JP2017020096A - 熱処理用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物を保持する熱処理用治具であって、被加熱物の加熱中に随時の温度調節が可能な熱処理用治具を提供する。【解決手段】熱処理用治具６０は、互いに対向する合わせ面６１ａで重ね合わされた少なくとも一対の合わせ部材６１を備える。一対の合わせ部材６１は、それぞれの合わせ面６１ａに一方向に延在する複数の溝部６１ｂを有するとともに、合わせ面６１ａに沿って複数の溝部６１ｂの延在方向と交差する方向に相対移動可能に配置される。【選択図】図８

Description

本発明は、高周波誘導加熱による被加熱物を保持する熱処理用治具に関する。

従来から、金属素材の熱処理に高周波誘導加熱が用いられている。例えば、特許文献１には、金属素材のワークを焼き入れする際に使用される誘導加熱コイル体に関する発明が開示されている。特許文献１に記載された誘導加熱コイル体は、ワークを焼き入れするための加熱コイルと、絶縁部材を介して加熱コイルを支持する支持部材とを備え、ワークを焼き入れする加熱コイルに高周波電流が流れるものである。この誘導加熱コイル体は、支持部材が金属で構成され、支持部材に生じる誘導電流の経路上にスリット及び／又は孔を設けたことを特徴としている。

前記従来の誘導加熱コイル体は、支持部材が剛性を有する金属で構成され、支持部材に生じる誘導電流の経路上にスリット及び／又は孔が設けられている。この構成により、誘導加熱コイル体の剛性を保つことができる上に、誘導電流はスリット及び／又は孔に沿って迂回しなければ流れることができない。したがって、実質的に抵抗が大きくなって誘導電流が流れにくくなり、その結果、支持部材の発熱が局所的に集中せず、昇温を抑制して絶縁部材の損耗を防止することができる。

特開２００８−２９３８５１号公報

前記従来の誘導加熱コイル体は、支持部材に設けられたスリットや孔によって、支持部材の昇温を抑制する効果をある程度は期待することができる。しかし、これらのスリットや孔は、被加熱物の加熱中にその位置及び形状を変更又は調節することができないため、支持部材の温度調節に用いることはできない。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物を保持する熱処理用治具であって、被加熱物の加熱中に随時の温度調節が可能な熱処理用治具を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明の熱処理用治具は、高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物を保持する熱処理用治具であって、互いに対向する合わせ面で重ね合わされた少なくとも一対の合わせ部材を備え、前記一対の合わせ部材は、それぞれの前記合わせ面に一方向に延在する複数の溝部を有するとともに、前記合わせ面に沿って前記複数の溝部の延在方向と交差する方向に相対移動可能に配置されることを特徴とする。

本発明の熱処理用治具は、例えば、ロボットアームの先端に取り付けられ、高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物を両側から挟持して保持する一対のハンドとして用いることができる。この場合、一対の熱処理用治具は、それぞれ、少なくとも一対の合わせ部材を備える。一対の合わせ部材の素材としては、例えば、同一の形状及び寸法の矩形の平板を用いることができる。なお、合わせ部材は、このような構成に限定されず、例えば、一の合わせ部材の合わせ面に対して二以上の合わせ部材の合わせ面が対向する構成でもよく、互いに対向する合わせ面で重ね合わされた二対以上の合わせ部材を備えてもよい。

合わせ部材の材質は、高周波誘導加熱によって加熱することが可能な導電性を有する材質であれば特に限定されないが、例えば、インコネル（登録商標）７１８等、耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルベースの合金を用いることができる。

各々の合わせ部材の複数の溝部は、各々の合わせ面の同一位置に同一寸法及び同一形状で設けることができる。また、溝部の断面形状は特に限定されないが、例えば、合わせ面に開口する溝部の開口部の幅と溝部の底部の幅が等しい断面形状が矩形の溝部を形成することができる。なお、溝部は、合わせ部材を貫通し、底部を有しない貫通溝であってもよい。また、複数の溝部は、互いに平行に一方向に延在することが好ましく、溝部の間隔は、概ね溝部の幅と等しくすることができる。

一対の合わせ部材は、例えば、一方の合わせ部材の端部をロボットアームのステイに固定し、他方の合わせ部材の端部をステイに固定されたリニアアクチュエータのロッドに固定することで、合わせ面に沿って相対移動可能に配置することができる。このとき、リニアアクチュエータのロッドの伸縮方向と、合わせ部材の溝部の延在方向とが互いに交差するように、合わせ部材をリニアアクチュエータのロッドに対して固定する。

より具体的には、例えば、リニアアクチュエータのロッドの伸縮方向と合わせ部材の溝部の延在方向とが互いに直交するように合わせ部材をリニアアクチュエータのロッドに対して固定する。以上により、一対の合わせ部材を、合わせ面に沿って複数の溝部の延在方向と交差する方向に相対移動可能に配置することができる。

本発明の熱処理用治具は、例えば、一対のロボットアームのそれぞれのステイとリニアアクチュエータに一対の合わせ部材を前述のように取り付けることで、高周波誘導加熱によって加熱する被加熱物を保持するロボットハンドとして用いることができる。ここでは、一対の合わせ部材が、同一形状及び同一寸法の矩形平板状であり、各々が合わせ面の同一位置に同一寸法及び同一形状の断面矩形の溝部を有し、溝部の間隔が溝部の幅と等しいものとする。

この場合に、リニアアクチュエータのロッドを伸縮させ、一対の合わせ部材の位置を合わせると、一対の合わせ部材の対向する複数の溝部の開口部の位置が一致して、一対の合わせ部材の間に複数の矩形筒状の空間が形成される。このとき、一対の合わせ部材は、溝部の非形成部である互いの合わせ面の全体が接した状態になる。

本発明の熱処理用治具によって被加熱物を保持するには、例えば、一対のロボットアームを駆動させ、これらの先端に取り付けられた一対の熱処理用治具の間に、被加熱物を挟持して保持することができる。この状態で、一対のロボットアームを移動させ、熱処理用治具及び被加熱物を高周波交流電源に接続した加熱コイルによって発生させた磁界中に配置する。

各々の熱処理用治具の一対の合わせ部材の合わせ面の全体が接した状態では、一対の合わせ部材に最も誘導電流が流れやすく、一対の合わせ部材の温度が最も上昇しやすい。ここで、本発明の熱処理用治具は、一対の合わせ部材を合わせ面に沿って複数の溝部の延在方向と交差する方向に相対移動させることで、一対の合わせ部材の温度上昇を制御することができる。

より詳細には、リニアアクチュエータのロッドを伸縮させると、一対の合わせ部材は、一方がステイに固定され、他方がロッドに固定されているため、合わせ面に沿って複数の溝部の延在方向と交差する方向、例えば溝部の延在方向と直交する方向、すなわち溝部の幅方向に相対移動する。これにより、一対の合わせ部材の間に対向する溝部によって形成された複数の矩形筒状の空間の形状が変化し、一対の合わせ部材の合わせ面の接触面積が減少していく。

ここで、一対の合わせ部材の各々の複数の溝部は、合わせ面の同一位置に同一寸法及び同一形状で設けられ、溝部の間隔が溝部の幅と等しい。そのため、一対の合わせ部材を、合わせ面に沿って溝部の幅方向に溝部の幅の分だけ相対移動させると、互いの溝部が互いの溝部の間の合わせ面に対向して合わせ面の接触面積が概ねゼロになり、一対の合わせ部材が電気的に分離される。このように、一対の合わせ部材が電気的に分離された状態が、一対の合わせ部材に最も誘導電流が流れにくく、一対の合わせ部材の温度が最も上昇しにくい状態である。

そのため、本発明の熱処理用治具は、一対の合わせ部材の相対移動量を制御することで、一対の合わせ部材の温度上昇を制御することができる。なお、熱処理用治具は、一対の合わせ部材の温度を測定する温度測定部を有することが好ましい。これにより、一対の合わせ部材の温度を確認しながら、一対の合わせ部材の相対移動量を制御することで、一対の合わせ部材の温度を制御することができる。また、本発明の熱処理用治具は、溝部の数、形状又は寸法を調整することで、一対の合わせ部材の温度上昇のしやすさを変化させることも可能である。

以上の説明から理解できるように、本発明によれば、高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物を保持する熱処理用治具であって、被加熱物の加熱中に随時の温度調節が可能な熱処理用治具を提供することができる。

本実施形態の熱処理用治具を備えた熱処理装置の概略構成図である。 図１に示す熱処理装置の加熱コイルの斜視図である。 本実施形態の熱処理装置の動作を説明する説明図である。 本実施形態の熱処理装置の動作を説明する説明図である。 本実施形態の熱処理用治具の動作を示す拡大図である。 本実施形態の熱処理用治具の動作を示す拡大図である。 本実施形態の熱処理用治具の動作を示す拡大図である。 本実施形態の熱処理用治具の動作を示す斜視図である。 本実施形態の熱処理用治具の動作を示す斜視図である。 実施例１、２及び比較例１の合わせ部材の平面図及び端面図である。 実施例１の合わせ部材の温度と被加熱物の温度を示すグラフである。 実施例２の合わせ部材の温度と被加熱物の温度を示すグラフである。 比較例１の合わせ部材の温度と被加熱物の温度を示すグラフである。

以下、本発明の熱処理用治具の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の熱処理用治具６０を備えた熱処理装置１００の概略構成図である。以下、本実施形態の熱処理用治具６０を備えた熱処理装置１００の一例について説明する。本実施形態の熱処理装置１００は、左右リニアアクチュエータ（左右軸）１０と、上下リニアアクチュエータ（上下軸）２０と、ステイ３０と、エアシリンダ４０と、一対のロボットアーム５０と、一対の熱処理用治具６０と、加熱コイル７０とを備える。

左右リニアアクチュエータ１０は、熱処理装置１００の基台部であり、例えば、図示を省略するモータやエアシリンダ等の駆動部とガイドとを備える。左右リニアアクチュエータ１０は、ガイド上に上下リニアアクチュエータ２０を支持し、駆動部を駆動させることで上下リニアアクチュエータ２０をガイドに沿って左右方向、例えば、水平方向に移動させる。

同様に、上下リニアアクチュエータ２０は、例えば、図示を省略するモータやエアシリンダ等の駆動部とガイドとを備える。上下リニアアクチュエータ２０は、ガイド上にステイ３０を支持し、駆動部を駆動させることでステイ３０をガイドに沿って上下方向、例えば、鉛直方向に移動させる。

ステイ３０は、エアシリンダ４０を支持するアーム状の部材であり、一方の端部が上下リニアアクチュエータ２０のガイド上に支持され、他方の端部にエアシリンダ４０を支持している。エアシリンダ４０は、エアの給排によって伸縮可能なピストンロッド４１を備え、該ピストンロッド４１によって一対のロボットアーム５０を開閉可能に支持している。

一対のロボットアーム５０は、それぞれ、エアシリンダ４０のピストンロッド４１に固定されたアーム部５１と、アーム部５１の先端部のステイ５２と、該ステイ５２にフランジ５３を介して固定されたリニアアクチュエータ５４、とを備える。リニアアクチュエータ５４は、伸縮可能なロッド５４ａの先端にカップリング５４ｂを介して延長ロッド５４ｃが固定されている（図５参照）。延長ロッド５４ｃは、ステイ５２に固定されたフランジ５４ｄによって伸縮自在に支持されている。本実施形態において、リニアアクチュエータ５４は、ロッド５４ａの伸縮によって延長ロッド５４ｃを上下方向、例えば鉛直方向に伸縮させるように、フランジ５３を介してロボットアーム５０のステイ５２に取り付けられている。

本実施形態の熱処理用治具６０は、高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物Ｗを保持する熱処理用治具６０であって、互いに対向する合わせ面６１ａで重ね合わされた少なくとも一対の合わせ部材６１を備えている。本実施形態の熱処理用治具６０は、一対の合わせ部材６１として同一形状及び同一寸法の矩形の平板を用いている。なお、一対の合わせ部材６１は、異なる形状又は異なる寸法としてもよく、曲面状や柱状等、平板以外の形状としてもよい。

合わせ部材６１の材質は、高周波誘導加熱によって加熱することが可能な導電性を有する材質であれば特に限定されないが、例えば、インコネル（登録商標）７１８等、耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルベースの合金を用いることができる。

一対の合わせ部材６１は、それぞれ、合わせ面６１ａに一方向に延在する複数の溝部６１ｂを有している。本実施形態の熱処理用治具６０では、各々の合わせ部材６１の複数の溝部６１ｂが、各々の合わせ面６１ａの同一位置に同一寸法及び同一形状で設けられている。また、溝部６１ｂの断面形状は、合わせ面６１ａに開口する溝部６１ｂの開口部の幅と溝部６１ｂの底部の幅とが等しい矩形の断面形状に形成されている。複数の溝部６１ｂは、互いに平行に一方向に延在し、溝部６１ｂの間隔は、概ね溝部６１ｂの幅と等しくなっている。本実施形態の一対の熱処理用治具６０は、一対のロボットアーム５０に支持された状態で、合わせ部材６１の複数の溝部６１ｂが概ね水平方向に延在するように配置されている。

なお、各々の合わせ部材６１の複数の溝部６１ｂは、各々の合わせ面６１ａの異なる位置に設けてもよく、異なる寸法又は異なる形状で設けてもよい。例えば、複数の溝部６１ｂは、一方向に延在する形態に限定されず、各々の合わせ部材６１において、複数の溝部６１ｂが互いに交差する方向に延在してもよく、曲線状に延在してもよい。溝部６１ｂの断面形状は、矩形に限定されず、半円状等の曲面を有する形状であってもよい。また、溝部６１ｂは、合わせ部材６１を貫通し、底部を有しない貫通溝であってもよい。

一対の熱処理用治具６０のそれぞれが備える一対の合わせ部材６１は、被加熱物Ｗに当接する一方の合わせ部材６１がロボットアーム５０のステイ５２の先端に固定され、他方の合わせ部材６１がステイ５２に固定されたリニアアクチュエータ５４の延長ロッド５４ｃの先端に固定されている。本実施形態において、一対の合わせ部材６１は、それぞれの合わせ面６１ａが鉛直方向に平行になるように配置され、一方の合わせ部材６１の上側の端部がロボットアーム５０のステイ５２に固定され、他方の合わせ部材６１の上側の端部がリニアアクチュエータ５４の延長ロッド５４ｃに固定されている。

この状態で、本実施形態の熱処理装置１００において、リニアアクチュエータ５４の延長ロッド５４ｃを鉛直方向に伸縮させることで、熱処理用治具６０の一対の合わせ部材６１は、合わせ面６１ａに沿って、鉛直方向に相対移動する。すなわち、本実施形態の熱処理装置１００において、熱処理用治具６０の一対の合わせ部材６１は、合わせ面６１ａに沿って、複数の溝部６１ｂの延在方向と交差する方向、より詳細には、溝部６１ｂの延在方向と直交する方向に、相対移動可能に配置されている。

図２は、図１に示す熱処理装置１００の加熱コイル７０の斜視図である。

加熱コイル７０は、高周波交流電源に接続され、通電されることで高周波誘導加熱に必要な磁界を発生させるものであれば特に限定されず、公知の形状及び材質の加熱コイル７０を用いることができる。加熱コイル７０は、被加熱物Ｗの形状や加熱部分、断熱材の有無などによって多様な形状を採用することが可能である。加熱コイル７０としては、例えば、内部に冷却水を通すことができる銅パイプを用いることが好ましい。加熱コイル７０に高周波交流電流を通電して高周波誘導加熱によって被加熱物Ｗを加熱する際には、熱処理用治具６０及び被加熱物Ｗに熱電対８０を設置し、これらの温度を熱電対８０によって測定することができる。

図３（ａ）から（ｃ）及び図４（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の熱処理装置１００の動作を説明する説明図である。

本実施形態の熱処理装置１００を用いて被加熱物Ｗの熱処理を行うには、まず、一対の熱処理用治具６０を被加熱物Ｗの上方に移動させる。具体的には、左右リニアアクチュエータ１０によって上下リニアアクチュエータ２０を水平方向に移動させ、上下リニアアクチュエータ２０によってステイ３０を上昇及び下降させる。これにより、エアシリンダ４０を介してステイ３０に支持された一対のロボットアーム５０の先端の一対の熱処理用治具６０を、被加熱物Ｗの上方に移動させる。

次に、エアシリンダ４０によって一対のロボットアーム５０を駆動させ、先端の一対の熱処理用治具６０の間隔を調整し、上下リニアアクチュエータ２０によってステイ３０を下降させ、一対の熱処理用治具６０を被加熱物Ｗの両側に配置する。その後、再びエアシリンダ４０によって一対のロボットアーム５０を駆動させ、一対の熱処理用治具６０の間に被加熱物Ｗを保持する。その後、左右リニアアクチュエータ１０及び上下リニアアクチュエータ２０によってステイ３０を上下左右に移動させ、図３（ａ）に示すように、被加熱物Ｗを保持した一対の熱処理用治具６０を、加熱コイル７０の上方に移動させる。

次に、図３（ｂ）に示すように、上下リニアアクチュエータ２０によってステイ３０を下降させ、被加熱物Ｗを保持した一対の熱処理用治具６０を、加熱コイル７０の通電時に磁界が発生する領域に配置する。その後、加熱コイル７０に高周波交流電流を通電させ、被加熱物Ｗに渦電流を発生させ、被加熱物Ｗを加熱して熱処理する。被加熱物Ｗの熱処理が終了したら、図３（ａ）に示すように、上下リニアアクチュエータ２０によってステイ３０を上昇させ、被加熱物Ｗを保持した一対の熱処理用治具６０を、加熱コイル７０の上方に移動させる。

次に、図３（ｃ）に示すように、左右リニアアクチュエータ１０によって上下リニアアクチュエータ２０を水平方向へ移動させ、被加熱物Ｗを保持した一対の熱処理用治具６０を、金型Ｍの上方へ移動させる。その後、図４（ａ）に示すように、上下リニアアクチュエータ２０によってステイ３０を下降させ、一対の熱処理用治具６０によって保持した被加熱物Ｗを、金型Ｍ上に配置する。最後に、図４（ｂ）に示すように、エアシリンダ４０によって一対のロボットアーム５０を駆動させ、一対の熱処理用治具６０によって保持された被加熱物Ｗを金型Ｍ上で解放する。

本実施形態の熱処理装置１００によれば、以上の動作を繰り返すことで、被加熱物Ｗの搬送と熱処理を繰り返し行うことができる。また、本実施形態の熱処理用治具６０は、ロボットアーム５０の先端に取り付けることで、高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物Ｗを両側から挟持して保持する一対のロボットハンドとして用いることができる。

以下、本実施形態の熱処理用治具６０の作用について、図５から図９を参照して詳細に説明する。図５、図６及び図７は、本実施形態の熱処理用治具６０の動作を示す拡大図である。図８及び図９は、本実施形態の熱処理用治具６０の動作を示す斜視図である。なお、図８及び図９では、ロボットアーム５０のステイ５２及びリニアアクチュエータ５４等の図示を省略している。

本実施形態の熱処理用治具６０は、前述のように、高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物Ｗを保持する熱処理用治具６０であって、互いに対向する合わせ面６１ａで重ね合わされた一対の合わせ部材６１を備えている。そして、一対の合わせ部材６１は、それぞれの合わせ面６１ａに一方向に延在する複数の溝部６１ｂを有するとともに、合わせ面６１ａに沿って複数の溝部６１ｂの延在方向と交差する方向に相対移動可能に配置されている。

本実施形態の熱処理用治具６０は、同一形状及び同一寸法の矩形平板状であり、各々が合わせ面６１ａの同一位置に同一寸法及び同一形状の断面矩形の溝部６１ｂを有し、溝部６１ｂの間隔が溝部６１ｂの幅と等しい。そのため、図５及び図８に示すように、リニアアクチュエータ５４のロッド５４ａを伸縮させ、一対の合わせ部材６１の位置を合わせると、一対の合わせ部材６１の対向する複数の溝部６１ｂの開口部の位置が一致して、一対の合わせ部材６１の間に複数の矩形筒状の空間が形成される。

このとき、一対の合わせ部材６１は、溝部６１ｂの非形成部である互いの合わせ面６１ａの全体が接した状態になる。このように、熱処理用治具６０の一対の合わせ部材６１の合わせ面６１ａの全体が接した状態は、図２に示すように、加熱コイル７０によって発生する磁界中に熱処理用治具６０を配置したときに、一対の合わせ部材６１に最も誘導電流Ｉが流れやすく、熱処理用治具６０の温度が最も上昇しやすい状態である。

ここで、一対の合わせ部材６１は、前述のように、一方がロボットアーム５０のステイ５２に固定され、他方がステイ５２に固定されたリニアアクチュエータ５４のロッド５４ａに連結された延長ロッド５４ｃに固定されている。そのため、図６に示すように、リニアアクチュエータ５４のロッド５４ａを伸長させると、一対の合わせ部材６１は、合わせ面６１ａに沿って複数の溝部６１ｂの延在方向と直交する方向、すなわち溝部６１ｂの幅方向に相対移動する。

これにより、一対の合わせ部材６１の間に対向する溝部６１ｂによって形成された複数の矩形筒状の空間の断面形状が鍵型に変化し、一対の合わせ部材６１の合わせ面６１ａの接触面積が減少していく。このように熱処理用治具６０の一対の合わせ部材６１の合わせ面６１ａの接触面積が減少すると、一対の合わせ部材６１に誘導電流Ｉが流れにくくなり、熱処理用治具６０の温度が上昇しにくくなる。

さらに、図７及び図９に示すように、熱処理用治具６０の一対の合わせ部材６１を、合わせ面６１ａに沿って溝部６１ｂの幅方向に溝部６１ｂの幅の分だけ相対移動させる。すると、一対の合わせ部材６１の互いの溝部６１ｂが互いの溝部６１ｂの間の合わせ面６１ａに対向し、一対の合わせ部材６１の合わせ面６１ａの接触面積が概ねゼロになり、一対の合わせ部材６１が電気的に分離される。このように、熱処理用治具６０の一対の合わせ部材６１が電気的に分離された状態は、一対の合わせ部材６１に最も誘導電流ｉが流れにくく、熱処理用治具６０の温度が最も上昇しにくい状態である。

したがって、本実施形態の熱処理用治具６０によれば、図２に示すように、熱処理用治具６０によって保持された被加熱物Ｗを、加熱コイル７０によって発生する磁界中に配置して熱処理する際に、熱処理用治具６０の温度と被加熱物Ｗの温度をモニタリングし、随時、熱処理用治具６０の温度を調節及び制御することができる。具体的には、熱処理用治具６０の温度が被加熱物Ｗに対して高すぎる場合には、一対の合わせ部材６１の合わせ面６１ａの接触面積を減少させるように、リニアアクチュエータ５４のロッド５４ａを伸長させる。逆に、熱処理用治具６０の温度が被加熱物Ｗに対して低すぎる場合には、一対の合わせ部材６１の合わせ面６１ａの接触面積を増加させるように、リニアアクチュエータ５４のロッド５４ａを収縮させる。

また、本実施形態の熱処理用治具６０は、一対の合わせ部材６１の溝部６１ｂの数、形状又は寸法を調整することで、一対の合わせ部材６１の温度の上昇のしやすさを変化させることも可能である。具体的には、溝部６１ｂの数を増加させることで、合わせ部材６１に誘導電流Ｉが流れにくくなり、熱処理用治具６０の温度上昇を抑制することができる。逆に、溝部６１ｂの数を減少させることで、合わせ部材６１に誘導電流Ｉが流れやすくなり、熱処理用治具６０の温度上昇を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態の熱処理用治具６０及びそれを備えた熱処理装置１００によれば、高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物Ｗを熱処理用治具６０によって保持し、被加熱物Ｗの加熱中に随時の温度調節を可能にすることができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

例えば、前述の実施形態では、一対の熱処理用治具によって被加熱物を保持する構成について説明したが、一の熱処理用治具の上に被加熱物を載置することによって被加熱物を保持してもよい。また、熱処理用治具は、一対の合わせ部材を備える構成に限定されず、例えば、一の合わせ部材の合わせ面に対して二以上の合わせ部材の合わせ面が対向する構成でもよく、互いに対向する合わせ面で重ね合わされた二対以上の合わせ部材を備える構成であってもよい。

［実施例］
以下、本発明の熱処理用治具の実施例と比較例について説明する。

図１０（ａ）は、実施例１の熱処理用治具の合わせ部材の寸法及び形状を示す平面図及び端面図である。図１０（ｂ）は、実施例２の熱処理用治具の合わせ部材の寸法及び形状を示す平面図及び端面図である。図１０（ｃ）は、比較例１の熱処理用治具の合わせ部材の寸法及び形状を示す平面図及び端面図である。

まず、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ５ｍｍのインコネル（登録商標）７１８製の長方形平板を６枚用意した。そして、図１０（ａ）に示すように、２枚の平板を用い、長さ方向に平行な中心線を中心に、幅方向に４ｍｍのピッチと８ｍｍのピッチで長さ方向に延びる合計４本の溝部を０．１ｍｍの幅で形成し、実施例１の合わせ部材を製作した。また、別の２枚の平板を用い、図１０（ｂ）に示すように、長さ方向に平行な中心線を中心に、幅方向に６ｍｍのピッチで２本の溝部を０．１ｍｍの幅で形成し、実施例２の合わせ部材を製作した。また、図１０（ｃ）に示すように、残りの２枚の平板に溝部を形成しないものを比較例１の合わせ部材とした。

次に、φ１００×５０（８ターン）の加熱コイルを用意し、高周波加熱装置として株式会社豊電子工業製TypeIIIを用意した。また、被加熱物として、幅９ｍｍ、長さ２８ｍｍ、厚さ１３ｍｍの磁石を用意した。そして、実施例１及び実施例２、並びに比較例１の合わせ部材によって挟持した被加熱物を、加熱コイルによって発生させた磁界中に配置して加熱した。被加熱物の加熱中に、図２に示すように、熱電対によって合わせ部材と被加熱物の温度を測定した。

図１１は、実施例１の合わせ部材の温度Ｔｅ１と被加熱物の温度Ｔｗを示すグラフである。なお、時間軸の４０秒前後に温度Ｔｗが不連続に低下している部分は、高周波のノイズによるものである。４本の溝部を有する実施例１の合わせ部材は、誘導電流が最も流れにくくなり、被加熱物の温度Ｔｗに対する温度Ｔｅ１の上昇が抑制され、時間の経過に伴って被加熱物の温度Ｔｗと合わせ部材の温度Ｔｅ１との差が拡大する傾向が見られた。

図１２は、実施例２の合わせ部材の温度Ｔｅ２と被加熱物の温度Ｔｗを示すグラフである。なお、時間軸の４０秒前後に温度Ｔｗが不連続に低下している部分は、高周波のノイズによるものである。２本の溝部を有する実施例２の合わせ部材は、実施例１の合わせ部材と比較して誘導電流が流れやすくなり、被加熱物の温度Ｔｗの上昇に追従して温度Ｔｅ２が上昇し、実施例１の合わせ部材と比較して、被加熱物の温度Ｔｗと合わせ部材の温度Ｔｅ２との差が縮小した。

図１３は、比較例１の合わせ部材の温度Ｔｃ１と被加熱物の温度Ｔｗを示すグラフである。なお、時間軸の４０秒前後に温度Ｔｗが不連続に低下している部分は、高周波のノイズによるものである。溝部を有しない比較例１の合わせ部材は、実施例２の合わせ部材と比較して誘導電流が流れやすくなり、被加熱物の温度Ｔｗの上昇を超えて温度Ｔｃ１が上昇し、時間の経過に伴って被加熱物の温度Ｔｗと合わせ部材との温度Ｔｃ１との差が拡大する傾向が見られた。

以上の結果から、熱処理治具の構成部材である合わせ部材の溝部の数によって、合わせ部材の温度上昇を調整することができることが確認できた。

６０ 熱処理用治具、６１ 合わせ部材、６１ａ 合わせ面、６１ｂ 溝部、Ｗ 被加熱物

Claims (1)

1. 高周波誘導加熱によって加熱される被加熱物を保持する熱処理用治具であって、
   互いに対向する合わせ面で重ね合わされた少なくとも一対の合わせ部材を備え、
   前記一対の合わせ部材は、それぞれの前記合わせ面に一方向に延在する複数の溝部を有するとともに、前記合わせ面に沿って前記複数の溝部の延在方向と交差する方向に相対移動可能に配置されることを特徴とする熱処理用治具。

Images