JP3117008B2 - 加熱範囲可変型加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱範囲可変型加
熱装置、詳述するとワークを加熱する一次側コイルと、
ワークの軸芯線に沿った方向に移動可能に設けられ、前
記一次側コイルからの誘導電流によってワークを加熱す
る二次側コイルとを有しており、二次側コイルを前記軸
芯線方向に移動させることによって、ワークに対する加
熱範囲を適宜に変更することができる加熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の加熱範囲可変型加熱装置
について図８を参照しつつ説明する。この種の加熱範囲
可変型加熱装置は、高周波焼入装置の加熱装置として用
いられるものであって、加熱範囲（ワークＷの軸芯線Ｗ
Ｌ方向）の異なる複数種類のワークを加熱する場合にも
加熱コイルを交換する必要がないように構成されてい
る。すなわち、この加熱範囲可変型加熱装置は、高周波
電源が接続された一次側コイル７００と、この一次側コ
イル７００に起因する誘導電流が流れる二次側コイル８
００とを有しており、一次側コイル７００の二次側コイ
ル８００に対する相対的位置関係を変更することによっ
て加熱範囲を変更することができるようにしたものであ
る。

【０００３】かかる加熱範囲可変型加熱装置に用いられ
る一次側コイル７００は、いわゆる半開放鞍型の加熱コ
イルであって、ワークＷの軸芯線ＷＬに平行な一対の直
線状導体部７１０Ａ、７１０Ｂと、この一対の直線状導
体部７１０Ａ、７１０Ｂを一端側で接続する略１／２円
弧状の接続導体部７２０と、前記一対の直線状導体部７
１０Ａ、７１０Ｂの他端側に接続された略１／４円弧状
の一対の給電導体部７３０Ａ、７３０Ｂとを有してい
る。

【０００４】一方、二次側コイル８００は、ワークＷの
軸芯線ＷＬに平行な一対の直線状導体部８１０Ａ、８１
０Ｂと、この一対の直線状導体部８１０Ａ、８１０Ｂを
一端で接続する略１／２円弧状の接続導体部８２０と、
前記一対の直線状導体部８１０Ａ、８１０Ｂを他端側で
接続する略蒲鉾状の導電板８３０とを有している。

【０００５】前記一次側コイル７００はワークＷの軸芯
線ＷＬに沿った方向に対しては固定されているが、二次
側コイル８００は前記軸芯線ＷＬに沿った方向に対して
は可動となっている。

【０００６】二次側コイル８００の導電板８３０は、一
次側コイル７００の接続導体部７２０とワークＷとの間
に位置し、二次側コイル８００の接続導体部８２０は一
次側コイル７００の接続導体部７２０と一対の給電導体
部７３０Ａ、７３０Ｂとの間に位置している。二次側コ
イル８００をワークＷの軸芯線ＷＬに沿った方向に移動
させたとしても、導電板８３０は軸芯線ＷＬ方向に幅を
もったものであるので、必ず一次側コイル７００の接続
導体部７２０とワークＷとの間に位置する。

【０００７】また、一次側コイル７００の一方の直線状
導体部７１０Ａと二次側コイル８００の一方の直線状導
体８１０Ａとは平行に近接配置され、一次側コイル７０
０の他方の直線状導体部７１０Ｂと二次側コイル８００
の他方の直線状導体８１０Ｂとは平行に近接配置される
ことになる。

【０００８】ここで、この種の加熱範囲可変型加熱装置
が、加熱範囲の異なる複数種類のワークＷの加熱に対応
することができる原理について説明する。一次側コイル
７００には図外の高周波電源から、一方の給電導体部７
３０Ａ→一方の直線状導体部７１０Ａ→接続導体部７２
０→他方の直線状導体部７１０Ｂ→他方の給電導体部７
３０Ｂの順又はその逆に高周波電流が流れる。

【０００９】すると、前記接続導体部７２０に対向して
いる二次側コイル８００の導電板８３０に誘導電流が発
生する。この際、一次側コイル７００の一方の直線状導
体部７１０Ａに流れる高周波電流と、二次側コイル８０
０の一方の直線状導体部８１０Ａに流れる誘導電流とは
方向が逆である上に、両直線状導体部７１０Ａ、８１０
Ａは平行に近接配置されているので、両直線状導体部７
１０Ａ、８１０Ａに発生する磁束はほとんど打ち消し合
う。このため、両直線状導体部７１０Ａ、８１０Ａが対
向している部分ではワークＷをほとんど加熱しないこと
になる。他方の直線状導体部７１０Ｂと他方の直線状導
体部８１０Ｂとについても同様である。

【００１０】また、導電板８３０に流れる誘導電流は電
流密度が低くなっているため、ワークＷを加熱すること
はない。

【００１１】上述したように、ワークＷを加熱するの
は、一次側コイル７００の一対の直線状導体部７１０
Ａ、７１０Ｂのうち、二次側コイル８００の一対の直線
状導体部８１０Ａ、８１０Ｂに対向していない部分、一
次側コイル７００の一対の給電導体部７３０Ａ、７３０
Ｂ及び二次側コイル８００の接続導体部８２０である。

【００１２】従って、二次側コイル８００をワークＷの
軸芯線ＷＬに沿った方向に移動させると、一次側コイル
７００の一対の給電導体部７３０Ａ、７３０Ｂと、二次
側コイル８００の接続導体部８２０との間の寸法が変わ
るため、加熱範囲の異なる複数種類のワークＷに対応す
ることができるようになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の加熱範囲可変型加熱装置には以下のような問題
点がある。すなわち、一次側コイルの一対の直線状導体
部と、二次側コイルの一対の直線状導体部とは、平行に
近接配置されているため、両者の間には短絡を防止する
ためのテフロンからなる絶縁板を介在させている。この
絶縁板は、両直線状導体部を非接触で近接配置するため
に１ｍｍ程度の薄さに設定されている。

【００１４】ここで、二次側コイルをワークの軸芯線に
沿った方向に繰り返して移動させると、前記絶縁板が摩
擦で摩耗し、両直線状導体部の絶縁状態が確保されなく
なることがある。また、両直線状導体部の絶縁が確保さ
れた状態でも絶縁板が摩耗すれば、一次側コイルと二次
側コイルとの位置関係、ひいてはワークとの位置関係の
精度が低下する。さらに、絶縁板の両直線状導体部間で
の固定が困難であるため、摩耗しなくても絶縁状態が確
保されなくなるおそれもある。

【００１５】また、前記絶縁板の代わりに、一次側コイ
ルの直線状導体部の上面と、二次側コイルの直線状導体
部の下面とにセラミックスコーティングを施すことも行
われている。すると、セラミックスコーティングの摩擦
による摩耗は、上述したテフロン製の絶縁板の場合より
少なくなる。しかし、一次側コイル、二次側コイルは加
熱すると少しは膨張する。ここで、一次側コイル、二次
側コイルは銅製であることが多く、セラミックスとは膨
張率が異なる。このため、加熱を繰り返すと、セラミッ
クスコーティングが割れて剥落し、一次側コイルと二次
側コイルとが短絡することがある。

【００１６】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、一次側コイルと二次側コイルとの間の確実な絶縁を
確保することができる加熱範囲可変型加熱装置を提供す
ることを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る加熱範囲可
変型加熱装置は、ワークを加熱する一次側コイルと、ワ
ークの軸芯線に沿った方向に移動可能に設けられ、前記
一次側コイルからの誘導電流によってワークを加熱する
二次側コイルと、前記一次側コイルのワークの軸芯線に
沿った直線状導体部の上面又は／及び前記二次側コイル
のワークの軸芯線に沿った直線状導体部の下面に設けら
れた絶縁性の棒状体とを備えており、前記棒状体は対向
する直線状導体部に接触するように構成されている。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る加熱範囲可変型加熱装置から側板を取り除いた状
態の概略的側面図、図２は本発明の第１の実施の形態に
係る加熱範囲可変型加熱装置の要部の概略的断面図、図
３は本発明の第１の実施の形態に係る加熱範囲可変型加
熱装置から側板を取り除いた状態の概略的平面図、図４
は本発明の第１の加熱範囲可変型加熱装置の概略的側面
図、図５は本発明の第１の実施の形態に係る加熱範囲可
変型加熱装置の要部の概略的平面図、図６は本発明の第
１の実施の形態の変形例に係る加熱範囲可変型加熱装置
の要部の概略的断面図、図７は本発明の第２の実施の形
態に係る加熱範囲可変型加熱装置の要部の概略的平面図
である。

【００１９】本発明の第１の実施の形態に係る加熱範囲
可変型加熱装置は、ワークＷの軸芯線ＷＬに沿った方向
に移動可能に設けられ、前記一次側コイル１００からの
誘導電流によってワークＷを加熱する二次側コイル２０
０と、前記一次側コイル１００のワークＷの軸芯線ＷＬ
に沿った一対の直線状導体部１１０Ａ、１１０Ｂの上面
に形成された溝部１１５に一部を突出させた状態で嵌め
込まれた絶縁性を有する棒状体３００とを備えており、
前記棒状体３００の溝部１１５から突出した部分は、対
向する二次側コイル２００の一対の直線状導体部２１０
Ａ、２１０Ｂに接触するように構成されている。

【００２０】前記一次側コイル１００は、いわゆる半開
放鞍型の加熱コイルであって、ワークＷの軸芯線ＷＬに
平行な一対の直線状導体部１１０Ａ、１１０Ｂと、この
一対の直線状導体部１１０Ａ、１１０Ｂを一端側で接続
する略１／２円弧状の接続導体部１２０と、前記一対の
直線状導体部１１０Ａ、１１０Ｂの他端側に接続された
略１／４円弧状の一対の給電導体部１３０Ａ、１３０Ｂ
とを有している。

【００２１】この一次側コイル１００は、一対の直線状
導体部１１０Ａ、１１０Ｂの側方に位置する絶縁性の一
対の側板５００Ａ、５００Ｂ（但し、側板５００Ｂは図
示されていないが、側板５００Ａと同一である。）に固
定的に取り付けられる。具体的には、一次側コイル１０
０の一対の直線状導体部１１０Ａ、１１０Ｂから側方に
向かって突出した複数個のボルト１１１Ａ、１１１Ｂ
が、側板５００Ａ、５００Ｂに開設されたボルト孔 (図
示省略) に挿入され、当該ボルト１１１Ａ、１１１Ｂが
ナット５１０Ａ、５１０Ｂ（但し、ボルト５１０Ｂは図
示されていないが、ボルト５１０Ａと同一である。）で
締結されることによって側板５００Ａ、５００Ｂに取り
付けられるのである。

【００２２】この一次側コイル１００は、内部に冷却液
が循環するように銅製の角パイプから構成されている。
具体的には、コ字形状部材の開放端を蓋体で閉塞してな
る角パイプである。そして、この一次側コイル１００の
一対の直線状導体部１１０Ａ、１１０Ｂの上面は、他の
面より肉厚に形成されている。これは、直線状導体部１
１０Ａ、１１０Ｂの上面に溝部１１５を形成するためで
ある。

【００２３】まず、溝部１１５の説明の前に、この溝部
１１５に嵌まり込む棒状体３００について説明する。こ
の棒状体３００は、セラミックス等の絶縁性、耐熱性を
有する素材からなる丸棒状に形成されている。かかる棒
状体３００の長さ寸法は、直線状導体部１１０Ａ、１１
０Ｂの長さ寸法より若干短く設定されている。

【００２４】前記溝部１１５は、前記軸芯線ＷＬに対し
て平行に２つ形成されている。かかる溝部１１５は、嵌
め込まれた棒状体３００がその一部を溝部１１５から突
出させるとともに、溝部１１５からは上方向に外れない
ようになっている。すなわち、溝部１１５の直線状導体
部１１０Ａ、１１０Ｂの上面に開設された部分の幅寸法
は、棒状体３００の直径より小さく、溝部１１５の深さ
寸法は棒状体３００の直径より小さく設定されているの
である。

【００２５】しかも、棒状体３００が熱で膨張した状態
の寸法より、溝部１１５の寸法の方が大きく設定されて
いる。このため、棒状体３００が膨張したとしても棒状
体３００にストレスは加わらない。

【００２６】なお、図２において、溝部１１５は、加工
治具の関係から断面が角張ったものとなっているが、可
能であれば断面が略円形である方が望ましい。

【００２７】また、このように構成された一次側コイル
１００は、一対の直線状導体部１０Ａ、１１０Ｂ、接続
導体部１２０、一対の給電導体部１３０Ａ、１３０Ｂの
合計５つの部材を溶接で接続して構成されている。

【００２８】このうち、一対の直線状導体部１１０Ａ、
１１０Ｂに形成された溝部１１５は、図５に示すよう
に、棒状体３００を嵌め込むために一方側は端部におい
て開放されている。従って、この溝部１１５に棒状体３
００を嵌め込んだ一対の直線状導体部１１０Ａ、１１０
Ｂに、前記接続導体部１２０及び一対の給電導体部１３
０Ａ、１３０Ｂを溶接することで一次側コイル１００を
完成させるのである。なお、溝部１１５の開放された側
は、接続導体１２０或いは一対の給電導体部１３０Ａ、
１３０Ｂによって閉塞されるので、棒状体３００の抜け
落ちは発生しない。

【００２９】一方、二次側コイル２００は、ワークＷの
軸芯線ＷＬに平行な一対の直線状導体部２１０Ａ、２１
０Ｂと、この一対の直線状導体部２１０Ａ、２１０Ｂを
一端で接続する略１／２円弧状の接続導体部２２０と、
前記一対の直線状導体部２１０Ａ、２１０Ｂを他端側で
接続する略蒲鉾状の導電板２３０とを有している。

【００３０】この二次側コイル２００は、前記一対の側
板５００Ａ、５００Ｂに可動的に取り付けられている。
すなわち、二次側コイル２００の一対の直線状導体２１
０Ａ、２１０Ｂから側方に向かって突出したボルト２１
１Ａ、２１１Ｂ（但し、ボルト２１１Ｂは図示を省略し
ている。）が側板５００Ａ、５００Ｂに開設された長孔
５２０Ａ、５２０Ｂ（但し、長孔５２０Ｂは図面には示
されていない。）に挿入され、当該ボルト２１１Ａ、２
１１Ｂがナット５３０Ａ、５３０Ｂ（但し、ナット５３
０Ｂは図面には示されていない。）で締結されることに
よって側板５００Ａ、５００Ｂに取り付けられているの
である。前記長孔５２０Ａ、５２０Ｂは、軸芯線ＷＬに
沿っているので、二次側コイル８００は、ナット５３０
Ａ、５３０Ｂを緩めることにより、軸芯線ＷＬに沿って
移動することができるようになっている。

【００３１】一次側コイル１００と二次側コイル２００
とを側板５００Ａ、５００Ｂに取り付けると、一次側コ
イル１００の一対の直線状導体部１１０Ａ、１１０Ｂの
上面から突出した棒状体３００の上に、二次側コイル２
００の一対の直線状導体部２１０Ａ、２１０Ｂの下面が
接触する。すなわち、両直線状導体部１１０Ａ、１１０
Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂは、両者の間に棒状体３００が
介在されることによって、接触することなく、平行に近
接配置されるのである。

【００３２】次に、上述した加熱範囲可変型加熱装置に
よる棒状のワークＷの加熱について説明する。まず、一
対のワークセンター５５０によってワークＷを回転可能
に支持する。そして、ナット５３０Ａ、５３０Ｂを緩め
て二次側コイル２００を長孔５２０Ａ、５２０Ｂに沿っ
て移動させてワークＷの加熱範囲を決定し、前記ナット
５３０Ａ、５３０Ｂを締結する。

【００３３】ワークＷを回転駆動しながら、一次側コイ
ル１００に図示しない高周波電源から高周波電流を供給
する。すると、一次側コイル１００の一対の直線状導体
部１１０Ａ、１１０Ｂのうち、二次側コイル２００の一
対の直線状導体部２１０Ａ、２１０Ｂに対向していない
部分、一次側コイル１００の一対の給電導体部１３０
Ａ、１３０Ｂ及び二次側コイル２００の接続導体部２２
０によってワークＷが加熱される。

【００３４】ワークＷの加熱範囲を変更する或いは異な
るワークＷを加熱する場合には、前記ナット５３０Ａ、
５３０Ｂを緩めて新たな加熱範囲に相当するように二次
側コイル２００を移動させる。この際、二次側コイル２
００の一対の直線状導体部２１０Ａ、２１０Ｂは、棒状
体３００の上を滑るように移動する。

【００３５】上述した第１の実施の形態では、棒状体３
００は、一次側コイル１００の一対の直線状導体部１１
０Ａ、１１０Ｂの上面に設けられた溝部１１５に嵌め込
まれていたが、図６（Ａ）に示すように、二次側コイル
２００の一対の直線状導体部２１０Ａ、２１０Ｂの下面
に設けられた溝部２１５に嵌め込まれてもよい。また、
図６（Ｂ）に示すように、一次側コイル１００の一対の
１１０Ａ、１１０Ｂの上面と、二次側コイル２００の一
対の２１０Ａ、２１０Ｂの下面とにそれぞれ溝部１１
５、２１５を設けて、この溝部１１５、２１５に棒状体
３００を嵌め込むようにしてもよい。

【００３６】なお、図６（Ａ）に示すように、二次側コ
イル２００の一対の直線状導体部２１０Ａ、２１０Ｂの
下面に溝部２１５を設ける場合には下面を他の部分より
厚肉にする必要がある。また、図６（Ｂ）に示すよう
に、一次側コイル１００の一対の１１０Ａ、１１０Ｂの
上面と、二次側コイル２００の一対の２１０Ａ、２１０
Ｂの下面とにそれぞれ溝部１１５、２１５を設ける場合
には、一次側コイル１００の一対の１１０Ａ、１１０Ｂ
の上面と、二次側コイル２００の一対の２１０Ａ、２１
０Ｂの下面とを肉厚にする必要がある。

【００３７】また、第１の実施の形態では、１つの直線
状導体部１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂに２
本の棒状体３００が設けられていたが、棒状体３００は
１本でもよいことは勿論である。各直線状導体部１１０
Ａ、１１０Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂは、必ず一対で１組
になっているので、１本でもよいのである。

【００３８】次に、図７を参照しつつ本発明の第２の実
施の形態に係る加熱範囲可変型加熱装置について説明す
る。この加熱範囲可変型加熱装置が、第１の実施の形態
に係る加熱範囲可変型加熱装置と相違する点は、棒状体
４００である。すなわち、第１の実施の形態における棒
状体３００は１本のものであったが、第２の実施の形態
における棒状体４００は、溝部１１５の長さ方向に複数
個に分割されているのである。

【００３９】このように複数個に分割された棒状体４０
０を用いると、各棒状体４００の間に隙間４１０が形成
される。この隙間４１０があるために、何らかの要因で
一対の直線状導体部１１０Ａ、１１０Ｂが曲がったとし
ても棒状体４００自身が破損されることはない。

【００４０】他の点については第１の実施の形態に係る
加熱範囲可変型加熱装置と同様である。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係る加熱範囲可変型加熱装置
は、ワークを加熱する一次側コイルと、ワークの軸芯線
に沿った方向に移動可能に設けられ、前記一次側コイル
からの誘導電流によってワークを加熱する二次側コイル
と、前記一次側コイルのワークの軸芯線に沿った直線状
導体部の上面又は／及び前記二次側コイルのワークの軸
芯線に沿った直線状導体部の下面に形成された溝部に一
部を突出させた状態で嵌め込まれた絶縁性を有する棒状
体とを備えており、前記棒状体の溝部から突出した部分
は、対向する直線状導体部に接触するように構成されて
いる。

【００４２】このため、この加熱範囲可変型加熱装置
は、一次側コイルと二次側コイルとの間には、絶縁性を
有する棒状体が介在されているため、両コイル間の絶縁
を確実に確保することができる。特に、加熱範囲を変更
するために、二次側コイルを移動させたとしても、棒状
体が摩耗しないので好都合である。

【００４３】また、前記溝部の各部の寸法は、棒状体が
加熱されて膨張した状態の各部の寸法より若干大きく設
定されている。

【００４４】従って、棒状体が膨張したとしても棒状体
にストレスは加わらない。よって、熱膨張によって棒状
体が破損されることはない。

【００４５】さらに、前記棒状体は、溝部の長さ方向に
複数個に分割されている。このように構成すると、棒状
体が嵌め込まれた直線状導体部が何らかの要因で曲がっ
たとしても各棒状体の間には隙間があるので、棒状体自
身が破損することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加熱範囲可変
型加熱装置から側板を取り除いた状態の概略的側面図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る加熱範囲可変
型加熱装置の要部の概略的断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る加熱範囲可変
型加熱装置から側板を取り除いた状態の概略的平面図で
ある。

【図４】本発明の第１の加熱範囲可変型加熱装置の概略
的側面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る加熱範囲可変
型加熱装置の要部の概略的平面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る加熱
範囲可変型加熱装置の要部の概略的断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る加熱範囲可変
型加熱装置の要部の概略的平面図である。

【図８】従来のこの種の加熱範囲可変型加熱装置の図面
であって、同図（Ａ）は概略的平面図、同図（Ｂ）は概
略的斜視図である。

【符号の説明】

１００ 一次側コイル １１０Ａ、１１０Ｂ 直線導体部 １１５ 溝部 ２００ 二次側コイル ２１０Ａ、２１０Ｂ 直線導体部 ３００ 棒状部 Ｗ ワーク

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/10 371 C21D 1/10 C21D 1/42 H05B 6/44 H01B 17/56

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを加熱する一次側コイルと、ワー
   クの軸芯線に沿った方向に移動可能に設けられ、前記一
   次側コイルからの誘導電流によってワークを加熱する二
   次側コイルと、前記一次側コイルのワークの軸芯線に沿
   った直線状導体部の上面又は／及び前記二次側コイルの
   ワークの軸芯線に沿った直線状導体部の下面に形成され
   た溝部に一部を突出させた状態で嵌め込まれた絶縁性を
   有する棒状体とを具備しており、前記棒状体の溝部から
   突出した部分は、対向する直線状導体部に接触すること
   を特徴とする加熱範囲可変型加熱装置。
2. 【請求項２】 前記溝部の各部の寸法は、棒状体が加熱
   されて膨張した状態の各部の寸法より若干大きく設定さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の加熱範囲可変
   型加熱装置。
3. 【請求項３】 前記棒状体は、溝部の長さ方向に複数個
   に分割されていることを特徴とする請求項１又は２記載
   の加熱範囲可変型加熱装置。