JP3733089B2 - 高周波誘導加熱コイル体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異径外周部（凹凸形状の外周部）を有する軸状部材の外周面、或いは、異径内周部を有する筒状部材の内周面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイル体に関し、例えば、自動車の車輪の軸受部となるハブユニットの内軸（軸状部材）の外周面或いは外輪（筒状部材）の内周面を高周波誘導加熱（例えば、焼戻加熱）するのに用いて好適な高周波誘導加熱コイル体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来より用いられている内軸焼戻加熱用の高周波焼戻装置１を示すものである。この高周波焼戻装置１は、複数の異径外周部を有するハブユニットの内軸（凹凸形状の外周面を有する軸状部材）２の外周面２ａを焼入処理した後においてその内軸２の外周面２ａを焼戻処理するための装置であって、大径の巻線部３ａと小径の巻線部３ｂとを直列接続して成る高周波誘導加熱コイル体３と、高周波誘導加熱を促進するための珪素鋼板製コア４とを備えている。なお、上述のコア４は、内軸２を載置状態で昇降移動する移動台４ａと、この移動台４ａ上に保持された内軸２を取り囲む枠状部４ｂとを互いに組み合わせて成る矩形形状の枠状部材である。
【０００３】
焼入処理された内軸２を高周波焼戻装置１にて焼戻処理のために高周波誘導加熱するに際しては、移動台４ａに設けられたワーク受け治具５上に内軸２を載置して図４において鎖線で示す位置から実線で示す加熱位置に移動させて、この内軸２をワーク受け治具５とワーク受け軸６（図４参照）との間に挟持状態で保持する。これに伴い、内軸２の大径部Ｍが高周波誘導加熱コイル体３の大径の巻線部３ａの内部に所要の間隔を隔てて挿入配置される一方、内軸２の小径部Ｎが高周波誘導加熱コイル体３の小径の巻線部３ｂの内部に僅かな間隔を隔てて挿入配置されると共に前記巻線部３ｂの下側部分が内軸２の大径部Ｍの上面に所要の間隔を隔てて対向配置される。そして、内軸２及び高周波誘導加熱コイル体３がコア４にて取り囲まれた位置に設置（すなわち、焼戻対象部品である内軸２がコア４の一部分となるように設定）される。かくして、このような状態の下で、高周波電源（周波数が２００〜３００Ｈｚ程度の発振器）７から高周波誘導加熱コイル体３に高周波電流を流すことにより内軸２の外周面２ａを所要の焼戻温度に高周波誘導加熱し、その直後に放冷して焼戻処理を施行するようにしている。
【０００４】
また、図５は、従来より用いられている外輪焼戻加熱用の高周波焼戻装置１０を示す ものである。この高周波焼戻装置１０は、複数の異径内周部を有するハブユニットの 外輪（凹凸形状の内周面を有する筒状部材）１１の内周面１１ａを焼入処理した後に おいてその外輪１１の内周面１１ａを焼戻処理するための装置であって、一定の直径 となるように導線を螺旋状に巻回して成る高周波誘導加熱コイル体１２、及び、外輪 １１の高周波誘導加熱を促進するための珪素鋼板製コア１３を備えている。なお、上 述のコア１３は、外輪１１を載置状態で昇降移動する移動台１３ａと、この移動台１ ３ａ上のワーク受け治具１４に保持される外輪１１を取り囲む枠状部１３ｂと、この 枠状部１３ｂの内部側に一体に設けられた磁性材製の軸部１３ｃとを互いに組み合わ せて成る枠状部材である。また、図５に示す外輪焼戻加熱用の高周波焼戻装置１０は 、基本的には既述の内軸焼戻加熱用の高周波焼戻装置１と同様の構造であるが、焼戻 対象部品である外輪１１の中空部分にコア１３の軸部１３ｃが貫通されるようになっ ている点が内軸焼戻加熱用の高周波焼戻装置１の場合と異なる。かくして、従来では 、上述の如き高周波焼戻装置１０を用いて、焼入処理後の外輪１１の内周面１１ａを 焼戻処理するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高周波誘導加熱に際して被加熱物（例えば、上述の内軸２や外輪１１等）の内部まで加熱する場合、高周波誘導電流の浸透深さが深くなるようにする方法として、高周波誘導加熱コイル体３，１２に流す高周波電流の周波数を低く設定する方法を採用するのが通例であり、従来の高周波焼戻装置１，１０においてもその周波数は２００〜３００Ｈｚが選択されている。しかしながら、低い周波数を選択した場合の浸透深さの効果が顕著になるのは磁気変態点（キュリー点）以上の温度域であり、焼戻加熱のような磁気変態点以下の温度領域の加熱ではその効果は期待できない。因みに、常温における誘導電流の浸透深さは、２６０Ｈｚでは１.０ｍｍ程度、２ｋＨｚでは０.３６ｍｍ程度である。ハブユニットの焼入硬化層の深さは概ね２.０〜４.０ｍｍ程度あり、焼戻処理時の高周波誘導加熱による昇温はごく表面部に限られていることがわかる。従って、高周波誘導加熱による焼戻処理（焼戻加熱）においては加熱後の熱伝導による昇温の占める割合が大きいという事情に鑑み、良好な焼戻品質を得るためには高周波誘導加熱時の被加熱物表面の温度分布の調整が非常に重要である。
【０００６】
従来より用いられている高周波焼戻装置１，１０では、内軸２や外輪１１等の焼戻対象部品の全体を加熱昇温させるようにしているが、被加熱物の焼戻対象領域の表面温度分布はその形状に影響されることが多く、例えば厚肉部分は昇温しにくく、薄肉部分は昇温し易いといった現象がある。また、形状依存度が高いため、焼戻対象領域の表面温度分布の調整は難しいのが実状である。更に、焼戻対象部品の機種が複数でかつ形状寸法が異なる場合には、同一（単一）のコアを用いて全ての部品について良好な焼戻品質を得ることは非常に難しいのが現状である。また、熱処理品質を優先して複数の焼戻対象部品に対して焼戻対象部品の各々に専用のコア（例えば、上述の珪素鋼板製コア４，１３）を用意した場合には、コアの重量は４５〜５０ｋｇであるため作業員一人が保持・移動させるには重すぎ、従って機種変更毎に焼戻用コアの交換に長時間を要し、生産性が低下する等の不具合を生じる。
【０００７】
本発明、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、機種変更に伴う段取り時間を短縮することができ、従来よりも良好な焼戻品質を低コストで得ることのでき、しかも高強度を有する高周波誘導加熱コイル体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、複数の異径外周部を有する軸状部材の外周面、或いは、異径内周部を有する筒状部材の内周面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイル体において、
（ａ） 前記軸状部材或いは筒状部材の軸線方向に対して平行に配置されると共に、前記軸状部材の外周面或いは前記筒状部材の内周面に対向して配置される直線形状部を有する４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体と、
（ｂ） 前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体の一端部がそれぞれ接続される円環状の第１の接続導体と、
（ｃ） 高周波電源に接続される一対の給電用リード部のうちの一方の給電用リード部と、前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第１及び第２の加熱導体の他端部とをそれぞれ接続するための円環状の第２の接続導体と、
（ｄ） 前記一対の給電用リード部のうちの他方の給電用リード部と、前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第３及び第４の加熱導体とをそれぞれ接続するための円弧形状の第３の接続導体と、
をそれぞれ具備するようにしている。
また、本発明では、前記第１の接続導体と前記第１及び第２の加熱導体の一端部との接続部、並びに、前記第２の接続導体と前記第１及び第２の加熱導体の他端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成すると共に、前記第１の接続導体と前記第３及び第４の加熱導体の一端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成することによって、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしている。
また、本発明では、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第２の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の他端部の間の接続導体部分に切断部をそれぞれ設けてこれらの切断部に絶縁板をそれぞれ配置することによって、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしている。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態においては、焼戻加熱が必要な焼入硬化層を含む被加熱面である凹凸を有する金属製軸状部材の外周面或いは金属製筒状部材の内周面に対し、軸状部材或いは筒状部材の軸線に平行な複数の導体をその外周面或いは内面に所定の間隔をもって対向配置し、前記軸線に平行な誘導電流を被加熱面に流すことによって被加熱面の全体を均一に昇温させるようにしている。そして、被加熱面内の温度分布を任意に調整可能するために、前記複数の加熱導体と被加熱面との間の間隔（距離）を変化させる、或いは、導体に高周波磁場の磁束密度を調整することのできる磁性材を装着するようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１〜図８を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る高周波誘導加熱コイル体２０を示すものであって、この高周波誘導加熱コイル体２０は、焼入処理後のハブユニットの内軸２１の外周面２１ａ（図２参照）を焼戻処理のために高周波誘導加熱（焼戻加熱）するのに使用されるものである。本実施形態の高周波誘導加熱コイル体２０は、図１に示すように、例えば断面矩形状の導電性パイプ材を所定形状をなすように連結して成る構造体であって、焼戻対象部品である内軸２１の軸線方向に対して平行に配置されると共にこの内軸２１の外周面２１ａに対向して配置される直線形状部を有する第１〜第４の加熱導体２２，２３，２４，２５（以下においては、これらの加熱導体２２〜２５はその直線形状部が主要部をなしているので、直線形状の第１〜第４の加熱導体２２，２３，２４，２５と記載する）と、これらの加熱導体２２〜２５の一端部（図１では下端部）の全てが接続される円環状の第１の接続導体２６と、上述の加熱導体２２〜２５の前記一端部とは反対側の他端部（図１では上端部）のうちの２つがそれぞれ接続される円環状の第２の接続導体２７及び円弧状の第３の接続導体２８と、第２の接続導体２７と高周波電源２９との間に接続された第１の給電用リード部３０と、第２の接続導体２８と高周波電源２９との間に接続された第２の給電用リード部３１とから構成されている。
【００１２】
更に具体的に述べると、第１及び第２の加熱導体２２，２３が角度間隔θ1 を隔てた位置においてそれらの両端部が第１及び第２の接続導体２６，２７にそれぞれ接続されると共に、第３及び第４の加熱導体２４，２５が角度間隔θ2 を隔てた位置においてそれらの両端部が第１の接続導体２６及び第３の接続導体２８にそれぞれ接続されている。なお、上述の角度間隔θ1 ，θ2 の大きさは、加熱の目的にあわせて任意に設定することが可能である。そして、第１及び第４の加熱導体２２，２５と第２及び第３の加熱導体２３，２４とが円環状の第１及び第２の接続導体２６，２７に互いに対称な位置に配置されている。なお、前記第１〜第４の加熱導体２２〜２５は、第１の接続導体２６の内径側において垂直状に配置されると共に、それらの上端部は第２及び第３の接続導体２７，２８の下面部に接続されている。
【００１３】
かくして、高周波電源２９から第１及び第２の給電用リード部３０，３１を介して高周波電流が高周波誘導加熱コイル体２０に供給されると、後に詳述するように図１において矢印Ｒで示す電流経路を通って高周波電流が流れるように構成されている。なお、この場合、第１の接続導体２６のうち、第１及び第２の加熱導体２２，２３間の導体部分α及び第３及び第４の加熱導体２４，２５間の導体部分β、並びに、第２の接続導体２７のうち第１及び第２の加熱導体２２，２３間の導体部分γの両端箇所において高周波電圧が同位相でかつ同電位となるように構成されており、従って、これらの導体部分α，β，γには高周波電流は流れないようになっている。
【００１４】
一方、上述の第２及び第３の接続導体２７，２８、並びに、第１及び第２の給電用リード部３０，３１は、互いに僅かな間隔を隔ててそれぞれ平行状に対向配置されており、図示を省略したがこれらの間には絶縁板が介在されるようになっている。また、導電性パイプ材からそれぞれ成る前記第１〜第４の加熱導体２２〜２５，第１〜第３の接続導体２６〜２８，第１及び第２の給電用リード部３０，３１の中空部には、図外の冷却液供給機構から供給される冷却液が流れるように構成されている。更に、本実施形態の高周波誘導加熱コイル体２０にあっては、図２に示すように、第１〜第４の加熱導体２２〜２５の一端部の箇所であって、かつ、第１〜第４の加熱導体２２〜２５と第１の接続導体２６との接続部の近傍箇所に、磁束集中用の磁性材３２がそれぞれ取付けられている。
【００１５】
ここで、上述の高周波誘導加熱コイル体２０を用いて内軸２１の外周面２１ａを焼戻処理のために高周波誘導加熱する際の手順を述べると、次の通りである。まず、焼入対象部品である内軸２１を図外のワーク受け治具にて固定し、高周波誘導加熱コイル体２０を図外の昇降機構にて例えば下降移動させて、図２に示す如く、内軸２１のフランジ部Ｆの上方位置において、内軸２１の軸線と高周波誘導加熱コイル体２０の軸線（第１及び第２の接続導体２６，２７の中心線）に一致せしめた状態で配置する。これにより、高周波誘導加熱コイル体２０の第１〜第４の加熱導体２２〜２５を、前記軸線に対して平行に配置して、内軸２１の外周面２１ａに対して所定間隔を隔てて平行状に対向配置する。しかる後に、高周波電源２９から第１及び第２の給電用リード部３０，３１を介して高周波電流を高周波誘導加熱コイル体２０に供給すると共に、内軸２１を図外のワーク受け治具と一緒にその軸線を中心に回転駆動する。
【００１６】
この場合、高周波誘導加熱コイル体２０へ高周波電力を供給するのに伴い、高周波誘導加熱コイル体２０には、或る瞬時において図１の矢印Ｒで示す方向の経路に沿って高周波電流が流れ、次の瞬時には前記矢印Ｒ方向とは反対の方向の経路に沿って高周波電流が交互に流れることとなる。具体的には、図１に示す場合の高周波電流は、高周波電源２９，第１の給電用リード部３０，第２の接続導体２７の導体部分Ａ，第１の加熱導体２２，第１の接続導体２６の導体部分Ｂ（前記導体部分α，βの間の導体部分），第４の加熱導体２５，第３の接続導体２８，及び第２の給電用リード部３１を順次に通って流れると同時に、高周波電源２９，第１の給電用リード部３０，第２の接続導体２７の導体部分Ｃ（前記導体部分Ａに対向する導体部分），第２の加熱導体２３，第１の接続導体２６の導体部分Ｄ（前記導体部分Ｂに対向する導体部分），第３の加熱導体２４，及び第２の給電用リード部３１を順次に通って流れる。かくして、回転駆動状態の内軸２１の外周面２１ａが、その外周面２１ａと対向して配置されている直線形状の第１〜第４の加熱導体２２〜２５に流れる高周波電流の誘導作用にて所要の焼戻温度にまで高周波誘導加熱される。しかる後に、内軸２１を所定時間にわたり放冷することにより焼戻処理を完了する。
【００１７】
上述の如き構成の高周波誘導加熱コイル体２０によれば、内軸２１の外周面２１ａに対して平行に配置された直線形状の第１〜第４の加熱導体２２〜２５の作用によって、前記外周面２１ａには内軸２１の軸線に平行な誘導電流が流れることとなり、その結果、前記外周面２１ａの全体（すなわち、被加熱面の全体）を均一に昇温させることができ、ひいては従来以上の良好な焼戻品質を得ることができる。
【００１８】
なお、ここで、被加熱面（外周面２１ａ）に被加熱物（内軸２１）の軸線に平行な誘導電流を流すことによって被加熱面の全体を均一に昇温させることができることについて説明すると、次の通りである。すなわち、本コイル体２０を用いて被加熱物の軸線に平行に円周方向の複数箇所（本実施形態では、４箇所）において誘導電流を流すようにした場合、本コイル体２０は被加熱面を常時加熱している訳ではなく、被加熱面の円周方向で昇温しているのは第１〜第４の加熱導体２２〜２５にそれぞれ対向している部分（４箇所）である。そして、この際、被加熱物は回転しているため第１〜第４の加熱導体２２〜２５によって昇温された領域が次の時点でこれらの第１〜第４の加熱導体２２〜２５に対向するまでは放冷状態あり、温度が高い部分から低い部分へ熱が移動することにより全体が一定温度に近づくようになる。このような状態を繰り返すのに伴って（つまり、加熱と放熱とを交互に繰り返すのに伴って）、一定時間の経過後（例えば、１５秒程度）経過後に被加熱面の全体がほぼ均一になり、更にその後の一定時間（例えば、１２０秒程度）経過後に完全に均熱化することとなるのである。
【００１９】
ところで、高周波焼戻処理においては、一般に、加熱も重要なことであるが、その加熱後の放冷時間を利用して被加熱物の内部に熱移動をさせることも重要であり、この熱移動が不充分であると表面付近の硬さが下がった後に、いったん硬さが上がり（正確には、焼戻時に硬さが下がらず焼入時の硬さのままである）、それから再び硬さ下がることがある。しかし、本コイル体２０によれば、このようなことを生じることはなく、被加熱物の表面から内部に向かって硬さが低下するように焼戻処理を行うことが可能である。
【００２０】
更に、本コイル体２０によれば、前記外周面２１ａ（すなわち、被加熱面）と第１〜第４の加熱導体２２〜２５との間の間隔（距離）を適宜に調節することによって、或いは、高周波磁場の磁束密度を調整することができる磁性材３２を第１〜第４の加熱導体２２〜２５に装着することにより、前記外周面２１ａにおける温度分布を任意に調整することが可能である。特に、直線形状の第１〜第４の加熱導体２２〜２５と被加熱面との間の距離は被加熱物の軸線方向の数箇所において異なることとなるため被加熱面の加熱温度に許容以上の差異が生じる場合には、第１〜第４の加熱導体２２〜２５の各箇所のなかで昇温量の少ない領域に対向する部分にケイ素鋼板等の磁性材３２を装着することにより昇温量をそろえて均一加熱を行うことが可能である。
【００２１】
また、本コイル体２０の構成は簡素で安価なものなので、焼戻対象部品の種類が増えた場合に、その種類分の専用の高周波誘導加熱コイル体２０を用意して各部品に最適な加熱条件で焼戻処理を行うことができることから、多機種にわたる熱処理品質管理が容易になると共に、高周波誘導加熱コイル体２０の重量は従来のものに比べて非常に軽量（因みに、２ｋｇ程度）であることから、機種変更に伴う段取り時間を短縮することができる。更に、円環状の第１及び第２の接続導体２６，２７を用いることにより、高周波誘導加熱コイル体２０の製造を容易に行ない得ると共に、高周波誘導加熱コイル体２０を高強度に構成することができる。
【００２２】
以下に、本発明の第１実施形態に係る高周波誘導加熱コイル体２０を用いて焼戻処理する場合の具体例を示す。
具体例
（１） 焼戻対象部品： ハブユニットの内軸
（ａ） 材質 ： Ｓ５３Ｃ
（ｂ） 全長 ： ８４.５ｍｍ
（ｃ） 軸径 ： ２０〜２６ｍｍ
（ｄ） フランジ径： １３５ｍｍ
（２） 高周波焼戻条件
（ａ） 周波数 ： ２.５ｋＨｚ
（ｂ） 出力 ： ２６ｋＷ
（ｃ） 加熱時間 ： １５ｓｅｃ
（ｄ） 放冷時間 ： １２０ｓｅｃ
【００２３】
上記の条件の下で焼戻処理を行ったところ、内軸の外周面に形成された焼入硬化層が最表面から内部の母材との境界線に至るまで硬さが落ちており、充分に焼戻されている事が確認できた。
【００２４】
一方、図３は、高周波誘導加熱コイル体２０の変形例を示すものであって、この変形例に係る高周波誘導加熱コイル体２０'は、第１の接続導体２６の導体部分α，β、並びに、第２の接続導体２７の導体部分γの一部分に切断部をそれぞれ設けてこれらの切断部に絶縁版３５，３６，３７をそれぞれ配置するようにしたものである。なお、絶縁板３５，３６，３７以外の構成は、既述の高周波誘導加熱コイル体２０と同様である。この高周波誘導加熱コイル体２０ 'は、既述の高周波誘導加熱コイル体２０に代えて使用可能であり、既述の高周波誘導加熱コイル体２０の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、本発明に係る高周波誘導加熱コイル体２０，４０は、ハブユニットの内軸２１又は外輪４１を加熱対象とする場合に限定されることなく、外周面又は内周面に複数の異径部を有する各種の部品を加熱対象とすることが可能である。
【００３５】
また、既述の実施形態及び変形例では、焼戻用の高周波誘導加熱コイル体について述べたが、これに限らず、焼入用の高周波誘導加熱コイル体にも本発明を適用可能であることは言う迄もない。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、複数の異径外周部を有する軸状部材の外周面、或いは、異径内周部を有する筒状部材の内周面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイル体において、軸状部材或いは筒状部材の軸線方向に対して平行に配置されると共に、軸状部材の外周面或いは筒状部材の内周面に対向して配置される直線形状の４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体と、４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体の一端部がそれぞれ接続される円環状の第１の接続導体と、高周波電源に接続される一対の給電用リード部のうちの一方の給電用リード部と、４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第１及び第２の加熱導体の他端部とをそれぞれ接続するための円環状の第２の接続導体と、一対の給電用リード部のうちの他方の給電用リード部と、４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第３及び第４の加熱導体とをそれぞれ接続するための円弧形状の第３の接続導体とをそれぞれ具備するようにしたものであるから、軸状部材の外周面或いは筒状部材の内周面に複数の異径形状部（凹凸）があっても、加熱対象部品の形状に影響されることなく、高周波誘導加熱コイル体の加熱導体と加熱対象部品の被加熱面との間の間隔（距離）の変更や磁性材料の装着により加熱中における加熱対象部品の焼入硬化層及びその周辺領域の表面温度分布を調整することが容易であり、加熱終了後の熱伝導による焼入硬化層深部の最適温度分布を得るための表面温度分布を設定することができる。また、直線形状の第１〜第４の加熱導体を備えたことによる上記のような作用効果に加えて、直線形状の第１〜第４の加熱導体と円環状の第１及び第２の加熱導体と接続構造により、高周波誘導加熱コイル体そのものの強度を高強度にすることができるという実用的な作用効果を得ることができる。また、高周波誘導加熱コイル体を従来のものよりも非常に軽量でかつ安価で済むため、加熱対象部品の種類が増えた場合、その種類分の専用の加熱装置を用意して各部品に最適な加熱条件で加熱処理を行うことができ、多機種にわたる熱処理品質管理が容易になる。
【００３７】
また、請求項２に記載の本発明は、第１の接続導体と第１及び第２の加熱導体の一端部との接続部、並びに、前記第２の接続導体と前記第１及び第２の加熱導体の他端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成すると共に、第１の接続導体と第３及び第４の加熱導体の一端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成することによって、円環状の第１の接続導体のうちの第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、円環状の第１の接続導体のうちの第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしたものであるから、高周波誘導加熱コイルに高周波電流を円滑に流すことができる。
【００３８】
また、請求項３に記載の本発明は、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第２の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の他端部の間の接続導体部分に切断部をそれぞれ設けてこれらの切断部に絶縁板をそれぞれ配置することによって、円環状の第１の接続導体のうちの第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、円環状の第１の接続導体のうちの第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしたものであるから、高周波誘導加熱コイルに高周波電流を円滑に流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る焼戻処理用の高周波誘導加熱コイル体における電流経路を示す斜視図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係る焼戻処理用の高周波誘導加熱コイル体を用いてハブユニットの内軸の外周面を高周波誘導加熱する際の状況を示す斜視図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係る焼戻処理用の高周波誘導加熱コイル体の変形例を示す斜視図である。
【図４】 ハブユニットの内軸の外周面を焼戻処理するために従来より用いられている高周波焼戻装置の斜視図である。
【図５】 ハブユニットの外輪の内周面を焼戻処理するために従来より用いられている高周波焼戻装置の斜視図である。
【符号の説明】
２０，２０ ' 内軸焼戻処理用の高周波誘導加熱コイル体
２１ ハブユニットの内軸
２１ａ 外周面
２２ 第１の加熱導体
２３ 第２の加熱導体
２４ 第３の加熱導体
２５ 第４の加熱導体
２６ 第１の接続導体
２７ 第２の接続導体
２８ 第３の接続導体
２９ 高周波電源
３０ 第１の給電用リード部
３１ 第２の給電用リード部
３２ 磁性材
３５，３６，３７，５５，５６ 絶縁板
α，β，γ 導体部分
Ｒ 矢印（電流経路）
【発明の属する技術分野】
本発明は、異径外周部（凹凸形状の外周部）を有する軸状部材の外周面、或いは、異径内周部を有する筒状部材の内周面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイル体に関し、例えば、自動車の車輪の軸受部となるハブユニットの内軸（軸状部材）の外周面或いは外輪（筒状部材）の内周面を高周波誘導加熱（例えば、焼戻加熱）するのに用いて好適な高周波誘導加熱コイル体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来より用いられている内軸焼戻加熱用の高周波焼戻装置１を示すものである。この高周波焼戻装置１は、複数の異径外周部を有するハブユニットの内軸（凹凸形状の外周面を有する軸状部材）２の外周面２ａを焼入処理した後においてその内軸２の外周面２ａを焼戻処理するための装置であって、大径の巻線部３ａと小径の巻線部３ｂとを直列接続して成る高周波誘導加熱コイル体３と、高周波誘導加熱を促進するための珪素鋼板製コア４とを備えている。なお、上述のコア４は、内軸２を載置状態で昇降移動する移動台４ａと、この移動台４ａ上に保持された内軸２を取り囲む枠状部４ｂとを互いに組み合わせて成る矩形形状の枠状部材である。
【０００３】
焼入処理された内軸２を高周波焼戻装置１にて焼戻処理のために高周波誘導加熱するに際しては、移動台４ａに設けられたワーク受け治具５上に内軸２を載置して図４において鎖線で示す位置から実線で示す加熱位置に移動させて、この内軸２をワーク受け治具５とワーク受け軸６（図４参照）との間に挟持状態で保持する。これに伴い、内軸２の大径部Ｍが高周波誘導加熱コイル体３の大径の巻線部３ａの内部に所要の間隔を隔てて挿入配置される一方、内軸２の小径部Ｎが高周波誘導加熱コイル体３の小径の巻線部３ｂの内部に僅かな間隔を隔てて挿入配置されると共に前記巻線部３ｂの下側部分が内軸２の大径部Ｍの上面に所要の間隔を隔てて対向配置される。そして、内軸２及び高周波誘導加熱コイル体３がコア４にて取り囲まれた位置に設置（すなわち、焼戻対象部品である内軸２がコア４の一部分となるように設定）される。かくして、このような状態の下で、高周波電源（周波数が２００〜３００Ｈｚ程度の発振器）７から高周波誘導加熱コイル体３に高周波電流を流すことにより内軸２の外周面２ａを所要の焼戻温度に高周波誘導加熱し、その直後に放冷して焼戻処理を施行するようにしている。
【０００４】
また、図５は、従来より用いられている外輪焼戻加熱用の高周波焼戻装置１０を示す ものである。この高周波焼戻装置１０は、複数の異径内周部を有するハブユニットの 外輪（凹凸形状の内周面を有する筒状部材）１１の内周面１１ａを焼入処理した後に おいてその外輪１１の内周面１１ａを焼戻処理するための装置であって、一定の直径 となるように導線を螺旋状に巻回して成る高周波誘導加熱コイル体１２、及び、外輪 １１の高周波誘導加熱を促進するための珪素鋼板製コア１３を備えている。なお、上 述のコア１３は、外輪１１を載置状態で昇降移動する移動台１３ａと、この移動台１ ３ａ上のワーク受け治具１４に保持される外輪１１を取り囲む枠状部１３ｂと、この 枠状部１３ｂの内部側に一体に設けられた磁性材製の軸部１３ｃとを互いに組み合わ せて成る枠状部材である。また、図５に示す外輪焼戻加熱用の高周波焼戻装置１０は 、基本的には既述の内軸焼戻加熱用の高周波焼戻装置１と同様の構造であるが、焼戻 対象部品である外輪１１の中空部分にコア１３の軸部１３ｃが貫通されるようになっ ている点が内軸焼戻加熱用の高周波焼戻装置１の場合と異なる。かくして、従来では 、上述の如き高周波焼戻装置１０を用いて、焼入処理後の外輪１１の内周面１１ａを 焼戻処理するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高周波誘導加熱に際して被加熱物（例えば、上述の内軸２や外輪１１等）の内部まで加熱する場合、高周波誘導電流の浸透深さが深くなるようにする方法として、高周波誘導加熱コイル体３，１２に流す高周波電流の周波数を低く設定する方法を採用するのが通例であり、従来の高周波焼戻装置１，１０においてもその周波数は２００〜３００Ｈｚが選択されている。しかしながら、低い周波数を選択した場合の浸透深さの効果が顕著になるのは磁気変態点（キュリー点）以上の温度域であり、焼戻加熱のような磁気変態点以下の温度領域の加熱ではその効果は期待できない。因みに、常温における誘導電流の浸透深さは、２６０Ｈｚでは１.０ｍｍ程度、２ｋＨｚでは０.３６ｍｍ程度である。ハブユニットの焼入硬化層の深さは概ね２.０〜４.０ｍｍ程度あり、焼戻処理時の高周波誘導加熱による昇温はごく表面部に限られていることがわかる。従って、高周波誘導加熱による焼戻処理（焼戻加熱）においては加熱後の熱伝導による昇温の占める割合が大きいという事情に鑑み、良好な焼戻品質を得るためには高周波誘導加熱時の被加熱物表面の温度分布の調整が非常に重要である。
【０００６】
従来より用いられている高周波焼戻装置１，１０では、内軸２や外輪１１等の焼戻対象部品の全体を加熱昇温させるようにしているが、被加熱物の焼戻対象領域の表面温度分布はその形状に影響されることが多く、例えば厚肉部分は昇温しにくく、薄肉部分は昇温し易いといった現象がある。また、形状依存度が高いため、焼戻対象領域の表面温度分布の調整は難しいのが実状である。更に、焼戻対象部品の機種が複数でかつ形状寸法が異なる場合には、同一（単一）のコアを用いて全ての部品について良好な焼戻品質を得ることは非常に難しいのが現状である。また、熱処理品質を優先して複数の焼戻対象部品に対して焼戻対象部品の各々に専用のコア（例えば、上述の珪素鋼板製コア４，１３）を用意した場合には、コアの重量は４５〜５０ｋｇであるため作業員一人が保持・移動させるには重すぎ、従って機種変更毎に焼戻用コアの交換に長時間を要し、生産性が低下する等の不具合を生じる。
【０００７】
本発明、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、機種変更に伴う段取り時間を短縮することができ、従来よりも良好な焼戻品質を低コストで得ることのでき、しかも高強度を有する高周波誘導加熱コイル体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、複数の異径外周部を有する軸状部材の外周面、或いは、異径内周部を有する筒状部材の内周面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイル体において、
（ａ） 前記軸状部材或いは筒状部材の軸線方向に対して平行に配置されると共に、前記軸状部材の外周面或いは前記筒状部材の内周面に対向して配置される直線形状部を有する４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体と、
（ｂ） 前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体の一端部がそれぞれ接続される円環状の第１の接続導体と、
（ｃ） 高周波電源に接続される一対の給電用リード部のうちの一方の給電用リード部と、前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第１及び第２の加熱導体の他端部とをそれぞれ接続するための円環状の第２の接続導体と、
（ｄ） 前記一対の給電用リード部のうちの他方の給電用リード部と、前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第３及び第４の加熱導体とをそれぞれ接続するための円弧形状の第３の接続導体と、
をそれぞれ具備するようにしている。
また、本発明では、前記第１の接続導体と前記第１及び第２の加熱導体の一端部との接続部、並びに、前記第２の接続導体と前記第１及び第２の加熱導体の他端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成すると共に、前記第１の接続導体と前記第３及び第４の加熱導体の一端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成することによって、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしている。
また、本発明では、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第２の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の他端部の間の接続導体部分に切断部をそれぞれ設けてこれらの切断部に絶縁板をそれぞれ配置することによって、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしている。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態においては、焼戻加熱が必要な焼入硬化層を含む被加熱面である凹凸を有する金属製軸状部材の外周面或いは金属製筒状部材の内周面に対し、軸状部材或いは筒状部材の軸線に平行な複数の導体をその外周面或いは内面に所定の間隔をもって対向配置し、前記軸線に平行な誘導電流を被加熱面に流すことによって被加熱面の全体を均一に昇温させるようにしている。そして、被加熱面内の温度分布を任意に調整可能するために、前記複数の加熱導体と被加熱面との間の間隔（距離）を変化させる、或いは、導体に高周波磁場の磁束密度を調整することのできる磁性材を装着するようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１〜図８を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る高周波誘導加熱コイル体２０を示すものであって、この高周波誘導加熱コイル体２０は、焼入処理後のハブユニットの内軸２１の外周面２１ａ（図２参照）を焼戻処理のために高周波誘導加熱（焼戻加熱）するのに使用されるものである。本実施形態の高周波誘導加熱コイル体２０は、図１に示すように、例えば断面矩形状の導電性パイプ材を所定形状をなすように連結して成る構造体であって、焼戻対象部品である内軸２１の軸線方向に対して平行に配置されると共にこの内軸２１の外周面２１ａに対向して配置される直線形状部を有する第１〜第４の加熱導体２２，２３，２４，２５（以下においては、これらの加熱導体２２〜２５はその直線形状部が主要部をなしているので、直線形状の第１〜第４の加熱導体２２，２３，２４，２５と記載する）と、これらの加熱導体２２〜２５の一端部（図１では下端部）の全てが接続される円環状の第１の接続導体２６と、上述の加熱導体２２〜２５の前記一端部とは反対側の他端部（図１では上端部）のうちの２つがそれぞれ接続される円環状の第２の接続導体２７及び円弧状の第３の接続導体２８と、第２の接続導体２７と高周波電源２９との間に接続された第１の給電用リード部３０と、第２の接続導体２８と高周波電源２９との間に接続された第２の給電用リード部３１とから構成されている。
【００１２】
更に具体的に述べると、第１及び第２の加熱導体２２，２３が角度間隔θ1 を隔てた位置においてそれらの両端部が第１及び第２の接続導体２６，２７にそれぞれ接続されると共に、第３及び第４の加熱導体２４，２５が角度間隔θ2 を隔てた位置においてそれらの両端部が第１の接続導体２６及び第３の接続導体２８にそれぞれ接続されている。なお、上述の角度間隔θ1 ，θ2 の大きさは、加熱の目的にあわせて任意に設定することが可能である。そして、第１及び第４の加熱導体２２，２５と第２及び第３の加熱導体２３，２４とが円環状の第１及び第２の接続導体２６，２７に互いに対称な位置に配置されている。なお、前記第１〜第４の加熱導体２２〜２５は、第１の接続導体２６の内径側において垂直状に配置されると共に、それらの上端部は第２及び第３の接続導体２７，２８の下面部に接続されている。
【００１３】
かくして、高周波電源２９から第１及び第２の給電用リード部３０，３１を介して高周波電流が高周波誘導加熱コイル体２０に供給されると、後に詳述するように図１において矢印Ｒで示す電流経路を通って高周波電流が流れるように構成されている。なお、この場合、第１の接続導体２６のうち、第１及び第２の加熱導体２２，２３間の導体部分α及び第３及び第４の加熱導体２４，２５間の導体部分β、並びに、第２の接続導体２７のうち第１及び第２の加熱導体２２，２３間の導体部分γの両端箇所において高周波電圧が同位相でかつ同電位となるように構成されており、従って、これらの導体部分α，β，γには高周波電流は流れないようになっている。
【００１４】
一方、上述の第２及び第３の接続導体２７，２８、並びに、第１及び第２の給電用リード部３０，３１は、互いに僅かな間隔を隔ててそれぞれ平行状に対向配置されており、図示を省略したがこれらの間には絶縁板が介在されるようになっている。また、導電性パイプ材からそれぞれ成る前記第１〜第４の加熱導体２２〜２５，第１〜第３の接続導体２６〜２８，第１及び第２の給電用リード部３０，３１の中空部には、図外の冷却液供給機構から供給される冷却液が流れるように構成されている。更に、本実施形態の高周波誘導加熱コイル体２０にあっては、図２に示すように、第１〜第４の加熱導体２２〜２５の一端部の箇所であって、かつ、第１〜第４の加熱導体２２〜２５と第１の接続導体２６との接続部の近傍箇所に、磁束集中用の磁性材３２がそれぞれ取付けられている。
【００１５】
ここで、上述の高周波誘導加熱コイル体２０を用いて内軸２１の外周面２１ａを焼戻処理のために高周波誘導加熱する際の手順を述べると、次の通りである。まず、焼入対象部品である内軸２１を図外のワーク受け治具にて固定し、高周波誘導加熱コイル体２０を図外の昇降機構にて例えば下降移動させて、図２に示す如く、内軸２１のフランジ部Ｆの上方位置において、内軸２１の軸線と高周波誘導加熱コイル体２０の軸線（第１及び第２の接続導体２６，２７の中心線）に一致せしめた状態で配置する。これにより、高周波誘導加熱コイル体２０の第１〜第４の加熱導体２２〜２５を、前記軸線に対して平行に配置して、内軸２１の外周面２１ａに対して所定間隔を隔てて平行状に対向配置する。しかる後に、高周波電源２９から第１及び第２の給電用リード部３０，３１を介して高周波電流を高周波誘導加熱コイル体２０に供給すると共に、内軸２１を図外のワーク受け治具と一緒にその軸線を中心に回転駆動する。
【００１６】
この場合、高周波誘導加熱コイル体２０へ高周波電力を供給するのに伴い、高周波誘導加熱コイル体２０には、或る瞬時において図１の矢印Ｒで示す方向の経路に沿って高周波電流が流れ、次の瞬時には前記矢印Ｒ方向とは反対の方向の経路に沿って高周波電流が交互に流れることとなる。具体的には、図１に示す場合の高周波電流は、高周波電源２９，第１の給電用リード部３０，第２の接続導体２７の導体部分Ａ，第１の加熱導体２２，第１の接続導体２６の導体部分Ｂ（前記導体部分α，βの間の導体部分），第４の加熱導体２５，第３の接続導体２８，及び第２の給電用リード部３１を順次に通って流れると同時に、高周波電源２９，第１の給電用リード部３０，第２の接続導体２７の導体部分Ｃ（前記導体部分Ａに対向する導体部分），第２の加熱導体２３，第１の接続導体２６の導体部分Ｄ（前記導体部分Ｂに対向する導体部分），第３の加熱導体２４，及び第２の給電用リード部３１を順次に通って流れる。かくして、回転駆動状態の内軸２１の外周面２１ａが、その外周面２１ａと対向して配置されている直線形状の第１〜第４の加熱導体２２〜２５に流れる高周波電流の誘導作用にて所要の焼戻温度にまで高周波誘導加熱される。しかる後に、内軸２１を所定時間にわたり放冷することにより焼戻処理を完了する。
【００１７】
上述の如き構成の高周波誘導加熱コイル体２０によれば、内軸２１の外周面２１ａに対して平行に配置された直線形状の第１〜第４の加熱導体２２〜２５の作用によって、前記外周面２１ａには内軸２１の軸線に平行な誘導電流が流れることとなり、その結果、前記外周面２１ａの全体（すなわち、被加熱面の全体）を均一に昇温させることができ、ひいては従来以上の良好な焼戻品質を得ることができる。
【００１８】
なお、ここで、被加熱面（外周面２１ａ）に被加熱物（内軸２１）の軸線に平行な誘導電流を流すことによって被加熱面の全体を均一に昇温させることができることについて説明すると、次の通りである。すなわち、本コイル体２０を用いて被加熱物の軸線に平行に円周方向の複数箇所（本実施形態では、４箇所）において誘導電流を流すようにした場合、本コイル体２０は被加熱面を常時加熱している訳ではなく、被加熱面の円周方向で昇温しているのは第１〜第４の加熱導体２２〜２５にそれぞれ対向している部分（４箇所）である。そして、この際、被加熱物は回転しているため第１〜第４の加熱導体２２〜２５によって昇温された領域が次の時点でこれらの第１〜第４の加熱導体２２〜２５に対向するまでは放冷状態あり、温度が高い部分から低い部分へ熱が移動することにより全体が一定温度に近づくようになる。このような状態を繰り返すのに伴って（つまり、加熱と放熱とを交互に繰り返すのに伴って）、一定時間の経過後（例えば、１５秒程度）経過後に被加熱面の全体がほぼ均一になり、更にその後の一定時間（例えば、１２０秒程度）経過後に完全に均熱化することとなるのである。
【００１９】
ところで、高周波焼戻処理においては、一般に、加熱も重要なことであるが、その加熱後の放冷時間を利用して被加熱物の内部に熱移動をさせることも重要であり、この熱移動が不充分であると表面付近の硬さが下がった後に、いったん硬さが上がり（正確には、焼戻時に硬さが下がらず焼入時の硬さのままである）、それから再び硬さ下がることがある。しかし、本コイル体２０によれば、このようなことを生じることはなく、被加熱物の表面から内部に向かって硬さが低下するように焼戻処理を行うことが可能である。
【００２０】
更に、本コイル体２０によれば、前記外周面２１ａ（すなわち、被加熱面）と第１〜第４の加熱導体２２〜２５との間の間隔（距離）を適宜に調節することによって、或いは、高周波磁場の磁束密度を調整することができる磁性材３２を第１〜第４の加熱導体２２〜２５に装着することにより、前記外周面２１ａにおける温度分布を任意に調整することが可能である。特に、直線形状の第１〜第４の加熱導体２２〜２５と被加熱面との間の距離は被加熱物の軸線方向の数箇所において異なることとなるため被加熱面の加熱温度に許容以上の差異が生じる場合には、第１〜第４の加熱導体２２〜２５の各箇所のなかで昇温量の少ない領域に対向する部分にケイ素鋼板等の磁性材３２を装着することにより昇温量をそろえて均一加熱を行うことが可能である。
【００２１】
また、本コイル体２０の構成は簡素で安価なものなので、焼戻対象部品の種類が増えた場合に、その種類分の専用の高周波誘導加熱コイル体２０を用意して各部品に最適な加熱条件で焼戻処理を行うことができることから、多機種にわたる熱処理品質管理が容易になると共に、高周波誘導加熱コイル体２０の重量は従来のものに比べて非常に軽量（因みに、２ｋｇ程度）であることから、機種変更に伴う段取り時間を短縮することができる。更に、円環状の第１及び第２の接続導体２６，２７を用いることにより、高周波誘導加熱コイル体２０の製造を容易に行ない得ると共に、高周波誘導加熱コイル体２０を高強度に構成することができる。
【００２２】
以下に、本発明の第１実施形態に係る高周波誘導加熱コイル体２０を用いて焼戻処理する場合の具体例を示す。
具体例
（１） 焼戻対象部品： ハブユニットの内軸
（ａ） 材質 ： Ｓ５３Ｃ
（ｂ） 全長 ： ８４.５ｍｍ
（ｃ） 軸径 ： ２０〜２６ｍｍ
（ｄ） フランジ径： １３５ｍｍ
（２） 高周波焼戻条件
（ａ） 周波数 ： ２.５ｋＨｚ
（ｂ） 出力 ： ２６ｋＷ
（ｃ） 加熱時間 ： １５ｓｅｃ
（ｄ） 放冷時間 ： １２０ｓｅｃ
【００２３】
上記の条件の下で焼戻処理を行ったところ、内軸の外周面に形成された焼入硬化層が最表面から内部の母材との境界線に至るまで硬さが落ちており、充分に焼戻されている事が確認できた。
【００２４】
一方、図３は、高周波誘導加熱コイル体２０の変形例を示すものであって、この変形例に係る高周波誘導加熱コイル体２０'は、第１の接続導体２６の導体部分α，β、並びに、第２の接続導体２７の導体部分γの一部分に切断部をそれぞれ設けてこれらの切断部に絶縁版３５，３６，３７をそれぞれ配置するようにしたものである。なお、絶縁板３５，３６，３７以外の構成は、既述の高周波誘導加熱コイル体２０と同様である。この高周波誘導加熱コイル体２０ 'は、既述の高周波誘導加熱コイル体２０に代えて使用可能であり、既述の高周波誘導加熱コイル体２０の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、本発明に係る高周波誘導加熱コイル体２０，４０は、ハブユニットの内軸２１又は外輪４１を加熱対象とする場合に限定されることなく、外周面又は内周面に複数の異径部を有する各種の部品を加熱対象とすることが可能である。
【００３５】
また、既述の実施形態及び変形例では、焼戻用の高周波誘導加熱コイル体について述べたが、これに限らず、焼入用の高周波誘導加熱コイル体にも本発明を適用可能であることは言う迄もない。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、複数の異径外周部を有する軸状部材の外周面、或いは、異径内周部を有する筒状部材の内周面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイル体において、軸状部材或いは筒状部材の軸線方向に対して平行に配置されると共に、軸状部材の外周面或いは筒状部材の内周面に対向して配置される直線形状の４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体と、４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体の一端部がそれぞれ接続される円環状の第１の接続導体と、高周波電源に接続される一対の給電用リード部のうちの一方の給電用リード部と、４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第１及び第２の加熱導体の他端部とをそれぞれ接続するための円環状の第２の接続導体と、一対の給電用リード部のうちの他方の給電用リード部と、４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第３及び第４の加熱導体とをそれぞれ接続するための円弧形状の第３の接続導体とをそれぞれ具備するようにしたものであるから、軸状部材の外周面或いは筒状部材の内周面に複数の異径形状部（凹凸）があっても、加熱対象部品の形状に影響されることなく、高周波誘導加熱コイル体の加熱導体と加熱対象部品の被加熱面との間の間隔（距離）の変更や磁性材料の装着により加熱中における加熱対象部品の焼入硬化層及びその周辺領域の表面温度分布を調整することが容易であり、加熱終了後の熱伝導による焼入硬化層深部の最適温度分布を得るための表面温度分布を設定することができる。また、直線形状の第１〜第４の加熱導体を備えたことによる上記のような作用効果に加えて、直線形状の第１〜第４の加熱導体と円環状の第１及び第２の加熱導体と接続構造により、高周波誘導加熱コイル体そのものの強度を高強度にすることができるという実用的な作用効果を得ることができる。また、高周波誘導加熱コイル体を従来のものよりも非常に軽量でかつ安価で済むため、加熱対象部品の種類が増えた場合、その種類分の専用の加熱装置を用意して各部品に最適な加熱条件で加熱処理を行うことができ、多機種にわたる熱処理品質管理が容易になる。
【００３７】
また、請求項２に記載の本発明は、第１の接続導体と第１及び第２の加熱導体の一端部との接続部、並びに、前記第２の接続導体と前記第１及び第２の加熱導体の他端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成すると共に、第１の接続導体と第３及び第４の加熱導体の一端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成することによって、円環状の第１の接続導体のうちの第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、円環状の第１の接続導体のうちの第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしたものであるから、高周波誘導加熱コイルに高周波電流を円滑に流すことができる。
【００３８】
また、請求項３に記載の本発明は、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第２の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の他端部の間の接続導体部分に切断部をそれぞれ設けてこれらの切断部に絶縁板をそれぞれ配置することによって、円環状の第１の接続導体のうちの第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、円環状の第１の接続導体のうちの第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしたものであるから、高周波誘導加熱コイルに高周波電流を円滑に流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る焼戻処理用の高周波誘導加熱コイル体における電流経路を示す斜視図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係る焼戻処理用の高周波誘導加熱コイル体を用いてハブユニットの内軸の外周面を高周波誘導加熱する際の状況を示す斜視図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係る焼戻処理用の高周波誘導加熱コイル体の変形例を示す斜視図である。
【図４】 ハブユニットの内軸の外周面を焼戻処理するために従来より用いられている高周波焼戻装置の斜視図である。
【図５】 ハブユニットの外輪の内周面を焼戻処理するために従来より用いられている高周波焼戻装置の斜視図である。
【符号の説明】
２０，２０ ' 内軸焼戻処理用の高周波誘導加熱コイル体
２１ ハブユニットの内軸
２１ａ 外周面
２２ 第１の加熱導体
２３ 第２の加熱導体
２４ 第３の加熱導体
２５ 第４の加熱導体
２６ 第１の接続導体
２７ 第２の接続導体
２８ 第３の接続導体
２９ 高周波電源
３０ 第１の給電用リード部
３１ 第２の給電用リード部
３２ 磁性材
３５，３６，３７，５５，５６ 絶縁板
α，β，γ 導体部分
Ｒ 矢印（電流経路）
Claims (3)
- 複数の異径外周部を有する軸状部材の外周面、或いは、異径内周部を有する筒状部材の内周面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイル体において、
（ａ） 前記軸状部材或いは筒状部材の軸線方向に対して平行に配置されると共に、前記軸状部材の外周面或いは前記筒状部材の内周面に対向して配置される直線形状部を有する４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体と、
（ｂ） 前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体の一端部がそれぞれ接続される円環状の第１の接続導体と、
（ｃ） 高周波電源に接続される一対の給電用リード部のうちの一方の給電用リード部と、前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第１及び第２の加熱導体の他端部とをそれぞれ接続するための円環状の第２の接続導体と、
（ｄ） 前記一対の給電用リード部のうちの他方の給電用リード部と、前記４つの第１，第２，第３，及び第４の加熱導体のうちの２つの第３及び第４の加熱導体とをそれぞれ接続するための円弧形状の第３の接続導体と、
をそれぞれ具備することを特徴とする高周波誘導加熱コイル体。 - 前記第１の接続導体と前記第１及び第２の加熱導体の一端部との接続部、並びに、前記第２の接続導体と前記第１及び第２の加熱導体の他端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成すると共に、前記第１の接続導体と前記第３及び第４の加熱導体の一端部との接続部における高周波電圧が同位相でかつ同電位となるよう構成することによって、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第２の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の他端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱コイル体。
- 前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第２の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の他端部の間の接続導体部分に切断部をそれぞれ設けてこれらの切断部に絶縁板をそれぞれ配置することによって、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、前記円環状の第１の接続導体のうちの前記第３及び第４の加熱導体の一端部の間の接続導体部分、並びに、前記円環状の第２の接続導体のうちの前記第１及び第２の加熱導体の他端部の間の接続導体部分に高周波電流が流れないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱コイル体。
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