(57)【要約】【課題】  縁付薄板環状部材を均一に加熱する誘導加熱コイルと加熱方法【解決手段】  環状の底部Ｗ１ｂと立上がり縁部Ｗ１ａが形成された薄板環状部材Ｗ１を誘導加熱する加熱コイル１において、縁部Ｗ１ａ上面と所定間隔Ｇ１１をもって対応する環状平面を有する縁対応環状部２ａと、底部Ｗ１ｂ平面と所定間隔Ｇ１３をもって対応する環状平面を有する底対応環状部２ｂとが設けられた段付き板状環状導体２からなり、該環状導体２の底対応環状部２ｂの段の側面円周が被加熱環状部材の縁部側面円周と所定間隔Ｇ１２で対応する径を有する縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルと、このコイルを縁Ｗ１ａの立上がり側に対応させて配設して、ワークを平面から加熱する加熱方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の底部に円縁部が立上げて形成された薄板環状部材を誘導加熱する加熱コイルにおいて、前記縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する縁対応環状部と、前記底部平面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する底対応環状部とが設けられた段付き板状環状導体からなり、該環状導体の底対応環状部の段の側面円周が被加熱環状部材の縁部側面円周と所定間隔で対応する径を有することを特徴とする環状部材を平面から加熱する縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル。
【請求項２】
環状の底部の外周に円縁部が立上げて形成された薄板環状部材を誘導加熱する加熱コイルにおいて、前記縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する縁対応環状部と、前記底部平面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する底対応環状部とが設けられた段付き板状環状導体からなり、前記縁対応環状部の外径が被加熱環状部材の外径より大きく、前記底対応環状部の内径が被加熱環状部材の外径より小さく内径と等しいか又はそれより大きく、かつ底対応環状部の段の外周が被加熱環状部材の縁部内周と所定間隔で対応する径を有することを特徴とする環状部材を平面から加熱する縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル。
【請求項３】
環状の底部の内周に円縁部が立上げて形成された薄板環状部材を誘導加熱する加熱コイルにおいて、前記縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する縁対応環状部と、前記底部平面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する底対応環状部とが設けられた段付き板状環状導体からなり、前記底対応環状部の外径が被加熱環状部材の外径より大きく、前記縁対応環状部の内径が被加熱環状部材の外径より小さく、被加熱環状部材の内径と等しいか又はそれより大きく、かつ底対応環状部の段の内周が被加熱環状部材の縁部外周と所定間隔で対応する径を有することを特徴とする環状部材を平面から加熱する縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル。
【請求項４】
環状の底部の内周と外周とに円縁部が立上げて形成された薄板環状部材を誘導加熱する加熱コイルにおいて、前記内周縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する内縁対応環状部と、前記外周縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する外縁対応環状部と、前記底部平面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する底対応環状部とが設けられた段付き板状環状導体からなり、前記外縁対応環状部の外径が被加熱環状部材の外径より大きく、前記内縁対応環状部の内径が被加熱環状部材の外径より小さく、被加熱環状部材の内径と等しいか又はそれより大きく、かつ底対応環状部の段の内周が被加熱環状部材の内周縁部の外周と所定間隔で対応し、段の外周が被加熱環状部材の外周縁部の内周と所定間隔で対応する径を有することを特徴とする環状部材を平面から加熱する縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル。
【請求項５】
上記被加熱環状部材はスラストベアリングの軌道輪であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル。
【請求項６】
縁付の薄板環状部材の誘導加熱において、前記請求項１から４のいずれかに記載の誘導加熱コイルを被加熱環状部材の立上がり縁側の平面に対応させて加熱することを特徴とする縁付薄板環状部材の誘導加熱方法。
【請求項７】
縁付の薄板環状部材の誘導加熱において、前記請求項１から４のいずれかに記載の誘導加熱コイルを被加熱環状部材の立上がり縁側の平面に対応させ、平板状環状導体の加熱コイルを反対面に対応させて両面から加熱することを特徴とする縁付薄板環状部材の誘導加熱方法。
【請求項８】
前記被加熱環状部材の縁側の反対面を加熱する加熱コイルは、被加熱環状部材の外径より大きい外径を有し、被加熱環状部材の外径よりは小さく被加熱環状部材の内径と等しいか又は大きい内径を有する板状環状導体からなることを特徴とする請求項７に記載の縁付薄板環状部材の誘導加熱方法。
【請求項９】
上記被加熱環状部材はスラストベアリングの軌道輪であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の縁付薄板環状部材の誘導加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば図７に示すスラストベアリングの軌道輪Ｂ１，Ｂ２のように板材をプレス加工して縁Ｅをたち上げて形成させた縁付薄板環状部材の焼入れなどにおいて、平面から誘導加熱する誘導加熱コイル及び加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱による環状部材の加熱は広く行われており、平板状の環状部材の誘導加熱については特許文献１、２などが開示されている。これらは、図６（ａ）のように、平板状の被加熱環状部材Ｗの両面に平板状の環状コイルＣ１，Ｃ１を配設して両面から加熱したり（特許文献１、２）、図６（ｂ）のように複数まきの渦巻状コイルＣ２，を片面又は両面に配設して加熱するものである。
【特許文献１】特許第３６２３８１５号公報
【特許文献２】特許第３６３８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１、２の方法は平板状の環状部材の誘導加熱には非常に有効である。しかしながら、例えば図７のスラストベアリングの軌道輪Ｂ1 ，Ｂ2 に使用される、図１、３に示すような板材をプレス加工して縁を形成させた縁付薄板環状部材を特許文献１、２のコイルで加熱すると、縁部が過熱される一方底部の温度が上がらず、均一な焼入れ硬さが得られないという問題点がある。
【０００４】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、縁付薄板環状部材においても縁部と底部に均一な加熱温度が得られる誘導加熱コイルと加熱方法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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルは、環状の底部に縁部が立ち上げて形成された薄板環状部材を誘導加熱する加熱コイルにおいて、前記縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する縁対応環状部と、前記底部平面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する底対応環状部とが設けられた段付き板状環状導体からなり、該環状導体の底対応環状部の段の側面円周が被加熱環状部材の縁部側面円周と所定間隔で対応する径を有することを特徴とするものである。
【０００６】
また、環状の底部の外周に縁部が立ち上げて形成された薄板環状部材を誘導加熱する加熱コイルにおいて、前記縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する縁対応環状部と、前記底部平面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する底対応環状部とが設けられた段付き板状環状導体からなり、前記縁対応環状部の外径が被加熱環状部材の外径より大きく、前記底対応環状部の内径が被加熱環状部材の外径より小さく、被加熱環状部材の内径と等しいか又はそれより大きく、かつ底対応環状部の段の外周が被加熱環状部材の縁部内周と所定間隔で対応する径を有することを特徴とするものである。
【０００７】
また、環状の底部の内周に縁部が立ち上げて形成された薄板環状部材を誘導加熱する加熱コイルにおいて、前記縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する縁対応環状部と、前記底部平面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する底対応環状部とが設けられた段付き板状環状導体からなり、前記底対応環状部の外径が被加熱環状部材の外径より大きく、前記縁対応環状部の内径が被加熱環状部材の外径より小さく、被加熱環状部材の内径と等しいか又はそれより大きく、かつ底対応環状部の段の内周が被加熱環状部材の縁部外周と所定間隔で対応する径を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、環状の底部の内周と外周とに縁部が立ち上げて形成された薄板環状部材を誘導加熱する加熱コイルにおいて、前記内周縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する内縁対応環状部と、前記外周縁部上面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する外縁対応環状部と、前記底部平面と所定間隔をもって対応する環状平面を有する底対応環状部とが設けられた段付き板状環状導体からなり、前記外縁対応環状部の外径が被加熱環状部材の外径より大きく、前記内縁対応環状部の内径が被加熱環状部材の外径より小さく、被加熱環状部材の内径と等しいか又はそれより大きく、かつ底対応環状部の段の内周が被加熱環状部材の内周縁部の外周と所定間隔で対応し、段の外周が被加熱環状部材の外周縁部の内周と所定間隔で対応する径を有することを特徴とするものである。
【０００９】
このような段付き板状環状導体を有する加熱コイルにより加熱すれば、底対応環状部の面で被加熱環状部材の底部面を加熱し、縁対応環状部の面で縁部上部を加熱するので、従来の平板状環状コイルによる加熱の際に生ずるような縁部の過熱が防止でき、底部面と縁部が均一温度に加熱される。これにより、被加熱環状部材の底部面と縁部に均一な焼入れ硬さが得られる。
【００１０】
また、加熱コイルの環状導体の外径を被加熱環状部材の外径より大きくすることにより、被加熱環状部材の外周をカバーして外周側の加熱温度を確保する。そして、被加熱環状部材は熱容量の小さい内周側が熱容量の大きい外周側より温度上昇しやすい。そこで本発明の加熱コイルは、加熱コイルの環状導体の内径を被加熱環状部材の内径と等しいか又はそれより大きくすることにより内周側の温度上昇を抑えて、被加熱環状部材の内外周側の温度上昇を均一にするものである。また、厚肉段部の内径又は／及び外径をそれぞれ被加熱環状部材の縁部の外周又は／及び内周と所定間隔で対応する径にして、縁部の加熱の均一を図るものである。
【００１１】
また、本発明の縁付薄板環状部材の誘導加熱方法は、請求項１から３に記載のいずれかの誘導加熱コイルを被加熱環状部材の立上がり縁側の平面に対応させて加熱することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の縁付薄板環状部材の誘導加熱方法は、縁付の薄板環状部材の誘導加熱において、前記請求項１から３に記載のいずれかの誘導加熱コイルを被加熱環状部材の立上がり縁側の平面に対応させ、平板状環状導体の加熱コイルを反対面に対応させて両面から加熱することもできる。こうすれば、被加熱環状部材を両面から加熱できるので、加熱速度を上げるとともに、加熱部位の昇温のばらつきを軽減でき、加熱に起因して発生する歪みを一層低減できる。
【００１３】
上記両面から加熱する場合、前記被加熱環状部材の縁側の反対面を加熱する加熱コイルは、被加熱環状部材の外径より大きい外径を有し、被加熱環状部材の外径よりは小さく被加熱環状部材の内径と等しいか又は大きい内径を有する板状環状導体からなることが望ましい。こうすれば、前述した理由により被加熱環状部材の内外周部の温度上昇を均一にできる。
【００１４】
本発明の縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル及び加熱方法は、被加熱環状部材がスラストベアリングの軌道輪である場合に効果が大きい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル及び加熱方法によれば、従来の平板状環状導体の加熱コイルによる加熱では困難であった縁部の過熱を防止して均一温度に加熱でき、焼入れの際に縁付薄板環状部材に均一な焼入れ硬さが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルと加熱方法について、図示の実施形態により具体的に説明する。図１は本発明第１実施形態の外側縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルの断面図、図２は図１の平面図である。図３は本発明第２実施形態の内側縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルの断面図、図４は本発明第３実施形態の内外側に縁付の薄板環状部材の誘導加熱コイルの断面図、図５は本発明第４実施形態の両面から加熱する縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルの断面図である。
【００１７】
［第１実施形態］
まず、図１及び２を用いて本発明第１実施形態について説明する。第１実施形態は底部Ｗ１ｂの外側に立上がり縁Ｗ１ａが設けられた薄板環状部材Ｗ１を加熱する誘導加熱コイルに関するものである。誘導加熱コイル１は、環状導体２の一部を切欠いて切欠き部にリード部３、３が設けられコイルを形成している。環状導体２には冷却用パイプがろー付けされて水冷されるようになっているが図示を省略した。加熱コイル１の環状導体２は、被加熱薄板環状部材（以下単にワークという）Ｗ１の縁部Ｗ１ａの上面に対応する平面を有する縁対応環状部２ａと底部Ｗ１ｂの面に対応する平面を有する底対応環状部２ｂからなる段付き板状の環状体をなしている。そして、縁対応環状部２ａの平面と縁Ｗ１ａとの間隔Ｇ１１及び底対応環状部２ｂの平面と底部Ｗ１ｂ平面との間隔Ｇ１３が所定値になるように段の高さが定められる。また、底対応環状部２ｂの段外周と縁Ｗ１ａの内周との間隔Ｇ１２も所定値になるように底対応環状部２ｂの段外径が定められる。環状導体２の外径Ｄ１１は、ワークＷの外径ｄ１１より大きくされている。一方環状導体２の内径Ｄ１２は、ワークＷの内径ｄ１２と等しいか、それより大きくされている。これにより、ワークＷの内外周側の熱容量の差による温度上昇の差がカバーされてワークＷの内外周が均一に温度上昇して加熱される。
【実施例１】
【００１８】
実施例１は、図１の形状・寸法のワーク及びコイルを用いてワークを回転しながら２００ｋＨｚの周波数で誘導加熱して焼入れした。その諸元を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2007056344.tif 000003
【００２０】
焼入れしたワークを、図２に示すような円周等間隔のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４か所の位置で切断して、幅方向の３か所のＡ１，Ａ２，Ａ３……の断面硬さを測定した。その結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
表２に示すように、本発明の加熱コイルを使用して加熱焼入れした結果は、ワークの底部も縁部も均一な焼入れ硬さが得られた。
これに対し、同じワークＷ１を図６に示す平板状の環状導体の加熱コイルで誘導加熱した場合は、ワークの底部Ｗ１ｂの温度が上がらず、温度を上げると縁部Ｗ１ａが過熱して均一な焼入れ硬さが得られなかった。
【００２３】
［第２実施形態］
次に図３の本発明第２実施形態について説明する。第１実施形態が外縁のワークＷ１の加熱に対して、第２実施形態は内縁のワークＷ２の加熱であり、底部Ｗ２ｂの内側に立上がり縁Ｗ２ａが設けられた薄板環状部材Ｗ２を加熱する誘導加熱コイルに関するものである。誘導加熱コイル１１は、環状導体１２の一部を切欠いて切欠き部にリード部１３、１３が設けられコイルを形成している。平面図は図２と同様であるので省略する。加熱コイル１１の環状導体１２は、ワークＷ２の縁部Ｗ２ａの上面に対応する平面を有する縁対応環状部１２ａと底部Ｗ２ｂの面に対応する平面を有する底対応環状部１２ｂからなる段付き板状の環状体をなしている。そして、縁対応環状部１２ａの平面と縁Ｗ２ａとの間隔及び底対応環状部１２ｂの平面と底部Ｗ２ｂ平面との間隔が所定値になるように段の高さが定められる。また、底対応環状部２ｂの段内周と縁Ｗ１ａの外周との間隔Ｇ２２も所定値になるように底対応環状部２ｂの段外径が定められる。環状導体１２の外径Ｄ２１は、ワークＷ２の外径ｄ２１より大きくされている。一方環状導体１２の内径Ｄ２２は、ワークＷ２の内径ｄ２２と等しいか、それより大きくされている。これにより、ワークＷの内外周側の熱容量の差による温度上昇の差がカバーされてワークＷの内外周が均一に温度上昇して加熱される。
【００２４】
本発明の加熱コイルを使用して加熱焼入れした結果は、数値は省略するが第１実施形態と同様に底部も縁部も均一な焼入れ硬さが得られた。
これに対し、同じワークＷ２を図６に示す平板状の環状導体の加熱コイルで誘導加熱した場合は、ワークの底部Ｗ２ｂの温度が上がらず、温度を上げると縁部Ｗ２ａが過熱して均一な焼入れ硬さが得られなかった。
【００２５】
［第３実施形態］
次に図４の本発明第３実施形態について説明する。第３実施形態は内外周に縁を有するワークの加熱であり、図４に示すように底部Ｗ３ｂの外側に立上がり縁Ｗ３ａと、内側に立上がり縁Ｗ３ｃとが設けられた薄板環状部材Ｗ３を加熱する誘導加熱コイルに関するものである。誘導加熱コイル２１は、環状導体２２の一部を切欠いて切欠き部にリード部２３が設けられコイルを形成している。平面図は図２と同様であるので省略する。加熱コイル２１の環状導体２２は、ワークＷ３の外縁部Ｗ３ａの上面に対応する平面を有する外縁対応環状部２２ａと底部Ｗ３ｂの面に対応する平面を有する底対応環状部２２ｂと、さらに内縁部Ｗ３ｃの上面に対応する平面を有する内縁対応環状部２２ｃとからなる段付き板状の環状体をなしている。そして、内外縁対応環状部２２ａ，２２ｃの平面と内外縁Ｗ３ａ，Ｗ３ｃとの間隔Ｇ３１，Ｇ３４、及び底対応環状部２２ｂの平面と底部Ｗ３ｂ平面との間隔Ｇ３３が所定値になるように段の高さが定められる。環状導体２２の外径Ｄ３１は、ワークＷの外径ｄ３１より大きくされている。一方環状導体２２の内径Ｄ３２は、ワークＷ２の内径ｄ３２と等しいか、それより大きくされている。これにより、ワークＷ３の内外周側の熱容量の差による温度上昇の差がカバーされてワークＷ３の内外周が均一に温度上昇して加熱される。
【００２６】
本発明の加熱コイルを使用して加熱焼入れした結果も、数値は省略するが第１、第２実施形態と同様に底部も縁部も均一な焼入れ硬さが得られた。
【００２７】
［第４実施形態］
次に、図５の本発明第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第１実施形態と同じワークを加熱するものであるが、立上がり縁側面に第１実施形態の加熱コイル１を配設し、反対面に平板の環状コイル４を間隔Ｇ４をおいて配設してワークＷ１を両面から加熱するものである。
この場合、加熱コイル４の外径Ｄ４１は、ワークＷ１の外径ｄ４１より大きく、内径Ｄ４２はワークＷ１の内径ｄ４２と等しいか又は大きくすることが望ましい。こうすれば、ワークの内外周の熱容量の差が補償されてワークが均一に加熱される。本実施形態によれば、ワークが内外面から加熱されるので、一層の急速加熱が可能になり、加熱部位の昇温のばらつきを軽減でき、加熱に起因して発生する歪みも減少する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上述べたように本発明の縁付薄板環状部材の誘導加熱コイル及び加熱方法によれば、縁付薄板環状部材の縁部も底部も均一に加熱できるので、焼入れの際に均一硬さが得られる。これをスラストベアリングの軌道輪の焼入れに適用すれば、熱処理の原価を低減し産業の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明第１実施形態の外側縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルの断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明第２実施形態の内側縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルの断面図である。
【図４】本発明第３実施形態の内外側に縁付の薄板環状部材の誘導加熱コイルの断面図である。
【図５】本発明第４実施形態の両面から加熱する縁付薄板環状部材の誘導加熱コイルの断面図である。
【図６】従来の環状加熱コイルの断面図である。
【図７】縁付薄板環状部材の軌道輪を有するスラストベアリングの斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１１、２１  加熱コイル、２、１２、２２  環状導体、３  リード部、４  平板環状コイル、５  環状導体、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３  ワーク（縁付薄板環状部材）
【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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