JP2002117964A - Simplified nonoxidation high-frequency induction heating apparatus - Google Patents
Simplified nonoxidation high-frequency induction heating apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばスプロケット等
のワークを誘導加熱によって焼入する際に使用される簡
易無酸化高周波誘導加熱装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simple non-oxidizing high frequency induction heating apparatus used for quenching a work such as a sprocket by induction heating.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、スプロケット等のワークを焼入す
る場合には、高周波の誘導加熱による焼入方法が採用さ
れており、その焼入装置としては、例えばトランジスタ
インバータの高周波電流をワークに近接配置した加熱コ
イルに供給する装置が知られている。そして、この焼入
装置は、ワークを室内の空気中に置いて、誘導加熱して
いるのが一般的である。2. Description of the Related Art Conventionally, when a workpiece such as a sprocket is quenched, a quenching method using high-frequency induction heating is employed. As a quenching apparatus, for example, a high-frequency current of a transistor inverter is brought close to the workpiece. Devices for supplying arranged heating coils are known. In this quenching apparatus, a work is generally placed in room air to perform induction heating.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この焼
入装置にあっては、無酸化状態での誘導加熱が困難であ
ることから、焼入部分に酸化スケールが発生し易く、焼
入品質自体を高品質に維持することが困難であるという
問題点があった。そこで、焼入作業を無酸化状態で行う
ことにより、酸化スケールの発生を抑える方法も一部で
採用されているが、この場合は、無酸化にするための構
造が複雑化して焼入装置自体が高価となり、結果として
焼入コストをアップさせるという問題点を有している。However, in this quenching apparatus, since it is difficult to perform induction heating in a non-oxidized state, oxide scale is easily generated in the quenched portion, and the quenching quality itself is reduced. There is a problem that it is difficult to maintain high quality. Therefore, a method of suppressing the generation of oxidized scale by performing the quenching operation in a non-oxidized state is also adopted in some cases, but in this case, the structure for deoxidizing becomes complicated, and the quenching apparatus itself is used. However, there is a problem in that quenching becomes expensive, and as a result, the quenching cost is increased.
【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、無酸化状態を容易に得ることができてワーク
を高品質かつ低コストで誘導加熱し得る簡易無酸化高周
波誘導加熱装置を提供することにある。[0004] The present invention has been made in view of such circumstances, and a simple non-oxidizing high-frequency induction heating apparatus capable of easily obtaining a non-oxidized state and inductively heating a workpiece at high quality and at low cost. To provide.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明のうち請求項1記載の発明は、液体を貯留す
るタンクと、該タンクの中央部分に配置され下端が開口
する有底筒状に形成されたチャンバーと、前記タンクの
液面上でチャンバー内に配置されたワークを誘導加熱し
得る加熱コイルと、該加熱コイルに高周波電流を供給し
得るトランジスタインバータと、前記チャンバーを上下
動させてその下端をタンクの液面上もしくは液中に位置
させ得るチャンバー移動手段と、該チャンバー移動手段
でチャンバーの下端を液中に位置させた際にチャンバー
内を無酸化状態にし得る無酸化手段と、該無酸化手段、
前記トランジスタインバータ及びチャンバー移動手段等
を制御する制御手段と を具備することを特徴とする。
また、請求項2記載の発明は、前記ワークが、少なくと
も誘導加熱時に回転されることを特徴とする。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a tank for storing a liquid, a bottomed cylinder disposed at a central portion of the tank and having a lower end opened. A heating coil capable of inductively heating a work placed in the chamber on the liquid level of the tank; a transistor inverter capable of supplying a high-frequency current to the heating coil; and a vertically moving chamber. Chamber moving means for lowering the lower end of the chamber on the liquid surface of the tank or in the liquid, and non-oxidizing means for making the inside of the chamber non-oxidizing when the lower end of the chamber is positioned in the liquid by the chamber moving means. And the non-oxidizing means,
Control means for controlling the transistor inverter, the chamber moving means, and the like.
The invention according to claim 2 is characterized in that the work is rotated at least at the time of induction heating.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係わる簡
易無酸化誘導加熱装置の一実施例を示す概略構成図であ
る。図において、簡易無酸化誘導加熱装置1(以下、加
熱装置1という)は、内部に所定量の液体としての水3
を貯留するタンク2と、このタンク2の中央部上方に配
置されたチャンバー4を有している。前記タンク2は、
その中央部分に仕切板5で仕切られることにより、内側
に空間部2aが形成され外側に貯留部2bが形成されて
いる。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a simple non-oxidation induction heating apparatus according to the present invention. In the figure, a simple non-oxidizing induction heating device 1 (hereinafter referred to as a heating device 1) has a predetermined amount of water 3 as a liquid.
And a chamber 4 arranged above a central portion of the tank 2. The tank 2 is
The central portion is partitioned by the partition plate 5, so that a space 2a is formed inside and a storage portion 2b is formed outside.
【0007】そして、空間部2a内には、非磁性体(無
機材料)で形成されたワーク支持台6がワーク移動装置
7で上下動及び回転可能に配設されると共に、仕切板5
の内面上部には、冷却ジャケット8が配置されている。
この冷却ジャケット8から冷却水(もしくは冷却ガス等
の冷却媒体)が空間部2aの中心位置に向けて噴射され
る。In the space 2a, a work support 6 made of a non-magnetic material (inorganic material) is vertically movable and rotatable by a work moving device 7, and a partition plate 5 is provided.
A cooling jacket 8 is arranged on the upper part of the inner surface of the cooling device.
Cooling water (or a cooling medium such as a cooling gas) is injected from the cooling jacket 8 toward the center of the space 2a.
【0008】なお、タンク2の空間部2aの底面には、
冷却ジャケット8から噴射される冷却水を排水する排水
口が設けられ、この排水口には排水用のバルブ9が接続
されている。また、ワーク移動装置7は、ワーク支持台
6を矢印イの如く上下動させると共に矢印ロの如く水平
面内で回転させる。The bottom of the space 2a of the tank 2
A drain port for draining the cooling water injected from the cooling jacket 8 is provided, and a drain valve 9 is connected to the drain port. Further, the work moving device 7 moves the work support base 6 up and down as shown by an arrow a and rotates it in a horizontal plane as shown by an arrow b.
【0009】また、タンク2の貯留部2bは、その底面
に設けた排水口に排水用のバルブ10が接続されると共
に、タンク2の外周上面を覆う蓋部に設けた給水口に給
水用のバルブ11を介して給水源13が接続されてい
る。さらに、タンク2の周壁上部には貯留部2b内の水
3の水位を検出するセンサ14が配置されている。The storage portion 2b of the tank 2 has a drain port provided on the bottom surface thereof connected to a drain valve 10 and a water supply port provided on a lid portion for covering the outer peripheral upper surface of the tank 2 for water supply. A water supply source 13 is connected via a valve 11. Further, a sensor 14 for detecting a water level of the water 3 in the storage part 2b is arranged at an upper part of a peripheral wall of the tank 2.
【0010】前記チャンバー4は、例えばセラミック、
石英ガラス等の無機材料によって有底筒状に形成され、
開口する下端4aが前記仕切板5の外側に位置する状態
で配置されている。そして、このチャンバー4は、外周
面が複数のローラ15で支持されつつ、チャンバー上下
装置16で図の実線位置と二点鎖線の位置との間で矢印
ハの如く上下動し得るように構成されている。The chamber 4 is made of, for example, ceramic,
It is formed in a bottomed cylindrical shape by an inorganic material such as quartz glass,
The lower end 4a to be opened is arranged in a state of being located outside the partition plate 5. The chamber 4 is configured to be able to move up and down between a solid line position and a two-dot chain line position in FIG. ing.
【0011】また、チャンバー4の上面に設けたガス供
給孔には、ガス供給用のバルブ12を介してガス源17
が接続されており、このガス源17としては、アルゴン
ガスや窒素ガス等が使用され、このガスの供給によって
チャンバー4内がガス置換されて無酸化状態とされる。A gas supply hole provided on the upper surface of the chamber 4 has a gas source 17 through a gas supply valve 12.
The gas source 17 is an argon gas, a nitrogen gas, or the like, and the supply of the gas causes the inside of the chamber 4 to be gas-displaced to be in a non-oxidized state.
【0012】一方、前記チャンバー4の下部外側で、タ
ンク2の直上方には加熱コイル18が配置されている。
この加熱コイル18は、チャンバー4の外形形状に対応
してその外周面の全域に亘って配置され、その両端部が
トランジスタインバータ19の出力端子に接続されてい
る。そして、トランジスタインバータ19が作動して加
熱コイル18に高周波電流が供給されることにより、後
述する如くワーク支持台6上のワークが誘導加熱され
る。On the other hand, a heating coil 18 is arranged outside the lower part of the chamber 4 and directly above the tank 2.
The heating coil 18 is arranged over the entire outer peripheral surface corresponding to the outer shape of the chamber 4, and both ends thereof are connected to the output terminal of the transistor inverter 19. Then, the high frequency current is supplied to the heating coil 18 by operating the transistor inverter 19, so that the work on the work support 6 is induction-heated as described later.
【0013】なお、加熱コイル18は、図の二点鎖線で
示すように、チャンバー4の内側に配置することもでき
る。そして、このトランジスタインバータ18、前記ワ
ーク移動装置7やチャンバー上下装置14、冷却ジャケ
ット8及び前記各バルブ9〜12、センサ14等は、制
御装置20に接続されている。The heating coil 18 can be arranged inside the chamber 4 as shown by a two-dot chain line in the figure. The transistor inverter 18, the work moving device 7, the chamber elevating device 14, the cooling jacket 8, the valves 9 to 12, the sensor 14, and the like are connected to a control device 20.
【0014】次に、上記加熱装置1によるワークの焼入
方法の一例を図2の工程図に基づいて説明する。なお、
ワークがスプロケットWであり、ワーク支持台6がこの
スプロケットWの外形形状に対応した形状に設定されて
いるものとする。先ず、チャンバー4をチャンバー上下
装置16で最上位位置に、またワーク支持台6をワーク
移動装置7で最上位位置に設定すると共に、各バルブ9
〜12を閉じた初期位置に設定(K201)し、制御装
置20の制御信号で給水用のバルブ11を開いてタンク
2の貯留部2b内に水3を供給(K202)する。Next, an example of a method of quenching a workpiece by the heating device 1 will be described with reference to the process chart of FIG. In addition,
It is assumed that the work is a sprocket W, and the work support 6 is set in a shape corresponding to the outer shape of the sprocket W. First, the chamber 4 is set at the uppermost position by the chamber raising / lowering device 16, the work support 6 is set at the uppermost position by the work moving device 7, and each valve 9 is set.
12 are set to the closed initial position (K201), the water supply valve 11 is opened by the control signal of the control device 20, and the water 3 is supplied into the storage part 2b of the tank 2 (K202).
【0015】この水3は、センサ14でその水位が検出
されることにより、バルブ11が閉じて水3の供給が停
止(もしくはセンサ14の水位検出で所定水位に維持)
され、この状態で、スプロケットWをワーク支持台6上
に、例えば該支持台6に設けた位置決め部材等(図示せ
ず)で位置決めしつつセット(K203)する。スプロ
ケットWがセットされると、制御装置20の制御信号で
チャンバー上下装置16を作動させ、チャンバー4を下
降(K204)させ、その下端4aをタンク2の貯留部
2b内の水中に位置させる。When the water level of the water 3 is detected by the sensor 14, the valve 11 is closed and the supply of the water 3 is stopped (or maintained at a predetermined water level by detecting the water level of the sensor 14).
Then, in this state, the sprocket W is set (K203) while being positioned on the work support 6 by, for example, a positioning member (not shown) provided on the support 6. When the sprocket W is set, the chamber raising / lowering device 16 is operated by the control signal of the control device 20, the chamber 4 is lowered (K204), and the lower end 4a is positioned in the water in the storage part 2b of the tank 2.
【0016】これにより、チャンバー4の下端4aが水
3でシールされた状態となり、この状態で、制御装置2
0の制御信号で、ガス供給用のバルブ12を開いて例え
ばガス源17からアルゴンガスをチャンバー4内に所定
時間供給(K205)する。このアルゴンガスの供給に
よりチャンバー4内がガス置換されて無酸化状態とな
り、この時、チャンバー4の下端4aが水によってシー
ルされていることから、下端開口部のシール性が良好と
なって、ガス置換が短時間に効率的に行われる。As a result, the lower end 4a of the chamber 4 is sealed with the water 3, and in this state, the control device 2
With a control signal of 0, the gas supply valve 12 is opened and, for example, an argon gas is supplied from the gas source 17 into the chamber 4 for a predetermined time (K205). By the supply of the argon gas, the inside of the chamber 4 is gas-replaced and becomes non-oxidized. At this time, since the lower end 4a of the chamber 4 is sealed with water, the sealing property of the lower end opening is improved, and the gas is removed. The replacement is performed efficiently in a short time.
【0017】そして、制御装置20の制御信号でワーク
移動装置7を作動させてワーク支持台6を回転(K20
6)させつつ、トランジスタインバータ19から加熱コ
イル18に高周波電流を供給(K207)する。この高
周波電流の所定時間の供給により、ワーク支持台6上の
スプロケットWの焼入部分に渦電流が誘起されてスプロ
ケットWが誘導加熱され、この誘導加熱後に、制御装置
20の制御信号でワーク移動装置7を作動させ、ワーク
支持台6(スプロケットW)を所定距離下降(K20
8)させる。Then, the work moving device 7 is operated by the control signal of the control device 20 to rotate the work support 6 (K20).
6) A high-frequency current is supplied from the transistor inverter 19 to the heating coil 18 (K207). By the supply of the high-frequency current for a predetermined time, an eddy current is induced in the quenched portion of the sprocket W on the work support 6 and the sprocket W is induction-heated. After the induction heating, the work is moved by a control signal of the control device 20. The device 7 is operated to lower the work support 6 (sprocket W) by a predetermined distance (K20).
8)
【0018】ワーク支持台6が所定位置まで下降した
ら、制御装置20の制御信号により、冷却ジャケット8
から冷却水を噴射(K209)させてワーク支持台6上
の加熱状態のスプロットWを冷却する。この冷却によ
り、スプロケットWが焼入され、この加熱から冷却まで
の焼入作業時に、チャンバー4内及びタンク2の空間部
2a内が無酸化状態に維持されることから、スプロケッ
トWの焼入部分に酸化スケールの発生等のない高品質な
焼入状態が得られる。When the work support 6 is lowered to a predetermined position, the cooling jacket 8 is controlled by a control signal of the control device 20.
The cooling water is injected (K209) to cool the heated splat W on the work support 6. By this cooling, the sprocket W is quenched. During the quenching operation from the heating to the cooling, the inside of the chamber 4 and the space 2a of the tank 2 are maintained in an unoxidized state. A high quality quenched state without generation of oxide scale can be obtained.
【0019】なお、冷却ジャケット8から噴射される冷
却水は、貯留部2b内の水3を使用することにより資源
の有効活用が図れる。また、冷却ジャケット8から噴射
されて空間部2aの底部に溜まった水は、制御装置20
の制御信号でバルフ9が開くことによって、タンク2外
に排水されるが、この排水もリサイクルされるのが好ま
しい。さらに、ワーク支持台6のワーク移動装置7によ
る回転動作は、少なくとも加熱時に必要であるが、例え
ば冷却時にも回転させることによって、冷却効率をより
高めることもできる。The cooling water injected from the cooling jacket 8 can effectively use resources by using the water 3 in the storage section 2b. Further, the water sprayed from the cooling jacket 8 and accumulated at the bottom of the space 2a is removed by the control device 20.
When the valve 9 is opened by the control signal of (1), the wastewater is drained out of the tank 2, and this wastewater is preferably recycled. Further, the rotating operation of the work supporting table 6 by the work moving device 7 is necessary at least at the time of heating. For example, by rotating the work supporting table 6 also at the time of cooling, the cooling efficiency can be further increased.
【0020】そして、スプロケットWが冷却されると、
制御装置20の制御信号でワーク移動装置7を作動させ
てワーク支持台6(スプロケットW)を上昇(K21
0)させると共に、チャンバー上下装置16を作動させ
てチャンバー4を上昇(K211)させ、ワーク支持台
6上の焼入されたスプロケットWを取り出す(K21
2)。これにより、スプロケットWの焼入作業が完了す
る。Then, when the sprocket W is cooled,
The work moving device 7 is operated by the control signal of the control device 20, and the work support 6 (sprocket W) is raised (K21).
0) and actuate the chamber lifting / lowering device 16 to raise the chamber 4 (K211), and take out the hardened sprocket W on the work support 6 (K21).
2). Thereby, the quenching operation of the sprocket W is completed.
【0021】なお、以上の工程は一例であって、例えば
スプロケットWをセットした後に水3を供給したり、高
周波電流の供給後にスプロケットWを回転させたり、各
工程を略同時に実行する等、適宜に変更することができ
る。また、上記実施例において、水の代わりに適宜の液
体を使用することもできるし、タンク2の形状やチャン
バー4の形状、加熱コイル18や冷却ジャケット8の配
置位置、チャンバー上下装置16やワーク移動装置7の
構成等も一例であって、適宜に変更することができる。The above steps are merely examples. For example, the water 3 is supplied after the sprocket W is set, the sprocket W is rotated after the high-frequency current is supplied, and the respective steps are executed substantially simultaneously. Can be changed to Further, in the above embodiment, an appropriate liquid can be used instead of water, the shape of the tank 2, the shape of the chamber 4, the arrangement position of the heating coil 18 and the cooling jacket 8, the chamber up-down device 16, and the movement of the work. The configuration and the like of the device 7 are also examples, and can be appropriately changed.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の発
明によれば、有底筒状のチャンバーの下端がタンク内の
液中に位置することによってチャンバーの下端開口がシ
ールされるため、チャンバー内のガス置換を短時間で効
率的に行うことができて、例えばワークの焼入時間を短
縮させることができると共に、液体によって十分なシー
ル性が得られて酸化スケールのない高品質の焼入状態を
得ることができる。また、タンクの上方に筒状のチャン
バーを上下移動可能に配置することで形成できるため、
加熱装置自体の構成の簡略化を図ることができ、安価で
使い勝手かつ汎用性に優れた加熱装置が得られて、各種
ワークの焼入等に容易に適用することができる。As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the lower end opening of the chamber is sealed by positioning the lower end of the bottomed cylindrical chamber in the liquid in the tank. The gas exchange in the chamber can be performed efficiently in a short time, for example, the quenching time of the work can be shortened, and a sufficient sealing property can be obtained by the liquid, and a high quality without oxide scale can be obtained. A quenched state can be obtained. Also, since it can be formed by arranging a cylindrical chamber movably up and down above the tank,
The configuration of the heating device itself can be simplified, and a heating device that is inexpensive, easy to use, and excellent in versatility can be obtained, and can be easily applied to quenching of various works.
【0023】また、請求項2記載の発明によれば、請求
項1記載の発明の効果に加え、少なくとも誘導加熱時に
ワークが回転することから、ワークの加熱部位の均一加
熱がが可能になると共に、加熱効率も高まって加熱時間
のより短縮化が図れる等、効率的な誘導加熱作業を行う
ことができて、例えば焼入作業コストを低減させること
ができる等の効果を奏する。According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, since the work rotates at least at the time of induction heating, uniform heating of the heated portion of the work becomes possible. In addition, an efficient induction heating operation can be performed, for example, the heating efficiency can be increased and the heating time can be further shortened. For example, effects such as a reduction in quenching operation cost can be achieved.
【図1】本発明に係わる簡易無酸化誘導加熱装置の一実
施例を示す概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a simple non-oxidation induction heating apparatus according to the present invention.
【図2】同その動作を説明するための工程図FIG. 2 is a process diagram for explaining the operation thereof.
1 簡易無酸化誘導加熱装置 2 タンク 2a 空間部 2b 貯留部 3 水 4 チャンバー 4a 下端 5 仕切板 6 ワーク支持台 7 ワーク移動装置 8 冷却ジャケット 9〜12 バルブ 13 給水源 14 センサ 16 チャンバー上下装置 17 ガス源 18 加熱コイル 19 トランジスタインバータ 20 制御装置 W スプロケット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Simple non-oxidation induction heating apparatus 2 Tank 2a Space part 2b Storage part 3 Water 4 Chamber 4a Lower end 5 Partition plate 6 Work support base 7 Work moving device 8 Cooling jacket 9-12 Valve 13 Water supply source 14 Sensor 16 Chamber up-down device 17 Gas Source 18 Heating coil 19 Transistor inverter 20 Controller W Sprocket
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 6/06 361 H05B 6/06 361 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05B 6/06 361 H05B 6/06 361
Claims (2)
部分に配置され下端が開口する有底筒状に形成されたチ
ャンバーと、前記タンクの液面上でチャンバー内に配置
されたワークを誘導加熱し得る加熱コイルと、該加熱コ
イルに高周波電流を供給し得るトランジスタインバータ
と、前記チャンバーを上下動させてその下端をタンクの
液面上もしくは液中に位置させ得るチャンバー移動手段
と、該チャンバー移動手段でチャンバーの下端を液中に
位置させた際にチャンバー内を無酸化状態にし得る無酸
化手段と、該無酸化手段、前記トランジスタインバータ
及びチャンバー移動手段等を制御する制御手段と を具
備することを特徴とする簡易無酸化高周波誘導加熱装
置。1. A tank for storing a liquid, a chamber formed in a cylindrical shape with a bottom that is disposed at a central portion of the tank and has a lower end opened, and a work disposed in the chamber on the liquid level of the tank. A heating coil capable of induction heating, a transistor inverter capable of supplying a high-frequency current to the heating coil, a chamber moving means capable of moving the chamber up and down to position the lower end on or above the liquid surface of the tank; A non-oxidizing means capable of bringing the inside of the chamber into a non-oxidizing state when the lower end of the chamber is positioned in the liquid by the chamber moving means, and a control means for controlling the non-oxidizing means, the transistor inverter, the chamber moving means and the like. A simple non-oxidizing high-frequency induction heating device characterized in that:
転されることを特徴とする請求項1記載の簡易無酸化高
周波誘導加熱装置。2. The simple non-oxidizing high frequency induction heating apparatus according to claim 1, wherein the work is rotated at least at the time of induction heating.
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---|---|---|---|
JP2000305570A JP2002117964A (en) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | Simplified nonoxidation high-frequency induction heating apparatus |
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JP (1) | JP2002117964A (en) |
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JP2009242928A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Neturen Co Ltd | Apparatus and method for induction-heating |
CN102382953A (en) * | 2011-09-30 | 2012-03-21 | 安徽明雁齿轮有限公司 | Rotary lifting-type gear sleeve automatic high frequency quenching device |
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