JPH10147813A - 高周波誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】全体構成がコンパクトであるとともに、メンテ
ナンス時の作業性がよく、且つ、安価な高周波誘導加熱
装置を提供する。 【解決手段】共通化された出力トランス２８の周囲に高
周波誘導加熱部２６ａ〜２６ｃを配置するとともに、コ
ンベア２４と高周波誘導加熱部２６ａとの間、高周波誘
導加熱部２６ａと２６ｂとの間、高周波誘導加熱部２６
ｂと２６ｃとの間、および、高周波誘導加熱部２６ｃと
コンベア３２との間にワークＷの授受を行うローダ３４
ａ〜３４ｄを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの複数の部
位に対して高周波誘導加熱処理を行う高周波誘導加熱装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、製品の耐久性を向上させるた
め、該製品の摺動部分や摩耗部分に当たる部位を加熱し
た後、急速に冷却して硬化させる焼入れ処理が行われて
いる。この焼入れ方法として、製品に対応した形状から
なるコイルに高周波電流を供給し、前記高周波電流によ
って発生する誘導電流により製品の所望の部位を誘導加
熱した後、冷却水等を用いて急冷させることで、前記加
熱部分に硬化層を形成するようにしたものがある。

【０００３】図１１は、従来の高周波誘導加熱装置の概
略構成を示したものである。この高周波誘導加熱装置
は、高周波電流を発生する発振器２と、ワークＷの各加
熱ステーション近傍に配設される出力トランス４ａ〜４
ｃと、前記高周波電流を所定の出力トランス４ａ〜４ｃ
に供給する切換器６と、前記各出力トランス４ａ〜４ｃ
に接続される高周波誘導コイル８ａ〜８ｃと、前記高周
波誘導コイル８ａ〜８ｃに対してワークＷの供給あるい
は取り出しを行うローダ１０ａ〜１０ｄとを備える。

【０００４】このように構成される高周波誘導加熱装置
では、コンベア１２によって搬送されたワークＷがロー
ダ１０ａ〜１０ｄによって把持され、第１の加熱ステー
ションである高周波誘導コイル８ａに設定される。この
場合、切換器６は発振器２と出力トランス４ａとを接続
し、高周波誘導コイル８ａに高周波電流を生起させ、こ
れによって前記ワークＷの所定部位の加熱処理を行う。
高周波誘導コイル８ａによる加熱処理が完了したワーク
Ｗは、冷却処理された後、ローダ１０ｂによって第２の
加熱ステーションである高周波誘導コイル８ｂに設定さ
れる。同様にして、高周波誘導コイル８ｂおよび８ｃに
より加熱冷却処理が施されたワークＷは、ローダ１０ｂ
によって把持され、コンベア１４上に排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、複数の
加熱ステーションでワークＷに対する誘導加熱処理を行
う装置では、複数の出力トランス４ａ〜４ｃが各加熱ス
テーションに配設され、また、各加熱ステーション間に
はローダ１０ａ〜１０ｄが配設されている。従って、例
えば、高周波誘導コイル８ａ〜８ｃの交換作業を行う場
合、出力トランス４ａ〜４ｃやローダ１０ａ〜１０ｄが
邪魔となるために、作業性が著しく阻害されている。ま
た、発振器２から各出力トランス４ａ〜４ｃまでのリー
ド線が各出力トランス４ａ〜４ｃ毎に必要であり、その
ためのワイヤーハーネスを考慮しなければならない。

【０００６】本発明の目的は、全体構成がコンパクトで
あるとともに、メンテナンス時の作業性がよく、且つ、
安価な高周波誘導加熱装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、複数の高周波誘導加熱部と、前記複数
の高周波誘導加熱部が周囲に配置され、前記各高周波誘
導加熱部に対して共通な出力トランスと、前記出力トラ
ンスに供給された高周波電流を前記複数の高周波誘導加
熱部から選択した１つに対して切り換えて供給する切換
器と、少なくとも、前記各高周波誘導加熱部の間に配置
され、近接する前記高周波誘導加熱部に対してワークの
授受を行うワーク授受機構と、を備えることを特徴とす
る。

【０００８】この場合、出力トランスが共通であるた
め、前記出力トランスに対するリード線が簡素化され
る。また、出力トランスの共通化と相俟って、前記出力
トランスの周囲に配置された高周波誘導加熱部間にワー
ク授受機構が配設されるので、前記高周波誘導加熱部を
構成する高周波誘導コイルのメンテナンスが容易とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本実施形態の高周波誘導
加熱装置２０の全体構成を示す。この高周波誘導加熱装
置２０は、ワーク洗浄器２２を介してワークＷを搬入す
るコンベア２４と、ワークＷの異なる部位に対して誘導
加熱処理を施す高周波誘導加熱部２６ａ〜２６ｃと、高
周波誘導加熱部２６ａ〜２６ｃの中央部に配設される出
力トランス２８と、加熱処理の終了したワークＷをワー
ク洗浄器３０を介して搬出するコンベア３２と、コンベ
ア２４および高周波誘導加熱部２６ａ間、高周波誘導加
熱部２６ａ、２６ｂ間、高周波誘導加熱部２６ｂ、２６
ｃ間、高周波誘導加熱部２６ｃおよびコンベア３２間に
それぞれ配置され、ワークＷを所定部位に対して供給す
るローダ３４ａ〜３４ｄ（ワーク供給機構）とから基本
的に構成される。

【００１０】高周波誘導加熱部２６ａ〜２６ｃおよび出
力トランス２８は、図２および図３に示すように構成さ
れる。すなわち、出力トランス２８は同心状態で配設さ
れる二つの円筒状の第１導体３６ａおよび第２導体３６
ｂからなり、内周部に配設される第１導体３６ａには、
高周波電流を供給する高周波発振器３８が接続される。
また、外周部に配設される第２導体３６ｂには、高周波
誘導加熱部２６ａ〜２６ｃが接続される。前記第２導体
３６ｂの高周波誘導加熱部２６ａ〜２６ｃが接続される
部位には、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｃが配設さ
れ、また、第２導体３６ｂと高周波誘導加熱部２６ａ〜
２６ｃとの間には、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｃが
配設される。この場合、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１
ｃおよび第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｃの開閉は、切
換器４２の制御によりシリンダ４０ａ〜４０ｆによって
行われる。なお、高周波発振器３８および切換器４２は
出力トランス２８の上部に配設される。

【００１１】高周波誘導加熱部２６ａおよび２６ｃを構
成する誘導加熱コイル４４ａおよび４４ｃは、同一の形
状からなる。すなわち、誘導加熱コイル４４ａ、４４ｃ
は、上部の半円形部４６と、下部の円弧部４８と、これ
らの半円形部４６および円弧部４８を接続する第１およ
び第２曲線部５０、５２とから構成されている。ここ
で、ワークＷは、例えば、円板部５４と上部シャフト部
５６と下部シャフト部５８とからなるプーリ・シャフト
であり、誘導加熱コイル４４ａによって前記上部シャフ
ト部５６の加熱処理がなされ、また、誘導加熱コイル４
４ｃによって下部シャフト部５８の加熱処理がなされ
る。誘導加熱コイル４４ｂは、半径が段階的に設定され
た複数の円弧部６０、６２および６４を有し、ワークＷ
の円板部５４に対する加熱処理を行う。

【００１２】前記のように構成される高周波誘導加熱部
２６ａ〜２６ｃおよび出力トランス２８は、図４に示す
ように、支柱６６の上部に配置された支持台６８によっ
て保持される。前記支柱６６の側部には、ワークＷを各
高周波誘導加熱部２６ａ〜２６ｃに対して昇降させるた
めのワーク昇降機構７０ａ〜７０ｃが配設される。ワー
ク昇降機構７０ａ〜７０ｃは、支柱６６の側部に設けら
れたガイドレール７２に沿ってシリンダ７４によりブラ
ケット７６を変位させ、前記ブラケット７６に連結され
たワーク保持部７８を昇降させるように構成されてい
る。このワーク保持部７８は、ワークＷの上部シャフト
部５６あるいは下部シャフト部５８が挿入される筒状部
８０と、前記筒状部８０を鉛直な軸線回りに回動させる
モータ８２とを有する。

【００１３】ローダ３４ａ〜３４ｄは、図５および図６
に示すように、支柱８４と、その上部に回動軸８６を介
して配設されるワーククランプ機構８８とを備える。ワ
ーククランプ機構８８は、支柱８４に装着されたモータ
９０によって水平面内において旋回可能に構成される。
ワーククランプ機構８８は、回動軸８６の上部に装着さ
れた支持台９２と、前記支持台９２に固定されたシリン
ダ９４と、シリンダ９４のロッド９６に固定され、ガイ
ドバー９８ａ、９８ｂに沿って水平方向に進退するテー
ブル１００とを備える。テーブル１００上にはモータ１
０２と、モータ１０２の回動軸１０４を支持する軸受け
１０６とが固定される。また、前記軸受け１０６を貫通
する前記回動軸１０４の先端部にはシリンダ１０８が固
定されている。そして、このシリンダ１０８には、図示
しないトグル機構を介して一対のクランプ部材１１０
ａ、１１０ｂが装着される。これらのクランプ部材１１
０ａ、１１０ｂは、シリンダ１０８の作用下に前記トグ
ル機構により近接離間するように構成される。

【００１４】本実施形態の高周波誘導加熱装置２０は基
本的には以上のように構成されるものであり、次にその
動作について、図１０に示すタイムチャートに基づいて
説明する。

【００１５】ワーク洗浄器２２によって洗浄され、コン
ベア２４の先端部まで搬送されたワークＷは、ローダ３
４ａによって把持され、高周波誘導加熱部２６ａに供給
される。すなわち、ローダ３４ａは、シリンダ９４が駆
動されることでワーククランプ機構８８をコンベア２４
上のワークＷに向けて変位させる。そして、その先端部
に配設されたクランプ部材１１０ａ、１１０ｂがシリン
ダ１０８の作用下に近接することにより、ワークＷの上
部シャフト部５６を把持するに至る。次いで、ワークＷ
をクランプしたローダ３４ａは、モータ９０の作用下に
ワーククランプ機構８８を旋回させ、前記ワークＷを図
４に示すワーク昇降機構７０ａの上部に位置決めする。
なお、図４において、ローダ３４ａは、図示を省略して
いる。

【００１６】ワーク昇降機構７０ａは、シリンダ７４の
作用下にワーク保持部７８を上昇させ、その筒状部８０
をワークＷの下部シャフト部５８に挿入させる。ワーク
Ｗがワーク保持部７８に保持されると、シリンダ９４を
駆動し、ローダ３４ａのワーククランプ機構８８をワー
クＷより離間させる。この後、ワーク昇降機構７０ａ
は、ワークＷを保持した状態でさらに上昇し、前記ワー
クＷの上部シャフト部５６を高周波誘導加熱部２６ａを
構成する誘導加熱コイル４４ａに挿入する（図７参
照）。

【００１７】そこで、切換器４２によってシリンダ４０
ａ〜４０ｆを駆動することにより、第１スイッチＳＷ１
ａを開成する一方、第１スイッチＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃお
よび第２スイッチＳＷ２ａを閉成した後、高周波発振器
３８により高周波電流を出力トランス２８の第１導体３
６ａに供給するとともに、モータ８２によりワークＷを
回転させる（図３参照）。この結果、第２導体３６ｂを
介して誘導加熱コイル４４ａに高周波電流が供給され、
ワークＷの上部シャフト部５６の誘導加熱処理が実行さ
れる。上部シャフト部５６が所定時間加熱されると、第
２スイッチＳＷ２ａが開成され、誘導加熱コイル４４ａ
に対する高周波電流が遮断される。そして、上部シャフ
ト部５６が水等によって冷却されることで、硬化層が形
成される。

【００１８】上部シャフト部５６が冷却されたワークＷ
は、ワーク昇降機構７０ａの作用下に下降され、高周波
誘導加熱部２６ａから離脱される。次いで、ローダ３４
ｂが駆動され、前記ワークＷを高周波誘導加熱部２６ｂ
の直下に移動させる。前述した場合と同様に、ワーク昇
降機構７０ｂが上昇し、前記ワークＷを筒状部８０によ
って保持させた後、ローダ３４ｂが退動し、さらに、前
記ワーク昇降機構７０ｂが上昇することにより、ワーク
Ｗが誘導加熱コイル４４ｂに図８に示す状態で配置され
る。この場合、ワークＷの円板部５４に対して、半径の
異なる円弧部６０、６２および６４が位置決めされる。

【００１９】そこで、切換器４２は各シリンダ４０ａ〜
４０ｆを駆動し、第１スイッチＳＷ１ｂを開成する一
方、第１スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｃおよび第２スイッ
チＳＷ２ｂを閉成することで、誘導加熱コイル４４ｂに
対して高周波電流を供給するとともに、モータ８２によ
りワークＷを回転させる。この場合、ワークＷの円板部
５４には半径の異なる円弧部６０、６２および６４が近
接配置されているため、前記円板部５４が略均一に加熱
されることになる。ワークＷの円板部５４が所定時間加
熱されると、第２スイッチＳＷ２ｂが切換器４２によっ
て開成されて高周波電流が遮断され、次いで、円板部５
４に対する冷却処理が施される。

【００２０】円板部５４に対する加熱冷却処理が施され
たワークＷは、ローダ３４ｃを構成するクランプ部材１
１０ａ、１１０ｂによって上部シャフト部５６がクラン
プされる。そして、モータ１０２が駆動されることで、
前記クランプ部材１１０ａ、１１０ｂとともに、ワーク
Ｗの上下が反転される。反転されたワークＷはローダ３
４ｃによって高周波誘導加熱部２６ｃの直下に搬送され
る。次いで、ワーク昇降機構７０ｃを構成する筒状部８
０によってワークＷの上部シャフト部５６が保持され
る。ローダ３４ｃがワークＷから退出した後、前記ワー
クＷは、ワーク昇降機構７０ｃによって上昇され、その
下部シャフト部５８が、図９に示すように、高周波誘導
加熱部２６ｃを構成する誘導加熱コイル４４ｃに挿入さ
れる。

【００２１】前記の状態において、第１スイッチＳＷ１
ｃが開成される一方、第１スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ
および第２スイッチＳＷ２ｃが閉成されることで、誘導
加熱コイル４４ｃに高周波電流が供給され、モータ８２
により回転する下部シャフト部５８に対して加熱処理が
実行される。

【００２２】下部シャフト部５８に対する加熱処理が終
了したワークＷは、冷却処理が施された後、ローダ３４
ｄのクランプ部材１１０ａ、１１０ｂによって前記下部
シャフト部５８が把持され、次いで、ワーククランプ機
構８８が旋回することでコンベア３２上に搬出される。
コンベア３２上に搬出された前記ワークＷは、ワーク洗
浄器３０によって洗浄され、次の工程に搬送される。

【００２３】なお、上述した各高周波誘導加熱部２６ａ
〜２６ｃにおける加熱、冷却および着脱の各処理は、複
数のワークＷに対して並行して行われる。すなわち、い
ずれか一つの高周波誘導加熱部２６ａ〜２６ｃにおい
て、加熱処理を行っている間、他の高周波誘導加熱部２
６ａ〜２６ｃでは、ワークＷの着脱あるいは冷却処理が
行われる。このようにして、複数の処理が同時並行的に
行われることで、効率的なワークＷの加熱処理が遂行さ
れる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、共通化さ
れた出力トランスの周囲に複数の高周波誘導加熱部を配
置し、且つ、少なくとも前記複数の高周波誘導加熱部間
にワークＷの授受を行うためのワーク供給機構を配設す
ることにより、ワークに対する加熱処理を極めて効率的
に行うことができる。また、出力トランスが共通化され
ており、その周囲に高周波誘導加熱部が配設される構成
であるため、前記出力トランスと前記高周波誘導加熱部
間の配線が簡素化され、しかも出力トランスが一台であ
るため、装置構成も簡易なものとなり、装置の大幅なコ
ストダウンを図ることができる。さらに、前記高周波誘
導加熱部の周辺に配置される出力トランスの数を削減す
ることができるため、それによるスペースを利用してメ
ンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の高周波誘導加熱装置の概略構成図
である。

【図２】本実施形態の高周波誘導加熱装置を構成する出
力トランスおよび高周波誘導加熱部の斜視説明図であ
る。

【図３】本実施形態の高周波誘導加熱装置における出力
トランスおよび高周波誘導加熱部の回路ブロック図であ
る。

【図４】ローダおよびワーク昇降機構を含む本実施形態
の高周波誘導加熱装置の側面構成図である。

【図５】本実施形態の高周波誘導加熱装置を構成するロ
ーダの側面図である。

【図６】図５に示すローダの平面図である。

【図７】ワークの上部シャフト部の加熱状態の説明図で
ある。

【図８】ワークの円板部の加熱状態の説明図である。

【図９】ワークの下部シャフト部の加熱状態の説明図で
ある。

【図１０】各高周波誘導加熱部における加熱、冷却およ
び着脱処理のタイムチャートである。

【図１１】従来技術に係る高周波誘導加熱装置の構成図
である。

【符号の説明】

２０…高周波誘導加熱装置 ２４、３２…
コンベア ２６ａ〜２６ｃ…高周波誘導加熱部 ２８…出力ト
ランス ３４ａ〜３４ｄ…ローダ ３６ａ…第１
導体 ３６ｂ…第２導体 ３８…高周波
発振器 ４２…切換器 ４４ａ〜４４
ｃ…誘導加熱コイル ７０ａ〜７０ｃ…ワーク昇降機構 ７８…ワーク
保持部 ８８…ワーククランプ機構 １１０ａ、１
１０ｂ…クランプ部材 Ｗ…ワーク ＳＷ１ａ〜Ｓ
Ｗ１ｃ…第１スイッチ ＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｃ…第２スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の高周波誘導加熱部と、 前記複数の高周波誘導加熱部が周囲に配置され、前記各
   高周波誘導加熱部に対して共通な出力トランスと、 前記出力トランスに供給された高周波電流を前記複数の
   高周波誘導加熱部から選択した１つに対して切り換えて
   供給する切換器と、 少なくとも、前記各高周波誘導加熱部の間に配置され、
   近接する前記高周波誘導加熱部に対してワークの授受を
   行うワーク授受機構と、 を備えることを特徴とする高周波誘導加熱装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、 前記各高周波誘導加熱部は、前記ワークの加熱部位に応
   じた形状の誘導加熱コイルからなることを特徴とする高
   周波誘導加熱装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の装置において、 前記ワーク授受機構は、前記ワークを把持する把持部
   と、前記把持部を所定の前記高周波誘導加熱部まで移動
   させる移動部と、前記把持部を回転させる回転部とを備
   えることを特徴とする高周波誘導加熱装置。