JP2000068043A - テーパー体の誘導加熱コイル - Google Patents

テーパー体の誘導加熱コイル

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JP2000068043A
JP2000068043A JP10234097A JP23409798A JP2000068043A JP 2000068043 A JP2000068043 A JP 2000068043A JP 10234097 A JP10234097 A JP 10234097A JP 23409798 A JP23409798 A JP 23409798A JP 2000068043 A JP2000068043 A JP 2000068043A
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tapered
heated
axial
conductor
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JP10234097A
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English (en)
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Naoyuki Hiraiwa
尚之 平岩
Hiroshi Hasegawa
宏 長谷川
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Neturen Co Ltd
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Neturen Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 テーパー面を均一に加熱できるテーパー体の
誘導加熱コイル 【解決手段】 被加熱テーパー体Wの円周面を円弧状に
取り巻く円弧状導体A,B,C,D,Jが軸方向の少な
くも2か所以上の円周に配設され、複数の軸方向導体1
〜4が軸方向に延長して配設され、円弧状導体A〜D,
Jと軸方向導体1〜4とが一筆書きに接続されて一方の
誘導子11が形成され、この一方の誘導子11と、同様
に円弧状導体E〜G,Hと軸方向導体5〜8とにより形
成された他方の誘導子12とが被加熱テーパーWの円周
面に対向して配設され、この双方の誘導子11、12の
円弧状導体A,B,C,E,F,Gの軸方向位置が互い
にずれ、かつ双方の誘導子の導体が一筆書きをなすよう
に一体に接続されてコイル回路が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてテーパー
ロールのテーパー部外周を焼入れしたり、複数の段を有
する段付き軸などの複数段の軸を同時に焼入れたりする
テーパー体の誘導加熱コイルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、テーパーロールなどの大型のテー
パー体の外周表面焼入れにおいては、図3に示すような
被加熱テーパー体Wの勾配の径に沿ってコイルが巻かれ
たマルチターンの巻線型コイルを使用するか、あるいは
図4に示すような勾配面に平行に軸方向に配設された軸
方向導体を有する加熱コイルが使用された。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テーパ
ー体の面を誘導加熱すると、テーパー体の大径部に比し
て先端の小径部の熱容量が小さいために、大径部に比し
小径部の温度が高くなる。したがって、前記巻線型コイ
ルによりテーパー体を均一温度に加熱するには、被加熱
面とコイルとの隙間を大径部で小さく、小径部で大きく
とらねばならない。このテーパー面を均一温度に加熱す
るための隙間の設定と調整は難しく、大径部で焼きが入
らず、小径部でオーバーヒートするなどの問題点があっ
た。一方、図4に示すテーパー面に軸方向に配設された
軸方向導体により加熱する軸線型コイルでは、前記の隙
間調整は容易になるが投入電力を大きくしなければなら
ないという問題点があった。
【0004】そこで本発明は、上記問題点を解消し、上
記欠陥がないテーパー体の誘導加熱コイルを提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のテーパー体の誘導加熱コイルは、軸方向の少
なくも2か所以上の円周に配設されテーパー体の被加熱
面との間に所定の隙間を形成して円弧状に取り巻いた円
弧状導体と、該テーパー体の被加熱面との間に所定の隙
間を形成させて勾配面に沿って軸方向に延長された複数
の軸方向導体とが一筆書きに接続されて一方の誘導子が
形成され、該一方の誘導子と同様に形成された他方の誘
導子との一対の誘導子が被加熱テーパー円周面に対向し
て配設され、該対向する双方の誘導子の前記円弧状導体
の軸方向位置が互いにずれ、かつ双方の誘導子の導体が
一筆書きをなすように一体に接続されてコイル回路が形
成されたことを特徴とするものである。
【0006】即ち、本発明のテーパー体の誘導加熱コイ
ルは、テーパー体の外周面を円弧状に取り巻く円弧状導
体を2か所以上のテーパー部におき、この円弧状導体を
軸方向に延長された軸方向導体により一筆書きに接続し
て一方の誘導子を構成させ、この一方の誘導子と、同様
に形成された円弧状導体の軸方向位置が異なるもう一つ
の他方の誘導子とを被加熱テーパー体の円周面に対向さ
せて配設し、この一対の誘導子の誘導体を一筆書きで接
続したものである。
【0007】かかる構成によれば、円弧状導体によって
軸方向に平行な磁束が発生し、前記図3に示したマルチ
ターンコイルと同様の作用によりテーパー面の円周に沿
って誘導加熱され、かつ、図4に示す軸線型コイルと同
様に軸方向導体により発生する軸方向に直角の磁束によ
りテーパー面が軸線方向に加熱される。したがって、被
加熱テーパー体を回転しながら加熱することにより、テ
ーパー全面を均一加熱できる。
【0008】なお、本発明の誘導加熱コイルでは、相隣
る円弧状導体に互いに逆方向に電流が流れて互いに逆方
向の磁束が発生する場合が生ずるが、導体間の間隔が大
きいので互いの磁束が干渉することはない。
【0009】上記構成により、本発明の誘導加熱コイル
は、軸方向導体と被加熱テーパー面との隙間を修正する
ことが比較的簡単にできるとともに、円弧状誘導体と被
加熱テーパー面との隙間も比較的容易に調整できる。ま
た、軸方向導体だけでなく、円弧状導体による誘導加熱
も行われるので、図4に示す従来の軸方向導体だけで加
熱するコイルに比し投入電力が小さくて済み、設備が軽
減されるという利点がある。このように、コイルと被加
熱面との隙間調整が容易にできるので、焼入れ面の各部
の熱容量が異なるテーパー体の加熱でも大径部から小径
部まで均一温度に加熱でき、均一な焼入硬さが得られ
る。
【0010】また、本発明の誘導加熱コイルは、前記円
弧状導体の円弧の長さが、被加熱テーパー体の大径部に
対応する導体ほど長く小径部に対応する導体ほど短くさ
れ、さらに導体と被加熱テーパー面との隙間が該テーパ
ー体の小径部ほど大きくされることが誘導加熱における
軸方向の温度差を少なくするために望ましい。
【0011】前述したように、テーパー体は根元の大径
部ほど熱容量が大きく、先端の小径部ほど熱容量が小さ
いので、加熱の際に根元の温度が上がり難く先端部の温
度が上がりやすい。本発明の誘導加熱コイルは、大径部
に対応する円弧状導体の長さを長く、小径部ほど短くす
ることにより、大径部の誘導加熱の効果を大きく、小径
部ほど小さくして、加熱温度の均一化を図るものであ
る。また、前記導体と被加熱テーパー面との隙間をテー
パーの先端側ほど大きくすることにより、熱容量の小さ
い先端側の温度上昇を抑えて先端側と根元との加熱温度
を均一にできる。この導体と被加熱テーパー面との隙間
を小径部ほど大きくするのは円弧状導体だけでも、ある
いは軸方向導体も含めて大きくしてもよい。
【0012】また、一つ以上の前記円弧状導体を螺旋の
一部を形成する螺旋状短弧を形成させることにより、円
弧状導体が加熱する範囲の軸方向の幅が広くなり、軸方
向導体との複合効果が発揮されて一層均一加熱されるの
で望ましい。
【0013】上記本発明のテーパー体の誘導加熱コイル
は、テーパー体の加熱のみでなく、図5に示すような段
付き軸W1の各段軸を同時加熱する加熱コイル10とし
ても使用できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図1は本発明のテーパー体
の誘導加熱コイルの構造を示す斜視図、図2は図1の円
弧状導体の配置を示す断面図である。
【0015】これらの図において、誘導加熱コイル10
は、被加熱テーパー体Wの円周方向に対向して配設され
た第1誘導子11と第2誘導子12の一対の誘導子から
なる。第1誘導子11および第2誘導子12の円弧状導
体A,B,C,E,F,Gは、テーパー面の軸方向にず
らした位置の円周を取り巻くように配設され、対応する
テーパー面との間に所定の隙間が形成される半径を有す
る短弧状を形成している。
【0016】第1誘導子11の円弧状導体AとBの一端
は、軸方向に延長して配設された軸方向導体1により接
合され、円弧状導体Bの他端は導体1と同様の軸方向導
体3の一端に接合されている。円弧状導体Aの他端と円
弧状導体Cの一端は軸方向導体2により接合され、円弧
状導体Cの他端は軸方向導体4の一端に接合されてい
る。
【0017】第2誘導子12も第1誘導子11と同様
に、円弧状導体EとFの一端は、軸方向に延長して配設
された軸方向導体5により接合され、円弧状導体Fの他
端は軸方向導体7の一端に接合されている。円弧状導体
Eの他端と円弧状導体Gの一端は軸方向導体6により接
合され、円弧状導体Gの他端は軸方向導体8の一端に接
合されている。
【0018】上記の一対の第1誘導子11と第2誘導子
12を、図1に示すように被加熱テーパー面の円周に相
対する位置に置き、第1誘導子11の軸方向導体3と第
2誘導子12の軸方向導体7の他端同士を円弧状導体D
で接続し、第1誘導子11の軸方向導体4の他端を円弧
状導体Jを介してリード部Mに接続する。そして、第2
誘導子12の軸方向導体8の他端を円弧状導体Hを介し
てリード部Kに接続する。これにより、リード部K−H
−8−G−6−E−5−F−7−D−3−B−1−A−
2−C−4−J−リード部Mの順に各誘導子が一筆書き
で接続されて誘導コイル10が形成される。
【0019】円弧状導体A〜Gの位置はそれぞれ軸方向
位置がずれるように配設される。本実施形態では、各円
弧状導体の高さ位置は図2に示すように、上から下に、
A=E→B→F→C→G→D=H=Jの順にされてい
る。また、各円弧状導体の円弧長さも、上記高さ順に上
ほど長く、下ほど短い長さにされている。このよう導体
の長さを上ほど大きくするのは、前述のように熱容量の
大きい上部の大径部をより加熱するためである。一方、
最下部のD,H,Jの3個の短弧で形成される円形コイ
ルの径は、図1に示すように被加熱テーパー面との隙間
が大きくなるように径が大きくされ、先端の小径部の温
度が上がり過ぎないようにされている。
【0020】本実施形態では、各円弧状導体A,E,
B,F,C,Gと被加熱テーパー面との隙間、軸方向導
体1,2,3,4,5,6,7,8の長さ方向の被加熱
テーパー面との隙間は全て等しくしたが、勾配の大きい
テーパー体の加熱では、下部ほど隙間を大きくとっても
良い。また、各円弧状導体A,E,B,F,C,G,D
HJ間の軸方向間隔を下部ほど広げても良い。
【0021】上記構成の誘導加熱コイルにおいて、図2
に示すように被焼入れテーパー面と円弧状導体A〜Gと
の間に所定の隙間ができるようにテーパー体Wを装入す
る。D,H,Jで構成する円弧状コイルとの隙間はテー
パー体先端部の過熱を防ぐために大きくされている。こ
の状態で、図示しない駆動手段により被焼入れテーパー
体を回転しながら誘導加熱コイル10に通電すると、前
述した円弧状導体A〜C,E〜G,DHJと軸方向導体
1〜8の効果により被加熱面が誘導加熱される。前述し
たように、大径部から小径部まで表面が均一に加熱され
るので、焼入れ温度に加熱後、冷却液噴射などによって
急冷することにより、均一な焼入れ硬さが得られる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のテーパー
体の誘導加熱コイルによれば、複数の円弧状導体と軸方
向導体とによりテーパー面を加熱するので、小さい投入
電力で均一加熱ができる。また、本発明のテーパー体の
誘導加熱コイルは、被加熱テーパー面と誘導体との隙間
の調整が比較的容易なので、勾配の異なるテーパー体に
も対応性がよい。これにより、大径部と小径部で熱容量
の異なるテーパー体の焼入れにおいても、軸方向の加熱
温度を均一にすることができ、小径部の温度が上がり過
ぎて焼き割れを生ずるようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態のテーパー体の誘導加熱コイル
の斜視図である。
【図2】図1の誘導加熱コイルの円弧状導体の位置を示
す断面図である。
【図3】従来の巻線型コイルによりテーパー体を加熱す
る説明図である。
【図4】従来の軸方向導体コイルによりテーパー体を加
熱する説明図である。
【図5】本発明の誘導加熱コイルの他の用途の一つを説
明する図である。
【符号の説明】
1,2,3,4,5,6,7,8 軸方向導体 10 誘導加熱コイル 11 第1誘導子 12 第2誘導子 A,B,C,D,E,F,G,H,J 円弧状導体 M,K リード部 W 被加熱テーパー体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向の少なくも2か所以上の円周に配
    設されテーパー体の被加熱面との間に所定の隙間を形成
    して円弧状に取り巻いた円弧状導体と、該テーパー体の
    被加熱面との間に所定の隙間を形成させて勾配面に沿っ
    て軸方向に延長された複数の軸方向導体とが一筆書きに
    接続されて一方の誘導子が形成され、該一方の誘導子と
    同様に形成された他方の誘導子との一対の誘導子が被加
    熱テーパー円周面に対向して配設され、該対向する双方
    の誘導子の前記円弧状導体の軸方向位置が互いにずれ、
    かつ双方の誘導子の導体が一筆書きをなすように一体に
    接続されてコイル回路が形成されたことを特徴とするテ
    ーパー体の誘導加熱コイル。
  2. 【請求項2】 前記円弧状導体の円弧の長さが、被加熱
    テーパー体の大径部に対応する導体ほど長く、小径部に
    対応する導体ほど短くされたことを特徴とする請求項1
    に記載のテーパー体の誘導加熱コイル。
  3. 【請求項3】 前記導体と被加熱テーパー面との隙間が
    該テーパー体の小径部ほど大きくされたことを特徴とす
    る請求項1または2に記載のテーパー体の誘導加熱コイ
    ル。
  4. 【請求項4】 一つ以上の前記円弧状導体が、螺旋の一
    部を形成する螺旋状短弧を形成していることを特徴とす
    る請求項1から3のいずれかに記載のテーパー体の誘導
    加熱コイル。
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