JP2008274438A - 軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸状部材のアール部の加熱を円滑に行うことができる高周波誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】高周波誘導加熱コイルを構成する一対の高周波誘導加熱コイル構成体８ａ又は８ｃのうちの一方の高周波誘導加熱コイル構成体の一端部及び他端部をそれぞれ保持する第１の一対のコイルホルダ１６ａ，１６ｂと、一対の高周波誘導加熱コイル構成体のうちの他方の高周波誘導加熱コイル構成体の一端部及び他端部をそれぞれ保持する第２の一対のコイルホルダ１７ａ，１７ｂと、第１の一対のコイルホルダ及び第２の一対のコイルホルダを軸状部材６の側に向けて又は軸状部材６から離隔する方向に移動させて一対の高周波誘導加熱コイル構成体を軸状部材に対して所定位置に配置するコイルホルダ移動機構１８と、第１及び第２の一対のコイルホルダを介して一対の高周波誘導加熱コイル構成体に電力を供給する高周波電源１９とを具備する。
【選択図】図６

Description

本発明は、フランジ部とこのフランジ部の中央箇所に立設された軸部とを有する軸状部材のうち、フランジ部と軸部とが交差してこれらの間に形成されるアール部並びに軸部の外周面を高周波誘導加熱するための軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置に関する。

従来では、図１５に示すように、円柱状の軸部５０ａを有する軸状部材（ワーク）５０を焼入処理のために高周波誘導加熱するに際しては、略半円弧形状の高周波誘導加熱コイル５１を軸状部材５０の軸部５０ａの外周面に対して僅かな隙間を隔てて対向配置して軸状部材５０をその軸線を中心に例えば矢印Ｍ方向に回転させた状態の下で、この高周波誘導加熱コイル５１に高周波電流を供給することにより軸状部材５０の軸部５０ａの外周面を所要の焼入温度に高周波誘導加熱するようにしている。しかしながら、この方式では、図１６に示すように軸状部材５０の外径寸法が異なると、これに見合った寸法の高周波誘導加熱コイル５１をそれぞれ別個に準備する必要があるため、数多くの高周波誘導加熱コイル５１が必要となり、コスト高になると共に高周波誘導加熱コイル５１を高周波誘導加熱装置にセットするために多くの時間を要し、作業効率が悪いという問題点がある。

このような問題点を解決する１つの手段として、特公昭３６−１０４５７号（特許文献１）に記載の技術が挙げられる。この特公昭３６−１０４５７号に記載の高周波焼入用誘導子は、２つの異なる外径を有する被焼入体（軸状部材）のうちの相対的に大きい外径部分をその外径より僅かに大きい内径を有する高周波誘導子により高周波誘導加熱し、前記被焼入体の相対的に小さい外径部分を上述の高周波誘導子に対して放射方向に摺動される摺動子にて高周波誘導加熱するようにしたものである。従って、特公昭３６−１０４５７号に記載の高周波焼入用誘導子によれば、摺動子を高周波誘導子に対して放射方向に移動（摺動）せしめて外径の異なる被焼入体を高周波誘導加熱して焼入処理することができ、前記の問題点を解消することができる。
特公昭３６−１０４５７号公報

しかしながら、特公昭３６−１０４５７号に記載の公知技術にあっては、被焼入体の外周面に対して僅かな隙間をもって対向配置される摺動子は、被焼入体が小径の場合には被焼入体の全外周面に対向して配置されるが、被焼入体の外径が大きい場合にはその全外周面に対して対向して配置されない部分が生じ、これに起因して被焼入体の外周面の全体が均一に高周波誘導加熱（ひいては焼入処理）されないという問題点がある。また、摺動子の摺動構造も複雑であり、作動の円滑さや安定性において問題点があり、かつ、全体として高価なものとなる。また、高周波誘導加熱による誘導子の昇温を防ぐための冷却機構や、磁束集中材である磁性体（例えば、ダストコアや珪素鋼板等）を設ける機構を追加すると、装置全体がさらに複雑になるという問題点がある。

本発明は、上述の如き問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、高周波誘導加熱コイルを構成する一対の高周波誘導加熱コイル構成体により外径の異なる軸状部材の高周波誘導加熱を行なうことができ、被加熱体である軸状部材のアール部（軸状部材のフランジ部と軸部とが交差してこれらの間に形成される断面湾曲形状の隅部若しくは角部;Ｒ部とも称される）の高周波誘導加熱を円滑に行うことができ、装置構造も簡便であり、安価にかつ容易に作成することができるような軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明では、フランジ部とこのフランジ部の中央箇所に立設された軸部とを有する軸状部材のうち、前記フランジ部と前記軸部とが交差してこれらの間に形成されるアール部並びに前記軸部の外周面を高周波誘導加熱するための軸状部材加熱用の高周波誘導加熱用コイルであり、前記軸状部材の軸線を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置されると共に、前記軸状部材のアール部及び軸部に対して間隔を隔てた位置において前記アール部及び軸部に対向して配置される一対の高周波誘導加熱コイル構成体を備え、前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体に、前記軸状部材の軸線に対して遠ざかる方向に向けて突出するように屈曲された屈曲状コイル部をそれぞれ形成して成る軸状部材加熱用の高周波誘導加熱コイルを用いて、軸状部材の高周波誘導加熱を行うための高周波誘導加熱装置において、
（ａ） 前記高周波誘導加熱コイルを構成する一対の高周波誘導加熱コイル構成体のうちの一方の高周波誘導加熱コイル構成体の一端部及び他端部をそれぞれ保持する第１の一対のコイルホルダと、
（ｂ） 前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体のうちの他方の高周波誘導加熱コイル構成体の一端部及び他端部をそれぞれ保持する第２の一対のコイルホルダと、
（ｃ） 前記第１の一対のコイルホルダ及び前記第２の一対のコイルホルダを前記軸状部材の側に向けて又は前記軸状部材から離隔する方向に移動させて前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体を前記軸状部材に対して所定位置に配置するコイルホルダ移動機構と、
（ｄ） 前記第１及び第２の一対のコイルホルダを介して前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体に電力を供給する高周波電源と、
を具備するようにしている。
また、本発明では、前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部が、それぞれ、くの字形状であるようにしている。
また、本発明では、前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部が、それぞれ、略半円弧形状であるようにしている。
また、本発明では、前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体の一方の屈曲状コイル部が、略半円弧形状であり、前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体の他方の屈曲状コイル部が、くの字形状であるようにしている。
また、本発明では、前記略半円弧形状の前記屈曲状コイル部には磁束集中用の磁性材を装着するようにしている。
また、本発明では、前記略半円弧形状の前記屈曲状コイル部を、前記軸状部材のアール部に向かって傾斜させた状態で配置するようにしている。

請求項１に記載の本発明は、フランジ部とこのフランジ部の中央箇所に立設された軸部とを有する軸状部材のうち、フランジ部と軸部とが交差してこれらの間に形成されるアール部並びに軸部の外周面を高周波誘導加熱するための軸状部材加熱用の高周波誘導加熱用コイルであり、軸状部材の軸線を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置されると共に、軸状部材のアール部及び軸部に対して間隔を隔てた位置においてアール部及び軸部に対向して配置される一対の高周波誘導加熱コイル構成体を備え、一対の高周波誘導加熱コイル構成体に、軸状部材の軸線に対して遠ざかる方向に向けて突出するように屈曲された屈曲状コイル部をそれぞれ形成して成る軸状部材加熱用の高周波誘導加熱コイルを用いて、軸状部材の高周波誘導加熱を行うための高周波誘導加熱装置において、高周波誘導加熱コイルを構成する一対の高周波誘導加熱コイル構成体のうちの一方の高周波誘導加熱コイル構成体の一端部及び他端部をそれぞれ保持する第１の一対のコイルホルダと、一対の高周波誘導加熱コイル構成体のうちの他方の高周波誘導加熱コイル構成体の一端部及び他端部をそれぞれ保持する第２の一対のコイルホルダと、第１の一対のコイルホルダ及び第２の一対のコイルホルダを軸状部材の側に向けて又は軸状部材から離隔する方向に移動させて一対の高周波誘導加熱コイル構成体を軸状部材に対して所定位置に配置するコイルホルダ移動機構と、第１及び第２の一対のコイルホルダを介して一対の高周波誘導加熱コイル構成体に電力を供給する高周波電源とを具備するようにしたものであるから、一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部の間に軸状部材を挟み、これを軸状部材の外周面に対応して軸状部材の軸線に沿って移動させる際に、高周波電源から高周波誘導加熱コイル構成体に電力を供給することにより、各種サイズの軸状部材を作業性よく確実に高周波誘導加熱することができる。また、高周波誘導加熱コイル構成体を拡縮移動（開閉移動）させるためのコイルホルダ移動機構の構造も簡便なもので済むという利点がある。従って、これら一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部の間に軸状部材（ワーク）を挟み込むことにより一対の高周波誘導加熱コイル構成体を軸状部材の外周面に対して隙間を隔てた状態で対応配置させた状態にして、安定に、かつ、確実に高周波誘導加熱を行うことができる。すなわち、一対の高周波誘導加熱コイル構成体を用いることにより、外周面の径の大きさが相異する各種の軸状部材の全てに対して上述の一対の高周波誘導加熱コイル構成体を対応配置することが可能となる。具体的には、本発明によれば、軸状部材の軸線を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置されると共に、軸状部材のアール部及び軸部に対して間隔を隔てた位置においてアール部及び軸部に対向して配置される一対の高周波誘導加熱コイル構成体を備え、一対の高周波誘導加熱コイル構成体に、軸状部材の軸線に対して遠ざかる方向に向けて突出するように屈曲された屈曲状コイル部をそれぞれ形成するようにしたので、これら一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部の間に軸状部材（ワーク）を挟み込むことにより一対の高周波誘導加熱コイル構成体を軸状部材の外周面に対して隙間を隔てた状態で対応配置させた状態にして、安定に、かつ、確実に高周波誘導加熱を行うことができる。すなわち、一対の高周波誘導加熱コイル構成体を用いることにより、外周面の径の大きさが相異する各種の軸状部材の全てに対して上述の一対の高周波誘導加熱コイル構成体を対応配置することが可能となる。

また、請求項２に記載の本発明は、一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部が、それぞれ、くの字形状であるようにしたものであるから、一対の高周波誘導加熱コイル構成体による軸状部材の挟み込みを安定した状態にすることができる。また、一対の高周波誘導加熱コイル構成体の製作も容易に行うことができる。

また、請求項３に記載の本発明は、一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部が、それぞれ、略半円弧形状であるようにしたものであるから、軸状部材のアール部の高周波誘導加熱をより確実に、かつ、安定して行うことができる。

また、請求項４に記載の本発明は、一対の高周波誘導加熱コイル構成体の一方の屈曲状コイル部が、略半円弧形状であり、一対の高周波誘導加熱コイル構成体の他方の屈曲状コイル部が、くの字形状であるようにしたものであるから、一対の高周波誘導加熱コイル構成体のうちの一方が半円弧形状の屈曲状コイル部を有するので軸状部材のアール部の高周波誘導加熱を充分に安定して確実に行うことができる。

また、請求項５に記載の本発明は、略半円弧形状の屈曲状コイル部には磁束集中用の磁性材を装着するようにしたものであるから、略半円弧形状の屈曲状コイル部が対応配置される軸状部材のアール部の高周波誘導加熱を、より一層、確実かつ安定に行うことができる。

また、請求項６に記載の本発明は、略半円弧形状の屈曲状コイル部を、軸状部材のアール部に向かって傾斜させた状態で配置するようにしたものであるから、軸状部材のフランジ部と軸部とが交差するアール部の高周波誘導加熱をより確実に、かつ、効率良く行うことができる。

以下、軸状部材加熱用の高周波誘導加熱コイル１及びこの高周波誘導加熱コイル１を用いた本発明の実施形態に係る高周波加熱装置２について図１〜図１４を参照して説明する。なお、以下に述べる本発明の実施形態においては、図７及び図１０〜図１４に示すように、フランジ部３とこのフランジ部３の中央箇所に立設された軸部４とを備え、かつ、フランジ部３と軸部４とが交差してこれらの間に形成される断面湾曲状のアール部（隅部）５を有する軸状部材６が被加熱体（加熱対象としてのワーク）となされる。

図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る軸状部材加熱用の高周波誘導加熱コイル１（以下、高周波誘導加熱コイル１と記載する）を示している。図１に示すように、この高周波誘導加熱コイル１は、同一形状（直線を対称軸Ｘとする左右対称形状）の一対の高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｂを備えるものである。本実施形態における一対の高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｂは、図１の上下方向に沿って同一ライン上に配置される各一対の直線状（ストレート状）コイル部９ａ，９ａ及び９ｂ，９ｂと、それらのコイル部９ａ，９ａ及び９ｂ，９ｂの間において対称軸Ｘから遠ざかる方向（外側）、ひいては、被加熱体である軸状部材６の軸線に対して遠ざかる方向に向けて突出するようにくの字形状に屈曲された屈曲状コイル部（突出コイル部）１０ａ，１０ｂとを有している。なお、上述の直線状コイル部９ａ，９ｂ及び屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂは、図２に示すように中空パイプ１１にて構成されており、それらの中空部１２には図外の冷却水供給機構から冷却水が供給されて流通し得るようになっている。屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂは、本実施形態では、くの字形状のもの（三角形の２辺から成る形状のもの）から構成されている。なお、屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂは、くの字形状の形態に特に限定されるものではなく、例えば、直角三角形の直角部を形成する２辺から成るＬ字形状のものを採用してもよい。

図３は、高周波誘導加熱コイル１の他の実施形態（本発明の第２実施形態）を示している。この高周波誘導加熱コイル１は、図１に示した直線状コイル部９ａ，９ａ及びくの字形状の屈曲状コイル部１０ａを有する高周波誘導加熱コイル構成体８ａと、直線状コイル部９Ｃ，９Ｃ及びこれらの間に設けられた略半円弧形状若しくは略Ｕ字形状の屈曲状コイル部１０ｃを有する高周波誘導加熱コイル構成体８ｃとから構成されている。上述の略半円弧形状の屈曲状コイル部１０ｃは、そのままの状態で用いてもよいが、図４及び図５に示すように略半円弧形状の屈曲状コイル部１０ｃの湾曲状頂部に磁束集中用の断面コ字形状の磁性材（例えば、ダストコア）１３を装着したものが通常使用される。この磁性材１３の使用により、後に述べる如く、被加熱物（ワーク）である軸状部材６のアール部５の高周波誘導加熱（ひいては高周波焼入）をより確実に効率良く行うことができる。また、図示を省略したが、図４及び図５に示した直線状コイル部９ｃ，９ｃ及び略半円弧形状の屈曲状コイル部１０ｃをそれぞれ有する一対の高周波誘導加熱コイル構造体８ｃ，８ｃを左右対称の位置に配置して高周波誘導加熱コイル１を構成するようにしても勿論よい。

また、一方の高周波誘導加熱コイル構成体８ｃの略半円弧形状の屈曲状コイル部１０ｃは、図５に示すように直線状コイル部９ｃに対して傾斜した状態となされており、図７に示す如く被加熱物である軸状部材６のアール部５に向けられるように傾斜されるようになっている。そして、断面コ字形状の磁性材１３に取り囲まれていないコイル部分Ｐ（図５参照）が軸状部材６のアール部５の側に向けられて対向配置されるようになっている。

次に、図３乃至図５に示す高周波誘導加熱コイル１を用いた高周波誘導加熱装置２について、図６及び図７を参照して説明する。なお、この高周波誘導加熱装置２には、後述の如く冷却機構が付設されており、高周波焼入装置となされている。

まず、高周波誘導加熱装置２は、装置基台１５と、一対の高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｃをそれぞれ保持する各一対のコイルホルダ１６ａ，１６ｂ及び１７ａ，１７ｂと、一対の高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｃを軸状部材６の軸部４の側へ向けて若しくは軸状部材６から離隔する方向に移動させて所望位置にセットするために上述のコイルホルダ１６ａ，１６ｂ及び１７ａ，１７ｂを軸状部材６の直径（大きさ）に応じて移動させるコイルホルダ移動機構部１８と、コイルホルダ１６ａ，１６ｂ及び１７ａ，１７ｂを介して一対の高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｃに電力を供給する高周波電源１９とを具備している。

上述の高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｃのうちの一方の高周波誘導加熱コイル構成体８ａの直線状コイル部９ａ，９ａの各端部（高周波誘導加熱コイル構成体８ａの両端部）は、板状部材から成るコイルホルダ１６ａ，１６ｂに電気的に接続されて固定され、図６における上下のコイルホルダ１６ａ，１６ｂは、絶縁材から成る架設板２０により互いに連結されている。また、他方の高周波誘導加熱コイル８ｃの直線状コイル部９ｃ，９ｃの各端部（高周波誘導加熱コイル構成体８ｃの両端部）は、板状部材から成るコイルホルダ１７ａ，１７ｂに固定され、図６における上下のコイルホルダ１７ａ，１７ｂは絶縁材から成る架設板２１により互いに連結されている。そして、図６における上方側のコイルホルダ１６ａとコイルホルダ１７ａとは絶縁板（図示せず）を介して上下に重ね合わされる一方、図６における下方側のコイルホルダ１６ｂとコイルホルダ１７ｂとは互いに密接して上下に重ね合されている。なお、コイルホルダ１６ａ，１６ｂ及び１７ａ，１７ｂは、導電性の板状部材から成り、上方側のコイルホルダ１６ａ及びコイルホルダ１７ａは図外の絶縁板によって電気的に絶縁される一方、下方側のコイルホルダ１６ｂ及びコイルホルダ１７ｂは互いに電気的に接続されている。

また、上述のコイルホルダ移動機構部１８は、装置基台１５上に固定配置された４つのガイド部材２２と、これらのガイド部材２２に沿ってそれぞれ案内移動される４つの摺動板２３とから構成されている。そして、各コイルホルダ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが上述の摺動板２３にそれぞれ連結されており、これにより各コイルホルダ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが摺動板２３と一緒にガイド部材２２にそれぞれ摺動自在の状態で支持されている。さらに、装置基台１５上には、軸状部材６をその軸線を中心に回転駆動する回転台（図７及び図１３参照）３５等が配設されている。また、図６の上方側のコイルホルダ１６ａ，１７ａには高周波電源１９が接続されており、図６において例えば矢印αで示す方向に、この高周波電源１９からコイルホルダ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを介して高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｃに所要の高周波電流が流れるように構成されている。

上述のコイルホルダ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、ガイド部材２２に摺動板２３を介して支持されるため、互いに近接又は離隔する方向に移動可能であり、コイルホルダ１６ａ，１７ｂには、高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｃを互いに近づける方向並びに互いに遠ざける方向（軸状部材６を挟む開閉方向）に移動させるための移動機構が設けられている。本実施形態における移動機構は、コイルホルダ１６ａ，１７ｂにそれぞれ取付けられたピン２４ａ，２４ｂと、これらのピン２４ａ，２４ｂを図６において左右方向に駆動するシリンダ（図示せず）とから構成されている。なお、この移動機構としては、上述の構成のものに限らず、任意の構成のものであってよい。

また、図６，図７に示すように、高周波誘導加熱装置２には各種の冷却手段が設けられている。その１つは高周波誘導加熱コイル８ａや高周波誘導加熱コイル８ｃのまわりに配置されて軸状部材６の冷却を行うための主ジャケット２６や補助ジャケット２７，２７があり、これらに焼入冷却水を送る焼入冷却水供給部２８，２８が設けられている。また、高周波誘導加熱コイル８ａや高周波誘導加熱コイル８ｃにコイル冷却水を送るコイル冷却水供給部２９，２９、並びに、高周波誘導加熱コイル８ａや高周波誘導加熱コイル８ｃからコイル冷却水を排出するコイル冷却水排出部３０，３０が設けられている。さらに、コイルホルダ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのまわりを冷却，洗浄する接点洗浄シャワー３１が配設されている。

次に、上述の高周波誘導加熱装置２により軸状部材６を高周波誘導加熱して焼入処理を行う際の動作について説明する。

まず、既述の移動機構を作動させて高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｃを移動させ、図６及び図７示すように高周波誘導加熱コイル構成体８ａの屈曲状コイル部１０ａ及び高周波誘導加熱コイル構成体８ｃの屈曲状コイル部１０ｃを軸状部材６の軸線を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置すると共に、軸状部材６のアール部５及び軸部４に対して僅かな間隔を隔てた位置においてアール部５及び軸部４に対向して配置する。なお、この際、高周波誘導加熱コイル８ａのくの字形状の屈曲状コイル部１０ａは、図６に示す如く軸部４を挟むように配置すると共に、高周波誘導加熱コイル８ｃの略半円弧形状の屈曲状コイル部１０ｃのうち断面コ字形状の磁性材１３に取り囲まれていないコイル部分Ｐ（図５参照）が図７に示す如く軸状部材６のアール部５側を向いて傾斜した状態で配置する。このような状態の下で、高周波電源１９からコイルホルダ１６ａ，１６ｂ及び１７ａ，１７ｂを介して高周波誘導加熱コイル８ａ，８ｃに高周波電流を供給し、軸状部材６をその軸線を中心に回転させかつ適宜に軸状部材６をその軸線の方向に沿って移動させながら高周波誘導加熱を行う。

なお、図６において、矢印αはある瞬間における高周波電流が流れる方向を示している。かくして、高周波誘導加熱コイル８ｃの屈曲状コイル部１０ｃには磁性材１３が設けられているため、軸状部材６のアール部５はこの高周波誘導加熱コイル８ｃの屈曲状コイル部１０ｃにて確実に、かつ安定して高周波誘導加熱が行われ、しかる後に焼入冷却水が主ジャケット２６及び補助ジャケット２７から噴射されるのに伴い焼入処理が行われる。

また、図８に示すような比較的小径の軸部４を有する軸状部材６を高周波誘導加熱（ひいては高周波焼入）する場合には、図８に示すように、くの字形状の屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂをそれぞれ有する２つの高周波誘導加熱コイル８ａ，８ｂを左右対称に配置して成る高周波誘導加熱コイル１を用いると共に、既述の移動機構により２つの高周波誘導加熱コイル８ａ，８ａの屈曲状コイル部１０ａ，１０ａの頂部（角部）が互いに近接するように高周波誘導加熱コイル８ａ，８ｂを移動し、これらの高周波誘導加熱コイル８ａ，８ｂの屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂによって形成される比較的小さい矩形の空間部３２内に軸状部材６の軸部４を配置してこの軸状部材６の軸部４をこれらの屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂにて取り囲んだ状態にする。これにより、軸状部材６の軸部４を高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ａの屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂによってその全周が僅かな隙間を介して取り囲まれた状態とし、この状態の下で軸状部材６をその軸線を中心に回転させかつその軸線に沿って高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｂに対して相対的に移動させながら高周波電源１９から高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｂに図８において矢印αで示す方向に高周波電流を流すことにより高周波誘導加熱を行い、しかる後に焼入冷却水供給部２８，２８から焼入冷却水を噴射することにより焼入処理を行なう。なお、図８において、矢印βは、コイル冷却水が流れる方向を示している。

一方、図９は、比較的大径の軸部４を有する軸状部材６を高周波誘導加熱する場合を示している。この場合には、図９に示すように、くの字形状の屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂをそれぞれ有する２つの高周波誘導加熱コイル８ａ，８ｂを左右対称に配置して用いると共に、既述の移動機構により２つの高周波誘導加熱コイル８ａ，８ｂの屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂの頂部（勇部）を互いに離隔する方向に移動し、これらの屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂによって形成される比較的大きい矩形の空間部３２内に軸状部材６を配置
してこの軸状部材６をこれらの屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂにて取り囲んだ状態にする。これにより、軸状部材６は高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｂの屈曲状コイル部１０ａ，１０ｂによってその全周が僅かな隙間を介して取り囲まれた状態とし、この状態の下で軸状部材６をその軸線を中心に回転させかつその軸線に沿って高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｂに対して相対的に移動させながら高周波電源１９から高周波誘導加熱コイル構成体８ａ，８ｂに図８において矢印αで示す方向に高周波電流を流すことにより高周波誘導加熱を行い、しかる後に焼入冷却水供給部２８，２８から冷却水を噴射することにより焼入処理を行なう。なお、図９においては、コイル冷却水の流れは図８の場合と同様であるので、その流れの方向を示す矢印βは省略している。

図１０〜図１２は、本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱コイル１を用いて高周波誘導加熱及び高周波焼入される軸状部材６の諸々の形状を示している。軸状部材６は、フランジ部３とこのフランジ部３の中央箇所に立設された互いに異なる直径を有する軸部４ａ，４ｂから成り、フランジ部３と軸部４ａとが交差する部分にはアール部５が形成されている。なお、図１０の軸状部材６は、アール部５と軸部４ａ（下側の大径部分）と４ｂ（頂部側の小径部分）を高周波誘導加熱及び高周波焼入したものであり、図１１に示す軸状部材６はアール部５と軸部４ａ（下側の大径部分）だけを高周波誘導加熱及び高周波焼入したものであり、図１２はアール部５と軸部４ａ，４ｂのほぼ全長を高周波誘導加熱及び高周波焼入したものである。この場合、いずれの軸状部材６に対しても高周波焼入される部位に既述の高周波誘導加熱コイル８ａ，８ｂ、又は８ｃを適宜に用いて軸状部材６を挟み込んだ位置に配置して、軸状部材をその軸線を中心に回転させつつ高周波誘導加熱コイル８ａ，８ｂ、又は８ｃ或いは軸状部材６をその軸線方向に沿って相対的に移動して所望の焼入部のみの高周波誘導加熱及び高周波焼入を行う。なお、図１０〜図１２において、Ｓは焼入硬化層を示している。

一方、図１３は、高周波焼入時における軸状部材６のセンタ支持及びその回転機構を示すものである。軸状部材６は、そのフランジ部３が回転台３５（図７参照）上に載置されて上下のセンタ部材３６，３７によりセンタ支持されて回転台３５上に立設状態で配置される。回転台３５にはセンタ部材３７から離れた位置にスプリング３８により付勢されているケレピン３９が設けられ、このケレピン３９は軸状部材６のフランジ部３の偏心穴４０に嵌り込むように構成されている。以上の支持構造により、回転台３５が回転するのに伴ってケレピン３９を介して軸状部材６がセンタ部材３６，３７によりセンタ支持されて回転するようになっている。

なお、図１４は、既述の高周波誘導加熱装置２により高周波誘導加熱して高周波焼入された軸状部材６に形成されて焼入硬化層Ｓを示している。図１４から明らかなように、軸状部材６の所望の部分に焼入硬化層層Ｓが所望の深さだけ形成されていることがわかる。

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では軸状部材６の形状や高周波焼入装置２の構成を限定したが、本発明はそれ等に限定するものではなく、同一の技術的範曙のものが採用されることは勿論である。また、本発明は、軸部を有する軸状部材（ワーク）を安定、かつ確実に高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイル及びこれを用いた高周波誘導加熱装置に関するものであるが、屈曲状コイル部をそれぞれ有する２つの高周波誘導加熱コイル構成体にて軸状部材を僅かな間隔をもって挟み込んで高周波誘導加熱することのできる各種の軸状部材のすべてに対応することが可能である。また、既述の実施形態では高周波誘導加熱コイル構成体８ａと高周波誘導加熱コイル構成体８ｂとを左右対称に対向配置して成る高周波誘導加熱コイル１、及び、高周波誘導加熱コイル構成体８ａと高周波誘導加熱コイル構成体８ｃとを対向配置して成る高周波誘導加熱コイル１を用いるようにしたが、これに限らず、略半円
弧形状若しくは略Ｕ字形状の屈曲状コイル部１０ｃをそれぞれ有する２つの高周波誘導加熱コイル構成体８ｃ，８ｃを左右対称に対向配置して成る高周波誘導加熱コイルを用いることも可能である。

くの字形状の屈曲状コイル部をそれぞれ有する２つの高周波誘導加熱コイル構成体から成る高周波誘導加熱コイルを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 くの形状の屈曲状コイル部を有する高周波誘導加熱コイル構成体と略半円弧形状の屈曲状コイル部を有する高周波誘導加熱コイル構成体とから成る高周波誘導加熱コイルを示す平面図である。 略半円弧形状の屈曲状コイル部に磁性材を設けて成る高周波誘導加熱コイル構成体を示す平面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置の構造を概略的に示す平面図である。 図６の高周波誘導加熱装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置により比較的小径の軸状部材を高周波誘導加熱する際の高周波誘導加熱コイル及び軸状部材の配置関係を説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置により比較的大径の軸状部材を高周波誘導加熱する際の高周波誘導加熱コイル及び軸状部材の配置関係を説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置を用いて焼入処理された軸状部材を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置を用いて焼入処理された別の軸状部材を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置を用いて焼入処理された別の軸状部材を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置により高周波誘導加熱される軸状部材の支持構造を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置によって高周波誘導加熱されて焼入処理がなされた軸状部材の焼入硬化層の状態を示す断面図である。 従来の高周波誘導加熱方法を説明するための模式図である。 従来の高周波誘導加熱方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 高周波誘導加熱コイル
２ 高周波誘導加熱装置
３ フランジ部
４ 軸部
５ アール部
６ 軸状部材（ワーク）
８ａ，８ｂ，８ｃ 高周波誘導加熱コイル構成体
９ａ，９ｂ，９ｃ 直線状コイル部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 屈曲状コイル部
１３ 磁性材
１５ 装置基台
１６ａ，１６ｂ コイルホルダ
１７ａ，１７ｂ コイルホルダ
１８ コイルホルダ移動機構部
１９ 高周波電源
２０，２１ 架設板
２２ ガイド部材
２３ 摺動板
３５ 回転台

Claims (6)

1. フランジ部とこのフランジ部の中央箇所に立設された軸部とを有する軸状部材のうち、前記フランジ部と前記軸部とが交差してこれらの間に形成されるアール部並びに前記軸部の外周面を高周波誘導加熱するための軸状部材加熱用の高周波誘導加熱用コイルであり、前記軸状部材の軸線を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置されると共に、前記軸状部材のアール部及び軸部に対して間隔を隔てた位置において前記アール部及び軸部に対向して配置される一対の高周波誘導加熱コイル構成体を備え、前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体に、前記軸状部材の軸線に対して遠ざかる方向に向けて突出するように屈曲された屈曲状コイル部をそれぞれ形成して成る軸状部材加熱用の高周波誘導加熱コイルを用いて、軸状部材の高周波誘導加熱を行うための高周波誘導加熱装置であって、
   （ａ） 前記高周波誘導加熱コイルを構成する一対の高周波誘導加熱コイル構成体のうちの一方の高周波誘導加熱コイル構成体の一端部及び他端部をそれぞれ保持する第１の一対のコイルホルダと、
   （ｂ） 前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体のうちの他方の高周波誘導加熱コイル構成体の一端部及び他端部をそれぞれ保持する第２の一対のコイルホルダと、
   （ｃ） 前記第１の一対のコイルホルダ及び前記第２の一対のコイルホルダを前記軸状部材の側に向けて又は前記軸状部材から離隔する方向に移動させて前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体を前記軸状部材に対して所定位置に配置するコイルホルダ移動機構と、
   （ｄ） 前記第１及び第２の一対のコイルホルダを介して前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体に電力を供給する高周波電源と、
   を具備することを特徴とする軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置。
2. 前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部が、それぞれ、くの字形状であることを特徴とする請求項１に記載の軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置。
3. 前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体の屈曲状コイル部が、それぞれ、略半円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載の軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置。
4. 前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体の一方の屈曲状コイル部が、略半円弧形状であり、前記一対の高周波誘導加熱コイル構成体の他方の屈曲状コイル部が、くの字形状であることを特徴とする請求項１に記載の軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置。
5. 前記略半円弧形状の前記屈曲状コイル部には磁束集中用の磁性材を装着したことを特徴とする請求項３又は４に記載の軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置。
6. 前記略半円弧形状の前記屈曲状コイル部を、前記軸状部材のアール部に向かって傾斜させた状態で配置するようにしたことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の軸状部材加熱用の高周波誘導加熱装置。

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