(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱時に、加熱コイルとワークとを所定間隔に保つ非磁性体で形成されたスペーサを備えた高周波加熱装置であって、前記加熱コイルは、表側のスペーサと裏側のスペーサの間に配置されており、表側のスペーサと裏側のスペーサのうちの少なくとも一つが、昇温して変形したワークから外力を受けた際に、両スペーサ間の、ワーク配置側の間隔を復元可能に縮小させるために、両スペーサ間の、ワーク配置側には弾性部材が設けてあることを特徴とするスペーサの割れ防止機構を備えた高周波加熱装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、バネであることを特徴とする請求項１に記載のスペーサの割れ防止機構を備えた高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱コイルとワークの距離を一定に保つ非磁性スペーサを備えた高周波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波加熱装置でワークの周囲を均一に加熱するためには、誘導加熱が一様に行われなければならない。そのためには、加熱コイルからワークまでの距離が一定に保たれる必要がある。
そこで従来、加熱コイルからワークまでの距離を一定に保つために、高周波加熱装置に加熱コイルと相対的に移動しない非磁性スペーサを設け、この非磁性スペーサにワークを押し当てる方法が採用されている。ワークを非磁性スペーサに押し当てた状態を維持すると、クランクシャフトのピン部のような回転軸の周りを回転移動（公転）する加熱部位を加熱する際にも、加熱コイルからワーク（加熱部位）までの距離を一定に保つことができる。
このような高周波加熱装置が、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】実用新案登録第２６０１１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図５は、従来の高周波加熱装置の正面図であり、また、図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。従来の高周波加熱装置は、加熱コイル９を側板２，３で挟み、これら両側板２，３には非磁性スペーサ７Ａ〜７Ｃ，８Ａ〜８Ｃが固着されている。非磁性スペーサ７Ａと８Ａ，７Ｂと８Ｂ，及び７Ｃと８Ｃは、互いに表裏の関係にある。ここでは、非磁性スペーサ７Ａと８Ａを代表的に採り上げて説明する。
【０００４】
図６に示すように、非磁性スペーサ７Ａと８Ａの間には、剛性スペーサ１０が配置されており、側板２，３と、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａと、剛性スペーサ１０とが、２組の皿ボルト４ａ，４ｂと皿ナット５ａ，５ｂによって固定されている。
【０００５】
非磁性スペーサ７Ａ，８Ａは、加熱時にはワーク１と接触（当接）するが、剛性スペーサ１０は、ワーク１と接触することはない。すなわち非磁性スペーサ７Ａ，８Ａは、剛性スペーサ１０よりも若干突出している。また、非磁性スペーサ７Ａと８Ａは、剛性スペーサ１０によって所定の間隔を保つことができるようになっている。剛性スペーサ１０は、例えば真鍮等の剛性を有する素材で構成されている。
【０００６】
ところで、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａをワーク１に押し当てた状態を維持すると、ワーク１から受ける荷重によって非磁性スペーサ７Ａ，８Ａにひび（クラック）が入ったり、割れが生じることがある。特許文献１には、ワーク１と加熱コイル９（非磁性スペーサ７Ａ，８Ａ）との相対運動によって、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａが受ける応力を低減することができる構成が開示されている。よって、特許文献１に開示されている考案を実施すると、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａに作用する力が軽減され、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａを保護することができる。
【０００７】
しかし、本発明者は、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａに作用する外力が、ワーク１と加熱コイル９の相対運動によるもの以外にも存在することを発見した。すなわち、加熱時には、昇温したワーク１が変形する。図６では、変形時のワーク１を符号１ａで示している。
【０００８】
この変形したワーク１ａが、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａを押圧することがある。本発明者が調査したところ、この加熱時に変形するワーク１ａによって、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａが押圧され、破損する恐れがあることが判明した。図６に示すクラック６は、破損の一例である。
【０００９】
特許文献１に開示されている構成では、ワーク１と加熱コイル９との相対運動によって、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａが受ける応力を軽減することはできるが、加熱時に加熱昇温して変形したワーク１ａから受ける力を軽減することはできない。
【００１０】
そこで本発明は、加熱時に変形したワークに過大な押圧力で押圧されても、破損を回避できる非磁性スペーサを備えた高周波加熱装置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】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、加熱時に、加熱コイルとワークとを所定間隔に保つ非磁性体で形成されたスペーサを備えた高周波加熱装置であって、前記加熱コイルは、表側のスペーサと裏側のスペーサの間に配置されており、表側のスペーサと裏側のスペーサのうちの少なくとも一つが、昇温して変形したワークから外力を受けた際に、両スペーサ間の、ワーク配置側の間隔を復元可能に縮小させるために、両スペーサ間のワーク配置側には弾性部材が設けてあることを特徴とするスペーサの割れ防止機構を備えた高周波加熱装置である。
【００１２】
請求項１の発明では、表側のスペーサと裏側のスペーサの間の、ワーク配置側には弾性部材が設けてあるので、両スペーサの間隔は少なくとも部分的に変動可能である。よって、昇温して変形したワークから両スペーサのうちの少なくとも一つが外力を受けた際に、両スペーサ間のワーク配置側の間隔を縮小させて両スペーサが破損することを回避することができる。
また、表側のスペーサと裏側のスペーサの、ワーク配置側の間隔が変動（縮小）した後、弾性部材によって元通りの間隔に復元可能である。
さらに両スペーサの間であって、弾性部材が設けてある箇所以外の全部又は一部に剛性部材を設けると、両スペーサの間隔を確実に保持することができる。
弾性部材は、磁化されないように非磁性体で構成するのが好ましい。
表側のスペーサと裏側のスペーサを、加熱コイルの両側に配置された側板に各々固定すると、表側のスペーサと裏側のスペーサは自由度が大きくなり、変位し易くなる。
【００１３】
前記弾性部材として、バネを採用するのが好ましい（請求項２）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明を実施すると、高周波加熱装置の加熱コイルとワークの間隔を一定に保つスペーサの耐久性を向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明を実施した高周波加熱装置１１の非磁性スペーサ７Ａ，８Ａが、ワーク１に当接している状態を示す部分縦断側面図である。また図２は、図１において、ワーク１が加熱されて変形した際の部分縦断側面図である。図１に示す各構成において、図６に示した構成と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
ワーク１は、クランクシャフトのピン部であり、ピン部はクランクシャフトの回転軸の周りを回転移動（公転）する。高周波加熱装置１１は、半開放鞍型の加熱コイル９を備えており、クランクシャフトのピン部（ワーク１）を加熱する。
【００１７】
図１の剛性スペーサ１２は、図６の剛性スペーサ１０とは構成が大きく相違している。すなわち、剛性スペーサ１２は、剛性スペーサ１０よりも短く、皿ボルト４ａのみに貫通されている。また、皿ボルト４ｂには螺旋バネ１３（弾性部材）が外装されている。螺旋バネ１３は、非磁性スペーサ７Ａと８Ａの間で圧縮されており、非磁性スペーサ７Ａ及び８Ａを外側へ押圧している。非磁性スペーサ７Ａ，８Ａの間隔が小さければ、弾性部材として螺旋バネ１３の代わりにスプリングワッシャを採用することもできる。
【００１８】
さらに、側板２，３が、皿ボルト４ｂと皿ナット５ｂで連結されているので、非磁性スペーサ７Ａと８Ａは、ボルト固定長さ以上の間隔に拡がることはできないが、間隔が狭くなる方向には若干変位することができる。非磁性スペーサ７Ａ，８Ａは、超硬やセラミックス等の非導電性の素材から成る。
【００１９】
また、剛性スペーサ１２と螺旋バネ１３（弾性部材）は、皿ボルト４ａ，４ｂによって高周波加熱装置１１への着脱が可能である。すなわち、剛性スペーサ１２と螺旋バネ１３（弾性部材）は交換できるようになっている。
【００２０】
今、仮にワーク１の加熱が行われたとすると、図２に示すようにワーク１は符号１ａを付した破線で示すように変形し、非磁性スペーサ７Ａ及び８Ａに押圧力が作用する。非磁性スペーサ７Ａ，８Ａの、各コーナ部７ａ，８ａが特に押圧され易い。この押圧力の大きさが、過大になることがある。
【００２１】
その結果、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａは、各々皿ボルト４ａ（剛性スペーサ１２）を中心に、ワーク当接部側（図２で見て下側の部位）が若干変位する。すなわち、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａは、螺旋バネ１３の弾性力に抗して、図２に示すように矢印Ｂ，Ｃで示す方向（内側）に変位する。その際、皿ボルト５ａ、皿ナット５ｂと、側板２，３の間には若干の遊びが生じる。尚、図２において、二点鎖線は、変位する前の非磁性スペーサ７Ａ，８Ａの位置を示している。
【００２２】
従来の非磁性スペーサと比較すると、この二点鎖線と実線の差で示す分だけ変位することができる結果、本発明を実施した非磁性スペーサ７Ａ，８Ａでは、ワーク１ａから押圧力を受けた際に、内部応力が向上せず、クラックや割れを生じさせずに済む。従来の構成（図６に示す構成）では、押圧力が作用した際に、その力を逃がすことができないため、非磁性スペーサそのものの内部応力が向上し、やがて破断してしまう。
本発明者は、加熱時に非磁性スペーサ７Ａ，８Ａに作用する押圧力の正体を究明した結果、上記のような非磁性スペーサ７Ａ，８Ａの破断の回避策を講じることができた。しかも、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａの破断を回避しながら、ワーク１の加熱部位と加熱コイルの間隔が変動しないので、良好に加熱することができる。
【００２３】
次に、本発明の別の実施例について図３，図４を参照しながら説明する。図３は、図１とは別の本発明を実施した高周波加熱装置の部分縦断側面図である。また、図４は、図１及び図３とは別の本発明を実施した高周波加熱装置の部分縦断側面図である。
【００２４】
図３に示す例では、剛性スペーサ１４と圧縮バネ１５に特徴がある。剛性スペーサ１４は、皿ボルト４ａと４ｂの間で幅が変わっており、皿ボルト４ｂは、幅が小さい小幅部１４ａの孔１４ｃを貫通している。また、小幅部１４ａの先端付近には孔１４ｂが設けられている。この孔１４ｂには圧縮バネ１５が挿入されている。圧縮バネ１５は、剛性スペーサ１４の孔１４ｂに支持されながら非磁性スペーサ７Ａ及び８Ａを押圧している。または、バネ定数が大きい圧縮バネ１５を採用し、自然長で孔１４ｂに設置され、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａが少しでも内側に変位したら圧縮されるようにしてもよい。すなわち、「圧縮バネ１５」は、必ずしも常時圧縮されている必要はなく、少なくとも非磁性スペーサ７Ａ，８Ａがワーク１（ワーク１ａ）から押圧力を受けた際に圧縮され、復元力が生じればよい。
【００２５】
図３に示すように、剛性スペーサ１４に小幅部１４ａを設けると、小幅部１４ａと非磁性スペーサ７Ａ，８Ａの間に隙間１６が生じる。よって、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａは、ワーク１から押圧力を受けると、隙間１６が存在することにより、隙間１６が狭まる方向に変位することができるようになる。図３に示す例では、皿ボルト４ｂは小幅部１４ａの孔１４ｃを貫通しているが、小幅部１４ａは、皿ボルト４ｂよりも先端側（ワーク１側）のみに設けることもできる。
【００２６】
次に、さらに別の実施例を、図４を参照しながら説明する。
図４に示す例では、剛性スペーサ１７自体は剛性を有する素材（真鍮等）で構成されているが、剛性スペーサ１７は外力が作用すると撓み易い形状を呈しており、さらに隙間１８〜２０を形成している。
【００２７】
加熱時に、ワーク１が変形し、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａが押圧されると、剛性スペーサ１７は撓んで非磁性スペーサ７Ａ，８Ａを変位させる。その際、比較的撓み易い側板２，３が撓み、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａ自体は変形しない。よって、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａの内部応力は向上せず、破壊されることはない。また、ワーク１の温度が下がり、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａに押圧力が作用しなくなると、側板２，３は元の形状に戻る。よって、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａのみならず、いずれの部材も破断することがない。
【００２８】
以上説明したように、本発明を実施すると、非磁性スペーサ７Ａ，８Ａ（７Ｂ，８Ｂ、７Ｃ，８Ｃも同じ）は、ワーク１と加熱コイル９とを所定距離だけ隔てるという本来の機能を損なうことなく、加熱時に生じ易い内部応力の向上が抑制される。
また、弾性体としての螺旋バネ１３，圧縮バネ１５は、加熱コイル９の直下に配置されることになるので、非磁性体の素材で構成するのが好ましい。
【００２９】
以上、説明した非磁性スペーサ７Ａ，８Ａを備えた高周波加熱装置１１は、耐久性が向上し、寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を実施した高周波加熱装置の非磁性スペーサが、ワークに当接している状態の部分縦断側面図である。
【図２】図１において、ワークが加熱されて変形した際の部分縦断側面図である。
【図３】図１とは別の本発明を実施した高周波加熱装置の部分縦断側面図である。
【図４】図１及び図３とは別の本発明を実施した高周波加熱装置の部分縦断側面図である。
【図５】従来の高周波加熱装置の正面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１          ワーク
２，３      側板
４ａ，４ｂ  皿ボルト
５ａ，５ｂ  皿ナット
６          クラック
７Ａ〜７Ｃ  表側の非磁性スペーサ
８Ａ〜８Ｃ  裏側の非磁性スペーサ
９          加熱コイル
１１          高周波加熱装置
１２          剛性スペーサ
１３ 螺旋バネ
【図１】
0005270213.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005270213.tif 000006
【図６】
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