中する一方、それとは１８０度反対側の大径内周面部１１，１２の部分はコイル２００との距離が大きくなることから渦電流が分散することになり、大径内周面部１１，１２に均一に渦電流が発生せず、加熱にムラが生じる。また、加熱したくない箇所にも渦電流が発生して加熱されるという問題も生じる。何れにしても、大径内周面部１１，１２のみに均一な硬化層１３を形成することが困難であった。
【０００８】
かかる問題に対して下記特許文献１では、コイルを特殊形状とする方法が提案されているが、コイルの製作が容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１０９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
それゆえに本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ、ワークの内周面の二箇所や外周面の二箇所を同時に全周に亘って均一に加熱することができ、コイルの製作も容易である高周波誘導加熱方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであって、本発明に係る高周波誘導加熱方法は、所定の軸線を中心線とした内周面を有する両端開口のワークの内側にコイルを相対的に挿入してワークの内周面を高周波誘導加熱により加熱する方法であって、ワークの内周面は、直径が小さい小径内周面部と、該小径内周面部の軸線方向一端側に位置し、小径内周面部よりも直径が大きい第一の大径内周面部と、小径内周面部の軸線方向他端側に位置し、小径内周面部よりも直径が大きい第二の大径内周面部とを有しており、第一の大径内周面部と第二の大径内周面部を加熱する方法において、第一の大径内周面部に対応した外周面を有し全周のうち少なくとも一箇所に不連続部を有する第一の誘導リングを軸線方向一端側からワークの内側に挿入し、第二の大径内周面部に対応した外周面を有し全周のうち少なくとも一箇所に不連続部を有する第二の誘導リングを軸線方向他端側からワークの内側に挿入して、該第一の誘導リングの外周面と第二の誘導リングの外周面をそれぞれ第一の大径内周面部と第二の大径内周面部に対向接近配置すると共に、一つのコイルをワークの軸線方向一端側又は軸線方向他端側から挿入して該コイルを第一の誘導リング及び第二の誘導リングの内側に対向接近配置して、第一の誘導リングと第二の誘導リングに渦電流を発生させることにより、第一の大径内周面部と第二の大径内周面部に渦電流を発生させて加熱することを特徴とする。
【００１２】
該構成の高周波誘導加熱方法においては、第一及び第二の誘導リングを介して第一及び第二の大径内周面部に渦電流を発生させる。第一及び第二の誘導リングはコイルに比して製作が容易であり、その外周面を第一及び第二の大径内周面部に対応した形状とすることが容易であってその外径も第一及び第二の大径内周面部の直径に対応させることが容易である。そして、第一及び第二の誘導リングはコイルとは異なり電極を要していないため、それらをワークの内側に挿入することは容易である。そのため、第一及び第二の誘導リングの外周面を第一及び第二の大径内周面部に接近配置することによって、第一及び第二の大径内周面部に均一に渦電流を発生させることができ、第一及び第二の大径内周面部を均一に加熱することができる。従って、第一及び第二の大径内周面部に均一な硬化層を形成することができる。
【００１３】
特に、第一の誘導リングの内径と第二の誘導リングの内径は小径内周面部の直径よりも小さく、コイルは、第一の誘導リングに対峙する第一の巻き線部と、第二の誘導リングに対峙する第二の巻き線部と、第一の巻き線部と第二の巻き線部とを繋いで小径内周面部に対峙する連結部とを備えており、第一の巻き線部と第二の巻き線部における線材の密度は大きく、連結部における線材の密度は小さいことが好ましい。該方法によれば、小径内周面部を実質上加熱せずに第一及び第二の大径内周面部のみを加熱することができる。そのため、小径内周面部には硬化層を形成せずに第一及び第二の大径内周面部のみに均一な硬化層を形成する場合に効果的である。
【００１４】
また、本発明に係る高周波誘導加熱方法は、所定の軸線を中心線とした外周面を有するワークの外側にコイルを相対的に被せてワークの外周面を高周波誘導加熱により加熱する方法であって、ワークの外周面は、直径が大きい大径外周面部と、該大径外周面部の軸線方向一端側に位置し、大径外周面部よりも直径が小さい第一の小径外周面部と、大径外周面部の軸線方向他端側に位置し、大径外周面部よりも直径が小さい第二の小径外周面部とを有しており、第一の小径外周面部と第二の小径外周面部を加熱する方法において、第一の小径外周面部に対応した内周面を有し全周のうち少なくとも一箇所に不連続部を有する第一の誘導リングを軸線方向一端側からワークの外側に被せ、第二の小径外周面部に対応した内周面を有し全周のうち少なくとも一箇所に不連続部を有する第二の誘導リングを軸線方向他端側からワークの外側に被せて、該第一の誘導リングの内周面と第二の誘導リングの内周面をそれぞれ第一の小径外周面部と第二の小径外周面部に対向接近配置すると共に、一つのコイルをワークの軸線方向一端側又は軸線方向他端側からワークに被せて該コイルを第一の誘導リング及び第二の誘導リングの外側に対向接近配置して、第一の誘導リングと第二の誘導リングに渦電流を発生させることにより、第一の小径外周面部と第二の小径外周面部に渦電流を発生させて加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、一つのコイルと二つの誘導リングによってワークの内周面における二つの大径内周面部やワークの外周面における二つの小径外周面部を同時且つ均一に加熱することができる。また、誘導リングを介してワークの大径内周面部や小径外周面部を加熱するので、コイルを特殊形状とする必要がなく、コイルの製作が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における高周波誘導加熱方法の対象となるワークの一例を示す断面図。
【図２】同ワークを簡略化した概略図であって、（ａ）は焼き入れ前の状態を示し、（ｂ）は焼き入れ後の状態を示す。
【図３】同高周波誘導加熱方法の一工程を示す断面図。
【図４】同高周波誘導加熱方法に使用される誘導リングの平面図。
【図５】同高周波誘導加熱方法の一工程を示す断面図。
【図６】同高周波誘導加熱方法の一工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図７】同高周波誘導加熱方法に使用される高周波誘導加熱装置を示す正面図であって、ワークがセットされる前の原位置の状態を示す。
【図８】同高周波誘導加熱装置の正面図であって、ワークがセットされた状態を示す。
【図９】同高周波誘導加熱装置の正面図であって、ワークに上下の誘導リングが挿入された状態を示す。
【図１０】同高周波誘導加熱装置の正面図であって、ワークにコイルが挿入された状態を示す。
【図１１】同高周波誘導加熱装置の要部拡大図。
【図１２】同高周波誘導加熱装置の要部拡大図。
【図１３】同高周波誘導加熱装置の要部拡大図であって、ワークがセットされる前の状態を示す。
【図１４】同高周波誘導加熱装置の要部拡大図であって、ワークがセットされた状態を示す。
【図１５】同高周波誘導加熱装置の要部拡大図であって、ワークに上下の誘導リングが挿入された状態を示す。
【図１６】同高周波誘導加熱装置の要部拡大図であって、ワークにコイルが挿入された状態を示す。
【図１７】本発明の他の一実施形態における高周波誘導加熱方法を示す断面図。
【図１８】本発明の他の一実施形態における高周波誘導加熱方法を示す断面図。
【図１９】本発明の他の一実施形態における高周波誘導加熱方法を示す断面図。
【図２０】本発明の他の一実施形態における高周波誘導加熱方法を示す断面図。
【図２１】従来の高周波誘導加熱方法を示す断面図。
【図２２】従来の高周波誘導加熱方法を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱方法について図１〜図１６を参酌しつつ説明する。まず、本実施形態に係る高周波誘導加熱方法の対象となるワーク１の一例について説明する。図１にワーク１の具体例を示している。該ワーク１は、車両用軸受けであるハブユニットの外輪である。該ワーク１の内周面には、軸線方向の略中央部に直径が最小となった径略一定の小径内周面部１０が形成されており、その小径内周面部１０の両側には、それぞれ小径内周面部１０よりも大径であるテーパ状の第一の大径内周面部１１と第二の大径内周面部１２が形成されている。第一の大径内周面部１１と第二の大径内周面部１２は、転動体である図示しないローラが転動する転動面である。
【００１８】
図２（ａ）に図１のワーク１を簡略化して示している。また、図２（ｂ）には図１（ａ）のワーク１における第一の大径内周面部１１と第二の大径内周面部１２にそれぞれ硬化層１３が均一に形成された状態を示している。尚、図２（ｂ）では二つの大径内周面部１１，１２のみに硬化層１３を形成する場合を示している。図中、硬化層１３にはクロスハッチングを施している。
【００１９】
ワーク１は両端開口の筒状であって、その中心線に沿って内周面が形成されている。該内周面は、略中央部の小径内周面部１０と、該小径内周面部１０の両側に位置するテーパ状の第一の大径内周面部１１と第二の大径内周面部１２と、両開口部近傍にそれぞれ位置する第一及び第二の開口内周縁部１４，１５とから構成される。小径内周面部１０は、内周面のうち最も直径が小さい部分であって、本実施形態では径略一定となっている。第一の大径内周面部１１は小径内周面部１０からワーク１の一端側に延設され、ワーク１の一端側に向けて徐々に拡径している。第一の開口内周縁部１４は径略一定であって、第一の大径内周面部１１からワーク１の一端側に延設されてワーク１の一端部まで形成されている。第二の大径内周面部１２は小径内周面部１０からワーク１の他端側に延設され、ワーク１の他端側に向けて徐々に拡径している。第二の開口内周縁部１５は径略一定であって、第二の大径内周面部１２からワーク１の他端側に延設されてワーク１の他端部まで形成されている。
【００２０】
図２（ａ）に示したワーク１の第一及び第二の大径内周面部１１，１２を高周波誘導加熱により加熱し冷却することによってそれぞれ硬化層１３を形成するが、その加熱方法について以下説明する。尚、本実施形態では、第一及び第二の大径内周面部１１，１２のみを加熱対象箇所とする。本実施形態における高周波誘導加熱方法は、図６（ｂ）のように、一つのコイル２によって第一及び第二の大径内周面部１１，１２を加熱するものであって、そのコイル２と第一及び第二の大径内周面部１１，１２との間にそれぞれ第一及び第二の誘導リング３，４を介在させて、第一及び第二の誘導リング３，４を介して第一及び第二の大径内周面部１１，１２を加熱する。
【００２１】
図５及び図６に示すように、コイル２は、第一の大径内周面部１１を第一の誘導リング３を介して加熱するための第一の巻き線部２０と、第二の大径内周面部１２を第二の誘導リング４を介して加熱するための第二の巻き線部２１と、第一の巻き線部２０と第二の巻き線部２１とを繋ぐ連結部２２とを備えている。コイル２は径略一定であり、従って、第一の巻き線部２０と第二の巻き線部２１は互いに略同一径である。連結部２２の構成は任意であるが、連結部２２においても螺旋状に線材が延びている場合にはその連結部２２も第一の巻き線部２０や第二の巻き線部２１と略同一径となる。
【００２２】
第一の巻き線部２０は第一の誘導リング３の内周面の内側に位置してその第一の誘導リング３の内周面に近接して対峙する。従って、第一の巻き線部２０は第一の誘導リング３の内径に対応した外径を有している。第二の巻き線部２１は第二の誘導リング４の内周面の内側に位置してその第二の誘導リング４の内周面に近接して対峙する。従って、第二の巻き線部２１は第二の誘導リング４の内径に対応した外径を有している。連結部２２は、小径内周面部１０に対峙するが、連結部２２と小径内周面部１０との間の距離は、第一の巻き線部２０と第一の誘導リング３との間の距離や第二の巻き線部２１と第二の誘導リング４との間の距離よりも大きい。また、第一の巻き線部２０と第二の巻き線部２１における線材の密度は大きく、連結部２２における線材の密度は小さい。連結部２２においても線材が螺旋状に構成されている場合には、第一の巻き線部２０と第二の巻き線部２１においては線材のピッチは小さく、密であって、連結部２２の線材のピッチは大きく、粗である。尚、コイル２の線材の両端部２３は、何れもコイル２の一端側に位置している。
【００２３】
第一及び第二の誘導リング３，４は金属製である。第一の誘導リング３は、第一の大径内周面部１１に対応した外周面を有している。第一の誘導リング３の外周面は第一の大径内周面部１１の形状に対応した形状であって且つ第一の大径外周面部の直径より僅かに小さい外径を有している。第一の大径内周面部１１がワーク１の一端側に向けて拡径するテーパ形状であるため、第一の誘導リング３の外周面もそれに対応してワーク１の一端側に向けて拡径する円錐台形状となっている。第一の誘導リング３の内周面は径略一定のストレート形状となっている。第一の誘導リング３の内径は、ワーク１の小径内周面部１０の直径よりも小さい。第一の誘導リング３の軸線方向（中心線方向）の長さは、第一の大径内周面部１１の軸線方向の長さに対応していてその長さと略等しい。但し、第一の誘導リング３の軸線方向の長さは任意であって、この長さを種々設定することで、得られる硬化層１３の軸線方向の長さを種々変化させることが可能となる。
【００２４】
第二の誘導リング４は、第二の大径内周面部１２に対応した外周面を有している。第二の誘導リング４の外周面は第二の大径内周面部１２の形状に対応した形状であって且つ第二の大径外周面部の直径より僅かに小さい外径を有している。第二の大径内周面部１２がワーク１の他端側に向けて拡径するテーパ形状であるため、第二の誘導リング４の外周面もそれに対応してワーク１の他端側に向けて拡径する円錐台形状となっている。第二の誘導リング４の内周面は径略一定のストレート形状となっている。第二の誘導リング４の内径は、ワーク１の小径内周面部１０の直径よりも小さい。第二の誘導リング４の軸線方向の長さは、第二の大径内周面部１２の軸線方向の長さに対応していてその長さと略等しい。但し、第一の誘導リング３と同様であって、第二の誘導リング４の軸線方向の長さは任意であって、この長さを種々設定することで、得られる硬化層１３の軸線方向の長さを種々変化させることが可能となる。
【００２５】
第一及び第二の誘導リング３，４は、その全周のうち少なくとも一箇所に不連続部３ａ，４ａを有している。本実施形態では、図４のように第一及び第二の誘導リング３，４はそれぞれ一つの不連続部３ａ，４ａを有していてＣ字状に形成されている。
【００２６】
図３のように、ワーク１の内側に第一及び第二の誘導リング３，４を挿入する。第一の誘導リング３はワーク１の一端側の開口部からワーク１の内側に挿入する。第二の誘導リング４はワーク１の他端側の開口部からワーク１の内側に挿入する。このようにワーク１の両端部から第一及び第二の誘導リング３，４をそれぞれ挿入する。尚、ワーク１に対して相対的に第一及び第二の誘導リング３，４を挿入すればよい。従って、ワーク１を固定しておいて、第一の誘導リング３や第二の誘導リング４を軸線方向に移動させてワーク１の内側に挿入してもよいし、逆に、第一の誘導リング３や第二の誘導リング４を固定しておいてそれらに対してワーク１を軸線方向に移動させてもよい。
【００２７】
図５のように、第一及び第二の誘導リング３，４の内側にコイル２を挿入する。コイル２は第一の誘導リング３側から挿入してもよいし、第二の誘導リング４側から挿入してもよい。この挿入工程も相対的なものであり、ワーク１と第一及び第二の誘導リング３，４を固定した状態でコイル２を移動させてもよいし、逆に、コイル２を固定した状態でワーク１と第一及び第二の誘導リング３，４を移動させてもよい。また、ワーク１に第一及び第二の誘導リング３，４とコイル２を挿入する順序も種々であってよく、ワーク１に先にコイル２を挿入した後に第一及び第二の誘導リング３，４を後から挿入してもよいし、第一及び第二の誘導リング３，４のうちの一方とコイル２を同時にワーク１に挿入してもよい。
【００２８】
図６のように、第一の誘導リング３を第一の大径内周面部１１の内側に位置させて、第一の誘導リング３の外周面を第一の大径内周面部１１に僅かな間隔をあけて接近対峙させる。また、第二の誘導リング４を第二の大径内周面部１２の内側に位置させて、第二の誘導リング４の外周面を第二の大径内周面部１２に僅かな間隔をあけて接近対峙させる。また、コイル２の第一の巻き線部２０を第一の誘導リング３の内周面の内側に僅かな間隔をあけて接近対峙させ、コイル２の第二の巻き線部２１を第二の誘導リング４の内周面の内側に僅かな間隔をあけて接近対峙させる。この状態でコイル２に高周波電流を流すと、第一の巻き線部２０によって第一の誘導リング３に渦電流が発生し、第二の巻き線部２１によって第二の誘導リング４に渦電流が発生する。第一及び第二の誘導リング３，４には不連続部３ａ，４ａが形成されているので、図４に矢印で示しているように第一及び第二の誘導リング３，４には内周面から不連続部３ａ，４ａに面した端面を通って外周面へと渦電流が巡回することになる。このように第一の誘導リング３の外周面に渦電流が発生するので、その渦電流によって第一の大径内周面部１１に渦電流が発生することになり、第一の大径内周面部１１が自己発熱する。同様に、第二の誘導リング４の外周面に渦電流が発生することで、第二の大径内周面部１２に渦電流が発生し、第二の大径内周面部１２が自己発熱する。このように第一及び第二の大径内周面部１１，１２を加熱した後に急冷することで第一及び第二の大径内周面部１１，１２を焼き入れ処理し、それぞれに硬化層１３を形成することができる。
【００２９】
以上のような高周波誘導加熱方法を実施するための具体的な装置の一例を図７〜図１６に示している。まず、この装置の概要と動作について説明する。図７はワーク１をセットしていない待ち受け状態である原位置の状態を示している。第一の誘導リング３は上側に位置し、第二の誘導リング４は第一の誘導リング３に対して下側に離れて位置している。コイル２は第二の誘導リング４の更に下側に離れて位置している。第一の誘導リング３と第二の誘導リング４とコイル２は上下方向に同一線上に並んで配置されており、それぞれの中心線は上下方向に沿っている。従って、第一の誘導リング３の中心線と第二の誘導リング４の中心線とコイル２の中心線は同一線上に位置する。
【００３０】
第一の誘導リング３はエアシリンダ３０によって上下方向にスライド移動可能である。また、第一の誘導リング３と第二の誘導リング４は図示しない駆動装置によって上下方向に一体的にスライド移動可能である。コイル２は固定配置されている。第一の誘導リング３と第二の誘導リング４は一括的に下側に移動することでコイル２に対して接近し、一括して上側に移動することでコイル２から上方に離間する。
【００３１】
まずワーク１を図８のようにセットする。ワーク１は原位置（初期位置）にある第二の誘導リング４に上側から被せるようにしてセットし、これによりワーク１の内側であって下部に第二の誘導リング４が挿入されることになる。この状態においてエアシリンダ３０の出退ロッド３１は上方に突出した状態にある。次に、図９のようにエアシリンダ３０が出退ロッド３１を下方に退避させて第一の誘導リング３を下方に移動させる。これにより、第一の誘導リング３がワーク１の内側であって上部に挿入される。続いて、図９のように第一の誘導リング３と第二の誘導リング４がワーク１と共に下方に移動することにより、コイル２が第一及び第二の誘導リング３，４の内側に入り込む。そして、この状態でコイル２に高周波電流を流し、ワーク１を回転させつつワーク１を加熱する。加熱終了後、冷却水をワーク１にかけてワーク１を急冷する。このようにしてワーク１の焼き入れ処理が完了する。焼き入れ処理が完了すると、図７の原位置に戻る。
【００３２】
図１１に第一の誘導リング３の近傍を拡大して示している。第一の誘導リング３はスプラインシャフト３２に回転不能に固定されている。第一の誘導リング３の外側には第一のワークホルダ３３が配置されている。第一のワークホルダ３３は環状であって、第一の誘導リング３と第一のワークホルダ３３との間には環状の間隙が形成されている。該間隙にワーク１の上部が入り込むことになる。第一のワークホルダ３３はスプラインシャフト３２に対して相対回転可能であって、上下方向の中心線まわりに回転できる。従って、固定配置された第一の誘導リング３に対して第一のワークホルダ３３は相対回転可能である。第一の誘導リング３と第一のワークホルダ３３は、スプラインシャフト３２が上下動することで一体的に上下動する。
【００３３】
図１２に第二の誘導リング４の近傍を拡大して示している。第二の誘導リング４は、支持筒３４と支持プレート３５を介してベース３６に固定されている。尚、上述のエアシリンダ３０や図示しないモータはベース３６に固定されている。第二の誘導リング４の外側には第二のワークホルダ３７が配置されている。第二のワークホルダ３７は環状であって、第二の誘導リング４と第二のワークホルダ３７との間には環状の間隙が形成されている。該間隙にワーク１の下部が入り込むことになる。ベース３６に固定された第二の誘導リング４に対して第二のワークホルダ３７は相対回転可能であって、第二のワークホルダ３７は上下方向の中心線まわりに回転できる。図示しないモータからチェーン３８によりスプロケット３９を介して駆動シャフト４０が回転駆動される。該駆動シャフト４０はベース３６に回転可能に支持されている。駆動シャフト４０の上端部には駆動ギヤ４１が固定されており、該駆動ギヤ４１にホルダギヤ４２が噛合している。該ホルダギヤ４２の上側に第二のワークホルダ３７がネジ止めされている。
【００３４】
図１３のように、第二の誘導リング４に向けてワーク１をセットする。図１４に示す状態がワーク１をセットした状態であって、ワーク１の下部は第二の誘導リング４と第二のワークホルダ３７との間の環状の間隙に嵌り込む。ワーク１の下端面は第二のワークホルダ３７に当接しており、ワーク１は第二のワークホルダ３７の上に載置された状態にある。その後、エアシリンダ３０によって第一の誘導リング３と第一のワークホルダ３３がセットで降下して、図１５のように第一の誘導リング３と第一のワークホルダ３３との間の環状の間隙にワーク１の上部が嵌り込む。ワーク１の上端面は第一のワークホルダ３３に当接し、ワーク１は第一のワークホルダ３３と第二のワークホルダ３７によって上下に挟み込まれて保持される。
【００３５】
そして、ベース３６が図示しない昇降装置によって下側に平行移動することで図１６のようにコイル２が支持筒３４を通って第一及び第二の誘導リング３，４の内側に位置する。この状態でモータを作動させて第二のワークホルダ３７を回転させる。第一のワークホルダ３３がワーク１を第二のワークホルダ３７に上側から押し付けているため、第一及び第二のワークホルダ３３，３７とワーク１は一体となって回転する。従って、ワーク１を回転させながら加熱することができる。尚、この加熱装置におけるコイル２は、第一の巻き線部２０と第二の巻き線部２１の巻き数がそれぞれ二回であり、連結部２２における巻き数は一回となっているが、巻き数は種々設定してよい。
【００３６】
以上説明したように、第一及び第二の誘導リング３，４を介して第一及び第二の大径内周面部１１，１２に渦電流を発生させるので、第一の大径内周面部１１と第二の大径内周面部１２との間に小径内周面部１０が形成されていても、一工程で第一及び第二の大径内周面部１１，１２を同時に加熱することができる。また、第一及び第二の誘導リング３，４が第一及び第二の大径内周面部１１，１２に対応した形状、大きさであるため、第一及び第二の大径内周面部１１，１２を均一に加熱することができ、全周且つ全長に亘って均一な硬化層１３を形成できる。
【００３７】
そして、第一及び第二の誘導リング３，４はコイル２に比して製作が容易である。即ち、第一及び第二の誘導リング３，４は旋盤加工等によって容易に製作することができ、ワーク１の第一及び第二の大径内周面部１１，１２の形状に対応した形状とすることが容易である。一方、コイル２は径略一定のシンプルな形状とすることができ、コイル２の製作も容易となる。しかも、コイル２の中心線方向の位置を調整することによって、第一の大径内周面部１１や第二の大径内周面部１２の加熱度合いや焼き入れ深さを容易に調整することができる。
【００３８】
しかも、連結部２２においては線材の密度が第一及び第二の巻き線部２０，２１に比して小さいうえに、連結部２２の線材が小径内周面部１０から内側に大きく離間しているので、小径内周面部１０を加熱することなく第一及び第二の大径内周面部１１，１２のみを実質上加熱することができ、硬化層１３を実質上第一及び第二の大径内周面部１１，１２のみに形成することができる。
【００３９】
また、第一のワークホルダ３３と第二のワークホルダ３７でワーク１を上下から挟み込んで回転させる、即ち、第一のワークホルダ３３と第二のワークホルダ３７でワーク１を軸線方向の両側から挟み込んで回転させるので、ワーク１の内側に位置する第一及び第二の誘導リング３，４やコイル２の影響を受けずにワーク１を第一及び第二の誘導リング３，４やコイル２に対して容易に回転させることができる。
【００４０】
尚、図１７のように、第一及び第二の誘導リング３，４を中空状としてそれらの内側に冷却水を入れ、その冷却水を第一及び第二の誘導リング３，４の外周面に設けた孔から外側に噴射してワーク１の第一及び第二の大径内周面部１１，１２を冷却するようにしてもよい。即ち、第一及び第二の誘導リング３，４を冷却ジャケットとして利用してもよい。
【００４１】
また、図１８のように第一及び第二の大径内周面部１１，１２のみならず小径内周面部１０も同時に加熱するようにしてもよい。その場合、コイル２は第一の巻き線部２０と連結部２２と第二の巻き線部２１に区分けしなくてもよく、全長に亘って均一ピッチとすることができる。そして、そのコイル２を小径内周面部１０に接近させることでコイル２によって小径内周面部１０を直接加熱することができる。
【００４２】
また、第一の大径内周面部１１や第二の大径内周面部１２の形状はテーパ状に限らず種々の形状であってよく、図１８に示すように径略一定の形状であってもよいし、また、例えば転動体がローラではなくボールである場合にはそれに対応して第一の大径内周面部１１や第二の大径内周面部１２が断面視円弧状であってもよい。
【００４３】
また更に、ワーク１の外周面の二箇所を加熱する場合についても同様である。ワーク１の形状は代表的には円筒状や円柱状である。例えば、図１９に示すワーク１は、円柱状であって、ワーク１の外周面には、直径が最大である大径外周面部１６と、該大径外周面部１６の軸線方向一端側に位置し、大径外周面部１６よりも直径が小さい第一の小径外周面部１７と、大径外周面部１６の軸線方向他端側に位置し、大径外周面部１６よりも直径が小さい第二の小径外周面部１８とが形成されている。このようなワーク１の第一の小径外周面部１７と第二の小径外周面部１８とを一工程で同時に加熱することもできる。
【００４４】
即ち、第一の小径外周面部１７の外側に第一の誘導リング３を配置し、第二の小径外周面部１８の外側に第二の誘導リング４を配置する。そして、第一の小径外周面部１７と第二の小径外周面部１８の外側には、それぞれコイル２の第一の巻き線部２０と第二の巻き線部２１を近接して対向させ、大径外周面部１６の外側にはコイル２の連結部２２を離れて対向させる。このようにすることで、第一の誘導リング３と第二の誘導リング４にそれぞれ渦電流が発生し、第一の小径外周面部１７と第二の小径外周面部１８にそれぞれ渦電流が発生する。その結果、第一の小径外周面部１７と第二の小径外周面部１８にそれぞれ全周に亘って均一な硬化層１３を形成できる。また、図２０のようにコイル２を大径外周面部１６に近接させるようにすれば大径外周面部１６も同時に加熱することができてそこにも硬化層１３を形成できる。
【符号の説明】
【００４５】
１    ワーク
２    コイル
３    第一の誘導リング
３ａ  不連続部
４    第二の誘導リング
４ａ  不連続部
１０    小径内周面部
１１    第一の大径内周面部
１２    第二の大径内周面部
１３    硬化層
１４    第一の開口内周縁部
１５    第二の開口内周縁部
１６    大径外周面部
１７    第一の小径外周面部
１８    第二の小径外周面部
２０    第一の巻き線部
２１    第二の巻き線部
２２    連結部
２３    端部
３０    エアシリンダ
３１    出退ロッド
３２    スプラインシャフト
３３    第一のワークホルダ
３４    支持筒
３５    支持プレート
３６    ベース
３７    第二のワークホルダ
３８    チェーン
３９    スプロケット
４０    駆動シャフト
４１    駆動ギヤ
４２    ホルダギヤ
２００  コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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