JP2008069430A - アイドラの誘導加熱焼入用コイル及び冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイドラの転動部の鍔側面と踏み面をワンショットで誘導加熱焼入れする。
【解決手段】 電流が、リード導体１１−第１導体１０−連結導体１２−第３導体３０−連結導体１３−第２導体２０−連結導体１４−第４導体４０−他方のリード導体１５に流れてコイル回路を構成する。第１−第４導体は、長さの異なる鍔側面加熱導体１０ｂ等と踏み面加熱導体１０ａ等が直列に連結されて構成されて組合わせ面から非対称にされ、かつ表裏の相対する導体の鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体が互いに異なるように配設される。冷却箱が表裏に食い違って配設され、効率のよい冷却ができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、キャタピラのアイドラの転動部の鍔両側面と両側踏み面とをワンショットで誘導加熱焼入れする加熱コイル及び冷却装置に関するものである。

従来キャタピラのアイドラの誘導加熱焼入用コイルとしては、特許文献１の発明が開示されている。また、環状部材の焼入冷却装置としては特許文献２の発明が開示されている。
特開平０４−２６８０１４号公報 特開昭６１−１８３４０９号公報

しかしながら、前記特許文献１のコイルは、構造が複雑なためにコストが高くなるという問題点があった。また、特許文献２の冷却装置はアイドラのような鍔を有する形状では冷却液の滞りが生じて冷却効率が低下する場合があるという問題点があった。
そこで、本発明は、これを解決したアイドラの誘導加熱焼入用コイルと冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のアイドラの誘導加熱焼入用コイルは、キャタピラのアイドラの転動部の鍔両側面と両側踏み面とをワンショットで誘導加熱焼入れする加熱コイルにおいて、焼入れ面に対応する２個のほぼ４分の１円形の第１、第２導体を組み合わせて形成させたほぼ半円の導体と、同様形状の第３、第４導体を組み合わせて形成させたほぼ半円の導体とを、前記第１導体と第３導体及び第２導体と第４導体を対応するようにして被焼入れアイドラの表裏両面に配設し、前記第１導体の第２導体側の一端にリード導体を連結し、他端の半円端を前記転動部を跨がる連結導体を介して前記第３導体の半円端に連結し、該第３導体の第４導体側端を転動部を跨がる連結導体を介して前記第２導体の第１導体側の一端に連結し、該第２導体の他端半円端を転動部を跨がる連結導体を介して前記第４導体の半円端に連結し、該第４導体の第３導体側端にリード導体を連結して形成した加熱コイルにおいて、前記焼入れ面に対応するほぼ４分の１円形の各導体は、長さの異なる鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体が直列に連結されて構成され、前記第１導体と第２導体及び第３導体と第４導体がそれぞれ組み合わされたとき、組合わせ面から非対称にされ、かつ表裏の相対する導体の鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体とが互いに異なるように配設されたことを特徴とするものである。

すなわち、上記構成により、電流は一方のリード導体から、４分の１円の表面側の第１導体−連結導体−裏面側の第３導体−連結導体−表面側の第２導体−連結導体−裏面側の第４導体−他方のリード導体に流れてコイル回路を構成する。そして、被加熱アイドラを回転しながら加熱すると、各導体の鍔側面加熱導体が鍔の両側面を加熱し、踏み面加熱導体が両側の踏み面を加熱する。この際に鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体の長さが異なり、半円に組み合わされたとき平面においても、反対面に対しても非対称に配設されるので、加熱面が均一に加熱されるという特徴がある。

また、本発明のアイドラの誘導加熱焼入用コイルは、前記各導体の鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体は、それぞれ被焼入れ鍔側面と踏み面に対応する平面を有する直方断面の弧状体からなり、それぞれの直方断面の角部の磁束より鍔側面と踏み面の隅部を加熱することが望ましい。

従来は隅部を加熱するコイルは、図５に示すような楔形断面の導体５が使用されていた。これに対して本発明のコイルは、図３に示すように、鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体に直方断面の導体を使用し、鍔側面加熱導体の角部Ｅと踏み面加熱導体の角部Ｆの磁束により隅部４を加熱するので、両導体の加熱相乗効果により隅部が十分に加熱される。これにより本発明のコイルは、隅部を加熱する楔形断面の導体が不要になり、加熱コイルの構造が簡単で安価になるという利点がある。

また、本発明のアイドラの誘導加熱焼入用コイルによる焼入冷却装置は、前記被焼入れアイドラの表裏両面の焼入れ面に対応する円周上に、被焼入れ面に冷却液を噴射する複数の噴射口を有する噴射箱を、該アイドラの表裏に互いに食い違うように配設したことを特徴とするものである。

従来の環状体の外周の焼入冷却装置は、図９に示すように、被焼入れ環状体の外周に中空環状体の冷却リング５５を配設し、噴射口５６から冷却液を噴射して冷却するものであった。このような冷却装置で、平面の焼入れ面を冷却する場合は、図９（ａ）に示すように冷却液の流路が確保されるので、均等に冷却される。しかしながら、アイドラのように鍔を有する形状を冷却する場合には、図９（ｂ）のように冷却液の流路が確保されず、流れが滞留して冷却効率が悪くなるという問題点がある。そこで本発明は、従来のように環状体でなく、分割した冷却箱を焼入れ面に複数配設し、かつ冷却箱がアイドラの表裏に互いに食い違うように配設するようにしたものである。このようにすることにより、片側の冷却箱の対する側には障害物がないので、冷却液の滞留はなく、冷却効率が改善される。また、冷却装置が壊れた場合に従来の環状体のように全体を修理する必要はなく、壊れた冷却箱だけを修理すればよいので、メインテナンス性が向上する。

本発明のアイドラの誘導加熱焼入用コイルは、構造が簡単で、電力効率よく加熱面を均一温度に加熱でき、本発明の冷却装置により効率よく冷却できるので、誘導加熱焼入れにおいて、均一硬さの焼入れ部材が得られ、品質が向上しコストが低減できる。

以下、本発明のアイドラの誘導加熱焼入用コイルを図示の１実施形態について具体的に説明する。図１は本発明のアイドラの誘導加熱焼入用コイル（以下単にコイルという）の平面図、図２はその正面図、図３（ａ）は図１のＣ−Ｃ断面図、図３（ｂ）は図１のＤ−Ｄ断面図、図４は本発明実施形態の被焼入れアイドラの断面図である。

以下、これらの図を用いて説明する。本実施形態の被加熱部アイドラ（以下ワークＷという）は、図４に示すような断面の円板体であり、転動部１の鍔の両側面２と両側の踏み面３の表面及び隅部４が焼入れされる。このアイドラは直径が５００〜７００ｍｍφの大型のものである。

コイル１００は、ワークＷの表面側に配設される第１導体１０、第２導体２０と、裏面側に配設される第３導体３０、第４導体４０から構成される。各導体は前記踏み面３の径に対応する径のほぼ４分の１円の円弧状をなし、第１導体１０と第２導体２０、及び第３導体３０と第４導体４０を組み合わせたとき、それぞれほぼ半円をなす。各導体は、鍔側面２を加熱する鍔側面加熱導体１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａと、踏み面３を加熱する踏み面加熱導体１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ，４０ｂとがそれぞれ直列に接続されてなる。

各鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体は、図３に示すようにそれぞれ加熱面に対応する平面の直方断面をなし、円周長さが異なる円弧状の導体が直列に接続されている。例えば、第１導体１０の鍔側面加熱導体１０ａの円弧は踏み面加熱導体１０ｂの円弧より短く、第２導体２０の鍔側面加熱導体２０ａの円弧は踏み面加熱導体２０ｂの円弧より長くされている。そして、第１導体１０と第２導体２０を組み合わせたとき、鍔側面加熱導体１０ａと２０ａを合わせた円弧長さと、踏み面加熱導体１０ｂと２０ｂ合わせた円弧長さがほぼ同じになるようにされ、合わせ部に対して非対称になるようにされている。また、ワークＷの表裏の第１導体１０と第４導体４０、第２導体２０と第３導体３０が非対称になるようにされている。これにより、対称にした場合よりも均一に加熱できることが判った。

前記鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体は、それぞれ鍔側面２と踏み面３に対応するように配設されて、鍔側面２と踏み面３を加熱する。また、図３に示すように、鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体のそれぞれの直方断面の角部Ｅ，Ｆの磁束が隅部４を加熱するので、相乗効果により隅部４が十分に加熱される。これにより、図５に示すような従来の楔形断面の導体が不要になり、構造が簡単で安価になる。

上記の各導体は、第１導体１０の第２導体２０側の一端１０ｃがリード導体１１に連結され、他端１０ｄ（半円端という）がワークの転動部１を跨がる連結導体１２を介して第３導体３０の半円端３０ｄに連結される。該第３導体３０の第４導体４０側端３０ｃが転動部１を跨がる連結導体１３を介して第２導体２０の第１導体側の一端２０ｃに連結され、第２導体２０の半円端２０ｄが転動部１を跨がる連結導体１４を介して第４導体４０の半円端４０ｄに連結される。第４導体４０の第３導体側端４０ｃにリード導体１５が連結されて加熱コイル１００を形成する。

これにより、電流は、リード導体１１−第１導体１０−連結導体１２−第３導体３０−連結導体１３−第２導体２０−連結導体１４−第４導体４０−他方のリード導体１５に流れてコイル回路を構成する。
本実施形態では、転動部１の頭部外周は焼入れしないので、連結導体１２、１３、１４の連結部１２ａ，１３ａ，１４ａは頭部外周から離したが、頭部外周を焼入れする場合は、連結部１２ａ，１３ａ，１４ａを頭部外周に近接させて加熱焼き入れすることもできる。

次に本発明の冷却装置について説明する。図８（ａ）は本発明の冷却装置の側面断面図、図８（ｂ）はその平面図である。図において、冷却箱５０は中空の箱体をなし、焼入れ面に向けて適切に冷却液が噴射冷却できるような形状に噴射口５１が設けられている。そしてワークの表裏両面の焼入れ面に対応する円周上に、複数（本図では片面８個づつ）が配設される。この冷却箱は、表裏同形状であるが、互いに相対する焼入れ面に冷却液を噴射するように噴射口が向けて配設され、図８（ｂ）に示すように表裏の冷却箱が食い違って設けられる。これにより、前述したように、冷却液の噴射される方向に障害がないので、冷却液に滞留がなく冷却効率が向上する。
上記構成の冷却箱には、図示しない配管から冷却箱５０中に冷却液が流入されて、噴射口５１から冷却液が焼入れ面に噴射されて焼入れ冷却される。

図４に示す断面形状の直径ｄ＝６００ｍｍφのアイドラについて、下記条件で加熱した。
加熱焼入れ条件：周波数： ３ｋＨｚ
加熱時間： ９０ｓ
加熱温度： ９００℃ 水冷
焼入れ硬さの試験結果を図６及び図７に示す。
図６は硬さ測定位置を示す図、図７は断面の硬さ測定値を示すグラフである。
測定結果から、本発明の誘導加熱コイルによる焼入れによれば、Ｈｖ４００以上の硬さが、鍔側面と踏み面で深さ２．５ｍｍ以上、隅部で０．５ｍｍ以上の規格値を十分満たしていることが見られる。

以上説明したように、本発明のアイドラの誘導加熱焼入用コイル、鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体が非対称に配設されているので、従来の対称に配設されたコイルより容易に均一加熱できる。また、各導体の鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体は、それぞれ被焼入れ鍔側面と踏み面に対応する平面の直方断面を有する弧状体からなり、それぞれの直方断面の角部の磁束より鍔側面と踏み面の隅部を加熱するので、従来の隅部を加熱する楔型断面の導体より、構造が簡単で確実に隅部が加熱できる。

また、本発明の冷却装置は、冷却箱が表裏食い違って配設されるので、冷却効率がよく、保守が簡単になる。

以上述べたように、本発明のアイドラの誘導加熱焼入用コイルと冷却装置によれば、アイドラを均一温度に加熱・冷却できるので、誘導加熱焼入れによって均一硬さの焼入れ部材が得られ、品質が向上しコストが低減できる。

本発明実施形態のアイドラの誘導加熱焼入用コイルの平面図である。 図１の正面図である。 図１のＣ−Ｃ断面及びＤ−Ｄ断面図である。 本発明実施形態のアイドラの断面図である。 従来の隅部を加熱する楔型導体の断面図である。 本発明実施例の硬さ測定位置を示す図である。 本発明実施例の断面硬さ測定結果を示すグラフである。 本発明実施形態の冷却装置の図である。 従来の冷却装置の説明図である。

符号の説明

１ 転動部、２ 鍔側面、３ 踏み面、４ 隅部、５ 楔型導体、１０ 第１導体、１１ リード導体、１２、１３、１４ 連結導体、１５ リード導体、２０ 第２導体、３０ 第３導体、４０ 第４導体、１００ 加熱コイル、５０ 冷却箱、５１ 噴射口

Claims (3)

1. キャタピラのアイドラの転動部の鍔両側面と両側踏み面とをワンショットで誘導加熱焼入れする加熱コイルにおいて、焼入れ面に対応する２個のほぼ４分の１円形の第１、第２導体を組み合わせて形成させたほぼ半円の導体と、同様形状の第３、第４導体を組み合わせて形成させたほぼ半円の導体とを、前記第１導体と第３導体及び第２導体と第４導体を対応するようにして被焼入れアイドラの表裏両面に配設し、前記第１導体の第２導体側の一端にリード導体を連結し、他端の半円端を前記転動部を跨がる連結導体を介して前記第３導体の半円端に連結し、該第３導体の第４導体側端を転動部を跨がる連結導体を介して前記第２導体の第１導体側の一端に連結し、該第２導体の他端半円端を転動部を跨がる連結導体を介して前記第４導体の半円端に連結し、該第４導体の第３導体側端にリード導体を連結して形成した加熱コイルにおいて、前記焼入れ面に対応するほぼ４分の１円形の各導体は、長さの異なる鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体が直列に連結されて構成され、前記第１導体と第２導体及び第３導体と第４導体がそれぞれ組み合わされたとき、組合わせ面から非対称にされ、かつ表裏の相対する導体の鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体とが互いに異なるように配設されたことを特徴とするアイドラの誘導加熱焼入用コイル。
2. 前記各導体の鍔側面加熱導体と踏み面加熱導体は、それぞれ被焼入れ鍔側面と踏み面に対応する平面を有する直方断面の弧状体からなり、それぞれの直方断面の角部の磁束より鍔側面と踏み面との隅部を加熱することを特徴とする請求項１に記載のアイドラの誘導加熱焼入用コイル。
3. 前記被焼入れアイドラの表裏両面の焼入れ面に対応する円周上に、被焼入れ面に冷却液を噴射する複数の噴射口を有する噴射箱を、該アイドラの表裏に互いに食い違うように配設したことを特徴とする請求項１又は２に記載のアイドラの誘導加熱焼入用コイルによる焼入冷却装置。
   

Images