JP7473961B2 - Induction Heating Method - Google Patents
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Description
本発明は、容積に大小の部分を有するワークの誘導加熱方法に関するものである。 The present invention relates to a method for induction heating a workpiece having both large and small volumes.
従来、ワークを高周波誘導加熱する場合、ワークの長手方向に沿う加熱コイルを使用し、ワークを回転させる方法と、軸状ワークの長手方向の一部の周面を囲う環状の加熱コイルを、ワークの長手方向に沿って移動させる、いわゆる「移動焼き」と称される方法のいずれかが採用されている。
前者の誘導加熱コイルは、例えば特許文献１に開示されており、後者の誘導加熱コイルは、例えば特許文献２に開示されている。
Conventionally, when high-frequency induction heating a workpiece, one of two methods has been used: a method in which a heating coil is used along the longitudinal direction of the workpiece and the workpiece is rotated, or a method known as "moving heating", in which an annular heating coil that surrounds part of the longitudinal circumferential surface of a shaft-shaped workpiece is moved along the longitudinal direction of the workpiece.
The former induction heating coil is disclosed in, for example,
ところで、ワークの直径が長手方向に一様ではなく、部分的に相違していて、容積に大小の部分を有する場合には、ワークの周面から環状の加熱コイルの内面までの距離が変動してしまうため、「移動焼き」は採用しにくい。そこで、ワークの長手方向に沿うように加熱コイルの形状を工夫し、ワークを全長に渡って同時に誘導加熱する方法が考えられる。 However, if the diameter of the workpiece is not uniform in the longitudinal direction but differs in parts, resulting in some parts with larger and smaller volumes, the distance from the periphery of the workpiece to the inner surface of the annular heating coil will vary, making it difficult to adopt "moving heating." Therefore, a method can be considered in which the shape of the heating coil is devised so that it follows the longitudinal direction of the workpiece, and the entire length of the workpiece is simultaneously induction heated.
しかし、この方法を本発明者が試したところ、ワークの大径の部位と小径の部位 とでは、小径の部位の方が、焼入深さが深くなる傾向がある。そのため、ワークを一様に誘導加熱（高周波焼入）するために、小径の部位と加熱コイルの間隔（クリアランス）を、大径の部位と加熱コイルの間隔（クリアランス）よりも大きくしたり、ケイ素鋼等で構成されたコアを使用するなどすることにより、直径が異なる部位を有するワークの焼入深さの一様化を図った。
ところがこのような手法は、ワークと加熱コイルの適正なクリアランスを発見したり、加熱コイルにおけるコアを配置する適切な位置を発見するなどの熟練が必要であ り、作業者の負担が大きい。
また、ワークの各部の加熱量が適正になるように、複数の加熱コイルを使用することも考えられるが、装置が複雑化してしまう。
However, when the inventor tried this method, he found that the hardening depth of the small diameter part of the workpiece was deeper than that of the large diameter part. Therefore, in order to uniformly inductively heat (high-frequency hardening) the workpiece, the distance (clearance) between the small diameter part and the heating coil was made larger than the distance (clearance) between the large diameter part and the heating coil, and a core made of silicon steel or the like was used, thereby making the hardening depth of the workpiece having parts with different diameters uniform.
However, this method requires skill in finding the appropriate clearance between the workpiece and the heating coil, and in finding the appropriate position for placing the core on the heating coil, and this places a heavy burden on the worker.
It is also possible to use multiple heating coils to ensure that each part of the workpiece is heated to an appropriate amount, but this would result in a complicated device.
そこで本発明は、容積に大小の部分を有するワークを、一つの誘導加熱コイルで、一様に誘導加熱することができる誘導加熱方法を提供することを課題としている。 Therefore, the objective of the present invention is to provide an induction heating method that can uniformly inductively heat a workpiece having both large and small volumes using a single induction heating coil.
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、容積に大小の部分を有するワークを、誘導加熱コイルを使用して誘導加熱する誘導加熱方法において、前記誘導加熱コイルは、前記ワークの主として容積が大きい大容積部を加熱する直線状である大容積加熱部と、前記ワークの主として容積が小さい小容積部を加熱する小容積加熱部を有し、前記大容積加熱部は、前記大容積部を加熱する際に、当該大容積部に近接する第一加熱機能部と、前記大容積部を加熱する際に、前記小容積部から離れた位置にくる第一アイドル部を有し、前記小容積加熱部は、前記小容積部を加熱する際に、当該小容積部に近接する第二加熱機能部と、前記小容積部を加熱する際に、前記大容積部から離れた位置にくる第二アイドル部を有し、前記ワークと誘導加熱コイルの少なくともいずれか一方が移動可能であり、前記ワーク及び／又は誘導加熱コイルを移動させて、前記ワークの大容積部と小容積部の一方を誘導加熱し、続いて前記ワーク及び／又は誘導加熱コイルを移動させ、前記ワークの大容積部と小容積部の他方を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法である。
The invention described in
請求項１に記載の発明において、「容積に大小の部分を有するワーク」とは、太さが一様ではないワークを意味している。
本発明によると、誘導加熱コイルは、ワークの主として容積が大きい大容積部を加熱する直線状である大容積加熱部と、ワークの主として容積が小さい小容積部を加熱する小容積加熱部を有し、一つの誘導加熱コイルで、ワークの大容積部と小容積部を誘導加熱することができる。
大容積加熱部は、大容積部を加熱する際に、当該大容積部に近接する第一加熱機能部と、大容積部を加熱する際に、小容積部から離れた位置にくる第一アイドル部を有し、小容積加熱部は、小容積部を加熱する際に、当該小容積部に近接する第二加熱機能部と、小容積部を加熱する際に、大容積部から離れた位置にくる第二アイドル部を有し、ワークと誘導加熱コイルの少なくともいずれか一方が移動可能であり、ワーク及び／又は誘導加熱コイルを移動させて、ワークの大容積部と小容積部の一方を誘導加熱し、続いてワーク及び／又は誘導加熱コイルを移動させ、ワークの大容積部と小容積部の他方を誘導加熱する。
すなわち、誘導加熱コイルは、ワークの大容積部と小容積部に同時には近接せず、大容積部を誘導加熱する際には小容積部から離間し、小容積部を誘導加熱する際には大容積部から離間する。
そのため、ワークの大容積部と小容積部を、個々に適切に誘導加熱することができる。
その結果、大容積部と小容積部を一様に誘導加熱（熱処理）することができる。
また、大容積加熱部は直線状であるので、大容積加熱部の第一加熱機能部と第一アイドル部が直線状に繋がっている。よって、大容積加熱部の構造は簡素である。
そして、第一加熱機能部がワークの大容量部に近接する際には、第一アイドル部がワークの小容積部から離間する。すなわち、小容積部が大容積部よりも小さい分だけ第一アイドル部が小容積部から離間する。
In the invention described in
According to the present invention, the induction heating coil has a linear large-volume heating section which heats the large-volume section of the workpiece, which is primarily a large-volume section, and a small-volume heating section which heats the small-volume section of the workpiece, which is primarily a small-volume section, and a single induction heating coil can inductively heat both the large-volume section and the small-volume section of the workpiece.
The large volume heating section has a first heating function section that is close to the large volume section when heating the large volume section, and a first idle section that is located away from the small volume section when heating the large volume section, and the small volume heating section has a second heating function section that is close to the small volume section when heating the small volume section, and a second idle section that is located away from the large volume section when heating the small volume section, and at least one of the workpiece and the induction heating coil is movable, and the workpiece and/or the induction heating coil are moved to inductively heat one of the large volume section and the small volume section of the workpiece, and then the workpiece and/or the induction heating coil are moved to inductively heat the other of the large volume section and the small volume section of the workpiece.
In other words, the induction heating coil is not close to both the large volume portion and the small volume portion of the workpiece at the same time, but is moved away from the small volume portion when induction heating the large volume portion, and is moved away from the large volume portion when induction heating the small volume portion.
Therefore, the large volume portion and the small volume portion of the workpiece can be appropriately induction heated individually.
As a result, the large volume portion and the small volume portion can be induction heated (heat treated) uniformly.
In addition, since the large-volume heating section is linear, the first heating function section and the first idle section of the large-volume heating section are linearly connected, and therefore the structure of the large-volume heating section is simple.
When the first heating function portion approaches the large-volume portion of the workpiece, the first idle portion is separated from the small-volume portion of the workpiece. That is, the first idle portion is separated from the small-volume portion by an amount that the small-volume portion is smaller than the large-volume portion.
請求項２に記載の発明は、前記第二アイドル部は、前記第二加熱機能部に対して屈曲又は湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱方法である。
The invention described in
請求項２に記載の発明では、第二アイドル部は、第二加熱機能部に対して屈曲又は湾曲しているので、小容積加熱部がワークの小容積部に近接する際に、第二アイドル部が大容積部から離間することができる。そのため、第二アイドル部は、大容積部の誘導加熱に実質的に寄与しない。
In the invention described in
ワーク及び／又は誘導加熱コイルが、前記ワークの端面を正面視して上下左右斜めのいずれかの方向に移動するのが好ましい（請求項３）。 It is preferable that the workpiece and/or the induction heating coil move in any direction, up, down, left, right, or diagonally, when viewing the end face of the workpiece from the front (Claim 3).
請求項４に記載の発明は、ワークの軸方向に、ワーク及び／又は誘導加熱コイルを移動させながら誘導加熱することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の誘導加熱方法である。
The invention described in claim 4 is an induction heating method described in any one of
請求項４に記載の発明では、ワークの軸方向に、ワーク及び／又は誘導加熱コイルを移動させながら誘導加熱するので、加熱量を調整することができる。 In the invention described in claim 4, induction heating is performed while moving the workpiece and/or the induction heating coil in the axial direction of the workpiece, so the amount of heat can be adjusted.
本発明の誘導加熱方法によると、ワークの大容積部と小容積部を、個々に一様に誘導加熱することができる。 The induction heating method of the present invention allows the large volume and small volume parts of the workpiece to be individually and uniformly induction heated.
以下、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係る誘導加熱方法を実施する誘導加熱コイル１は、銅又は銅合金等の良導体で構成された一本の管部材が、屈曲又は湾曲して形成されている。
The following description will be given with reference to the drawings.
An
図１に示すように、誘導加熱コイル１は、具体的には、リード部４ａ、直線部５ａ（第一加熱機能部、第一アイドル部）、湾曲部６、直線部１０（第二加熱機能部）、傾斜部１４（第二アイドル部）、中央直線部１８（第二アイドル部）、傾斜部１５（第二アイドル部）、直線部１１（第二加熱機能部）、湾曲部７、直線部５ｂ（第一加熱機能部、第一アイドル部）、湾曲部８、直線部１３（第二加熱機能部）、傾斜部１７（第二アイドル部）、中央直線部１９（第二アイドル部）、傾斜部１６（第二アイドル部）、直線部１２（第二加熱機能部）、湾曲部９、リード部４ｂが、この順で接続された構造を有する。
As shown in FIG. 1, the
リード部４ａ、４ｂは、誘導加熱コイル１の両端部分に形成されている。リード部４ａ、４ｂは、図示しない高周波電源（高周波発振器）に接続されている。リード部４ａには、直線部５ａの一端が接続されている。
The
直線部５ａは、誘導加熱コイル１の約全長に渡って真っ直ぐ延びており、後述の大容積加熱部２（第一加熱機能部２ａ、第一アイドル部２ｂ、２ｃ）を構成する部位である。
The
直線部５ａの他端には、湾曲部６の一端が接続されている。湾曲部６は、直線部５ａと交差（直交）する仮想面に沿って円弧状に湾曲している。湾曲部６は、中心角が約９０度の円弧形状を呈している。湾曲部６の他端における内周面側の部位には、直線部１０の一端が接続されている。
One end of the
直線部１０は、直線部５ａと平行であり、直線部５ａより長さが短く、後述の小容積加熱部３（第二加熱機能部３ｂ）として機能する。図７（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１を平面視すると、直線部１０と直線部５ａは重ならず、両者は近接して平行に並んでいる。
The
直線部１０の他端には、傾斜部１４の一端が接続されている。傾斜部１４は、直線状ではあるが、直線部１０に対して傾斜している。すなわち、図７（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１を平面視すると、傾斜部１４は直線部１０に対して傾斜し、傾斜部１４の他端は、直線部５ａから離れた位置にある。
One end of the
また、傾斜部１４の他端には、中央直線部１８の一端が接続されている。中央直線部１８は、直線部５ａ、１０と平行に直線状に延びる部位である。すなわち、中央直線部１８は、直線部５ａから離間した位置で直線部５ａと平行に延びている。中央直線部１８は、直線部５ａよりは短く、直線部１０よりは長い。
The other end of the
中央直線部１８の他端には、傾斜部１５の一端が接続されている。傾斜部１５は、傾斜部１４と同じ長さの直線状の部位であり、傾斜部１４とは傾斜の向きが相違している。すなわち、傾斜部１５の他端は、平面視すると、直線部５ａに近接した位置に配置されている。傾斜部１５と傾斜部１４は、中央直線部１８の両側に配置されていて、互いに対向している。
One end of the
傾斜部１５の他端には、直線部１１の一端が接続されている。直線部１１は、平面視して直線部５ａと近接し、直線部５ａと平行に延びている。直線部１１と直線部１０は、同じ長さである。直線部１１は、小容積加熱部３（第二加熱機能部３ａ）を構成する部位である。
One end of the
直線部１１の他端には、湾曲部７の一端が接続されている。湾曲部７は、湾曲部 ６と同じ半径の中心角が約９０度の円弧状の部位である。湾曲部７の他端は、リード部４ａと交差して延び、直線部５ｂの一端に接続されている。
One end of the
直線部５ｂは、直線部５ａと同等の長さを有し、直線部５ａに近接し、直線部５ａと平行に延びている。すなわち、直線部５ｂは、直線部５ａに沿って延びる直線状の部位である。直線部５ｂも、直線部５ａと同様に、大容積加熱部２として機能する。
直線部５ｂの他端には、湾曲部８の一端が接続されている。湾曲部８は、湾曲部６、７と同じ半径の中心角が約９０度の円弧状の部位である。湾曲部８の他端における内周面側の部位には、直線部１３の一端が接続されている。
One end of
直線部１３は、直線部１０と平行であり、直線部１０と同じ長さを有する。直線部１３は、直線部１０と共に小容積加熱部３（第二加熱機能部３ｂ）として機能する部位である。図７（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１を平面視すると、直線部１３、直線部５ｂ、直線部５ａ、直線部１０は平行に並んでいる。
直線部１３の他端には、傾斜部１７の一端が接続されている。図７（ｂ）に示すように、平面視すると、傾斜部１７は、他端へいくほど直線部５ｂから離れるように傾斜している。また、傾斜部１７は、間に直線部５ａ、５ｂを挟んで、傾斜部１４と対称の形状を呈している。
One end of the
傾斜部１７の他端には、中央直線部１９の一端が接続されている。中央直線部１９は、中央直線部１８と同じ長さを有し、中央直線部１８と平行に延びている。
One end of the central
中央直線部１９の他端には、傾斜部１６が接続されている。図７（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１を平面視すると、傾斜部１６は、他端側へいくほど直線部５ｂに接近するように傾斜している。
The other end of the central
傾斜部１６の他端には、直線部１２の一端が接続されている。直線部１２は、直線部１１と同じ長さを有し、直線部１１と平行に配置されている。直線部１２は、直線部１１と共に、小容積加熱部３（第二加熱機能部３ａ）として機能する部位である。
One end of the
直線部１２の他端には、湾曲部９の一端の内周面側の部位が接続されている。湾曲部９は、湾曲部６、７、８と同じ半径の中心角が約９０度の円弧状の部位である。湾曲部９の他端は、直線部５ｂに近接し、リード部４ｂの一端に接続されている。
The other end of the
誘導加熱コイル１の約全長に渡って延びる直線部５ａ、５ｂは、大容積加熱部２を構成している。すなわち、大容積加熱部２は、全長に渡って直線状である。また、直線部５ａ、５ｂには、軸状ワークＷと近接し、軸状ワークＷの誘導加熱に寄与する第一加熱機能部２ａと、軸状ワークＷの誘導加熱に寄与しない第一アイドル部２ｂ、２ｃを有する。
The
誘導加熱コイル１は、一本の管部材で構成されており、誘導加熱コイル１に通電すると、近接した直線部５ａ、５ｂには同方向の電流が流れる。すなわち、誘導加熱コイル１に高周波電流を供給すると、直線部５ａ、５ｂには高周波電流が同方向に同期して流れる。
The
ここで、大容積加熱部２は、直線部５ａ、５ｂで構成されており、軸状ワークＷの大容積部ｗ１の長さに対応する長さ部分が、第一加熱機能部２ａを構成する。また、大容積加熱部２における第一加熱機能部２ａ以外の部位が、第一アイドル部２ｂ、２ｃを構成する。第一加熱機能部２ａは、大容積加熱部２の中央部分に構成され、第一アイドル部２ｂ、２ｃは、第一加熱機能部２ａの両側に構成される。
Here, the large-
また、誘導加熱コイル１は、図７（ｂ）に示すように、対向する直線部１１、１２が小容積加熱部３の第二加熱機能部３ａを構成し、対向する直線部１０、１３が小容積加熱部３の第二加熱機能部３ｂを構成している。
As shown in FIG. 7(b), the opposing
そして、第二加熱機能部３ａ、３ｂの間に、小容積加熱部３の第二アイドル部３ｃが構成されている。第二アイドル部３ｃは、傾斜部１５、１６、中央直線部１８、１９、傾斜部１４、１７によって構成されている。
The second
直線部１０、１３の間隔と、直線部１１、１２の間隔は、中央直線部１８、１９の間隔よりも狭い。すなわち、中央直線部１８、１９は、傾斜部１４～１７によって、直線部１０、１３、及び直線部１１、１２よりも互いに離間している。また、誘導加熱コイル１の各部の長さ、傾斜角度等は、誘導加熱対象の軸状ワークＷの各部の大きさに対応している。
The distance between
すなわち、小容積加熱部３の第二加熱機能部３ａ（直線部１１、１２）、第二加熱機能部３ｂ（直線部１０、１３）、第二アイドル部３ｃ（傾斜部１５、１６、中央直線部１８、１９、傾斜部１４、１７）の各部の寸法は、軸状ワークＷの小容積部ｗ２、ｗ３、大容積部ｗ１の大きさにそれぞれ対応している。具体的には、第二加熱機能部３ａを構成する直線部１１、１２の間に、軸状ワークＷの小容積部ｗ２を配置することができ、同様に、第二加熱機能部３ｂを構成する直線部１０、１３の間に、軸状ワークＷの小容積部ｗ３を配置することができる。すなわち、小容積部ｗ２に直線部１１、１２を近接対向させることができると共に、小容積部ｗ３に直線部１０、１３を近接対向させることができる。
That is, the dimensions of the second
また、第二加熱機能部３ａ、３ｂが、軸状ワークＷの小容積部ｗ２、ｗ３に近接対向する際には、第二アイドル部３ｃは、軸状ワークＷの大容積部ｗ１から大きく離間する。すなわち、誘導加熱コイル１に高周波電流が供給された際に、大容積部ｗ１に高周波誘導電流がほとんど励起することがない程度に、第二アイドル部３ｃを構成する直線部１８、１９、及び傾斜部１４～１７は、大容積部ｗ１と離間する。
When the second
また、大容積加熱部２と小容積加熱部３は、湾曲部６～９を介して接続されている。湾曲部６～９は、それぞれ中心角が約９０度の同じ半径の円弧であり、大容積加熱部２が属する平面と、小容積加熱部３が属する平面は、湾曲部６～９の半径の距離だけ離間している。湾曲部６～９の半径は、軸状ワークＷの大容積部ｗ１の半径の２倍以上、又は、軸状ワークＷの小容積部ｗ２、ｗ３の半径の３倍以上であるのが好ましい。
The large-
そのため、小容積加熱部３の第二加熱機能部３ａ、３ｂに、軸状ワークＷの小容積部ｗ２、ｗ３が近接対向する際には、大容積加熱部２は、軸状ワークＷから離間している。すなわち、誘導加熱コイル１に高周波電流が供給された際に、大容積加熱部２は、軸状ワークＷ（大容積部ｗ１）に高周波誘導電流をほとんど励起させることがない。
Therefore, when the small volume sections w2, w3 of the axial workpiece W are closely opposed to the second
以上説明した誘導加熱コイル１は、リード部４ａ、４ｂが、図示しない高周波電源（高周波発振器）に接続されており、高周波誘導加熱の実施時には、高周波電源から高周波電力が供給される。また、誘導加熱コイル１は、図示しない移動機構を備えており、軸状ワークＷに接近したり、離間することができる。
The
次に、誘導加熱コイル１によって、軸状ワークＷを誘導加熱する場合について説明する。軸状ワークＷには、誘導加熱対象の部位として、大容積部ｗ１と、大容積部ｗ１の両側に小容積部ｗ２、ｗ３がある。
Next, we will explain the case where an axial workpiece W is induction heated by an
具体的には、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、軸状ワークＷは、中央に直径が比較的大きい大容積部ｗ１を有し、両端に直径が比較的小さい小容積部ｗ２、ｗ３を有する軸状のワークである。図２（ｂ）に示すように、大容積部ｗ１は、内部に中空部ｈが設けられた中空構造を呈しており、小容積部ｗ２、ｗ３は中実構造である。軸状ワークＷは、図示しない支持機構によって回転可能に両端支持されており、当該支持機構によって回転駆動される。 Specifically, as shown in Figures 2(a) and 2(b), the axial workpiece W is an axial workpiece having a large volume portion w1 with a relatively large diameter in the center, and small volume portions w2 and w3 with relatively small diameters at both ends. As shown in Figure 2(b), the large volume portion w1 has a hollow structure with a hollow portion h provided therein, and the small volume portions w2 and w3 have a solid structure. The axial workpiece W is rotatably supported at both ends by a support mechanism (not shown), and is rotationally driven by the support mechanism.
図１（ａ）、図１（ｂ）に示す誘導加熱コイル１は、図示しない移動機構によって移動することができ、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１は、軸状ワークＷに接近することができる。
The
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、軸状ワークＷの小容積部ｗ２の周面には、誘導加熱コイル１の小容積加熱部３の直線部１１、１２（第二加熱機能部３ａ）が近接対向しており、小容積部ｗ３には、小容積加熱部３の直線部１０、１３（第二加熱機能部３ｂ）が近接対向している。
As shown in Figures 3(a) and 3(b), the
このとき、小容積加熱部３の第二アイドル部３ｃは、図３（ｂ）に示すように、傾斜部１４～１７によって、軸状ワークＷの大容積部ｗ１から大きく離間し、退避している。すなわち、第二アイドル部３ｃ（中央直線部１８、１９、傾斜部１４～１７）は、大容積部ｗ１に高周波誘導電流を励起させることはなく、大容積部ｗ１を高周波誘導加熱しない。
At this time, as shown in FIG. 3(b), the second
一方、大容積加熱部２（直線部５ａ、５ｂ）は、図４（ａ）に示すように、軸状ワークＷから離間した位置にある。そのため、大容積加熱部２は、軸状ワークＷの高周波誘導加熱には寄与しない。
On the other hand, the large-volume heating section 2 (
この状態で軸状ワークＷを回転駆動するとともに、誘導加熱コイル１に高周波電力を供給すると、小容積部ｗ２、ｗ３が小容積加熱部３の第二加熱機能部３ａ、３ｂによって高周波誘導加熱されて昇温する、
In this state, when the shaft-shaped workpiece W is rotated and high-frequency power is supplied to the
小容積部ｗ２、ｗ３が所定温度（焼入温度）まで昇温すると、図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１を移動させ、軸状ワークＷの大容積部ｗ１に、大容積加熱部２の第一加熱機能部２ａ（直線部５ａ、５ｂ）を近接させる。すなわち、誘導加熱コイル１を下方に移動させる。
When the small volume parts w2 and w3 are heated to a predetermined temperature (hardening temperature), as shown in Figures 5(a), 5(b), 6(a), and 6(b), the
この移動によって、小容積加熱部３の第二加熱機能部３ａ、３ｂは、小容積部ｗ２、ｗ３から離間する。すなわち、第二加熱機能部３ａ、３ｂは、小容積部ｗ２、ｗ３に高周波誘導電流をほとんど励起させることがない程度まで小容積部ｗ２、ｗ３から離間する。小容積加熱部３の第二アイドル部３ｃは、大容積部ｗ１からさらに大きく離間している。
This movement causes the second
また、このとき、小容積部ｗ２、ｗ３は、直線部５ａ、５ｂから離間している。すなわち、直線部５ａ、５ｂは、小容積部ｗ２、ｗ３に高周波誘導電流をほとんど励起させることがない程度に小容積部ｗ２、ｗ３から離間している。ここで、直線部５ａ、５ｂにおける小容積部ｗ２、ｗ３に対向する領域部分が、大容積加熱部２の第一アイドル部２ｂ、２ｃを構成する。
In addition, at this time, the small volume portions w2 and w3 are separated from the
誘導加熱コイル１には、引き続き高周波電力が供給されており、今度は、直線部５ａ、５ｂ（大容積加熱部２）の第一加熱機能部２ａによって、大容積部ｗ１が高周波誘導加熱されて昇温する。大容積部ｗ１の温度が、所望する温度（焼入温度）に達すると、誘導加熱コイル１への通電を停止し、図示しない冷却設備（冷却液を噴射する冷却ジャケット、浸漬用の冷却液を貯留した冷却液槽）によって、軸状ワークＷを急冷する。
High-frequency power continues to be supplied to the
本実施形態では、軸状ワークＷの小容積部ｗ２、ｗ３を先に高周波誘導加熱する場合について説明したが、大容積部ｗ１を先に高周波誘導加熱してもよい。この場合には、大容積部ｗ１を高周波誘導加熱した後、誘導加熱コイル１を上方へ移動させ、小容積加熱部３を軸状ワークＷに近接させる。
In this embodiment, the case where the small volume portions w2 and w3 of the axial workpiece W are first high-frequency induction heated has been described, but the large volume portion w1 may be first high-frequency induction heated. In this case, after the large volume portion w1 is high-frequency induction heated, the
このように、誘導加熱コイル１を上下方向に移動させることにより、軸状ワークＷの大容積部ｗ１と小容積部ｗ２、ｗ３を個別に高周波誘導加熱することができる。本実施形態では、軸状ワークＷの大容積部ｗ１は、中空構造を呈しており、中空部ｈが設けられている。そのため、中実構造よりも熱容量が小さく、大容積部ｗ１を高周波誘導加熱する際には、大容積部ｗ１の温度のみに注意しながら高周波誘導加熱することができる。その結果、大容積部ｗ１を高周波誘導加熱する際に、小容積部ｗ２、ｗ３が高周波誘導加熱されることがなく、軸状ワークＷの温度管理が容易である。
In this way, by moving the
例えば、大容積部ｗ１が、本実施形態のように中空部ｈを有している場合と、中実である場合とで、大容積部ｗ１の誘導加熱時間を相違させても、小容積部ｗ２、ｗ３の温度にはほとんど影響を与えることがない。本実施形態では、小容積部ｗ２、ｗ３が中実であったが、中空形状であっても、大容積部ｗ１の温度にはほとんど影響を及ぼすことなく、小容積部ｗ２、ｗ３のみを適切に高周波誘導加熱して昇温させることができる。 For example, even if the induction heating time of the large volume portion w1 is different between when the large volume portion w1 has a hollow portion h as in this embodiment and when it is solid, there is almost no effect on the temperature of the small volume portions w2 and w3. In this embodiment, the small volume portions w2 and w3 are solid, but even if they are hollow, it is possible to appropriately heat only the small volume portions w2 and w3 by high-frequency induction heating and raise their temperature without almost any effect on the temperature of the large volume portion w1.
また、誘導加熱コイル１の向きを、軸状ワークＷの軸芯周りに回転させ、誘導加熱コイル１を斜め方向に往復移動させてもよい。
さらに、誘導加熱コイル１の小容積加熱部３の第二加熱機能部３ａ、３ｂを構成する直線部１０、１３の間隔、直線部１１、１２の間隔を広げ、軸状ワークＷ又は誘導加熱コイル１を軸状ワークＷの端面を正面視して左右方向に揺動させて小容積部ｗ２、ｗ３を高周波誘導加熱することもできる。
In addition, the direction of the
Furthermore, the spacing between the
すなわち、軸状ワークＷ及び／又は誘導加熱コイル１が、軸状ワークＷの端面を正面視して上下左右斜めのいずれかの方向に移動させながら、軸状ワークＷを高周波誘導加熱することもできる。
In other words, the axial workpiece W can be high-frequency induction heated while the axial workpiece W and/or the
本実施形態の誘導加熱方法では、軸状ワークＷにおける直径が比較的大きい大容積部ｗ１と、直径が比較的小さい小容積部ｗ２、ｗ３を個別に誘導加熱するので、大容積部ｗ１と小容積部ｗ２、ｗ３をそれぞれ適切に昇温させることができる。 In the induction heating method of this embodiment, the large volume portion w1, which has a relatively large diameter, and the small volume portions w2 and w3, which have relatively small diameters, of the axial workpiece W are induction heated separately, so that the large volume portion w1 and the small volume portions w2 and w3 can each be appropriately heated.
また、本実形態に係る誘導加熱方法では、一つの誘導加熱コイル１で、軸状ワークＷの大容積部ｗ１と小容積部ｗ２、ｗ３を個別に誘導加熱することができるので、誘導加熱装置が複雑化することがなく、装置の簡素化を図ることができる。
In addition, in the induction heating method according to this embodiment, the large volume portion w1 and the small volume portions w2 and w3 of the axial workpiece W can be induction heated separately using a single
本実施形態では、小容積加熱部３の第二加熱機能部３ａ、３ｂが、軸状ワークＷの小容積部ｗ２、ｗ３の全長に渡って近接対向することができる長さを有している場合について説明した。
In this embodiment, the second
ここで、軸状ワークＷの小容積部ｗ２、ｗ３の軸方向長さが、図８（ａ）に示すように、誘導加熱コイル２１の小容積加熱部３の第二加熱機能部３ａ、３ｂの領域内に収まらない長さである場合（すなわち、小容積部ｗ２、ｗ３の長さが、直線部１０～１３よりも長い場合）には、軸状ワークＷと誘導加熱コイル２１を、軸状ワークＷを回転させながら、軸状ワークＷを軸芯方向に揺動させる。図８に示す誘導加熱コイル２１は、図１等に示す誘導加熱コイル１と同様の構造を有するものであるが、小容積加熱部３の各部の長さが相違している。
Here, if the axial length of the small volume sections w2, w3 of the axial workpiece W is too long to fit within the area of the second
すなわち、図８（ｂ）に示すように、軸状ワークＷに対して、誘導加熱コイル２１を矢印Ａ方向に移動させ、さらに、図８（ｃ）に示すように、誘導加熱コイル１を矢印Ｂで示す方向に移動させる動作を繰り返しながら小容積部ｗ２、ｗ３の周面を高周波誘導加熱する。誘導加熱コイル２１の位置を固定し、軸状ワークＷを軸芯方向に揺動させてもよい。
That is, as shown in FIG. 8(b), the
このように、軸状ワークＷと誘導加熱コイル２１を、軸芯方向に相対移動（揺動）させることにより、小容積部ｗ２、ｗ３の周面に略均一な高周波誘導電流を励起させることができる。
In this way, by moving (oscillating) the axial workpiece W and the
また、軸状ワークＷと誘導加熱コイル２１を軸芯方向に揺動させる際、大容積加熱部２は、軸状ワークＷに接触又は衝突しない。すなわち、大容積加熱部２は、軸芯方向と平行な直線状の直線部５ａ、５ｂで構成されているため、軸状ワークＷと誘導加熱コイル２１を軸芯方向に相対的に揺動させても、軸状ワークＷは、直線部５ａ、５ｂ（大容積加熱部２）に沿って往復移動するだけである。そのため、軸状ワークＷが、大容積加熱部２と接触することはなく、軸状ワークＷを良好に高周波誘導加熱することができる。
In addition, when the axial workpiece W and the
１、２１ 誘導加熱コイル
２ 大容積加熱部
２ａ 第一加熱機能部
２ｂ、２ｃ 第一アイドル部
３ 小容積加熱部
３ａ、３ｂ 第二加熱機能部
３ｃ 第二アイドル部
５ａ、５ｂ 直線部
Ｗ 軸状ワーク
ｗ１ 大容積部
ｗ２、ｗ３ 小容積部
1, 21
Claims (4)
前記誘導加熱コイルは、
前記ワークの主として容積が大きい大容積部を加熱する直線状である大容積加熱部と、
前記ワークの主として容積が小さい小容積部を加熱する小容積加熱部を有し、
前記大容積加熱部は、前記大容積部を加熱する際に、当該大容積部に近接する第一加熱機能部と、前記大容積部を加熱する際に、前記小容積部から離れた位置にくる第一アイドル部を有し、
前記小容積加熱部は、前記小容積部を加熱する際に、当該小容積部に近接する第二加熱機能部と、前記小容積部を加熱する際に、前記大容積部から離れた位置にくる第二アイドル部を有し、
前記ワークと誘導加熱コイルの少なくともいずれか一方が移動可能であり、
前記ワーク及び／又は誘導加熱コイルを移動させて、前記ワークの大容積部と小容積部の一方を誘導加熱し、
続いて前記ワーク及び／又は誘導加熱コイルを移動させ、前記ワークの大容積部と小容積部の他方を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。 In an induction heating method for induction heating a workpiece having a large and small volume using an induction heating coil,
The induction heating coil is
A linear large-volume heating section that mainly heats a large-volume section of the workpiece;
A small volume heating section is provided for mainly heating a small volume section of the workpiece,
the large-volume heating section has a first heating function section that is close to the large-volume section when heating the large-volume section, and a first idle section that is located away from the small-volume section when heating the large-volume section,
the small volume heating section has a second heating function section that is adjacent to the small volume section when heating the small volume section, and a second idle section that is located away from the large volume section when heating the small volume section,
At least one of the workpiece and the induction heating coil is movable,
The workpiece and/or the induction heating coil are moved to induction heat one of the large volume portion and the small volume portion of the workpiece;
The induction heating method is characterized in that the workpiece and/or the induction heating coil are then moved, and the other of the large volume portion and the small volume portion of the workpiece is induction heated.
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