JP2009035760A - 誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、省スペース化を図ることができ、さらにメンテナンスが容易な誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置を提供することである。
【解決手段】ワーク２を焼き入れする加熱コイル体４を備えた誘導加熱装置１において、加熱コイル体４は、カム３で偏心回転駆動される偏心回転体１３と一体に接続されており、偏心回転体１３を所定の姿勢に保ち、且つ、偏心回転体１３の動作を、前記カム３の軸心２１と交差する平面上に規制する支持部材１１，１２を備えた。
【選択図】図６

Description

本発明は、カム等のワークの周面を均一に焼入するために、ワークを加熱する加熱コイル体を偏心回転駆動する誘導加熱装置に関するものである。

ワーク周面の焼入深さのむらは、ワークの強度に悪影響を及ぼす。よって従来、ワーク周面の焼入を均一化するための工夫が為されてきた。このような焼入深さを略均一化するための技術が、特許文献１や特許文献２に開示されている。
特許第３４９９４８６号公報 特許第３５２２６３６号公報

特許文献１及び特許文献２には、位相（取付け角度位置）の異なる複数のカムを備えたカムシャフトのカムの周面を同時に焼入することができる高周波焼入装置が開示されている。両文献に開示されている高周波焼入装置はほぼ同様の構成を備えており、一つの駆動源で左右二つの加熱装置を偏心回転駆動させ、カムシャフトの複数のカムの周面を同時に加熱する。
各加熱装置には偏心カムを備えた軸受が設置されており、この両加熱装置の偏心カムが駆動源とタイミングベルトで接続されて同時に駆動されるようになっている。

ところで、特許文献１や特許文献２に開示されている高周波焼入装置の構成では、部品点数が多くコスト高となり、さらに広大な設置スペースが必要になる。
そこで、本件出願人は図１３に示すような加熱コイル体５０を偏心回転駆動する構成を創作した。図１３に示す構成では、加熱コイル体５０に二つの軸受５１，５２を設け、個々の軸受５１，５２には各々偏心カム５３，５４が設けられている。各カム５３，５４は各々別のシャフト５６，５７で回転駆動され、両シャフト５６，５７の回転は同期されている。この二本のシャフト５６，５７を回転駆動することによって、加熱コイル体５０は垂直姿勢を保った状態でワーク６０の周面の外側を偏心回転移動することができるようになっている。

しかし、図１３に示す構成では、特許文献１や特許文献２に開示されている構成よりは部品点数が少なくて済み、さらに設置スペースも小さくて済むが、二本のシャフトに設置された各カムの加工精度は相当に高くなければならず、また、二本のシャフトの回転を必ず精度良く同期させなければならない。各カムの加工精度を高くするとコスト高となり、また、二本のシャフトの回転を精度良く同期させ続けるのは困難であり、仮に少しでも回転がずれると加熱コイル体５０は正常に偏心回転しなくなる。

そこで本発明は、部品点数を減少させ、さらに省スペース化を図るという目的を達成することができ、さらにメンテナンスが容易な誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、ワークを焼き入れする加熱コイル体を備えた誘導加熱装置において、前記加熱コイル体を偏心回転駆動するカムを備え、前記加熱コイル体を所定の姿勢に保ち、且つ、加熱コイル体の動作を、前記カムの軸心と交差する平面上に規制する支持部材を備えたことを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置である。

請求項１の発明では、加熱コイル体がカムによって偏心回転する。その際、支持部材によって加熱コイル体を所定の姿勢に保ち、さらに加熱コイル体の動作がカムの軸心と交差する平面上に規制されるので、加熱コイル体は、所定の姿勢を保った状態で前記平面上を偏心回転する。その結果、カムの回転とワークの回転を同期させると、加熱コイル体がワークの周面に合わせて偏心回転するので、ワークの周面を一様に加熱することができる。

請求項２の発明は、ワークを焼き入れする加熱コイル体を備えた誘導加熱装置において、前記加熱コイル体は、カムで偏心回転駆動される偏心回転体と一体に接続されており、前記偏心回転体を所定の姿勢に保ち、且つ、偏心回転体の動作を、前記カムの軸心と交差する平面上に規制する支持部材を備えたことを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置である。

請求項２の発明では、加熱コイル体は偏心回転体と共に所定の姿勢を保ちながら偏心回転する。よって、カムの回転とワークの回転を同期させると、加熱コイル体がワークの周面に合わせて偏心回転するので、ワークの周面を一様に加熱することができる。

請求項３の発明は、ワークを焼き入れする加熱コイル体を備えた誘導加熱装置において、前記加熱コイル体は、カムで偏心回転駆動される偏心回転体と一体に接続されており、前記偏心回転体は、支持部材によって前記カムの軸心方向以外の二方向に移動可能に支持されていることを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置

請求項３の発明では、カムで偏心回転駆動される偏心回転体が、支持部材によってシャフトの軸心方向以外の二方向に移動可能に支持されている。よって、偏心回転体と一体に接続された加熱コイル体は、シャフトの軸心方向以外の二方向に移動可能である。したがって加熱コイル体は、円滑に偏心回転移動することができる。

請求項４の発明は請求項１又は請求項２の発明において、前記偏心回転体は、複数の加熱コイル体と一体に接続されていることを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置である。

請求項４の発明では、偏心回転体は複数の加熱コイル体と一体に動作する。よって、ワークの焼入箇所の数よりも少ない数の偏心回転体でワークの複数の焼入箇所を同時に焼入することができる。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちのいずれかの発明において、前記支持部材は、加熱コイル体又は偏心回転体を所定方向に移動可能に支持する第一支持部材と、第一支持部材を前記所定方向とは別の方向に移動可能に支持する第二支持部材とで構成されていることを特徴とする高周波焼入装置の加熱コイル体偏心駆動装置である。

請求項５の発明では、支持部材が、加熱コイル体又は偏心回転体を所定方向に移動可能に支持する第一支持部材と、第一支持部材を前記所定方向とは別の方向に移動可能に支持する第二支持部材とで構成されている。よって、加熱コイル体又は偏心回転体は、第一支持部材と第二支持部材とで規制された平面上を円滑に偏心回転移動することができる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記第一支持部材によって許容される加熱コイル体又は偏心回転体の移動方向と、第二支持部材によって許容される第一支持部材の移動方向とが直交していることを特徴とする高周波焼入装置の加熱コイル体偏心駆動装置である。

請求項６の発明では、第一支持部材によって許容される加熱コイル体又は偏心回転体の移動方向と、第二支持部材によって許容される第一支持部材の移動方向とが直交しているので、加熱コイル体又は偏心回転体の偏心回転を直交する二つの方向に移動させ易い。よって、加熱コイル体又は偏心回転体を円滑に偏心回転移動させることができる。

請求項７の発明は、請求項５又は請求項６の発明において、前記第一支持部材によって許容される加熱コイル体又は偏心回転体の移動方向と、第二支持部材によって許容される第一支持部材の移動方向が、カムの軸心と直交していることを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置である。

請求項７の発明では、加熱コイル体又偏心回転体は、直交する二つの方向に移動可能である。したがって加熱コイル体又偏心回転体は、抵抗が少なく、円滑に偏心回転する。

請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のうちのいずれかの発明において、複数の前記カムが、一本のシャフトに設けられていることを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置である。

請求項８の発明では、一本のシャフトに前記カムが複数個設けられているので、カムの数と同数の加熱コイル体又は偏心回転体を同時に偏心回転させることができる。

請求項９の発明は、請求項８の発明において、個々の前記カムが、各々所定の角度位置で前記シャフトと一体に回転可能に設けられていることを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置である。

請求項９の発明を実施すると、ワークの複数の焼入部位が、各々所定の角度位置に存在する場合に対応可能である。すなわち、個々のカムが同一のシャフトに設けられているので、シャフトが回転すると個々のカムによって加熱コイル又は偏心回転体は、所定の角度位置から各々偏心回転を開始する。

本発明を実施すると、簡単な構成で誘導加熱装置の加熱コイル体を円滑に偏心回転移動させることができるようになる。本発明を実施した誘導加熱装置の加熱コイル体は、構成が簡単なのでメンテナンスを容易に行うことができ、また、省スペース化を図ることができる。

図１は、本発明を実施した高周波焼入装置（誘導加熱装置）の全体斜視図であり、図２は、図１において、カムシャフトが加熱コイル内に配置された状態の高周波焼入装置の全体斜視図である。また、図３は、偏心回転装置の分解正面図であり、図４は偏心回転装置の組立の途中の状態を示す分解正面図である。さらに図５〜図８は、それぞれ偏心回転装置のシャフトを回転させた際の加熱コイル体と偏心回転装置の正面図である。

まず、図１，図２を参照しながら高周波焼入装置１の基本構成を説明し、続いて図３，図４を参照しながら偏心回転装置の構成を説明し、さらに図５〜図８を参照しながら高周波焼入装置１と加熱コイル体４（４ａ〜４ｆ）の動作を説明する。

図１に示すように高周波焼入装置１は、機台５上に詳しくは後述する偏心回転装置６（６ａ〜６ｆ）が設置されている。偏心回転装置６ａ〜６ｆは、加熱コイル体４ａ〜４ｆと接続部材８ａ〜８ｆで各々一体に接続されている。よって、偏心回転装置６ａ〜６ｆが偏心回転移動すると、加熱コイル体４ａ〜４ｆも同時に偏心回転移動する。

加熱コイル体４ａ〜４ｆは、各々環状の加熱コイル４０を備えている。加熱コイル体４ａ〜４ｆの上方に配置された接続部材８ａ〜８ｆ内には、図示しないトランス，インバータ，電源等が設けられており、ワークを焼き入れする際には、加熱コイル４０には出力調整された誘導電流が流れる。

加熱コイル体４ａ〜４ｆの各加熱コイル４０には、ワークであるカムシャフト２が進退可能になっている。すなわち、カムシャフト２の両端は支持シャフト９，１０で挟持可能である。支持シャフト９は、サーボモータ２３によって往復移動が可能である。また、支持シャフト１０も別のサーボモータ２３ａで往復移動が可能である。すなわち支持シャフト９，１０は、カムシャフト２を狭持した状態でサーボモータ２３，２３ａによってカムシャフト２の軸心方向に速やか且つ正確に往復移動することができる。また、サーボモータ２３，２３ａによって、カムシャフト２の加熱部位であるカム３ａ〜３ｆを、正確に加熱コイル体４ａ〜４ｆの個々の加熱コイル４０内に配置することができる。

カムシャフト２は、支持シャフト９と支持シャフト１０の間隔を変更することにより、両者間に装着したり、取り外したりすることが可能になる。そして、サーボモータ２３，２３ａを駆動することによって、図２に示すように速やかにカムシャフト２を加熱コイル４０内に配置したり、図１に示すように加熱コイル４０外へ退避させたりすることができるようになっている。

支持シャフト９は、軸受で回転可能に片持ち支持されており、支持シャフト１０は、別の軸受で回転可能に片持ち支持されると共に、駆動モータ４８によって回転駆動可能である。よって、支持シャフト１０を回転駆動させると、カムシャフト２を回転駆動することができる。駆動モータ４８は、サーボモータ２３ａによって支持シャフト１０と共に軸心方向に往復移動する。

支持シャフト９，カムシャフト２，支持シャフト１０の各軸心は一致しており、この一致した軸心上には、冷却ジャケットユニット７が配置されている。すなわち、冷却ジャケットユニット７には孔７ａが設けられており、孔７ａの内径は支持シャフト９の外径とカムシャフト２の外径よりも十分に大きく、支持シャフト９，カムシャフト２，支持シャフト１０の軸心が孔７ａを貫通している。また、孔７ａの内周面には冷却液を噴射する多数の噴射孔（図示せず）が設けられている。そして、図示しない配管を介して冷却ジャケットユニット７には冷却液が供給されており、冷却液は孔７ａに設けた噴射孔から所定のタイミングで噴射される。この冷却ジャケットユニット７は、支持シャフト９等の軸心に沿って往復移動が可能である。

加熱コイル４０によって加熱されたカムシャフト２が、サーボモータ２３，２３ａによって速やかに図１に示すトレイ２５の上方まで移動した際に、冷却ジャケットユニット７も同時に（或いは予め）トレイ２５の上方に移動させ、昇温したカムシャフト２に対して冷却液を噴射し、カムシャフト２を急冷する。

次に、高周波焼入装置１の偏心回転装置６ａ〜６ｆについて説明する。
図３に示すように、偏心回転装置６（６ａ〜６ｆ）は、第一支持部材１１，第二支持部材１２，偏心回転体１３，及びカム１４等で構成されている。

第一支持部材１１は、ガイド溝１５ａを有するガイド部１５と、ガイド溝１６ａを有するガイド部１６とを備えている。ガイド部１５及びガイド部１６は、直線ガイドである。
また、第二支持部材１２は、図３に示す正面視で下辺部１２ａと側辺部１２ｂとで略Ｌ字形を呈しており、その下辺部１２ａにはレール１７が形成されている。このレール１７が第一支持部材１１のガイド部１５のガイド溝１５ａと、ガイド部１６のガイド溝１６ａに係合する。これにより、第二支持部材１２は、第一支持部材１１に対して左右方向に往復移動することができる。

さらに第二支持部材１２の側辺部１２ｂは、ガイド溝１８ａを有するガイド部１８と、ガイド溝１９ａを有するガイド部１９とを備えている。一方、偏心回転体１３の右側辺にはレール２０が形成されている。このレール２０が、ガイド溝１８ａとガイド溝１９ａに係合し、偏心回転体１３は第二支持部材１２に対して上下方向に往復移動することができる。

なお、図３では、第一支持部材１１には二つのガイド部１５，ガイド部１６を設け、第二支持部材１２には二つのガイド部１８,ガイド部１９を設ける好ましい例を示したが、第一支持部材１１及び第二支持部材１２に設けるガイド部は、支持対象物（第二支持部材１２や偏心回転体１３）を安定して支持することができれば、各々一つのみ，あるいは三つ以上とすることもできる。

図３に示すように、偏心回転体１３には孔１３ａが設けてある。この孔１３ａには軸受２４（玉軸受）が設けられている。図３では、玉軸受を簡略化して描写している。また、図３では、便宜上、軸受２４による軸受部位に符号１３ａを付しており、その他の図では、軸受２４の描写は省略している。孔１３ａにはカム１４が嵌め込まれる。よって、カム１４は、軸受２４によって偏心回転体１３に対して円滑に回転可能である。

カム１４には、孔１４ａが設けてある。カム１４自体は円形であるが、孔１４ａは、この円形の中心から偏心した位置に開口している。この孔１４ａにはキー溝１４ｂが設けてある。カム１４は、確動カムである。

カム１４の孔１４ａにはシャフト２１が挿入される。図３においてシャフト２１には断面を示すハッチングを入れるべきであるが、軸心２１ｂを明瞭に示すためにハッチングは敢えて省略している。孔１４ａの内径は、シャフト２１の外径より若干大きい。シャフト２１の所定の位置には、カム１４のキー溝１４ｂに対応するキー溝２１ａが設けてある。このキー溝２１ａにキー２２を嵌め込み、さらにカム１４をシャフト２１に嵌め込み、図３において紙面と直角方向（シャフト２１の軸心方向）に移動させ、カム１４のキー溝１４ｂをキー２２に位置合わせして係合させ、カム１４をシャフト２１に対して回転不能に一体化させる。すなわち、この状態では、カム１４はシャフト２１と一体となってシャフト２１の軸心２１ｂを中心に回転することができる。なお、シャフト２１は、駆動モータによって軸心２１ｂを中心に回転駆動される。駆動モータによるシャフト２１の回転は、加熱コイル体４ａ〜４ｆ側の支持シャフト１０（ワークであるカムシャフト２の駆動源）の回転と同期されている。

シャフト２１には、カムシャフト２のカム３ａ〜３ｆの位置に対応した複数のキー溝２１ａが設けてある。すなわち、複数のキー溝２１ａは、シャフト２１の同一横断面の円周上にはなく、軸心方向（長手方向）には所定距離離間し、且つ、所定角度（本実施例の場合は１２０度）ずつ位置をずらして設けられている。詳しくは後述するが、このキー溝２１ａの配列は、各加熱コイル体４ａ〜４ｆのカム３ａ〜３ｆの偏心位置に対応している。なお、図３〜図８では、便宜上、キー溝２１ａは一つしか示していない。

このようにしてシャフト２１に装着されたカム１４を、図４に示すように偏心回転体１３の孔１３ａに嵌め込む。孔１３ａの内径は、カム１４の外径よりも若干大きい。シャフト２１が回転すると、カム１４の外周面は偏心回転体１３の孔１３ａの内周面に対して摺動しながら偏心方向に押圧する。

本実施例の場合には、６つの偏心回転体１３が、それぞれカム１４を介してシャフト２１に装着される。その際、各カム１４の向きが異なるので、偏心回転体１３の位置も不揃いになる。この状態で、各カム１４は、各々対応する偏心回転体１３を偏心方向に押圧し且つ摺動しながらシャフト２１の軸心２１ｂを中心に回転する。

そして、予め第一支持部材１１に装着しておいた第二支持部材１２のガイド部１８のガイド溝１８ａと、ガイド部１９のガイド溝１９ａに偏心回転体１３のレール２０を係合させる。すなわち、複数（本実施の形態では６つ）の偏心回転体１３を装着したシャフト２１を第二支持部材１２の上方から第二支持部材１２に接近させ、各偏心回転体１３を、対応する第二支持部材１２に各々係合させる。

この状態では、偏心回転体１３の重量の大半は、孔１３ａを介してシャフト２１で支持され、さらに偏心回転体１３は、第一支持部材１１と第二支持部材１２によって自由に揺動又は回転しないように支持される。以上の操作により、複数の偏心回転装置６ａ〜６ｆが、シャフト２１に装着される。

シャフト２１は、図１に示す駆動装置によって回転駆動させることができる。
上述したようにシャフト２１には６つの偏心回転装置６が装着されるが、各偏心回転装置６ａ〜６ｆは、偏心する角度位置が相違しており、シャフト２１が回転を開始した際の偏心のスタート位置が異なる以外は同じ動作を呈する。よって、図５〜図８では、一つの偏心回転装置に着目し、シャフト２１を回転させた際の偏心位置の変化を示すことにした。

仮に図５に示す状態からシャフト２１を反時計回りに９０度回転させると、図６に示す状態になる。すなわち、偏心回転体１３（孔１３ａ）は、カム１４によって押圧され、支持部材１２に対して上方へ距離Ｙ１だけ移動し、さらに支持部材１２は支持部材１１に対して距離Ｘ１だけ右方へ移動する。その結果、偏心回転体１３は、元の図５の位置から上方へ距離Ｙ１，右方へ距離Ｘ１だけ移動する。図６における破線は、図５における偏心回転装置の位置を示している。

図７に示すように、さらにシャフト２１を９０度反時計回りに回転させると、カム１４によって押圧された偏心回転体１３は、図６に示す位置から、上方へ距離Ｙ１だけ移動し、左方へ距離Ｘ１だけ移動する。その結果、図５に示す位置から上方へ距離Ｙ２（Ｙ２＝Ｙ１＋Ｙ１）だけ移動し、左右方向の変位はゼロとなる。図７における破線は、図５における偏心回転装置の位置を示している。

図７に示す位置からさらにシャフト２１を９０度反時計回りに回転させると、偏心回転体１３は、図７に示す位置から、下方へ距離Ｙ１だけ移動し、さらに左方へは距離Ｘ１だけ移動して図８に示す状態となる。その結果、偏心回転体１３は、図５に示す位置からは、上方へは距離Ｙ１だけ移動しており、左方へは距離Ｘ１だけ移動している。

そして、図８に示す状態からシャフト２１をさらに反時計回りに９０度回転させると、図５に示す状態に戻る。
以上説明したように、シャフト２１を回転駆動させると、偏心回転装置は、第二支持部材１２が第一支持部材１１に対して左右方向に変位し、さらに偏心回転体１３が第二回転部材１２に対して上下方向に変位して、偏心回転体１３は円滑に偏心回転移動する。

６つの偏心回転装置６ａ〜６ｆの、シャフト２１への取付角度位置（偏心位置）は、ワークであるカムシャフト２の各カム３ａ〜３ｆに対応させて予め設定されている。すなわち、偏心回転装置６ａ〜６ｆは、各カム３ａ〜３ｆ（ワーク）に対応して、各々設定された位置に偏心している。そして、シャフト２１が回転すると、各偏心回転装置６ａ〜６ｆは、各々偏心した位置を基点にして同時に偏心回転移動する。

一方、各加熱コイル体４ａ〜４ｆは、各々接続部材８ａ〜８ｆを介して偏心回転装置６ａ〜６ｆの各偏心回転体１３に接続されているので、シャフト２１を回転駆動することによって、各偏心回転体１３と共に各加熱コイル体４ａ〜４ｆもカム３ａ〜３ｆ（ワーク）の形状に合わせて円滑に偏心回転移動する。

図３等に示す例では、第二支持部材１２の下辺部１２ａと側辺部１２ｂとが直交する場合を示したが、下辺部１２ａと側辺部１２ｂは必ずしも直交させる必要はない。例えば両者の為す角度を鋭角又は鈍角にすることもできる。仮に両者の為す角度を鋭角又は鈍角にした場合には、機台５に固定された第一支持部材１１に対して摺動する下辺部１２ａは、水平方向（左右方向）にのみ移動するが、側辺部１２ｂに対する偏心回転体１３の移動方向は、鉛直方向成分と水平方向成分とが生じる。

まず、鈍角の場合を、図９を参照しながら説明する。図９（ａ）は、下辺部と側辺部の為す角度が鈍角の第二支持部材を備えた偏心回転装置の正面図である。また、図９（ｂ）は、偏心回転体が第二支持部材に沿って移動した際の移動方向の鉛直成分と水平成分とを示すベクトル図である。

シャフト２１が回転し、偏心回転体１３が上下方向に移動すると、偏心回転体１３は図９（ｂ）に示すベクトル２６に対してベクトル２７の分だけ水平方向にも移動する。よって、第二支持部材１２の、第一支持部材１１に対する水平方向の移動量を、図６に示す距離Ｘ１からベクトル２７に相当する距離だけ差し引いた距離とすることにより、偏心回転体１３はカム３ａ〜３ｆ（ワーク）に対応した偏心回転を行うことができる。

次に、鋭角の場合を、図１０を参照しながら説明する。図１０（ａ）は、下辺部と側辺部の為す角度が鋭角の第二支持部材を備えた偏心回転装置の正面図である。また、図１０（ｂ）は、偏心回転体が第二支持部材に沿って移動した際の移動方向の鉛直成分と水平成分とを示すベクトル図である。

シャフト２１が回転し、偏心回転体１３が上下方向に移動すると、偏心回転体１３は図１０（ｂ）に示すベクトル２８に対してベクトル２９の分だけ水平方向にも移動する。よって、第二支持部材１２の、第一支持部材１１に対する水平方向の移動量を、図６に示す距離Ｘ１からベクトル２９に相当する距離だけ加えた距離とすることにより、偏心回転体１３はカム３ａ〜３ｆ（ワーク）に対応した偏心回転を行うことができる。

なお、図５〜図８では、偏心回転装置側の構造を明瞭に描写する都合上、ワーク側のカム３の偏心量に比べてカム１４による偏心量（距離Ｘ１，Ｙ１，Ｙ２）を過大に示している。実際には、偏心回転装置側のカム１４の偏心量とワーク側のカム３の偏心量とは一致している。

次に、高周波焼入装置１の動作手順を説明する。
まず、最初に、支持シャフト９と支持シャフト１０の間にワークであるカムシャフト２を装着する。支持シャフト９，１０は、各々サーボモータ２３，２３ａによって軸心方向にスライド移動可能であり、カムシャフト２を装着する際には、加熱コイル体４ａ〜４ｆを支持シャフト１０が貫通し、障害物が存在しない位置で両支持シャフト９，１０の間にカムシャフト２が装着される。支持シャフト９，１０は、サーボモータ以外にエアシリンダ等の他の駆動機構によって往復移動させてもよい。

その際、冷却ジャケットユニット７は、カムシャフト２の装着作業の邪魔にならない位置に退避させておく。冷却ジャケットユニット７も両支持シャフト９，１０の軸心方向に速やかにスライド移動可能である。

両支持シャフト９，１０の間へのカムシャフト２の装着が完了すると、両支持シャフト９，１０をスライド移動させ、カムシャフト２のカム３ａ〜３ｆを加熱コイル体４ａ〜４ｆの位置に移動させる。

カム３ａ〜３ｆはカムシャフト２の軸方向に並んで配置されており、２つのカム（例えばカム３ａとカム３ｂ）毎に対を構成している。カムシャフト２に対するカムの取付角度位置は、各対共に１２０度相違しており、隣接する別の対のカム同士（例えばカム３ｂとカム３ｃ）では一致している。

これらのカム３ａ〜３ｆの角度位置に合わせて各加熱コイル体４ａ〜４ｆの偏心位置が設定されている。すなわち、カム３ａ〜３ｆの周面の焼入深さが略均一となるように、各加熱コイル体４ａ〜４ｆのカム３ａ〜３ｆに対する偏心位置（偏心回転体１３の偏心位置）が設定される。

そして、カムシャフト２（支持シャフト１０）とシャフト２１とを同期させながら回転駆動し、カムシャフト２の焼入を開始する。カムシャフト２が加熱されている間に、冷却ジャケットユニット７をトレイ２５上に移動させておく。

カムシャフト２の加熱が完了すると、カムシャフト２を速やかに冷却ジャケットユニット７側へスライド移動させ、且つ、冷却ジャケットユニット７は冷却液を噴射し、カムシャフト２を急冷する。

カムシャフト２の冷却が完了すると焼入が終了する。冷却ジャケットユニット７を退避させ、さらに両支持シャフト９，１０によるカムシャフト２の挟持を解除し、カムシャフト２を取り外す。そして、次に焼入するカムシャフト２を新たに両支持シャフト９，１０で挟持する。以降は上述の操作を繰り返す。

第二支持部材１２からシャフト２までは取外し交換が可能である。
カムシャフト２に備えたカム数やカムの大きさ，形状は様々なので、ワークであるカムシャフト２のカム３ａ〜３ｆに対応するシャフト２１及びカム１４を選定して偏心回転装置を構成する。
そして、カムシャフト２の回転速度とシャフト２１の回転速度とを一致（同期）させると、各カム３ａ〜３ｆ（ワーク）の周面から加熱コイル体４ａ〜４ｆのコイル部までの距離が不変となり、焼入深さが略一様になる。

次に、本発明を実施した偏心回転装置の変形例を説明する。
図１１（ａ）は、上述の偏心回転装置とは別の構造を有する偏心回転装置３０の正面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す状態からカム１４を反時計回りに９０度回転させた状態の正面図である。

図１１（ａ）に示すように、偏心回転装置３０は、偏心回転体３１，カム１４，弾性体（バネ３２〜３５），支持フレーム４１等で構成されている。
偏心回転装置３０は、図５の偏心回転装置６と偏心回転体を平面上で動作を規制する構成と偏心回転体の形状が相違しており、カム１４で偏心回転体が偏心回転駆動される点は同じである。すなわち偏心回転装置３０は、偏心回転装置６の第一支持部材１１や第二支持部材１２の代わりに弾性体（バネ３２〜３５）を採用しており、また、偏心回転体３１の形状は、偏心回転装置６の偏心回転体１３と相違している。

偏心回転装置３０は、機台５上にＬ字形の支持フレーム４１が固定されており、この支持フレーム４１に対して、バネ３２〜３５を介して偏心回転体３１が接続されている。すなわち、バネ３２〜３５の両端は、偏心回転体３１側の支持部３６ａ〜３９ａと、支持フレーム４１側の支持部３６ｂ〜３９ｂに固定されている。より詳しくは、偏心回転体３１の底面には支持部３６ａ，３７ａが設けてあり、右側面には支持部３８ａ，３９ａが設けてある。また、支持フレーム４１の下辺４１ａには支持部３６ｂ，３７ｂが設けてあり、側辺部４１ｂには支持部３８ｂ，３９ｂが設けてある。これらの各支持部は、バネの端部を固定することができる。各バネ３２〜３５は、圧縮及び伸長することができる。

偏心回転体３１の大半の重量は、シャフト２１で支持されており、偏心回転体３１の紙面の手前側と裏側には、図示しないガイドが設けられている。よってシャフト２１が回転すると、偏心回転体３１は、特定の平面上（図１１の紙面上）で図１１（ａ）に示す姿勢を保ちながら偏心回転する。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す状態からシャフト２１を反時計回りに９０度回転させた状態を示している。図１１（ｂ）に示すように偏心回転体３１は、左右に傾くことなく（すなわち、姿勢を保った状態で）、破線で示す位置から実線で示す位置へ偏心回転移動する。

その際、バネ３２，３３は右上方へ変形しながら伸長し、バネ３４，３５は右上方へ変形しながら収縮する。シャフト２１がさらに回転すると、各バネ３２〜３５は必要に応じて伸長又は収縮し、偏心回転体３１が左右に傾斜しないように姿勢を保つ。

さらに別の変形例を図１２（ａ），（ｂ）に示す。
図１２（ａ）に示す偏心回転装置４２の偏心回転体４６は、図５に示す偏心回転体１３と同様にシャフト２１に備えたカム１４によって偏心駆動される。偏心回転体４６の上部には四節連鎖部材４５の下辺リンクが接続されている。四節連鎖部材４５の上辺リンクは、スプリングバランサ４４を介して天井に接続されている。

偏心回転体４６は、四節連鎖部材４５によって左右方向の移動が容認され、さらにスプリングバランサ４４によって上下方向の移動が容認される。その結果、シャフト２１が回転すると、偏心回転体４６は左右に傾くことなく円滑に偏心回転することができる。
偏心回転体４６は、接続部材４７で加熱コイル体６と一体に接続されている。よって、偏心回転体４６が偏心回転すると、加熱コイル体６の加熱コイル４０も偏心回転する。

図１２（ｂ）に示す偏心回転装置６０の偏心回転体４６も、図５に示す偏心回転体１３と同様にシャフト２１に備えたカム１４によって偏心駆動される。偏心回転体４６の上部にはパンタグラフ機構６２が接続されており、パンタグラフ機構６２の上部は支持部材６３と接続されている。支持部材６３は車輪６４を備えており、水平に保持されたレール６１上に車輪６４が回転移動可能に設置されている。よって、偏心回転体４６は、上下方向の移動がパンタグラフ機構６２によって容認され、左右方向の移動が支持部材６３の車輪６４が回転移動することによって容認される。

その結果、偏心回転体４６は、シャフト２１が回転すると円滑に偏心回転することができ、接続部材４７で一体に接続された加熱コイル体６の加熱コイル４０も偏心回転が可能である。

以上では、カムシャフト２が回転するにつれて、各カム３ａ〜３ｆ（ワーク）の周面から加熱コイル体４ａ〜４ｆの加熱コイル４０までの距離が変動しないように設定されている場合における偏心回転装置６，３０について説明した。

上述の説明とは違い、カムシャフト２が回転するにつれて、各カム３ａ〜３ｆ（ワーク）の周面から加熱コイル４０までの距離が変動するように設定されている場合には、図示しないインバータで出力調整を行うことにより、ワークの周面の焼入深さを略均一化することができる。すなわち、本発明を実施すると、各カム３ａ〜３ｆの周面から加熱コイル４０までの距離は一様に変化するので、インバータによる出力調整も一様に行うことができる。例えば、各カムの周面から対応する加熱コイルまでの距離が近接したときには出力を下げ、逆に離間したときには出力を上げることにより焼入深さを略均一化することができる。

本発明を実施した高周波焼入装置の全体斜視図である。 図１においてワークを焼き入れする際の高周波焼入装置の全体斜視図である。 偏心回転装置の分解正面図である。 偏心回転装置の組立の途中の状態を示す分解正面図である。 偏心回転装置の正面図である。 図５の偏心回転装置のシャフトを９０度回転させた際の、加熱コイル体と偏心回転装置の正面図である。 図６の状態からシャフトを９０度回転させた際の、加熱コイル体と偏心回転装置の正面図である。 図７の状態からシャフトを９０度回転させた際の、加熱コイル体と偏心回転装置の正面図である。 図５の偏心回転装置の変形例を示す正面図である。 図９とは別の図５の偏心回転装置の変形例を示す正面図である。 （ａ）は、偏心回転体をばねで支持した偏心回転装置の正面図である。（ｂ）は、（ａ）の状態からカムが反時計回りに９０度回転した際の偏心回転装置の正面図である。 （ａ），（ｂ）は、各々偏心回転装置の変形例を示す正面図である。 従来の加熱コイル体の斜視図である。

符号の説明

１ 高周波焼入装置
２ カムシャフト（ワーク）
３ａ〜３ｆ カム
４ａ〜４ｆ 加熱コイル体
５ 機台
６ａ〜６ｆ 偏心回転装置
７ 冷却ジャケットユニット
９，１０ 支持シャフト
１１ 第一支持部材
１２ 第二支持部材
１３ 偏心回転体
１４ 偏心回転体を偏心させるカム
２１ 偏心回転体を回転駆動するシャフト

Claims (9)

1. ワークを焼き入れする加熱コイル体を備えた誘導加熱装置において、
   前記加熱コイル体を偏心回転駆動するカムを備え、
   前記加熱コイル体を所定の姿勢に保ち、且つ、加熱コイル体の動作を、前記カムの軸心と交差する平面上に規制する支持部材を備えたことを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。
2. ワークを焼き入れする加熱コイル体を備えた誘導加熱装置において、
   前記加熱コイル体は、カムで偏心回転駆動される偏心回転体と一体に接続されており、
   前記偏心回転体を所定の姿勢に保ち、且つ、偏心回転体の動作を、前記カムの軸心と交差する平面上に規制する支持部材を備えたことを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。
3. ワークを焼き入れする加熱コイル体を備えた誘導加熱装置において、
   前記加熱コイル体は、カムで偏心回転駆動される偏心回転体と一体に接続されており、
   前記偏心回転体は、支持部材によって前記カムの軸心方向以外の二方向に移動可能に支持されていることを特徴とする誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。
4. 前記偏心回転体は、複数の加熱コイル体と一体に接続されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。
5. 前記支持部材は、加熱コイル体又は偏心回転体を所定方向に移動可能に支持する第一支持部材と、第一支持部材を前記所定方向とは別の方向に移動可能に支持する第二支持部材とで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。
6. 前記第一支持部材によって許容される加熱コイル体又は偏心回転体の移動方向と、第二支持部材によって許容される第一支持部材の移動方向とが直交していることを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。
7. 前記第一支持部材によって許容される加熱コイル体又は偏心回転体の移動方向と、第二支持部材によって許容される第一支持部材の移動方向が、カムの軸心と直交していることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。
8. 一本のシャフトに前記カムが複数個設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれかに記載の誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。
9. 個々の前記カムが、各々所定の角度位置で前記シャフトと一体に回転可能に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の誘導加熱装置の加熱コイル体偏心駆動装置。

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