TWI743799B - 二次線圈模組、移動淬火裝置及移動淬火方法 - Google Patents

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Abstract

此二次線圈模組具備圓弧形線圈與冷卻治具。前述圓弧形線圈具有冷媒導入口與冷媒排出口。前述冷卻治具具有：冷媒導入管，具有構成為對前述冷媒導入口嵌合自如的開口前端部；冷媒排出管，具有構成為對前述冷媒排出口嵌合自如的開口前端部；第1連接零件，將前述冷媒導入管的前述開口前端部連接成對前述冷媒導入口裝卸自如；第2連接零件，將前述冷媒排出管的前述開口前端部連接成對前述冷媒排出口裝卸自如；冷媒供給管，連接在前述冷媒導入管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的半徑方向外側延伸；及冷媒回收管，連接在前述冷媒排出管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的前述半徑方向外側延伸。

Description

二次線圈模組、移動淬火裝置及移動淬火方法
本發明是有關於一種二次線圈模組、移動淬火裝置及移動淬火方法。 本案依據已於2019年5月23日於日本提出專利申請之特願2019-096867號主張優先權，並在此引用其內容。
以往，有在進行的是藉由感應加熱對軸狀體進行移動淬火來提升軸狀體的疲勞強度。在此所謂的移動淬火是指相對於軸狀體而一邊使線圈構件等在軸狀體的軸線方向上移動，一邊進行移動淬火。 在感應加熱中，是將軸狀體插入至形成為環狀的一次線圈構件內，並且使高頻電流流動於一次線圈中，藉由感應加熱來加熱軸狀體。在感應加熱中，軸狀體與一次線圈構件的距離越短，軸狀體就會被越高的溫度加熱。因此，在軸狀體具備本體部與設置在本體部且直徑比本體部更小的小徑部之情況下，會有和本體部相較之下小徑部較難以被加熱的課題。
對於此課題，已提出有一種在一次線圈構件的內側具備二次線圈構件的移動淬火裝置(參照例如下述專利文獻1~3)，前述二次線圈構件具有比一次線圈構件的內徑更小的外徑。二次線圈構件是形成為O字形或C字形。在已提出的使用了二次線圈的裝置中，由於軸狀體與靠近軸狀體的線圈構件之距離在本體部與小徑部上差異不大，因此可以同等地加熱本體部與小徑部。 在這些移動淬火裝置中，由於複數個線圈構件是配置成同心圓狀，因此軸狀體與靠近等軸狀體的線圈構件之距離會在圓周方向的各位置上成為均等。由於可以使用增加了匝數且電流效率佳的線圈構件，因此可以藉由較少的電流來均勻且有效率地加熱軸狀體。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特公昭52-021215號公報 專利文獻2：日本特開2015-108188號公報 專利文獻3：日本特開2000-87134號公報
發明欲解決之課題
但是，在上述專利文獻1~3所揭示的移動淬火裝置中，都是將在軸線方向的端部設置有小徑部的軸狀體設為加熱對象。在軸狀體的小徑部設置在軸狀體的軸線方向的中間部之情況下，會有需要花費時間使安裝於小徑部的二次線圈構件移動至軸狀體的軸線方向的一端並從軸狀體取下的問題。
又，對各種形狀的軸狀體進行淬火的情況下，適合於其形狀的二次線圈是各自不同的。在1個軸狀體中軸徑有變化的情況下，適合於各個軸徑的二次線圈也是不同的。若為數個階段的徑差，雖然可考慮例如不只是二次線圈，還使用具有比二次線圈的內徑更小的外徑的三次線圈之方法，但是由於三次線圈必須有一定以上的粗細，因此難以藉由使用三次線圈之方法來對以較細的間距設有徑差的軸狀體靈活地作出對應。從而，使用上述的二次線圈及三次線圈來進行淬火的情況下，供入能量的效率會降低，且也容易在產生徑差的階層差之角部等產生過度加熱。
本發明是有鑒於上述的情形而完成的發明，目的在於提供可對應於具有各種形狀(直徑)的軸狀體且二次線圈的交換容易性較高的二次線圈模組、具備有該二次線圈模組的移動淬火裝置、以及可藉由該移動淬火裝置來實現的移動淬火方法。 用以解決課題之手段
本發明為了解決上述課題並達成所述之目的，採用以下的手段。 (1)本發明的一態樣之二次線圈模組具備：圓弧形線圈，具有中空矩形截面；及冷卻治具，構成為對前述圓弧形線圈裝卸自如。 前述圓弧形線圈具有：冷媒導入口，設置在前述圓弧形線圈的圓周方向一端部；及冷媒排出口，設置在前述圓弧形線圈的圓周方向另一端部。 前述冷卻治具具有：冷媒導入管，具有構成為對前述冷媒導入口嵌合自如的開口前端部；冷媒排出管，具有構成為對前述冷媒排出口嵌合自如的開口前端部；第1連接零件，將前述冷媒導入管的前述開口前端部連接成對前述冷媒導入口裝卸自如；第2連接零件，將前述冷媒排出管的前述開口前端部連接成對前述冷媒排出口裝卸自如；冷媒供給管，連接在前述冷媒導入管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的半徑方向外側延伸；及冷媒回收管，連接在前述冷媒排出管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的前述半徑方向外側延伸。
(2)本發明的其他態樣之二次線圈模組具備：圓弧形線圈，具有中空矩形截面；及冷卻治具，構成為對前述圓弧形線圈裝卸自如。 前述圓弧形線圈具有：冷媒導入口，在前述圓弧形線圈的圓周方向一端部中朝向前述圓弧形線圈的中心軸方向的一側開口；及冷媒排出口，在前述圓弧形線圈的圓周方向另一端部中往和前述冷媒導入口相同的方向開口。 前述冷卻治具具有：冷媒導入管，具有構成為對前述冷媒導入口嵌合自如的開口前端部；冷媒排出管，具有構成為對前述冷媒排出口嵌合自如的開口前端部；第1連接零件，在前述冷媒導入管的前述開口前端部嵌合於前述冷媒導入口，且前述冷媒導入管的長邊方向成為平行於前述中心軸方向的狀態下，將前述冷媒導入管裝卸自如地連接在前述圓弧形線圈；第2連接零件，在前述冷媒排出管的前述開口前端部嵌合於前述冷媒排出口，且前述冷媒排出管的長邊方向成為平行於前述中心軸方向的狀態下，將前述冷媒排出管裝卸自如地連接在前述圓弧形線圈；冷媒供給管，連接在前述冷媒導入管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的半徑方向外側延伸；及冷媒回收管，連接在前述冷媒排出管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的前述半徑方向外側延伸。
(3)在上述(2)所記載之二次線圈模組中，前述第1連接零件亦可具有：第1臂部，藉由彈性材料所構成，並且在前述中心軸方向上延伸；第1固定部，將前述第1臂部的長邊方向一端部固定在前述冷媒導入管；及第1爪部，設置在前述第1臂部的長邊方向另一端部，並且朝向前述圓弧形線圈的半徑方向內側突出。又，前述第2連接零件亦可具有：第2臂部，藉由彈性材料所構成，並且在前述中心軸方向上延伸；第2固定部，將前述第2臂部的長邊方向一端部固定在前述冷媒排出管；及第2爪部，設置在前述第2臂部的長邊方向另一端部，並且朝向前述圓弧形線圈的前述半徑方向內側突出。
(4)上述(2)或(3)所記載之二次線圈模組亦可更具有固定在前述圓弧形線圈的握持零件。前述握持零件亦可具有：第1部位，從前述圓弧形線圈朝前述中心軸方向的一側延伸；及第2部位，從前述第1部位朝前述圓弧形線圈的前述半徑方向外側延伸。
(5)本發明的一態樣之移動淬火裝置是用於對具有本體部與小徑部的軸狀體進行移動淬火的移動淬火裝置，前述小徑部是設置在前述本體部的軸線方向的中間部，且直徑比前述本體部更小，前述移動淬火裝置具備：環狀的一次線圈構件，流動有高頻電流，且在內部插入有前述軸狀體；上述(1)~(4)中任一項所記載之複數個二次線圈模組；及定位裝置，進行前述複數個二次線圈模組的定位，以使前述複數個二次線圈模組的前述圓弧形線圈在前述小徑部的徑方向外側，以在圓周方向上互相分離的狀態配置在前述一次線圈構件內。
(6)在上述(5)所記載之移動淬火裝置中，在前述小徑部的端部當中，將位於前述軸線方向的一側的端部設為一側端部，且將位於前述軸線方向的另一側的端部設為另一側端部時，作為前述複數個二次線圈模組，前述移動淬火裝置亦可具備：複數個二次第1線圈模組，使用於前述小徑部的前述另一側端部的加熱；及複數個二次第2線圈模組，使用於前述小徑部的前述一側端部的加熱。
(7)本發明的一態樣之移動淬火方法是用於對具有本體部與小徑部的軸狀體進行移動淬火的移動淬火方法，前述小徑部是設置在前述本體部的軸線方向的中間部，且直徑比前述本體部更小，前述移動淬火方法具有：替換步驟，因應於前述小徑部的直徑，來替換上述(1)~(4)中任一項所記載之複數個二次線圈模組的前述圓弧形線圈；配置步驟，將前述複數個二次線圈模組定位成：已藉由前述替換步驟替換的前述圓弧形線圈在前述小徑部的徑方向外側，在圓周方向上互相分離地配置；及加熱步驟，當使內部插入有前述軸狀體的狀態下流動有高頻電流之環狀的一次線圈構件，在前述軸線方向上從位於前述小徑部的前述軸線方向的一側之端部朝向位於前述小徑部的另一側之端部移動時，在前述一次線圈構件內配置前述複數個二次線圈模組的前述圓弧形線圈的至少一部分，藉此藉由感應加熱來加熱前述小徑部。
(8)在上述(7)所記載之移動淬火方法中，在前述小徑部的一對端部當中，將位於前述軸線方向的一側的前述端部設為一側端部，且將位於前述軸線方向的另一側的前述端部設為另一側端部時，亦可進行以下步驟：第1替換步驟，作為前述替換步驟，因應於前述小徑部的前述另一側端部的直徑，來替換前述複數個二次線圈模組所包含的複數個二次第1線圈模組的圓弧形線圈；第1配置步驟，作為前述配置步驟，將前述複數個二次第1線圈模組定位成：該等圓弧形線圈在前述小徑部的前述另一側端部的徑方向外側，在圓周方向上互相分離地配置；第1加熱步驟，作為前述加熱步驟，當在相對於前述軸狀體而往前述軸線方向的一側相對地移動的前述一次線圈構件內，已配置有前述複數個二次第1線圈模組的前述圓弧形線圈的至少一部分時，加熱前述小徑部的前述另一側端部；分離步驟，在前述第1加熱步驟之後，使前述複數個二次第1線圈模組相對於前述一次線圈構件而往前述軸線方向的一側移動後，使前述複數個二次第1線圈模組從前述小徑部往前述徑方向外側移動；第2替換步驟，作為前述替換步驟，因應於前述小徑部的前述一側端部的直徑，來替換前述複數個二次線圈模組所包含的複數個二次第2線圈模組的圓弧形線圈；第2配置步驟，將前述複數個二次第2線圈模組定位成：該等圓弧形線圈從前述一次線圈構件的前述軸線方向的另一側通過前述一次線圈構件內，而在前述小徑部的前述一側端部的徑方向外側，在圓周方向上互相分離地配置；及第2加熱步驟，作為前述加熱步驟，當在相對於前述軸狀體而往前述軸線方向的一側相對地移動的前述一次線圈構件內，已配置有前述複數個二次第2線圈模組的圓弧形線圈的至少一部分時，加熱前述小徑部的前述一側端部。 發明效果
根據本發明的上述各態樣，即可以提供可對應於具有各種形狀(外徑)的軸狀體且二次線圈的交換容易性較高的二次線圈模組、具備有該二次線圈模組的移動淬火裝置、以及可藉由該移動淬火裝置來實現的移動淬火方法。
用以實施發明之形態
本案發明人是以使用加熱效率佳的二次線圈的方法作為基礎，仔細檢討了對具有各種直徑或階層差的軸狀體進行移動淬火的方法。 二次線圈的優點在於：藉由在其圓周方向上存在有缺損部，產生在二次線圈的渦電流不會在圓周方向上封閉而會從二次線圈的外周面繞到內周面，而可以藉由已繞到其內周面的渦電流來感應加熱軸狀體的表面。另一方面，在如以往地使用形成為O字形或C字形的二次線圈的情況下，當一次線圈相對於軸狀體而相對地移動時(亦即移動淬火中)，並無法在一次線圈與軸狀體之間的空隙中自由地配置或取出二次線圈。
於是，本案發明人提出以下方法：如圖1所示，準備複數個圓弧形線圈100來作為二次線圈，並因應於軸狀體的直徑來替換圓弧形線圈100的方法。根據此方法，將複數個圓弧形線圈100視為一體的二次線圈時，由於在其圓周方向上形成有複數個缺損部110，因此變得能夠在保持可以藉由繞到各圓弧形線圈100的內周面的渦電流來感應加熱軸狀體的表面這種功能的情形下，在移動淬火中，在一次線圈與軸狀體之間的空隙中自由地配置或取出二次線圈(圓弧形線圈100)。
另外，在圖1中，作為一例，圖示了將2個(一對)圓弧形線圈100作為二次線圈來使用的情況，因此也在2處上形成有缺損部110。但是，圓弧形線圈100的數量並不限定於2個，當然亦可準備3個或4個等必要數量的圓弧形線圈100。
如圖1所示，圓弧形線圈100的外徑R10是設計為比一次線圈的內徑更小且接近於一次線圈的內徑的值。又，圓弧形線圈100的內徑R20是設計為比軸狀體的外徑更大且接近於軸狀體的外徑的值。另外，在圖1中，符號C10是指各圓弧形線圈100的中心軸。因應於軸狀體的外徑來準備複數個像這樣地設計的圓弧形線圈100，藉此即變得能夠對應於各種形狀的軸狀體。又，在1個軸狀體中軸徑有變化的情況下，也變得能夠在移動淬火中，替換成適合於各個軸徑的圓弧形線圈100來對應。
本案發明人已檢討了可以最大限度地活用如上述之具有較高的交換容易性的圓弧形線圈100的特性之移動淬火裝置的構成。又，由於圓弧形線圈100本身也會在渦電流流動時因焦耳效應(Joule effect)而發熱，因此在移動淬火中必須冷卻圓弧形線圈100。於是，本案發明人更進一步地檢討了一邊最大限度地活用圓弧形線圈100的特性，一邊也可以實現移動淬火中的圓弧形線圈100的冷卻之移動淬火裝置的構成。其結果，發明了本發明之二次線圈模組、以及具備有該二次線圈模組的移動淬火裝置。 以下，針對本發明的一實施形態，一邊參照圖式一邊詳細地說明。
[二次線圈模組] 首先，針對本實施形態之二次線圈模組200進行說明。 圖2A~圖2C是示意地顯示二次線圈模組200的外觀的圖。圖2A是二次線圈模組200的平面圖。圖2B是顯示二次線圈模組200的圖，且是圖2A的A-A截面圖。圖2C是顯示二次線圈模組200的圖，且是從圖2A的箭頭B來觀看的側面圖。 如圖2A~圖2C所示，二次線圈模組200具備：圓弧形線圈300，具有中空矩形截面；冷卻治具(410、420、430、440、450、460)，構成為對圓弧形線圈300裝卸自如；及握持零件500。
首先，針對圓弧形線圈300，一邊參照圖3A~圖3C一邊進行說明。圖3A~圖3C是示意地顯示圓弧形線圈300的外觀的圖。圖3A是圓弧形線圈300的立體圖。圖3B是圓弧形線圈300的平面圖。圖3C是圖3B所示的圓弧形線圈300的Ca-Ca截面圖。 如圖3A~圖3C所示，圓弧形線圈300具有中空矩形截面，並且是在平面視角下具有圓弧形的形狀的線圈。圓弧形線圈300具有：外徑R10，設計為比後述的一次線圈的內徑更小且接近於一次線圈的內徑的值；及內徑R20，計設為比後述的軸狀體(特別是小徑部)的外徑更大且接近於軸狀體的外徑的值。
圓弧形線圈300具有：冷媒導入口310，在圓弧形線圈300的圓周方向一端部中朝向圓弧形線圈300的中心軸C10方向的一側(上方側)D10開口；及冷媒排出口320，在圓弧形線圈300的圓周方向另一端部中往和冷媒導入口310相同的方向(上方側)開口。藉由這些冷媒導入口310及冷媒排出口320，在圓弧形線圈300的內部空間中變得能夠進行冷卻水等之冷媒的流通。 另外，如圖3C所示，冷媒導入口310是形成為開口徑從中心軸C10方向的一側D10朝向另一側D20逐漸地變小。冷媒排出口320也是形成為開口徑從中心軸C10方向的一側D10朝向另一側D20逐漸地變小。亦即，冷媒導入口310是形成為從圓弧形線圈300的外部朝向內部成為前端漸縮。冷媒導入口310也是形成為從圓弧形線圈300的外部朝向內部成為前端漸縮。
圓弧形線圈300具有正交於中心軸C10方向的一對表面。在以下，在這一對表面當中，將位於中心軸C10方向的一側D10之圓弧形的表面稱呼為第1圓弧面330，將位於中心軸C10方向的另一側D20之圓弧形的表面稱呼為第2圓弧面340。
以下，回到圖2A~圖2C來繼續二次線圈模組200的說明。 如圖2A~圖2C所示，冷卻治具是由冷媒導入管410、冷媒排出管420、第1連接零件430、第2連接零件440、冷媒供給管450、及冷媒回收管460所構成。
冷媒導入管410是用於將冷媒從外部導入至圓弧形線圈300內的管狀零件，並且具有開口前端部411，前述開口前端部411是構成為對圓弧形線圈300的冷媒導入口310嵌合自如。具體而言，開口前端部411是構成為具有對冷媒導入口310無間隙地契合的形狀。
冷媒排出管420是用於將冷媒從圓弧形線圈300內排出至外部的管狀零件，並且具有開口前端部421，前述開口前端部421是構成為對圓弧形線圈300的冷媒排出口320嵌合自如。具體而言，開口前端部421是構成為具有對冷媒排出口320無間隙地契合的形狀。
第1連接零件430是用於在冷媒導入管410的開口前端部411嵌合於冷媒導入口310，且冷媒導入管410的長邊方向成為平行於圓弧形線圈300的中心軸C10方向的狀態下，將冷媒導入管410裝卸自如地連接在圓弧形線圈300的零件。 具體而言，第1連接零件430具有：第1臂部431，藉由彈性材料所構成，並且在中心軸C10方向上延伸；第1固定部432，將第1臂部431的長邊方向一端部固定在冷媒導入管410；及第1爪部433，設置在第1臂部431的長邊方向另一端部，並且朝向圓弧形線圈300的半徑方向內側突出。在第1爪部433的前端形成有傾斜面433a。如上述，第1臂部431是藉由彈性材料所構成，並且具有如板簧的性質，前述板簧是當賦與外力時會彎曲，當外力消失時會復原成原本的直線狀的形狀。
第2連接零件440是用於在冷媒排出管420的開口前端部421嵌合於冷媒排出口320，且冷媒排出管420的長邊方向成為平行於圓弧形線圈300的中心軸C10方向的狀態下，將冷媒排出管420裝卸自如地連接成在圓弧形線圈300的零件。 具體而言，第2連接零件440具有：第2臂部441，藉由彈性材料所構成，並且在中心軸C10方向上延伸；第2固定部442，將第2臂部441的長邊方向一端部固定在冷媒排出管420；及第2爪部443，設置在第2臂部441的長邊方向另一端部，並且朝向圓弧形線圈300的半徑方向內側突出。在第2爪部443的前端形成有傾斜面443a。如上述，第2臂部441是藉由彈性材料所構成，並且具有如板簧的性質，前述板簧是當賦與外力時會彎曲，當外力消失時會復原成原本的直線狀的形狀。
冷媒供給管450是連接在冷媒導入管410，且連接成朝向圓弧形線圈300的半徑方向外側延伸的管狀零件。此冷媒供給管450是構成為從未圖示的二次線圈用冷媒供給裝置供給冷卻水等之冷媒。亦即，變得能夠透過冷媒供給管450及冷媒導入管410而從前述二次線圈用冷媒供給裝置朝圓弧形線圈300供給冷媒。 另外，亦可使用例如L字形的管狀零件，以一個零件來構成冷媒導入管410與冷媒供給管450。
冷媒回收管460是連接在冷媒排出管420，且連接成朝向圓弧形線圈300的半徑方向外側延伸的管狀零件。此冷媒回收管460是構成為將已使用於圓弧形線圈300的冷卻的冷媒朝上述二次線圈用冷媒供給裝置送回。亦即，變得能夠透過冷媒排出管420及冷媒回收管460而從圓弧形線圈300朝前述二次線圈用冷媒供給裝置回送冷媒。 另外，亦可使用例如L字形的管狀零件，以一個零件來構成冷媒排出管420與冷媒回收管460。
以上為冷卻治具的構成，像這樣的冷卻治具可以藉由如以下的順序來容易地連接於圓弧形線圈300。 (1)首先，將冷媒導入管410配置在一側D10的遠離冷媒導入口310的位置上，以使冷媒導入管410的中心軸與冷媒導入口310的中心軸一致，且使冷媒導入管410的開口前端部411朝向中心軸C10方向的另一側D20。
(2)接著，使圓弧形線圈300與冷媒導入管410之一方或雙方移動，以使圓弧形線圈300與冷媒導入管410沿著中心軸C10方向互相接近。在該過程中，雖然第1連接零件430的第1爪部433最初會接觸到圓弧形線圈300的第1圓弧面330，但仍照樣使圓弧形線圈300與冷媒導入管410更進一步地接近。如此一來，形成在第1爪部433的傾斜面433a便會藉由第1圓弧面330而朝向半徑方向外側被推開，因此會對第1爪部433賦與朝向半徑方向外側的外力。 像這樣地對第1爪部433賦與朝向半徑方向外側的外力後，藉由彈性材料所構成的第1臂部431會朝半徑方向外側彎曲，而變得可以在不被第1爪部433妨礙的情形下，使圓弧形線圈300與冷媒導入管410接近。
(3)接著，使圓弧形線圈300與冷媒導入管410更進一步地接近，直到冷媒導入管410的開口前端部411嵌合於冷媒導入口310為止(亦即，直到開口前端部411無間隙地契合於冷媒導入口310為止)。在此，由於冷媒導入口310是形成為開口徑從中心軸C10方向的一側D10朝向另一側D20逐漸地變小，因此在冷媒導入管410的開口前端部411已契合於冷媒導入口310的狀態下，可以使冷媒導入管410朝另一側D20的移動停止。 如此，在形成為冷媒導入管410的開口前端部411已契合於冷媒導入口310的狀態後，原本賦與在第1爪部433的外力即消失，且第1臂部431會復原成原本的直線形狀。其結果，在形成為第1爪部433已卡止於圓弧形線圈300的第2圓弧面340的狀態(掛住的狀態)，且冷媒導入管410的開口前端部411已契合於冷媒導入口310的狀態下，冷媒導入管410即連接於圓弧形線圈300(參照圖2B)。
藉由如以上的順序，即可以容易地將冷媒導入管410連接於圓弧形線圈300。藉由同樣的順序，也可以容易地將冷媒排出管420連接於圓弧形線圈300。 (1)亦即，首先，將冷媒排出管420配置在一側D10的遠離冷媒排出口320的位置上，以使冷媒排出管420的中心軸與冷媒排出口320的中心軸一致，且使冷媒排出管420的開口前端部421朝向中心軸C10方向的另一側D20。
(2)接著，使圓弧形線圈300與冷媒排出管420之一方或雙方移動，以使圓弧形線圈300與冷媒排出管420沿著中心軸C10方向互相接近。在該過程中，雖然第2連接零件440的第2爪部443最初會接觸到圓弧形線圈300的第1圓弧面330，但仍照樣使圓弧形線圈300與冷媒排出管420更進一步地接近。如此一來，形成在第2爪部443的傾斜面443a便會藉由第1圓弧面330而朝向半徑方向外側被推開，因此會對第2爪部443賦與朝向半徑方向外側的外力。 像這樣地對第2爪部443賦與朝向半徑方向外側的外力後，藉由彈性材料所構成的第2臂部441會朝半徑方向外側彎曲，而變得可以在不被第2爪部443妨礙的情形下，使圓弧形線圈300與冷媒排出管420接近。
(3)接著，使圓弧形線圈300與冷媒排出管420更進一步地接近，直到冷媒排出管420的開口前端部421嵌合於冷媒排出口320為止(亦即，直到開口前端部421無間隙地契合於冷媒排出口320為止)。在此，由於冷媒排出口320是形成為開口徑從中心軸C10方向的一側D10朝向另一側D20逐漸地變小，因此在冷媒排出管420的開口前端部421已契合於冷媒排出口320的狀態下，可以使冷媒排出管420朝另一側D20的移動停止。 如此，在形成為冷媒排出管420的開口前端部421已契合於冷媒排出口320的狀態後，原本賦與在第2爪部443的外力即消失，且第2臂部441會復原成原本的直線形狀。其結果，在形成為第2爪部443已卡止於圓弧形線圈300的第2圓弧面340的狀態(掛住的狀態)，且冷媒排出管420的開口前端部421已契合於冷媒排出口320的狀態下，冷媒排出管420即連接於圓弧形線圈300(參照圖2B)。
另外，如圖2B所示，在冷媒導入管410已連接於圓弧形線圈300的狀態下，對傾斜面443a賦與朝向半徑方向外側的外力。藉此再次對第1爪部433賦與朝向半徑方向外側的外力，使第1臂部431朝半徑方向外側彎曲的話，即可以容易地從圓弧形線圈300取下冷媒導入管410。 藉由同樣的方法，也可以容易地從圓弧形線圈300取下冷媒排出管420。亦即，在冷媒排出管420已連接於圓弧形線圈300的狀態下，對傾斜面433a賦與朝向半徑方向外側的外力。藉此再次對第2爪部443賦與朝向半徑方向外側的外力，使第2臂部441朝半徑方向外側彎曲的話，即可以容易地從圓弧形線圈300取下冷媒排出管420。
此外，二次線圈模組200具有固定在圓弧形線圈300的握持零件500。握持零件500是固定在圓弧形線圈300的第1圓弧面330之圓周方向中央部的L字形之零件。握持零件500具有：第1部位510，從圓弧形線圈300的第1圓弧面330朝中心軸C10方向的一側D10延伸；及第2部位520，從第1部位510的前端朝半徑方向外側延伸。握持零件500是在藉由後述的定位裝置來控制二次線圈模組200的圓弧形線圈300的位置時，藉由機械臂等之把持機構來把持的零件。
以上，雖然針對二次線圈模組200的構成進行了說明，但是較理想的是，至少接觸到圓弧形線圈300的零件，亦即，冷媒導入管410、冷媒排出管420、第1連接零件430、第2連接零件440、及握持零件500是藉由電氣絕緣材料來構成。 又，在上述的說明中，雖然例示了採用包含第1臂部431、第1固定部432、及第1爪部433的構成來作為第1連接零件430的構成之情況，但是第1連接零件430的構成並不僅限定於此。只要是可進行以下內容的構成，即可採用任意的構成來作為第1連接零件430的構成：在冷媒導入管410的開口前端部411嵌合於冷媒導入口310，且冷媒導入管410的長邊方向成為平行於圓弧形線圈300的中心軸C10方向的狀態下，將冷媒導入管410連接成對圓弧形線圈300裝卸自如。 針對第2連接零件440也是同樣的。亦即，只要是可進行以下內容的構成，即可採用任意的構成來作為第2連接零件440的構成：在冷媒排出管420的開口前端部421嵌合於冷媒排出口320，且冷媒排出管420的長邊方向成為平行於圓弧形線圈300的中心軸C10方向的狀態下，將冷媒排出管420連接成對圓弧形線圈300裝卸自如。
根據如以上的二次線圈模組200，因應於圓弧形線圈300的大小，來調整冷媒導入管410及冷媒排出管420的位置，藉此即可以每次替換複數個圓弧形線圈300。亦即，只要因應於圓弧形線圈300的外徑，在外徑較大的情況下將冷媒導入管410及冷媒排出管420的位置設於圓弧形線圈300的半徑方向外側，相反地在外徑較小的情況下則設於半徑方向內側，即可以在不改變冷媒導入管410與冷媒排出管420的間隔的情形下，對應於複數個圓弧形線圈300。
或者，如圖4之(a)、(b)所示，配合於一次線圈的內徑，亦即圓弧形線圈300的外徑R10，來設定冷媒導入管410與冷媒排出管420的中心間距離L10。亦即，將圓弧形線圈300的外徑R10固定為一個值，並且配合於該固定值而將冷媒導入管410與冷媒排出管420的中心間距離L10固定為一個值。如此一來，就不需要調整冷媒導入管410及冷媒排出管420的位置，而可以容易地替換具有各種內徑R20的圓弧形線圈300。
圖4(a)是例示圓弧形線圈300的內徑R20比較小的情況。圖4(b)是例示圓弧形線圈300的內徑R20比較大的情況。從這些圖來看，只要將圓弧形線圈300的外徑R10固定為一個值，並且配合於該固定值而將冷媒導入管410與冷媒排出管420的中心間距離L10固定為一個值，就可以得到不需要調整冷媒導入管410及冷媒排出管420的位置，而可以容易地交換具有各種內徑R20的圓弧形線圈300之二次線圈模組200。 如以上，根據本實施形態，即可以得到可對應於具有各種形狀(外徑)的軸狀體且二次線圈(圓弧形線圈300)的交換容易性較高，還可在移動淬火中冷卻二次線圈之二次線圈模組200。
[移動淬火裝置] 接著，針對本實施形態之移動淬火裝置1，一邊參照圖5~圖14一邊詳細地說明。 如圖5及圖6所示，移動淬火裝置1是使用高頻電流來對鐵路車輛用的車軸等之軸狀體51進行移動淬火用的裝置。 首先，針對軸狀體51進行說明。軸狀體51具備有本體部52與小徑部53，前述小徑部53是設置在本體部52的軸線C方向的中間部。本體部52及小徑部53是分別形成為圓柱狀，且小徑部53的軸線是與本體部52的軸線C一致。 在以下，在本體部52當中，將相對於小徑部53而配置在軸線C方向的一側D1的部分稱為第1本體部52A。將相對於小徑部53而配置在軸線C方向的另一側D2的部分稱為第2本體部52B。
第1本體部52A、小徑部53、及第2本體部52B是分別形成為圓柱狀，並且配置在共通的軸線C上。小徑部53的外徑是分別比第1本體部52A及第2本體部52B的外徑更小。 軸狀體51是由肥粒鐵相的碳鋼、含有95重量%以上的鐵(Fe)的低合金鋼等之具有導電性的材料所形成。
移動淬火裝置1具備有支撐構件6、一次線圈構件11、複數個二次第1線圈構件16A、16B、複數個二次第2線圈構件17A、17B(參照圖8)、冷卻環36、及控制部46。 另外，雖然二次第1線圈構件(二次第1線圈模組)16A、16B、與二次第2線圈構件(二次第2線圈模組)17A、17B分別具有和上述二次線圈模組200相同的構成(特徵)，但是為了說明的方便，在圖5~圖14中，僅圖示出對應於圓弧形線圈300與握持零件500的部位。亦即，在以下，是將二次第1線圈構件16A、16B與二次第2線圈構件17A、17B作為對應於圓弧形線圈300本身的部位來說明。針對對應於握持零件500的部位是在以下說明。
又，移動淬火裝置1原本具備有將冷卻水等之冷媒供給至各二次線圈模組的二次線圈用冷媒供給裝置，但是針對此裝置，在圖5~圖14中也省略了圖示。在移動淬火中，從二次線圈用冷媒供給裝置將冷媒供給至各二次線圈模組，藉此來冷卻該等各圓弧形線圈。
如圖5所示，支撐構件6具備有下方中心件7與上方中心件8。下方中心件7是從第2本體部52B的下方來支撐軸狀體51的第2本體部52B。上方中心件8是從第1本體部52A的上方來支撐軸狀體51的第1本體部52A。下方中心件7及上方中心件8是支撐著軸狀體51，以使軸線C沿著上下方向，且使軸線C方向的一側D1成為上方，另一側D2成為下方。
一次線圈構件11是形成為將線圈的束線捲繞成螺旋狀的環狀。一次線圈構件11的內徑是比第1本體部52A及第2本體部52B的外徑更大。在一次線圈構件11的內部中，以同軸的方式插入有軸狀體51。 一次線圈構件11的各端部是電性及機械性連接於變流器12。變流器12是使高頻電流流動於一次線圈構件11。
如圖6及圖7所示，在本實施形態中，具備有2個二次第1線圈構件16A、16B來作為複數個二次第1線圈構件16A、16B。但是，移動淬火裝置1所具備的二次第1線圈構件的數量，只要是複數個就不僅限定於2個，亦可為3個以上。 二次第1線圈構件16A、16B在沿著軸線C方向來觀看的平面視角下，是形成為圓弧形。二次第1線圈構件16A、16B是排列配置成沿著軸狀體51的圓周方向(以下，簡稱為圓周方向)，並且在圓周方向的2處上互相分離。此圓周方向是與一次線圈構件11的圓周方向等一致。在此例中，如圖5所示，二次第1線圈構件16A、16B的軸線C方向的長度是比軸狀體51的小徑部53的軸線C方向的長度短得相當多。
如圖7所示，二次第1線圈構件16A、16B之相向於軸線C的各外面所相接的內接圓的直徑R1(亦即，由二次第1線圈構件16A、16B的內周面所形成的內徑)是比軸狀體51的小徑部53的直徑(亦即外徑)更大。較理想的是，此內徑R1是比第1本體部52A及第2本體部52B的直徑(亦即外徑)更小。二次第1線圈構件16A、16B之相反於軸線C的各外面所相接的外接圓的直徑R2(亦即，由二次第1線圈構件16A、16B的外周面所形成的外徑)是比一次線圈構件11的內徑更小。 二次第1線圈構件16A、16B可以配置成以下狀態：在小徑部53的徑方向外側且一次線圈構件11內的位置，分別從小徑部53及一次線圈構件11分離的狀態。另外，此徑方向是與一次線圈構件11的徑方向等一致。
如圖6及圖7所示，在二次第1線圈構件16A、16B固定有第1支撐部19A、19B。 第1支撐部19A具備有：第1支撐片20A，從二次第1線圈構件16A朝向上方延伸；及第1連結片21A，從第1支撐片20A的上端朝向徑方向外側延伸。第1支撐片20A是配置在二次第1線圈構件16A的圓周方向上的中央部或端部。較理想的是，將第1支撐片20A安裝於二次第1線圈構件16A的徑方向外側的端部，且為比第1本體部52A及第2本體部52B更往徑方向外側的位置，藉此避免第1支撐片20A與第1本體部52A及第2本體部52B的干涉。第1連結片21A是從第1支撐片20A中的上端部朝向徑方向外側延伸，前述上端部是和固定有二次第1線圈構件16A的下端部相反的端部。
和第1支撐部19A同樣地，第1支撐部19B具備有第1支撐片20B與第1連結片21B。第1連結片21A、21B是配置在同一直線上。第1支撐部19A、19B是將例如具有電氣絕緣性的棒狀構件彎折成直角而形成。以上說明的第1支撐部19A、19B是相當於二次線圈模組200中的握持零件500的部位。
如圖7所示，在第1連結片21A連接有第1移動部23A(定位裝置)。又，在第1連結片21B連接有第1移動部23B(定位裝置)。第1移動部23A、23B具備有例如未圖示的3軸滑台及驅動馬達，可以透過第1支撐部19A、19B而使二次第1線圈構件16A、16B在上下方向及沿著水平面的方向上移動。
如圖5及圖8所示，二次第2線圈構件17A、17B是和二次第1線圈構件16A、16B同樣地構成。一次線圈構件11、二次第1線圈構件16A、16B、及二次第2線圈構件17A、17B是分別以銅等之具有導電性的材料所形成。在二次第2線圈構件17A固定有第2支撐部25A。在二次第2線圈構件17B固定有第2支撐部25B。
第2支撐部25A具備有：第2支撐片26A，從二次第2線圈構件17A的下表面朝向下方延伸；及第2連結片27A，從第2支撐片26A的下端朝向徑方向外側延伸。第2支撐片26A是連接於二次第2線圈構件17A的圓周方向上的中央部或端部。較理想的是，將第2支撐片26A安裝於二次第2線圈構件17A的徑方向外側的端部，且為比第1本體部52A及第2本體部52B更往徑方向外側的位置，避免第2支撐片26A與第1本體部52A及第2本體部52B的干涉。第2連結片27A是從第2支撐片26A中的下端部朝向徑方向外側延伸，前述下端部是和固定有二次第2線圈構件17A的上端部相反的端部。
和第2支撐部25A同樣地，第2支撐部25B具備有第2支撐片26B與第2連結片27B。第2連結片27A、27B是配置在同一直線上。在此例中，第1連結片21A、21B及第2連結片27A、27B是配置在同一平面上。以上說明的第2支撐部25A、25B是相當於二次線圈模組200中的握持零件500的部位。
如圖5所示，在第2連結片27A、27B(第2連結片27B未圖示)分別連接有和第1移動部23A、23B同樣地構成的第2移動部29A、29B(第2移動部29B未圖示)。第2移動部29A(定位裝置)可以透過第2支撐部25A而使二次第2線圈構件17A在上下方向及沿著水平面的方向上移動。第2移動部29B(定位裝置)可以透過第2支撐部25B而使二次第2線圈構件17B在上下方向及沿著水平面的方向上移動。
如圖5及圖6所示，冷卻環36是形成為環狀。在冷卻環36內形成有內部空間36a。在冷卻環36的內周面上，連通於內部空間36a的複數個噴嘴36b是在圓周方向上互相分離地形成。在冷卻環36的內部插入有軸狀體51。冷卻環36是配置在比一次線圈構件11更下方。 在冷卻環36上，透過送水管37a連結有泵37。泵37是透過送水管37a將水等之冷卻液L供給至冷卻環36的內部空間36a內。已供給至內部空間36a的冷卻液L是通過複數個噴嘴36b而朝向軸狀體51的外周面噴出，來冷卻軸狀體51。
如圖5所示，一次線圈構件11、變流器12、冷卻環36、及泵37是固定在支撐板39。在支撐板39形成有小齒輪39a。在支撐板39安裝有驅動小齒輪39a的馬達40。 支撐板39的小齒輪39a是嚙合於齒條42。在驅動馬達40後，小齒輪39a即會正轉或反轉，因此支撐板39會相對於齒條42而往上方或下方移動。 另外，齒條42亦可為滾珠螺桿。在此情況下，小齒輪39a亦可配置複數個以夾住滾珠螺桿。
雖然未圖示，但控制部46具備有運算電路與記憶體。在記憶體中，儲存有用於驅動運算電路的控制程式等。 控制部46是連接於變流器12、第1移動部23A、23B、第2移動部29A、29B、泵37、及馬達40，並且控制這些構件。
[移動淬火方法] 接著，針對使用如上述所構成的移動淬火裝置1來實現的移動淬火方法進行說明。 圖9是顯示本實施形態之移動淬火方法S的流程圖。 首先，在第1替換步驟(替換步驟，圖9所示的步驟S0)中，因應於小徑部53的下端部的外徑，來替換用於加熱軸狀體51的小徑部53的下端部(另一側端部)之二次線圈模組的圓弧形線圈，藉此裝設具備有適合於小徑部53的下端部的加熱之圓弧形線圈的二次線圈模組(亦即，二次第1線圈構件16A、16B)。
接著，在第1配置步驟(配置步驟，圖9所示的步驟S1)中，如圖5及圖6所示，控制部46是驅動第1移動部23A、23B，將二次第1線圈構件16A、16B配置在軸狀體51的小徑部53的下端部。此時，在小徑部53的徑方向外側，將二次第1線圈構件16A、16B配置成在圓周方向的2處互相分離。此外，還配置成二次第1線圈構件16A、16B之相向於軸線C的各外周面所相接的內接圓的直徑R1(亦即內徑)成為比軸狀體51的小徑部53的外徑更大。此時，較理想的是，配置成內徑R1成為比第1本體部52A及第2本體部52B的外徑更小。二次第1線圈構件16A、16B的各內周面是在徑方向外側與小徑部53的外周面隔有距離。 在第1配置步驟S1結束後，即進入至步驟S3。
接著，在第1本體加熱步驟(步驟S3)中，控制部46是對軸狀體51的第2本體部52B進行移動淬火。 具體而言，是驅動變流器12而使高頻電流流動於一次線圈構件11。驅動泵37，從冷卻環36的複數個噴嘴36b噴出冷卻液L。驅動馬達40，使支撐板39相對於齒條42而往上方移動。相對於軸狀體51而依序外插一次線圈構件11及冷卻環36，並使其往上方移動。上方是一次線圈構件11相對於軸狀體51的移動方向。
藉由一次線圈構件11將第2本體部52B從其下端部朝向上方(小徑部53)加熱，且更進一步地藉由冷卻環36來急速冷卻。使高頻電流流動於一次線圈構件11，藉此藉由一次線圈構件11的電磁感應而在不透過其他線圈的情形下使電流直接流動於第2本體部52B，並且藉由第2本體部52B的電阻而在第2本體部52B產生焦耳熱。第2本體部52B是藉由感應加熱而加熱並且成為沃斯田相。藉由追隨於一次線圈構件11之後而往上方移動的冷卻環36來冷卻已藉由感應加熱而加熱的第2本體部52B，藉此使第2本體部52B成為麻田散相。如此，對第2本體部52B進行移動淬火。 另外，在第1本體加熱步驟S3、及後述的第1加熱步驟S5、第1分離步驟S7、中央加熱步驟S9、第2配置步驟S11、第2加熱步驟S13、第2本體加熱步驟S15中，是在不停止一次線圈構件11及冷卻環36相對於軸狀體51朝上方移動的情形下進行移動淬火。 在第1本體加熱步驟S3結束後，即進入至步驟S5。
接著，在第1加熱步驟(加熱步驟，步驟S5)中，在二次第1線圈構件16A、16B的至少一部分已配置在一次線圈構件11內時，開始加熱小徑部53的下端部。此時，二次第1線圈構件16A、16B是在徑方向內側與一次線圈構件11隔有距離。 使高頻電流流動於一次線圈構件11，藉此藉由一次線圈構件11的電磁感應而透過二次第1線圈構件16A、16B使電流流動於小徑部53的下端部，並且藉由感應加熱來加熱小徑部53的下端部。具體而言，如圖7所示，當方向E1的電流流動於一次線圈構件11後，藉由電磁感應，方向E2、E3的渦電流流動於二次第1線圈構件16A、16B的外表面，且更進一步地，方向E4的渦電流流動於小徑部53的外表面。如此，即可加熱小徑部53的下端部。 另外，亦可在第1本體加熱步驟S3之後且第1加熱步驟S5之前，進行第1配置步驟S1。 在第1加熱步驟S5結束後，即進入至步驟S7。
接著，在第1分離步驟(分離步驟，步驟S7)中，控制部46是驅動第1移動部23A、23B，如圖10所示地使用第1支撐部19A、19B，使二次第1線圈構件16A、16B相對於一次線圈構件11而往上方移動。如此，如圖11所示，使二次第1線圈構件16A、16B從小徑部53往徑方向外側分離。第1分離步驟S7是在第1加熱步驟S5之後進行。 在第1分離步驟S7結束後，即進入至步驟S9。
接著，在中央加熱步驟(步驟S9)中，如圖12所示，加熱小徑部53中的軸線C方向的中央部。此時，由於在一次線圈構件11與小徑部53之間並未配置有二次第1線圈構件16A、16B，因此使流動於一次線圈構件11的高頻電流的電流值增加。加熱小徑部53的中央部時的一次線圈構件11相對於連接部分51a(特別是，朝向軸狀體51的外側成為凸出的部分)，是比一次線圈構件11配置在加熱小徑部53的下端部的位置時更隔有距離，前述連接部分51a是軸狀體51中的第1本體部52A及第2本體部52B與小徑部53的連接部分。因此，即便使流動於一次線圈構件11的電流值增加，仍然可抑制連接部分51a的溫度過度變高的情形。 當小徑部53的軸線C方向的中央部之加熱結束後，使流動於一次線圈構件11的高頻電流的電流值減少而回到原本的電流值。 在中央加熱步驟S9結束後，即進入至步驟S10。
另外，亦可取代第1分離步驟S7及中央加熱步驟S9，改在中央加熱步驟中使用二次第1線圈構件16A、16B來加熱小徑部53中的軸線C方向的中央部。在該情況下，在此中央加熱步驟之後，進行使二次第1線圈構件16A、16B從小徑部53往徑方向外側分離的第1分離步驟。
接著，在第2替換步驟(替換步驟，圖9所示的步驟S10)中，因應於小徑部53的上端部的外徑，來替換用於加熱軸狀體51的小徑部53的上端部(一側端部)之二次線圈模組的圓弧形線圈。藉此，裝設具備有適合於小徑部53的上端部的加熱之圓弧形線圈的二次線圈模組(亦即，二次第2線圈構件17A、17B)。
接著，在第2配置步驟(配置步驟，步驟S11)中，控制部46是驅動第2移動部29A、29B，如圖13所示地使二次第2線圈構件17A、17B從一次線圈構件11及冷卻環36的下方側接近小徑部53的下端部。並且，如圖14所示，使二次第2線圈構件17A、17B往上方移動，且如圖8所示地通過一次線圈構件11內而將二次第2線圈構件17A、17B配置在小徑部53的上端部。二次第2線圈構件17A、17B是在徑方向外側與小徑部53隔有距離。 在第2配置步驟S11結束後，即進入至步驟S13。
接著，在第2加熱步驟(加熱步驟，步驟S13)中，控制部46是在如圖8所示地二次第2線圈構件17A、17B的至少一部分已配置在相對於軸狀體51而往上方移動的一次線圈構件11內時，加熱小徑部53的上端部。此時，二次第2線圈構件17A、17B是在徑方向上與一次線圈構件11隔有距離。 在第2加熱步驟S13結束後，即進入至步驟S15。
接著，在第2本體加熱步驟(步驟S15)中，控制部46是在軸狀體51的第1本體部52A已配置在一次線圈構件11內時，對第1本體部52A進行移動淬火。在第2本體加熱步驟S15結束後，即進入至步驟S17。
接著，在第2分離步驟(步驟S17)中，控制部46是驅動第2移動部29A、29B，使二次第2線圈構件17A、17B從小徑部53往徑方向外側分離。另外，第2分離步驟S17亦可在第2本體加熱步驟S15之前進行。 在第1加熱步驟S5、中央加熱步驟S9、第2加熱步驟S13、及第2本體加熱步驟S15中已加熱了小徑部53及第1本體部52A後，使冷卻液L從冷卻環36噴出，藉此冷卻小徑部53及第1本體部52A。 在第2分離步驟S17結束後，移動淬火方法S的全部步驟即結束，軸狀體51整體成為已移動淬火的狀態。已移動淬火的軸狀體51的硬度會提升。
如上述，在移動淬火方法S中，是一邊在小徑部53的徑方向外側配置線圈構件16A、16B、17A、17B，或使線圈構件16A、16B、17A、17B從小徑部53分離，一邊對軸狀體51進行移動淬火。
如以上所說明，根據本實施形態之移動淬火裝置1及移動淬火方法S，將事先已互相分離的狀態之複數個二次第1線圈構件16A、16B在軸狀體51的小徑部53的徑方向外側，在圓周方向上排列配置成互相分離。 並且，使高頻電流流動於相對於軸狀體51而往上方移動的一次線圈構件11。如此一來，針對軸狀體51的第1本體部52A及第2本體部52B，是藉由一次線圈構件11的電磁感應而使電流直接流動於第1本體部52A及第2本體部52B，並且藉由第1本體部52A及第2本體部52B的電阻而在第1本體部52A及第2本體部52B產生焦耳熱。藉由追隨於一次線圈構件11之後而往上方移動的冷卻環36來冷卻已藉由焦耳熱而加熱的第1本體部52A及第2本體部52B，對第1本體部52A及第2本體部52B進行移動淬火。
另一方面，針對軸狀體51的小徑部53，是藉由電磁感應而透過配置在小徑部53的徑方向外側的二次第1線圈構件16A、16B，使電流流動於軸狀體51的小徑部53，並且藉由小徑部53的電阻而在小徑部53產生焦耳熱。同樣地以冷卻環36來冷卻已藉由焦耳熱而加熱的小徑部53，對小徑部53進行移動淬火。當小徑部53的移動淬火結束後，即從小徑部53往徑方向外側取下二次第1線圈構件16A、16B。 此時，只要使二次第1線圈構件16A、16B從小徑部53往徑方向外側移動，即可從小徑部53取下二次第1線圈構件16A、16B，因此可以容易地從軸狀體51取下二次第1線圈構件16A、16B。
例如，即使在二次第1線圈構件16A、16B的內接圓的直徑R1(亦即內徑)只比軸狀體51的第1本體部52A及第2本體部52B的外徑稍大的情況下，仍然可以避免二次第1線圈構件16A、16B干涉到第1本體部52A及第2本體部52B的情形。
又，二次第1線圈構件16A、16B之相向於軸線C的各外面所相接的內接圓的直徑R1(亦即內徑)是比第1本體部52A及第2本體部52B的外徑更小。藉此，可以使二次第1線圈構件16A、16B更接近小徑部53，從而藉由二次第1線圈構件16A、16B來更有效率地加熱小徑部53。
又，在本實施形態中，具備有二次第1線圈構件16A、16B及二次第2線圈構件17A、17B。藉由一次線圈構件11及二次第1線圈構件16A、16B來加熱了軸狀體51的小徑部53的下端部後，使用第1支撐片20A、20B使二次第1線圈構件16A、16B相對於一次線圈構件11而往上方移動。藉此，可以防止第1支撐片20A、20B干涉到一次線圈構件11、及配置在比小徑部53更下方的第2本體部52B的情形，而從一次線圈構件11內取出二次第1線圈構件16A、16B，並且使二次第1線圈構件16A、16B從小徑部53往徑方向外側分離。
並且，藉由一次線圈構件11及二次第2線圈構件17A、17B來加熱了小徑部53的上端部後，使用第2支撐片26A、26B使二次第2線圈構件17A、17B相對於一次線圈構件11而往下方移動。藉此，可以抑制第2支撐片26A、26B干涉到一次線圈構件11、及配置在比小徑部53更上方的第1本體部52A的情形，而從一次線圈構件11內取出二次第2線圈構件17A、17B，並且使複數個二次第2線圈構件17A、17B從小徑部53往徑方向外側分離。
另外，亦可取代二次第2線圈構件17A及第2支撐部25A，改使用從二次第1線圈構件16A及第1支撐部19A取下第1支撐部19A，並且安裝第2支撐部25A的構造。或者，亦可取代二次第2線圈構件17A及第2支撐部25A，改使用使二次第1線圈構件16A及第1支撐部19A的配置繞著沿著水平面的軸線旋轉180°(上下反轉)的構造。 第1支撐部19A亦可不具備第1連結片21A。第2支撐部25A亦可不具備第2連結片27A。第1支撐部19B亦可不具備第1連結片21B。第2支撐部25B亦可不具備第2連結片27B。
在二次第1線圈構件16A、16B的軸線C方向的長度和軸狀體51的小徑部53的軸線C方向的長度幾乎相等的情況等，移動淬火裝置1亦可不具備二次第2線圈構件17A、17B、第2支撐部25A、25B、及第2移動部29A、29B。在此情況下，在移動淬火方法S中，不進行中央加熱步驟S9、第2配置步驟S11、第2加熱步驟S13、及第2分離步驟S17。
以上，雖然針對本發明的一實施形態進行了說明，但是本發明並不僅限定於上述實施形態，在不脫離本發明之要旨的範圍內可進行各種變更。 例如，在上述實施形態中，軸狀體51亦可不配置成使軸線C沿著上下方向(鉛直方向)，亦可配置成使軸線C相對於上下方向傾斜。在此情況下，一次線圈構件11及冷卻環36是相對於上下方向傾斜來移動。
移動淬火裝置1亦可不具備支撐構件6及控制部46。 軸狀體51雖然是設為鐵路車輛用的車軸，但是亦可為滾珠螺桿等之其他軸狀體。 又，在圖2A至圖4中，顯示了圓弧形線圈300的冷媒導入口310及冷媒排出口320在中心軸C10方向的一側D10開口的例子。將二次線圈(圓弧形線圈)配置在一次線圈的半徑方向內側時，將一次線圈與二次線圈的間隙設為較小的話，就可以用較少的供給電流來加熱。因此，冷媒導入口310及冷媒排出口320較理想的是在中心軸C10方向上開口，若將導入側與排出側的方向對齊，便容易從一次線圈分離而使得裝卸變得較容易，因此較為理想。但是，開口部亦可沿半徑方向朝外形成，或者亦可形成在中心軸C10方向的另一側。 又，在上述實施形態中，針對使冷媒導入管410及冷媒排出管420裝卸於圓弧形線圈300的連接零件，是以彈性材料的例子來說明。但是，連接零件只要可以控制嵌合力就不一定要使連接零件彈性變形，亦可為剛性較高的材料。
[解析結果] 以下，針對對依據本實施形態的實施例1、2的移動淬火裝置1、與比較例的移動淬火裝置進行了模擬的結果進行說明。 在圖15中，顯示使用於模擬的解析模型。 使用於模擬的軸狀體51中，二次第1線圈構件16A、16B的上下方向的長度並沒有比軸狀體51的小徑部53的上下方向的長度短很多，且是設成在移動淬火時軸狀體51的溫度容易變高的形狀。 另外，在實施例1的解析模型中，二次第1線圈構件16A、16B的內接圓的直徑是比本體部52的外徑更大。
本體部52的外徑是設為198mm，且小徑部53的外徑(最小徑)是設為181mm。軸狀體51的材質是設為碳鋼。將流動於一次線圈構件11的高頻電流的頻率設為1kHz。為了藉由移動淬火對軸狀體51進行一定深度的淬火而進行必要的加熱時，求出軸狀體51的溫度的最高值。
若在移動淬火時軸狀體51的溫度過度變高(成為過加熱)，則會有軸狀體51的組織變化的問題。因此，所期望的是一面對軸狀體51確保一定深度的淬火，一面抑制軸狀體51的溫度的最高值。
[實施例1] 在圖16中，顯示實施例1的移動淬火裝置1的模擬結果。在圖16及後述的圖17、圖18中，顯示對應於灰色的濃淡的溫度標尺。溫度是隨著灰色變白而逐漸變高。 藉由實施例1的移動淬火裝置1對軸狀體51進行移動淬火後，得知可在小徑部53加熱到800℃以上的深度確保為5.0mm，並且在圖16中所示的一次線圈構件11的位置之時，區域R11的溫度顯示出軸狀體51的最高溫度。此區域R11中的最高溫度為1149℃。
[實施例2] 實施例2的移動淬火裝置1和實施例1的移動淬火裝置1相較之下，如圖15中以二點鏈線所示，不同的是二次第1線圈構件16A、16B的內接圓的直徑是比本體部52的外徑更小。二次第1線圈構件16A、16B的內接圓的直徑是比本體部52的外徑小6mm。 藉由實施例2的移動淬火裝置1對軸狀體51進行移動淬火後，得知可在小徑部53加熱到800℃以上的深度確保為4.8mm，並且在圖17中所示的一次線圈構件11的位置之時，區域R12的溫度顯示出軸狀體51的最高溫度。此區域R12中的最高溫度為1072℃。
[比較例] 在圖18中，顯示比較例的移動淬火裝置1A的模擬結果。比較例的移動淬火裝置1A和實施例1、2的移動淬火裝置1的構成不同，並不具備二次第1線圈構件16A、16B。藉由比較例的移動淬火裝置1A對軸狀體51進行移動淬火後，得知儘管可在小徑部53加熱到800℃以上的深度只能確保為3.5mm，但是區域R13的溫度顯示出軸狀體51的最高溫度。此區域R13中的最高溫度為1225℃。
得知實施例1的移動淬火裝置1和比較例的移動淬火裝置1A相較之下，可以將可在小徑部53加熱到800℃以上的深度加深1.5mm，且可以將移動淬火時的軸狀體51的溫度的最高值減少大約76℃。 此外，得知實施例2的移動淬火裝置1和比較例的移動淬火裝置1A相較之下，可以將可在小徑部53加熱到800℃以上的深度加深1.3mm，且可以將移動淬火時的軸狀體51的溫度的最高值減少大約153℃。 產業上之可利用性
根據本發明，即可以提供可對應於具有各種形狀(外徑)的軸狀體且二次線圈的交換容易性較高的二次線圈模組、具備有該二次線圈模組的移動淬火裝置、以及可藉由該移動淬火裝置來實現的移動淬火方法。據此，產業上之可利用性是很大的。
1,1A:移動淬火裝置 6:支撐構件 7:下方中心件 8:上方中心件 11:一次線圈構件 12:變流器 16A,16B:二次第1線圈構件 17A,17B:二次第2線圈構件 19A,19B:第1支撐部 20A,20B:第1支撐片 21A,21B:第1連結片 23A,23B:第1移動部 25A,25B:第2支撐部 26A,26B:第2支撐片 27A,27B:第2連結片 29A,29B:第2移動部 36:冷卻環 36a:內部空間 36b:噴嘴 37:泵 37a:送水管 39:支撐板 39a:小齒輪 40:馬達 42:齒條 46:控制部 51:軸狀體 51a:連接部分 52:本體部 52A:第1本體部 52B:第2本體部 53:小徑部 100,300:圓弧形線圈 110:缺損部 200:二次線圈模組 310:冷媒導入口 320:冷媒排出口 330:第1圓弧面 340:第2圓弧面 410:冷媒導入管(冷卻治具) 411,421:開口前端部 420:冷媒排出管(冷卻治具) 430:第1連接零件(冷卻治具) 431:第1臂部 432:第1固定部 433:第1爪部 433a,443a:傾斜面 440:第2連接零件(冷卻治具) 441:第2臂部 442:第2固定部 443:第2爪部 450:冷媒供給管(冷卻治具) 460:冷媒回收管(冷卻治具) 500:握持零件 510:第1部位 520:第2部位 C:軸線 C10:中心軸 D1:軸線方向的一側 D2:軸線方向的另一側D10:中心軸方向的一側 D20:中心軸方向的另一側 E1,E2,E3,E4:方向 L:冷卻液 L10:中心間距離 R1:內接圓的直徑(內徑) R10:外徑 R11,R12,R13:區域 R2:外接圓的直徑 R20:內徑 S:移動淬火方法 S0,S1,S3,S5,S7,S9,S10,S11,S13,S15,S17:步驟
圖1是示意地顯示在本發明的一實施形態中作為二次線圈所使用的一對圓弧形線圈的立體圖。 圖2A是示意地顯示同實施形態之二次線圈模組的外觀的平面圖。 圖2B是顯示同二次線圈模組的圖，且是圖2A的A-A截面圖。 圖2C是顯示同二次線圈模組的圖，且是從圖2A的箭頭B來觀看的側面圖。 圖3A是示意地顯示同二次線圈模組所具備的圓弧形線圈的外觀的立體圖。 圖3B是同圓弧形線圈的平面圖。 圖3C是顯示同圓弧形線圈的圖，且是圖3B的Ca-Ca截面圖。 圖4是用於例示在同二次線圈模組中，在將圓弧形線圈的外徑固定為一個值，並且配合於該固定值而將冷媒導入管與冷媒排出管的中心間距離固定為一個值的條件下，使圓弧形線圈的內徑變化的情況的平面圖。亦即，在(b)中是將內徑R20設為比(a)更大。 圖5是將同實施形態之移動淬火裝置的一部分切斷來示意地顯示的側面圖。 圖6是同移動淬火裝置的主要部分的立體圖。 圖7是顯示同移動淬火裝置的主要部分的圖，且是從圖5的D-D線來觀看的平截面圖。 圖8是顯示在同移動淬火裝置中，已將二次第2線圈構件配置在軸狀體的小徑部的狀態的立體圖。 圖9是顯示同實施形態之移動淬火方法的流程圖。 圖10是用於說明同移動淬火方法中的第1分離步驟的圖，且是該移動淬火裝置的立體圖。 圖11是用於說明同移動淬火方法中的第1分離步驟的立體圖。 圖12是用於說明同移動淬火方法中的中央加熱步驟的圖，且是將移動淬火裝置的一部分切斷來示意地顯示的側面圖。 圖13是用於說明同移動淬火方法中的第2配置步驟的立體圖。 圖14是用於說明同移動淬火方法中的第2配置步驟的立體圖。 圖15是使用於同移動淬火裝置之模擬的解析模型的側面圖。 圖16是顯示實施例1的移動淬火裝置的模擬結果的圖。 圖17是顯示實施例2的移動淬火裝置的模擬結果的圖。 圖18是顯示比較例的移動淬火裝置的模擬結果的圖。
300:圓弧形線圈
310:冷媒導入口
320:冷媒排出口
330:第1圓弧面
340:第2圓弧面
410:冷媒導入管
411,421:開口前端部
420:冷媒排出管
430:第1連接零件
431:第1臂部
432:第1固定部
433:第1爪部
433a,443a:傾斜面
440:第2連接零件
441:第2臂部
442:第2固定部
443:第2爪部
500:握持零件
C10:中心軸
D10:中心軸方向的一側
D20:中心軸方向的另一側

Claims (8)

  1. 一種二次線圈模組，其特徵在於：具備：圓弧形線圈，具有中空矩形截面；及冷卻治具，構成為對前述圓弧形線圈裝卸自如，前述圓弧形線圈具有：冷媒導入口，設置在前述圓弧形線圈的圓周方向一端部；及冷媒排出口，設置在前述圓弧形線圈的圓周方向另一端部，前述冷卻治具具有：冷媒導入管，具有構成為對前述冷媒導入口嵌合自如的開口前端部；冷媒排出管，具有構成為對前述冷媒排出口嵌合自如的開口前端部；第1連接零件，將前述冷媒導入管的前述開口前端部連接成對前述冷媒導入口裝卸自如；第2連接零件，將前述冷媒排出管的前述開口前端部連接成對前述冷媒排出口裝卸自如；冷媒供給管，連接在前述冷媒導入管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的半徑方向外側延伸；及冷媒回收管，連接在前述冷媒排出管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的前述半徑方向外側延伸。
  2. 一種二次線圈模組，其特徵在於：具備：圓弧形線圈，具有中空矩形截面；及冷卻治具，構成為對前述圓弧形線圈裝卸自如，前述圓弧形線圈具有： 冷媒導入口，在前述圓弧形線圈的圓周方向一端部中朝向前述圓弧形線圈的中心軸方向的一側開口；及冷媒排出口，在前述圓弧形線圈的圓周方向另一端部中往和前述冷媒導入口相同的方向開口，前述冷卻治具具有：冷媒導入管，具有構成為對前述冷媒導入口嵌合自如的開口前端部；冷媒排出管，具有構成為對前述冷媒排出口嵌合自如的開口前端部；第1連接零件，在前述冷媒導入管的前述開口前端部嵌合於前述冷媒導入口，且前述冷媒導入管的長邊方向成為平行於前述中心軸方向的狀態下，將前述冷媒導入管裝卸自如地連接在前述圓弧形線圈；第2連接零件，在前述冷媒排出管的前述開口前端部嵌合於前述冷媒排出口，且前述冷媒排出管的長邊方向成為平行於前述中心軸方向的狀態下，將前述冷媒排出管裝卸自如地連接在前述圓弧形線圈；冷媒供給管，連接在前述冷媒導入管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的半徑方向外側延伸；及冷媒回收管，連接在前述冷媒排出管，且連接成朝向前述圓弧形線圈的前述半徑方向外側延伸。
  3. 如請求項2之二次線圈模組，其中前述第1連接零件具有：第1臂部，藉由彈性材料所構成，並且在前述中心軸方向上延伸；第1固定部，將前述第1臂部的長邊方向一端部固定在前述冷媒導入管；及第1爪部，設置在前述第1臂部的長邊方向另一端部，並且朝向前述圓弧形線圈的半徑方向內側突出，前述第2連接零件具有：第2臂部，藉由彈性材料所構成，並且在前述中心軸方向上延伸； 第2固定部，將前述第2臂部的長邊方向一端部固定在前述冷媒排出管；及第2爪部，設置在前述第2臂部的長邊方向另一端部，並且朝向前述圓弧形線圈的前述半徑方向內側突出。
  4. 如請求項2或3之二次線圈模組，其更具有固定在前述圓弧形線圈的握持零件，前述握持零件具有：第1部位，從前述圓弧形線圈朝前述中心軸方向的一側延伸；及第2部位，從前述第1部位朝前述圓弧形線圈的前述半徑方向外側延伸。
  5. 一種移動淬火裝置，是用於對具有本體部與小徑部的軸狀體進行移動淬火的移動淬火裝置，前述小徑部是設置在前述本體部的軸線方向的中間部，且前述小徑部的直徑比前述本體部的直徑更小，前述移動淬火裝置的特徵在於具備：環狀的一次線圈構件，流動有高頻電流，且在內部插入有前述軸狀體；如請求項1至4中任一項之複數個二次線圈模組；及定位裝置，進行前述複數個二次線圈模組的定位，以使前述複數個二次線圈模組的前述圓弧形線圈在前述小徑部的徑方向外側，以在圓周方向上互相分離的狀態配置在前述一次線圈構件內。
  6. 如請求項5之移動淬火裝置，其在前述小徑部的端部當中，將位於前述軸線方向的一側的端部設為一側端部，且將位於前述軸線方向的另一側的端部設為另一側端部時，作為前述複數個二次線圈模組，具備：複數個二次第1線圈模組，使用於前述小徑部的前述另一側端部的加熱；及複數個二次第2線圈模組，使用於前述小徑部的前述一側端部的加熱。
  7. 一種移動淬火方法，是用於對具有本體部與小徑部的軸狀體 進行移動淬火的移動淬火方法，前述小徑部是設置在前述本體部的軸線方向的中間部，且前述小徑部的直徑比前述本體部的直徑更小，前述移動淬火方法的特徵在於具有：替換步驟，因應於前述小徑部的直徑，來替換如請求項1至4中任一項之複數個二次線圈模組的前述圓弧形線圈；配置步驟，將前述複數個二次線圈模組定位成：已藉由前述替換步驟替換的前述圓弧形線圈在前述小徑部的徑方向外側，在圓周方向上互相分離地配置；及加熱步驟，當使內部插入有前述軸狀體的狀態下流動有高頻電流之環狀的一次線圈構件，在前述軸線方向上從位於前述小徑部的前述軸線方向的一側之端部朝向位於前述小徑部的另一側之端部移動時，在前述一次線圈構件內配置前述複數個二次線圈模組的前述圓弧形線圈的至少一部分，藉此藉由感應加熱來加熱前述小徑部。
  8. 如請求項7之移動淬火方法，其在前述小徑部的一對端部當中，將位於前述軸線方向的一側的前述端部設為一側端部，且將位於前述軸線方向的另一側的前述端部設為另一側端部時，進行以下步驟：第1替換步驟，作為前述替換步驟，因應於前述小徑部的前述另一側端部的直徑，來替換前述複數個二次線圈模組所包含的複數個二次第1線圈模組的圓弧形線圈；第1配置步驟，作為前述配置步驟，將前述複數個二次第1線圈模組定位成：該等圓弧形線圈在前述小徑部的前述另一側端部的徑方向外側，在圓周方向上互相分離地配置；第1加熱步驟，作為前述加熱步驟，當在相對於前述軸狀體而往前述軸線方向的一側相對地移動的前述一次線圈構件內，已配置有前述複數個二次第1線圈 模組的前述圓弧形線圈的至少一部分時，加熱前述小徑部的前述另一側端部；分離步驟，在前述第1加熱步驟之後，使前述複數個二次第1線圈模組相對於前述一次線圈構件而往前述軸線方向的一側移動後，使前述複數個二次第1線圈模組從前述小徑部往前述徑方向外側移動；第2替換步驟，作為前述替換步驟，因應於前述小徑部的前述一側端部的直徑，來替換前述複數個二次線圈模組所包含的複數個二次第2線圈模組的圓弧形線圈；第2配置步驟，作為前述配置步驟，將前述複數個二次第2線圈模組定位成：該等圓弧形線圈從前述一次線圈構件的前述軸線方向的另一側通過前述一次線圈構件內，而在前述小徑部的前述一側端部的徑方向外側，在圓周方向上互相分離地配置；及第2加熱步驟，作為前述加熱步驟，當在相對於前述軸狀體而往前述軸線方向的一側相對地移動的前述一次線圈構件內，已配置有前述複數個二次第2線圈模組的圓弧形線圈的至少一部分時，加熱前述小徑部的前述一側端部。
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