WO2017150627A1 - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

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heating
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康敏 伊藤
慎太郎 鈴木
義也 真野
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat treatment apparatus and a heat treatment method, and more particularly to a heat treatment apparatus and a heat treatment method in which a process of induction heating a workpiece to a target temperature is performed.
  • a heat treatment for imparting the mechanical strength required for the metal member.
  • This heat treatment includes a heating step for heating the workpiece to be heat-treated to a target temperature, a cooling step for cooling the heated workpiece, and the like.
  • the heating step can be carried out using, for example, an atmosphere heating furnace such as a mesh belt type continuous furnace.
  • an atmosphere heating furnace such as a mesh belt type continuous furnace.
  • the atmosphere heating furnace needs to be heated together with the atmosphere, the heat treatment apparatus has low energy efficiency. There is a problem that it becomes a big deal.
  • the workpiece in the heating process, the workpiece may be heated by high-frequency induction heating. If induction heating is used, the workpiece can be directly heated, so that high energy efficiency can be achieved, and a compact heat treatment apparatus can be realized. Further, when the workpiece to be heat-treated is a ring-shaped member such as a bearing ring of a rolling bearing, as described in Patent Document 1, a plurality of workpieces held coaxially are A so-called continuous heating method in which a plurality of ring-shaped members are sequentially heated by relative movement in the axial direction with respect to an energized heating coil (coil for induction heating) arranged coaxially can be employed. Such a continuous heating method has an advantage that each workpiece can be efficiently induction-heated to a target temperature.
  • the inventors of the present application hold the workpiece at a constant temperature for a predetermined time (hold the workpiece soaked) at the final stage (second half) of the heating process in which the continuous heating method is performed, thereby An attempt was made to equalize the temperature of each part in the circumferential direction.
  • the heating coil for induction heating generally a coil material made of a conductive metal and spirally wound (hereinafter referred to as “spiral coil”) is used.
  • the helical coil generally has a characteristic that the output becomes stronger as the coil pitch becomes denser and the output becomes weaker as the coil pitch becomes sparse. Therefore, the inventors of the present application, when performing the heat treatment in the above-described aspect, the helical coil 200 in which the coil pitch is adjusted in the aspect shown in FIG. 23, more specifically, the coil pitch on the heating start side is relatively dense. An attempt was made to use the helical coil 200 that was set and the coil pitch on the heating end side was set relatively sparse. In this case, as the workpiece 201 and the spiral coil 200 move relative to each other in the axial direction, the workpiece 201 is first positively heated until reaching a predetermined temperature, and then maintained soaking.
  • the temperature of each part in the circumferential direction of the workpiece 201 after heating is not uniform.
  • the coil pitch gradually changes in the circumferential direction of the workpiece 201, and the shape of the coil 200 changes in an undesired manner by changing the coil pitch. Inferred.
  • the object of the present invention is to allow the workpiece to be induction-heated to a target temperature without causing the temperature of the workpiece to be heat-treated to vary in each part in the circumferential direction.
  • An object of the present invention is to provide technical means capable of easily and quickly setting a coil pitch (heating condition).
  • the present invention has a heating unit that induction-heats a workpiece to a target temperature, and a plurality of coaxially held workpieces are relatively moved in the axial direction with respect to the energized heating unit.
  • the heating unit includes a coil unit disposed coaxially with the workpiece so as to surround the workpiece, and a plurality of portions in the extending direction of the coil unit are located on the same plane. And a frame that supports each of the plurality of coil members so as to be axially movable while maintaining the coaxiality of the coil portions.
  • a plurality of coil members each having a coil portion are supported so as to be axially movable with respect to the frame body, so that the adjacent coil members (coil portions) in the axial direction are separated from each other.
  • the posture of each coil part can be maintained in an appropriate state (posture parallel to the workpiece to be heat treated) even after adjustment of the coil pitch.
  • each coil member is supported by the frame in a manner that is separate and independent from the other coil members, even when the coil pitch is adjusted, the coil pitch of the helical coil 200 shown in FIG. 23 is adjusted.
  • the coil pitch does not change gradually in the circumferential direction of the workpiece, and the coil shape does not change. For this reason, the coil pitch is adjusted by moving each coil member in the axial direction, the temperature rising zone in which the coil pitch is set relatively dense, and the heat equalization holding in which the coil pitch is set relatively sparse If a zone is provided, even if the workpiece to be heat-treated is a ring-shaped workpiece such as a bearing ring (outer ring or inner ring) of a rolling bearing, the workpiece temperature does not vary in the circumferential direction. Can be induction-heated appropriately to the target temperature.
  • the heating unit may further include a connection component that electrically connects two adjacent coil members.
  • a connection component that electrically connects two adjacent coil members.
  • the connecting component includes a link member, a first connecting member that rotatably connects one end of the link member to one of two adjacent coil members in the axial direction, and the other end of the link member adjacent in the axial direction. And a second connecting member that is slidably and rotatably connected to the other of the two coil members that fit together.
  • the link member is formed of a metal rigid body, a plurality of coil members separated from each other can be connected not only electrically but also mechanically, so that the handleability of the heating unit is improved.
  • the coil pitch can be adjusted steplessly within the range of the sliding amount of the link member relative to the other coil member, the coil pitch adjustment operation can be carried out efficiently.
  • the heating unit is detachably attached to one and the other of the two coil members adjacent in the axial direction, and restricts relative approach and separation movement of the two coil members adjacent in the axial direction.
  • a member can be provided. If such a restriction member is provided, the coil pitch can be adjusted and set based on the axial dimension of the restriction member. Therefore, the optimal coil pitch according to the workpiece can be set more easily and accurately.
  • the coil member When the heating unit includes the restriction member, the coil member may be provided with a first protrusion and a second protrusion that engage with the restriction member in the axial direction and the extending direction thereof. In this way, a desired coil pitch can be realized more easily and accurately (enhancement of coil pitch reproducibility). Moreover, when a heating part is provided with said control member, the two coil members adjacent in an axial direction can be electrically connected through a control member. In this way, since a plurality of coil members can be handled electrically as one multi-turn coil, the power feeding circuit can be made simple.
  • the coil member can be formed in an end shape from a tubular body made of a conductive metal.
  • the heating unit further includes a communication member that communicates the internal spaces of the two coil members adjacent in the axial direction, a series of fluid passages can be formed by the coil member and the communication member. .
  • This fluid passage can be utilized as a part of a cooling circuit for circulating cooling water, for example. If such a cooling circuit is provided, temperature control of the heating part (coil part) can be performed appropriately and efficiently.
  • the communication member is formed of a flexible material, the communication member can be deformed in such a manner as to follow this even when the coil pitch is changed. Therefore, even when the above cooling circuit is necessary, it is possible to reduce the trouble of reconfiguring the cooling circuit every time the coil pitch is changed.
  • Each coil member can be attached to and detached from the frame. In this way, it is possible to easily cope with an increase / decrease in the number of coil members installed, replacement of coil members, and the like.
  • the plurality of workpieces held coaxially are moved relative to each other in the axial direction with respect to the energized heating section, so that the plurality of workpieces are sequentially brought to the target temperature.
  • a heat treatment method including a heating step of induction heating, wherein the heating step has a coil portion arranged coaxially with the workpiece so as to surround the workpiece, and each portion in the extending direction of the coil portion is on the same plane.
  • Such a heat treatment method can enjoy the same effects as when the heat treatment apparatus according to the present invention is employed.
  • Two coil members adjacent to each other in the axial direction are attached to the heating unit used in the heat treatment method so that one end and the other end are detachably attached to one and the other of the two coil members adjacent to each other in the axial direction. It is possible to further provide a restricting member for restricting the relative approaching and separation movement.
  • the heat treatment apparatus and the heat treatment method according to the present invention in addition to being able to inductively heat the workpiece to the target temperature without causing the temperature of the workpiece to be heat-treated to vary in each part in the circumferential direction, Since the optimal coil pitch can be set easily and quickly, it is possible to easily and quickly respond to changes in the workpiece to be heat treated.
  • FIG. 4 is a side view of the heating unit shown in FIG. 3 (a view when the heating unit is viewed from the direction of arrow X shown in FIG. 3). It is a top view of the heating part shown in FIG. It is a top view of the one coil member which comprises the heating part shown in FIG. It is a top view of the other coil member which comprises the heating part shown in FIG. It is a partial side view of the heating part shown in FIG. FIG.
  • FIG. 8B is a partial side view of the heating unit shown in FIG. 3, showing a state where the coil pitch is changed from the state shown in FIG. 8A. It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the cooling water in the heating part shown in FIG. It is a schematic front view of the heating part shown in FIG. 3, Comprising: It is a figure which shows the implementation state of the heating process by the heating part. It is a top view (top view) of a heating unit according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line CDEF in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line GG in FIG. 12. It is a top view of the one coil member which comprises the heating part shown in FIG.
  • FIG. 14 is a partially enlarged perspective view of FIG. 13. It is a figure for demonstrating the change aspect of the coil pitch in the heating part shown in FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the cooling water in the heating part shown in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the workpiece
  • FIG. 1 is a diagram conceptually showing the overall structure of a heat treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the heat treatment apparatus 1 shown in the figure is for a steel workpiece W, more specifically, for example, a ring-shaped workpiece W made of a steel material having a carbon content of 1.0% by mass or less (for example, an outer ring of a rolling bearing).
  • the heating step S1, the conveying step S2, and the cooling step S3 are sequentially performed.
  • the heat treatment apparatus 1 mainly includes a heating unit 2, a holding unit 3 and a high-frequency power source 4 used in the heating step S1, a transport mechanism 5 used in the transport step S2, and a cooling unit 6 used in the cooling step S3.
  • the cooling unit 6 is composed of a cooling liquid tank 61 in which a coolant (for example, quenching oil) 62 held at an appropriate temperature is stored, and the transport mechanism 5 is composed of, for example, a belt conveyor.
  • the holding unit 3 in the illustrated example holds a plurality of workpieces W to be heat-treated coaxially, and more specifically holds the workpieces W coaxially in a stacked state in which a plurality of workpieces W are stacked in multiple stages.
  • the plurality of workpieces W held by the holding unit 3 are sequentially introduced into the inner circumference of the heating unit 2 by receiving an output of a driving mechanism (not shown) and intermittently feeding the workpieces upward by a predetermined dimension.
  • the heating unit 2 includes a plurality (9 in the illustrated example) of coil members arranged in multiple stages along the axial direction (vertical direction) of the workpiece W held by the holding unit 3. 11, a frame 21 that supports each coil member 11 so that it can be moved up and down, a relay component that energizes the coil member 11 by bringing the electrode provided on the coil member 11 and the electrode of the high-frequency power source 4 (see FIG. 1) into contact with each other. 7.
  • each coil member 11 is arranged coaxially with the workpiece W held by the holding portion 3 (see FIG. 1), and is ring-shaped with ends in the circumferential direction of the workpiece W so as to be able to surround the workpiece W.
  • the coil part 11a is formed.
  • Each coil member 11 extends from one end portion and the other end portion in the circumferential direction of the coil portion 11a, and other members (specifically, a connecting component 23 described later and a communication member 29 constituting a cooling circuit) are attached. It has the extension parts 11b and 11c.
  • the shapes of the extension portions 11b and 11c are appropriately determined for each coil member 11 mainly according to the formation mode of the cooling circuit.
  • FIGS. 6 and 7 One and the other of the two types of coil members 11 are shown in FIGS. 6 and 7, respectively.
  • One coil member 11 shown in FIG. 6 is disposed at a position where the ends (free ends) of the extension portions 11b and 11c are relatively close to the coil portion 11a, and the other coil member 11 shown in FIG.
  • the free ends of the extension portions 11b and 11c are disposed at positions relatively spaced from the coil portion 11a. This is to prevent the extension portions 11b and 11c of the adjacent coil members 11 from interfering with each other.
  • Each coil member 11 is formed in an end shape by bending a tubular body (for example, a copper tube) made of a conductive metal, and at least the coil portion 11a has the same plane in the extending direction (circumferential direction). Located on the top. As shown in FIGS. 3 and 4, each coil member 11 is supported by the frame body 21 in a horizontal posture in which the central axis of the coil portion 11 a coincides with the central axis of the coil portion 11 a of the other coil member 11. Yes.
  • the frame body 21 includes a pedestal 21 a disposed on the lower side of the lowermost coil member 11, and a plurality of frames (three in this embodiment) erected on the pedestal 21 a.
  • the coil members 11 are supported by the frame body 21 via support parts 22 provided at three locations spaced in the circumferential direction of the coil portion 11a.
  • Each column 21b is provided with a guide portion 21c for guiding the coil member 11 to move up and down.
  • the guide portion 21c is formed of a long hole-like through hole extending in the vertical direction.
  • Both the base 21a and the column 21b are made of an insulating material.
  • Each support component 22 is fastened to a nut 11d whose inner end in the radial direction is fixed to the outer periphery of the coil member 11, and the vicinity of the outer end in the radial direction is inserted into the guide portion 21c of the corresponding column 21b.
  • the bolt member 22a includes first and second nuts 22b and 22c that are disposed on the radially inner side and the outer side of the support column 21b and screwed to the bolt member 22a so as to be relatively close to and away from each other.
  • each coil member 11 has a predetermined vertical direction when the nuts 22b and 22c are moved relatively close to each other to support the pillars 21b in each of the support parts 22 provided at three locations in the circumferential direction. Fixedly supported in position.
  • each coil member 11 is moved up and down, that is, the coil member 11 is fixed in the vertical direction.
  • the position and posture can be adjusted.
  • the coil member 11 can be removed from the frame body 21 by removing the bolt member 22a from the nut 11d in all the support components 22 provided in each coil member 11. Therefore, each coil member 11 can be moved up and down with respect to the frame body 21 and is detachable.
  • the workpiece W is more than the workpiece W so that the plurality of stacked workpieces W can be induction-heated simultaneously.
  • those having a sufficiently long axial dimension specifically, having an axial dimension of at least (L ⁇ 2) when the axial dimension of the workpiece W is L are used.
  • a column 21 b having an axial dimension of (L ⁇ 10) or more is used so that ten workpieces W can be induction-heated simultaneously by the heating unit 2. .
  • the heating unit 2 has a connection component 23 that electrically connects two coil members 11, 11 adjacent in the vertical direction. Therefore, in the present embodiment, the uppermost and lowermost coil members 11 are electrically connected to the high-frequency power source 4 (see FIG. 1) via the relay component 7.
  • the coil member 11 disposed on the relatively upper side is referred to as “coil member 11 ⁇ / b> A”, and the relatively lower side.
  • the coil member 11 arranged in the above is also referred to as “coil member 11B”.
  • reference numerals 11A and 11B are not shown in the drawing.
  • each connection component 23 is made of a linear link member 24 and a conductive metal in which one end (lower end) of link member 24 is welded to coil member 11 ⁇ / b> B (extension portion 11 c thereof).
  • the first connecting member 25 that is rotatably connected to the receiving member 12 (see FIGS. 6 and 7) and the other end (upper end) of the link member 24 are welded to the coil member 11A (extension portion 11b thereof).
  • a second connecting member 26 slidably and rotatably connected to the receiving member 12 made of metal (see FIGS. 6 and 7).
  • Each of the link member 24 and the first and second connecting members 25 and 26 is formed of a conductive metal material (metal rigid body).
  • the coil members 11A and 11B adjacent in the vertical direction are connected not only electrically but also mechanically via the connection component 23 (and the receiving member 12).
  • An elongated through hole 24a is provided on the other end side of the link member 24, and the second connecting member 26 is fastened to the coil member 11A via the through hole 24a, whereby the link member 24 is coiled. It can slide and rotate with respect to the member 11A. Therefore, as shown in FIGS. 8A and 8B, the separation distance (coil pitch) between the upper and lower adjacent coil members 11A and 11B can be adjusted steplessly within the range of the longitudinal dimension of the through hole 24a. Therefore, the coil pitch adjustment work can be performed efficiently.
  • the first and second connecting members 25 and 26 are detachable from the coil member 11 (the receiving member 12 provided on the coil member 11). Therefore, when the coil member 11 is removed from the frame body 21 such as when an arbitrary coil member 11 is replaced with a new one, the connection component 23 is also removed from the coil member 11.
  • the heating unit 2 includes a cooling circuit for cooling the coil member 11. Thereby, temperature control of the coil member 11 (coil part 11a) can be implemented appropriately and efficiently.
  • the cooling circuit of this embodiment is a single system, and as shown in FIGS. 3 to 5, the water supply pipe 28a is connected to the end of the lowermost coil member 11 (the free end of the extension 11b), and the uppermost The drain pipe 28b is connected to the end portion of the coil member 11 (the free end of the extension portion 11c), and the internal spaces of the coil members 11A and 11B adjacent in the vertical direction are connected via the communication member 29.
  • the communication member 29 is formed of a tubular body formed of a flexible material, here, a rubber material, and one end and the other end thereof are connected to the open end portions of the coil members 11A and 11B, respectively. Since the communication member 29 is formed of a flexible material, the coil pitch can be adjusted without eliminating the connection state between the communication member 29 and the coil members 11A and 11B. In addition, in order to avoid complication of drawing, illustration of the communication member 29 is abbreviate
  • the cooling water supplied from the unillustrated water storage tank flows into the inner space of the lowermost coil member 11 through the water supply pipe 28a as shown by the white arrow in FIG. 9) and the inner space of the coil member 11 are alternately circulated and directed upward. And the cooling water which distribute
  • the heating unit 2 mainly has the above-described configuration, and when actually used, the separation distance (coil pitch) between the upper and lower adjacent coil members 11A and 11B is appropriately adjusted.
  • the coil pitch on the heating start side (lower side in the present embodiment) is set relatively dense, while the coil pitch on the heating end side (upper side in the present embodiment) is relatively sparse. Set.
  • the workpiece W is actively heated in the lower region of the heating unit 2 until the workpiece W reaches a predetermined temperature, as shown in FIGS.
  • a soaking zone Z2 that holds the workpiece W at a constant temperature for a predetermined time (holds the workpiece W soaked) is formed.
  • the quench hardening process includes a heating step S1 for induction heating the workpiece W to a target temperature, a transport step S2 for transporting the workpiece W heated to the target temperature to the cooling unit 6, and a workpiece And a cooling step S3 for cooling and quenching W.
  • a plurality of workpieces W held coaxially by the holding unit 3 are sequentially induction-heated to a target temperature.
  • a plurality of workpieces W are stacked on the holding unit 3 so that the respective central axes coincide with each other.
  • the workpiece W is, for example, an outer ring of a rolling bearing
  • the workpiece W has a smaller axial dimension than a radial dimension. Therefore, stacking the workpieces W has an advantage that the posture of the workpieces W during the heating step S1 is stabilized.
  • detailed illustration is omitted, the work of stacking the workpieces W can be automatically performed.
  • the workpiece W When a driving mechanism (not shown) is activated and an upward feeding force is applied to a plurality of workpieces W held coaxially in a stacked state, the workpiece W is energized through the lower end opening of the heating unit 2. It is introduced into the inner periphery of the heating section 2 (coil section 11a) in the state. Then, by continuously operating the drive mechanism, the workpiece W is intermittently fed upward and finally discharged to the outside of the heating unit 2 through the upper end opening of the heating unit 2 (see FIG. 10 above). reference). Since the temperature rising zone Z1 and the soaking zone Z2 are provided in the lower region and the upper region of the heating unit 2, respectively, the workpiece W introduced into the inner periphery of the heating unit 2 is lifted.
  • Induction heating is performed until the temperature reaches a predetermined temperature while passing through the temperature zone Z1, and thereafter, the temperature is held at a constant temperature while passing through the soaking zone Z2.
  • the workpiece W is induction-heated to a target temperature, and the entire workpiece W can be heated to a substantially uniform temperature without causing the temperature of the workpiece W to vary at each portion in the circumferential direction.
  • Cooling step S3 In this cooling step S3, the workpiece W transferred to the cooling liquid bowl 61 by the transfer means 5 is cooled to a predetermined temperature range by being immersed in the cooling liquid 62 stored in the cooling liquid bowl 61, and then sintered. It is cured (see FIG. 1).
  • the quench hardening processing of the workpiece W using the heat treatment apparatus 1 is completed.
  • the workpiece W that has been subjected to the quench hardening process is then subjected to predetermined processes such as a tempering process and various finishing processes. Thereby, the work W becomes a finished product.
  • the plurality of coil members 11 each having the coil portion 11a are supported so as to be movable up and down with respect to the frame body 21.
  • each coil member 11 is supported by the frame 21 in a manner that is separate and independent from the other coil members 11, even if the coil pitch is adjusted, the coil pitch of the helical coil 200 shown in FIG. 23 is adjusted.
  • the coil pitch does not gradually change in the circumferential direction of the workpiece W, and the shape of the coil portion 11a does not change as in the case of doing. For this reason, by adjusting the coil pitch as described above, the temperature rising zone Z1 is provided in the lower region of the heating unit 2, and the temperature equalization holding for holding the workpiece W in the upper region of the heating unit 2 is performed. If the zone Z2 is provided, each workpiece W is appropriately adjusted to the target temperature without causing the workpiece W temperature to vary in the circumferential direction as the workpiece W passes through the opposing region of each coil portion 11a. Induction heating is possible.
  • each coil member 11 can be moved up and down with respect to the frame body 21 by operating the support component 22. If the coil member 11 is re-fixed to the frame body 21 at an appropriate position / posture, the coil pitch adjustment operation can be completed. Therefore, unlike the case where the spiral coil 200 shown in FIG. 23 is used, it is not necessary to have a large number of coils corresponding to the axial dimension of the workpiece W, so that the capital investment can be suppressed.
  • the workpiece W can be appropriately induction-heated to the target temperature without causing the temperature of the workpiece W to be heat-treated to vary in the circumferential direction of the workpiece W. Even when W is changed, it is possible to realize the heat treatment apparatus 1 that can easily and quickly set the optimum coil pitch (heating condition) according to the changed workpiece W.
  • the heating unit 102 includes a plurality of (10 in the illustrated example) coil members 111 arranged in multiple stages along the vertical direction, and a frame that supports the coil members 111 so as to be movable up and down.
  • the body 121 includes a relay component 107 that energizes the coil member 111 by bringing the electrode provided on the coil member 111 into contact with the electrode of the high-frequency power source 4 (see FIG. 1).
  • each coil member 111 is arranged coaxially with the workpiece W held by the holding portion 3 (see FIG. 1), and is formed in a ring shape with a circumferential end so as to be able to surround the workpiece W. And a coil portion 111a.
  • Each coil member 111 includes first and second extending portions 111b and 111c extending from one end and the other end in the circumferential direction of the coil portion 111a.
  • two types of coil members 11 having different shapes of the extension portions 111b and 111c are alternately arranged.
  • FIGS. 14 and 15 One and the other of the two types of coil members 111 are shown in FIGS. 14 and 15, respectively.
  • One coil member 111 shown in FIG. 14 has extension parts 111b and 111c arranged at positions where the free end is relatively spaced from the coil part 111a, and the other coil member 111 shown in FIG. Has extension portions 111b and 111c arranged at positions relatively close to the coil portion 111a. This is to avoid interference between the extension portions 111b and 111c of the two coil members 111 that are adjacent in the vertical direction.
  • Each coil member 111 is formed in an end shape by bending a tubular body (for example, a copper tube) made of a conductive metal, and at least the coil portion 111a has the same plane in the extending direction (circumferential direction). Above, here it lies on a horizontal plane. As shown in FIGS. 11 to 13, each coil member 111 has the center axis of the coil part 111a aligned with the center axis of the coil part 111a of the other coil member 111, and the circumferential end of the coil part 111a. Is matched with the phase of the circumferential end of the coil portion 111a of the other coil member 111 in a horizontal posture on the frame body 121.
  • Each coil member 111 is welded with a receiving member 112 made of a conductive metal, and one end or the other end of a regulating member 123 described later is attached and fixed (bolted) to the receiving member 112.
  • the receiving member 112 In the uppermost coil member 111, the receiving member 112 is welded only to the first extension portion 111b. In the lowermost coil member 111, the receiving member 112 is welded only to the second extension portion 111c.
  • the receiving member 12 is welded to both the first and second extending portions 111b and 111c in each of the eight coil members 111 arranged between the coil member 111 and the lowermost coil member 111.
  • the frame body 121 includes a pedestal 121 a disposed on the lower side of the lowermost coil member 111, and a plurality of frames (three in this embodiment) erected on the pedestal 121 a.
  • the coil members 111 are supported by the frame body 121 via support parts 122 provided at three locations spaced apart in the circumferential direction of the coil portion 111a.
  • Each column 121b is provided with a guide part 121c for guiding the up-and-down movement of the coil member 111, and the guide part 121c is configured by a long hole-like through hole extending in the vertical direction.
  • Both the base 121a and the column 121b are made of an insulating material.
  • Each support component 122 is fastened to a nut 111d whose inner end in the radial direction is fixed to the outer periphery of the coil member 111, and the vicinity of the outer end in the radial direction is inserted into the guide portion 121c of the corresponding column 121b.
  • the bolt member 122a includes first and second nuts 122b and 122c that are disposed on the radially inner side and the outer side of the support column 121b and screwed to the bolt member 122a so as to be relatively close to and away from each other.
  • each coil member 111 has a predetermined position in the vertical direction when the nuts 122b and 122c are moved relatively close to each other to support the pillars 121b in each of the support parts 122 provided in three circumferential directions. It is supported in a fixed manner.
  • the coil member 111 can be moved up and down. It is possible to adjust the arrangement position and posture in the vertical direction.
  • the coil member 111 can be removed from the frame body 121 by removing the bolt member 122a from the nut 111d in all the support components 122 provided in each coil member 111. Therefore, each coil member 111 can be moved up and down with respect to the frame body 121 and is detachable.
  • the heating unit 102 includes (a plurality of) regulating members 123 that regulate the relative approach and separation of the two coil members 111 that are vertically adjacent to each other.
  • the coil member 111 disposed on the relatively upper side is referred to as “coil member 111A” and disposed on the relatively lower side for convenience.
  • the coil member 111 to be used is also referred to as “coil member 111B”.
  • reference numerals 111A and 111B are not shown in the drawing.
  • Each restricting member 123 is formed of a conductive metal material, and a first head 124 bolted to the coil member 111A (the receiving member 112 welded to the first extension 111b) and The second head 125 bolted to the coil member 111B (the receiving member 112 welded to the second extension 111c thereof), and a predetermined angle with respect to the vertical direction between the two heads 124, 125 And a connecting portion 126 interposed therebetween.
  • the regulating member 123 made of a conductive metal is bolted to the coil member 111, the coil members 111A and 111B are electrically connected to each other via the regulating member 123, the receiving member 112, and the bolt. Connected to. Therefore, in the present embodiment, among the plurality of coil members 111 arranged in multiple stages, the uppermost and lowermost coil members 111 are electrically connected to the high frequency power source 4 (FIG. 1) via the relay component 107. Yes.
  • the receiving member 112 welded to the first extension 111b of each coil member 111 is associated with the upper end surface 124a and the peripheral end surface 124b of the first head 124 of the regulating member 123, respectively.
  • First and second protrusions 113 and 114 that can be combined are provided, and the receiving member 112 welded to the second extension 111c of each coil member 111 has a lower end surface 125a of the second head 125 of the restricting member 123 and First and second protrusions 113 and 114 that can engage with the peripheral end face 125b are provided.
  • each coil member 111 is provided with a first protrusion 113 that engages with the restriction member 123 in the axial direction and a second protrusion 114 that engages with the restriction member 123 in the extending direction (circumferential direction).
  • two types of regulating members 123 having different axial dimensions are used. More specifically, as shown in FIG. 12-13, in the sixth to sixth coil members 111 from the bottom to the bottom, the restricting member 123 having a relatively small axial dimension is compared to the coil members 111A and 111B. In the sixth to uppermost coil member 111 from the bottom, a restricting member 123 having a relatively large axial dimension is attached to the coil members 111A and 111B.
  • the lower part of the heating unit 2 that is, the start side of the heating step S ⁇ b> 2 has a relatively dense coil pitch and can be actively heated until the workpiece W reaches a predetermined temperature.
  • a temperature zone Z10 is formed, and in the upper region of the heating unit 102, that is, the end side of the heating step S2, the coil pitch is relatively sparse, and the temperature equalization holding zone Z20 capable of holding the workpiece W is equalized. It is formed.
  • the heating unit 102 can be provided with a cooling circuit for cooling the coil member 111. If such a cooling circuit is provided, temperature control of the coil member 111 can be performed appropriately and efficiently.
  • the cooling circuit of this embodiment is a single system, and as shown in FIGS. 11 and 12, the water supply pipe 128a is connected to the free end of the first extension 111b of the lowermost coil member 111, and the uppermost coil.
  • the drain pipe 128b is connected to the free end of the second extension 111c of the member 111, and the internal spaces of the coil members 111A and 111B adjacent in the vertical direction are connected via the communication member 129.
  • the communication member 129 is formed of a tubular body made of a flexible material, here, a rubber material, and one end and the other end thereof are connected to the free ends of the coil members 111A and 111B, respectively. If the communication member 129 is formed of a flexible material, the coil pitch can be adjusted without eliminating the connection state between the communication member 129 and the coil members 111A and 111B. In order to avoid complication of the drawing, the communication member 129 is shown only in FIG.
  • the cooling water supplied from a water storage tank flows into the inner space of the lowermost coil member 111 through the water supply pipe 128a as shown by the white arrow in FIG. 18, and then the communication member 129 (see FIG. 18) and the inner space of the coil member 111 alternately flow upward. And the cooling water which distribute
  • the hardening and hardening treatment for the workpiece W is performed in the same procedure as when the heat treatment apparatus 1 including the heating unit 2 illustrated in FIG. Will be implemented.
  • each of the coil members 111 including the coil unit 111a is supported so as to be movable up and down with respect to the frame body 121. It can be adjusted and set by adjusting the position and posture of each coil member 111 with respect to 121. Therefore, even if the coil pitch is adjusted, the posture of the individual coil members 111 (coil portions 111a) can be maintained in an appropriate state, that is, in a posture parallel to the workpiece W to be heat-treated, in addition to the spiral shown in FIG. As in the case of adjusting the coil pitch of the coil 200, the coil pitch does not gradually change in the circumferential direction of the workpiece W, and the shape of the coil portion 111a does not change.
  • each of the workpieces W can be induction-heated to a target temperature without causing the temperature of the workpieces W to vary in the circumferential direction as the workpieces W pass through the opposing regions of the coil portions 111a. .
  • the coil pitch can be set based on the axial (vertical) dimension of the regulating member 123. Therefore, for example, even when the workpiece W to be heat-treated is changed to one with a different axial dimension (this is referred to as “work W ′”), at least one of the workpieces can be moved up and down after the regulating member 123 is removed.
  • each coil member 111 (the receiving member 112 welded thereto) is provided with the first and second protrusions 113 and 114 that respectively engage with the regulating member 123 in the axial direction and the circumferential direction thereof.
  • the relative movement of the two adjacent coil members 111 can be reliably restricted after the adjustment of the coil pitch.
  • the heating unit 102 of the second embodiment is adopted, the coil pitch can be more easily and accurately determined according to the size of the workpiece W, the temperature history of the workpiece to be acquired when passing through the heating unit 102, and the like. Can be adjusted and set. Therefore, as described above, the heating unit 102 is alternately provided with, for example, the temperature rising zone Z10 and the temperature equalization holding zone Z20 from the form in which the temperature rising zone Z10 and the temperature equalization holding zone Z20 are provided one by one. It is also easy to change to a form in which two are provided (a form in which the first temperature raising zone, the first soaking and holding zone, the second temperature raising zone and the second soaking and holding zone are provided in this order). And accurately.
  • the heating unit 2102 only one system of cooling circuit is provided in the heating unit 2102, but two or more cooling circuits may be provided.
  • two or more cooling circuits may be provided.
  • the heating units 2 and 102 are configured by providing a plurality of coil members 11 and 111 separated from each other, so that a plurality of cooling circuits can be easily constructed. it can.
  • the configurations of the support parts 22, 122, the connection parts 23, and the regulating member 123 used in the above-described embodiment are merely examples, and can be appropriately changed as long as they can perform the same function.
  • this invention is the heat processing apparatus 1 comprised so that both might be moved relatively in a horizontal direction. Can also be applied.
  • the heat treatment apparatus 1 includes, for example, an inner ring of a rolling bearing, a sliding bearing, an outer joint member constituting a constant velocity universal joint, an inner joint member, a rolling bearing, and a constant velocity universal. This can be preferably applied when heat-treating a steel ring-shaped member such as a cage incorporated in a joint.
  • the heat treatment apparatus 1 can be preferably applied not only to a ring-shaped workpiece W but also to a heat treatment for a disk-shaped or columnar workpiece.
  • a temperature increasing zone for positively heating the work is provided in the front part of the heating part, and the work is provided in the rear part of the heating part.
  • a soaking zone that can keep soaking is provided.
  • the workpiece used in this confirmation test is an outer ring of a rolling bearing (conical roller bearing) formed with a small-diameter inner diameter d1: 146 mm, an outer diameter d2: 170 mm, and an axial dimension: 29 mm. It is.
  • times in the circumferential direction was measured.
  • FIG. 20 shows the temperature measurement result of the workpiece in the case (1) above
  • FIG. 21 shows the temperature measurement result of the workpiece in the case (2) above.
  • the helical coil 200 is used for induction heating of the workpiece
  • the temperature of the workpiece becomes non-uniform in each part in the circumferential direction.
  • the product of the present invention is used for induction heating of the workpiece
  • the temperature of the workpiece becomes substantially uniform in each part in the circumferential direction as shown in FIG. See “Temperature A (after pitch adjustment)” and “Temperature B (after pitch adjustment)”].
  • the workpiece was heated with a constant coil pitch in the heat treatment apparatus to which the present invention was applied to the heating section.
  • the temperature measurement result in the A part of the workpiece in this case is also shown in FIG. 21 [see “temperature of A part (before pitch adjustment)” shown in FIG. 21].
  • the temperature of the workpiece continues to rise, so that it is substantially impossible to keep the workpiece soaked.
  • the heat treatment apparatus including the heating unit 102 shown in FIG. 11 and the like can easily and accurately realize a predetermined coil pitch when the heating unit 102 includes the restriction member 123, that is, the coil pitch. Reproducibility can be improved.
  • the first state is changed to a second state in which the coil pitch is different. The temperature history of the workpiece was observed in both cases where the pitch was returned to the first state and the workpiece was induction-heated. The result is shown in FIG. In FIG.
  • the temperature history of the workpiece when the workpiece is induction-heated in the first state of the first time is indicated by a solid line
  • the temperature history of the workpiece when the workpiece is induction-heated in the second state of the first time is illustrated. It is indicated by a dotted line (broken line).

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Abstract

ワークＷを狙い温度に誘導加熱する加熱部２と、同軸的に保持された複数のワークＷを通電状態の加熱部２に対して軸方向に相対移動させる駆動機構と、を備えた熱処理装置１において、加熱部２は、それぞれがワークＷを囲繞可能にワークＷと同軸に配置されたリング状のコイル部１１ａを有する複数のコイル部材１１と、各コイル部材１１を、コイル部１１ａ同士の同軸を維持しつつ、軸方向移動可能に支持した枠体２１とを備える。

Description

熱処理装置および熱処理方法
　本発明は、熱処理装置および熱処理方法に関し、より詳細には、ワークを狙い温度に誘導加熱する処理が実施される熱処理装置および熱処理方法に関する。
　周知のように、転がり軸受の軌道輪等、高い機械的強度が要求される金属製部材の製造過程においては、該金属製部材に必要とされる機械的強度等を付与するための熱処理（焼入硬化処理）が実施される。この熱処理は、熱処理対象のワークを狙い温度に加熱する加熱工程や、加熱されたワークを冷却する冷却工程などを含む。加熱工程は、例えば、メッシュベルト型連続炉などの雰囲気加熱炉を用いて実施することができるが、雰囲気加熱炉は、雰囲気も併せて加熱する必要があるためにエネルギー効率が低い、熱処理装置が大掛かりになる、などという問題がある。
　そこで、下記の特許文献１に記載されているように、加熱工程では、高周波誘導加熱によりワークを加熱する場合がある。誘導加熱であれば、ワークを直接加熱することができるため高いエネルギー効率を達成することができ、しかもコンパクトな熱処理装置を実現することができる。また、熱処理対象のワークが、特に転がり軸受の軌道輪のようなリング状部材である場合には、特許文献１に記載されているように、同軸的に保持された複数のワークを、ワークと同軸に配置された通電状態の加熱コイル（誘導加熱用コイル）に対して軸方向に相対移動させることにより、複数のリング状部材を順次加熱する、いわゆる連続加熱法を採用することができる。このような連続加熱法であれば、各ワークを効率良く狙い温度に誘導加熱することができる、という利点がある。
特開２０１５－６７８８１号公報
　ところで、上記の軌道輪のように、部材全体（部材の周方向各部）に荷重が作用するものにおいて、周方向各部の強度に差があると、強度の低い部分が破損起点になり易くなる。このような問題は、例えば、加熱完了後のワークの温度が周方向でばらついている場合に生じ得る。そこで、本願発明者らは、上記の連続加熱法が実施される加熱工程の最終段階（後半部分）で、ワークを一定温度で所定時間保持する（ワークを均熱保持する）ことにより、ワークの周方向各部の温度を均一化することを試みた。
　ここで、誘導加熱用の加熱コイルとしては、通常、導電性金属からなるコイル材料を螺旋状に巻き回したもの（以下「螺旋コイル」という。）が使用される。螺旋コイルは、一般に、コイルピッチが密になるほど出力が強くなり、コイルピッチが疎になるほど出力が弱くなるという特性を有する。そこで、本願発明者らは、上記態様で熱処理を実施するに際し、図２３に示す態様でコイルピッチが調整された螺旋コイル２００、より詳細には、加熱開始側のコイルピッチが相対的に密に設定され、加熱終了側のコイルピッチが相対的に疎に設定された螺旋コイル２００を使用することを試みた。この場合、ワーク２０１と螺旋コイル２００が軸方向に相対移動するのに伴って、ワーク２０１は、まず、所定温度に到達するまで積極的に加熱され、その後、均熱保持されることになる。
　しかしながら、上記態様でコイルピッチが調整された螺旋コイル２００を用いた場合でも、加熱完了後のワーク２０１は、その周方向各部の温度が不均一であった。その理由は、螺旋コイル２００では、コイルピッチがワーク２０１の周方向で徐々に変化すること、また、コイルピッチを変更することによってコイル２００の形状が望まない態様で変化すること、などに由来すると推察される。
　また、図２３に示すように、螺旋コイル２００を用いてワーク２０１を誘導加熱する場合であって、その最終段階でワーク２０１を均熱保持する場合において、例えば、熱処理対象のワーク２０１が軸方向寸法（厚み）の異なるものに変更されたときには、螺旋コイル２００のコイルピッチを調整するなどといった対応が必要となる。しかしながら、このような対応を採るには、多大な手間を要することから、ワークに対する熱処理を効率良く実施することができない、という問題がある。
　以上の実情に鑑み、本発明の目的は、熱処理対象のワークの温度を周方向の各部でばらつかせることなく、ワークを狙い温度に誘導加熱することができ、しかも、ワークに応じた最適なコイルピッチ（加熱条件）を容易にかつ迅速に設定することのできる技術手段を提供することにある。
　上記の目的を達成するために創案された本発明は、ワークを狙い温度に誘導加熱する加熱部と、同軸的に保持された複数のワークを通電状態の加熱部に対して軸方向に相対移動させる駆動機構と、を備えた熱処理装置において、加熱部は、ワークを囲繞可能にワークと同軸に配置されたコイル部を有し、コイル部の延在方向の各部が同一平面上に位置する複数のコイル部材と、複数のコイル部材のそれぞれを、コイル部同士の同軸を維持しつつ、軸方向移動可能に支持した枠体とを備えることを特徴とする。
　上記の構成を有する熱処理装置では、それぞれがコイル部を有する複数のコイル部材が枠体に対して軸方向移動可能に支持されていることから、軸方向で隣り合うコイル部材（コイル部）の離間距離（コイルピッチ）を容易にかつ迅速に調整・設定できることに加え、コイルピッチの調整後にも個々のコイル部の姿勢を適切な状態（熱処理対象のワークと平行な姿勢）に保つことができる。また、各コイル部材は、他のコイル部材とは分離独立したかたちで枠体に支持されることから、コイルピッチを調整しても、図２３に示す螺旋コイル２００のコイルピッチを調整する場合のように、コイルピッチがワークの周方向で徐々に変化したり、コイル形状が変化したりすることがなくなる。このため、各コイル部材を軸方向に移動させることでコイルピッチを調整し、コイルピッチが相対的に密に設定された昇温ゾーンと、コイルピッチが相対的に疎に設定された均熱保持ゾーンとを設けておけば、熱処理対象のワークが転がり軸受の軌道輪（外輪又は内輪）のようなリング状ワークである場合でも、ワークの温度を周方向でばらつかせることなく、ワークのそれぞれを狙い温度に適切に誘導加熱することができる。
　加熱部は、隣り合う２つのコイル部材を電気的に接続する接続部品をさらに有するものとすることができる。このようにすれば、複数のコイル部材を、電気的には一の多巻きコイルとして取り扱うことができるので、各コイル部材に対して電力を供給するための給電回路を簡素な構成とすることができる。
　接続部品は、リンク部材と、リンク部材の一端を軸方向で隣り合う２つのコイル部材の何れか一方に対して回転可能に連結する第１連結部材と、リンク部材の他端を軸方向で隣り合う２つのコイル部材の他方に対してスライドおよび回転可能に連結する第２連結部材と、を有するものとすることができる。この場合、特にリンク部材を金属剛体で形成すれば、相互に分離した複数のコイル部材を電気的のみならず機械的にも接続することができるので、加熱部の取り扱い性が向上する。また、上記他方のコイル部材に対するリンク部材のスライド量の範囲内でコイルピッチを無段階で調整することができるので、コイルピッチの調整作業を効率良く実施することができる。
　また、加熱部には、軸方向で隣り合う２つのコイル部材の一方および他方に対して取り外し可能に取り付けられ、軸方向で隣り合う２つのコイル部材の相対的な接近および離反移動を規制する規制部材を設けることができる。このような規制部材を設けておけば、規制部材の軸方向寸法に基づいてコイルピッチを調整・設定することができる。そのため、ワークに応じた最適なコイルピッチを一層容易にかつ正確に設定することができる。
　加熱部が上記の規制部材を備える場合、コイル部材には、軸方向およびその延在方向で規制部材とそれぞれ係合する第１突起および第２突起を設けることができる。このようにすれば、所望のコイルピッチを一層容易にかつ正確に実現する（コイルピッチの再現性を高める）ことができる。また、加熱部が上記の規制部材を備える場合、軸方向で隣り合う２つのコイル部材は、規制部材を介して電気的に接続することができる。このようにすれば、複数のコイル部材を、電気的には一の多巻きコイルとして取り扱うことができるので、給電回路を簡素な構成とすることができる。
　以上の構成において、コイル部材は、導電性金属からなる管状体で有端状に形成することができる。この場合において、加熱部が、軸方向で隣り合う２つのコイル部材の内部空間を連通させる連通部材をさらに有していれば、コイル部材と連通部材とで一連の流体通路を形成することができる。この流体通路は、例えば冷却水を流通させるための冷却回路の一部として活用することができる。このような冷却回路を設けておけば、加熱部（コイル部）の温度制御を適切かつ効率良く実施することができる。また、連通部材が可撓性材料で形成されていれば、コイルピッチの変更時にも、連通部材をこれに追従するかたちで変形させることができる。そのため、上記の冷却回路が必要な場合でも、コイルピッチが変更される毎に冷却回路を再構築する手間を軽減することができる。
　各コイル部材は、枠体に対して着脱可能とすることができる。このようにすれば、コイル部材の設置個数の増減や、コイル部材の交換等にも容易に対応することができる。
　また、上記の目的を達成するため、本発明では、同軸的に保持された複数のワークを通電状態の加熱部に対して軸方向に相対移動させることにより、複数のワークを順次狙い温度にまで誘導加熱する加熱工程を含む熱処理方法であって、加熱工程では、ワークを、ワークを囲繞可能にワークと同軸に配置されたコイル部を有し、コイル部の延在方向の各部が同一平面上に位置する複数のコイル部材と、複数のコイル部材のそれぞれを、コイル部同士の同軸を維持しつつ、軸方向移動可能に保持した枠体とを備える加熱部により加熱することを特徴とする熱処理方法を提供する。
　このような熱処理方法であれば、本発明に係る熱処理装置を採用した場合と同様の作用効果を享受することができる。
　上記の熱処理方法で使用する加熱部には、一端および他端が軸方向で隣り合う２つのコイル部材の一方および他方のそれぞれに対して取り外し可能に取り付けられ、軸方向で隣り合う２つのコイル部材の相対的な接近および離反移動を規制する規制部材をさらに設けることができる。
　以上から、本発明に係る熱処理装置および熱処理方法によれば、熱処理対象のワークの温度を周方向の各部でばらつかせることなく、ワークを狙い温度に誘導加熱することができることに加え、ワークに応じた最適なコイルピッチを容易にかつ迅速に設定することができるので、熱処理対象のワークの変更等にも容易にかつ迅速に対応することができる。
本発明の実施形態に係る熱処理装置の全体構造を概念的に示す図である。 図１に示す熱処理装置で実施される工程のフロー図である。 本発明の第１実施形態に係る加熱部の正面図である。 図３に示す加熱部の側面図（加熱部を図３中に示す矢印Ｘ方向から見たときの図）である。 図３に示す加熱部の上面図である。 図３に示す加熱部を構成する一のコイル部材の平面図である。 図３に示す加熱部を構成する他のコイル部材の平面図である。 図３に示す加熱部の部分側面図である。 図３に示す加熱部の部分側面図であって、図８Ａに示す状態からコイルピッチを変更した状態を示す図である。 図３に示す加熱部における冷却水の流れを説明するための概要図である。 図３に示す加熱部の概略正面図であって、同加熱部による加熱工程の実施状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る加熱部の平面図（上面図）である。 図１１のＣ－Ｄ－Ｅ－Ｆ線矢視断面図である。 図１２のＧ－Ｇ線矢視断面図である。 図１１に示す加熱部を構成する一のコイル部材の平面図である。 図１１に示す加熱部を構成する他のコイル部材の平面図である。 図１３の部分拡大斜視図である。 図１１等に示す加熱部におけるコイルピッチの変更態様を説明するための図である。 図１１に示す加熱部における冷却水の流れを説明するための概要図である。 確認試験で使用したワークの縦断面図である。 図２３に示す熱処理装置で図１９に示すワークを誘導加熱した場合における同ワークの温度変化を示す図である。 本発明に係る熱処理装置で図１９に示すワークを誘導加熱した場合における同ワークの温度変化を示す図である。 コイルピッチの再現性確認試験の試験結果を示す図である。 本発明の検討過程で使用した熱処理装置における加熱部の概略正面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る熱処理装置１の全体構造を概念的に示す図である。同図に示す熱処理装置１は、鋼製のワークＷ、より詳細には、例えば、炭素含有量１．０質量％以下の鋼材からなるリング状のワークＷ（例えば、転がり軸受の外輪）に対して熱処理としての焼入硬化処理を施すために使用されるものであって、図２に示すように、加熱工程Ｓ１、搬送工程Ｓ２および冷却工程Ｓ３を順に実行するように構成されている。
　熱処理装置１は、主に、加熱工程Ｓ１で使用される加熱部２、保持部３および高周波電源４と、搬送工程Ｓ２で使用される搬送機構５と、冷却工程Ｓ３で使用される冷却部６とを備える。冷却部６は、適温に保持された冷却液（例えば、焼入油）６２が貯留された冷却液漕６１で構成されており、搬送機構５は、例えばベルトコンベアで構成されている。
　以下、加熱工程Ｓ１で使用される加熱部２および保持部３について、加熱部２を中心に図３－図１０を参照しながら詳細に説明する。
　図示例の保持部３は、熱処理対象のワークＷを同軸的に複数保持するものであり、より詳細には、複数のワークＷを多段に積み重ねた段積み状態で同軸的に保持する。保持部３により保持された複数のワークＷは、図示しない駆動機構の出力を受けて上方に所定寸法間欠送りされることにより、順次加熱部２の内周に導入される。
　図３－図５に示すように、加熱部２は、保持部３により保持されたワークＷの軸方向（鉛直方向）に沿って多段に配置された複数（図示例では９個）のコイル部材１１と、各コイル部材１１を昇降可能に支持した枠体２１と、コイル部材１１に設けた電極と高周波電源４（図１を参照）の電極とを接触させてコイル部材１１に通電する中継部品７とを備える。
　図５に示すように、各コイル部材１１は、保持部３（図１参照）により保持されたワークＷと同軸に配置され、ワークＷを囲繞可能にワークＷの周方向で有端のリング状に形成されたコイル部１１ａを有する。また、各コイル部材１１は、コイル部１１ａの周方向一端部および他端部から延び、他部材（具体的には、後述する接続部品２３や、冷却回路を構成する連通部材２９）が取り付けられる延長部１１ｂ，１１ｃを有する。延長部１１ｂ，１１ｃの形状は、主に、冷却回路の形成態様に応じてコイル部材１１毎に適宜決定される。本実施形態では、最上段のコイル部材１１と最下段のコイル部材１１の間に、延長部１１ｂ，１１ｃの形状が相互に異なる二種類のコイル部材１１を交互に配置している。上記二種類のコイル部材１１の一方および他方を図６および図７にそれぞれ示す。図６に示す一方のコイル部材１１は、延長部１１ｂ，１１ｃの先端（自由端）が相対的にコイル部１１ａに接近した位置に配置されており、図７に示す他方のコイル部材１１は、延長部１１ｂ，１１ｃの自由端が相対的にコイル部１１ａから離間した位置に配置されている。これは、隣り合うコイル部材１１の延長部１１ｂ，１１ｃ同士が干渉するのを避けるためである。
　各コイル部材１１は、導電性金属からなる管状体（例えば銅管）を湾曲等させることで有端状に形成され、少なくともコイル部１１ａは、その延在方向（周方向）の各部が同一平面上に位置している。図３および図４に示すように、各コイル部材１１は、そのコイル部１１ａの中心軸を他のコイル部材１１のコイル部１１ａの中心軸と一致させた水平姿勢で枠体２１に支持されている。
　図３－図５に示すように、枠体２１は、最下段のコイル部材１１の下方側に配置された台座２１ａと、台座２１ａ上に立設された複数本（本実施形態では３本）の支柱２１ｂとを有し、各コイル部材１１は、コイル部１１ａの周方向に離間した３箇所に設けられた支持部品２２を介して枠体２１に支持されている。各支柱２１ｂには、コイル部材１１の昇降移動を案内するためのガイド部２１ｃが設けられている。ガイド部２１ｃは、鉛直方向に延びた長穴状の貫通穴で構成される。台座２１ａおよび支柱２１ｂは、何れも絶縁材料で形成されている。
　各支持部品２２は、径方向内側の端部がコイル部材１１の外周に固定されたナット１１ｄに締結されると共に、径方向外側の端部付近が対応する支柱２１ｂのガイド部２１ｃに挿通されたボルト部材２２ａと、支柱２１ｂの径方向内側および外側にそれぞれ配置され、相対的に接近および離反移動可能にボルト部材２２ａに螺着された第１および第２のナット２２ｂ，２２ｃとを備える。このような構成から、各コイル部材１１は、その周方向三箇所に設けられた支持部品２２のそれぞれにおいて、ナット２２ｂ，２２ｃを相対的に接近移動させて支柱２１ｂを挟持すると、鉛直方向の所定位置で固定的に支持される。また、これとは逆に、各支持部品２２においてナット２２ｂ，２２ｃを相対的に離反移動させ、支柱２１ｂの挟持力を解放すると、コイル部材１１の昇降移動、すなわちコイル部材１１の鉛直方向における固定位置や姿勢を調整することが可能となる。さらに、以上の構成から、各コイル部材１１に設けられた全ての支持部品２２においてボルト部材２２ａをナット１１ｄから取り外せば、コイル部材１１を枠体２１から取り外すことができる。従って、各コイル部材１１は、枠体２１に対して昇降可能であると共に着脱可能である。
　ここで、加熱部２を構成し、複数のコイル部材１１を支持した枠体２１（支柱２１ｂ）としては、段積みされた複数のワークＷを同時に誘導加熱することができるように、ワークＷよりも軸方向寸法が十分に長寸のもの、具体的には、ワークＷの軸方向寸法をＬとしたとき少なくとも（Ｌ×２）の軸方向寸法を有するものが使用される。本実施形態では、図１０に示すように、加熱部２で１０個のワークＷを同時に誘導加熱することができるように、（Ｌ×１０）以上の軸方向寸法を有する支柱２１ｂが使用される。
　図３－図５に示すように、加熱部２は、上下で隣り合う２つのコイル部材１１，１１を電気的に接続した接続部品２３を有する。そのため、本実施形態では、最上段および最下段のコイル部材１１が、中継部品７を介して高周波電源４（図１を参照）と電気的に接続されている。なお、以下、上下で隣り合う２つのコイル部材１１，１１を説明する際には、便宜上、相対的に上側に配置されるコイル部材１１を「コイル部材１１Ａ」と、また、相対的に下側に配置されるコイル部材１１を「コイル部材１１Ｂ」ともいう。但し、図面中には符号１１Ａ，１１Ｂを示していない。
　図４に詳細に示すように、各接続部品２３は、直線状をなしたリンク部材２４と、リンク部材２４の一端（下端）をコイル部材１１Ｂ（の延長部１１ｃに溶接した導電性金属からなる受け部材１２。図６，７を参照。）に対して回転可能に連結した第１連結部材２５と、リンク部材２４の他端（上端）をコイル部材１１Ａ（の延長部１１ｂに溶接した導電性金属からなる受け部材１２。図６，７を参照。）に対してスライドおよび回転可能に連結した第２連結部材２６とを備える。リンク部材２４、並びに第１および第２連結部材２５，２６は、何れも、導電性を有する金属材料（金属剛体）で形成されている。従って、上下で隣り合うコイル部材１１Ａ，１１Ｂは、接続部品２３（および受け部材１２）を介して電気的のみならず機械的にも接続されている。リンク部材２４の他端側には長穴状の貫通穴２４ａが設けられており、この貫通穴２４ａを介して第２連結部材２６がコイル部材１１Ａに締結されることにより、リンク部材２４はコイル部材１１Ａに対してスライドおよび回転可能となっている。従って、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、上下で隣り合うコイル部材１１Ａ，１１Ｂの離間距離（コイルピッチ）は、貫通穴２４ａの長手方向寸法の範囲内であれば無段階で調整することができるので、コイルピッチの調整作業を効率良く実施することができる。
　第１および第２連結部材２５，２６は、コイル部材１１（に設けた受け部材１２）に対して着脱可能である。そのため、任意のコイル部材１１を新品に交換する場合等、コイル部材１１を枠体２１から取り外すときには、コイル部材１１から接続部品２３も取り外す。
　加熱部２は、コイル部材１１を冷却するための冷却回路を備える。これにより、コイル部材１１（コイル部１１ａ）の温度制御を適切かつ効率良く実施することができる。本実施形態の冷却回路は一系統であり、図３－図５に示すように、最下段のコイル部材１１の端部（延長部１１ｂの自由端）に給水管２８ａを接続すると共に、最上段のコイル部材１１の端部（延長部１１ｃの自由端）に排水管２８ｂを接続し、かつ、上下で隣り合うコイル部材１１Ａ，１１Ｂの内部空間を連通部材２９を介して連通させることによって構成される。連通部材２９は、可撓性材料、ここではゴム材料で形成された管状体からなり、その一端および他端は、コイル部材１１Ａ，１１Ｂの開口端部にそれぞれ接続される。連通部材２９が可撓性材料で形成されていることにより、連通部材２９とコイル部材１１Ａ，１１Ｂの接続状態を解消せずにコイルピッチを調整することができる。なお、図面の煩雑化を回避するため、図５以外の図面においては連通部材２９の図示を省略している。
　ここで、冷却水の流れを図９に基づいて簡単に説明する。図示外の貯水タンクから供給された冷却水は、図９中に白抜き矢印で示すように、給水管２８ａを介して最下段のコイル部材１１の内部空間に流入し、その後、連通部材２９（図９では省略）の内部空間およびコイル部材１１の内部空間を交互に流通して上方に向かう。そして、最上段のコイル部材１１の内部空間を流通した冷却水は、最上段のコイル部材１１の延長部１１ｃに接続された配水管２８ｂを介して外部に排出される（図５を併せて参照）。
　加熱部２は、主に以上の構成を有し、実使用する際には、上下で隣り合うコイル部材１１Ａ，１１Ｂの離間距離（コイルピッチ）が適宜調整される。具体的には、例えば、加熱開始側（本実施形態では下側）のコイルピッチを相対的に密に設定する一方、加熱終了側（本実施形態では上側）のコイルピッチを相対的に疎に設定する。このようなコイルピッチに設定することにより、図３，図４および図１０に示すように、加熱部２の下側領域には、ワークＷが所定温度に到達するまでワークＷを積極的に加熱する昇温ゾーンＺ１が形成される一方、加熱部２の上側領域には、ワークＷを一定温度で所定時間保持する（ワークＷを均熱保持する）均熱保持ゾーンＺ２が形成される。
　以下、以上の構成を有する熱処理装置１を用いてのワークＷの焼入硬化処理の実施態様について説明する。
　焼入硬化処理は、図２に示すように、ワークＷを狙い温度にまで誘導加熱する加熱工程Ｓ１と、狙い温度に加熱されたワークＷを冷却部６へと搬送する搬送工程Ｓ２と、ワークＷを冷却して焼入硬化させる冷却工程Ｓ３とを有する。
　（Ａ）加熱工程Ｓ１
　この加熱工程Ｓ１では、保持部３（図１を参照）により同軸的に保持された複数のワークＷを、順次狙い温度に誘導加熱する。具体的には、まず、保持部３上に、それぞれの中心軸を一致させるようにして複数のワークＷを段積みする。ワークＷが、例えば転がり軸受の外輪である場合、当該ワークＷは、径方向寸法に対して軸方向寸法が小さい。そのため、ワークＷを段積みすると、加熱工程Ｓ１の実施中におけるワークＷの姿勢が安定するという利点がある。詳細な図示は省略するが、ワークＷの段積み作業は、自動で実施することができる。
　図示しない駆動機構が作動し、段積み状態で同軸的に保持された複数のワークＷに対して上向きの送り力が付与されると、ワークＷは、加熱部２の下端開口部を介して通電状態の加熱部２（コイル部１１ａ）の内周に導入される。そして、駆動機構が継続して作動することにより、ワークＷは上向きに間欠送りされ、最終的に加熱部２の上端開口部を介して加熱部２の外側に排出される（以上、図１０を参照）。加熱部２の下側領域および上側領域には、それぞれ、上記の昇温ゾーンＺ１および均熱保持ゾーンＺ２が設けられていることから、加熱部２の内周に導入されたワークＷは、昇温ゾーンＺ１を通過する間に所定温度に到達するまで誘導加熱され、その後、均熱保持ゾーンＺ２を通過する間、一定温度で保持される。これにより、ワークＷは狙い温度に誘導加熱され、しかもワークＷの温度を周方向の各部でばらつかせることなく、ワークＷ全体を略均一温度に加熱することができる。
　（Ｂ）搬送工程Ｓ２
　この搬送工程Ｓ２では、狙い温度に加熱されたワークＷが、搬送手段５により冷却部６（冷却液漕６１）へと順次搬送される（図１参照）。
　（Ｃ）冷却工程Ｓ３
　この冷却工程Ｓ３では、搬送手段５によって冷却液漕６１へと搬送されたワークＷが、冷却液漕６１内に貯留された冷却液６２に浸漬されることによって所定の温度域に冷却され、焼入硬化される（図１参照）。
　以上の手順により、熱処理装置１を用いたワークＷの焼入硬化処理が完了する。焼入硬化処理が完了したワークＷには、その後、焼き戻し処理や各種仕上げ処理などの所定の処理が施される。これにより、ワークＷが完成品となる。
　以上で説明したように、本発明に係る熱処理装置１によれば、それぞれがコイル部１１ａを有する複数のコイル部材１１が枠体２１に対して昇降可能に支持されていることから、コイルピッチを容易にかつ迅速に調整・設定できることに加え、コイルピッチの調整後にも個々のコイル部材１１（コイル部１１ａ）の姿勢を適切な状態、要するに熱処理対象のワークＷと平行な姿勢に保つことができる。また、各コイル部材１１は、他のコイル部材１１とは分離独立したかたちで枠体２１に支持されることから、コイルピッチを調整しても、図２３に示す螺旋コイル２００のコイルピッチを調整する場合のように、コイルピッチがワークＷの周方向で徐々に変化したり、コイル部１１ａの形状が変化したりすることがない。このため、上記のようにコイルピッチを調整することにより、加熱部２の下側領域に昇温ゾーンＺ１を設けると共に、加熱部２の上側領域にワークＷを均熱保持するための均熱保持ゾーンＺ２を設けておけば、ワークＷが各コイル部１１ａの対向領域を通過するのに伴って、ワークＷの温度を周方向でばらつかせることなく、ワークＷのそれぞれを狙い温度に適切に誘導加熱することができる。
　また、熱処理対象のワークＷが軸方向寸法の異なるものに変更される場合でも、支持部品２２を操作することによって各コイル部材１１を枠体２１に対して昇降移動可能な状態とし、その後、各コイル部材１１を適宜の位置・姿勢で枠体２１に対して再固定すれば、コイルピッチの調整作業を完了することができる。そのため、図２３に示す螺旋コイル２００を用いる場合のように、ワークＷの軸方向寸法に応じた数多くのコイルを保有しておく必要もなくなるため、設備投資を抑えることができる。
　以上より、本発明によれば、熱処理対象のワークＷの温度をワークＷの周方向でばらつかせることなく、ワークＷを狙い温度に適切に誘導加熱することができ、しかも、熱処理対象のワークＷが変更等された場合でも、変更後のワークＷに応じた最適なコイルピッチ（加熱条件）に容易にかつ迅速に設定することのできる熱処理装置１を実現することができる。
　次に、本発明の第２実施形態に係る加熱部１０２について、図１１－図１８を参照しながら詳細に説明する。
　図１１－図１３に示すように、加熱部１０２は、鉛直方向に沿って多段に配置された複数（図示例では１０個）のコイル部材１１１と、各コイル部材１１１を昇降可能に支持した枠体１２１と、コイル部材１１１に設けた電極と高周波電源４（図１参照）の電極とを接触させてコイル部材１１１に通電する中継部品１０７とを備える。
　図１１に示すように、各コイル部材１１１は、保持部３（図１参照）により保持されたワークＷと同軸に配置され、ワークＷを囲繞可能に周方向で有端のリング状に形成されたコイル部１１１ａを有する。また、各コイル部材１１１は、コイル部１１１ａの周方向一端部および他端部から延びた第１および第２延長部１１１ｂ，１１１ｃを有する。本実施形態では、最上段のコイル部材１１１と最下段のコイル部材１１１の間に、延長部１１１ｂ，１１１ｃの形状が相互に異なる二種類のコイル部材１１を交互に配置している。上記二種類のコイル部材１１１の一方および他方を、図１４および図１５にそれぞれ示す。図１４に示す一方のコイル部材１１１は、自由端が相対的にコイル部１１１ａから離間した位置に配置された延長部１１１ｂ，１１１ｃを有し、図１５に示す他方のコイル部材１１１は、自由端が相対的にコイル部１１１ａに接近した位置に配置された延長部１１１ｂ，１１１ｃを有する。これは、上下で隣り合う２つのコイル部材１１１の延長部１１１ｂ，１１１ｃ同士が干渉するのを避けるためである。
　各コイル部材１１１は、導電性金属からなる管状体（例えば銅管）を湾曲等させることで有端状に形成され、少なくともコイル部１１１ａは、その延在方向（周方向）の各部が同一平面上、ここでは水平面上に位置している。そして、図１１－図１３に示すように、各コイル部材１１１は、コイル部１１１ａの中心軸を他のコイル部材１１１のコイル部１１１ａの中心軸と一致させると共に、コイル部１１１ａの周方向端部の位相を他のコイル部材１１１のコイル部１１１ａの周方向端部の位相と一致させた状態で、枠体１２１に水平姿勢で支持されている。
　各コイル部材１１１には導電性金属からなる受け部材１１２が溶接されており、この受け部材１１２に対して後述する規制部材１２３の一端又は他端が取り付け固定（ボルト止め）されている。なお、最上段のコイル部材１１１においては、第１延長部１１１ｂにのみ受け部材１１２が溶接され、最下段のコイル部材１１１においては、第２延長部１１１ｃにのみ受け部材１１２が溶接され、最上段のコイル部材１１１と最下段のコイル部材１１１の間に配置された計８個のコイル部材１１１のそれぞれには、第１および第２延長部１１１ｂ，１１１ｃの双方に受け部材１２が溶接されている。
　図１１－図１３に示すように、枠体１２１は、最下段のコイル部材１１１の下方側に配置された台座１２１ａと、台座１２１ａ上に立設された複数本（本実施形態では３本）の支柱１２１ｂとを有し、各コイル部材１１１は、コイル部１１１ａの周方向に離間した３箇所に設けられた支持部品１２２を介して枠体１２１に支持されている。各支柱１２１ｂには、コイル部材１１１の昇降移動を案内するためのガイド部１２１ｃが設けられており、ガイド部１２１ｃは、鉛直方向に延びた長穴状の貫通穴で構成される。台座１２１ａおよび支柱１２１ｂは、何れも絶縁材料で形成されている。
　各支持部品１２２は、径方向内側の端部がコイル部材１１１の外周に固定されたナット１１１ｄに締結されると共に、径方向外側の端部付近が対応する支柱１２１ｂのガイド部１２１ｃに挿通されたボルト部材１２２ａと、支柱１２１ｂの径方向内側および外側にそれぞれ配置され、相対的に接近および離反移動可能にボルト部材１２２ａに螺着された第１および第２のナット１２２ｂ，１２２ｃとを備える。
　上記の構成により、各コイル部材１１１は、その周方向三箇所に設けられた支持部品１２２のそれぞれにおいて、ナット１２２ｂ，１２２ｃを相対的に接近移動させて支柱１２１ｂを挟持すると、鉛直方向の所定位置で固定的に支持される。また、これとは逆に、各支持部品１２２においてナット１２２ｂ，１２２ｃを相対的に離反移動させ、支柱１２１ｂの挟持力を解放すると、コイル部材１１１を昇降移動させることが、すなわち、コイル部材１１１の鉛直方向における配設位置や姿勢を調整することが可能となる。さらに、以上の構成から、各コイル部材１１１に設けられた全ての支持部品１２２においてボルト部材１２２ａをナット１１１ｄから取り外せば、コイル部材１１１を枠体１２１から取り外すことができる。従って、各コイル部材１１１は、枠体１２１に対して昇降可能であると共に着脱可能である。
　図１１－図１３に示すように、加熱部１０２は、上下で隣り合う２つのコイル部材１１１の相対的な接近および離反移動を規制する（複数の）規制部材１２３を有する。なお、以下、上下で隣り合う２つのコイル部材１１１を説明する際には、便宜上、相対的に上側に配置されるコイル部材１１１を「コイル部材１１１Ａ」と、また、相対的に下側に配置されるコイル部材１１１を「コイル部材１１１Ｂ」ともいう。但し、図面には符号１１１Ａ，１１１Ｂを示していない。
　各規制部材１２３は、導電性を有する金属材料で形成されており、コイル部材１１１Ａ（の第１延長部１１１ｂに溶接された受け部材１１２）に対してボルト止めされた第１の頭部１２４と、コイル部材１１１Ｂ（の第２延長部１１１ｃに溶接された受け部材１１２）に対してボルト止めされた第２の頭部１２５と、鉛直方向に対して所定角度傾斜し、両頭部１２４，１２５間に介在する接続部１２６とを一体に有する。このように、導電性金属からなる規制部材１２３がコイル部材１１１に対してボルト止めされていることにより、コイル部材１１１Ａ，１１１Ｂは、規制部材１２３、受け部材１１２および上記のボルトを介して電気的に接続される。そのため、本実施形態では、多段に配置された複数のコイル部材１１１のうち、最上段および最下段のコイル部材１１１が中継部品１０７を介して高周波電源４（図１）と電気的に接続されている。
　図１６に拡大して示すように、各コイル部材１１１の第１延長部１１１ｂに溶接された受け部材１１２には、規制部材１２３の第１頭部１２４の上端面１２４ａおよび周端面１２４ｂとそれぞれ係合可能な第１および第２突起１１３，１１４が設けられ、各コイル部材１１１の第２延長部１１１ｃに溶接された受け部材１１２には、規制部材１２３の第２頭部１２５の下端面１２５ａおよび周端面１２５ｂとそれぞれ係合可能な第１および第２突起１１３，１１４が設けられている。要するに、各コイル部材１１１には、軸方向で規制部材１２３と係合する第１突起１１３と、その延在方向（周方向）で規制部材１２３と係合する第２突起１１４とが設けられている。
　本実施形態では、軸方向寸法が相互に異なる二種類の規制部材１２３が使用されている。より具体的に説明すると、図１２－１３に示すように、最下段～下から６番目のコイル部材１１１においては、軸方向寸法が相対的に小さい規制部材１２３がコイル部材１１１Ａ，１１１Ｂに対して取り付けられ、下から６番目～最上段のコイル部材１１１においては、軸方向寸法が相対的に大きい規制部材１２３がコイル部材１１１Ａ，１１１Ｂに対して取り付けられている。このような構成により、加熱部２の下側領域、すなわち加熱工程Ｓ２の開始側には、コイルピッチが相対的に密であり、ワークＷを所定温度に到達するまで積極的に加熱可能な昇温ゾーンＺ１０が形成され、また、加熱部１０２の上側領域、すなわち加熱工程Ｓ２の終了側には、コイルピッチが相対的に疎であり、ワークＷを均熱保持可能な均熱保持ゾーンＺ２０が形成される。
　加熱部１０２には、コイル部材１１１を冷却するための冷却回路を設けることができる。このような冷却回路を設けておけば、コイル部材１１１の温度制御を適切かつ効率良く実施することができる。本実施形態の冷却回路は一系統であり、図１１および図１２に示すように、最下段のコイル部材１１１の第１延長部１１１ｂの自由端に給水管１２８ａを接続すると共に、最上段のコイル部材１１１の第２延長部１１１ｃの自由端に排水管１２８ｂを接続し、かつ、連通部材１２９を介して上下で隣り合うコイル部材１１１Ａ，１１１Ｂの内部空間を連通させることによって構成される。連通部材１２９は、可撓性材料、ここではゴム材料で形成された管状体からなり、その一端および他端は、コイル部材１１１Ａ，１１１Ｂの自由端にそれぞれ接続される。連通部材１２９が可撓性材料で形成されていれば、連通部材１２９とコイル部材１１１Ａ，１１１Ｂの接続状態を解消せずにコイルピッチを調整することができる。なお、図面の煩雑化を回避するため、図１１にのみ連通部材１２９を図示している。
　ここで、本実施形態の加熱部１０２における冷却水の流れを図１８に基づいて簡単に説明する。図示しない貯水タンクから供給された冷却水は、図１８中に白抜き矢印で示すように、給水管１２８ａを介して最下段のコイル部材１１１の内部空間に流入し、その後、連通部材１２９（図１８では省略）の内部空間およびコイル部材１１１の内部空間を交互に流通して上方に向かう。そして、最上段のコイル部材１１１の内部空間を流通した冷却水は、最上段のコイル部材１１１の第２延長部１１１ｃの自由端に接続された配水管１２８ｂを介して外部に排出される（図１１を併せて参照）。
　以上の構成を有する加熱部１０２を備えた熱処理装置１を用いた場合、ワークＷに対する焼入硬化処理は、図３等に示す加熱部２を備えた熱処理装置１を用いた場合と同様の手順で実施される。
　以上で説明した加熱部１０２を備えた熱処理装置１によれば、コイル部１１１ａを有するコイル部材１１１のそれぞれが枠体１２１に対して昇降可能に支持されていることから、コイルピッチは、枠体１２１に対する各コイル部材１１１の位置・姿勢を調整等することで調整・設定し得る。そのため、コイルピッチを調整しても、個々のコイル部材１１１（コイル部１１１ａ）の姿勢を適切な状態、要するに熱処理対象のワークＷと平行な姿勢に保つことができることに加え、図２３に示す螺旋コイル２００のコイルピッチを調整する場合のように、コイルピッチがワークＷの周方向で徐々に変化したり、コイル部１１１ａの形状が変化したりすることがない。このため、コイルピッチを調整することにより、加熱部１０２の下側領域に昇温ゾーンＺ１０を設けると共に、加熱部１０２の上側領域にワークＷを均熱保持するための均熱保持ゾーンＺ２０を設けておけば、ワークＷが各コイル部１１１ａの対向領域を通過するのに伴って、ワークＷの温度を周方向でばらつかせることなく、ワークＷのそれぞれを狙い温度に誘導加熱することができる。
　また、以上で説明した加熱部１０２を採用すれば、規制部材１２３の軸方向（鉛直方向）寸法に基づいてコイルピッチを設定することができる。そのため、例えば、熱処理対象のワークＷが軸方向寸法の異なるもの（これを「ワークＷ’」という）に変更される場合でも、規制部材１２３を取り外してから、少なくとも一方が昇降移動可能な状態とされた隣り合う２つのコイル部材１１１の一方および他方に対して他の規制部材１２３（コイル部材１１１から取り外された規制部材１２３とは軸方向寸法が異なる規制部材１２３）をボルト止めすれば、コイルピッチをワークＷ’に応じた最適なコイルピッチに容易にかつ正確に設定することが、すなわち、加熱部１０２を、ワークＷ’を適切に誘導加熱できる形態に容易に変更することができる（以上、図１７を参照）。特に、本実施形態では、各コイル部材１１１（に溶接した受け部材１１２）に、軸方向およびその周方向で規制部材１２３とそれぞれ係合する第１および第２突起１１３，１１４を設けているので、コイルピッチの調整・設定作業を一層容易化できることに加え、コイルピッチの調整後には、隣り合う２つのコイル部材１１１の相対移動を確実に規制することができる。
　要するに、第２実施形態の加熱部１０２を採用すれば、ワークＷの大きさや、加熱部１０２を通過する際に獲得すべきワークの温度履歴等に応じて、コイルピッチを一層容易にかつ正確に調整・設定することができる。従って、加熱部１０２を、以上で説明したように、昇温ゾーンＺ１０と均熱保持ゾーンＺ２０とが一つずつ設けられた形態から、例えば昇温ゾーンＺ１０と均熱保持ゾーンＺ２０とが交互に２つずつ設けられた形態（第１の昇温ゾーン、第１の均熱保持ゾーン、第２の昇温ゾーンおよび第２の均熱保持ゾーンの順に設けられた形態）に変更することも容易にかつ正確に行い得る。
　以上、本発明の実施の形態について具体的に説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではない。
　例えば、以上で説明した実施形態では、加熱部２，１０２に冷却回路を一系統のみ設けたが、冷却回路は二系統以上設けても良い。特に、多数のコイル部材１１，１１１を用いる場合のように、一系統の冷却回路だけでは必要とされるコイル冷却能力が不足することが懸念される場合には、冷却回路を複数系統設けるのが有効である。このように冷却回路を複数系統設ける場合でも、加熱部２，１０２が相互に分離したコイル部材１１，１１１を複数設けて構成されていることから、複数系統の冷却回路を容易に構築することができる。
　また、以上で説明した実施形態で用いた支持部品２２，１２２、接続部品２３、規制部材１２３の構成もあくまでも一例であり、同様の機能を果たし得るものであれば適宜変更可能である。
　また、以上では、複数のワークＷを順次狙い温度に誘導加熱すると共に、狙い温度に誘導加熱されたワークＷを、順次搬送工程Ｓ２、さらには冷却工程Ｓ３に送り込むようにする場合について説明したが、搬送工程Ｓ２および冷却工程Ｓ３は、狙い温度に誘導加熱された複数のワークＷに対してまとめて実施するようにしても良い。
　また、以上で説明した実施形態では、加熱部２，１０２とワークＷの相対移動方向を鉛直方向としたが、本発明は、両者を水平方向に相対移動させるように構成された熱処理装置１にも適用することができる。
　また、本発明に係る熱処理装置１は、転がり軸受の外輪以外にも、例えば、転がり軸受の内輪、すべり軸受、等速自在継手を構成する外側継手部材や内側継手部材、転がり軸受や等速自在継手に組み込まれる保持器などといった鋼製のリング状部材に熱処理を施す際に好ましく適用することができる。
　また、本発明に係る熱処理装置１は、リング状のワークＷのみならず、円盤状あるいは円柱状のワークに熱処理を施す際にも好ましく適用することができる。
　本発明の有用性を実証するため、（１）加熱部に図２３に示す螺旋コイル２００を用いた熱処理装置でワークを誘導加熱する場合、および（２）加熱部に本発明を適用した熱処理装置（第１実施形態に係る加熱部２、あるいは第２実施形態に係る加熱部１０２を備えた熱処理装置１）でワークを誘導加熱する場合のそれぞれにおいて、ワークを９００℃程度に加熱する際にワークの温度（昇温態様）に差異が生じるか否かを確認した。なお、上記（１）（２）の何れにおいても、コイルピッチを調整することにより、加熱部の前段部分にワークを積極的に加熱する昇温ゾーンを設けると共に、加熱部の後段部分にワークを均熱保持することができる均熱保持ゾーンを設けた。
　この確認試験で使用したワークは、図１９に示すように、小径側の内径寸法ｄ１：１４６ｍｍ、外径寸法ｄ２：１７０ｍｍ、軸方向寸法：２９ｍｍに形成された転がり軸受（円錐ころ軸受）の外輪である。また、この確認試験では、図１９に示すように、上記ワークのうち、周方向で位相を１８０°異ならせた二点（Ａ部およびＢ部）の温度を測定した。
　上記（１）の場合におけるワークの温度測定結果を図２０に示し、上記（２）の場合におけるワークの温度測定結果を図２１に示す。図２０から明らかなように、ワークを誘導加熱するために螺旋コイル２００を用いた場合には、ワークの温度が周方向の各部で不均一となる。これに対し、ワークを誘導加熱するために本発明品を用いた場合、図２１に示すように、ワークの温度が周方向の各部でほぼ均一となる［同図中に実線および破線でそれぞれ示す「Ａ部の温度（ピッチ調整後）」および「Ｂ部の温度（ピッチ調整後）」を参照］。
　なお、誘導加熱用コイルのコイルピッチがワークの昇温態様に与える影響を確認するため、加熱部に本発明を適用した熱処理装置において、コイルピッチを一定にした上でワークを加熱した。この場合のワークのＡ部における温度測定結果を図２１に併せて示す［図２１中に示す「Ａ部の温度（ピッチ調整前）」を参照］。図２１からも明らかなように、この場合ワークの温度が上がり続けるため、ワークを均熱保持することが実質的に不可能であることがわかる。
　さらに、図１１等に示す加熱部１０２を備えた熱処理装置は、加熱部１０２が上記の規制部材１２３を有することにより、所定のコイルピッチを容易にかつ正確に実現することが、すなわち、コイルピッチの再現性を高めることができる。係る効果が得られることを実証するため、所定のコイルピッチに設定された第１状態でワークを誘導加熱した場合と、第１状態とはコイルピッチが異なる第２状態に変更し、その後、コイルピッチを上記の第１状態に戻してワークを誘導加熱した場合の双方で、ワークの温度履歴を観測した。その結果を図２２に示す。なお、図２２では、１回目の上記第１状態でワークを誘導加熱した場合のワークの温度履歴を実線で示し、２回目の上記第１状態でワークを誘導加熱した場合のワークの温度履歴を点線（破線）で示している。同図に示す結果からも明らかなように、図１１等に示す加熱部１０２を備えた熱処理装置は、コイルピッチの再現性が極めて高く、従って、熱処理対象のワークを所望の温度履歴で精度良く誘導加熱することができる。
　以上の確認試験結果から、誘導加熱用コイルのコイルピッチの疎密を調整し、コイルピッチが相対的に疎の部分を設ければ、当該部分でワークを均熱保持することができ、また、誘導加熱用コイルとして本発明に係る構成を具備するものを用いれば、ワークの周方向各部の温度を均一化できることがわかる。従って、本発明の有用性が実証された。
１　　　　熱処理装置
２　　　　加熱部
３　　　　保持部
１１　　　コイル部材
１１ａ　　コイル部
２１　　　枠体
２２　　　支持部品
２３　　　接続部品
２４　　　リンク部材
２５　　　第１の連結部材
２６　　　第２の連結部材
２９　　　連通部材
１０２　　加熱部
１１１　　コイル部材
１１１ａ　コイル部
１１３　　第１突起
１１４　　第２突起
１２１　　枠体
１２３　　規制部材
１２９　　連通部材
Ｓ１　　　加熱工程
Ｓ３　　　冷却工程
Ｗ　　　　ワーク
Ｚ１　　　昇温ゾーン
Ｚ１０　　昇温ゾーン
Ｚ２　　　均熱保持ゾーン
Ｚ２０　　均熱保持ゾーン

Claims (13)

  1. 　ワークを狙い温度に誘導加熱する加熱部と、同軸的に保持された複数のワークを通電状態の前記加熱部に対して軸方向に相対移動させる駆動機構と、を備えた熱処理装置において、
    　前記加熱部は、前記ワークを囲繞可能に前記ワークと同軸に配置されたコイル部を有し、該コイル部の延在方向の各部が同一平面上に位置する複数のコイル部材と、複数のコイル部材のそれぞれを、前記コイル部同士の同軸を維持しつつ、軸方向移動可能に支持した枠体とを備えることを特徴とする熱処理装置。
  2. 　前記加熱部は、軸方向で隣り合う２つの前記コイル部材を電気的に接続する接続部品をさらに有する請求項１に記載の熱処理装置。
  3. 　前記接続部品は、リンク部材と、該リンク部材の一端を軸方向で隣り合う２つの前記コイル部材の何れか一方に対して回転可能に連結する第１連結部材と、前記リンク部材の他端を軸方向で隣り合う２つの前記コイル部材の他方に対してスライドおよび回転可能に連結する第２連結部材と、を有する請求項２に記載の熱処理装置。
  4. 　前記加熱部は、軸方向で隣り合う２つのコイル部材の一方および他方に対して取り外し可能に取り付けられ、軸方向で隣り合う２つのコイル部材の相対的な接近および離反移動を規制する規制部材をさらに備える請求項１に記載の熱処理装置。
  5. 　前記コイル部材が、軸方向およびその延在方向で前記規制部材とそれぞれ係合する第１突起および第２突起を有する請求項４に記載の熱処理装置。
  6. 　軸方向で隣り合う２つのコイル部材が、前記規制部材を介して電気的に接続されている請求項４又は５に記載の熱処理装置。
  7. 　前記コイル部材は、導電性金属からなる管状体で有端状に形成されている請求項１～６の何れか一項に記載の熱処理装置。
  8. 　前記加熱部は、軸方向で隣り合う２つの前記コイル部材の内部空間を連通させる連通部材をさらに有し、該連通部材が可撓性材料で形成されている請求項７に記載の熱処理装置。
  9. 　前記コイル部材のそれぞれは、前記枠体に対して着脱可能である請求項１～８の何れか一項に記載の熱処理装置。
  10. 　前記ワークが、転がり軸受の軌道輪である請求項１～９の何れか一項に記載の熱処理装置。
  11. 　同軸的に保持された複数のワークを通電状態の加熱部に対して軸方向に相対移動させることにより、前記複数のワークを順次狙い温度に誘導加熱する加熱工程を含む熱処理方法であって、
    　前記加熱工程では、前記ワークを、前記ワークを囲繞可能に前記ワークと同軸に配置されたコイル部を有し、該コイル部の延在方向の各部が同一平面上に位置する複数のコイル部材と、複数のコイル部材のそれぞれを、前記コイル部同士の同軸を維持しつつ、軸方向移動可能に支持した枠体とを備える前記加熱部により加熱することを特徴とする熱処理方法。
  12. 　前記加熱部は、一端および他端が軸方向で隣り合う２つの前記コイル部材の一方および他方のそれぞれに対して取り外し可能に取り付けられ、軸方向で隣り合う２つの前記コイル部材の相対的な接近および離反移動を規制する規制部材をさらに備える請求項１１に記載の熱処理方法。
  13. 　前記ワークが、転がり軸受の軌道輪である請求項１１又は１２に記載の熱処理方法。
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