JP3868651B2 - Induction heating coil - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺材の長手方向に沿って相対的に移動しながらこの長尺材を誘導加熱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鋼材などの被処理物(ワーク)の表面層を硬化させる高周波焼入れが広く用いられている。この高周波焼入れでは、被処理物を加熱する際に誘導加熱コイルが使用される。被処理物として例えば複数本の長尺材を高周波焼入れする際には、誘導加熱コイルを固定しておき、複数本の長尺材を順に連続してその長手方向に移動させながら誘導加熱コイルで加熱し、その後急冷して硬化させる。
【0003】
このように複数本の長尺材を連続して加熱する場合、この長尺材の側壁のうち長手方向両端部では長尺材の端面にも誘導電流(渦電流)が流れる。このため、誘導電流が端面に流れた分だけ、長手方向両端部の側壁の表面層に流れる誘導電流が少なくなり、この表面層が焼入温度にまで加熱されにくい。この場合、長手方向両端部近傍の側壁の表面層は充分に硬化されず、所謂「焼逃げ」が長手方向両端部に発生することとなる。
【0004】
このような「焼逃げ」は、長尺材のうちの加熱スタート側の端部に顕著に発生する。また、「焼逃げ」は、複数本の長尺材を連続して高周波焼入れする場合に限らず、一本の長尺材を高周波焼入れするときにもその両端部に発生する。さらに、歯車の歯先を高周波焼入れするときにも歯先の両端部に発生することがある。
【0005】
ところで、長尺材を高周波焼入れする際は、通常、硬化させたい部分に誘導電流が発生するような誘導加熱コイルを用いてこの部分を焼入温度まで加熱する。この場合、硬化させたい部分だけでなく他の部分も焼入温度まで加熱され、この他の部分も硬化することがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような「焼逃げ」が発生した複数本の長尺材を互いに接続しさらに長くして使用する場合、未硬化部分(焼逃げ部分)を除去するために、各長尺材の長手方向両端部を切断する。従って、切断作業の費用が必要となり、しかも、長手方向両端部に相当する分の材料が無駄になるという問題がある。
【0007】
また、歯車の歯先を高周波焼入れするときに歯先の両端部に「焼逃げ」が発生すると、歯車を使用中に歯先の両端部にピッチングが起こるなどして歯車の寿命が短くなるという問題がある。
【0008】
ところで、上述したように、長尺材を高周波焼入れする際には、硬化させたい部分だけでなく、他の部分も焼入温度まで加熱されて硬化することがある。この場合、硬化した他の部分に孔開けなどの加工を施すことがある。しかし、硬化した他の部分は加工しにくく、加工作業に手間がかかるという問題がある。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑み、長尺材の側壁の長手方向一端から他端までを充分に加熱して「焼逃げ」を防止できると共に、所望の部分だけを適確に加熱できる誘導加熱コイルを提供することを目的とする。
【0010】
【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誘導加熱コイルは、長手方向に延びる溝が側壁に形成された長尺材の上記長手方向に沿って相対的に移動しながらこの長尺材を誘導加熱する誘導加熱コイルにおいて、
(1)所定方向に延びる第1導体部と、
(2)この第1導体部に並行に延びる第2導体部と、
(3)上記第1導体部の一端と上記第2導体部の一端とを電気的に接続する、これら第1及び第2導体部に略直交する方向に延びる「く」字状の第3導体部と
を備えたことを特徴とするものである。
【0011】
ここで、
(4)上記第1導体部は、上記長尺材の上壁のうち、上記長手方向に直交する幅方向の端部の近傍をこの端部に沿って上記長手方向に延びるものであり、
(5)上記第2導体部は、上記溝の近傍をこの溝に沿って延びるものであり、
(6)上記第3導体部は、上記長尺材から遠ざかるように配置されるものであってもよい。
【0012】
また、誘導加熱コイルは、
(7)上記長尺材の下壁の近傍に位置する、上記第2導体部に電気的に接続された第4導体部を備えてもよい。
【0013】
さらに、
(8)上記長尺材は、上記長手方向に延びる溝がこの長尺材の左右両側壁それぞれに形成されたものであり、
(9)上記第1、第2及び第3導体部それぞれは、互いに向き合う一対のものであってもよい。
【0014】
さらにまた、
(10)上記第4導体部は、上記長尺材の下壁のうち、上記長手方向に直交する幅方向の両端の近傍にそれぞれ配置される一対の導体からなるものであってもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の誘導加熱コイルを説明する。
【0016】
図1、図2を参照して、本発明の誘導加熱コイルの一実施形態を説明する。
【0017】
図1は、誘導加熱コイルの一実施形態を示す斜視図であり、図2は、図1の誘導加熱コイルを模式的に示す斜視図である。
【0018】
誘導加熱コイル10は、所定方向(ここでは、後述するように長尺材の長手方向であって、この長尺材の搬送方向でもある)に延びる第1導体部20と、この第1導体部20に並行に延びる第2導体部30とを備えている。第1導体部20の一端20aと第2導体部30の一端30aは「く」字状の第3導体部40を介して電気的に接続されている。「く」字状の第3導体部40は、第1及び第2導体部20,30に直交する平面上に配設されている。また、第1導体部20の他端20bは高周波電源(図示せず)に接続されている。
【0019】
第2導体部30の他端30bは、第1及び第2導体部20,30に直交してこれらから遠ざかる方向に延びる導体部50の一端50aに電気的に接続されている。この導体部50の他端50bは、ここから直角に折れ曲がって第2導体部30に並行に延びる導体部60の他端60bに電気的に接続されている。導体部60の一端60aは、導体部50,60双方に直交する方向に延びる導体部70の一端70aに電気的に接続されている。
【0020】
導体部70の他端70bは第4導体部80の一端80aに電気的に接続されており、この第4導体部80は第1及び第2導体部20,30に並行に延びている。上記した4つの導体部20,30,60,80はほぼ同じ長さである。第4導体部80の他端80bは、導体部70に並行に延びる導体部90の一端90aに電気的に接続されている。この導体部90の中央(一端90aと他端90bの中央)を直交して通る平面を対称面にしたとき、誘導加熱コイル10には、上記した第1導体部20、第2導体部30、第3導体部40、導体部50、導体部60、導体部70、第4導体部80と左右対称になるような第1導体部120、第2導体部130、第3導体部140、導体部150、導体部160、導体部170、第4導体部180が形成されている。これら各導体部120,130,140,150,160,170,180はそれぞれ対応する導体部20,30,40,50,60,70,80に向き合っている。
【0021】
誘導加熱コイル10は絶縁板(ベーク材)100に固定されている。この絶縁板100の中央部には矩形状の孔102が形成されており、この孔102を長尺材(被処理物)200(図5等参照)が通り抜ける。図3(a)に示すように、長尺材200が孔102を通り抜けて矢印A方向(図5参照)に搬送される際、長尺材200の上壁202のうち、この長尺材200の長手方向(矢印A方向)に直交する幅方向の両端部202aの近傍にはそれぞれ第1導体部20,120がこの両端部202aに沿って長手方向に延び、両端部202aに渦電流が生じることとなる。
【0022】
また、図5に示すように、長尺材200の側壁204には長手方向に延びる溝206が形成されている。長尺材200が孔102を通り抜けて矢印A方向(図5参照)に搬送される際には、図3(a)に示すように、第2導体部30,130が溝206に沿って延び、この溝206の側面には渦電流が生じることとなる。なお、第3導体部40,140は、長尺材200から遠ざかるように配置されるので、この第3導体部40,140を流れる交流電流によっては長尺材200に渦電流がほとんど生じない。
【0023】
図3から図5までを参照して、誘導加熱コイル10によって長尺材200に生じる渦電流を、従来の誘導加熱コイルの場合と比較して説明する。
【0024】
図3は、長尺材の側壁に向き合って配置された誘導加熱コイルを示す、(a)は本発明の誘導加熱コイルの場合を示す横断面図、(b)は従来の誘導加熱コイルの場合を示す横断面図である。図4は、長尺材の側壁と誘導加熱コイルの位置を示す、(a)は本発明の誘導加熱コイルの場合の概略を示す側壁図、(b)は従来の誘導加熱コイルの場合の概略を示す側壁図であり、渦電流が二点鎖線で模式的に示されている。図5は、長尺材に発生した渦電流を模式的に示す、(a)は本発明の誘導加熱コイルを用いたときの斜視図、(b)は従来の誘導加熱コイルを用いたときの斜視図であり、渦電流が二点鎖線で模式的に示されている。
【0025】
被処理物である長尺材200の側壁204には、上述したように、この長尺材200の長手方向(矢印A方向)に延びる溝206が形成されている(図4では図示せず)。本発明の誘導加熱コイル10を用いて長尺材200の側壁204を加熱する際、図3(a)に示すように、誘導加熱コイル10の第1導体部20,120が上壁202の幅方向の両端部202aの近傍に位置する。また、誘導加熱コイル10の第2導体部30,130が溝206の近傍に位置する。さらに、第4導体部80,180は、下壁208の幅方向両端部208aの近傍に位置する。なお、第3導体部40,140は、側壁204から離れている。
【0026】
長尺材200と誘導加熱コイル10の位置関係を上記のように保ったままこの長尺材200を長手方向(図3の紙面に垂直な方向)に所定速度で搬送する。この搬送の間、誘導加熱コイル10には、例えば電圧360V、周波数5.8kHzの高周波電力75kWが供給される。
【0027】
一方、図3(b)に示すように、従来の誘導加熱コイル300は、向き合った一対の「L」字状の導体部302,304を備えており、各導体部302,304は電気的に接続されている。従来の誘導加熱コイル300を用いて長尺材200の側壁204を加熱するに当っては、図5(b)に示すように、導体部30を長尺材200の溝206に所定間隔離れた状態で接近させ、長尺材200をその長手方向に所定速度で搬送する。この搬送の間、誘導加熱コイル300には、例えば電圧360V、周波数5.8kHzの高周波電力75kWが供給される。
【0028】
上述のようにして本発明の誘導加熱コイル10を用いて長尺材200を誘導加熱する際にこの長尺材200に生じる渦電流12と、従来の誘導加熱コイル300を用いて長尺材200を誘導加熱する際にこの長尺材200に生じる渦電流14とを比較して図4、図5に示す。
【0029】
本発明の誘導加熱コイル10を用いた場合、図4(a)と図5(a)に示すように、長尺材200には、上壁202の両端部202aと溝206の側面とに分散された渦電流12が生じる。このように渦電流12が被加熱部分だけに生じるように分散されており、硬化させたくない部分には渦電流が生じないので、この部分はほとんど加熱されない。また、このような分散された渦電流12は長手方向での加熱効率が良い。このため、長尺材200の長手方向端部209であっても、長手方向中央部207と同程度に充分加熱される。
【0030】
即ち、長尺材200の側壁204の長手方向一端から他端までを充分に加熱できる。従って、長尺材200の両端部202aと溝206の側面とが焼入温度に加熱されるように電力条件を設定した場合、これらに対応する長手方向端部209の部分も焼入温度に加熱される。このため、加熱直後に加熱部分を急冷すると、長尺材200の両端部202aと溝206の側面も、これらに対応する長手方向端部209の部分も一様に硬化されて「焼逃げ」を無くすことができる。
【0031】
また、第4導体部80,180に流れる交流電流によって、長尺材200の下壁208のうち幅方向両端部208aには渦電流13が生じ、この部分は焼入温度まで加熱される。この部分を加熱直後に急冷すると硬化する。この硬化に起因して変形が生じることがあるが、この変形は、両端部202aと溝206の側面の硬化にも起因して生じる。両者の変形が打ち消しあって、長尺材200全体としては、幅方向両端部208aを硬化しないときよりも変形が低減する。
【0032】
一方、従来の誘導加熱コイル300を用いた場合、図4(b)と図5(b)に示すように、長尺材200の側壁204には、この側壁204の全体にわたって広がる渦電流14が生じる。このような渦電流14は加熱効率が悪い。このため、長尺材200の長手方向端部209では、長手方向中央部207ほどは充分に加熱されない。即ち、長尺材200の側壁204の長手方向端部209とそれ以外の部分とでは、加熱温度が異なる。従って、長手方向中央部207が焼入温度に加熱されるように電力条件を設定した場合、長手方向端部209では焼入温度にまで加熱されにくい。このため、加熱直後に加熱部分を急冷しても、長手方向端部209では「焼逃げ」が生じるおそれがある。
【0033】
図6と図7を参照して、本発明の誘導加熱コイルと従来の誘導加熱コイルを用いて長尺材を高周波焼入れしたときの、長手方向中央部の硬さ分布と長手方向端部の硬さ分布とを比較する。
【0034】
図6は、長尺材200の長手方向端部の焼入パターンを模式的に示す、(a)は、本発明の誘導加熱コイルを用いたときの焼入パターンを示す模式図、(b)は、従来の誘導加熱コイルを用いたときの焼入パターンを示す模式図である。図7は、図6におけるc,d,e,f方向の硬さ分布を示すグラフであり、(a)は、本発明の誘導加熱コイルを用いたときのグラフ、(b)は、従来の誘導加熱コイルを用いたときのグラフである。
【0035】
長尺材200の材質はS55C(JIS規格)相当であり、長さ900mm、側壁の幅W70mmとした。加熱条件は、電圧360V、周波数5.8kHz、高周波電力75kWとした。また、長尺材200の搬送速度(送り速度)は、6.5mm/秒とした。なお、長尺材200を固定しておき、誘導加熱コイル10,300を移動させるように構成してもよく、長尺材200と誘導加熱コイル10,300とが相対的に移動するように構成すればよい。
【0036】
本発明の誘導加熱コイル10を用いた場合、長尺材200の長手方向端部209の焼入パターンは図6(a)に示すようになる。この焼入パターンは、長尺材200の長手方向中央部207(図4(a)参照)においても同様であった。また、長尺材200の長手方向端部209でも長手方向中央部207でも、図7(a)に示すような一様な硬さ分布が得られた。即ち、本発明の誘導加熱コイル10を用いた場合は、長尺材200の長手方向端部209でも長手方向中央部207でも、一様な焼入パターンと一様な硬さ分布が得られた。
【0037】
一方、従来の誘導加熱コイル300を用いた場合、長尺材200の長手方向端部209の焼入パターンは図6(b)に示すようになり、長手方向中央部207の焼入パターンは図6(a)に示すようになった。また、長尺材200の長手方向端部209における硬さ分布は、図7(b)に示すようになり、長手方向中央部207における硬さ分布は、図7(a)に示すようになった。即ち、従来の誘導加熱コイル300を用いた場合は、長尺材200の長手方向端部209と長手方向中央部207とでは、焼入パターンと硬さ分布が相違し、「焼逃げ」が発生した。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の誘導加熱コイルを用いて長尺材を加熱するときは、例えば、長尺材の上壁のうち長手方向に直交する幅方向の端部の近傍を第1導体部が長手方向に沿って延びるように配置すると共に、第2導体部が溝の近傍をこの溝に沿って延びるように配置する。また、「く」字状の第3導体部が長尺材から遠ざかるように配置する。このような状態に第1、第2、及び第3導体部を配置し、これらに交流電流を流すと、第1導体部が上壁のうち幅方向の端部の近傍に位置しているので、この端部に強い渦電流が流れる。また、第2導体部が溝に沿って延びているので、この溝の近傍にも強い渦電流が流れる。一方、第3導体部は長尺材から遠ざかるように配置されているので、この第3導体部を流れる交流電流によっては長尺材に渦電流がほとんど発生しない。この結果、渦電流が上壁の幅方向端部の近傍と溝の近傍とに分散して流れ、これらの部分が集中的に加熱される。このため、これらの部分だけを適確に焼入温度まで加熱できる。即ち、所望の部分だけを適確に焼入温度にまで加熱できると共に、「焼き逃げ」も防止できることとなる。
【0039】
ここで、上記第1導体部は、上記長尺材の上壁のうち、上記長手方向に直交する幅方向の端部の近傍をこの端部に沿って上記長手方向に延びるものであり、かつ、上記第2導体部は、上記溝の近傍をこの溝に沿って延びるものであり、かつ、上記第3導体部は、上記長尺材から遠ざかるように延びるものである場合は、第1導体部が長尺材の上壁のうち長手方向に直交する幅方向の端部の近傍を長手方向に沿っていると共に、第2導体部が溝の近傍をこの溝に沿って延びている。また、「く」字状の第3導体部は長尺材から遠ざかるように延びている。従って、これら第1、第2、及び第3導体部に交流電流を流すと、第1導体部が上壁のうち幅方向の端部の近傍に位置しているので、この端部に強い渦電流が流れる。また、第2導体部が溝に沿って延びているので、この溝の近傍にも強い渦電流が流れる。一方、第3導体部は長尺材から遠ざかるように配置されているので、この第3導体部を流れる交流電流によっては長尺材に渦電流がほとんど発生しない。この結果、渦電流が上壁の幅方向端部の近傍と溝の近傍とに分散して流れ、これらの部分が集中的に加熱される。このため、これらの部分だけを適確に焼入温度まで加熱できる。即ち、所望の部分だけを適確に焼入温度にまで加熱できると共に、「焼き逃げ」も防止できることとなる。
【0040】
また、誘導加熱コイルが、上記長尺材の下壁の近傍に位置する、上記第2導体部に電気的に接続された第4導体部を備えた場合は、第1及び第2導体部で長尺材を加熱した後に急冷してこの長尺材を硬化した場合、第1及び第2導体部による渦電流は分散しているので、長尺材は部分的に加熱され、この加熱された部分だけが硬化する。このため、長尺材が変形するおそれがある。しかし、第4導体部で下壁を加熱し急冷して硬化させた場合、この硬化に起因する変形が、第1及び第2導体部で加熱されて硬化した部分に起因する変形と打ち消し合うので、長尺材全体の変形を低減できる。
【0041】
さらに、上記長尺材は、上記長手方向に延びる溝がこの長尺材の左右両側壁それぞれに形成されたものであり、かつ、上記第1、第2及び第3導体部それぞれは、互いに向き合う一対のものである場合は、一対の第1、第2及び第3導体部によって、上壁の幅方向の左右両端部の近傍と2つの溝の近傍とが適確に焼入温度まで加熱され、所望の部分だけを適確に加熱できることとなる。
【0042】
さらにまた、上記第4導体部は、上記長尺材の下壁のうち、上記長手方向に直交する幅方向の両端の近傍にそれぞれ配置される一対の導体からなるものである場合は、第1及び第2導体部によって加熱されて硬化した部分に起因する変形は、一対の導体からなる第4導体部で加熱されて硬化した部分に起因する変形によっていっそう確実に打ち消されるので、長尺材全体の変形がいっそう低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘導加熱コイルの一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1の誘導加熱コイルを模式的に示す斜視図である。
【図3】長尺材の側壁に向き合って配置された誘導加熱コイルを示す、(a)は本発明の誘導加熱コイルの場合を示す横断面図、(b)は従来の誘導加熱コイルの場合を示す横断面図である。
【図4】長尺材の側壁と誘導加熱コイルの位置を示す、(a)は本発明の誘導加熱コイルの場合の概略を示す側壁図、(b)は従来の誘導加熱コイルの場合の概略を示す側壁図であり、渦電流が二点鎖線で模式的に示されている。
【図5】長尺材に発生した渦電流を模式的に示す、(a)は本発明の誘導加熱コイルを用いたときの斜視図、(b)は従来の誘導加熱コイルを用いたときの斜視図であり、渦電流が二点鎖線で模式的に示されている。
【図6】長尺材の長手方向端部の焼入パターンを模式的に示す、(a)は、本発明の誘導加熱コイルを用いたときの焼入パターンを示す模式図、(b)は、従来の誘導加熱コイルを用いたときの焼入パターンを示す模式図である。
【図7】図6におけるc,d,e,f方向の硬さ分布を示すグラフであり、(a)は、本発明の誘導加熱コイルを用いたときのグラフ、(b)は、従来の誘導加熱コイルを用いたときのグラフである。
【符号の説明】
10 誘導加熱コイル
20,120 第1導体部
30,130 第2導体部
40,140 第3導体部
80,180 第4導体部
200 長尺材
202 長尺材の上壁
202a 上壁の両端部
204 長尺材の側壁
206 溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating coil that induction-heats a long material while relatively moving along the longitudinal direction of the long material.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, induction hardening that hardens a surface layer of a workpiece (workpiece) such as steel using induction heating has been widely used. In this induction hardening, an induction heating coil is used when heating the workpiece. For example, when induction-hardening a plurality of long materials as an object to be processed, the induction heating coil is fixed, and the plurality of long materials are sequentially moved in the longitudinal direction with the induction heating coil. Heat, then quench and cure.
[0003]
When a plurality of long materials are continuously heated in this way, an induced current (eddy current) flows also on the end surfaces of the long material at both ends in the longitudinal direction among the side walls of the long material. For this reason, the induced current flowing in the surface layer of the side wall at both ends in the longitudinal direction is reduced by the amount of the induced current flowing in the end face, and this surface layer is hardly heated to the quenching temperature. In this case, the surface layer on the side wall in the vicinity of both ends in the longitudinal direction is not sufficiently cured, and so-called “burn-out” occurs at both ends in the longitudinal direction.
[0004]
Such “burn-out” is prominently generated at the end of the long material on the heating start side. In addition, “quenching” occurs not only when a plurality of long materials are continuously induction-hardened, but also at both ends when a single long material is induction-hardened. Furthermore, it may occur at both ends of the tooth tip when the gear tooth tip is induction-hardened.
[0005]
By the way, when the long material is induction-hardened, this part is usually heated to the quenching temperature by using an induction heating coil that generates an induction current in the part to be hardened. In this case, not only the part to be cured but also other parts are heated to the quenching temperature, and this other part may be cured.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When a plurality of long materials with the above-mentioned “burn-out” are connected to each other and used longer, the longitudinal direction of each long material is used to remove the uncured portion (burn-out portion). Cut both ends. Therefore, there is a problem that the cost for the cutting work is required, and the material corresponding to both ends in the longitudinal direction is wasted.
[0007]
In addition, when the gear tip is induction hardened, if "burn-out" occurs at both ends of the tooth tip, the gear life is shortened due to pitching at both ends of the tooth tip during use of the gear. There's a problem.
[0008]
By the way, as described above, when the long material is induction-quenched, not only the portion to be cured but also other portions may be heated to the quenching temperature and cured. In this case, processing such as drilling may be applied to the other cured part. However, there is a problem in that the hardened other part is difficult to process, and the processing work is troublesome.
[0009]
In view of the above circumstances, the present invention is an induction heating coil that can sufficiently heat only one end of a long material side wall from one end to the other end to prevent “burn-out” and heat only a desired portion. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an induction heating coil according to the present invention induction-heats a long material while relatively moving along the longitudinal direction of the long material in which a groove extending in the longitudinal direction is formed on a side wall. In induction heating coil,
(1) a first conductor portion extending in a predetermined direction;
(2) a second conductor portion extending in parallel with the first conductor portion;
(3) A "<"-shaped third conductor extending in a direction substantially orthogonal to the first and second conductor portions, electrically connecting one end of the first conductor portion and one end of the second conductor portion. And a section.
[0011]
here,
(4) The first conductor portion extends in the longitudinal direction along the end portion in the vicinity of the end portion in the width direction orthogonal to the longitudinal direction, of the upper wall of the long material.
(5) The second conductor portion extends in the vicinity of the groove along the groove,
(6) The third conductor portion may be disposed away from the long material.
[0012]
The induction heating coil
(7) You may provide the 4th conductor part electrically connected to the said 2nd conductor part located in the vicinity of the lower wall of the said elongate material.
[0013]
further,
(8) The long material has grooves extending in the longitudinal direction formed on the left and right side walls of the long material,
(9) Each of the first, second, and third conductor portions may be a pair of facing each other.
[0014]
Furthermore,
(10) The fourth conductor portion may be composed of a pair of conductors arranged in the vicinity of both ends in the width direction orthogonal to the longitudinal direction, of the lower wall of the long material.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The induction heating coil of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
An embodiment of the induction heating coil according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0017]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the induction heating coil, and FIG. 2 is a perspective view schematically showing the induction heating coil of FIG.
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 5, a
[0023]
With reference to FIGS. 3 to 5, the eddy current generated in the
[0024]
FIG. 3 shows the induction heating coil arranged facing the side wall of the long material, (a) is a transverse sectional view showing the case of the induction heating coil of the present invention, and (b) is the case of the conventional induction heating coil. FIG. FIG. 4 shows the position of the side wall of the long material and the induction heating coil, (a) is a side view showing the outline in the case of the induction heating coil of the present invention, and (b) is the outline in the case of the conventional induction heating coil. The eddy current is schematically shown by a two-dot chain line. FIG. 5 schematically shows eddy currents generated in a long material, (a) is a perspective view when the induction heating coil of the present invention is used, and (b) is a case when a conventional induction heating coil is used. It is a perspective view, and an eddy current is typically shown by a two-dot chain line.
[0025]
As described above, a
[0026]
While maintaining the positional relationship between the
[0027]
On the other hand, as shown in FIG. 3B, the conventional
[0028]
When the
[0029]
When the
[0030]
That is, the
[0031]
Moreover, the
[0032]
On the other hand, when the conventional
[0033]
Referring to FIGS. 6 and 7, when a long material is induction-quenched using the induction heating coil of the present invention and the conventional induction heating coil, the hardness distribution at the longitudinal center and the hardness at the longitudinal end are as follows. Compare the distribution.
[0034]
FIG. 6 schematically shows a quenching pattern of the longitudinal end portion of the
[0035]
The material of the
[0036]
When the
[0037]
On the other hand, when the conventional
[0038]
【The invention's effect】
As described above, when a long material is heated using the induction heating coil of the present invention, for example, the first conductor portion is located near the end in the width direction orthogonal to the longitudinal direction on the upper wall of the long material. Is disposed so as to extend along the longitudinal direction, and the second conductor portion is disposed so as to extend in the vicinity of the groove along the groove. Further, the “<”-shaped third conductor portion is arranged so as to be away from the long material. When the first, second, and third conductor portions are arranged in such a state and an alternating current is passed through them, the first conductor portion is located near the end portion in the width direction of the upper wall. A strong eddy current flows through this end. In addition, since the second conductor portion extends along the groove, a strong eddy current flows also in the vicinity of the groove. On the other hand, since the third conductor portion is disposed away from the long material, an eddy current hardly occurs in the long material due to the alternating current flowing through the third conductor portion. As a result, the eddy current flows in a distributed manner in the vicinity of the end portion in the width direction of the upper wall and in the vicinity of the groove, and these portions are intensively heated. For this reason, only these portions can be accurately heated to the quenching temperature. That is, only a desired part can be heated to the quenching temperature accurately, and “burn-out” can be prevented.
[0039]
Here, the first conductor portion extends in the longitudinal direction along the end portion of the upper wall of the elongated material in the vicinity of the end portion in the width direction orthogonal to the longitudinal direction, and When the second conductor portion extends in the vicinity of the groove along the groove, and the third conductor portion extends away from the elongated material, the first conductor The portion extends along the longitudinal direction in the vicinity of the end portion in the width direction orthogonal to the longitudinal direction of the upper wall of the long material, and the second conductor portion extends in the vicinity of the groove along the groove. In addition, the “<”-shaped third conductor portion extends away from the long material. Therefore, when an alternating current is passed through the first, second, and third conductor portions, the first conductor portion is located near the end portion in the width direction of the upper wall. Current flows. In addition, since the second conductor portion extends along the groove, a strong eddy current flows also in the vicinity of the groove. On the other hand, since the third conductor portion is disposed away from the long material, an eddy current hardly occurs in the long material due to the alternating current flowing through the third conductor portion. As a result, the eddy current flows in a distributed manner in the vicinity of the end portion in the width direction of the upper wall and in the vicinity of the groove, and these portions are intensively heated. For this reason, only these portions can be accurately heated to the quenching temperature. That is, only a desired part can be heated to the quenching temperature accurately, and “burn-out” can be prevented.
[0040]
In addition, when the induction heating coil includes a fourth conductor portion that is located in the vicinity of the lower wall of the long material and is electrically connected to the second conductor portion, the first and second conductor portions When the long material is cured by quenching after heating the long material, the eddy currents due to the first and second conductor portions are dispersed, so the long material is partially heated and heated. Only the part is cured. For this reason, there exists a possibility that a long material may deform | transform. However, when the lower wall is heated by the fourth conductor portion and rapidly cooled and hardened, the deformation caused by this hardening counteracts with the deformation caused by the portions heated and hardened by the first and second conductor portions. The deformation of the entire long material can be reduced.
[0041]
Further, the long material has grooves extending in the longitudinal direction formed on the left and right side walls of the long material, and the first, second, and third conductor portions face each other. In the case of a pair, the pair of first, second and third conductor portions accurately heat the vicinity of the left and right end portions in the width direction of the upper wall and the vicinity of the two grooves to the quenching temperature. Only the desired part can be heated accurately.
[0042]
Furthermore, when the fourth conductor portion is composed of a pair of conductors respectively disposed in the vicinity of both ends in the width direction orthogonal to the longitudinal direction among the lower walls of the long material, And the deformation caused by the portion heated and cured by the second conductor portion is more reliably canceled by the deformation caused by the portion cured by the fourth conductor portion consisting of a pair of conductors. Is further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an induction heating coil according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the induction heating coil of FIG.
FIG. 3 shows an induction heating coil arranged facing the side wall of a long material, (a) is a cross-sectional view showing the case of the induction heating coil of the present invention, and (b) is a case of a conventional induction heating coil. FIG.
4A and 4B show a side wall of a long material and positions of induction heating coils, FIG. 4A is a side wall diagram showing an outline of the induction heating coil of the present invention, and FIG. 4B is an outline of a conventional induction heating coil. The eddy current is schematically shown by a two-dot chain line.
5A and 5B schematically show eddy currents generated in a long material, FIG. 5A is a perspective view when the induction heating coil of the present invention is used, and FIG. 5B is a view when a conventional induction heating coil is used. It is a perspective view, and an eddy current is typically shown by a two-dot chain line.
6A and 6B schematically show a quenching pattern of a longitudinal end portion of a long material, FIG. 6A is a schematic diagram showing a quenching pattern when the induction heating coil of the present invention is used, and FIG. It is a schematic diagram which shows a hardening pattern when using the conventional induction heating coil.
7 is a graph showing the hardness distribution in the c, d, e, and f directions in FIG. 6, (a) is a graph when the induction heating coil of the present invention is used, and (b) is a conventional graph. It is a graph when an induction heating coil is used.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記一対の側壁と前記上壁の境界の角部の近傍を前記長手方向に延びる第1導体部と、
前記溝の近傍を前記長手方向に延びる第2導体部と、
前記第1導体部の一端と前記第2導体部の一端とを電気的に接続すると共に、これら第1及び第2導体部に略直交する方向に延びて前記長尺材から遠ざかるように配置される「く」字状の第3導体部と、
前記一対の側壁と前記下壁の境界の角部の近傍を前記長手方向に延びる第4導体部とを備え、
前記第1、第2、第3、及び第4導体部それぞれは、互いに向き合う一対のものであることを特徴とする誘導加熱コイル。 A lower wall extending in the longitudinal direction, a pair of side walls each rising with a groove extending from the both ends in the width direction of the lower wall and extending in the longitudinal direction and extending in the longitudinal direction, and facing the lower wall In an induction heating coil having an upper wall extending in the longitudinal direction and induction-heating the side wall of the long material while relatively moving along the longitudinal direction of the long material having a rectangular cross section ,
A first conductor portion extending in the longitudinal direction near a corner of the boundary between the pair of side walls and the upper wall ;
A second conductor portion extending in the longitudinal direction in the vicinity of the groove ;
The one end of the first conductor portion and the one end of the second conductor portion are electrically connected , and are arranged so as to extend in a direction substantially orthogonal to the first and second conductor portions and away from the long material. A " ""shaped third conductor portion;
A fourth conductor portion extending in the longitudinal direction near the corner of the boundary between the pair of side walls and the lower wall ;
The induction heating coil , wherein each of the first, second, third, and fourth conductor portions is a pair facing each other .
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