JP3171585U - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理に用いられる加熱コイルの操作性を、低いコストで向上させることが可能な熱処理装置を提供する。【解決手段】高周波電流の供給を受けて加熱コイルによる誘導加熱を行なう熱処理装置であって、外部からケーブルを介して高周波電流の供給を受ける第一電極と、加熱コイルと接続する第二電極と、第一電極と第二電極とを接続する接続部であって柔軟性を有しかつ導体で構成された接続部とを備える構成とした。また、接続部は、金属線を網状に編んだ部材とした。【選択図】図１

Description

本考案は、熱処理装置に関する。

高周波電源装置から供給される高周波電流をケーブルを介して受け、高周波電流が流れる加熱コイルを用いた誘導加熱により金属製の被処理部材（ワーク）に対する熱処理を行なうための熱処理装置が知られている。このような熱処理装置は、例えば、ワークの所定箇所に対する焼き入れを行なう。焼き入れにより、ワークの当該箇所の強度が増す。

また関連技術として、第１電極に一方端を接続し第２電極に他方端を接続した表側コイルと、第２電極に一方端を接続し第１電極に他方端を接続した裏側コイルとで構成された加熱コイルを有し、表側コイルが可動の押し金型とともに上方向に移動することにより、表側コイルと裏側コイルの間を開けることができる加熱接合装置が知られている（特許文献１参照。）。
また、２台の台車を設け、前方の台車にＣ形インダクターを搭載し、後方の台車に、コンデンサーや給水機構を備えた高周波電源部を搭載し、高周波電源部とＣ形インダクター１をフレキシブルなブスバーと冷却水ホースで接続した誘導加熱装置が知られている（特許文献２参照。）。
また、高周波電源あるいはその整合部（整合コンデンサ）と出力部（加熱コイルあるいは出力変流器）との間をフレキシブルリードで接続した構成が知られている（特許文献３参照。）。

特開２０１０‐１９７１９号公報 特開２００４‐２０６９０２号公報 特開２０００‐２１５５８号公報

上記ワークとしては、例えばカム等が該当し、その大きさや形状は多岐に渡る。また、ワークにおける熱処理（焼き入れ）すべき箇所の形状や範囲も様々である。そのため、熱処理装置を操作する作業者は、質の高い熱処理をするためには、ワークの熱処理すべき箇所の形状や範囲に合せて加熱コイルと当該箇所との相対位置を細かく変えながら緻密な作業をしなければならない。しかしながら従来においては、このような熱処理すべき箇所の形状や範囲に合せて、加熱コイルの位置を作業者の感覚に応じて自由自在に変化させることは容易ではなかった。また、ワークと加熱コイルとの相対位置を機械的に複数方向へ変化させることは可能であるが、そのためには大掛かりな動力機構や制御装置が必要となり且つ多額のコストも要する。

本考案は上記課題を解決するためになされたものであり、作業者が極めて容易に且つ自由自在に加熱コイルの位置を変えることが可能であり、かつそれを低いコストで実現することが可能な熱処理装置を提供する。

本考案の態様の一つは、高周波電流の供給を受けて加熱コイルによる誘導加熱を行なう熱処理装置であって、外部からケーブルを介して上記高周波電流の供給を受ける第一電極と、上記加熱コイルと接続する第二電極と、上記第一電極と第二電極とを接続する接続部であって柔軟性を有しかつ導体で構成された接続部と、を備える構成としてある。

本考案によれば、外部からケーブルを介して高周波電流の供給を受ける第一電極と、加熱コイルと接続する第二電極との間が、柔軟性を有しかつ導体で構成された接続部によって接続されている。そのため作業者は、熱処理装置における接続部よりも先端側の部位（第二電極および加熱コイル）を容易に自由自在に動かすことができる。また、このような加熱コイルの自由自在な位置変更を、第一電極と第二電極とを上記接続部で接続するだけという非常に低コストな構成で実現している。

熱処理装置を簡易的に例示する斜視図である。 熱処理装置を簡易的に例示する上面図である。 接続部を着脱するための構造の一例を示す図である。 持手部を備える熱処理装置を例示する斜視図である。 絶縁部材を備える熱処理装置を例示する上面図である。

本考案の態様の一つとして、上記接続部は、金属線を網状に編んだ部材であるとしてもよい。
また、本考案の態様の一つとして、上記接続部は、第一電極および第二電極に対して着脱可能である構成としてもよい。
また、本考案の態様の一つとして、熱処理装置は、上記第二電極および加熱コイルの位置を動かすための持手部を備える構成としてもよい。

以下、図面を参照しながら本考案の実施形態を更に説明する。
図１は、本実施形態にかかる熱処理装置１０を斜視図により簡易的に例示している。
図２は、熱処理装置１０を上面図により簡易的に例示している。
図１，２に示すように、熱処理装置１０は概略、一対の電極板１１ａ，１１ｂ、一対の電極板１２ａ，１２ｂ、加熱コイル１３、一対の導水管１４ａ，１４ｂ、一対の接続部１５ａ，１５ｂを備える。これら電極板１１ａ，１１ｂ、電極板１２ａ，１２ｂ、加熱コイル１３、導水管１４ａ，１４ｂ、接続部１５ａ，１５ｂは、全て金属製（銅製）である。

電極板１１ａ，１１ｂは、第一電極に該当する。電極板１１ａはケーブル２１ａを介して外部の電源装置２０と接続し、電極板１１ｂはケーブル２１ｂを介して電源装置２０と接続している。電源装置２０は、高周波電源装置であり、ケーブル２１ａ，２１ｂを介して熱処理装置１０へ高周波電流を供給する。

電極板１２ａ，１２ｂは、第二電極に該当し、加熱コイル１３と接続している。加熱コイル１３は、その全体が連通する管により形成されている。具体的には、加熱コイル１３は、電極板１２ａの外側面において電極板１２ａの一端（先端）から突出するように溶接された管部１３ａと、管部１３ａの一端（先端）から更に熱処理装置１０の先端側へ且つ熱処理装置１０の中心線（図２参照）側へ向かって延伸する管部１３ｃと、電極板１２ｂの外側面において電極板１２ｂの一端（先端）から突出するように溶接された管部１３ｂと、管部１３ｂの一端（先端）から更に熱処理装置１０の先端側へ且つ熱処理装置１０の中心線側へ向かって延伸する管部１３ｄと、管部１３ｃと管部１３ｄとを接続する略コの字状のコイル先端部１３ｅとからなる。

導水管１４ａは、電極板１２ａの外側面に対して略垂直に配設されており、管部１３ａの他端と連通している。同様に、導水管１４ｂは、電極板１２ｂの外側面に対して略垂直に配設されており、管部１３ｂの他端と連通している。従って、導水管１４ａ、加熱コイル１３および導水管１４ｂは連通した管である。導水管１４ａ，１４ｂの一方から冷却水を注入し、導水管１４ａ，１４ｂの他方から冷却水を排出することで、加熱コイル１３内に冷却水を循環させることができる。コイル先端部１３ｅの内周には、コイルのコア１６（図１参照）が嵌め込まれている。また、コイル先端部１３ｅの表面には、複数の孔１３ｆ（図１参照）が形成されている。加熱コイル１３内を循環する冷却水の一部は複数の孔１３ｆから外部に排出される。

接続部１５ａは、電極板１１ａと電極板１２ａの間を接続する部材であり、柔軟性を有している。本実施形態で言う柔軟性とは、作業者の手の力で容易に自由に曲げられる程度の柔軟性を指す。一例として、接続部１５ａは、複数本の金属線（銅線）を網状に編んだ部材（網銅線）であり、一端が電極板１２ａに溶接され、他端が電極板１１ａに溶接されている。同様に、接続部１５ｂは、電極板１１ｂと電極板１２ｂの間を接続する柔軟性を有した部材であり、一例として、上記網銅線である。接続部１５ｂは、一端が電極板１２ｂに溶接され、他端が電極板１１ｂに溶接されている。

熱処理装置１０を用いて不図示のワークに対する熱処理（焼き入れ）を行なう際は、ケーブル２１ａ，２１ｂを介して電源装置２０と接続する電極板１１ａ，１１ｂの位置は固定される。一方、柔軟性を有する接続部１５ａ，１５ｂを介して電極板１１ａ，１１ｂよりも先端側に接続されている電極板１２ａ，１２ｂ、加熱コイル１３、導水管１４ａ，１４ｂのユニット（適宜、先端側ユニットと呼ぶ。）については、その向き（コイル先端部１３ｅの向き）を作業者が手動にて自由に変えることができる。つまり作業者は、加熱コイル１３とワークとの位置関係が所望の位置関係となるように先端側ユニットの位置を手動で自由に操りつつ、交流（高周波）が流れるコイル先端部１３ｅをワークの熱処理すべき箇所に接近させる。これにより、誘導加熱の作用でワークの当該箇所に渦電流が発生し、当該箇所が加熱される。また、上記孔１３ｆから冷却水がワークに対して排出されることで、ワークの当該箇所が冷却される。

このように本実施形態によれば、電極板１１ａ，１１ｂと電極板１２ａ，１２ｂとの間を、柔軟性を有する接続部１５ａ，１５ｂで接続するという工夫を施したことで、作業者は、ワークに対する熱加熱コイル１３の位置を極めて容易に自由自在に動かすことが可能となり、ワークに対する熱処理の作業性や精度が向上する。また、このような接続部１５ａ，１５ｂで接続するという構成は非常に低いコストで実現できるため、加熱コイルの位置を変化させるためにわざわざ複雑で大掛かりな機構や制御装置を用意する必要がない。

本考案は上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下に述べる各変形例も可能である。上述の実施形態や各変形例（の一部または全部）を組み合わせた内容も、本考案の範囲である。

接続部１５ａ，１５ｂの具体的態様は、上述したような網銅線に限定されるものではない。接続部１５ａ，１５ｂは柔軟性を有する導体であればよく、例えば、銅線をバネ状に巻いた部材を接続部１５ａ，１５ｂとして採用してもよい。
接続部１５ａ，１５ｂは、熱処理中に作業者によって様々な方向に曲げられるため消耗が激しく、熱処理装置１０を繰り返し使用する過程で接続部１５ａ，１５ｂを構成する金属線の一部が切断されたりする。つまり、接続部１５ａ，１５ｂは交換を要する部品である。そこで接続部１５ａ，１５ｂは、交換を容易とするために電極板１１ａ，１１ｂおよび電極板１２ａ，１２ｂに対して着脱可能な構造であるとしてもよい。

接続部１５ａ，１５ｂを着脱するための構造は種々採用でき、特に限定されないが、一例として図３に示す構造を採用してもよい。
図３では、接続部１５ａを電極板１１ａと電極板１２ａに着脱するための構造を例示している。図３における接続部１５ａは、両端に係止用の金具１７ａ，１７ｂを有する。また、金具１７ａ，１７ｂの各先端には、金具１７ａ，１７ｂの各先端側に向かって先細りとなったテーパ部１７ａ１，１７ｂ１が設けられている。テーパ部１７ａ１，１７ｂ１は、その内部において、バネ等で金具１７ａ，１７ｂから離れる側に向かう付勢力で付勢されている。テーパ部１７ａ１，１７ｂ１は、付勢力に抗する力を受けたとき、図３において鎖線で例示する位置まで押圧される。また、電極板１２ａの、接続部１５ａと接続する箇所には、金具１７ａを通過させるためのゲート状の金具１２ａ１が設けられている。同様に、電極板１１ａの、接続部１５ａと接続する箇所には、金具１７ｂを通過させるためのゲート状の金具１１ａ１が設けられている。金具１７ａ，１７ｂ、テーパ部１７ａ１，１７ｂ１、金具１１ａ１，１２ａ１も全て金属製（銅製）である。

このような構成において、接続部１５ａの金具１７ａを電極板１２ａの金具１２ａ１内に挿入すると、当該挿入に伴ってテーパ部１７ａ１が金具１２ａ１の内壁によって押圧されてテーパ部１７ａ１全体が金具１２ａ１を通過可能となる。テーパ部１７ａ１が金具１２ａ１を通過し終えたところでテーパ部１７ａ１は図３に示すように元の状態に戻り、結果、接続部１５ａと電極板１２ａとが接続される。同様に、接続部１５ａの金具１７ｂを電極板１１ａの金具１１ａ１内に挿入すると、当該挿入に伴ってテーパ部１７ｂ１が金具１１ａ１によって押圧されつつテーパ部１７ｂ１が金具１１ａ１を通過する。テーパ部１７ｂ１が金具１１ａ１を通過し終えたところでテーパ部１７ｂ１が図３に示すように元の状態に戻り、結果、接続部１５ａと電極板１１ａとが接続される。なお、消耗した接続部１５ａを、電極板１２ａ、電極板１１ａそれぞれから取り外す場合は、テーパ部１７ａ１，１７ｂ１を押圧した状態で金具１７ａ，１７ｂを金具１２ａ１，１１ａ１から引き抜けばよい。むろん、接続部１５ｂを電極板１１ｂと電極板１２ｂに着脱する場合も、上述したような接続部１５ａを電極板１１ｂと電極板１２ｂに着脱する構造と同様の構造を採用すればよい。

作業者は熱処理の際に、電極板１２ａ，１２ｂのあたりを手で掴んで先端側ユニットを自由に動かすことが可能である。このような作業者による操作をより容易とするために、熱処理装置１０は、作業者が先端側ユニットの位置を動かすための持手部を備えるとしてもよい。持手部の具体的構成としては種々採用でき、特に限定されないが、一例として図４に示す構成を採用してもよい。
図４では、持手部１８ａ，１８ｂを備える熱処理装置１０を斜視図により例示しており、持手部１８ａ，１８ｂは二点鎖線により示されている。持手部１８ａ，１８ｂは、例えば、筒状の部材を略コの字状に曲げて形成され、図４に示すように、持手部１８ａの一端は電極板１２ａの外側面に取り付けられ、持手部１８ｂの一端は電極板１２ｂの外側面に取り付けられる。このような持手部１８ａ，１８ｂを取り付けることで、作業者は持手部１８ａ，１８ｂを掴んで先端側ユニットを容易に動かすことが可能となり、作業の効率性が向上する。また、持手部は、必ずしもそれ専用の部位である必要はなく、例えば、導水管１４ａ，１４ｂが持手部を兼ねていても良い。つまり作業者は、導水管１４ａ，１４ｂを掴んで熱処理装置１０の位置操作を行なうとしてもよい。さらに、導水管１４ａ，１４ｂ（持手部）表面に、作業者が掴み易くする細工を施すとしてもよい。

図５は、絶縁部材１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備える熱処理装置１０を上面図により例示している。図５では、絶縁部材１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは二点鎖線により示されている。実際に熱処理装置１０を用いて熱処理を行なう場合、電極板１２ａ、接続部１５ａおよび電極板１１ａ側と、電極板１２ｂ、接続部１５ｂおよび電極板１１ｂ側とがショートしないように、それらの間に絶縁物質からなる絶縁部材を介在させる必要がある。図５では、電極板１２ａと電極板１２ｂとの間に板状の絶縁部材１９ａが挟まれ、かつ、電極板１１ａと電極板１１ｂとの間に板状の絶縁部材１９ｂが挟まれた様子を示している。また、少なくとも接続部１５ａの周りは絶縁部材１９ｃで囲われ、同様に、少なくとも接続部１５ｂの周りは絶縁部材１９ｄで囲われている。絶縁部材１９ｃ，１９ｄは、柔軟性を有するホース状の部材である。つまり、接続部１５ａ，１５ｂは熱処理装置１０の使用中に様々な方向へ曲げられるため、接続部１５ａ，１５ｂの範囲に対応する絶縁部材１９ｃ，１９ｄとして、接続部１５ａ，１５ｂの曲げを阻害しないような柔軟性を持った部材を採用している。

１０…熱処理装置、１１ａ，１１ｂ…電極板、１２ａ，１２ｂ…電極板、１１ａ１，１２ａ１…金具、１３…加熱コイル、１４ａ，１４ｂ…導水管、１５ａ，１５ｂ…接続部、１７ａ，１７ｂ…金具、１７ａ１，１７ｂ１…テーパ部、１８ａ，１８ｂ…持手部、２０…電源装置、２１ａ，２１ｂ…ケーブル

Claims (4)

1. 高周波電流の供給を受けて加熱コイルによる誘導加熱を行なう熱処理装置であって、
   外部からケーブルを介して上記高周波電流の供給を受ける第一電極と、
   上記加熱コイルと接続する第二電極と、
   上記第一電極と第二電極とを接続する接続部であって柔軟性を有しかつ導体で構成された接続部と、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
2. 上記接続部は、金属線を網状に編んだ部材であることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
3. 上記接続部は、第一電極および第二電極に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱処理装置。
4. 上記第二電極および加熱コイルの位置を動かすための持手部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱処理装置。

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