JP3875359B2

JP3875359B2 - 高周波誘導加熱コイルの製造方法

Info

Publication number: JP3875359B2
Application number: JP17496997A
Authority: JP
Inventors: 秀夫小島; 旭長坂; 純男佐藤; 和広三沢
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2017-06-30
Also published as: JPH1126149A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波誘導加熱コイルの製造方法に関し、一層詳細には、ワークに相対するコイルの加熱面に溶接部を有しない、所謂、高周波誘導加熱コイルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高周波誘導加熱コイルの製造方法として、ワークに対面する面を含めたコイルの構成要素には全てロー付け処理が施されて全体を組み立てる方法が広く採用されている。
【０００３】
特公平４−１６２９３号公報には、この種のロー付け処理による高周波誘導加熱コイルの製造方法で製造されたコイルは、（１）寸法精度に限界がある、（２）寿命が短い、という欠点が指摘されている。
【０００４】
前記（１）、（２）の不都合を克服すべく、前記特公平４−１６２９３号公報では、円柱状の銅製むく材を切削加工して、実質的にワークに対面する部位にはロー付け接合部が露呈しないように構成した「高周波誘導加熱コイルの製造方法」が提案されている。
【０００５】
しかしながら、前記特公平４−１６２９３号公報に開示されている方法は、円柱状の材料から削りだし加工するものであるため、コイル自体の耐用性は向上するものの、加工工程数が多くなり、またこれに伴い加工寸法精度を維持するのに困難性がある。換言すれば、材料を切削除去する部分が多いため、材料の製品歩留まりがよいとはいえず、製造に長時間費やすとともに、製造コストも増大するという難点がある。
【０００６】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、高温下に誘導加熱処理されるワークに対面するコイルの加熱面にロー付けによる接合部位が露呈することのない、耐用性が向上し、製造が容易で品質に優れ、しかも廉価に製造することができる高周波誘導加熱コイルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明に係る高周波加熱誘導コイルの製造方法は、加熱対象であるワークの径および長さに対応した外形寸法に相当する寸法を持つ導電性角柱または板材を用いて、高周波誘導加熱コイルを製造するための方法であって、（１）前記導電性角柱または板材の長さ、幅および厚みの各規格寸法のうち、少なくとも該厚みが製造される高周波誘導加熱コイルの高さ寸法に一致するように被加工材を選択して、位置決めし、（２）次いで、前記被加工材の長手方向に沿ってその中央部位を長尺に切除して、該被加工材の両端部に第１と第２の鞍状凸部をそれぞれ形成する工程と、前記被加工材の長手方向に沿って延在し且つ平行に対向する両側面からなる第１と第２の長尺な側壁部に、仕切壁を挟んで前記第１の鞍状凸部から第２の鞍状凸部に至る第１と第２の冷却水用長溝をそれぞれ形成する工程と、前記中央部位を長尺に切除することによって得られた壁部の一部を取り除いて、前記第１の鞍状凸部から前記第２の鞍状凸部に至るように、前記第１と第２の長尺な側壁部と直交し前記被加工材の下面からなる第３の側壁部が開放された円弧状長溝を形成する工程と、を任意の順に実施し、（３）さらに、前記冷却水用長溝を第１と第２の蓋部材によって閉塞する工程と、前記第１と第２の冷却水用長溝に給電用導体を兼ねた冷却水導入・導出用管体を連結する工程と、前記一方の鞍状凸部の仕切壁にスペースを形成する工程と、を任意の順に実施することを特徴とする。
【００１１】
本発明の高周波誘導加熱コイルの製造方法によれば、予め加熱対象となるワークの寸法に対応するコイル外形寸法に見合った角柱または幅広板材を材料として用い、コイル外形の平面出しのために切削する部分が大幅に軽減されているため、加工処理工程数が減るとともに、加工寸法精度を維持することが容易となる。
【００１２】
また、本発明のコイル製造方法において、好適には、前記第１と第２の冷却水用長溝を形成する工程が、前記被加工材の平行に対向する両側面からなる第１と第２の長尺な側壁部に第１の鞍状凸部から第２の鞍状凸部に至るように直線状の溝を形成する工程と、前記第１と第２の鞍状凸部の隅角部に仕切壁を挟んで前記直線状の溝に連通する円弧状の溝を形成する工程とからなるものとし、前記第１と第２の鞍状凸部の隅角部の一部をアール切欠部として形成する工程を有するものとし、被加工材を、前記導電性角柱または板材の長さ、幅および厚みの各規格寸法のうち、少なくとも該厚みが製造される高周波誘導加熱コイルの高さ寸法に一致するように選択することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る高周波誘電加熱コイルにつき、その製造方法との関係で好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明に係るコイルを製造するための材料の一例として導電性材料からなる角柱１０を示す。前記角柱１０の材料として、ここでは無酸素銅切板（ＪＩＳＨ３１００Ｃ１０２０）で高さＨが約４０ｍｍ、幅Ｗが約６０ｍｍ、長さＬが約４２０ｍｍのものを用いた。この無酸素銅切板の寸法は、図２（ａ）に示すように、ハッチング断面で示す完成品としての誘導加熱コイルの外形寸法に合わせたものであり、市販品として入手可能である。したがって、前記の高さＨおよび幅Ｗ方向の各面については、必要箇所以外、加工を要しない。このため、後述するように角柱材料としての製品歩留まりが高い。また、前記コイルの外形寸法は、被加熱処理されるワークの寸法に見合った種々の寸法のものが必要であるが、市販品の板材は品揃えが豊富なため、好適なものを容易に選択できる。なお、角柱１０の材料は、銅に限定されることなく、電気良導体であればよいが、より好ましくは、例えば、前記無酸素銅切板あるいはタフピッチ銅切板等を用いることができる。また、たとえ、前記誘導加熱コイルの外形寸法に丁度適合する寸法の市販の角柱１０が存在しない場合であっても、その寸法に可及的近いサイズの角柱１０を選択すれば、必要最小限の切削加工等で所望の寸法の角柱１０が得られる。
【００１５】
参考までに、特公平４−１６２９３号公報に記載のある円柱材料を用いて誘導加熱コイルを製造しようとするときの円柱材料２の断面を図２（ｂ）に示す。この場合、図２（ａ）に示す本発明のコイルの寸法と同一寸法を得るためには、図２（ｂ）の円柱材料２のハッチング断面の部分のみを残して他の部分全てを切削する必要がある。これは、容易に諒解されるように、切削部位が極めて大きい。従って、円柱材料２の製品歩留まりは極めて悪い。
【００１６】
次に、図３に示すように、前記角柱１０を、コイルの長尺方向両端の鞍状凸部に相当する部分、すなわち、端部１４ａ、１４ｂを残して、二点鎖線部分を直方体状に切削加工する。前記寸法の角柱１０を用いたとき、Ｈ方向の切削深度は前記図３に示される高さｈを残した深さとする。このようにして、端部１４ａ、１４ｂを残して、図４に示すように鞍状凹部１６が形成される。該鞍状凹部１６を形成するために角柱１０から切削・除去される部分は、深さ（Ｈ−ｈ）が約２０ｍｍ、幅ｗが約６０ｍｍ、長さｌが約３８０ｍｍであった。
【００１７】
次いで、鞍状凸部１４ａ、１４ｂの隅角部を凹型アールエンドミル加工により切削して該隅角部に所謂アール加工を施し、アール切欠部１５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄを形成する。この場合、アール切欠部１５ａ〜１５ｄの曲率は約１４ｍｍで長さが約２０ｍｍであった。なお、図４では前記アール切欠部１５ａ〜１５ｄは直線状に視認されるが、実際は、前記のとおり、湾曲形状である。
【００１８】
さらに、図５に示すように、前記角柱１０の鞍状凹部１６が形成された後の残余の部分にその長手方向に沿って、前記鞍状凸部１４ａ、１４ｂの直下に至るように第１の長溝１８ａおよびその反対側に第２の長溝１８ｂを切削して形成する。この長溝１８ａ、１８ｂの形成にはエンドミル加工が利用される。これらの長溝１８ａ、１８ｂの深さはｄである。
【００１９】
その後、前記鞍状凸部１４ａ、１４ｂに前記第１および第２の長溝１８ａ、１８ｂの切削方向と直交する方向で、且つ該長溝１８ａ、１８ｂに連通するように鞍状凸部用溝２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂが形成される。この場合、前記溝２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂの深さは、前記長溝１８ａ、１８ｂの深さと同じｄである。なお、溝２０ａと２０ｂの間、溝２２ａと２２ｂの間には第１と第２の仕切壁２４ａ、２４ｂが形成される。
【００２０】
前記溝２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂの形成のための機械加工は、その溝底が円滑な湾曲面を形成するように、ＮＣマシンによる凸型エンドミル加工により行う。
【００２１】
さらに、図７に示すように、前記角柱１０に対し、一方の鞍状凸部１４ａの外側から他方の鞍状凸部１４ｂの外側に至るようにその第３の側壁部である下面が開放された逆Ｕ字形状の溝２５を形成する。この溝２５の頂部は角柱１０の高さｈに対して十分に上方へ延在していることから、鞍状凹部１６の長手方向に沿って切り欠かれて、長尺方向に貫通する円弧状の長溝２６が形成される。
【００２２】
次に、図８に示すように、前記溝２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂと前記長溝１８ａ、１８ｂとを蓋部材２８ａ、２８ｂによって閉塞する。図８から諒解されるように、蓋部材２８ａ、２８ｂは、それぞれ長溝１８ａ、１８ｂを閉塞するための長尺部２９ａ、２９ｂと、これらと一体的にその両端部から立ち上がってアール切欠部１５ａ〜１５ｄのアール部分を実質的に閉塞する短尺部３１ａ、３１ｂとから構成される。前記短尺部３１ａ、３１ｂによって閉塞されない第１と第２の仕切壁２４ａ、２４ｂ側には、開口部３３ａ、３３ｂが形成される。
【００２３】
さらに、図９に示すように、鞍状凸部１４ｂ側では前記開口部３３ａ、３３ｂを閉塞するように、該鞍状凸部１４ｂの上部に給電用導体を兼ねる冷却水導入・導出用管体としての湾曲した角パイプ３０ａ、３０ｂをロー付け処理により連結する。一方、前記他方の鞍状凸部１４ａの上部に、前記第１の仕切壁２４ａを挟んで前記開口部３３ａ、３３ｂを閉塞するように、給電用導体を兼ねる冷却水導入・導出用管体としての角パイプ３２ａ、３２ｂを同じくロー付け処理により連結する。
【００２４】
最後に、図１０に示すように前記一方の鞍状凸部１４ｂの仕切壁２４ｂを切削してスペース３４を形成し、該スペース３４の間隙に電気絶縁部材としてポリテトラフルオロエチレンの板材３５を挿入する。
【００２５】
コイルの使用に際しては、角パイプ３０ａと３２ａ、角パイプ３０ｂと３２ｂとにそれぞれ図示しない冷却水導入用管路が接続されるとともに、鞍状凸部１４ｂ側にあって板材３５を挟んで角柱１０の両側端部に導線（図示せず）が電気的に接続される。そして、図示しないワークがコイルの前記長尺方向に貫通する溝２５内に挿入され、電源が導入されて高周波誘導加熱コイルが加熱される。一方、角パイプ３０ａから角パイプ３２ａに対し長溝１８ａ、溝２２ａを通って冷却水が導入され、このコイル自体が冷却される。角パイプ３０ｂから角パイプ３２ｂに至る冷却水も同様の機能を達成する。このとき、従来のコイルを用いた場合は、加熱されたワークが対面するコイルの溝を画成する表面部分のロー付け処理された箇所が長時間の繰り返し使用により劣化し、冷却水の漏れの原因となるためコイルの寿命が短くなる。しかしながら、本発明に係る高周波誘導加熱コイルを用いた場合は、ワークが対面するコイルの溝を画成する表面部分にロー付け処理された箇所が存在しないため、この問題点は解消される。
【００２６】
なお、この実施の形態において、前記角柱１０の長手方向に沿ってその中央部位を長尺に切除して、該角柱１０の両端部に第１と第２の鞍状凸部１４ａ、１４ｂをそれぞれ形成する工程と、第１の鞍状凸部１４ａから第２の鞍状凸部１４ｂに至るように前記角柱１０の第１と第２の長尺な側壁部に、仕切壁２４ａ、２４ｂを挟んで第１と第２の冷却水用長溝１８ａ、１８ｂを形成する工程と、前記中央部位を長尺に切除することによって得られた壁部の一部を取り除いて、前記第１の鞍状凸部１４ａから前記第２の鞍状凸部１４ｂに至るように、前記角柱１０の第３の側壁部が開放された円弧状長溝２６を形成する工程とを、この順で実施するように説明したが、この工程は当該順序に限定されるものではなく、この順序を任意に入れ替えることもできる。
【００２７】
また、前記冷却水用長溝１８ａ、１８ｂを第１と第２の蓋部材２８ａ、２８ｂによって閉塞する工程と、前記第１と第２の冷却水用長溝１８ａ、１８ｂに給電用導体を兼ねた冷却水導入・導出用管体としての角パイプ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂを連結する工程と、前記一方の鞍状凸部１４ａまたは１４ｂの仕切壁２４ａまたは２４ｂにスペース３４を形成する工程とを、この順で実施するように説明したが、この工程は当該順序に限定されるものではなく、この順序を任意に入れ替えることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る高周波誘導加熱コイルの製造方法によれば、高温のワークに対面するコイル面にロー付け処理部分が存在しないため、ロー付け部分から劣化することなく漏水によるコイル交換の必要のほとんどない長寿命のコイルを製造することができる。
【００２９】
また、予め加熱対象となるワークの寸法に対応するコイル外形寸法に見合った角柱または幅広板材を材料として用いるため、コイル外形を形成するために切削加工を必要とする部分が大幅に軽減され、材料の製品歩留まりが高いという効果が達成される。
【００３０】
さらに、コイルを製造するための加工処理工程数が減るとともに、加工寸法精度を容易に維持することができる効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る製造方法によって製造される高周波誘導加熱コイルの被加工材である角柱の斜視図である。
【図２】図２（ａ）は本実施の形態に係る角柱から切り出される製品コイルの本体（ハッチング部分）と切除部分とを示す短軸側側面図であり、図２（ｂ）は、従来例に係る円柱材料を用いて、切り出される製品コイルの本体（ハッチング部分）と切除部分とを示す短軸側側面図である。
【図３】本実施の形態に係る製造方法により鞍状凹部を形成する工程を説明するための角柱の斜視図である。
【図４】鞍状凹部を形成後、さらに、軸方向両端の鞍状凸部の隅肉部にアール加工を施す工程を説明するための角柱の斜視図である。
【図５】角柱材料の長尺方向両側壁部に冷却水用長溝を形成する工程を説明するための角柱の斜視図である。
【図６】前記冷却水用長溝に連通する鞍状凸部用溝を形成する工程を説明するための角柱の斜視図である。
【図７】長尺方向に貫通する溝を形成する工程を説明するための角柱の斜視図である。
【図８】各冷却水用溝を蓋部材で閉塞する工程を説明するための角柱の斜視図である。
【図９】前記軸方向両端の鞍状凸部に、給電導体兼冷却水導入・導出用の各パイプを取付する工程を説明するための角柱の斜視図である。
【図１０】前記長尺方向両端の鞍状凸部の１つにスペースを形成する工程を説明するための角柱の斜視図である。
【符号の説明】
１０…角柱１４ａ、１４ｂ…鞍状凸部
１５ａ〜１５ｄ…アール切欠部１６…鞍状凹部
１８ａ、１８ｂ…長溝
２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ…鞍状凸部用溝
２４ａ、２４ｂ…仕切壁２５…溝
２６…長溝２８ａ、２８ｂ…蓋部材
２９ａ、２９ｂ…長尺部
３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ…角パイプ
３１ａ、３１ｂ…短尺部３５…板材

Claims

加熱対象であるワークの径および長さに対応した外形寸法に相当する寸法を持つ導電性角柱または板材を用いて、高周波誘導加熱コイルを製造するための方法であって、
（１）前記導電性角柱または板材の長さ、幅および厚みの各規格寸法のうち、少なくとも該厚みが製造される高周波誘導加熱コイルの高さ寸法に一致するように被加工材を選択して、位置決めし、
（２）次いで、前記被加工材の長手方向に沿ってその中央部位を長尺に切除して、該被加工材の両端部に第１と第２の鞍状凸部をそれぞれ形成する工程と、
前記被加工材の長手方向に沿って延在し且つ平行に対向する両側面からなる第１と第２の長尺な側壁部に、仕切壁を挟んで前記第１の鞍状凸部から第２の鞍状凸部に至る第１と第２の冷却水用長溝をそれぞれ形成する工程と、
前記中央部位を長尺に切除することによって得られた壁部の一部を取り除いて、前記第１の鞍状凸部から前記第２の鞍状凸部に至るように、前記第１と第２の長尺な側壁部と直交し前記被加工材の下面からなる第３の側壁部が開放された円弧状長溝を形成する工程と、
を任意の順に実施し、
（３）さらに、前記冷却水用長溝を第１と第２の蓋部材によって閉塞する工程と、
前記第１と第２の冷却水用長溝に給電用導体を兼ねた冷却水導入・導出用管体を連結する工程と、
前記一方の鞍状凸部の仕切壁にスペースを形成する工程と、
を任意の順に実施することを特徴とする高周波誘導加熱コイルの製造方法。
請求項１記載の高周波誘導加熱コイルの製造方法において、
前記第１と第２の冷却水用長溝を形成する工程が、前記被加工材の第１と第２の長尺な側壁部に第１の鞍状凸部から第２の鞍状凸部に至るように直線状の溝を形成する工程と、前記第１と第２の鞍状凸部の隅角部に仕切壁を挟んで前記直線状の溝に連通する円弧状の溝を形成する工程とからなることを特徴とする高周波誘導加熱コイルの製造方法。
請求項１または２記載の高周波誘導加熱コイルの製造方法において、
前記第１と第２の鞍状凸部の隅角部の一部をアール切欠部として形成する工程を有することを特徴とする高周波誘導加熱コイルの製造方法。