JPH05247523A

JPH05247523A - 高周波加熱方法および高周波加熱コイル

Info

Publication number: JPH05247523A
Application number: JP4084607A
Authority: JP
Inventors: Hiyoshi Watanabe; 日吉渡邊
Original assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Current assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1993-09-24

Abstract

(57)【要約】【目的】複数のボールスタッドＷの全体の高周波加熱
工程を短くする。【構成】ボールスタッドＷに、矢印Ｐの方向への移動
を行わせつつ、ボールスタッドＷの被加熱面を、ボール
スタッドＷの回転軸を通る平面と被加熱面との交線に対
応した形状の加熱コイル11〜14に近づけ、次いで対向さ
せてからボールスタッドＷの移動を停止後、ボールスタ
ッドＷを回転軸を中心として回転させながら、加熱コイ
ル10に高周波電流を所定時間通電し、次いで、ボールス
タッドＷの矢印Ｐの方向の移動を再開して被加熱面を加
熱コイル10から遠ざける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ほぼ回転対称体のワー
クの被加熱面の高周波加熱方法に関し、特にこのような
多数のワークの被加熱面を加熱するときの全加熱工程を
短くすることできる高周波加熱方法と、この方法を実現
できる高周波加熱コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照して従来の技術を説明
する。例えば、図９に示す自動車等の走行系統に使用さ
れるボールスタッドＷを焼入加熱する場合を説明する。
図示のように、ボールスタッドＷは回転対称体の１つで
あって、半球状の頭部61と、環状のつば部62と、円柱状
の脚部63と、脚部63の径より小径の円柱状の突起64を備
えている。

【０００３】いま、このボールスタッドＷの頭部61の表
面、つば部62の表面および脚部63の内つば部62に近接し
た脚部63の表面の合計３つの表面（以下被加熱面69とい
う)を焼入のために加熱する場合を採り上げる。なお、6
5はボールスタッドＷの回転軸であって、頭部61の中心
と、脚部63の軸を通る直線である。

【０００４】図11に示すように、ボールスタッドＷの被
加熱面69を加熱する高周波加熱コイル（以下、高周波加
熱コイルを単に加熱コイルとも記す) 91は、ボールスタ
ッドＷの頭部61、つば部62およびつば部62に接近した脚
部63のそれぞれの縦断面形状に対応するように形成され
たほぼ半円状の加熱導体911 、コ字状の１対の加熱導体
912 、912 および直線状の１対の加熱導体913 、913
と、脚部63の周方向の形状に対応するように形成された
円弧状の加熱導体914 とを備えている。そして、これら
加熱導体911 〜914 は直列に接続されており、加熱導体
914 の２分割点915 、915 の間に高周波電流が供給され
る。

【０００５】このようなボールスタッドＷを多数加熱す
るときには、全体の加熱工程を短くするために、１個ず
つ加熱するのではなく、通常、数個ずつ加熱する。い
ま、ボールスタッドＷを例えば４個ずつ加熱する従来の
高周波加熱方法を説明する。

【０００６】図12に示すように、加熱コイル90は、前記
加熱コイル91に、加熱コイル91と同じ加熱コイル92〜94
を、全ての加熱コイルが直列となるように接続導体95〜
98によって接続して構成したものであって、接続導体98
の２分割点は、１対の可撓ケーブル99を介して高周波電
源50に接続されている。

【０００７】ターンテーブルＴの周辺部分には、等間隔
にワーク載置台51が配設されている。このワーク載置台
51は、ターンテーブルＴに回転自在に取り付けられてお
り、図示しない装置によって回転される。Ａ、Ｂおよび
Ｃは、それぞれ、搬入ステーション、加熱ステーション
および冷却ステーションであって、搬入ステーションＡ
でワーク載置台51上に回転軸65が垂直であるように載置
された４個のボールスタッドＷは、ターンテーブルＴの
矢印Ｐの方向（ターンテーブルＴの周方向) のステップ
状の１段階の回転によって加熱ステーションＢに至って
停止する。すると、各ワーク載置台51の矢印Ｒの方向の
回転が開始されるので、ボールスタッドＷも回転軸65を
中心とする矢印Ｒの方向の回転を開始する。

【０００８】次いで、加熱コイル90が、矢印Ｑの方向に
進出し、図10に示すように、加熱コイル90の加熱コイル
91、92、93および94が、それぞれ、ボールスタッドＷに
接近対向し、例えば加熱コイル91では、加熱導体911 、
912 、913 、および914 が、ボールスタッドＷの頭部6
1、つば部62、つば部62に接近した脚部63の両側、およ
びこの脚部63の周面に、それぞれ、対向するように配設
される。この後、高周波電源50から所定時間加熱コイル
90に高周波電流を通電することによって、ボールスタッ
ドＷの被加熱面69を加熱する。加熱が終わると、加熱コ
イル90は矢印Ｑと反対の方向へ後退して元の待機位置に
戻る。

【０００９】と同時に、ターンテーブルＴは再び矢印Ｐ
の方向にステップ状に１段階回転させられ、冷却ステー
ションＣに至って停止する。冷却ステーションＣでは、
各ボールスタッドＷは矢印Ｒの方向の回転を続行しなが
ら、図示しないジャケットから冷却液の噴射を受けて冷
却され、焼き入れられる。この後、ターンテーブルＴは
更に矢印Ｐの方向にステップ状に１段階回転されて、４
個のボールスタッドＷは図示しない搬出ステーションに
至って搬出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の高周波加熱方法には、以下のような問題があ
る。即ち、ボールスタッドＷの加熱の開始に当たって
は、加熱コイル90を、待機位置から矢印Ｑの方向に進出
させてボールスタッドＷの被加熱面69に接近対向させ、
加熱終了後は、加熱コイル90がボールスタッドＷの冷却
ステーションＣへの移動の邪魔にならないように、加熱
コイル90を元の待機位置へ後退させねばならない。

【００１１】従って、加熱コイル90の前記した進出と後
退に要する時間が必要となるので、多数のボールスタッ
ドＷの加熱を行うときには、全体の加熱工程が長くな
る。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、ほぼ回転対称体の複数のワークの被加熱面を
高周波加熱するに際し、全体の加熱工程を短縮すること
ができる高周波加熱方法と、この方法を実現することが
できる高周波加熱コイルを提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項１記載の高周波加熱方法は、ほぼ回転対称体
のワークの被加熱面の高周波加熱方法において、前記ワ
ークに、前記ワークの回転軸と直角方向への移動を行わ
せつつ、前記被加熱面を、前記回転軸を通る平面と前記
被加熱面との交線に対応した形状の高周波加熱コイルに
近づけ、次いで対向させてからワークの前記移動を停止
後、前記ワークを前記回転軸を中心として回転させなが
ら前記高周波加熱コイルに高周波電流を所定時間通電
し、次いで、前記移動を再開して被加熱面を前記高周波
加熱コイルから遠ざける。

【００１４】上記問題を解決するために、請求項２記載
の高周波加熱方法は、ほぼ回転対称体のワークの被加熱
面の高周波加熱方法において、前記ワークに、前記ワー
クの回転軸を中心とする回転と前記回転軸と直角方向へ
の移動とを行わせつつ、前記回転軸を通る平面と前記被
加熱面との交線に対応した形状の高周波加熱コイルに高
周波電流を通電すると共に、前記被加熱面を、前記高周
波加熱コイルに近づけ、対向させ、次いで前記高周波加
熱コイルから遠ざける。

【００１５】上記問題を解決するために、請求項３記載
の高周波加熱コイルは、回転軸が垂直に配設されたほぼ
回転対称体のワークの被加熱面を加熱する高周波加熱コ
イルにおいて、直列に接続された複数の加熱コイルより
なり、この加熱コイルは、前記回転軸を通る平面と前記
被加熱面との交線に対応し且つ前記ワークの縦断面輪郭
を、この輪郭の下部を除いて囲むように形成されてい
る。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の方法を実現することができる第１
実施例の加熱コイルを用いた高周波加熱装置の模式的斜
視説明図、図２は加熱コイルの斜視図、図３は高周波加
熱装置の平面説明図である。なお、従来の技術で説明し
たものと同等のものには同一の符号を付している。ま
た、ワークとその被加熱面は、従来の技術で説明したボ
ールスタッドＷと被加熱面69を採り上げる。

【００１７】図１に示すように、高周波加熱装置は、図
12で説明したターンテーブルＴと、このターンテーブル
Ｔの周辺近辺に回転自在に取り付けられた複数のワーク
載置台51を備えている。ワーク載置台51は、載置したボ
ールスタッドＷの回転軸65が垂直となるような配設され
ている。

【００１８】図１に示すように、加熱コイル10は、直列
に接続された４個の同形の加熱コイル11〜14を備えてい
る。そして、図２に示すように、加熱コイル11は、ボー
ルスタッドＷの頭部61、つば部62、および脚部63のそれ
ぞれの縦断面の輪郭形状に対応するようにそれぞれが形
成された半円状の加熱導体111 、コ字状の１対の加熱導
体112 、112 、および直線状の１対の加熱導体113 を備
えており、これら加熱導体111 、112 、112 、113 、11
3 は直列に接続されて一体となっている。そして、加熱
コイル11の加熱導体111 に対向している端部は、ボール
スタッドＷがこの加熱コイル11内を通過するために開放
されている。

【００１９】即ち、加熱コイル11は、ボールスタッドＷ
の回転軸65を通る平面とボールスタッドＷの被加熱面69
との交線に対応した形状に形成されている。即ち、加熱
コイル11はボールスタッドＷの脚部63の下部と突起64に
対応した部分がないので、加熱導体111 、112 、112 、
113 、113 が形成するスペースＳ内をボールスタッドＷ
と、ボールスタッドＷを上に載せたワーク載置台51の上
部が通過できる。他の加熱コイル12〜14も加熱コイル11
と同形であって、同様のスペースＳを持っている。な
お、加熱導体113 、113 には磁性体のコア114 が取り付
けられている。従来の加熱コイルを用いて焼入したボー
ルスタッドＷの硬化層Ｆの深さが、脚部63においてやや
もすると浅い傾向があったので、このコア114 を設ける
ことによって、加熱導体113 、113 が発生する磁束をボ
ールスタッドＷの脚部63に集束させている。

【００２０】加熱コイル11の一端と加熱コイル12の一
端、加熱コイル12の他端と加熱コイル13の一端、加熱コ
イル13の他端と加熱コイル14の一端、および加熱コイル
11の他端と加熱コイル14の他端は、それぞれ、接続導体
15、16、17、および18によって接続されており、接続導
体18の２分割点には、高周波電源50が接続されている。

【００２１】加熱コイル11〜14は、ワーク載置台51と同
間隔で互いに対向するようにターンテーブルＴの周方向
に配設されている。そして、加熱コイル10は、加熱ステ
ーションＢにおいて、ターンテーブルＴの周辺部分上部
に位置するように、図示しない支持部材によって高周波
加熱装置の図示しない枠体に取り付けられている。

【００２２】冷却ステーションＣでは、ターンテーブル
Ｔの周辺部分に、図示しない支持部材によって前記枠体
から４対の焼入液噴射用のジャケット101 〜104 がワー
ク載置台51と同間隔で配設され支持されている。なお、
図３に示すＤは焼入れられたボールスタッドＷの搬出ス
テーションである。

【００２３】以下、本高周波加熱装置によるボールスタ
ッドＷの加熱について説明する。搬入ステーションＡの
４個のワーク載置台51に、それぞれ、ボールスタッドＷ
を載置し、ターンテーブルＴを矢印Ｐの方向にステップ
状に１段階移動して４個のボールスタッドＷをそれぞれ
加熱コイル11〜14のそれぞれのスペースＳに配置する。
と同時に、ワーク載置台51は、例えば図12に示す矢印Ｒ
の方向に回転を開始し、４個のボールスタッドＷがそれ
ぞれの回転軸65を中心とする回転を開始する。そして、
高周波電源50から高周波電流が加熱コイル10に所定通電
されてボールスタッドＷの被加熱面69の加熱が終了す
る。

【００２４】加熱が終了すると、ターンテーブルＴが矢
印Ｐの方向にステップ状に１段階回転される。この際、
ボールスタッドＷは加熱ステーションＢから外れると回
転が停止される。そして、加熱された４個のボールスタ
ッドＷは冷却ステーションＣに至って矢印Ｐの方向の移
動を停止し、それぞれ、ジャケット101 と101 の間、ジ
ャケット102 と102 の間、ジャケット103 と103 の間お
よびジャケット104 と104 の間に位置する。と同時に、
ワーク載置台51は回転を開始し、４個のボールスタッド
Ｗの回転軸65を中心とする回転を再開する。そして、ジ
ャケット101 〜104 から焼入液が噴射されて４個のボー
ルスタッドＷの焼入が終わる。

【００２５】次いで、ターンテーブルＴが矢印Ｐの方向
にステップ状に１段階回転される。この際にも、ボール
スタッドＷは冷却ステーションＣを外れると回転が停止
される。そして、焼入られた４個のボールスタッドＷ
は、搬出ステーションＤに至って矢印Ｐの方向の移動を
停止し、搬出される。

【００２６】本実施例の高周波加熱装置によると、多数
のボールスタッドＷの被加熱面69を、４個のボールスタ
ッドずつ、加熱コイル10を加熱の前後において進退させ
ることなく、加熱することができるので、複数のボール
スタッドＷの全加熱工程を短くすることができる。

【００２７】次に、第２実施例の加熱コイルを用いた高
周波加熱装置を説明する。図４は加熱コイルの模式的斜
視図、図５は加熱装置の平面説明図である。図４に示す
ように、加熱コイル20は、直列に接続された４個の加熱
コイル21〜24を備えている。各加熱コイル21〜24は、前
記加熱コイル11と同じコイルであるが、図４と図５に示
すように、各加熱コイル21〜24の側面同士が互いに隣り
合うように、且つ、ターンテーブルＴの中心から半径方
向に直線状に配列されている。従って、ターンテーブル
Ｔ上においても、この加熱コイル21〜24の配列に応じて
４対のジャケット201 〜204 が配設されている。また、
搬入ステーションＡおよび搬出ステーションＤでのボー
ルスタッドＷの配列も図５に示すようになる。

【００２８】更に、第３実施例の加熱コイルを用いた高
周波加熱装置を説明する。図６は加熱コイルの模式的斜
視図、図７は加熱装置の平面説明図である。図６に示す
ように、加熱コイル30は、直列に接続された４個の加熱
コイル31〜34を備えている。各加熱コイル31〜34は、前
記加熱コイル11と同じコイルであるが、図６と図７に示
すように、加熱コイル31と32とが互いに隣り合うよう
に、また、加熱コイル33と34とが互いに隣り合うように
配置されている。従って、ターンテーブルＴ上において
も、この加熱コイル31〜34の配列に応じて４対のジャケ
ット301 〜304 が配設されている。また、搬入ステーシ
ョンＡおよび搬出ステーションＤでのボールスタッドＷ
の配列も図７に示すようになる。第３実施例の加熱コイ
ル30も第１、第２実施例の加熱コイル10、20と同等の効
果を挙げることができる。

【００２９】次に、第４実施例の加熱コイルを用いた高
周波加熱装置を説明する。前記第１〜第３実施例の加熱
コイルを用いた高周波加熱装置では、ボールスタッドＷ
が加熱ステーションＢで加熱されるときには、ターンテ
ーブルＴが停止しているが、本実施例では、ターンテー
ブルＴは、ボールスタッドＷが加熱されている間にも、
矢印Ｐの方向の回転を続行しているので、ボールスタッ
ドＷも同様に矢印Ｐの方向に移動している。

【００３０】即ち、図８に示すように、加熱コイル40
は、加熱コイル10と同様に、加熱コイル11と同じ４個の
加熱コイル41〜44を備えており、加熱コイル10と同じ接
続導体（図示省略）によって直列に接続されている。そ
して、高周波電源50から給電されている。しかし、加熱
コイル10と異なって、加熱コイル41〜44の間隔が、ワー
ク載置台51の間隔より遙かに短くなっている。また、ジ
ャケットも、ターンテーブルＴの周方向に沿うように形
成されたやや長めの１対のみのジャケット401 、401 が
設けられている。

【００３１】ターンテーブルＴは矢印Ｐの方向にステッ
プ状ではなく連続的に回転されている。そして、加熱コ
イル40には、高周波電源50から高周波電流が連続的に供
給されている。搬入ステーションＡにおいてワーク載置
台51に載置されたボールスタッドＷは、加熱コイル41〜
44のスペースＳを通過中は、回転軸65を中心として回転
されている。加熱コイル40を通過したボールスタッドＷ
は、回転軸65を中心とする回転を続行しながら、冷却ス
テーションＣにおいてジャケット401 、401 の間を通過
する。この通過の間にボールスタッドＷはジャケット40
1 、401 から噴射された焼入液によって冷却されて焼入
される。そして、搬出ステーションＤに至ってボールス
タッドＷの回転が停止され、搬出される。なお、搬入ス
テーションＡおよび搬出ステーションＤにおいても、ワ
ーク載置台51は回転されているが、ボールスタッドＷの
ワーク載置台51への載置、およびワーク載置台51からの
取り外しを容易にするために、搬入ステーションＡおよ
び搬出ステーションＤではワーク載置台51の回転を停止
する場合がある。

【００３２】この実施例では、加熱コイル40によるボー
ルスタッドＷの加熱は１個ずつ行われるけれども、ター
ンテーブルＴが連続的に回転しているので、前記第１〜
第３の実施例の加熱コイルを用いた場合とほぼ同等の効
果を挙げることができる。なお、ボールスタッドＷが加
熱コイル40を通過しているときに、ターンテーブルＴの
回転速度を加減することによって、および／或いは、加
熱コイル40の通電電流の大きさの調整によって、ボール
スタッドＷの被加熱面69を所望の温度に加熱することが
できる。

【００３３】上記４つの実施例の加熱コイルを用いた高
周波加熱装置では、ワーク載置台51はターンテーブルＴ
上に配列されているから、ボールスタッドＷは円弧上を
移動する。しかし、これにこだわるものではなく、ワー
ク載置台51を直線状に移動する例えばベルトコンベア上
に配列することもできる。この場合には、ボールスタッ
ドＷは直線上を移動するが、多数のボールスタッドＷの
全加熱工程を同様に短くすることができる。

【００３４】前記実施例の加熱コイルが加熱するワーク
としては回転対称体であるボールスタッドを採り上げた
が、ボールスタッドにこだわるものではない。また、ワ
ークは必ずしも完全な回転対称体であることは要求され
ず、ワークの形状が、少々、不完全な回転対称体であっ
てもワークを所望の温度に加熱できることは勿論であ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の高
周波加熱方法は、ほぼ回転対称体のワークの被加熱面の
高周波加熱方法において、ワークに、ワークの回転軸と
直角方向への移動を行わせつつ、被加熱面を、ワークの
回転軸を通る平面と被加熱面との交線に対応した形状の
加熱コイルに近づけ、次いで対向させてからワークの移
動を停止後、ワークを回転軸を中心として回転させなが
ら、加熱コイルに高周波電流を所定時間通電し、次い
で、ワークの移動を再開して被加熱面を加熱コイルから
遠ざける。

【００３６】請求項２記載の高周波加熱方法は、ほぼ回
転対称体のワークの被加熱面の高周波加熱方法におい
て、ワークに、ワークの回転軸を中心とする回転と回転
軸と直角方向への移動とを行わせつつ、ワークの回転軸
を通る平面と被加熱面との交線に対応した形状の高周波
加熱コイルに高周波電流を通電すると共に、被加熱面
を、加熱コイルに近づけ、対向させ、次いで加熱コイル
から遠ざける。

【００３７】請求項３記載の高周波加熱コイルは、回転
軸が垂直に配設されたほぼ回転対称体のワークの被加熱
面を加熱する高周波加熱コイルにおいて、直列に接続さ
れた複数の加熱コイルよりなり、この加熱コイルは、前
記回転軸を通る平面と前記被加熱面との交線に対応し且
つ前記ワークの縦断面輪郭を、この輪郭の下部を除いて
囲むように形成されている。

【００３８】従って、請求項１および２記載の高周波加
熱方法によって、また、請求項３記載の加熱コイルを用
いてほぼ回転対称体のワークの被加熱面を加熱するとき
には、加熱の前および後において、それぞれ、加熱コイ
ルを進出および後退させる必要がないから、多数のワー
クの全体の加熱工程を短くすることができると共に、加
熱装置の設備費も低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の高周波加熱方法を実現すること
ができる第１実施例の加熱コイルを用いた高周波加熱装
置の模式的斜視説明図である。

【図２】第１実施例の加熱コイルの斜視説明図である。

【図３】第１実施例の加熱コイルを用いた高周波加熱装
置の平面説明図である。

【図４】請求項１記載の高周波加熱方法を実現すること
ができる第２実施例の加熱コイルの模式的斜視図であ
る。

【図５】第２実施例の加熱コイルを用いた高周波加熱装
置の平面説明図である。

【図６】請求項１記載の高周波加熱方法を実現すること
ができる第３実施例の加熱コイルの模式的斜視図であ
る。

【図７】第３実施例の加熱コイルを用いた高周波加熱装
置の平面説明図である。

【図８】請求項２記載の高周波加熱方法を実現すること
ができる高周波加熱装置の一実施例の模式的斜視説明図
である。

【図９】ボールスタッドの斜視図である。

【図１０】ボールスタッドと、ボールスタッドを載置し
たワーク載置台との縦断面図である。

【図１１】従来の加熱コイルの模式的斜視図である。

【図１２】従来の加熱コイルを用いた高周波加熱装置の
模式的斜視説明図である。

【符号の説明】

10、20、30、40 加熱コイル 65 回転軸 68 被加熱面Ｗボールスタッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ回転対称体のワークの被加熱面の高
周波加熱方法において、前記ワークに、前記ワークの回
転軸と直角方向への移動を行わせつつ、前記被加熱面
を、前記回転軸を通る平面と前記被加熱面との交線に対
応した形状の高周波加熱コイルに近づけ、次いで対向さ
せてからワークの前記移動を停止後、前記ワークを前記
回転軸を中心として回転させながら前記高周波加熱コイ
ルに高周波電流を所定時間通電し、次いで、前記移動を
再開して被加熱面を前記高周波加熱コイルから遠ざける
ことを特徴とする高周波加熱方法。
【請求項２】ほぼ回転対称体のワークの被加熱面の高
周波加熱方法において、前記ワークに、前記ワークの回
転軸を中心とする回転と前記回転軸と直角方向への移動
とを行わせつつ、前記回転軸を通る平面と前記被加熱面
との交線に対応した形状の高周波加熱コイルに高周波電
流を通電すると共に、前記被加熱面を、前記高周波加熱
コイルに近づけ、対向させ、次いで前記高周波加熱コイ
ルから遠ざけることを特徴とする高周波加熱方法。
【請求項３】回転軸が垂直に配設されたほぼ回転対称
体のワークの被加熱面を加熱する高周波加熱コイルにお
いて、直列に接続された複数の加熱コイルよりなり、こ
の加熱コイルは、前記回転軸を通る平面と前記被加熱面
との交線に対応し且つ前記ワークの縦断面輪郭を、この
輪郭の下部を除いて囲むように形成されていることを特
徴とする高周波加熱コイル。