(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-25
(45)【発行日】2022-12-05
(54)【発明の名称】移動焼入れ装置及び移動焼入れ方法
(51)【国際特許分類】
C21D 9/28 20060101AFI20221128BHJP
C21D 1/10 20060101ALI20221128BHJP
C21D 1/667 20060101ALI20221128BHJP
H05B 6/10 20060101ALI20221128BHJP
H05B 6/38 20060101ALI20221128BHJP
H05B 6/44 20060101ALI20221128BHJP
【ＦＩ】
C21D9/28 B
C21D9/28 A
C21D1/10 R
C21D1/667
H05B6/10 371
H05B6/38
H05B6/44
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020507808
(86)(22)【出願日】2019-03-18
(86)【国際出願番号】 JP2019011276
(87)【国際公開番号】W WO2019181889
(87)【国際公開日】2019-09-26
【審査請求日】2020-09-10
【審判番号】
【審判請求日】2022-03-09
(31)【優先権主張番号】P 2018055216
(32)【優先日】2018-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】山根 明仁
(72)【発明者】
【氏名】秦 利行
(72)【発明者】
【氏名】小塚 千尋
【合議体】
【審判長】井上 猛
【審判官】池渕 立
【審判官】土屋 知久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１０８１８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭４８－３７７４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００５／１０７３２４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
C21D9/00-9/44
C21D1/10
C21D1/42
C21D1/667
H05B6/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
本体部と、前記本体部の軸線方向の一方側の端部に設けられて前記本体部よりも外径が小さい第１小径部と、前記第１小径部の前記軸線方向の一方側の端部に設けられて前記第１小径部よりも外径が小さい第２小径部と、を備える軸状体に、移動焼入れを行う装置であって、環状に形成されて高周波電流が流され、前記本体部に外挿される１次コイル部材と；
環状に形成され、前記軸状体の前記第１小径部に外挿され前記１次コイル部材内に配置可能な２次コイル部材と；
環状に形成され、前記軸状体の前記第２小径部に外挿され前記２次コイル部材内に配置可能な３次コイル部材と；
を備える移動焼入れ装置。
【請求項2】
前記２次コイル部材の周方向の一部に、第２欠損部が形成され；前記３次コイル部材の周方向の一部に、第３欠損部が形成され；
前記第２欠損部の周方向の位置と、前記第３欠損部の周方向の位置とが、少なくとも一部において互いに重なっている；
請求項１に記載の移動焼入れ装置。
【請求項3】
本体部と、前記本体部の軸線方向の一方側の端部に設けられ前記本体部よりも外径が小さい第１小径部と、前記第１小径部の前記軸線方向の一方側の端部に設けられ前記第１小径部よりも外径が小さい第２小径部と、を備える軸状体に、移動焼入れを行う方法であって、前記第２小径部の前記軸線方向の一方側の端部に、環状に形成された３次コイル部材を外挿し、前記３次コイル部材に、環状に形成された２次コイル部材の少なくとも一部を外挿し、前記２次コイル部材に、環状に形成されて高周波電流が流される１次コイル部材の少なくとも一部を外挿し、前記３次コイル部材、前記２次コイル部材、及び前記１次コイル部材を一体にして前記軸線方向の他方側に移動させて、誘導加熱により前記第２小径部を加熱する工程と；
前記３次コイル部材を前記第２小径部の前記軸線方向の他方側の端部に外挿する、又は、前記３次コイル部材を前記軸線方向の一方側に退避させた状態で、前記２次コイル部材及び前記１次コイル部材を一体にして前記軸線方向の他方側に移動させて、誘導加熱により前記第１小径部を加熱する工程と；
前記２次コイル部材を前記第１小径部の前記軸線方向の他方側の端部に外挿する、又は、前記２次コイル部材を前記軸線方向の一方側に退避させた状態で、前記１次コイル部材を前記軸線方向の他方側に移動させて、誘導加熱により前記本体部を加熱する工程と；
を有する移動焼入れ方法。
【請求項4】
本体部と、前記本体部の軸線方向の一方側の端部に設けられ前記本体部よりも外径が小さい第１小径部と、前記第１小径部の前記軸線方向の一方側の端部に設けられ前記第１小径部よりも外径が小さい第２小径部と、を備える軸状体に、移動焼入れを行う方法であって、前記第１小径部の前記軸線方向の他方側の端部に、環状に形成された２次コイル部材を外挿し、
前記第２小径部の前記軸線方向の他方側の端部に、環状に形成された３次コイル部材を外挿し、
環状に形成されて高周波電流が流される１次コイル部材を前記本体部に外挿しつつ、前記１次コイル部材を前記軸線方向の一方側に移動させて、誘導加熱により前記本体部を加熱する工程と；
前記１次コイル部材内に前記２次コイル部材の少なくとも一部が配置されたときに、前記１次コイル部材及び前記２次コイル部材を一体にして前記軸線方向の一方側に移動させて、誘導加熱により前記第１小径部を加熱する工程と；
前記２次コイル部材内に前記３次コイル部材の少なくとも一部が配置されたときに、前記１次コイル部材、前記２次コイル部材、及び前記３次コイル部材を一体にして前記軸線方向の一方側に移動させて、誘導加熱により前記第２小径部を加熱する工程と；
を有する移動焼入れ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動焼入れ装置及び移動焼入れ方法に関する。
本願は、２０１８年３月２２日に、日本に出願された特願２０１８－０５５２１６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１８年３月２２日に、日本に出願された特願２０１８－０５５２１６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
従来、軸状体を誘導加熱により移動焼入れし、軸状体の疲労強度を高めることが行われている。ここで言う、移動焼入れ（ｔｒａｖｅｒｓｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）とは、軸状体に対してコイル部材等を軸線方向に移動させながら焼入れすることを意味する。
誘導加熱では、環状に形成された１次コイル部材内に軸状体を挿入し、１次コイル部材に高周波電流を流して誘導加熱により軸状体を加熱する。誘導加熱では、軸状体と１次コイル部材との距離（エアーギャップ）が短いほど軸状体が効率よく加熱される。このため、軸状体が、本体部と、本体部に設けられ本体部よりも径が小さい小径部と、を備える場合には、本体部に比べて小径部が加熱されにくいという課題がある。
誘導加熱では、環状に形成された１次コイル部材内に軸状体を挿入し、１次コイル部材に高周波電流を流して誘導加熱により軸状体を加熱する。誘導加熱では、軸状体と１次コイル部材との距離（エアーギャップ）が短いほど軸状体が効率よく加熱される。このため、軸状体が、本体部と、本体部に設けられ本体部よりも径が小さい小径部と、を備える場合には、本体部に比べて小径部が加熱されにくいという課題がある。
【0003】
この課題に対して、１次コイル部材の内側に、１次コイル部材の内径よりも外径が小さい２次コイル部材を備える移動焼入れ装置が提案されている（例えば、特許文献１から３参照）。これらの移動焼入れ装置では、複数のコイル部材が同心円状に配置されているため、エアーギャップは周方向に均一になる。巻き数を多くした電流効率の良いコイル部材を用いることができるため、少ない電流でむらなく効率的に軸状体を加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】日本国特公昭５２－０２１２１５号公報
【文献】日本国特開２０１５－１０８１８８号公報
【文献】日本国特開２０００－８７１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１から３で開示された移動焼入れ装置は、軸状体の軸線方向に沿った中央部から端部に向かうに従い、本体部、本体部よりも外径が小さい第１小径部、第１小径部よりも外径が小さい第２小径部、が順に連なる軸状体を効率良く移動焼入れできないという問題がある。
この理由は、２次コイル部材の内径を第２小径部の外径に合わせると、２次コイル部材内に第１小径部が挿入できなくなり、２次コイル部材の内径を第１小径部の外径に合わせると、２次コイル部材内に第２小径部を挿入したときに、２次コイル部材と第２小径部とのエアーギャップが大きくなり、効率的に移動焼入れできなくなるためである。
この理由は、２次コイル部材の内径を第２小径部の外径に合わせると、２次コイル部材内に第１小径部が挿入できなくなり、２次コイル部材の内径を第１小径部の外径に合わせると、２次コイル部材内に第２小径部を挿入したときに、２次コイル部材と第２小径部とのエアーギャップが大きくなり、効率的に移動焼入れできなくなるためである。
【0006】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、本体部だけでなく、本体部の端部に設けられた第１小径部、及び第１小径部の端部に設けられた第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる移動焼入れ装置及び移動焼入れ方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、この発明は以下の態様を提案している。
（１）本発明の一態様に係る移動焼入れ装置は、本体部と、前記本体部の軸線方向の一方側の端部に設けられて前記本体部よりも外径が小さい第１小径部と、前記第１小径部の前記軸線方向の一方側の端部に設けられて前記第１小径部よりも外径が小さい第２小径部と、を備える軸状体に、移動焼入れを行う装置であって、環状に形成されて高周波電流が流され、前記本体部に外挿される１次コイル部材と；環状に形成され、前記軸状体の前記第１小径部に外挿され前記１次コイル部材内に配置可能な２次コイル部材と；環状に形成され、前記軸状体の前記第２小径部に外挿され前記２次コイル部材内に配置可能な３次コイル部材と；を備える。
（１）本発明の一態様に係る移動焼入れ装置は、本体部と、前記本体部の軸線方向の一方側の端部に設けられて前記本体部よりも外径が小さい第１小径部と、前記第１小径部の前記軸線方向の一方側の端部に設けられて前記第１小径部よりも外径が小さい第２小径部と、を備える軸状体に、移動焼入れを行う装置であって、環状に形成されて高周波電流が流され、前記本体部に外挿される１次コイル部材と；環状に形成され、前記軸状体の前記第１小径部に外挿され前記１次コイル部材内に配置可能な２次コイル部材と；環状に形成され、前記軸状体の前記第２小径部に外挿され前記２次コイル部材内に配置可能な３次コイル部材と；を備える。
【0008】
この態様によれば、本体部を移動焼入れするときには、本体部に１次コイル部材を外挿し、軸線方向に移動する１次コイル部材に高周波電流を流す。１次コイル部材と本体部とが電磁誘導することにより本体部が加熱され、この後で、例えば、１次コイル部材の後を追って軸線方向に移動する冷却部により本体部を冷却して、本体部を移動焼入れする。
第１小径部を移動焼入れするときには、第１小径部に２次コイル部材及び１次コイル部材を外挿し、軸線方向に移動する１次コイル部材に高周波電流を流す。１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と第１小径部とが電磁誘導することにより第１小径部に渦電流が流れて、第１小径部が加熱され、移動焼入れされる。このように、１次コイル部材と第１小径部との間に２次コイル部材が配置されることにより、第１小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第１小径部の外周と２次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、移動焼入れが効率的に行われる。
第１小径部を移動焼入れするときには、第１小径部に２次コイル部材及び１次コイル部材を外挿し、軸線方向に移動する１次コイル部材に高周波電流を流す。１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と第１小径部とが電磁誘導することにより第１小径部に渦電流が流れて、第１小径部が加熱され、移動焼入れされる。このように、１次コイル部材と第１小径部との間に２次コイル部材が配置されることにより、第１小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第１小径部の外周と２次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、移動焼入れが効率的に行われる。
【0009】
第２小径部を移動焼入れするときには、第２小径部に３次コイル部材、２次コイル部材、及び１次コイル部材を外挿し、軸線方向に移動する１次コイル部材に高周波電流を流す。１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と３次コイル部材とが電磁誘導して３次コイル部材に渦電流が流れる。すると、３次コイル部材と第２小径部とが電磁誘導することにより第２小径部に渦電流が流れて、第２小径部が加熱され、移動焼入れされる。このように、１次コイル部材と第２小径部との間に２次コイル部材及び３次コイル部材が配置されることにより、第２小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第２小径部の外周と３次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、移動焼入れが効率的に行われる。
以上のように、本体部だけでなく、第１小径部及び第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる。
なお、本願明細書において言う「環状」とは、「全体としての形状が円い」ことを意味するものであり、本願発明で用いられる各種コイルのようにその環状の周方向に沿った一部に欠損部があるものを含めて「環状」と呼ぶ。
以上のように、本体部だけでなく、第１小径部及び第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる。
なお、本願明細書において言う「環状」とは、「全体としての形状が円い」ことを意味するものであり、本願発明で用いられる各種コイルのようにその環状の周方向に沿った一部に欠損部があるものを含めて「環状」と呼ぶ。
【0010】
（２）上記（１）に記載の移動焼入れ装置において以下の構成を採用してもよい：前記２次コイル部材の周方向の一部に、第２欠損部が形成され；前記３次コイル部材の周方向の一部に、第３欠損部が形成され；前記第２欠損部の周方向の位置と、前記第３欠損部の周方向の位置とが、少なくとも一部において互いに重なっている。
この場合、２次コイル部材と３次コイル部材とが周方向で互いに重なる範囲を広くとることができる。その結果、電磁誘導に寄与しない範囲を小さく抑えることができる。
この場合、２次コイル部材と３次コイル部材とが周方向で互いに重なる範囲を広くとることができる。その結果、電磁誘導に寄与しない範囲を小さく抑えることができる。
【0011】
（３）本発明の一態様に係る移動焼入れ方法は、本体部と、前記本体部の軸線方向の一方側の端部に設けられ前記本体部よりも外径が小さい第１小径部と、前記第１小径部の前記軸線方向の一方側の端部に設けられ前記第１小径部よりも外径が小さい第２小径部と、を備える軸状体に、移動焼入れを行う方法であって、前記第２小径部の前記軸線方向の一方側の端部に、環状に形成された３次コイル部材を外挿し、前記３次コイル部材に、環状に形成された２次コイル部材の少なくとも一部を外挿し、前記２次コイル部材に、環状に形成されて高周波電流が流される１次コイル部材の少なくとも一部を外挿し、前記３次コイル部材、前記２次コイル部材、及び前記１次コイル部材を一体にして前記軸線方向の他方側に移動させて、誘導加熱により前記第２小径部を加熱する工程と；前記３次コイル部材を前記第２小径部の前記軸線方向の他方側の端部に外挿する、又は、前記３次コイル部材を前記軸線方向の一方側に退避させた状態で、前記２次コイル部材及び前記１次コイル部材を一体にして前記軸線方向の他方側に移動させて、誘導加熱により前記第１小径部を加熱する工程と；前記２次コイル部材を前記第１小径部の前記軸線方向の他方側の端部に外挿する、又は、前記２次コイル部材を前記軸線方向の一方側に退避させた状態で、前記１次コイル部材を前記軸線方向の他方側に移動させて、誘導加熱により前記本体部を加熱する工程と；を有する。
【0012】
この態様によれば、軸状体に対して相対的に１次コイル部材を軸線方向の他方側に移動させて軸状体を移動焼入れする場合、より具体的に説明すると、以下のように行う。
まず、第２小径部の軸線方向の一方側の端部に３次コイル部材、２次コイル部材、及び１次コイル部材を外挿し、３次コイル部材、２次コイル部材、及び１次コイル部材を一体にして軸線方向の他方側に向かって移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と３次コイル部材とが電磁誘導して３次コイル部材に渦電流が流れる。すると、３次コイル部材と第２小径部とが電磁誘導することにより第２小径部に渦電流が流れて、第２小径部が加熱される。このように、１次コイル部材と第２小径部との間に２次コイル部材及び３次コイル部材が配置されることにより、第２小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第２小径部の外周と３次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、第２小径部の加熱が効率的に行われる。この後で、例えば、１次コイル部材の後を追って軸線方向の他方側に向かって移動する冷却部により第２小径部を冷却して、第２小径部を移動焼入れする。
まず、第２小径部の軸線方向の一方側の端部に３次コイル部材、２次コイル部材、及び１次コイル部材を外挿し、３次コイル部材、２次コイル部材、及び１次コイル部材を一体にして軸線方向の他方側に向かって移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と３次コイル部材とが電磁誘導して３次コイル部材に渦電流が流れる。すると、３次コイル部材と第２小径部とが電磁誘導することにより第２小径部に渦電流が流れて、第２小径部が加熱される。このように、１次コイル部材と第２小径部との間に２次コイル部材及び３次コイル部材が配置されることにより、第２小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第２小径部の外周と３次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、第２小径部の加熱が効率的に行われる。この後で、例えば、１次コイル部材の後を追って軸線方向の他方側に向かって移動する冷却部により第２小径部を冷却して、第２小径部を移動焼入れする。
【0013】
次に、３次コイル部材を第２小径部の軸線方向の他方側の端部に残して、２次コイル部材及び１次コイル部材を一体にして第１小径部に外挿し、軸線方向の他方側に向かって移動させる。ここで、３次コイル部材は、第２小径部の軸線方向の他方側の端部を加熱した後、この端部の冷却が始まる前に直ちに軸線方向の一方側に退避させることが望ましい。なぜなら、第２小径部を加熱する際に温度が高くなった３次コイル部材を第２小径部から退避させることにより、第２小径部の端部の冷却効率が高まるためである。
高周波電流が流れる１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と第１小径部とが電磁誘導することにより第１小径部に渦電流が流れて、第１小径部が加熱される。このように、１次コイル部材と第１小径部との間に２次コイル部材が配置されることにより、第１小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第１小径部の外周と２次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、第１小径部の移動焼入れが効率的に行われる。
高周波電流が流れる１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と第１小径部とが電磁誘導することにより第１小径部に渦電流が流れて、第１小径部が加熱される。このように、１次コイル部材と第１小径部との間に２次コイル部材が配置されることにより、第１小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第１小径部の外周と２次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、第１小径部の移動焼入れが効率的に行われる。
【0014】
次に、２次コイル部材を第１小径部の軸線方向の他方側の端部に残して、１次コイル部材を本体部に外挿し、軸線方向の他方側に向かって移動させる。ここで、２次コイル部材は、第１小径部の軸線方向の他方側の端部を加熱した後、この端部の冷却が始まる前に直ちに軸線方向の一方側に退避させることが望ましい。なぜなら、第１小径部を加熱する際に温度が高くなった２次コイル部材を第１小径部から退避させることにより、第１小径部の端部の冷却効率が高まるためである。
高周波電流が流れる１次コイル部材と本体部とが電磁誘導することにより、本体部が加熱される。
なお、第２小径部と同様に、第１小径部及び本体部は、加熱された後で冷却部により冷却される。
以上のように、軸状体に対して１次コイル部材を軸線方向の他方側に相対的に移動して軸状体を移動焼入れする場合に、本体部だけでなく、第１小径部及び第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる。
高周波電流が流れる１次コイル部材と本体部とが電磁誘導することにより、本体部が加熱される。
なお、第２小径部と同様に、第１小径部及び本体部は、加熱された後で冷却部により冷却される。
以上のように、軸状体に対して１次コイル部材を軸線方向の他方側に相対的に移動して軸状体を移動焼入れする場合に、本体部だけでなく、第１小径部及び第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる。
【0015】
（４）本発明の他の態様に係る移動焼入れ方法は、本体部と、前記本体部の軸線方向の一方側の端部に設けられ前記本体部よりも外径が小さい第１小径部と、前記第１小径部の前記軸線方向の一方側の端部に設けられ前記第１小径部よりも外径が小さい第２小径部と、を備える軸状体に、移動焼入れを行う方法であって、前記第１小径部の前記軸線方向の他方側の端部に、環状に形成された２次コイル部材を外挿し、前記第２小径部の前記軸線方向の他方側の端部に、環状に形成された３次コイル部材を外挿し、環状に形成されて高周波電流が流される１次コイル部材を前記本体部に外挿しつつ、前記１次コイル部材を前記軸線方向の一方側に移動させて、誘導加熱により前記本体部を加熱する工程と；前記１次コイル部材内に前記２次コイル部材の少なくとも一部が配置されたときに、前記１次コイル部材及び前記２次コイル部材を一体にして前記軸線方向の一方側に移動させて、誘導加熱により前記第１小径部を加熱する工程と；前記２次コイル部材内に前記３次コイル部材の少なくとも一部が配置されたときに、前記１次コイル部材、前記２次コイル部材、及び前記３次コイル部材を一体にして前記軸線方向の一方側に移動させて、誘導加熱により前記第２小径部を加熱する工程と；を有する。
【0016】
この態様によれば、軸状体に対して相対的に１次コイル部材を軸線方向の一方側に移動させて軸状体を移動焼入れする場合、より具体的に説明すると、以下のように行う。
まず、１次コイル部材を本体部に外挿し、軸線方向の一方側に向かって移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材と本体部とが電磁誘導することにより、本体部が加熱される。この後で、例えば、１次コイル部材の後を追って軸線方向の一方側に向かって移動する冷却部により冷却して、本体部を移動焼入れする。
次に、第１小径部の軸線方向の他方側の端部に外挿した２次コイル部材の少なくとも一部を１次コイル部材が外挿したら、１次コイル部材及び２次コイル部材を一体にして軸線方向の一方側に向かって移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と第１小径部とが電磁誘導することにより第１小径部に渦電流が流れて、第１小径部が加熱される。このように、１次コイル部材と第１小径部との間に２次コイル部材が配置されることにより、第１小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第１小径部の外周と２次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、第１小径部の移動焼入れが効率的に行われる。
まず、１次コイル部材を本体部に外挿し、軸線方向の一方側に向かって移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材と本体部とが電磁誘導することにより、本体部が加熱される。この後で、例えば、１次コイル部材の後を追って軸線方向の一方側に向かって移動する冷却部により冷却して、本体部を移動焼入れする。
次に、第１小径部の軸線方向の他方側の端部に外挿した２次コイル部材の少なくとも一部を１次コイル部材が外挿したら、１次コイル部材及び２次コイル部材を一体にして軸線方向の一方側に向かって移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と第１小径部とが電磁誘導することにより第１小径部に渦電流が流れて、第１小径部が加熱される。このように、１次コイル部材と第１小径部との間に２次コイル部材が配置されることにより、第１小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第１小径部の外周と２次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、第１小径部の移動焼入れが効率的に行われる。
【0017】
次に、第２小径部の軸線方向の他方側の端部に外挿した３次コイル部材を、一体となって移動する１次コイル部材及び２次コイル部材の少なくとも一部が外挿したら、１次コイル部材、２次コイル部材、及び３次コイル部材を一体にして軸線方向の一方側に向かって移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材と２次コイル部材とが電磁誘導して２次コイル部材に渦電流が流れる。すると、２次コイル部材と３次コイル部材とが電磁誘導して３次コイル部材に渦電流が流れる。すると、３次コイル部材と第２小径部とが電磁誘導することにより第２小径部に渦電流が流れて、第２小径部が加熱される。このように、１次コイル部材と第２小径部との間に２次コイル部材及び３次コイル部材が配置されることにより、第２小径部の外周と１次コイル部材の内周との間のエアーギャップが、第２小径部の外周と３次コイル部材の内周との間のエアーギャップへと小さくなり、第２小径部の移動焼入れが効率的に行われる。
なお、本体部と同様に、第１小径部及び第２小径部は、加熱された後で冷却部により冷却される。
以上のように、軸状体に対して相対的に１次コイル部材を軸線方向の一方側に向かって移動させて軸状体を移動焼入れする場合に、本体部だけでなく、第１小径部及び第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる。
なお、本体部と同様に、第１小径部及び第２小径部は、加熱された後で冷却部により冷却される。
以上のように、軸状体に対して相対的に１次コイル部材を軸線方向の一方側に向かって移動させて軸状体を移動焼入れする場合に、本体部だけでなく、第１小径部及び第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる。
【発明の効果】
【0018】
上記各態様の移動焼入れ装置及び移動焼入れ方法によれば、本体部だけでなく、本体部の端部に設けられた第１小径部、及び第１小径部の端部に設けられた第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施形態の移動焼入れ装置の一部を破断して模式的に示す側面図である。
【図3】同実施形態における移動焼入れ方法を示すフローチャートである。
【図4】同実施形態の移動焼入れ方法において第１小径部第１焼入れ工程を説明する図であって、要部の縦断面図である。
【図5】同実施形態の移動焼入れ方法における本体部焼入れ工程を説明する図であって、要部の縦断面図である。
【図6】同実施形態の移動焼入れ方法における第１小径部第２焼入れ工程を説明する図であって、要部の縦断面図である。
【図7】同実施形態の移動焼入れ方法における第２小径部第２焼入れ工程を説明する図であって、要部の縦断面図である。
【図8】同実施形態の移動焼入れ装置のシミュレーションに用いた解析モデルの側面図である。
【図9】実施例の移動焼入れ装置によるシミュレーション結果を示す図である。
【図10】比較例の移動焼入れ装置によるシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明に係る移動焼入れ装置の一実施形態を、図１から図１０を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の移動焼入れ装置１は、鉄道車両用の車軸等の軸状体１０１に、高周波電流を用いて移動焼入れ（ｔｒａｖｅｒｓｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）を行うための装置である。
まず、軸状体１０１について説明する。軸状体１０１は、本体部１０２と、本体部１０２の軸線Ｃ方向の一方側（他方側）Ｄ１の端部に設けられた第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａと、本体部１０２の軸線Ｃ方向の他方側（一方側）Ｄ２の端部に設けられた第１小径部１０３Ｂ及び第２小径部１０４Ｂと、を備えている。
図１及び図２に示すように、本実施形態の移動焼入れ装置１は、鉄道車両用の車軸等の軸状体１０１に、高周波電流を用いて移動焼入れ（ｔｒａｖｅｒｓｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）を行うための装置である。
まず、軸状体１０１について説明する。軸状体１０１は、本体部１０２と、本体部１０２の軸線Ｃ方向の一方側（他方側）Ｄ１の端部に設けられた第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａと、本体部１０２の軸線Ｃ方向の他方側（一方側）Ｄ２の端部に設けられた第１小径部１０３Ｂ及び第２小径部１０４Ｂと、を備えている。
【0021】
本体部１０２、第１小径部１０３Ａ，１０３Ｂ、及び第２小径部１０４Ａ，１０４Ｂは、それぞれ円柱状に形成され、本体部１０２の軸線Ｃと同軸に配置されている。第１小径部１０３Ａ，１０３Ｂの外径は互いに同等であり、本体部１０２の外径よりも小さい。第２小径部１０４Ａ，１０４Ｂの外径は互いに同等であり、第１小径部１０３Ａ，１０３Ｂの外径よりも小さい。
第２小径部１０４Ａは、第１小径部１０３Ａの下端部に設けられ、その下端面が軸状体１０１の下端に達している。第２小径部１０４Ｂは、第１小径部１０３Ｂの上端部に設けられ、その上端面が軸状体１０１の上端に達している。
軸状体１０１は、フェライト相である、炭素鋼、鉄（Ｆｅ）を９５重量％以上含有する低合金鋼等の導電性を有する材料で形成されている。
第２小径部１０４Ａは、第１小径部１０３Ａの下端部に設けられ、その下端面が軸状体１０１の下端に達している。第２小径部１０４Ｂは、第１小径部１０３Ｂの上端部に設けられ、その上端面が軸状体１０１の上端に達している。
軸状体１０１は、フェライト相である、炭素鋼、鉄（Ｆｅ）を９５重量％以上含有する低合金鋼等の導電性を有する材料で形成されている。
【0022】
移動焼入れ装置１は、支持部材６と、１次コイル部材１１と、２次コイル部材１６Ａ，１６Ｂと、３次コイル部材２６Ａ，２６Ｂと、冷却環（冷却部）３６と、制御部４６と、を備えている。
本実施形態では、２次コイル部材１６Ａの構成と２次コイル部材１６Ｂの構成とが、上下方向に直交する基準面に対して面対称である。このため、２次コイル部材１６Ａの構成を、数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ａ」を付加することで示す。２次コイル部材１６Ｂのうち２次コイル部材１６Ａに対応する構成を、２次コイル部材１６Ａと同一の数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。３次コイル部材２６Ａ，２６Ｂ、及び後述する第２支持部１８Ａ，１８Ｂ等についても同様である。例えば、第２支持部１８Ａの第２支持片１９Ａと第２支持部１８Ｂの第２支持片１９Ｂとは、基準面に対して面対称の構成である。
本実施形態では、２次コイル部材１６Ａの構成と２次コイル部材１６Ｂの構成とが、上下方向に直交する基準面に対して面対称である。このため、２次コイル部材１６Ａの構成を、数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ａ」を付加することで示す。２次コイル部材１６Ｂのうち２次コイル部材１６Ａに対応する構成を、２次コイル部材１６Ａと同一の数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。３次コイル部材２６Ａ，２６Ｂ、及び後述する第２支持部１８Ａ，１８Ｂ等についても同様である。例えば、第２支持部１８Ａの第２支持片１９Ａと第２支持部１８Ｂの第２支持片１９Ｂとは、基準面に対して面対称の構成である。
【0023】
図１に示すように、支持部材６は、下方センター７と、上方センター８と、を備えている。下方センター７は、軸状体１０１の第２小径部１０４Ａを第２小径部１０４Ａの下方から支持している。上方センター８は、軸状体１０１の第２小径部１０４Ｂを第２小径部１０４Ｂの上方から支持している。下方センター７及び上方センター８は、軸線Ｃが上下方向に沿い、軸線Ｃ方向の一方側Ｄ１が下方、他方側Ｄ２が上方となるように軸状体１０１を支持している。
【0024】
１次コイル部材１１は、コイルの素線を螺旋状に巻いた環状に形成されている。１次コイル部材１１の内径は、本体部１０２の外径よりも大きい。１次コイル部材１１は、本体部１０２に外挿される。ここで言うＡ（例えば、本体部１０２等）に外挿されるとは、Ａに対して軸線Ｃ方向に移動して、Ａの外側を囲うように配置されることを意味する。
１次コイル部材１１の各端部は、カーレントトランス１２に電気的及び機械的に連結されている。カーレントトランス１２は、１次コイル部材１１に高周波電流を流す。
１次コイル部材１１の各端部は、カーレントトランス１２に電気的及び機械的に連結されている。カーレントトランス１２は、１次コイル部材１１に高周波電流を流す。
【0025】
図１及び図２に示すように、２次コイル部材１６Ａは、環状に形成されている。２次コイル部材１６Ａには、渦電流を発生させるために、２次コイル部材１６Ａの周方向（以下、単に周方向と言う）の一部に２次コイル部材１６Ａが配置されない第２欠損部１６ａＡが形成されている。この周方向は、１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ｂ、及び３次コイル部材２６Ａ，２６Ｂの周方向と一致する。２次コイル部材１６Ａの内径は、軸状体１０１の第１小径部１０３Ａの外径よりも大きい。２次コイル部材１６Ａの外径は、１次コイル部材１１の内径よりも小さい。２次コイル部材１６Ａは、軸状体１０１の第１小径部１０３Ａに外挿され、１次コイル部材１１内に、第１小径部１０３Ａ及び１次コイル部材１１から互いに離間した状態で配置可能である。
【0026】
２次コイル部材１６Ａには、第２支持部１８Ａが固定されている。第２支持部１８Ａは、２次コイル部材１６Ａから下方に向かって延びる第２支持片１９Ａと、第２支持片１９Ａから径方向外側に向かって延びる第２連結片２０Ａと、を備えている。第２連結片２０Ａは、第２支持片１９Ａにおける２次コイル部材１６Ａが固定された端部とは反対の端部から径方向外側に向かって延びている。第２支持部１８Ａは、例えば、電気的な絶縁性を有する棒状部材をＬ字に折り曲げて形成されている。
第２連結片２０Ａには、第２移動部２１Ａが接続されている。第２移動部２１Ａは、例えば、図示しない３軸ステージ及び駆動モータを備えていて、第２支持部１８Ａを介して２次コイル部材１６Ａを、上下方向及び水平面に沿う方向に移動させることができる。
第２連結片２０Ａには、第２移動部２１Ａが接続されている。第２移動部２１Ａは、例えば、図示しない３軸ステージ及び駆動モータを備えていて、第２支持部１８Ａを介して２次コイル部材１６Ａを、上下方向及び水平面に沿う方向に移動させることができる。
【0027】
２次コイル部材１６Ｂは、２次コイル部材１６Ａと同様に構成されている。
２次コイル部材１６Ａと同様に、２次コイル部材１６Ｂには第２支持部１８Ｂ及び第２移動部２１Ｂが接続されている。
２次コイル部材１６Ａと同様に、２次コイル部材１６Ｂには第２支持部１８Ｂ及び第２移動部２１Ｂが接続されている。
【0028】
３次コイル部材２６Ａは、環状に形成されている。３次コイル部材２６Ａには、２次コイル部材１６Ａと同様に、周方向の一部に３次コイル部材２６Ａが配置されない第３欠損部２６ａＡが形成されている。この第３欠損部２６ａＡ、及び前述の２次コイル部材１６Ａの第２欠損部１６ａＡは、周方向において同等の位置に形成されている。すなわち、３次コイル部材２６Ａの第３欠損部２６ａＡ及び２次コイル部材１６Ａの第２欠損部１６ａＡは、周方向において少なくとも一部が互いに重なる位置、より好ましくは周方向において完全に一致する位置に形成されている。
３次コイル部材２６Ａの内径は、軸状体１０１の第２小径部１０４Ａの外径よりも大きい。３次コイル部材２６Ａの外径は、２次コイル部材１６Ａの内径よりも小さい。３次コイル部材２６Ａは、軸状体１０１の第２小径部１０４Ａに外挿され、２次コイル部材１６Ａ内に、第２小径部１０４Ａ及び２次コイル部材１６Ａから互いに離間した状態で配置可能である。
３次コイル部材２６Ａの内径は、軸状体１０１の第２小径部１０４Ａの外径よりも大きい。３次コイル部材２６Ａの外径は、２次コイル部材１６Ａの内径よりも小さい。３次コイル部材２６Ａは、軸状体１０１の第２小径部１０４Ａに外挿され、２次コイル部材１６Ａ内に、第２小径部１０４Ａ及び２次コイル部材１６Ａから互いに離間した状態で配置可能である。
【0029】
２次コイル部材１６Ａと同様に、３次コイル部材２６Ａには第３支持部２８Ａ及び第３移動部３１Ａが接続されている。第３支持部２８Ａは、第２支持片１９Ａ、第２連結片２０Ａと同様に構成された、第３支持片２９Ａ、第３連結片３０Ａを備えている。
３次コイル部材２６Ｂは、３次コイル部材２６Ａと同様に構成されている。３次コイル部材２６Ａと同様に、３次コイル部材２６Ｂには第３支持部２８Ｂ及び第３移動部３１Ｂが接続されている。１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ａ，１６Ｂ、３次コイル部材２６Ａ，２６Ｂは、銅等の導電性を有する材料で形成されている。
３次コイル部材２６Ｂは、３次コイル部材２６Ａと同様に構成されている。３次コイル部材２６Ａと同様に、３次コイル部材２６Ｂには第３支持部２８Ｂ及び第３移動部３１Ｂが接続されている。１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ａ，１６Ｂ、３次コイル部材２６Ａ，２６Ｂは、銅等の導電性を有する材料で形成されている。
【0030】
図１に示すように、冷却環３６は、環状に形成されている。冷却環３６内には内部空間３６ａが形成されている。冷却環３６の内周面には、内部空間３６ａに連通する複数のノズル３６ｂが周方向に互いに離間して形成されている。冷却環３６の内部には、軸状体１０１が挿入される。冷却環３６は、１次コイル部材１１よりも下方に配置されている。
冷却環３６には、ポンプ３７が連結されている。ポンプ３７は、水等の冷却液Ｌを冷却環３６の内部空間３６ａ内に供給する。内部空間３６ａに供給された冷却液Ｌは、複数のノズル３６ｂを通して軸状体１０１に向かって噴出し、軸状体１０１を冷却する。
冷却環３６には、ポンプ３７が連結されている。ポンプ３７は、水等の冷却液Ｌを冷却環３６の内部空間３６ａ内に供給する。内部空間３６ａに供給された冷却液Ｌは、複数のノズル３６ｂを通して軸状体１０１に向かって噴出し、軸状体１０１を冷却する。
【0031】
１次コイル部材１１、カーレントトランス１２、冷却環３６、及びポンプ３７は、支え板３９に固定されている。支え板３９には、ピニオンギヤ３９ａが回転自在に固定されている。支え板３９には、ピニオンギヤ３９ａを回転駆動するモータ４０が取付けられている。
支え板３９は、図示されないガイドレールを介してラック４２に連結されている。支え板３９は、前記ガイドレールにより、ラック４２に対して相対的に上下方向に移動自在となっている。そして、ピニオンギヤ３９ａは、ラック４２の歯に対して噛合している。そのため、制御部４６がモータ４０を駆動させると、ピニオンギヤ３９ａが回転し、ラック４２に対して支え板３９が上方又は下方に移動する。
支え板３９は、図示されないガイドレールを介してラック４２に連結されている。支え板３９は、前記ガイドレールにより、ラック４２に対して相対的に上下方向に移動自在となっている。そして、ピニオンギヤ３９ａは、ラック４２の歯に対して噛合している。そのため、制御部４６がモータ４０を駆動させると、ピニオンギヤ３９ａが回転し、ラック４２に対して支え板３９が上方又は下方に移動する。
【0032】
制御部４６は、図示はしないが、演算回路と、メモリと、を備えている。前記メモリには、前記演算回路を駆動するための制御プログラム等が記憶されている。
制御部４６は、カーレントトランス１２、第２移動部２１Ａ，２１Ｂ、第３移動部３１Ａ，３１Ｂ、ポンプ３７、及びモータ４０に接続され、これらを制御する。
制御部４６は、カーレントトランス１２、第２移動部２１Ａ，２１Ｂ、第３移動部３１Ａ，３１Ｂ、ポンプ３７、及びモータ４０に接続され、これらを制御する。
【0033】
次に、本実施形態の移動焼入れ方法について説明する。
図３は、本実施形態における移動焼入れ方法Ｓを示すフローチャートである。
予め、軸状体１０１は、支持部材６により軸線Ｃが上下方向に沿うように支持されている。１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ａ，１６Ｂ、及び３次コイル部材２６Ａ，２６Ｂは、軸状体１０１から取外されている。
図３は、本実施形態における移動焼入れ方法Ｓを示すフローチャートである。
予め、軸状体１０１は、支持部材６により軸線Ｃが上下方向に沿うように支持されている。１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ａ，１６Ｂ、及び３次コイル部材２６Ａ，２６Ｂは、軸状体１０１から取外されている。
【0034】
まず、配置工程（図３に示すステップＳ１）において、図１に示すように、制御部４６は、モータ４０、第２移動部２１Ａ、及び第３移動部３１Ａを駆動して、３次コイル部材２６Ａに２次コイル部材１６Ａの少なくとも一部を外挿し、２次コイル部材１６Ａに１次コイル部材１１の少なくとも一部を外挿する。このとき、１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ａ、及び３次コイル部材２６Ａのそれぞれの中心軸は、軸状体１０１の中心軸（軸線Ｃ）と一致するように配置する。３次コイル部材２６Ａの外周面を２次コイル部材１６Ａの内周面から離間させ、２次コイル部材１６Ａの外周面を１次コイル部材１１の内周面から離間させておく。
【0035】
第２移動部２１Ｂ及び第３移動部３１Ｂを駆動して、第１小径部１０３Ｂの軸線Ｃ方向の下端部に２次コイル部材１６Ｂを外挿し、第２小径部１０４Ｂの軸線Ｃ方向の下端部に３次コイル部材２６Ｂを外挿する。このとき、２次コイル部材１６Ｂ、及び３次コイル部材２６Ｂのそれぞれの中心軸は、軸状体１０１の中心軸と一致させるように配置する。第１小径部１０３Ｂの外周面から２次コイル部材１６Ｂの内周面を離間させ、第２小径部１０４Ｂの外周面から３次コイル部材２６Ｂの内周面を離間させておく。
カーレントトランス１２を駆動して１次コイル部材１１に高周波電流を流す。ポンプ３７を駆動して、冷却環３６の複数のノズル３６ｂから冷却液Ｌを噴出させる。
配置工程Ｓ１が終了すると、ステップＳ３に移行する。
カーレントトランス１２を駆動して１次コイル部材１１に高周波電流を流す。ポンプ３７を駆動して、冷却環３６の複数のノズル３６ｂから冷却液Ｌを噴出させる。
配置工程Ｓ１が終了すると、ステップＳ３に移行する。
【0036】
次に、第２小径部第１焼入れ工程（ステップＳ３）において、制御部４６は、モータ４０、第２移動部２１Ａ、及び第３移動部３１Ａを駆動して、３次コイル部材２６Ａ、２次コイル部材１６Ａ、及び１次コイル部材１１を一体にして上方に移動させる。図１に示すように、一体にして移動している３次コイル部材２６Ａ、２次コイル部材１６Ａ、及び１次コイル部材１１を第２小径部１０４Ａの下端部に外挿し、誘導加熱により第２小径部１０４Ａをその下端部から上端部まで加熱する。このとき、３次コイル部材２６Ａの内周面を第２小径部１０４Ａの外周面から離間させておく。
図２に示すように、１次コイル部材１１に方向Ｅ１に電流が流れると、電磁誘導により２次コイル部材１６Ａの外表面に方向Ｅ２の渦電流が流れる。２次コイル部材１６Ａの外表面に方向Ｅ２の渦電流が流れると、３次コイル部材２６Ａの外表面に方向Ｅ３の渦電流が流れる。さらに、３次コイル部材２６Ａの外表面に方向Ｅ３の渦電流が流れると、第２小径部１０４Ａの外表面に方向Ｅ４の渦電流が流れる。こうして第２小径部１０４Ａの外表面に方向Ｅ４に流れる渦電流により、第２小径部１０４Ａが加熱される。
図２に示すように、１次コイル部材１１に方向Ｅ１に電流が流れると、電磁誘導により２次コイル部材１６Ａの外表面に方向Ｅ２の渦電流が流れる。２次コイル部材１６Ａの外表面に方向Ｅ２の渦電流が流れると、３次コイル部材２６Ａの外表面に方向Ｅ３の渦電流が流れる。さらに、３次コイル部材２６Ａの外表面に方向Ｅ３の渦電流が流れると、第２小径部１０４Ａの外表面に方向Ｅ４の渦電流が流れる。こうして第２小径部１０４Ａの外表面に方向Ｅ４に流れる渦電流により、第２小径部１０４Ａが加熱される。
【0037】
高周波電流が流れる１次コイル部材１１と、第２小径部１０４Ａとが、２次コイル部材１６Ａ及び３次コイル部材２６Ａを介して電磁誘導することにより、１次コイル部材１１の内周面と第２小径部１０４Ａの外周面との間のエアーギャップが、第２小径部１０４Ａの外周面と３次コイル部材２６Ａの内周面との間のエアーギャップへと小さくなる。１次コイル部材１１の後を追って上方に移動する冷却環３６により第２小径部１０４Ａを冷却して、第２小径部１０４Ａを移動焼入れする。
【0038】
なお、第２小径部第１焼入れ工程Ｓ３、及び後述する第１小径部第１焼入れ工程Ｓ５、本体部焼入れ工程Ｓ７、第１小径部第２焼入れ工程Ｓ９、第２小径部第２焼入れ工程Ｓ１１では、軸状体１０１に対する１次コイル部材１１及び冷却環３６の上方への移動は止めずに継続させながら移動焼入れする。
第２小径部第１焼入れ工程Ｓ３が終了すると、ステップＳ５に移行する。
第２小径部第１焼入れ工程Ｓ３が終了すると、ステップＳ５に移行する。
【0039】
次に、第１小径部第１焼入れ工程（ステップＳ５）において、制御部４６は、図４に示すように、第３移動部３１Ａの駆動を停止させて、３次コイル部材２６Ａを第２小径部１０４Ａの上端部又は下端部に外挿した状態で停止させる。そして、モータ４０及び第２移動部２１Ａを駆動して、２次コイル部材１６Ａ及び１次コイル部材１１を一体にして上方に移動させて、誘導加熱により第１小径部１０３Ａを加熱する。このとき、第１小径部１０３Ａの外周面から２次コイル部材１６Ａの内周面を離間させておく。
なお、３次コイル部材２６Ａを第２小径部１０４Ａの上端部に外挿した状態で停止させるのに代えて、第２小径部１０４Ａを加熱した後であって第２小径部１０４Ａを冷却する前に、３次コイル部材２６Ａを下方に退避させる方が望ましい。この理由は、（１）第２小径部１０４Ａを加熱する際に温度が高くなった３次コイル部材２６Ａを第２小径部１０４Ａから退避させてさらなる加熱を防ぐこと、及び、（２）冷却環３６から噴出した冷却液Ｌが第２小径部１０４Ａの上端部に当たりやすくなること、の２点により、第２小径部１０４Ａの端部の冷却効率が高まるためである。
第１小径部第１焼入れ工程Ｓ５が終了すると、ステップＳ７に移行する。
なお、３次コイル部材２６Ａを第２小径部１０４Ａの上端部に外挿した状態で停止させるのに代えて、第２小径部１０４Ａを加熱した後であって第２小径部１０４Ａを冷却する前に、３次コイル部材２６Ａを下方に退避させる方が望ましい。この理由は、（１）第２小径部１０４Ａを加熱する際に温度が高くなった３次コイル部材２６Ａを第２小径部１０４Ａから退避させてさらなる加熱を防ぐこと、及び、（２）冷却環３６から噴出した冷却液Ｌが第２小径部１０４Ａの上端部に当たりやすくなること、の２点により、第２小径部１０４Ａの端部の冷却効率が高まるためである。
第１小径部第１焼入れ工程Ｓ５が終了すると、ステップＳ７に移行する。
【0040】
次に、本体部焼入れ工程（ステップＳ７）において、制御部４６は、第２移動部２１Ａの駆動を停止させて、図５に示すように、２次コイル部材１６Ａを第１小径部１０３Ａの上端部又は下端部に外挿した状態で停止させる。そして、モータ４０を駆動して、１次コイル部材１１を、本体部１０２に外挿しつつ上方に移動させて、誘導加熱により本体部１０２を加熱する。このとき、本体部１０２の外周面から１次コイル部材１１の内周面を離間させておく。
なお、２次コイル部材１６Ａを第１小径部１０３Ａの上端部に外挿した状態で停止させるのに代えて、本体部１０２を加熱した後であって本体部１０２を冷却する前に、２次コイル部材１６Ａを下方に退避させる方が望ましい。この理由は、（１）本体部１０２を加熱する際に温度が高くなった２次コイル部材１６Ａを本体部１０２から退避させてさらなる加熱を防ぐこと、及び、（２）冷却環３６から噴出した冷却液Ｌが第１小径部１０３Ａの上端部に当たりやすくなること、の２点により、第１小径部１０３Ａの端部の冷却効率が高まるためである。
本体部焼入れ工程Ｓ７が終了すると、ステップＳ９に移行する。
なお、２次コイル部材１６Ａを第１小径部１０３Ａの上端部に外挿した状態で停止させるのに代えて、本体部１０２を加熱した後であって本体部１０２を冷却する前に、２次コイル部材１６Ａを下方に退避させる方が望ましい。この理由は、（１）本体部１０２を加熱する際に温度が高くなった２次コイル部材１６Ａを本体部１０２から退避させてさらなる加熱を防ぐこと、及び、（２）冷却環３６から噴出した冷却液Ｌが第１小径部１０３Ａの上端部に当たりやすくなること、の２点により、第１小径部１０３Ａの端部の冷却効率が高まるためである。
本体部焼入れ工程Ｓ７が終了すると、ステップＳ９に移行する。
【0041】
次に、第１小径部第２焼入れ工程（ステップＳ９）において、制御部４６は、モータ４０及び第２移動部２１Ｂを駆動して、図６に示すように、１次コイル部材１１内に２次コイル部材１６Ｂの少なくとも一部が配置されたときに、１次コイル部材１１及び２次コイル部材１６Ｂを一体にして上方に移動して、誘導加熱により第１小径部１０３Ｂを加熱する。このとき、２次コイル部材１６Ｂの外周面から１次コイル部材１１の内周面を離間させておく。
第１小径部第２焼入れ工程Ｓ９が終了すると、ステップＳ１１に移行する。
第１小径部第２焼入れ工程Ｓ９が終了すると、ステップＳ１１に移行する。
【0042】
次に、第２小径部第２焼入れ工程（ステップＳ１１）において、制御部４６は、モータ４０、第２移動部２１Ｂ、及び第３移動部３１Ｂを駆動して、図７に示すように、２次コイル部材１６Ｂ内に３次コイル部材２６Ｂの少なくとも一部が配置されたときに、１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ｂ、及び３次コイル部材２６Ｂを一体にして上方に移動させて、誘導加熱により第２小径部１０４Ｂを加熱する。このとき、３次コイル部材２６Ｂの外周面から２次コイル部材１６Ｂの内周面を離間させておく。
なお、第１小径部第１焼入れ工程Ｓ５、本体部焼入れ工程Ｓ７、第１小径部第２焼入れ工程Ｓ９、及び第２小径部第２焼入れ工程Ｓ１１において、第１小径部１０３Ａ、本体部１０２、第１小径部１０３Ｂ、及び第２小径部１０４Ｂが加熱された後で、冷却環３６によりこれらの部分が冷却される。
第２小径部第２焼入れ工程Ｓ１１が終了すると、移動焼入れ方法Ｓの全工程が終了し、軸状体１０１全体が移動焼入れされる。移動焼入れされた軸状体１０１は、硬度が向上する。
なお、第１小径部第１焼入れ工程Ｓ５、本体部焼入れ工程Ｓ７、第１小径部第２焼入れ工程Ｓ９、及び第２小径部第２焼入れ工程Ｓ１１において、第１小径部１０３Ａ、本体部１０２、第１小径部１０３Ｂ、及び第２小径部１０４Ｂが加熱された後で、冷却環３６によりこれらの部分が冷却される。
第２小径部第２焼入れ工程Ｓ１１が終了すると、移動焼入れ方法Ｓの全工程が終了し、軸状体１０１全体が移動焼入れされる。移動焼入れされた軸状体１０１は、硬度が向上する。
【0043】
以上説明したように、本実施形態の移動焼入れ装置１によれば、本体部１０２を移動焼入れするときには、本体部１０２に１次コイル部材１１を外挿し、上方に移動する１次コイル部材１１に高周波電流を流す。１次コイル部材１１と本体部１０２とが電磁誘導することにより本体部１０２が加熱され、この後で、１次コイル部材１１の後を追って上方に移動する冷却環３６により本体部１０２を冷却して、本体部１０２を移動焼入れする。
第１小径部１０３Ａを移動焼入れするときには、第１小径部１０３Ａに２次コイル部材１６Ａ及び１次コイル部材１１を外挿し、上方に移動する１次コイル部材１１に高周波電流を流す。１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ａとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ａに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ａと第１小径部１０３Ａとが電磁誘導することにより第１小径部１０３Ａに渦電流が流れて、第１小径部１０３Ａが加熱され、移動焼入れされる。このように、１次コイル部材１１と第１小径部１０３Ａとの間に２次コイル部材１６Ａが配置されることにより、第１小径部１０３Ａの外周面と１次コイル部材１１の内周面との間のエアーギャップが、第１小径部１０３Ａの外周面と２次コイル部材１６Ａの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、移動焼入れが効率的に行われる。
第１小径部１０３Ａを移動焼入れするときには、第１小径部１０３Ａに２次コイル部材１６Ａ及び１次コイル部材１１を外挿し、上方に移動する１次コイル部材１１に高周波電流を流す。１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ａとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ａに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ａと第１小径部１０３Ａとが電磁誘導することにより第１小径部１０３Ａに渦電流が流れて、第１小径部１０３Ａが加熱され、移動焼入れされる。このように、１次コイル部材１１と第１小径部１０３Ａとの間に２次コイル部材１６Ａが配置されることにより、第１小径部１０３Ａの外周面と１次コイル部材１１の内周面との間のエアーギャップが、第１小径部１０３Ａの外周面と２次コイル部材１６Ａの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、移動焼入れが効率的に行われる。
【0044】
第２小径部１０４Ａを移動焼入れするときには、第２小径部１０４Ａに３次コイル部材２６Ａ、２次コイル部材１６Ａ、及び１次コイル部材１１を外挿し、上方に移動する１次コイル部材１１に高周波電流を流す。１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ａとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ａに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ａと３次コイル部材２６Ａとが電磁誘導することにより、３次コイル部材２６Ａに渦電流が流れる。すると、３次コイル部材２６Ａと第２小径部１０４Ａとが電磁誘導することにより、第２小径部１０４Ａに渦電流が流れて、第２小径部１０４Ａが加熱され、移動焼入れされる。このように、１次コイル部材１１と第２小径部１０４Ａとの間に２次コイル部材１６Ａ及び３次コイル部材２６Ａが配置されることにより、第２小径部１０４Ａの外周面と１次コイル部材１１の内周面との間のエアーギャップが、第２小径部１０４Ａの外周面と３次コイル部材２６Ａの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、移動焼入れが効率的に行われる。
以上のように、本体部１０２だけでなく、第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａも効率的に移動焼入れすることができる。
以上のように、本体部１０２だけでなく、第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａも効率的に移動焼入れすることができる。
【0045】
下方に第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａが形成された軸状体１０１に対して相対的に１次コイル部材１１を上方に移動させて軸状体１０１を移動焼入れする場合、以下のように軸状体１０１を移動焼入れする。
まず、第２小径部１０４Ａの下端部に３次コイル部材２６Ａ、２次コイル部材１６Ａ、及び１次コイル部材１１を外挿し、３次コイル部材２６Ａ、２次コイル部材１６Ａ、及び１次コイル部材１１を一体にして上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ａとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ａに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ａと３次コイル部材２６Ａとが電磁誘導することにより、３次コイル部材２６Ａに渦電流が流れる。すると、３次コイル部材２６Ａと第２小径部１０４Ａとが電磁誘導することにより、第２小径部１０４Ａに渦電流が流れて、第２小径部１０４Ａが加熱される。このように、１次コイル部材１１と第２小径部１０４Ａとの間に２次コイル部材１６Ａ及び３次コイル部材２６Ａが配置されることにより、１次コイル部材１１の内周面と第２小径部１０４Ａの外周面との間のエアーギャップが、第２小径部１０４Ａの外周面と３次コイル部材２６Ａの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、第２小径部１０４Ａの加熱が効率的に行われる。この後で、１次コイル部材１１の後を追って上方に移動する冷却環３６により第２小径部１０４Ａを冷却して、第２小径部１０４Ａを移動焼入れする。
まず、第２小径部１０４Ａの下端部に３次コイル部材２６Ａ、２次コイル部材１６Ａ、及び１次コイル部材１１を外挿し、３次コイル部材２６Ａ、２次コイル部材１６Ａ、及び１次コイル部材１１を一体にして上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ａとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ａに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ａと３次コイル部材２６Ａとが電磁誘導することにより、３次コイル部材２６Ａに渦電流が流れる。すると、３次コイル部材２６Ａと第２小径部１０４Ａとが電磁誘導することにより、第２小径部１０４Ａに渦電流が流れて、第２小径部１０４Ａが加熱される。このように、１次コイル部材１１と第２小径部１０４Ａとの間に２次コイル部材１６Ａ及び３次コイル部材２６Ａが配置されることにより、１次コイル部材１１の内周面と第２小径部１０４Ａの外周面との間のエアーギャップが、第２小径部１０４Ａの外周面と３次コイル部材２６Ａの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、第２小径部１０４Ａの加熱が効率的に行われる。この後で、１次コイル部材１１の後を追って上方に移動する冷却環３６により第２小径部１０４Ａを冷却して、第２小径部１０４Ａを移動焼入れする。
【0046】
次に、３次コイル部材２６Ａを第２小径部１０４Ａの上端部又は下端部に残して、２次コイル部材１６Ａ及び１次コイル部材１１を一体にして第１小径部１０３Ａに外挿し、上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ａとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ａに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ａと第１小径部１０３Ａとが電磁誘導することにより、第１小径部１０３Ａに渦電流が流れて、第１小径部１０３Ａが加熱される。このように、１次コイル部材１１と第１小径部１０３Ａとの間に２次コイル部材１６Ａが配置されることにより、１次コイル部材１１の内周面と第１小径部１０３Ａの外周面との間のエアーギャップが、第１小径部１０３Ａの外周面と２次コイル部材１６Ａの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、第１小径部１０３Ａの移動焼入れが効率的に行われる。
次に、２次コイル部材１６Ａを第１小径部１０３Ａの上端部又は下端部に残して、１次コイル部材１１を本体部１０２に外挿し、上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と本体部１０２とが電磁誘導することにより、本体部１０２が加熱される。
次に、２次コイル部材１６Ａを第１小径部１０３Ａの上端部又は下端部に残して、１次コイル部材１１を本体部１０２に外挿し、上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と本体部１０２とが電磁誘導することにより、本体部１０２が加熱される。
【0047】
なお、第２小径部１０４Ａと同様に、第１小径部１０３Ａ及び本体部１０２は、加熱された後で冷却環３６からの冷却液Ｌにより冷却される。
以上のように、軸状体１０１に対して１次コイル部材１１を上方に移動させて軸状体１０１を移動焼入れする場合に、本体部１０２だけでなく、第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａも効率的に移動焼入れすることができる。
以上のように、軸状体１０１に対して１次コイル部材１１を上方に移動させて軸状体１０１を移動焼入れする場合に、本体部１０２だけでなく、第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａも効率的に移動焼入れすることができる。
【0048】
上方に第１小径部１０３Ｂ及び第２小径部１０４Ｂが形成された軸状体１０１に対して相対的に１次コイル部材１１を上方に移動させて軸状体１０１を移動焼入れする場合、以下のように軸状体１０１を移動焼入れする。
まず、１次コイル部材１１を本体部１０２に外挿し、上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と本体部１０２とが電磁誘導することにより、本体部１０２に渦電流が流れて、本体部１０２が加熱される。この後で、１次コイル部材１１の後を追って上方に移動する冷却環３６により冷却して、本体部１０２を移動焼入れする。
次に、第１小径部１０３Ｂの下端部に外挿した２次コイル部材１６Ｂの少なくとも一部を１次コイル部材１１が外挿したら、１次コイル部材１１及び２次コイル部材１６Ｂを一体にして上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ｂとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ｂに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ｂと第１小径部１０３Ｂとが電磁誘導することにより、第１小径部１０３Ｂに渦電流が流れて、第１小径部１０３Ｂが加熱される。このように、１次コイル部材１１と第１小径部１０３Ｂとの間に２次コイル部材１６Ｂが配置されることにより、１次コイル部材１１の内周面と第１小径部１０３Ｂの外周面との間のエアーギャップが、第１小径部１０３Ｂの外周面と２次コイル部材１６Ｂの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、第１小径部１０３Ｂの移動焼入れが効率的に行われる。
まず、１次コイル部材１１を本体部１０２に外挿し、上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と本体部１０２とが電磁誘導することにより、本体部１０２に渦電流が流れて、本体部１０２が加熱される。この後で、１次コイル部材１１の後を追って上方に移動する冷却環３６により冷却して、本体部１０２を移動焼入れする。
次に、第１小径部１０３Ｂの下端部に外挿した２次コイル部材１６Ｂの少なくとも一部を１次コイル部材１１が外挿したら、１次コイル部材１１及び２次コイル部材１６Ｂを一体にして上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ｂとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ｂに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ｂと第１小径部１０３Ｂとが電磁誘導することにより、第１小径部１０３Ｂに渦電流が流れて、第１小径部１０３Ｂが加熱される。このように、１次コイル部材１１と第１小径部１０３Ｂとの間に２次コイル部材１６Ｂが配置されることにより、１次コイル部材１１の内周面と第１小径部１０３Ｂの外周面との間のエアーギャップが、第１小径部１０３Ｂの外周面と２次コイル部材１６Ｂの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、第１小径部１０３Ｂの移動焼入れが効率的に行われる。
【0049】
次に、第２小径部１０４Ｂの下端部に外挿した３次コイル部材２６Ｂを、一体にして移動する１次コイル部材１１及び２次コイル部材１６Ｂの少なくとも一部が外挿したら、１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ｂ、及び３次コイル部材２６Ｂを一体にして上方に移動させる。高周波電流が流れる１次コイル部材１１と２次コイル部材１６Ｂとが電磁誘導して２次コイル部材１６Ｂに渦電流が流れる。すると、２次コイル部材１６Ｂと３次コイル部材２６Ｂとが電磁誘導して３次コイル部材２６Ｂに渦電流が流れる。すると、３次コイル部材２６Ｂと第２小径部１０４Ｂとが電磁誘導することにより、第２小径部１０４Ｂが加熱される。このように、１次コイル部材１１と第２小径部１０４Ｂとの間に２次コイル部材１６Ｂ及び３次コイル部材２６Ｂが配置されることにより、１次コイル部材１１の内周面と第２小径部１０４Ｂの外周面との間のエアーギャップが、第２小径部１０４Ｂの外周面と３次コイル部材２６Ｂの内周面との間のエアーギャップへと小さくなり、第２小径部１０４Ｂの移動焼入れが効率的に行われる。
なお、本体部１０２と同様に、第１小径部１０３Ｂ及び第２小径部１０４Ｂは、加熱された後で冷却環３６により冷却される。
以上のように、軸状体１０１に対して相対的に１次コイル部材１１を上方に移動させて軸状体１０１を移動焼入れする場合に、本体部１０２だけでなく、第１小径部１０３Ｂ及び第２小径部１０４Ｂも効率的に移動焼入れすることができる。
なお、本体部１０２と同様に、第１小径部１０３Ｂ及び第２小径部１０４Ｂは、加熱された後で冷却環３６により冷却される。
以上のように、軸状体１０１に対して相対的に１次コイル部材１１を上方に移動させて軸状体１０１を移動焼入れする場合に、本体部１０２だけでなく、第１小径部１０３Ｂ及び第２小径部１０４Ｂも効率的に移動焼入れすることができる。
【0050】
２次コイル部材１６Ａの第２欠損部１６ａＡ及び３次コイル部材２６Ａの第３欠損部２６ａＡは、周方向において同等の位置に形成されている。すなわち、２次コイル部材１６Ａの第２欠損部１６ａＡ及び３次コイル部材２６Ａの第３欠損部２６ａＡは、周方向において少なくとも一部が互いに重なる位置、より好ましくは周方向において完全に一致する位置に形成されている。第２欠損部１６ａＡの径方向内側に配置された３次コイル部材２６Ａは、第２欠損部１６ａＡに電流が流れないため電磁誘導が生じにくい。電流が流れず電磁誘導に寄与しない欠損部１６ａＡ，２６ａＡの周方向の位置を同等にすることにより、２次コイル部材１６Ａと３次コイル部材２６Ａとが周方向で互いに重なる範囲を広くとることができる。その結果、電磁誘導に寄与しない範囲を小さく抑えることができる。
【0051】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態のみに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、２次コイル部材１６Ａの第２欠損部１６ａＡ及び３次コイル部材２６Ａの第３欠損部２６ａＡは、周方向において互いに異なる位置に形成されていてもよい。
軸状体１０１が、第２小径部１０４Ａの下端部に設けられ、第２小径部１０４Ａよりも径が小さい第３小径部、第４小径部、・・を備える場合等には、移動焼入れ装置は４次コイル部材、５次コイル部材、・・を備えてもよい。
例えば、前記実施形態では、２次コイル部材１６Ａの第２欠損部１６ａＡ及び３次コイル部材２６Ａの第３欠損部２６ａＡは、周方向において互いに異なる位置に形成されていてもよい。
軸状体１０１が、第２小径部１０４Ａの下端部に設けられ、第２小径部１０４Ａよりも径が小さい第３小径部、第４小径部、・・を備える場合等には、移動焼入れ装置は４次コイル部材、５次コイル部材、・・を備えてもよい。
【0052】
軸状体１０１が第１小径部１０３Ｂ及び第２小径部１０４Ｂを備えない場合には、移動焼入れ装置１は２次コイル部材１６Ｂ及び３次コイル部材２６Ｂを備えなくてよい。この場合、移動焼入れ方法Ｓでは、第１小径部第２焼入れ工程Ｓ９及び第２小径部第２焼入れ工程Ｓ１１は行われなくてよい。
同様に、軸状体１０１が第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａを備えない場合には、移動焼入れ装置１は２次コイル部材１６Ａ及び３次コイル部材２６Ａを備えなくてよい。この場合、移動焼入れ方法Ｓでは、第２小径部第１焼入れ工程Ｓ３及び第１小径部第１焼入れ工程Ｓ５は行われなくてよい。
移動焼入れ装置１は、支持部材６及び制御部４６を備えなくてもよい。
軸状体１０１は、鉄道車両用の車軸であるとしたが、ボールネジ等の軸であってもよい。
同様に、軸状体１０１が第１小径部１０３Ａ及び第２小径部１０４Ａを備えない場合には、移動焼入れ装置１は２次コイル部材１６Ａ及び３次コイル部材２６Ａを備えなくてよい。この場合、移動焼入れ方法Ｓでは、第２小径部第１焼入れ工程Ｓ３及び第１小径部第１焼入れ工程Ｓ５は行われなくてよい。
移動焼入れ装置１は、支持部材６及び制御部４６を備えなくてもよい。
軸状体１０１は、鉄道車両用の車軸であるとしたが、ボールネジ等の軸であってもよい。
【0053】
（解析結果）
以下では、実施形態に基づく実施例の移動焼入れ装置１と、比較例の移動焼入れ装置とのそれぞれをシミュレーションした結果について説明する。
図８に、シミュレーションに用いた解析モデルを示す。
本体部１０２の外径は１９５ｍｍであり、第１小径部１０３Ａの外径（最小径）は１６１ｍｍであり、第２小径部１０４Ａの外径（最小径）は１３１ｍｍであるとした。軸状体１０１の材質は、炭素鋼であるとした。１次コイル部材１１に流す高周波電流の周波数を１ｋＨｚとした。移動焼入れにより軸状体１０１に対して一定の深さの焼入れをするために必要な加熱をする際に、軸状体１０１の温度の最高値を求めた。
以下では、実施形態に基づく実施例の移動焼入れ装置１と、比較例の移動焼入れ装置とのそれぞれをシミュレーションした結果について説明する。
図８に、シミュレーションに用いた解析モデルを示す。
本体部１０２の外径は１９５ｍｍであり、第１小径部１０３Ａの外径（最小径）は１６１ｍｍであり、第２小径部１０４Ａの外径（最小径）は１３１ｍｍであるとした。軸状体１０１の材質は、炭素鋼であるとした。１次コイル部材１１に流す高周波電流の周波数を１ｋＨｚとした。移動焼入れにより軸状体１０１に対して一定の深さの焼入れをするために必要な加熱をする際に、軸状体１０１の温度の最高値を求めた。
【0054】
移動焼入れ時に軸状体１０１の温度が高くなり過ぎる（過加熱になる）と、軸状体１０１の組織が変化してしまうという問題がある。このため、軸状体１０１に対して一定の深さの焼入れを確保しつつ、軸状体１０１の温度の最高値を抑制することが望まれる。
【0055】
図９に、実施例の移動焼入れ装置１によるシミュレーション結果を示す。図９及び後述する図１０中には、灰色の濃淡に対応した温度を示す。
実施例の移動焼入れ装置１により軸状体１０１を移動焼入れすると、第２小径部１０４Ａで７７０℃以上に加熱できる深さを少なくとも５．０ｍｍ以上確保した場合には、図９中に示す１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ａ、及び３次コイル部材２６Ａの位置の時に、領域Ｒ１の温度が約１２８０℃になることが分かった。
図１０に、比較例の移動焼入れ装置１Ａによるシミュレーション結果を示す。比較例の移動焼入れ装置１Ａは、実施例の移動焼入れ装置１の各構成に対して３次コイル部材２６Ａを備えていない。比較例の移動焼入れ装置１Ａにより軸状体１０１を移動焼入れすると、第２小径部１０４Ａで７７０℃以上に加熱できる深さを少なくとも５．０ｍｍ以上確保した場合には、領域Ｒ２の温度が約１４９１℃になることが分かった。
実施例の移動焼入れ装置１は、比較例の移動焼入れ装置１Ａに比べて、移動焼入れ時における軸状体１０１の温度の最高値を、約２１１℃低減できることが分かった。
実施例の移動焼入れ装置１により軸状体１０１を移動焼入れすると、第２小径部１０４Ａで７７０℃以上に加熱できる深さを少なくとも５．０ｍｍ以上確保した場合には、図９中に示す１次コイル部材１１、２次コイル部材１６Ａ、及び３次コイル部材２６Ａの位置の時に、領域Ｒ１の温度が約１２８０℃になることが分かった。
図１０に、比較例の移動焼入れ装置１Ａによるシミュレーション結果を示す。比較例の移動焼入れ装置１Ａは、実施例の移動焼入れ装置１の各構成に対して３次コイル部材２６Ａを備えていない。比較例の移動焼入れ装置１Ａにより軸状体１０１を移動焼入れすると、第２小径部１０４Ａで７７０℃以上に加熱できる深さを少なくとも５．０ｍｍ以上確保した場合には、領域Ｒ２の温度が約１４９１℃になることが分かった。
実施例の移動焼入れ装置１は、比較例の移動焼入れ装置１Ａに比べて、移動焼入れ時における軸状体１０１の温度の最高値を、約２１１℃低減できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0056】
本発明の移動焼入れ装置及び移動焼入れ方法によれば、本体部だけでなく、本体部の端部に設けられた第１小径部、及び第１小径部の端部に設けられた第２小径部も効率的に移動焼入れすることができる。
【符号の説明】
【0057】
１ 移動焼入れ装置
１１ １次コイル部材
１６Ａ，１６Ｂ ２次コイル部材
２６Ａ，２６Ｂ ３次コイル部材
１０１ 軸状体
１０２ 本体部
１０３Ａ，１０３Ｂ 第１小径部
１０４Ａ，１０４Ｂ 第２小径部
Ｃ 軸線
Ｄ１ 一方側（他方側）
Ｄ２ 他方側（一方側）
Ｓ 移動焼入れ方法
１１ １次コイル部材
１６Ａ，１６Ｂ ２次コイル部材
２６Ａ，２６Ｂ ３次コイル部材
１０１ 軸状体
１０２ 本体部
１０３Ａ，１０３Ｂ 第１小径部
１０４Ａ，１０４Ｂ 第２小径部
Ｃ 軸線
Ｄ１ 一方側（他方側）
Ｄ２ 他方側（一方側）
Ｓ 移動焼入れ方法
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】