JP7175621B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱装置に関し、特に、環状のワークのうち、軸方向寸法が比較的大きい短筒状のワークを誘導加熱する際に好適に用い得る誘導加熱装置に関する。

例えば、転がり軸受の軌道輪のように、ＳＵＪ２等の鋼材からなる機械部品の製造過程においては、機械部品の基材（ワーク）に対して熱処理が施される。この熱処理は、通常、ワークに機械的強度や硬さを付与するための焼入硬化処理と、焼入れ済のワークにおける残留応力の緩和や残留オーステナイトの低減（靱性の向上）を目的とした焼戻し処理とを含む。焼入硬化処理および焼戻し処理は、何れも、ワークを狙い温度に加熱する加熱工程と、加熱後のワークを冷却する冷却工程とを含み、加熱工程では、雰囲気加熱炉や誘導加熱装置を用いてワークが加熱される。鋼材種（用途）にもよるが、焼入硬化処理における狙い温度は、例えばＡ₁変態点を超える温度に設定され、焼戻し処理における狙い温度は、主に機械部品の使用温度に応じて設定される。

雰囲気加熱炉は、温度制御が容易で、複数のワークを同時に加熱できる、などというメリットがある反面、エネルギー効率が低くワークを狙い温度に加熱するのに多くの時間・コストが必要、広大な設置スペースが必要、などといったデメリットがある。このため、上記加熱工程におけるワークの加熱方法としては、エネルギー効率が高くワークを効率良く加熱できることに加え、熱処理設備のコンパクト化（省スペース化）に有利な誘導加熱を採用するケースが増加しつつある。

例えば、下記の特許文献１には、環状のワークを誘導加熱するに際し、ワークの軸方向両側に第１および第２の加熱コイルを間隔をおいて同軸配置し、第１および第２の加熱コイルに同一方向に高周波電流を流す、という技術手段が開示されている。

特開平８－１８０９６７号公報

特許文献１の技術手段によれば、ワークの内外径および厚さ方向を均一に加熱することができるので、歪の少ないワークを得ることができる、としている。しかしながら、特許文献１に開示された技術手段は、主に、薄板状の環状ワークを誘導加熱する際に適用することを想定したものである。そのため、環状のワークの中でも軸方向（および径方向）の肉厚が比較的大きい短筒状のワークを誘導加熱する際に同様の技術手段を適用しても、同様の効果を享受できるとは限らない。

そこで、短筒状のワークを誘導加熱する際には、例えば、ワークを取り囲むようにワークの径方向外側にコイルを配置し、このコイルに通電する、という手法が採られる場合が多い。この場合、ワークは、まず外径側領域が加熱され、これに伴うワーク内での熱伝達によって内径側領域が加熱されることになるため、ワークの外径側領域と内径側領域とで昇温速度に差が生じる（ワークの内径側領域が狙い温度に到達するのに時間がかかる）。例えば、コイルに対する電力供給量を増加させれば、その分だけワークの内径側領域が狙い温度に到達する時間を短縮できるが、先に昇温するワークの外径側領域と、遅れて昇温する内径側領域とで炭化物の溶け込み速度（残留オーステナイトの増加速度）に大きな差が生じるため、高品質の熱処理完了品を得ることができなくなる。このため、上記態様で短筒状のワークを誘導加熱する場合には、ワークの外径側領域と内径側領域とで熱処理品質の差が極力小さくなるように、コイルに対する電力供給量を少量に設定せざるを得ない。この場合、ワークの加熱時間が長くなるため、熱処理効率、ひいては機械部品の生産性が低下する。

また、機械部品の生産性や品質（熱処理品質）を考慮すると、誘導加熱装置による加熱対象のワークが寸法の異なるものに変更された場合、誘導加熱装置に設けられるコイルを、変更後のワークを効率良くかつ精度良く加熱し得るような仕様（軸方向寸法、径方向寸法、コイルピッチ等）に容易に変更可能であることが望ましい。

以上の実情に鑑み、本発明は、短筒状のワーク全域を効率良くかつ精度良く狙い温度に誘導加熱することができ、しかもコイルの仕様を容易に変更し得る誘導加熱装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために創案された本発明に係る誘導加熱装置は、短筒状のワークを狙い温度に誘導加熱するための加熱部と、加熱部に高周波電力を供給する電源とを備えた誘導加熱装置において、加熱部は、ワークの径方向外側にワークと同軸に配置され、ワークの周方向各部を同時に加熱可能な外径側コイル部を有する第１コイルユニットと、ワークの径方向内側にワークと同軸に配置され、ワークの内径面の周方向各部を同時に加熱可能な内径側コイル部を有する第２コイルユニットと、第１コイルユニットおよび第２コイルユニットを支持した枠体とを備え、外径側コイル部と内径側コイル部とが電気的に直列接続され、第１コイルユニットおよび第２コイルユニットが、枠体に対して着脱可能であることを特徴とする。

上記の加熱装置によれば、短筒状のワークの径方向外側および径方向内側のそれぞれに同軸配置される外径側コイル部および内径側コイル部を流れる電流値（電流量）を等しくすることができる。そのため、ワークの外径側領域と内径側領域とを略同一条件で同時に加熱することが可能となり、ワークの外径側領域の加熱温度（昇温速度）とワークの内径側領域の加熱温度（昇温速度）との間に差が生じ難くなる。従って、短筒状ワークの全域を効率良くかつ精度良く狙い温度に誘導加熱することが可能となる。

また、外径側コイル部を有する第１コイルユニットおよび内径側コイル部を有する第２コイルユニットが枠体に対して着脱可能であることにより、外径側コイル部および／または内径側コイル部の仕様を容易に変更することができる。このため、加熱対象のワークが変更された場合にも、各コイル部の仕様を、変更後のワークを誘導加熱するのに最適なものに容易に変更することができる。

上記構成において、第１コイルユニットは、外径側コイル部を構成する環状部を有し、枠体に対して軸方向移動および着脱可能な状態で枠体に支持された複数の第１コイル部材と、隣り合う２つの第１コイル部材を導通可能に接続し、第１コイル部材に対して着脱可能な導通部材とを備えるものとすることができる。このようにすれば、枠体による第１コイル部材の支持位置や支持個数、すなわち外径側コイル部のコイルピッチや軸方向寸法を任意に変更することができる。このため、加熱対象のワークが変更された場合にも、外径側コイル部の仕様を、変更後のワークを誘導加熱するのに最適なものに容易に変更することができる。

導通部材を剛体で形成しておけば、隣り合う２つの第１コイル部材の接近および離反移動を規制することができる。そのため、外径側コイル部のコイルピッチを所定値に保つ上で有利となる。

第２コイルユニットは、内径側コイル部を構成する螺旋部を有する第２コイル部材を備えたものとすることができる。

以上の構成を有する本発明に係る誘導加熱装置は、例えば転がり軸受の軌道輪のように、ワーク全体に焼入硬化処理を施すこと（いわゆるずぶ焼入れを施すこと）が望まれる短筒状のワークを狙い温度に誘導加熱する際に特に好ましく適用することができる。

本発明に係る誘導加熱装置は、焼入硬化処理に含まれる加熱工程を実施する場合のみならず、焼戻し処理に含まれる加熱工程を実施する場合にも好ましく使用することができる。

以上で述べたように、本発明によれば、短筒状のワーク全域を効率良くかつ精度良く狙い温度に誘導加熱することができ、しかもコイルの仕様を容易に変更し得る誘導加熱装置を実現することができる。このため、種々の短筒状のワークを効率良くかつ精度良く狙い温度に加熱することが、ひいては高品質の機械部品を効率良く製造することが可能となる。

熱処理工程の全体フロー図である。 本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置の部分概略図である。 誘導加熱装置の電気回路を模式的に示すブロック図である。 第１コイルユニットを上側から見たときの平面図である。 図４のＣ－Ｄ－Ｅ－Ｆ線矢視断面図である。 第１コイルユニットの部分分解斜視図である。 第１コイルユニットの部分正面図である。 外径側コイル部の仕様変更例を説明するための図である。 （ａ）図は、第２コイルユニットを上側から見たときの概略平面図、（ｂ）図は、（ａ）図の右側面図である。 （ａ）図は、従来方法でワークを誘導加熱した場合におけるワークの温度上昇態様を示す図、（ｂ）図は、本発明に係る誘導加熱装置を用いてワークを誘導加熱した場合におけるワークの温度上昇態様を示す図である。

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誘導加熱装置が採用される熱処理工程のフロー図である。熱処理工程は、例えば、転がり軸受の外輪の基材等、鋼材からなる短筒状のワークＷ（図２を参照）に焼入硬化処理を施す焼入れ工程Ｓ１と、焼入済のワークＷに焼戻し処理を施す焼戻し工程Ｓ２とを備える。図示は省略しているが、焼入れ工程Ｓ１および焼戻し工程Ｓ２は、何れも、ワークＷを狙い温度に加熱する加熱工程と、狙い温度に加熱されたワークＷを冷却する冷却工程とを含む。上記の鋼材としては、例えば、ＪＩＳ Ｇ４８０５に規定の高炭素クロム軸受鋼に分類されるＳＵＪ２やＳＵＪ３等を挙げることができる。

図１では、焼入れ工程Ｓ１と焼戻し工程Ｓ２との間に、焼入れ済のワークＷを洗浄する洗浄工程Ｓ３、および洗浄された焼入れ済のワークＷが品質基準を満たす良品であるか否かを検査する検査工程Ｓ４を設けると共に、焼戻し工程Ｓ２の後に、焼戻し済のワークＷを洗浄する洗浄工程Ｓ５、および洗浄された焼戻し済のワークＷが品質基準を満たす良品であるか否かを検査する検査工程Ｓ６を設けているが、これらの工程Ｓ３～Ｓ６は必ずしも全て実行されるわけではなく、一部又は全部が省略される場合もある。また、図示は省略するが、焼入れ工程Ｓ１および／または焼戻し工程Ｓ２の後に、ワークＷに研磨等の仕上げ加工を施す仕上げ工程などが追加的に実行される場合もある。

以下、本発明の実施形態に係る誘導加熱装置について詳細に説明する。

図２は、焼入れ工程Ｓ１に含まれる加熱工程を実行するために使用される誘導加熱装置１の部分概略図であり、図３は、同誘導加熱装置１の電気回路を模式的に示すブロック図である。この誘導加熱装置１は、ワークＷを狙い温度に誘導加熱するための加熱部としてのコイルユニット２と、加熱対象のワークＷを水平姿勢（中心軸を上下方向に沿わせた姿勢）で下方側から支持するワーク支持部材３と、コイルユニット２に高周波電力を供給する電源４とを備え、コイルユニット２は、電極部材７および配電部材８ａ，８ｂを介して電源４と電気的に接続されている。

図２に示すように、コイルユニット２は、第１コイルユニット２Ａおよび第２コイルユニット２Ｂと、両コイルユニット２Ａ，２Ｂを支持した枠体３０（図４参照。但し、図４では第２コイルユニット２Ｂの図示を省略している。）とを備える。第１コイルユニット２Ａは、ワークＷ（ワーク支持部材３によって支持されたワークＷ。以下同様。）の径方向外側にワークＷと同軸に配置され、ワークＷの外径面の周方向各部を同時に加熱可能な外径側コイル部５を有する。また、第２コイルユニット２Ｂは、ワークＷの径方向内側にワークＷと同軸に配置され、ワークＷの内径面の周方向各部を同時に加熱可能な内径側コイル部６を有する。

図４－図７に示すように、第１コイルユニット２Ａは、ワークＷの軸方向（上下方向）に沿って多段に配置された複数（図示例では２つ）の第１コイル部材１１と、導通部材１５とを備える。図４に示すように、第１コイル部材１１は、周方向で有端のリング状をなし、外径側コイル部５を構成する環状部１２と、環状部１２の周方向一端部および他端部から延びた第１延長部１３および第２延長部１４とを一体に有する。この第１コイル部材は、導電性金属製の管状体（例えば銅管）を湾曲等させることで形成され、少なくとも環状部１２は、その周方向各部が同一平面上（水平面上）に位置している。そして、図５に示すように、各第１コイル部材１１は、環状部１２の中心軸を他の第１コイル部材１１の環状部１２の中心軸と一致させた状態で枠体３０に水平姿勢で支持されており、本実施形態では、図２および図５に示すように、上下に離間した二箇所に配置された環状部１２の協働で外径側コイル部５が形成される。

図４および図５に示すように、第１コイルユニット２Ａ（を構成する第１コイル部材１１）を支持した枠体３０は、第１コイルユニット２Ａの下方側に配置された円形台座３１と、円形台座３１の周方向に離間した複数箇所（本実施形態では３箇所）に立設された支柱３２とを有し、第１コイル部材１１は、環状部１２の周方向に離間した３箇所に取り付けられた支持部品３３を介して枠体３０に支持（支柱３２に固定）されている。各支柱３２には、第１コイル部材１１の昇降移動を案内するためのガイド部３２ａが設けられている。このガイド部３２ａは、上下方向に延びた長穴状の貫通穴で構成される。枠体３０を構成する円形台座３１および支柱３２は、何れも絶縁材料で形成されている。

図４に示すように、各支持部品３３は、支柱３２のガイド部３２ａに挿通された状態で径方向内側の端部が環状部１２の外周部に設けたナット１１ａに締結されたボルト部材３３ａと、支柱３２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３３ａに螺着された第１および第２のナット３３ｂ，３３ｃとを備える。

上記の構成により、各第１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３３のそれぞれにおいて、ナット３３ｂ，３３ｃを相対的に接近移動させて支柱３２を挟持すると、上下方向の所定位置で固定される。また、これとは逆に、各支持部品３３においてナット３３ｂ，３３ｃを相対的に離反移動させ、支柱３２の挟持力を解放すると、第１コイル部材１１を昇降移動させることが、すなわち、第１コイル部材１１の上下方向における配置位置や姿勢を調整することが可能となる。さらに、各第１コイル部材１１に設けられた全ての支持部品３３においてボルト部材３３ａをナット１１ａから取り外せば、第１コイル部材１１を枠体３０から取り外すことができる。このため、第１コイル部材１１は、枠体３０に対して昇降可能であると共に着脱可能である。また、第１コイル部材１１が枠体３０に固定されることによって枠体３０に支持される第１コイルユニット２Ａは、枠体３０に対して着脱可能である。

図４－図７に示す導通部材１５は、上下で隣り合う第１コイル部材１１，１１を導通可能に接続するものであり、第１コイル部材１１と同様に、導電性金属製の管状体（例えば銅管）で形成される。この導通部材１５は、長手方向の一端に設けられた第１頭部１５ａと、長手方向の他端に設けられた第２頭部１５ｂと、両頭部１５ａ，１５ｂを接続する接続部１５ｃとを一体に有し、第１頭部１５ａが上側のコイル部材１１の第１延長部１３に設けられた受け部１６に対してボルト部材１７により固定され、第２頭部１５ｂが下側のコイル部材１１の第２延長部１４に設けられた受け部１６に対してボルト部材１７により固定される。これにより、上下で隣り合う２つのコイル部材１１，１１は、受け部１６、ボルト部材１７および導通部材１５を介して導通可能となる。

導通部材１５は、可撓性を有する電線（ケーブル線）等で構成することも可能であるが、本実施形態のように銅管製の導通部材１５を採用すれば、剛体からなる導通部材１５によって隣り合うコイル部材１１，１１の離間距離（外径側コイル部５のコイルピッチ）を所定値に保ち易くなる、という利点がある。

コイルユニット２には、誘導加熱装置１への通電中に第１コイル部材１１（外径側コイル部５）を冷却するための冷却回路が設けられる。このような冷却回路を設けておけば、第１コイル部材１１の温度を適切かつ効率良く制御することができる他、第１コイル部材１１の耐久性を向上することができる。本実施形態の冷却回路は、図７に示すように、上下で隣り合うコイル部材１１，１１の内部空間を管状の連通部材１８Ａを介して連通させると共に、最下段（下側）のコイル部材１１の自由端および最上段（上側）のコイル部材１１の自由端に給水管１８Ｂおよび排水管１８Ｃをそれぞれ接続することで形成される。

上記の冷却回路を採用した場合、図示外の貯水タンクから供給された冷却水は、図７中に白抜き矢印で示すように、給水管１８Ｂを介して下側のコイル部材１１の内部空間に流入し、その後、連通部材１８Ａの内部空間および上側のコイル部材１１の内部空間を流通する。上側のコイル部材１１の内部空間を流通した冷却水は、上側のコイル部材１１に接続された排水管１８Ｃを介して外部に排出される。以上のようにして冷却水が繰り返し流通することにより、各コイル部材１１が冷却される。

図２および図９（ａ）（ｂ）に示すように、内径側コイル部６を有する第２コイルユニット２Ｂは、導電性金属製の管状体（例えば銅管）を湾曲等させることで形成された第２コイル部材２１で構成される。第２コイル部材２１は、螺旋状をなし、内径側コイル部６として機能する螺旋部２２と、螺旋部２２の一端部および他端部から延びる第１延長部２３および第２延長部２４とを有する。

図示は省略しているが、第２コイルユニット２Ｂには、誘導加熱装置１への通電中に第２コイル部材２１を冷却するための冷却回路が設けられる。冷却回路は、例えば、第１延長部２３の自由端に給水管を接続すると共に、第２延長部２４の自由端に排水管を接続することで形成される。このような冷却回路を設けておけば、第２コイル部材２１の温度を適切かつ効率良く制御することができる他、第２コイル部材２１の耐久性を向上することができる。

第２コイルユニット２Ｂ（第２コイル部材２１）は、枠体３０に対して着脱可能に支持される。本実施形態では、水平方向に延びた一対の支持部材２５，２５［図９（ａ）（ｂ）参照］の一端を第２コイル部材２１に固定すると共に、支持部材２５，２５の他端を枠体３０の支柱３２に対してナット固定することにより、第２コイルユニット２Ｂが枠体３０に支持される。この場合、支持部材２５の他端を支柱３２に固定したナットを取り外すことにより、第２コイルユニット２Ｂを枠体３０から取り外すことができる。

図２に示すように、以上で説明した外径側コイル部５および内径側コイル部６は、加熱対象のワークＷと同軸に配置される。ワーク支持部材３は、両コイル部５，６の中心軸に沿って昇降移動可能に設けられており、加熱対象のワークＷの受け取りおよび加熱済のワークＷの払い出しが行われる下降位置と、ワークＷを外径側コイル部５と内径側コイル部６との間に配置する上昇位置との間を往復動する。

図３に示す電極部材７は、絶縁層を介して固定された入口側電極７ａと出口側電極７ｂとを有する。入口側電極７ａは、配電部材８ａを介して外径側コイル部５（を有する第１コイルユニット２Ａ）と電気的に接続され、出口側電極７ｂは、配電部材８ｂを介して内径側コイル部６（を有する第２コイルユニット２Ｂ）と電気的に接続されている。本実施形態では、図２および図７に示すように、第１コイルユニット２Ａを構成する下側の第１コイル部材１１の第１延長部１３に設けた受け部１６に対して配電部材８ａが接続され、また、図２および図９（ａ）（ｂ）に示すように、第２コイル部材２１の第２延長部２４に対して配電部材８ｂが接続される。

また、図２および図３に示すように、外径側コイル部５を有する第１コイルユニット２Ａと内径側コイル部６を有する第２コイルユニット２Ｂとは配電部材８ｃを介して電気的に直列接続されている。本実施形態では、図２および図７に示すように、第１コイルユニット２Ａのうち、上側の第１コイル部材１１の第２延長部１４に設けた受け部１６に配電部材８ｃの一端が接続され、図２および図９（ａ）（ｂ）に示すように、第２コイルユニット２Ｂを構成する第２コイル部材２１（の第１延長部２３）に配電部材８ｃの他端が接続されている。

詳細な図示は省略するが、配電部材８ａ～８ｃは、コイル部材１１，２１や導通部材１５と同様に導電性金属製の管状体（剛体）で構成することができる他、可撓性を有する電線（ケーブル線）で構成することもできる。どのような配電部材８ａ～８ｃを用いる場合であっても、配電部材８ａ～８ｃは接続対象（第１コイル部材１１や第２コイル部材２１等）に対して着脱自在の方法で接続される。

以上から、本実施形態の誘導加熱装置１に通電すると（誘導加熱装置１に対して電源４から高周波電力が供給されると）、図２および図３に示すように、電源４→入口側電極７ａ→配電部材８ａ→外径側コイル部５を有する第１コイルユニット２Ａ→配電部材８ｃ→内径側コイル部６を有する第２コイルユニット２Ｂ（第２コイル部材２１）→配電部材８ｂ→出口側電極７ｂ→電源４という経路を辿るようにして電流９が流れる。なお、第１コイルユニット２Ａ内においては、下側の第１コイル部材１１→導通部材１５→上側の第１コイル部材１１の順に電流９が流れる。

従って、図２および図３に示すように、ワーク支持部材３によって水平姿勢で下方側から支持されたワークＷの径方向外側および径方向内側のそれぞれに、電気的に直列接続された環状の外径側コイル部５および螺旋状の内径側コイル部６をワークＷと同軸に配置し、その状態で外径側コイル部５に通電する（コイルユニット２に対して電源４から高周波電力を供給する）と、外径側コイル部５および内径側コイル部６を略同一量の電流９が流れる。これにより、ワークＷは、まず、外径面および内径面の周方向各部（全域）が同時に誘導加熱され、昇温した外径面および内径面の熱がワークＷの芯部に向けて伝達されることにより、その全域が加熱されることになる。

要するに、本発明に係る誘導加熱装置１を用いてワークＷを誘導加熱すれば、ワークＷの外径側領域と内径側領域とを略同一条件で同時に加熱することが可能となるので、ワークＷの外径側領域の加熱温度（昇温速度）とワークＷの内径側領域の加熱温度（昇温速度）との間に差が生じ難くなる。実際、図２に示すように、ワークＷの外径面の軸方向中央部（Ａ点）およびワークＷの内径面の軸方向中央部（Ｂ点）を測温しながらワークＷを誘導加熱したところ、図１０（ｂ）に示すように、Ａ点の昇温速度とＢ点の昇温速度に殆ど差はなく、図１０（ａ）に示すように、外径側コイル部５のみを用いてワークＷを誘導加熱した場合に比べ、Ｂ点を効率良く加熱することができた。従って、本発明に係る誘導加熱装置１であれば、短筒状のワークＷの全域を効率良くかつ精度良く狙い温度に誘導加熱することが可能となる。

また、本発明に係る誘導加熱装置１において、外径側コイル部５を有する第１コイルユニット２Ａは、枠体３０に対して着脱可能である。さらに、第１コイルユニット２Ａは、外径側コイル部５を構成する環状部１２を有し、枠体３０に対して軸方向移動および着脱可能な状態で枠体３０に支持された複数の第１コイル部材１１と、上下で隣り合う２つの第１コイル部材１１を導通可能に接続し、第１コイル部材１１に対して着脱可能な導通部材１５とを備える。そのため、枠体３０による第１コイル部材１１の支持位置や支持個数を変更することにより、外径側コイル部５の仕様を任意に変更することができる。

仕様変更の具体例を図８に基づいて説明すると、図８の上段に示す仕様から、図８の下段左側に示す仕様（外径側コイル部５のコイルピッチを拡大した仕様）に変更する場合には、両コイル部材１１の離間距離を拡大した上で両コイル部材１１を枠体３０（図５参照）に固定しつつ、両コイル部材１１を導通部材１５を用いて導通可能に接続すれば良い。このとき、導通部材１５としては、接続部１５ｃの長さ、および上下方向に対する傾斜角が変更されたものを用いる。

また、図８の上段に示す仕様から、図８の下段中央に示す仕様（外径側コイル部５のコイルピッチを変更せずに、外径側コイル部５の軸方向寸法を拡大した仕様）に変更する場合には、枠体３０による第１コイル部材１１の支持個数を増加させ、追加した第１コイル部材１１と既存の第１コイル部材１１とを導通部材１５を用いて接続すれば良い。また、図８の上段に示す仕様から、図８の下段右側に示す仕様（外径側コイル部５のコイルピッチを変更せずに、外径側コイル部５のコイル径を拡大した仕様）に変更する場合には、枠体３０に支持されていた第１コイル部材１１を取り外し、直径寸法が大きい環状部１２を有する第１コイル部材１１を枠体３０に取付固定すると共に、両コイル部材１１を導通部材１５を用いて導通可能に接続すれば良い。

さらに、内径側コイル部６を有する第２コイルユニット２Ｂ（第２コイル部材２１）も、枠体３０に対して着脱可能であることから、内径側コイル部６の仕様も任意に変更することができる。

以上の構成から、本実施形態の誘導加熱装置１では、外径側コイル部５および／または内径側コイル部６の仕様を容易に変更することができる。このため、加熱対象のワークＷが変更された場合にも、各コイル部５，６の仕様を、変更後のワークＷを誘導加熱するのに最適なものに容易に変更することができる。

従って、本発明に係る誘導加熱装置１は、短筒状のワークＷ全域を効率良くかつ精度良く狙い温度に誘導加熱することができ、しかもワークＷを加熱する外径側コイル部５および内径側コイル部６の仕様を容易に変更し得る、という特徴を有する。このため、本発明に係る誘導加熱装置１であれば、種々の短筒状のワークＷを効率良くかつ精度良く狙い温度に加熱することができるので、高品質の機械部品を効率良く製造する上で有利となる。

以上、本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置１について説明したが、誘導加熱装置１には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。

例えば、以上で説明した実施形態では、環状の外径側コイル部５と螺旋状の内径側コイル部６とを有するコイルユニット２を採用したが、外径側コイル部５は螺旋状であっても良く、また、内径側コイル部６は環状であっても良い。要するに、外径側コイル部５および内径側コイル部６は、コイルユニット２に通電されたときに、両コイル部５，６と同軸に配置されるワークＷの外径面および内径面の周方向各部を同時に加熱（誘導加熱）することができるものであれば良い。

また、ワークＷの誘導加熱中には、ワークＷをその中心軸回りに回転駆動させても良い。図示は省略するが、このような構成は、図２に示すワーク支持部材３を、その中心軸回りに回転駆動させる回転駆動部（例えば、電動モータ等）に連結することで実現することができる。このようにすれば、ワークＷの周方向各部で加熱温度にバラツキが生じるのを回避する上で、すなわちワークＷ全域を均一に加熱する上で有利となる。

また、以上では、焼入れ工程Ｓ１に含まれる加熱工程を実施するに際して本発明に係る誘導加熱装置１を使用したが、本発明に係る誘導加熱装置１は、焼戻し工程Ｓ２に含まれる加熱工程を実施する際に使用することもできる。

また、以上では、転がり軸受の外輪（の基材）に熱処理を施すにあたって本発明に係る技術手段を適用したが、本発明は、その他の短筒状のワークＷ、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。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得る。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 誘導加熱装置
２ コイルユニット（加熱部）
２Ａ 第１コイルユニット
２Ｂ 第２コイルユニット
４ 電源
５ 外径側コイル部
６ 内径側コイル部
７ 電極部材
８ａ，８ｂ，８ｃ 配電部材
９ 電流
１１ 第１コイル部材
１２ 環状部
１５ 導通部材
１７ ボルト部材
２１ 第２コイル部材
２２ 螺旋部
３０ 枠体
３２ 支柱
３３ 支持部品
Ｗ ワーク（短筒状のワーク）

Claims (5)

1. 短筒状のワークを狙い温度に加熱するための加熱部と、該加熱部に高周波電力を供給する電源とを備えた誘導加熱装置において、
   前記加熱部は、前記ワークの径方向外側に前記ワークと同軸に配置され、前記ワークの外径面の周方向各部を同時に加熱可能な外径側コイル部を有する第１コイルユニットと、前記ワークの径方向内側に前記ワークと同軸に配置され、前記ワークの内径面の周方向各部を同時に加熱可能な内径側コイル部を有する第２コイルユニットと、前記第１コイルユニットおよび前記第２コイルユニットを着脱可能に支持した枠体とを備え、
   前記外径側コイル部と前記内径側コイル部とが電気的に直列接続され、
   前記第１コイルユニットが、前記外径側コイル部を構成する部分を有する第１コイル部材を備えると共に、前記第２コイルユニットが、前記内径側コイル部を構成する部分を有する第２コイル部材を備え、
   導電性金属製の管状体からなる前記第１コイル部材の長手方向の途中部分に、当該第１コイル部材の外径側コイル部を構成する部分に電流を供給するための部材が接続されると共に、前記第１コイル部材の長手方向の両端部に、前記第１コイル部材の内部空間を流通する冷却水の供給用又は排出用部材が接続され、
   導電性金属製の管状体からなる前記第２コイル部材の長手方向の途中部分に、当該第２コイル部材の内径側コイル部を構成する部分に電流を供給するための部材が接続されると共に、前記第２コイル部材の長手方向の両端部に、前記第２コイル部材の内部空間を流通する冷却水の供給用又は排出用部材が接続されることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記第１コイル部材は、前記外径側コイル部を構成する部分としての環状部を有し、前記枠体に対して軸方向移動および着脱可能な状態で前記枠体に複数支持されており、
   前記第１コイルユニットは、前記第１コイル部材の外径側コイル部を構成する部分に電流を供給するための部材として、隣り合う２つの前記第１コイル部材を導通可能に接続し、前記第１コイル部材に対して着脱可能な導通部材を備える請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記導通部材が剛体で形成されている請求項２に記載の誘導加熱装置。
4. 前記第２コイル部材は、前記内径側コイル部を構成する部分としての螺旋部を有する請求項１～３の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
5. 前記ワークが、転がり軸受の軌道輪である請求項１～４の何れか一項に記載の誘導加熱装置。

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