(57)【要約】【課題】肉厚の中心部を十分に加熱することができる誘導加熱コイルを提供すること。【解決手段】中心軸８２から円盤形状のフランジ部８１が張り出したワーク８０に対し、そのフランジ部８１を加熱するためのものであって、中心軸８２から外周方向に向けて径方向に延びた半径部２１と、その半径部２１から所定角度範囲だけ円弧状に延びた円弧部２２と、その円弧部２２から中心軸８２のある中心部側に戻る返し部２３とを備えた形状の誘導加熱コイル１【選択図】        図３
2008261015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸から円盤形状のフランジ部が張り出したワークに対し、そのフランジ部を加熱するための誘導加熱コイルにおいて、
前記中心軸から外周方向に向けて径方向に延びた半径部と、その半径部から所定角度範囲だけ円弧状に延びた円弧部と、その円弧部から前記中心軸のある中心部側に戻る返し部とを備えた形状であることを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】
請求項１に記載する誘導加熱コイルにおいて、
前記半径部と円弧部は、前記中心軸を挟んで左右対称的に形成され、両側の円弧部を連結する前記返し部が、前記中心軸に接近した位置を通るようにして形成されたものであることを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項３】
請求項１に記載する誘導加熱コイルにおいて、
前記返し部は、前記中心軸部分では当該中心軸に沿って内側円弧部が形成されたものであることを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する誘導加熱コイルにおいて、
前記一対の半径部又は前記半径部と返し部とに接続され、前記中心軸に沿うように形成された一対のシャフト加熱部は、前記中心軸に対して１８０°反転した位置に対称的に形成されたものであることを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する誘導加熱コイルにおいて、
前記円弧部は、その内周が前記フランジ部の外周に重なる位置にあるか、その外周よりも外側に位置しているものであることを特徴とする誘導加熱コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークのフランジ面を焼入する誘導加熱コイルに関し、特に肉厚の中心部を十分に加熱することができる誘導加熱コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの被焼入面であるフランジ面を焼入する誘導加熱コイルには、例えば特許第２８４１１６９号公報に記載れているようなものが提案されている。図５は、同公報に記載された誘導加熱コイルを示した平面図である。
この誘導加熱コイル１００は、被焼入面に半周にわたって対向する円弧部１１０と、その円弧部１１０の中心位置に突設された半開放鞍型部１２０を具備するものである。
【０００３】
円弧部１１０は、中心からの距離（半径）が段階的に小さくなる複数の小円弧部１１１〜１１５を繋いだ形状をしており、半開放鞍型部１２０は、円弧部１１０の中心に形成された半円部１２１と、半円部１２１の両端部から中心軸方向に直線部１２２，１２２が形成されている。そして、円弧部１１０や半開放鞍型部１２０は、Ｌ形リード部１３０を介して絶縁材を挟んで重ね合わせた給電用の端子板１５０，１５０に接合され、更に通水用の口金１６０，１６０と接続されている。焼入を行うときは、ワークのフランジ面に円弧部１１０を対向させ、また軸孔の入口部内面に半開放鞍型部１２０を対向させて、ワークを回転させながら誘導加熱コイル１００に高周波電流を流して加熱が行われる。
【特許文献１】特許第２８４１１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、こうして中心部から外周に向かって階段状に小円弧部１１１〜１１５が連続し、外周から半径に沿った直線部１４０を介して中心部に戻る円弧部１１０を有する形状の誘導加熱コイル１００は、中心部が肉厚の円錐状フランジ部を加熱することには適していなかった。例えば、プーリ円盤の中心にシャフトが突設されたプーリシャフト（図２参照）の場合には、シャフトの耐久性を高めるため、シャフト近傍の厚みが最も厚く、外周に向けて薄くなっている。そのため、被焼入れ面は中心側であるほど熱容量が大きく放熱されやすいので、小円弧部１１１では十分に加熱することができずに加熱不足となってしまうからである。
【０００５】
そこで、誘導加熱コイル１００のような構成では、中心側の小円弧部１１１を外周側の小円弧部１１５よりも大きい円弧とすることが考えられる。しかし、電流は主にコイル内の最短距離を流れるため、段階状に形成されたコイルでは、例えば図５に破線矢印で示すような円弧に沿わない流れになってしまい、円弧部の長さに比例した効果が得られない。更に、階段状に小円弧部１１１〜１１５が連続する構成は、その形状が複雑で制作が困難であり、生産コストを増加させる原因にもなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、肉厚の中心部を十分に加熱することができる誘導加熱コイル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】
本発明に係る誘導加熱コイルは、中心軸から円盤形状のフランジ部が張り出したワークに対し、そのフランジ部を加熱するためのものであって、前記中心軸から外周方向に向けて径方向に延びた半径部と、その半径部から所定角度範囲だけ円弧状に延びた円弧部と、その円弧部から前記中心軸のある中心部側に戻る返し部とを備えた形状であることを特徴とする。
また、本発明に係る誘導加熱コイルは、前記半径部と円弧部が前記中心軸を挟んで左右対称的に形成され、両側の円弧部を連結する前記返し部が、前記中心軸に接近した位置を通るようにして形成されたものであることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る誘導加熱コイルは、前記返し部が、前記中心軸部分では当該中心軸に沿って内側円弧部が形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る誘導加熱コイルは、前記一対の半径部又は前記半径部と返し部とに接続され、前記中心軸に沿うように形成された一対のシャフト加熱部は、前記中心軸に対して１８０°反転した位置に対称的に形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る誘導加熱コイルは、前記円弧部が、その内周が前記フランジ部の外周に重なる位置にあるか、その外周よりも外側に位置しているものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
よって、本発明によれば、中心軸から外周方向に延びた半径部、円弧状に延びた円弧部、そして前記中心軸に戻るようにした返し部を通して高周波電流を流し、中心軸から張り出したフランジ部を加熱するため、そのフランジ部の中心部分が肉厚であっても、半径部に加え返し部によって当該肉厚部分を十分に加熱することができる。また、半径部から円弧部及び返し部を流れる高周波電流は、最短距離となるその内周側を流れるたため、特に返し部の内周側に位置するフランジ部の中心部分を十分に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る誘導加熱コイルについて一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、誘導加熱コイルの第１実施形態を示した斜視図である。また、図２は、同じ誘導加熱コイルについて図３のＡ−Ａ面で示した断面図であり、図３は、同じ誘導加熱コイルについて図２のＢ−Ｂ面で示した断面図である。
本実施形態の誘導加熱コイル１が焼入れするワークは、図２に示すプーリシャフト８０である。このプーリシャフト８０は、プーリ円盤８１とシャフト８２とが一体的に形成されたものであり、そのプーリ円盤８１は、肉厚が中心部分では厚く外周方向に向けて次第に薄くなるように形成されている。
【００１１】
誘導加熱コイル１は、こうしたプーリ円盤８１の被焼入面Ｗを加熱する加熱導体として、その被焼入面Ｗに沿ったプーリ加熱部１０が形成されている。そして、誘導加熱コイル１は、更にプーリ加熱部１０からシャフト８２を挟んで軸方向に延びた直線のシャフト加熱部１１，１１と、平行に張り出した張出し部１２が形成されている。張出し部１２や一方のシャフト加熱部１１には一対のリード部１３，１３が固定され、絶縁材を介して重ね合わせた給電用の端子板１４，１４に接合されると共に、通水用の口金１５，１５と接続されている。
【００１２】
誘導加熱コイル１のプーリ加熱部１０は、その平面視の形状が図３に示すように形成されている。すなわち、プーリ円盤８１の中心にあるシャフト８２の付け根部分から径方向に半径部２１，２１が延び、プーリ円盤８１の外周に沿った円弧部２２，２２につながっている。半径部２１及び円弧部２２は、シャフト８２を挟んで対称的に構成され、一対の半径部２１，２１が直線上に配置されている。そして、円弧部２２，２２から中心部側に戻るように、半径部２１，２１と平行に延びた直線の返し部２３によって連結されている。特に、この返し部２３は、図示するように中心のシャフト８２に接近した位置を通るように配置されている。
【００１３】
このようにプーリ加熱部１０は、半径部２１，２１、円弧部２２，２２そして返し部２３を備える図示する形状で形成されている。そして、このプーリ加熱部１０を図２に示すように側面側から見ると、半径部２１、円弧部２２及び返し部２３の各部が、円錐状に形成されたプーリ円盤８１の被焼入面Ｗに沿って一定の距離を保つように形成されている。また、シャフト８２の付け根には円周状に凹部８３が形成されており、プーリ加熱部１ではこの凹部８３も十分に焼入れできるように、半径部２１と返し部２３にそれぞれ顎部２５が突設されている。
【００１４】
こうして形成されたプーリ加熱部１０には、シャフト８２を加熱するシャフト加熱部１１，１１が連結されている。一対のシャフト加熱部１１，１１は、半径部２１，２１に連結され、シャフト８２を挟んで対称的に形成されている。そして、リード部１３から遠いシャフト加熱部１１には、そのリード部１３と張出し部１２を介して連結されている。張り出し部１２は、シャフト８２を過剰に加熱しないように、そのシャフト８２先端から離れた位置を通るように形成されている。
【００１５】
誘導加熱コイル１は、プーリ加熱部１０や張出し部１２で囲まれた領域が構成されており、プーリシャフト８０は、図３に示す矢印Ｓ方向から挿入される。従って、シャフト８２を挿入するには、例えば図３に示す一対の半径部２１，２１が、円弧部２２，２２側を図面下側に下げるように（ハの字になるように）傾いていたならば、図１に示すシャフト加熱部１１，１１の間隔が狭くなって挿入困難となる。そこで、本実施形態では、半径部２１，２１が直線上に配置された延在角度が１８０°で形成されている。
【００１６】
そこで、プーリシャフト８０は、図２に示すように起立した状態で図３に示す矢印Ｓ方向に移動し、シャフト８２がシャフト加熱部１１，１１の間に入るようにして、誘導加熱コイル１に対して配置される。そして、プーリ円盤８１は、図２に示すようにプーリ加熱部１０の下に近接して配置される。プーリシャフト８０は、こうした状態で焼入れが行われるが、それにはシャフト８２を回転軸にして回転が与えられ、誘導加熱コイル１には高周波電流が流される。
【００１７】
これにより、プーリシャフト８０について、そのプーリ円盤８１の被焼入れ面Ｗやシャフト８２が加熱される。そして、所定の加熱後に誘導加熱コイル１からプーリシャフト８０が取り出され、加熱された焼入面に冷却液が吹き付けられる。こうした冷却水によって加熱部分を急速に冷却することで、ワーク表面に硬化層が形成される。
【００１８】
よって、本実施形態の誘導加熱コイル１によれば、シャフト８２から延びた半径部２１，２１と、シャフト８２に接近した位置を通る返し部２３とが、フランジ形状をしたプーリ円盤８１の中心部分を加熱するので、その肉厚な中心部分を十分に加熱することができるようになった。そして、主に電流はコイルの最短距離を通って流れるので、返し部２３ではシャフト８２に面した内側を高周波電流が流れるため、この点においても肉厚なプーリ円盤８１の中心部分を十分に加熱することができるようになった。また、プーリ加熱部１０はシャフト８２を挟んで対称形状であるため、回転するプーリ円盤８１の被焼入れ面Ｗは１回転毎に２度同様の加熱部を通過することになり、効率の良い加熱が行われる。
【００１９】
プーリ加熱部１０には、半径部２１と返し部２３とにそれぞれ顎部２５が突設されており、シャフト８２の付け根に形成された凹部８３に対しても十分に加熱することができる。また、誘導加熱コイル１は、半径部２１，２１の延在角度が１８０°であって、ワーク入口が広く形成されているので、図３の矢印Ｓ方向から挿入するプーリシャフト８０が挿入しやすくなっている。更に、プーリ加熱部１０は、半径部２１、円弧部２２および返し部２３からなり、直線の多いシンプルな形状であるため製作が容易であり、この点でコストを抑えることができる。そして、こうしたシンプルな形状は、最短距離を通る電流が流れないような余分な角部形状をなくした形状でもある。加えて、シンプルな形状であるため、加熱促進用のコアが取り付けやすく、故に加熱調整がし易いという効果も有する。
【００２０】
次に、誘導加熱コイルの第２実施形態について説明する。図４は、本実施形態の誘導加熱コイルを示した図であり、前記第１実施形態の図３に対応する図である。すなわち、本実施形態の誘導加熱コイル２は、プーリシャフト８０を焼入れするものであって、誘導加熱コイル１のプーリ加熱部１０を変化させたものである。従って、誘導加熱コイル２は、プーリ加熱部３０以外については、図１に示すシャフト加熱部１１，１１、張出し部１２、リード部１３，１３、端子板１４，１４及び口金１５，１５と同様に構成されている。
【００２１】
誘導加熱コイル２のプーリ加熱部３０は、図３に示すような形状で形成されている。すなわち、プーリ円盤８１の中心にあるシャフト８２から径方向に半径部３１が延び、プーリ円盤８１の外周に沿った円弧部３２につながっている。その円弧部３２からは半径部３１とほぼ平行に中心部側に戻る返し部３３が延び、中心部分では、シャフト８２の側面に沿うようにしてカーブした内側円弧部３３ａが形成されている。そして、その内側円弧部３３ａが半径部３１とは反対のシャフト加熱部１１に連結されている。また、半径部３１と内側円弧部３３ａには、中心方向に突設した顎部３５がそれぞれ形成されている。
【００２２】
このようにプーリ加熱部３０は、半径部３１、円弧部３２及び内側円弧部３３ａを有する返し部３３からなる形状で形成され、図２に示す第１実施形態のものと同様に、プーリ円盤８１の被焼入面Ｗに沿って一定の距離を保つように形成されている。そして、誘導加熱コイル２は、このプーリ加熱部３０などによって囲まれた領域を構成し、プーリシャフト８０が矢印Ｓ方向から挿入される。そのため、シャフト加熱部１１，１１は、前記第１実施形態と同様、その間隔が狭くならないように中心軸に対して１８０°反転した位置に対称的に形成されている。
【００２３】
そこで、本実施形態では、図４に示すようにプーリシャフト８０が誘導加熱コイル２に対して設置される。その後、プーリシャフト８０がシャフト８２を回転軸にして回転が与えられ、誘導加熱コイル２には高周波電流が流される。これにより、プーリシャフト８０についてプーリ円盤８１の焼入れ面Ｗやプーリシャフト８０が加熱される。そして、誘導加熱コイル２からプーリシャフト８０が取り出され、加熱された焼入面に冷却液が吹き付けられる。こうした冷却水によって加熱部分を急速に冷却することで、ワーク表面に硬化層が形成される。
【００２４】
よって、本実施形態の誘導加熱コイル２によれば、シャフト８２から延びた半径部３１だけでなく、特にシャフト８２の周りに位置する内側円弧部３３ａによってフランジ形状の中心部分を加熱するので、肉厚なプーリ円盤８１の中心部分を十分に加熱することができるようになった。そして、コイルの最短距離を流れる高周波電流が内側円弧部３３ａの内周側を流れるため、肉厚なプーリ円盤８１の中心部分を十分に加熱することができるようになった。また、プーリ加熱部３０には、半径部３１と内側円弧部３３ａにそれぞれ顎部３５が突設されており、シャフト８２の付け根に形成された凹部８３（図２参照）に対しても十分に加熱することができる。
【００２５】
誘導加熱コイル２は、シャフト加熱部１１，１１が開いた位置にあって、ワーク入口が広く形成されているので、図４の矢印Ｓ方向から挿入するプーリシャフト８０挿入しやすくなっている。更に、プーリ加熱部３０は、半径部３１、円弧部３２及び内側円弧部３３ａを有する返し部３３からなるシンプルな形状であるため製作が容易であり、この点でコストを抑えることができる。そして、このシンプルな形状は、最短距離を通る電流が流れないような余分な角部形状をなくした形状でもある。加えて、シンプルな形状であるため、加熱促進用のコアが取り付けやすく、故に加熱調整がし易いという効果も有する。
【００２６】
ところで、第１及び第２実施形態では、プーリ加熱部１０，３０の円弧部２２，３２は、図３及び図４に示すように、プーリ円盤８１の外周に重なるように形成されている。しかし、例えば円弧部２２，３２の位置を更に径方向外側へ移動させ、内周２２ａ，３２ａがプーリ円盤８１の外周に重なるか、更にその外側になるような構成であってもよい。これによれば、電流が最短距離となる内周２２ａ，３２ａ側を流れるため、プーリ円盤８１の最外周をより加熱することができるようになるからである。
【００２７】
以上、本発明の誘導加熱コイルについて実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態のプーリ加熱部１０，３０では、半径部２１，３２や返し部２３，３３の形状が図３及び図４で示す平面図では直線になっているが、湾曲した曲線形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の誘導加熱コイルを示した斜視図である。
【図２】第１実施形態の誘導加熱コイルについて図３のＡ−Ａ面で示した断面図である。
【図３】第１実施形態の誘導加熱コイルについて図２のＢ−Ｂ面で示した断面図である。
【図４】第２実施形態の誘導加熱コイルについてその加熱部を示した図である。
【図５】従来の誘導加熱コイルを示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    誘導加熱コイル
１０  プーリ加熱部
１１  シャフト加熱部
１２  張出し部
１３  リード部
１４  端子板
１５  口金
２１  半径部
２２  円弧部
２３  返し部
８０  プーリシャフ
８１  プーリ円盤
８２  シャフト
【図１】
2008261015.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008261015.tif 000006
【図５】
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