JP4242792B2 - High frequency induction heating coil device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば摩擦圧接(摩擦係合)により接合される2部材の接合箇所に生じるバリを適温に加熱し、前記バリの切削除去を容易化及び効率化するための高周波誘導加熱コイル装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency induction heating coil device for heating a burr generated at a joining portion of two members joined by, for example, friction welding (friction engagement) to an appropriate temperature, and facilitating and improving the efficiency of cutting and removing the burr. .
同種又は異種の2つの部材(サイズの異なる部材を含む)を一体的に接合する一方法として、摩擦圧接が従来より採用されている。この摩擦圧接にて2つの部材(例えば、金属製管材)を一体に接合する場合には、図5に示すように、部材1と部材2との接合箇所には突起状のバリ3が生じる。このバリ3は除去する必要があり、従来では、通常、バイト4などによる切削加工によってバリ取りを行なうようにしている。
As one method for integrally joining two members of the same type or different types (including members of different sizes), friction welding has been conventionally employed. When two members (for example, metal pipes) are integrally joined by this friction welding, as shown in FIG. 5, a
また、このバリ3を除去する公知技術として、特許文献1(特開平7−328906号公報)や特許文献2(特開平8−215863号公報)に記載のものが提案されている。なお、特許文献1に記載のバリ切削除去装置は、ディスクグラインダにて回転駆動される砥石をバリの部分に押しつけてバリを切削除去するようにしたものであり、特許文献2に記載の摩擦圧接装置は、バリの外周上にローラを配置してこのローラをバリの部分に押圧することによりバリを押し潰すようにしたものである。
しかしながら、バリ3をバイト4などにて切削加工して除去する場合には、バリ3は比較的高硬度のため、バイトが短時間に摩擦して使用不能の状態となり、バイト4の交換を頻繁に行わねばならないという不具合がある。また、特許文献1に記載の砥石によるバリの切削除去では、バイトなどによる切削加工と同様に砥石の摩耗が早く、効率的なバリ取りを行なうことができないというも問題点がある。また、特許文献2に記載のローラによるバリの押し潰しでは、バリの硬度が高い場合にはバリの除去を充分に行なうことができないという問題点がある。
However, when the
本発明は、以上の問題点を解決すべくなされたものであって、その目的は、切削加工によるバリ除去に先立って、バリの全体を高周波誘導加熱により適温(例えば、焼き鈍し温度)に高周波誘導加熱し、その後のバリの切削除去の容易化や効率化を可能にする高周波誘導加熱コイル装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to induce high-frequency induction of the entire burr to an appropriate temperature (for example, annealing temperature) by high-frequency induction heating prior to removal of the burr by cutting. An object of the present invention is to provide a high-frequency induction heating coil device which can be heated and facilitated and efficient in the subsequent removal and removal of burrs.
以上の目的を達成するために、本発明では、2つの部材の接合箇所に生じる突起状のバリを削除するのに先立って、前記バリを適温に高周波誘導加熱し、これにより前記バリの切削除去を効率化するために用いられる高周波誘導加熱コイル装置において、前記バリをほぼ半円弧状に覆う半開放鞍型の形状の互いに隣接する第1のコイル導体部及び第2のコイル導体部を有するコイル本体を具備し、前記第1のコイル導体部は、その先端部分が前記バリの突出方向における側面位置にまで延びる突出部を有するコイル導体から成り、前記第2のコイル導体部は、前記バリの外周面位置に近接する対称断面形状のコイル導体から成り、電源部から前記コイル本体に電力を供給するリード部と前記コイル本体との間に、透明材から成る補強ブロックを架設し、前記コイル本体の温度を測定するための温度計測用レーザ照射器の照射光を、前記補強ブロックを通して前記コイル本体に照射するようにしている。
また、本発明では、前記第1のコイル導体部に磁性材を取付ける一方、前記第2のコイル導体部には磁性材を取付けないようにしている。
また、本発明では、前記2つの部材は、摩擦圧接により接合される同種又は異種の2つの部材であるようにしている。
また、本発明では、前記2つの部材のうちの少なくとも一方が、外径の異なる複数の軸状部分を有する部材であり、前記複数の軸部の間の段面が前記2つの部材の接合箇所に生じるバリの近傍位置に存在する場合に、前記コイル本体と前記段面との間に磁束遮断用の磁性板を介在させるようにしている。
In order to achieve the above object, according to the present invention, prior to removing the protruding burrs generated at the joining location of two members, the burrs are heated to an appropriate temperature by high frequency induction heating, whereby the burrs are removed by cutting. In the high frequency induction heating coil device used for improving the efficiency of the coil, the coil having the first coil conductor portion and the second coil conductor portion adjacent to each other in the shape of a semi-open saddle type covering the burr in a substantially semicircular arc shape The first coil conductor portion includes a coil conductor having a protruding portion whose tip portion extends to a side surface position in the protruding direction of the burr, and the second coil conductor portion includes the burr of the burr. Ri coil conductors of symmetrical cross-sectional shape in proximity to the outer circumferential surface position, while the power supply portion of the coil body lead section which supplies power to the coil body, a reinforcing block made of a transparent material Erection, and the irradiation light temperature measurement laser irradiation device for measuring the temperature of the coil body, and so as to irradiate the coil body through the reinforcing block.
In the present invention, the magnetic material is attached to the first coil conductor portion, while the magnetic material is not attached to the second coil conductor portion.
In the present invention, the two members are two members of the same type or different types joined by friction welding.
In the present invention, at least one of the two members is a member having a plurality of shaft-like portions having different outer diameters, and a stepped surface between the plurality of shaft portions is a joining portion of the two members. In the case where it exists in the vicinity of the burr generated in the magnetic field, a magnetic plate for interrupting magnetic flux is interposed between the coil body and the step surface.
請求項1に記載の本発明は、先端部分がバリの突出方向における側面位置にまで延びる突出部を有するコイル導体から成る第1のコイル導体部と、バリの外周面位置に近接する対称断面形状のコイル導体から成る第2のコイル導体部とを互いに近接配置してバリを高周波誘導加熱し、電源部から前記コイル本体に電力を供給するリード部と前記コイル本体との間に、透明材から成る補強ブロックを架設し、前記コイル本体の温度を測定するための温度計測用レーザ照射器の照射光を、前記補強ブロックを通して前記コイル本体に照射するようにしたものであるから、切削加工によるバリ除去に先立って、バリの全体を高周波誘導加熱により適温(例えば、焼き鈍し温度)に高周波誘導加熱し、その後のバリの切削除去の容易化や効率化を図ることができ、後続の機械加工にてバリを綺麗に切削除去することが可能となる。また、機械加工に用いられるバイトなどの寿命を長くすることが可能となる。さらに、本発明によれば、リード部とコイル本体との間に架設した透明材から成る補強ブロックを通して、温度計測用レーザ照射器の照射光をコイル本体に照射するようにしたので、補強ブロックにより高周波誘導加熱コイル装置を補強することができると共に、レーザ照射によりバリの加熱温度を測定することができ、この測定温度に基いてバリの加熱温度が所望の適温となるように正確に設定することが可能である。
The present invention according to claim 1 includes a first coil conductor portion formed of a coil conductor having a protruding portion whose tip portion extends to a side surface position in the protruding direction of the burr, and a symmetrical sectional shape close to the outer peripheral surface position of the burr. The second coil conductor portion made of the coil conductor is arranged close to each other to heat the burrs by high-frequency induction heating , and between the lead portion for supplying power from the power source portion to the coil body and the coil body, from the transparent material The reinforced block is constructed, and the coil body is irradiated with the irradiation light of the temperature measuring laser irradiator for measuring the temperature of the coil body. Prior to removal, the entire burr is subjected to high-frequency induction heating to an appropriate temperature (for example, annealing temperature) by high-frequency induction heating, thereby facilitating and improving the efficiency of subsequent removal of the burr. Bets can be, it is possible to clean cutting and removing a burr in the subsequent machining. In addition, it is possible to extend the life of a tool used for machining. Furthermore, according to the present invention, the coil body is irradiated with the irradiation light of the temperature measuring laser irradiator through the reinforcement block made of a transparent material provided between the lead portion and the coil body. The high frequency induction heating coil device can be reinforced, and the burr heating temperature can be measured by laser irradiation. Based on this measurement temperature, the burr heating temperature should be set accurately to the desired temperature. Is possible.
また、請求項2に記載の本発明は、第1のコイル導体部に磁性材を取付ける一方、第2のコイル導体部には磁性材を取付けないようにしたものであるから、第1のコイル導体部から発生する磁束が磁性材によりバリに集中することとなり、しかも第1のコイル導体部の先端部分に設けられた突出部(バリの側面位置まで延びる延設部分)によりバリの側面が高周波誘導加熱されることとなるため、バリの高周波誘導加熱を確実に行なうことができる。さらに、本発明によれば、バリの全体を短時間に加熱すべく第1のコイル導体部に隣接せしめて第2のコイル部をバリの外周の近傍に配置し、かつ磁性材(コア)により第1のコイル導体部と第2のコイル導体部との間の磁束の打ち消しがないようにしているので、バリ全体の高周波誘導加熱の効率化を図ることができる。
Further, in the present invention according to
また、請求項3に記載の本発明は、2つの部材が摩擦圧接により接合される同種又は異種の2つの部材であるようにしたものであるから、摩擦圧接すべき2つの部材の寸法や材質が同じであっても或いは互いに異なっていても、それらの条件に拘わりなく、摩擦圧接の施行時に2つの部材の接合箇所に生じる突起状(例えば、山状)のバリを効率良く高周波誘導加熱することができる。
Further, in the present invention according to
また、請求項4に記載の本発明は、2つの部材のうちの少なくとも一方が、外径の異なる複数の軸状部分を有する部材であり、複数の軸部の間の段面が2つの部材の接合箇所に生じるバリの近傍位置に存在する場合(例えば、カムシャフトのシャフトとフロントエンドピースのように、外径の異なる2部材の摩擦圧接によって段面の近傍に生じたバリを加熱する場合)に、コイル本体と段面との間に磁束遮断用の磁性板(例えば、珪素鋼板)を介在させるようにしたものであるから、磁性板の存在により、コイル本体から前記段面への磁束を遮断することができ、バリの加熱を効率的に行うことができる。 According to a fourth aspect of the present invention, at least one of the two members is a member having a plurality of shaft portions having different outer diameters, and the step surface between the plurality of shaft portions is two members. In the vicinity of burrs that occur at the joints (for example, when heating burrs generated in the vicinity of the step surface by friction welding of two members with different outer diameters, such as the shaft of the camshaft and the front end piece. ) In which a magnetic plate (for example, a silicon steel plate) for interrupting magnetic flux is interposed between the coil body and the step surface, the magnetic flux from the coil body to the step surface due to the presence of the magnetic plate. Can be cut off and the burr can be heated efficiently.
以下、本発明の実施形態について図1〜図4を参照して詳述する。なお、図1〜図4において、図5と同様の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1及び図2は、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱コイル装置10の全体構造を示すものであって、この高周波誘導加熱コイル装置10は、例えば管材などの2つの部材1,2の接合箇所に生じる突起状のバリを削除するのに先立って、バリを適温(例えば、焼き鈍し温度)に加熱し、これにより前記バリの切削除去を効率化するために用いられるものである。
1 and 2 show the overall structure of a high-frequency induction
本実施形態の高周波誘導加熱コイル装置10は、図1及び図2に示すように、コイル本体11及びこのコイル本体11に電源部12から電力を供給するリード部13を有するコイル構成体14と、リード部13とコイル本体との間に架設されこれを補強するガラスエポキシから成る透明な補強ブロック(透明材)15と、温度測定用のレーザ照射器16とから構成されている。また、上述のコイル本体11は、バリ3をほぼ半円弧状に覆う半開放鞍型の形状の互いに平行状に隣接して配置された半開放鞍型の第1のコイル導体部18及び第2のコイル導体部19を具備しており、これらの第1及び第2のコイル導体部18,19は互いに直列接続されている。また、第1及び第2のコイル導体部18,19に連結されるリード部13の部分には、絶縁用のガラステープ20が巻き付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the high-frequency induction
ここで、上述のコイル本体11を構成する第1及び第2のコイル導体部18,19についてさらに詳細に述べると、次の通りである。まず、第1のコイル導体部18は、図2及び図3に示すように、対称断面形状のものでなく、コイル本体11の中央面(コイル本体1の湾曲面に平行な、コイル導体部18,19間の平面)に対してやや傾斜して配置されると共に、その先端部分(バリ3に対向する側の端部部分)がバリ3の突出方向における側面位置(側面S)にまで延びる突出部Mを有するコイル導体から構成されている。また、第1のコイル導体部18は、冷却水を通すための通路21を有する導電性パイプ材から構成されており、その外周には第1のコイル導体部18に磁束を集中させるための磁性材から成るコア22が取付けられている。なお、第1のコイル導体部18を既述の如く傾斜に配置し、かつ、その先端部分に突出部Mを設けるようにしているのは、後述するように、バリ3の側面Sに当該第1のコイル導体部18の突出部Mを近接させ、これによってバリ3に対しての高周波誘導加熱を容易にしかも効果的(効率的)に行なわせるためである。
Here, the first and second
一方、第2のコイル導体部19は、バリ3の外周面位置に近接する対称断面形状(例えば、前記中央面に平行な面に対して左右対称の断面矩形状)のコイル導体から構成されている。かくして、上述の第1のコイル導体部18の突出部Mは、バリ3の外周面に対向配置される第2のコイル導体部19の内径側端面Nよりも内径側に突出した位置に配置されるようになっている。また、第2のコイル導体部19は、冷却水を通すための通路23を有する導電性パイプ材から構成されており、後述するように、その内径側の湾曲面Nがバリ3の外周面Pに近接して配置されるようになっている。なお、第2のコイル導体部19には、既述の第1のコイル導体部18の場合とは異なり、磁束集中用のコアは取付けられていない。
On the other hand, the second
次に、例えば互いに同径の金属性パイプ材から成る部材1と部材2とを摩擦接合させた場合に生じるバリ3の除去手順について説明する。なお、図2及び図3に示すバリ3は、2つ山状(突起状)のものであるが、この山状の形状に限定されものではなく、各種形状の突起である場合であっても、バリ3の除去は可能である。
Next, a procedure for removing the
まず、バリ3を削除するのに先立ち、高周波誘導加熱コイル装置10を用いてバリ3を適温に高周波誘導加熱する。この高周波誘導加熱に際しては、高周波誘導加熱コイル装置10のコイル構成体14のコイル本体11をバリ3の近傍位置に対向して配置する。具体的には、図3に示すように、コイル本体11を構成する第1のコイル導体部18の先端部分の突出部Mを、バリ3の突出方向における側面Sに近接して対向配置すると共に、コイル本体11を構成する第2のコイル導体部19の内径側端面Nを、バリ3の外周面Pに近接して対向配置する。このような状態の下で、摩擦圧接された部材1,2をその軸線を中心に回転駆動すると共に、電源部12からリード部13を介してコイル本体11(第1及び第2のコイル導体部18,19)に電力を供給して高周波電流を流すことにより、2つの部材1,2にそれぞれ生じているバリ3を高周波誘導加熱する。
First, prior to removing the
この際、第1のコイル導体部18にはコア22が配置されているので、第1のコイル導体部18及び第2のコイル導体部19の磁力は相互に大きく異なり、両コイル導体部18,19間での磁束の打ち消しが発生せず、第1のコイル導体部18の磁束がバリ3の側に集中する。これにより、バリ3の加熱が効率的に行われる。これに加えて、第1のコイル導体部18に対向している一方のバリ3(図2及び図3において右側のバリ3)の側面Sには第1のコイル導体部18に設けられた突出部Mが対向配置されるため、バリ3は側面Sからも加熱されることとなる結果、十分な温度上昇が得られることとなる。なお、この際のバリ3の加熱温度は、レーザ照射器16から発射されて補強ブロック15を通過するレーザ照射光により測定し、その測定温度を監視しながらバリ3の切削除去に最も効果的な条件(例えば、焼き鈍し温度)にまで正確に加熱する。
At this time, since the
かくして、バリ3が適温、例えば、焼き鈍し温度(バリ3の硬度が低くなる温度)に到達したら高周波誘導加熱コイル装置10による高周波誘導加熱を遮断し、次いで機械加工によってバリ3を切削除去する。この場合、バリ3が切削加工に適する温度すなわちバリ3が十分に低硬度になる温度に加熱されているため、バリ3の切削除去を容易にかつ効率的に行うことができる。
Thus, when the
図4は、本発明の別の実施形態に係る高周波誘導加熱コイル装置30を示している。この高周波誘導加熱コイル装置30は、例えば、カムシャフトなどのように直径が異なる部分を有する部材に対して適用されるものであって、既述の高周波誘導加熱コイル装置10に磁束遮断用の珪素鋼板(磁性板)31を付設するようにしたものである。
FIG. 4 shows a high frequency induction
例えばカムシャフトの場合には、シャフト32とフロントエンドピース33とを摩擦圧接により一体に接合するのであるが、フロントエンドピース33は、外径の異なる複数の軸状部分(シャフト32と同径の小径部32aとこの小径部32aより大きな直径の大径部32b)とを有する部材であり、フロントエンドピース33の本体部32aの直径とシャフト32の直径とが可成り相異している。従って、この両者を摩擦圧接する場合には、両者の接合する位置がフロントエンドピース33の小径部32aと大径部32bとの間に存在する段面34の近傍となり、その近傍部分にバリ3が生じる。このバリ3を加熱する際には、第1のコイル導体部18を図4に示すようにフロントエンドピース33の段面34に近接して配置するため、これらの間で磁束が分散される。そのため、本実施形態の高周波誘導加熱コイル装置30にあっては、フロントエンドピース33の段面34と第1のコイル導体部18との間に磁束遮断用の珪素鋼板31を介在させるようにしている。これにより、磁束がバリ3に集中し、バリの加熱が短時間で効率的に行われることとなる。なお、バリ3は焼き鈍し温度の付近で低硬度となるため、普通のバイトを用いてバリ3を容易にかつ完全にしかも綺麗に除去することができる。
For example, in the case of a camshaft, the
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明は、既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、本発明の高周波誘導加熱コイル装置10,30は、摩擦圧接によって生じるバリ3を加熱することに限定されるものではなく、2つの部材の接合箇所に発生する突起状のバリの加熱に適用することが可能であり、種々のバリの除去に広く使用され得るものである。勿論、同種材料のみならず異種材料間に生じるバリについても効率的な除去を行うことができる。また、第1のコイル導体部18に設ける突出部Mの形状は各種に変更可能である。また、既述の高周波誘導加熱コイル装置30にあっては、珪素鋼板31に限らず他の各種の磁性材から成る板状部材を磁束遮断用として配置するようにしてもよい。また、第1及び第2のコイル導体部18,19は、図2〜図4に示すような配置関係に限定されることなく、図2〜図4に示す場合とは反対の配置関係に設定してもよい。また、段面34がバリ3の左右両側に存在する場合には、各段面34とコイル本体11との間に珪素鋼板31などの磁性材をそれぞれ介在させるようにしてもよい。また、本発明に係る高周波誘導加熱コイル装置は、摩擦圧接部がパイプ形状であって、それ以外の部位は機械加工した母材(例えば、パイプ部,中空加工部,丸棒など)となっている2つの部材に対しても適用可能である。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention. For example, the high-frequency induction
1,2 部材
3 バリ
10,30 高周波誘導加熱コイル装置
11 コイル本体
12 電源部
13 リード部
14 コイル構成体
15 補強ブロック(透明材)
16 レーザ照射器
18 第1のコイル導体部
19 第1のコイル導体部
22 コア(磁性材)
31 珪素鋼板(磁性板)
32 シャフト
33 フロントエンドピース
34 段面
M 突出部
N 内径側端面
P 外周面
S 側面
DESCRIPTION OF
31 Silicon steel plate (magnetic plate)
32
Claims (4)
前記バリをほぼ半円弧状に覆う半開放鞍型の形状の互いに隣接する第1のコイル導体部及び第2のコイル導体部を有するコイル本体を具備し、
前記第1のコイル導体部は、その先端部分が前記バリの突出方向における側面位置にまで延びる突出部を有するコイル導体から成り、
前記第2のコイル導体部は、前記バリの外周面位置に近接する対称断面形状のコイル導体から成り、
電源部から前記コイル本体に電力を供給するリード部と前記コイル本体との間に、透明材から成る補強ブロックを架設し、前記コイル本体の温度を測定するための温度計測用レーザ照射器の照射光を、前記補強ブロックを通して前記コイル本体に照射するようにしたこと、
を特徴とする高周波誘導加熱コイル装置。 Prior to the removal of the protruding burrs generated at the joint between the two members, the burrs are subjected to high-frequency induction heating to an appropriate temperature, and thereby the high-frequency induction heating coil device used for improving the efficiency of cutting and removing the burrs. Because
Comprising a coil body having a first coil conductor portion and a second coil conductor portion adjacent to each other in a semi-open saddle shape that covers the burr in a substantially semicircular arc shape;
The first coil conductor portion is composed of a coil conductor having a protruding portion whose tip portion extends to a side surface position in the protruding direction of the burr,
The second coil conductor section, Ri consists coil conductor symmetrical cross-sectional shape in proximity to the outer circumferential surface position of the burr,
Irradiation of a temperature measuring laser irradiator for measuring a temperature of the coil body by installing a reinforcing block made of a transparent material between a lead part for supplying power from the power source part to the coil body and the coil body That the coil body is irradiated with light through the reinforcing block;
A high-frequency induction heating coil device.
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