專利名稱：高頻感應(yīng)加熱線圈體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對具有異徑外周部(凹凸形狀的外周部)的軸狀構(gòu)件的外周面或具有異徑內(nèi)周部的筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱的高頻感應(yīng)加熱線圈體，例如涉及一種適用于對作為汽車車輪的軸承部的輪轂部件的內(nèi)軸(軸狀構(gòu)件)的外周面或外輪(筒狀構(gòu)件)的內(nèi)周面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱(例如回火加熱)的高頻感應(yīng)加熱線圈體。
背景技術(shù)：
圖9為以前使用的內(nèi)軸回火加熱用的感應(yīng)加熱回火裝置1的示意圖。該感應(yīng)加熱回火裝置1為用于在淬火處理具有多個異徑外周部的輪轂部件的內(nèi)軸(具有凹凸形狀的外周面的軸狀構(gòu)件)2的外周面2a后回火處理其內(nèi)軸2的外周面2a的裝置，包括直列連接大徑線圈部3a與小徑線圈部3b而形成的高頻感應(yīng)加熱線圈體3、用于促進(jìn)高頻感應(yīng)加熱的硅鋼片制的鐵心4。并且，上述鐵心4為將以安置狀態(tài)升降移動內(nèi)軸2的移動臺4a與包圍保持在該移動臺4a上的內(nèi)軸2的框狀部4b相互組合形成的矩形框狀構(gòu)件。
在為了用感應(yīng)加熱回火裝置1回火處理而高頻感應(yīng)加熱淬火處理后的內(nèi)軸2時，將內(nèi)軸2安置在移動臺4a上設(shè)置的工件安裝夾具5上，從圖9中用虛線表示的位置移動到用實線表示的加熱位置，以將該內(nèi)軸2夾持在工件安裝夾具5與工件安裝軸6(參照圖9)之間的狀態(tài)將其保持。伴隨于此，內(nèi)軸2的大徑部M插入配置在高頻感應(yīng)加熱線圈體3的大徑線圈部3a的內(nèi)部并隔開必要的間隙，同時，內(nèi)軸2的小徑部N插入配置在高頻感應(yīng)加熱線圈體3的小徑線圈部3b的內(nèi)部并稍微隔開一點間隙，并且上述小徑線圈部3b的下側(cè)配置在內(nèi)軸2的大徑部M的上面、隔開預(yù)定的間隙與之相對。于是，內(nèi)軸2及高頻感應(yīng)加熱線圈體3設(shè)置在被鐵心4包圍的位置上(即，設(shè)定為回火對象構(gòu)件的內(nèi)軸2成為鐵心4的一部分)。因此，在這樣的狀態(tài)下，通過使高頻電流從高頻電源(頻率200～300Hz左右的振蕩器)7流到高頻感應(yīng)加熱線圈體3中，將內(nèi)軸2的外周面2a進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱到所需的回火溫度，然后立即放置冷卻進(jìn)行回火處理。
并且，

圖10為以前使用的外輪回火加熱用的感應(yīng)加熱回火裝置10的示意圖。該感應(yīng)加熱回火裝置10為用于對具有多個異徑內(nèi)周部的輪轂部件的外輪(具有凹凸形狀的內(nèi)周面的筒狀構(gòu)件)11的內(nèi)周面11a進(jìn)行淬火處理后對其外輪11的內(nèi)周面11a進(jìn)行回火處理的裝置，包括將導(dǎo)線卷繞成螺旋狀形成的預(yù)定直徑的高頻感應(yīng)加熱線圈體12，和用于促進(jìn)外輪11的高頻感應(yīng)加熱的硅鋼片制的鐵心13。并且，上述鐵心13為將以安置狀態(tài)升降移動外輪11的移動臺13a、包圍保持在該移動臺13a上的工件安裝夾具14上的外輪11的框狀部13b、以及一體地設(shè)置在該框狀部13b的內(nèi)側(cè)的磁性材料制的軸部13c相互組合形成的框狀構(gòu)件。并且，雖然圖10所示的外輪回火加熱用的感應(yīng)加熱回火裝置10的結(jié)構(gòu)基本上與已經(jīng)敘述過的內(nèi)軸回火加熱用的感應(yīng)加熱回火裝置1相同，但在鐵心13的軸部13c貫穿到作為回火對象構(gòu)件的外輪11的中空部中這一點與內(nèi)軸回火加熱用的感應(yīng)加熱回火裝置1不同。因此，以前用上述這樣的感應(yīng)加熱回火裝置10回火處理淬火處理后的外輪11的內(nèi)周面11a。
但是，作為在高頻感應(yīng)加熱時提高高頻感應(yīng)電流滲透到被加熱物(例如上述的內(nèi)軸2或外輪11等)的內(nèi)部加熱的滲透深度的方法，通常采用降低流過高頻感應(yīng)加熱線圈體3、12中的高頻電流的頻率的方法，在以前的感應(yīng)加熱回火裝置1、10中，其頻率選擇為200～300Hz。但是，在選擇低頻率時的提高滲透深度的效果顯著的區(qū)域為磁性轉(zhuǎn)變點(居里點)以上的溫度區(qū)域，在回火加熱這樣的磁性轉(zhuǎn)變點以下的溫度區(qū)域的加熱不能期待其效果。順便說明一下，在常溫下感應(yīng)電流的滲透深度，260Hz時為1.0mm左右，2kHz時為0.36mm左右。我們知道，輪轂部件的淬火硬化層的深度大致為2.0～4.0mm左右，回火處理時的高頻感應(yīng)加熱引起的溫升只限于最表面部分。因此，鑒于在利用高頻感應(yīng)加熱的回火處理(回火加熱)時，加熱后的熱傳導(dǎo)引起的溫升所占的比例大這一情況，為了獲得良好的回火品質(zhì)，高頻感應(yīng)加熱時的被加熱物表面的溫度分布的調(diào)整非常重要。
以前所使用的感應(yīng)加熱回火裝置1、10，雖然加熱使內(nèi)軸2或外輪11等的回火對象構(gòu)件的整體升溫，但被加熱物的回火對象區(qū)域的表面溫度的分布大多受其形狀的影響，存在例如壁厚的部分難以升溫、壁薄的部分容易升溫這樣的現(xiàn)象。并且，由于形狀的依賴性高，因此實際狀況是回火對象區(qū)域的表面溫度分布的調(diào)整很難。而且，在回火對象構(gòu)件的機種為復(fù)數(shù)個并且形狀尺寸不同的情況下，現(xiàn)實情況是用同一個(單一的)鐵心使所有的構(gòu)件都獲得良好的回火品質(zhì)是非常困難的。并且，在優(yōu)先保證熱處理品質(zhì)、為復(fù)數(shù)個回火對象構(gòu)件準(zhǔn)備了各回火對象構(gòu)件專用的鐵心(例如上述的硅鋼片制的鐵心4、13)的情況下，由于鐵心的重量為45～50公斤，因此對于一個作業(yè)人員把持、移動來說太重，因此每次機種變更，更換回火用鐵心所需要的時間長，存在生產(chǎn)率低下等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述實際狀況，其目的是提供一種能夠縮短機種變更的準(zhǔn)備時間、而且能夠用低成本獲得比以前更好的回火品質(zhì)的回火加熱用的高頻感應(yīng)加熱線圈體。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體對具有多個異徑外周部的軸狀構(gòu)件的外周面或具有異徑內(nèi)周部的筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，以便進(jìn)行回火處理，這種高頻感應(yīng)加熱線圈體分別包括(a)與上述軸狀構(gòu)件或筒狀構(gòu)件的軸線方向平行地配置、并且與上述軸狀構(gòu)件的外周面或上述筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面相對配置的多個直線狀的加熱導(dǎo)體，(b)連接上述復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的一端的連接導(dǎo)體，以及(c)用于將上述復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的另一端與連接到高頻電源的供電用引線部連接起來的連接導(dǎo)體。
并且，本發(fā)明設(shè)置了3個以上的上述加熱導(dǎo)體。
而且，本發(fā)明將連接上述復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的一端的連接導(dǎo)體構(gòu)成為圓環(huán)狀、圓弧狀或直線狀。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，將與軸狀構(gòu)件或者筒狀構(gòu)件的軸線平行的多個導(dǎo)體與作為包括必須回火加熱的淬火硬化層的被加熱面的、具有凹凸的金屬制軸狀構(gòu)件的外周面或金屬制筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面相對配置，與其外周面或內(nèi)周面隔開預(yù)定的間隔，通過使與上述軸線平行的感應(yīng)電流流過被加熱面而使被加熱面的整體均勻地升溫。并且，為了能夠任意地調(diào)整被加熱面內(nèi)的溫度分布，改變上述復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體與被加熱面之間的間隔(距離)或者將能夠調(diào)整高頻磁場的磁通密度的磁性材料安裝在導(dǎo)體上。
發(fā)明效果如上所述，由于本發(fā)明為高頻感應(yīng)加熱具有多個異徑外周部的軸狀構(gòu)件的外周面或具有異徑內(nèi)周部的筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面的高頻感應(yīng)加熱線圈體，分別包括與軸狀構(gòu)件或筒狀構(gòu)件的軸線方向平行地配置、并且與軸狀構(gòu)件的外周面或筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面相對配置的多個直線狀的加熱導(dǎo)體，連接復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的一端的連接導(dǎo)體，和用于將復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的另一端與連接到高頻電源的供電用引線部連接起來的連接導(dǎo)體，因此即使軸狀構(gòu)件的外周面或者筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面有多個異徑形狀部(凹凸)，也不受加熱對象構(gòu)件的形狀的影響，通過改變高頻感應(yīng)加熱線圈體的加熱導(dǎo)體與加熱對象構(gòu)件的被加熱面之間的間隔(距離)或安裝磁性材料，容易調(diào)整加熱中的加熱對象構(gòu)件的淬火硬化層及其周邊區(qū)域的表面溫度的分布，能夠設(shè)定表面溫度的分布，以便獲得加熱終了后由熱傳導(dǎo)引起的淬火硬化層深處的最合適的溫度分布。并且，由于包括高頻感應(yīng)加熱線圈體再內(nèi)的加熱裝置的總重量為2公斤左右，與以前的加熱裝置相比重量非常輕，并且價格便宜、經(jīng)濟(jì)，因此在加熱對象構(gòu)件的種類增加時，能夠根據(jù)構(gòu)件種類準(zhǔn)備專用的加熱裝置、用最適合各構(gòu)件的加熱條件進(jìn)行加熱處理，涵蓋多機種的熱處理品質(zhì)的管理變得容易。
并且，本發(fā)明中設(shè)置了3個以上的加熱導(dǎo)體，由于存在3個以上的直線形狀的加熱導(dǎo)體，因此能夠均勻充分地加熱。
并且，由于本發(fā)明使連接復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的一端的連接導(dǎo)體為圓環(huán)狀、圓弧狀或直線狀的結(jié)構(gòu)，因此能夠提高高頻感應(yīng)加熱線圈體的設(shè)計的自由度，特別是采用圓環(huán)狀的連接導(dǎo)體時，不僅能夠充分地確保高頻感應(yīng)加熱線圈體的強度，而且還能試圖使高頻感應(yīng)加熱線圈體的制造容易。
附圖的簡要說明圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體中的電流路徑的透視圖。
圖2是表示使用本發(fā)明的第1實施方式的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體對輪轂部件的內(nèi)軸的外周面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱時的狀況的透視圖。
圖3是表示本發(fā)明的第1實施方式的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體的變形例的透視圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體的其他變形例的透視圖。
圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體中的電流路徑的透視圖。
圖6是表示使用本發(fā)明的第2實施方式的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體對輪轂部件的內(nèi)軸的外周面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱時的狀況的透視圖。
圖7是表示本發(fā)明的第2實施方式的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體的變形例的透視圖。
圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式的回火處理用高頻感應(yīng)加熱線圈體的其他變形例的透視圖。
圖9是以前用于對輪轂部件的內(nèi)軸的外周面進(jìn)行回火處理所使用的感應(yīng)加熱回火裝置的透視圖。
圖10是以前用于對輪轂部件的外輪的內(nèi)周面進(jìn)行回火處理所使用的感應(yīng)加熱回火裝置的透視圖。
本發(fā)明的實施方式下面參照圖1～圖8說明本發(fā)明的實施方式。
圖1為本發(fā)明的第1實施方式的高頻感應(yīng)加熱線圈體20的示意圖。該高頻感應(yīng)加熱線圈體20用于對淬火處理后的輪轂部件的內(nèi)軸21的外周面21a(參照圖2)進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱(回火加熱)，以便進(jìn)行回火處理。如圖1所示，本實施方式的高頻感應(yīng)加熱線圈體20為例如矩形斷面的導(dǎo)電性管材連接成預(yù)定形狀的結(jié)構(gòu)體，并且由與作為回火對象構(gòu)件的內(nèi)軸21的軸線方向平行配置、并且與該內(nèi)軸21的外周面21a相對配置的直線狀的第1～第4加熱導(dǎo)體22、23、24、25，連接所有這些加熱導(dǎo)體22～25的一端(在圖1中為下端)的圓環(huán)狀的第1連接導(dǎo)體26，分別二個二個地連接上述加熱導(dǎo)體22～25的上述一端的相反一側(cè)的另一端(圖1中為上端)的圓環(huán)狀的第2連接導(dǎo)體27及圓弧狀的第3連接導(dǎo)體28，連接在第2連接導(dǎo)體27與高頻電源29之間的第1供電用引線部30，以及連接在第3連接導(dǎo)體28與高頻電源29之間的第2供電用引線部31構(gòu)成。
更具體地說，第1及第2加熱導(dǎo)體22、23位于隔開角度間隔θ1的位置，它們的兩端分別與第1、第2連接導(dǎo)體26、27連接；同時第3及第4加熱導(dǎo)體24、25位于隔開角度間隔θ2的位置，它們的兩端分別與第1連接導(dǎo)體26及第3連接導(dǎo)體28連接。并且，上述角度間隔θ1、θ2的大小可以根據(jù)加熱目的任意地設(shè)定。而且，第1及第4加熱導(dǎo)體22、25與第2及第3加熱導(dǎo)體23、24配置在圓環(huán)狀的第1及第2連接導(dǎo)體26、27上互相對稱的位置。并且，上述第1～第4加熱導(dǎo)體22～25以垂直的狀態(tài)配置在第1連接導(dǎo)體26的內(nèi)徑側(cè)，同時它們的上端與第2及第3連接導(dǎo)體27、28的下表面連接。
因此，如果通過第1、第2供電用引線部30、31從高頻電源29給高頻感應(yīng)加熱線圈體20提供高頻電流，則高頻電流象后面所述的那樣沿圖1中的箭頭R所表示的電流路徑流動。并且，此時在第1連接導(dǎo)體26中，第1及第2加熱導(dǎo)體22、23之間的導(dǎo)體部分α，第3及第4加熱導(dǎo)體24、25之間的導(dǎo)體部分β，以及第2連接導(dǎo)體27的第1及第2加熱導(dǎo)體22、23之間的導(dǎo)體部分γ的兩端，高頻電壓同相位并且同電位，因此這些導(dǎo)體部分α、β及γ中不流過高頻電流。
而上述第2和第3連接導(dǎo)體27、28以及第1和第2供電用引線部30、31分別平行地相對配置，互相之間稍微隔開一點間隔，雖然省略了圖示，但它們之間插有絕緣板。并且，由圖外的冷卻液供給機構(gòu)提供的冷卻液在分別由導(dǎo)電性管材形成的上述第1～第4加熱導(dǎo)體22～25，第1～第3連接導(dǎo)體26～28，以及第1和第2供電用引線部30、31的中空部內(nèi)流動。而且，如圖2所示，本實施方式的高頻感應(yīng)加熱線圈體20在第1～第4加熱導(dǎo)體22～25的一端并且靠近第1～第4加熱導(dǎo)體22～25與第1連接導(dǎo)體26相連接的地方分別安裝了磁通集中用的磁性材料32。
這里，為了回火處理而用上述高頻感應(yīng)加熱線圈體20高頻感應(yīng)加熱內(nèi)軸21的外周面21a時的過程，如下所述首先，用圖外的工件安裝夾具固定作為淬火處理對象構(gòu)件的內(nèi)軸21，用圖外的升降機構(gòu)使高頻感應(yīng)加熱線圈體20例如下降移動，位于如圖2所示的內(nèi)軸21的凸緣部F的上方位置，以使內(nèi)軸21的軸線與高頻感應(yīng)加熱線圈體20的軸線(第1及第2連接導(dǎo)體26、27的中心線)一致的狀態(tài)配置。由此，與上述軸線平行地配置高頻感應(yīng)加熱線圈體20的第1～第4加熱導(dǎo)體22～25，使其與內(nèi)軸21的外周面21a隔開預(yù)定的間隔、相對地配置成平行狀態(tài)。然后，通過第1及第2供電用引線部30、31從高頻電源29給高頻感應(yīng)加熱線圈體20提供高頻電流，同時驅(qū)動內(nèi)軸21與圖外的工件安裝夾具一起以其軸線為中心旋轉(zhuǎn)。
此時，伴隨著給高頻感應(yīng)加熱線圈體20提供高頻電力，在高頻感應(yīng)加熱線圈體20中交互地流過某個瞬間沿圖1中的箭頭R所示的方向的路徑、在下一個瞬間沿與上述箭頭R的方向相反的方向的路徑的高頻電流。具體地說，圖1所示的高頻電流在依次流過高頻電源29、第1供電用引線部30、第2連接導(dǎo)體27的導(dǎo)體部分A、第1加熱導(dǎo)體22、第1連接導(dǎo)體26的導(dǎo)體部分B(上述導(dǎo)體部分α、β之間的導(dǎo)體部分)、第4加熱導(dǎo)體25、第3連接導(dǎo)體28及第2供電用引線部3 1的同時，依次流過高頻電源29、第1供電用引線部30、第2連接導(dǎo)體27的導(dǎo)體部分C(與上述導(dǎo)體部分A相對的導(dǎo)體部分)、第2加熱導(dǎo)體23、第1連接導(dǎo)體26的導(dǎo)體部分D(與上述導(dǎo)體部分B相對的導(dǎo)體部分)、第3加熱導(dǎo)體24及第2供電用引線部31。因此，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀態(tài)的內(nèi)軸21的外周面21a受在與其外周面21a相對配置的直線狀的第1～第4加熱導(dǎo)體22～25中流動的高頻電流的感應(yīng)作用而高頻感應(yīng)加熱到所需的回火溫度。然后，將內(nèi)軸21放置冷卻預(yù)定的時間而完成回火處理。
如果采用如上所述結(jié)構(gòu)的高頻感應(yīng)加熱線圈體20，受與內(nèi)軸21的外周面21a平行配置的直線狀的第1～第4加熱導(dǎo)體22～25的作用，上述外周面21a中流過與內(nèi)軸21的軸線平行的感應(yīng)電流，其結(jié)果，能夠使上述外周面21a的整體(即被加熱面的整體)均勻地升溫，進(jìn)而能夠獲得比以前好的回火品質(zhì)。
另外，這里如果就通過在被加熱面(外周面21a)中流過與被加熱物(內(nèi)軸21)的軸線平行的感應(yīng)電流能夠使被加熱面的整體均勻地升溫進(jìn)行說明，則如下這樣即，用本線圈體20在圓周方向的多個地方(本實施方式為4個)流過與被加熱物的軸線平行的感應(yīng)電流時，本線圈體20并非總是加熱被加熱面，在被加熱面的圓周方向升溫的地方為分別與第1～第4加熱導(dǎo)體22～25相對的部分(4個地方)。并且，由于此時被加熱物正在旋轉(zhuǎn)，因此被第1～第4加熱導(dǎo)體22～25升溫的區(qū)域在下一個到達(dá)與這些第1～第4加熱導(dǎo)體相對的時刻為止處于冷卻狀態(tài)，通過熱量從溫度高的部分向溫度低的部分移動，整體接近一定的溫度。隨著反復(fù)這樣的狀態(tài)(即隨著交互反復(fù)加熱和放熱)，經(jīng)過一定的時間(例如15秒左右)后被加熱面的整體幾乎均勻，再經(jīng)過一定的時間(例如120秒左右)完全均勻化。
但是，一般在高頻回火處理中，雖然加熱很重要，但利用加熱后的放置冷卻時間使熱量在被加熱物的內(nèi)部移動也很重要，如果該熱量的移動不充分，存在表面附近的硬度下降后突然硬度上升(確切地說應(yīng)該是回火時硬度不降低仍然為淬火時的硬度)，然后硬度再次下降的情況。但是，如果采用本線圈體20，不會產(chǎn)生這樣的事情，能夠進(jìn)行從被加熱物的表面到內(nèi)部硬度降低的回火處理。
而且，如果采用本線圈體20，則通過適當(dāng)調(diào)節(jié)上述外周面21a(即被加熱面)與第1～第4加熱體22～25之間的間隔(距離)或者在第1～第4加熱體22～25上安裝能夠調(diào)整高頻磁場的磁通密度的磁性材料32，就能夠任意地調(diào)整上述外周面21a中的溫度分布。特別在由于直線形狀的第1～第4加熱體22～25與被加熱面之間的距離在被加熱物的軸線方向的多個地方不同而使被加熱面的加熱溫度的差異超過容許值時，通過在與第1～第4加熱體22～25的各個地方中溫升量少的區(qū)域相對的部分安裝硅鋼片等磁性材料32，能夠進(jìn)行均勻加熱使升溫量一致。
并且，由于本線圈體20的結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，因此在回火對象構(gòu)件的種類增加時，能夠根據(jù)構(gòu)件種類準(zhǔn)備專用的高頻感應(yīng)加熱線圈體20以最適合各構(gòu)件的加熱條件進(jìn)行回火處理，所以涵蓋多機種的熱處理品質(zhì)管理變得容易，同時由于高頻感應(yīng)加熱線圈體20的重量也比以前的輕很多(順便說明一下，2公斤左右)，因此能夠縮短更換機種的準(zhǔn)備時間。而且，通過使用圓環(huán)狀的第1及第2連接導(dǎo)體26、27，不僅能夠容易地進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱線圈體20的制造，而且還能高強度地構(gòu)成高頻感應(yīng)加熱線圈體20。
以下說明使用本發(fā)明的第1實施方式的高頻感應(yīng)加熱線圈體20回火處理時的具體例。
具體例(1)回火對象構(gòu)件輪轂部件的內(nèi)軸(a)材質(zhì)S53C(b)全長84.5mm(c)軸徑20～26mm(d)凸緣直徑135mm(2)高頻回火條件(a)頻率2.5kHz(b)功率26kW(c)加熱時間15sec(d)放置冷卻時間120sec在上述條件下進(jìn)行回火處理時，可以確認(rèn)，內(nèi)軸的外周面形成的淬火硬化層的硬度從最表面到與內(nèi)部的母材的邊界處逐漸降低，回火充分。
另一方面，圖3為高頻感應(yīng)加熱線圈體20的變形例的示意圖，該變形例的高頻感應(yīng)加熱線圈體20′在第1連接導(dǎo)體26的導(dǎo)體部分α、β及第2連接導(dǎo)體27的導(dǎo)體部分γ的一部分設(shè)置切斷部，分別在這些切斷部中配置絕緣板35、36、37。并且，除絕緣板35、36、37之外的結(jié)構(gòu)與已經(jīng)敘述的高頻感應(yīng)加熱線圈體20相同。并且，圖4為高頻感應(yīng)加熱線圈體20的其他的變形例的示意圖，該變形例的高頻感應(yīng)加熱線圈體20″中全部切除第1連接導(dǎo)體26的導(dǎo)體部分α、β及第2連接導(dǎo)體27的導(dǎo)體部分γ。并且，高頻感應(yīng)加熱線圈體20″的其他的結(jié)構(gòu)與已經(jīng)敘述的高頻感應(yīng)加熱線圈體20相同。這些高頻感應(yīng)加熱線圈體20′、20″能夠取代已經(jīng)敘述的高頻感應(yīng)加熱線圈體20使用，能夠起到與已經(jīng)敘述的高頻感應(yīng)加熱線圈體20相同的作用效果。
圖5為本發(fā)明的第2實施方式的高頻感應(yīng)加熱線圈體40的示意圖。該高頻感應(yīng)加熱線圈體40為為了回火處理而高頻感應(yīng)加熱淬火處理后的輪轂部件的外輪41(參照圖6)的內(nèi)周面41a所使用的構(gòu)件。如圖5所示，本實施方式的高頻感應(yīng)加熱線圈體40為使例如矩形斷面的導(dǎo)電性管材連接成預(yù)定形狀的結(jié)構(gòu)體，并且由與作為回火對象構(gòu)件的外輪41的軸線方向平行配置、與該外輪41的內(nèi)周面41a相對配置的直線狀的第1～第4加熱導(dǎo)體42、43、44、45，連接所有這些加熱導(dǎo)體42～45的一端(在圖5中為下端)的圓環(huán)狀的第1連接導(dǎo)體46，分別與沒有連接在該第1連接導(dǎo)體46上的第1～第4加熱導(dǎo)體42～45的另一端即與上述一端相反的一側(cè)的另一端(圖5中為上端)連接、并且向著第1連接導(dǎo)體46的內(nèi)側(cè)大致呈90°地結(jié)合在第1～第4加熱導(dǎo)體42～45上的第2～第5連接導(dǎo)體47、48、49、50，連接在第2及第3連接導(dǎo)體47、48的頂端上的第1供電用引線部51，連接在第4及第5連接導(dǎo)體49、50的頂端部的第2供電用引線部52構(gòu)成。并且，在本實施方式中，第1連接導(dǎo)體46的上面連接著加熱導(dǎo)體42～45的下端，第1連接導(dǎo)體46的外周面與第1～第4加熱導(dǎo)體42～45的外周面配置在同一個圓筒面上。
因此，如果通過第1及第2供電用引線部51、52從高頻電源53給高頻感應(yīng)加熱線圈體40提供高頻電流，象后面詳細(xì)敘述的那樣，高頻電流沿圖5中的箭頭S表示的電流路徑流動。并且，此時在第1連接導(dǎo)體46的第1及第2加熱導(dǎo)體42、43之間的導(dǎo)體部分α′與第3及第4加熱導(dǎo)體44、45之間的導(dǎo)體部分β′的兩端，高頻電壓同相位并且同電位，因此這些導(dǎo)體部分α′及β′中不流過高頻電流。
而上述第2～第5連接導(dǎo)體47～50的頂端以及第1和第2供電用引線部51、52分別平行地相對配置，互相之間稍微隔開一點間隔，雖然省略了圖示，但它們之間插有絕緣板。并且，由圖外的冷卻液供給機構(gòu)提供的冷卻液在分別由導(dǎo)電性管材形成的上述第1～第4加熱導(dǎo)體42～45，第1～第5連接導(dǎo)體46～50，以及第1和第2供電用引線部51、52的中空部內(nèi)流動。而且，如圖6所示，本實施方式的高頻感應(yīng)加熱線圈體40在第1～第4加熱導(dǎo)體42～45的除外側(cè)面以外的部分分別安裝了磁通集中用的磁性材料54。
這里，為了回火處理而用上述高頻感應(yīng)加熱線圈體40高頻感應(yīng)加熱外輪41的內(nèi)周面41a時的過程，如下所述首先，用圖外的工件安裝夾具固定作為淬火處理對象構(gòu)件的外輪41，用圖外的升降機構(gòu)使高頻感應(yīng)加熱線圈體40例如下降移動，配置在如圖6所示的外輪41的軸線與高頻感應(yīng)加熱線圈體40的軸線(第1連接導(dǎo)體46的中心線)一致的位置。由此，與外輪41的內(nèi)周面41a平行地配置高頻感應(yīng)加熱線圈體40中的第1～第4加熱導(dǎo)體42～45，使它們相對并隔開預(yù)定的間隔。然后，通過第1及第2供電用引線部51、52從高頻電源53給高頻感應(yīng)加熱線圈體40提供高頻電流，同時驅(qū)動外輪41，使之與圖外的工件安裝夾具一起以其軸線為中心旋轉(zhuǎn)。
此時，伴隨著給高頻感應(yīng)加熱線圈體40提供高頻電力，在高頻感應(yīng)加熱線圈體40中交互地流過某個瞬時沿圖5中的箭頭S所示的方向的路徑、在下一個瞬時沿與上述箭頭S的方向相反的方向的路徑的高頻電流。具體地說，圖5所示情況下的高頻電流在依次流過高頻電源53、第1供電用引線部51、第2連接導(dǎo)體47、第1加熱導(dǎo)體42、第1連接導(dǎo)體46的導(dǎo)體部分G(上述部分α′、β′之間的導(dǎo)體部分)、第4加熱導(dǎo)體45、第5連接導(dǎo)體50及第2供電用引線部52的同時，依次流過高頻電源53、第1供電用引線部51、第3連接導(dǎo)體48、第2加熱導(dǎo)體43、第1連接導(dǎo)體46的導(dǎo)體部分H(與上述導(dǎo)體部分G相對的導(dǎo)體部分)、第3加熱導(dǎo)體44、第4連接導(dǎo)體49及第2供電用引線部52。因此，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀態(tài)的外輪41的內(nèi)周面41a受在與其內(nèi)周面41a相對配置的第1～第4加熱導(dǎo)體42～45中流動的高頻電流的感應(yīng)作用而均勻地高頻感應(yīng)加熱到所需的回火溫度。然后，通過將外輪41放置冷卻預(yù)定的時間而完成回火處理。
如果采用如上所述結(jié)構(gòu)的高頻感應(yīng)加熱線圈體40，則受與外輪41的內(nèi)周面41a平行地配置的直線狀的第1～第4加熱導(dǎo)體42～45的作用，上述內(nèi)周面41a中流過與外輪41的軸線平行的感應(yīng)電流，其結(jié)果，能夠使上述內(nèi)周面41a的整體(即被加熱面的整體)均勻地升溫，進(jìn)而能夠獲得比以前良好的回火品質(zhì)。而且，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)上述內(nèi)周面41a(即被加熱面)與第1～第4加熱體42～45之間的間隔(距離)或者在第1～第4加熱體42～45上安裝能夠調(diào)整高頻磁場的磁通密度的磁性材料54，就能夠任意地調(diào)整上述內(nèi)周面41a中的溫度分布。并且，由于高頻感應(yīng)加熱線圈體40的結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，因此在回火對象構(gòu)件的種類增加時，能夠準(zhǔn)備該構(gòu)件種類專用的高頻感應(yīng)加熱線圈體，并以最適合各構(gòu)件的加熱條件進(jìn)行回火處理，所以涵蓋多機種的熱處理品質(zhì)管理變得容易，同時由于高頻感應(yīng)加熱線圈體40的重量也比以前的輕很多(順便說明一下，2公斤左右)，因此能夠縮短更換機種的準(zhǔn)備時間。而且，通過使用圓環(huán)狀的第1連接導(dǎo)體46，不僅能夠容易地進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱線圈體40的制造，而且還能高強度地構(gòu)成高頻感應(yīng)加熱線圈體40。
以下表示使用本發(fā)明的第2實施方式的高頻感應(yīng)加熱線圈體40回火處理時的具體例。
具體例(1)回火對象構(gòu)件輪轂部件的外輪(a)材質(zhì)S53C(b)高度55.8mm(c)最小內(nèi)徑51mm(d)球端(ball)槽徑61.5mm(2)高頻回火條件(a)頻率2.5kHz(b)功率20kW(c)加熱時間15sec(d)放置冷卻時間120sec在上述條件下進(jìn)行回火處理時，可以確認(rèn)，外輪的內(nèi)周面形成的淬火硬化層的硬度從最表面到與內(nèi)部的母材的邊界處逐漸降低，回火充分。
另一方面，圖7為高頻感應(yīng)加熱線圈體40的變形例的示意圖，該變形例的高頻感應(yīng)加熱線圈體40′在第1連接導(dǎo)體46的導(dǎo)體部分α′、β′的一部分設(shè)置切斷部，分別在這些切斷部中配置絕緣板55、56。并且，除絕緣板55、56以外的結(jié)構(gòu)與已經(jīng)敘述的高頻感應(yīng)加熱線圈體40相同。而且，圖8為高頻感應(yīng)加熱線圈體40的其他的變形例的示意圖，在該變形例的高頻感應(yīng)加熱線圈體40″中，全部切除第1連接導(dǎo)體46的導(dǎo)體部分α′、β′。并且，高頻感應(yīng)加熱線圈體40″的其他的結(jié)構(gòu)與已經(jīng)敘述的高頻感應(yīng)加熱線圈體40相同。這些高頻感應(yīng)加熱線圈體40′、40″能夠取代已經(jīng)敘述的高頻感應(yīng)加熱線圈體40使用，能夠起到與已經(jīng)敘述的高頻感應(yīng)加熱線圈體40相同的作用效果。
雖然以上敘述了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并不局限于已經(jīng)敘述的實施方式，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做各種變形及變更。例如，不一定非要使第1及第2連接導(dǎo)體26、27或者第1連接導(dǎo)體46為圓環(huán)形或圓弧形，也可以用直線形狀的連接導(dǎo)體連接相鄰的第1～第4加熱導(dǎo)體22～25或42～45。并且，加熱導(dǎo)體的數(shù)量也不局限于4根，可以根據(jù)需要增減(但需2根以上)。而且，本發(fā)明的高頻感應(yīng)加熱線圈體20、40也不局限于以輪轂部件的內(nèi)軸21或者外輪41為加熱對象，可以以外周面或內(nèi)周面上有多個異徑部的各種構(gòu)件為加熱對象。
而且，雖然已經(jīng)敘述的實施方式及變形例就回火用的高頻感應(yīng)加熱線圈體進(jìn)行了敘述，但也不局限于此，不用說，本發(fā)明也可以應(yīng)用于淬火用的高頻感應(yīng)加熱線圈體。
權(quán)利要求
1.一種高頻感應(yīng)加熱線圈體，用于對具有多個異徑外周部的軸狀構(gòu)件的外周面或具有異徑內(nèi)周部的筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，其特征在于，分別包括(a)與所述軸狀構(gòu)件或筒狀構(gòu)件的軸線方向平行地配置、并且與所述軸狀構(gòu)件的外周面或所述筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面相對配置的多個直線狀的加熱導(dǎo)體，(b)連接所述復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的一端的連接導(dǎo)體，(c)用于將所述復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的另一端與連接到高頻電源的供電用引線部連接起來的連接導(dǎo)體。
2.如權(quán)利要求1所述的高頻感應(yīng)加熱線圈體，其特征在于，設(shè)置了3個以上的所述加熱導(dǎo)體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高頻感應(yīng)加熱線圈體，其特征在于，將連接所述復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的一端的連接導(dǎo)體構(gòu)成為圓環(huán)狀、圓弧狀或直線狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠縮短變更機種的準(zhǔn)備時間、并且能夠以低成本獲得比以前好的回火品質(zhì)的回火加熱用的高頻感應(yīng)加熱線圈體。這種高頻感應(yīng)加熱線圈體用于對具有多個異徑外周部的軸狀構(gòu)件(例如內(nèi)軸(2))的外周面或具有異徑內(nèi)周部的筒狀構(gòu)件(例如外輪(41))的內(nèi)周面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，分別包括與軸狀構(gòu)件或筒狀構(gòu)件的軸線方向平行地配置、并且與軸狀構(gòu)件的外周面或筒狀構(gòu)件的內(nèi)周面相對配置的多個直線狀的加熱導(dǎo)體(22～25)，連接復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的一端的連接導(dǎo)體(26)，以及用于將復(fù)數(shù)個加熱導(dǎo)體的另一端與連接到高頻電源(29)的供電用引線部(30、31)連接起來的連接導(dǎo)體(27、28)。
文檔編號C21D9/00GK1484472SQ0314587
公開日2004年3月24日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者沢津橋精一, 田中均, 千葉正伸, 久保啟一, 一, 伸, 津橋精一 申請人:電氣興業(yè)株式會社