JP2014037610A - High-frequency hardening apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加熱物の広範な焼入れ対象部位を移動焼入れする高周波焼入装置に関するものである。 The present invention relates to an induction hardening apparatus that moves and quenches a wide range of parts to be quenched of an object to be heated.
高周波焼入れでは、被加熱物の焼入れ対象部位が、最初に高周波電流によって誘導加熱され、引き続き、冷却液が噴射供給されて急冷される。被加熱物の焼入れ対象部位が、誘導加熱導体よりも相当に大きい場合には、当該誘導加熱導体で焼入れ対象部位を一度に誘導加熱することができない。そのため、誘導加熱導体と被加熱物とを相対移動させ、焼入れ対象部位を小範囲ずつ順次誘導加熱する。そして、当該誘導加熱した部位に、冷却液を噴射供給して順次急冷する。従来、このような移動焼入れが、専ら採用されている。 In the induction hardening, a portion to be quenched of the object to be heated is first induction-heated by a high-frequency current, and subsequently, cooling liquid is jetted and supplied to be rapidly cooled. When the part to be quenched of the object to be heated is considerably larger than the induction heating conductor, the part to be quenched cannot be induction-heated at once with the induction heating conductor. For this reason, the induction heating conductor and the object to be heated are moved relative to each other, and the portions to be quenched are sequentially induction-heated little by little. Then, a cooling liquid is jetted and supplied to the induction-heated portion to quench it sequentially. Conventionally, such moving quenching has been employed exclusively.
移動焼入れを実施するためには、被加熱物を誘導加熱しながら、誘導加熱が完了した部位を冷却液で急冷しなければならない。そのため、図１９（ａ）に示すように、高周波誘導電流が供給される加熱導体９０と、冷却液噴射装置９１とを、被加熱物９５に対して相対移動させる。冷却液噴射装置９１は、加熱導体９０が加熱した箇所に冷却液９２を噴射するので、加熱導体９０よりも、移動方向の上流側に配置されている。ここで、噴射された冷却液９２は、被加熱物９５における、誘導加熱が完了した部位にのみ供給しなければならない。仮に、誘導加熱中の部位（加熱導体９０が対向している部位）に冷却液９２が飛散すると、誘導加熱中の部位の昇温を妨げてしまう。そのため、冷却液噴射装置９１に設けたノズル孔９１ａは、矢印Ａで示す加熱導体９０及び冷却液噴射装置９１の移動方向と逆方向に傾斜させている。図１９（ａ）に示すように、冷却液噴射装置９１を、加熱導体９０に隣接し、且つ、被加熱物９５に近接させて配置すると、冷却液９２は、被加熱物９５における誘導加熱が完了した部位を、直ちに急冷することができる。
In order to carry out the moving quenching, the part where induction heating is completed must be rapidly cooled with a cooling liquid while the object to be heated is induction heated. Therefore, as shown in FIG. 19A, the
ところで、図１９（ａ）に示すように冷却液噴射装置９１を配置すると、冷却液噴射装置９１は、被加熱物９５に近接しているため、誘導加熱が完了した直後の被加熱物９５から輻射熱を受け、劣化し易いという問題がある。そこで、図１９（ｂ）に示すように、冷却液噴射装置９１を、加熱導体９０の反対側へ配置することが考えられる。図１９（ｂ）に示すように、冷却液噴射装置９１を配置すると、冷却液噴射装置９１に及ぼされる輻射熱の影響は、ほとんど解消される。
By the way, when the
しかし、図１９（ｂ）に示す冷却液噴射装置９１から噴射される冷却液９３も、やはり、矢印Ａで示す加熱導体９０の移動方向と逆方向に傾斜するように噴射しなければ、冷却液９３の一部が、誘導加熱中の部位へ飛散してしまう。図１９（ｂ）において、冷却液噴射装置９１から冷却液９３を噴射すると、冷却液９３は、被加熱物９５における誘導加熱中の部位から距離Ｌ１だけ離間した部位Ｂに達する。すなわち、部位Ｂが誘導加熱されてから、冷却液９３が噴射供給されるまで、加熱導体９０が距離Ｌ１だけ移動するのに要する時間だけのギャップが生じてしまう。よって、冷却が遅れるという事態を招いてしまう。
However, if the
このような事態を解消する高周波焼入装置が、特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示されている高周波焼入装置は、被加熱物であるシャフト状ワークに沿って高周波加熱コイルを移動させ、シャフト状ワークを移動焼入れするものである。また、中空の高周波加熱コイル内の、高周波加熱コイル自身を冷却する冷却液を、被加熱物に向けて噴射するものである。
An induction hardening apparatus that solves such a situation is disclosed in
The induction hardening apparatus disclosed in
すなわち、図２０に示すように、被加熱物９５に近接対向配置した中空の加熱導体９８（高周波加熱コイル）を、矢印Ａで示す方向に移動させ、被加熱物９５の対向する部位を、順に誘導加熱する。また、加熱導体９８に設けられたノズル孔９８ａから、加熱導体９８内の冷却液９９が噴射される。
That is, as shown in FIG. 20, the hollow heating conductor 98 (high-frequency heating coil) disposed close to and opposite to the object to be heated 95 is moved in the direction indicated by the arrow A, and the parts facing the object to be heated 95 are sequentially arranged. Induction heating. Further, the
冷却液９９は、被加熱物９５における誘導加熱中の部位へ飛散しないように、矢印Ａで示す加熱導体９８の移動方向とは反対側（移動方向の上流側）へ傾斜させて噴射され、被加熱物９５における、誘導加熱が完了した部位Ｃが、順次冷却される。部位Ｃは、誘導加熱が完了してから、加熱導体９８が距離Ｌ２を移動するのに要する時間が経過した後に冷却液９９が供給されて冷却されるが、距離Ｌ２は、図１９（ｂ）に示す距離Ｌ１よりも短い。そのため、誘導加熱が完了してから冷却されるまでの時間は短縮され、上述の冷却の遅れは改善される。
The
ところで、特許文献１に開示されている高周波焼入装置では、高周波加熱コイル内の冷却液を、被加熱物に噴射供給する。そのため、高周波加熱コイルを冷却して、温度が上昇した冷却液を被加熱物に噴射供給するため、冷却効果が低い。
By the way, in the induction hardening apparatus currently disclosed by
そこで本発明は、移動焼入れにおいて、誘導加熱が完了してから、低温の冷却液を速やかに噴射供給することができる高周波焼入装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an induction hardening apparatus capable of promptly injecting and supplying a low-temperature cooling liquid after completion of induction heating in moving quenching.
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、中空の誘導加熱導体と、冷却液噴射装置が、被加熱物に沿って相対移動しながら被加熱物を焼入れする高周波焼入装置であって、前記誘導加熱導体は、相対移動方向と直交する方向にのびると共に、被加熱物に沿って近接対向する対向壁と、当該対向壁と連続する傾斜壁とを有しており、前記傾斜壁は、誘導加熱導体の相対移動方向の上流側が対向壁に近接し、下流側へいくほど対向壁から離間するように傾斜しており、冷却液噴射装置は、冷却液を噴射するノズル部を有し、冷却液噴射装置は、前記傾斜壁に沿って配置されており、前記ノズル部が、前記対向壁に近接配置されたことを特徴とする高周波焼入装置である。
The invention according to
請求項１に記載の発明では、対向壁と連続する傾斜壁が、誘導加熱導体の相対移動方向の上流側が対向壁に近接し、下流側へいくほど対向壁から離間するように傾斜しているので、冷却液噴射装置を傾斜壁に沿って配置し、冷却液噴射装置のノズル部を、対向壁に近接配置することができる。そのため、被加熱物における誘導加熱が完了した部位に、速やかに冷却液を噴射供給することができる。
また、冷却液噴射装置は、加熱導体の傾斜壁に沿って配置されているので、被加熱物に対向しておらず、被加熱物から放射される輻射熱に晒されない。よって、冷却液噴射装置の劣化を阻止することができる。
In the first aspect of the present invention, the inclined wall that is continuous with the opposing wall is inclined so that the upstream side in the relative movement direction of the induction heating conductor is close to the opposing wall and is separated from the opposing wall toward the downstream side. Therefore, the coolant injection device can be disposed along the inclined wall, and the nozzle portion of the coolant injection device can be disposed close to the opposing wall. For this reason, the coolant can be quickly jetted and supplied to the portion of the object to be heated that has undergone induction heating.
In addition, since the coolant injection device is disposed along the inclined wall of the heating conductor, it does not face the object to be heated and is not exposed to the radiant heat radiated from the object to be heated. Therefore, deterioration of the coolant injection device can be prevented.
請求項２に記載の発明は、内部に冷却液が供給される中空の誘導加熱導体が、被加熱物に沿って相対移動しながら被加熱物を誘導加熱する高周波焼入装置であって、誘導加熱導体は、相対移動方向と直交する方向にのび、被加熱物に沿って近接対向する対向壁を有しており、誘導加熱導体の内部には、仕切部材が設けてあり、前記仕切部材は、誘導加熱導体の相対移動方向の上流側が対向壁に近接し、下流側へいくほど対向壁から離間するように傾斜して、誘導加熱導体の内部を２つの領域に仕切っており、各領域には冷却液が供給可能であり、誘導加熱導体における、対向壁と連続し、且つ、相対移動方向の上流側の壁面に、冷却液噴射孔が設けてあることを特徴とする高周波焼入装置である。
The invention according to
請求項２に記載の発明では、中空の誘導加熱導体の内部が、仕切部材で２つの領域に仕切られている。よって冷却液は、誘導加熱導体の内部で２つの領域に分かれて流れる。そして、対向壁と連続し、且つ相対移動方向の上流側の壁面には、冷却液噴射孔が設けてあるので、一方の領域を流れる冷却液が、冷却液噴射孔から被加熱物に向けて噴射供給される。また、他方の領域を流れる冷却液によって、誘導加熱導体自身が冷却される。この誘導加熱導体を冷却した他方の領域内の冷却液は、仕切部材によって、一方の領域へ移動するのが阻害される。よって、一方の領域内の冷却液は、比較的低温状態を保っており、低温の冷却液が、冷却液噴射孔から噴射される。そのため、被加熱物における誘導加熱が完了した部位に、低温の冷却液が噴射供給され、当該部位が良好に冷却される。
また、誘導加熱導体から冷却液を噴射供給するので、被加熱物の誘導加熱された部位に、速やかに冷却液を噴射供給することができ、冷却を極めて早期に開始することができる。
In the invention described in
Further, since the cooling liquid is jetted and supplied from the induction heating conductor, the cooling liquid can be quickly jetted and supplied to the induction-heated portion of the object to be heated, and the cooling can be started very early.
請求項３に記載の発明は、各領域の間の、冷却液の流通が遮断されていることを特徴とする請求項２に記載の高周波焼入装置である。
The invention according to
請求項３に記載の発明では、誘導加熱導体の内部の各領域の間の冷却液の流通が遮断されているので、対向壁に面した領域内を流れる高温の冷却液と、冷却液噴射孔から噴射される低温の冷却液とが混合することがない。よって、被加熱物における誘導加熱された部位に噴射供給される冷却液は、低温状態を維持し易い。よって、被加熱物の冷却が、良好に実施される。
In the invention according to
本発明の高周波焼入装置では、被加熱物を移動焼入れする際に、被加熱物の誘導加熱が完了した部位に、早期に低温の冷却液を噴射供給することができる。よって、良好な焼入れを実施することができる。 In the induction hardening apparatus of the present invention, when moving and quenching the object to be heated, the low-temperature coolant can be jetted and supplied to the part where induction heating of the object to be heated has been completed at an early stage. Therefore, good quenching can be performed.
以下、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る高周波焼入装置１は、加熱導体２、冷却液供給装置３、高周波電源４、駆動装置５、制御装置６を備えている。
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an
高周波電源４は、商用電源を高周波化する高周波発信器（図示せず）を有しており、交流を高周波化して変圧器（図示せず）へ出力する。変圧器の一次側には高周波電源から高周波電流が供給され、二次側に変圧された高周波電流を出力する。変圧器の二次側には、図示しない入出力端子を介して、リード７，８（図２）が接続されている。リード７の一端は、変圧器の二次側に接続されており、他端は、後述の加熱導体２の一端に接続されている。同様に、リード８の一端は、変圧器の二次側に接続されており、他端は、加熱導体２の他端に接続されている。
The high-frequency power source 4 has a high-frequency transmitter (not shown) that increases the frequency of the commercial power source, and converts the alternating current into a high frequency and outputs it to a transformer (not shown). A high frequency current is supplied from a high frequency power source to the primary side of the transformer, and the transformed high frequency current is output to the secondary side.
図２〜図６に示すように、加熱導体２は、中空の銅合金等の良導体で構成された管状の部材である。加熱導体２は、上述のように高周波電源４から高周波電流が供給されると共に、図示しない冷却液の供給源から冷却液が供給され、内部には冷却液が常時流通している。
As shown in FIGS. 2 to 6, the
図４，図５に示すように、加熱導体２は、直線部材２ａ，２ｂと、湾曲部材２ｃとが接続されて、Ｕ字形状を呈する。
直線部材２ａは、対向壁１２，傾斜壁１３，垂直壁１４を有している。対向壁１２と垂直壁１４は直交しており、傾斜壁１３は、対向壁１２に対して傾斜している。よって、直線部材２ａの横断面は、直角三角形の形状を呈している。直線部材２ａの一端部１１ａは閉塞されており、他端部１１ｂは開口している。また、傾斜壁１３における一端部１１ａ側の端部には、開口１３ａが設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
The
直線部材２ｂの横断面は、四角形形状を呈しており、直線部材２ｂは、対向壁２０，側壁２１，２２，上壁２３を有している。直線部材２ｂの一端部１７ａ，他端部１７ｂは、開口している。他端部１７ｂは、対向壁２０側から上壁２３側へいくほど、一端部１７ａ側に近付くように傾斜している。
The cross section of the
湾曲部材２ｃは、Ｕの字の折返し部分を構成し、一端部１８ａと他端部１８ｂとを有している。湾曲部材２ｃは、断面四角形形状の管状部材が湾曲して形成されたものであるが、図４に示すように、一端部１８ａの開口部分の略半分が、三角形の板状の閉塞部材９で閉塞されている。閉塞部材９は、一端部１８ａにろう付けされている。
The bending
湾曲部材２ｃの一端部１８ａの三角形の開口部分には、直線部材２ａの他端部１１ｂがろう付けされて、湾曲部材２ｃと直線部材２ａとが一体固着されている。また、湾曲部材２ｃの他端部１８ｂには、直線部材２ｂの一端部１７ａがろう付けされて、湾曲部材２ｃと直線部材２ｂとが一体固着されている。
以上のように、２つの直線部材２ａ，２ｂと、湾曲部材２ｃとが一体化されて、Ｕ字形状の加熱導体２が構成されている。
The other end portion 11b of the
As described above, the
直線部材２ａの一端部１１ａには、リード７の端部７ａがろう付けされている。そのため、直線部材２ａの開口１３ａと、リード７の開口１５が接続されている。同様に、直線部材２ｂの他端部１７ｂと、リード８の端部８ａとがろう付けされ、直線部材２ｂの開口１９と、リード８の開口１６とが接続されている。そして、リード７，加熱導体２（直線部材２ａ，湾曲部材２ｃ，直線部材２ｂ），リード８の各々の内部が連結され、一連の冷却液通路が形成されている。リード７，８には、図示しない冷却液供給源に接続された配管が接続されており、これらの配管を介して、加熱導体２内に低温の冷却液が供給されると共に、加熱導体２内で昇温した冷却液が排出される。
The
冷却液供給装置３は、冷却液供給管２４と本体２５とを有する。
本体２５は、上壁２９，側壁３０〜３２，傾斜壁２６，２７で構成された、中空の箱状の部材である。上壁２９は、長方形形状を呈しており、長手方向の両端には側壁３０，３１が連続している。側壁３０，３１は、不等辺四角形形状を呈している。上壁２９の長手方向にのびる一辺には、側壁３２が連続している。さらに、上壁２９の長手方向にのびる他辺には、傾斜壁２６が連続している。側壁３０〜３２は、各々上壁２９に対して直交するように垂下しており、傾斜壁２６は、上壁２９に対して側壁３２側へ傾斜している。隣接する各側壁同士、及び側壁３０，３１と傾斜壁２６は連続している。また、各側壁３０〜３２と、傾斜壁２６は、傾斜壁２７で接続されている。傾斜壁２７には、複数のノズル孔２８（ノズル部）が一列に設けられている。
The
The
本体２５は、加熱導体２に装着されている。すなわち、本体２５の側壁３０が、リード７に当接し、本体２５の側壁３１が、加熱導体２の湾曲部材２ｃの一端部１８ａ（閉塞部材９）に当接することにより、本体２５は湾曲部材２ｃとリード７に挟持される。よって、本体２５は、加熱導体２と一体に移動可能であり、さらに本体２５の長手方向への移動が阻止されている。
The
図６に示すように、冷却液供給装置３（本体２５）の傾斜壁２６は、加熱導体２の傾斜壁１３に近接（又は当接）配置される。その結果、冷却液供給装置３（本体２５）の傾斜壁２７は、加熱導体２の直線部材２ａの対向壁１２に近接する。すなわち、傾斜壁２７に設けられた各ノズル孔２８（ノズル部）が、対向壁１２に近接する。
As shown in FIG. 6, the
冷却液供給管２４は、本体２５の上壁２９に接続されており、図示しない冷却液供給源から冷却液を本体２５内に供給する可撓性を有する配管である。
The
駆動装置５（図１）は、加熱導体２及び冷却液供給装置３を、被加熱物１０に沿って移動させる機能を有する。被加熱物１０を焼入れする際には、駆動装置５は、加熱導体２及び冷却液供給装置３を一体に、一定速度で移動させることができる。
The driving device 5 (FIG. 1) has a function of moving the
制御装置６（図１）は、冷却液供給装置３，高周波電源４，駆動装置５の動作を司る機能を有する。制御装置６は、冷却液供給管２４に設けられた図示しない制御弁を開閉し、冷却液供給装置３（本体２５）へ加圧された冷却液を供給する。また、制御装置６が、高周波電源４へ指令信号を送ることにより、高周波電源４から加熱導体２へ高周波電流が供給される。さらに制御装置６は、駆動装置５の動作を制御する。すなわち、被加熱物１０の焼入れ開始位置までは、加熱導体２及び冷却液供給装置３を速やかに移動させ、焼入れ時には、所定の一定速度で、被加熱物１０に沿って加熱導体２及び冷却液供給装置３を移動させる。
The control device 6 (FIG. 1) has a function of controlling the operation of the
以上説明したように構成された高周波焼入装置１は、以下のように被加熱物１０を焼入れする。
加熱導体２の直線部材２ａの対向壁１２と、直線部材２ｂの対向壁２０が、被加熱物１０の焼入れ対象部位に対向し、湾曲部材２ｃは、被加熱物１０に対向せず、被加熱物１０の誘導加熱には寄与しない。
The
The opposing
図６に示すように、被加熱物１０の焼入れ対象部位の端部１０ａに、加熱導体２の対向壁２０を近接対向させる。すなわち、制御装置６（図１）によって制御された駆動装置５（図１）が、加熱導体２を被加熱物１０に対向配置させる。そして、制御装置６は、高周波電源４に指令信号を送り、高周波電流を加熱導体２に供給する。
As shown in FIG. 6, the facing
被加熱物１０における、加熱導体２（対向壁２０）が対向している部位が、誘導加熱されて昇温する。すなわち、図６において、被加熱物１０における右上から左下へ傾斜するハッチングで示す部位が、直線部材２ｂの対向壁２０と対向しており、この部位が誘導加熱されて昇温する。駆動装置５（図１）が、加熱導体２及び冷却液供給装置３を、所定の一定速度で、矢印Ａ１で示す方向（相対移動方向）に移動させる。対向壁２０が、矢印Ａ１方向に移動すると、被加熱物１０における、対向壁２０に対向する部位が、順に誘導加熱される。すなわち、被加熱物１０の誘導加熱部位（右上から左下へ傾斜するハッチングで示す部位）が拡がる。
The part of the
そして、図７に示すように、やがて対向壁１２が被加熱物１０に対向し、被加熱物１０における、対向壁１２と対向する部位も誘導加熱される。対向壁１２が被加熱物１０の端部１０ａに達すると、制御装置６は、図示しない制御弁を開き、冷却液供給装置３に冷却液を供給する。その結果、ノズル孔２８から冷却液３３が噴射される。
Then, as shown in FIG. 7, the opposing
図７に示すように、冷却液３３は、被加熱物１０における、対向壁１２による誘導加熱が完了した位置から距離ＬＡだけ離れた位置Ｅに噴射供給される。すなわち、加熱導体２（対向壁１２）が、距離ＬＡを移動する時間が経過した後に、誘導加熱が完了した部位Ｅに、冷却液３３が噴射供給される。
As shown in FIG. 7, the
加熱導体２の直線部材２ａの傾斜壁１３は、矢印Ａ１で示す方向（加熱導体２の移動方向）の上流側が対向壁１２に近接しており、下流側へいくほど対向壁１２から離間するように傾斜している。すなわち、傾斜壁１３は、加熱導体２の直線部材２ａにおける、移動方向の前側へいくほど、対向壁１２から離間するように傾斜している。そのため、冷却液３３は、加熱導体２の矢印Ａ１で示す移動方向とは逆方向に傾斜して被加熱物１０に噴射供給されている。よって、被加熱物１０における誘導加熱中の部位には、冷却液は飛散せず、被加熱物１０における、誘導加熱中の部位は良好に昇温する。
The
図７に示すように、冷却液３３は、矢印Ａ１で示す移動方向と逆方向（上流側）に、被加熱物１０に対して斜め４５度の角度で噴射されており、その結果、被加熱物１０の位置Ｅに達している。この４５度という角度は、変更可能である。すなわち、被加熱物１０に対する冷却液３３の噴射角度は、対向壁１２や、被加熱物１０における誘導加熱中の部位に飛散しない範囲（例えば、７０度以下）に設定することができる。また、直線部材２ａは、傾斜壁１３を有していれば、断面形状は直角三角形の代わりに四角形以上の多角形であってもよい。
As shown in FIG. 7, the
ノズル孔２８は、対向壁１２に近接している。すなわち、図７に示す例では、ノズル孔２８は、冷却液供給装置３の本体２５における、最下端部付近に設けられている。そのため、距離ＬＡは、図２０に示す距離Ｌ２と同等の長さである。よって、部位Ｅは、誘導加熱が完了してから、ほとんど時間差なく冷却液３３が噴射供給され、急冷される。その結果、被加熱物１０は、良好に焼入れされる。冷却液３３の噴射角度を４５度よりも大きくすると、距離ＬＡは、さらに短くなり、冷却の開始時期が早まる。
The
また、冷却液供給装置３は、被加熱物１０に対してほとんど対向しておらず、間に加熱導体２の直線部材２ａが配置されている。そのため、冷却液供給装置３は、被加熱物１０から放射される輻射熱にさらされずに済み、昇温しにくい。よって、冷却液供給装置３は、低温の冷却液を噴射供給することができる。
Further, the
次に、図８〜図１４を参照しながら、別の実施形態を説明する。
図８〜図１４に示す加熱導体３５は、直線部材３５ａ，３５ｂと、湾曲部材３５ｃとを有している。
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS.
The
直線部材３５ａは、図１２に示すように、上半割部材３７，下半割部材３８，仕切部材３９の３つの部材で構成されている。
上半割部材３７は、板状の上部壁５２と、垂下壁５３とが直交して連続し、断面がＬ字形状を呈する部材である。上部壁５２は、上側縁４６ａを有している。上側縁４６ａは、傾斜面を構成している。垂下壁５３は、下側縁４６ｂを有している。下側縁４６ｂは、傾斜面を構成している。上側縁４６ａと、下側縁４６ｂは、同一平面上に形成された傾斜面である。また、下側縁４６ｂには、複数の溝４０が所定間隔をおいて設けられている。図１３に示すように、溝４０は、下側縁４６ｂの傾斜面に沿ってのびている。
As shown in FIG. 12, the
The
そして、断面がＬ字形状の上半割部材３７の一端３７ａは、上側から下側へいくほど先端（図１１に示すリード７側）に突出するように傾斜している。すなわち、垂下壁５３の下側縁４６ｂが、最もリード７側へ突出し、上部壁５２に近付くほど他端３７ｂに近付くように傾斜している。
Then, one
図１２に示すように、下半割部材３８は、板状の対向壁５０と、起立壁５１とが直交して連続し、断面がＬ字形状を呈する部材である。対向壁５０は、下側縁４７ｂを有している。下側縁４７ｂは、傾斜面を構成している。起立壁５１は、上側縁４７ａを有している。上側縁４７ａは、傾斜面を構成している。下側縁４７ｂと、上側縁４７ａは、同一平面上に形成された傾斜面である。断面がＬ字形状の下半割部材３８の一端３８ａは、対向壁５０がリード７側へ突出し、起立壁５１が、対向壁５０から遠ざかるほど他端３８ｂに近付くように傾斜している。
As shown in FIG. 12, the
仕切部材３９は、細長く薄い板状の部材である。仕切部材３９の一端３９ａは、傾斜している。そのため、仕切部材３９は、長手方向にのびる比較的短い短辺５６と、比較的長い長辺５７とを有している。図１２に示すように、短辺５６の一方の面には、下面側上部縁４１ａが、他方の面には上面側上部縁４１ｂが設けられている。長辺５７の一方の面には、下面側下部縁４２ａが、他方の面には上面側下部縁４２ｂが設けられている。
The
仕切部材３９の下面側上部縁４１ａと、下面側下部縁４２ａには、下半割部材３８の上側縁４７ａと、下側縁４７ｂが、各々ろう付けによって一体化されている。すなわち、上側縁４７ａと、下側縁４７ｂは、同一平面上に形成された傾斜面であるので、仕切部材３９に対して、同時に面接触することができる。
On the lower surface side
同様に、仕切部材３９の上面側下部縁４２ｂと、上面側上部縁４１ｂには、上半割部材３７の下側縁４６ｂと、上側縁４６ａが、各々ろう付けによって一体化されている。下側縁４６ｂと上側縁４６ａも、同一平面上に形成された傾斜面であるので、同時に仕切部材３９に面接触することができる。
Similarly, a
以上のように、上半割部材３７と下半割部材３８の間に、仕切部材３９が配置されている。そして、上半割部材３７と仕切部材３９によって、断面が三角形の流路４４が形成されている。流路４４は、直線部材３５ａ（図１０，図１１）の長手方向にのびている。また、上半割部材３７と仕切部材３９が一体化されていることによって、上半割部材３７の溝４０と、仕切部材３９とで、冷却液噴射部４５（ノズル孔）が形成されている。冷却液噴射部４５は、流路４４と連通している。
As described above, the
同様に、下半割部材３８と仕切部材３９によって、断面が三角形の流路４３が形成されている。流路４３も、流路４４と同様に、直線部材３５ａの長手方向にのびている。流路４４と流路４３とは、仕切部材３９によって仕切られている。そして、冷却液は、流路４３と流路４４の間を移動することができない。
Similarly, a
直線部材３５ｂは、図２等に示す加熱導体２の直線部材２ｂと同様の構成を有している。図１１に示すように、直線部材３５ｂは、断面が四角形の管部材であり、内部に流路４９を有している。また、直線部材３５ｂは、被加熱物１０と対向する対向壁５４（図９）を有している。
The
湾曲部材３５ｃも、図２等に示す加熱導体２の湾曲部材２ｃと同様の構成を有している。図１１に示すように、湾曲部材３５ｃは、断面が四角形の管部材が湾曲して、Ｕ字の折返し部分を構成し、内部に流路４８を有している。また、湾曲部材３５ｃは、一端５５ａと他端５５ｂとを有している。
The bending
湾曲部材３５ｃの一端５５ａには、直線部材３５ａの他端３６ｂが、ろう付けされて一体化されている。同様に、湾曲部材３５ｃの他端５５ｂには、直線部材３５ｂの一端５８ａがろう付けされて一体化されている。よって、加熱導体３５内では、直線部材３５ａ内の流路４３，４４と、湾曲部材３５ｃ内の流路４８と、直線部材３５ｂ内の流路４９とが連通している。
The
加熱導体３５の直線部材３５ａには、リード７が接続されている。
直線部材３５ａの、上半割部材３７，下半割部材３８，仕切部材３９の各々の一端３７ａ，３８ａ，３９ａ（図１２）が傾斜しており、直線部材３５ａの一端３６ａ（図１１）は、リード７の傾斜した端部７ａ（下端）と交差（直交）して接続されている。リード７と直線部材３５ａはろう付けされて導通が可能であり、また、リード７の開口１５と、直線部材３５ａの流路４３，４４とが連通している。
A
One
同様に、加熱導体３５の直線部材３５ｂと、リード８は、ろう付けによって一体固着されている。直線部材３５ｂ内の流路４９と、リード８の開口１６は連通している。
Similarly, the
以上説明した加熱導体３５を使用すると、図１４に示すように被加熱物１０を焼入れすることができる。すなわち、高周波電流が供給されている加熱導体３５が、駆動装置５（図１）によって、矢印Ａ２で示す方向へ移動し、先行して直線部材３５ｂの対向壁５４が、被加熱物１０に対向し、被加熱物１０を誘導加熱する。そして、やがて直線部材３５ａの対向壁５０も、被加熱物１０と対向し、被加熱物１０を誘導加熱する。加熱導体３５内には、低温の冷却液が供給されており、加熱導体３５自身は良好に冷却されている。
When the
リード７を介して供給されている冷却液は、加熱導体３５内に流入する。すなわち、冷却液は、図１１に示す直線部材３５ａ内の流路４３と流路４４に別れて加熱導体３５内に流入する。流路４３内の冷却液は、最も昇温する対向壁５０（直線部材３５ａ）を冷却する。直線部材３５ａの流路４３内における、昇温した冷却液は、仕切部材３９によって、流路４４側への移動が阻止されている。
The coolant supplied via the
一方、流路４４内に流入した冷却液は、流路４４内を流れると共に、一部が複数の冷却液噴射部４５から噴射される。図１４に示すように、直線部材３５ａの対向壁５０による誘導加熱が完了した部位と、冷却液５９が噴射供給される部位は、距離ＬＢだけ離れている。すなわち、誘導加熱が完了してから、加熱導体３５が矢印Ａ２方向へ距離ＬＢを移動する時間が経過した後に、冷却液５９が噴射供給される。冷却液５９は、加熱導体３５の矢印Ａ２で示す移動方向とは逆方向に傾斜して被加熱物１０に噴射供給されている。よって、被加熱物１０における誘導加熱中の部位には、冷却液は飛散せず、被加熱物１０における、誘導加熱中の部位は良好に昇温する。
On the other hand, the coolant that has flowed into the
加熱導体３５を使用する場合には、図１に示す冷却液供給装置３は不要である。すなわち、加熱導体３５内には、冷却液が常時供給されており、この冷却液の一部が、焼入れ液（焼入れ水）として被加熱物１０の誘導加熱が完了した部位へ噴射供給される。
When the
図１４に示す例でも、図７に示す例と同様に、被加熱物１０に対する冷却液５９の噴射角度は、４５度程度である。また、冷却液噴射部４５は、流路４４（領域）の垂下壁５３の最下端部に設けられている。そのため、冷却液噴射部４５は、対向壁５０に近接している。冷却液噴射部４５を設ける位置は、垂下壁５３の最下端部に近いほど好ましい。
Also in the example shown in FIG. 14, the injection angle of the cooling
図１４に示すように、冷却液噴射部４５は、対向壁５０と近接している。そのため、距離ＬＢは、図２０に示す距離Ｌ２と、ほとんど差がない。よって、被加熱物１０は、誘導加熱が完了してから速やかに冷却液５９が噴射供給されて急冷される。この冷却液５９は、流路４４内を流通しており、流路４４は、温度上昇し易い対向壁５０に面していないので昇温しにくく、流路４３内の冷却液よりも低温である。そのため、冷却液噴射部４５から噴射された冷却液５９の温度は低く、冷却効果が高い。
As shown in FIG. 14, the
また、流路４４は、被加熱物１０に対して対向しておらず、間に仕切部材３９と流路４３が配置されている。そのため、流路４４内の冷却液は、被加熱物１０から放射される輻射熱にさらされずに済み、昇温しにくい。よって、流路４４から、低温の冷却液を噴射供給することができる。
Moreover, the
流路４４内を流れ、冷却液噴射部４５から噴射されなかった冷却液は、流路４３内を流通する冷却液と合流し、湾曲部材３５ｃ内の流路４８（図１１），直線部材３５ｂ内の流路４９（図１１）を通過する。すなわち、合流した冷却液は、湾曲部材３５ｃと直線部材３５ｂを冷却しながら、リード８から外部に排出される。
The coolant that has flowed through the
図１５に示すように、加熱導体３５は、垂直姿勢の被加熱物１０を焼入れする際にも使用することができる。この場合においても、図１４と同様に、誘導加熱後、速やかに冷却液５９が噴射供給される。冷却液５９は、斜め下方に噴射され、上方の誘導加熱中の部位へは飛散しない。よって、被加熱物１０における、誘導加熱中の部位は良好に昇温し、その後、急冷される。
As shown in FIG. 15, the
図１５に示すように、垂直姿勢の被加熱物１０を焼入れする場合には、噴射された冷却液５９は、重力を受けて上方（誘導加熱中の部位）へ飛散しにくいので、被加熱物１０に対する噴射角度は、図７，図１４の場合よりも直角に近づけ易い。そのため、距離ＬＢをより短くすることができる。
加熱導体３５は、矢印Ａ２で示すように上方へ移動しながら垂直姿勢の被加熱物１０を焼入れする。図１５において、加熱導体３５の移動方向の上流側とは、下方を指し、下流側とは上方（未焼入れ領域側）を指す。
As shown in FIG. 15, when quenching the object to be heated 10 in a vertical posture, the injected cooling
The
上述の実施形態では、Ｕ字形状の加熱導体２，３５を使用しているが、加熱導体は、直線状であっても差し支えない。但し、加熱導体２のようにＵ字形状を採用すると、被加熱物１０が直線部材２ｂ（３５ｂ）の対向壁２０（５４）が対向するときと、直線部材２ａ（３５ａ）の対向壁１２（５０）が対向するときの、誘導加熱される機会が２度あるので、被加熱物１０を昇温させ易いという利点がある。
In the above-described embodiment, the
被加熱物１０の焼入れ対象部位は平面であったが、焼入れ対象が棒状（例えば円柱状）の被加熱物の周面の場合には、図１６に示す加熱導体６０を使用することにより、良好に焼入れすることができる。図１６に示す様に加熱導体６０は、図１１に示す加熱導体３５の直線部材３５ａを略Ｃ字形状に湾曲させた様な構造を呈しており、上半割部材６１、下半割部材６２、仕切部材６３を有している。
The part to be quenched of the object to be heated 10 was a flat surface, but when the object to be quenched was a rod-shaped (for example, columnar) peripheral surface of the object to be heated, the
上半割部材６１は、上壁６７と対向壁６８が直交して構成されている。上壁６７は、同一平面内で略Ｃ字形状を呈するように湾曲している。対向壁６８は、上壁６７の内周側と連続している。すなわち、上半割部材６１は、横断面がＬ字形状を呈しながら略Ｃ字形状を呈するように湾曲している。
The
下半割部材６２は、下壁６９と垂直壁７０とが直交して構成されている。下壁６９は、上半割部材６１の上壁６７と同様に湾曲している。垂直壁７０は、下壁６９の外周側と連続している。そして、下半割部材６２は、横断面がＬ字形状を呈しながら略Ｃ字形状を呈するように湾曲している。下壁６９の端部（縁）には、図１２、図１３の上半割部材３７の溝４０の様な溝７３が、等間隔で設けられている。
The
仕切部材６３は、すり鉢状に湾曲する板部材である。図示していないが、仕切部材６３の両端部は、図１２に示す仕切部材３９の一端３９ａの様に傾斜している。
The
加熱導体６０は、次の様に構成されている。
仕切部材６３の内周側が下に、外周側が上になるように配置されている。そして、仕切部材６３の上側には上半割部材６１がろう付け固定されており、仕切部材６３の下側には下半割部材６２がろう付け固定されている。加熱導体６０を断面視すると、仕切部材６３は、加熱導体６０の外周側上方から内周側下方へすり鉢状に傾斜している。すなわち、仕切部材６３は、傾斜壁を構成している。下半割部材６２の下壁６９の複数の溝７３と、仕切部材６３とで、複数の噴射孔７４が形成されている。噴射孔７４は、等間隔に配列されている。
The
The
加熱導体６０内には、流路７１と流路７２が形成されている。流路７１は、上半割部材６１と仕切部材６３によって構成されており、流路７２は、下半割部材６２と仕切部材６３によって構成されている。流路７１と流路７２は、仕切部材６３によって遮断されている。前述の噴射孔７４は、流路７２内と外部とを連通させる孔である。
A
Ｃ字形状の加熱導体６０の一端には中空のリード６４が接続されており、他端には中空のリード６５が接続されている。よって、中空のリード６４内及びリード６５内と、加熱導体６０の流路７１及び流路７２とが連通する。前述のように、仕切部材６３の両端部は、図１２に示す仕切部材３９の一端３９ａの様に傾斜している。そのため、流路７２のみならず、流路７１もリード６４内及びリード６５内と連通している。加熱導体６０の両端は近接しており、ほぼ環状である。そして加熱導体６０の内側には環状内部７５が形成されている。
A
そして加熱導体６０には、高周波電源４（図１）からリード６４、６５を介して高周波電流が供給される。また、加熱導体６０には、リード６４、６５側から冷却液が循環供給される。リード６４又はリード６５から供給された冷却液は、流路７１と流路７２内に流入する。流路７１と流路７２は、仕切部材６３によって遮断されているため、流路７１内に流入した冷却液は、流路７２内に移動することはできない。流路７２に流入した冷却液の一部は、噴射孔７４から噴射される。
The
加熱導体６０は、円柱状（棒状）の被加熱物７６の周面を誘導加熱することができる。すなわち、加熱導体６０の環状内部７５内に棒状の被加熱物７６を配置し、駆動装置５（図１）によって、加熱導体６０を上方へ移動させる。または、図示しない駆動装置で被加熱物７６を下方へ移動させる。
The
被加熱物７６の周面７６ａは、加熱導体６０の対向壁６８に対向すると、誘導加熱されて焼入れ温度まで昇温する。図１７において、周面７６ａにおける右上から左下へ傾斜するハッチングで示す部位が、誘導加熱されて昇温した部位である。被加熱物７６は、加熱導体６０に対して下方へ相対移動するので、昇温した周面７６ａは、加熱導体６０の下方へ移動する。そして、昇温した周面７６ａは、加熱導体６０の噴射孔７４から噴射された冷却液７７によって急冷される。
When the
ところで、流路７１内を流れる冷却液は、比較的高温状態となり、流路７２内を流れる冷却液は、比較的低温状態が維持されている。その理由は以下の通りである。
By the way, the coolant flowing in the
高周波電流は、加熱導体６０内における最短経路である対向壁６８部分に集中して流れる。そのため、対向壁６８は昇温し易い。また、対向壁６８は、被加熱物７６と対向しており、誘導加熱されて昇温した被加熱物７６からの輻射熱に晒される。この対向壁６８は、流路７１内を流れる冷却液によって冷却される。そのため、流路７１内の冷却液は昇温し、比較的高温状態になる。
The high-frequency current flows in a concentrated manner on the facing
流路７１内の高温の冷却液は、仕切部材６３に遮られて流路７２内へ移動することができない。また、流路７２を仕切る下壁６９と垂直壁７０は、被加熱物７６の輻射熱に晒されていない。そのため、流路７２内の冷却液は、比較的低温である。この流路７２内の低温の冷却液が、符号７７で示す様に、昇温した被加熱物７６の周面７６ａに噴射供給されるので、昇温した周面７６ａは、良好に冷却される。
The high-temperature coolant in the
以上説明した各加熱導体に加え、図１８（ａ）に示す加熱導体８０のような形態も採用することができる。加熱導体８０は、冷却液を流通させる流路８１と流路８２とを有する。流路８１と流路８２は遮断されており、両流路間で冷却液の流通はない。また、流路８１を仕切る１つの壁面が、被加熱物７９に近接対向する対向壁８４を構成し、他の１つの壁面が傾斜壁８５を構成している。流路８２は、複数の噴射孔８３（図１８（ａ）では断面視しているため、１つだけを示している。）を有している。複数の噴射孔８３は、図１８の紙面に直交する方向にのびる傾斜壁８５に沿って配置されている。また、各噴射孔８３は、冷却液８６が傾斜壁８５の傾きに沿って噴射されるように形成されている。流路８２内の冷却液が噴射孔８３から噴射されると、噴射された冷却液８６は傾斜壁８５に沿って進み、被加熱物７９の誘導加熱されて昇温した部位に供給される。
In addition to the heating conductors described above, a form such as the
加熱導体８０では、傾斜壁８５の一部が外部に露出しているため、流路８１と流路８２とが隣接する部位が、図１７に示す形態の加熱導体６０よりも少ない。そのため、比較的高温になり易い流路８１内の冷却液と、比較的低温の流路８２内の冷却液の間で熱移動が行われにくい。よって、流路８２内の冷却液（噴射された冷却液８６）は、低温状態を維持し易く、被加熱物７９の冷却効果が高い。
In the
また、図１８（ｂ）に示す様に、加熱導体８０は対向壁８４ａを有する。対向壁８４ａは、対向壁８４と直交し、さらに傾斜壁８５と連続している。図１８（ｂ）に示す様に、焼入れ対象が、長手方向にのびる壁面８８ａと段部８８ｂを有する被加熱物８８である場合、加熱導体８０の対向壁８４ａを段部８８ｂに近接対向させ、且つ、対向壁８４を壁面８８ａに近接対向させる。そして、加熱導体８０を停止させた状態で高周波電流を通電し、段部８８ｂと段部８８ｂに近接する壁面８８ａとを同時に誘導加熱する。その後、矢印Ａ４で示す方向に加熱導体８０を移動させながら噴射孔８３から冷却液を噴射する。噴射孔８３から噴射された冷却液は、段部８８ｂ及び段部８８ｂと連続する壁面８８ａを冷却し、さらに、加熱導体８０の矢印Ａ４方向への移動に伴って、昇温した壁面８８ａを順次冷却する。その結果、段部８８ｂから壁面８８ａに至る連続した焼入れパターン８９（編み目のハッチング部分）を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 18B, the
１ 高周波焼入装置
２ 加熱導体（誘導加熱導体）
３ 冷却液供給装置
１０ 被加熱物
１２ 対向壁
１３ 傾斜壁
２８ ノズル部
３５ 加熱導体（誘導加熱導体）
３９ 仕切部材
４３，４４ 流路（加熱導体の内部の領域）
４５ 冷却液噴射部（冷却液噴射孔）
Ａ１、Ａ２ 移動方向（相対移動方向）
1
3
39
45 Coolant injection part (coolant injection hole)
A1, A2 Movement direction (relative movement direction)
Claims (3)
前記誘導加熱導体は、被加熱物に沿って近接対向する対向壁と、当該対向壁と連続する傾斜壁とを有しており、
前記傾斜壁は、誘導加熱導体の相対移動方向の上流側が対向壁に近接し、下流側へいくほど対向壁から離間するように傾斜しており、
冷却液噴射装置は、冷却液を噴射するノズル部を有し、
冷却液噴射装置は、前記傾斜壁に沿って配置されており、
前記ノズル部が、前記対向壁に近接配置されたことを特徴とする高周波焼入装置。 A hollow induction heating conductor and a coolant injection device are induction hardening devices that quench the heated object while relatively moving along the heated object,
The induction heating conductor has a facing wall that is closely opposed to the object to be heated, and an inclined wall that is continuous with the facing wall.
The inclined wall is inclined so that the upstream side in the relative movement direction of the induction heating conductor is close to the opposing wall and is separated from the opposing wall toward the downstream side,
The coolant injection device has a nozzle portion for injecting coolant,
The coolant injection device is disposed along the inclined wall,
An induction hardening apparatus, wherein the nozzle portion is disposed close to the facing wall.
前記誘導加熱導体は、被加熱物に沿って近接対向する対向壁を有しており、
誘導加熱導体の内部には、仕切部材が設けてあり、
前記仕切部材は、誘導加熱導体の相対移動方向の上流側が対向壁に近接し、下流側へいくほど対向壁から離間するように傾斜して、誘導加熱導体の内部を２つの領域に仕切っており、
各領域には冷却液が供給可能であり、
誘導加熱導体における、対向壁と連続し、且つ、相対移動方向の上流側の壁面に、冷却液噴射孔が設けてあることを特徴とする高周波焼入装置。 A hollow induction heating conductor to which a cooling liquid is supplied is an induction hardening apparatus that induction-heats the object to be heated while relatively moving along the object to be heated,
The induction heating conductor has a facing wall that is closely opposed along the object to be heated;
A partition member is provided inside the induction heating conductor,
The partition member is inclined so that the upstream side in the relative movement direction of the induction heating conductor is close to the opposing wall and is further away from the opposing wall toward the downstream side, thereby dividing the inside of the induction heating conductor into two regions. ,
Each area can be supplied with coolant,
An induction hardening apparatus, characterized in that a cooling liquid injection hole is provided on a wall surface of the induction heating conductor that is continuous with the opposing wall and upstream in the relative movement direction.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160317 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20161006 |