CN113106205B - 诱导加热线圈以及诱导加热装置 - Google Patents

Abstract

一种诱导加热线圈以及诱导加热装置。诱导加热线圈由圆柱状构件、线圈构件及导向构件构成，圆柱状构件由绝缘体组成、绝缘体内部设有冷却水流路、在其长度方向另一端设有冷却水喷射部，线圈构件布置在圆柱状构件长度方向规定位置的外周面上，导向构件可覆盖该线圈构件及冷却水喷射部的外侧，圆柱状构件设置在被加热物体内周面的内侧，其外周面外侧设置了可上下运动的导向构件，在此状态下可大致连续地对所述被加热物体进行诱导加热及冷却。诱导加热装置还包括高频电流的高频信号发生器、冷却水供应装置、导向上下装置。即使被加热物体内周面有齿部等，也能利用诱导加热对其内周面进行淬火等规定的热处理。

Description

诱导加热线圈以及诱导加热装置

技术领域

本发明涉及一种诱导加热线圈以及诱导加热装置，利用诱导加热对内周面有齿部等的被加热物体的内周面进行淬火等热处理。

背景技术

现有的诱导加热线圈，已在日本特许文献1(专利第3621685号公报)等文献中公示。该诱导加热线圈(内径面诱导加热线圈)由绝缘体构成，在板状部的中央部位有形成了内径突起部位的基础构件、以及由具备大直径膨出部以及细直径外径突出部的覆盖构件组成的中空壳体，该壳体内部设有按规定次数缠绕薄板状导体的加热构件，在给加热构件供应高频电流的同时、向配有加热构件的壳体内供应冷却水、对被加热物体(工件)的内径面进行诱导加热。

但是，此类诱导加热线圈，是向将铜板等薄板状导体缠绕成线圈状的加热构件的壳体内供应冷却水，从而抑制加热构件通电时的发热，因此，它只对被加热物体的内周面进行诱导加热，无法冷却用诱导加热线圈加热后的被加热物体的内周面(内径面)等，例如，若被加热物体的内周面有齿部，则难以对齿部进行淬火等热处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种诱导加热线圈以及诱导加热装置，即使被加热物体内周面有齿部等，也能利用诱导加热对其内周面进行淬火等规定的热处理。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种诱导加热线圈，其特征在于：它由圆柱状构件、线圈构件以及导向构件构成，圆柱状构件由绝缘体组成、绝缘体内部设有冷却水流路、同时在其长度方向另一端设有冷却水喷射部，线圈构件布置在该圆柱状构件长度方向规定位置的外周面上，导向构件可覆盖该线圈构件以及所述冷却水喷射部的外侧，所述圆柱状构件设置在被加热物体内周面的内侧，其外周面外侧设置了可上下运动的所述导向构件，在此状态下可大致连续地对所述被加热物体进行诱导加热及冷却。

所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述圆柱状构件在其长度方向的一端设有所述冷却水流路的进水口，该圆柱状构件长度方向的另一端设有所述冷却水喷射部，可从其外周面向外侧方面喷射冷却水。

所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述导向构件处于上升位置时，所述被加热物体的内周面与所述线圈构件的外周面相向，处于下降位置时，所述被加热物体的内周面与所述圆柱状构件的冷却水喷射部的外周面相向。

所述诱导加热线圈，其特征在于，所述导向构件采用的材质及/或形态可在诱导加热所述被加热物体的内周面时降低对该被加热物体外周面的热量影响。

所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述线圈构件具有通过缠绕规定导体形成的略呈圆筒状的线圈、以及如同覆盖该线圈的上下面以及内周面的、截面略呈コ字形的芯体。

一种诱导加热装置，其特征在于：它具备圆柱状构件、线圈构件以及导向构件，圆柱状构件由绝缘体构成，其绝缘体内部设有冷却水流路、同时其长度方向另一端设有冷却水喷射部，线圈构件布置在该圆柱状构件长度方向规定位置的外周面上，导向构件可覆盖该线圈构件以及所述冷却水喷射部的外侧，加热物体内周面的内侧可设置所述圆柱状部件，该被加热物体的外周面外侧可配置使所述导向构件可上下运动诱导加热线圈、可向所述线圈构件的两端输送规定的高频电流的高频信号发生器，可向所述圆柱状构件的冷却水流路提供冷却水的冷却水供应装置，以及使所述导向构件上下运动的导向上下装置。

本发明与现有技术相比，具备以下优点：

1、本发明诱导加热线圈具备设有冷却水喷射部的圆柱状构件、在圆柱状构件的外周面配置了线圈构件、以及可覆盖线圈构件外表面的导向构件，圆柱状构件配置于被加热物体内周面的内侧，其外周面外侧配置了可上下运动的导向构件，在此状态下可实现略为连续的诱导加热及冷却，因此，例如，即使是内周面有齿部等的、略呈环状的被加热物体，在向线圈构件输入了高频电流后、略为连续地从冷却水喷射部喷射冷却水，即可通过诱导加热轻松对被加热物体的内周面进行淬火等规定的热处理，可稳定且高精度地在被加热构件的内周面形成规定质量的热处理状态。

2、本发明诱导加热线圈中，圆柱状构件长度方向的一端设有冷却水流路的进水口，圆柱状构件长度方向的另一端设有冷却水喷射部，可从其外周面向外侧方向喷射冷却水，因此，可实现向冷却水喷射部供应规定量的冷却水、同时从喷射孔向被加热物体的内周面均匀地顺畅地喷射冷却水，能够在内周面达到良好的热处理状态。

3、本发明诱导加热线圈中，导向构件处于上升位置时，被加热物体的内周面与线圈构件的外周面相向，导向构件处于下降位置时，被加热物体的内周面与圆柱状构件及冷却水喷射部的外周面相向，因此，只要将被加热物体安装到导向构件内，使其沿着圆柱状构件的外周面上下运动，即可简单且准确地设定加热位置及冷却位置，能够提高淬火处理等的作业效率。

4、本发明诱导加热线圈中，导向构件采用了在诱导加热被加热物体内周面时、可降低对其外周面的热量影响的材质及/或形态，因此，例如，用黄铜导向板等形成有底的圆筒形导向构件，那么在诱导加热内周面、形成规定的淬火纹路时，导向构件能够防止淬火纹路流入到外周面侧等，能够在被加热物体的内周面达到更高精度的热处理状态。

5、本发明诱导加热线圈中，由于线圈构件具备通过按规定次数缠绕规定的导体形成的略呈圆筒状的线圈、以及如同覆盖在线圈的上下面及内周面般设置的芯体，因此能够通过线圈构件提高加热效率，能够节省加热线圈的电力，从小直径的内周面到大直径的内周面均可适用，能够轻松应对各种形态的被加热物体。

5、本发明的诱导加热装置，其诱导加热线圈具备圆柱状构件、连接着高频信号发射器的线圈构件以及通过上下导向装置可上下运动的导向构件，圆柱状构件配置于被加热物体内周面的内侧，该被加热物体外周面的外侧配置了可上下运动的导向构件，在此状态下可略为连续地进行诱导加热及冷却，因此，具有上述1-5所述的效果，例如，即使被加热物体为内周面有齿部等的、略呈圆筒形的物体，通过向线圈构件输入高频电流后从圆柱状构件的冷却水喷射部喷射冷却水，即可利用诱导加热对被加热物体的内周面进行淬火等规定的热处理，能够在被加热物体的内周面稳定且高精度地形成规定品质的热处理状态。

附图说明

图1是本发明的诱导加热用线圈的一实施例的俯视图。

图2是本发明的诱导加热用线圈的一实施例的正面视图。

图3是图2的A-A向剖视图。

图4是本发明的诱导加热用线圈拆除其导向构件后的右侧面图。

图5是本发明的具有诱导加热线圈的诱导加热装置的结构示意图。

图中：

1-诱导加热线圈，2-线圈体，3-线圈卡箍部，4-圆柱状构件、4a-冷却水流路，4b-冷却水喷射部，4b1-喷射孔，5-线圈构件，5a-线圈，5b-芯体，6-导向构件，6a-侧壁，6a1-凸部，6b-底壁，6b1-凸起，6b2-排水孔，7-铜板，7a-端子部，10-绝缘板，11-支撑板，13-角铜管，20-诱导加热装置，21-高频信号发生器，22-冷却水供应装置，23-导向上下装置，W-工件(被加热物体)，Wa-齿部。

具体实施方式

图1～图5为涉及本发明的诱导加热线圈的一种实施例。如图1及图2所示，诱导加热线圈1(简称加热线圈1)具备略呈圆柱状的线圈体2，以及支撑该线圈体2上端部的线圈卡箍部3。

所述线圈体2如图1～4所示，具有例如用树脂材料制造的规定长度的圆柱状构件4、以及设置在该圆柱状构件4长度(中心轴)方向大致中间部位的外周面的线圈构件5、以及可覆盖该线圈构件5的外周面及所述圆柱状构件4的下部的导向构件6。

如图3所示，所述圆柱状构件4在该内部的轴向(图3的上下方向)上，一端形成了2条向圆柱状构件4的上表面开口的冷却水流路4a，该冷却水流路4a的下端则分别连通到了设置在圆柱状构件4下端部位的空间状冷却水喷射部4b的上部。在该冷却水喷射部4b的外周面上形成了多个形态固定的小孔径喷射孔4b1，同时，冷却水喷射部4b的下面开口则用底板4c堵住。

所述线圈构件5如图3及图4所示，具有按规定次数(1次或多次)缠绕或圆或方的铜管形成的外形略呈圆柱状的线圈5a、以及有如覆盖在该线圈5a的内周面及上下面上的芯体5b。芯体5b的上下面直径方向的宽度为内侧窄、外侧宽、截面略呈コ字形，通过在圆周方向上连续设置多个芯体5b，可大致覆盖线圈5a的内周面及上下面，另外，线圈5a的外周面可用绝缘胶带等包覆。另外，线圈5a的铜管两端部可以电气及机械的方式连接到后文所述线圈卡箍部3的冷却用角铜管13上。

如图1～图3所示，所述导向构件6有侧壁6a及底壁6b，侧壁6a可用4块半圆弧形的黄铜导板连续设置在圆周方向上、形成从平面角度看呈有底环形的形状。底壁6b固定在侧壁6a的下表面侧开口上，该底壁6的下表面(外面)中心位置上设置有凸起6b1，使导向构件6如图3的箭头イ所示上下运动，同时，底壁6b的外周部及侧壁6a的下部设置有多个规定形态的小孔径排水孔6b2，用于将供应到冷却水喷射部4b的冷却水排向下方的排水箱等。

另外，该导向构件6的侧壁6a的内周面及所述线圈构件5的线圈5a的外周面之间形成了规定尺寸的间隙，可安装环状的被加热物体(简称工件W)，同时，在侧壁6a的内周面的规定高度位置(中间位置)上一体形成了多个用于将工件W支撑在导向构件6内的上部的凸起6a1(参照图3)，它覆盖整个圆周方向或设置在圆周方向的多个位置上。

如图1～图4所示，所述线圈卡箍部3有一对从平面看弯曲成L字形的铜板7，它们被多个螺栓8及螺母9通过绝缘板10压接固定。然后，各铜板7的一对弯曲部位作为端子部7a使用，可连接到后文所述诱导加热装置20的设有晶体管变频器或变流器等的高频信号发生器21的输出端子上。另外，各铜板7的顶端连接固定了绝缘性的支撑板11，所述圆柱状构件4的上端部被螺栓15等支撑固定在该支撑板11的顶端部下面。

另外，在各铜板7的外面分别固定了用于冷却各铜板7的角铜管13，在各角铜管13的基端部分别固定了管道接头14，同时，各角铜管7的顶端以电气及机械的方式连接固定在所述线圈构件5的线圈5a的两端。通过此结构，从一边管道接头14进来的冷却水会在流经线圈5a的铜管内后从另一边的管道接头14回到后文所述冷却水供应装置22中。

另外，固定在圆柱状构件4的冷却水流路4a开口处的管道接头15的上部在支撑所述线圈构件5的支撑板11的顶端形成凸起，该凸起部位可连接管道向冷却水喷射部4b供应冷却水冷却图纸中未显示的工件。即，为所述加热线圈1的结构时，在支撑线圈构件5的圆柱状构件4上形成了用于冷却工件的冷却水流路4a，同时，从支撑线圈构件5的线圈卡箍构件3到线圈5a形成了由角铜管13组成的冷却水流路，角铜管13用于冷却线圈5a本身。

接下来，基于图5等图纸，介绍一个用此结构的加热线圈1对工件W进行淬火的方法案例。首先，设有所述加热线圈1的诱导加热装置20具备可输出规定高频电流的高频信号发生器21，以及可循环供应冷却水的冷却水供应装置22，以及可使导向构件6上下运动的导向上下装置23，以及可对这些装置进行控制的控制装置等。而加热线圈1的端子部7a以电气方式连接在高频信号发生器21的输出端子上，其管道接头14及管道接头15则通过管道分别连接在冷却水供应装置22上。

在此状态下，对内周面有齿部Wa的工件W的齿部Wa进行淬火时，使所述导向上下装置23动作，将所述导向构件6设定在下降位置，在打开其上表面开口部的上方的状态下，在导向构件6的侧壁6a内侧安装工件W。这时，工件W的内周面齿部Wa的整个内周面与线圈构件5的整个外周面相向。

将工件W安装到导向构件6的内部后，使导向上下装置23上升，在图5所示位置，即，使加热线圈1的线圈5移动到工件W的内周面(齿部Wa)的内侧。在此状态下，运行高频信号发生器21，按照规定时间向加热线圈1供应规定的高频电流，以此方式将工件W的内周面诱导加热至规定稳定。

诱导加热结束后，降下导向上下装置23，将工件W的内周面(齿部Wa)设定在与圆柱状构件4的冷却水喷射部4b的外周面相向的位置，运行冷却水供应装置22，从冷却水喷射部4b的喷射孔4b1向工件W的整个齿部Wa呈放射状喷射冷却水。通过这种冷却水的喷射，可在工件W的齿部Wa加热到规定温度的同时对其急速冷却，以规定纹路对齿部Wa进行淬火处理。

在该齿部Wa淬火时，工件W的外周面处于接触或稍微接触导向构件6的黄铜导板的状态，因此，能够防止在内周面齿部Wa上形成的淬火纹路流到工件W的外周面侧，能够在齿部Wa上高精度地形成规定形状的淬火纹路。特别是导向构件6的侧壁6a由黄铜导板分成4个部分，因此，各导板的接合部或其材质等能够吸收诱导加热时的热量造成的导向构件6本身的热膨胀等，可实现仅在齿部Wa上形成更高精度的淬火纹路。

即，在所述诱导加热装置20上，将安装有工件W的导向构件6设定在上升位置，在此状态下，通过线圈构件5对工件W的齿部Wa进行诱导加热，将该诱导加热后的工件W与导向构件6一起设定在下降位置，从冷却水供应部4b喷射冷却水，即，通过大致连续地进行诱导加热及冷却，急速冷却加热后的齿部Wa。以此方式，通过控制装置的控制可自动进行工件W淬火所需的诱导加热工序及急速冷却工序。

如此，所述加热线圈1，具备设有冷却水流路4a及冷却水喷射部4b的圆柱状构件4、配置在圆柱状构件4的外周面的线圈构件5、以及可覆盖线圈构件5的外表面的环状导向构件6，将圆柱状构件4定位到工件W齿部Wa的内侧，同时，在工件W的外周面外侧配置有可上下运动的导向构件6，在此状态下可大致连续地进行诱导加热及冷却，因此，即使工件W的内周面有齿部Wa，也可在向线圈构件5输出了高频电流后从冷却水喷射部4b喷射出冷却水，利用诱导加热轻松实现工件W内周面的淬火等规定的热处理，并能够在工件W的内周面稳定且高精度地形成规定品质的热处理状态。

另外，在圆柱状构件4的长度方向一端设有冷却水流路4a的进水口(管道接头15)，在圆柱状构件4的另一端设有冷却水喷射部4b，可从其外周面向外侧方向喷射冷却水，因此，在向冷却水喷射部4a供应规定量的冷却水的同时，能够从喷射孔4b1均匀且顺畅地呈放射状向工件W的内周面喷射冷却水，能够给内周面的齿部Wa进行高精度的热处理。

另外，导向构件6处于上升位置时，工件W的内周面与线圈构件5的外周面相向，导向构件6处于下降位置时，工件W的内周面与圆柱状构件4的冷却水喷射部4b的外周面相向，因此，在导向构件6内安装工件W，只要使其沿着圆柱状构件4的外周面上下运动，即可轻松且准确地设定加热位置及冷却位置，能够缩短淬火作业的准备时间等，能够提高其作业效率。

而且，由于导向构件6的侧壁6a是由分成4分的半圆弧状黄铜导板接连设置形成，因此，在对工件W内周面进行诱导加热时，可减少对其外周面的热影响，能够防止淬火纹路流向外周面等，能够在工件W内周面得到更高精度的热处理品质。

另外，线圈构件5具备由铜管组成的线圈5a、以及如同覆盖线圈5a的上下面以及内周面的、截面略呈コ字形的多个芯体5b，同时，由于线圈5a内有循环供应的冷却水，因此，能够高效地将线圈5a的磁束输出到工件、能够减少因向线圈构件5通电而产生的热量等，能够提高加热效率，能够节省线圈装置1的电力。另外，根据要进行热处理的工件W的形状，准备多种导向构件6的形状，可通过更换导向构件6应对各种形态的工件W，能够提高加热线圈1的通用性。

另外，在所述实施例中，圆柱状构件4、线圈构件5或导向构件6的形状或材质等的形态均为一个示例，在能够得到同等作用效果且不脱离本发明涉及的各项发明的主旨范围内，可适当进行变更。

本发明不限于内表面有齿部的被加热物体，可用于有内外周面的各种形状的被加热物体的内周面淬火或退火等热处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种诱导加热线圈，其特征在于：它由圆柱状构件、线圈构件以及导向构件构成，圆柱状构件由绝缘体组成、绝缘体内部设有冷却水流路、同时在其长度方向另一端设有冷却水喷射部，线圈构件布置在该圆柱状构件长度方向规定位置的外周面上，导向构件覆盖该线圈构件以及所述冷却水喷射部的外侧，所述圆柱状构件设置在被加热物体内周面的内侧，其外周面外侧设置了可上下运动的所述导向构件，在此状态下可大致连续地对所述被加热物体进行诱导加热及冷却；

所述线圈构件具有按规定次数缠绕或圆或方的铜管形成的外形略呈圆柱状的线圈；

该圆柱状构件、线圈构件以及导向构件构成线圈体，该诱导加热线圈还具有支撑该线圈体上端部的线圈卡箍部；该线圈构件的线圈的铜管两端部以电气及机械的方式连接到线圈卡箍部的冷却用角铜管上；在支撑线圈构件的圆柱状构件上形成了用于冷却工件的冷却水流路，同时，从支撑线圈构件的线圈卡箍构件到线圈形成了由角铜管组成的冷却水流路，即线圈的铜管两端部电气及机械的方式连接到线圈卡箍部的冷却用角铜管上，角铜管用于冷却线圈本身；

该导向构件的侧壁由黄铜导板分成多个部分，各导板的材质或其接合部能够吸收诱导加热时的热量造成的导向构件本身的热膨胀，现仅在齿部Wa上形成更高精度的淬火纹路。

2.根据权利要求1所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述圆柱状构件在其长度方向的一端设有所述冷却水流路的进水口，该圆柱状构件长度方向的另一端设有所述冷却水喷射部，可从其外周面向外侧方面喷射冷却水。

3.根据权利要求1或2所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述导向构件处于上升位置时，所述被加热物体的内周面与所述线圈构件的外周面相向，处于下降位置时，所述被加热物体的内周面与所述圆柱状构件的冷却水喷射部的外周面相向。

4.根据权利要求1或2所述诱导加热线圈，其特征在于，所述导向构件采用的材质及/或形态可在诱导加热所述被加热物体的内周面时降低对该被加热物体外周面的热量影响。

5.根据权利要求3所述诱导加热线圈，其特征在于，所述导向构件采用的材质及/或形态可在诱导加热所述被加热物体的内周面时降低对该被加热物体外周面的热量影响。

6.根据权利要求1或2所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述线圈构件具有通过缠绕规定导体形成的略呈圆筒状的线圈、以及如同覆盖该线圈的上下面以及内周面的、截面略呈コ字形的芯体。

7.根据权利要求3所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述线圈构件具有通过缠绕规定导体形成的略呈圆筒状的线圈、以及如同覆盖该线圈的上下面以及内周面的、截面略呈コ字形的芯体。

8.根据权利要求4所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述线圈构件具有通过缠绕规定导体形成的略呈圆筒状的线圈、以及如同覆盖该线圈的上下面以及内周面的、截面略呈コ字形的芯体。

9.根据权利要求5所述的诱导加热线圈，其特征在于：所述线圈构件具有通过缠绕规定导体形成的略呈圆筒状的线圈、以及如同覆盖该线圈的上下面以及内周面的、截面略呈コ字形的芯体。

10.一种诱导加热装置，其特征在于：它具备圆柱状构件、线圈构件以及导向构件，圆柱状构件由绝缘体构成，其绝缘体内部设有冷却水流路、同时其长度方向另一端设有冷却水喷射部，线圈构件布置在该圆柱状构件长度方向规定位置的外周面上，导向构件覆盖该线圈构件以及所述冷却水喷射部的外侧，加热物体内周面的内侧设置所述圆柱状构件，该被加热物体的外周面外侧配置使所述导向构件上下运动诱导加热线圈、向所述线圈构件的两端输送规定的高频电流的高频信号发生器，向所述圆柱状构件的冷却水流路提供冷却水的冷却水供应装置，以及使所述导向构件上下运动的导向上下装置；

所述线圈构件具有按规定次数缠绕或圆或方的铜管形成的外形略呈圆柱状的线圈；

该圆柱状构件、线圈构件以及导向构件构成线圈体，该诱导加热线圈还具有支撑该线圈体上端部的线圈卡箍部；该线圈构件的线圈的铜管两端部以电气及机械的方式连接到线圈卡箍部的冷却用角铜管上；在支撑线圈构件的圆柱状构件上形成了用于冷却工件的冷却水流路，同时，从支撑线圈构件的线圈卡箍构件到线圈形成了由角铜管组成的冷却水流路，即线圈的铜管两端部电气及机械的方式连接到线圈卡箍部的冷却用角铜管上，角铜管用于冷却线圈本身；

该导向构件的侧壁由黄铜导板分成多个部分，各导板的材质或其接合部能够吸收诱导加热时的热量造成的导向构件本身的热膨胀，现仅在齿部Wa上形成更高精度的淬火纹路。