JP5105228B2 - 高周波熱処理装置 - Google Patents
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Description
また、熱膨張変位測定手段により検出した熱膨張変位に応じて、誘導加熱コイルを被加工物から離隔する方向に随時移動しながら高周波誘導加熱を行うことができる。したがって、誘導加熱コイルと被加工物との接触を防止することができる。
図1は本実施形態に係る高周波熱処理装置の概略平面図であり、図2は、図1のY−Y方向に沿って切断した状態の、被加工物と熱膨張変位測定手段との配置を説明するための部分側断面図である。
図1及び図2に示すように、本発明に係る実施形態の高周波熱処理装置10は、被加工物駆動手段11と、被加工物20を誘導加熱する誘導加熱コイル15と、誘導加熱コイル15を支持し移動する誘導加熱コイル支持移動手段14と、被加工物の膨張変位を測定する熱膨張変位測定手段40と、高周波熱処理装置の制御部30と、を備えて構成されている。熱膨張変位測定手段40は、被加工物20に対向する位置に誘導加熱コイル15とは離隔して配置されている。なお、図示の場合には、熱膨張変位測定手段40は一つだけ設けられているが、被加工物20に応じて複数の熱膨張変位測定手段40を設けてもよい。
この場合、演算手段60は高周波誘導加熱を開始する前の距離センサ41の検出信号を入力して基準値としたが、基準値をゼロ点に設定する場合も含まれる。
ここで、高周波誘導加熱による熱処理は、加熱後急速冷却する焼入れ、加熱後の冷却速度を変えて焼戻しや焼鈍する場合も含む。
図1、図2に示すように、上記高周波誘導加熱処理装置10を用いて、円周面(外周面)21を有するリング体20を回転させて円周面21に形成された被加熱局部22に高周波誘導加熱処理を行う。リング体20は、一例として鋼製の歯車で、精密円筒加工された円環体で成っており、円周面21の上半部を一周する断面形状が半円状の凹部である被加熱局部22を有している。
熱膨張変位測定手段40は、距離センサ41と、ボールスプライン42と、接触子43としての耐熱性のボールベアリングと、付勢手段として例えば圧縮コイルばね44を具備してなる。距離センサ41としては、接触式距離センサを用いることができる。
例えば、クレーンあるいはホイスト等で搬送してきたリング体20をリング体回転手段に載置しチャックして回転する。
次に、可動テーブル装置14A,14Bをリング体20に接近移動して、誘導加熱コイル15をリング体20の被加熱局部22に近接し、誘導加熱コイル15と被加熱局部22とのギャップを例えば2mmになるようにし、続いて、コイル用冷却液循環装置(図示しない)を稼動してコイル用冷却液を誘導加熱コイル15の内部に通流させて高周波電源装置(図示しない)により誘導加熱コイル15へ高周波電流を給電開始する。
次に、超耐熱性のボールベアリング43をリング体20に接触させる。ボールベアリング43は外輪をリング体20との摩擦により連れ回り回転するので、ボールベアリング43がリング体20の円周面(外周面)21を傷つけることはない。
次に、演算手段60に対して数秒、例えば2秒間経過する毎にラッチ信号を出力し、距離センサ41からの変位量検出信号を演算手段60を経由して入力して検出値をメモリにストアすることを例えば5回繰り返す。
前記ストアした検出値の平均値を算出し該平均値を基準値としてメモリに記憶する。
引き続いて、例えば2秒間経過する毎にラッチ信号を出力し、接触式距離センサ41からの変位量検出信号を演算手段60を経由して入力して検出値をメモリにストアし、前記基準値との差値を算出する。
差値が前回の差値よりも0.2mm以上大きく変化したか否かを判断する。
0.2mm以上大きく変化した時は、当該差値に対応するように可動テーブル装置14A,14Bをリング体20から離隔する方向に微小にステップ移動して誘導加熱コイル15を後退させる。
このような、被加熱局部22の変位に同調して誘導加熱コイル15が変位寸法にほぼ等しい後退を、リング体20が所定の熱処理温度(例えば、1000℃)になるまで反復する。リング体20が所定の熱処理温度になると、誘導加熱コイル15による加熱とリング体20の放熱とが平衡するように、誘導加熱コイル15への通電量が制御される。
リング体20の全周が所定の熱処理温度になり、例えば5秒間経過すると、可動テーブル装置14A,14Bを待機位置に移動すると共に、エアシリンダ装置52を縮小作動して、誘導加熱コイル15とボールベアリング43とを、リング体20から大きく離隔させる。
次に、回転軸11Aを引続いて回転したままで下降してリング体20を焼入れ位置に位置させて、噴射管16の噴射ノズルから焼入れ用冷却液を1000℃に加熱された被加熱局部22に5分間噴射して急冷し焼入れを行う。
その後、焼入れ用冷却液の噴射を停止し、回転軸11Aを回転停止して上昇させ、リング体20を上昇位置でチャック解除する。以上で、リング体20の焼入れを完了する。
被加工物20として鉄鋼製の直径が1200mm、厚みが80mmの旋回輪インナーレースの焼入れ熱処理を行った。旋回輪インナーレース20は、精密円筒加工された円環体であり、円周面21の上半部を一周する断面形状が半円状の凹部である被加熱局部22を有している。円弧状(角度120°)の誘導加熱コイル15を2組とし、熱膨張変位測定手段40を一つ配置した高周波熱処理装置10を用いた。
11:被加工物駆動手段(リング体回転手段)
11A:回転軸
12:回転テーブル
13a〜13d:手動操作式の内径チャック手段
13e〜13h:エアシリンダ駆動式の内径チャック手段
14:誘導加熱コイル支持移動手段
14A,14B:可動テーブル装置
14a:直動ガイド
14b:基台
14c:可動スタンド
14d:テーブル
15:円弧状誘導加熱コイル
16:噴射管
16a:噴射ノズル
20:大口径リング体
21:円周面
22:被加熱局部
30:制御部
40:熱膨張変位測定手段
41:距離センサ(接触式距離センサ)
41a:変位検出軸
42:ボールスプライン
42a:ボールスプライン本体
42b:ボールスプライン軸
43:耐熱性接触子(ボールベアリング)
44:付勢手段(コイルばね)
45:プレート
46:ブラケット
47:ボックスブラケット
48:フォークブラケット
49:シャフト
50:ナット
51:基台
52:エアシリンダ装置
53:カバー
54:焼入れ用冷却液回収タンク
60:演算手段
Claims (5)
- 被加工物を駆動する被加工物駆動手段と、被加工物の被加熱局部を誘導加熱する誘導加熱コイルと、上記誘導加熱コイルを支持し移動する誘導加熱コイル支持移動手段と、被加工物の熱膨張変位を測定する熱膨張変位測定手段と、を備え、
上記熱膨張変位測定手段は、上記誘導加熱コイルとは離隔した位置で上記被加工物に対向配置され、上記被加工物の被加熱局部の近傍に当接する接触子と、距離センサと、該距離センサが耐熱温度以下の熱伝導となるように上記接触子と上記距離センサの変位検出軸とを連結する軸と、を有し、
上記誘導加熱コイル支持移動手段は、上記距離センサにより測定された熱膨張変位に応じて、上記誘導加熱コイルを上記被加工物から離隔する方向に移動させることを特徴とする、高周波熱処理装置。 - 前記接触子と前記変位検出軸とを連結する軸の外側には、前記接触子を付勢する付勢手段が取り付けられていることを特徴とする、請求項1に記載の高周波熱処理装置。
- 前記接触子が耐熱性ベアリングからなることを特徴とする、請求項1又は2に記載の高周波熱処理装置。
- さらに、演算手段を備え、この演算手段は、高周波誘導加熱を行う前に前記距離センサの接触子が被加工物に接触し前記付勢手段が一定の長さに圧縮されたときに前記距離センサの検出信号を入力して基準値とするように構成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の高周波熱処理装置。
- 前記被加工物は外周に円周面を有し、該被加工物の前記被加熱局部が円周面を一周するように設けられ、
該被加熱局部を、前記被加工物駆動手段で回転駆動して円弧状の前記誘導加熱コイルにより誘導加熱する、請求項1乃至4の何れかに記載の高周波熱処理装置。
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