(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ワークを支持するワーク支持台と、該ワーク支持台に支持された筒状ワークの内外面の一方にそのコイル部が所定間隔で対向する加熱コイルと、前記筒状ワークの加熱コイルのコイル部が配置される面と反対側の面側に配置されて冷却水を貯留し得る冷却水貯留ケースと、を具備し、
前記加熱コイルは、略円環状に形成されて前記筒状ワークの内外面と対向する面に冷却水噴射孔が形成された前記コイル部と、一対の支持パイプと該支持パイプの上端部に水平方向に向いた状態で連結された一対の支持板により略Ｌ字形状に形成されると共に前記支持パイプの下端部に前記コイル部の両端部が連結されたコイルホルダーとを備えて、該加熱コイルが前記冷却水貯留ケース内に位置した状態で、前記冷却水貯留ケース内に冷却水を貯留させて筒状ワークの内外面の一方の面を冷却しつつ、他方の面を前記加熱コイルで誘導加熱すると共に、前記コイルホルダーの支持パイプを介して供給される冷却水を前記コイル部の冷却水噴射孔から筒状ワークの誘導加熱面に向けて噴射させることにより該面を冷却し、かつ前記冷却水貯留ケースは、その底部にボルトが螺合可能な複数のネジ孔からなる排水孔が形成され、所定の排水孔にボルトを螺合させることにより前記冷却水貯留ケース内の冷却水の流量が調整されることを特徴とする高周波誘導加熱用のコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば筒状のワークの内面を焼入する際に使用されるコイル装置に係わり、特に焼入不要面への熱影響を抑える高周波誘導加熱用のコイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筒状ワークの例えば内面を焼入する場合、ワーク支持台上にワークをセットし、このワークの焼入面である内面側に所定間隔で対向配置した加熱コイルに所定の高周波電流を供給して誘導加熱し、誘導加熱後に冷却ジャケットからワークに冷却水を噴射したり、ワーク自体を冷却水中に浸漬させること等により、ワークを冷却させて焼入するのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この高周波誘導加熱による焼入作業にあっては、加熱コイルをワークの焼入面側に配置して、単に高周波電流を供給して誘導加熱する方法であるため、特にワークの内外面の厚さが薄い場合に、焼入が不要である外面（焼入不要面）をも誘導加熱してしまい、外面への熱影響が大きくなり易いという問題点があった。
【０００４】
そこで、この焼入不要面への熱影響を防止するために、内面の誘導加熱条件を緩和させたり、加熱温度をステップ状にする等して適宜に制御することも考えられるが、これらの場合は、内面に十分な焼入強度を得ることが難しくなったり、焼入作業自体が煩雑となって作業時間がかかり易いという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、焼入不要面への熱影響を抑えて焼入面に所定強度の焼入状態が容易に得られる高周波誘導加熱用のコイル装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、筒状ワークを支持するワーク支持台と、該ワーク支持台に支持された筒状ワークの内外面の一方にそのコイル部が所定間隔で対向する加熱コイルと、前記筒状ワークの加熱コイルのコイル部が配置される面と反対側の面側に配置されて冷却水を貯留し得る冷却水貯留ケースと、を具備し、前記加熱コイルは、略円環状に形成されて前記筒状ワークの内外面と対向する面に冷却水噴射孔が形成された前記コイル部と、一対の支持パイプと該支持パイプの上端部に水平方向に向いた状態で連結された一対の支持板により略Ｌ字形状に形成されると共に前記支持パイプの下端部に前記コイル部の両端部が連結されたコイルホルダーとを備えて、該加熱コイルが前記冷却水貯留ケース内に位置した状態で、前記冷却水貯留ケース内に冷却水を貯留させて筒状ワークの内外面の一方の面を冷却しつつ、他方の面を前記加熱コイルで誘導加熱すると共に、前記コイルホルダーの支持パイプを介して供給される冷却水を前記コイル部の冷却水噴射孔から筒状ワークの誘導加熱面に向けて噴射させることにより該面を冷却し、かつ前記冷却水貯留ケースは、その底部にボルトが螺合可能な複数のネジ孔からなる排水孔が形成され、所定の排水孔にボルトを螺合させることにより前記冷却水貯留ケース内の冷却水の流量が調整されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明に係わる高周波誘導加熱用のコイル装置の一実施例を示し、図１がその斜視図、図２がその正面図、図３がその平面図、図４がその側面図である。
【０００９】
図１〜図４において、コイル装置１は、ワーク支持台２、加熱コイル３及び冷却水貯留ケース４を有している。ワーク支持台２は、略円筒形状に形成されてその上面に支持部２ａが設けられると共に、内部には冷却水貯留部２ｂが設けられている。そして、冷却水貯留部２ｂの底部の所定位置には、冷却水を排水する複数のネジ孔からなる排水口５（図２参照）が設けられ、この排水口５には排水の流量を調整し得るボルト（図示せず）が適宜に螺合される。なお、ワーク支持台２は、その底部に設けた係合部６が図示しないカップリング等でモータ７（図２参照）に連結され、該モータ７の作動で水平面内で回転し得るように構成されている。
【００１０】
前記加熱コイル３は、ワーク支持台２の支持部２ａ上にセットされた筒状ワーク８の内面８ａに予定の間隔で対向するコイル部３ａと、該コイル部３ａを支持する略Ｌ字形状のコイルホルダー３ｂとで形成されている。コイル部３ａは、略円環状に形成されその外面に図示しない冷却水噴射孔が多数穿設されると共に、その両端部がコイルホルダー３ｂの支持パイプ９の下端部にそれぞれ連結されることによって、コイルホルダー３ｂの先端部に水平状態で支持されている。
【００１１】
前記コイルホルダー３ｂは、前記一対の支持パイプ９と、この支持パイプ９の上端部に水平方向に向いた状態で連結された一対の支持板１０とで形成され、この支持パイプ９と支持板１０は、それぞれ絶縁板１１を介して圧接固定されている。そして、支持板１０の端部が例えば可撓性を有する接続ケーブルを介してトランジスタインバータ２４（図３参照）の出力端子に接続されている。
【００１２】
また、支持パイプ９は角形パイプで形成され、その上端部にホースコネクタ１２がそれぞれ固定されており、支持板１０の外面にはパイプ１３がロー付け固定されて、このパイプ１３の両端部にはホースコネクタ１４、１５がそれぞれ固定されている。
【００１３】
そして、図３に示すように、ホースコネクタ１２に外部の冷却水供給源１６（図２参照）に接続されたホース１７が接続されることにより、支持パイプ９を介して加熱コイル３のコイル部３ａに後述する如く誘導加熱後の筒状ワーク８を冷却する冷却水が供給される。また、ホースコネクタ１４には前記冷却水供給源１６に接続されたホース１８がそれぞれ接続されると共に、一対のホースコネクタ１５間にホース１９が接続されている。これにより、一方のホースコネクタ１８から進入した冷却水が一方のパイプ１３からホース１４及び他方のパイプ１３に流れる加熱コイル冷却用の流路が形成されている。
【００１４】
前記冷却水貯留ケース４は、その底壁４ａがワーク支持台２の上部にワーク支持台２が回転可能な状態で支持されており、その周壁４ｂの底壁４ａ側には、円周方向に例えば等間隔で複数のネジ孔からなる排水孔２０が穿設されている。この複数の排水孔２０のうち、所定の排水孔２０にボルト（図示せず）を螺合させて排水孔２０を閉じることにより、冷却水貯留ケース４内に貯留しつつ流れる冷却水の流量が調整されることになる。
【００１５】
そして、この冷却水貯留ケース４とワーク支持台２及び加熱コイル３は、図１〜図４に示す位置関係で、図２に示すように、タンク２１内に配置されている。また、冷却水貯留ケース４の上面開口部には、冷却水供給バルブ２２を介して冷却水供給源１６に接続された供給口２３が設けられている。
【００１６】
次に、上記コイル装置１による筒状ワーク８の焼入方法の一例について説明する。先ず、筒状ワーク８をワーク支持台２の支持部２ａ上に、図示しない位置決め部材やチャック等で位置決めしつつ固定保持（セット）し、例えば加熱コイル３を上下動可能に構成して上昇位置から下降させるか、あるいはワーク支持台２を上下動可能に構成して下降位置（セット位置）から上昇させて、筒状ワーク８の内面８ａに加熱コイル３のコイル部３ａが所定の間隔で対向するように設定する。
【００１７】
そして、筒状ワーク８が所定位置に設定されたら、冷却水供給バルブ２２を開いて冷却水貯留ケース４内に冷却水を所定量供給し、筒状ワーク８の外面８ｂを冷却水中に浸漬させる。この時、冷却水貯留ケース４の下端とワーク支持台２の支持部２ａとの間に所定のシール機構を持たせると共に、排水孔２０を適宜に明けることにより、冷却水貯留ケース４内に貯留されつつ該ケース４内を流れる冷却水の流量が所定量に設定されて、筒状ワーク８の外面８ｂが冷却される。
【００１８】
この状態で、トランジスタインバータ２４を作動させて加熱コイル３に所定の高周波電流を供給すると共に、モータ７を作動させてワーク支持台２を回転させる。この加熱コイル３への高周波電流の供給により、コイル部３ａから発せられ磁束により筒状ワーク８の内面８ａ部に渦電流が誘起されて、該部分が誘導加熱される。
【００１９】
この誘導加熱時に、筒状ワーク８の焼入不要面である外面８ｂは、冷却水貯留ケース４内の冷却水に接してその温度が例えば１００以上にならないように冷却されており、誘導加熱による熱影響が抑えられると共に、冷却水貯留ケース４内の冷却水の流量調整が排水孔２０へのボルトの選択螺合で行えることから、流量調整機構の構成の簡略化と操作性の向上が図れる。また、誘導加熱時に、ワーク支持台２が回転しつつ誘導加熱されることから、筒状ワーク８の内面８ａの均一加熱が可能になると共に、加熱コイル３のコイルホルダー３ｂの各パイプ１３内等に冷却水が循環供給されることから、加熱コイル３自体の発熱が抑制されて、熱損失が極力抑えられ、安定した出力での誘導加熱が可能になる。
【００２０】
そして、所定時間誘導加熱されると、トランジスタインバータ２４の作動を停止させ、加熱コイル３のホース１７に冷却水を供給して、支持パイプ９を介してコイル部３ｂの噴射孔から冷却水を筒状ワーク８の内面８ａに向けて噴射させる。この冷却水の噴射で誘導加熱された筒状ワーク８の内面８ａが冷却され、この時、加熱コイル３のコイル部３ａが冷却ジャケットの機能を有していることから、冷却機構の簡略化が図れると共に、筒状ワーク８が回転しつつ冷却水を浴びることから、効率良い冷却が行われる。
【００２１】
なお、コイル部３ａから噴射されて筒状ワーク８を冷却した冷却水は、ワーク支持台２の冷却水貯留部２ｂ内に所定量貯留され、その底部に設けられた排水口５からタンク２１内に排水される。このタンク２１内に排水される水と冷却水貯留ケース４から排水された水は、例えば冷却装置（図示せず）で冷却されることにより、前記冷却水供給源１６に再び供給されてリサイクルされる。そして、冷却完了により、その内面８ａが所定の焼入強度を有し外面８ｂが熱影響を受けていない筒状ワーク８が得られ、ワーク支持台２の回転を停止させてその支持部２ａ上から筒状ワーク８を取り出すことによって、筒状ワーク８の焼入作業が終了する。
【００２２】
なお、上記実施例においては、筒状ワーク８の内面８ａを焼入する場合について説明したが、例えば筒状ワーク８の外面８ｂを焼入する場合は、加熱コイル３のコイル部３ａを外面８ａの外側に配置し、冷却水貯留ケース４を筒状ワーク８の内面８ｂ側に配置すれば良い。また、本発明に係わる筒状ワーク８は、平面視円形に限らず、方形状等の筒状ワーク８にも適用できるし、加熱コイル３の構成やそのコイル部３ａの形状、冷却水貯留ケース４やワーク支持台２の構成も、上記実施例に限定されず、適宜に変更することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の発明によれば、筒状ワークの焼入不要面を冷却水貯留ケース内に貯留された冷却水で冷却しつつ、焼入面を加熱コイルのコイル部で誘導加熱することができるため、誘導加熱時に焼入不要面への熱影響を抑えることができて、焼入面に所定の焼入強度が得られる筒状ワークを容易に得ることができる。また、加熱コイルが、そのコイル部から冷却水を噴射して筒状ワークの誘導加熱面を冷却するため、コイル部が冷却ジャケットの機能を兼ね、冷却機構を簡略化することができて、安価なコイル装置を得ることができる。また、冷却水貯留ケースの底部にボルトが螺合可能な複数のネジ孔からなる排水孔が設けられているため、冷却水貯留ケース内に貯留しつつ流れる冷却水の流量を最適値に設定できて、焼入不要面が効率的に冷却される等、筒状ワークの焼入不要面への熱影響をより抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる高周波誘導加熱用のコイル装置の一実施例を示す斜視図
【図２】同その正面図
【図３】同その平面図
【図４】同その側面図
【符号の説明】
１  コイル装置
２  ワーク支持台
２ａ  支持部
２ｂ  冷却水貯留部
３  加熱コイル
３ａ  コイル部
３ｂ  コイルホルダー
４  冷却水貯留ケース
４ａ  底壁
４ｂ  側壁
５  排水口
８  筒状ワーク
８ａ  内面
８ｂ  外面
１６  冷却水供給源
２０  排水孔
２１  タンク
２４  トランジスタインバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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