WO2012137960A1 - 誘導加熱装置、誘導加熱設備、誘導加熱方法及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

　大型のワークであっても、ワークの被加熱領域全体を略均一に所定の高温まで容易に昇温でき、しかも加熱時にワークの不均一な変形が生じても均一に加熱し得る誘導加熱装置及び誘導加熱方法である。ワークＷに一方向に延びて被加熱領域Ｈ１，Ｈ２が設定され、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２が誘導加熱されたときに被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なるワークＷを誘導加熱する際、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一部に対向する加熱コイル４５１と、ワークＷと加熱コイル４５１とを一方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、を備えており、加熱コイル４５１が加熱期間中の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対応するように配置される。

Description

誘導加熱装置、誘導加熱設備、誘導加熱方法及び熱処理方法

　本発明は、ワークを誘導加熱する誘導加熱装置、誘導加熱設備、誘導加熱方法、及び熱処理方法に関する。

　一方向に延びる被加熱領域が設定されたワークを、加熱コイルにより誘導加熱することが行われている。例えば環形状を有する大きなワークを加熱する場合、ワークの一方向に延びる被加熱領域の一部に加熱コイルを対向させて、例えばワークを回転させることで、このワークの被加熱領域の全長を加熱する熱処理装置が提案されている。

　下記特許文献１では、大きな軸受軌道輪のようなリング状ワークを加熱可能な高周波熱処理装置が開示されている。この技術では、複数の馬蹄形の加熱コイルをリング状ワークの円周方向の複数箇所に配置し、リング状ワークを回転させながら複数の加熱コイルにより誘導加熱し、加熱後に各馬蹄形の加熱コイルから冷却液を吐出して急冷することで熱処理している。

　下記特許文献２では、環状部品全体に高周波熱処理を行う装置が開示されている。この技術では、環状部品の外径面又は内径面を位置決めローラで位置決めし、環状部品の内周面、外周面、側面等の一部にそれぞれ加熱コイルを配置し、環状部品を回転させつつ誘導加熱し、その後急冷することで熱処理している。

　誘導加熱装置においては、一般に、加熱コイルに電力を投入するための誘導加熱装置として次のようなものが使用されている。即ち、誘導加熱装置は、商用電力を一旦直流に変換しその後所定の周波数の交流電流に変換するインバータと、このインバータに接続される一次巻き線と二次巻き線により構成される変成器と、一次巻き線に対して並列に接続される整合器と、二次巻き線に対して並列接続される加熱コイルとを備え、加熱コイルとワークとを誘導結合し、インバータと加熱コイルとのマッチングをとっている。

　特許文献３に開示されている誘導加熱装置は、電源として自制式サイリスタインバータにキャパシタ、整合変圧器を接続し、その整合変圧器に、被加熱体の昇温加熱時における適正電圧、適正周波数選択用のタップ群及び被加熱体の均熱加熱時における適正電圧、適正周波数選択用のタップ群を接続し、それぞれのタップ群を切替スイッチを介して加熱コイルに接続して構成している。

特開２００５－３２５４０９号公報 特開２００９－２８７０７４号公報 特公昭６３－４２８３０号公報

　しかしながら、従来の誘導加熱による加熱装置では、大型のワークを焼入処理する場合に、被加熱領域を所望の加熱温度まで昇温させることが容易でなかった。大型のワークの場合、被加熱領域の全体に対向するように加熱コイルを配設することは、著しくコストが嵩んで実用的でない。そのため被加熱領域の一部に対向する加熱コイルを用いて加熱すると、被加熱領域に対する鋼材量が大きいため、長時間加熱することが必要となることに加え、経時的にワークの熱膨張による変形量が大きくなり、最適な加熱条件を保ち難い。

　特に、ワークの一方向に連続した被加熱領域の一方の縁側と他方の縁側とで加熱時の熱膨張による変形量が異なる場合、ワークが不均一に変形する。そのため大型のワークでは加熱コイルにより被加熱領域全体を均一に所定の高温まで昇温することが困難であった。

　そこで、本発明は、大型のワークであっても、ワークの被加熱領域全体を略均一に所定の高温まで容易に昇温でき、しかも加熱時にワークの不均一な変形が生じても均一に加熱し得る誘導加熱装置及び誘導加熱方法を提供することを第１の目的とする。

　また、半径が１ｍ以上、例えば３ｍといった大きなワークを誘導加熱するために、ワークの加熱領域の一部を局部的に誘導加熱しつつワークそれ自体を回転することでワークの加熱領域全体を加熱する手法が採用されている。そのため、従来数秒といった加熱時間では加熱領域の温度が上がらず、例えば数分単位の加熱時間が必要となる。

　しかしながら、長時間加熱すると、インバータから見た出力インピーダンスが時間と共に変化し、インバータから整合器及び変成器を介在して加熱コイルに電力が投入され難くなり、ワークを所定の温度まで加熱することができなくなる。

　そこで、本発明では、比較的長時間でもワークを所定の温度まで誘導加熱することができる加熱装置、加熱設備及び加熱方法を提供することを第２の目的とする。

　また、環状に設けられた被加熱領域を熱処理するには、ワークの全面やワークの被加熱領域の全てを纏めて加熱し、全体を急冷することで熱処理していた。このような熱処理方法では、例えば環状の被加熱領域を複数有するワークを熱処理する場合、複数の被加熱領域を一度に加熱して冷却しているため、ワークの形状や大きさに応じた加熱コイルが多数種類必要となり、また加熱コイルの形状や構造、ワークの支持構造などが複雑になって、装置構成が複雑であった。
　しかも、複数の被加熱領域を一度に加熱して冷却する構造では、加熱コイルにより加熱する面積が広いため、その分大きな電力が必要となる。大きなワークの場合、十分な電力を給電しなければ、所望の温度まで被加熱領域を昇温することができない。十分な電力を給電するとすれば、ワークの大きさに応じた大電力が必要になり、電源設備が大型化していた。

　一方、環状の被加熱領域を複数有するワークに対して、被加熱領域毎に加熱するとすれば、一部の被加熱領域に熱処理を施すことで、他の部位と異なる組織がワークに無端環状に形成される。そのため歪みが生じ易く、熱処理後に焼割れや変形などの熱処理欠陥が生じる。特に、大型のワークの場合には、局部的な環状の領域にそのような変態組織が生じると変形や応力もワークの大きさに応じて大きくなるため、熱処理欠陥が生じ易いことが明らかになった。

　そこで、本発明は、ワークに設けた環状の複数の被加熱領域を簡素な構成で熱処理することが可能な熱処理方法を提供することを第３の目的とし、ワークに環状の被加熱領域を設けて熱処理領域毎に熱処理を施す際、熱処理欠陥の発生を防止できる熱処理方法を提供することを第４の目的とする。

　上記第１の目的を達成する本発明の誘導加熱装置は、ワークに一方向に延びて被加熱領域が設定され、加熱領域が誘導加熱されたときに被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なるワークを誘導加熱する加熱装置であって、被加熱領域の一部に対向する加熱コイルと、ワークと加熱コイルとを一方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、を備え、加熱コイルが加熱期間中の被加熱領域に対応するように配置されている。

　第１の目的を達成する誘導加熱装置において、好ましくは、加熱コイルの被加熱領域に対向する面が加熱期間中に被加熱領域に沿うように、加熱コイルを一方向に沿う軸周り変向する変位手段を備えている。

　第１の目的を達成する誘導加熱装置において、変位手段には、好ましくは、変位手段の動作を制御して、加熱期間中に加熱コイルの被加熱領域に対向する面と被加熱領域との間の角度の差を小さく又は無くするように調整する姿勢制御部が設けられ、姿勢制御部は、ワークの加熱条件を入力する設定入力部と、被加熱領域の設定加熱状態における各加熱コイルの被加熱領域に対向する面と加熱領域との間の相対角度を演算する演算処理部と、被加熱領域の加熱状態が設定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部と、設定加熱状態に達したときに変位手段を駆動する駆動制御部と、を備えている。

　第１の目的を達成する誘導加熱装置において、演算処理部は、予め設定されたシミュレーション処理により加熱条件に基づいて設定加熱状態における相対角度を演算して加熱コイルの被加熱領域に対向する面と被加熱領域との間の角度を演算するようにできる。

　第１の目的を達成する誘導加熱装置において、加熱期間中にワークの被加熱領域以外の表面位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段の検出結果に基づいてワークと加熱コイルとの相対位置を変位させる変位手段と、を備えていてよく、変位手段は、加熱期間中に検出結果から得られた測定位置を少なくともワーク形状に基づいて補正し、補正により得られた補正位置に対応するようにワークと加熱コイルとの相対位置を変位させる。

　第１の目的を達成する誘導加熱装置において、測定位置は基準位置からの変位として測定され、補正位置は測定された変位を補正した補正変位であり、変位手段は、補正変位に対応するようにワークと加熱コイルとの相対位置を変化させるのがよい。

　第１の目的を達成する誘導加熱装置において、変位手段には、好ましくは、その動作を制御する姿勢制御部が設けられ、姿勢制御部は、測定位置を少なくともワーク形状に対応した補正係数により補正して補正位置を得ると共に、補正位置に対応するように変位手段の動作を制御するのがよい。

　第１の目的を達成する誘導加熱装置において、姿勢制御部は、ワークの加熱条件を入力する設定入力部と、被加熱領域の設定加熱状態における補正係数を記憶する記憶部と、被加熱領域の加熱状態が設定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部と、測定位置と補正係数から補正位置を演算する演算処理部と、補正位置に対応するように変位手段を駆動する駆動制御部と、を備えているのがよい。

　第１の目的を達成する誘導加熱装置において、演算処理部は、予め設定されたシミュレーション処理により加熱条件に基づいて設定加熱状態における補正係数を演算し、記憶部は演算部で得られた補正係数を設定加熱状態に対応させて記憶するのがよい。

　第１の目的を達成する誘導加熱方法は、ワークに一方向に延びて被加熱領域が設定され、加熱領域を誘導加熱したときに被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なるワークを誘導加熱する際、被加熱領域の一部に加熱コイルを対向させ、ワークと加熱コイルとを一方向に沿って相対移動させつつ加熱コイルによりワークを加熱する加熱工程を備え、加熱工程では加熱コイルを加熱期間中の被加熱領域に沿うように配置する。

　第１の目的を達成する誘導加熱方法では、加熱期間中に加熱コイルの被加熱領域に対向する面を被加熱領域に沿わせるのがよい。

　第１の目的を達成する誘導加熱方法では、加熱期間中にワークの被加熱領域以外の表面位置を検出し、検出結果から得られた測定位置を少なくともワーク形状に基づいて補正し、補正により得られた補正位置に対応するようにワークと加熱コイルとの相対位置を変位させるのがよい。

　第１の目的を達成する他の誘導加熱装置は、一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する加熱装置であって、被加熱領域の一部に対向する複数の加熱コイルと、ワークと複数の加熱コイルとを一方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、加熱コイルの位置を被加熱領域の幅方向に別々に変位させる変位手段と、を備え、変位手段により各加熱コイルを変位させることで、複数の加熱コイルと被加熱領域との対向面積が被加熱領域の幅方向に変化するように調整して、複数の加熱コイルにより被加熱領域を加熱する。

　第１の目的を達成する他の誘導加熱装置では、ワークは、加熱領域を誘導加熱したときに被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なるものであり、変位手段には変位手段の動作を制御する姿勢制御部が設けられ、姿勢制御部は、加熱期間中に被加熱領域と各加熱コイルとの間のギャップに対応させて各加熱コイルの位置を変位させるのがよい。

　第１の目的を達成する他の誘導加熱装置では、複数の加熱コイルに供給する高周波電力を別々に調整する電力調整手段を備え、変位手段により各加熱コイルの位置を調整すると共に、電力調整手段により各加熱コイルに給電する高周波電力を異ならせて、複数の加熱コイルにより被加熱領域を加熱するのがよい。

　第１の目的を達成する他の誘導加熱装置では、姿勢制御部は、好ましくは、ワークの加熱条件を入力する設定入力部と、被加熱領域の想定加熱状態における加熱領域と複数の加熱コイルとの間のギャップに対応した複数の加熱コイルの配置を決定する演算処理部と、被加熱領域の加熱状態が想定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部と、想定加熱状態に達したときに複数の加熱コイルの配置に基づいて変位手段を駆動する駆動制御部と、を備えている。

　第１の目的を達成する他の誘導加熱装置では、演算処理部は、予め設定されたシミュレーション処理により加熱条件に基づいて想定加熱状態におけるギャップを演算して複数の加熱コイルの配置を決定するようにしてもよい。

　第１の目的を達成する他の誘導加熱方法は、一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する加熱方法であって、被加熱領域の一部に加熱コイルを対向させ、ワークと加熱コイルとを一方向に沿って相対移動させつつ加熱コイルによりワークを加熱する加熱工程を備え、加熱期間中に複数の加熱コイルを被加熱領域の幅方向に別々に変位させることで、複数の加熱コイルと被加熱領域との対向面積が被加熱領域の幅方向に変化するように調整する。

　上記第２の目的を達成する誘導加熱装置は、加熱コイルに並列接続される複数の変成器と、複数の変成器の何れかに接続される複数の整合器と、商用電圧を直流電圧に変換する順変換部、及び順変換部により変換された直流電圧を指定の周波数の電圧に変換する逆変換部を有するインバータと、順変換部を制御する順変換制御部、及び逆変換部を制御して各々指定された周波数の電圧に変換させる複数の逆変換制御部を有するインバータ制御部と、加熱コイルと複数の変成器の何れかとを接続し、複数の変成器の何れかと複数の整合器の何れかとを接続し、複数の整合器の何れかとインバータとを接続し、複数の逆変換制御部の何れかと逆変換部とを接続するスイッチ群と、誘導加熱時間を複数に区分して区分毎に、インバータから出力される電圧の周波数の設定情報と複数の整合器及び複数の変成器の選択による組み合わせで構成されるマッチング回路の選択情報とを誘導加熱条件として設定する設定部と、設定部で設定された誘導加熱条件に従って、区分毎に、複数の逆変換制御部の何れかを選択し逆変換部を制御して指定の周波数の電圧を出力すると共に、スイッチ群により一の整合器をインバータに接続し、この一の整合器を一の変成器に接続し、この一の変成器を加熱コイルに接続する切替制御部と、を備える。

　第２の目的を達成する誘導加熱装置では、インバータは、出力インピーダンスを計測するインピーダンス計測部を備え、切替制御部は、インピーダンス計測部から入力される計測結果が許容範囲を超えた場合には、設定部に設定されている誘導加熱条件のうち次の区分に関するものを参照することにより、複数の逆変換制御部の何れかを選択してインバータから出力される電圧の周波数を変化させ、かつスイッチ群を切り替えてインピーダンス整合をとるのがよい。

　上記第２の目的を達成する誘導加熱設備は、環状体でなるワークに沿って周状に間隔をおいて配備した複数の誘導加熱装置と、誘導加熱条件を設定する設定部と、切替制御部と、を備え、複数の誘導加熱装置が、それぞれ、ワークの加熱領域に対向するように配置される加熱コイルと、加熱コイルに並列接続される複数の変成器と、複数の変成器の何れかに接続される複数の整合器と、商用電圧を直流電圧に変換する順変換部、及び順変換部により変換された直流電圧を指定の周波数の電圧に変換する逆変換部を有するインバータと、順変換部を制御する順変換制御部、及び逆変換部を制御して各々指定された周波数の電圧に変換させる複数の逆変換制御部を有するインバータ制御部と、加熱コイルと複数の変成器の何れかとを接続し、複数の変成器の何れかと複数の整合器の何れかとを接続し、複数の整合器の何れかとインバータとを接続し、複数の逆変換制御部の何れかと逆変換部とを接続するスイッチ群と、を備え、設定部が、誘導加熱装置毎にかつ誘導加熱時間を複数に区分して区分毎に、インバータから出力される電圧の周波数の設定情報と、複数の整合器及び複数の変成器の選択による組み合わせで構成されるマッチング回路の選択情報と、を誘導加熱条件として設定し、切替制御部が、設定部で設定された誘導加熱条件に従って、誘導加熱装置毎にかつ区分毎に、複数の逆変換制御部の何れかを選択して逆変換部を制御して指定の周波数の電圧を出力すると共に、スイッチ群により一の整合器をインバータに接続し、この一の整合器を一の変成器に接続し、この一の変成器を加熱コイルに接続する。

　上記第２の目的を達成する誘導加熱方法は、ワークを移動させながらワークを誘導加熱する際、ワークの加熱温度又は加熱時間に応じてワークに流す誘導電流の周波数を異ならせ、周波数の変化に併せて整合器及び変成器の組み合わせを交換することで加熱する。

　上記第２の目的を達成する他の誘導加熱方法は、ワークに沿って複数の加熱コイルを配置し、ワークを移動しながら複数の加熱コイルにより誘導加熱をする際、ワークの加熱温度又は加熱時間に応じてワークに流す誘導電流の周波数を異ならせ、周波数の変化に併せて整合器及び変成器の組み合わせを交換することで加熱する。

　上記第３及び第４の目的を達成する本発明の熱処理方法は、環形状のワークに沿う環状の被加熱領域を複数設け、被加熱領域毎に順次熱処理を施す方法であって、第１被加熱領域を加熱する第１加熱工程と、加熱された第１被加熱領域を急冷する第１冷却工程と、第１冷却工程後に第１被加熱領域を加熱して冷却する焼戻工程と、焼戻工程後に第２被加熱領域を加熱する第２加熱工程とを備える。

　第３及び第４の目的を達成する熱処理方法では、ワークは、被加熱領域が加熱されたときに被加熱領域の一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異なるものであるのがよい。

　第３及び第４の目的を達成する熱処理方法において、第１加熱工程及び焼戻工程では、第１被加熱領域を同じ加熱コイルで誘導加熱する。

　第３及び第４の目的を達成する熱処理方法において、第１加熱工程及び第２加熱工程では、第１被加熱領域と第２被加熱領域とを同じ加熱コイルで誘導加熱するのがよい。

　第３及び第４の目的を達成する熱処理方法では、第１被加熱領域と第２被加熱領域とが面対称形状を有し、焼戻工程後にワークを反転させるのがよい。

　本発明の第１の目的を達成する誘導加熱装置及び誘導加熱方法によれば、加熱コイルを加熱期間中の被加熱領域に対応するように配置したり、幅方向における複数の加熱コイルの配置分布を調整したりするので、ワークが誘導加熱されたときに、被加熱領域の一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異なっても、被加熱領域全体を略均一に所定の温度まで昇温することができる。

　本発明の第２の目的を達成する誘導加熱装置、誘導加熱設備及び誘導加熱方法によれば、ワークの加熱温度又は加熱時間に応じて、インバータから出力される周波数を異ならせ、かつ、それに併せて整合器及び変成器の組み合わせを交換することにより、インピーダンス整合をとり、もってワークに十分な電力を供給して所望の温度まで昇温することができる。特に、ワークの加熱領域の昇温により透磁率に適合させインピーダンス整合がとれる。

　本発明の第３の目的を達成する熱処理方法によれば、環形状のワークの複数箇所にワーク形状に沿う環状の被加熱領域を設けて複数の被加熱領域を順次熱処理するので、ワークの大きさや形状にかかわりなく、被加熱領域の形状に応じた構成を有する加熱部により加熱することができる。そのためワークの大きさや形状に依存しない簡素な加熱部を用いて被加熱領域を加熱でき、簡素な構成の熱処理装置により熱処理できる熱処理方法を提供することができる。
　しかもこの熱処理方法によれば、環形状のワークの複数箇所にワーク形状に沿って局部的に設けた環状の被加熱領域を順次熱処理する際、第１被加熱領域を第１加熱工程及び第１冷却工程により熱処理した後、焼戻工程により第１被加熱領域を加熱及び冷却してから第２被加熱領域を加熱している。そのため第２被加熱領域を加熱するまでの間や加熱中などに、例えば変形や焼割れのような熱処理欠陥の発生を低減又は防止できる。

本発明の加熱対象のワークを示す部分断面図である。 本発明の実施形態に係る熱処理装置の平面図である。 本発明の実施形態に係る熱処理装置の側面図であり、手前側に設けられた加熱部を省略して示している。 本発明の実施形態に係る熱処理装置の治具を搬送ローダに連結した状態を示すように一部を断面で表した側面図である。 本発明の実施形態に係る熱処理装置の操作部におけるメインメニューの画面を示す図である。 本発明の実施形態に係る熱処理装置の操作部における携帯端末器を示す図である。 本発明の実施形態に係る熱処理装置の加熱セクションを示す概略平面図である。 （ａ）は実施形態の加熱セクションにおける加熱部及び変位手段の側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は部分平面図である。 本発明の実施形態の加熱セクションにおける位置検出部の部分側面図である。 本発明の実施形態に係る冷却セクションの部分断面図である。 本発明の実施形態に係る熱処理装置の給電設備に関する回路図である。 給電設備の操作部の入出力画面に表示されるステップデータ設定画面を模式的に示す図である。 図１２に示すステップデータ設定画面に続いて表示される回路設定条件の設定画面を模式的に示す図である。 図１１とは異なる回路構成において、加熱の途中でインバータからの出力の周波数を変えないで比較的短時間で誘導加熱を行ったときのインバータの出力特性を模式的に示す図である。 ワークの不均一な変形を説明するための概略断面図であり、変形を誇張して示している。 本発明の実施形態に係る姿勢制御部を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る加熱工程を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る熱処理装置におけるワークの加熱状態を示す概略断面図であり、変形を誇張して示している。 本発明の実施形態に係る熱処理装置におけるコイルの配置を示す展開図である。 （ａ）は実施形態の熱処理装置における加熱コイルを示す正面図、（ｂ）は変形例の加熱コイルにおけるワークとの対向部分の形状を示す部分正面図、（ｃ）は変形例の加熱コイルにおけるワークとの対向部分の形状を示す部分正面図である。 本発明の実施形態に係る第１被加熱領域及び第２被加熱領域を熱処理する工程を示すフローチャートである。 （ａ）～（ｄ）は本発明の実施形態に係る第１被加熱領域の熱処理手順を説明する図である。 （ａ）～（ｄ）は本発明の実施形態に係る第２被加熱領域の熱処理手順を説明する図である。

　以下、本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
　本実施形態では、大型の円環形状の加熱対象物を加熱及び冷却して熱処理する例を用いて説明する。

　ここで熱処理とは、ワークＷに加熱と冷却とを組み合わせて各種の条件で施すことで、ワークＷの組織を変化させて硬度や靱性のような性質を変化させる処理であり、例えば焼入処理が含まれる。

［第１実施形態］
［ワーク］
　まず本発明の加熱対象であるワークについて説明する。
　加熱対象のワークは、鋼材のような熱処理可能な材料からなり、表面側のみが加熱されるものであっても、内部まで加熱されるものであってもよい。ワークの表面の一部には加熱される面からなる被加熱領域が、一方向に略一定形状で延びて設定されている。特に被加熱領域の両側縁間の距離である幅に比べ、被加熱領域の全長が長いワーク形状のものに適用するのが好適である。ここで一方向とは、有端のワークの場合、両端間に延びる直線、波線、曲線等に沿う方向であり、環形状のワークの場合、環形状に沿う方向である。

　ワークの形状は任意であるが、被加熱領域が誘導加熱されたときに、被加熱領域の幅方向における一方の縁側と他方の縁側とで熱膨張による変形量が異なる形状のワークに適している。例えば被加熱領域と直交する断面形状において、被加熱領域の一方の縁側と他方の縁側とで大きく形状が異なるような場合には、被加熱領域の両縁側で誘導加熱されたときの熱膨張による変形量が異なる。

　本実施形態のワークＷは、図１に示すように、環形状を有して表面に被加熱領域Ｈ１，Ｈ２が局部的に２カ所以上に設けられている。各被加熱領域Ｈ１，Ｈ２はそれぞれワークＷの環形状に沿って環状に設けられている。
　このワークＷは円環形状を有し、断面形状では基部Ｗ１と基部Ｗ１から内側に突出する突出部Ｗ２とを備え、突出部Ｗ２に内側に向けて逆方向に傾斜する傾斜面Ｗ３を有している。一方の傾斜面Ｗ３には第１被加熱領域Ｈ１が、他方の傾斜面Ｗ３には第２被加熱領域Ｈ２が、それぞれ環形状に沿って無端状に設けられている。第１及び第２被加熱領域Ｈ１，Ｈ２は、表面側のみが加熱される領域であっても、内部まで加熱される領域であってもよいが、ここでは表面側のみが加熱される領域となっている。
　このワークＷは直径が１ｍ以上、ここでは３ｍ以上の円環形状を有した大型の旋回輪や大型の軸受などを構成する外輪の例である。

　このワークＷでは、第１及び第２被加熱領域Ｈ１，Ｈ２はそれぞれ互いに略平行に略一定形状で延びている。第１被加熱領域Ｈ１と第２被加熱領域Ｈ２とは面対称形状を有し、ワークＷの一方の端面と他方の端面を反転させることで、第１被加熱領域Ｈ１と第２被加熱領域Ｈ２とが同じ位置に配置される形状となっている。
　また被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方又は双方が誘導加熱されると、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における一方の縁側と他方の縁側とで熱膨張による変形量が異なる形状となっている。被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と直交する断面形状において、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方の縁側と他方の縁側とで大きく形状が異なるため、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の両縁側で誘導加熱されたときの熱膨張による変形量が異なるからである。

［熱処理装置］
　次に、本実施形態の誘導加熱装置を用いた熱処理装置について説明する。なお本実施形態では、誘導加熱装置と誘導加熱条件を設定する設定部と切換部とを備えた誘導加熱設備についても、理解容易のために誘導加熱装置と称する。

　熱処理装置１０は、図２乃至図４に示すように、ワークＷを支持する治具１００と、ワークＷを搬入及び搬出する搬入搬出セクション３００と、治具１００を吊り下げて搬送する搬送機構２００と、治具１００に載置されたワークＷを回転させつつ加熱する加熱セクション４００と、加熱セクション４００の下方に設けられた冷却セクション５００と、搬入搬出セクション３００とは反対側に設けられた部品交換セクション６００と、各セクションを駆動するための電気設備と、を備える。

　治具１００は、図４に示すように、ワークＷを載置するワーク支持部１１０と、ワーク支持部１１０の中央に設けられた中央構造部１３０とを備える。ワーク支持部１１０は、放射方向に延びる複数の放射架台１１１の先端側に放射方向に沿って配置された相対移動手段としての回転ローラ１１２を備える。回転ローラ１１２は中央構造部１３０へ入力される駆動力で回転駆動可能である。ワークＷは各回転ローラ１１２を回転させることで環形状に沿って移動可能である。

　搬入搬出セクション３００は、図２及び図３に示すように、搬入搬出位置Ｐ１でワークＷを治具１００のワーク支持部１１０に載置し、吊り下げ位置Ｐ２へ移動させて治具１００を吊り下げ位置Ｐ２に精度よく配置できる構造となっている。

　搬送機構２００は、図２及び図３に示すように、各セクションの上方に配設された搬送レール２１０と、搬送レール２１０に沿って移動する搬送ローダ部２２０とを有する。搬送ローダ２２０は、図４に示すように治具１００の中央構造部１３０に連結可能で、連結した状態で治具１００を吊り下げて搬送する構造を有する。搬送ローダ２２０には回転駆動手段２４６が設けられている。搬送ローダ２２０を治具１００の中央構造部１３０に連結することで、回転駆動手段２４６により治具１００の各回転ローラ１１２が回転駆動可能となる。

　加熱セクション４００は、図２及び図３に示すように、治具１００を所定位置に配置した状態で、治具１００に載置されたワークＷを回転させつつ均一に加熱するように本発明を適用した構造となっている。詳細は後述する。

　冷却セクション５００は、図３に示すように、加熱セクション４００の下方に設けられ、治具１００を下降して配置した状態で、ワークＷを回転させつつ冷却ジャケット５２０か冷却液を供給して冷却する。

　部品交換セクション６００は、図２及び図３に示すように、部品交換治具６２０に加熱セクション４００や冷却セクション５００の部品を支持させて搬送し、各セクションの部品を交換できる。

　電気設備は、全セクションに給電可能に構成されており、全セクションの各動作部位を制御及び操作するための操作部７１０が設けられている。操作部７１０は図５に示すようなタッチパネルが設けられ、各セクションのための情報を入力したり、動作を監視することが可能となっている。操作部７１０のメインメニューには、図５に示すように、各セクションのモニタ、機種選択、加熱条件設定、測定データ、パラメータを入力したり表示したりする画面が選択できる。

　この操作部７１０は、図６に示すように作業者が容易に持ち運びできる携帯端末器７０１を備える。この携帯端末器７０１は操作部７１０と同じ操作ができるように、各セクションのモニタ、機種選択、加熱条件設定、測定データ、パラメータを入力したり表示したりする画面が選択できる。この携帯端末器７０１は、熱処理装置１０の周囲の複数位置に設けられた接続部にケーブル７０２を介して有線で接続することで使用する。
　ここでは熱処理装置１０の複数の位置に接続部が設けられているため、作業者が熱処理装置１０の様々な場所で操作部７１０の操作パネルまで移動せずに、各種の入力や操作を行うことができる。またケーブル７０２により有線で接続するため、高周波を用いて熱処理を行う装置であっても、通信障害を防止して正常に操作することができる。

［加熱セクションの全体構成］
　加熱セクション４００は、図７に示すように、治具１００の放射架台１１１を下から支持し周方向の移動を規制する治具保持機構４１０と、治具１００に載置されたワークＷを加熱する複数の加熱部４５０と、を備える。治具保持機構４１０及び加熱部４５０は、治具１００の中心であるワークＷの回転中心Ｃに対して周囲に複数設けられている。ここでは治具１００の互いに隣接する放射架台１１１間にワークＷの加熱位置Ｐ３が設けられており、各加熱部４５０は加熱位置Ｐ３に対応するように配設されている。

［加熱部］
　各加熱部４５０は、図７及び図８に示すように、ワークＷの表面位置を検出する位置検出手段４８０と、各加熱位置Ｐ３で治具１００上に載置されたワークＷの被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向配置される加熱コイル４５１と、を有する。さらに各加熱部４５０は、電気設備の一部からなり加熱部４５０の各部を制御すると共に加熱コイル４５１に高周波電力を給電するための給電設備７００と、加熱コイル４５１を接続して支持する支持ボックス４５２と、変位手段４６０と、姿勢制御部４９０と、電力調整手段４９１と、補助冷却部４４０と、を備えている。変位手段４６０は、位置検出手段４８０の検出結果に基づいて支持ボックス４５２を変位及び変向させることでワークＷに対する加熱コイル４５１の相対位置を変位させると共に相対角度を変向させる。姿勢制御部４９０は、変位手段４６０の動作を制御してワークＷと加熱コイル４５１との相対位置及び相対角度を調整する。電力調整手段４９１は、給電設備７００の一部からなり加熱コイル４５１に供給される高周波電力を調整する。補助冷却部４４０は、一方の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２を加熱時に他の部位、特に他方の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２を冷却するように該部位に冷却液を吹き付ける。

［位置検出手段］
　位置検出手段４８０は、加熱時にワーク表面の位置を検出するものであり、図７に示すように、各加熱位置Ｐ３の上流側に配置されている。本実施形態では２つの加熱位置Ｐ３毎に、その上流側に配置される治具１００の放射架台１１１と対応する位置に配置されている。

　具体的には、各位置検出手段４８０は、図９に示すように、加熱冷却架台４０の位置検出支柱４３上に設けられた位置検出台４４に装着されている。各位置検出手段４８０は、位置検出支柱４３に第１進退機構４８１を介して装着された径方向位置検出具４８３と、第２進退機構４８２を介して装着された軸方向位置検出具４８４と、を備える。径方向位置検出具４８３と軸方向位置検出具４８４とは互いに直交方向に配設されている。

　第１及び第２進退機構４８１，４８２は、エアーシリンダ等からなる進退用駆動手段４８５と、進退用駆動手段４８５のロッド４８６と平行な複数のガイドロッド４８７と、を備える。各進退機構４８１，４８２は、ロッド４８６及びガイドロッド４８７により、各位置検出具４８３，４８４の検出方向に沿う倒れが防止されている。

　径方向位置検出具４８３及び軸方向位置検出具４８４は、それぞれワークＷの表面に当接して転動可能な耐熱性の接触子４８８と、接触子４８８をワークＷ側に付勢しつつ接触子４８８の進退量を検出する変化量検出部４８９と、を備える。各変化量検出部４８９としては、例えばリニアセンサ付エアーシリンダを使用できる。

　加熱時に被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の温度が高温となるため、加熱されている被加熱領域Ｈ１，Ｈ２以外の位置に接触子４８８を当接させて検出する。径方向位置検出具４８３では、接触子４８８をワークＷの外周面の中間部位に当接させ、ワークＷの回転中心Ｃから放射方向に沿うワークＷの表面位置を検出する。軸方向位置検出具４８４では、接触子を治具１００に載置されたワークＷの上面の外側部位に当接させ、ワークＷの回転中心Ｃの軸線に沿うワークの表面位置を検出する。

　加熱時には、各位置検出手段４８０では、径方向位置検出具４８３及び軸方向位置検出具４８４の接触子４８８をワークＷに当接させる。ワークＷが回転すると、表面に接した接触子４８８が転動しつつワークＷ表面の変位に応じて進退する。例えばワークＷの周方向における任意の位置を基準位置とし、接触子４８８の進退量を測定することで、ワークＷの周方向の各位置における基準位置からの変位量が検出される。ワークＷが環状体であるため、ワークＷが１回転することで元の位置にもどる。
　このように接触子４８８の変位量を変化量検出部４８９において検出することで、ワークＷ表面の上下方向の変位及び水平方向の変位が検出され、測定位置を示す信号が出力される。

［加熱コイル］
　加熱コイル４５１は、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方向に沿う全長のうちの一部に対向する大きさに形成され、ワークＷの全周のうちの加熱位置Ｐ３に配置される部位に対向配置される。各加熱部４５０の加熱コイル４５１は互いに所定間隔を開けて、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の全長において均等に配置されている。
　加熱コイル４５１の形状は適宜選択可能であり、平面視においてワークＷの加熱部位の弧形状に対応した形状であって、ワークＷの縦断面形状に対応した縦断面形状となっている。ここでは複数の加熱コイル４５１、好ましくは全ての加熱コイル４５１が同じ形状を有する。

　例えば、各加熱コイル４５１は、ワークＷの周方向の所定領域において、略一定断面のパイプ状、棒状或いは板状のコイル材料を上下に繰り返し蛇行させた形状としてもよい。具体的には、図２０（ａ）に示すように、全長で中空部が連続するように角パイプを接合し、両端に冷却液の入口４５１ｂ及び出口４５１ｃを設け、ワークＷと対向する部位が複数の屈曲部４５１ｄで屈曲したジグザク形状であってもよい。図２０（ｂ）に示すように、ワークＷに対向する部位が、断面丸形のパイプ状のコイル材料を複数の湾曲部４５１ｅで湾曲させたジグザグ形状であってもよい。

　被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の内側と外側とで周長が異なるような場合には、加熱コイル４５１としては、図２０（ｃ）に示すようなものを使用してもよい。この加熱コイル４５１は、ワークＷに対向する部位が角パイプからなってもよい。角パイプをワーク内側及び外側の複数の屈曲部４５１ｆと、屈曲部４５１ｆ間に設けられた屈曲部４５１ｇとで屈曲させてジグザク形状に形成したものであってもよい。この加熱コイル４５１では、回転中心Ｃから遠い部位における周方向の長さが回転中心Ｗから近い部位における周方向の長さに比べて長く構成されていてもよい。

　このような加熱コイル４５１では、各被加熱領域Ｈ１，Ｈ２をより均一に加熱するためには、加熱コイル４５１と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との間の間隙であるギャップが全体でなるべく均一となるのが望ましい。
　そのために被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の形状と加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と対向する面の形状とが、なるべく広い範囲で一致するのがよい。また加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と対向する面の面積である対向面積が、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向においてなるべく均一になるのがよい。さらに被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と直交する断面において、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と対向する面と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との間の角度はなるべく小さくするのがよく、好ましくは０度となる。
　加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と直交する方向の幅は被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅と同等にするのがよい。加熱コイル４５１の幅が狭い場合、複数の加熱コイル４５１の配置を幅方向にずらすことで被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の全幅により均一に加熱できる。

　この実施形態の加熱コイル４５１は、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と対向する面が被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対応した形状を有し、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と直交する幅が被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅より若干狭く形成されている。

［給電設備］
　給電設備７００を説明する前に、各種のワークに対して適用可能な誘導加熱装置の回路について説明する。
　図１１は本発明の実施形態に係る誘導加熱装置１の回路図である。本発明の実施形態に係る誘導加熱装置１は、図１１に示すように、加熱コイル２に対して並列に接続される複数の変成器１２と、複数の変成器１２の何れかに接続される複数の整合器１３と、複数の整合器１３の何れかに接続されるインバータ１４と、インバータ１４を制御するインバータ制御部１５と、インバータ１４と整合器１３、整合器１３と変成器１２、変成器１２と加熱コイル２をそれぞれ切り替えて接続するスイッチ群１６と、切替制御部１７と、設定部１８とを含んで構成される。

　インバータ１４は、商用電源１９に接続されていて、商用電圧を直流電圧に変換する順変換部１４Ａと、順変換部１４Ａからの直流電圧を指定の周波数の交流電圧に変換する逆変換部１４Ｂと、を備えている。

　インバータ制御部１５は、順変換部１４Ａを制御する順変換制御部１５Ａと、逆変換部１４Ｂを制御する複数の逆変換制御部１５Ｂと、を備えている。各逆変換制御部１５Ｂは、それぞれ逆変換部１４Ｂを制御し、逆変換部１４Ｂから互いに異なった周波数の電圧に変換して出力させるものである。

　複数の整合器１３は、異なった容量を備える整合器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃで構成される。整合器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、コンデンサのほか、インダクタンスを含むようにしても構わない。
　複数の変成器１２は、整合器１３にスイッチ１６Ｂ、１６Ｃを介して接続される一次巻き線と、加熱コイル２にスイッチ１６Ａを介して接続される二次巻き線と、を含んで構成されており、各変成器１２では一次巻き線と二次巻き線との比が異なっている。

　スイッチ群１６は、加熱コイル２と複数の変成器１２の何れかとを接続する例えば３つのスイッチ１６Ａと、複数の変成器１２の何れかと複数の整合器１３の何れかとを接続する３対のスイッチ１６Ｂ，１６Ｃ、複数の整合器１３の何れかとインバータ１４を接続する例えば３つのスイッチ１６Ｄと、複数の逆変換制御部１５Ｂの何れかと逆変換部１４Ｂとを接続する例えば３つのスイッチ１６Ｅと、を備える。

　設定部１８は、誘導加熱時間を複数に区分して区分毎に、インバータ１４から出力される電圧の周波数の設定情報と、複数の整合器１３及び複数の変成器１２の選択による組み合わせで構成されるマッチング回路（整合回路とも呼ぶ）の選択情報と、を誘導加熱条件として設定するためのものである。

　切替制御部１７は、設定部１８で設定された誘導加熱条件に従って、誘導加熱時間を区分した区分毎に、複数の逆変換制御部１５Ｂの何れかを選択して逆変換部１４Ｂを制御して指定の周波数の電圧を出力する。それと共に、切替制御部１７は、スイッチ群１６、即ちスイッチ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ及び１６Ｄにより、一の整合器１３をインバータ１４に接続し、この一の整合器１３を一の変成器１２に接続し、この一の変成器１２を加熱コイル２に接続する。

　設定部１８には、インバータ１４からの出力状況を示すモニタとして、各種の誘導加熱条件を設定するための入出力操作画面としてのタッチパネル部が設けられている。図１２は図１１に示す設定部１８に表示されるステップデータ設定画面を示す図である。操作部１８には、例えば図１２に示すようなステップデータ設定画面が表示され、このステップデータ設定画面において、ステップ単位で、ステップの時間、ワーク回転速度、インバータ１４からの出力条件として電力、電圧を設定することができる。このステップデータ設定画面により、インバータ１４から出力される電力の周波数を設定してもよい。

　また、ある特定のステップにおいて、何れのインバータ１４から電力が供給されない状態を設定するためインバータ１４からの出力電力、電圧を例えばゼロや低い値に設定し、変成器１２及び整合器１３の組み合わせからなる整合回路の切り替えの選択をすることができる。図１３は図１１に示す設定部１８に表示され、回路設定条件を設定するための画面を示す図である。図１２に示す画面において「整合回路の切替」を選択すると、図１３のような回路設定条件の画面が表示され、変成器１２及び整合器１３の種類を選択することができる。例えば図１３に示されているように、加熱コイル２の番号毎に、変成器を選択するために巻き数を選択するための「ＭＴｒ電圧選択」の選択肢と、整合器を選択するための「コンデンサ容量」の選択肢と、逆変換制御部の選択肢とが、回路設定条件選択画面として表示され、これらの選択肢を選んで設定される。図１２及び図１３に示す画面においては、インバータ１４から出力される交流の周波数は、図１３に示す回路設定条件において逆変換制御部の選択により行うようになっているが、図１２に示すステップデータ設定画面において、例えば最も右側に新たに列を設け、各ステップにおいて出力される周波数を設定することができるようになっていてもよい。また、整合回路及び周波数の切替を行う場合には、インバータ１４からの出力をゼロに設定する必要性は必ずしもなく、例えばインバータ１４からの出力レベルを低下させておけばよい。

　本発明の実施形態に係る誘導加熱装置１では、このような回路構成を採用していることで、設定部１８により、誘導加熱時間を複数の区分に区分し、逆変換制御部１５Ｂを選択してその選択の前後において異なった周波数の電圧を出力することができる。それに伴ってスイッチ１６Ａ～１６Ｄの組み合わせを選択することにより、整合器１３と変成器１２との組み合わせを換えることができる。よって、誘導加熱によりワークＷを昇温する途中で、インバータ１４の出力周波数を変化させ整合器１３及び変成器１２の組み合わせを交換することにより、ワークＷの透磁率が変化してもインバータ１４から出力された電力をワークＷの誘導加熱に使用させることができる。なお、逆変換制御部１５Ｂの選択は同一のワークＷを加熱する際に必ず変えねばならないというものではない。

　図１１に示す誘導加熱装置１を用いて、比較的長時間誘導加熱をしてワークを所望の温度まで昇温する場合を説明する。図１４は、本発明の実施形態に係る誘導加熱方法により比較的長時間誘導加熱することができることを説明するための説明図であり、図１１に示す装置とは異なり、加熱の途中でインバータ１４からの出力の周波数を変えないで比較的短時間で行ったときのワークの温度、インバータ１４の出力インピーダンスと、インバータ１４の出力を直流電圧で評価したときのグラフである。図１４から、時間の経過に伴ってインバータ１４からの出力インピーダンスが一旦低下して極小値をとったのち、ワークＷの温度が約７００℃～８００℃前後で出力インピーダンスが一定となる。その出力インピーダンスが上昇しなくなったときインバータ１４の出力電圧がピークとなり、その後低下する。よって、それ以降では、インバータ１４からの出力がワークに投入されなくなる。

　しかしながら、本発明の実施形態では、加熱時間の経過に伴い、加熱温度に応じて、インピーダンス１４の出力周波数を変化させ、かつ、その出力周波数の値と整合器及び変成器を選択することが出来るようにしている。そのため、加熱の途中で、ワークＷの素材、特に透磁率などの物性値が変化してもワークＷに誘導電流を流すことができ、ワークを所望の温度まで上昇させることができる。

　図１１に示す誘導加熱装置１の変形例について説明する。図１１において、インバータ１４に出力インピーダンスを計測するインピーダンス計測部を備えていてもよい。インバータ計測部は、逆変換部１４Ｂから出力される電流、電圧及びそれらの位相差を計測する。その測定結果がインバータ１４から切替制御部１７に出力される。いま、例えば図１２に示すように設定部１８のステップデータ設定画面において、ステップ４の「整合回路の切替」が「有」となっているとする。切替制御部１７では、絶えずインバータ計測部から入力される計測結果をモニタリングしている。ここで、現在のインピーダンスの許容範囲を超えた場合であって、次のステップにおいて整合回路の切り替えを行うことになっているような場合には、現在のステップで指定された時間が経過しなくても強制的に次のステップに移行する。即ち、切替制御部１７は、インピーダンス計測部から入力された計測結果がインピーダンスの許容範囲を超えたとき、設定部１８に設定されている誘導加熱条件のうち次の区分に関するものを参照した上で整合回路の切替の有無を判断する。そして整合回路を切り替えることになっている場合には、強制的に、次のステップで設定されている逆変換制御部１５Ｂを選択してインバータ１４から出力される電圧の周波数を変化させ、かつスイッチ群１６を切り替える。これにより、インバータ１４から出力される電圧の周波数を変え、かつ整合回路を切り替えてインピーダンス整合をとる。

　次に、図１１に示す誘導加熱装置１の設計思想を適用し、この第１実施形態における誘導加熱装置である加熱部４５０を構成した例について説明する。

　ここでは図１１に示す誘導加熱装置１が加熱部４５０における給電設備７００に適用されている。各加熱部４５０では、図１１で示したように、加熱コイル４５１と、複数の変成器１２と、複数の整合器１３と、順変換部１４Ａ及び逆変換部１４Ｂを有するインバータ１４と、順変換部１４Ａを制御する順変換制御部１５Ａ及び逆変換部１４Ｂを制御して各々指定された周波数の電圧に変換させる複数の逆変換制御部１５Ｂを有するインバータ制御部１５と、スイッチ群１６と、を備える。

　熱処理装置１０は、図２に示すように、各加熱部４５０を統括的に誘導加熱条件を設定するための設定部３１と、その設定部３１により各加熱部４５０のスイッチ群１６を切り替え制御する切替制御部３２と、を備える。

　設定部３１では、加熱部４５０毎に、かつ誘導加熱時間を複数に区分して区分毎に、各インバータ１４から出力される電圧の周波数の設定情報と、複数の整合器１３及び複数の変成器１２の選択による組み合わせで構成されるマッチング回路（整合回路）の選択情報と、が誘導加熱条件として設定される。

　そのため、切替制御部３２は、加熱部４５０毎に、設定部３１で設定された誘導加熱条件に従って、区分毎に、複数の逆変換制御部１５Ｂの何れかを選択することにより逆変換部１４Ｂを制御して指定の周波数の電圧を出力する。さらに、切替制御部３２は、スイッチ群１６により一の整合器１３をインバータ１４に接続し、この一の整合器１３を一の変成器１２に接続し、この一の変成器１２を加熱コイル４５１に接続する。

　その結果、加熱部４５０毎に、設定部３１により誘導加熱条件を設定することができ、誘導加熱開始から時間単位で、インバータ１４からの出力状態を設定したり整合回路を選択したりすることができる。これにより、切替制御部３２は、誘導加熱開始の信号の入力を受けると、設定部３１に設定されている誘導加熱条件に基いて、加熱部４５０毎に、誘導加熱開始からの経過時間に伴い、インバータ制御部１５の順変換制御部１５Ａと選択された逆変換制御部１５Ｂによりインバータ１４が制御され、指定された周波数の電圧がインバータ１４から出力される。さらに、選択された整合器１３及び変成器１２の組み合わせでその周波数に見合うインピーダンスと整合する。よって、ワークが誘導加熱により組織変形して透磁率等の物性値が変化しても、設定部３１により設定された回路設定条件に従って切替制御部３２により各スイッチ群１６が切り替えられる。

　特に、図２及び図３に示す熱処理装置１０においては、直径が１ｍ以上の大型の旋回輪や大型の軸受などを構成する外輪のような大きなワークＷを走行させながら誘導加熱する際、全体の誘導加熱時間が長時間とならざるを得ない。すると、ワークＷが昇温することで組織変形したことで、インピーダンスの整合がとれずに、インバータ１４から加熱コイル４５１に電力が投入され難くなるという問題を解決することもできる。ワークＷが大型であっても十分誘導加熱して所望の温度まで上昇させることができる。また、図２及び図３に示す熱処理装置１０においては、ワークの焼入れ条件に応じて、各加熱部４５０毎に異なったタイミングで周波数を変えてもよいし、加熱部４５０の全てを同じタイミングで周波数を変えるようにしてもよい。

　なお、このような誘導加熱装置１の回路は本発明の範囲において適宜変更して実施することができる。例えば、ワークＷの近辺に非接触式の温度センサを配置し、その温度センサの検出値を基準に誘導加熱条件を設定して、周波数、整合回路の組み合わせを変えてもよい。

［変位手段］
　変位手段４６０は、ワークＷと加熱コイル４５１との相対位置を変位させ、且つ、相対角度を変向するものである。
　変位手段４６０は、図８に示すように、支持ボックス４５２を上下に変位させる上下変位部４６２と、支持ボックス４５２をワークＷの回転中心Ｃからの放射方向に沿って水平方向に変位させる水平変位部４６３と、支持ボックス４５２の傾斜を調整する角度変向部４９２と、を備える。

　上下変位部４６２は、加熱冷却架台４０上に固定された変位架台４２と、変位架台４２上に配置された下架台４６４と、変位架台４２に対して下架台４６４を上下動させる上下駆動機構４６５とを備える。
　上下駆動機構４６５は、下架台４６４に固定されて上下方向に配置された変位ガイドロッド４６６及び縦変位ネジ軸４６７と、変位架台４２に固定されて変位ガイドロッド４６６を上下動可能に支持する変位軸受４６８と、変位架台４２に固定されたサーボモータ等からなる上下駆動モータ４６９と、変位架台４２に設けられて上下駆動モータ４６９の回転により縦変位ネジ軸４６７を上下動させる連結体４７１と、を備える。

　水平変位部４６３は、下架台４６４上にワークＷの放射方向に対して略直交方向に配設された第１変位レール４７２と、第１変位レール４７２上を移動可能な上架台４７３と、上架台４７３を第１変位レール４７２に沿って移動させる第１変位駆動機構４７４と、上架台４７３上にワークＷの放射方向に沿って配設された第２変位レール４７５とを備え、第２変位レール４７５上に移動可能に支持された支持ボックス４５２を第２変位レール４７５に沿って移動させる第２変位駆動機構４７６とを備える。

　第１及び第２変位駆動機構４７４，４７６は、それぞれサーボモータ等からなる変位駆動モータ４７７と、変位駆動モータ４７７と連結されて第１又は第２変位レール４１４７５に沿って配設され回転駆動される横変位ネジ軸４７８と、上架台４７３又は支持ボックス４５２に設けられて横変位ネジ軸４７８と螺合した変位突部４７９とを備える。ワークＷの放射方向に対して略直交方向に加熱コイル４５１を予め位置合わせ可能であれば、第１変位駆動機構４７４を設けなくてもよい。

　角度変向部４９２は、支持ボックス４５２に設けられており、例えば第１又は第２変位レール４１４７５に支持された支持ボックス４５２の下部に対し、支持ボックス４５２の上部を前側と後側とで異なる高さに上昇又は下降させることで、支持ボックス４５２の傾斜を変化するようになっている。詳細な図示は省略しているが、支持ボックス４５２の各位置を上昇又は下降するために、上部及び下部にステップモータにより回動する雄ネジ部を設け、他方に雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を設けている。

　角度変向部４９２により、支持ボックス４５２のワークＷ側とその反対側とで高さを異ならせることで、加熱コイル４５１を被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の長手方向の一方向に沿う軸周りに変向させることができる。ここで一方向に沿う軸とは、ワークＷが直線的な場合、ワークＷと平行な軸であり、ワークＷが環形状の場合、環形状の接線に平行な軸である。

［姿勢制御部］
　変位手段４６０には、位置検出手段４８０の検出結果に基づいて変位手段４６０の動作を制御することで、ワークＷと加熱コイル４５１との相対位置及び相対角度を調整する姿勢制御部４９０が設けられている。この姿勢制御部４９０は、図８に示すように、電気設備の操作部７１０内に組み込まれた状態で設けられており、変位手段４６０の各駆動機器を制御するように構成されている。

　この姿勢制御部４９０では、各位置検出具４８３，４８４で測定されたワークＷの測定位置を示す信号により、ワークＷの変位量と回転駆動モータ２５５の回転速度に基づいて、各検出位置を通過したワークＷ表面の各部位が、直後の下流で各加熱部４５０を通過するタイミングとその位置とが得られる。そのため、各部位が加熱位置Ｐ３を通過する際、変位手段４６０によりその位置に対応するように加熱コイル４５１を変位させることで、加熱コイル４５１の位置をワークＷに追従させることが可能となる。

　ところで、本実施形態のようなワークＷの被加熱領域Ｈ１，Ｈ２を、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対して所定ギャップで対向する加熱コイル４５１により誘電加熱すると、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異なるため、ワークＷが不均一に変形する。
　図１５に実線で示すような常温状態のワークＷを回転させつつ、加熱コイル４５１によりワークＷの内周面のｃ１－ｄ１間の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２を、図中破線で示す内周面の下側を冷却液で冷却しつつ加熱する。すると、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の昇温と共に、図中に仮想線で示すようにワークＷが不均一に熱膨張し、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方の縁側と他方の縁側とで異なる変形量となる。その結果、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２はｃ２－ｄ２間の位置となる。なお、理解容易のために図では変形を誇張して記載している。

　このとき、径方向位置検出具４８３の接触子４８８は低温時にはワークＷの外周面におけるａ１を測定し、ワークＷが変形することで昇温後にはａ２を測定することになる。また軸方向位置検出具４８４の接触子４８８は、低温時にはワークＷの側周面におけるｂ１を測定し、昇温後にはｂ２を測定することになる。そのため、位置検出手段４８０ではａ１，ｂ１として測定されていた測定位置が、昇温後にはａ２，ｂ２として測定される。その場合、低温時の測定位置から高温時の測定位置までの変化に対応して、加熱コイル４５１を変位させて加熱することになる。

　ところが、ワークＷが不均一に変形しているため、実際の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２はｃ１－ｄ１の位置からｃ２－ｄ２の位置に変化している。ここでは図からも明らかな通り、ａ１とａ２との間の変化量やｂ１とｂ２との間の変化量に比べ、ｃ１とｃ２との間の変化量やｄ１とｄ２との間の変化量は大きい。

　従って、単に位置検出手段４８０で測定された測定位置だけに基づいて、各加熱コイル４５１でワークＷを加熱するとすれば、測定位置にそのまま対応させた図中の仮想線で示すような位置に加熱コイル４５１が配置され、高温で加熱コイル４５１と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との相対位置が不均一にずれた状態で加熱されることになる。しかも、加熱コイル４５１との距離が遠い側の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の上側の縁側は、ワークＷの体積が下側の縁側に比べて大きく熱容量が大きい。その結果、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の下側の縁側では、所望の温度に昇温できたときに上側の縁側では所望の温度まで昇温できないなど、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２を均一に加熱することができなくなる。

　そこで、本実施形態の熱処理装置１０では、このような被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の不均一な昇温を防止するために、ワークＷの加熱条件及び加熱期間中の加熱状態に基づいて、加熱コイル４５１の位置及び傾き角度を調整することで、均一な加熱ができるようにする機能が設けられている。
　ここで加熱条件とは、例えばワークＷの形状、大きさ、材質、加熱コイル４５１の形状、対向面積、ワークＷの移動速度、加熱コイル４５１に供給する高周波電力の電圧、電流、周波数、加熱時のワークＷの冷却位置、冷却液温度などである。また加熱状態とは、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の表面温度、加熱経過時間などである。
　この姿勢制御部４９０では、予め設定された加熱条件で加熱コイル４５１により誘導加熱を開始してから、適宜な加熱状態で、好ましくは予め設定された設定加熱状態で、加熱コイル４５１の位置及び傾き角度を調整する。これにより被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の全体を出来るだけ均一に加熱することが可能となり、ギャップのずれなどに起因した供給電力に対する加熱効率を向上することができる。

　具体的には、次のような機能を備えている。
　まず、加熱時に各位置検出手段４８０の検出結果、即ち、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２以外の部分で測定された検出結果から得られた測定位置を、少なくともワーク形状に基づいて補正し、補正により得られた補正位置に対応するように変位手段４６０の動作を制御する機能を有する。
　基準位置は、加熱コイル４５１と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との間のギャップが加熱コイル４５１全体で均一な場合、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向する面と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の表面との間の距離が所定値となる位置であるのがよい。加熱コイル４５１と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との間のギャップが不均一となる場合には、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向する面の適宜な地点と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の地点に対向する地点との間の距離が所定値となる位置とすることができる。

　本実施形態では、位置検出手段４８０において、径方向位置検出手段４８３と軸方向位置検出手段４８４とでそれぞれ検出された測定位置は基準位置からの変位であり、補正位置は測定された変位を補正した補正変位である。この姿勢制御部４９０では、補正変位に対応するように変位手段４６０の動作を制御している。

　測定位置を補正するためには、補正係数を用いて測定位置のデータを補正することができ、例えば測定位置を示す信号を補正係数倍することで補正位置を求めることができる。この補正係数は少なくともワーク形状に対応した値となっており、より多くの加熱条件に対応した補正係数とすることで、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対してより的確に加熱コイル４５１を配置することができる。
　このような補正係数は経験上で得られたものであってもよい。また加熱条件、設定加熱状態等に基づいて加熱時の設定加熱状態におけるワークＷの変形を演算し、位置検出手段４８０の径方向位置検出手段４８３及び軸方向位置検出手段４８４において測定される部位の変形量と、演算により求められる被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の変位量とから補正係数を求めてもよい。さらに姿勢制御部４９０に予め補正係数を求めるシミュレーション処理のステップを設定しておき、このシミュレーション処理により補正係数を求めてもよい。
　このような補正係数は加熱時又は加熱前に入力してもよく、姿勢制御部４９０に記憶してもよい。

　この補正係数は低温時と高温時とで異ならせるのがよく、設定加熱状態に達したとき、例えば被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の温度が７００度～８００度のような所定温度範囲に到達したとき、或いは加熱開始後所定時間経過したときに、手動又は自動で変更することができる。

　次に、この実施形態の姿勢制御部４９０では、加熱期間中に複数の加熱コイル４５１の一部又は全部の位置を変位させる機能を有する。
　姿勢制御部４９０により制御して変位手段４６０により各加熱コイル４５１を変位させることで、複数の加熱コイル４５１と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との対向面積を、被加熱領域の幅方向に変化するように調整する。例えば加熱期間開始時点ではワークＷの被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向において各加熱コイル４５１を略同じ位置に配置しておき、所定の加熱状態に達した時点で各加熱コイル４５１を被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における位置を個々に、又は複数組み合わせて変位させる。全ての加熱コイル４５１を変位させてもよい。

　複数の加熱コイルの配置や変位量は、経験に基づいて決定してもよい。また被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と各加熱コイル４５１との間のギャップや加熱期間中のギャップの変化に対応させるように決定してもよい。また、加熱条件、設定加熱状態等に基づいて加熱時の設定加熱状態におけるワークＷの変形を演算して演算結果に対応するように決定してもよい。被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における温度分布に対応させて、低温側に加熱コイル４５１のより多くの面積を配置するように決定してもよい。さらに姿勢制御部４９０に予め複数の加熱コイル４５１の配置を決定するシミュレーション処理のステップを設定しておき、このシミュレーション処理により決定することも可能である。ここではシミュレーション処理により被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における変形量を求めて、この変形量に対応させるように面積を調整したり、配置に関する蓄積データから選択してもよい。

　加熱コイル４５１を加熱期間中に変位させるには、全加熱コイル４５１のうちの一部の加熱コイル４５１を縁側にずらして配置してもよい。また予め変位させる配置を設定加熱条件に対応して記憶させ、設定加熱条件に達した段階で手動又は自動で変位させてもよい。
　なお、各加熱コイル４５１の配置を変位させた状態では、互いに異なる加熱コイル４５１の一部が被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における同じ位置に配置され、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における同じ位置を重畳的に加熱する配置とすることも可能である。
　これにより、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における複数の加熱コイル４５１の配置分布を加熱コイル４５１の変位前と変位後とで異ならせて調整し、誘導加熱の際の発熱量を適切に調整することができる。

　次に、本実施形態の姿勢制御部４９０は、支持ボックス４５２の姿勢を変化させることで、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対する相対角度である姿勢を調整し、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向する面が加熱期間中の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に沿うように配置させる機能を有する。ここでは加熱期間中に、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向する面と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との間の角度の差を小さく又は無くすように調整する。加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向する面と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との形状が同じ形状でない場合、姿勢を調整することで、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向する面と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との間の角度の差をできるだけ小さくするのがよい。

　加熱コイル４５１の姿勢の調整量は、経験に基づいて決定してもよい。また被加熱領域Ｈ１，Ｈ２と各加熱コイル４５１との間のギャップや加熱期間中のギャップの変化に対応させたり、加熱条件、設定加熱状態等に基づいて、加熱時の設定加熱状態におけるワークＷの変形を演算して演算結果に対応するように決定してもよい。被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における温度分布に対応させて、低温側で加熱コイル４５１をより近づけるように決定してもよい。
　さらに姿勢制御部４９０に予め複数の加熱コイル４５１の姿勢を決定するためのシミュレーション処理のステップを設定しておき、このシミュレーション処理により決定することも可能である。ここではシミュレーション処理により被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における変形量を求め、この変形量に対応させるように姿勢の調整量を決定してもよい。

　加熱コイル４５１を加熱期間中に変向して姿勢を調整するには、経験に基づいて加熱期間中に姿勢制御部４９０を操作して行ってもよい。また予め姿勢を設定加熱条件に対応して記憶させ、設定加熱条件に達した段階で手動又は自動で変向させてもよい。

　本実施形態の姿勢制御部４９０は、図１６に示すように、ワークＷの加熱条件及び設定加熱状態を入力する設定入力部４９３と、ワークＷの加熱条件及び設定加熱状態などに基づいて変位手段の制御量を演算する演算処理部４９４と、設定入力部４９３に入力された各種設定値や演算処理部で得られた演算結果を記憶する記憶部４９５と、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の加熱状態が設定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部４９６と、設定加熱状態に達したときに変位手段４６０を駆動する駆動制御部４９７と、を備えている。
　ここでは加熱状態として加熱経過時間を用いるが、加熱状態として被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の温度を用いることも可能である。その場合、図１６に破線で示すように、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の温度を非接触式の温度センサにより検出し、加熱状態判定部４９６により検出温度が予め設定した温度に到達したことで設定加熱状態を判定してもよい。

　記憶部４９５には、加熱開始後に位置検出手段４８０からの信号に基づき加熱位置Ｐ３でのワークＷの位置に加熱コイル４５１を追従させて変位させるためのステップが記憶されている。また加熱条件と、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対する相対位置及び相対角度を調整するための情報が設定加熱状態と組み合わせて記憶されている。これらは設定入力部４９３で入力されたものであっても、演算により求めたものでもよい。

　さらに記憶部４９５には、シミュレーション処理のための処理ステップ情報が記憶されている。
　シミュレーション処理のステップは、加熱条件下で被加熱領域Ｈ１，Ｈ２が設定加熱状態に達した際の変形状態を演算するためのものであり、その手法は特に限定されるものではない。例えば二次元ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ）解析モデルにより熱変形を求めるシミュレーション処理などを採用してもよい。

［電力調整手段］
　電力調整手段４９１は、給電設備７００の操作部７１０の一部として設定されている。この電力調整手段４９１では、複数の加熱コイル４５１に供給する高周波電力を加熱コイル４５１毎に別々に調整する。高周波電力の調整は予め設定された設定加熱状態に到達した時点及びそれ以後に、設定加熱状態に対応して設定されている高周波電力に調整してもよい。
　この電力調整手段４９１では、姿勢制御部４９０により各加熱コイル４５１と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との間の相対位置及び相対角度を調整することと組み合わせて、各加熱コイル４５１に給電する高周波電力を異ならせることで、複数の加熱コイル４５１により被加熱領域Ｈ１，Ｈ２を加熱する。

［冷却セクション］
　冷却セクション５００は、図１０に示すように、加熱セクション４００の下方に設けられた水槽５１０と、水槽５１０内に配置された冷却部としての複数の冷却ジャケット５２０とを備え、治具１００の放射架台１１１を安定して支持可能となっている。
　水槽５１０は、冷却液の飛散を防止するように治具１００及びワークＷを囲んで設けられている。複数の冷却ジャケット５２０は、ワークＷに対して大量の冷却液を吐出してワークＷに接触させるようにワークＷに対向してワークＷの周方向の複数位置に略均等に配設されている。

［熱処理方法］
　次に、このような熱処理装置１０を用いてワークＷを熱処理する方法について説明する。
　本実施形態の熱処理方法では、ワークＷに応じて各部を設定する準備工程と、ワークＷを搬入して治具１００に載置する搬入工程と、ワークＷを載置した治具１００を搬送する搬送工程を行った後、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方の熱処理を行う。熱処理は治具１００上のワークＷを誘導加熱する加熱工程と、治具１００上のワークＷを冷却する冷却工程と、により行う。その後、搬出工程において、熱処理されたワークＷを搬出する。

　準備工程では、加熱処理対象のワークＷの大きさや形状に応じて各部の設定を行う。加熱コイル４５１のような加熱部４５０の構成部品を加熱部４５０に装着するには、図２及び図３に示す部品交換セクション６００及び部品交換治具６２０を利用して行うことができる。

　搬入工程では、図２及び図３に示す搬入搬出セクション３００で加熱処理対象のワークＷを搬入し、治具１００に載置して搬送可能な状態にする。
　搬入搬出セクション３００の搬入搬出位置Ｐ１において、治具１００にワークＷを支持させる。図４に示すように、ワークＷは治具１００の複数の回転ローラ１１２上に、中央構造部１３０を囲むと共に、一方の端面を下向きにして載置する。その後、ワークＷが載置された治具１００を吊り下げ位置Ｐ２に移動して停止させる。
　搬送工程では、図３及び図４に示すように、ワークＷが載置された治具１００を搬送機構２００の搬送ローダ部２２０に接続し、吊り下げて加熱セクション４００に搬送する。

　加熱工程では、図２及び図８に示す加熱セクション４００で治具１００を所定位置に配置し、治具１００を上下方向及び周方向の移動を規制して配置することで、治具１００上に載置されたワークＷを各加熱位置Ｐ３に配置し、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方を加熱する。被加熱領域Ｈ１，Ｈ２はどちらであってもよい。
　加熱工程では、図１７に示すような加熱処理ステップが実行される。

　まず加熱処理開始前、入力工程Ｓ１にて、設定入力部４９３から前述のような加熱条件を入力する。この入力は操作部７１０のタッチパネルや携帯端末器７０１から入力可能であり、図５に示すようなメインメニューからそれぞれの項目を選択し、入力可能画面において各種の加熱条件を入力する。このとき予め、ワークＷの不均一な変形が大きくなることで、位置検出手段４８０により測定される測定位置と実際に加熱されたワークＷの被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の位置とのずれが大きくなることが予測される単数又は複数の設定加熱状態が設定される。

　シミュレーション工程Ｓ２にて、入力された加熱条件に基づき、演算処理部４９４で記憶部４９５に記憶されたシミュレーション処理のステップに基づいてシミュレーション処理を行う。この処理では、各設定加熱状態における補正係数、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における複数の加熱コイル４５１のそれぞれの配置、各加熱コイル４５１の傾きを演算し、得られた各演算結果をそれぞれ設定加熱状態に対応させた状態で記憶部４９５に記憶する。

　シミュレーション工程Ｓ２を行った後、処理開始工程Ｓ３にて、ワークＷが各加熱位置Ｐ３に配置された状態で、回転ローラ１１２を回転させてワークＷを環形状に沿って回転させ、回転駆動部３０によりワークＷの周速を一定に保つ。図９に示すように、位置検出具４８３，４８４の接触子４８８をワークＷの外周面の中腹と上面とに当接させて測定位置の測定を行う。図８に示すように、加熱される被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に隣接する下部側に、補助冷却部４４０から冷却液を噴射して冷却を開始する。

　姿勢制御部４９０により制御して変位手段４６０を動作させて加熱コイル４５１を変位させ、ワークＷの被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に所定のギャップとなるように加熱コイル４５１を対向配置する。このとき加熱開始時点では、ワークＷの変形と位置検出手段４８０により測定される測定位置と略一致するため補正係数は１とすることができる。また加熱コイル４５１が予め被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向の傾斜に対応する傾斜となるように支持ボックス４５２に支持されているため、変位手段４６０の支持ボックス４５２は略水平状態となっており、加熱コイル４５１と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との相対角度の差はない。さらに、複数の加熱コイル４５１の配置は全てが被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向の中心線を中心に配置しておいてもよい。

　この状態で誘導加熱処理工程Ｓ４を開始する。誘導加熱処理工程Ｓ４では、ワークＷの回転、冷却、測定位置の測定を継続しつつ、加熱コイル４５１に高周波電力を給電し、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２を誘導加熱する。
　各位置検出手段４８０の径方向位置検出具４８３及び軸方向位置検出具４８４の接触子４８８の変位量を変化量検出部４８９で検出することで、各加熱位置Ｐ３における被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の測定位置が測定されている。そのため各加熱コイル４５１をワークＷに追従させつつ加熱することができる。例えばワークＷが治具１００の中心から偏心した状態で配置されるなどにより、ワークＷが回動する際に径方向に変位しながら旋回するような場合であっても、加熱コイル４５１をワークＷに追従させて加熱することができる。
　この誘導加熱処理工程Ｓ４では、加熱開始後から加熱状態を継続的に検出しており、加熱開始後からの加熱経過時間を加熱状態として検出している。

　ワークＷが大型であり、周方向に間隔を開けて配置された複数の加熱コイル４５１により加熱するため、誘導加熱処理工程Ｓ４の加熱期間が数分間に及ぶこともある。この加熱期間中には加熱状態やワークＷの位置が監視されており、操作部７１０や携帯端末器７０１においてモニタ画面等で作業者が確認できる。
　このような誘導加熱処理が継続されることで、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２及びワークＷが昇温される。それと同時にワークＷが熱膨張により徐々に不均一に変形する。

　そして加熱状態判定部４９６において、加熱状態が設定加熱状態に到達したことが判定されると、演算処理部４９４では記憶部４９５に記憶されている設定加熱状態における補正係数に変更される。この補正係数を用いて、位置検出手段４８０により測定された測定位置が補正されて補正位置が演算される。これにより、設定加熱条件以後の高温状態では、次の設定加熱条件に到達するまでの間、各加熱位置Ｐ３における被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の位置を補正位置と見なして追従動作が行われる。即ち、姿勢制御部４９０により補正位置の変化に対応するように変位手段４６０の動作が制御されて、加熱コイル４５１と被加熱領域との相対位置が安定に維持される。

　また、加熱状態が設定加熱状態に到達したことが判定されると、演算処理部４９４では、記憶部４９５に記憶されている設定加熱状態における各加熱コイル４５１の傾きとなるように、姿勢制御部４９０により変位手段４６０の動作が制御される。ここでは、角度変向部４９２において、支持ボックス４５２の上部を前側と後側とで異なる高さに上昇又は下降させることで、加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向する面の傾斜角度を設定加熱状態における各加熱コイル４５１の傾きの角度に調整される。
　例えば図１８に示すように、設定加熱状態に到達するまでの間は各加熱コイル４５１が図中に実線で示すような傾きで配置されている。設定加熱状態に到達した後は、ワークＷの不均等な変形により被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の傾斜が変化するため、この変化に対応するように、図中の仮想線で示すように角度θで傾斜を変化させ、各加熱コイル４５１と被加熱領域Ｈ１，Ｈ２との間のギャップをより均一にする。
　そして設定加熱条件以後の高温状態では、次の設定加熱条件に到達するまでの間、この角度が維持される。

　さらに加熱状態が設定加熱状態に到達したことが判定されると、演算処理部４９４では、記憶部４９５に記憶されている複数の加熱コイル４５１の配置となるように、姿勢制御部４９０により変位手段４６０の動作が制御される。ここでは、被加熱領域の幅方向の縁側、特に上部の縁側が例えばワークＷの不均等な変形により各加熱コイル４５１から離間する方向に変位するため、誘導加熱による発熱量が中間部分等に比べて低下し易いなどの理由により、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の表面温度にむらが生じて中間部分よりも温度が低くなり易い。
　そのため、図１９に実線で示すように、設定加熱状態に到達する前には被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における複数の加熱コイル４５１の位置が同等に配置されていたところを、図中の仮想線で示すように、一部の加熱コイル４５１の位置を被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の縁側にずらして配置する。必要により、複数の加熱コイル４５１の全部を縁側にすらして配置してもよい。これにより、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における加熱コイル４５１の対向面積の分布を調整し、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の低温側がより多い対向面積となるように各加熱コイル４５１を配置し、低温側の発熱量をより大きくする。
　そして、設定加熱条件以後の高温状態では、次の設定加熱条件に到達するまでの間この角度が維持される。

　このような制御を１回又は複数回繰り返すことで、加熱完了状態まで誘導加熱処理工程Ｓ４を行い、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の全体を均一に加熱する。被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の温度が所望の温度に到達したとき、或いは、所定の加熱時間が終了したとき、誘導加熱処理工程Ｓ４を終了する。

　誘導加熱処理工程Ｓ４が終了した後、冷却工程では、搬送ローダ部２２０により治具１００を下降させ、冷却セクション５００に治具１００上のワークＷを配置し、ワークＷを回転させながら、複数位置に設けられた冷却ジャケット５２０からワークＷに多量の冷却液を噴射し、ワークＷ全体を冷却する。ここでは、加熱セクション４００の下方に冷却セクション５００が設けられているため、加熱後短時間の間に冷却が開始される。これによりワークＷの所望の熱処理が行われる。
　ワークＷの被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の温度が十分に低下した段階で冷却工程を終了する。これにより被加熱領域Ｈ１，Ｈ２のいずれか一方の熱処理が終了する。

　その後、熱処理されたワークＷは治具１００と共に搬送ローダ部２２０に吊り下げられ、搬入搬出セクション３００に搬送されて、ワークＷの熱処理が完了する。

［実施形態における作用効果］
　以上のような熱処理装置１０及びその加熱方法によれば、ワークＷが誘導加熱されたときに、加熱領域Ｈの一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異なり、これにより位置検出手段４８０により検出される測定位置の誤差が大きくなっても、測定位置を少なくともワーク形状に基づいて補正して、ワークＷと加熱コイル４５１との相対位置を調整する。従って、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２全体を均一に所望の温度まで昇温することができる。

　ここでは姿勢制御部４９０が、測定位置と補正係数から補正位置を演算する演算処理部４９４を備え、演算処理部４９４において、予め設定されたシミュレーション処理により、ワークＷを実施予定の加熱条件で加熱処理した場合の補正係数を求めている。そのため補正係数を決定する準備が不要であり、ワークＷを加熱するための準備の装置や手間を簡略化できる。

　測定位置は基準位置からの変位として測定され、補正位置は測定された変位を補正した補正変位であり、姿勢制御部４９０は、補正変位をなくすように変位手段４６０の動作を制御している。そのため測定位置及び補正位置を示すデータを簡素化でき、位置検出手段４８０により測定位置を測定する構成や変位手段４６０により加熱コイル４５１を補正位置に移動させる構成を簡素化できる。また処理速度も向上でき、加熱コイル４５１をより短い時間で適切な位置に配置して効率よく被加熱領域Ｈ１，Ｈ２を加熱できる。

　補正位置は、測定位置を少なくともワーク形状に対応した補正係数により補正した位置となっている。そのため補正位置を容易に演算できる。
　姿勢制御部４９０は、加熱期間中に被加熱領域Ｈ１，Ｈ２が予め定めた設定加熱状態に達したときに補正係数を変更する。これにより昇温するほどワークＷの不均一な変形量が大きくなるものであっても、加熱コイル４５１を適切な位置に配置できる。

　上述のような熱処理装置１０及びその加熱方法によれば、ワークＷが誘導加熱されたときに、被加熱領域Ｈの一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なっても、昇温前の被加熱領域Ｈではなくて加熱時の被加熱領域Ｈに沿うように加熱コイル４５１を配置しているため、加熱コイル４５１が適切な位置に配置される。そのため高温となった被加熱領域Ｈを加熱コイル４５１により十分に加熱することが可能で、被加熱領域Ｈ全体を均一に所定の温度まで昇温することができる。

　ここでは被加熱領域Ｈの設定加熱状態における各加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈに対向する面と加熱領域との間の相対角度を演算する演算処理部４９４を備えている。そのため、検出結果などから相対角度を自動で得ることができる。
　しかも予め設定されたシミュレーション処理によりこの相対角度を演算しているため、事前に相対角度を求める準備が不要であり、加熱処理の手間を簡素化できる。

  加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈに対向する面の被加熱領域Ｈに対する相対角度を、一方向に沿う軸周り変向する変位手段４６０を備えている。つまり加熱時に被加熱領域Ｈが変形する方向に沿って加熱コイル４５１を容易に変向させることが可能である。そのため加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈに対向する面とワークＷの被加熱領域Ｈとの間のギャップを均一にし易い。

　変位手段４６０の動作を制御する姿勢制御部４９０を備え、姿勢制御部４９０により加熱期間中に加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈに対向する面と被加熱領域Ｈとの間の角度の差を無くすように調整している。そのため加熱コイル４５１を変向させることが容易である。

　上述のような熱処理装置１０及び加熱方法によれば、複数の加熱コイル４５１の位置を被加熱領域Ｈの幅方向に別々に変位させる変位手段４６０を備え、この変位手段４６０により各加熱コイル４５１の位置を変位させることで、被加熱領域Ｈの幅方向における複数の加熱コイル４５１の配置分布を調整する。従って、誘導加熱による発熱部位を加熱コイル４５１毎に調整することができる。そのため、被加熱領域Ｈの幅方向における発熱量分布を調整でき、被加熱領域Ｈの温度が被加熱領域Ｈの幅方向で不均一になることを防止でき、被加熱領域Ｈ全体を均一に所定の温度まで昇温することができる。

　ここでは各加熱コイル４５１に供給する高周波電力を別々調整する電力調整手段４９１を備え、各加熱コイル４５１の位置を調整すると共に、電力調整手段４９１により各加熱コイル４５１に給電する高周波電力を異ならせて被加熱領域Ｈを加熱している。そのため被加熱領域Ｈの幅方向における発熱量分布をより適切に調整でき、被加熱領域Ｈ全体を均一に所定の温度まで昇温することが容易である。
　複数のコイルが同じ形状を有しているので、複数の加熱コイル４５１を作製することが容易であり、補正係数をより安価に製造できる。

　各変位手段４６０の動作を制御する姿勢制御部４９０を備え、姿勢制御部４９０により被加熱領域Ｈと各加熱コイル４５１との間のギャップに対応させて各加熱コイル４５１の位置を変位させている。そのため、ワークＷが昇温することで不均一に変形した場合に、加熱コイル４５１の向きを調整する手間を簡略化したり無くしたりすることができる。
　姿勢制御部４９０により加熱期間中に複数の加熱コイル４５１の位置を変位させている。そのため高温状態でワークＷがより大きく変形しても、被加熱領域Ｈの幅全体を均一に加熱することが可能である。

　なお、上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。
　例えば、上記では位置検出手段４８０により検出される測定位置を補正すると共に、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における複数の加熱コイル４５１の配置分布を調整したり、加熱時の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に沿うように加熱コイル４５１の角度を調整して配置している。しかし、加熱コイル４５１の配置分布や角度の調整をせずに、位置検出手段４８０により検出される測定位置をより適切に補正することで、被加熱領域の不均一な加熱状態のむらを小さくして均一化を図ることは可能である。また測定位置を補正したり加熱コイル４５１の配置分布を調整することなく、加熱時の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に沿うように加熱コイル４５１の角度を調整して配置することで、被加熱領域の不均一な加熱状態のむらを小さくして均一化を図ることが可能である。さらに測定位置の補正や加熱コイル４５１の角度を調整することなく、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅方向における複数の加熱コイル４５１の配置分布をより適切に調整することで、被加熱領域の不均一な加熱状態のむらを小さくして均一化を図ることが可能である。
　上記では加熱コイル４５１に対してワークＷを回転させることで加熱コイル４５１とワークＷとを相対移動させる例について説明したが、加熱コイル４５１を回転させることで相対移動させることも可能である。
　上記では加熱コイル４５１の角度を加熱期間中に調整する例について説明したが、予め加熱コイル４５１の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に対向する面を加熱期間中の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２に沿うように固定的に配置しておくことも可能である。

　上記では変位手段４６０により全ての加熱コイル４５１を別々に変位した例を説明したが、加熱コイル４５１を複数個、例えば２個づつ組み合わせて変位できるようにしてもよい。
　複数の加熱コイル４５１の配置は、ギャップが変位することや被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の温度分布にむらが生じることを予め見越し、これに対応して予め配置を調整することで均一に加熱できるようにしてもよい。
　ワークＷとしては、加熱領域を誘導加熱したときに被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異ならないものであっても本発明を適用することが可能である。即ち、加熱時に被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の温度分布が不均一なときに本発明を適用して、各加熱コイル４５１の配置を調整することで加熱状態のむらを小さくして均一に加熱できる。
　上記では、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅と加熱コイル４５１の幅とが近似する例について説明したが、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅より狭い幅を有する複数の加熱コイル４５１で加熱する場合にも本発明を適用できる。その場合、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の全長を幅方向に並ぶ帯状の区画に区分けしたときの各区画の長さが異なるワークＷを、被加熱領域Ｈ１，Ｈ２の幅より狭い幅の複数の加熱コイル４５１で加熱する場合には、複数の加熱コイル４５１を帯状の区画の長さに応じて、複数の加熱コイル４５１の対向面積を設定するように配置してもよい。例えば同じ形状の加熱コイル４５１を長い区画では短い区画より多く配置することもできる。

［第２実施形態］
　第２実施形態では、第１実施形態と同じ熱処理装置を用いてワークＷの被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２の両方の熱処理する例である。
　この第２実施形態の熱処理方法では、準備工程と搬入工程と搬送工程とを行い、ワークＷが加熱セクション４００に搬送された後、各被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２の熱処理を行う。この熱処理では被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２毎に順次熱処理を施す。
　具体的には図２１に示すように、治具１００上に載置されたワークＷの第１被熱処理領域Ｈ１を加熱する第１加熱工程Ｓ１１と、加熱された第１被熱処理領域Ｈ１を急冷する第１冷却工程Ｓ１２と、第１冷却工程Ｓ１２の後に第１被熱処理領域Ｈ１を加熱して徐冷する第１焼戻工程Ｓ１３とを行い、次いで、第１焼戻工程Ｓ１３の後でワークＷを反転させて治具１００上に載置する反転工程Ｓ１４を行う。その後、反転されたワークＷの第２被熱処理領域Ｈ２を加熱する第２加熱工程Ｓ１５と、加熱された第２被熱処理領域Ｈ２を急冷する第２冷却工程Ｓ１６と、第２冷却工程Ｓ１６の後に第２被熱処理領域Ｈ２を加熱して徐冷する第２焼戻工程Ｓ１７とを行う。

　第１加熱工程Ｓ１１では、図８（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、加熱セクション４００で治具１００を所定位置に配置し、治具１００を上下方向及び周方向の移動を規制して配置することで、治具１００上に載置されたワークＷの第１被熱処理領域Ｈ１を各加熱位置Ｐ３に配置し加熱する。

　ワークＷの回転及び冷却を継続して行うと共に、加熱コイル４５１をワークＷの表面に追従させ、加熱コイル４５１に高周波電力を給電し、第１被熱処理領域Ｈ１を誘導加熱する。
　各位置検出手段４８０によりワークＷの径方向位置及び軸方向位置を検出することで、各加熱位置Ｐ３における第１被熱処理領域Ｈ１の位置が算出される。そのため変位手段４６０を動作させ、各加熱コイル４５１をワークＷに追従させつつ加熱する。例えばワークＷが治具１００の中心から偏心した状態で配置されるなどにより、ワークＷが回動する際に径方向に変位しながら旋回するような場合であっても、加熱コイル４５１をワークＷに追従させて加熱することができる。

　誘導加熱を継続することで、第１被熱処理領域Ｈ１が昇温される。加熱中には補助冷却部４４０からワークＷに冷却液を継続的に吹き付け、第１被熱処理領域Ｈ１以外の部位、特に第２被熱処理領域Ｈ２が熱処理温度に昇温することを防止する。
　所定の加熱完了状態まで加熱を継続し、被熱処理領域Ｈ１の全体を均一に加熱する。例えば第１被熱処理領域Ｈ１の温度が所望の温度、例えばＡ３変態点やＡ１変態点以上の温度に到達して所定の加熱時間が終了したとき、第１加熱工程Ｓ１１を終了する。

　第１冷却工程Ｓ１２では、図１０及び図２２（ｂ）に示すように、第１加熱工程Ｓ１１が終了した後、搬送ローダ部２２０により治具１００を下降させ、冷却セクション５００に治具１００上のワークＷを配置し、ワークＷを回転させながら、複数位置に設けられた冷却ジャケット５２０からワークＷに多量の冷却液を噴射し、ワークＷの第１被熱処理領域Ｈ１全体を急冷する。これにより第１被熱処理領域Ｈ１に焼入処理を施す。ここでは、加熱セクション４００の下方に冷却セクション５００が設けられているため、加熱後短時間の間に冷却が開始される。これによりワークＷの所望の焼入処理が行われる。
　ワークＷの第１被熱処理領域Ｈ１の温度が十分に低下した段階で冷却工程を終了する。

　第１冷却工程Ｓ１２の後、図８（ａ）及び図２２（ｃ）に示すように、第１被熱処理領域Ｈ１を加熱して徐冷する第１焼戻工程Ｓ１３を行う。

　この第１焼戻工程Ｓ１３では、搬送ローダ部２２０により図８（ａ）に示す治具１００を上昇させて、加熱セクション４００で治具１００の上下方向及び周方向の移動を規制して配置することで、治具１００上に載置されたワークＷの第１被熱処理領域Ｈ１を各加熱位置Ｐ３に配置し加熱する。加熱時には、第１加熱工程Ｓ１１で使用したものと同じ加熱コイル４５１の全部又は一部を用いる。ワークＷの回転及び冷却を行うと共に加熱コイル４５１をワークＷの表面に追従させつつ、加熱コイル４５１に電力を給電して誘導加熱を行い、第１被熱処理領域の表面温度を例えば１７０℃～２００℃に加熱する。所定時間経過後、例えば大気中で冷却する。これによりワークＷに低温焼戻処理を施し、第１加熱工程Ｓ１１及び第１冷却工程Ｓ１２により形成された硬く脆い組織を焼戻組織にすることで、例えば靱性が向上する。

　次いで、図１０及び図２２（ｄ）に示すように、搬送ローダ部２２０により図８（ａ）に示す治具１００を再び下降させ、冷却セクション５００に治具１００上のワークＷを配置し、ワークＷを回転させながら、複数位置に設けられた冷却ジャケット５２０からワークＷに多量の冷却液を噴射し、ワークＷ全体を冷却して十分に低温にする。

　第１焼戻工程Ｓ１３が終了した後、ワークＷの上下を反転させて、図８（ａ）に示す治具１００上に載置する反転工程Ｓ１４を行う。反転工程Ｓ１４ではワークＷの両端面の向きを反転させる。これにより第１被熱処理領域Ｈ１が下方に配置され、第２被熱処理領域Ｈ２が上方に配置される。
　次いで、ワークＷが載置された図８（ａ）に示す治具１００を移動して、ワークＷの第２被熱処理領域Ｈ２を各加熱位置Ｐ３に配置する。

　反転工程Ｓ１４の終了後、ワークＷの第２被熱処理領域Ｈ２を加熱する第２加熱工程Ｓ１５を行う。本実施形態のワークＷでは、第１被熱処理領域Ｈ１と第２被熱処理領域Ｈ２とが面対称形状で、ワークＷを反転させることで第２被熱処理領域Ｈ２を反転前の第１被熱処理領域Ｈ１と同等に配置できるため、第２加熱工程Ｓ１５では、第１加熱工程Ｓ１１で用いたものと同じ加熱コイル４５１を用いる。

　第２加熱工程Ｓ１５では、図８（ａ）及び図２３（ａ）に示すように、第１加熱工程Ｓ１１と同様にして治具１００上に載置されたワークＷの第２被熱処理領域Ｈ２を加熱する。第２被熱処理領域Ｈ２の加熱中には、補助冷却部４４０から第２被熱処理領域Ｈ２に冷却液を継続的に吹き付け、第２被熱処理領域Ｈ２が例えばＡ１、Ａ３変態点以上のような熱処理温度まで昇温することを確実に防止する。

　第２加熱工程Ｓ１５が終了した後で第２冷却工程Ｓ１６を行う。第２冷却工程Ｓ１６では、図１０及び図２３（ｂ）に示すように加熱された第２被熱処理領域Ｈ２を第１冷却工程Ｓ１２と同様にして冷却セクション５００に直ちに移動させて急冷する。これにより第２被熱処理領域Ｈ２に焼入処理を施す。

　本実施形態では、第２冷却工程Ｓ１６後に第２焼戻工程Ｓ１７を行う。第２焼戻工程Ｓ１７では、図８（ａ）及び図２３（ｃ）に示すように、第１焼戻工程Ｓ１３と同様に行う。即ち、治具１００を上昇させて、治具１００上に載置されたワークＷの第２被熱処理領域Ｈ２を各加熱位置Ｐ３に配置し、第２加熱工程Ｓ１５で使用した加熱コイル４５１の全部又は一部を用いて例えば１７０℃～２００℃に加熱し、大気中で冷却する。これによりワークＷに低温焼戻処理を施し、第２加熱工程Ｓ１５及び第２冷却工程Ｓ１６により形成された硬く脆い組織を焼戻組織にすることで、例えば靱性を向上する。
　次いで、図１０及び図２３（ｄ）に示すように、搬送ローダ部２２０により図８（ａ）に示す治具１００を再び下降させ、冷却セクション５００に治具１００上のワークＷを配置し、ワークＷを回転させながら、複数位置に設けられた冷却ジャケット５２０からワークＷに多量の冷却液を噴射し、ワークＷ全体を冷却する。

　その後、焼入されたワークＷは治具１００と共に搬送ローダ部２２０に吊り下げられ、図３に示す搬入搬出セクション３００に搬送されて、ワークＷの全被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２の熱処理が完了する。

　以上のような熱処理方法によれば、環形状のワークＷの複数箇所にワーク形状に沿う環状の被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２を設け、複数の被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２を順次熱処理するので、ワークＷの大きさや形状にかかわりなく、被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２の形状だけに応じた加熱部４５０により加熱することができる。そのため、加熱部４５０をワークＷの大きさやワークＷ自体の形状に依存しない簡素な構成にできる。
　また、ワークＷの全ての被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２を同時に加熱する場合に比べて、加熱時に同時に必要な電力を抑えられる。そのため給電設備を簡素に構成できる。

　しかもこの熱処理方法によれば、環形状のワークＷの複数箇所にワーク形状に沿って局部的に設けた環状の被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２を順次熱処理する際、第１被熱処理領域Ｈ１を第１加熱工程Ｓ１１及び第１冷却工程Ｓ１２により熱処理した後、第１焼戻工程Ｓ１３により第１被熱処理領域Ｈ１を加熱及び冷却することで焼戻しを施してから、第２被熱処理領域Ｈ２を加熱している。そのため第２被熱処理領域Ｈ２を加熱するまでの間や加熱中などに、例えば変形や焼割れのような熱処理欠陥の発生を低減又は防止できる。

　ここではワークＷが第２被熱処理領域Ｈ２を加熱したときに第２被熱処理領域Ｈ２の一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異なるものとなっている。このようなワークＷでは、被熱処理領域Ｈ２が加熱されるとワークＷが不均一に変形するため、第１被熱処理領域Ｈ１には変形や焼割れのような熱処理欠陥が生じ易くなるが、この実施形態では焼戻しを施すことで熱処理欠陥を有効に防止できる。

　この実施形態の熱処理方法では、第１加熱工程Ｓ１１と第１焼戻工程Ｓ１３とで同じ加熱コイル４５１により誘導加熱している。そのため加熱コイル４５１を別々に設ける必要がなく、熱処理装置１０の構成を簡素化できる。

　また第１加熱工程Ｓ１１と第２加熱工程Ｓ１５とで、第１被熱処理領域Ｈ１と第２被熱処理領域Ｈ２とを同じ加熱コイル４５１で誘導加熱している。そのため加熱コイル４５１を別々に設ける必要がなく、熱処理装置１０の構成をより簡素化できる。
する、
　しかも第１被熱処理領域Ｈ１と第２被熱処理領域Ｈ２とが面対称形状を有しており、第１焼戻工程Ｓ１３後にワークＷを反転させて誘導加熱している。そのため、加熱コイル４５１を共通に使用できることに加え、加熱コイル４５１の位置調整等を簡略化でき、被熱処理領域Ｈ１，Ｈ２を複数有するワークＷであっても容易に熱処理を行える。

　上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば上記では第１被加熱領域Ｈ１と第２被加熱領域Ｈ２との２箇所の被加熱領域を有するワークＷを熱処理する例について説明したが、被加熱領域の数は複数であれば何ら限定されるものではない。３箇所以上に環状の被加熱領域が設けられている場合には、被加熱領域毎に順次加熱する際、各被加熱領域の焼入処理が終了する毎に焼戻工程を実施すれば、次の被加熱領域を熱処理する際に焼割れや変形のような熱処理欠陥の発生を抑制できる。

　上記では第１被加熱領域Ｈ１と第２被加熱領域Ｈ２とが面対称形状の場合について説明したが、ワークＷを反転させた際、第２被加熱領域Ｈ２が第１被加熱領域Ｈ１と傾斜や幅等が異なる場合であっても、複数の加熱コイル４５１の配置や向きを調整することで、同じ加熱コイル４５１を用いて第２加熱工程Ｓ１５を行うことができる。
　また第１被加熱領域Ｈ１と第２被加熱領域Ｈ２との形状が全く異なるような場合には、第１加熱工程Ｓ１１と第２加熱工程Ｓ１５とで加熱コイル４５１を交換して加熱することで、本発明を同様に適用することが可能である。

　上記では、円環形状のワークＷの例について説明したが、ワークＷは、例えば板状、棒状、塊状等、他の形状であってもよく、複数の被加熱領域Ｈ１，Ｈ２が環状に設けるものであれば適用可能である。
　上記では、第１焼戻工程Ｓ１３及び第２焼戻工程Ｓ１７では１７０℃～２００℃に加熱して大気中で冷却したが、他の方法により行うことも可能である。

Ｗ　ワーク
Ｗ１　基部
Ｗ２　突出部
Ｗ３　傾斜面
Ｈ１，Ｈ２　被加熱領域
Ｃ　回転中心
Ｐ１　搬入搬出位置
Ｐ２　吊り下げ位置
Ｐ３　加熱位置
１０　熱処理装置（加熱装置）
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ　変成器
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ　整合器
１４　インバータ
１４Ａ　順変換部
１４Ｂ　逆変換部
１５　インバータ制御部
１５Ａ　順変換制御部
１５Ｂ　逆変換制御部
１６　スイッチ群
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ　スイッチ
１７　切り替え制御部
１８　設定部
１９　商用電源
４０　加熱冷却架台
４２　変位架台
４３　位置検出支柱
４４　位置検出台
１００　治具
１１０　ワーク支持部
１１１　放射架台
１１２　回転ローラ（相対移動手段）
１３０　中央構造部
２００　搬送機構
２１０　搬送レール
２２０　搬送ローダ部
２４６　回転駆動手段
２５５　回転駆動モータ
３００　搬入搬出セクション
４００　加熱セクション
４１０　治具保持機構
４４０　補助冷却部
４５０　加熱部
４５１　加熱コイル
４５２　支持ボックス
４６０　変位手段
４６１　位置調整ハンドル
４６２　上下変位部
４６３　水平変位部
４６４　下架台
４６５　上下駆動機構
４６６　変位ガイドロッド
４６７　縦変位ネジ軸
４６８　変位軸受
４６９　上下駆動モータ
４７１　連結体
４７２　第１変位レール
４７３　上架台
４７４　第１変位駆動機構
４７５　第２変位レール
４７６　第２変位駆動機構
４７７　変位駆動モータ
４７８　横変位ネジ軸
４７９　変位突部
４８０　位置検出手段
４８１　第１進退機構
４８２　第２進退機構
４８３　径方向位置検出具
４８４　軸方向位置検出具
４８５　進退用駆動手段
４８６　ロッド
４８７　ガイドロッド
４８８　接触子
４８９　変化量検出部
４９０　姿勢制御部
４９１　電力調整手段
４９２　角度変向部
４９３　設定入力部
４９４　演算処理部
４９５　記憶部
４９６　加熱状態判定部
４９７　駆動制御部
５００　冷却セクション
５２０　冷却ジャケット
６００　部品交換セクション
７００　給電設備
７０１　携帯端末器
７０２　ケーブル
７１０　操作部
７１１　入出力画面

Claims (28)

1. 　ワークに一方向に延びて被加熱領域が設定され、該被加熱領域が誘導加熱されたときに該被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なるワークを誘導加熱する加熱装置であって、
   　上記被加熱領域の一部に対向する加熱コイルと、上記ワークと上記加熱コイルとを上記一方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、を備え、
   　上記加熱コイルが加熱期間中の上記被加熱領域に対応するように配置される、誘導加熱装置。
2. 　前記加熱コイルの前記被加熱領域に対向する面が加熱期間中に上記被加熱領域に沿うように、該加熱コイルを前記一方向に沿う軸周り変向する変位手段を備えた、請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 　前記変位手段には、前記変位手段の動作を制御して、加熱期間中に前記加熱コイルの前記被加熱領域に対向する面と該被加熱領域との間の角度の差を小さく又は無くするように調整する姿勢制御部が設けられ、
   　前記姿勢制御部は、前記ワークの加熱条件を入力する設定入力部と、前記被加熱領域の設定加熱状態における前記各加熱コイルの上記被加熱領域に対向する面と上記加熱領域との間の相対角度を演算する演算処理部と、上記被加熱領域の加熱状態が上記設定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部と、上記設定加熱状態に達したときに前記変位手段を駆動する駆動制御部と、を備えている、請求項２に記載の誘導加熱装置。
4. 　前記演算処理部は、予め設定されたシミュレーション処理により前記加熱条件に基づいて前記設定加熱状態における前記相対角度を演算して前記加熱コイルの前記被加熱領域に対向する面と該被加熱領域との間の角度を演算する、請求項３に記載の誘導加熱装置。
5. 　加熱期間中に前記ワークの前記被加熱領域以外の表面位置を検出する位置検出手段と、
   　上記位置検出手段の検出結果に基づいて上記ワークと前記加熱コイルとの相対位置を変位させる変位手段と、を備え、
   　前記変位手段は、上記加熱期間中に上記検出結果から得られた測定位置を少なくともワーク形状に基づいて補正し、補正により得られた補正位置に対応するように上記ワークと上記加熱コイルとの相対位置を変位させる、請求項１に記載の誘導加熱装置。
6. 　前記測定位置は基準位置からの変位として測定され、前記補正位置は測定された上記変位を補正した補正変位である、請求項５に記載の誘導加熱装置。
7. 　前記変位手段には、該変位手段の動作を制御する姿勢制御部が設けられ、
   　該姿勢制御部は、前記測定位置を少なくともワーク形状に対応した補正係数により補正して前記補正位置を得ると共に、該補正位置に対応するように上記変位手段の動作を制御する、請求項５に記載の誘導加熱装置。
8. 　前記姿勢制御部は、前記ワークの加熱条件を入力する設定入力部と、前記被加熱領域の設定加熱状態における前記補正係数を記憶する記憶部と、前記被加熱領域の加熱状態が上記設定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部と、前記測定位置と前記補正係数から前記補正位置を演算する演算処理部と、上記補正位置に対応するように前記変位手段を駆動する駆動制御部と、を備えている、請求項７に記載の誘導加熱装置。
9. 　前記演算処理部は、予め設定されたシミュレーション処理により上記加熱条件に基づいて上記設定加熱状態における前記補正係数を演算し、前記記憶部は上記演算部で得られた上記補正係数を上記設定加熱状態に対応させて記憶する、請求項８に記載の誘導加熱装置。
10. 　ワークに一方向に延びて被加熱領域が設定され、該加熱領域を誘導加熱したときに上記被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なる上記ワークを誘導加熱する加熱方法であって、
    　上記被加熱領域の一部に加熱コイルを対向させ、上記ワークと上記加熱コイルとを上記一方向に沿って相対移動させつつ上記加熱コイルにより上記ワークを加熱する加熱工程を備え、
    　該加熱工程では上記加熱コイルを加熱期間中の上記被加熱領域に沿うように配置する、誘導加熱方法。
11. 　加熱期間中に前記加熱コイルの上記被加熱領域に対向する面を上記被加熱領域に沿わせる、請求項１０に記載の誘導加熱方法。
12. 　加熱期間中に上記ワークの上記被加熱領域以外の表面位置を検出し、検出結果から得られた測定位置を少なくともワーク形状に基づいて補正し、補正により得られた補正位置に対応するように上記ワークと上記加熱コイルとの相対位置を変位させる、請求項１０に記載の誘導加熱方法。
13. 　一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する加熱装置であって、
    　上記被加熱領域の一部に対向する複数の加熱コイルと、上記ワークと上記複数の加熱コイルとを上記一方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、上記加熱コイルの位置を上記被加熱領域の幅方向に別々に変位させる変位手段と、を備え、
    　上記変位手段により上記各加熱コイルを変位させることで、上記複数の加熱コイルと上記被加熱領域との対向面積が上記被加熱領域の幅方向に変化するように調整して、上記複数の加熱コイルにより上記被加熱領域を加熱する、誘導加熱装置。
14. 　前記ワークは、被加熱領域を誘導加熱したときに上記被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なるものであり、
    　前記変位手段には該変位手段の動作を制御する姿勢制御部が設けられ、
    　該姿勢制御部は、加熱期間中に前記被加熱領域と前記各加熱コイルとの間のギャップに対応させて上記各加熱コイルの位置を変位させる、請求項１３に記載の誘導加熱装置。
15. 　前記複数の加熱コイルに供給する高周波電力を別々に調整する電力調整手段を備え、
    　前記変位手段により上記各加熱コイルの位置を調整すると共に、上記電力調整手段により上記各加熱コイルに給電する高周波電力を異ならせて、上記複数の加熱コイルにより上記被加熱領域を加熱する、請求項１３に記載の誘導加熱装置。
16. 　前記姿勢制御部は、前記ワークの加熱条件を入力する設定入力部と、前記被加熱領域の想定加熱状態における上記被加熱領域と前記複数の加熱コイルとの間のギャップに対応した該複数の加熱コイルの配置を決定する演算処理部と、上記被加熱領域の加熱状態が上記想定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部と、上記想定加熱状態に達したときに上記複数の加熱コイルの配置に基づいて前記変位手段を駆動する駆動制御部と、を備えている、請求項１３に記載の誘導加熱装置。
17. 　上記演算処理部は、予め設定されたシミュレーション処理により上記加熱条件に基づいて上記想定加熱状態における上記ギャップを演算して上記複数の加熱コイルの配置を決定する、請求項１６に記載の誘導加熱装置。
18. 　一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する加熱方法であって、
    　上記被加熱領域の一部に加熱コイルを対向させ、上記ワークと上記加熱コイルとを上記一方向に沿って相対移動させつつ上記加熱コイルにより上記ワークを加熱する加熱工程を備え、
    　加熱期間中に上記複数の加熱コイルを上記被加熱領域の幅方向に別々に変位させることで、上記複数の加熱コイルと上記被加熱領域との対向面積が上記被加熱領域の幅方向に変化するように調整する、誘導加熱方法。
19. 　加熱コイルに並列接続される複数の変成器と、
    　上記複数の変成器の何れかに接続される複数の整合器と、
    　商用電圧を直流電圧に変換する順変換部、及び該順変換部により変換された直流電圧を指定の周波数の電圧に変換する逆変換部を有するインバータと、
    　上記順変換部を制御する順変換制御部、及び上記逆変換部を制御して各々指定された周波数の電圧に変換させる複数の逆変換制御部を有するインバータ制御部と、
    　上記加熱コイルと上記複数の変成器の何れかとを接続し、上記複数の変成器の何れかと上記複数の整合器の何れかとを接続し、上記複数の整合器の何れかと上記インバータとを接続し、上記複数の逆変換制御部の何れかと上記逆変換部とを接続するスイッチ群と、
    　誘導加熱時間を複数に区分して区分毎に、上記インバータから出力される電圧の周波数の設定情報と上記複数の整合器及び上記複数の変成器の選択による組み合わせで構成されるマッチング回路の選択情報とを誘導加熱条件として設定する設定部と、
    　上記設定部で設定された誘導加熱条件に従って、区分毎に、上記複数の逆変換制御部の何れかを選択し上記逆変換部を制御して指定の周波数の電圧を出力すると共に、上記スイッチ群により一の整合器を上記インバータに接続し、この一の整合器を一の変成器に接続し、この一の変成器を上記加熱コイルに接続する切替制御部と、
    　を備える、誘導加熱装置。
20. 　前記インバータは、出力インピーダンスを計測するインピーダンス計測部を備え、
    　前記切替制御部は、上記インピーダンス計測部から入力される計測結果が許容範囲を超えた場合には、前記設定部に設定されている誘導加熱条件のうち次の区分に関するものを参照することにより、前記複数の逆変換制御部の何れかを選択して上記インバータから出力される電圧の周波数を変化させ、かつ上記スイッチ群を切り替えてインピーダンス整合をとる、請求項１９に記載の誘導加熱装置。
21. 　環状体でなるワークに沿って周状に間隔をおいて配備した複数の誘導加熱装置と、誘導加熱条件を設定する設定部と、切替制御部と、を備え、
    　上記複数の誘導加熱装置が、それぞれ、上記ワークの被加熱領域に対向するように配置される加熱コイルと、該加熱コイルに並列接続される複数の変成器と、該複数の変成器の何れかに接続される複数の整合器と、商用電圧を直流電圧に変換する順変換部、及び該順変換部により変換された直流電圧を指定の周波数の電圧に変換する逆変換部を有するインバータと、上記順変換部を制御する順変換制御部、及び上記逆変換部を制御して各々指定された周波数の電圧に変換させる複数の逆変換制御部を有するインバータ制御部と、上記加熱コイルと上記複数の変成器の何れかとを接続し、上記複数の変成器の何れかと上記複数の整合器の何れかとを接続し、上記複数の整合器の何れかと上記インバータとを接続し、複数の逆変換制御部の何れかと逆変換部とを接続するスイッチ群と、を備え、
    　上記設定部が、上記誘導加熱装置毎にかつ誘導加熱時間を複数に区分して区分毎に、上記インバータから出力される電圧の周波数の設定情報と、上記複数の整合器及び上記複数の変成器の選択による組み合わせで構成されるマッチング回路の選択情報と、を誘導加熱条件として設定し、
    　上記切替制御部が、上記設定部で設定された誘導加熱条件に従って、上記誘導加熱装置毎にかつ区分毎に、上記複数の逆変換制御部の何れかを選択して上記逆変換部を制御して指定の周波数の電圧を出力すると共に、上記スイッチ群により一の整合器を上記インバータに接続し、この一の整合器を一の変成器に接続し、この一の変成器を上記加熱コイルに接続する、誘導加熱設備。
22. 　ワークを移動させながらワークを誘導加熱する際、ワークの加熱温度又は加熱時間に応じてワークに流す誘導電流の周波数を異ならせ、周波数の変化に併せて整合器及び変成器の組み合わせを交換する、誘導加熱方法。
23. 　ワークに沿って複数の加熱コイルを配置し、ワークを移動しながら複数の加熱コイルにより誘導加熱をする際、ワークの加熱温度又は加熱時間に応じてワークに流す誘導電流の周波数を異ならせ、周波数の変化に併せて整合器及び変成器の組み合わせを交換する、誘導加熱方法。
24. 　環形状のワークに沿う環状の被加熱領域を複数設け、該被加熱領域毎に順次熱処理を施す方法であって、
    　第１被加熱領域を加熱する第１加熱工程と、
    　加熱された該第１被加熱領域を急冷する第１冷却工程と、
    　該第１冷却工程後に上記第１被加熱領域を加熱して冷却する焼戻工程と、
    　該焼戻工程後に第２被加熱領域を加熱する第２加熱工程とを備える、熱処理方法。
25. 　前記ワークは、前記被加熱領域が加熱されたときに該被加熱領域の一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異なるものである、請求項２４に記載の熱処理方法。
26. 　前記第１加熱工程及び前記焼戻工程では、前記第１被加熱領域を同じ加熱コイルで誘導加熱する、請求項２４に記載の熱処理方法。
27. 　前記第１加熱工程及び前記第２加熱工程では、前記第１被加熱領域と前記第２被加熱領域とを同じ加熱コイルで誘導加熱する、請求項２４に記載の熱処理方法。
28. 　前記第１被加熱領域と前記第２被加熱領域とが面対称形状を有し、前記焼戻工程後に前記ワークを反転させる、請求項２７に記載の熱処理方法。

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