JP2015010261A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周面が支持されたワークの直径に合わせて容易に加熱コイルの設置高さを調整することができる誘導加熱装置を提供することである。【解決手段】移動しないベース部材７に回動可能な軸部材１１を設ける。軸部材１１には軸部材１１の軸心と直交するピン１５が設けられている。加熱コイル５と一体の可動部材８には筒部材１０が設けられている。筒部材１０の周面にはスリット１４が設けられている。スリット１４は、一端１４ａ側が高く他端１４ｂ側が低くなるように傾斜している。軸部材１１は、可動部材８及び筒部材１０を貫通しており、ピン１５はスリット１４内に配置されている。軸部材１１を回動させると、ピン１５がスリット１４内を移動し、可動部材８及び加熱コイルの高さが変化する。その結果、ワーク支持部材２上に周面６ａが載置されたワーク６の高さに、加熱コイル５の高さを調整することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、周面が支持された円筒状又は円柱状のワークの周面を誘導加熱する際に、ワークの直径に合わせて、加熱コイルの設置高さを調整することができる誘導加熱装置に関するものである。

鋼材（ワーク）を熱処理する方策の一つとして高周波焼入が知られている。高周波焼入は、短時間で焼入処理が可能であり、且つ、表面側だけを硬化させることができることから、機械部品の焼入れに広く活用されている。

ワークが長尺状であり、その周面を全長に渡って焼入する場合には、一般に移動焼入が行われている。ここで移動焼入とは、ワークの焼入対象部位の一部に対向する加熱コイルと冷却ジャケットを隣接配置し、加熱コイルに高周波電流を通電し、加熱コイルと冷却ジャケットをワークの長手方向に沿って相対移動させ、加熱コイルによって誘導加熱された部位に冷却ジャケットが冷却液を噴射供給し、ワークの焼入対象部位を順に焼入する焼入方法である。

長尺のワークの両端を支持すると、自重で中央部分が撓んでしまう。一方、加熱コイルの高さは変化しないため、ワークの端部付近と中央部付近とでは、ワークと加熱コイルの位置関係が相違してしまう。その結果、ワークの端部付近と中央部付近とでは、ワーク表面に励起される誘導電流に差異が生じてしまい、誘導加熱が不均一になり易い。

そこで、特許文献１に開示されているように、長尺状のワークの途中の部分をローラユニットで支持すると、ワークの自重による撓みが生じるのを抑制することができる。特許文献１の材料支持装置の発明では、ワークである長尺材の両端をチャックとセンタピンとで支持すると共に、長尺材の途中の部分をローラユニットで支持し、長尺材の自重による撓みが抑制されている。

特許第３０１７０８８号公報

ところで、特許文献１に開示されているローラユニットの高さは固定されている。そして、このローラユニットの上にワークが載置されるため、直径が比較的大きいワークの中心の高さと、直径が比較的小さいワークの中心の高さは一致せず、直径が大きいほど中心の高さは高くなる。

また、一般に、ワークの直径差が５ｍｍ程度であれば、異なる直径のワークを共通の加熱コイルを使用して誘導加熱することができる。そのため、直径が５ｍｍ程度相違するワークであれば、加熱コイルを取り換える必要はない。しかし、ワークの中心と加熱コイルの中心が一致していなければ、ワーク表面から加熱コイルまでの距離が、ワークの全周囲に渡って均一化されない。そのため、異なる直径のワークを誘導加熱する場合には、加熱コイルの設置高さは、直径が異なるワーク毎に設定しなければならない。

従来は、この加熱コイルの高さを容易に調整することができず、調整の適否は作業者の技量によって左右され易かった。

そこで本発明は、周面が支持されたワークの直径に合わせて容易に加熱コイルの設置高さを調整することができる誘導加熱装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、円筒状又は円柱状のワークの周面を支持するワーク支持部材と、加熱コイル体を有し、前記加熱コイル体は、前記ワークの周面に近接して当該周面に誘導電流を励起させる加熱コイルを有する誘導加熱装置であって、ベース部材と、可動部材と、ガイド機構と、昇降機構を有し、前記ベース部材は、昇降機構を介して可動部材を支持しており、前記ガイド機構は、ベース部材に対する可動部材の上下移動を許容してガイドするものであり、前記可動部材には前記加熱コイル体が装着されており、可動部材は加熱コイル体と共に上下移動が可能であり、前記昇降機構は、傾斜部と、当該傾斜部に当接する当接部とを有しており、前記傾斜部と当接部は、相対回転が可能であり、傾斜部と当接部のいずれか一方がベース部材に設けられており、他方が可動部材に設けられており、傾斜部と当接部とが相対回転して傾斜部に対する当接部の当接位置が変わると、ベース部材と可動部材の距離が変化することを特徴とする誘導加熱装置である。

請求項１に記載の発明では、ベース部材が、昇降機構を介して可動部材を支持しているので、昇降機構によりベース部材に対して可動部材が昇降可能である。
ガイド機構が、ベース部材に対する可動部材の上下移動を許容してガイドするので、可動部材の上下移動が安定する。
可動部材には加熱コイル体が装着されており、可動部材は加熱コイル体と共に上下移動が可能であるので、加熱コイル体も安定した上下移動が可能である。
昇降機構の傾斜部と当接部のいずれか一方がベース部材に設けられており、他方が可動部材に設けられており、傾斜部と当接部とが相対回転して傾斜部に対する当接部の当接位置が変わると、ベース部材と可動部材の距離が変化するので、ベース部材と可動部材の距離を所定の範囲で任意に設定することができる。その結果、可動部材と一体の加熱コイルの高さが設定される。

請求項２に記載の発明は、前記昇降機構は、筒部材と軸部材とを有し、前記筒部材と軸部材は同軸状に配置されて相対回転が可能であり、筒部材と軸部材のいずれか一方には、スリット又は溝が設けられており、前記スリット又は溝は、一端側から他端側へ高さが相違する前記傾斜部を有しており、筒部材と軸部材の他方には、前記当接部が設けられており、前記当接部は、前記スリット又は溝に係合する突起で構成されており、筒部材と軸部材のいずれか一方がベース部材に装着されており、他方が可動部材に装着されており、昇降機構における筒部材と軸部材の係合によって、ベース部材に対して可動部材が支持されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置である。

請求項２に記載の発明では、昇降機構の筒部材と軸部材のいずれか一方には、一端側から他端側へ高さが相違する傾斜部を有するスリット又は溝が設けられており、筒部材と軸部材の他方には、突起で構成された当接部が設けられており、筒部材と軸部材の係合によって、ベース部材に対して可動部材が支持されている。
すなわち、当接部である突起がスリット又は溝の傾斜部に当接することによって可動部材が支持されている。そのため、筒部材と軸部材が相対回転すると、スリット又は溝の傾斜部に対する当接部である突起の接触部位が移動する。その結果、ベース部材と可動部材の距離が変化し、加熱コイルの高さが設定される。

請求項３に記載の発明は、昇降機構における筒部材と軸部材のうちの回動する側にアーム部材を設け、前記アーム部材の基端側が筒部材又は軸部材に固定されており、アーム部材の先端側にはロック部材が設けられており、ロック部材と係合し、アーム部材の回動を阻止する係止部があり、ロック部材の、係止部に対する係合と係合の解除とを切り換える切換手段を有することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置である。

請求項３に記載の発明では、昇降機構における筒部材と軸部材のうちの回動する側にアーム部材を設けたので、アーム部材を操作することにより、昇降機構における筒部材と軸部材のいずれかを回動させることができる。
アーム部材の基端側が筒部材又は軸部材に固定されており、アーム部材の先端側にはロック部材が設けられているので、基端側を中心にアーム部材は回動する。すなわち、アーム部材におけるロック部材側が円弧を描きながら移動するので、ロック部材側を操作することによって筒部材又は軸部材を容易に回動させることができる。
また、アーム部材のロック部材側と係合し、アーム部材の回動を阻止する係止部があるので、ロック部材と係止部とが係合すると、筒部材又は軸部材の回動は阻止される。すなわち、可動部材及び加熱コイルの高さが固定される。
ロック部材の、係止部に対する係合と係合の解除とを切り換える切換手段を有するので、切換手段によって両者の係合と係合の解除を切り換えることによって、加熱コイルの高さを固定したり、高さの調整を可能にすることができる。

請求項４に記載の発明は、昇降機構の筒部材が、可動部材に固定されており、昇降機構の軸部材が、ベース部材に回動可能に設けられており、前記ロック部材は、所定の範囲で上下移動が可能なピンであり、前記係止部は、可動部材に設けられた孔又はくぼみであり、ロック部材である前記ピンが上昇すると、前記ピンが係止部である孔又はくぼみから外れ、前記ピンが下降すると、前記ピンが前記孔又はくぼみに係合可能であ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である。

請求項４に記載の発明では、ロック部材であるピンが上昇すると、ピンが係止部である孔又はくぼみから外れるので、アーム部材及び軸部材が回動可能になり、加熱コイルの高さが調整可能になる。また、ロック部材であるピンが下降して孔又はくぼみに係合すると、アーム部材及び軸部材が回動不能になり、加熱コイルの高さが固定される。

請求項５に記載の発明は、ベース部材と可動部材の距離を検出するセンサを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の誘導加熱装置である。

請求項５に記載の発明では、ベース部材と可動部材の距離を検出するセンサを有するので、加熱コイルが所望する高さに設定されているか否かを確認することができる。そのため、加熱コイルの高さがワークに応じた高さに設定されていることを確認することができ、ワークの周面の均一な誘導加熱を確実に実施することができる。

本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルの高さを、ワークの直径に応じた高さに容易且つ確実に設定することができる。

本発明の誘導加熱装置の斜視図である。 図１の誘導加熱装置の可動部材とベース部材を分離して示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、アーム部材の斜視図であり、（ａ）は、ピンが下降した状態を示しており、（ｂ）は、ピンが上昇した状態を示しており、（ｃ）は、（ａ）の部分断面図であり、（ｄ）は、（ｂ）の部分断面図である。 昇降機構の一部を破断した斜視図である。 加熱コイル体の斜視図である。 可動部材とベース部材の高さ方向の位置関係を示す正面図であり、（ａ）は、可動部材とベース部材が接近している状態を示しており、（ｂ）は、可動部材とベース部材が離間している状態を示している。 支持ローラ上に載置されたワークと加熱コイルの側面図であり、（ａ）は、ワークと加熱コイルの中心が一致している状態を示しており、（ｂ）は、（ａ）のワークよりも小径のワークの中心が加熱コイルの中心に対して下方にずれている状態を示しており、（ｃ）は、（ｂ）の状態から加熱コイルを下方に移動し、小径のワークの中心と加熱コイルの中心が一致している状態を示している。 ワークが加熱コイルの手前まで移動した状態を示す誘導加熱装置の正面図である。 図８において、ワークの中心高さに加熱コイルの中心高さを一致させた状態を示す誘導加熱装置の正面図である。 図９に示す状態からワークが加熱コイル側へ送られて、ワークの先端部分から誘導加熱が開始された状態を示す誘導加熱装置の正面図である。 ワークの誘導加熱が終了する直前の状態を示す誘導加熱装置の正面図である。 図２とは別の誘導加熱装置の昇降機構の分解斜視図である。 図１２に示す昇降機構の組立斜視図であり、（ａ）は、可動部材とベース部材の水平板を最も接近させる際の状態を示し、（ｂ）は、可動部材とベース部材の水平板を離間させる際の状態を示す。

以下、図面を参照しながら説明する。
図１に示す誘導加熱装置１は、ワーク支持部材２、加熱コイル体４、ベース部材７、可動部材８、昇降機構９、ガイド機構２３等を有し、円筒状又は円柱状のワーク６の周面６ａを誘導加熱するものである。

ワーク支持部材２は、複数の支持ローラ３と、支持ローラ３を回転駆動する駆動モータ（図示せず）と、２本の平行な回転軸１２、１３と、押圧部材２１を有する。
回転軸１２、１３同士は、所定の間隔を置いて平行に配置されている。各回転軸１２、１３には、複数の支持ローラ３が所定の間隔を置いて固定されている。すなわち、二列に並んだ各支持ローラ３の中心が、２本の回転軸１２、１３で貫通されている。各回転軸１２、１３は、図示しない駆動モータによって同方向に同速度で回転駆動される。または、一方の回転軸（例えば回転軸１２）のみが駆動モータによって回転駆動される。

回転軸１２上に固定された各支持ローラ３と、回転軸１３上に固定された各支持ローラ３の上には、誘導加熱対象の円柱状又は円筒状のワーク６が載置される。すなわち、ワーク６の周面６ａの一部が、回転軸１２に固定された支持ローラ３に当接し、周面６ａの他の一部が、回転軸１３に固定された支持ローラ３に当接し、ワーク６はバランスよく支持される。そして、ワーク６の中心高さは、所定高さに設定される。

また、図示しない駆動モータによって回転軸１２及び／又は回転軸１３が回転駆動されると、支持ローラ３上のワーク６も回転する。その際、ワーク６の中心高さは変動しない。

押圧部材２１は、押圧ローラ２２と、上下方向にのびる支持板２４とを有する。支持板２４の下端部分には押圧ローラ２２が回転可能に装着されている。支持板２４と押圧ローラ２２は、図示しない駆動機構によって上下移動が可能である。

押圧ローラ２２は、ワーク６の周面６ａを上側から押圧する。すなわち、ワーク６は、支持ローラ３と押圧ローラ２２によって上下から支持されている。そして、支持ローラ３が駆動されてワーク６が回転すると、押圧ローラ２２も追従して回転する。

図２に示す様に、ベース部材７は、ベース板２６、ガイドシャフト２７、軸部材１１、センサ２０、固定台２８を有する。

ベース板２６は、誘導加熱装置１が設置された床面等に固定された基台２５（図１）に固定されている。ベース板２６は、矩形状の板部材である。ベース板２６の上面の四隅付近には、ガイドシャフト２７を固定する４つのねじ穴（図示せず）が設けられている。各ねじ穴にはガイドシャフト２７が螺合している。図２に示す様に、各ガイドシャフト２７は、所定の間隔を置いてベース板２６上に起立している。

ベース板２６には、軸受２９を介して軸部材１１が固定されている。軸部材１１は、ベース板２６上に起立している。また、軸受２９により軸部材１１は、ベース板２６に対して回転可能である。軸部材１１の周面１１ａには、ねじ穴（図示せず）が設けられている。このねじ穴にはピン１５が螺合している。すなわち、ピン１５は、軸部材１１の周面１１ａから起立している。軸部材１１が回転（自転）すると、ピン１５は公転移動する。図２に示す様に、軸部材１１は、ベース板２６の中央部分であって、各ガイドシャフト２７から等距離の部位に設けられている。また、軸部材１１の上端面には、２つのネジ穴４９が設けられている。

固定台２８は、図２に示す様に、略Ｚ字形を呈する部材であり、２つの平行なフランジ部３０、３１と、両フランジ部３０、３１をつなぐ接続部３２とを有する。固定台２８は、ベース板２６の一辺の縁付近に配置されている。そして、固定台２８の一方のフランジ部３０が、ベース板２６上にネジ止めされており、他方のフランジ部３１がベース板２６の上面と離間して対向している。フランジ部３１には、図示しない孔が設けられており、この孔にセンサ２０が固定されている。センサ２０は、近接センサである。センサ２０は、図示しない制御装置に検出信号を送信する。制御装置は、センサ２０から送られた検出信号に基づいて、各種の演算を実行する。

ベース板２６の下面側には、カレントトランス（図示せず）が配置されている。カレントトランスの一次側は、図示しない高周波電源に接続されており、二次側（図示せず）は加熱コイル５（図１、図５）と接続されている。カレントトランスの二次側（図示せず）の接続端子と加熱コイル５のリード部４８（図５）は、上下方向の相対移動が可能に接触している。すなわち、加熱コイル５のリード部４８とカレントトランスの二次側の接続端子は、所定の相対位置で通電可能にロックされている。ロックを解除すると、両者は相対移動が可能になり、別の相対位置でも両者を通電可能にロックすることができる。

可動部材８は、図２に示す様に、本体３３と、筒部材１０と、ガイド筒３４と、クランプ部材３５を有する。

本体３３は、複数の板部材が組み合わされて構成されており、各板部材は、ボルトによって一体固着されている。すなわち、本体３３は、水平板３６、鉛直板３７、加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂ、クランプ部材保持板３９で構成されている。

鉛直板３７の中央には、水平板３６の一辺が固着されており、鉛直板３７と水平板３６は、略Ｔ字形状を呈している。鉛直板３７の下縁３７ａには、加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂが固着されている。加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂは、所定の間隔を置いて各々下縁３７ａに固着されている。

また、鉛直板３７の上縁３７ｂには、クランプ部材保持板３９が固着されている。鉛直板３７の一方の側には、加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂ及びクランプ部材保持板３９が配置されており、他方の側には水平板３６が配置されている。

水平板３６には、１つの筒部材１０と４つのガイド筒３４が固定されている。
水平板３６は、筒部材１０を固定する筒部材固定部４０と、各ガイド筒３４を固定するガイド筒固定部４１とを有する。筒部材固定部４０は、段を有する孔で構成されており、この段に筒部材１０のフランジ部１０ｂ（後述）が載置されている。各ガイド筒固定部４１には、貫通孔（図示せず）が設けられている。

筒部材１０は、円筒部１０ａと、フランジ部１０ｂとを有する。フランジ部１０ｂは、外向きのフランジであり、円筒部１０ａの一方の端部の開口に連続形成されている。フランジ部１０ｂには複数のボルト挿通孔（図示せず）が設けられている。円筒部１０ａには、スリット１４が設けられている。スリット１４は、一方の端部１４ａ側が高く、他方の端部１４ｂ側が低くなるように傾斜している。すなわちスリット１４は、傾斜部を構成している。スリット１４は、円筒部１０ａを外側から内部へ貫通する長孔である。

スリット１４の代わりに、円筒部１０ａの内周壁に溝（有底長穴）を形成し、この溝を傾斜部とすることもできる。すなわち、スリット１４を有底化し、円筒部１０ａを貫通しないように構成してもよい。

各ガイド筒３４は、円筒部３４ａとフランジ部３４ｂとを有する。フランジ部３４ｂは、円筒部３４ａの一方の端部に連続形成されている。フランジ部３４ｂは水平板３６にネジ止めされている。筒部材１０は、水平板３６における筒部材固定部４０に配置されてネジ止めされている。各ガイド筒３４は、各々ガイド筒固定部４１に配置されてネジ止めされている。

筒部材固定部４０の周囲には、複数の係止部１８ａ〜１８ｅが設けられている。各係止部１８ａ〜１８ｅは、同じ直径の孔又はくぼみで構成されており、筒部材固定部４０を中心に同一円周上に所定角度ピッチで配置されている。

加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂの上面には、係合突起４２ａ、４２ｂが設けられている。係合突起４２ａ、４２ｂは、各々加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂに螺合して固定されており、加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂの上面から起立して突出している。

可動部材８を平面視すると、加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂの間にクランプ部材保持板３９が配置されている。クランプ部材保持板３９の下方は加熱コイル体４（図５）が配置される空間４３が形成されている。

クランプ部材保持板３９には、クランプ部材３５が固着されている。すなわち、クランプ部材３５は、図２に示す様に、円筒状の本体３５ａと、本体３５ａの下端に一体固着されたフランジ片４６ａ、４６ｂを有している。各フランジ片４６ａ、４６ｂには、ネジを挿通させる孔（図示せず）が設けられており、クランプ部材３５は、クランプ部材保持板３９上にネジ止めされている。

クランプ部材３５には、本体３５ａに操作レバー４４と押圧バー４５とが設けられており、操作レバー４４を操作すると、本体３５ａからの押圧バー４５の突出長さが変化する。

昇降機構９（図１）は、アーム部材１６と、軸部材１１と、筒部材１０を有している。軸部材１１は、ベース部材７に設けられており、筒部材１０は、可動部材８に設けられている。

図４に示す様に、筒部材１０の内部には軸部材１１が配置されている。軸部材１１に設けられたピン１５は、筒部材１０のスリット１４に係合している。
ここで、筒部材１０と軸部材１１は、固定先を逆にしても差し支えない。すなわち、筒部材１０をベース部材７側に固定し、軸部材１１を可動部材８側に固定し、これに合わせて周辺の各部材の関係を調整してもよい。

軸部材１１のネジ穴４９（図２）が設けられた上端面には、アーム部材１６の基端１６ａ（図４）がネジ止めされている。また、アーム部材１６の先端１６ｂ（図４）には、図３（ｃ）に示す孔５０が設けられている。孔５０にはロック部材１７が設けられている。ロック部材１７は、本体部５１、把持部５２、ピン部５３、筒部５４、保持部５５を有する。

本体部５１は、円柱状の部位であり、ロック部材１７の本体を構成している。
把持部５２は、本体部５１の上端に一体固着された本体部５１よりも大径の円板状の部位である。
ピン部５３は、本体部５１の下端（下面）に設けられている。
筒部５４は、本体部５１の周囲に配置されており、下端が本体部５１に固定された保持部５５で保持されている。筒部５４は、重力の作用で保持部５５上に当接して停止している。このとき、筒部５４の上端とアーム部材１６の下面の間には、隙間５６が形成されている。

ロック部材１７は、図３（ｃ）に示す様に、通常は重力の作用でピン部５３が水平板３６の係止部１８（孔）に係合しており、アーム部材１６は回動不能状態であるが、作業者が把持部５２を掴んで持ち上げると、図３（ｄ）に示す様に、筒部５４の上端がアーム部材１６の下面に近接又は当接し、ピン部５３が係止部１８から外れる。そのため、アーム部材１６は、回動可能になる。

ガイド機構２３は、図１に示す様に、ガイドシャフト２７とガイド筒３４で構成されている。図１、図６に示す様に、ベース板２６上に起立した各ガイドシャフト２７が、可動部材８の水平板３６と、水平板３６上に固定された各ガイド筒３４内を貫通している。そして、各ガイドシャフト２７は各ガイド筒３４内を摺動可能である。水平板３６は、ガイド機構２３によって導かれて、ベース板２６に対して接近又は離間する方向に移動可能である。

加熱コイル体４は、図５に示す様に、加熱コイル５、載置板５７、筐体５８、把持部５９、被押圧部６０を有する。

加熱コイル５は、銅や銅合金等で形成された中空の管状部材が屈曲、湾曲、又は蝋付けされて構成されている。加熱コイル５は、環状コイルであり、ワーク６（図１）の周面６ａに外嵌可能な誘導部４７と、誘導部４７に高周波電流を導くリード部４８とを有する。リード部４８には、カレントトランス（図示せず）を介して高周波電源（図示せず）から高周波電流が供給される。その配線の描写は省略する。また、加熱コイル５の内部には、図示しない配管から冷却液が循環供給されており、加熱コイル５に高周波電流が供給されることによる自身の過熱焼損が防止されている。ここで、加熱コイル５は、ワーク６の半周部分のみに対向する半開放型としても差し支えない。

載置板５７、筐体５８、把持部５９、被押圧部６０は、一体に構成されている。筐体５８は、剛性を有する箱状の部位であり、内部に加熱コイル５のリード部４８を収容している。載置板５７は、筐体５８の上部に一体固着された剛性を有する板部材である。載置板５７の両側には孔６１ａ、６１ｂが設けられている。孔６１ａ、６１ｂの間隔は、加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂ（図１、図２）に設けられた係合突起４２ａ、４２ｂの間隔と同じである。載置板５７の中央部には、剛性を有する被押圧部６０が一体固着されている。把持部５９は、筐体５８の側面５８ａに一体固着された剛性を有する部位である。把持部５９は、作業者が把持し易い略コの字形を呈している。

次に、誘導加熱装置１によるワーク６の誘導加熱の手順について説明する。

ワーク６の直径は様々であり、加熱コイル５は、誘導部４７の内径が、ワーク６の外径よりも２ｍｍ〜７ｍｍ程度大きいものを選定する。適合する内径の誘導部４７を有する加熱コイル５を備えた加熱コイル体４を、誘導加熱装置１に装着する。すなわち、加熱コイル体４の載置板５７を可動部材８の加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂの上に載せ、載置板５７の孔６１ａ、６１ｂに加熱コイル体保持板３８ａ、３８ｂの係合突起４２ａ、４２ｂを係合させる。これによって、加熱コイル体４は、水平移動が不能に可動部材８に固定される。

また、クランプ部材３５（図２）の操作レバー４４を操作して押圧バー４５を降下させ、押圧バー４５の下端で加熱コイル体４の被押圧部６０の上面を押圧する。これによって、加熱コイル体４は、可動部材８に対して上下移動が不能に固定される。すなわち、この状態では、加熱コイル体４は、可動部材８に対して一体化されている。

さらに、図示しない制御装置は、誘導加熱対象のワーク６の直径から、ワーク６を支持ローラ３上に載置した際のワーク６の中心高さを演算する。そして、制御装置は、加熱コイル５の誘導部４７の中心高さと、算出されたワーク６の中心高さの差を演算し、図示しない出力装置（ディスプレイ、プリンタ等）に出力する。作業者は、出力結果を見て、加熱コイル５の誘導部４７の中心高さと、ワーク６の中心高さの差が一致するようにアーム部材１６を回動操作する。

すなわち、ロック部材１７の把持部５２を掴んで持ち上げ、図３（ｄ）に示す様に、係止部１８からピン部５３を外し、アーム部材１６を回動させて、所定の位置の係止部１８（１８ａ〜１８ｅのいずれか）にピン部５３を係合させる。

アーム部材１６を回動させると、アーム部材１６と一体の軸部材１１も回動する。そして軸部材１１に設けられたピン１５が、筒部材１０の傾斜するスリット１４内を移動（摺動）する。その結果、軸部材１１と筒部材１０の相対位置が変化し、軸部材１１側のベース部材７（ベース板２６）と、筒部材１０側の可動部材８（水平板３６）の距離が変化する。すなわち、高さが固定されたベース部材７に対して、可動部材８及び加熱コイル５の高さが変化する。

図６（ａ）に示す状態では、軸部材１１に固着されたピン１５（当接部）が、筒部材１０のスリット１４（傾斜部）の一端１４ａに位置しており、このときのベース部材７のベース板２６と可動部材８の水平板３６の距離はＨ１である。

また、図６（ｂ）に示す状態では、ピン１５（当接部）が、スリット１４（傾斜部）の他端１４ｂに位置しており、このときのベース部材７のベース板２６と可動部材８の水平板３６の距離はＨ２である。ここで、Ｈ１＜Ｈ２であり、図６（ａ）に示す状態のときよりも、図６（ｂ）に示す状態のときの方が、可動部材８及び加熱コイル５の設置高さが高い。

すなわち、アーム部材１６（図４）を回動させて、スリット１４内でピン１５を移動させると、ベース板２６に対する水平板３６の高さを調整することができる。そして、アーム部材１６の先端１６ｂに設けたロック部材１７のピン部５３（図３）を、水平板３６の係止部１８ａ〜１８ｅ（図４）のいずれかに係止させると、アーム部材１６（図４）の不用意な回動が防止される。すなわち、図１に示す可動部材８及び加熱コイル５の高さが固定される。

図１、図４に示す例では、水平板３６に５つの係止部１８ａ〜１８ｅが設けられている。すなわち、ピン部５３が、５つの係止部１８ａ〜１８ｅのいずれかに係止すると、アーム部材１６の回動を阻止することができ、加熱コイル５の設置高さを５段階に設定することができる。係止部の数及び間隔は、任意に設定することができる。

可動部材８の水平板３６の高さは、ベース部材７側に設けられたセンサ２０によって検出される。センサ２０の検出信号は、図示しない制御装置に送信される。制御装置は、演算結果の修正高さと、検出信号（検出高さ）とを比較し、一致していることを確認する。仮に一致していなければ警報を発し、作業者に再設定を促す。

図７（ａ）では、支持ローラ３で支持されたワーク６の中心６ｂと、加熱コイル５（誘導部４７）の中心５ａが一致している。このとき、ワーク６の周面６ａから加熱コイル５の誘導部４７の内面までの距離は、全周囲に渡って一定の距離Ｌ１である。

ところが、加熱コイル５の設置高さを変更せず、ワーク６よりも直径が小さいワーク９０を支持ローラ３上に設置すると、図７（ｂ）に示す状態となる。図７（ｂ）に示す様に、ワーク９０の中心９０ｂは、加熱コイル５の中心５ａよりも下方に位置している。そのため、ワーク９０の周面９０ａと、加熱コイル５の誘導部４７の内周面の間の距離が下方で小さく、上方で大きくなる様に偏っている。

そこで、昇降機構９（図１）によって可動部材８及び加熱コイル５の高さを調整し、図７（ｃ）に示す様に、ワーク９０の中心９０ｂの高さと、加熱コイル５の中心５ａの高さを一致させる。その結果、ワーク９０の周面９０ａから加熱コイル５の誘導部４７の内面までの距離が、全周囲に渡って一定の距離Ｌ２となる。

Ｌ１＜Ｌ２であり、誘導部４７に供給される高周波電流が一定であると、ワーク６の周面６ａに励起される高周波誘導電流と、ワーク９０の周面９０ａに励起される高周波誘導電流には厳密には差異が生じている。しかし、本発明者らは、ワークの誘導加熱には許容範囲が存在することを経験的に認識している。すなわち、距離Ｌ１と距離Ｌ２の差は、５ｍｍ程度までであれば、実用的な誘導加熱が可能である。

図８は、ワーク６の誘導加熱を開始するに当たって、ワーク６の中心高さと、加熱コイル５の誘導部４７の中心高さが一致していない状態を示している。そこで、アーム部材１６（図１）を操作し、図９に示す様に、加熱コイル５の誘導部４７の中心高さを、ワーク６の中心高さに合わせる。

この調整は、加熱コイル体４を可動部材８に装着する前に実施するのが好ましい。すなわち、加熱コイル体４を装着する前に高さ調整を実施すると、スリット１４内を移動するピン１５に掛かる重量が小さく、アーム部材１６の回動操作が軽くなる。

制御装置による演算結果と、センサ２０による検出値とが一致していることが確認されると、図示しない駆動装置によって駆動されたプッシャ６２（図１１）がワーク６の後端を押圧し、図９に示す様に、ワーク６の先端を加熱コイル５の誘導部４７に接近させる。
支持ローラ３が、図示しない駆動装置によって回転駆動され、ワーク６は所定の回転速度で回転する。加熱コイル５には高周波電源（図示せず）から高周波電流が供給され、ワーク６の周面６ａには高周波の誘導電流が励起され、ワーク６が誘導加熱される。図１１に示すプッシャ６２は、ワーク６が一定の速度で図９、図１０、図１１に示す様に水平移動するようにワーク６を押圧する。ワーク６の周面６ａは、先端側から順に誘導加熱され、やがて後端に至って全長に渡って誘導加熱される。

押圧ローラ２２は、ワーク６が浮き上がらないようにワーク６を上方から押圧支持し、また、ワーク６の水平移動を妨げないように適宜上昇して退避する。

次に、昇降機構の別の実施形態について説明する。
図１２は、図１に示す誘導加熱装置１の昇降機構９とは別の昇降機構６９の分解斜視図である。図１２に示す様に、昇降機構６９は、ベース部材６７（ベース板６６）と可動部材６８（水平板７６）の間に設けられている。ベース部材６７の構造は、図２に示すベース部材７と同様であり、ベース板６６には軸受６５が装着されている。可動部材６８の構造は、図２に示す可動部材８の構造と概ね同様であるが、段を有する孔で構成された筒部材固定部４０の代わりに、段のない貫通孔７５が設けられている。

図１２に示す様に、昇降機構６９は、上側の固定部材６３と下側の回動部材６４で主要部が構成されている。

固定部材６３は、係合部７８を有する。係合部７８は、円筒状であり、上部にフランジ部７７が一体形成されている。係合部７８の中心には孔８１が設けられている。また、係合部７８の下面は、螺旋状に傾斜する傾斜面７９（傾斜部）が形成されている。傾斜面７９の始点と終点は、段部８０で接続されている。

固定部材６３は、可動部材６８の水平板７６の下面にねじ止めされており、固定部材６３の孔８１が水平板７６の貫通孔７５と一致している。すなわち、昇降機構６９の固定部材６３は、可動部材６８（水平板７６）と一体化されており、傾斜面７９が固定部材６３の下面を構成している。

回動部材６４は、円柱形状を呈しており、係合部７１を有する。係合部７１の上面には螺旋状の傾斜面７３が形成されている。傾斜面７３の始点と終点は、段部７４で接続されている。また、係合部７１の下部側面にはフランジ部７２が一体形成されている。さらに、回動部材６４の中心には中心軸部７０が設けられている。中心軸部７０は、係合部７１の中心に設けられており、上方（固定部材６３側）へのびている。中心軸部７０の端面７０ａには、２つのネジ穴８２が設けられている。

回動部材６４（フランジ部７２）は、軸受６５を介してベース部材６７のベース板６６に固定されている。すなわち、回動部材６４は、軸受６５によってベース板６６に対して回動することができる。

図１３（ｂ）に示す様に、回動部材６４の傾斜面７３上には、固定部材６３の傾斜面７９が載置されている。すなわち、回動部材６４の上に固定部材６３が配置されている。回動部材６４の傾斜面７３と固定部材６３の傾斜面７９は、面接触している。このとき、両傾斜面７３、７９が、共に傾斜部を構成していると見ることもできるが、一方を傾斜面からなる当接部と見ることもできる。すなわち、傾斜部と当接部とが相対回転して傾斜部に対する当接部の当接位置が変化している。

回動部材６４の中心軸部７０は、固定部材６３の孔８１と、可動部材６８の水平板７６の貫通孔７５を貫通しており、中心軸部７０は水平板７６を突き抜けている。中心軸部７０の端面７０ａには、ロック部材１７を備えたアーム部材１６がネジ止めされている。

アーム部材１６を、図１３（ａ）に示す角度位置から、図１３（ｂ）に示す角度位置まで矢印Ａで示す方向に回動させると、固定部材６３に対して回動部材６４が回動する。その結果、固定部材６３のフランジ部７７と回動部材６４のフランジ部７２の間隔が、距離Ｈ１から距離Ｈ２（Ｈ１＜Ｈ２）に拡がる。すなわち、回動部材６４のフランジ部７２が固定されたベース部材７のベース板６６と、固定部材６３のフランジ部７６が固定された可動部材６８の水平板７６の間隔が拡がり、加熱コイル５の高さが調整される。

１ 誘導加熱装置
２ ワーク支持部材
４ 加熱コイル体
５ 加熱コイル
６ ワーク
６ａ ワークの周面
７ ベース部材
８ 可動部材
９ 昇降機構
１０ 筒部材
１１ 軸部材
１４ スリット（傾斜部）
１５ ピン（当接部）
１６ アーム部材
１６ａ アーム部材の基端
１６ｂ アーム部材の先端
１７ ロック部材
１８ 係止部
１９ 切換手段
２０ センサ
２３ ガイド機構

Claims (5)

1. 円筒状又は円柱状のワークの周面を支持するワーク支持部材と、加熱コイル体を有し、 前記加熱コイル体は、前記ワークの周面に近接して当該周面に誘導電流を励起させる加熱コイルを有する誘導加熱装置であって、
   ベース部材と、可動部材と、ガイド機構と、昇降機構を有し、
   前記ベース部材は、昇降機構を介して可動部材を支持しており、
   前記ガイド機構は、ベース部材に対する可動部材の上下移動を許容してガイドするものであり、
   前記可動部材には前記加熱コイル体が装着されており、可動部材は加熱コイル体と共に上下移動が可能であり、
   前記昇降機構は、傾斜部と、当該傾斜部に当接する当接部とを有しており、前記傾斜部と当接部は、相対回転が可能であり、
   傾斜部と当接部のいずれか一方がベース部材に設けられており、他方が可動部材に設けられており、傾斜部と当接部とが相対回転して傾斜部に対する当接部の当接位置が変わると、ベース部材と可動部材の距離が変化することを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記昇降機構は、筒部材と軸部材とを有し、前記筒部材と軸部材は同軸状に配置されて相対回転が可能であり、
   筒部材と軸部材のいずれか一方には、スリット又は溝が設けられており、
   前記スリット又は溝は、一端側から他端側へ高さが相違する前記傾斜部を有しており、
   筒部材と軸部材の他方には、前記当接部が設けられており、
   前記当接部は、前記スリット又は溝に係合する突起で構成されており、
   筒部材と軸部材のいずれか一方がベース部材に装着されており、他方が可動部材に装着されており、
   昇降機構における筒部材と軸部材の係合によって、ベース部材に対して可動部材が支持されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 昇降機構における筒部材と軸部材のうちの回動する側にアーム部材を設け、
   前記アーム部材の基端側が筒部材又は軸部材に固定されており、アーム部材の先端側にはロック部材が設けられており、
   ロック部材と係合し、アーム部材の回動を阻止する係止部があり、
   ロック部材の、係止部に対する係合と係合の解除とを切り換える切換手段を有することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
4. 昇降機構の筒部材が、可動部材に固定されており、
   昇降機構の軸部材が、ベース部材に回動可能に設けられており、
   前記ロック部材は、所定の範囲で上下移動が可能なピンであり、
   前記係止部は、可動部材に設けられた孔又はくぼみであり、
   ロック部材である前記ピンが上昇すると、前記ピンが係止部である孔又はくぼみから外れ、前記ピンが下降すると、前記ピンが前記孔又はくぼみに係合可能であ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。
5. ベース部材と可動部材の距離を検出するセンサを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の誘導加熱装置。

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