JP2018092845A - Induction heater, shrink fitting device and induction heating method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate setting of a heating element to a temperature around a target temperature while rapidly heating the heating element.SOLUTION: An induction heater 200 induction-heats a heating element 5 formed from a magnetic material. The induction heater 200 includes: an induction heat coil 6 wound to cover the heating element 5 and a power supply part 201 which supplies a high-frequency current to the induction heat coil 6 and heats the heating element 5 to a target temperature by induction heating. The target temperature is set to a higher temperature than a curie temperature of the heating element 5.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、磁性材からなる発熱体を誘導加熱する誘導加熱装置、当該誘導加熱装置を備えた焼き嵌め装置、及び誘導加熱方法に関する。   The present invention relates to an induction heating apparatus that induction-heats a heating element made of a magnetic material, a shrink fitting apparatus including the induction heating apparatus, and an induction heating method.

従来、第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材との２つの接合対象を互いに接合する接合方法として、焼き嵌めが知られている（例えば、特許文献１参照）。
焼き嵌めは、第２部材を予め加熱して熱膨張させることにより接合用挿入部を拡径させ、その拡径状態の時に第１部材を挿入し、冷却時の接合用挿入部の縮径を利用して両者を接合させる技術である。
特許文献１に記載の技術では、第２部材（工具保持部）は、非磁性材で構成されている。このため、第２部材には、当該第２部材を加熱する際に、磁性材からなる発熱体（加熱リング）が取り付けられる。そして、当該発熱体を誘導加熱し、当該発熱体からの熱伝達により第２部材を加熱する。 Conventionally, shrink fitting is known as a joining method for joining two joining objects of a first member and a second member having a joining insertion portion into which the first member is inserted (for example, Patent Literature 1). 1).
In shrink fitting, the second member is preheated and thermally expanded to expand the diameter of the joining insert, the first member is inserted in the expanded state, and the diameter of the joining insert is reduced during cooling. It is a technology that joins them together.
In the technique described in Patent Document 1, the second member (tool holding portion) is made of a nonmagnetic material. For this reason, a heating element (heating ring) made of a magnetic material is attached to the second member when the second member is heated. Then, the heating element is induction-heated, and the second member is heated by heat transfer from the heating element.

特開２００４−５８１７６号公報JP 2004-58176 A

ところで、誘導加熱の場合には、発熱体の加熱効率は極めて高い。すなわち、誘導加熱時の発熱体の昇温速度は極めて速い。このため、誘導加熱を停止するタイミングのバラつきが当該停止時での発熱体の温度のバラつきに大きく影響し、発熱体を目標温度付近の温度に設定することが難しい、という問題がある。
このため、発熱体を迅速に昇温させつつ、当該発熱体を目標温度付近の温度に容易に設定することができる技術が要望されている。 By the way, in the case of induction heating, the heating efficiency of the heating element is extremely high. That is, the heating rate of the heating element during induction heating is extremely fast. For this reason, there is a problem that the variation in the timing of stopping the induction heating greatly affects the variation in the temperature of the heating element at the time of the stopping, and it is difficult to set the heating element to a temperature near the target temperature.
For this reason, there is a demand for a technique capable of easily setting the heating element to a temperature near the target temperature while rapidly raising the temperature of the heating element.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発熱体を迅速に昇温させつつ、当該発熱体を目標温度付近の温度に容易に設定することができる誘導加熱装置、焼き嵌め装置、及び誘導加熱方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is possible to easily set the heating element to a temperature in the vicinity of the target temperature while rapidly raising the temperature of the heating element, a shrink fitting device, And it aims at providing the induction heating method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る誘導加熱装置は、磁性材からなる発熱体を誘導加熱する誘導加熱装置であって、前記発熱体を覆うように巻回される誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を給電し、誘導加熱により前記発熱体を目標温度に昇温させる給電部とを備え、前記目標温度は、前記発熱体のキュリー温度よりも高い温度に設定されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an induction heating device according to the present invention is an induction heating device that induction-heats a heating element made of a magnetic material, and is wound so as to cover the heating element. An induction heating coil and a power feeding unit that feeds a high-frequency current to the induction heating coil and raises the heating element to a target temperature by induction heating, the target temperature being higher than the Curie temperature of the heating element It is characterized by being set to temperature.

また、本発明に係る誘導加熱装置では、上記発明において、前記発熱体の温度を測定する測温部をさらに備え、前記給電部は、前記測温部にて測定された前記発熱体の温度が前記目標温度になった時点で前記誘導加熱コイルへの高周波電流の給電を停止することを特徴とする。   Moreover, in the induction heating device according to the present invention, in the above invention, the induction heating device further includes a temperature measuring unit that measures the temperature of the heating element, and the power feeding unit has a temperature of the heating element measured by the temperature measuring unit. When the target temperature is reached, feeding of high-frequency current to the induction heating coil is stopped.

また、本発明に係る誘導加熱装置では、上記発明において、前記測温部は、放射温度計であることを特徴とする。   Moreover, in the induction heating device according to the present invention, in the above invention, the temperature measuring unit is a radiation thermometer.

また、本発明に係る誘導加熱装置では、上記発明において、前記測温部は、熱電対であることを特徴とする。   The induction heating apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the temperature measuring unit is a thermocouple.

また、本発明に係る誘導加熱装置では、上記発明において、前記誘導加熱コイルへの高周波電流の給電を開始してからの経過時間を計測する時間計測部をさらに備え、前記給電部は、前記時間計測部にて計測された経過時間が予め設定された設定時間になった時点で前記誘導加熱コイルへの高周波電流の給電を停止することを特徴とする。   Moreover, in the induction heating apparatus according to the present invention, in the above invention, the induction heating device further includes a time measuring unit that measures an elapsed time since the start of feeding of the high-frequency current to the induction heating coil, and the feeding unit includes the time The power supply of the high frequency current to the induction heating coil is stopped when the elapsed time measured by the measurement unit reaches a preset time.

また、本発明に係る焼き嵌め装置は、第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材との２つの接合対象を焼き嵌めにより互いに接合する焼き嵌め装置であって、前記第２部材の温度を制御する上述した誘導加熱装置を備えることを特徴とする。   Moreover, the shrink-fitting device according to the present invention is a shrink-fitting device that joins two joining objects of a first member and a second member having a joining insertion portion into which the first member is inserted by shrink fitting. The above-described induction heating device for controlling the temperature of the second member is provided.

また、本発明に係る焼き嵌め装置では、上記発明において、前記誘導加熱装置は、前記発熱体を備え、当該発熱体の熱を非磁性材からなる前記第２部材に伝達させて、当該第２部材の温度を制御することを特徴とする。   In the shrink-fitting device according to the present invention, in the above invention, the induction heating device includes the heating element, and transmits the heat of the heating element to the second member made of a nonmagnetic material, so that the second The temperature of the member is controlled.

また、本発明に係る焼き嵌め装置では、上記発明において、前記第２部材は、アルミ合金であり、前記発熱体は、コバールであることを特徴とする。   In the shrink-fitting device according to the present invention, in the above invention, the second member is an aluminum alloy, and the heating element is Kovar.

また、本発明に係る誘導加熱方法は、磁性材からなる発熱体を誘導加熱する誘導加熱方法であって、前記発熱体を覆うように巻回された誘導加熱コイルに高周波電流を給電し、誘導加熱により前記発熱体を目標温度に昇温させる給電工程を備え、前記目標温度は、前記発熱体のキュリー温度よりも高い温度に設定されていることを特徴とする。   The induction heating method according to the present invention is an induction heating method in which a heating element made of a magnetic material is induction-heated, and a high-frequency current is fed to an induction heating coil wound so as to cover the heating element. A power supply step of heating the heating element to a target temperature by heating is provided, and the target temperature is set to a temperature higher than the Curie temperature of the heating element.

本発明に係る誘導加熱装置、焼き嵌め装置、及び誘導加熱方法によれば、発熱体を迅速に昇温させつつ、当該発熱体を目標温度付近の温度に容易に設定することができる、という効果を奏する。   According to the induction heating device, the shrink fitting device, and the induction heating method according to the present invention, the effect that the heating element can be easily set to a temperature near the target temperature while the heating element is quickly heated. Play.

図１は、本実施の形態１に係る２つの接合対象を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing two joining objects according to the first embodiment. 図２は、本実施の形態１に係る２つの接合対象を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating two objects to be joined according to the first embodiment. 図３は、本実施の形態１に係る焼き嵌め装置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the shrink-fitting device according to the first embodiment. 図４は、図３に示した焼き嵌め装置を利用した２つの接合対象の接合方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a joining method of two joining objects using the shrink-fitting device shown in FIG. 図５は、図４に示した接合方法を実施した際での発熱体及びフランジの温度推移を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the temperature transition of the heating element and the flange when the joining method shown in FIG. 4 is performed. 図６は、本実施の形態１の変形例１に係る焼き嵌め装置を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a shrink-fitting device according to the first modification of the first embodiment. 図７は、本実施の形態１の変形例２に係る焼き嵌め装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a shrink-fitting device according to the second modification of the first embodiment. 図８は、本実施の形態２に係る焼き嵌め装置を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a shrink-fitting device according to the second embodiment. 図９は、図８に示した焼き嵌め装置を利用した２つの接合対象の接合方法を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a joining method of two joining objects using the shrink-fitting device shown in FIG. 図１０は、本実施の形態３に係る接合方法を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing the bonding method according to the third embodiment. 図１１Ａは、図１０に示した接合方法を説明する図である。FIG. 11A is a diagram for explaining the joining method shown in FIG. 図１１Ｂは、図１０に示した接合方法を説明する図である。FIG. 11B is a diagram illustrating the bonding method illustrated in FIG. 10. 図１１Ｃは、図１０に示した接合方法を説明する図である。FIG. 11C is a diagram for explaining the joining method illustrated in FIG. 10. 図１１Ｄは、図１０に示した接合方法を説明する図である。FIG. 11D is a diagram for explaining the joining method illustrated in FIG. 10. 図１１Ｅは、図１０に示した接合方法を説明する図である。FIG. 11E is a view for explaining the joining method shown in FIG. 10. 図１２は、図１０に示した接合方法を実施した際での設置用挿入部の内径寸法、フランジの外径寸法、及び接合用挿入部の内径寸法の変化を示す図である。12 is a diagram illustrating changes in the inner diameter dimension of the installation insertion portion, the outer diameter dimension of the flange, and the inner diameter dimension of the bonding insertion portion when the joining method illustrated in FIG. 10 is performed. 図１３は、本実施の形態３の効果を説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the effect of the third embodiment. 図１４は、本実施の形態３の効果を説明する図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the effect of the third embodiment. 図１５は、本実施の形態３の効果を説明する図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the effect of the third embodiment.

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter, embodiments) will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. Furthermore, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in description of drawing.

（実施の形態１）
〔接合対象の構成〕
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る２つの接合対象１００を示す図である。具体的に、図１は、２つの接合対象１００の斜視図である。図２は、２つの接合対象１００を当該２つの接合対象１００の中心軸Ａｘｓ，Ａｘｆに沿う切断面にて切断した断面図である。なお、図１及び図２では、説明の便宜上、接合対象１００同士が互いに接合された状態を示している。
２つの接合対象１００は、図１または図２に示すように、軸部材１０１と、フランジ１０２とで構成される。 (Embodiment 1)
[Composition of joining objects]
1 and 2 are diagrams showing two joining objects 100 according to Embodiment 1 of the present invention. Specifically, FIG. 1 is a perspective view of two joining objects 100. FIG. 2 is a cross-sectional view of the two joining objects 100 cut along a cut surface along the central axes Axs and Axf of the two joining objects 100. 1 and 2 show a state in which the objects to be joined 100 are joined to each other for convenience of explanation.
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the two joining objects 100 include a shaft member 101 and a flange 102.

軸部材１０１は、本発明に係る第１部材に相当し、図１または図２に示すように、長尺状の円柱形状を有する例えばチタン合金等で構成されている。
フランジ１０２は、本発明に係る第２部材に相当し、図１または図２に示すように、長尺状の略円柱形状を有するアルミ合金等の非磁性材で構成されている。そして、フランジ１０２の中心軸Ａｘｆ（図２）上には、一端（図２中、上方側の端部）から他端（図２中、下方側の端部）に向けて窪み、軸部材１０１が挿入される断面円形状の接合用挿入部１０２１が形成されている。本実施の形態１では、室温時での接合用挿入部１０２１の内径寸法は、室温時での軸部材１０１の外径寸法よりも小さく設定されている。
また、フランジ１０２において、長手方向の略中央部分には、図１または図２に示すように、他の部位よりも径寸法の大きい大径部１０２２が形成されている。 The shaft member 101 corresponds to a first member according to the present invention, and is made of, for example, a titanium alloy having a long cylindrical shape as shown in FIG. 1 or FIG.
The flange 102 corresponds to the second member according to the present invention, and is made of a nonmagnetic material such as an aluminum alloy having a long, substantially cylindrical shape as shown in FIG. 1 or FIG. Then, on the center axis Axf (FIG. 2) of the flange 102, the shaft member 101 is depressed from one end (upper end in FIG. 2) to the other end (lower end in FIG. 2). A joining insertion portion 1021 having a circular cross section is inserted. In the first embodiment, the inner diameter dimension of the bonding insertion portion 1021 at room temperature is set smaller than the outer diameter dimension of the shaft member 101 at room temperature.
Further, in the flange 102, a large diameter portion 1022 having a larger diameter than other portions is formed at a substantially central portion in the longitudinal direction, as shown in FIG.

以上説明した軸部材１０１及びフランジ１０２は、図１または図２に示すように、接合用挿入部１０２１に軸部材１０１が挿入された状態で互いに接合される。
そして、互いに接合された軸部材１０１及びフランジ１０２は、例えば、超音波エネルギを生体組織に付与して当該生体組織を処置する超音波処置具に用いられる。具体的に、互いに接合された軸部材１０１及びフランジ１０２は、超音波振動子が発生した超音波振動を一端（図１，図２中、下方側の端部）から当該生体組織に接触する他端（図１，図２中、上方側の端部）に伝達するプローブとして用いられる。 The shaft member 101 and the flange 102 described above are joined to each other in a state where the shaft member 101 is inserted into the joining insertion portion 1021 as shown in FIG. 1 or FIG.
The shaft member 101 and the flange 102 joined to each other are used, for example, in an ultrasonic treatment instrument that applies ultrasonic energy to a living tissue to treat the living tissue. Specifically, the shaft member 101 and the flange 102 joined to each other are configured to contact the living tissue from one end (the end on the lower side in FIGS. 1 and 2) of the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator. It is used as a probe that transmits to the end (the upper end in FIGS. 1 and 2).

〔焼き嵌め装置の構成〕
次に、接合対象１００同士を接合する焼き嵌め装置１の構成について説明する。
図３は、焼き嵌め装置１を示す図である。なお、図３では、説明の便宜上、フランジ設置部材３、フランジ１０２、及び発熱体５については、それぞれの中心軸Ａｘ１，Ａｘｆ，Ａｘｊに沿う切断面にて切断している。
焼き嵌め装置１は、図３に示すように、基台２と、フランジ設置部材３と、保持装置４と、発熱体５と、誘導加熱コイル６と、高周波出力装置７と、測温装置８と、冷却装置９と、制御装置１０とを備える。 [Configuration of shrink fitting device]
Next, the structure of the shrink-fitting device 1 for joining the objects to be joined 100 will be described.
FIG. 3 is a view showing the shrink-fitting device 1. In FIG. 3, for convenience of explanation, the flange installation member 3, the flange 102, and the heating element 5 are cut along cut surfaces along the respective central axes Ax1, Axf, Axj.
As shown in FIG. 3, the shrink fitting device 1 includes a base 2, a flange installation member 3, a holding device 4, a heating element 5, an induction heating coil 6, a high frequency output device 7, and a temperature measuring device 8. And a cooling device 9 and a control device 10.

基台２は、平坦状の上面でフランジ設置部材３及び保持装置４を支持する部分である。
フランジ設置部材３は、基台２の上面に固定され、フランジ１０２が設置される部分であり、当該フランジ１０２の他端側（接合用挿入部１０２１が形成されていない端部側）が挿入される略円筒形状を有する。そして、フランジ１０２は、図３に示すように、他端側がフランジ設置部材３に挿入されるとともに大径部１０２２がフランジ設置部材３の上面に係止され、当該フランジ１０２の中心軸Ａｘｆがフランジ設置部材３の中心軸Ａｘ１に合致した姿勢で設置される。 The base 2 is a portion that supports the flange installation member 3 and the holding device 4 on a flat upper surface.
The flange installation member 3 is fixed to the upper surface of the base 2 and is a part where the flange 102 is installed. The other end side of the flange 102 (the end side where the joining insertion portion 1021 is not formed) is inserted. It has a substantially cylindrical shape. As shown in FIG. 3, the other end of the flange 102 is inserted into the flange installation member 3 and the large-diameter portion 1022 is locked to the upper surface of the flange installation member 3, and the center axis Axf of the flange 102 is a flange. The installation member 3 is installed in a posture that matches the center axis Ax1.

保持装置４は、軸部材１０１を保持し、当該軸部材１０１を接合用挿入部１０２１に挿入する装置である。この保持装置４は、図３に示すように、支柱４１と、移動部４２と、保持部４３とを備える。
支柱４１は、基台２の上面に立設された柱状体で構成され、移動部４２及び保持部４３を支持する部分である。
移動部４２は、支柱４１に沿って移動可能に構成されている。そして、移動部４２は、制御装置１０による制御の下、モータ等の駆動部（図示略）が駆動することにより、支柱４１に沿って上下に移動する。
保持部４３は、移動部４２に固定され、軸部材１０１の中心軸Ａｘｓがフランジ設置部材３の中心軸Ａｘ１に合致した姿勢で当該軸部材１０１を保持する部分である。 The holding device 4 is a device that holds the shaft member 101 and inserts the shaft member 101 into the joining insertion portion 1021. As shown in FIG. 3, the holding device 4 includes a support column 41, a moving unit 42, and a holding unit 43.
The support column 41 is formed of a columnar body erected on the upper surface of the base 2, and is a portion that supports the moving unit 42 and the holding unit 43.
The moving unit 42 is configured to be movable along the support column 41. The moving unit 42 moves up and down along the support column 41 when a driving unit (not shown) such as a motor is driven under the control of the control device 10.
The holding portion 43 is a portion that is fixed to the moving portion 42 and holds the shaft member 101 in a posture in which the center axis Axs of the shaft member 101 matches the center axis Ax1 of the flange installation member 3.

発熱体５は、円柱形状を有するコバール等の磁性材で構成されている。そして、発熱体５の中心軸Ａｘｊ上には、一端（図３中、下方側の端部）から他端に向けて窪み、フランジ１０２の一端側（接合用挿入部１０２１が形成されている端部側）が挿入される断面円形状の設置用挿入部５１が形成されている。すなわち、発熱体５は、図３に示すように、当該発熱体５の中心軸Ａｘｊがフランジ１０２の中心軸Ａｘｆに合致した姿勢で設置用挿入部５１にフランジ１０２の一端側が挿入され、当該一端側を覆うように設置される。また、発熱体５の中心軸Ａｘｊ上には、設置用挿入部５１の底部を貫通し、当該発熱体５の外部から設置用挿入部５１内に向けて軸部材１０１を挿通するための挿通孔５２が形成されている。   The heating element 5 is made of a magnetic material such as Kovar having a cylindrical shape. Then, on the central axis Axj of the heating element 5, it is recessed from one end (the lower end in FIG. 3) toward the other end, and one end of the flange 102 (the end where the joining insertion portion 1021 is formed). The insertion portion 51 for installation having a circular cross section is inserted. That is, as shown in FIG. 3, the heating element 5 has one end of the flange 102 inserted into the installation insertion portion 51 in a posture in which the center axis Axj of the heating element 5 matches the center axis Axf of the flange 102. It is installed to cover the side. Further, on the central axis Axj of the heating element 5, an insertion hole that penetrates the bottom of the installation insertion portion 51 and inserts the shaft member 101 from the outside of the heating element 5 into the installation insertion portion 51. 52 is formed.

誘導加熱コイル６は、フランジ１０２に設置された発熱体５の外周面に対して所定の隙間を有した状態で、当該発熱体５の外周面を覆うように巻回されている。
高周波出力装置７は、誘導加熱コイル６に電気的に接続され、制御装置１０による制御の下、誘導加熱コイル６に高周波電流を供給する。そして、誘導加熱コイル６への高周波電流の供給に応じて、磁性材である発熱体５は誘導加熱される。
測温装置８は、本発明に係る測温部に相当し、制御装置１０による制御の下、発熱体５の温度を測定する。そして、測温装置８は、当該測定した温度に応じた信号を制御装置１０に出力する。本実施の形態１では、測温装置８は、放射温度計で構成されている。
冷却装置９は、制御装置１０による制御の下、発熱体５及びフランジ１０２を冷却する。本実施の形態１では、冷却装置９として、空冷（エアブロー）により発熱体５及びフランジ１０２を冷却する構成を採用している。なお、冷却装置９としては、空冷に限らず、液冷を採用しても構わない。また、冷却装置９にて積極的に発熱体５及びフランジ１０２を冷却する構成に限らず、当該冷却装置９を省略し、大気中で発熱体５及びフランジ１０２を除冷する構成を採用しても構わない。 The induction heating coil 6 is wound so as to cover the outer peripheral surface of the heating element 5 with a predetermined gap with respect to the outer peripheral surface of the heating element 5 installed on the flange 102.
The high frequency output device 7 is electrically connected to the induction heating coil 6 and supplies a high frequency current to the induction heating coil 6 under the control of the control device 10. And according to supply of the high frequency current to the induction heating coil 6, the heat generating body 5 which is a magnetic material is induction-heated.
The temperature measuring device 8 corresponds to a temperature measuring unit according to the present invention, and measures the temperature of the heating element 5 under the control of the control device 10. Then, the temperature measuring device 8 outputs a signal corresponding to the measured temperature to the control device 10. In the first embodiment, the temperature measuring device 8 is composed of a radiation thermometer.
The cooling device 9 cools the heating element 5 and the flange 102 under the control of the control device 10. In the first embodiment, the cooling device 9 is configured to cool the heating element 5 and the flange 102 by air cooling (air blow). The cooling device 9 is not limited to air cooling, and liquid cooling may be adopted. In addition, the cooling device 9 is not limited to the configuration in which the heating element 5 and the flange 102 are actively cooled, but the cooling device 9 is omitted, and a configuration in which the heating element 5 and the flange 102 are cooled in the atmosphere is adopted. It doesn't matter.

制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含んで構成され、所定の制御プログラムにしたがって、焼き嵌め装置１全体を制御する。この制御装置１０は、図３に示すように、移動制御部１１と、給電制御部１２と、冷却制御部１３とを備える。
移動制御部１１は、モータ等の駆動部（図示略）の動作を制御し、保持装置４の移動部４２を上下に移動させる。
給電制御部１２は、高周波出力装置７から誘導加熱コイル６に高周波電流を供給させ、誘導加熱により発熱体５を目標温度に昇温させる。そして、本実施の形態１では、給電制御部１２は、測温装置８にて測定された発熱体５の温度が目標温度になった時点で、高周波出力装置７の駆動を停止する（発熱体５の誘導加熱を停止する）。
ここで、上述した目標温度は、発熱体５のキュリー温度（例えば、コバールであれば４３５℃）よりも高く設定されている。
冷却制御部１３は、冷却装置９の動作を制御し、空冷により発熱体５及びフランジ１０２を冷却する。
以上説明した発熱体５、誘導加熱コイル６、高周波出力装置７、測温装置８、及び給電制御部１２は、本発明に係る誘導加熱装置２００（図３）に相当する。また、高周波出力装置７及び給電制御部１２は、本発明に係る給電部２０１（図３）に相当する。 The control device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and controls the shrink-fitting device 1 as a whole according to a predetermined control program. As illustrated in FIG. 3, the control device 10 includes a movement control unit 11, a power supply control unit 12, and a cooling control unit 13.
The movement control unit 11 controls the operation of a driving unit (not shown) such as a motor, and moves the moving unit 42 of the holding device 4 up and down.
The power supply controller 12 supplies a high-frequency current from the high-frequency output device 7 to the induction heating coil 6 and raises the heating element 5 to a target temperature by induction heating. And in this Embodiment 1, the electric power feeding control part 12 stops the drive of the high frequency output device 7 at the time of the temperature of the heat generating body 5 measured with the temperature measuring device 8 becoming target temperature (heat generating body). 5 induction heating is stopped).
Here, the target temperature described above is set higher than the Curie temperature of the heating element 5 (for example, 435 ° C. in the case of Kovar).
The cooling control unit 13 controls the operation of the cooling device 9 and cools the heating element 5 and the flange 102 by air cooling.
The heating element 5, the induction heating coil 6, the high-frequency output device 7, the temperature measuring device 8, and the power feeding control unit 12 described above correspond to the induction heating device 200 (FIG. 3) according to the present invention. The high-frequency output device 7 and the power supply control unit 12 correspond to the power supply unit 201 (FIG. 3) according to the present invention.

〔接合方法〕
次に、焼き嵌め装置１を利用した接合対象１００同士の接合方法について説明する。
図４は、焼き嵌め装置１を利用した接合対象１００同士の接合方法を示すフローチャートである。
先ず、作業者は、２つの接合対象１００を焼き嵌め装置１に設置する（ステップＳ１）とともに、フランジ１０２に対して発熱体５を設置する（ステップＳ２）。このように設置することにより、軸部材１０１、フランジ１０２、及び発熱体５の各中心軸Ａｘｓ，Ａｘｆ，Ａｘｊは、互いに合致した状態となる（図３）。
次に、作業者は、焼き嵌め装置１に設けられ、制御装置１０による制御動作を開始させるスイッチ（図示略）を押下する（ステップＳ３）。そして、当該スイッチが押下されることで、制御装置１０は、以下に示す制御を実行する。 (Joining method)
Next, the joining method of the joining objects 100 using the shrink fitting device 1 will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a method for joining the objects to be joined 100 using the shrink fitting device 1.
First, the operator installs the two joining objects 100 in the shrink-fitting device 1 (Step S1) and installs the heating element 5 on the flange 102 (Step S2). By installing in this way, the shaft member 101, the flange 102, and the central axes Axs, Axf, and Axj of the heating element 5 are in a mutually matched state (FIG. 3).
Next, the operator presses a switch (not shown) provided in the shrink-fitting device 1 and starting a control operation by the control device 10 (step S3). And the control apparatus 10 performs the control shown below by the said switch being pressed.

先ず、給電制御部１２は、高周波出力装置７から誘導加熱コイル６に一定出力の高周波電流を供給させ、発熱体５の誘導加熱を開始する（ステップＳ４）。
ステップＳ４の後、制御装置１０は、測温装置８を動作させ、発熱体５の温度測定を開始させる（ステップＳ５）。
そして、給電制御部１２は、測温装置８にて測定された発熱体５の温度が目標温度になったか否かを常時、監視する（ステップＳ６）。
発熱体５の温度が目標温度になったと判断した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）には、給電制御部１２は、高周波出力装置７の駆動を停止（発熱体５の誘導加熱を停止）する（ステップＳ７）。そして、発熱体５の温度が目標温度になった場合には、発熱体５からの熱が伝達されたフランジ１０２における接合用挿入部１０２１は、熱膨張により拡径し、その内径寸法が軸部材１０１の外径寸法よりも大きいものとなっている。
ステップＳ７の後、制御装置１０は、測温装置８による発熱体５の温度測定を終了する（ステップＳ８）。
以上説明したステップＳ４〜Ｓ８は、本発明に係る誘導加熱方法（給電工程）に相当する。 First, the power supply control unit 12 supplies a high-frequency current having a constant output from the high-frequency output device 7 to the induction heating coil 6 and starts induction heating of the heating element 5 (step S4).
After step S4, the control device 10 operates the temperature measuring device 8 and starts measuring the temperature of the heating element 5 (step S5).
And the electric power feeding control part 12 always monitors whether the temperature of the heat generating body 5 measured with the temperature measuring device 8 became target temperature (step S6).
If it is determined that the temperature of the heating element 5 has reached the target temperature (step S6: Yes), the power supply control unit 12 stops driving the high-frequency output device 7 (stops induction heating of the heating element 5) (step). S7). When the temperature of the heating element 5 reaches the target temperature, the joint insertion portion 1021 in the flange 102 to which the heat from the heating element 5 has been transmitted expands due to thermal expansion, and the inner diameter dimension thereof is the shaft member. It is larger than the outer diameter of 101.
After step S7, the control device 10 ends the temperature measurement of the heating element 5 by the temperature measuring device 8 (step S8).
Steps S4 to S8 described above correspond to the induction heating method (power feeding step) according to the present invention.

ステップＳ８の後、移動制御部１１は、モータ等の駆動部（図示略）の動作を制御し、保持装置４の移動部４２を下降させ、接合用挿入部１０２１に軸部材１０１を挿入する（ステップＳ９）。
ステップＳ９の後、冷却制御部１３は、冷却装置９の動作を制御し、一定時間、空冷により発熱体５及びフランジ１０２を冷却する（ステップＳ１０）。そして、当該冷却により、接合用挿入部１０２１は、縮径する。すなわち、接合対象１００同士が接合される。
ステップＳ１０の後、移動制御部１１は、モータ等の駆動部（図示略）の動作を制御し、保持装置４の移動部４２を上昇させる（ステップＳ１１）。
以上の制御の後、作業者は、接合対象１００同士が接合された接合ワークを保持装置４の保持部４３から取り外す（ステップＳ１２）。 After step S8, the movement control unit 11 controls the operation of a driving unit (not shown) such as a motor, lowers the moving unit 42 of the holding device 4, and inserts the shaft member 101 into the joining insertion unit 1021 ( Step S9).
After step S9, the cooling control unit 13 controls the operation of the cooling device 9, and cools the heating element 5 and the flange 102 by air cooling for a predetermined time (step S10). And the insertion part 1021 for joining shrinks by this cooling. That is, the objects 100 to be joined are joined.
After step S10, the movement control unit 11 controls the operation of a driving unit (not shown) such as a motor to raise the moving unit 42 of the holding device 4 (step S11).
After the above control, the operator removes the joined work in which the joining objects 100 are joined from the holding portion 43 of the holding device 4 (step S12).

〔発熱体及びフランジの温度推移〕
次に、上述した接合方法を実施した際での発熱体５及びフランジ１０２の温度推移について説明する。
図５は、図４に示した接合方法を実施した際での発熱体５及びフランジ１０２の温度推移を示す図である。具体的に、図５では、発熱体５の温度推移を一点鎖線で示し、フランジ１０２の温度推移を二点鎖線で示している。さらに、図５では、発熱体５のキュリー温度Ｔｃが目標温度Ｔｔよりも高い場合（本実施の形態１とは異なる場合）での温度推移を破線で示している。
ステップＳ４において、発熱体５の誘導加熱が開始されると、当該発熱体５は、渦電流が発生することにより自己発熱し、略一定の昇温速度で加熱される（図５の一点鎖線）。一方、フランジ１０２は、発熱体５からの熱伝達により昇温するため、発熱体５との間に温度の差はあるが、当該発熱体５と略同一の昇温速度で加熱される（図５の二点鎖線）。 [Temperature change of heating element and flange]
Next, the temperature transition of the heating element 5 and the flange 102 when the above-described joining method is performed will be described.
FIG. 5 is a diagram showing the temperature transition of the heating element 5 and the flange 102 when the joining method shown in FIG. 4 is performed. Specifically, in FIG. 5, the temperature transition of the heating element 5 is indicated by a one-dot chain line, and the temperature transition of the flange 102 is indicated by a two-dot chain line. Further, in FIG. 5, the temperature transition when the Curie temperature Tc of the heating element 5 is higher than the target temperature Tt (when different from the first embodiment) is indicated by a broken line.
In step S4, when induction heating of the heating element 5 is started, the heating element 5 self-heats due to the generation of eddy current and is heated at a substantially constant rate of temperature rise (dashed line in FIG. 5). . On the other hand, the flange 102 is heated by heat transfer from the heating element 5, and thus is heated at substantially the same heating rate as the heating element 5 although there is a temperature difference between the flange 102 and the heating element 5 (FIG. 5 two-dot chain line).

ここで、発熱体５は、磁性材であるが、キュリー温度Ｔｃ（図５）を有している。また、発熱体５の目標温度Ｔｔ（図５）は、発熱体５のキュリー温度Ｔｃよりも高く設定されている。このため、発熱体５は、目標温度Ｔｔに達する前にキュリー温度Ｔｃに達することとなる。そして、発熱体５は、キュリー温度Ｔｃに達すると磁性が無くなり、当該キュリー温度Ｔｃに達した時点以降、誘導加熱による昇温速度が急激に遅くなる（図５の一点鎖線）。また、フランジ１０２は、発熱体５との間にタイムラグがあるが、当該発熱体５がキュリー温度Ｔｃに達した時点以降、昇温速度が急激に遅くなる（図５の二点鎖線）。
また、発熱体５は、キュリー温度Ｔｃに達した時点以降の昇温速度が遅くなっている状態で、目標温度Ｔｔに達することとなる。そして、ステップＳ６，Ｓ７では、発熱体５の温度が目標温度Ｔｔに達した時点（時間Ｔ０（図５））で、発熱体５の誘導加熱を停止する。 Here, the heating element 5 is a magnetic material, but has a Curie temperature Tc (FIG. 5). Further, the target temperature Tt (FIG. 5) of the heating element 5 is set higher than the Curie temperature Tc of the heating element 5. For this reason, the heating element 5 reaches the Curie temperature Tc before reaching the target temperature Tt. When the heating element 5 reaches the Curie temperature Tc, the magnetism is lost, and after the temperature reaches the Curie temperature Tc, the rate of temperature increase by induction heating is abruptly slowed (dashed line in FIG. 5). Further, although there is a time lag between the flange 102 and the heating element 5, the heating rate is rapidly reduced after the heating element 5 reaches the Curie temperature Tc (two-dot chain line in FIG. 5).
Further, the heating element 5 reaches the target temperature Tt in a state where the temperature rising rate after the time when the Curie temperature Tc is reached is slow. In steps S6 and S7, induction heating of the heating element 5 is stopped when the temperature of the heating element 5 reaches the target temperature Tt (time T0 (FIG. 5)).

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
本実施の形態１に係る誘導加熱装置２００は、上述した発熱体５、誘導加熱コイル６、測温装置８、及び給電部２０１を備える。そして、目標温度Ｔｔは、発熱体５のキュリー温度Ｔｃよりも高い温度に設定されている。このため、図５に示すように、発熱体５の温度がキュリー温度Ｔｃに達した時点以降の昇温速度が遅くなっている状態で、発熱体５の誘導加熱を停止することができる。その結果、図５に示すように、発熱体５の温度が目標温度Ｔｔに達した時間Ｔ０に対してその前後に時間Ｔｅだけずれたタイミングで発熱体５の誘導加熱を停止してしまった場合であっても、当該停止時での発熱体５の温度は、目標温度Ｔｔを中心とする比較的狭い温度範囲Ｔｄ内に収まることとなる。
一方、発熱体５のキュリー温度Ｔｃが目標温度Ｔｔよりも高い場合（本実施の形態１とは異なる場合）には、図５に破線で示したように、発熱体５の昇温速度が速い状態で、発熱体５の誘導加熱を停止する必要がある。その結果、図５に示すように、発熱体５の温度が目標温度Ｔｔに達した時間Ｔ０´に対してその前後に時間Ｔｅだけずれたタイミングで発熱体５の誘導加熱を停止してしまった場合には、当該停止時での発熱体５の温度は、上述した目標温度Ｔｔを中心とする比較的狭い温度範囲Ｔｄ内に収まらず、目標温度Ｔｔを中心とする比較的広い温度範囲Ｔｄ´内の温度となる。
以上のことから、本実施の形態１に係る誘導加熱装置２００によれば、誘導加熱により発熱体５を迅速に昇温させつつ、当該発熱体５を目標温度Ｔｔ付近の温度に容易に設定することができる、という効果を奏する。
そして、誘導加熱装置２００を焼き嵌め装置１に採用することにより、２つの接合対象１００を安定した条件の下で接合することができる。 According to the first embodiment described above, the following effects are obtained.
The induction heating device 200 according to the first embodiment includes the heating element 5, the induction heating coil 6, the temperature measuring device 8, and the power feeding unit 201 described above. The target temperature Tt is set to a temperature higher than the Curie temperature Tc of the heating element 5. For this reason, as shown in FIG. 5, induction heating of the heating element 5 can be stopped in a state where the temperature increase rate after the time when the temperature of the heating element 5 reaches the Curie temperature Tc is slow. As a result, as shown in FIG. 5, when the induction heating of the heating element 5 is stopped at a timing shifted by the time Te before and after the time T0 when the temperature of the heating element 5 reaches the target temperature Tt. Even so, the temperature of the heating element 5 at the time of the stop is within a relatively narrow temperature range Td centered on the target temperature Tt.
On the other hand, when the Curie temperature Tc of the heating element 5 is higher than the target temperature Tt (when different from the first embodiment), the heating rate of the heating element 5 is fast as shown by the broken line in FIG. In the state, it is necessary to stop the induction heating of the heating element 5. As a result, as shown in FIG. 5, induction heating of the heating element 5 has been stopped at a timing shifted by a time Te before and after the time T0 ′ when the temperature of the heating element 5 has reached the target temperature Tt. In this case, the temperature of the heating element 5 at the time of stoppage does not fall within the relatively narrow temperature range Td centered on the target temperature Tt described above, and is a relatively wide temperature range Td ′ centered on the target temperature Tt. It becomes the temperature inside.
From the above, according to the induction heating apparatus 200 according to Embodiment 1, the heating element 5 is easily set to a temperature in the vicinity of the target temperature Tt while the heating element 5 is rapidly heated by induction heating. There is an effect that it is possible.
And by employ | adopting the induction heating apparatus 200 for the shrink-fitting apparatus 1, the two joining objects 100 can be joined on the stable conditions.

（実施の形態１の変形例１）
図６は、本実施の形態１の変形例１に係る焼き嵌め装置１Ａを示す図である。なお、図６は、図３に対応した図であるが、説明の便宜上、保持装置４、高周波出力装置７、冷却装置９、及び制御装置１０の図示を省略している。
上述した実施の形態１に係る焼き嵌め装置１では、測温装置８は、発熱体５の温度を測定していたが、これに限らず、図６に示した本変形例１に係る焼き嵌め装置１Ａのように、フランジ１０２の温度を測定する構成を採用しても構わない。
具体的に、本変形例１に係る発熱体５Ａは、図６に示すように、上述した実施の形態１で説明した発熱体５に対して、外周面から設置用挿入部５１に貫通する測温用孔５３が形成されている点が異なる。そして、測温装置８は、測温用孔５３を介して、設置用挿入部５１内に位置するフランジ１０２の温度を測定する。また、制御装置１０（給電制御部１２）は、測温装置８にて測定されたフランジ１０２の温度が目標温度になった場合に、発熱体５の誘導加熱を停止する。 (Modification 1 of Embodiment 1)
FIG. 6 is a diagram showing a shrink-fitting device 1A according to the first modification of the first embodiment. 6 is a diagram corresponding to FIG. 3, but the illustration of the holding device 4, the high-frequency output device 7, the cooling device 9, and the control device 10 is omitted for convenience of explanation.
In the shrink-fitting device 1 according to the first embodiment described above, the temperature measuring device 8 measures the temperature of the heating element 5, but is not limited to this, and the shrink-fitting according to the first modification shown in FIG. 6. A configuration for measuring the temperature of the flange 102 as in the apparatus 1A may be adopted.
Specifically, as shown in FIG. 6, the heating element 5 </ b> A according to the first modification is a measurement that penetrates the installation insertion portion 51 from the outer peripheral surface with respect to the heating element 5 described in the first embodiment. The difference is that the warming holes 53 are formed. The temperature measuring device 8 measures the temperature of the flange 102 located in the installation insertion portion 51 through the temperature measuring hole 53. Further, the control device 10 (power supply control unit 12) stops the induction heating of the heating element 5 when the temperature of the flange 102 measured by the temperature measuring device 8 reaches the target temperature.

（実施の形態１の変形例２）
図７は、本実施の形態１の変形例２に係る焼き嵌め装置１Ｂを示す図である。なお、図７は、図３に対応した図であるが、説明の便宜上、保持装置４、高周波出力装置７、冷却装置９、及び制御装置１０の図示を省略している。
上述した実施の形態１に係る焼き嵌め装置１では、測温装置８として、放射温度計を採用していたが、これに限らず、図７に示した本変形例２に係る焼き嵌め装置１Ｂのように、熱電対で構成しても構わない。
具体的に、本変形例２に係る発熱体５Ｂは、図７に示すように、上述した実施の形態１で説明した発熱体５に対して、熱電対で構成された測温装置８Ｂの先端部分を収納する収納用凹部５４が形成されている点が異なる。そして、測温装置８Ｂは、先端部分が収納用凹部５４に収納され、発熱体５Ｂの温度を測定する。 (Modification 2 of Embodiment 1)
FIG. 7 is a diagram showing a shrink-fitting device 1B according to the second modification of the first embodiment. FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 3, but the illustration of the holding device 4, the high-frequency output device 7, the cooling device 9, and the control device 10 is omitted for convenience of explanation.
In the shrink-fitting device 1 according to the first embodiment described above, a radiation thermometer is employed as the temperature measuring device 8, but not limited to this, the shrink-fitting device 1B according to the second modification shown in FIG. In this way, it may be constituted by a thermocouple.
Specifically, as shown in FIG. 7, the heating element 5 </ b> B according to the second modification has a tip of a temperature measuring device 8 </ b> B configured with a thermocouple with respect to the heating element 5 described in the first embodiment. The difference is that a recess 54 for storing a portion is formed. Then, the temperature measuring device 8B has the tip portion housed in the housing recess 54, and measures the temperature of the heating element 5B.

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
上述した実施の形態１に係る焼き嵌め装置１では、発熱体５の温度が目標温度Ｔｔになった時点で発熱体５の誘導加熱を停止していた。
これに対して、本実施の形態２に係る焼き嵌め装置では、発熱体５の誘導加熱を開始してからの経過時間が予め設定された設定時間になった時点で発熱体５の誘導加熱を停止する。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment described above, and detailed description thereof will be omitted or simplified.
In the shrink-fitting device 1 according to Embodiment 1 described above, induction heating of the heating element 5 is stopped when the temperature of the heating element 5 reaches the target temperature Tt.
On the other hand, in the shrink-fitting device according to Embodiment 2, induction heating of the heating element 5 is performed when the elapsed time from the start of induction heating of the heating element 5 reaches a preset time. Stop.

図８は、本実施の形態２に係る焼き嵌め装置１Ｃを示す図である。具体的に、図８は、図３に対応した図である。
焼き嵌め装置１Ｃでは、図８に示すように、上述した実施の形態１で説明した焼き嵌め装置１（図３）に対して、測温装置８が省略されているとともに、制御装置１０の代わりに当該制御装置１０とは異なる機能を有する制御装置１０Ｃが採用されている。
制御装置１０Ｃでは、上述した実施の形態１で説明した制御装置１０に対して、給電制御部１２の代わりに当該給電制御部１２とは異なる機能を有する給電制御部１２Ｃが採用されているとともに、時間計測部１４が追加されている。 FIG. 8 shows a shrink-fitting device 1C according to the second embodiment. Specifically, FIG. 8 corresponds to FIG.
In the shrink-fitting device 1C, as shown in FIG. 8, the temperature measuring device 8 is omitted from the shrink-fitting device 1 (FIG. 3) described in the first embodiment, and the control device 10 is used instead. A control device 10C having a function different from that of the control device 10 is employed.
In the control device 10C, a power supply control unit 12C having a function different from that of the power supply control unit 12 is employed instead of the power supply control unit 12 with respect to the control device 10 described in the first embodiment. A time measuring unit 14 is added.

給電制御部１２Ｃは、高周波出力装置７から誘導加熱コイル６に高周波電流を供給させ、誘導加熱により発熱体５を目標温度Ｔｔに昇温させる。そして、本実施の形態２では、給電制御部１２Ｃは、時間計測部１４にて計測された経過時間が設定時間になった時点で、高周波出力装置７の駆動を停止する（発熱体５の誘導加熱を停止する）。
ここで、上述した設定時間は、予め実験等により設定された時間であって、発熱体５の誘導加熱を開始してから当該発熱体５が目標温度Ｔｔに達するまでの時間Ｔ０（図５）に相当する。
時間計測部１４は、発熱体５の誘導加熱を開始してからの経過時間を計測する。
そして、発熱体５、誘導加熱コイル６、高周波出力装置７、給電制御部１２Ｃ、及び時間計測部１４は、本発明に係る誘導加熱装置２００Ｃ（図８）に相当する。また、高周波出力装置７及び給電制御部１２Ｃは、本発明に係る給電部２０１Ｃ（図８）に相当する。 The power supply controller 12C supplies a high-frequency current from the high-frequency output device 7 to the induction heating coil 6 and raises the heating element 5 to the target temperature Tt by induction heating. And in this Embodiment 2, 12 C of electric power feeding control parts stop the drive of the high frequency output device 7 when the elapsed time measured in the time measurement part 14 turns into setting time (guidance of the heat generating body 5). Stop heating).
Here, the set time described above is a time set in advance by experiments or the like, and is a time T0 from when induction heating of the heating element 5 is started until the heating element 5 reaches the target temperature Tt (FIG. 5). It corresponds to.
The time measuring unit 14 measures an elapsed time after starting the induction heating of the heating element 5.
And the heat generating body 5, the induction heating coil 6, the high frequency output device 7, the electric power feeding control part 12C, and the time measurement part 14 are equivalent to the induction heating apparatus 200C (FIG. 8) which concerns on this invention. The high-frequency output device 7 and the power supply control unit 12C correspond to the power supply unit 201C (FIG. 8) according to the present invention.

次に、焼き嵌め装置１Ｃを利用した接合対象１００同士の接合方法について説明する。
図９は、焼き嵌め装置１Ｃを利用した接合対象１００同士の接合方法を示すフローチャートである。
本実施の形態２に係る接合方法は、図９に示すように、上述した実施の形態１で説明した接合方法（図４）に対して、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８の代わりにステップＳ５Ｃ，Ｓ６Ｃ，Ｓ８Ｃを採用した点が異なる。このため、以下では、ステップＳ５Ｃ，Ｓ６Ｃ，Ｓ８Ｃのみを説明する。 Next, a method for joining the objects to be joined 100 using the shrink fitting device 1C will be described.
FIG. 9 is a flowchart showing a method of joining the joining objects 100 using the shrink fitting device 1C.
As shown in FIG. 9, the joining method according to the second embodiment is different from the joining method (FIG. 4) described in the first embodiment described above in steps S5C, S6C instead of steps S5, S6, S8. , S8C is different. For this reason, only steps S5C, S6C, and S8C will be described below.

ステップＳ５Ｃは、ステップＳ４の後に実行される。
具体的に、時間計測部１４は、ステップＳ５Ｃにおいて、発熱体５の誘導加熱を開始してからの経過時間の計測を開始する。
ステップＳ５Ｃの後、給電制御部１２Ｃは、時間計測部１４にて計測された経過時間が設定時間になったか否かを常時、監視する（ステップＳ６Ｃ）。そして、給電制御部１２Ｃは、時間計測部１４にて計測された経過時間が設定時間になったと判断した場合（ステップＳ６Ｃ：Ｙｅｓ）には、発熱体５の誘導加熱を停止する（ステップＳ７）。また、時間計測部１４は、発熱体５の誘導加熱を開始してからの経過時間の計測を終了する（ステップＳ８Ｃ）。
以上説明したステップＳ４〜Ｓ８Ｃは、本発明に係る誘導加熱方法（給電工程）に相当する。 Step S5C is executed after step S4.
Specifically, the time measurement part 14 starts measurement of the elapsed time after starting the induction heating of the heat generating body 5 in step S5C.
After step S5C, the power supply control unit 12C constantly monitors whether the elapsed time measured by the time measurement unit 14 has reached the set time (step S6C). When the power supply control unit 12C determines that the elapsed time measured by the time measurement unit 14 has reached the set time (step S6C: Yes), the induction heating of the heating element 5 is stopped (step S7). . Moreover, the time measurement part 14 complete | finishes the measurement of the elapsed time after starting the induction heating of the heat generating body 5 (step S8C).
Steps S4 to S8C described above correspond to the induction heating method (power feeding step) according to the present invention.

以上説明した本実施の形態２によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
本実施の形態２に係る誘導加熱装置２００Ｃは、上述した発熱体５、誘導加熱コイル６、給電部２０１Ｃ、及び時間計測部１４を備える。
すなわち、上述した実施の形態１で説明した測温装置８を省略することができ、誘導加熱装置２００Ｃ、ひいては、焼き嵌め装置１Ｃの構成を簡素化することができる。 According to the second embodiment described above, the following effects are obtained in addition to the same effects as those of the first embodiment.
The induction heating device 200C according to the second embodiment includes the heating element 5, the induction heating coil 6, the power feeding unit 201C, and the time measuring unit 14 described above.
That is, the temperature measuring device 8 described in the first embodiment can be omitted, and the configuration of the induction heating device 200C, and hence the shrink fitting device 1C, can be simplified.

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施の形態３に係る接合方法では、上述した実施の形態１で説明した接合方法に対して、当該接合方法の過程で、接合用挿入部１０２１を縮径する方向に塑性変形させる点が異なる。
以下、本実施の形態３に係る接合方法について説明する。 (Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment described above, and detailed description thereof will be omitted or simplified.
The joining method according to the third embodiment is different from the joining method described in the first embodiment in that the joining insertion portion 1021 is plastically deformed in the direction of reducing the diameter in the course of the joining method. .
Hereinafter, the joining method according to the third embodiment will be described.

図１０は、本実施の形態３に係る接合方法を示すフローチャートである。図１１Ａ〜図１１Ｅは、図１０に示した接合方法を説明する図である。なお、図１１Ａないし図１１Ｅは、図３に対応した図であるが、説明の便宜上、軸部材１０１、フランジ１０２、及び発熱体５のみを図示している。図１２は、図１０に示した接合方法を実施した際での設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩ（図１１Ａ）、フランジ１０２の外径寸法ＤｆＯ（図１１Ａ）、及び接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩ（図１１Ａ）の変化を示す図である。   FIG. 10 is a flowchart showing the bonding method according to the third embodiment. 11A to 11E are diagrams illustrating the bonding method illustrated in FIG. 11A to 11E are diagrams corresponding to FIG. 3, but only the shaft member 101, the flange 102, and the heating element 5 are illustrated for convenience of explanation. 12 shows the inner diameter DjI (FIG. 11A) of the installation insert 51, the outer diameter DfO of the flange 102 (FIG. 11A), and the joining insert 1021 when the joining method shown in FIG. 10 is performed. It is a figure which shows the change of internal diameter dimension DfI (FIG. 11A).

なお、以下で説明する接合方法では、軸部材１０１の熱膨張による当該軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯ（図１１Ａ）の変化は、他の寸法ＤｊＩ，ＤｆＯ，ＤｆＩの変化に比較して小さいため、「０（変化しない）」としている（図１２）。また、図１２では、設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩとして、当該接合方法の実施前（室温時）を内径寸法ＤｊＩＢとし、当該接合方法の完了後（室温時）を内径寸法ＤｊＩＡとしている。フランジ１０２の外径寸法ＤｆＯについても、当該接合方法の実施前（室温時）を外径寸法ＤｆＯＢとし、当該接合方法の完了後（室温時）を外径寸法ＤｆＯＡとしている。また、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩについても、当該接合方法の実施前（室温時）を内径寸法ＤｆＩＢとし、当該接合方法の完了後（室温時）を内径寸法ＤｆＩＡとしている。さらに、以下で説明する接合方法では、図１２に示すように、当該接合方法の実施前（室温時）において、軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯを接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩ（ＤｆＩＢ）よりも大きいものとしている。また、当該接合方法の実施前（室温時）において、設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩ（ＤｊＩＢ）をフランジ１０２の外径寸法ＤｆＯ（ＤｆＯＢ）よりも大きいものとしている。さらに、上述した実施の形態１と同様に、フランジ１０２をアルミ合金（線膨張係数α：約２５×１０−６／℃）で構成し、発熱体５をコバール（線膨張係数β：約５×１０−６／℃）で構成している。すなわち、発熱体５は、その線膨張係数βがフランジ１０２の線膨張係数αよりも小さい材料で構成されている。 In the joining method described below, the change in the outer diameter DsO (FIG. 11A) of the shaft member 101 due to the thermal expansion of the shaft member 101 is small compared to the changes in the other dimensions DjI, DfO, and DfI. , “0 (no change)” (FIG. 12). In FIG. 12, the inner diameter dimension DjI of the installation insertion portion 51 is defined as the inner diameter dimension DjIB before the joining method (at room temperature) and the inner diameter dimension DjIA after the completion of the joining method (at room temperature). Regarding the outer diameter dimension DfO of the flange 102, the outer diameter dimension DfOB is set before the execution of the joining method (at room temperature), and the outer diameter dimension DfOA after the completion of the joining method (at room temperature). In addition, regarding the inner diameter DfI of the bonding insertion portion 1021, the inner diameter DfIB is set before the bonding method (at room temperature), and the inner diameter DfIA after the bonding method is completed (at room temperature). Furthermore, in the joining method described below, as shown in FIG. 12, before the joining method is performed (at room temperature), the outer diameter dimension DsO of the shaft member 101 is changed to the inner diameter dimension DfI (DfIB) of the joining insertion portion 1021. Is bigger than that. In addition, the inner diameter dimension DjI (DjIB) of the installation insertion portion 51 is larger than the outer diameter dimension DfO (DfOB) of the flange 102 before the bonding method is performed (at room temperature). Further, similarly to the first embodiment, the flange 102 is made of an aluminum alloy (linear expansion coefficient α: about 25 × 10 −6 / ° C.), and the heating element 5 is made of Kovar (linear expansion coefficient β: about 5 ×). 10 −6 / ° C.). That is, the heating element 5 is made of a material whose linear expansion coefficient β is smaller than the linear expansion coefficient α of the flange 102.

本実施の形態３に係る接合方法は、図１０に示すように、上述した実施の形態１で説明した接合方法（図４）に対して、ステップＳ６を省略するとともに、ステップＳ１３〜Ｓ１８を追加した点が異なる。このため、以下では、ステップＳ１３〜Ｓ１８を主に説明する。
図１１Ａは、２つの接合対象１００を設置（ステップＳ１）し、フランジ１０２に発熱体５を設置（ステップＳ１，Ｓ２）した状態を示している。この状態では、室温時であり、上述したように、設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩ（ＤｊＩＢ）がフランジ１０２の外径寸法ＤｆＯ（ＤｆＯＢ）よりも大きいため、設置用挿入部５１の内周面とフランジ１０２の外周面との間には隙間が空いた状態となっている。 As shown in FIG. 10, the joining method according to the third embodiment omits step S6 and adds steps S13 to S18 to the joining method described in the first embodiment (FIG. 4). Different points. For this reason, below, step S13-S18 are mainly demonstrated.
FIG. 11A shows a state in which two joining objects 100 are installed (step S1) and the heating element 5 is installed on the flange 102 (steps S1 and S2). In this state, it is at room temperature, and as described above, the inner diameter DjI (DjIB) of the installation insert 51 is larger than the outer diameter DfO (DfOB) of the flange 102. There is a gap between the surface and the outer peripheral surface of the flange 102.

図１１Ｂは、発熱体５の誘導加熱を開始（ステップＳ４）した状態を示している。発熱体５の誘導加熱が開始されることで、発熱体５及びフランジ１０２は、熱膨張する（図１１Ｂ）。そして、設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩ、フランジ１０２の外径寸法ＤｊＯ、及び接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩは、図１２に示すように、徐々に大きくなる。
ここで、上述したように、発熱体５の線膨張係数βは、フランジ１０２の線膨張係数αよりも小さいものである。このため、フランジ１０２の外径寸法ＤｆＯは、図１２に示すように、設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩよりも大きく変化する。一方、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩは、フランジ１０２の外径寸法ＤｆＯよりも小さいため、当該外径寸法ＤｆＯよりも緩やかに変化する。 FIG. 11B shows a state where induction heating of the heating element 5 is started (step S4). When induction heating of the heating element 5 is started, the heating element 5 and the flange 102 are thermally expanded (FIG. 11B). Then, the inner diameter dimension DjI of the installation insertion portion 51, the outer diameter dimension DjO of the flange 102, and the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 gradually increase as shown in FIG.
Here, as described above, the linear expansion coefficient β of the heating element 5 is smaller than the linear expansion coefficient α of the flange 102. For this reason, the outer diameter DfO of the flange 102 changes more greatly than the inner diameter DjI of the installation insertion portion 51 as shown in FIG. On the other hand, since the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 is smaller than the outer diameter dimension DfO of the flange 102, it changes more slowly than the outer diameter dimension DfO.

ステップＳ１３は、ステップＳ５の後に実行される。
具体的に、給電制御部１２は、ステップＳ１３において、測温装置８にて測定された発熱体５の温度が第２温度Ｔ２（図１２）になったか否かを常時、監視する。なお、第２温度Ｔ２は、図１２に示すように、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩが軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯよりも大きい状態となる温度である。そして、給電制御部１２は、発熱体５の温度が第２温度Ｔ２になったと判断した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）には、発熱体５の誘導加熱を停止する（ステップＳ７）。 Step S13 is executed after step S5.
Specifically, the power supply control unit 12 constantly monitors whether or not the temperature of the heating element 5 measured by the temperature measuring device 8 has reached the second temperature T2 (FIG. 12) in step S13. As shown in FIG. 12, the second temperature T2 is a temperature at which the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 is larger than the outer diameter dimension DsO of the shaft member 101. And when the electric power feeding control part 12 judges that the temperature of the heat generating body 5 became 2nd temperature T2 (step S13: Yes), it stops the induction heating of the heat generating body 5 (step S7).

図１１Ｃは、接合用挿入部１０２１に軸部材１０１を挿入（ステップＳ９）した状態を示している。上述したように、発熱体５の温度が第２温度Ｔ２となり、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩが軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯよりも大きい状態となっているため、ステップＳ９において、移動部４２を下降させることにより、軸部材１０１は、接合用挿入部１０２１に挿入される。   FIG. 11C shows a state where the shaft member 101 is inserted into the joining insertion portion 1021 (step S9). As described above, the temperature of the heating element 5 becomes the second temperature T2, and the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 is larger than the outer diameter dimension DsO of the shaft member 101. The shaft member 101 is inserted into the joining insertion portion 1021 by lowering the portion 42.

ステップＳ１４は、ステップＳ９の後に実行される。
具体的に、給電制御部１２は、ステップＳ１４において、高周波出力装置７から誘導加熱コイル６に一定出力の高周波電流を供給させ、発熱体５の誘導加熱を改めて開始する。
ステップＳ１４の後、制御装置１０は、測温装置８を動作させ、発熱体５の温度測定を改めて開始させる（ステップＳ１５）。
ステップＳ１５の後、給電制御部１２は、測温装置８にて測定された発熱体５の温度が第１温度Ｔ１（図１２）になったか否かを常時、監視する（ステップＳ１６）。なお、第１温度Ｔ１は、図１２に示すように、第２温度Ｔ２よりも高い温度であって、上述した実施の形態１で説明した目標温度Ｔｔに相当する。 Step S14 is executed after step S9.
Specifically, in step S14, the power supply control unit 12 supplies a constant output high-frequency current from the high-frequency output device 7 to the induction heating coil 6, and starts induction heating of the heating element 5 again.
After step S14, the control device 10 operates the temperature measuring device 8 and starts again the temperature measurement of the heating element 5 (step S15).
After step S15, the power supply control unit 12 constantly monitors whether or not the temperature of the heating element 5 measured by the temperature measuring device 8 has reached the first temperature T1 (FIG. 12) (step S16). As shown in FIG. 12, the first temperature T1 is higher than the second temperature T2, and corresponds to the target temperature Tt described in the first embodiment.

このステップＳ１４〜Ｓ１６で発熱体５を第１温度Ｔ１まで加熱すると、フランジ１０２は、以下の挙動を示す。
すなわち、フランジ１０２及び発熱体５は、図１１Ｄまたは図１２に示すように、熱膨張する。そして、フランジ１０２及び発熱体５の線膨張係数α，βの差により、膨張規制温度Ｔｘ（第１温度Ｔ１よりも小さい温度（図１２））になった時点で、設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩとフランジ１０２の外径寸法ＤｆＯとが一致する（設置用挿入部５１の内周面にフランジ１０２の外周面が当接する）。
この後、フランジ１０２が膨張規制温度Ｔｘ以上になっていく過程において、フランジ１０２は、熱膨張しようとするが、設置用挿入部５１の内周面にて機械的に規制されている。このため、フランジ１０２は、設置用挿入部５１にて機械的に規制されていない方向、すなわち、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩが縮径する方向に塑性変形する。そして、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩは、図１２に示すように、膨張規制温度Ｔｘを超えると、徐々に小さくなる。また、当該接合用挿入部１０２１の縮径は、軸部材１０１の外周面にて機械的に規制される。すなわち、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩは、最終的に、軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯに一致する。 When the heating element 5 is heated to the first temperature T1 in steps S14 to S16, the flange 102 exhibits the following behavior.
That is, the flange 102 and the heating element 5 are thermally expanded as shown in FIG. 11D or FIG. Then, when the expansion regulation temperature Tx (temperature lower than the first temperature T1 (FIG. 12)) is reached due to the difference between the linear expansion coefficients α and β of the flange 102 and the heating element 5, the inner diameter of the installation insert 51 is set. The dimension DjI matches the outer diameter DfO of the flange 102 (the outer peripheral surface of the flange 102 abuts on the inner peripheral surface of the installation insertion portion 51).
Thereafter, in the process in which the flange 102 reaches the expansion regulation temperature Tx or higher, the flange 102 attempts to thermally expand, but is mechanically regulated on the inner peripheral surface of the installation insertion portion 51. For this reason, the flange 102 is plastically deformed in a direction that is not mechanically restricted by the installation insertion portion 51, that is, in a direction in which the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 is reduced. Then, as shown in FIG. 12, the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 gradually decreases when the expansion regulation temperature Tx is exceeded. Further, the diameter reduction of the joining insertion portion 1021 is mechanically restricted by the outer peripheral surface of the shaft member 101. That is, the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 finally matches the outer diameter dimension DsO of the shaft member 101.

そして、給電制御部１２は、発熱体５の温度が第１温度Ｔ１になったと判断した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）には、発熱体５の誘導加熱を停止する（ステップＳ１７）。また、制御装置１０は、測温装置８による発熱体５の温度測定を終了する（ステップＳ１８）。この後、制御装置１０は、ステップＳ１０に移行する。
以上説明したステップＳ１４〜Ｓ１８は、本発明に係る誘導加熱方法（給電工程）に相当する。 And when the electric power feeding control part 12 judges that the temperature of the heat generating body 5 became 1st temperature T1 (step S16: Yes), the induction heating of the heat generating body 5 is stopped (step S17). Moreover, the control apparatus 10 complete | finishes the temperature measurement of the heat generating body 5 by the temperature measuring apparatus 8 (step S18). Thereafter, the control device 10 proceeds to step S10.
Steps S14 to S18 described above correspond to the induction heating method (power feeding step) according to the present invention.

図１１Ｅは、発熱体５及びフランジ１０２を冷却（ステップＳ１０）した状態を示す図である。当該冷却により、発熱体５及びフランジ１０２は、図１１Ｅまたは図１２に示すように、収縮する。具体的に、設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩは、図１２に破線の矢印で示したように、発熱体５の収縮に応じて徐々に小さくなり、最終的に、当該接合方法の実施前の内径寸法ＤｊＩＢと同一の内径寸法ＤｊＩＡとなる。また、フランジ１０２の外径寸法ＤｆＯは、図１２に破線の矢印で示したように、当該フランジ１０２の収縮に応じて徐々に小さくなり、最終的に、当該接合方法の実施前の外径寸法ＤｆＯＢよりも小さい外径寸法ＤｆＯＡとなる。さらに、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩは、図１２に破線の矢印で示したように、当該フランジ１０２の収縮に応じて徐々に小さくなろうとするが、当該収縮が軸部材１０１の外周面にて機械的に規制されているため、最終的に、軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯに一致した内径寸法ＤｆＩＡを維持する。   FIG. 11E is a diagram showing a state in which the heating element 5 and the flange 102 are cooled (step S10). By the cooling, the heating element 5 and the flange 102 contract as shown in FIG. 11E or FIG. Specifically, the inner diameter dimension DjI of the installation insertion portion 51 gradually decreases in accordance with the contraction of the heating element 5 as shown by the dashed arrow in FIG. 12, and finally, before the joining method is performed. The inner diameter DjIA is the same as the inner diameter DjIB. Further, the outer diameter dimension DfO of the flange 102 gradually decreases as the flange 102 contracts, as shown by the dashed arrows in FIG. 12, and finally the outer diameter dimension before the execution of the joining method. The outer diameter DfOA is smaller than DfOB. Furthermore, the inner diameter DfI of the joining insertion portion 1021 tends to gradually decrease in accordance with the contraction of the flange 102 as shown by the broken arrow in FIG. Therefore, the inner diameter dimension DfIA corresponding to the outer diameter dimension DsO of the shaft member 101 is finally maintained.

以上説明した本実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
図１３ないし図１５は、本実施の形態３の効果を説明する図である。具体的に、図１３及び図１４は、図１２に対応した図であって、接合用挿入部１０２１に軸部材１０１を挿入せずに（ステップＳ９を省略して）図１０に示した接合方法を実施した場合での設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩ、フランジ１０２の外径寸法ＤｆＯ、及び接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩの変化を示す図である。また、図１３では、図１２と同様に、当該接合方法の実施前（室温時）において、軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯを接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩ（ＤｆＩＢ）よりも大きいものとしている。一方、図１４では、当該接合方法の実施前（室温時）において、軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯを接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩ（ＤｆＩＢ）よりも小さいものとしている。図１５は、接合用挿入部１０２１に軸部材１０１を挿入せずに、発熱体５にてフランジ１０２の熱膨張を規制しない従来の焼き嵌めを実施した場合でのフランジ１０２の外径寸法ＤｆＯ、及び接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩの変化を示す図である。 According to the third embodiment described above, the following effects are obtained in addition to the same effects as those of the first embodiment.
13 to 15 are diagrams for explaining the effect of the third embodiment. Specifically, FIG. 13 and FIG. 14 correspond to FIG. 12, and the joining method shown in FIG. 10 without inserting the shaft member 101 into the joining insertion portion 1021 (step S9 is omitted). FIG. 6 is a diagram showing changes in the inner diameter dimension DjI of the installation insertion portion 51, the outer diameter dimension DfO of the flange 102, and the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 in the case where is implemented. In FIG. 13, similarly to FIG. 12, the outer diameter DsO of the shaft member 101 is larger than the inner diameter DfI (DfIB) of the insertion portion 1021 before the bonding method is performed (at room temperature). Yes. On the other hand, in FIG. 14, the outer diameter DsO of the shaft member 101 is smaller than the inner diameter DfI (DfIB) of the bonding insertion portion 1021 before the bonding method is performed (at room temperature). FIG. 15 shows the outer diameter DfO of the flange 102 in a case where the conventional shrink fitting is performed without restricting the thermal expansion of the flange 102 with the heating element 5 without inserting the shaft member 101 into the joint insertion portion 1021. FIG. 6 is a diagram showing a change in the inner diameter DfI of the bonding insertion portion 1021.

ここで、軸部材１０１とフランジ１０２との接合強度を示す締め代について考察する。
本来、締め代は、接合前（室温時）において、軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯから接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩＢを差し引いた寸法（寸法ＤｓＯ−寸法ＤｆＩＢ）で定義することができる（以下、第１定義と記載）。しかしながら、本実施の形態３では、接合方法の過程（ステップＳ１４〜Ｓ１７）で、接合用挿入部１０２１を縮径する方向に塑性変形させているため、締め代を第１定義とは異なる定義で考える必要がある。 Here, the fastening allowance indicating the bonding strength between the shaft member 101 and the flange 102 will be considered.
Originally, the tightening allowance can be defined by a dimension (dimension DsO−dimension DfIB) obtained by subtracting the inner diameter dimension DfIB of the joining insertion portion 1021 from the outer diameter dimension DsO of the shaft member 101 before joining (at room temperature) ( Hereinafter, described as the first definition). However, in the third embodiment, in the process of the joining method (steps S14 to S17), the joining insertion portion 1021 is plastically deformed in the direction of reducing the diameter, so that the tightening margin is defined differently from the first definition. I need to think about it.

具体的に、従来の焼き嵌めでは、接合方法の過程で、接合用挿入部１０２１を縮径する方向に塑性変形させない。すなわち、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩは、接合用挿入部１０２１に軸部材１０１が挿入されていなければ、図１５に示すように、従来の焼き嵌めを実施する前の内径寸法ＤｆＩＢと、従来の焼き嵌めを完了した後の内径寸法ＤｆＩＡとが同一となる。このため、従来の焼き嵌めでは、軸部材１０１とフランジ１０２との接合強度を示す締め代を第１定義で考えればよい。   Specifically, in the conventional shrink fitting, the joining insertion portion 1021 is not plastically deformed in the direction of reducing the diameter in the course of the joining method. That is, the inner diameter dimension DfI of the bonding insertion portion 1021 is, as shown in FIG. 15, when the shaft member 101 is not inserted into the bonding insertion portion 1021, as shown in FIG. The inner diameter dimension DfIA after completing the conventional shrink fitting is the same. For this reason, in the conventional shrink fitting, the fastening allowance indicating the joint strength between the shaft member 101 and the flange 102 may be considered by the first definition.

一方、本実施の形態３の接合方法では、当該接合方法の過程で、接合用挿入部１０２１を縮径する方向に塑性変形させる（図１３）。すなわち、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩは、接合用挿入部１０２１に軸部材１０１が挿入されていなければ、図１３に示すように、当該接合方法を実施する前の内径寸法ＤｆＩＢよりも当該接合方法を完了した後の内径寸法ＤｆＩＡが小さくなる。このため、本実施の形態３の接合方法では、軸部材１０１とフランジ１０２との接合強度を示す締め代の定義として、接合方法を完了した後（室温時）において、軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯから接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩＡを差し引いた寸法（寸法ＤｓＯ−寸法ＤｆＩＡ）とする第２定義を採用する必要がある。   On the other hand, in the joining method of the third embodiment, in the course of the joining method, the joining insertion portion 1021 is plastically deformed in the direction of reducing the diameter (FIG. 13). That is, the inner diameter dimension DfI of the joining insertion portion 1021 is greater than the inner diameter dimension DfIB before the joining method is performed, as shown in FIG. 13, if the shaft member 101 is not inserted into the joining insertion portion 1021. The inner diameter dimension DfIA after the joining method is completed is reduced. For this reason, in the joining method of the third embodiment, the outer diameter dimension of the shaft member 101 after the joining method is completed (at room temperature) as the definition of the fastening allowance indicating the joining strength between the shaft member 101 and the flange 102. It is necessary to adopt the second definition that is a dimension obtained by subtracting the inner diameter dimension DfIA of the bonding insertion portion 1021 from DsO (dimension DsO−dimension DfIA).

そして、図１３及び図１５を比較して分かるように、同一の材料及び寸法で構成された軸部材１０１及びフランジ１０２を本実施の形態３に係る接合方法（図１３）、及び従来の焼き嵌め（図１５）でそれぞれ互いに接合した場合には、本実施の形態３に係る接合方法の締め代（第２定義（寸法ＤｓＯ−寸法ＤｆＩＡ））は、従来の焼き嵌めの締め代（第１定義（寸法ＤｓＯ−寸法ＤｆＩＢ））よりも大きくなる。このため、本実施の形態３に係る接合方法を採用すれば、従来の焼き嵌めに比較して、軸部材１０１とフランジ１０２との接合強度を向上させることができる。   Then, as can be seen by comparing FIG. 13 and FIG. 15, the shaft member 101 and the flange 102 made of the same material and dimensions are joined to the joining method according to the third embodiment (FIG. 13) and the conventional shrink fitting. When joining each other in FIG. 15, the fastening allowance (second definition (dimension DsO−dimension DfIA)) of the joining method according to the third embodiment is the conventional shrinkage allowance (first definition). (Dimension DsO-dimension DfIB)). For this reason, if the joining method concerning this Embodiment 3 is employ | adopted, compared with the conventional shrink fitting, the joining strength of the shaft member 101 and the flange 102 can be improved.

ここで、従来の焼き嵌めでは、当該焼き嵌めを実施する前（室温時）において、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩＢが軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯよりも大きいフランジ１０２を用いた場合には、締め代（第１定義）を確保することができない。このため、軸部材１０１とフランジ１０２とを互いに接合することができない。
これに対して、本実施の形態３の接合方法では、当該接合方法の過程において、接合用挿入部１０２１を縮径する方向に塑性変形させる。このため、図１４に示すように、当該接合方法を実施する前（室温時）において、接合用挿入部１０２１の内径寸法ＤｆＩＢが軸部材１０１の外径寸法ＤｓＯよりも大きいフランジ１０２を用いた場合であっても、十分な締め代（第２定義（寸法ＤｓＯ−寸法ＤｆＩＡ））を確保することができる。すなわち、軸部材１０１とフランジ１０２とを互いに接合することができる。したがって、第１定義の締め代で考えた場合には、締め代（第１定義）がマイナスの値でも軸部材１０１とフランジ１０２とを接合することができ、当該締め代（第１定義）の範囲が広くなる。すなわち、軸部材１０１とフランジ１０２との加工交差を狭い範囲で管理する必要がない。 Here, in the conventional shrink fitting, before the shrink fitting is performed (at room temperature), when the flange 102 in which the inner diameter dimension DfIB of the joining insertion portion 1021 is larger than the outer diameter dimension DsO of the shaft member 101 is used. Cannot secure the tightening allowance (first definition). For this reason, the shaft member 101 and the flange 102 cannot be joined to each other.
On the other hand, in the joining method of the third embodiment, in the course of the joining method, the joining insertion portion 1021 is plastically deformed in the direction of reducing the diameter. For this reason, as shown in FIG. 14, when the flange 102 in which the inner diameter dimension DfIB of the joining insertion portion 1021 is larger than the outer diameter dimension DsO of the shaft member 101 is used before the joining method is performed (at room temperature). Even so, a sufficient fastening allowance (second definition (dimension DsO−dimension DfIA)) can be ensured. That is, the shaft member 101 and the flange 102 can be joined to each other. Therefore, when considering the tightening allowance of the first definition, the shaft member 101 and the flange 102 can be joined even if the tightening allowance (first definition) is a negative value. The range becomes wider. That is, it is not necessary to manage the machining intersection between the shaft member 101 and the flange 102 within a narrow range.

（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明したが、本発明は上述した実施の形態１〜３及び実施の形態１の変形例１，２によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１〜３及び実施の形態１の変形例１，２では、本発明に係る誘導加熱装置２００，２００Ｃを焼き嵌め装置１，１Ａ〜１Ｃに採用していたが、これに限らない。本発明に係る誘導加熱装置２００，２００Ｃは、焼き嵌め装置１，１Ａ〜１Ｃの他、例えば、熱間や温間の鍛造やプレス加工の加熱装置に採用することができる。 (Other embodiments)
The embodiments for carrying out the present invention have been described so far, but the present invention should not be limited only by the above-described first to third embodiments and the first and second modifications of the first embodiment.
In the first to third embodiments and the first and second modifications of the first embodiment, the induction heating devices 200 and 200C according to the present invention are employed in the shrink fitting devices 1 and 1A to 1C. Absent. The induction heating devices 200 and 200C according to the present invention can be employed in, for example, a hot or warm forging or press heating device in addition to the shrink fitting devices 1 and 1A to 1C.

上述した実施の形態１〜３及び実施の形態１の変形例１，２において、軸部材１０１、フランジ１０２、及び発熱体５，５Ａ，５Ｂを構成する材料は、上述した実施の形態１〜３及び実施の形態１の変形例１，２で説明した材料に限らず、その他の材料を採用しても構わない。例えば、フランジ１０２を構成する材料としては、銅、銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金等の非磁性材料を例示することができる。また、発熱体５，５Ａ，５Ｂを構成する材料としては、鉄（純鉄のキュリー温度：７７０℃）、鉄鋼材料（炭素鋼のキュリー温度：７７０℃）、ニッケル（キュリー温度：３５４℃）、ニッケル合金、コバルト（キュリー温度：１１１５℃）等のキュリー点を有した磁性材料を例示することができる。   In the first to third embodiments and the first and second modifications of the first embodiment, the materials constituting the shaft member 101, the flange 102, and the heating elements 5, 5A, and 5B are the same as those of the first to third embodiments. In addition to the materials described in the first and second modifications of the first embodiment, other materials may be used. For example, examples of the material constituting the flange 102 include nonmagnetic materials such as copper, copper alloy, magnesium, and magnesium alloy. In addition, as the material constituting the heating elements 5, 5A, 5B, iron (Curie temperature of pure iron: 770 ° C), steel material (Curie temperature of carbon steel: 770 ° C), nickel (Curie temperature: 354 ° C), Examples thereof include a magnetic material having a Curie point such as a nickel alloy or cobalt (Curie temperature: 1115 ° C.).

上述した実施の形態１〜３及び実施の形態１の変形例１，２において、フランジ１０２を磁性材で構成し、フランジ１０２を誘導加熱する構成を採用しても構わない。このように構成した場合には、上述した実施の形態１，２及び実施の形態１の変形例１，２では、発熱体５，５Ａ，５Ｂを省略することができる。また、このように構成した場合には、当該フランジ１０２は、本発明に係る発熱体及び第２部材の双方に相当する。   In the first to third embodiments and the first and second modifications of the first embodiment, a configuration in which the flange 102 is made of a magnetic material and the flange 102 is induction-heated may be employed. In the case of such a configuration, the heating elements 5, 5A, 5B can be omitted in the first and second embodiments and the first and second modifications of the first embodiment. Moreover, when comprised in this way, the said flange 102 is corresponded to both the heat generating body and 2nd member which concern on this invention.

上述した実施の形態１〜３及び実施の形態１の変形例１，２では、フランジ設置部材３及び保持装置４を利用して、軸部材１０１を移動することで接合用挿入部１０２１に軸部材１０１を挿入していたが、これに限らない。逆に、フランジ１０２を移動することで接合用挿入部１０２１に軸部材１０１を挿入する構成を採用しても構わない。   In the first to third embodiments and the first and second modifications of the first embodiment, the shaft member 101 is moved to the joining insertion portion 1021 by moving the shaft member 101 using the flange installation member 3 and the holding device 4. 101 has been inserted, but is not limited thereto. On the contrary, the structure which inserts the shaft member 101 in the insertion part 1021 for joining by moving the flange 102 may be employ | adopted.

上述した実施の形態３では、発熱体５は、フランジ１０２の熱膨張を機械的に規制する際、フランジ１０２の外周面を機械的に規制していたが、これに限らない。フランジ１０２の熱膨張を機械的に規制し、接合用挿入部１０２１を縮径する方向に塑性変形することができれば、例えば、フランジ１０２における長手方向の一端及び他端を機械的に規制する構成を採用しても構わない。
上述した実施の形態３において、従来の焼き嵌めにより２つの接合対象１００が既に接合された接合ワークに対して、ステップＳ１４〜Ｓ１７を実施しても構わない。
上述した実施の形態３において、ステップＳ１４〜Ｓ１７を２回以上、繰り返し実施しても構わない。この際、後段のステップＳ１４〜Ｓ１７において、前段のステップＳ１４〜Ｓ１７よりもフランジ１０２の熱膨張に対する機械的な規制が強い発熱体５に順次、変更（例えば、設置用挿入部５１の内径寸法ＤｊＩが小さい発熱体５に順次、変更）する。 In the third embodiment described above, the heating element 5 mechanically regulates the outer peripheral surface of the flange 102 when mechanically regulating the thermal expansion of the flange 102, but is not limited thereto. If the thermal expansion of the flange 102 can be mechanically restricted and plastic deformation can be performed in the direction of reducing the diameter of the joint insertion portion 1021, for example, one end and the other end of the flange 102 can be mechanically restricted. You may adopt.
In Embodiment 3 mentioned above, you may implement step S14-S17 with respect to the joining workpiece | work which two joining object 100 was already joined by the conventional shrink fitting.
In the above-described third embodiment, steps S14 to S17 may be repeated twice or more. At this time, in the subsequent steps S14 to S17, the heating element 5 is changed sequentially (for example, the inner diameter dimension DjI of the installation insertion portion 51), which has a stronger mechanical restriction on the thermal expansion of the flange 102 than in the previous steps S14 to S17. Are sequentially changed to the heating element 5 having a smaller value.

１，１Ａ〜１Ｃ 焼き嵌め装置
２ 基台
３ フランジ設置部材
４ 保持装置
５，５Ａ，５Ｂ 発熱体
６ 誘導加熱コイル
７ 高周波出力装置
８，８Ｂ 測温装置
９ 冷却装置
１０，１０Ｃ 制御装置
１１ 移動制御部
１２，１２Ｃ 給電制御部
１３ 冷却制御部
１４ 時間計測部
４１ 支柱
４２ 移動部
４３ 保持部
５１ 設置用挿入部
５２ 挿通孔
５３ 測温用孔
５４ 収納用凹部
１００ 接合対象
１０１ 軸部材
１０２ フランジ
２００，２００Ｃ 誘導加熱装置
２０１，２０１Ｃ 給電部
１０２１ 接合用挿入部
１０２２ 大径部
Ａｘ１，Ａｘｆ，Ａｘｊ，Ａｘｓ 中心軸
ＤｆＩ，ＤｆＩＡ，ＤｆＩＢ 接合用挿入部の内径寸法
ＤｆＯ，ＤｆＯＡ，ＤｆＯＢ フランジの外径寸法
ＤｊＩ，ＤｊＩＡ，ＤｊＩＢ 設置用挿入部の内径寸法
ＤｓＯ 軸部材の外径寸法
Ｔ０ 時間
Ｔ１，Ｔ２ 第１，第２温度
Ｔｃ キュリー温度
Ｔｔ 目標温度
Ｔｘ 膨張規制温度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A-1C Shrink fitting apparatus 2 Base 3 Flange installation member 4 Holding apparatus 5, 5A, 5B Heating element 6 Induction heating coil 7 High frequency output apparatus 8, 8B Temperature measuring apparatus 9 Cooling apparatus 10, 10C Control apparatus 11 Movement control Part 12, 12C Power supply control part 13 Cooling control part 14 Time measurement part 41 Support column 42 Moving part 43 Holding part 51 Insertion part 52 Insertion hole 53 Temperature measurement hole 54 Storage concave part 100 Joining object 101 Shaft member 102 Flange 200, 200C Induction heating device 201, 201C Feeding part 1021 Joining insertion part 1022 Large diameter part Ax1, Axf, Axj, Axs Central axis DfI, DfIA, DfIB Inside diameter dimension of joining part DfO, DfOA, DfOB Flange outer diameter dimension DjI , DjIA, DjIB Installation inner diameter DsO Shaft member outer diameter T0 h T1, T2 the first, second temperature Tc Curie temperature Tt target temperature Tx inflation limiting temperature

Claims (9)

磁性材からなる発熱体を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記発熱体を覆うように巻回される誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに高周波電流を給電し、誘導加熱により前記発熱体を目標温度に昇温させる給電部とを備え、
前記目標温度は、
前記発熱体のキュリー温度よりも高い温度に設定されている
ことを特徴とする誘導加熱装置。 An induction heating device for induction heating a heating element made of a magnetic material,
An induction heating coil wound so as to cover the heating element;
A power feeding unit that feeds a high-frequency current to the induction heating coil and raises the heating element to a target temperature by induction heating;
The target temperature is
The induction heating device, wherein the temperature is set to be higher than the Curie temperature of the heating element. 前記発熱体の温度を測定する測温部をさらに備え、
前記給電部は、
前記測温部にて測定された前記発熱体の温度が前記目標温度になった時点で前記誘導加熱コイルへの高周波電流の給電を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。 Further comprising a temperature measuring unit for measuring the temperature of the heating element,
The power feeding unit is
2. The induction heating device according to claim 1, wherein feeding of the high-frequency current to the induction heating coil is stopped when the temperature of the heating element measured by the temperature measuring unit reaches the target temperature. . 前記測温部は、放射温度計である
ことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to claim 2, wherein the temperature measuring unit is a radiation thermometer. 前記測温部は、熱電対である
ことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to claim 2, wherein the temperature measuring unit is a thermocouple. 前記誘導加熱コイルへの高周波電流の給電を開始してからの経過時間を計測する時間計測部をさらに備え、
前記給電部は、
前記時間計測部にて計測された経過時間が予め設定された設定時間になった時点で前記誘導加熱コイルへの高周波電流の給電を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。 A time measuring unit for measuring an elapsed time from the start of feeding the high-frequency current to the induction heating coil;
The power feeding unit is
2. The induction heating device according to claim 1, wherein feeding of the high-frequency current to the induction heating coil is stopped when an elapsed time measured by the time measurement unit reaches a preset set time. . 第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材との２つの接合対象を焼き嵌めにより互いに接合する焼き嵌め装置であって、
前記第２部材の温度を制御する請求項１〜５のいずれか一つに記載の誘導加熱装置を備える
ことを特徴とする焼き嵌め装置。 A shrink fitting device that joins two joining objects of a first member and a second member having a joining insertion portion into which the first member is inserted by shrink fitting,
The induction heating device according to any one of claims 1 to 5, which controls a temperature of the second member. 前記誘導加熱装置は、
前記発熱体を備え、当該発熱体の熱を非磁性材からなる前記第２部材に伝達させて、当該第２部材の温度を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の焼き嵌め装置。 The induction heating device includes:
The shrink-fitting device according to claim 6, comprising the heat generating element, wherein the heat of the heat generating element is transmitted to the second member made of a nonmagnetic material to control the temperature of the second member. 前記第２部材は、アルミ合金であり、
前記発熱体は、コバールである
ことを特徴とする請求項７に記載の焼き嵌め装置。 The second member is an aluminum alloy,
The shrink-fitting device according to claim 7, wherein the heating element is Kovar. 磁性材からなる発熱体を誘導加熱する誘導加熱方法であって、
前記発熱体を覆うように巻回された誘導加熱コイルに高周波電流を給電し、誘導加熱により前記発熱体を目標温度に昇温させる給電工程を備え、
前記目標温度は、
前記発熱体のキュリー温度よりも高い温度に設定されている
ことを特徴とする誘導加熱方法。 An induction heating method for induction heating a heating element made of a magnetic material,
Supplying a high-frequency current to an induction heating coil wound so as to cover the heating element, and a power feeding step of raising the heating element to a target temperature by induction heating,
The target temperature is
The induction heating method, wherein the temperature is set to be higher than the Curie temperature of the heating element.
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