感應加熱線圈和感應加熱方法

感應加熱線圈和感應加熱方法
【專利摘要】為了加熱具有沿著工件的縱軸設置的凹部的工件，將工件插入到感應加熱線圈，并且感應加熱線圈或者工件沿著工件的軸向。感應加熱線圈具有構造為繞著工件的軸線包圍工件的導體。導體具有向內突出以面對工件的凹部的突出部。
【專利說明】
感應加熱線圈和感應加熱方法
技術領域
[0001]本發明涉及感應加熱具有沿著工件縱軸設置的凹部的工件的一種感應加熱線圈和一種感應加熱方法。
【背景技術】
[0002]根據現有技術，為了圓柱形工件的表面淬火，通過感應加熱線圈加熱工件的外周表面(參見例如JP2913615B和JP3117008B)。感應加熱線圈具有固定線圈和可動線圈，并且通過在工件的軸向移動可動線圈，能夠根據整體工件的長度來調整軸向加熱范圍。
[0003]根據上述感應加熱線圈，能夠沿著指定軸向長度加熱圓柱形工件的表面。然而，當工件具有沿著軸向變化的截面時，例如，當中空管部件部分地或整體地向內凹陷使得沿著縱軸設置向外開口的凹部時，不能使用這樣的感應加熱線圈。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供感應加熱具有沿著工件縱軸設置的凹部的工件的一種感應加熱線圈和一種感應加熱方法。
[0005]根據本發明方面，感應加熱線圈構造為具有沿著工件的縱軸設置的凹部的工件。感應加熱線圈具有構造為繞著工件的軸線包圍工件的導體。導體具有向內突出以面對工件的凹部的突出部。所述導體可以具有:第一導體，其具有構造為繞著所述工件的軸包圍所述工件的包圍部，在間隔設置在所述包圍部之間的情況下，所述包圍部共軸地布置并且互相連結；以及第二導體，其具有突出部并且布置在所述包圍部之間，使得所述包圍部中流動的電流產生感應電流以在所述第二導體中流動。
[0006]根據本發明的另一個方面，一種感應加熱方法包括，當加熱具有沿著工件的縱軸設置的凹部的工件時，將工件插入到上述感應加熱線圈中，并且沿著工件的軸向移動感應加熱線圈和工件中的一者。
[0007]根據上述感應加熱線圈，導體構造為繞著工件的軸線包圍工件，并且導體的突出部向內突出以面對工件的凹部。因此，能夠感應加熱具有沿著工件的縱軸設置的凹部的工件，即，加熱包括工件的凹部的工件。
[0008]根據上述感應加熱方法，工件插入感應加熱線圈中，并且感應加熱線圈和工件在工件的軸向上相對移動。因此，通過在感應線圈與工件的加熱目標區重疊的同時向感應線圈施加電流，能夠在工件的凹部和背側部分產生感應電流。
【附圖說明】
[0009]圖1是根據本發明的實施例的感應加熱線圈的俯視圖。
[0010]圖2是圖1所示的感應加熱線圈的前視圖。
[0011]圖3A是根據本發明的實施例的待由感應加熱線圈加熱的工件的透視圖。
[0012]圖3B是沿著圖3A的線X-X截取的截面圖。
[0013]圖3C是根據具有不同的截面的另一個實例的截面圖。
[0014]圖4A至4D示出使用圖1所示的感應加熱線圈感應加熱工件的過程。
[0015]圖5是根據本發明的另一個實施例的感應加熱線圈的俯視圖。
[0016]圖6是圖5所示的感應加熱線圈的前視圖。
[0017]圖7A至7D示出使用圖5所示的感應加熱線圈感應加熱工件的過程。
[0018]圖8A示出根據實例的結果，并且圖SB示出根據比較例的結果。
【具體實施方式】
[0019]以下，將參考附圖詳細描述本發明的實施例。
[0020]圖1是根據本發明的實施例的感應加熱線圈I的俯視圖，并且圖2是圖1所示的感應加熱線圈I的前視圖。感應加熱線圈I用于感應加熱具有沿著工件30縱軸設置的凹部31的工件30。
[0021]感應加熱線圈I具有構造為繞著工件30的軸包圍工件30的導體10，并且導體10具有向內突出以面對工件30的凹部31的突出部11。這樣，能夠將突出部11放置在工件30的凹部31中并且使突出部11面對凹部31，使得能夠容易地產生流過工件30的凹部31的感應電流。
[0022]如圖1中雙點劃線所示，感應加熱線圈I的導體10具有即使當突出部11不放置在工件30的凹部31中時導體1也能夠包圍工件30的大小。因此，即使當凹部31的深度沿工件30的軸向變化時以及即使當凹部31部分地未形成時，能夠使工件30遍及工件30的整個軸向長度地穿過感應加熱線圈I。例如，如稍候參考圖3A所描述的，即使當感應加熱在工件30兩端部未形成凹部31的工件30時，也能夠在感應加熱線圈I的導體10包圍工件30的同時將突出部11插入凹部31中并且從凹部31取出突出部11。
[0023]在詳細描述圖1和2所示的感應加熱線圈I之前，將描述待由感應加熱線圈I加熱的工件30的實例。圖3A是工件30的透視圖，圖3B是沿著線X-X截取的截面圖，并且圖3C是具有不同的截面的另一個實例的截面圖。
[0024]如圖3A所示，工件30由例如具有圓形、橢圓形或多角形的截面的中空管或者實心棒制成，并且具有沿著軸向，即，沿著縱向形成的凹部或者凹陷部(在本申請中，統稱為凹部)。形成凹部31的區域中的除了兩端部之外的區段Xl設定為加熱目標區。工件30的一個端部36和其另一個端部37未形成有凹部。
[0025]將詳細描述工件30的凹部31。工件30沿著縱向具有凹部31。凹部31形成為下陷形式，使得內側部分32a、32b形成銳角以形成凹陷底部33。外側部分34a沿著內側部分32a布置，并且另一外側部分34b沿著內側部分32b布置。內側部分32a和外側部分34a互相連接以形成開口緣部35a，并且內側部分32b和外側部分34b互相連接以形成另一開口緣部35b。能夠通過使坯料中空管沖壓成型使得中空管的周壁的除中空管兩端部之外的部分向中空管內部凹陷，來制造工件30。如圖3B所示，工件30的開口緣部35a、35b與圖3C所示的那些不同之處在于其稍微膨起。除此之外，圖3B和3C所示的工件30的形狀大致相同。在本發明的實施例中，開口緣部35a、35b可以如圖3B所示的具有膨起部，或者如圖3C所示的彎曲而沒有膨起部。另外，只要工件具有沿著縱軸設置的凹部31，本發明的實施例能夠應用于任意工件。
[0026]圖1和圖2示出其構造應用于感應加熱圖3所示的工件30的線圈的實例。下面描述具體的構造。感應加熱線圈I具有導體10以及裝接到導體10的引腳部14、16，該導體10布置成使得工件30穿過其中插入。導體10具有:突出部11，其布置為面對工件30的凹部31的開口并且具有與工件30的凹部31的截面形狀相對應的形狀;一對彎曲部12，其布置在工件30的凹部31不開口的一側并且具有比工件30的截面的外部尺寸大的尺寸；以及連接部13，其使彎曲部12的一端和突出部11的一端互相連接，并且也使彎曲部12的另一端和突出部11的另一端互相連接。突出部U、彎曲部12和連接部13可以分別地設置并結合到一起，或者可以構造為單件結構。
[0027]突出部11具有布置為面對工件30的凹部31的開口的向內突出部。例如，當凹部31在縱向上觀察具有V形截面時，突出部11在縱向上觀察也具有V形。彎曲部12布置在工件30的凹部31不開口的一側，S卩，在凹部31的開口的相反側。在圖1和2所示的實例中，每個彎曲部12具有圓弧狀，并且彎曲部12a、12b中的每一個都定位于相同平面并且具有鈍角的中心角。連接部13在凹部31的開口方向從彎曲部12a、12b的端部直線延伸，并且兩次彎曲以包圍工件30的凹部31的開口側緣部。例如，當凹部31的開口面向左時，在工件30的縱向上觀察時，連接部在順時針方向連續彎曲90°，并且隨后連結至突出部11的端部。
[0028]導體10優選地構造為:在空間設置在縱向，S卩，工件30的軸向上的情況下，各個包圍部10a、1b同軸地布置，并且包圍部10a、10b串聯連結。在示出的實例中，引腳部14在凹部31的開口的相反側連結至包圍部1a的一端，并且連接部15從一個包圍部1a的另一端垂直地延伸并且連結至另一包圍部1b的一端，并且引腳部16在凹部31的開口的相反側連結至另一包圍部1b的另一端。這樣，一個包圍部1a和另一包圍部1b串聯連結，使得導體10以正繞組構造。引腳部14、16經由匹配箱連結至高頻電源。
[0029]將描述期望以正繞組串聯連結導體10的兩個包圍部10a、10b的理由。包圍部1a的兩端形成為互相靠近，并且另一包圍部1b的兩端形成為互相靠近。即，包圍部10a、10b不是必須制成具有完美的環狀。為了不旋轉插入到包圍部10a、1b中的工件30，各個包圍部10a、1b的各個端部制成互相靠近但其之間具有間隙。由于高頻電流不在間隙中流動，因此存在磁場不繞著軸線產生的區域。因此，代替一層結構，包圍部10a、10b構造為兩層結構。使電流在正繞組的方向上流動。因此，能夠由包圍部10a、1b繞著工件30的軸線產生盡可能均勻的感應磁場，而不需要繞軸線旋轉工件30。
[0030]非導體支撐部17a、17b布置為豎直地延伸并且固定到各包圍部10a、10b。從而，能夠以恒定的間隙水平地保持包圍部I Oa、I Ob。
[0031]通過釬焊等連接具有各自形狀的中空導體部件而形成導體10。從而，能夠從外部引入冷卻劑，以將冷卻劑供給到中空導體部件并冷卻中空導體部件，并且將冷卻劑排出到外部。雖然未示出導體10具有冷卻劑引入口和冷卻劑排出口，但是冷卻劑引入口和冷卻劑排出口設置在例如引腳部14、16處。
[0032]在圖1和2所示的實例中，彎曲部12彎曲為具有比工件30的截面半徑大的半徑，并且經由連接部13連結至突出部11。因此，即使當工件30的截面具有如圖1雙點劃線所示的、工件30的兩端部36、37具有一定程度的平坦圓柱狀并且除了兩端部36、37之外的中間段具有V形凹部31，也能夠將工件30在從一個端部36到另一個端部37的范圍內插入到導體10中。
[0033]如圖3所示，根據本發明的實施例的感應加熱方法用于加熱具有沿著工件30縱軸設置的凹部31的工件30。工件30插入到感應加熱線圈I中，并且感應加熱線圈I和工件30中的一個在軸向上移動。因此，通過在感應加熱線圈I與工件30的加熱目標區重疊的同時向感應加熱線圈I施加電流，能夠在工件30的凹部31和背側部分38產生感應電流。
[0034]優選的是相對地移動感應加熱線圈I和工件30中的任一個，使得感應加熱線圈I的突出部11與工件30的凹部31之間的間隙在給定范圍內。從而，能夠不僅在工件30的背側部分38而且在凹部31中都有效地產生感應電流，使得能夠均勻地將工件30加熱至例如轉換點溫度或者以上。
[0035]具體地，感應加熱線圈I裝接有移動機構(未示出)，并且移動機構構造為在水平雙軸方向上移動感應加熱線圈I。因此，能夠水平地移動導體10，使得突出部11能夠自由地進入并退出工件30的凹部31。在工件30的每個端部36、37插入導體10的狀態下，突出部11不放置在凹部31中，并且在工件30的中間段插入導體10的狀態下，突出部11放置在凹部31中。從而，即使工件30的凹部31的深度軸向地變化并且即使工件30的凹部31彎曲而未直線地延伸，也能夠沿著凹部31的形狀感應加熱工件30的凹部31。如果突出部11不放置在凹部31中，則由于突出部11和凹部31之間的間隙大，所以感應電流在從突出部11向凹部31分散的情況下流動。從而，大感應電流穿過工件30的凹部31的相反側，S卩，引腳部14、16的背側。結果，造成了僅工件30的背側部分被部分地加熱的端面加熱狀態。與之相反，根據本發明的實施例，突出部11放置在凹部31中，并且突出部11和凹部31之間的間隙優選地根據凹部31的深度調整為處于給定的范圍，使得感應電流在不從突出部11向工件30的凹部31分散的情況下流動，并且產生使感應電流以環狀通過從工件30的凹部31和工件30的背側部分38而流動。從而，能夠使電流在工件30截面的周向上均勻地流動并且通過調整高頻電流的大小來均勻地加熱工件30。
[0036]在下文中，將描述如圖3A和3B所示的、感應加熱具有沿著縱向形成在工件30的兩端部32、33之外的中間段的凹部31的工件的實例。描述通過使用圖1和2所示的感應加熱線圈I感應加熱圖3所示的工件30的凹部31的區段XI的方法。圖4A至4D示出使用圖1所示的感應加熱線圈I感應加熱工件30的過程。如圖4A至4D順序所示地，為了加熱工件的凹部31，將感應加熱線圈I的突出部11插入至工件30的凹部31中的加熱起始點S，并且感應加熱線圈I的突出部11沿著凹部31滑動至工件30的凹部31中的加熱結束點F。在加熱結束點F，突出部11從工件的凹部31取出，使得凹部31的預定部分的加熱結束。此時，可以移動工件30和感應加熱線圈I兩者。
[0037]具體地，感應加熱線圈I水平地布置，使得感應加熱線圈I的中央軸線布置在豎直方向上，并且工件30隨后插入到導體10中。例如，如圖4所示，用于注入淬火液的中空護套40布置在導體10下方，并且兩層包圍部10a、10b共軸地布置在護套40上方。在這樣的狀態下，工件30的另一端部32共軸地插入到兩層包圍部10a、10b中。同時，工件30的一端部32和另一端部33分別裝接有卡盤機構41、41，并且卡盤機構41、41通過移動機構(未示出)豎直地移動。
[0038]隨后，如圖4A所示，在沒有將突出部11插入到工件30的凹部31中的情況下，工件30豎直地向下移動。當工件30的凹部31的一端通過下包圍部1b時，突出部11放置在工件30的凹部31中。這成為凹部31的加熱起始點S并且如圖4B所示。
[0039]在導體1通過移動機構(未不出)相對地移動并且關出部11由此放置在四部31中的同時或之前或之后，使高頻電流流過感應加熱線圈I。從而，插入感應加熱線圈I的包圍部10a、10b并且與感應加熱線圈I的包圍部10a、10b重疊的工件30的部分由導體10感應加熱。
[0040]上和下卡盤機構41、41向下移動，使得工件30沿著縱向下降。從而，工件30的加熱目標區從中間區段Xi的下端朝著上端移位。
[0041]另外，在工件30的凹部31的上端穿過上包圍部1a之前，S卩，在凹部31的加熱結束點F，通過移動導體10從工件30的凹部31取出突出部11。在取出時或者取出之前或之后，停止向感應加熱線圈I供給電流。
[0042]通過上述過程，例如，僅工件30的凹部31的Xl區段(見圖3)能夠淬火。另外，通過將電流施加時間調整為突出部11放置在凹部31中的期間的僅部分時間，能夠部分地加熱工件，而不加熱工件30的凹部31和背側部分38的全長。
[0043]卡盤機構可以不必須向下移動來降低工件30。例如，卡盤機構可以向上移動以升高工件30，或者卡盤機構可以沿著工件30的縱向移動。
[0044]圖5和6所示的感應加熱線圈適用于感應加熱圖3所示的工件30，并且將描述其具體構造。第一導體110優選地構造為使得兩層包圍部110a、IlOb之間具有空間地共軸布置，并且包圍部110a、110b串聯連接或并聯連接。一個包圍部IlOa的兩端形成為互相靠近，并且另一包圍部IlOb的兩端形成為互相靠近。引腳部14連結至一個包圍部IlOa的一端，連接部15豎直地延伸至一個包圍部IlOa的另一端并且連結至另一包圍部IlOb的一端，并且引腳部16連結至另一包圍部IlOb的另一端。從而，包圍部110a、IlOb串聯連結。引腳部14、16經由匹配箱連結至高頻電源。
[0045]第二導體20布置在第一導體110的包圍部IlOaUlOb之間的間隙中，移動機構(未示出)連結至第二導體20使得第二導體20的部分能夠通過移動機構進入或退出工件30的凹部31。從而，當使高頻電流在兩層包圍部110a、IlOb中流動的高頻電流時，在第二導體20中產生感應磁場并且由此使感應電流在第二導體20中流動的感應電流，使得在凹部31及其周圍產生感應磁場。
[0046]第二導體20布置成面對凹部31的開口，并且具有:突出部21，其形狀對應于工件30的凹部31的截面形狀;彎曲部22，其部分地沿著第一導體110的包圍部110a、IlOb布置；以及連接部23，其將突出部21和彎曲部22互相連接。突出部21、彎曲部22和連接部23是獨立地部件并結合到一起。然而，它們可以構造為單件結構。第二導體20的突出部21具有與工件30的凹部31的截面形狀相對應的形狀，使得當突出部21放置在工件30的凹部31中時，能夠在工件30的凹部31及其附近有效地產生感應磁場。
[0047]如圖5所示，當工件30的凹部31具有V形截面形狀時，突出部21由V形中空導體沿著工件30的凹部31而構造。即，通過以銳角將沿著工件30的凹部31的內側部分32a直線延伸的一個突起21a與沿著工件30的內側部分32b直線延伸的另一個突起21b連結，來形成突出部21，使得突出部21在俯視圖中具有V形。當凹部31具有U形時，突出部21由U形中空導體構造。
[0048]彎曲部22具有比第一導體110的兩層包圍部110a、IlOb大的曲率。在第二導體20的突出部21放置在凹部31中的狀態下，彎曲部22布置在包圍部110a、IlOb的內側(中央側)，使得在平面圖中彎曲部22不與包圍部110a、IlOb重疊。從而，感應電流能夠有效地從第一導體110流向第二導體20。
[0049]連接部23連結至突起21a的端部和另一個突起21b的端部。因此，連接部23具有在俯視圖中分別具有L形的一對連接部23a、23b。彎曲部22連結至一對連接部23a、23b的端部。在第二導體20放置在凹部31中的狀態下，第二導體20的彎曲部22具有與工件30的凹部31的角度大致相同的中央角。另外，第二導體的圓弧部沿著第一導體的包圍部布置，使得能夠產生從第一導體的包圍部向第二導體的圓弧部流動的感應電流。
[0050]將描述優選將第一導體110的包圍部110a、110b串聯連接的理由。一個包圍部IlOa的兩端制成為互相靠近，并且另一包圍部IlOb的兩端制成為互相靠近。即，包圍部110a、IlOb不是必須制成具有圓形的形狀。各個包圍部110a、110b的各個端部制成互相靠近但是其之間具有間隙。由于高頻電流不在間隙中流動，因此存在磁場不繞著軸線產生的區域。另夕卜，根據本發明的實施例，工件30不旋轉。因此，第一導體110優選地構造有兩層包圍部110a、110b，而不是一層包圍部，使得電流在正繞組方向流動。能夠由包圍部110a、IlOb繞著工件30的軸線盡可能均勻地產生感應磁場，而不需要繞著軸線旋轉工件30。
[0051 ] 絕緣片(未示出)可以插置在第一導體110的包圍部110a、110b和第二導體20之間，特別是各個包圍部110a、110b和彎曲部22之間。可替換地，絕緣片材26可以固定到第一導體110和第二導體20能夠互相面對的部分，例如面對包圍部110a、IlOb的彎曲部22的表面處。從而，能夠防止在第一導體110和第二導體20之間產生火花。
[0052]非導體支撐部17a、17b布置為相對于第一導體110豎直地延伸并且固定到各個包圍部110a、110b。從而，能夠以恒定的間隙水平地保持包圍部110a、110b。
[0053]通過釬焊等連接具有各自形狀的中空導體部件而形成第一導體110和第二導體20兩者。從而，能夠從外部引入冷卻劑，以將冷卻劑供給到中空導體部件中并冷卻該中空導體部件，并且將冷卻劑排出到外部。雖然未示出導體110具有冷卻劑引入口和冷卻劑排出口，但是冷卻劑引入口和冷卻劑排出口設置在例如引腳部14、16處。
[0054]第二導體20在彎曲部22的中部設置分割部件24，優選地，導體分割部件24。彎曲部22a、22b兩者分別裝接有面對外部的管連接部25a、25b，分割部件24夾置在兩者之間。
[0055]也可以考慮如下構造:工件30沿著第一導體110的包圍部110a、IlOb的軸線布置，而不使用第二導體20，并且使高頻電流從引腳部14、16流動以感應加熱工件30。
[0056]然而，如果突出部21不放置在凹部31中，由于突出部21和工件30的凹部31之間的間隙大，則感應電流在從突出部21向凹部31分散的情況下流動。從而，大感應電流流過工件30的凹部31的相反側，S卩，引腳部14、16的背側部分38側。結果，造成了僅工件30的背側部分38側被部分地加熱的端面加熱狀態。
[0057]與之相反，根據本發明的實施例，突出部21放置在凹部31中，并且在彎曲部22和包圍部110&、11013可能電磁地連結的狀態下，使電流從引腳部14、16流向包圍部110&、11013。從而，感應電流流過彎曲部22并且也經由連接部23流過突出部21。在工件30的內側部分32a、32b中，感應電流由于突起21a、21b的感應磁場的影響而流動，并且在工件30的開口緣部35a、35b中，感應電流由于連接部23a、23b的感應磁場的影響而流動。在外側部34a、34b中，感應電流由于包圍部IlOa面對引腳部14、16的部分，S卩，面對外側部34a、34b的部分的感應磁場的影響而流動。這樣，由包圍部11Oa、11Ob產生的磁場和由諸如突出部21的第二導體20產生的磁場互相疊加，使得能夠增加溫度，而不考慮工件30的部分。
[0058]這樣，突出部21放置在凹部31中，使得感應電流在不從突出部21向工件30的凹部31分散的情況下流動，使感應電流以環狀通過內側部分32a、32b的凹部31和外側部分38a、38b的背側部分38而流動，電流在工件30的截面的周向均勻地流動并且工件30能夠由此均勻地加熱。
[0059]如圖3所示，根據本發明的實施例的感應加熱方法用于加熱具有沿著工件30縱軸設置的凹部31的工件30。工件30插入到感應加熱線圈101中，并且感應加熱線圈101和工件30中的一個在軸向上移動。因此，通過在感應加熱線圈101與工件30的加熱目標區重疊的同時向感應加熱線圈101施加電流，能夠在工件30的凹部31和背側部分38產生感應電流。
[0060]優選的是相對地移動感應加熱線圈101和工件30中的任一個，使得感應加熱線圈101的突出部21與工件30的凹部31之間的間隙在給定范圍內。從而，能夠不僅在工件30的背側部分38而且在凹部31中都有效地產生感應電流，使得能夠均勻地將工件30加熱至例如轉換點溫度或者以上。
[0061 ]具體地，感應加熱線圈101裝接有移動機構(未示出)，并且移動機構構造為在水平雙軸方向上移動感應加熱線圈101。因此，能夠水平地移動第二導體20，使得突出部21能夠自由地進入并退出工件30的凹部31。在工件30的各個端部36、37插入第一導體110的狀態下，突出部21不放置在凹部31中，并且在工件30的中間段插入第一導體110的狀態下，突出部21放置在凹部31中。從而，即使工件30的凹部31的深度軸向地變化并且即使工件30的凹部31彎曲而未直線地延伸，也能夠沿著凹部31的形狀感應加熱工件30的凹部31。
[0062]突出部21放置在凹部31中，并且突出部21和凹部31之間的間隙優選地根據凹部31的深度調整為處于給定的范圍，使得感應電流在不從突出部21向工件30的凹部31分散的情況下流動并且使感應電流以環狀通過工件30的凹部31和工件30的背側部分38流動。從而，能夠使電流在工件30截面的周向上均勻地流動并且通過調整流過感應加熱線圈101的電流的大小來均勻地加熱工件30。
[0063]在下文中，將描述如圖3所示的、感應加熱具有沿著縱向形成在工件30的除了兩端部36、37之外的中間段的凹部31的工件30的實例。描述通過使用圖5和6所示的感應加熱線圈101感應加熱圖3所示的工件30的凹部31的區段Xl的方法。圖7示出使用圖5所示的感應加熱線圈感應加熱工件的過程。如圖7A至7D順序所示地，為了加熱工件的凹部31，將第二導體20的突出部21插入至工件30的凹部31中的加熱起始點S，并且第二導體20沿著凹部31滑動至工件30的凹部31中的加熱結束點F。在加熱結束點F，將第二導體20的突出部21從工件的凹部31取出，使得凹部31的預定部分的加熱結束。此時，可以移動工件30和感應加熱線圈101兩者。
[0064]具體地，本發明的實施例的感應加熱線圈101水平地布置，使得感應加熱線圈101的中央軸線布置在豎直方向，并且工件30的一個端部插入到第一導體110的包圍部110a、I 1b中。例如，如圖7A所示，用于注入淬火液的中空護套40布置在第一導體110的包圍部110a、I 1b下方，并且兩層包圍部I 1a、I 1b共軸地布置在護套40上方。此時，第二導體20的突出部21不插入到包圍部110a、IlOb的中空空間中。在這樣的狀態下，工件30的下端側共軸地插入到兩層包圍部110a、IlOb中。同時，工件30的上端部和下端部分別裝接有卡盤機構41、41，并且卡盤機構41、41通過移動機構(未示出)豎直地移動。
[0065]隨后，如圖7A所示，在第二導體20的突出部21不插入工件30的凹部31的情況下，工件30縱向地移動。當工件30的凹部31的一端通過第一導體110的上包圍部IlOa時，第二導體20的突出部21放置在工件30的凹部31中。這成為凹部31的加熱起始點S并且如圖7B所示。
[0066]在第二導體20通過移動機構(未示出)相對地移動并且突出部21由此放置在凹部31中的同時或之前或之后，使高頻電流流過第一導體110。從而，插入加熱線圈101的包圍部110a、IlOb中并且與加熱線圈101的包圍部110a、IlOb重疊的工件30的部分由第一導體110和第二導體20感應加熱。
[0067]上和下卡盤機構41、41通過移動機構向下移動，使得工件30沿著縱向下降。從而，工件30的加熱目標區從中間區段的下端朝著上端移位。
[0068]此外，在工件30的凹部31的上端穿過第一導體110的上包圍部IlOa之前，S卩，在凹部31的加熱結束點F，從工件30的凹部31取出第二導體20。在取出時或者取出之前或之后，停止向第一導體110供給電流。
[0069]通過上述過程，例如，僅工件30的凹部31的Xl區段(見圖3)能夠淬火。另外，通過將電流施加時間調整為突出部21放置在凹部31中的期間的僅部分時間，能夠部分地加熱工件30，而不加熱工件30的凹部31和背側部分38的全長。
[0070]卡盤機構不是必須向下移動來降低工件30。例如，卡盤機構可以向上移動以升高工件30，或者卡盤機構可以沿著工件30的縱向移動。
[0071 ] 實例
[0072]關于工件30，使用了除其兩端部之外具有V形凹部的鋼材，如圖3A所示。如圖3B所示，使用了具有比圖3C所示的開口緣部膨起更多的開口緣部35a、35b的鋼材。根據下列順序使用上述感應加熱方法進行淬火。在工件30移動的同時，在凹部31的下端穿過另一包圍部IlOb之后，突出部21放置在凹部31中并且高頻電流隨后能夠流過第一導體110。然后，在凹部31的上端穿過一個包圍部11 Oa之前停止電流供應，并且從凹部31取出突出部21。此時，熱電偶布置在圖3B中參考標記A、B和C示出的部分，并且測量其溫度。參考標記A表示凹陷底部33，參考標記B表示開口緣部35b，并且參考標記C表示背側部分38。
[0073]比較例
[0074]作為比較例，僅使用第一導體110而不使用實施例的第二導體20進行淬火。
[0075]圖8A示出實施例的結果，并且圖SB示出比較例的結果。在圖8中，縱軸表示溫度rc)，并且橫軸表示時間。在實施例中，如圖8A所示，工件30的部分B和C顯示出大致相同的溫度曲線，并且與部分A的溫度差異為大約200°C。另一方面，在比較例中，如圖SB所示，工件30的部分B和C之間存在溫度差異。此外，部分B和C之間的溫度差異為大約275°C。因此，比較實施例與比較例，能夠發現部分B和C之間的溫差小于第二導體20移動而進出的構造的溫差。
[0076]能夠根據上述實施例和工件30的凹部31的形狀適當改變本發明的實施例的感應加熱線圈。下文中，為了方便，一起列出示出的附圖標記。
[0077]工件30的凹部31的截面不限于V形截面。例如，凹部31可以具有不同的凹進形狀，諸如大致直角形或大致U形。感應加熱線圈1、1I的突出部11、21可以構造為與凹部的形狀一 Sc ο
[0078]此外，當工件凹部的截面形狀不對稱時，突出部11、21也可以與工件30的凹部31的形狀一致地不對稱。在此情況下，優選在凹部31的表面和突出部11、21的外周表面之間設置恒定間隙。
[0079]彎曲部12、22的形狀不必定為圓弧。即，可以是構造為通過連接部13、23和突出部
11、21環狀地包圍工件30的任意形狀。
[0080]本發明的實施例的感應加熱線圈和感應加熱方法不限于圖3示例的工件30。即，凹部31可以遍及工件30全長地形成，并且凹部31的深度可以沿軸向變化。在此情況下，可以調整感應加熱線圈1、101的突出部11、21放置在工件30的凹部31中的部分。
[0081]另外，工件30沿著軸向的形狀不必須為直線的。即，取決于工件30的用途，僅兩端部可以具有彎曲形狀。在此情況下，感應加熱線圈1、101可以在軸向為法線的平面的至少兩方向上由移動機構移動。
[0082]本專利申請基于2013年12月19日提交的日本專利申請2013-263118和2013-263119兩者，其全部內容通過引用并入此處。
【主權項】
1.一種感應加熱線圈，該感應加熱線圈構造為加熱工件，該工件具有沿著該工件的縱軸設置的凹部，所述感應加熱線圈包括導體，該導體構造為繞著所述工件的軸線包圍所述工件，其中所述導體包括突出部，該突出部向內突出以面對所述工件的所述凹部。2.根據權利要求1所述的感應加熱線圈，其中，所述導體具有使所述導體在所述突出部不放置在所述工件的所述凹部中的狀態下包圍所述工件的尺寸。3.根據權利要求1或2所述的感應加熱線圈，其中，所述突出部布置成面對所述工件的所述凹部的開口，并且具有與所述工件的所述凹部的截面形狀相對應的形狀，并且 其中，所述導體包括:彎曲部，該彎曲部布置在所述工件的所述凹部不開口的一側并且具有比所述工件的截面尺寸大的尺寸；以及連接部，該連接部使所述彎曲部的一端和所述突出部的一端互相連接并且使所述彎曲部的另一端和所述突出部的另一端互相連接。4.根據權利要求1至3中的任一項所述的感應加熱線圈，其中，所述導體構造為一對導體，在所述一對導體之間，在所述工件的軸向上設置間隔，并且其中所述一對導體互相串聯連結。5.根據權利要求1所述的感應加熱線圈，其中，所述導體包括: 第一導體，該第一導體包括構造為繞著所述工件的軸線包圍所述工件的包圍部，在間隔設置在所述包圍部之間的情況下所述包圍部共軸地布置，并且所述包圍部互相連結；以及 第二導體，該第二導體包括所述突出部并且布置在所述包圍部之間，使得在所述包圍部中流動的電流產生感應電流以在所述第二導體中流動。6.根據權利要求5所述的感應加熱線圈，其中，所述突出部布置成面對所述工件的所述凹部的開口，并且具有與所述工件的所述凹部的截面形狀相對應的形狀，并且 其中，所述第二導體還包括:彎曲部，該彎曲部沿著所述第一導體的所述包圍部布置；以及連接部，該連接部使所述突出部和所述彎曲部互相連接。7.根據權利要求6所述的感應加熱線圈，其中，所述第二導體的所述彎曲部具有比所述第一導體的所述包圍部大的曲率，并且 其中，在所述突出部放置在所述工件的所述凹部中的狀態下，所述第二導體的所述彎曲部布置在所述第一導體的所述包圍部的內側。8.—種感應加熱方法，該感應加熱方法用于加熱具有沿著工件的縱軸設置的凹部的所述工件，所述感應加熱方法包括: 將所述工件插入到根據權利要求1至7中的任一項所述的感應加熱線圈中；以及 沿著所述工件的軸向移動所述感應加熱線圈和所述工件中的一者。9.根據權利要求8所述的感應加熱方法，其中，移動所述感應加熱線圈和所述工件中的一者，使得所述突出部和所述工件的所述凹部之間的間隙在給定的范圍內。10.根據權利要求8或9所述的感應加熱方法，還包括:根據所述工件的所述凹部的深度，改變所述突出部和所述工件的所述凹部之間的間隙。11.根據權利要求8至10中的任一項所述的感應加熱方法，還包括: 在所述工件的所述凹部上的加熱起始點處，將所述突出部插入到所述凹部中；以及 在所述工件的所述凹部上的加熱結束點處，從所述凹部取出所述突出部， 其中，所述導體相對于所述工件移動到所述加熱結束點。
【文檔編號】C21D1/42GK105829549SQ201480069783
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月17日
【發明人】稻葉智, 稻葉智一, 清澤裕
【申請人】高周波熱錬株式會社