JPH10212519A - 誘導加熱コイル及び誘導加熱方法 - Google Patents
誘導加熱コイル及び誘導加熱方法Info
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- JPH10212519A JPH10212519A JP9015728A JP1572897A JPH10212519A JP H10212519 A JPH10212519 A JP H10212519A JP 9015728 A JP9015728 A JP 9015728A JP 1572897 A JP1572897 A JP 1572897A JP H10212519 A JPH10212519 A JP H10212519A
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- Japan
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- induction heating
- heating coil
- wall
- angle
- heated
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】例えば誘導加熱した後に急冷して焼入れしても
一様な深さの硬化層が得られるように、一様な深さに金
属部品を誘導加熱できる誘導加熱方法を提供する。 【解決手段】金属部品６０の中空部６２の内壁６４を焼
入れ温度に誘導加熱するに当っては、誘導加熱コイル８
０を予め傾斜させておく。この傾斜角度Θ２は、回転軸
６６に直交する方向６６’に対して境界線８８が８°以
上１５°以下の範囲内の角度だけ傾斜する角度とする。
このように傾斜させた誘導加熱コイル８０の下方から、
載置台７０と共に金属部品６０を上昇させて中空部６２
に誘導加熱コイル８０を挿入する。この状態で回転軸６
６を中心にして載置台７０と共に金属部品６０を回転さ
せながら誘導加熱コイル８０に交流電流を供給する。
一様な深さの硬化層が得られるように、一様な深さに金
属部品を誘導加熱できる誘導加熱方法を提供する。 【解決手段】金属部品６０の中空部６２の内壁６４を焼
入れ温度に誘導加熱するに当っては、誘導加熱コイル８
０を予め傾斜させておく。この傾斜角度Θ２は、回転軸
６６に直交する方向６６’に対して境界線８８が８°以
上１５°以下の範囲内の角度だけ傾斜する角度とする。
このように傾斜させた誘導加熱コイル８０の下方から、
載置台７０と共に金属部品６０を上昇させて中空部６２
に誘導加熱コイル８０を挿入する。この状態で回転軸６
６を中心にして載置台７０と共に金属部品６０を回転さ
せながら誘導加熱コイル８０に交流電流を供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導加熱を利用し
て金属部材を加熱する誘導加熱方法、及び、誘導加熱す
る際に使用する誘導加熱コイルに関する。
て金属部材を加熱する誘導加熱方法、及び、誘導加熱す
る際に使用する誘導加熱コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、誘導加熱を利用して金属部材
を加熱する技術が広く知られている。誘導加熱で金属部
材を加熱した後は、この金属部材を急冷したり加工した
りするなど目的に応じた作業が行われる。金属部材を誘
導加熱した後に急冷する作業は高周波焼入れと呼ばれ、
例えば金属部材の中空部の内壁などがこの高周波焼入れ
によって硬化される。
を加熱する技術が広く知られている。誘導加熱で金属部
材を加熱した後は、この金属部材を急冷したり加工した
りするなど目的に応じた作業が行われる。金属部材を誘
導加熱した後に急冷する作業は高周波焼入れと呼ばれ、
例えば金属部材の中空部の内壁などがこの高周波焼入れ
によって硬化される。
【０００３】金属部材の中空部の内壁を誘導加熱する際
には、通常、この内壁に沿う形状を有する複数巻きに巻
かれた誘導加熱コイルを中空部に挿入し、内壁を均等に
加熱するために所定の回転軸を中心にして金属部材を回
転させる。
には、通常、この内壁に沿う形状を有する複数巻きに巻
かれた誘導加熱コイルを中空部に挿入し、内壁を均等に
加熱するために所定の回転軸を中心にして金属部材を回
転させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した複数巻きの誘
導加熱コイルは、一般に、複数巻きのうちの互いに隣接
する２巻きの境界線は耐熱性ガラス繊維製の絶縁物が差
し込まれたものであり、互いに隣接する２巻きが電気的
に接触しないように構成されている。このような誘導加
熱コイルを用いて金属部材の中空部の壁面を硬化する技
術を、図６を参照して説明する。
導加熱コイルは、一般に、複数巻きのうちの互いに隣接
する２巻きの境界線は耐熱性ガラス繊維製の絶縁物が差
し込まれたものであり、互いに隣接する２巻きが電気的
に接触しないように構成されている。このような誘導加
熱コイルを用いて金属部材の中空部の壁面を硬化する技
術を、図６を参照して説明する。
【０００５】図６は、４巻きの誘導加熱コイルと、この
誘導加熱コイルによって硬化された金属部材の中空部の
壁面を模式的に示す断面図である。
誘導加熱コイルによって硬化された金属部材の中空部の
壁面を模式的に示す断面図である。
【０００６】誘導加熱コイル１０は４巻きの銅製のもの
であり、各１巻き１２，１４，１６，１８のうちの互い
に隣接するもの同士の境界には耐熱性ガラス繊維製の絶
縁物２０が差し込まれて、隣接する２巻き（例えば第１
巻き目１２と第２巻き目１４）はその境界で互いに電気
的に絶縁されている。誘導加熱コイル１０の第１巻き目
１２の一端部１２ａと第４巻き目１８の一端部１８ａに
はそれぞれ導体（図示せず）が接続されており、この導
体を介して誘導加熱コイル１０が高周波電源（図示せ
ず）に接続されている。
であり、各１巻き１２，１４，１６，１８のうちの互い
に隣接するもの同士の境界には耐熱性ガラス繊維製の絶
縁物２０が差し込まれて、隣接する２巻き（例えば第１
巻き目１２と第２巻き目１４）はその境界で互いに電気
的に絶縁されている。誘導加熱コイル１０の第１巻き目
１２の一端部１２ａと第４巻き目１８の一端部１８ａに
はそれぞれ導体（図示せず）が接続されており、この導
体を介して誘導加熱コイル１０が高周波電源（図示せ
ず）に接続されている。
【０００７】一方、金属部材３０には太鼓状の中空部３
２が形成されている。この中空部３２の内壁３４を焼入
れ温度に誘導加熱する際には、図６に示すように誘導加
熱コイル１０を中空部３２に挿入し、回転軸３６を中心
にして金属部材３０を回転させながら誘導加熱コイル１
０に交流電流を供給する。これにより、金属部材３０を
貫く交番磁束が発生してうず電流を誘導し、このうず電
流によるジュール熱で内壁３４が焼入れ温度に加熱され
る。
２が形成されている。この中空部３２の内壁３４を焼入
れ温度に誘導加熱する際には、図６に示すように誘導加
熱コイル１０を中空部３２に挿入し、回転軸３６を中心
にして金属部材３０を回転させながら誘導加熱コイル１
０に交流電流を供給する。これにより、金属部材３０を
貫く交番磁束が発生してうず電流を誘導し、このうず電
流によるジュール熱で内壁３４が焼入れ温度に加熱され
る。
【０００８】ところが、内壁３４のうち、絶縁物２０が
差し込まれた部分に対応する部分３４ａでは、絶縁物２
０が差し込まれた部分が絶縁されているので磁界が弱
い。この結果、内壁３４の部分３４ａには十分なうず電
流が流れず、この部分３４ａは内壁３４の他の部分に比
べて焼入れ温度に加熱される層の深さが浅い。従って、
内壁３４を焼入れ温度に加熱して急冷しても、内壁３４
の硬化層３８のうち、絶縁物２０が差し込まれた部分に
対応する部分３４ａの硬化層深さが他の部分の硬化層深
さに比べて浅くなる。即ち、図６に示すように、内壁３
４の硬化層３８に深い部分と浅い部分とができ、硬化層
深さがばらつく。このように硬化層深さがばらつくと、
このばらつきに起因して、金属部材３０の各部分におけ
る変形量に差が生じて変形量がばらつくおそれがある。
差し込まれた部分に対応する部分３４ａでは、絶縁物２
０が差し込まれた部分が絶縁されているので磁界が弱
い。この結果、内壁３４の部分３４ａには十分なうず電
流が流れず、この部分３４ａは内壁３４の他の部分に比
べて焼入れ温度に加熱される層の深さが浅い。従って、
内壁３４を焼入れ温度に加熱して急冷しても、内壁３４
の硬化層３８のうち、絶縁物２０が差し込まれた部分に
対応する部分３４ａの硬化層深さが他の部分の硬化層深
さに比べて浅くなる。即ち、図６に示すように、内壁３
４の硬化層３８に深い部分と浅い部分とができ、硬化層
深さがばらつく。このように硬化層深さがばらつくと、
このばらつきに起因して、金属部材３０の各部分におけ
る変形量に差が生じて変形量がばらつくおそれがある。
【０００９】ところで、中空部３２の内壁３４を焼入れ
硬化した後は一般に金属部材３０を研摩して一定の仕上
げ寸法にするが、この研摩を省略しても一定の仕上げ寸
法になるようにしたい場合がある。しかし、上述したよ
うに焼入れ硬化した後の金属部材３０の各部分における
変形量がばらついていると、一定の仕上げ寸法にならな
いので研摩を省略できない。
硬化した後は一般に金属部材３０を研摩して一定の仕上
げ寸法にするが、この研摩を省略しても一定の仕上げ寸
法になるようにしたい場合がある。しかし、上述したよ
うに焼入れ硬化した後の金属部材３０の各部分における
変形量がばらついていると、一定の仕上げ寸法にならな
いので研摩を省略できない。
【００１０】本発明は、上記事情に鑑み、例えば誘導加
熱した後に急冷して焼入れしても一様な深さの硬化層が
得られるように、一様な深さに金属部材を誘導加熱でき
る誘導加熱コイル及び誘導加熱方法を提供することを目
的とする。
熱した後に急冷して焼入れしても一様な深さの硬化層が
得られるように、一様な深さに金属部材を誘導加熱でき
る誘導加熱コイル及び誘導加熱方法を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の誘導加熱コイルは、所定の回転軸を中心にし
て金属部材を相対的に回転させながらこの金属部材の中
空部の内壁を誘導加熱する場合において、（１）複数巻
きのうちの互いに隣接する２巻きの境界線が上記所定の
回転軸に対して９０°未満の範囲内の所定角度傾斜し、
上記中空部に挿入されることを特徴とするものである。
の本発明の誘導加熱コイルは、所定の回転軸を中心にし
て金属部材を相対的に回転させながらこの金属部材の中
空部の内壁を誘導加熱する場合において、（１）複数巻
きのうちの互いに隣接する２巻きの境界線が上記所定の
回転軸に対して９０°未満の範囲内の所定角度傾斜し、
上記中空部に挿入されることを特徴とするものである。
【００１２】ここで、（２）上記所定角度は、７５°以
上８２°以下の範囲内の角度であることが好ましい。
上８２°以下の範囲内の角度であることが好ましい。
【００１３】また、上記目的を達成するための本発明の
誘導加熱方法は、中空部を有する金属部材のこの中空部
に複数巻きの誘導加熱コイルを挿入し、所定の回転軸を
中心にして上記金属部材と上記誘導加熱コイルとを相対
的に回転させながら上記中空部の内壁を誘導加熱する誘
導加熱方法において、（３）上記複数巻きのうちの互い
に隣接する２巻きの境界線を、上記所定の回転軸に対し
て９０°未満の範囲内の所定角度傾斜させた状態で、上
記金属部材と上記誘導加熱コイルとを相対的に回転させ
ることを特徴とするものである。
誘導加熱方法は、中空部を有する金属部材のこの中空部
に複数巻きの誘導加熱コイルを挿入し、所定の回転軸を
中心にして上記金属部材と上記誘導加熱コイルとを相対
的に回転させながら上記中空部の内壁を誘導加熱する誘
導加熱方法において、（３）上記複数巻きのうちの互い
に隣接する２巻きの境界線を、上記所定の回転軸に対し
て９０°未満の範囲内の所定角度傾斜させた状態で、上
記金属部材と上記誘導加熱コイルとを相対的に回転させ
ることを特徴とするものである。
【００１４】ここで、（４）上記所定角度を７５°以上
８２°以下の範囲内の角度にして上記金属部材と上記誘
導加熱コイルとを相対的に回転させることが好ましい。
８２°以下の範囲内の角度にして上記金属部材と上記誘
導加熱コイルとを相対的に回転させることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。
る。
【００１６】図１を参照して、本発明の一実施形態の誘
導加熱コイルについて説明する。
導加熱コイルについて説明する。
【００１７】図１は、一実施形態の誘導加熱コイルを用
いて金属部品を加熱している状態を模式的に示す断面図
である。
いて金属部品を加熱している状態を模式的に示す断面図
である。
【００１８】誘導加熱コイル４０は太鼓状の銅製のもの
であり、３巻きに巻かれている。３巻きのうちの互いに
隣接する２巻き（例えば第１巻き目４２と第２巻き目４
４）の境界線５０は、誘導加熱コイル４０の中心軸６６
（後述する回転軸６６でもある）に直交する方向６６’
に対して８°以上１５°以下の範囲内の角度Θ１だけ傾
斜している。即ち、境界線５０は、中心軸６６に対して
７５°以上８２°以下の範囲の角度傾斜している。これ
らの境界線５０は、耐熱性ガラス繊維製の絶縁物５０’
が差し込まれたものである。この絶縁物５０’によっ
て、互いに隣接する２巻きはその境界線５０で互いに電
気的に絶縁されている。第１巻き目４２の一端部４２ａ
と第３巻き目４６の一端部４６ａにはそれぞれ導体（図
示せず）が接続されており、この導体を介して誘導加熱
コイル４０が高周波電源（図示せず）に接続されてい
る。
であり、３巻きに巻かれている。３巻きのうちの互いに
隣接する２巻き（例えば第１巻き目４２と第２巻き目４
４）の境界線５０は、誘導加熱コイル４０の中心軸６６
（後述する回転軸６６でもある）に直交する方向６６’
に対して８°以上１５°以下の範囲内の角度Θ１だけ傾
斜している。即ち、境界線５０は、中心軸６６に対して
７５°以上８２°以下の範囲の角度傾斜している。これ
らの境界線５０は、耐熱性ガラス繊維製の絶縁物５０’
が差し込まれたものである。この絶縁物５０’によっ
て、互いに隣接する２巻きはその境界線５０で互いに電
気的に絶縁されている。第１巻き目４２の一端部４２ａ
と第３巻き目４６の一端部４６ａにはそれぞれ導体（図
示せず）が接続されており、この導体を介して誘導加熱
コイル４０が高周波電源（図示せず）に接続されてい
る。
【００１９】誘導加熱コイル４０で誘導加熱される金属
部品（本発明にいう金属部材の一例である）６０には太
鼓状の中空部６２が形成されている。この中空部６２の
内壁６４を焼入れ温度にまで誘導加熱する際には、図１
に示すように、載置台７０に金属部品６０を載置して載
置台７０を上昇させることにより金属部品６０の中空部
６２に誘導加熱コイル４０を挿入し、回転軸６６を中心
にして載置台７０と共に金属部品６０を回転させながら
誘導加熱コイル４０に交流電流を供給する。誘導加熱コ
イル４０に流れる交流電流によって金属部品６０を貫ら
ぬく交番磁束が発生し、この交番磁束によって金属部品
６０内にうず電流が誘導され、このうず電流によるジュ
ール熱で中空部６２の内壁６４が加熱される。
部品（本発明にいう金属部材の一例である）６０には太
鼓状の中空部６２が形成されている。この中空部６２の
内壁６４を焼入れ温度にまで誘導加熱する際には、図１
に示すように、載置台７０に金属部品６０を載置して載
置台７０を上昇させることにより金属部品６０の中空部
６２に誘導加熱コイル４０を挿入し、回転軸６６を中心
にして載置台７０と共に金属部品６０を回転させながら
誘導加熱コイル４０に交流電流を供給する。誘導加熱コ
イル４０に流れる交流電流によって金属部品６０を貫ら
ぬく交番磁束が発生し、この交番磁束によって金属部品
６０内にうず電流が誘導され、このうず電流によるジュ
ール熱で中空部６２の内壁６４が加熱される。
【００２０】上述したように、第１，第２，第３巻き目
４２，４４，４６のうちの互いに隣接するもの同士の境
界線５０は電気的に絶縁されている。このため、内壁６
４のうち、境界線５０に向き合う部分６４ａにはほとん
どうず電流が流れず、この部分６４ａは加熱されない。
しかし、金属部品６０は回転軸６６を中心にして回転し
ており、また、境界線５０は、回転軸６６に直交する方
向６６’に対して傾斜している。従って、境界線５０に
向き合う部分６４ａの位置が時々刻々と移動し、この部
分６４ａは金属部品６０の一回転当り１〜２回だけ内壁
６４の同じ位置にくる。このため、金属部品６０が回転
している間中、内壁６４の一部が加熱されにくいという
ことが無く、内壁６４の全ての部分が均等に加熱され
る。この結果、内壁６４の壁面層はどの位置でも一様な
深さにまで同程度に加熱され、この加熱された内壁６４
を急冷した場合、内壁６４のどの位置でも一様な深さの
硬化層が得られる。従って、硬化層深さのばらつきに起
因する金属部品の変形量のばらつきを無くすことができ
る。
４２，４４，４６のうちの互いに隣接するもの同士の境
界線５０は電気的に絶縁されている。このため、内壁６
４のうち、境界線５０に向き合う部分６４ａにはほとん
どうず電流が流れず、この部分６４ａは加熱されない。
しかし、金属部品６０は回転軸６６を中心にして回転し
ており、また、境界線５０は、回転軸６６に直交する方
向６６’に対して傾斜している。従って、境界線５０に
向き合う部分６４ａの位置が時々刻々と移動し、この部
分６４ａは金属部品６０の一回転当り１〜２回だけ内壁
６４の同じ位置にくる。このため、金属部品６０が回転
している間中、内壁６４の一部が加熱されにくいという
ことが無く、内壁６４の全ての部分が均等に加熱され
る。この結果、内壁６４の壁面層はどの位置でも一様な
深さにまで同程度に加熱され、この加熱された内壁６４
を急冷した場合、内壁６４のどの位置でも一様な深さの
硬化層が得られる。従って、硬化層深さのばらつきに起
因する金属部品の変形量のばらつきを無くすことができ
る。
【００２１】ここで、境界線５０の傾斜角度Θ１を８°
以上１５°以下の範囲内の角度にした理由は、傾斜角度
Θ１をこの範囲内の角度にした場合、この範囲を外れた
角度にした場合よりも金属部品６０を貫く交番磁束の平
均密度を高くでき、高い密度のうず電流が誘導されて効
率良く金属部品６０を加熱できるからである。
以上１５°以下の範囲内の角度にした理由は、傾斜角度
Θ１をこの範囲内の角度にした場合、この範囲を外れた
角度にした場合よりも金属部品６０を貫く交番磁束の平
均密度を高くでき、高い密度のうず電流が誘導されて効
率良く金属部品６０を加熱できるからである。
【００２２】図２、図３を参照して、上述の誘導加熱コ
イル４０を用いて金属部品６０の内壁６４を硬化した実
験結果について説明する。
イル４０を用いて金属部品６０の内壁６４を硬化した実
験結果について説明する。
【００２３】図２は、内壁６４の硬化層６４ｂを模式的
に示す断面図であり、図３は、図２の硬化層６４ｂの硬
さ分布を示すグラフである。
に示す断面図であり、図３は、図２の硬化層６４ｂの硬
さ分布を示すグラフである。
【００２４】この実験では、高さＨ５５ｍｍ、最大径Ｌ
８０．５ｍｍ、最小径Ｓ７０．０ｍｍの太鼓状の誘導加
熱コイルを使用した。また、金属部品を軸受鋼で製作
し、誘導加熱する際の周波数を８．５ｋＨｚ、出力を２
２０ｋＷとし、加熱時間を５．０秒間とした。加熱後
は、内壁６４に冷却水を１３秒間噴出してこの内壁６４
を急冷した。
８０．５ｍｍ、最小径Ｓ７０．０ｍｍの太鼓状の誘導加
熱コイルを使用した。また、金属部品を軸受鋼で製作
し、誘導加熱する際の周波数を８．５ｋＨｚ、出力を２
２０ｋＷとし、加熱時間を５．０秒間とした。加熱後
は、内壁６４に冷却水を１３秒間噴出してこの内壁６４
を急冷した。
【００２５】上述したように内壁６４の壁面層６４ｂは
どの位置でも一様な深さにまで同程度に加熱され、この
結果、内壁６４の硬化層６４ｂは、図２に示すように、
一様な深さになり、誘導加熱コイル４０の各１巻き４
２，４４，４６の境界線５０に起因すると考えられる硬
化層深さのばらつき（図６参照）は無かった。また、内
壁６４の各部分ａ，ｂ，ｃの硬さ分布は、図３に示すよ
うに、ほぼ同一の硬さ分布となった。 次に、図４、図
５を参照して、本発明の一実施形態の誘導加熱方法につ
いて説明する。
どの位置でも一様な深さにまで同程度に加熱され、この
結果、内壁６４の硬化層６４ｂは、図２に示すように、
一様な深さになり、誘導加熱コイル４０の各１巻き４
２，４４，４６の境界線５０に起因すると考えられる硬
化層深さのばらつき（図６参照）は無かった。また、内
壁６４の各部分ａ，ｂ，ｃの硬さ分布は、図３に示すよ
うに、ほぼ同一の硬さ分布となった。 次に、図４、図
５を参照して、本発明の一実施形態の誘導加熱方法につ
いて説明する。
【００２６】図４は、使用した誘導加熱コイルを示す側
面図であり、図５は、図４の誘導加熱コイルを使用して
金属部品を誘導加熱する方法を模式的に示す断面図であ
る。これらの図では、図１の構成要素と同一の構成要素
には同一の符号が付されている。
面図であり、図５は、図４の誘導加熱コイルを使用して
金属部品を誘導加熱する方法を模式的に示す断面図であ
る。これらの図では、図１の構成要素と同一の構成要素
には同一の符号が付されている。
【００２７】誘導加熱コイル８０は太鼓状の銅製のもの
であり、３巻きに巻かれている。３巻き８２，８４，８
６のうちの互いに隣接するもの（例えば、第１巻き目８
２と第２巻き目８４）の境界線８８は、誘導加熱コイル
８０の中心軸９０に直交している。これらの境界線８８
は、耐熱性ガラス繊維製の絶縁物８８’が差し込まれた
ものである。この絶縁物８８’によって、第１巻き目８
２と第２巻き目８４、及び、第２巻き目８４と第３巻き
目８６それぞれは境界線８８で互いに電気的に絶縁され
ている。第１巻き目８２の一端部８２ａと第３巻き目８
６の一端部８６ａにはそれぞれ導体（図示せず）が接続
されており、この導体を介して誘導加熱コイル８０が高
周波電源（図示せず）に接続されている。
であり、３巻きに巻かれている。３巻き８２，８４，８
６のうちの互いに隣接するもの（例えば、第１巻き目８
２と第２巻き目８４）の境界線８８は、誘導加熱コイル
８０の中心軸９０に直交している。これらの境界線８８
は、耐熱性ガラス繊維製の絶縁物８８’が差し込まれた
ものである。この絶縁物８８’によって、第１巻き目８
２と第２巻き目８４、及び、第２巻き目８４と第３巻き
目８６それぞれは境界線８８で互いに電気的に絶縁され
ている。第１巻き目８２の一端部８２ａと第３巻き目８
６の一端部８６ａにはそれぞれ導体（図示せず）が接続
されており、この導体を介して誘導加熱コイル８０が高
周波電源（図示せず）に接続されている。
【００２８】金属部品６０の中空部６２の内壁６４を焼
入れ温度にまで誘導加熱するに当っては、図５に示すよ
うに、誘導加熱コイル８０を予め傾斜させておく。この
傾斜角度Θ２は、回転軸６６に直交する方向６６’に対
して境界線８８が８°以上１５°以下の範囲内の角度だ
け傾斜する角度とする。即ち、境界線８８を、回転軸６
６に対して７５°以上８２°以下の範囲の角度だけ傾斜
させている。このように傾斜させた誘導加熱コイル８０
の下方から、載置台７０と共に金属部品６０を上昇させ
て金属部品６０の中空部６２に誘導加熱コイル８０を挿
入する。この状態で回転軸６６を中心にして載置台７０
と共に金属部品６０を回転させながら誘導加熱コイル８
０に交流電流を供給する。誘導加熱コイル８０に流れる
交流電流によって金属部品６０を貫らぬく交番磁束が発
生し、この交番磁束によって金属部品６０内にうず電流
が誘導され、このうず電流によるジュール熱で中空部６
２の内壁６４が加熱される。
入れ温度にまで誘導加熱するに当っては、図５に示すよ
うに、誘導加熱コイル８０を予め傾斜させておく。この
傾斜角度Θ２は、回転軸６６に直交する方向６６’に対
して境界線８８が８°以上１５°以下の範囲内の角度だ
け傾斜する角度とする。即ち、境界線８８を、回転軸６
６に対して７５°以上８２°以下の範囲の角度だけ傾斜
させている。このように傾斜させた誘導加熱コイル８０
の下方から、載置台７０と共に金属部品６０を上昇させ
て金属部品６０の中空部６２に誘導加熱コイル８０を挿
入する。この状態で回転軸６６を中心にして載置台７０
と共に金属部品６０を回転させながら誘導加熱コイル８
０に交流電流を供給する。誘導加熱コイル８０に流れる
交流電流によって金属部品６０を貫らぬく交番磁束が発
生し、この交番磁束によって金属部品６０内にうず電流
が誘導され、このうず電流によるジュール熱で中空部６
２の内壁６４が加熱される。
【００２９】誘導加熱コイル８０の第１巻き目８２と第
２巻き目８４の境界線８８は、上述したように、誘導加
熱コイル８０の中心軸９０に直交している。このため、
誘導加熱コイル８０を傾斜させずに、中心軸９０と回転
軸６６とが一致するように金属部品６０の中空部６２に
誘導加熱コイル８０を挿入して内壁６４を誘導加熱した
場合、図６を参照して説明したように内壁６４の加熱層
の深さがばらつき、この結果、硬化層深さもばらつく。
２巻き目８４の境界線８８は、上述したように、誘導加
熱コイル８０の中心軸９０に直交している。このため、
誘導加熱コイル８０を傾斜させずに、中心軸９０と回転
軸６６とが一致するように金属部品６０の中空部６２に
誘導加熱コイル８０を挿入して内壁６４を誘導加熱した
場合、図６を参照して説明したように内壁６４の加熱層
の深さがばらつき、この結果、硬化層深さもばらつく。
【００３０】しかし、ここでは、回転軸６６に直交する
方向６６’と境界線８８とのなす角度Θ２が８°以上１
５°以下の範囲内であり、また、金属部品６０は回転軸
６６を中心にして回転している。従って、境界線８８に
向き合う部分６４ａの位置が時々刻々と移動し、この部
分６４ａは金属部品６０の一回転当り１〜２回だけ内壁
６４の同じ位置にくる。このため、金属部品６０が回転
している間中、内壁６４の一部がほとんど加熱されない
ということが無く、内壁６４の全ての部分が均等に加熱
される。この結果、内壁６４の壁面層はどの位置でも一
様な深さにまで同程度に加熱され、この加熱された内壁
６４を急冷した場合、内壁６４のどの位置でも一様な深
さの硬化層が得られる。従って、硬化層深さのばらつき
に起因する金属部品の変形量のばらつきを無くすことが
できる。
方向６６’と境界線８８とのなす角度Θ２が８°以上１
５°以下の範囲内であり、また、金属部品６０は回転軸
６６を中心にして回転している。従って、境界線８８に
向き合う部分６４ａの位置が時々刻々と移動し、この部
分６４ａは金属部品６０の一回転当り１〜２回だけ内壁
６４の同じ位置にくる。このため、金属部品６０が回転
している間中、内壁６４の一部がほとんど加熱されない
ということが無く、内壁６４の全ての部分が均等に加熱
される。この結果、内壁６４の壁面層はどの位置でも一
様な深さにまで同程度に加熱され、この加熱された内壁
６４を急冷した場合、内壁６４のどの位置でも一様な深
さの硬化層が得られる。従って、硬化層深さのばらつき
に起因する金属部品の変形量のばらつきを無くすことが
できる。
【００３１】ここで、回転軸６６に直交する方向６６’
と境界線８８とのなす角度Θ２を８°以上１５°以下の
範囲内の角度にした理由は、上述したように、傾斜角度
をこの範囲内の角度にした場合、この範囲を外れた角度
にした場合よりも金属部品６０を貫く交番磁束の平均密
度を高くでき、高い密度のうず電流が誘導されて効率良
く金属部品６０を加熱できるからである。
と境界線８８とのなす角度Θ２を８°以上１５°以下の
範囲内の角度にした理由は、上述したように、傾斜角度
をこの範囲内の角度にした場合、この範囲を外れた角度
にした場合よりも金属部品６０を貫く交番磁束の平均密
度を高くでき、高い密度のうず電流が誘導されて効率良
く金属部品６０を加熱できるからである。
【００３２】上述したように、金属部品６０の中空部６
２で誘導加熱コイル８０を傾斜させた状態で金属部品６
０を回転させても、図２、図３に示すと同様に、内壁６
４の壁面層はどの位置でも一様な深さにまで同程度に加
熱され、内壁６４の硬化層は、一様な深さになる。な
お、上述した各実施形態では金属部品を回転させたが、
金属部品を固定しておき誘導加熱コイルを回転させる構
成にしてもよい。また、誘導加熱コイルとして金属部品
の中空部に挿入されるものを例にしたが、これに限定さ
れず、本発明は、金属部品が誘導加熱コイルの内部に挿
入されるものにも適用できる。
２で誘導加熱コイル８０を傾斜させた状態で金属部品６
０を回転させても、図２、図３に示すと同様に、内壁６
４の壁面層はどの位置でも一様な深さにまで同程度に加
熱され、内壁６４の硬化層は、一様な深さになる。な
お、上述した各実施形態では金属部品を回転させたが、
金属部品を固定しておき誘導加熱コイルを回転させる構
成にしてもよい。また、誘導加熱コイルとして金属部品
の中空部に挿入されるものを例にしたが、これに限定さ
れず、本発明は、金属部品が誘導加熱コイルの内部に挿
入されるものにも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の誘導加熱
コイルによれば、複数巻きのうちの互いに隣接する２巻
きの境界線が、金属部品の回転軸に対して９０°未満の
範囲内の所定角度傾斜しているので、誘導加熱コイルを
金属部品の中空部に挿入した場合、中空部の内壁のう
ち、境界に向き合う部分の位置が時々刻々と移動する。
このため、金属部品が回転している間中、内壁の一部が
加熱されにくいということが無く、内壁の全ての部分が
均等に加熱される。この結果、内壁の壁面層はどの位置
でも一様に加熱され、この加熱された内壁を急冷した場
合、内壁のどの位置でも一様な深さの硬化層が得られ
る。従って、硬化層深さのばらつきに起因する金属部品
の変形量のばらつきを無くすことができる。
コイルによれば、複数巻きのうちの互いに隣接する２巻
きの境界線が、金属部品の回転軸に対して９０°未満の
範囲内の所定角度傾斜しているので、誘導加熱コイルを
金属部品の中空部に挿入した場合、中空部の内壁のう
ち、境界に向き合う部分の位置が時々刻々と移動する。
このため、金属部品が回転している間中、内壁の一部が
加熱されにくいということが無く、内壁の全ての部分が
均等に加熱される。この結果、内壁の壁面層はどの位置
でも一様に加熱され、この加熱された内壁を急冷した場
合、内壁のどの位置でも一様な深さの硬化層が得られ
る。従って、硬化層深さのばらつきに起因する金属部品
の変形量のばらつきを無くすことができる。
【００３４】また、本発明の誘導加熱方法によれば、金
属部品と誘導加熱コイルとを相対的に回転させる際に、
複数巻きのうちの互いに隣接する２巻きの境界線を回転
軸に対して９０°未満の範囲内の所定角度傾斜させるの
で、誘導加熱コイルが挿入された中空部の内壁のうち、
境界に向き合う部分の位置が時々刻々と移動する。この
ため、金属部品が回転している間中、内壁の一部が加熱
されにくいということが無く、内壁の全ての部分が均等
に加熱される。この結果、内壁の壁面層はどの位置でも
一様に加熱され、この加熱された内壁を急冷した場合、
内壁のどの位置でも一様な深さの硬化層が得られる。従
って、硬化層深さのばらつきに起因する金属部品の変形
量のばらつきを無くすことができる。
属部品と誘導加熱コイルとを相対的に回転させる際に、
複数巻きのうちの互いに隣接する２巻きの境界線を回転
軸に対して９０°未満の範囲内の所定角度傾斜させるの
で、誘導加熱コイルが挿入された中空部の内壁のうち、
境界に向き合う部分の位置が時々刻々と移動する。この
ため、金属部品が回転している間中、内壁の一部が加熱
されにくいということが無く、内壁の全ての部分が均等
に加熱される。この結果、内壁の壁面層はどの位置でも
一様に加熱され、この加熱された内壁を急冷した場合、
内壁のどの位置でも一様な深さの硬化層が得られる。従
って、硬化層深さのばらつきに起因する金属部品の変形
量のばらつきを無くすことができる。
【００３５】ここで、上記の所定角度が、７５°以上８
２°以下の範囲内の角度である場合は、金属部品を貫く
交番磁束の平均密度を高くでき、高い密度のうず電流が
誘導されて効率良く金属部品を誘導加熱できる。
２°以下の範囲内の角度である場合は、金属部品を貫く
交番磁束の平均密度を高くでき、高い密度のうず電流が
誘導されて効率良く金属部品を誘導加熱できる。
【図１】本発明の一実施形態の誘導加熱コイルを用いて
金属部品を加熱している状態を模式的に示す断面図であ
る。
金属部品を加熱している状態を模式的に示す断面図であ
る。
【図２】図１の金属部品の内壁の硬化層を模式的に示す
断面図である。
断面図である。
【図３】図２の硬化層の硬さ分布を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態の誘導加熱方法に使用した
誘導加熱コイルを示す側面図である。
誘導加熱コイルを示す側面図である。
【図５】図４の誘導加熱コイルを使用して金属部品を誘
導加熱する方法を模式的に示す断面図である。
導加熱する方法を模式的に示す断面図である。
【図６】従来の３巻きの誘導加熱コイルとこの誘導加熱
コイルによって硬化された金属部品の中空部の壁面を模
式的に示す断面図である。
コイルによって硬化された金属部品の中空部の壁面を模
式的に示す断面図である。
４０，８０ 誘導加熱コイル ４２，４４，４６，８２，８４，８６ 誘導加熱コイル
の１巻き ５０，８８ 境界線 ６０ 金属部品 ６２ 中空部 ６４ 内壁 ６６ 回転軸 ６６’ 回転軸に直交する方向 Θ１，Θ２ 傾斜角度
の１巻き ５０，８８ 境界線 ６０ 金属部品 ６２ 中空部 ６４ 内壁 ６６ 回転軸 ６６’ 回転軸に直交する方向 Θ１，Θ２ 傾斜角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 合屋 純一 愛知県刈谷市西境町治右田84番地10 高周 波熱錬株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 所定の回転軸を中心にして金属部材を相
対的に回転させながら該金属部材の中空部の内壁を誘導
加熱する場合において、 複数巻きのうちの互いに隣接する２巻きの境界線が前記
所定の回転軸に対して９０°未満の範囲内の所定角度傾
斜し、前記中空部に挿入されることを特徴とする誘導加
熱コイル。 - 【請求項２】 前記所定角度は、７５°以上８２°以下
の範囲内の角度であることを特徴とする請求項１記載の
誘導加熱コイル。 - 【請求項３】 中空部を有する金属部材の該中空部に複
数巻きの誘導加熱コイルを挿入し、所定の回転軸を中心
にして前記金属部材と前記誘導加熱コイルとを相対的に
回転させながら前記中空部の内壁を誘導加熱する誘導加
熱方法において、 前記複数巻きのうちの互いに隣接する２巻きの境界線を
前記所定の回転軸に対して９０°未満の範囲内の所定角
度傾斜させた状態で、前記金属部材と前記誘導加熱コイ
ルとを相対的に回転させることを特徴とする誘導加熱方
法。 - 【請求項４】 前記所定角度を７５°以上８２°以下の
範囲内の角度にして前記金属部材と前記誘導加熱コイル
とを相対的に回転させることを特徴とする請求項３記載
の誘導加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9015728A JPH10212519A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 誘導加熱コイル及び誘導加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9015728A JPH10212519A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 誘導加熱コイル及び誘導加熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10212519A true JPH10212519A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11896832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9015728A Pending JPH10212519A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 誘導加熱コイル及び誘導加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10212519A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013532233A (ja) * | 2010-07-02 | 2013-08-15 | アクティエボラゲット・エスコーエッフ | 機械構成要素、および表面硬化方法 |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP9015728A patent/JPH10212519A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013532233A (ja) * | 2010-07-02 | 2013-08-15 | アクティエボラゲット・エスコーエッフ | 機械構成要素、および表面硬化方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031211 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040310 |