WO2019194035A1 - 誘導加熱装置および誘導加熱方法 - Google Patents

誘導加熱装置および誘導加熱方法 Download PDF

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WO2019194035A1
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coil
workpiece
diameter side
induction heating
outer diameter
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義也 真野
慎太郎 鈴木
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Ntn株式会社
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    • C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/02—Induction heating
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to an induction heating device and an induction heating method, and in particular, an induction heating device that can be suitably used for induction heating of an annular (short cylindrical) workpiece having a relatively large axial dimension among the annular workpieces.
  • the present invention relates to an induction heating method.
  • heat treatment is performed on a base material (work) of the machine part.
  • This heat treatment is usually performed by quenching and hardening for imparting mechanical strength and hardness to the workpiece, and tempering for the purpose of reducing residual stress and reducing retained austenite (improving toughness) in the quenched workpiece.
  • the quench hardening process and the tempering process both include a heating process for heating the workpiece to a target temperature and a cooling process for cooling the heated workpiece. In the heating process, an atmosphere heating furnace or an induction heating device is used. The workpiece is heated.
  • mark temperatures in quench-hardening process for example, it is set to a temperature above the A 1 transformation point
  • mark temperatures in tempering treatment is mainly set according to the operating temperature of the machine parts The
  • Atmospheric heating furnaces have the advantages of easy temperature control and the ability to heat multiple workpieces at the same time, but they have low energy efficiency and require a lot of time and cost to heat the workpiece to the target temperature. There are disadvantages such as the need for space. For this reason, as a method of heating the workpiece in the heating step, in addition to being able to efficiently heat the workpiece with high energy efficiency, cases of employing induction heating advantageous for downsizing of heat treatment equipment (space saving) are increasing. is there.
  • Patent Document 1 when induction heating an annular workpiece, first and second heating coils are coaxially arranged on both sides in the axial direction of the workpiece with an interval therebetween, and the first and second heating coils are arranged. Discloses a technical means for flowing a high-frequency current in the same direction.
  • Patent Document 1 since the inner and outer diameters and thickness direction of the workpiece can be heated uniformly, a workpiece with less distortion can be obtained.
  • the technical means disclosed in Patent Document 1 is mainly applied when induction heating a thin plate-shaped annular workpiece. Therefore, even if the same technical means is applied when induction heating a short cylindrical workpiece having a relatively large thickness in the axial direction (and radial direction) among annular workpieces, the same effect can be obtained. Not exclusively.
  • the main object of the present invention is to provide technical means capable of inductively heating the entire short cylindrical workpiece to a target temperature efficiently and accurately.
  • An induction heating apparatus which was created to achieve the above object, includes a heating unit for induction heating a short cylindrical workpiece to a target temperature, and a power source for supplying high-frequency power to the heating unit.
  • the heating unit is disposed coaxially with the work on the outer side in the radial direction of the work, and has a first coil unit having an outer diameter side coil part capable of simultaneously heating each circumferential part of the outer diameter surface of the work,
  • a second coil unit that is disposed coaxially with the workpiece on the radially inner side of the workpiece and has an inner diameter side coil portion that can simultaneously heat each circumferential portion of the inner diameter surface of the workpiece, and has an outer diameter side coil portion and an inner diameter side coil portion Are electrically connected in series.
  • the current values (current amounts) flowing through the outer diameter side coil portion and the inner diameter side coil portion that are coaxially disposed on the radially outer side and the radially inner side of the short cylindrical workpiece are made equal. Can do. Therefore, it is possible to simultaneously heat the outer diameter side region and the inner diameter side region of the workpiece under substantially the same conditions, and the heating temperature (heating rate) of the outer diameter side region of the workpiece and the heating temperature of the inner diameter side region of the workpiece ( The difference between the temperature rise rate and the temperature rise rate is difficult to occur. Therefore, the entire area of the short cylindrical workpiece can be induction-heated to the target temperature efficiently and accurately.
  • the heating device may further include a frame body that supports a first coil unit having an outer diameter side coil portion and a second coil unit having an inner diameter side coil portion.
  • the outer diameter side coil portion provided in the first coil unit and the inner diameter side coil portion provided in the second coil unit can be electrically connected via a power distribution member.
  • the first coil unit has an annular portion that constitutes an outer diameter side coil portion, and is adjacent to a plurality of first coil members supported by the frame body so as to be axially movable and detachable with respect to the frame body.
  • the two first coil members may be connected so as to be conductive, and the conductive member may be detachable from the first coil member. If it does in this way, the support position and the number of support of the 1st coil member by a frame, ie, the coil pitch and axial direction size of an outside diameter side coil part, can be changed arbitrarily. For this reason, even when the workpiece to be heated is changed, the specification of the outer diameter side coil portion can be easily changed to an optimum one for induction heating of the changed workpiece.
  • the conductive member is formed of a rigid body, the approach and separation of the two adjacent first coil members can be restricted. Therefore, it is advantageous in keeping the coil pitch of the outer diameter side coil portion at a predetermined value.
  • the second coil unit may include a second coil member having a spiral portion constituting the inner diameter side coil portion.
  • the induction heating method according to the present invention can simultaneously heat each part in the circumferential direction of the outer diameter surface of a workpiece when induction heating the short cylindrical workpiece to a target temperature.
  • Both coil parts are electrically connected in series with the outer diameter side coil part and the inner diameter side coil part capable of simultaneously heating each circumferential part of the inner diameter surface of the work being arranged coaxially with the work.
  • the coil portion or the inner diameter side coil portion is energized.
  • the technical means according to the present invention described above is aimed at a short cylindrical workpiece in which it is desired to subject the entire workpiece to quench hardening (so-called quenching) such as a bearing ring of a rolling bearing. It can be particularly preferably applied when induction heating to temperature.
  • the technical means according to the present invention can be applied not only when the heating process included in the quench hardening process is performed but also when the heating process included in the tempering process is performed.
  • the entire short cylindrical workpiece can be induction-heated to a target temperature efficiently and accurately. For this reason, it is possible to efficiently manufacture high-quality machine parts.
  • FIG. 9A It is a whole flowchart of a heat treatment process. It is a partial schematic diagram of an induction heating device concerning one embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows typically the electric circuit of an induction heating apparatus. It is a top view when a 1st coil unit is seen from the upper side. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line CDEF in FIG. It is a partial exploded perspective view of the 1st coil unit. It is a partial front view of a 1st coil unit. It is a figure for demonstrating the example of a specification change of an outer diameter side coil part. It is a schematic plan view when the second coil unit is viewed from above. It is a right view of FIG. 9A.
  • FIG. 1 is a flowchart of a heat treatment process in which an induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention is employed.
  • the heat treatment process includes, for example, a quenching process S1 in which a short cylindrical workpiece W (see FIG. 2) made of steel, such as a base material of an outer ring of a rolling bearing, is quenched and hardened, and a tempered workpiece W is tempered. And a tempering step S2 for performing the treatment.
  • each of the quenching step S1 and the tempering step S2 includes a heating step for heating the workpiece W to a target temperature and a cooling step for cooling the workpiece W heated to the target temperature.
  • the steel material include SUJ2 and SUJ3 classified as high carbon chromium bearing steel defined in JIS G4805.
  • a cleaning step S3 for cleaning the quenched workpiece W, and an inspection whether the cleaned and quenched workpiece W is a non-defective product that satisfies the quality standards.
  • step S6 is provided, all of these steps S3 to S6 are not necessarily executed, and some or all of them may be omitted. Although illustration is omitted, after the quenching step S1 and / or tempering step S2, a finishing step for performing a finishing process such as polishing on the workpiece W may be additionally executed.
  • FIG. 2 is a partial schematic view of the induction heating device 1 used for performing the heating step included in the quenching step S1
  • FIG. 3 is a block diagram schematically showing an electric circuit of the induction heating device 1.
  • This induction heating apparatus 1 is a coil unit 2 as a heating unit for induction heating the workpiece W to a target temperature, and the workpiece W to be heated in a horizontal posture (a posture in which the central axis is vertically aligned) on the lower side.
  • a power supply 4 for supplying high-frequency power to the coil unit 2.
  • the coil unit 2 is electrically connected to the power supply 4 via the electrode member 7 and the power distribution members 8a and 8b. Yes.
  • the coil unit 2 includes a first coil unit 2A and a second coil unit 2B, and a frame body 30 (see FIG. 4; however, in FIG. 4, the second coil is supported by both the coil units 2A and 2B).
  • the unit 2B is not shown).
  • the first coil unit 2A is disposed coaxially with the workpiece W on the outer side in the radial direction of the workpiece W (the workpiece W supported by the workpiece supporting member 3; the same applies hereinafter). It has a heatable outer diameter side coil portion 5.
  • the second coil unit 2 ⁇ / b> B has an inner diameter side coil portion 6 that is disposed coaxially with the workpiece W on the inner side in the radial direction of the workpiece W and can simultaneously heat each circumferential portion of the inner diameter surface of the workpiece W.
  • the first coil unit 2A includes a plurality of (two in the illustrated example) first coil members 11 arranged in multiple stages along the axial direction (vertical direction) of the workpiece W, And a conducting member 15.
  • the first coil member 11 is formed in a ring shape having an end in the circumferential direction, and includes an annular portion 12 constituting the outer diameter side coil portion 5, and one circumferential end and the other end of the annular portion 12.
  • the first extension portion 13 and the second extension portion 14 extending from the portion are integrally provided.
  • the first coil member is formed by bending or the like of a conductive metal tubular body (for example, a copper tube), and at least the annular portion 12 is located on the same plane (on the horizontal plane) in the circumferential direction.
  • each first coil member 11 is in a horizontal position on the frame body 30 in a state where the central axis of the annular portion 12 is aligned with the central axis of the annular portion 12 of the other first coil member 11.
  • the outer-diameter side coil portion 5 is formed by the cooperation of the annular portions 12 arranged at two locations spaced apart from each other in the vertical direction.
  • the frame 30 that supports the first coil unit 2 ⁇ / b> A (the first coil member 11 constituting the first coil unit 2 ⁇ / b> A) includes a circular pedestal 31 disposed on the lower side of the first coil unit 2 ⁇ / b> A, The first coil member 11 is provided at three locations spaced apart in the circumferential direction of the annular portion 12. The first coil member 11 is provided at three locations spaced apart in the circumferential direction of the circular portion 31. It is supported on the frame body 30 (fixed to the support column 32) via the attached support component 33. Each support column 32 is provided with a guide portion 32 a for guiding the first coil member 11 to move up and down. This guide part 32a is comprised by the elongate hole-shaped through-hole extended in the up-down direction. Both the circular pedestal 31 and the support column 32 constituting the frame body 30 are made of an insulating material.
  • each support component 33 is inserted into the guide portion 32 a of the support column 32, and a bolt member 33 a fastened to a nut 11 a provided at the radially inner end portion on the outer peripheral portion of the annular portion 12.
  • first and second nuts 33b and 33c that are respectively disposed on the radially inner side and the outer side of the support column 32 and screwed to the bolt member 33a so as to be relatively close to and away from each other.
  • the first coil member 11 when each of the first coil members 11 moves the nuts 33b and 33c relatively close to each other and clamps the support column 32 in each of the support parts 33 provided at three locations in the circumferential direction, Fixed in place.
  • the nuts 33b and 33c when the nuts 33b and 33c are relatively moved away from each other in each support component 33 to release the clamping force of the support column 32, the first coil member 11 can be moved up and down. It is possible to adjust the arrangement position and posture of the coil member 11 in the vertical direction. Furthermore, the first coil member 11 can be removed from the frame body 30 by removing the bolt member 33a from the nut 11a in all the support components 33 provided in each first coil member 11.
  • the first coil member 11 can be moved up and down with respect to the frame body 30 and is detachable. Further, the first coil unit 2 ⁇ / b> A supported by the frame body 30 by fixing the first coil member 11 to the frame body 30 can be attached to and detached from the frame body 30.
  • the conductive member 15 shown in FIG. 4 to FIG. 7 connects the first coil members 11, 11 adjacent to each other so as to be conductive, and like the first coil member 11, a conductive metal tubular body (for example, a copper tube).
  • the conducting member 15 includes a first head 15a provided at one end in the longitudinal direction, a second head 15b provided at the other end in the longitudinal direction, and a connecting portion 15c that connects both the heads 15a and 15b.
  • the first head portion 15a is fixed to the receiving portion 16 provided on the first extension portion 13 of the upper coil member 11 by the bolt member 17, and the second head portion 15b is the lower coil member.
  • 11 is fixed to the receiving portion 16 provided in the second extension portion 14 by a bolt member 17. Thereby, the two coil members 11, 11 adjacent in the vertical direction can be conducted through the receiving portion 16, the bolt member 17, and the conducting member 15.
  • the conducting member 15 can be constituted by a flexible electric wire (cable wire) or the like, but if the conducting member 15 made of copper tube is employed as in the present embodiment, the conducting member 15 made of a rigid body. Therefore, there is an advantage that the distance between the adjacent coil members 11 and 11 (the coil pitch of the outer diameter side coil portion 5) can be easily maintained at a predetermined value.
  • the coil unit 2 is provided with a cooling circuit for cooling the first coil member 11 (outer diameter side coil portion 5) during energization of the induction heating device 1. If such a cooling circuit is provided, the temperature of the first coil member 11 can be controlled appropriately and efficiently, and the durability of the first coil member 11 can be improved. As shown in FIG. 7, the cooling circuit of the present embodiment communicates the internal spaces of upper and lower adjacent coil members 11 and 11 via a tubular communication member 18 ⁇ / b> A and the lowermost (lower) coil member 11. These are formed by connecting a water supply pipe 18B and a drain pipe 18C to the free end and the free end of the uppermost (upper) coil member 11, respectively.
  • the cooling water supplied from a water storage tank (not shown) is supplied to the internal space of the lower coil member 11 via the water supply pipe 18B as shown by the white arrow in FIG. Then, it flows through the internal space of the communication member 18 ⁇ / b> A and the internal space of the upper coil member 11.
  • the cooling water flowing through the inner space of the upper coil member 11 is discharged to the outside through the drain pipe 18 ⁇ / b> C connected to the upper coil member 11.
  • each coil member 11 is cooled by repeatedly circulating the cooling water.
  • the second coil unit 2B having the inner diameter side coil portion 6 is formed by bending a conductive metal tubular body (for example, a copper tube).
  • the coil member 21 is used.
  • the second coil member 21 includes a spiral portion 22 that has a spiral shape and functions as the inner diameter side coil portion 6, and a first extension portion 23 and a second extension portion 24 that extend from one end and the other end of the spiral portion 22. Have.
  • the second coil unit 2B is provided with a cooling circuit for cooling the second coil member 21 during energization of the induction heating device 1.
  • the cooling circuit is formed, for example, by connecting a water supply pipe to the free end of the first extension 23 and connecting a drain pipe to the free end of the second extension 24. If such a cooling circuit is provided, the temperature of the second coil member 21 can be controlled appropriately and efficiently, and the durability of the second coil member 21 can be improved.
  • the second coil unit 2B (second coil member 21) is detachably supported with respect to the frame body 30.
  • one end of a pair of support members 25, 25 (see FIGS. 9A and 9B) extending in the horizontal direction is fixed to the second coil member 21, and the other end of the support members 25, 25 is connected to the frame body 30.
  • the second coil unit 2 ⁇ / b> B is supported by the frame body 30 by fixing the nut to the column 32.
  • the second coil unit 2 ⁇ / b> B can be removed from the frame body 30 by removing the nut that fixes the other end of the support member 25 to the column 32.
  • the outer diameter side coil portion 5 and the inner diameter side coil portion 6 described above are arranged coaxially with the workpiece W to be heated.
  • the work support member 3 is provided so as to be movable up and down along the central axes of the coil portions 5 and 6, a lowered position where the workpiece W to be heated is received and the heated workpiece W is delivered, and the workpiece It reciprocates between the rising position which arrange
  • the electrode member 7 shown in FIG. 3 has an inlet side electrode 7a and an outlet side electrode 7b fixed via an insulating layer.
  • the inlet side electrode 7a is electrically connected to the outer diameter side coil portion 5 (having the first coil unit 2A) via the power distribution member 8a
  • the outlet side electrode 7b is connected to the inner diameter side coil portion via the power distribution member 8b. 6 (having the second coil unit 2B).
  • the power distribution member 8a is provided to the receiving portion 16 provided in the first extension portion 13 of the lower first coil member 11 constituting the first coil unit 2A.
  • the power distribution member 8b is connected to the second extension 24 of the second coil member 21.
  • the first coil unit 2A having the outer diameter side coil portion 5 and the second coil unit 2B having the inner diameter side coil portion 6 are electrically connected in series via the power distribution member 8c. It is connected.
  • one end of the power distribution member 8c is connected to the receiving portion 16 provided in the second extension portion 14 of the upper first coil member 11 in the first coil unit 2A.
  • the other end of the power distribution member 8c is connected to the second coil member 21 (the first extension 23 thereof) constituting the second coil unit 2B.
  • the power distribution members 8a to 8c can be formed of a conductive metal tubular body (rigid body) as in the case of the coil members 11 and 21 and the conductive member 15, and have flexibility.
  • An electric wire (cable wire) can also be used.
  • the power distribution members 8a to 8c are connected to a connection target (the first coil member 11, the second coil member 21, etc.) in a detachable manner.
  • the current 9 flows so as to follow the path of the power distribution member 8c ⁇ the second coil unit 2B having the inner diameter side coil portion 6 (second coil member 21) ⁇ the power distribution member 8b ⁇ the outlet side electrode 7b ⁇ the power source 4.
  • the current 9 flows in the order of the lower first coil member 11 ⁇ the conductive member 15 ⁇ the upper first coil member 11.
  • annular outer ring electrically connected in series to each of the radially outer side and the radially inner side of the workpiece W supported from the lower side in a horizontal posture by the workpiece support member 3.
  • the diameter side coil part 5 and the spiral inner diameter side coil part 6 are arranged coaxially with the workpiece W, and the outer diameter side coil part 5 is energized in that state (high-frequency power is supplied from the power source 4 to the coil unit 2). ) And substantially the same amount of current 9 flows through the outer diameter side coil portion 5 and the inner diameter side coil portion 6.
  • the respective circumferential portions (entire area) of the outer diameter surface and the inner diameter surface are induction heated at the same time, and the heated heat of the outer diameter surface and the inner diameter surface is transmitted toward the core of the work W. As a result, the entire region is heated.
  • the outer diameter side region and the inner diameter side region of the work W can be simultaneously heated under substantially the same conditions.
  • the difference is less likely to occur between the heating temperature in the outer diameter side region and the heating temperature in the inner diameter side region of the workpiece W.
  • the workpiece W was induction-heated while measuring the axial central portion (point A) of the outer diameter surface of the workpiece W and the axial central portion (point B) of the inner diameter surface of the workpiece W.
  • FIG. 10B there is almost no difference between the temperature rising rate at point A and the temperature rising rate at point B, and as shown in FIG.
  • the workpiece W is induction heated using only the outer diameter side coil portion 5. Compared with the case where it did, the B point was able to be heated efficiently. Therefore, with the induction heating device 1 according to the present invention, the entire area of the short cylindrical workpiece W can be induction-heated to the target temperature efficiently and accurately.
  • the first coil unit 2A having the outer diameter side coil portion 5 can be attached to and detached from the frame body 30.
  • the first coil unit 2 ⁇ / b> A has an annular portion 12 that constitutes the outer diameter side coil portion 5, and a plurality of second coils supported by the frame body 30 in an axially movable and removable state with respect to the frame body 30.
  • One coil member 11 and two first coil members 11 that are vertically adjacent to each other are connected so as to be conductive, and a conductive member 15 that can be attached to and detached from the first coil member 11 is provided. Therefore, the specification of the outer diameter side coil part 5 can be arbitrarily changed by changing the support position and the number of the first coil members 11 supported by the frame body 30.
  • the specification shown in the lower center of FIG. 8 from the specification shown in the upper part of FIG. 8 (specification in which the axial dimension of the outer diameter side coil part 5 is expanded without changing the coil pitch of the outer diameter side coil part 5).
  • the added first coil member 11 and the existing first coil member 11 may be connected using the conductive member 15.
  • the specification shown in the upper part of FIG. 8 is changed to the specification shown in the lower right part of FIG. 8 (specification in which the coil diameter of the outer diameter side coil part 5 is expanded without changing the coil pitch of the outer diameter side coil part 5).
  • the first coil member 11 supported by the frame body 30 is removed, and the first coil member 11 having the annular portion 12 having a large diameter dimension is attached and fixed to the frame body 30, and both the coil members 11 are fixed. May be connected using the conductive member 15 so as to be conductive.
  • the second coil unit 2B (second coil member 21) having the inner diameter side coil portion 6 is also detachable from the frame 30, the specification of the inner diameter side coil portion 6 can be arbitrarily changed. it can.
  • the specifications of the outer diameter side coil portion 5 and / or the inner diameter side coil portion 6 can be easily changed. For this reason, even when the workpiece W to be heated is changed, the specifications of the coil portions 5 and 6 can be easily changed to those optimal for induction heating of the changed workpiece W.
  • the induction heating apparatus 1 of the present embodiment can efficiently and accurately heat the entire short cylindrical workpiece W to the target temperature, and the outer diameter side coil portion 5 and the inner diameter side for heating the workpiece W. It has the characteristic that the specification of the coil part 6 can be changed easily. For this reason, with the induction heating device 1 according to the present invention, various short cylindrical workpieces W can be efficiently and accurately heated to a target temperature, so that high-quality mechanical parts can be efficiently manufactured. Is advantageous.
  • the coil unit 2 having the annular outer diameter side coil portion 5 and the spiral inner diameter side coil portion 6 is employed, but the outer diameter side coil portion 5 is helical.
  • the inner diameter side coil portion 6 may be annular.
  • the outer diameter side coil portion 5 and the inner diameter side coil portion 6 are arranged in the circumferential direction of the outer diameter surface and the inner diameter surface of the work W arranged coaxially with the coil portions 5 and 6 when the coil unit 2 is energized. What is necessary is just to be able to heat each part simultaneously (induction heating).
  • the workpiece W may be driven to rotate around its central axis.
  • a rotation drive unit for example, an electric motor or the like
  • This is advantageous in avoiding variations in the heating temperature at each part in the circumferential direction of the workpiece W, that is, in uniformly heating the entire workpiece W.
  • the induction heating apparatus 1 according to the present invention is used when performing the heating process included in the quenching process S1, but the induction heating apparatus 1 according to the present invention performs the heating process included in the tempering process S2. It can also be used when
  • the technical means according to the present invention is applied to heat-treat the outer ring (base material) of the rolling bearing, but the present invention is applied to other short cylindrical workpiece W, for example, the inner ring of the rolling bearing,
  • the present invention can also be preferably applied to heat treatment of a cage incorporated in a slide bearing, an outer joint member or an inner joint member constituting a constant velocity universal joint, a rolling bearing or a constant velocity universal joint.
  • Induction heating device Coil unit (heating unit) 2A 1st coil unit 2B 2nd coil unit 4 Power supply 5 Outer diameter side coil part 6 Inner diameter side coil part 7 Electrode member 8a, 8b, 8c Distribution member 9 Current 11 First coil member 12 Annular part 15 Conductive member 17 Bolt member 21 2nd coil member 22 Spiral part 30 Frame body 32 Support

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Abstract

短筒状のワークＷを狙い温度に誘導加熱する加熱部としてのコイルユニット２と、コイルユニット２に高周波電力を供給する電源４とを備えた誘導加熱装置１において、コイルユニット２は、ワークＷの径方向外側に配置される外径側コイル部５を有する第１コイルユニット２Ａと、ワークＷの径方向内側に配置される内径側コイル部６を有する第２コイルユニット２Ｂとを備える。外径側コイル部５と内径側コイル部６は電気的に直列接続されている。

Description

誘導加熱装置および誘導加熱方法
　本発明は、誘導加熱装置および誘導加熱方法に関し、特に、環状のワークのうち、軸方向寸法が比較的大きい環状（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および誘導加熱方法に関する。
　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。
　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る技術手段を提供することを主たる目的とする。
　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、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てい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。
　上記の加熱装置は、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コイルユニットを支持した枠体をさらに備えるものとすることができる。このとき、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れば、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、例えば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。
　第１コイルユニットに設けられた外径側コイル部と第２コイルユニットに設けられた内径側コイル部は、配電部材を介して電気的に接続することができる。
　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。
　また、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方法は、短筒状のワークを狙い温度に誘導加熱するに際し、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、および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ワークと同軸に配置した状態で両コイル部を電気的に直列接続し、その状態で外径側コイル部又は内径側コイル部に通電することを特徴とする。
　以上で説明した本発明に係る技術手段は、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。
　本発明に係る技術手段は、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適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可能となる。このため、高品質の機械部品を効率良く製造することができる。
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。 第２コイルユニットを上側から見たときの概略平面図である。 図９Ａの右側面図である。 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である。 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、図９Ａおよび図９Ｂ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９Ａおよび図９Ｂ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、図９Ａおよび図９Ｂ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、図９Ａおよび図９Ｂ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、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とワークＷの内径側領域の加熱温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１０Ｂ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１０Ａ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、本実施形態の誘導加熱装置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、請求の範囲によって示され、さらに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 (8)

  1. 　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、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ていることを特徴とする誘導加熱装置。
  2. 　前記第１コイルユニットおよび前記第２コイルユニットを支持した枠体をさらに備え、
    　前記第１コイルユニットおよび前記第２コイルユニットが、前記枠体に対して着脱可能である請求項１に記載の誘導加熱装置。
  3. 　前記外径側コイル部と前記内径側コイル部は、配電部材を介して電気的に直列接続されている請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
  4. 　前記第１コイルユニットは、前記外径側コイル部を構成する環状部を有し、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支持された複数の第１コイル部材と、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とを備える請求項２又は３に記載の誘導加熱装置。
  5. 　前記導通部材が剛体で形成されている請求項４に記載の誘導加熱装置。
  6. 　前記第２コイルユニットは、前記内径側コイル部を構成する螺旋部を有する第２コイル部材を備える請求項１～５の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
  7. 　前記ワークが、転がり軸受の軌道輪である請求項１～６の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
  8. 　短筒状のワークを狙い温度に誘導加熱するに際し、
    　前記ワークの径方向外側に配置され、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、および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前記ワークと同軸に配置した状態で両コイル部を電気的に直列接続し、その状態で前記外径側コイル部又は前記内径側コイル部に通電することを特徴とする誘導加熱方法。
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