JPH0686621B2 - 高周波誘導加熱方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はカレントトランスの１次コイルを１対の蚊取線
香型の１次コイルとし、これら１次コイル間に、ワーク
加熱用の高周波加熱コイルと一体形成され、ターンテー
ブル上に設けた複数の２次コイルを、ターンテーブルを
ステップ状に回転させることによって、２次コイル内の
開口に配置したワークを順次焼入する高周波加熱方法と
装置に関する。

＜従来の技術＞ 以下、図面を参照して従来の技術を説明する。第５図は
例えば多量のスタッドピンを順次加熱する高周波誘導加
熱装置の一例の説明図である。

まず、ワークであるスタッドピンＷをターンテーブル５
上に複数個設けられたワーク載置台６の内の一つの載置
台の上に手作業或いは機械によって載置する（スタッド
ピンW₁の位置）。ワーク載置台６には、スタッドピンＷ
が安定してワーク載置台６上に載置されているように、
スタッドピンＷの外形に対応した形状の凹所6aが形成さ
れている。

ターンテーブル５が軸７を中心として矢印Ａの方向に所
定角度回転後停止して、スタッドピンＷが高周波加熱コ
イル４の直下にくると（スタッドピンW₂の位置）、カレ
ントトランス３が高周波加熱コイル４と共に、矢印Ｂの
方向に、図示しないコイル昇降装置によって降下して高
周波加熱コイル４がスタッドピンＷを囲繞する。そし
て、高周波電源１から、可撓導体２を経由してカレント
トランス３の図示しない１次コイルに給電された高周波
電流は、カレントトランス３の図示しない２次コイルを
経て高周波加熱コイル４に所定時間通電されてスタッド
ピンＷが加熱される。

この加熱が終了すると、高周波加熱コイル４のスタッド
ピンＷに対向した面に設けた図示しない冷却液噴射孔か
ら冷却液が噴射されてスタッドピンＷの焼入が終了す
る。その後、カレントトランス３は高周波加熱コイル４
と共に、矢印Ｂと反対方向に、前記コイル昇降装置によ
って上昇される。すると、ターンテーブル５が矢印Ａの
方向に所定角度回転して停止する（スタッドピンW₃の位
置）ので、スタッドピンＷを手作業或いは機械によって
ワーク載置台６の上から取り去る。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記のように、従来の高周波誘導加熱装置では、大きな
重量であるカレントトランス３を昇降させるので、この
カレントトランス３の昇降のための装置を必要とし、従
って、高周波誘導加熱装置の構造を複雑にしているのみ
ならず、コストを高くしている。

次に、深い硬化層を形成するためには低周波数の電力を
用いる必要があるが、周波数が低いとカレントトランス
の１次コイルが発生する磁束密度が小さいのでワークの
加熱に十分な誘導電流をワークに発生させることが困難
である。そこで、１次コイルのインダクタンスを増加さ
せるために１次コイルの巻数を増加させるが、これはカ
レントトランスの重量を増加させるので、カレントトラ
ンスを昇降させる装置のコストは更に大きくなる。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、カ
レントトランスを昇降させる必要がなく、従って、構造
が簡単で廉価であると共に、低周波数でもワークに十分
な誘導電流を発生することができる高周波誘導加熱方法
および装置を提供することを目的としている。

＜課題を解決するための手段＞ 上記問題を解決するために、本発明の高周波誘導加熱方
法は、ほぼ板状で第１および第２の開口とこれら開口間
を繋ぐ狭隙とを有しターンテーブル上に放射状に複数個
設けられた２次コイルの第２の開口内にワークを設置
し、これら２次コイルの中の１個の２次コイルの上方と
ターンテーブルを介した下方とにそれぞれ２次コイルお
よびターンテーブルに接近固定配置され前記第１の開口
の周辺部分の形状に対応するように形成された１対の１
次コイルの間に２次コイルを配置し、１対の１次コイル
と前記周辺部分とで平面対向型のカレントトランスを形
成し、且つ、第２の開口の周辺部分で加熱コイルを形成
し、１次コイルに高周波電流を通電してワークを加熱終
了後、ターンテーブルを回転して次の２次コイルの前記
周辺部分を１次コイルの間に配置して次の２次コイルの
第２の開口内に設置したワークを加熱ようにしている。

また、上記問題を解決するために、本発明の高周波誘導
加熱装置は絶縁性のターンテーブル上に放射状に設けた
複数のほぼ板状の２次コイルと、これら２次コイルの中
の１個の２次コイルの上方とターンテーブルを介した下
方に固定して設けた１対の１次コイルとを備え、２次コ
イルに第１および第２の開口と両開口間を繋ぐ狭隙とを
設け、また、１次コイルを第１の開口の周辺部分の形状
に対応するように形成し、且つ、上側の１次コイルを前
記周辺部分に対向接近配置すると共に下側の１次コイル
を前記周辺部分に対向しターンテーブルに接近配置する
ことにより１対の１次コイルと前記周辺部分とで平面対
向型のカレントトランスを形成し、且つ、第２の開口の
周辺部分で加熱コイルを形成したことを特徴としてい
る。

＜作用＞ １次コイルに高周波電流を所定時間通電すると、２次コ
イルの第１の開口、狭隙および第２の開口の周辺には誘
導電流が流れる。この誘導電流によって前記第２の開口
内に設置されたワークに誘導電流が流れてワークが加熱
される。この後、ターンテーブルを回転して次の２次コ
イルの第２の開口内に設置したワークを初めのワークと
同様に加熱する。

＜実施例＞ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図〜第４図は本発明の高周波加熱方法を実現すること
ができる高周波加熱装置を説明するための図面であっ
て、第１図は第２図のA-A線矢視断面図、第２図は平面
図（但し、上側の１次コイルの図示を省略してある）、
第３図は第２図のB-B線矢視断面図である。第４図は２
次コイル（従来のカレントトランスの２次コイルと高周
波加熱コイルに相当する）を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のA-A線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のB
-B線矢視断面図、（ｄ）は実際的な２次コイルの平面図
である。

本実施例は、円柱の両端面に突起を形成した形状のスタ
ッドピンＷの外周面を加熱する高周波誘導加熱装置であ
る。第１図および第２図に示すように、図示しない駆動
装置によって間歇的に回転駆動される軸32に取り付けら
れたガラスラミネート板またはセラミック製等の絶縁性
のターンテーブル30の上には、４個の銅等の金属製の２
次コイル20が固定されている。４個の２次コイル20は軸
32を中心として90°ずつずれた位置に配置されている。

第４図に示すように、良導電金属製でほぼ８字形状の２
次コイル20は、ほぼ円形の開口21（第１の開口）と、ス
タッドピンＷの直径より大きい直径を有する円形の開口
22（第２の開口）と、開口21と22とを接続している長方
形状の狭隙23とを備えている。狭隙23には通常第４図
（ｄ）に示すように、テフロン等の絶縁物25を充填して
ある。開口21の周辺部分21aは従来のカレントトランス
の２次コイルに相当し、開口22の周辺部分22aは従来の
高周波加熱コイルに相当する。

第１図および第３図に示すように、２次コイル20の開口
22の下方でターンテーブル30の表面に設けた凹所34に
は、スタッドピンＷを載置するセラミック製等の絶縁性
のワーク載置台31が取り付けられている。ワーク載置台
31には載置されたスタッドピンＷが倒れないようにスタ
ッドピンＷの下部の突起が挿入される凹部31aが穿設さ
れている。

４個の２次コイル20の内の１個の２次コイル20（第２図
上で上方の２次コイル20）の開口21の周辺部分21aの上
方およびターンテーブル30を介した下方には、１対の１
次コイル10が設けられている。１次コイル10は、２次コ
イル20の開口21の周辺部分21aの形状に対応するように
中央に開口部分10aが有るように形成され、且つ、前記
周辺部分21aに対向した位置に配置されている。１次コ
イル10は、絶縁物13を介してスパイラル状に多重に巻か
れた良導電金属製の導体11と、導体11の２次コイル20に
対向した面以外の面を覆うように形成されたフェライト
製等のコア14とを備えている。

導体11は中空部分12を有し、この中空部分12に導体11を
冷却するために冷却液が流通される。そして、１次コイ
ル10は絶縁板15に取り付けられている。また、下側の１
次コイル10の一端および他端はそれぞれリード線101お
よび102を介して高周波電源100の一端および上側の１次
コイル10の一端に接続されており、上側の１次コイル10
の他端はリード線103を介して高周波電源100の他端に接
続されている。このように、１次コイルは直列に接続さ
れた上下の２組に分割してあるので、１次コイル全体と
して十分な大きさのインダクタンスを持たせることがで
きる。

上記のように、１対の１次コイル10と２次コイル20の開
口21の周辺部分21aとで平面対向型のカレントトランス
を形成している。なお、各１次コイル10は通電されたと
きに同方向に磁束が発生するように巻回されている。

次に、本実施例の動作について説明する。

まず、第２図上で右方に示す２次コイル20の開口22内の
ワーク載置台31の凹所31aにスタッドピンＷの下部の突
起を挿入してスタッドピンＷをワーク載置台31に載置す
る。次いで、図示しないターンテーブル駆動装置によっ
てターンテーブル30を矢印Ｃの方向に90°回転させて後
停止させる。すると、２次コイル20は第２図上で上方に
示す２次コイル20の位置にくる。このとき、第１図に示
すように、２次コイル20の開口21の外周部分21aが１対
の１次コイル10の間で且つ１次コイル10に対向した位置
にある。この状態で高周波電源100から１次コイル10に
高周波電流を所定時間通電すると、第２図に示すよう
に、２次コイル20の開口21の周辺部分21a、狭隙23の両
側および開口22の周辺部分22aには誘導電流ｉが流れ
る。この誘導電流ｉによって、開口22内に配置されたス
タッドピンＷに誘導電流が流れてスタッドピンＷが加熱
される。このように、スタッドピンＷを所定時間加熱し
た後、１次コイル10への通電を断つ。次いで、図示しな
いジャケットから冷却液をスタッドピンＷに噴射してス
タッドピンＷを冷却後、図示しない駆動装置によってタ
ーンテーブル30を矢印Ｃの方向に90°回転させてから停
止させる。そして、手作業或いは機械によってスタッド
ピンＷをワーク載置台31から取り外す。

以下、上記の動作を繰り返すことによって多数のスタッ
ドピンＷを順次自動的に高周波誘導加熱してゆくことが
できる。

なお、本実施例ではターンテーブル30が全体的に絶縁性
であるとしたが、これにこだわるものではなく、２次コ
イル20の周辺その他必要個所のみを絶縁性とし、その他
の部分を導電性とすることもできる。また、開口21の周
辺部分21aには１次コイル10と同様にコアを取り付けた
り、２次コイル20の内部に冷却液を流通して冷却するこ
とも可能である。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明の高周波誘導加熱方法および
装置は、ほぼ板状で第１および第２の開口とこれら開口
間を繋ぐ狭隙とを有しターンテーブル上に放射状に複数
個設けられた２次コイルの第２の開口内にワークを設置
し、これら２次コイルの中の１個の２次コイルの上方と
ターンテーブルを介した下方とにそれぞれ２次コイルお
よびターンテーブルに接近固定配置され前記第１の開口
の周辺部分の形状に対応するように形成された１対の１
次コイルの間に２次コイルを配置し、１対の１次コイル
と前記周辺部分とで平面対向型のカレントトランスを形
成し、且つ、第２の開口の周辺部分で加熱コイルを形成
し、１次コイルに高周波電流を通電してワークを加熱終
了後、ターンテーブルを回転して次の２次コイルの前記
周辺部分を１次コイルの間に配置して次の２次コイルの
第２の開口内に設置したワークを加熱する。

従って、本発明の高周波誘導加熱方法および装置によれ
ば、カレントトランスを昇降させる必要がないから、高
周波加熱装置の構造が簡単で廉価となる。更に、１次コ
イルを上側の１次コイルと下側の１次コイルの２個の１
次コイルから構成しているので、１次コイル全体のイン
ダクタンスを十分に大きくすることができるから、１次
コイルに印加される電力が低周波数であっても、高密度
の磁束を発生してワークを十分に誘導加熱することがで
きる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明の一実施例を説明するための
図面であって、第１図は第２図のA-A線矢視断面図、第
２図は平面図（但し、上側の１次コイルの図示を省略し
てある）、第３図は第２図のB-B線矢視断面図である。
第４図は２次コイル（従来のカレントトランスの２次コ
イルと高周波加熱コイルに相当する）を示し、（ａ）は
平面図、（ｂ）は（ａ）のA-A線矢視断面図、（ｃ）は
（ａ）のB-B線矢視断面図、（ｄ）は実際的な２次コイ
ルの平面図である。第５図は従来の高周波誘導加熱装置
の一例の説明図である。 10……１次コイル、20……２次コイル、21、22……開
口、21a、22a……周辺部分、23……狭隙、30……ターン
テーブル、Ｗ……スタッドピン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ板状で第１および第２の開口とこれら
   開口間を繋ぐ狭隙とを有しターンテーブル上に放射状に
   複数個設けられた２次コイルの第２の開口内にワークを
   設置し、これら２次コイルの中の１個の２次コイルの上
   方とターンテーブルを介した下方とにそれぞれ２次コイ
   ルおよびターンテーブルに接近固定配置され前記第１の
   開口の周辺部分の形状に対応するように形成された１対
   の１次コイルの間に２次コイルを配置し、１対の１次コ
   イルと前記周辺部分とで平面対向型のカレントトランス
   を形成し、且つ、第２の開口の周辺部分で加熱コイルを
   形成し、１次コイルに高周波電流を通電してワークを加
   熱終了後、ターンテーブルを回転して次の２次コイルの
   前記周辺部分を１次コイルの間に配置して次の２次コイ
   ルの第２の開口内に設置したワークを加熱することを特
   徴とする高周波誘導加熱方法。
2. 【請求項２】絶縁性のターンテーブル上に放射状に設け
   た複数のほぼ板状の２次コイルと、これら２次コイルの
   中の１個の２次コイルの上方とターンテーブルを介した
   下方に固定して設けた１対の１次コイルとを備え、２次
   コイルに第１および第２の開口と両開口間を繋ぐ狭隙と
   を設け、また、１次コイルを第１の開口の周辺部分の形
   状に対応するように形成し、且つ、上側の１次コイルを
   前記周辺部分に対向接近配置すると共に下側の１次コイ
   ルを前記周辺部分に対向しターンテーブルに接近配置す
   ることにより１対の１次コイルと前記周辺部分とで平面
   対向型のカレントトランスを形成し、且つ、第２の開口
   の周辺部分で加熱コイルを形成したことを特徴とする高
   周波誘導加熱装置。