JP2022044338A - Heat treatment device and heat treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は熱処理装置および熱処理方法に関し、特にコイルによる誘導加熱を用いた熱処理装置および熱処理方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus and a heat treatment method, and more particularly to a heat treatment apparatus and a heat treatment method using induction heating by a coil.
リング状のコイルを用いて、長尺状のワークの周面を誘導加熱する方法が知られている。例えば特許文献1では、ワークとコイルとをワークの軸方向に相対移動させることで、ワークの周面を誘導加熱することが開示されている。 A method of inducing and heating the peripheral surface of a long workpiece using a ring-shaped coil is known. For example, Patent Document 1 discloses that the peripheral surface of a work is induced and heated by relatively moving the work and the coil in the axial direction of the work.
このようなコイルを用いてワークを誘導加熱する場合、コイルから引き出され、互いに対向する一対のリード線には、互いに逆向きの電流が流れる。これによりリード線周辺の磁界が打ち消され、リング内の磁束密度が低下してしまう。ここで複数のリング状のコイルを軸方向に離隔して用いる場合は、磁束密度の低下がより顕著であり、ワークの周面を均一に加熱することが困難となるという問題があった。なお、長尺状のワークの周面に限らず、他の形状を有するワークの周面を誘導加熱する場合も同様である。 When the work is induced and heated using such a coil, currents in opposite directions flow through the pair of lead wires drawn from the coil and facing each other. As a result, the magnetic field around the lead wire is canceled and the magnetic flux density in the ring is reduced. Here, when a plurality of ring-shaped coils are used separated in the axial direction, there is a problem that the decrease in magnetic flux density is more remarkable and it becomes difficult to uniformly heat the peripheral surface of the work. The same applies not only to the peripheral surface of a long work but also to induction heating of the peripheral surface of a work having another shape.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ワークの周面をより均一に加熱することが可能な熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus and a heat treatment method capable of heating the peripheral surface of a work more uniformly.
本発明の一態様にかかる熱処理装置は、ワークの周面を加熱する。前記熱処理装置は、リング状に湾曲し、かつ互いに軸方向に離隔して配設される第1および第2コイル部と、前記第1コイル部の先端に接続され、前記第1コイル部に電流を供給する第1リード部と、前記第2コイル部の先端に接続され、前記第2コイル部に電流を供給する第2リード部とを備え、前記第1リード部は、前記第2リード部よりも、前記第1コイル部の周方向に予め定められた角度だけ回転した位置に配設される。
これによりコイル部のリング内の磁束密度の低下を抑制し、ワークの周面を均一に加熱できる。
The heat treatment apparatus according to one aspect of the present invention heats the peripheral surface of the work. The heat treatment apparatus is connected to the first and second coil portions, which are curved in a ring shape and are disposed axially apart from each other, and the tip of the first coil portion, and a current is applied to the first coil portion. The first lead portion is provided with a first lead portion that is connected to the tip of the second coil portion and supplies a current to the second coil portion, and the first lead portion is the second lead portion. Rather, it is arranged at a position rotated by a predetermined angle in the circumferential direction of the first coil portion.
As a result, it is possible to suppress a decrease in the magnetic flux density in the ring of the coil portion and uniformly heat the peripheral surface of the work.
前記角度は、90°以上180°以下であることが好ましく、120°以上180°以下であることがより好ましい。これによりリード部周辺の磁界が打ち消される作用をより効果的に分散させることができ、より均一にワークの周面を加熱することができる。 The angle is preferably 90 ° or more and 180 ° or less, and more preferably 120 ° or more and 180 ° or less. As a result, the action of canceling the magnetic field around the lead portion can be more effectively dispersed, and the peripheral surface of the work can be heated more uniformly.
前記熱処理装置は、前記第1および第2コイル部と、前記ワークとを、前記軸方向に相対的に移動させる相対移動部をさらに備えてよい。これにより長尺状のワークを容易に加熱することが可能となる。 The heat treatment apparatus may further include a relative moving portion that relatively moves the first and second coil portions and the work in the axial direction. This makes it possible to easily heat a long work.
また前記熱処理装置は、前記第1および第2コイル部と、前記ワークとを、前記第1および第2コイル部の軸周りに相対的に回転させる相対回転部をさらに備えてよい。これによりさらに均一にワークの周面を加熱できる。 Further, the heat treatment apparatus may further include a relative rotating portion that rotates the first and second coil portions and the work relatively around the axes of the first and second coil portions. As a result, the peripheral surface of the work can be heated more uniformly.
本発明の一態様にかかる熱処理方法は、ワークの周面を加熱する熱処理方法である。前記熱処理方法は、リング状に湾曲した第1および第2コイル部を、互いに軸方向に離隔するように配設するコイル部配設工程と、前記第1コイル部の先端に接続される第1リード部を、前記第2コイル部の先端に接続される第2リード部よりも、前記第1コイル部の周方向に予め定められた角度だけ回転した位置に配設するリード部配設工程と、前記第1リード部を介して前記第1コイル部に電流を供給し、前記第2リード部を介して前記第2コイル部に電流を供給する電流供給工程とを備える。
これによりコイル部のリング内の磁束密度の低下を抑制し、ワークの周面を均一に加熱できる。
The heat treatment method according to one aspect of the present invention is a heat treatment method for heating the peripheral surface of the work. The heat treatment method includes a coil portion disposing step in which the first and second coil portions curved in a ring shape are disposed so as to be axially separated from each other, and a first coil portion connected to the tip of the first coil portion. A lead portion arranging step of arranging the lead portion at a position rotated by a predetermined angle in the circumferential direction of the first coil portion from the second lead portion connected to the tip of the second coil portion. The present invention comprises a current supply step of supplying a current to the first coil portion via the first lead portion and supplying a current to the second coil portion via the second lead portion.
As a result, it is possible to suppress a decrease in the magnetic flux density in the ring of the coil portion and uniformly heat the peripheral surface of the work.
前記角度は、90°以上180°以下であることが好ましく、120°以上180°以下であることがより好ましい。これによりリード部周辺の磁界が打ち消される作用をより効果的に分散させることができ、より均一にワークの周面を加熱することができる。 The angle is preferably 90 ° or more and 180 ° or less, and more preferably 120 ° or more and 180 ° or less. As a result, the action of canceling the magnetic field around the lead portion can be more effectively dispersed, and the peripheral surface of the work can be heated more uniformly.
前記熱処理方法は、前記第1および第2コイル部と、前記ワークとを、前記軸方向に相対的に移動させる相対移動工程をさらに備えてよい。これにより長尺状のワークを容易に加熱することが可能となる。 The heat treatment method may further include a relative movement step of relatively moving the first and second coil portions and the work in the axial direction. This makes it possible to easily heat a long work.
また前記熱処理方法は、前記第1および第2コイル部と、前記ワークとを、前記周方向に相対的に回転させる相対回転工程をさらに備えてよい。これによりさらに均一にワークの周面を加熱できる。 Further, the heat treatment method may further include a relative rotation step of relatively rotating the first and second coil portions and the work in the circumferential direction. As a result, the peripheral surface of the work can be heated more uniformly.
本発明により、ワークの周面をより均一に加熱することが可能な熱処理装置および熱処理方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a heat treatment apparatus and a heat treatment method capable of heating the peripheral surface of a work more uniformly.
以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されている。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments, but the invention according to the claims is not limited to the following embodiments. Moreover, not all of the configurations described in the embodiments are indispensable as means for solving the problem. For the sake of clarity, the following description and drawings have been omitted and simplified as appropriate. In each drawing, the same elements are designated by the same reference numerals.
図1は、本実施形態にかかる熱処理装置1の回路構成の概略図である。熱処理装置1は、誘電加熱によりワークWの周面を加熱する装置である。 FIG. 1 is a schematic diagram of the circuit configuration of the heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment. The heat treatment device 1 is a device that heats the peripheral surface of the work W by dielectric heating.
ワークWは、被加熱部材である。本図のワークWは長尺の円柱形状を有している。しかしこれに限らず、ワークWは、任意の長さを有してよい。またワークWは、球形状、六面体形状またはその他の多面体形状であってもよい。本実施形態では、ワークWは、鉄鋼材料であり、例えばS48C,S53CまたはSCM435等を含む。しかしワークWの材質は、これに限らない。 The work W is a member to be heated. The work W in this figure has a long cylindrical shape. However, the work W is not limited to this, and the work W may have an arbitrary length. Further, the work W may have a spherical shape, a hexahedron shape, or another polyhedral shape. In this embodiment, the work W is a steel material and includes, for example, S48C, S53C, SCM435 and the like. However, the material of the work W is not limited to this.
本図に示すように熱処理装置1は、交流電源2と、高周波発振器3と、トランス4と、コイル部5と、リード部15とを備える。
As shown in this figure, the heat treatment apparatus 1 includes an
交流電源2は、熱処理装置1のコイル部5に電力を供給するための電源である。交流電源2は、商用の交流電源であってよい。
The
高周波発振器3は、交流電源2に接続され、交流電源2の交流電流を高周波電流に変換する発振器である。
The
トランス4は、高周波発振器3に接続され、高周波発振器3から出力される高周波電流を変流する変流器である。トランス4は、リード部15に接続され、変流された高周波電流を、リード部15を介してコイル部5に供給する。
The transformer 4 is a current transformer connected to the
コイル部5は、変流された高周波電流が流れる導体である。コイル部5は、銅合金等の良導体であってよい。コイル部5は、リング状に湾曲しており、リング内側の空洞部分にワークWが挿入される。コイル部5は、自身に高周波電流が流れることによって発生する交番磁界をワークWに印加させることで、渦電流を発生させ、これによりワークWの周面を加熱させる。
The
コイル部5は、第1コイル部6および第2コイル部7を有する。第1コイル部6および第2コイル部7は、その軸方向がワークWの軸A方向と略平行になるように、かつ軸A方向に互いに離隔して配設される。第1コイル部6および第2コイル部7はそれぞれ両端が開放され、第1コイル部6および第2コイル部7が一端同士で互いに電気的に接続される。本実施形態では第1コイル部6および第2コイル部7は、略同一形状であるが、異なる形状であってもよい。以下では、第1コイル部6および第2コイル部7をまとめて呼ぶ場合、コイル部5と呼び、第1コイル部6および第2コイル部7のいずれかを区別せず呼ぶ場合、単にコイルと呼ぶことがある。
The
リード部15は、コイル部5から引き出され、コイル部5とトランス4との間の接続およびコイル同士の接続を中継する導線端子である。リード部15は、第1リード部16および第2リード部17を有する。
The
第1リード部16は、第1コイル部6の先端に接続され、第1コイル部6に高周波電流を供給する。第1リード部16は、第1コイル部6の径方向に沿って互いに対向する一対のリード線である、一次側第1リード部16aおよび二次側第1リード部16bを含む。一次側第1リード部16aは、一端がトランス4の正極側と、他端が第1コイル部6の一端とに接続される。二次側第1リード部16bは、一端が第1コイル部6の他端と、他端が第2リード部17の一次側第2リード部17aの一端とに接続される。
The
第2リード部17は、第2コイル部7の先端に接続され、第2コイル部7に高周波電流を供給する。第2リード部17は、第2コイル部7の径方向に沿って互いに対向する一対のリード線である、一次側第2リード部17aおよび二次側第2リード部17bを含む。一次側第2リード部17aは、一端が二次側第1リード部16bと、他端が第2コイル部7の一端とに接続される。二次側第2リード部17bは、一端が第2コイル部7の他端と、他端がトランス4の負極側に接続される。
The
本実施形態では第1リード部16および第2リード部17は略同一形状であるが、異なる形状であってもよい。以下では、第1リード部16および第2リード部17をまとめて呼ぶ場合、リード部15と呼ぶことがある。また第1リード部16または第2リード部17において一次側および二次側を区別せず呼ぶ場合、単にリードと呼ぶことがある。
In the present embodiment, the
このように熱処理装置1は、コイル部5に高周波電流を流し、コイル部5のリング内側の空洞部分に挿入されたワークWの外周を誘導加熱する。
In this way, the heat treatment apparatus 1 applies a high-frequency current to the
図2は、本実施形態にかかる熱処理装置1の正面図である。本図のX軸方向は、紙面左右方向であり、Y軸方向は紙面奥行方向であり、Z軸方向は、紙面上下方向である。本図には、熱処理装置1とともにワークWが図示される。ワークWの長手方向の軸である軸Aは、Z軸方向と略平行な方向である。 FIG. 2 is a front view of the heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment. The X-axis direction in this figure is the left-right direction of the paper surface, the Y-axis direction is the depth direction of the paper surface, and the Z-axis direction is the vertical direction of the paper surface. In this figure, the work W is shown together with the heat treatment apparatus 1. The axis A, which is the axis in the longitudinal direction of the work W, is a direction substantially parallel to the Z-axis direction.
本図に示すように、熱処理装置1は、コイル部5、センターピン20,21、シリンダ22、支持アーム23、ボールネジ24、上下動用モータ25および回転用モータ26を備える。なお本図では、交流電源2、高周波発振器3、トランス4およびリード部15は省略されている。
As shown in this figure, the heat treatment apparatus 1 includes a
センターピン20,21は、ワークWの軸Aを第1コイル部6および第2コイル部7の軸と略一致させながらワークWを把持する部材である。センターピン20,21は、Z軸方向に互いに離隔して配設される。センターピン20,21は、先端が突出しており、ワークWのZ軸方向の各端面に設けられた凹部に係合する。
The center pins 20 and 21 are members that grip the work W while substantially aligning the axis A of the work W with the axes of the
センターピン20は、シリンダ22に接続され、センターピン21は、支持アーム23の第2支持アーム23bに接続される。センターピン21は、回転用モータ26により回転可能となっており、自身が回転することによりワークWを軸A周りに回転させる。
なおワークWを把持する部材としては、センターピン20,21に代えて、チャックが用いられてもよい。
The
As the member for gripping the work W, a chuck may be used instead of the center pins 20 and 21.
シリンダ22は、センターピン20を支持アーム23の第1支持アーム23aに固定させる部材である。
The
支持アーム23は、Z軸方向に互いに離隔して配設される第1支持アーム23aおよび第2支持アーム23bを含む。第1支持アーム23aおよび第2支持アーム23bは、所定の間隔を保ちながらZ軸方向に移動することでワークWをコイル部5に対してZ軸方向に移動させる。
The support arm 23 includes a
ボールネジ24は、Z軸に平行になるように配設され、ナット部材を介して第1支持アーム23aおよび第2支持アーム23bに固定的に接続される。
The ball screw 24 is arranged so as to be parallel to the Z axis, and is fixedly connected to the
上下動用モータ25は、ワークWをZ軸方向に移動させるための駆動モータである。また回転用モータ26は、ワークWを軸A周りに回転させるための駆動モータである。
The
なおセンターピン20,21、支持アーム23、ボールネジ24および上下動用モータ25は、第1コイル部6および第2コイル部7とワークWとをZ軸方向に相対的に移動させるため、相対移動部とも呼ばれる。これにより、コイル数等、コイル部5のZ軸方向の規模を拡大せずに長尺状のワークWを容易に加熱できる。なお本実施形態での移動主体は、ワークWであったが、第1コイル部6および第2コイル部7であってもよい。
The center pins 20, 21, the support arm 23, the
また回転用モータ26およびセンターピン21は、第1コイル部6および第2コイル部7と、ワークWとを、同心位置で保持したまま軸A周りに相対的に回転させるため、相対回転部とも呼ばれる。これにより、均一にワークWの周面を加熱できる。なお本実施形態での回転主体は、ワークWであったが、第1コイル部6および第2コイル部7であってもよい。
Further, since the
なお熱処理装置1は、加熱後のワークWに焼入液を噴射してワークWを冷却する冷却ジャケットがあってもよい。 The heat treatment apparatus 1 may have a cooling jacket that cools the work W by injecting a quenching liquid onto the heated work W.
図3は、本実施形態にかかるコイル部5およびリード部15を説明するための概略斜視図である。本実施形態では、第1リード部16は、第2リード部17よりも、第1コイル部6の周方向に予め定められた角度θだけ回転した位置に配設される。具体的には角度θは、一次側第1リード部16aの第1コイル部6への接続部分と第1コイル部6の曲率中心とを結ぶ直線と、一次側第2リード部17aの第2コイル部7への接続部分と第2コイル部7の曲率中心とを結ぶ直線とがXY平面上でなす角度である。角度θを設けることにより、互いに対向するリードに流れる電流Iに起因して磁界が打ち消される作用を分散することができる。これによりリング内の磁束密度の低下が抑制されるため、熱処理装置1は均一にワークの周面を加熱することができる。
FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining the
ここで角度θは、90°以上180°以下であってよい。また角度θは、好ましくは、120°以上180°以下、より好ましくは180°±5°である。この場合、磁界が打ち消される作用をより効果的に分散させることができ、熱処理装置1はより均一にワークの周面を加熱することができる。 Here, the angle θ may be 90 ° or more and 180 ° or less. The angle θ is preferably 120 ° or more and 180 ° or less, and more preferably 180 ° ± 5 °. In this case, the action of canceling the magnetic field can be more effectively dispersed, and the heat treatment apparatus 1 can heat the peripheral surface of the work more uniformly.
また角度θは、互いに対向するリード間の距離r、コイル部5を流れる電流の強度I、リング半径R、およびコイル間のZ軸方向における距離dのうち少なくとも1つに基づいて定められてもよい。なおリード間の距離rは、一次側第1リード部16aと二次側第1リード部16bとの間、および一次側第2リード部17aと二次側第2リード部17bとの間の距離を示す。一次側第1リード部16aと二次側第1リード部16bとの間、および一次側第2リード部17aと二次側第2リード部17bとの間の距離は同一であるが、異なっていてもよい。そしてリング半径Rは、コイル部5の曲率半径であってよい。
Further, the angle θ may be determined based on at least one of the distance r between the leads facing each other, the intensity I of the current flowing through the
また角度θは、コイル部5とワークWとの間の相対移動速度、並びにコイル部5とワークWとの間の相対回転速度のうち少なくとも1つに基づいて定められてもよい。これにより、均一にワークの周面を加熱することができ、サイクルタイムの短縮が可能となる。
Further, the angle θ may be determined based on at least one of the relative movement speed between the
ここで第1リード部16および第2リード部17の配置を考慮した上で、これらの配線の詳細を図4に示す。図4は、本実施形態にかかる熱処理装置1の要部の上面図である。なお本図では第1コイル部6および第2コイル部7は、リング半径Rが互いに異なるように図示されているが、実際のリング半径Rは略同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施形態では、第1コイル部6および第2コイル部7のリング半径Rは、略同一である。
Here, the details of these wirings are shown in FIG. 4, considering the arrangement of the
負極側端子110は、トランス4の負極側に接続され、第1コイル部6および第2コイル部7の外周を取り囲むように外周に沿って湾曲して形成される。負極側端子110には、二次側第2リード部17bが接続される。
The negative
正極側端子100は、トランス4の正極側に接続され、負極側端子110の外周を取り囲むように外周に沿って湾曲して形成される。正極側端子100には、一次側第1リード部16aが接続される。
The positive
そして中間端子120は、負極側端子110と正極側端子100との間に、湾曲して形成される。中間端子120には、二次側第1リード部16bおよび一次側第2リード部17aが接続される。
The
正極側端子100から供給された電流Iは、一次側第1リード部16aに供給され、第1コイル部6および二次側第1リード部16bに流れいく。そして電流Iは、中間端子120を経由して、一次側第2リード部17aに供給され、第2コイル部7および二次側第2リード部17bを経由して負極側端子110に流れる。
The current I supplied from the positive
このような構成をとることにより、設定した角度θに基づいて第1リード部16および第2リード部17を容易に配設できる。
With such a configuration, the
図5は、本実施形態にかかる熱処理装置1による熱処理方法の手順を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the heat treatment method by the heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment.
まず角度θを決定する(ステップS01;角度決定工程)。次に第1コイル部6および第2コイル部7を、互いに軸方向に離隔するように配設する(ステップS02;コイル部配設工程)。このとき角度θに基づいて、第1コイル部6および第2コイル部7の向きを調整する。次に第1リード部16を、第2リード部17よりも、コイル部5の周方向に角度θだけ回転させた位置で配設する(ステップS03;リード部配設工程)。なお第1コイル部6および第1リード部16、そして第2コイル部7および第2リード部17はそれぞれ、予め接続されていてよい。この場合ステップS02と03は、並行して行われることとなる。次に第1コイル部6および第2コイル部7のリング内の空洞部分に略同軸となるようにワークWを挿入し、センターピン20,21で固定する(ステップS04;ワーク挿入工程)。次に上下動用モータ25および回転用モータ26をオンにし、コイル部5とワークWとを相対移動および相対回転させる(ステップS05;相対移動・相対回転工程)。次に交流電源2および高周波発振器3をオンにし、第1リード部16を介して第1コイル部6に電流を供給し、第2リード部17を介して第2コイル部7に電流を供給する(ステップS06;電流供給工程)。
First, the angle θ is determined (step S01; angle determination step). Next, the
図6は、本実施形態にかかる熱処理装置1により加熱されたワークWの周面温度と加熱時間の関係を示す図である。本図の横軸は、加熱時間、すなわち図5のステップS06において電流を供給した時間t(s)を示し、縦軸は、ワークWの周面の任意の領域Sの温度T(℃)を示す。破線はθ=0(°)の場合のグラフを示し、実線はθ=θ1(>0°)の場合のグラフを示す。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the peripheral surface temperature of the work W heated by the heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment and the heating time. The horizontal axis of this figure shows the heating time, that is, the time t (s) at which the current was supplied in step S06 of FIG. 5, and the vertical axis shows the temperature T (° C.) of an arbitrary region S on the peripheral surface of the work W. show. The broken line shows the graph when θ = 0 (°), and the solid line shows the graph when θ = θ 1 (> 0 °).
θ=0において、初期にT0であった領域Sの温度は、コイル部5による誘導加熱によりT1まで急激に上昇する。なおコイル部5は回転しているため、領域Sがリード部15に起因してコイル部5の磁束密度が低下した部分に対向しているときは、領域Sの温度がΔT0だけ低下する。本図の破線の陥没部分は、領域Sがコイル部5の磁束密度低下部分に対向したことによって温度が低下していることを表している。この温度低下を補填し、加熱後のワークWの品質を均一にするためには、領域Sをコイル部5が通過する間にコイル部5を所定の必要回転数Nだけ回転させる必要がある。例えばθ=0では、必要回転数Nは3(回転)である。
At θ = 0, the temperature of the region S, which was initially T 0 , rapidly rises to T 1 due to the induction heating by the
しかしθ=θ1においては、磁束密度低下部分に対向したことによる領域Sの温度低下ΔT1は、ΔT0よりも小さい。なぜならθ=θ1においては、第1リード部16および第2リード部17が周方向に離隔しているため、磁束密度低下部分が分散され、その結果磁束密度の低下が抑制されるからである。したがってこの場合、必要回転数Nを小さく設定することができ、例えば必要回転数Nを1(回転)とすることができる。
However, when θ = θ 1 , the temperature drop ΔT 1 in the region S due to facing the magnetic flux density drop portion is smaller than ΔT 0 . This is because when θ = θ 1 , the
ここで必要回転数Nは、サイクルタイムに影響を及ぼす。例えばワークWのZ軸方向の長さが600(mm)であり、ワークWとコイル部5との相対移動速度が現状で15(mm/s)であるとする。この場合、サイクルタイムは、600(mm)/15(mm/s)=40(s)となる。
Here, the required rotation speed N affects the cycle time. For example, it is assumed that the length of the work W in the Z-axis direction is 600 (mm), and the relative moving speed between the work W and the
ここでZ軸方向のコイル部5の厚み、つまり第1コイル部6および第2コイル部7の厚みとこれらの間の距離dとの和が、15(mm)であるとする。このときコイル部5の厚みだけコイル部5が通過するために要する時間は、15(mm)/15(mm/s)=1(s)である。
Here, it is assumed that the sum of the thickness of the
θ=0の場合は、必要回転数Nが3(回転)であるため、ワークWとコイル部5との最低相対回転速度は、3(回転)/1(s)=3(回転/s)である。このときサイクルタイムを短縮するためには、相対移動速度を増加させることが考えられるが、相対移動速度の増加においては必要回転数Nが律速となるため、同時に相対回転速度も増加させる必要がある。しかし相対回転速度を増加させるためには高性能な回転用モータ26を用いる必要が生じ、コストが増大する。特にワークWが自動車部品等、10kg以上の重量物である場合は、深刻なコスト増大が予想されるため、実質的にサイクルタイムの短縮が困難である。
When θ = 0, the required rotation speed N is 3 (rotation), so the minimum relative rotation speed between the work W and the
一方、θ=θ1である場合は、必要回転数Nが1(回転)で済むため、ワークWとコイル部5との最低相対回転速度は、1(回転)/1(s)=1(回転/s)に抑えられる。とすれば、相対回転速度を3(回転/s)とすることで、理論上相対移動速度を3倍まで増加させることが可能であり、サイクルタイムを約67%だけ短縮させることが可能となる。ただし実際上、ここでの相対移動速度の増加は、昇温速度が律速となることに留意すべきである。ここで、T1(例えば1000℃)までの昇温に要する時間が現状では10(s)であるところ、最大で5.7(s)に短縮できるものとする。この場合、相対移動速度は、15(mm/s)×10(s)/5.7(s)≒26.3(mm/s)まで増加させることができる。これによりサイクルタイムは、600(mm)/26.3(mm/s)=22.8(s)となり、昇温速度を考慮したとしてもθ=0の場合と比べて約43%だけ減少させることができる。
On the other hand, when θ = θ 1 , the required rotation speed N is 1 (rotation), so that the minimum relative rotation speed between the work W and the
このように本実施形態の熱処理装置1によれば、ワークWがコイル部5の通過中に受ける磁束を均一化させ、均一な品質を保ったまま、サイクルタイムを容易に短縮できる。
As described above, according to the heat treatment apparatus 1 of the present embodiment, the magnetic flux received by the work W while passing through the
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記の実施形態で熱処理装置1は、2組のコイルを備えていたが、コイルの数nは3以上であってもよい。この場合、角度θは、θn±30°、好ましくはθn±15°、より好ましくはθn±5°である。ただしθn=360(°)/nである。例えばn=3の場合は、角度θは、90°以上120°以下、好ましくは105°以上120°以下、より好ましくは115°以上120°以下であってよい。また角度θは、一対のリード間の距離r、電流の強度I、リング半径R、コイル間の距離dおよびnの値のうち少なくとも1つに基づいて定められてもよい。これにより磁界が打ち消される作用をより効果的に分散させることができ、熱処理装置1はより均一にワークの周面を加熱することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit. For example, in the above embodiment, the heat treatment apparatus 1 includes two sets of coils, but the number n of coils may be 3 or more. In this case, the angle θ is θ n ± 30 °, preferably θ n ± 15 °, and more preferably θ n ± 5 °. However, θ n = 360 (°) / n. For example, when n = 3, the angle θ may be 90 ° or more and 120 ° or less, preferably 105 ° or more and 120 ° or less, and more preferably 115 ° or more and 120 ° or less. Further, the angle θ may be determined based on at least one of the values of the distance r between the pair of leads, the intensity I of the current, the ring radius R, and the distances d and n between the coils. As a result, the action of canceling the magnetic field can be more effectively dispersed, and the heat treatment apparatus 1 can heat the peripheral surface of the work more uniformly.
1 熱処理装置
2 交流電源
3 高周波発振器
4 トランス
5 コイル部
6 第1コイル部
7 第2コイル部
15 リード部
16 第1リード部
16a 一次側第1リード部
16b 二次側第1リード部
17 第2リード部
17a 一次側第2リード部
17b 二次側第2リード部
20 センターピン
21 センターピン
22 シリンダ
23 支持アーム
23a 第1支持アーム
23b 第2支持アーム
24 ボールネジ
25 上下動用モータ
26 回転用モータ
100 正極側端子
110 負極側端子
120 中間端子
W ワーク
A 軸
1
Claims (10)
リング状に湾曲し、かつ互いに軸方向に離隔して配設される第1および第2コイル部と、
前記第1コイル部の先端に接続され、前記第1コイル部に電流を供給する第1リード部と、
前記第2コイル部の先端に接続され、前記第2コイル部に電流を供給する第2リード部と
を備え、
前記第1リード部は、前記第2リード部よりも、前記第1コイル部の周方向に予め定められた角度だけ回転した位置に配設される
熱処理装置。 A heat treatment device that heats the peripheral surface of the work.
The first and second coil portions, which are curved in a ring shape and are arranged axially apart from each other,
A first lead portion connected to the tip of the first coil portion and supplying a current to the first coil portion, and a first lead portion.
A second lead portion connected to the tip of the second coil portion and supplying a current to the second coil portion is provided.
The first lead portion is a heat treatment apparatus arranged at a position rotated by a predetermined angle in the circumferential direction of the first coil portion from the second lead portion.
請求項1に記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the angle is 90 ° or more and 180 ° or less.
請求項2に記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 2, wherein the angle is 120 ° or more and 180 ° or less.
請求項1から3のいずれか一項に記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a relative moving portion for relatively moving the first and second coil portions and the work in the axial direction.
請求項1から4のいずれか一項に記載の熱処理装置。 The invention according to any one of claims 1 to 4, further comprising a relative rotating portion for rotating the first and second coil portions and the work relative to the axis of the first and second coil portions. Heat treatment equipment.
リング状に湾曲した第1および第2コイル部を、互いに軸方向に離隔するように配設するコイル部配設工程と、
前記第1コイル部の先端に接続される第1リード部を、前記第2コイル部の先端に接続される第2リード部よりも、前記第1コイル部の周方向に予め定められた角度だけ回転した位置に配設するリード部配設工程と、
前記第1リード部を介して前記第1コイル部に電流を供給し、前記第2リード部を介して前記第2コイル部に電流を供給する電流供給工程と
を備える熱処理方法。 A heat treatment method that heats the peripheral surface of the work.
A coil portion arranging step of arranging the first and second coil portions curved in a ring shape so as to be axially separated from each other.
The first lead portion connected to the tip of the first coil portion is formed at a predetermined angle in the circumferential direction of the first coil portion from the second lead portion connected to the tip of the second coil portion. The lead part placement process to be placed at the rotated position and the lead part placement process
A heat treatment method comprising a current supply step of supplying a current to the first coil portion via the first lead portion and supplying a current to the second coil portion via the second lead portion.
請求項6に記載の熱処理方法。 The heat treatment method according to claim 6, wherein the angle is 90 ° or more and 180 ° or less.
請求項7に記載の熱処理方法。 The heat treatment method according to claim 7, wherein the angle is 120 ° or more and 180 ° or less.
請求項6から8のいずれか一項に記載の熱処理方法。 The heat treatment method according to any one of claims 6 to 8, further comprising a relative moving step of relatively moving the first and second coil portions and the work in the axial direction.
請求項6から9のいずれか一項に記載の熱処理方法。 The heat treatment method according to any one of claims 6 to 9, further comprising a relative rotation step of relatively rotating the first and second coil portions and the work in the circumferential direction.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4873837U (en) * | 1971-12-16 | 1973-09-13 | ||
JPS52103041A (en) * | 1976-02-25 | 1977-08-29 | Mitsubishi Electric Corp | Induction heating device |
JP2006045627A (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | High Frequency Heattreat Co Ltd | Induction-heating coil for ring member |
JP2020030998A (en) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | 高周波熱錬株式会社 | Heating coil and heating method |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5038962B2 (en) * | 2008-04-09 | 2012-10-03 | 新日本製鐵株式会社 | Induction heating apparatus and induction heating method |
KR101367271B1 (en) * | 2009-07-30 | 2014-02-27 | 고오슈우하네쓰렌 가부시기가이샤 | Induction heating coil, heat treatment device, and heat treatment method |
JP6108612B2 (en) * | 2013-05-17 | 2017-04-05 | 富士電子工業株式会社 | Moving quenching device for long workpiece and moving quenching method |
JP6240975B2 (en) * | 2013-10-25 | 2017-12-06 | 高周波熱錬株式会社 | Induction heating apparatus and method and heat treatment apparatus and method |
JP6450546B2 (en) * | 2014-09-08 | 2019-01-09 | 高周波熱錬株式会社 | Induction heating method and apparatus |
JP6623555B2 (en) * | 2015-05-26 | 2019-12-25 | 日本製鉄株式会社 | Induction heating device |
JP6618279B2 (en) * | 2015-06-12 | 2019-12-11 | 富士電子工業株式会社 | Casting manufacturing method, heat treatment method and induction hardening apparatus |
JP6586924B2 (en) * | 2016-06-10 | 2019-10-09 | トヨタ自動車株式会社 | Induction hardening method of camshaft |
-
2020
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-
2021
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4873837U (en) * | 1971-12-16 | 1973-09-13 | ||
JPS52103041A (en) * | 1976-02-25 | 1977-08-29 | Mitsubishi Electric Corp | Induction heating device |
JP2006045627A (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | High Frequency Heattreat Co Ltd | Induction-heating coil for ring member |
JP2020030998A (en) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | 高周波熱錬株式会社 | Heating coil and heating method |
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