JP3522993B2 - 誘導加熱コイル及び誘導加熱方法 - 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、誘導加熱を利用し
て金属部品を加熱する誘導加熱方法、及び、誘導加熱す
る際に使用する誘導加熱コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、誘導加熱を利用して各種の金
属部品に熱処理を施す高周波熱処理が広く知られてい
る。この高周波熱処理によって、例えば、金属部品の表
面層を硬化するには、この表面層に沿う形状の誘導加熱
コイルを使用して表面層を誘導加熱した後に急冷する。
このようにして表面層が硬化される金属部品の一つとし
て、軸受（ベアリング）が知られている。軸受は、周知
のように通常、回転運動や往復運動などをする軸が貫通
する内輪と、この内輪がボールやローラを介して嵌め込
まれた外輪とで構成されており、外輪の内壁にはボール
やローラが押し付けられることにより高負荷がかかる。
このため、外輪内壁の表面層は、耐摩耗性を高めるため
に硬化される。

【０００３】ところで、軸受には様々な種類のものがあ
り、外輪の中空部分（外輪内壁で囲まれた部分）の形状
が円柱形のものや、中央部が両端部よりも狭い鼓形の中
空部分をもつものがある。

【０００４】外輪の中空部分の形状が円柱形の場合、外
輪内壁を誘導加熱するときに使用する誘導加熱コイルの
外形は円柱形となる。一方、外輪の中空部分の形状が鼓
形の場合、円柱形の誘導加熱コイルを用いるとすれば、
この中空部分の中央部（中空部分のうち、最も狭い部
分）の直径よりもやや小さい直径の円柱形の誘導加熱コ
イルを外輪の中空部分に挿入して外輪内壁を誘導加熱す
ることとなる。この場合、中空部分の中央部に対応する
内壁（内壁中央部）の方が、中空部分の両端部に対応す
る内壁（内壁両端部）よりも誘導加熱コイルに近いの
で、内壁中央部の表面層の方が内壁両端部の表面層より
も深い位置まで所定の焼入れ温度に加熱される。この結
果、内壁中央部の表面層の方が内壁両端部の表面層より
も深い位置まで硬化されることとなり、硬化層深さに差
が生じる。上述した軸受では、通常、内壁中央部と内壁
両端部とに最大荷重がかかるので、これら２つの位置で
は硬化層深さが同一であることが望まれる。

【０００５】このように外輪の内壁中央部と内壁両端部
とにおける硬化層深さを同一にするための技術として
は、外輪の中空部分の両端部のうちの一端部から中央部
までの形状に沿った円錐台形状の誘導加熱コイルを用い
て外輪内壁を誘導加熱する技術が考えられる。この技術
では、中空部分の一端部から中央部までに円錐台形状の
誘導加熱コイルを挿入して、先ず、外輪内壁の半分を加
熱して急冷することにより硬化する。この硬化処理が終
了した後、中空部分の他端部から中央部までに円錐台形
状の誘導加熱コイルを挿入して、外輪内壁の残りの半分
を加熱して急冷することにより硬化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した技術では、外
輪内壁を半分ずつ硬化するので、外輪内壁の半分を硬化
する工程と、この工程の終了後に外輪を逆向きに配置す
るか、若しくは誘導加熱コイルを外輪の中空部分の反対
側から挿入するかして、外輪内壁の残り半分を硬化する
工程とを経て、外輪内壁の全面をほぼ同一深さに硬化す
る。

【０００７】このように、外輪の内壁を上下から半分ず
つ加熱する技術では、外輪内壁の全面をほぼ同一深さに
硬化するためには外輪内壁の半分を硬化した後に残りの
半分を硬化するので、作業が煩雑となり生産性が低下す
るという問題がある。しかも、外輪の中央部近傍は、内
壁の残りの半分を加熱する際の熱の影響によって高温に
なり、最初に硬化された部分が軟化するおそれもある。
このような場合は、外輪内壁の全面をほぼ同一深さに硬
化できないこととなる。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑み、例えば鼓状の
中空部分を有する軸受外輪のように最も狭い部分を両端
の開口よりも内側に有する貫通孔が形成された金属部品
の内壁を効率よく誘導加熱するための誘導加熱コイル及
び誘導加熱方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の誘導加熱コイルは、最も狭い最狭部を
両端の開口よりも内側に有する貫通孔が形成された金属
部品の上記貫通孔の内壁を誘導加熱するための誘導加熱
コイルにおいて、 （１）上記両端の開口のうちの一方の開口から上記最狭
部までの間の第１部分孔に挿入されてこの第１部分孔の
内壁を誘導加熱するための第１個別誘導加熱コイル （２）上記一方の開口とは反対側の他方の開口から上記
最狭部までの間の第２部分孔に挿入されて上記第１個別
誘導加熱コイルに接続される、この第２部分孔の内壁を
誘導加熱するための第２個別誘導加熱コイル を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】また、上記目的を達成するための本発明の
第２の誘導加熱コイルは、両端の開口もしくはその近傍
から内側に向かって狭くなり上記両端の開口よりも内側
に最も狭い最狭部分を有する貫通孔が形成された金属部
品の上記貫通孔の内壁を誘導加熱するための誘導加熱コ
イルにおいて、 （３）上記両端の開口のうちの一方の開口から上記最狭
部分までの内壁の形状に沿う形状を有し、上記一方の開
口から挿入される第１個別誘導加熱コイル （４）上記一方の開口とは反対側の他方の開口から上記
最狭部分までの内壁の形状に沿う形状を有し、上記他方
の開口から挿入されて上記第１個別誘導加熱コイルに接
続される第２個別誘導加熱コイル を備えたことを特徴とするものである。

【００１１】ここで、上記第１及び前記第２個別誘導加
熱コイルは、 （５）上記貫通孔の内壁に同一方向に流れるうず電流を
生じさせるためのものであることが好ましい。

【００１２】また、上記目的を達成するための本発明の
第１の誘導加熱方法は、最も狭い最狭部を両端の開口よ
りも内側に有する貫通孔が形成された金属部品の上記貫
通孔の内壁を誘導加熱する誘導加熱方法において、 （６）上記両端の開口のうちの一方の開口から上前記最
狭部までの間の第２部分孔の内壁を誘導加熱するための
第２個別誘導加熱コイルをこの第２部分孔に挿入する第
１工程 （７）上記一方の開口とは反対側の他方の開口から上記
最狭部までの間の第１部分孔の内壁を誘導加熱するため
の第１個別誘導加熱コイルをこの第１部分孔に挿入して
上記第２個別誘導加熱コイルに接続する第２工程 （８）上記第１及び上記第２個別誘導加熱コイルに通電
することにより、上記貫通孔の内壁を誘導加熱する第３
工程 を含むことを特徴とするものである。

【００１３】また、上記目的を達成するための本発明の
第２の誘導加熱方法は、両端の開口もしくはその近傍か
ら内側に向かって狭くなり上記両端の開口よりも内側に
最も狭い最狭部分を有する貫通孔が形成された金属部品
の上記貫通孔の内壁を誘導加熱する誘導加熱方法におい
て、 （９）上記両端の開口のうちの一方の開口から上記最狭
部分までの内壁の形状に沿う形状を有する第２個別誘導
加熱コイルを上記一方の開口から挿入する第１工程 （１０）上記一方の開口とは反対側の他方の開口から上
記最狭部分までの内壁の形状に沿う形状を有する第１個
別誘導加熱コイルを上記他方の開口から挿入して上記第
２個別誘導加熱コイルに接続する第２工程 （１１）上記第１及び上記第２個別誘導加熱コイルに通
電することにより、上記貫通孔の内壁を誘導加熱する第
３工程を含むことを特徴とするものである。

【００１４】ここで、上記第３工程は、 （１２）上記貫通孔の内壁に同一方向に流れるうず電流
を生じさせるように上記第１及び上記第２個別誘導加熱
コイルに通電するものであることが好ましい。

【００１５】また、上記目的を達成するための本発明の
第３の誘導加熱コイルは、最も狭い最狭部を両端の開口
よりも内側に有する貫通孔が形成された金属部品の上記
貫通孔の内壁を誘導加熱するための誘導加熱コイルにお
いて、 （１３）上記両端の開口のうちの一方の開口から上記最
狭部までの間の第１部分孔に挿入されてこの第１部分孔
の内壁を誘導加熱するための第１個別誘導加熱コイル （１４）上記一方の開口とは反対側の他方の開口から上
記最狭部までの間の第２部分孔に挿入されてこの第２部
分孔の内壁を誘導加熱するための第２個別誘導加熱コイ
ル （１５）上記第１個別誘導加熱コイルと上記第２個別誘
導加熱コイルとを電気的に開閉する、これら第１及び第
２個別誘導加熱コイルの外側に配置された開閉器 （１６）一端が上記第１個別誘導加熱コイルに接続さ
れ、他端が上記開閉器に接続された第１導線 （１７）一端が上記第２個別誘導加熱コイルに接続さ
れ、他端が上記開閉器に接続された第２導線 を備えたことを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。

【００１７】図１、図２を参照して、本発明の一実施形
態の誘導加熱コイルが組み込まれた誘導加熱装置の概略
構成を説明する。

【００１８】図１は、誘導加熱コイルが組み込まれた誘
導加熱装置の概略構成を示す模式図である。図２（ａ）
は、第１個別誘導加熱コイルの概略構成を示す斜視図で
あり、（ｂ）は第２個別誘導加熱コイルの概略構成を示
す斜視図である。

【００１９】誘導加熱装置１０は、例えば鼓形の中空部
分（本発明にいう貫通孔の一例である）１４が形成され
た軸受外輪１２のような金属部品の内壁１２ａを誘導加
熱して硬化するためのものである。外輪１２の中空部分
１４は両端の開口１４ａ，１４ｂの近傍から内側に向か
うほど狭くなり、中空部分１４のほぼ中央部には最も狭
い部分（最狭部）１４ｃが形成されている。

【００２０】誘導加熱装置１０は、銅製の第１個別誘導
加熱コイル２０と、同じく銅製の第２個別誘導加熱コイ
ル４０を備えている。第１個別誘導加熱コイル２０は、
外輪１２の開口１４ａから最狭部１４ｃまでの間の第１
部分孔１４ｄに対応する内壁１２ａに沿う略円錐台形状
の外形を有し、開口１４ａから第１部分孔１４ｄに挿入
される。一方、第２個別誘導加熱コイル４０は、開口１
４ｂから最狭部１４ｃまでの間の第２部分孔１４ｅに対
応する内壁１２ａに沿う円錐台形状の外形を有し、開口
１４ｂから第２部分孔１４ｅに挿入される。

【００２１】第１個別誘導加熱コイル２０は、略円錐台
形状の傘部２２とこの傘部２２の中央を傘軸方向の延び
る導電軸２４とを有しており、導電軸２４の上端部２４
ａは傘部２２に電気的に接続されている。傘部２２の外
表面には多数の孔２６が形成されており、この多数の孔
２６からは外輪１２を冷却する冷却水が噴出する。

【００２２】図２（ａ）に示すように、傘部２２には、
傘部２２の外周方向にほぼ直交する方向に切れ目２２ａ
が形成されており、この切れ目２２ａには尿素系樹脂か
ら製造された絶縁性のベークライト板２８が挟み込まれ
ている。このため、傘部２２はこの切れ目２２ａの部分
で絶縁されており、１ターン（１巻き）のコイルとなっ
ている。この傘部２２に代えて、多ターンのコイルを用
いても良い。傘部２２のうち、傘部４２に接触する接触
面には、ベークライト板２７が貼り付けられている。こ
のベークライト板２７の一部は剥ぎ取られており、この
剥ぎ取られた部分には、銅製の接点用板２９が貼り付け
られている。この接点用板２９は、傘部４２の接点用面
４９に接触する。また、導電軸２４の下端２４ｂには、
凸部２４ｃが形成されている。この凸部２４ｃが、図２
（ｂ）に示す第２個別誘導加熱コイル４０の導電軸４４
の上端４４ａに形成された凹部４４ｃに嵌め込まれるこ
とにより、導電軸２４と導電軸４４とが電気的に接続さ
れる。

【００２３】図２（ｂ）に示すように、傘部４２のう
ち、傘部２２に接触する接触面には、ベークライト板４
７が貼り付けられている。このベークライト板４７の一
部は剥ぎ取られており、この剥ぎ取られた部分は接点用
板２９との接点用面４９となっている。接点用板２９と
接点用面４９とが電気的に接続されることにより、傘部
２２と傘部４２とが電気的に接続されることとなる。な
お、ベークライト板２７，２８，４７，５０に代えてポ
リエステル板を使用してもよい。

【００２４】図１に示すように、第１個別誘導加熱コイ
ル２０は、その上部に２本のシャフト３０の下端部３０
ａが固定されている。２本のシャフト３０の上端３０ｂ
は板３２に固定されており、この板３２には、２本のシ
ャフト３０にほぼ平行に配置されたピストンロッド３４
の一端３４ａが固定されている。ピストンロッド３４
は、フレーム３６に固定されたエアーシリンダ３８によ
って矢印Ａ方向に上下動し、この上下動に伴って２本の
シャフト３０と第１個別誘導加熱コイル２０も矢印Ａ方
向に上下動する。フレーム３６は、第２個別誘導加熱コ
イル４０が固定されている固定台４１上に設置されてい
る。また、フレーム３６には、２本のシャフト３０のう
ちの一本を矢印Ａ方向に案内するガイド３７が固定され
ている。なお、エアーシリンダ３８に代えて油圧シリン
ダを使ってもよい。

【００２５】一方、第２個別誘導加熱コイル４０は固定
台４１に固定されており、略円錐台形状の傘部４２とこ
の傘部４２の中央を傘軸方向の延びる導電軸４４とを有
している。導電軸４４と傘部４２とは電気的に絶縁され
ている。また、導電軸４４の下端４４ｂは、リード４６
を介して高周波電源８０（図８参照）に接続されてい
る。また、傘部４２の外表面には、第１個別誘導加熱コ
イル２０の傘部２２と同様に、多数の孔４８が形成され
ており、この多数の孔４８からは、主に外輪１２の内壁
１２ａを冷却する冷却水が噴出する。図２（ｂ）に示す
ように、傘部４２には、傘部４２の外周方向にほぼ直交
する方向に切れ目４２ａが形成されており、この切れ目
４２ａには尿素系樹脂から製造されたベークライト板５
０が挟み込まれている。このため、傘部４２はこの切れ
目４２ａの部分で絶縁されており、１ターン（１巻き）
コイルとなっている。また、傘部４２は、上述した高周
波電源８０に接続されている。なお、傘部４２を多ター
ンのコイルにしてもよい。

【００２６】第２個別誘導加熱コイル４０を外輪１２の
中空部分１４に挿入させるように外輪１２を上方から外
輪固定台５２に配置することにより、第２個別誘導加熱
コイル４０が第２部分孔１４ｅに挿入される。また、外
輪固定台５２の外周面５２ａにはギアが形成されてお
り、このギアに噛み合うギア（図示せず）をモータ等で
回転させることにより、誘導加熱中に外輪１２を回転さ
せることができる。

【００２７】また、外輪固定台５２に固定された外輪１
２を囲むように冷却ジャケット５４が設置されている。
この冷却ジャケット５４の内周面には多数の孔（図示せ
ず）が形成されており、冷却パイプ５４ａを通って供給
された冷却水がこの孔から噴出して、主に外輪１２の外
壁が冷却される。

【００２８】図３から図７までを参照して、第１及び第
２個別誘導加熱コイルの概略構造を説明する。

【００２９】図３（ａ）は、第１個別誘導加熱コイルを
示す側面図であり、（ｂ）は第２個別誘導加熱コイルを
示す側面図である。図４は、第２個別誘導加熱コイルを
示す底面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図であ
り、図６は、図４のＣ−Ｃ断面図である。また、図７
は、導電軸２４，４４の接続部を示す拡大図である。こ
れらの図においては、図１及び図２の構成要素と同一の
構成には同一の符号が付されている。

【００３０】図３に示すように、第１個別誘導加熱コイ
ル２０は、その高さＨ１が約５０ｍｍ、上部の外径Ｄ１
が１１９ｍｍ、下部の外径ｄ１が９０ｍｍであり、外輪
１２（図１参照）の第１部分孔１４ｄの内壁に沿う外形
をもっている。一方、第２個別誘導加熱コイル４０は、
その高さＨ２が約５０ｍｍ、上部の外径Ｄ２が９０ｍ
ｍ、下部の外径ｄ２が１１４ｍｍであり、外輪１２の第
２部分孔１４ｅの内壁に沿う外形をもっている。

【００３１】第２個別誘導加熱コイル４０の導電軸４４
は銅製で中空のものである。この導電軸４４は、図６や
図７に示すように、導電軸２４との接続部を冷却する冷
却水の注入口６０ａが形成された内管６０と、冷却水の
排出口６１ａが形成された外管６１とで構成されてい
る。注入口６０ａから注入された冷却水は導電軸４４の
内部を一回りして排出口６１ａから排出される。また、
導電軸４４は銅製のリード４６を介して高周波電源８０
（図８参照）に接続されている。このリード４６は中空
であり、図４や図５などに示すように、リード４６を冷
却する冷却水の注入口６２ａと排出口６２ｂとが形成さ
れたパイプ６２がリード４６に接続されて、リード４６
を冷却できるように構成されている。なお、第２個別誘
導加熱コイル４０はベークライト製の丸棒７４で支持さ
れている。

【００３２】第１個別誘導加熱コイル２０の導電軸２４
も銅製で中空のものであり、図５や図６に示すように、
導電軸２４の上端部２４ａは銅パイプ６４を介して傘部
２２に電気的に接続されている。また、導電軸２４の上
端には、導電軸２４，４４の接続部を冷却する冷却水の
注入口６６ａが形成された銅パイプ６６が接続されてい
る。また、銅パイプ６４の一端には、注入口６６ａから
注入された冷却水が排出される排出口６８ａが形成され
た銅パイプ６８が接続されている。

【００３３】第２個別誘導加熱コイル４０の傘部４２に
は、図６に示すように、この傘部４２を冷却するための
パイプ７０が接続されており、このパイプ７０には冷却
水の注入口７０ａと排出口７０ｂとが形成されている。
第１個別誘導加熱コイル２０にも同様の冷却用パイプが
接続されているが、ここでは、図示されていない。

【００３４】上述したように、第１及び第２個別誘導加
熱コイル２０，４０には、外輪１２を冷却する冷却水が
噴出する多数の孔２６，４８が形成されている。図５や
図６に示すように、第２個別誘導加熱コイル４０の孔４
８には、冷却水の注入口７２ａが形成されたパイプ７２
を通して冷却水が供給される。第１個別誘導加熱コイル
２０の孔２６にも、同様にして冷却水が供給される。

【００３５】図８を参照して、外輪１２（図１参照）の
内壁１２ａを誘導加熱する際の電流について説明する。

【００３６】図８は、第１及び第２個別誘導加熱コイル
及びこれらに流れる電流を示す模式図である。

【００３７】上述した第１個別誘導加熱コイル２０と第
２個別誘導加熱コイル４０とを電気的に接続して外輪１
２の内壁１２ａを誘導加熱するに当っては、ピストンロ
ッド３４を下げることにより第１個別誘導加熱コイル２
０を下方に移動させて開口１４ａから第１部分孔１４ｄ
に完全に挿入する。これにより、第１個別誘導加熱コイ
ル２０の導電軸２４の凸部２４ｃと第２個別誘導加熱コ
イル４０の導電軸４４の凹部４４ｃとが電気的に接続さ
れるとともに、傘部２２の接点用板２９と第２個別誘導
加熱コイル４０の傘部４２の接点用面４９とが電気的に
接続されて２つのコイル２０，４０が電気的に接続され
る。

【００３８】この状態で、エアーシリンダ３８（図１参
照）によって第１個別誘導加熱コイル２０を第２個別誘
導加熱コイル４０に強く押し付けたまま、高周波電源８
０からリード４６を介して導電軸４４に交流電流を供給
すると、交流電流は、矢印で示すように、導電軸４４か
ら導電軸２４を経由して同一方向で傘部２２，４２に流
れる。この交流電流によって外輪１２を貫く交番磁束が
発生し、外輪１２に同一方向のうず電流が生成され、こ
のうず電流によるジュール熱で外輪１２の内壁１２ａが
加熱される。なお、傘部２２に流れる電流と傘部４２に
流れる電流とを互いに逆の方向にした場合は、外輪１２
の中空部分１４（図１参照）のうち最狭部１４ｃに対応
する内壁では、傘部２２に流れる電流及び傘部４２に流
れる電流それぞれによって生じた交番磁束が相殺されて
うず電流がゼロとなるので、この最狭部１４ｃに対応す
る内壁は加熱されないこととなる。従って、最狭部１４
ｃも加熱するためには、上述したように、傘部２２に流
れる電流と傘部４２に流れる電流とを同一の方向にする
必要がある。

【００３９】図９を参照して、上述した誘導加熱装置１
０を用いて焼入れした外輪１２の焼入れパターンを説明
する。

【００４０】図９は、外輪内壁の焼入れパターンを示す
断面図であり、焼入れ後の外輪を長手方向に切断して切
断面をエッチングしたものである。

【００４１】外輪１２の内壁１２ａを焼入れするに当っ
ては、固定台４１（図１参照）に固定されている第２個
別誘導加熱コイル４０の上方から、外輪１２の中空部１
４の第２部分孔１４ｅに第２個別誘導加熱コイル４０が
挿入されるように外輪１２をセットする。その後、第１
個別誘導加熱コイル２０を下げて中空部１４の第１部分
孔１４ｄに挿入し、第１個別誘導加熱コイル２０を第２
個別誘導加熱コイル４０に押し付けてこれらを電気的に
接続させる。この状態で、誘導加熱装置１０を周波数
８．５ｋＨｚ、出力２７０ｋＷに設定し、第１個別誘導
加熱コイル２０と第２個別誘導加熱コイル４０に３０秒
間通電した。この通電の後、直ちに、外輪１２の各孔２
６，４８、及び冷却ジャケット５４の孔から２００リッ
トル／分の量の冷却水を１５秒間噴出させた。このよう
にして焼入れした外輪１２を、上述のように切断してエ
ッチングした。この結果、図９に示すように、ほぼ３．
０ｍｍの同一の深さの硬化層１２ｂ（網目の部分）が得
られた。この硬化層１２ｂはローラベアリング８２との
接触部分であり、この接触部分がほぼ同一の深さに硬化
されるので軸受の耐久性が向上することとなる。

【００４２】このように上述した技術によれば、中空部
分１４の内壁１２ａの形状に沿う第１個別誘導加熱コイ
ル２０と第２個別誘導加熱コイル４０とを中空部分１４
に挿入して互いに電気的に接続した後、これらに通電し
て内壁１２ａを一度に加熱し、急冷する。このため、外
輪１２の内壁１２ａをほぼ均一深さに効率良く焼入れで
き、生産性が向上する。また、内壁１２ａを一度に加熱
して急冷するので、中空部分１４の最狭部１４ｃに対応
する内壁の表面層が軟化することもない。

【００４３】なお、上述した実施形態では、中空部分１
４の最狭部１４ｃが中空部分１４のほぼ中央にある例を
示したが、これに限らず、本発明の誘導加熱コイルは、
例えば開口１４ａに近い側に最狭部１４ｃが形成された
ものにも適用できる。この場合、第１個別誘導加熱コイ
ル２０の高さＨ１を低くし、第２個別誘導加熱コイル４
０の高さＨ２を高くすれば良い。

【００４４】また、上述の実施形態では、両端の開口か
ら内側に向かうほど狭くなるテーパ付きの中空部分が形
成された金属部品の内壁を効率良く加熱する際に用いる
誘導加熱コイルを説明したが、この誘導加熱コイルは、
これに限らず、内壁に階段状の凹凸が形成されていて完
全にはテーパ状でない中空部分の内壁を加熱する際にも
使用できる。

【００４５】図１０を参照して、内壁に階段状の凹凸が
形成された金属部品を加熱する誘導加熱コイルについて
説明する。

【００４６】図１０は、内壁に階段状の凹凸が形成され
た金属部品とこの金属部品を加熱する誘導加熱コイルを
示す模式的に示す断面図である。

【００４７】円筒状の金属部品９０には貫通孔９２が形
成されており、この貫通孔９２の内壁には階段状の凹凸
９４が形成されている。このような形状の金属部品９０
の内壁を加熱するためには、金属部品９０の内壁の凹凸
９４に沿う階段状の凹凸が形成された傘部１０２を有す
る第１個別誘導加熱コイル１００と、傘部１０２と同様
の階段状の凹凸が形成された傘部１１２を有する第２個
別誘導加熱コイル１１０とを用いる。傘部１０２，１１
２は、図２で示したと同様な接点用板２９、接点用面４
９、ベークライト２７，４７を備えており、さらに、冷
却水が噴出する孔４８が形成されている。

【００４８】また、第１個別誘導加熱コイル１００と第
２個別誘導加熱コイル１１０とを備えた誘導加熱装置の
構成は、図１に示す誘導加熱装置１０と同様である。こ
のような第１個別誘導加熱コイル１００と第２個別誘導
加熱コイル１１０とを備えた誘導加熱装置を使って金属
部品９０を加熱する手順も、図１に示す誘導加熱装置１
０を使う場合と同様の手順であり、同様の効果が得られ
る。

【００４９】図１１，図１２を参照して本発明の他の実
施形態を説明する。

【００５０】図１１は、本発明の他の実施形態の誘導加
熱コイルが金属部品の中空部分（本発明にいう貫通孔の
一例である）に挿入される状態を示す模式図であり、図
１２は、誘導加熱コイルに流れる電流を示す模式図であ
る。

【００５１】誘導加熱装置１２０は、エアーシリンダ１
２２と、このエアーシリンダ１２２のピストン軸１２４
に固定されて上下方向（矢印Ａ方向）に移動する銅製の
第１個別誘導加熱コイル１３０と、固定台（図示せず）
に固定された銅製の第２個別誘導加熱コイル１４０を備
えている。第１個別誘導加熱コイル１３０には、外周方
向にほぼ直交する方向に切れ目１３２が形成されてお
り、この切れ目１３２には絶縁性のベークライト板１３
４が挟み込まれている。このため、第１個別誘導加熱コ
イル１３０はこの切れ目１３２の部分で絶縁されてお
り、１ターン（１巻き）のコイルとなっている。一方、
第２個別誘導加熱コイル１４０にも、外周方向にほぼ直
交する方向に切れ目１４２が形成されており、この切れ
目１４２にも絶縁性のベークライト板１４４が挟み込ま
れている。このため、第２個別誘導加熱コイル１４０も
この切れ目１４２の部分で絶縁されており、１ターン
（１巻き）のコイルとなっている。ここでは、第１及び
第２個別誘導加熱コイルともに１ターンのコイルとした
が、多ターンのコイルとしてもよい。

【００５２】第１個別誘導加熱コイル１３０は、導線１
３６を介して高周波電源１５０に接続されている。導線
１３６の一部はコイル状に巻かれてフレキシブルリード
１３６ａになっており、第１個別誘導加熱コイル１３０
が上下動してもこの動きに応じて導線１３２が伸び縮み
して導線１３６が切れたりしないようになっている。ま
た、この導線１３６が第１個別誘導加熱コイル１３０に
接続された接続部１３６ｂの、ベークライト板１３４を
挟んだ反対側には、導線１３８が接続されている。この
導線１３８は接続部１３８ａで第１個別誘導加熱コイル
１３０に接続されており、接続部１３８ａとは反対側の
一端には、銅製の接続板１３９が固定されている。この
接続板１３９は、後述するように、接続板１４９と電気
的に接続する。

【００５３】第２個別誘導加熱コイル１４０は、導線１
４６を介して高周波電源１５０に接続されている。この
導線１４６が第２個別誘導加熱コイル１４０に接続され
た接続部１４６ａの、ベークライト板１４４を挟んだ反
対側には、導線１４８が接続されている。この導線１４
８は接続部１４８ａで第２個別誘導加熱コイル１４０に
接続されており、接続部１４８ａとは反対側の一端に
は、銅製の接続板１４９が固定されている。また、第２
個別誘導加熱コイル１４０の上面にはベークライト板１
４７が貼り付けられている。このため、第１個別誘導加
熱コイル１３０が下方に移動して第２個別誘導加熱コイ
ル１４０に接触しても、ベークライト板１４７を介して
接触することとなり、第１個別誘導加熱コイル１３０の
下面と第２個別誘導加熱コイル１４０の上面とは電気的
に接続されない。

【００５４】金属製品１２６には、両端に開口１２６
ａ，１２６ｂをもつ中空部分１２８が形成されており、
開口１２６ａは第１部分孔１２８ａに連通し、開口１２
６ｂは第２部分孔１２８ｂに連通している。第１個別誘
導加熱コイル１３０は第１部分孔１２６ａに挿入され、
第２個別誘導加熱コイル１４０は第２部分孔１２８ｂに
挿入される。第１及び第２個別誘導加熱コイル１３０，
１４０それぞれが、第１及び第２部分孔１２６ａ，１２
８ｂに完全に挿入されると、接続板１３９と接続板１４
９とが互いに電気的に接続され、第１及び第２個別誘導
加熱コイル１３０，１４０が互いに電気的に接続される
こととなる。

【００５５】接続板１３９，１４９を介して第１及び第
２個別誘導加熱コイル１３０，１４０が電気的に接続さ
れると、図１２の矢印で示すように、高周波電源１５０
から導線１３６を経由して第１個別誘導加熱コイル１３
０に電気が流れ、さらに、接続板１３９，１４９を経由
して第２個別誘導加熱コイル１４０に電気が流れる。こ
の場合、第１及び第２個別誘導加熱コイル１３０，１４
０には同一方向の交流電流が流れるので、金属部品１２
６を貫く同一方向の交番磁束が発生し、金属部品１２６
には同一方向のうず電流が生成され、このうず電流によ
るジュール熱によって金属部品１２６が加熱される。

【００５６】上述した第１及び第２個別誘導加熱コイル
１３０，１４０では、これらのコイル１３０，１４０か
ら離れた接続板１３９，１４９によってこれらのコイル
１３０，１４０を互いに電気的に接続させたので、図２
に示す第１及び第２個別誘導加熱コイル２０，４０のよ
うにコイル内部に導電軸２４，４４を配置する必要がな
い。このため、第１及び第２個別誘導加熱コイル１３
０，１４０を小型にでき、金属部品１２６が小さくてそ
の中空部分１２８が狭いときなどに都合がよい。

【００５７】また、第１及び第２個別誘導加熱コイル１
３０，１４０の外側に、これら第１及び第２個別誘導加
熱コイル１３０，１４０双方を互いに電気的に開閉する
電磁開閉器（本発明にいう開閉器の一例である）を配置
しておき、導線１３８，１４８それぞれに接続板１３
９，１４９を接続するのに代えて、導線１３８，１４８
を電磁開閉器に接続してもよい。この場合、第１個別誘
導加熱コイル１３０が下方に移動して第２個別誘導加熱
コイル１４０に接触したときに電磁開閉器がオンになっ
て、第１及び第２個別誘導加熱コイル１３０，１４０双
方が互いに電気的に接続されるように構成する。このよ
うに電磁開閉器を用いて第１及び第２個別誘導加熱コイ
ル１３０，１４０を電気的に接続したり切ったりするよ
うに構成した場合は、接続板１３９，１４９を用いるよ
りも確実に第１及び第２個別誘導加熱コイル１３０，１
４０を互いに電気的に接続したり切ったりできる。ま
た、電磁開閉器は、第１及び第２個別誘導加熱コイル１
３０，１４０の外側に配置されているので、図２に示す
第１及び第２個別誘導加熱コイル２０，４０のようにコ
イル内部に導電軸２４，４４を配置する必要がない。こ
のため、接続板１３９，１４９を用いた場合と同様に、
第１及び第２個別誘導加熱コイル１３０，１４０を小型
にでき、金属部品１２６が小さくてその中空部分１２８
が狭いときなどに都合がよい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の誘
導加熱コイルによれば、第１及び第２個別誘導加熱コイ
ルをそれぞれ第１及び第２部分孔に挿入して互いに接続
することにより、金属部品に形成された貫通孔の内壁を
一度で誘導加熱できることとなる。このため、金属部品
の内壁を効率よく加熱でき、生産性が向上する。

【００５９】また、本発明の第２の誘導加熱コイルによ
れば、一方の開口から最狭部分までの内壁の形状に沿う
形状を有する第１個別誘導加熱コイルを一方の開口から
挿入し、さらに、他方の開口から最狭部分までの内壁の
形状に沿う形状を有する第２個別誘導加熱コイルを他方
の開口から挿入して、第１及び第２個別誘導加熱コイル
を互いに接続することにより、金属部品に形成された貫
通孔の内壁を一様に一度で誘導加熱できることとなる。
このため、金属部品の内壁を効率よく、しかもむら無く
加熱でき、生産性が向上する。

【００６０】ここで、第１及び第２個別誘導加熱コイル
が、貫通孔の内壁に同一方向に流れるうず電流を生じさ
せるためのものである場合は、内壁のうち、第１及び第
２個別誘導加熱コイルの接続部分に対応する部分では、
交番磁束が相殺されること無く同一方向にうず電流が流
れるので、この接続部分に対応する部分も加熱される。
従って、内壁を一様に加熱して硬化できることとなり、
むらの無い硬化層を効率良く形成できる。

【００６１】また、本発明の第１の誘導加熱方法によれ
ば、第１及び第２個別誘導加熱コイルをそれぞれ第１及
び第２部分孔に挿入して互いに接続し、第１及び第２個
別誘導加熱コイルに通電することにより、金属部品に形
成された貫通孔の内壁を一度で誘導加熱できることとな
る。このため、金属部品の内壁を効率よく加熱でき、生
産性が向上する。

【００６２】また、本発明の第２の誘導加熱方法によれ
ば、一方の開口から最狭部分までの内壁の形状に沿う形
状を有する第１個別誘導加熱コイルを一方の開口から挿
入し、他方の開口から最狭部分までの内壁の形状に沿う
形状を有する第２個別誘導加熱コイルを他方の開口から
挿入して、第１及び第２個別誘導加熱コイルを互いに接
続し、第１及び第２個別誘導加熱コイルに通電すること
により、金属部品に形成された貫通孔の内壁を一様に一
度で誘導加熱できることとなる。このため、金属部品の
内壁を効率よく、しかもむら無く加熱でき、生産性が向
上する。

【００６３】ここで、第３工程が、貫通孔の内壁に同一
方向に流れるうず電流を生じさせるように第１及び第２
個別誘導加熱コイルに通電するものである場合は、内壁
のうち、第１及び第２個別誘導加熱コイルの接続部分に
対応する部分では、交番磁束が相殺されること無く同一
方向にうず電流が流れるので、この接続部分に対応する
部分も加熱される。従って、内壁を一様に加熱して硬化
できることとなり、むらの無い硬化層を効率良く形成で
きる。

【００６４】また、本発明の第３の誘導加熱コイルによ
れば、開閉器を用いて第１及び第２個別誘導加熱コイル
を電気的に接続したり切ったりするように構成したの
で、いっそう確実に第１及び第２個別誘導加熱コイルを
互いに電気的に接続したり切ったりできる。また、開閉
器は、第１及び第２個別誘導加熱コイルの外側に配置さ
れているので、第１及び第２個別誘導加熱コイルを小型
にでき、金属部品が小さくてその貫通孔が狭いときなど
に都合がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の誘導加熱コイルが組み込
まれた誘導加熱装置の概略構成を示す模式図である。

【図２】（ａ）は、第１個別誘導加熱コイルの概略構成
を示す斜視図であり、（ｂ）は第２個別誘導加熱コイル
の概略構成を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は、第１個別誘導加熱コイルを示す側面
図であり、（ｂ）は第２個別誘導加熱コイルを示す側面
図である。

【図４】第２個別誘導加熱コイルを示す底面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】図４のＣ−Ｃ断面図である。

【図７】２つの導電軸の接続部を示す拡大図である。

【図８】第１及び第２個別誘導加熱コイル及びこれらに
流れる電流を示す模式図である。

【図９】外輪内壁の焼入れパターンを示す断面図であ
る。

【図１０】内壁に階段状の凹凸が形成された金属部品と
この金属部品を加熱する誘導加熱コイルを示す模式的に
示す断面図である。

【図１１】本発明の他の実施形態の誘導加熱コイルが金
属部品の中空部分に挿入される状態を示す模式図であ
る。

【図１２】図１１の第１及び第２個別誘導加熱コイルに
流れる電流を示す模式図である。

【符号の説明】

１０，１２０ 誘導加熱装置 １２ 外輪 １２ａ 内壁 １４，１２８ 中空部分 １４ａ，１４ｂ，１２６ａ，１２６ｂ 両端の開口 １４ｃ 最も狭い部分（最狭部） １４ｄ，１２８ａ 第１部分孔 １４ｅ，１２８ｂ 第２部分孔 ２０，１００，１３０ 第１個別誘導加熱コイル ４０，１１０，１４０ 第２個別誘導加熱コイル ９０，１２６ 金属部品 ９２ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 栄二 愛知県刈谷市西境町治右田84番地10 高 周波熱錬株式会社刈谷工場内 (72)発明者 水上 公敏 愛知県刈谷市西境町治右田84番地10 高 周波熱錬株式会社刈谷工場内 (72)発明者 合屋 純一 愛知県刈谷市西境町治右田84番地10 高 周波熱錬株式会社刈谷工場内 (56)参考文献 特開 平８−176651（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99129（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−268026（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−14354（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−15566（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−15833（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 1/02 - 1/84 C21D 9/00 - 9/44,9/50 H05B 6/00 - 6/10 H05B 6/14 - 6/44

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最も狭い最狭部を両端の開口よりも内側
   に有する貫通孔が形成された金属部品の前記貫通孔の内
   壁を誘導加熱するための誘導加熱コイルにおいて、 前記両端の開口のうちの一方の開口から前記最狭部まで
   の間の第１部分孔に挿入されて該第１部分孔の内壁を誘
   導加熱するための第１個別誘導加熱コイルと、 前記一方の開口とは反対側の他方の開口から前記最狭部
   までの間の第２部分孔に挿入されて前記第１個別誘導加
   熱コイルに電気的に接続される、該第２部分孔の内壁を
   誘導加熱するための第２個別誘導加熱コイルとを備えた
   ことを特徴とする誘導加熱コイル。
2. 【請求項２】 両端の開口もしくはその近傍から内側に
   向かって狭くなり前記両端の開口よりも内側に最も狭い
   最狭部分を有する貫通孔が形成された金属部品の前記貫
   通孔の内壁を誘導加熱するための誘導加熱コイルにおい
   て、 前記両端の開口のうちの一方の開口から前記最狭部分ま
   での内壁の形状に沿う形状を有し、前記一方の開口から
   挿入される第１個別誘導加熱コイルと、 前記一方の開口とは反対側の他方の開口から前記最狭部
   分までの内壁の形状に沿う形状を有し、前記他方の開口
   から挿入されて前記第１個別誘導加熱コイルに電気的に
   接続される第２個別誘導加熱コイルとを備えたことを特
   徴とする誘導加熱コイル。
3. 【請求項３】 前記第１及び前記第２個別誘導加熱コイ
   ルは、 前記貫通孔の内壁に同一方向に流れるうず電流を生じさ
   せるためのものであることを特徴とする請求項１又は２
   記載の誘導加熱コイル。
4. 【請求項４】 最も狭い最狭部を両端の開口よりも内側
   に有する貫通孔が形成された金属部品の前記貫通孔の内
   壁を誘導加熱する誘導加熱方法において、 前記両端の開口のうちの一方の開口から前記最狭部まで
   の間の第２部分孔の内壁を誘導加熱するための第２個別
   誘導加熱コイルを該第２部分孔に挿入する第１工程と、 前記一方の開口とは反対側の他方の開口から前記最狭部
   までの間の第１部分孔の内壁を誘導加熱するための第１
   個別誘導加熱コイルを該第１部分孔に挿入して前記第２
   個別誘導加熱コイルに電気的に接続する第２工程と、 前記第１及び前記第２個別誘導加熱コイルに通電するこ
   とにより、前記貫通孔の内壁を誘導加熱する第３工程と
   を含むことを特徴とする誘導加熱方法。
5. 【請求項５】 両端の開口もしくはその近傍から内側に
   向かって狭くなり前記両端の開口よりも内側に最も狭い
   最狭部分を有する貫通孔が形成された金属部品の前記貫
   通孔の内壁を誘導加熱する誘導加熱方法において、 前記両端の開口のうちの一方の開口から前記最狭部分ま
   での内壁の形状に沿う形状を有する第２個別誘導加熱コ
   イルを前記一方の開口から挿入する第１工程と、 前記一方の開口とは反対側の他方の開口から前記最狭部
   分までの内壁の形状に沿う形状を有する第１個別誘導加
   熱コイルを前記他方の開口から挿入して前記第２個別誘
   導加熱コイルに電気的に接続する第２工程と、 前記第１及び前記第２個別誘導加熱コイルに通電するこ
   とにより、前記貫通孔の内壁を誘導加熱する第３工程と
   を含むことを特徴とする誘導加熱方法。
6. 【請求項６】 前記第３工程は、 前記貫通孔の内壁に同一方向に流れるうず電流を生じさ
   せるように前記第１及び前記第２個別誘導加熱コイルに
   通電するものであることを特徴とする請求項４又は５記
   載の誘導加熱方法。
7. 【請求項７】 最も狭い最狭部を両端の開口よりも内側
   に有する貫通孔が形成された金属部品の前記貫通孔の内
   壁を誘導加熱するための誘導加熱コイルにおいて、 前記両端の開口のうちの一方の開口から前記最狭部まで
   の間の第１部分孔に挿入されて該第１部分孔の内壁を誘
   導加熱するための第１個別誘導加熱コイルと、 前記一方の開口とは反対側の他方の開口から前記最狭部
   までの間の第２部分孔に挿入されて該第２部分孔の内壁
   を誘導加熱するための第２個別誘導加熱コイルと、 前記第１個別誘導加熱コイルと前記第２個別誘導加熱コ
   イルとを電気的に開閉する、これら第１及び第２個別誘
   導加熱コイルの外側に配置された開閉器と、 一端が前記第１個別誘導加熱コイルに接続され、他端が
   前記開閉器に接続された第１導線と、 一端が前記第２個別誘導加熱コイルに接続され、他端が
   前記開閉器に接続された第２導線とを備えたことを特徴
   とする誘導加熱コイル。