JP2005325409A - リング状品の高周波熱処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的大きな軸受軌道輪等の加熱に用いられる。短時間で均一に昇温させることができ、また装置も小型のもので済むリング状品の高周波熱処理方法および装置を提供する。
【解決手段】 複数の馬蹄形の加熱コイル１を、被処理物であるリング状品Ｗの円周方向の複数箇所に対応して配置し、リング状品Ｗの円周方向の一部を加熱コイル１内に介在させる。リング状品Ｗをリング中心Ｏ回りに回転させながら、加熱コイルに高周波電流を給電し、焼入または焼戻のための誘導加熱を行う。複数の加熱コイル１は、互いにリング状品Ｗに対する離間距離、角度、および向きの少なくと一つが異なるものとしても良い。
【選択図】 図１

Description

この発明は、転がり軸受の軌道輪等のリング状品につき、焼入や焼戻に際する加熱を高周波誘導加熱により行うリング状品の高周波熱処理方法および装置に関する。

転がり軸受の軌道輪の焼入れは、雰囲気炉で全体焼入することが一般的である。車輪用軸受等では、高周波焼入が採用されることもあるが、これは、軌道面の表面部のみに焼入を施すような局部的な焼入に限られる。
このように雰囲気炉による焼入が一般的であるが、多品種少量生産の場合、炉による熱処理では、炉の処理可能個数に対して半端な個数となることがあり、効率が悪い。また、要求に応じて必要時に必要個数だけ焼入品をラインに供給したり、外部に納品するような場合は、炉による焼入れでは在庫を多く抱えることが必要となる。炉による加熱は、炉内に入れた位置によっても、加熱温度がばらつくことがある。

このため、軸受軌道輪の焼入を、１個ずつ高周波焼入で行うことを試みた。高周波焼入によると、必要個数だけを処理することができ、また処理品間でのばらつきの少ない均一な熱処理が可能となる。
リング状品の焼入に際する加熱方法としては、単巻の加熱コイルを用い、その内周に同心にリング状品を配置し、高周波誘導加熱を行う方法がある（例えば非特許文献１）。外径の異なるリング状品を加熱する場合は、リング状品の外径に応じた内径の加熱コイルが用いられる。

しかし、リング状品がある程度外径の大きいものであると、単巻の加熱コイルの内周にリング状品を配置するのでは、装置が大きくなってしまう。１個ずつ加熱する装置では、軸受軌道輪のような量産品の場合、多数の装置を並設する必要があるため、個々の装置の小型化が要求される。
ターンテーブル軸受等の特に大型の軸受軌道輪については、加熱コイルに馬蹄形のものを用い、軌道輪の外周に沿って移動させるものがある（例えば特許文献１）。この特許文献１は、未焼入のソフトゾーンを無くし、均熱化を図る発明を開示したものである。この装置では、ターンテーブル軸受のような特別に大きなものには効果的であるが、一般の転がり軸受における比較的大きい軌道輪の程度では、馬蹄形のコイルを移動させる機構が複雑であるため、好ましくない。

そこで、図１１に示すように、馬蹄形の加熱コイル５１を用い、リング状品Ｗをそのリング中心Ｏ回りで回転させることで、リング状品Ｗの全周にわたり、焼入のための加熱を高周波誘導加熱で行うことを試みた。
（社）日本熱処理技術協会／日本金属熱処理工業会編集、「熱処理技術入門」大河出版、平成１３年４月２５日発行、第２８５頁 特開平６−２００３２６号公報

しかし、図１１のような一つの馬蹄形の加熱コイル５１を用いた加熱装置では、リング状品Ｗが回転して加熱コイル５１から離れた円周方向部分が自然冷却される。そのため、リング状品Ｗの各部の温度は、例えば図１２に温度変化の概念を示すように、加熱と自然冷却とが繰り返されながら次第に温度上昇することになり、加熱の効率が悪く、短時間で昇温させることが難しい。また、円周方向の各部で温度差が生じる恐れがあり、均一な昇温が難しい。加熱むらは、焼入品質のばらつきにつながり、軸受軌道輪等のような高精度な機械部品では、転動寿命等の重大な品質に影響する。また、軸受軌道輪のような量産品では、加熱時間は生産性に大きく影響する。

この発明の目的は、短時間で均一に昇温させることができ、また装置も比較的小型のもので済むリング状品の高周波熱処理方法および装置を提供することである。
この発明の他の目的は、部位による加熱むらを出来だけ無くすことである。

この発明のリング状品の高周波熱処理方法は、複数の馬蹄形の加熱コイルを、被処理物であるリング状品の円周方向の複数箇所に対応して配置し、リング状品の円周方向の一部を加熱コイル内に介在させ、前記リング状品をリング中心回りに回転させながら、前記加熱コイルに高周波電流を給電して焼入または焼戻のための誘導加熱を行う方法である。
この方法によると、馬蹄形の加熱コイルを円周方向の複数箇所に配置し、リング状品を回転させるため、加熱コイルから離れた回転位置で生じる自然冷却を少なくできる。そのため、短時間で均一に昇温させることができる。また馬蹄形の加熱コイルを用いるため、リング状品を内周に入れるリング状の加熱コイルを用いるものと比べて、装置が小型のもので済む。そのため、量産等のために熱処理装置を多数並設しても、床面積が小さくて済む。

この発明方法において、加熱コイルを３個以上とし、これら各加熱コイルの前記リング中心に対する半径方向位置を変更することにより、互いに径の異なるリング状品の熱処理を行うようにしても良い。
加熱コイルの配置を変えることで、リング状品の径の違いに対応できるため、多品種少量生産の場合にも、リング状品の径毎に異なる加熱コイルを準備する必要がなく、設備コストが低減できる。

この発明方法において、複数配置される加熱コイルのうちのいずれかを、前記リング状品に対して、他の加熱コイルとは離間距離、角度、および向きの少なくと一つを異なるものとしても良い。各加熱コイルの全てを互いに距離，角度，向き等が異なるものとしても良く、また一部の加熱コイルだけを距離，角度，向き等が異なるものとしても良い。
馬蹄形の加熱コイルは、リング状品の周方向の一部に跨がるように位置するため、その馬蹄形の底側と先端側等で、リング状品に対する距離等が異なり、表皮効果等によってリング状品の断面の全体に均一な加熱を行うことが難しいことがある。しかし、一部の加熱コイル、または各加熱コイルを、リング状品に対して距離，角度，向き等が異なるものとして、その距離，角度，向きを適宜設定することで、リング状品の部位による加熱むらをなくし、均一な加熱を行うことができる。例えば、リング状品における、ある加熱コイルでは加熱を行い難い部位を、他の加熱コイルでは加熱を行い易いようにし、加熱むらを無くすことができる。

この発明方法において、リング状品は、任意周方向部分の断面形状が軸方向に非対称の形状のものであっても良い。例えば、幅方向の一端側が薄く、他端側が厚いものであっても良い。その場合は、馬蹄形の加熱コイルにおける底側にリング状品の肉厚の厚い部分を位置させるようにする。
馬蹄形の加熱コイルでは、その底側の方が加熱効率を高く得易い。そのため、底側にリング状品の肉厚の厚い部分を位置させることで、断面形状が非対称形状のリング状品であっても、均熱化を図ることができる。

この発明方法において、加熱中のリング状品の温度を温度測定手段で測定し、測定結果に応じて前記加熱コイルへ給電する高周波電流の出力を制御することにより、リング状品の全体の加熱温度の均一性を高めるようにしても良い。測定結果に応じた加熱コイルへの給電の制御は、例えば、リング状品の複数点を測定して、個々の加熱コイル毎に別々に行うようにしても、また一部の加熱コイルだけを別に行うようにしても良い。
このように、リング状品の温度を実測して加熱コイルの出力を制御することで、より一層の均一加熱が行える。特に、複数配置される加熱コイルを個別に制御する場合は、リング状品の部位による温度に応じた制御が行えて、加熱の均一化が図り易い。また、全ての加熱コイルを同様に制御する場合において、温度上昇結果に応じて加熱速度を緩めることなどで、リング状品の内部での熱伝導を待ち、加熱の均一化を図りながら、できるだけ短時間で加熱することが可能になる。

この発明方法において、前記リング状品が転がり軸受の軌道輪であっても良い。
転がり軸受の軌道輪は、硬度や残留オーステナイト量等が、転動寿命に大きく影響し、その焼入品質のむらは短寿命化につながる。また、軸受軌道輪は、多品種少量生産の場合でも、ある程度は量産されることになる。そのため、この発明における短時間で均一に昇温させることができるという利点が、効果的に発揮され、寿命等の品質の安定化が達成できる。

この発明のリング状品の高周波熱処理装置は、被処理物であるリング状品を支持してリング中心回りに回転させるワーク支持手段と、このワーク支持手段に支持されたリング状品の円周方向に離れて設置され、それぞれ前記リング状品の円周方向の一部を介在させる複数の馬蹄形の加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を給電して焼入または焼戻のための誘導加熱を行わせる高周波電源とを備える。
この構成の高周波熱処理装置によると、この発明方法の高周波熱処理方法により、短時間で均一に昇温させることができ、安定した品質の熱処理が行える。また、馬蹄形の加熱コイルを用いるため、装置が小型のもので済む。

前記加熱コイルは、前記円周方向に離れて３個以上設け、これら各加熱コイルの前記リング中心に対する半径方向位置を変更可能な加熱コイル支持手段を設けても良い。
この構成の場合、加熱コイルの半径方向位置の調整によって、同じ高周波熱処理装置により、種々の径のリング状品の加熱を行うことができる。

また、複数配置される加熱コイルのうちのいずれか一つまたは複数を、前記リング状品に対して、他の加熱コイルとは離間距離、角度、および向きの少なくとも一つを異なるものとしても良い。
複数の加熱コイルのリング状品に対する離間距離、角度、向き等を異ならせることで、一つの加熱コイルでは加熱を行い難い部位を、他の加熱コイルで加熱することができ、加熱むらが防止できる。そのため、リング状品が複雑な断面形状のものであっても、均一な加熱が行える。

この発明装置において、加熱中のリング状品の温度を測定する温度測定手段を設け、その測定結果に応じて、リング状品の全体の加熱温度の均一性が高められるように、前記加熱コイルへ給電する高周波電流の出力を制御する電源制御手段を設けても良い。
温度を実測して出力を制御することで、より一層、均一な加熱が行え、またできるだけ短時間で加熱することが可能となる。

この発明装置において、前記加熱コイルの前記加熱コイルに対する離間距離、角度、および向きの少なくとも一つを、駆動源の動作によって調整可能とする加熱コイル支持手段を設け、加熱中のリング状品の温度を測定する温度測定手段を設け、その測定結果に応じて、リング状品の全体の加熱温度の均一性が高められるように、前記加熱コイル支持手段の前記駆動源を制御して加熱コイルの離間距離、角度、および向きの少なくとも一つを制御するコイル位置・姿勢制御手段を設けても良い。
この構成の場合、温度測定結果に応じて、加熱コイルを適切な離間距離、または角度，向き等の姿勢に制御することにより、より一層均一な加熱を行うことができる。

この発明のリング状品の高周波熱処理方法および装置は、複数の馬蹄形の加熱コイルを、被処理物であるリング状品の円周方向の複数箇所に対応して配置し、リング状品の円周方向の一部を加熱コイル内に介在させて、前記リング状品をリング中心回りに回転させながら、前記加熱コイルに高周波電流を給電して焼入または焼戻のための誘導加熱を行うため、短時間で均一に昇温させることができ、また装置も比較的小型のもので済む。
特に、複数配置される加熱コイルのうちのいずれかを、前記リング状品に対して、他の加熱コイルとは離間距離、角度、および向きの少なくと一つを異なるものとする場合は、より一層均一な加熱が行える。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この熱処理装置は、被処理物であるリング状品Ｗを支持してリング中心Ｏ回りに回転させるワーク支持手段３と、このワーク支持手段３に支持されたリング状品Ｗの円周方向に離れて設置される複数の馬蹄形の加熱コイル１と、これら加熱コイル１に高周波電流を給電して焼入または焼戻のための誘導加熱を行わせる高周波電源２とを備える。また、加熱コイル１内に焼入冷却液を供給する焼入冷却液供給装置４を備える。加熱コイル１の個数は、３個以上とすることが好ましく、この実施形態では４個としている。

リング状品Ｗは、例えば転がり軸受の内輪または外輪等の軌道輪である。高周波電源２は、交流商用電源等から受電盤（図示せず）を介して得た電流を、所定周波数の高周波に変換して加熱コイル１に供給する手段であり、サイリスタインバータ式やトランジスタインバータ式等のものが使用される。高周波電源２と加熱コイル１との間には電流変成器（図示せず）を介在させる。

加熱コイル１は、断面形状が馬蹄形のものであって、リング状品Ｗの円周方向の一部を介在させるものである。この例では、加熱コイル１は、リング状品Ｗに相対的に幅方向に出入り可能な馬蹄形とされている。ここで言う馬蹄形は、Ｕ字状やコ字状であっても、またＣ字状であっても良い。加熱コイル１の幅は、リング状品Ｗの円周方向の一部の長さのものとされる。図３（Ａ）に示すように、加熱コイル１の対向壁部１ａ，１ｂは、リング状品Ｗと同心の円筒面状に湾曲したものであっても良く、また平板状としても良い。

加熱コイル１は、中空とされて内部が焼入冷却液の流路７とされ、かつ馬蹄形の内側空間へ焼入冷却液を吐出させる吐出孔８が壁面に設けられている。加熱コイル１は、流路の接続口（図示せず）を有していて、図１の焼入冷却液供給装置４に配管等で接続される。焼入冷却液供給装置４からは、加熱コイル１の冷却およびリング状品Ｗの冷却のための焼入冷却液が、所定のタイミングで供給される。
なお、加熱コイル１は、加熱専用のものとし、リング状品Ｗの急冷は加熱コイル１とは離れた箇所で行うようにしても良い。その場合は、加熱コイル１に吐出孔８を設けることは不要である。また、加熱コイル１は、その馬蹄形の両端が、高周波電源２に配線で接続される。

図１において、ワーク支持手段３は、リング状品Ｗを載せて回転可能なものであり、フレーム（図示せず）に軸受１３等で回転自在に支持された回転台１２と、この回転台１２を回転駆動するモータ等の駆動源１４とを備える。回転台１２は、リング状品Ｗとの接触部分ができるだけ少なく、かつリング状品Ｗを安定支持できる形状のものが好ましい。また、回転台１２は、高温による変形が少ないように、セラミックス製のもの等が用いられる。
なお、回転台１２と加熱コイル１とは、リング状品Ｗの出し入れが可能なように、昇降ガイド（図示せず）によって相対的に昇降可能とされている。またワーク支持手段３に対し、リング状品Ｗを自動で出し入れするローディク装置（図示せず）を設けても良い。

上記構成の高周波熱処理装置による熱処理方法を説明する。図１のようにリング状品Ｗをワーク支持手段３で支持し、各加熱コイル１内に介在させる。このリング状品Ｗを回転台１２と共に駆動源１４で回転させながら、各加熱コイル１に高周波電源２から高周波電力を供給する。加熱コイル１に高周波電流が流れることにより、交番磁束が発生し、リング状品Ｗが誘導加熱される。すなわち、リング状品Ｗを通る磁束の変化によるヒステリシス損や渦電流損等により発熱現象が生じる。

リング状品Ｗの温度が焼入のために必要な所定の温度（例えば８５０℃前後）まで昇温すると、その温度を一定時間維持した後、加熱コイル１内に焼入冷却液を供給して吐出孔８から吐出させ、リング状品Ｗを急冷する。これにより、リング状品Ｗが焼入される。この焼入は、例えばリング状品Ｗの表面部だけでなく芯まで全体に渡るように行う。
この後、焼戻処理として、上記と同様にリング状品Ｗを回転させながら、加熱コイル１に高周波電力を供給し、焼戻温度に加熱しても良い。焼戻は、加熱コイル１とは別の手段で行うようにしても良い。また、これとは逆に、この高周波熱処理装置は、焼戻専用に用いても良い。

このように加熱コイル１により誘導加熱を行うときに、リング状品Ｗは加熱コイル１を通過するときは加熱されるが、隣合う加熱コイル１間を通過する間は自然冷却される。しかし、加熱コイル１は円周方向に複数設けられているため、冷却期間が短い。したがってリング状品Ｗの１点を見れば、例えば図３に温度変化の概念を示すように、段階的ではあるが殆ど温度低下を生じることなく昇温する。そのため、短時間で均一に昇温させることができる。また馬蹄形の加熱コイル１を用いるため、リング状品の外周に配置されるリング状の加熱コイルを用いる場合と比べて、装置が小型のもので済む。そのため、量産等のために熱処理装置を多数並設しても、床面積が小さくて済む。

この実施形態において、各加熱コイル１を、リング状品Ｗのリング中心Ｏ（すなわちワーク支持手段３の回転中心）に対して位置変更可能に固定する加熱コイル支持手段２１を設けても良い。加熱コイル支持手段２１は、例えば図４に示すように、フレーム２２に対して各加熱コイル１をリング半径方向に移動可能に案内するガイド２３と、任意の半径方向位置で固定する止めねじ等の固定具２４とで構成される。
このように加熱コイル１を位置可変とした場合は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、加熱コイル１のリング中心Ｏに対する半径方向位置を変更することにより、互いに径の異なるリング状品Ｗの熱処理を行うことができる。

なお、加熱コイル支持手段２１において、一つの加熱コイル１の半径方向位置と他の各加熱コイル１の半径方向位置とが一致するように、相互に連動させる連動機構（図示せず）を設けても良い。また、モータ等の駆動源を用いて加熱コイル１の位置を変えるようにしても良い。

図５は、図１〜図３に示す第１の実施形態における焼入制御装置５の例を示す。焼入制御装置５は、高周波熱処理装置の全体を制御する装置であり、コンピュータ，電子回路等により構成される。焼入制御装置５は、高周波電源２を制御する電源制御手段３１と、焼入冷却液供給装置４を制御する冷却液制御手段３２と、ワーク支持手段３を制御するワーク支持系制御手段３３とを備える。

電源制御手段３１は、温度設定部３５に設定された所定温度まで加熱し、その温度を所定時間維持するように、高周波電源２の出力する電力を制御するものとされている。電源制御手段３１は、フィードバック制御部３４を有し、リング状品Ｗの温度を実測する温度測定手段２８の測定温度に応じ、加熱コイル１の電力、つまり高周波電源２の出力する電力をフィードバック制御するものとされている。温度測定手段２８には、放射温度計等が用いられる。フィードバック制御部３４は、比例制御、比例微分制御、比例，積分，微分動作を組み合わせたＰＩＤ制御等を行うものとされる。これら比例制御、比例微分制御、ＰＩＤ制御は、温度上昇値等によって切り換えて使用するようにしても良い。

電源制御手段３１において、温度測定結果に応じた加熱コイル１への給電の制御は、例えば、リング状品Ｗの複数点を測定して、個々の加熱コイル１毎に別々に行うようにしても、また一部の加熱コイル１だけを別に制御するようにしても良い。

このように、温度検出手段２８によりリング状品Ｗの温度を実測し、複数個の加熱コイル１の出力を制御することにより、リング状品Ｗの全体をより一層均一に加熱することができる。特に、複数配置される加熱コイル１を個別に制御する場合は、リング状品Ｗの部位による温度に応じた制御が行えて、加熱の均一化が図り易い。また、全ての加熱コイルを同様に制御する場合においても、温度上昇結果に応じて加熱速度を緩めることなどで、リング状品の内部での熱伝導を待ち、加熱の均一化を図りながら、できるだけ短時間で加熱することが可能になる。

図６は、リング状品Ｗの各種の具体例と、加熱コイル１との関係を示す。リング状品Ｗは、図６（Ａ）に示すように転がり軸受の軌道輪である外輪であっても、また同図（Ｂ）に示すように内輪であっても良い。同図（Ａ），（Ｂ）は深溝玉軸受の例であり、各軌道輪は転走溝Ｗａを有している。

図６（Ｃ），（Ｄ）は、リング状品Ｗが円すいころ軸受の内輪および外輪である場合の例をそれぞれ示す。円すいころ軸受の軌道輪のような軸方向に非対称形状のリング状品Ｗの場合は、肉厚の厚い部分を加熱コイル１の底側に配置することが好ましい。
肉厚の厚い部分は熱容量が大きくて昇温し難いが、加熱コイル１の底側は先端側よりも磁束密度を高く得易いため、厚い部分を加熱コイル１の底側に配置することで、断面の全体の均一な昇温が得られる。

図６（Ｅ）に示すように、馬蹄形の加熱コイル１のリング状品Ｗに対する方向は、内径側から加熱コイル１が嵌まる方向としても良い。同図とは逆に、リング状品Ｗの外径側から馬蹄形のリング状品Ｗが嵌まる方向としても良い。なお、図６（Ｅ）〜（Ｇ）は、リング状品Ｗが円すいころ軸受における鍔付きの内輪である場合の例を示す。
また、図６（Ｆ）に示すように、馬蹄形の加熱コイル１の深さは、リング状品Ｗの一部のみが嵌まる深さのものとしても良い。リング状品Ｗが軸方向に肉厚差のある物である場合は、同図のように厚肉側部分が加熱コイル１内に入るようにしても良い。このようなリング状品Ｗの一部のみが嵌まる加熱コイル１は、例えば円周方向に並べて設けられる複数の加熱コイル１のうちの一部の加熱コイル１に適用しても良い。

図６（Ｇ）に示すように、馬蹄形の加熱コイル１は、内周部がリング状品Ｗの断面形状に沿う形状としても良い。同図の例は、リング状品Ｗが円すいころ軸受の鍔付きの内輪であって、加熱コイル１は、一方の対向壁部１ａが内輪の内面に沿うように軸方向に平行とされ、他方の対向壁部１ｂは、内輪の転走面に沿うように傾斜方向に伸びるものとされている。

図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、複数（図示の例では３個）配置される加熱コイル１のうちの１つを、リング状品Ｗに対して、他の加熱コイル１とは逆向きとなる下向きとした例である。ワーク支持手段３Ａは、この実施形態では、向きの異なる加熱コイル１と干渉することなくリング状品Ｗを支持可能なように、各方向の複数のローラ３Ａａで構成されている。一部または全体のローラ３Ａａから、リング状品Ｗにそのリング中心Ｏ回りの回転駆動を与えるようにしている。その他の構成は図１〜図３に示した第１の実施形態と同様である。

馬蹄形の加熱コイル１は、リング状品Ｗの周方向の一部に跨がるように位置するため、その馬蹄形の底側と先端側等で、リング状品Ｗに対する距離等が異なり、表皮効果等によってリング状品Ｗの断面の全体に均一な加熱を行うことが難しいことがある。しかし、この実施形態は、一部の加熱コイル１を、リング状品Ｗに対して他の加熱コイル１とは向き等が逆になるものとしているため、リング状品Ｗの部位による加熱むらをなくし、均一な加熱を行うことができる。
なお、この実施形態では、一部の加熱コイル１の向きを逆向きとしたが、一部の加熱コイル１のリング状品Ｗに対する離間距離または方向を異ならせても良い。これら向き，離間距離，および方向の任意の２つまたは全てを異ならせるようにしても良い。

図８（Ａ）は、図７の例において、リング状品Ｗが円すいころ軸受の内輪である場合を示す。図８（Ｂ）は、同図（Ａ）の例において、加熱コイル１の角度を、リング状品Ｗの外径側の傾斜した転走面に幾分か近づくように斜めとした例を示す。

図９は、図７の実施形態における制御系の構成例を示す。この例では、リング状品Ｗのテーパ状断面形状となった外周面における小径側部分と大径側部分の温度をそれぞれ測定する温度測定手段２８Ａ，２８Ｂを設けている。電源制御手段３１Ａは、２つの温度測定手段２８Ａ，２８Ｂの測定温度に応じて、所定の加熱コイル１と、これに対して向きの異なる加熱コイル１の出力を別個に制御するものとしている。

リング状品Ｗの小径側部分は肉厚が薄くて昇温し易く、外径側部分は肉厚が厚くて昇温され難い。このような異なる部位を別々の温度測定手段２８Ａ，２８Ｂで測定し、その各測定結果に応じて、向きの異なる加熱コイル１を別々に制御することで、部位による肉厚差に係わらずに、温度むらのない均一な加熱が行える。

図１０は、図９の実施形態において、加熱コイル１の個別の出力制御の代わりに、または加熱コイル１の個別の出力制御と共に、コイル位置・姿勢制御手段４０を設けたものである。コイル位置・姿勢制御手段４０は、複数の温度測定手段２８Ａ，２８Ｂの測定結果に応じて、リング状品Ｗの全体の加熱温度の均一化が高められるように、加熱コイル支持手段２１Ａの駆動源を制御するものてある。加熱コイル支持手段２１Ａは、加熱コイル１のリング状品Ｗに対する離間距離、角度、および向きの少なくとも一つを、駆動源４１の動作によって調整可能とする機構であり、この例では離間距離の調整が可能ものとしてある。

この構成の場合、温度測定結果に応じて、加熱コイル１を適切な離間距離に制御することにより、一層均一な加熱を行うことができる。

なお、前記各実施形態は、リング状品Ｗが軸受の軌道輪である場合につき説明したが、この発明は、種々の機械部品となるリング状品について適用することができる。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかるリング状品の高周波熱処理装置の概念構成を示す断面図、（Ｂ）はその加熱コイルとリング状品の関係を示す平面図である。 その加熱コイルの斜視図および断面図である。 加熱時の温度変化の概念の説明図である。 この発明の他の実施形態において、異なる径のリング状品を支持する加熱コイル支持手段の各状態を示す平面図である。 第１の実施形態において、制御系を追加した状態を示すブロック図である。 リング状品および加熱コイルの各種の例の破断正面図である。 この発明のさらに他の実施形態における加熱コイルとリング状品の関係を示す平面図および正面図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれこの発明のさらに他の実施形態における加熱コイルとリング状品の関係を示す平面図である。 この発明のさらに他の実施形態における制御系の概念構成を示すブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態における制御系の概念構成を示すブロック図である。 提案例における加熱コイルとリング状品の関係を示す平面図および正面図である。 同提案例の加熱時の温度変化の概念を示す説明図である。

符号の説明

１…加熱コイル
２…高周波電源
３…ワーク支持手段
４…焼入冷却液供給装置
５…焼入制御装置
７…流路
８…吐出孔
２１，２１Ａ…加熱コイル支持手段
２８，２８Ａ，２８Ｂ…温度測定手段
４０…コイル位置・姿勢制御手段
Ｗ…リング状品

Claims (11)

1. 複数の馬蹄形の加熱コイルを、被処理物であるリング状品の円周方向の複数箇所に対応して配置して、リング状品の円周方向の一部を加熱コイル内に介在させ、前記リング状品をリング中心回りに回転させながら、前記加熱コイルに高周波電流を給電して焼入または焼戻のための誘導加熱を行うリング状品の高周波熱処理方法。
2. 請求項１において、加熱コイルを３個以上とし、これら各加熱コイルの前記リング中心に対する半径方向位置を変更することにより、互いに径の異なるリング状品の熱処理を行うリング状品の高周波熱処理方法。
3. 請求項１または請求項２において、複数配置される加熱コイルのうちのいずれかを、前記リング状品に対して、他の加熱コイルとは離間距離、角度、および向きの少なくとも一つを異なるものとするリング状品の高周波熱処理方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、リング状品の任意周方向部分の断面形状が軸方向に非対称の形状であって、前記馬蹄形の加熱コイルにおける底側にリング状品の肉厚の厚い部分を位置させるリング状品の高周波熱処理方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、加熱中のリング状品の温度を温度測定手段で測定し、測定結果に応じて前記加熱コイルへの高周波電流の出力を制御することにより、リング状品の全体の加熱温度の均一性を高めるリング状品の高周波熱処理方法。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記リング状品が転がり軸受の軌道輪であるリング状品の高周波熱処理方法。
7. 被処理物であるリング状品を支持してリング中心回りに回転させるワーク支持手段と、このワーク支持手段に支持されたリング状品の円周方向に離れて設置され、それぞれ前記リング状品の円周方向の一部を介在させる複数の馬蹄形の加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を給電して焼入または焼戻のための誘導加熱を行わせる高周波電源とを備えたリング状品の高周波熱処理装置。
8. 請求項７おいて、前記加熱コイルを前記円周方向に離れて３個以上設け、これら各加熱コイルの前記リング中心に対する半径方向位置を変更可能な加熱コイル支持手段を設け、これら加熱コイルの半径方向位置の調整によって種々の径のリング状品の加熱を可能としたリング状品の高周波熱処理装置。
9. 請求項７または請求項８において、複数配置される加熱コイルのうちのいずれかを、前記リング状品に対して、他の加熱コイルとは離間距離、角度、および向きの少なくとも一つを異なるものとしたリング状品の高周波熱処理装置。
10. 請求項７ないし請求項９のいずれか１項において、加熱中のリング状品の温度を測定する温度測定手段を設け、その測定結果に応じて、リング状品の全体の加熱温度の均一性が高められるように、前記加熱コイルへ給電する高周波電流の出力を制御する電源制御手段を設けたリング状品の高周波熱処理方法装置。
11. 請求項７ないし請求項１０のいずれか１項において、前記加熱コイルの前記リング状品に対する離間距離、角度、および向きの少なくとも一つを、駆動源の動作によって調整可能とする加熱コイル支持手段を設け、加熱中のリング状品の温度を測定する温度測定手段を設け、その測定結果に応じて、リング状品の全体の加熱温度の均一性が高められるように、前記加熱コイル支持手段の前記駆動源を制御して加熱コイルの離間距離、角度、および向きの少なくとも一つを制御するコイル位置・姿勢制御手段を設けたリング状品の高周波熱処理装置。

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