特開 2022-171099 高周波誘導加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022171099

(43)【公開日】2022-11-11

(54)【発明の名称】高周波誘導加熱装置

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/42 20060101AFI20221104BHJP

   C21D 1/00 20060101ALI20221104BHJP

   H05B 6/10 20060101ALI20221104BHJP

【ＦＩ】

C21D1/42 G

C21D1/00 112B

H05B6/10 341

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021077513

(22)【出願日】2021-04-30

(71)【出願人】

【識別番号】390029089

【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】508056109

【氏名又は名称】株式会社ネツレンタクト

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157901

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 達哲

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(74)【代理人】

【識別番号】100197538

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 功

(74)【代理人】

【識別番号】100176751

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 耕平

(72)【発明者】

【氏名】笹川 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 智一

【テーマコード（参考）】

3K059

4K034

【Ｆターム（参考）】

3K059AA08

3K059AB19

3K059CD75

3K059CD77

4K034AA05

4K034AA19

4K034BA02

4K034DB02

4K034DB03

4K034DB04

4K034EA11

4K034EC06

(57)【要約】

【課題】ワークを回転させて高周波誘導加熱する際、ワークの真円度を向上させることができる高周波誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】高周波誘導加熱装置は、ワークを搬送する搬送方向に沿って配置された搬送部と、前記ワークの前記搬送方向と直交する横方向の両側に配置され、かつ前記搬送方向に沿って配置され、前記ワークを高周波誘導加熱する加熱体を備える加熱ユニットと、前記搬送部によって前記搬送方向に移動すると共に、前記ワークを支持し、前記搬送方向及び前記横方向に直交する縦方向を中心軸として回転可能であり、かつ前記縦方向に上下移動可能なワーク支持体と、を備え、前記ワーク支持体は、前記ワークの下面側を支持すると共に前記回転かつ前記上下移動可能な下面支持体と、前記ワークの上面側を支持すると共に前記回転かつ前記上下移動可能な上面支持体と、前記ワークへの支持荷重を増加させる荷重増加部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを搬送する搬送方向に沿って配置された搬送部と、
前記ワークの前記搬送方向と直交する横方向の両側に配置され、かつ前記搬送方向に沿って配置され、前記ワークを高周波誘導加熱する加熱体を備える加熱ユニットと、
前記搬送部によって前記搬送方向に移動すると共に、前記ワークを支持し、前記搬送方向及び前記横方向に直交する縦方向を中心軸として回転可能であり、かつ前記縦方向に上下移動可能なワーク支持体と、を備え、
前記ワーク支持体は、前記ワークの下面側を支持すると共に前記回転かつ前記上下移動可能な下面支持体と、前記ワークの上面側を支持すると共に前記回転かつ前記上下移動可能な上面支持体と、前記ワークへの支持荷重を増加させる荷重増加部と、を備える高周波誘導加熱装置。

【請求項2】

前記荷重増加部は、前記上面支持体に連結された荷重増加部材設置部を備える請求項１に記載の高周波誘導加熱装置。

【請求項3】

前記ワークを冷却する冷却ユニットを更に備え、
前記搬送部がループ状に配置され、かつ前記ループ状に沿って周回移動し、
前記ワーク支持体が前記加熱ユニットを通過後、前記冷却ユニットを通過するように構成され、
前記加熱ユニット及び前記冷却ユニットは、前記周回移動する搬送区間の一部である請求項１又は２に記載の高周波誘導加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、高周波誘導加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、搬送されるワークを高周波誘導加熱する２つの加熱体を備え、前記２つの加熱体が、前記ワークに対して前記ワークの搬送方向と直交する横方向の両側に配置され、かつ前記搬送方向に沿って配置される、高周波誘導加熱装置であって、前記ワークを支持し、前記搬送方向に移動し、かつ前記横方向に対して直交する第１旋回軸線を中心に旋回する支持体、及び前記支持体と一緒に前記搬送方向に移動し、かつ前記横方向に対して直交する第２旋回軸線を中心に旋回する回転体を有する回転支持機構と、前記回転体に係合するように前記搬送方向に沿って配置される係合部材とを備え、前記回転体が、前記係合部材に係合しながら前記支持体と一緒に前記搬送方向に移動することによって旋回し、前記回転体の旋回に伴って前記支持体が旋回するようになっている、高周波誘導加熱装置が開示されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１１２６９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ワークを回転させて高周波誘導加熱する際には、ワークの真円度を向上させることが要求されている。
本発明の実施形態の目的は、ワークを回転させて高周波誘導加熱する際、ワークの真円度を向上させることができる高周波誘導加熱装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置は、ワークを搬送する搬送方向に沿って配置された搬送部と、前記ワークの前記搬送方向と直交する横方向の両側に配置され、かつ前記搬送方向に沿って配置され、前記ワークを高周波誘導加熱する加熱体を備える加熱ユニットと、前記搬送部によって前記搬送方向に移動すると共に、前記ワークを支持し、前記搬送方向及び前記横方向に直交する縦方向を中心軸として回転可能であり、かつ前記縦方向に上下移動可能なワーク支持体と、を備え、前記ワーク支持体は、前記ワークの下面側を支持すると共に前記回転かつ前記上下移動可能な下面支持体と、前記ワークの上面側を支持すると共に前記回転かつ前記上下移動可能な上面支持体と、前記ワークへの支持荷重を増加させる荷重増加部と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明の実施形態によれば、ワークを回転させて高周波誘導加熱する際、ワークの真円度を向上させることができる高周波誘導加熱装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る高周波誘導加熱装置１を示す上面概念図である。

【図2】図２は、図１のα方向から見たワーク支持部３０を示す側面概念図である。

【図3】図３は、図２のβ方向から見たワーク支持部３０を示す上面概念図である。

【図4】図４は、図１のＡ方向から見た高周波誘導加熱装置１を示す側面概念図である。

【図5】図５は、図１のＢ方向から見た高周波誘導加熱装置１を示す側面概念図である。

【図6】図６は、図１のＣ方向から見た高周波誘導加熱装置１を示す側面概念図である。

【図7】図７は、図１のＤ方向から見た高周波誘導加熱装置１を示す側面概念図である。

【図8】図８は、図１のＥ方向から見た高周波誘導加熱装置１を示す側面概念図である。

【図9】図９は、図２に示すワーク支持部３０のより好ましい実施形態を示す側面概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１を示す上面概念図である。図２は、図１のα方向から見たワーク支持部３０の側面概念図である。図３は、図２のβ方向から見たワーク支持部３０の上面概念図である。図４から図８は、図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ方向からそれぞれ見た高周波誘導加熱装置１の側面概念図である。

【0009】

図１から図５に示すように、本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１においては、搬送部１０、加熱ユニット２０及びワーク支持体３０が設けられている。
搬送部１０は、ワークＷを搬送する搬送方向Ｃ１に沿って配置されている。
搬送部１０は、例えば、図１、図４から図８に示すように、ワークＷを支持するワーク支持体３０（詳細は後述）が搬送方向Ｃ１に互いに間隔を有して複数取り付けられたコンベアを備える。コンベアが移動することによって、ワーク支持体３０は、ワークＷを支持しながら搬送方向Ｃ１に移動する。搬送部１０は、ワーク支持体３０を搬送方向Ｃ１に移動させることができれば、あらゆる構成を採用することができる。

【0010】

加熱ユニット２０は、図１、図６及び図７に示すように、ワークＷの搬送方向Ｃ１と直交する横方向Ｌ１の両側に配置され、かつ搬送方向Ｃ１に沿って配置され、ワークＷを高周波誘導加熱する加熱体２０Ａを備える。加熱体２０Ａは、例えば、加熱コイルで構成される。加熱ユニット２０は、搬送部１０により搬送されるワークＷを加熱することができれば、あらゆる構成を採用することができる。

【0011】

ワーク支持体３０は、図２から図５に示すように、搬送部１０によって搬送方向Ｃ１に移動すると共に、ワークＷを支持し、ワークＷが搬送方向Ｃ１及び横方向Ｌ１に直交する縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１として回転可能であり、かつ縦方向Ｖ１に上下移動可能である。
ワーク支持体３０は、具体的には、ワークＷの下面側を支持すると共に、ワークＷが搬送方向Ｃ１に移動しながら、ワークＷが縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１として回転可能であり、かつ縦方向Ｖ１に上下移動可能な下面支持体３０Ａと、ワークＷの上面側を支持すると共に、ワークＷが搬送方向Ｃ１に移動しながら、ワークＷが縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１として回転可能であり、かつ縦方向Ｖ１に上下移動可能な上面支持体３０Ｂと、ワークＷへの支持荷重を増加させる荷重増加部３０Ｃと、を備える。

【0012】

下面支持体３０Ａは、例えば、縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１としワークＷの下面側を支持する下面チャック部３０Ａ１と、下面チャック部３０Ａ１に固定され、縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１及び長辺とし、横方向Ｌ１及び搬送方向Ｃ１を短辺とする下面軸部３０Ａ２と、縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１として下面チャック部３０Ａ１及び下面軸部３０Ａ２を回転させる（以下、単に「回転」ともいう。）と共に、下面チャック部３０Ａ１及び下面軸部３０Ａ２を縦方向Ｖ１に上下移動させる（以下、単に「上下移動」ともいう。）ことができる下面駆動機構３０Ａ３と、を備える。

【0013】

下面チャック部３０Ａ１の材質は、高周波誘導加熱で、変形等しない物質であれば特に限定されない。下面チャック部３０Ａ１の材質は、例えば、鋼材で構成されている。また、下面チャック部３０Ａ１の形状はワークＷが載置可能であり、かつ、下面駆動機構３０Ａ３により回転及び上下移動可能であれば特に限定されない。下面チャック部３０Ａ１の形状は、例えば、円盤状である。

【0014】

下面軸部３０Ａ２の材質は、高周波誘導加熱で、変形等しない物質であれば特に限定されない。下面軸部３０Ａ２の材質は、例えば、鋼材で構成されている。また、下面軸部３０Ａ２の形状は、下面チャック部３０Ａ１が下面駆動機構３０Ａ３により回転及び上下移動可能であれば特に限定されない。下面軸部３０Ａ２の形状は、例えば円柱状である。

【0015】

下面駆動機構３０Ａ３は、縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１として下面チャック部３０Ａ１及び下面軸部３０Ａ２を回転させると共に、下面チャック部３０Ａ１及び下面軸部３０Ａ２が縦方向Ｖ１に上下移動可能であれば、あらゆる構成を採用することができる。下面駆動機構３０Ａ３は、例えば、ワーク支持体３０が搬送方向Ｃ１に移動しながら、下面チャック部３０Ａ１及び下面軸部３０Ａ２を回転させる図示しない回転機構及び下面チャック部３０Ａ１及び下面軸部３０Ａ２を上下移動させる図示しないピストン機構を備える。

【0016】

上面支持体３０Ｂは、例えば、縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１としワークＷの上面側を支持する上面チャック部３０Ｂ１と、上面チャック部３０Ｂ１に固定され、縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１及び長辺とし、横方向Ｌ１及び搬送方向Ｃ１を短辺とする上面軸部３０Ｂ２と、縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１として上面チャック部３０Ｂ１及び上面軸部３０Ｂ２を回転させると共に、縦方向Ｖ１に上下移動させることが可能な上面駆動機構３０Ｂ３と、を備える。

【0017】

上面チャック部３０Ｂ１の材質は、高周波誘導加熱で、変形等しない物質であれば、特に限定されない。上面チャック部３０Ｂ１の材質は、例えば、鋼材で構成されている。また、上面チャック部３０Ｂ１の形状は、ワークＷの上面側を支持することが可能であり、かつ、上面駆動機構３０Ｂ３により回転及び上下移動可能であれば、特に限定されない。上面チャック部３０Ｂ１の形状は、例えば、円盤状に構成されている。

【0018】

上面軸部３０Ｂ２の材質は、高周波誘導加熱で、変形等しない物質であれば特に限定されない。上面軸部３０Ｂ２の材質は、例えば、鋼材で構成されている。また、上面軸部３０Ｂ２の形状は、上面チャック部３０Ｂ１を上面駆動機構３０Ｂ３により回転及び上下移動可能であれば特に限定されない。上面軸部３０Ａ２の形状は、例えば円柱状に構成されている。

【0019】

上面駆動機構３０Ｂ３は、縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１として上面チャック部３０Ｂ１及び上面軸部３０Ｂ２を回転させると共に、上面チャック部３０Ｂ１及び上面軸部３０Ｂ２が縦方向Ｖ１に上下移動可能であれば、あらゆる構成を採用することができる。上面駆動機構３０Ｂ３は、例えば、上面軸部３０Ｂ２の上端が上板３０Ｃ２（後述）の第１凹部３０Ｃ２ａに縦方向Ｖ１を中心軸Ｘ１として回転可能に埋め込まれており、第１凹部３０Ｃ２ａの底面（図２では紙面上の上面）と上面軸部３０Ｂ２の上端との間には、例えば、ばね部材３０Ｂ２ａが配置されている。

【0020】

荷重増加部３０Ｃは、下面チャック部３０Ａ１及び下面軸部３０Ａ２が回転及び上下移動可能になるように下面駆動機構３０Ａ３を支持する下板３０Ｃ１と、上面チャック部３０Ｂ１及び上面軸部３０Ｂ２が回転及び上下移動可能になるように上面駆動機構３０Ｂ３を支持する上板３０Ｃ２と、下板３０Ｃ１と上板３０Ｃ２との間の縦方向Ｖ１の距離が可変可能になるように設けられた下面支持体３０Ａ及び上面支持体３０Ｂを軸として対向する二つの可変部３０Ｃ３、３０Ｃ３とを備える。

【0021】

下板３０Ｃ１及び上板３０Ｃ２の材質は、高周波誘導加熱で、変形等しない物質であれば、特に限定されない。下板３０Ｃ１及び上板３０Ｃ２の材質は、例えば、鋼材で構成されている。また、下板３０Ｃ１及び上板３０Ｃ２の形状も下板３０Ｃ１と上板３０Ｃ２間の縦方向Ｖ１の距離を可変可能になるように可変部３０Ｃ３、３０Ｃ３を固定できれば特に限定されない。下板３０Ｃ１及び上板３０Ｃ２の形状は例えば長方形の平板で構成されている。

【0022】

可変部３０Ｃ３、３０Ｃ３は、例えば、一端に設けられた凹部Ｒ１、Ｒ１を縦方向Ｖ１に沿って、かつ縦方向Ｖ１側（紙面上上側）に開放するように、かつ他端側を下板３０Ｃ１に固定されるように設けられた第１可変部材３０Ｃ３ａ、３０Ｃ３ａと、一端が下板３０Ｃ１と上板３０Ｃ２間の縦方向Ｖ１の距離が可変できるように凹部Ｒ１、Ｒ１に係合すると共に、他端が上板３０Ｃ２に固定された第２可変部材３０Ｃ３ｂ、３０Ｃ３ｂと、で構成されている。

【0023】

第１可変部材３０Ｃ３ａ、３０Ｃ３ａ及び第２可変部材３０Ｃ３ｂ、３０Ｃ３ｂの材質は、高周波誘導加熱で、変形等しない物質であれば、特に限定されない。第１可変部材３０Ｃ３ａ、３０Ｃ３ａ及び第２可変部材３０Ｃ３ｂ、３０Ｃ３ｂの材質は、例えば、鋼材で構成されている。第１可変部材３０Ｃ３ａ、３０Ｃ３ａ及び第２可変部材３０Ｃ３ｂ、３０Ｃ３ｂの形状は、下板３０Ｃ１と上板３０Ｃ２間の縦方向Ｖ１の距離が可変できるように構成できれば、特に限定されない。第１可変部材３０Ｃ３ａ、３０Ｃ３ａの形状は、例えば、棒状部材で構成されている。第２可変部材３０Ｃ３ｂ、３０Ｃ３ｂの形状は、例えば、凹部Ｒ１、Ｒ１を有する棒状部材で構成されている。

【0024】

本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１は、上述した荷重増加部３０Ｃを備えているため、ワークＷへの支持荷重を増加させることができる。すなわち、本実施形態では、上板３０Ｃ２分の荷重をワークＷへの支持荷重として増加させることができる（図６中矢印Ｕ参考）。従って、ワークＷを回転させて高周波誘導加熱する際、ワークの真円度を向上させることができる。
すなわち、荷重増加部３０ＣによってワークＷへの支持荷重を増加させることで、ワークＷを下面支持体３０Ａ及び上面支持体３０Ｂによって挟んだ状態、すなわち、ワークＷの上面は上面支持体３０Ｂによって下面方向に支持荷重を、ワークＷの下面は下面支持体３０Ａによって上面方向に支持荷重を、それぞれ増加させることができる。そのため、ワークＷを下面支持体３０Ａ及び上面支持体３０Ｂによって挟んだ状態、すなわち、ワークＷの上下面方向に支持荷重を増加させた状態で、ワークを回転させて高周波誘導加熱するため、ワークの真円度を向上させることができる。

【0025】

図９は、図２に示すワーク支持部３０のより好ましい実施形態を示す側面概念図である。
荷重増加部は、上面支持体３０Ｂに連結された荷重増加部材設置部を備えることが好ましい。
荷重増加部材設置部は、例えば、荷重増加部３０Ｃの上板３０Ｃ２の上面３０Ｄに、荷重増加部材ＷＢを設置して支持できるような仕切り板３０Ｄ１で構成される。
本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１は、荷重増加部材設置部を更に備えることで、ワークＷへの支持荷重を更に増加させることができる。すなわち、図９では、荷重増加部材ＷＢ分の荷重をワークＷへの支持荷重として更に増加させることができる。従って、ワークＷを回転させて高周波誘導加熱する際、ワークの真円度を更に向上させることができる。

【0026】

本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１は、具体的には、図１に示すように、搬送部１０は、ワーク支持体３０が搬送方向Ｃ１に互いに間隔を有して、回転かつ上下移動可能に複数取り付けられ、搬送部１０の移動によって搬送方向Ｃ１に移動する構成となっている。また、本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１は、搬送部１０がループ状に配置され、かつ、ループ状に沿って周回移動するように構成されている。なお、本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１は、ループ状に沿って周回移動できればその構成は特に限定されないため、説明を省略する。

【0027】

また、本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１は、ループ状に沿って周回移動する方向（すなわち搬送方向Ｃ１）に向かって順に、ワーク設置領域１００、高周波誘導加熱領域（加熱ユニット）２００、冷却領域（冷却ユニット）３００、ワーク取出領域４００及びワーク支持部戻し領域５００を有している。

【0028】

ワーク設置領域１００では、ワーク支持体３０にワークＷを取り付ける。その取付方法としては、ワーク支持部戻し領域５００を通って戻され、ワーク設置領域１００に入ったワーク支持部３０（図４参照）に対して、ワーク支持部３０の上面チャック部３０Ｂ１を上昇させる（図５参照）。その上昇させた上面チャック部３０Ｂ１と下面チャック部３０Ａ１との間にワークＷ１をセットする（図６参照）。次に、ワークＷ１をセットした状態でワーク支持体３０が高周波誘導加熱領域（加熱ユニット）２００に入り、加熱体（加熱コイル）２０ＡによりワークＷ１が高周波誘導加熱される（図７参照）。次に、高周波誘導加熱されたワークＷ１が冷却領域（冷却ユニット）３００に入り、冷却体（冷却ジャケット４０Ａ）によりワークＷ１が冷却される（図８参照）。次に、冷却されたワークＷ１がワーク取出領域４００に入り、上面チャック部３０Ｂ１を上昇させることで、冷却されたワークＷ１をワーク支持体３０から取り出す。ワークＷ１が取り出されたワーク支持体３０は、ワーク支持部戻し領域５００を通って、再度、ワーク設置領域１００に周回移動される。

【0029】

すなわち、本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１は、ワークを冷却する冷却ユニット４０を更に備え、搬送部１０がループ状に配置され、かつループ状に沿って周回移動し、ワーク支持体３０が加熱ユニット２０を通過後、冷却ユニット３０を通過するように構成され、加熱ユニット２０及び冷却ユニット４０は、周回移動する搬送区間の一部である。
従って、本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１は、高周波誘導加熱における焼き戻し処理にも適用することができる。

【0030】

図９は、図２の好ましいワーク支持部３０を示す側面概念図である。
荷重増加部３０Ｃは、図９に示すように、上面支持体３０Ｂに取り付けられた重り設置部３０Ｄを更に備えることが好ましい。
本実施形態に係る高周波誘導加熱装置１では、重り設置部３０Ｄは、上面支持体３０Ｂの上板３０Ｃ２の上面３０Ｄである。

【0031】

図９に示すように、重り設置部３０Ｄに、重りＷＢを積載することで、ワークＷへの支持荷重としてより増加させることができる（図９中矢印Ｕ参考）。これにより、ワークＷを回転させて高周波誘導加熱する際、ワークＷの真円度を更に向上させることができる。
また、重りＷＢを上板３０Ｃ２の上面３０Ｄに積載する際、重りＷＢが落下しないように、上面３０Ｄに固定する固定手段を設けることが好ましい。

【0032】

前述の実施形態は、本発明を具現化した例であり、本発明はこの実施形態には限定されない。例えば、前述の各実施形態において、いくつかの構成要素又は工程を追加、削除又は変更したものも本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0033】

１：高周波誘導加熱装置
１０：搬送部
２０：加熱ユニット
３０：ワーク支持体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】