JP6108612B2

JP6108612B2 - Moving quenching device for long workpiece and moving quenching method

Info

Publication number: JP6108612B2
Application number: JP2013105233A
Authority: JP
Inventors: 彰宇田川; 潤二己之上
Original assignee: 富士電子工業株式会社
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: JP2014224298A

Description

本発明は、長尺状ワークの移動焼入装置、並びに、移動焼入方法に関するものである。 The present invention relates to a moving quenching apparatus for a long workpiece and a moving quenching method.

高周波電流が供給された加熱コイルをワーク（鉄鋼材料）に近接対向させると、ワーク表面に高周波誘導電流が励起され、ワークが誘導加熱される。そして、ワークの温度が焼入れ温度に達し、さらに冷却されることによって当該ワークは焼入れされる。 When the heating coil supplied with the high-frequency current is brought close to and opposed to the work (steel material), the high-frequency induction current is excited on the work surface, and the work is induction-heated. Then, when the temperature of the workpiece reaches the quenching temperature and is further cooled, the workpiece is quenched.

加熱コイルは、ワークの大きさや形状に合わせて形成される。ワークが長尺状である場合には、ワークの軸線に沿ってのびる直線状の加熱コイルを配置し、さらにワークを回転させると、ワークの全周面を均一に誘導加熱することができる。 The heating coil is formed in accordance with the size and shape of the workpiece. When the workpiece is long, when a linear heating coil extending along the workpiece axis is arranged and the workpiece is further rotated, the entire peripheral surface of the workpiece can be uniformly induction-heated.

また、従来、長さが異なるワークを、共通の加熱コイルで誘導加熱することができる移動焼入れと呼ばれる焼入れ方法を採用した高周波焼入装置が提案されている。特許文献１には、移動焼入れを実施することができる高周波焼入装置が開示されている。 Conventionally, there has been proposed an induction hardening apparatus that employs a quenching method called moving quenching, in which workpieces having different lengths can be induction-heated with a common heating coil. Patent Document 1 discloses an induction hardening apparatus capable of performing moving quenching.

特許文献１に開示されている高周波焼入装置は、１つのリング状の焼入コイル部（加熱コイル）を備えている。この焼入コイル部内にワークを配置し、焼入コイル部をワークの軸線方向に移動させることによってワークの周面を順次誘導加熱する。そして、ワークの全長に渡って誘導加熱が実施される。すなわち、焼入コイル部の移動距離を変更することによって、長さが異なる長尺状ワークを全長に渡って誘導加熱することができ、共通の焼入コイル部（加熱コイル）で、長さの異なる複数種類の長尺状ワークを誘導加熱（焼入れ）することができる。 The induction hardening apparatus disclosed in Patent Document 1 includes one ring-shaped hardening coil portion (heating coil). A work is disposed in the quenching coil section, and the peripheral surface of the work is sequentially induction-heated by moving the quenching coil section in the axial direction of the work. And induction heating is implemented over the full length of a workpiece | work. That is, by changing the moving distance of the quenching coil portion, it is possible to induction-heat long workpieces having different lengths over the entire length, and the common quenching coil portion (heating coil) Different types of long workpieces can be induction-heated (quenched).

特開平５−１４８５３１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-148531

ところで、特許文献１に開示されているような高周波焼入装置で長尺状ワークを移動焼入れする場合、誘導加熱当初は、ワーク自体が低温であるため、ワークと加熱コイルを停止させた状態で誘導加熱を実施する。そして、誘導加熱部位が、所定の温度まで昇温してからワークと加熱コイルとをある一定の速度で相対移動させ、ワークの加熱対象部位の全長に渡って誘導加熱（焼入れ）するのが一般的な移動焼入れである。そして、加熱部位の焼入れ深さが可能な限り均一になるように、ワークと加熱コイルの相対移動を開始するタイミングが図られると共に、相対移動速度が設定される。 By the way, when moving and quenching a long workpiece with an induction hardening apparatus as disclosed in Patent Document 1, since the workpiece itself is at a low temperature at the beginning of induction heating, the workpiece and the heating coil are stopped. Induction heating is performed. Then, after the temperature of the induction heating part is raised to a predetermined temperature, the work and the heating coil are relatively moved at a certain speed, and induction heating (quenching) is generally performed over the entire length of the part to be heated of the work. Moving quenching. And the timing which starts the relative movement of a workpiece | work and a heating coil is achieved, and a relative movement speed is set so that the hardening depth of a heating site | part may become as uniform as possible.

そのため、移動焼入れでは、１つのワークを焼入れするのに相当な時間が掛かる。そこで、ワークの焼入れ時間を短縮するための方法としては、誘導加熱を開始した直後からワークと加熱コイルとを相対移動させることと、相対移動速度を速めることが考えられる。ところが、これらの方法には次の様な問題がある。この問題を、図８（ａ）〜図８（ｃ）を参照しながら説明する。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、ワークＷを断面視したものであるが、ハッチングは施していない。 For this reason, in the case of moving quenching, it takes a considerable time to quench one workpiece. Therefore, as a method for shortening the work hardening time, it is conceivable to move the work and the heating coil relative to each other immediately after the induction heating is started and to increase the relative moving speed. However, these methods have the following problems. This problem will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 8 (c). FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views of the workpiece W, but are not hatched.

図８（ａ）に示す様に、長尺状のワークＷの外周面に、特許文献１に開示されている様な加熱コイル５０の１つの環状の誘導部５０ａを対向配置する。図８では、ワークＷに対して、加熱コイル５０の誘導部５０ａが右方へ移動するものとする。この誘導部５０ａに高周波電流を通電すると、ワークＷの外周面における領域５１が昇温する。ここで、領域５１とは、二点鎖線で示された上流側部位５１ａと下流側部位５１ｂとで挟まれた領域である。すなわち、ワークＷにおける誘導部５０ａと対向する部位が誘導加熱されると、誘導加熱部位だけではなく、ワークＷにおける誘導加熱部位に近接する部位に熱が伝達され、加熱コイル５０の誘導部５０ａの幅よりも若干広い幅の領域５１の温度が上昇する。 As shown in FIG. 8 (a), one annular guide portion 50a of the heating coil 50 as disclosed in Patent Document 1 is disposed on the outer peripheral surface of the long workpiece W so as to face each other. In FIG. 8, it is assumed that the guide portion 50a of the heating coil 50 moves to the right with respect to the workpiece W. When a high frequency current is passed through the induction portion 50a, the temperature of the region 51 on the outer peripheral surface of the workpiece W is increased. Here, the region 51 is a region sandwiched between the upstream portion 51a and the downstream portion 51b indicated by a two-dot chain line. That is, when the part of the work W facing the induction part 50a is induction-heated, heat is transmitted not only to the induction heating part but also to a part close to the induction heating part of the work W, and the induction part 50a of the heating coil 50 The temperature of the region 51 having a width slightly wider than the width rises.

そして、誘導加熱を開始した直後からワークＷと加熱コイル５０とを所定の速度で相対移動させる方法を採用すると、図８（ｂ）に示す様に、領域５１よりも下流側の領域５２は、良好に焼入れすることができるが、誘導加熱を開始した領域５１の加熱量が不足し、領域５１の焼入れ深さが不十分になる。すなわち、図８（ｂ）において符合６０で示す焼入パターンの焼入れ深さが、領域５１において浅くなる。 Then, if a method of moving the workpiece W and the heating coil 50 relative to each other at a predetermined speed immediately after starting the induction heating, as shown in FIG. Although quenching can be performed satisfactorily, the amount of heating in the region 51 where induction heating has started is insufficient, and the quenching depth in the region 51 becomes insufficient. That is, the quenching depth of the quenching pattern indicated by reference numeral 60 in FIG.

また、ワークＷと加熱コイル５０の相対移動速度を速める方法を採用すると、領域５２の加熱量が不足し（不図示）、領域５２の焼入れが不十分になる。すなわち、従来考えられる手法による移動焼入れでは、ワークＷの焼入れ対象部位を均一に焼入れすることと、焼入れ（誘導加熱）に要する時間を短縮することとを両立するのは困難である。 If a method of increasing the relative movement speed between the workpiece W and the heating coil 50 is employed, the heating amount in the region 52 is insufficient (not shown), and the region 52 is not sufficiently quenched. That is, it is difficult to achieve both the uniform quenching of the part to be quenched of the workpiece W and the reduction of the time required for quenching (induction heating) in the moving quenching by the conventionally considered method.

従来の移動焼入れについてさらに言及する。
図８（ｂ）の領域５１の加熱不足を補うために、誘導加熱を開始してから所定時間が経過した後にワークＷと加熱コイル５０とを相対移動させると、ワークＷにおける誘導加熱を開始した箇所の焼入れ深さを確保することができ、ワークＷには、図８（ｃ）に示す様な焼入パターン６１が形成される。すなわち、この場合には、領域５１の上流側部位５１ａ近傍の焼入れ深さが、図８（ｂ）に示す上流側部位５１ａ近傍の焼入れ深さよりも深くなっている。ところが、図８（ｃ）では、領域５１における最も下流側（加熱コイル５０が移動する方向の前方側であって、図８（ｃ）で見て右側）の下流側部位５１ｂの加熱量が最大となり、焼入パターン６１は、下流側部位５１ｂで必要以上に深く形成されてしまう。 Further reference is made to conventional transfer quenching.
In order to compensate for the insufficient heating of the region 51 in FIG. 8B, when the workpiece W and the heating coil 50 are relatively moved after a predetermined time has elapsed since the induction heating was started, the induction heating in the workpiece W was started. A quenching depth of the portion can be ensured, and a quenching pattern 61 as shown in FIG. That is, in this case, the quenching depth in the vicinity of the upstream portion 51a of the region 51 is deeper than the quenching depth in the vicinity of the upstream portion 51a shown in FIG. However, in FIG. 8C, the heating amount of the downstream portion 51b on the most downstream side in the region 51 (the front side in the direction in which the heating coil 50 moves and the right side in FIG. 8C) is maximum. Thus, the quenching pattern 61 is formed deeper than necessary in the downstream portion 51b.

これは、領域５１が、当初は停止状態で誘導加熱されており、このときには領域５１は全領域に渡って同様に昇温するが、領域５１が焼入れ温度に達してワークＷと加熱コイル５０とが相対移動すると、領域５１における上流側部位５１ａは、誘導加熱又は熱伝導の影響が直ちになくなるのに対して、下流側部位５１ｂは、加熱コイル５０による誘導加熱及び熱伝導の影響を比較的長く受けるためであると考えられる。すなわち、下流側部位５１ｂの加熱量が上流側部位５１ａよりも大となり、その結果、上流側部位５１ａの焼入れ深さが良好であったとしても、下流側部位５１ｂの加熱量が過剰になり、下流側部位５１ｂは無用に深く焼入れされてしまう。 This is because the region 51 is initially induction-heated in a stopped state, and at this time, the region 51 is similarly heated over the entire region, but the region 51 reaches the quenching temperature and the workpiece W and the heating coil 50 Is relatively moved, the upstream portion 51a in the region 51 immediately disappears from the influence of induction heating or heat conduction, whereas the downstream portion 51b has a relatively long influence of induction heating and heat conduction by the heating coil 50. It is thought to be for receiving. That is, the heating amount of the downstream part 51b becomes larger than that of the upstream part 51a, and as a result, even if the quenching depth of the upstream part 51a is good, the heating amount of the downstream part 51b becomes excessive, The downstream part 51b is deeply quenched unnecessarily.

そこで本件出願人は、上記とは別の方法を模索し、図９（ａ）に示す様な加熱コイル５３でワークＷの移動焼入れを試みた。加熱コイル５３は、環状の２つの誘導部（第１誘導部５３ａ、第２誘導部５３ｂ）を有する。第１誘導部５３ａと第２誘導部５３ｂは、電気的に直列に接続されており、第１誘導部５３ａと第２誘導部５３ｂには常に同一の高周波電流が流れる。また、図９（ａ）に示す様に、第１誘導部５３ａと第２誘導部５３ｂは、環の中心を一致させて近接配置されている。ワークＷは、第１誘導部５３ａと第２誘導部５３ｂ内を貫通するように配置される。そして、加熱コイル５３に高周波電流を供給すると、高周波電流は第１誘導部５３ａ及び第２誘導部５３ｂを流れ、ワークＷの外周面が誘導加熱（焼入れ）される。
これを図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照しながら説明する。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、ワークＷを断面視したものであるが、ハッチングは省略している。 Therefore, the applicant of the present application sought a method different from the above, and tried to move and quench the workpiece W with the heating coil 53 as shown in FIG. The heating coil 53 has two annular induction parts (a first induction part 53a and a second induction part 53b). The first induction part 53a and the second induction part 53b are electrically connected in series, and the same high-frequency current always flows through the first induction part 53a and the second induction part 53b. Further, as shown in FIG. 9A, the first guide portion 53a and the second guide portion 53b are arranged close to each other with the centers of the rings being matched. The workpiece W is disposed so as to penetrate through the first guiding portion 53a and the second guiding portion 53b. When a high frequency current is supplied to the heating coil 53, the high frequency current flows through the first induction portion 53a and the second induction portion 53b, and the outer peripheral surface of the workpiece W is induction heated (quenched).
This will be described with reference to FIGS. 9A to 9C. 9A to 9C are cross-sectional views of the workpiece W, but hatching is omitted.

加熱コイル５３は、図９（ａ）で見てワークＷに対して右方向に相対移動するものとすると、ワークＷには、第１誘導部５３ａによる誘導加熱の影響を受ける領域５５と、第２誘導部５３ｂによる誘導加熱の影響を受ける領域５６と、下流側の領域５７とが存在する。領域５５は、二点鎖線で示す上流側部位５４ａと中央部位５４ｂの間の領域であり、領域５６は、中央部位５４ｂと下流側部位５４ｃの間の領域であり、領域５７は、下流側部位５４ｃよりも下流側（右側）の領域である。 Assuming that the heating coil 53 moves relative to the work W in the right direction as viewed in FIG. 9A, the work W has a region 55 affected by induction heating by the first induction part 53a, and a first There are a region 56 affected by induction heating by the two induction part 53b and a region 57 on the downstream side. The region 55 is a region between the upstream portion 54a and the central portion 54b indicated by a two-dot chain line, the region 56 is a region between the central portion 54b and the downstream portion 54c, and the region 57 is a downstream portion. This is a region on the downstream side (right side) of 54c.

そして、加熱コイル５３に通電し、さらにワークＷに対して加熱コイル５３を相対移動させると、ワークＷの周面は、図９（ｂ）に示す様に焼入れされる。加熱コイル５３は、２つの誘導部（第１誘導部５３ａ、第２誘導部５３ｂ）を有しているので、ワークＷにおける第２誘導部５３ｂで誘導加熱された部位が、引き続き第１誘導部５３ａで誘導加熱されるため、図８（ｂ）の誘導部５０ａが１つしか設けられていない加熱コイル５０よりも、ワークＷに対する加熱コイル５３の相対移動の速度を速めることができる。よって、図９（ａ）に示すような加熱コイル５３を採用すると、ワークＷの焼入れを速やかに実施することができる。 Then, when the heating coil 53 is energized and the heating coil 53 is moved relative to the workpiece W, the peripheral surface of the workpiece W is quenched as shown in FIG. Since the heating coil 53 has two induction parts (a first induction part 53a and a second induction part 53b), the part of the workpiece W that is induction-heated by the second induction part 53b continues to be the first induction part. Since the induction heating is performed at 53a, the speed of the relative movement of the heating coil 53 with respect to the workpiece W can be increased as compared with the heating coil 50 provided with only one induction portion 50a in FIG. Therefore, when the heating coil 53 as shown in FIG. 9A is employed, the workpiece W can be quenched rapidly.

しかし、この場合には、図９（ｂ）に示す様に、ワークＷにおける領域５７の焼入れ深さは均一になるが、領域５５、５６の焼入れ深さは不均一になる。すなわち、誘導加熱開始直後は、ワークＷの温度が低いため、第２誘導部５３ｂに続いて第１誘導部５３ａによって誘導加熱される領域５６の加熱量が不足し、焼入れ深さが不十分になる。また、領域５５は、第２誘導部５３ｂが対向する機会がないため、加熱量が特に不足し、その分だけ焼入れ深さが浅くなってしまう。 However, in this case, as shown in FIG. 9B, the quenching depth of the region 57 in the workpiece W becomes uniform, but the quenching depth of the regions 55 and 56 becomes nonuniform. That is, immediately after the induction heating is started, the temperature of the workpiece W is low, so that the heating amount of the region 56 that is induction-heated by the first induction portion 53a following the second induction portion 53b is insufficient, and the quenching depth is insufficient. Become. In addition, since there is no opportunity for the second guiding portion 53b to face the region 55, the heating amount is particularly insufficient, and the quenching depth becomes shallow accordingly.

そこで、誘導加熱を開始した直後において、所定時間だけ加熱コイル５３とワークＷを相対移動させないようにすると、ワークＷの焼入れパターンは、図９（ｃ）に示す様に形成される。すなわち、領域５５、５６における加熱量が過剰になり、領域５５、５６における焼入れ深さが無用に深くなってしまう。 Therefore, immediately after the induction heating is started, if the heating coil 53 and the workpiece W are not moved relative to each other for a predetermined time, a quenching pattern of the workpiece W is formed as shown in FIG. That is, the heating amount in the regions 55 and 56 becomes excessive, and the quenching depth in the regions 55 and 56 becomes unnecessarily deep.

また、図１０（ａ）に示す様に、長尺状のワークＷ２に段部５８ａを有するフランジ部５８が設けられており、この段部５８ａを起点に外周面を移動焼入れする場合には、次の様な問題がある。ここで、ワークＷ２は、領域６２〜６４を有するものとし、領域６２は、段部５８ａを含む最も上流側の領域であり、上流側部位５９ａと、中央部位５９ｂの間の領域である。また、領域６３は、中央部位５９ｂと下流側部位５９ｃの間の領域である。さらに、領域６４は、下流側部位５９ｃよりも下流側（図１０（ａ）で見て右側）の領域である。 Further, as shown in FIG. 10 (a), a flange 58 having a stepped portion 58a is provided on the long workpiece W2, and when the outer peripheral surface is moved and quenched from the stepped portion 58a, There are the following problems. Here, the workpiece W2 has regions 62 to 64, and the region 62 is the most upstream region including the stepped portion 58a, and is a region between the upstream portion 59a and the central portion 59b. The region 63 is a region between the central portion 59b and the downstream portion 59c. Furthermore, the region 64 is a region on the downstream side (right side as viewed in FIG. 10A) from the downstream side portion 59c.

段部５８ａは、ワークＷ２の直径が大きい部位であり、他の部位よりも熱容量が大きい。そのため、段部５８ａの誘導加熱時間は、ワークの外周面にフランジ部５８（段部５８ａ）が設けられていない場合の誘導加熱時間よりも長く設定する必要がある。すなわち、誘導加熱を開始して停止状態での誘導加熱時間を長く設定する必要がある。 The stepped portion 58a is a portion where the diameter of the workpiece W2 is large, and has a larger heat capacity than other portions. Therefore, the induction heating time of the stepped portion 58a needs to be set longer than the induction heating time when the flange portion 58 (stepped portion 58a) is not provided on the outer peripheral surface of the workpiece. That is, it is necessary to set the induction heating time in the stopped state to be long by starting the induction heating.

しかし、加熱コイル５３の停止時間を長く設定する分だけ、ワークＷ２の段部５８ａ以外の領域６２、６３の誘導加熱が過剰になり、ワークＷ２には、図１０（ｂ）に示す様な焼入れパターン６５が形成されてしまう。すなわち、領域６２では、中央部位５９ｂに近付くほど必要以上に焼入れ深さが深くなり、領域６３では、さらに下流側部位に近付くほど焼入れ深さが深くなってしまう。 However, the induction heating of the regions 62 and 63 other than the stepped portion 58a of the work W2 becomes excessive by setting the stop time of the heating coil 53 longer, and the work W2 is quenched as shown in FIG. A pattern 65 is formed. That is, in the region 62, the quenching depth becomes deeper than necessary as it gets closer to the central portion 59b, and in the region 63, the quenching depth becomes deeper as it gets closer to the downstream portion.

ここで、図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、２つの誘導部５３ａ、５３ｂを有する加熱コイル５３の代わりに、図８（ａ）の様な誘導部５０ａを１つだけ有する加熱コイル５０を採用すると、ワークＷ２の移動焼入れを完了するのに相当な時間が掛かってしまう。 Here, in FIGS. 10A and 10B, instead of the heating coil 53 having the two induction portions 53a and 53b, the heating coil having only one induction portion 50a as shown in FIG. 8A. When 50 is employed, it takes a considerable time to complete the moving quenching of the workpiece W2.

そこで本発明は、均一な焼入れ深さの焼入れパターンが得られると共に、速やかな移動焼入れを実施することができる長尺状ワークの移動焼入装置、並びに、移動焼入方法を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a moving quenching apparatus for a long workpiece and a moving quenching method that can obtain a quenching pattern having a uniform quenching depth and can perform rapid moving quenching. It is said.

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、長尺状ワークの移動焼入装置であって、交流電源と、加熱コイルと、相対移動手段とを有し、前記相対移動手段は、加熱コイルと長尺状ワークとを、長尺状ワークの軸線に沿って相対移動させるものであり、前記加熱コイルは、第１加熱導体と第２加熱導体とを有しており、前記第１加熱導体と第２加熱導体は、各々前記長尺状ワークと対向配置可能であり、相対移動手段によって加熱コイルと長尺状ワークが相対移動すると、第１加熱導体は、長尺状ワークにおける第２加熱導体が対向している部位又は領域に対して第２加熱導体よりも遅れて対向し、前記交流電源は、前記加熱コイルに電力を供給するものであり、前記交流電源の電力を、第１加熱導体だけに供給する第１モードと、第１加熱導体と第２加熱導体に供給する第２モードのいずれかに切り換える切換手段を有することを特徴とする長尺状ワークの移動焼入装置である。 Invention of Claim 1 for solving the said subject is a moving quenching apparatus of a elongate workpiece | work, Comprising: It has AC power supply, a heating coil, and a relative movement means, The said relative movement means The heating coil and the elongated workpiece are relatively moved along the axis of the elongated workpiece, and the heating coil includes a first heating conductor and a second heating conductor, Each of the first heating conductor and the second heating conductor can be disposed opposite to the long workpiece, and when the heating coil and the long workpiece are relatively moved by the relative moving means, the first heating conductor is The second heating conductor is opposed to the portion or region facing the second heating conductor, and the AC power supply supplies power to the heating coil. The power of the AC power supply is A first mode for supplying only the first heating conductor; A moving quenching apparatus of the elongated workpiece, characterized in that it comprises a switching means for switching to either of the second mode for supplying the first heating conductor and the second heating conductor.

請求項１に記載の発明では、相対移動手段によって加熱コイルと長尺状ワークとが、長尺状ワークの軸線に沿って相対移動するので、長尺状ワークは、軸線に沿った長手方向に誘導加熱される。
加熱当初は、加熱コイルと長尺状ワークを相対移動させず、第１モードによって交流電源の電力を、加熱コイルの第１加熱導体のみに供給する。これにより、長尺状ワークにおける第１加熱導体が対向している部位又は領域のみが誘導加熱されて昇温する。
そして、長尺状ワークの誘導加熱されている部位が焼入れ温度まで昇温すると、切換手段によって第１モードから第２モードへ切り換え、交流電源の電力を加熱コイルの第２加熱導体にも供給する。これにより、長尺状ワークにおける第２加熱導体が対向する部位又は領域の誘導加熱が開始される。また、第２モードへ切り換えた際に、相対移動手段によって、加熱コイルと長尺状ワークとを相対移動させる。これにより、長尺状ワークにおける加熱コイルが対向する部位又は領域が移動する。すなわち、長尺状ワークの軸線に沿って、加熱コイルの第１加熱導体と第２加熱導体が移動する。
このとき、第１加熱導体が、長尺状ワークにおける第２加熱導体が対向している部位又は領域に対して第２加熱導体よりも遅れて対向するように、長尺状ワークと加熱コイルが相対移動する。すなわち、長尺状ワークにおける第２加熱導体によって誘導加熱された部位又は領域が、第１加熱導体によって誘導加熱される。そのため、第２加熱導体による誘導加熱によって、長尺状ワークにおける第２加熱導体が対向する部位又は領域が焼入れ温度まで昇温しなくても、当該部位又は領域は、第１加熱導体によってさらに誘導加熱されて昇温する機会が得られる。そして、当該部位又は領域を焼入れ温度まで昇温させることができる。
その結果、第１モードによって長尺状ワークにおける第１加熱導体によってのみ誘導加熱された部位又は領域の焼入れ深さと、第２モードによって長尺状ワークにおける第２加熱導体と第１加熱導体によって連続的に誘導加熱された部位又は領域の焼入れ深さとを、容易に均一化することができる。
また、加熱コイルと長尺状ワークの相対移動時には、長尺状ワークは第２加熱導体と第１加熱導体によって誘導加熱されるため、昇温し易い。よって、加熱コイルと長尺状ワークとを比較的速く相対移動させながら長尺状ワークを誘導加熱することができ、長尺状ワークの焼入れを速やかに終了することができる。
なお、第１モードから第２モードへの切換えは、誘導加熱を開始してから所定時間が経過した時点で行ってもよい。すなわち、誘導加熱を開始してから経過する時間をタイマで計測し、タイマが計測した時間が所定時間に達した時点をもって、ワークにおける第１加熱導体によって加熱されている部位又は領域が所定温度（焼入れ温度）に達したことを検出することができる。 In the first aspect of the present invention, the heating coil and the elongated workpiece are relatively moved along the axis of the elongated workpiece by the relative moving means, and therefore the elongated workpiece is moved in the longitudinal direction along the axis. Induction heating.
At the beginning of heating, the heating coil and the elongated workpiece are not moved relative to each other, and the power of the AC power supply is supplied only to the first heating conductor of the heating coil in the first mode. Thereby, only the site | part or area | region which the 1st heating conductor in a elongate workpiece | work opposes is induction-heated, and it heats up.
When the induction heated portion of the long workpiece is heated to the quenching temperature, the switching means switches from the first mode to the second mode, and the AC power is supplied to the second heating conductor of the heating coil. . Thereby, the induction heating of the site | part or area | region where the 2nd heating conductor in a elongate workpiece | work opposes is started. Further, when the mode is switched to the second mode, the heating coil and the elongated workpiece are relatively moved by the relative moving means. Thereby, the site | part or area | region where the heating coil in a elongate workpiece | work opposes moves. That is, the first heating conductor and the second heating conductor of the heating coil move along the axis of the long workpiece.
At this time, the elongate workpiece and the heating coil are arranged so that the first heating conductor faces the portion or region of the elongated workpiece facing the second heating conductor later than the second heating conductor. Move relative. That is, the site | part or area | region which was induction-heated by the 2nd heating conductor in a elongate workpiece | work is induction-heated by the 1st heating conductor. Therefore, even if the portion or region of the long workpiece facing the second heating conductor does not rise to the quenching temperature due to induction heating by the second heating conductor, the portion or region is further induced by the first heating conductor. Opportunities to be heated to raise the temperature are obtained. And the said site | part or area | region can be heated up to quenching temperature.
As a result, the quenching depth of the part or region that is induction-heated only by the first heating conductor in the long workpiece by the first mode and the second heating conductor and the first heating conductor in the long workpiece by the second mode are continuous. Therefore, it is possible to easily equalize the quenching depth of the portion or region that is induction-heated.
Further, when the heating coil and the long workpiece are moved relative to each other, the long workpiece is induction-heated by the second heating conductor and the first heating conductor, so that the temperature is easily increased. Therefore, the long workpiece can be induction-heated while relatively moving the heating coil and the long workpiece relatively quickly, and quenching of the long workpiece can be completed quickly.
The switching from the first mode to the second mode may be performed when a predetermined time has elapsed since the induction heating was started. That is, the time elapsed from the start of induction heating is measured with a timer, and when the time measured by the timer reaches a predetermined time, the part or region heated by the first heating conductor in the workpiece has a predetermined temperature ( It is possible to detect that the quenching temperature has been reached.

請求項２に記載の発明は、長尺状ワークの移動焼入方法であって、第１加熱導体と第２加熱導体とを有する加熱コイルを前記長尺状ワークに対向配置し、前記第１加熱導体に通電して、長尺状ワークにおける第１加熱導体に対向する部位又は領域の誘導加熱を開始し、当該誘導加熱部位又は領域が所定温度まで昇温すると、加熱コイルの第２加熱導体にも通電して長尺状ワークにおける第２加熱導体に対向する部位又は領域の誘導加熱を開始し、且つ、加熱コイルと長尺状ワークとを長尺状ワークの軸線方向に相対移動させて、長尺状ワークにおける第２加熱導体で誘導加熱した部位又は領域に第１加熱導体を対向させて誘導加熱することを特徴とする長尺状ワークの移動焼入方法である。 The invention according to claim 2 is a moving quenching method for a long workpiece, wherein a heating coil having a first heating conductor and a second heating conductor is arranged opposite to the long workpiece, and the first workpiece is moved to the first workpiece. When the heating conductor is energized to start induction heating of the part or region facing the first heating conductor in the long workpiece, and the induction heating part or region is heated to a predetermined temperature, the second heating conductor of the heating coil Is also energized to start induction heating of the portion or region of the long workpiece facing the second heating conductor, and the heating coil and the long workpiece are moved relative to each other in the axial direction of the long workpiece. A method of moving and quenching a long workpiece, wherein the first heating conductor is opposed to a portion or region of the long workpiece that is induction-heated by a second heating conductor, and induction heating is performed.

請求項２に記載の発明では、当初、第１加熱導体のみに通電して長尺状ワークにおける第１加熱導体に対向する部位のみを誘導加熱する。これにより、長尺状ワークにおける第１加熱導体が対向する部位が昇温し、やがて所定温度（例えば焼入れ温度）に達する。
そして、第２加熱導体にも通電して、長尺状ワークにおける第２加熱導体が対向する部位の誘導加熱を開始する。さらに加熱コイルと長尺状ワークとを長尺状ワークの軸線方向に相対移動させて、長尺状ワークにおける第２加熱導体で誘導加熱した部分を第１加熱導体で誘導加熱する。すなわち、長尺状ワークにおける第２加熱導体によって誘導加熱されて昇温した部位が、第１加熱導体によって誘導加熱されてさらに昇温する。
そのため、第２加熱導体によって誘導加熱された部位が、焼入れ温度に達しなくても、第１加熱導体によって重ねて誘導加熱することによって、焼入れ温度まで昇温させることができる。 In the invention according to claim 2, initially, only the first heating conductor is energized and only the portion of the long workpiece facing the first heating conductor is induction-heated. Thereby, the site | part which the 1st heating conductor in a elongate workpiece | work opposes temperature, and eventually reaches predetermined temperature (for example, quenching temperature).
And it supplies with electricity also to a 2nd heating conductor, and the induction heating of the site | part which the 2nd heating conductor opposes in a elongate workpiece | work is started. Further, the heating coil and the elongated workpiece are relatively moved in the axial direction of the elongated workpiece, and the portion of the elongated workpiece that has been induction heated by the second heating conductor is induction heated by the first heating conductor. That is, the portion of the elongated workpiece that has been heated by induction heating by the second heating conductor is further heated by induction heating by the first heating conductor.
Therefore, even if the part induction-heated by the second heating conductor does not reach the quenching temperature, the temperature can be raised to the quenching temperature by induction heating with the first heating conductor.

本発明の長尺状ワークの移動焼入装置では、長尺状ワークの焼入れ対象部位、又は焼入れ対象領域の焼入れ深さを均一化することができる。また、加熱コイルと長尺状ワークとを速やかに相対移動させることができ、長尺状ワークの焼入れを速やかに完了することができる。
また、本発明の長尺状ワークの移動焼入方法では、長尺状ワークの焼入れ対象部位、又は焼入れ対象領域の焼入れ深さを均一化することができると共に、長尺状ワークの焼入れを速やかに完了することができる。 In the moving quenching apparatus for a long workpiece according to the present invention, the quenching depth of the quenching target region or the quenching target region of the long workpiece can be made uniform. Moreover, a heating coil and a elongate workpiece | work can be rapidly moved relatively, and hardening of a elongate workpiece | work can be completed rapidly.
Further, in the moving quenching method for a long workpiece according to the present invention, the quenching depth of the long workpiece can be equalized and the quenching depth of the long workpiece can be made uniform. Can be completed.

移動焼入装置の誘導加熱装置の配線図である。It is a wiring diagram of the induction heating apparatus of a moving quenching apparatus. （ａ）は、移動焼入装置の加熱コイルが、ワークの誘導加熱を開始する直前の状態を示す一部縦断した正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の移動焼入装置の加熱コイルが移動装置によって移動した状態を示す正面図である。(A) is the partially longitudinal front view which shows the state just before the heating coil of a moving hardening apparatus starts the induction heating of a workpiece | work, (b) is the heating of the moving hardening apparatus of (a). It is a front view which shows the state which the coil moved with the moving apparatus. 誘導加熱装置の加熱コイルの主要部分の斜視図であり、（ａ）は、切換装置を第１モードに切り換えた状態を示しており、（ｂ）は、切換装置を第２モードに切り換えた状態を示している。It is a perspective view of the principal part of the heating coil of an induction heating apparatus, (a) has shown the state which switched the switching apparatus to the 1st mode, (b) has shown the state which switched the switching apparatus to the 2nd mode Is shown. 加熱コイルとワークとが相対移動しない状態で第１加熱導体のみに通電し、ワークの誘導加熱を開始した状態を示す移動焼入装置とワークの正面図である。FIG. 3 is a front view of a moving quenching apparatus and a workpiece showing a state in which only the first heating conductor is energized in a state where the heating coil and the workpiece do not move relative to each other and induction heating of the workpiece is started. 図４において、ワークの加熱領域が所定温度まで昇温し、ワークと加熱コイルの相対移動を開始すると共に、第２加熱導体にも通電した状態を示す移動焼入装置とワークの正面図である。FIG. 4 is a front view of the moving and quenching apparatus and the work showing a state in which the heating area of the work is heated to a predetermined temperature and relative movement between the work and the heating coil is started and the second heating conductor is energized. . 図５の状態に引き続き、加熱コイルがワークの表面を順に誘導加熱している状態を示す移動焼入装置とワークの正面図である。FIG. 6 is a front view of the moving quenching apparatus and the workpiece showing a state in which the heating coil is inductively heating the surface of the workpiece in order following the state of FIG. 5. フランジを有する長尺状のワークの縦断正面図であり、（ａ）は、誘導加熱を開始する直前の状態を示し、（ｂ）は、誘導加熱を終了した状態を示す。It is a vertical front view of the elongate workpiece | work which has a flange, (a) shows the state immediately before starting induction heating, (b) shows the state which complete | finished induction heating. 従来の加熱コイルが配置されたワークの縦断正面図であり、（ａ）は、誘導加熱を開始する直前の状態を示し、（ｂ）は、従来の手法によって、ワークの周面を移動焼入れした状態を示し、（ｃ）は、別の従来の手法によって、ワークの周面を移動焼入れした状態を示す。It is the vertical front view of the workpiece | work with which the conventional heating coil is arrange | positioned, (a) shows the state just before starting induction heating, (b) moved and quenched the peripheral surface of the workpiece | work by the conventional method. A state is shown, (c) shows the state which carried out the movement hardening of the surrounding surface of the workpiece | work by another conventional method. 図８とは別の従来の加熱コイルが配置されたワークの縦断正面図であり、（ａ）は、誘導加熱を開始する直前の状態を示し、（ｂ）は、従来の手法によって、ワークの周面を移動焼入れした状態を示し、（ｃ）は、別の従来の手法によって、ワークの周面を移動焼入れした状態を示す。It is a vertical front view of the workpiece | work with which the conventional heating coil different from FIG. 8 is arrange | positioned, (a) shows the state just before starting an induction heating, (b) shows the state of a workpiece | work by the conventional method. The state which carried out the movement hardening of the surrounding surface is shown, (c) shows the state which carried out the movement hardening of the surrounding surface of the workpiece | work by another conventional method. 図９に示す従来の加熱コイルが配置されたフランジ部を有する長尺状ワークの縦断正面図であり、（ａ）は、誘導加熱を開始する直前の状態を示し、（ｂ）は、移動焼入れを完了した状態を示す。It is a vertical front view of the elongate workpiece | work which has the flange part by which the conventional heating coil shown in FIG. 9 is arrange | positioned, (a) shows the state just before starting induction heating, (b) is moving quenching Indicates the completed state.

以下、図１〜図３（ａ）を参照しながら移動焼入装置１の構成を説明する。
移動焼入装置１は、交流電源２、トランス１８、加熱コイル３、移動装置４（図２に示す相対移動手段）、切換装置７（切換手段）、及び図示しない冷却ジャケットを有する。 Hereinafter, the configuration of the moving quenching apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3A.
The moving quenching apparatus 1 includes an AC power source 2, a transformer 18, a heating coil 3, a moving apparatus 4 (relative moving means shown in FIG. 2), a switching apparatus 7 (switching means), and a cooling jacket (not shown).

図１に示す様に、交流電源２は、商用電源１６からの給電を受ける高周波発振器１７を備えている。商用電源１６の交流は、高周波発振器１７によって高周波化される。すなわち、交流電源２は、高周波電力を出力することができる。 As shown in FIG. 1, the AC power source 2 includes a high-frequency oscillator 17 that receives power from a commercial power source 16. The AC of the commercial power supply 16 is increased in frequency by the high frequency oscillator 17. That is, the AC power supply 2 can output high-frequency power.

図１に示す様に、交流電源２は、トランス１８の一次側に接続されている。また、トランス１８の二次側には加熱コイル３が接続されている。交流電源２側から供給された高周波電力は、トランス１８で変流される。そして、加熱コイル３には変流された高周波電流が供給される。 As shown in FIG. 1, the AC power supply 2 is connected to the primary side of the transformer 18. The heating coil 3 is connected to the secondary side of the transformer 18. The high frequency power supplied from the AC power supply 2 side is transformed by the transformer 18. The heating coil 3 is supplied with the transformed high-frequency current.

図１及び図３（ａ）に示す様に、加熱コイル３は、第１加熱導体５と第２加熱導体６とを有している。第１加熱導体５と第２加熱導体６は、共に銅合金等の良導体で構成された管部材である。すなわち、第１加熱導体５と第２加熱導体６は、内部に空洞を有しており、この空洞には冷却液が循環供給される。冷却液の供給経路の図示は省略する。 As shown in FIGS. 1 and 3A, the heating coil 3 includes a first heating conductor 5 and a second heating conductor 6. Both the first heating conductor 5 and the second heating conductor 6 are tube members made of a good conductor such as a copper alloy. That is, the first heating conductor 5 and the second heating conductor 6 have a cavity inside, and the coolant is circulated and supplied to the cavity. The illustration of the coolant supply path is omitted.

図３（ａ）に示す様に、第１加熱導体５は、環状の誘導部５ａと、リード部２３、２４と、トランス１８の二次側の一端に接続される接続部１９と、第２加熱導体６側に接続される第１加熱導体側端子１５とを有する。すなわち、誘導部５ａの一端側には、リード部２３を介して接続部１９が配置されており、誘導部５ａの他端側には、リード部２４を介して第１加熱導体側端子１５が配置されている。第１加熱導体側端子１５は、リード部２４から突出又は起立する端子である。なお、図３（ａ）では、リード部２４の長さは、紙面の都合上、実際よりも短く描写している。 As shown in FIG. 3A, the first heating conductor 5 includes an annular induction portion 5a, lead portions 23 and 24, a connection portion 19 connected to one end on the secondary side of the transformer 18, and a second portion. It has the 1st heating conductor side terminal 15 connected to the heating conductor 6 side. That is, the connecting portion 19 is disposed on one end side of the guiding portion 5a via the lead portion 23, and the first heating conductor side terminal 15 is disposed on the other end side of the guiding portion 5a via the lead portion 24. Has been placed. The first heating conductor side terminal 15 is a terminal protruding or rising from the lead portion 24. In FIG. 3A, the length of the lead portion 24 is depicted shorter than the actual length due to space limitations.

第２加熱導体６は、環状の誘導部６ａと、リード部２１、２２と、トランス１８の二次側の他端に接続される接続部２０と、第１モード側端子８と、第２モード側端子９とを有する。誘導部６ａの一端側にはリード部２１を介して接続部２０が配置されている。また、リード部２１には、第１モード側端子８が配置されている。第１モード側端子８は、リード部２１から突出又は起立する端子である。さらに、誘導部６ａの他端側には、リード部２２を介して第２モード側端子９が配置されている。第２モード側端子９は、リード部２２から突出又は起立する端子である。なお、図３（ａ）では、リード部２２の長さは、紙面の都合上、実際よりも短く描写している。また、リード部２１における第１モード側端子８は、紙面の都合上、誘導部６ａに近い部位に描写しているが、実際には誘導部６ａからさらに離れた位置に設けられている。 The second heating conductor 6 includes an annular induction portion 6a, lead portions 21 and 22, a connection portion 20 connected to the other end on the secondary side of the transformer 18, a first mode side terminal 8, and a second mode. And a side terminal 9. A connecting portion 20 is disposed on one end side of the guiding portion 6a via a lead portion 21. In addition, the first mode side terminal 8 is disposed in the lead portion 21. The first mode side terminal 8 is a terminal protruding or standing from the lead portion 21. Further, the second mode side terminal 9 is disposed on the other end side of the guiding portion 6a via the lead portion 22. The second mode side terminal 9 is a terminal protruding or standing from the lead portion 22. In FIG. 3A, the length of the lead portion 22 is depicted shorter than the actual length due to space limitations. Further, the first mode side terminal 8 in the lead portion 21 is depicted in a portion close to the guiding portion 6a for the sake of space, but is actually provided at a position further away from the guiding portion 6a.

図１に示す様に、第１加熱導体側端子１５にはレバー１０が揺動可能に設けられている。第１加熱導体５の第１加熱導体側端子１５と、第２加熱導体６の第１モード側端子８及び第２モード側端子９と、レバー１０とで切換装置７（切換手段）が構成されている。切換装置７の動作は、図示しない制御装置によって制御されており、レバー１０が第１モード側端子８と第２モード側端子９のいずれかに選択的に切り換えられる。レバー１０は、固定部３６と、回動部３７とを有する。固定子３６は、第１加熱導体側端子１５に固定されている。回動部３７は、固定部３６の周囲に装着され、固定部３６を中心に回動することができる。 As shown in FIG. 1, the lever 10 is swingably provided on the first heating conductor side terminal 15. The first heating conductor side terminal 15 of the first heating conductor 5, the first mode side terminal 8 and the second mode side terminal 9 of the second heating conductor 6, and the lever 10 constitute a switching device 7 (switching means). ing. The operation of the switching device 7 is controlled by a control device (not shown), and the lever 10 is selectively switched to either the first mode side terminal 8 or the second mode side terminal 9. The lever 10 includes a fixed part 36 and a rotating part 37. The stator 36 is fixed to the first heating conductor side terminal 15. The rotating part 37 is mounted around the fixed part 36 and can be rotated around the fixed part 36.

移動装置４（相対移動手段）は、図２（ａ）に示す様に、ボールネジ１２、ナット部材１３、サーボモータ１４で構成されている。サーボモータ１４で回転駆動されるボールネジ１２にナット部材１３が螺合している。サーボモータ１４の動作は、図示しない制御装置によって制御される。移動装置４のボールネジ１２は、図示しない支持部材によって水平姿勢となるように支持されている。 The moving device 4 (relative moving means) includes a ball screw 12, a nut member 13, and a servo motor 14 as shown in FIG. A nut member 13 is screwed onto a ball screw 12 that is rotationally driven by a servo motor 14. The operation of the servo motor 14 is controlled by a control device (not shown). The ball screw 12 of the moving device 4 is supported in a horizontal posture by a support member (not shown).

ナット部材１３には、加熱コイル３が装着されている。また、ナット部材１３には、図示しない冷却ジャケットが装着されている。すなわち、加熱コイル３と図示しない冷却ジャケットは、ナット部材１３と一体にボールネジ１２に沿って往復移動が可能である。 A heating coil 3 is attached to the nut member 13. The nut member 13 is fitted with a cooling jacket (not shown). That is, the heating coil 3 and a cooling jacket (not shown) can reciprocate along the ball screw 12 together with the nut member 13.

また、移動焼入装置１は、長尺状ワークＷ１を支持する支持機構を有している。支持機構は、チャック２５、センタピン２６、駆動モータ２７を有する。長尺状ワークＷ１の一端は、チャック２５で把持され、長尺状ワークＷ１の他端側の端面には、図示しない凹部が設けられている。図示しない凹部にはセンタピン２６が係合する。駆動モータ２７は、チャック２５側に設けられている。長尺状ワークＷ１の両端が、チャック２５とセンタピン２６とで回転可能に両端支持されると、駆動モータ２７の回転中心と、長尺状ワークＷ１の軸心Ｃが一致する。そのため、駆動モータ２７を駆動すると、長尺状ワークＷ１は、軸心Ｃを中心に回転駆動される。 Moreover, the moving quenching apparatus 1 has a support mechanism for supporting the long workpiece W1. The support mechanism includes a chuck 25, a center pin 26, and a drive motor 27. One end of the long workpiece W1 is gripped by the chuck 25, and a concave portion (not shown) is provided on the end surface on the other end side of the long workpiece W1. A center pin 26 engages with a recess (not shown). The drive motor 27 is provided on the chuck 25 side. When both ends of the long workpiece W1 are rotatably supported by the chuck 25 and the center pin 26, the rotation center of the drive motor 27 and the axis C of the long workpiece W1 coincide. Therefore, when the drive motor 27 is driven, the long workpiece W1 is rotationally driven around the axis C.

さらに、移動焼入装置１は、図示しない制御装置を備えている。制御装置は、支持機構の駆動モータ２７、移動装置４のサーボモータ１４、交流電源２、切換装置７等を制御する。すなわち、制御装置によって移動装置４のサーボモータ１４が制御されることによって、ワークＷ１に対する加熱コイル３の移動が制御され、また、制御装置によって支持機構の駆動モータ２７が制御されることによって、ワークＷ１の回転が制御され、さらに、制御装置によって交流電源２が制御されることによって、加熱コイル３への高周波電流の供給が制御される。加えて、切換装置７が制御装置で制御され、図１に示すレバー１０が第２加熱導体６の第１モード側端子８と第２モード側端子９のいずれかに切り換えられる。レバー１０の切り換えは、交流電源２がＯＦＦの状態で実施する。 Furthermore, the moving quenching apparatus 1 includes a control device (not shown). The control device controls the drive motor 27 of the support mechanism, the servo motor 14 of the moving device 4, the AC power source 2, the switching device 7, and the like. That is, the movement of the heating coil 3 with respect to the workpiece W1 is controlled by controlling the servo motor 14 of the moving device 4 by the control device, and the driving motor 27 of the support mechanism is controlled by the control device. The rotation of W1 is controlled, and further, the AC power supply 2 is controlled by the control device, whereby the supply of the high-frequency current to the heating coil 3 is controlled. In addition, the switching device 7 is controlled by the control device, and the lever 10 shown in FIG. 1 is switched to either the first mode side terminal 8 or the second mode side terminal 9 of the second heating conductor 6. The lever 10 is switched while the AC power supply 2 is OFF.

また、図示しない制御装置は、タイマを有している。そのため、制御装置は、複数の制御を正確な時間差を置いて実施することができる。例えば、図示しないタイマは、制御装置が交流電源２をＯＮにして加熱コイル３に高周波電流を供給し、ワークＷ１の誘導加熱を開始してから所定時間が経過するのを計測することができる。 Further, the control device (not shown) has a timer. Therefore, the control device can perform a plurality of controls with an accurate time difference. For example, a timer (not shown) can measure the elapse of a predetermined time after the control device turns on the AC power supply 2 to supply a high-frequency current to the heating coil 3 and starts induction heating of the workpiece W1.

加熱コイル３への高周波電流の供給が開始されてから経過する時間と、ワークＷ１における第１加熱導体５によって高周波誘導電流が励起される部位の温度には相関関係がある。そして、ワークＷ１における誘導加熱されている部位が焼入れ温度に達するまでの時間は、予め行われた実験によって既知であり、この時間は、図示しない制御装置のメモリに記憶されている。 There is a correlation between the time elapsed since the start of the supply of the high-frequency current to the heating coil 3 and the temperature of the portion where the high-frequency induction current is excited by the first heating conductor 5 in the workpiece W1. The time until the part of the workpiece W1 that is induction-heated reaches the quenching temperature is known from experiments performed in advance, and this time is stored in the memory of a control device (not shown).

次に、移動焼入装置１でワークＷ１を焼入れする手順を説明する。
図２（ａ）に示す様に、ワークＷ１はフランジ部２８と外周面２９を有している。フランジ部２８は、ワークＷ１の外周面２９と連続する段部２８ａを形成している。外周面２９と段部２８ａには、Ｒ部２８ｂが形成されており、このＲ部２８ｂも焼入れ対象部位である。ワークＷ１の誘導加熱の対象部位は、段部２８ａ、及び段部２８ａと連続する外周面２９である。すなわち、図７（ａ）に示す段部２８ａと、第１領域３１、第２領域３２、第３領域３３が、誘導加熱領域である。第１領域３１は、二点鎖線で示す上流側部位１１ａと中央部位１１ｂの間の領域であり、段部２８ａを含む部位である。第２領域３２は、中央部位１１ｂと下流側部位１１ｃの間の領域である。第３領域３３は、下流側部位１１ｃよりも下流側（図７（ａ）で見て右側）の領域である。 Next, a procedure for quenching the workpiece W1 with the moving quenching apparatus 1 will be described.
As shown in FIG. 2A, the workpiece W <b> 1 has a flange portion 28 and an outer peripheral surface 29. The flange portion 28 forms a stepped portion 28a that is continuous with the outer peripheral surface 29 of the workpiece W1. An R portion 28b is formed on the outer peripheral surface 29 and the stepped portion 28a, and this R portion 28b is also a part to be quenched. The target site for induction heating of the workpiece W1 is the step portion 28a and the outer peripheral surface 29 continuous with the step portion 28a. That is, the step portion 28a shown in FIG. 7A, the first region 31, the second region 32, and the third region 33 are induction heating regions. The first region 31 is a region between the upstream portion 11a and the central portion 11b indicated by a two-dot chain line, and is a portion including the step portion 28a. The second region 32 is a region between the central portion 11b and the downstream portion 11c. The third region 33 is a region on the downstream side (right side as viewed in FIG. 7A) from the downstream side portion 11c.

支持機構（チャック２５、センタピン２６）でワークＷ１の両端を支持し、図２（ａ）及び図７（ａ）に示す様に、加熱コイル３を誘導加熱開始位置に配置する。すなわち、加熱コイル３の第１加熱導体５の誘導部５ａが、ワークＷ１のフランジ部２８の段部２８ａに近接対向するように配置される。第１加熱導体５の誘導部５ａ及び第２加熱導体６の誘導部６ａの環の中心は、ワークＷ１の軸心Ｃと一致している。 Both ends of the workpiece W1 are supported by the support mechanism (chuck 25, center pin 26), and the heating coil 3 is disposed at the induction heating start position as shown in FIGS. 2 (a) and 7 (a). That is, the induction part 5a of the first heating conductor 5 of the heating coil 3 is disposed so as to face and face the step part 28a of the flange part 28 of the workpiece W1. The centers of the rings of the induction part 5a of the first heating conductor 5 and the induction part 6a of the second heating conductor 6 coincide with the axis C of the workpiece W1.

図４、図７（ａ）に示すワークＷ１の第１領域３１は、誘導加熱開始時に、加熱コイル３の第１加熱導体５の誘導部５ａと近接する領域であり、ワークＷ１の外周面２９から段部２８ａにかけて拡がる領域であり、第１加熱導体５に高周波電流が通電された際に誘導加熱の影響を受ける領域である。第１加熱導体５（誘導部５ａ）は、横断面が四角形であり、隣接する２辺が同時に段部２８ａと外周面２９に近接対向している。 The first region 31 of the workpiece W1 shown in FIGS. 4 and 7A is a region adjacent to the induction portion 5a of the first heating conductor 5 of the heating coil 3 at the start of induction heating, and the outer peripheral surface 29 of the workpiece W1. This is a region that extends from the step portion 28 a to the step portion 28 a, and is a region that is affected by induction heating when a high-frequency current is applied to the first heating conductor 5. The first heating conductor 5 (induction part 5a) has a quadrangular cross section, and two adjacent sides are simultaneously facing the stepped part 28a and the outer peripheral surface 29 at the same time.

ワークＷ１の第２領域３２は、誘導加熱開始時に、加熱コイル３の第２加熱導体６の誘導部６ａと近接する領域であり、第２加熱導体６に高周波電流が通電された際に誘導加熱の影響を受ける領域である。第２加熱導体６も第１加熱導体５と同様に横断面が四角形であり、１辺がワークＷ１の外周面２９に近接対向している。 The second region 32 of the work W1 is a region adjacent to the induction portion 6a of the second heating conductor 6 of the heating coil 3 at the start of induction heating, and induction heating is performed when a high-frequency current is applied to the second heating conductor 6. It is an area affected by Similarly to the first heating conductor 5, the second heating conductor 6 has a quadrangular cross section, and one side is close to and opposed to the outer peripheral surface 29 of the workpiece W1.

図示しない制御装置は、交流電源がＯＦＦの状態で切換装置７のレバー１０を図３（ａ）に示す様に第１モード側端子８に切換え、さらに支持機構の駆動モータ２７を駆動し、その後、交流電源をＯＮにする。このとき、加熱コイル３の第１加熱導体５（誘導部５ａ）と第２加熱導体６（誘導部６ａ）は、ワークＷ１に対して軸心Ｃに沿う方向へ移動せず、図４に示す位置（誘導加熱開始位置）で停止している。そして、交流電源２から供給された高周波電流は、図３（ａ）に示す様に、第１加熱導体５のみに流れる。その結果、図７（ａ）に示すワークＷ１の第１領域３１のみ誘導加熱が開始されて昇温する。 A control device (not shown) switches the lever 10 of the switching device 7 to the first mode side terminal 8 as shown in FIG. 3 (a) in a state where the AC power is OFF, and further drives the drive motor 27 of the support mechanism. Turn on the AC power. At this time, the first heating conductor 5 (induction part 5a) and the second heating conductor 6 (induction part 6a) of the heating coil 3 do not move in the direction along the axis C with respect to the workpiece W1, and are shown in FIG. Stops at the position (induction heating start position). And the high frequency current supplied from the alternating current power supply 2 flows only into the 1st heating conductor 5, as shown to Fig.3 (a). As a result, only the first region 31 of the workpiece W1 shown in FIG.

領域３１が所定温度（焼入れ温度）に達すると、図示しない制御装置は、移動装置４のサーボモータ１４を駆動させ、加熱コイル３を段部２８ａから遠ざかる方向（右方）へ移動させる。すなわち、図示しないタイマによって計測された時間が、所定時間に達すると、制御装置は、領域３１が所定温度（焼入れ温度）に達したと見なし、加熱コイル３を移動させる。 When the region 31 reaches a predetermined temperature (quenching temperature), a control device (not shown) drives the servo motor 14 of the moving device 4 to move the heating coil 3 in a direction (rightward) away from the step portion 28a. That is, when the time measured by a timer (not shown) reaches a predetermined time, the control device considers that the region 31 has reached a predetermined temperature (quenching temperature) and moves the heating coil 3.

また、図示しない制御装置は、交流電源がＯＦＦの状態で切換装置７のレバー１０を図３（ｂ）に示す様に第２モード側端子９に切り換える。そのため、交流電源をＯＮ状態にすると、交流電源２から供給される高周波電流は、第１加熱導体５と第２加熱導体６に流れる。図３（ｂ）では、ある一瞬における高周波電流の流れの方向を矢印で示している。その結果、ワークＷ１の外周面２９における第２領域３２の誘導加熱が開始される。第２領域３２が十分に昇温しないうちに、第２加熱導体６が第２領域３２から離れるが、図５に示す様に、続いて第１加熱導体５が第２領域３２に近接対向し、第２領域３２は第１加熱導体５によって誘導加熱され、第２領域３２は焼入れ温度まで昇温する。 A control device (not shown) switches the lever 10 of the switching device 7 to the second mode side terminal 9 as shown in FIG. Therefore, when the AC power supply is turned on, the high-frequency current supplied from the AC power supply 2 flows through the first heating conductor 5 and the second heating conductor 6. In FIG.3 (b), the direction of the flow of the high frequency current in a certain moment is shown by the arrow. As a result, induction heating of the second region 32 on the outer peripheral surface 29 of the workpiece W1 is started. The second heating conductor 6 moves away from the second region 32 before the second region 32 is sufficiently heated. However, as shown in FIG. The second region 32 is induction-heated by the first heating conductor 5, and the second region 32 is heated to the quenching temperature.

第１加熱導体５が第２領域３２を誘導加熱しているとき、第２加熱導体６は、第３領域３３を誘導加熱している。そのため、第２領域３２が焼入れ温度に達したときに、第３領域３３における第２加熱導体６（誘導部６ａ）が対向する部位はある程度の温度まで昇温している。そして、さらに当該部位は移動してきた第１加熱導体５（誘導部５ａ）によって引き続き誘導加熱されて焼入れ温度まで昇温する。 When the first heating conductor 5 is induction heating the second region 32, the second heating conductor 6 is induction heating the third region 33. For this reason, when the second region 32 reaches the quenching temperature, the portion of the third region 33 facing the second heating conductor 6 (induction portion 6a) is heated to a certain temperature. Further, the portion is further induction-heated by the first heating conductor 5 (induction portion 5a) that has moved to raise the temperature to the quenching temperature.

このように、ワークＷ１の段部２８ａ及び外周面２９は、左方から右方へ順に焼入れ温度に達し、さらに図示しない冷却液噴射装置から噴射される冷却液によって急冷され、ワークＷ１は、左方から右方へ順に焼入れされる。図６は、誘導部５ａ、６ａが、ワークＷ１の右端に接近した状態を示している。また、図６において、右上から左下に傾斜するハッチングと、左上から右下に傾斜するハッチングで示す部分は、焼入れされた領域を示す。図６において、ワークＷ１における誘導部６ａが対向する領域３４は、右上から左下へ傾斜するハッチングで示されている。図６において領域３４は、未だ焼入れ温度には達しておらず、その右側の領域３５は、ほとんど昇温していない領域である。加熱コイル３は、速やかにワークＷ１の右方へ移動し、領域３４は、誘導部６ａに続いて誘導部５ａによって誘導加熱されて焼入れ温度まで昇温し、同様に領域３５も焼入れ温度まで昇温する。 Thus, the stepped portion 28a and the outer peripheral surface 29 of the work W1 reach the quenching temperature in order from the left to the right, and are further rapidly cooled by the coolant injected from a coolant injection device (not shown). Quenched in order from right to left. FIG. 6 shows a state in which the guide portions 5a and 6a approach the right end of the workpiece W1. In FIG. 6, hatched portions that are inclined from the upper right to the lower left and hatched portions that are inclined from the upper left to the lower right indicate quenched regions. In FIG. 6, the region 34 of the workpiece W1 facing the guiding portion 6a is indicated by hatching inclined from the upper right to the lower left. In FIG. 6, the region 34 has not yet reached the quenching temperature, and the region 35 on the right side thereof is a region where the temperature has hardly increased. The heating coil 3 quickly moves to the right side of the workpiece W1, and the region 34 is heated by induction by the induction unit 5a following the induction unit 6a to raise the quenching temperature. Similarly, the region 35 also rises to the quenching temperature. Warm up.

外周面２９における第２領域３２よりも下流側（右側）の部分は、第２加熱導体６（誘導部６ａ）で誘導加熱されてある程度昇温した状態で、さらに第１加熱導体５（誘導部５ａ）で誘導加熱されるので、加熱される機会が２回ある。そのため、移動焼入装置１の加熱コイル３は、従来の移動焼入装置の加熱コイルよりも速く移動させることができ、ワークＷ１の焼入れを速やかに完了することができる。 A portion of the outer peripheral surface 29 on the downstream side (right side) of the second region 32 is inductively heated by the second heating conductor 6 (induction portion 6a) and heated to some extent, and further the first heating conductor 5 (induction portion). Since it is induction-heated in 5a), there are two opportunities to be heated. Therefore, the heating coil 3 of the moving quenching apparatus 1 can be moved faster than the heating coil of the conventional moving quenching apparatus, and quenching of the workpiece W1 can be completed quickly.

すなわち、第２加熱導体６は、ワークＷ１の第２領域３２から第３領域３３側へ移動し、第３領域３３を誘導加熱しながらワークＷ１に沿って右方へ移動する。また、第１加熱導体５は、第２加熱導体６に追従して移動し、第２加熱導体６が誘導加熱した外周面２９を、第２加熱導体６よりも遅れたタイミングで誘導加熱する。その結果、第３領域３３における外周面２９は、良好に誘導加熱されて焼入れ温度まで昇温する。なお、図示しない冷却液噴射装置が、第１加熱導体５に追従して移動し、加熱コイル３が誘導加熱して焼入れ温度まで昇温した部位に順次冷却液を噴射供給し、当該部位を急冷する。 That is, the second heating conductor 6 moves from the second region 32 to the third region 33 side of the work W1, and moves to the right along the work W1 while induction heating the third region 33. Further, the first heating conductor 5 moves following the second heating conductor 6, and the outer peripheral surface 29 heated by induction by the second heating conductor 6 is induction-heated at a timing later than the second heating conductor 6. As a result, the outer peripheral surface 29 in the third region 33 is satisfactorily heated by induction and raised to the quenching temperature. A coolant injection device (not shown) moves following the first heating conductor 5 and sequentially injects and supplies coolant to the portion where the heating coil 3 is induction-heated and heated to the quenching temperature, thereby rapidly cooling the portion. To do.

そして、図７（ｂ）に示す様に、第３領域３３の焼入れが完了すると、当該ワークＷ１の移動焼入れは完了する。ワークＷ１の焼入れ対象部位（領域３１〜３３）は、略均一に焼入れされ、焼入れ深さが略均一の焼入れパターン３０が形成される。すなわち、移動焼入装置１は、ワークＷ１の移動焼入れを速やかに完了することができると共に、焼入れ対象部位（領域３１〜３３）の焼入れパターン３０（焼入れ深さ）の均一化を図ることができる。 Then, as shown in FIG. 7B, when the quenching of the third region 33 is completed, the moving quenching of the workpiece W1 is completed. The quenching target parts (regions 31 to 33) of the workpiece W1 are quenched substantially uniformly, and a quenching pattern 30 having a substantially uniform quenching depth is formed. In other words, the moving quenching apparatus 1 can quickly complete the moving quenching of the workpiece W1, and can also equalize the quenching pattern 30 (quenching depth) of the portion to be quenched (regions 31 to 33). .

第１加熱導体５の誘導部５ａがワークＷ１の外周面２９の第３領域３３を通過すると、図示しない制御装置は、駆動モータ２７を停止させ、ワークＷ１の回転を停止させる。また、制御装置は、交流電源をＯＦＦにすると共に、切換装置７のレバー１０を第１モード側端子８へ切り換える。さらに制御装置は、移動装置４のサーボモータ１４を駆動し、加熱コイル３を図７（ｂ）に示す位置から図７（ａ）に示す位置まで移動させる。 When the guide portion 5a of the first heating conductor 5 passes through the third region 33 of the outer peripheral surface 29 of the workpiece W1, the control device (not shown) stops the drive motor 27 and stops the rotation of the workpiece W1. Further, the control device turns off the AC power supply and switches the lever 10 of the switching device 7 to the first mode side terminal 8. Further, the control device drives the servo motor 14 of the moving device 4 to move the heating coil 3 from the position shown in FIG. 7B to the position shown in FIG.

また、別のワークが支持機構（チャック２５、センタピン２６）に装着されると、制御装置は、上記の制御を繰り返す。 When another work is mounted on the support mechanism (chuck 25, center pin 26), the control device repeats the above control.

図２、図７では、外周面２９にフランジ部２８を有するワークＷ１を焼入れする場合を示したが、移動焼入装置１は、フランジ部がない長尺状のワークであってもワークＷ１と同様に速やかな焼入れと、焼入れパターン（焼入れ深さ）の均一化とを両立させて実施することができる。 2 and 7, the case where the workpiece W1 having the flange portion 28 on the outer peripheral surface 29 is quenched is shown. However, the moving quenching apparatus 1 is not limited to the workpiece W1 even if it is a long workpiece having no flange portion. Similarly, rapid quenching and uniformization of the quenching pattern (quenching depth) can be achieved at the same time.

１移動焼入装置
２交流電源
３加熱コイル
４移動装置（相対移動手段）
５第１加熱導体
６第２加熱導体
７切換装置（切換手段）
８第１モード側端子
９第２モード側端子
Ｃ長尺状ワークの軸線
Ｗ１長尺状ワーク 1 Moving quenching device 2 AC power source 3 Heating coil 4 Moving device (relative movement means)
5 1st heating conductor 6 2nd heating conductor 7 Switching device (switching means)
8 First Mode Side Terminal 9 Second Mode Side Terminal C Long Workpiece Axis W1 Long Workpiece

Claims

A moving and quenching device for long workpieces,
An AC power source, a heating coil, and a relative moving means;
The relative movement means is configured to relatively move the heating coil and the elongated workpiece along the axis of the elongated workpiece,
The heating coil has a first heating conductor and a second heating conductor,
Each of the first heating conductor and the second heating conductor can be disposed opposite to the elongated workpiece,
When the heating coil and the long workpiece are relatively moved by the relative movement means, the first heating conductor is delayed from the second heating conductor with respect to the portion or region of the long workpiece facing the second heating conductor. Opposite,
The AC power supply supplies power to the heating coil,
A switching means for switching between the first mode for supplying the power of the AC power source only to the first heating conductor and the second mode for supplying the power to the first heating conductor and the second heating conductor. Moving quenching equipment for scale workpieces.

A method of moving and quenching long workpieces,
A heating coil having a first heating conductor and a second heating conductor is disposed opposite to the elongated workpiece,
Energizing the first heating conductor, starting induction heating of the part or region facing the first heating conductor in the long workpiece,
When the induction heating part or region is heated to a predetermined temperature, the second heating conductor of the heating coil is energized to start induction heating of the part or region facing the second heating conductor in the long workpiece, and
The heating coil and the elongated workpiece are relatively moved in the axial direction of the elongated workpiece, and the first heating conductor is opposed to the portion or region of the elongated workpiece that is induction-heated by the second heating conductor, and induction heating is performed. A method for moving and quenching a long workpiece characterized by the above.