高周波加熱装置
【課題】誘導加熱時に加熱導体と被加熱物とを所定間隔に保つスペーサの摩耗が、所定以上進んだことを検出することができる高周波加熱装置を提供することである。
【解決手段】被加熱物４を高周波誘導加熱する際に、高周波電流が供給される加熱導体７と被加熱物４とを所定間隔に保つスペーサ２１〜２３を備え、スペーサ２１〜２３を被加熱物に押圧することにより加熱導体７と被加熱物４の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置１０であって、スペーサ２１〜２３は、加熱導体７の被加熱物４と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部３０を有しており、前記突出部３０の所定位置にセンサ３２ａを設け、前記センサ３２ａは被加熱物４が前記所定位置に達したことを検出する。
【解決手段】被加熱物４を高周波誘導加熱する際に、高周波電流が供給される加熱導体７と被加熱物４とを所定間隔に保つスペーサ２１〜２３を備え、スペーサ２１〜２３を被加熱物に押圧することにより加熱導体７と被加熱物４の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置１０であって、スペーサ２１〜２３は、加熱導体７の被加熱物４と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部３０を有しており、前記突出部３０の所定位置にセンサ３２ａを設け、前記センサ３２ａは被加熱物４が前記所定位置に達したことを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物の周囲を一様に誘導加熱するために、高周波電流が供給される加熱導体から被加熱物までの距離を一定に保つスペーサの摩耗を検出することができる高周波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼材料からなる機械部品は、強度（耐摩耗性や耐疲労性）を確保するために焼入れが行われる。例えば、特許文献１には、クランクシャフト等の被加熱物（ワーク）を焼入れすることができる誘導加熱コイル体の発明が開示されている。特許文献１の誘導加熱コイル体は、焼入れ対象となるワークと近接する加熱コイル（加熱導体）に高周波電流を供給し、ワーク上に高周波の誘導電流を生じさせ、この誘導電流による発熱を利用してワークを焼き入れするものである。
【０００３】
特許文献１の誘導加熱コイル体では、高周波電流が供給される加熱コイルとワークの間隔を一定に保つために、スペーサが設けられている。このスペーサは、加熱コイル側に設置されており、加熱コイルよりも所定長さだけワーク側に突出するように設置されている。
【０００４】
そして、クランクシャフトのピン部の周面等の、ワークを回転（自転）させた際に軸回りに公転移動する部位の周面を誘導加熱する場合において、当該部位（ピン部）から加熱コイルまでの距離を一定に保つためには、加熱コイルを公転移動する当該部位（ピン部）に追従させ、さらに当該部位（ピン部）にスペーサを当接させた状態を維持する手法が有効である。
【０００５】
加熱コイル側に設置されたスペーサをワークに当接させた状態を維持すると、ワークの表面に励起される高周波誘導電流が増減せず、回転するワークの周面を均一の焼入れ深さで良好に焼入れすることができる。
【０００６】
また、特許文献１の発明を実施すると、スペーサを支持する支持体が変形することによるスペーサの位置の変動を阻止し、加熱コイルとワークの間隔を一定に保つことができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６２３９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に開示されている誘導加熱コイル体は、加熱コイルからワークまでの距離（ギャップ）を一定に保つことを目的として本件出願人が創案したが、誘導加熱時にスペーサと回転するワークが常に当接しているので、スペーサはやがて摩耗する。そして、スペーサの摩耗がある程度進むと、加熱コイルとワークの間隔が狭くなるため、ワークに励起される誘導電流が増大する。その結果、大量生産される個々のワークの焼入れの品質にばらつきが生じてしまう。
【０００９】
そこで本発明は、誘導加熱時に加熱導体と被加熱物とを所定間隔に保つスペーサの摩耗が、所定以上進んだことを検出することができる高周波加熱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】
【００１０】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、被加熱物を高周波誘導加熱する際に、被加熱物と高周波電流が供給される加熱導体とを所定間隔に保つスペーサを備え、前記スペーサを被加熱物に押圧することにより加熱導体と被加熱物の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置であって、前記スペーサは、加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部を有しており、前記突出部の所定位置にセンサを設け、前記センサは被加熱物が前記所定位置に達したことを検出することを特徴とする高周波加熱装置である。
【００１１】
請求項１の発明では、スペーサは突出部を有している。この突出部が加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する。その結果、加熱導体が被加熱物に接近するとスペーサの突出部が被加熱物に当接し、加熱導体が被加熱物と所定の距離を隔てて配置される。高周波電流が供給される加熱導体に対して、大量の被加熱物が順に入れ替わり誘導加熱されると、スペーサはやがて摩耗し、加熱導体から被加熱物までの距離が短くなり、次第に被加熱物の焼入れ品質に悪影響を及ぼす恐れが出てくる。しかし、請求項１の発明では、スペーサの突出部の所定位置にセンサを設け、当該センサによってスペーサの摩耗が所定位置まで達したことを検出することができる。これにより、被加熱物の焼入れ品質に悪影響を及ぼす手前でスペーサのメンテナンスを実施することが可能になる。ここで、センサとは、被加熱物に接触する検出部を意図している。
【００１２】
請求項２の発明は、前記スペーサは不導体で形成されており、前記センサは電気回路を備えており、前記電気回路を構成する導体の端部が、スペーサの突出部の所定位置に設置されており、前記導体の端部が被加熱物に接触した際に電気回路が通電することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置である。
【００１３】
請求項２の発明では、スペーサは不導体で形成されており、センサは電気回路を備えており、電気回路を構成する導体の端部がスペーサの突出部の所定位置に設置されているので、スペーサが摩耗するとやがて導体の端部が被加熱物に接触する。そして、その結果電気回路が通電するので、この電気回路の通電を検出することにより、スペーサの所定量の摩耗を検出することができる。請求項２の発明においては、センサの検出部は導体の端部である。
【００１４】
請求項３の発明は、被加熱物を高周波誘導加熱する際に、被加熱物と高周波電流が供給される加熱導体とを所定間隔に保つスペーサを備え、前記スペーサを被加熱物に押圧することにより加熱導体と被加熱物の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置であって、前記スペーサは、加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部を有しており、前記スペーサ内に大気圧と相違する気圧の空気室が設けてあり、前記空気室の内壁の一部が、突出部の所定位置に配置されており、前記空気室内の気圧の変化を検出する気圧検出手段を備えたことを特徴とする高周波加熱装置である。
【００１５】
請求項３の発明では、スペーサ内に大気圧と相違する気圧の空気室が設けてあり、空気室の内壁が、スペーサの突出部の突出方向の所定位置に配置されているので、スペーサの摩耗が進み、空気室の内壁に達すると、空気室の外部と空気室との間で気体の出入りが生じる。その結果、空気室内の気圧が変化する。例えば、空気室内の気圧が大気圧よりも高く設定されていると、空気室内の気体が流出し、空気室内の気圧が下がる。そして、気圧検出手段によって空気室の気圧の変化を検出することにより、スペーサの摩耗が所定量に達したことを検出することができる。請求項３の発明においては、センサの検出部は、密閉された空気室の内壁の一部である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の高周波加熱装置は、スペーサの摩耗が所定量に達したことを検出することができるので、被加熱物の焼入れ品質に悪影響を及ぼす手前でスペーサのメンテナンスを実施することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】高周波加熱装置の系統図である。
【図２】高周波加熱装置に備えた加熱コイル体の斜視図である。
【図３】図２の加熱コイル体のスペーサ設置部分の部分断面図である。
【図４】（ａ）は、図３に示すスペーサの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のスペーサの変形例を示す斜視図である。
【図５】図３のスペーサの一部を断面視した正面図であり、（ａ）はスペーサ内に導線を配置した状態を示しており、（ｂ）はスペーサ内に空気室を形成した状態を示しており、（ｃ）は（ｂ）においてスペーサの摩耗が空気室に達した状態を示している。
【図６】図５（ａ）のスペーサを加熱コイル体に設けた場合における、スペーサの摩耗を検出する際の概念図であり、（ａ）は摩耗していないスペーサが被加熱物に当接している状態を示しており、（ｂ）はスペーサが摩耗して導線の先端に被加熱物が接触している状態を示している。
【図７】摩耗検出センサから警報装置に至る信号系統図である。
【図８】（ａ）は図３〜図５とは別のスペーサの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のスペーサの正面図であり、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、図８（ｃ）に示す形態のスペーサの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の高周波加熱装置を説明する。
図１に示すように高周波加熱装置１０は、高周波電源１，変圧器２，加熱コイル体３とを有している。高周波電源１は、交流電源と高周波発信器を備えている。すなわち、高周波電源１は、交流電源の交流を高周波発信器で高周波化して出力するものである。
【００１９】
変圧器２は、１次側巻き線２ａと２次側巻き線２ｂとを有している。１次側巻き線２ａは高周波電源１に接続されている。また、２次側巻き線２ｂは、１次側巻き線２ａと対向配置されており、両端に出力端子９ａ，９ｂが設置されている。そして、１次側巻き線２ａに高周波電流が供給されると、２次側巻き線２ｂには変圧された高周波電流が励起される。
【００２０】
次に、加熱コイル体３（図２）は、一対のリード部５ａ，５ｂと、加熱コイル部７と、入力端子８ａ，８ｂと、冷却液噴射装置１３（冷却ジャケット）と、支持板６ａ，６ｂとを有している。
【００２１】
一対のリード部５ａ，５ｂと加熱コイル部７は、１本の中空の良導体である加熱導体で構成されている。すなわち、加熱導体の両端部分が一対のリード部５ａ，５ｂを構成しており、加熱導体の途中の部分が加熱コイル部７を構成している。リード部５ａ，５ｂは、各々入力端子８ａ，８ｂと接続されている。また、リード部５ａ，５ｂは、加熱コイル部７と連続している。加熱コイル部７は、被加熱物４（ワーク）に対向する部位であり、適宜湾曲及び屈曲されて、いわゆる半開放鞍型と称される形態を呈している。そして、中空の加熱導体（リード部５ａ，５ｂ，加熱コイル部７）の内部には、図示しない冷却水供給源から冷却水が循環供給される。
【００２２】
入力端子８ａ，８ｂは、個々に変圧器２側の出力端子９ａ，９ｂと通電可能に接続されている。すなわち、入力端子８ａ、８ｂを介して加熱コイル部７には高周波電流が供給される。
【００２３】
また、加熱コイル体３には、加熱コイル部７の下方に２つの冷却液噴射装置１３が対向して設けられている。両冷却液噴射装置１３は、間に被加熱物４を通過させることができるように間隔を置いて対向配置されている。各冷却液噴射装置１３には、図示しない冷却液供給源から冷却液を導く配管１４が接続されている。そして冷却液噴射装置１３には、冷却液を噴射する噴射ノズル１５が多数設けられている。すなわち、冷却液噴射装置１３には配管１４を介して冷却液が供給され、噴射ノズル１５から被加熱物４に向けて冷却液が噴射される。
【００２４】
図２に示すように、加熱コイル体３の両側には支持板６ａ，６ｂが配置されている。支持板６ａ，６ｂは、大きさ及び形状が同じである。支持板６ａ，６ｂの上部は、入力端子８ａ，８ｂと共に共通のボルト・ナット１１，１２で貫通されて固定されている。また、支持板６ａ，６ｂの下部は、冷却液噴射装置１３を挟持して図示しないボルト・ナットで固定されている。
【００２５】
すなわち支持板６ａ，６ｂの間隔は、入力端子８ａ，８ｂと冷却液噴射装置１３とを挟持してボルト・ナットで固定することにより、一定に保たれている。支持板６ａ，６ｂには、下方から加熱コイル部７に被加熱物４を接近させることができるように、切り欠き部１９が形成されている。切り欠き部１９によって、加熱コイル部７は支持板６ａ、６ｂで覆われておらず、外部に露出している。
そして、図２に示すように、切り欠き部１９の入り口である開口２０から被加熱物４を侵入させ、被加熱物４を加熱コイル部７に近接させることができる。
【００２６】
また、リード部５ａ，５ｂを流れる高周波電流が支持板６ａ，６ｂに流れないように、支持板６ａ，６ｂとリード部５ａ，５ｂの間には絶縁体が介在している。例えば、リード部５ａ，５ｂの支持板６ａ，６ｂが近接する部位に絶縁テープが巻いてある。
【００２７】
さらに支持板６ａ，６ｂの切り欠き部１９の近傍には、３つのスペーサ固定位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が設けてある。スペーサ固定位置Ｆ１は、支持板６ａ，６ｂの中央に配置されており、下方（被加熱物４設置側）に突出する形状を呈している。スペーサ固定位置Ｆ２は、支持板６ａ，６ｂにおける加熱コイル部７の下方に位置する部位に配置されている。また、スペーサ固定位置Ｆ３は、スペーサ固定位置Ｆ２と反対側に配置されている。そして、スペーサ固定位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、略同一円周上に配置されている。
【００２８】
スペーサ固定位置Ｆ１には孔１６ａ，１６ｂが設けてあり、スペーサ固定位置Ｆ２には孔１７ａ，１７ｂが設けてあり、スペーサ固定位置Ｆ３には孔１８ａ，１８ｂが設けてある。孔１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、各々スペーサ２１〜２３を固定するためのねじ（皿ボルト２６ａ等）を貫通させる孔である。
【００２９】
スペーサ固定位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３には、各々スペーサ２１，２２，２３が固定される。以下、本発明の特徴的な構成を有するスペーサについて詳述する。各スペーサ２１，２２，２３は同様な構成を有しており、スペーサ２１の構成を中心に説明する。
【００３０】
図３，図４（ａ）に示すようにスペーサ２１は、セラミックス等の剛性を有する不導体であって、細長い直方体形状を呈している。スペーサ２１の長手方向の二箇所には貫通孔２４，２５が設けられている。貫通孔２４，２５は、支持板６ａ，６ｂのスペーサ固定位置Ｆ１の孔１６ａ，１６ｂに対応する位置に設けられている。スペーサ２１の下面は、被加熱物４と当接する当接部２８を構成する。
【００３１】
スペーサ２１には、長手方向に延びる有底の穴３１が設けてある。穴３１は、図４（ａ）で見てスペーサ２１の上部に開口しており下方に延びているが、下部（当接部２８）には達していない。穴３１の底部３１ａから当接部２８（下面）までの距離Ｌ２は、穴３１の底の厚さに相当している。
【００３２】
この穴３１の内部には、摩耗検出センサ３２の検出部３２ａが配置される。検出部３２ａは、穴３１の底部３１ａに達している。よって、検出部３２ａからスペーサ２１の当接部２８までは距離Ｌ２だけ離れているので、スペーサ２１の摩耗が距離Ｌ２（所定量）に達すると、摩耗検出センサ３２は直ちにこれを検出する。摩耗検出センサ３２の具体的な構成については、後述する。
【００３３】
スペーサ２１は、次のようにして加熱コイル体３に装着される。
すなわち、図３に示すように２つのスペーサ２１を背中合わせに配置し、一方を支持板６ａに密着させ、他方を支持板６ｂに密着させた状態で貫通孔２４，２５を孔１６ａ，１６ｂに位置合わせする。さらに両スペーサ２１の間にディスタンスピース２９を配置する。そしてボルト２６ａ，２６ｂ（皿ボルト）が、支持板６ａ，２つのスペーサ２１，ディスタンスピース２９，支持板６ｂを貫通し、皿ナット２７ａ，２７ｂと螺合して、２つのスペーサ２１が加熱コイル体３に固定される。
【００３４】
スペーサ２１が支持板６ａ，６ｂ（加熱コイル体３）に固定されると、スペーサ２１と加熱コイル部７の位置関係が固定される。すなわち図３に示すように、スペーサ２１は符号７ａで示す加熱コイル部７の下面よりも下方（被加熱物設置側）に長さＬ１だけ突出する。このスペーサ２１の長さＬ１に相当する部位は突出部３０を構成している。よって、被加熱物４に加熱コイル体３を接近させると、スペーサ２１の当接部２８（下面）が被加熱物４に当接し、加熱コイル部７の下面７ａと被加熱物４の表面とは距離Ｌ１だけ離間する。
【００３５】
スペーサ２１と同様に、スペーサ２２，２３も支持板６ａ，６ｂのスペーサ固定位置Ｆ２，Ｆ３に固定される。その際、スペーサ２１〜２３の各当接部２８が、被加熱物４の外周（半径）よりも若干大きい円周上に配置される。その結果、被加熱物４は、支持板６ａ，６ｂの切り欠き部１９に円滑に侵入することができる。そして、被加熱物４は、中央のスペーサ２１と当接すると共に、側方のスペーサ２２又は２３のいずれか一方とも当接する。
【００３６】
次に、摩耗検出センサ３２について説明する。
摩耗検出センサ３２は、例えば電気式を採用することができる。すなわち図６（ａ）に示すように、検出部３２ａを導線で構成し、導線３２ａを含む電気回路３２（摩耗検出センサ）を形成する。図６（ａ）に示す例では、電気回路３２は、直流電源３３,電流計３４，配線３５，導線３２ａ（検出部）を備えている。
【００３７】
配線３５の途中には電流計３４が設けられている。また、配線３５の一端はアースされており、他端は直流電源３３の負極に接続されている。直流電源３３の正極は、抵抗を介して導線３２ａと接続されている。また、被加熱物４は、実質的にアースされており、電位はゼロであると考えられる。
【００３８】
摩耗が進んでいないスペーサ２１の当接部２８が被加熱物４に当接しても、導線３２ａの端部と被加熱物４とは電気的に接続されない。そのため、電気回路３２には電流（直流）は流れない。ところが、多数の被加熱物４を順次取り替えて誘導加熱するうちに、スペーサ２１は次第に摩耗する。そして導線３２ａの端部と被加熱物４の距離が縮まり、図６（ｂ）に示すように、やがてスペーサ２１の穴３１の底部３１ａが破損し、導線３２ａの端部が被加熱物４に接触する。
【００３９】
その結果、電気回路３２には電流（直流電源３３による直流）が流れる。電流計３４はこの電流を検出し、摩耗検出センサ３２は制御装置３８（図７）に電流の検出信号を送信する。制御装置３８は、検出信号を受信すると警報装置３７へ信号を発し、警報を発して作業者に知らせる。作業者は、警報を認識すると高周波加熱装置１０を停止させ、スペーサ２１のメンテナンスを実施する。
【００４０】
電気回路３２は図６（ａ）に示したものに限らず、任意に構成可能である。すなわち、導線３２ａと被加熱物４が接触して生じた電流（直流）を検出することができれば、どのような回路であっても差し支えない。
【００４１】
また、摩耗検出センサ３２として、電気回路以外の構成を採用することもできる。具体的には、図５（ｂ）に示すように、スペーサ２１の穴３１の上部の開口を封鎖し、穴３１の内部を密室（空気室４５）にする。また、この空気室４５内に気体を封入し、空気室４５内を大気圧よりも高圧にする。そして、空気室４５内の空気圧を検出する圧力センサ３９（気圧検出手段）を設ける。すなわち、空気室４５と圧力センサ３９とで摩耗検出センサを構成する。
【００４２】
図７に示すように圧力センサ３９は、無線又は有線で検出信号を送受信するセンサ部４０とレシーバ４１とで構成されている。センサ部４０は、空気室４５内の圧力の変化を検出し、検出信号をレシーバ４１へ送信する。検出信号は、さらにレシーバ４１を介して制御装置３８へ送信される。配線を省略するため、センサ部４０及びレシーバ４１は共に電池駆動が可能なものを採用するのが好ましい。
【００４３】
図５（ｂ）では、スペーサ２１の空気室４５の上部の開口が、気密保持部材４２で封鎖されている。気密保持部材４２にはセンサ部４０が貫通しており、気密保持部材４２が空気室４５の開口を封鎖すると、センサ部４０の一部が空気室４５内に配置される。
【００４４】
図５（ｂ）に示す状態からスペーサ２１の摩耗が進み、図５（ｃ）に示すように摩耗量が長さＬ２に達すると、空気室４５の底部３１ａ（空気室４５の内壁）が破損し、空気室４５内の高圧の気体が空気室４５の外部へ流出する。その結果、空気室４５内の圧力が下がる。すなわち、空気室４５内の圧力が低くなると、スペーサ２１の摩耗量が長さＬ２に達したことになる。よって、圧力センサ３９が空気室４５内の圧力の変化（減圧）を検出し、検出信号が制御装置３８に送信されると、制御装置３８はスペーサ２１の摩耗量が所定量Ｌ２に達したと判定し、警報装置３７を点滅、鳴動させる等によって作業者に異常を報知する。作業者は、スペーサ２１の摩耗が進んだことを認識し、スペーサ２１のメンテナンス（取り替え等）を行う。作業者は、スペーサ２１を取り替える際に、スペーサ２２，２３の状態も同時に確認するのが好ましい。
【００４５】
空気室４５内の気圧の変化はセンサ部４０によって検出されるが、空気室４５内の気圧の変化は、空気室４５の内壁の一部である底部３１ａに孔が空く（すなわち破損する）ことによって生じる。よって、センサ部４０と密閉された空気室４５の底部３１ａとは一体のものであり、底部３１ａの破損が空気室４５内の気圧変化の切っ掛けとなるので、底部３１ａが摩耗検出センサの検出部であるとも言える。
【００４６】
また、空気室４５内を大気圧よりも低圧に設定してもよい。すなわち、空気室４５内が大気圧よりも低圧であると、底部３１ａが破損すると、外部から空気室４５内に空気が流入し、空気室４５内の気圧が上がる。この気圧の変化を圧力センサ３９が検出することにより、スペーサ２１が所定量摩耗したことを検出することができる。
【００４７】
被加熱物４がクランクシャフトであり、誘導加熱部位がピン部の場合には、誘導加熱時にクランクシャフトを回転させると、ピン部は軸回りに公転移動する。よって、スペーサ２１〜２３をピン部に押し付けた状態を維持することにより、加熱コイル体３の加熱コイル部７（加熱導体）とピン部の間隔を一定に保つことができ、ピン部の周囲を均一な焼入れ深さで焼入れすることができる。ここで、側方のスペーサ２２，２３は、ピン部の公転移動中にピン部から離れることがあるが、中央のスペーサ２１は必ずピン部に当接している。その結果、図２に示すスペーサ２１〜２３のうち、中央に配置されるスペーサ２１の摩耗が最も進み易い。従って、スペーサ２１のメンテナンス周期を、スペーサ２２，２３のメンテナンス周期よりも短くする必要がある。よって、中央のスペーサ２１には摩耗検出センサ３２を必ず設ける。
【００４８】
摩耗検出センサ３２として、電気回路を採用する場合には、導線３２ａ（検出部）を配置する穴３１は、当接部２８側に貫通する孔であってもよい。すなわち、導線３２ａの先端（下端）は、図５（ａ）に示すように当接部２８から距離Ｌ２の位置に配置すれば、穴３１が当接部２８側に貫通していても、スペーサ２１の摩耗が距離Ｌ２に達するまでは被加熱物４と導線３２ａとが接触せず、通電しない。よって、スペーサ２１の摩耗を何ら支障なく検出できる。
【００４９】
また、スペーサ２１に穴３１を設ける代わりに、スペーサ２１の側壁に溝４３を形成し、溝４３内に導線３２ａ（検出部）を配置することも可能である。すなわち、図４（ｂ）に示すように、スペーサ２１の長手方向に延びる溝４３を、スペーサ２１の側壁に設ける。図４（ｂ）では、溝４３は当接部２８に達していないが、溝４３を当接部２８に達するように形成してもよい。この場合においても、導線３２ａの先端（下端）は、当接部２８から距離Ｌ２の位置に配置する。
【００５０】
図３に示すように、２つのスペーサ２１を背中合わせに配置して使用し、被加熱物４は両スペーサに均等に当接するので、摩耗の進行も同程度である。よって、摩耗検出センサは、少なくともいずれか一方のスペーサ２１に設ければよい。側方に配置するスペーサ２２，２３に摩耗検出センサを設ける場合においても、事情はスペーサ２１と同様である。
【００５１】
また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、スペーサ２１に溝４３と傾斜孔４４とを設け、溝４３と傾斜孔４４に沿って導線３２ａを配置することもできる。溝４３は、スペーサ２１の側壁２１ｂの、図８（ｂ）で見て上下方向に形成されている。また、傾斜孔４４は、溝４３の溝底４３ａからスペーサ２１の当接部２８（下面）にかけて貫通する孔である。そして、導線３２ａは屈曲部４６を形成し、屈曲部４６よりも下方の部分が傾斜孔４４内に配置される。導線３２ａの先端部４７は、スペーサ２１の当接部２８（下面）から距離Ｌ２を隔てた位置に配置されている。また、導線３２ａの先端部４７は、スペーサ２１の幅Ｗの中央付近に配置されている。
【００５２】
スペーサ２１の当接部２８（下面）のうち、中央部分が最も被加熱物４に当接し易く、従って、中央部分が最も摩耗し易い。よって、導線３２ａを、当接部２８（下面）から距離Ｌ２の位置であって、スペーサ２１の幅Ｗの中央部分に配置すると、スペーサ２１の摩耗の進行を最も適切に検出することができるようになる。
【００５３】
また、図８（ｃ）に示す傾斜孔４４の代わりに、図９（ａ）に示す水平方向の孔４８を設けてもよい。孔４８は、溝４３からスペーサ２１の幅Ｗ方向に貫通する孔である。孔４８の内壁の最下部は、スペーサ２１の当接部２８（下面）から距離Ｌ２のところに形成されている。そして、導線３２ａが屈曲部５０で屈曲して先端部４７が孔４８内に配置される。先端部４７は、スペーサ２１の幅Ｗ方向の中央領域に達しているか、又は図９（ａ）に示すように中央領域を越えている。
【００５４】
さらに、孔４８の代わりに、図９（ｂ）に示すスペーサ２１の幅Ｗ方向の中央部分に至る穴４９を採用することもできる。図９（ａ），図９（ｂ）のいずれの孔４８，穴４９においても、導線３２ａ（先端部４７）は、スペーサ２１の幅Ｗ方向の中央領域に至っている。
【符号の説明】
【００５５】
１ 高周波電源
２ 変圧器
３ 加熱コイル体
４ 被加熱物（ワーク）
５ 中空の導体（加熱導体）
６ａ，６ｂ 支持板
７ 加熱コイル部
１０ 高周波加熱装置
２１〜２３ スペーサ
３０ 突出部
３２ 電気回路（摩耗検出センサ）
３７ 警報装置
３８ 制御装置
３９ 圧力センサ（気圧検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物の周囲を一様に誘導加熱するために、高周波電流が供給される加熱導体から被加熱物までの距離を一定に保つスペーサの摩耗を検出することができる高周波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼材料からなる機械部品は、強度（耐摩耗性や耐疲労性）を確保するために焼入れが行われる。例えば、特許文献１には、クランクシャフト等の被加熱物（ワーク）を焼入れすることができる誘導加熱コイル体の発明が開示されている。特許文献１の誘導加熱コイル体は、焼入れ対象となるワークと近接する加熱コイル（加熱導体）に高周波電流を供給し、ワーク上に高周波の誘導電流を生じさせ、この誘導電流による発熱を利用してワークを焼き入れするものである。
【０００３】
特許文献１の誘導加熱コイル体では、高周波電流が供給される加熱コイルとワークの間隔を一定に保つために、スペーサが設けられている。このスペーサは、加熱コイル側に設置されており、加熱コイルよりも所定長さだけワーク側に突出するように設置されている。
【０００４】
そして、クランクシャフトのピン部の周面等の、ワークを回転（自転）させた際に軸回りに公転移動する部位の周面を誘導加熱する場合において、当該部位（ピン部）から加熱コイルまでの距離を一定に保つためには、加熱コイルを公転移動する当該部位（ピン部）に追従させ、さらに当該部位（ピン部）にスペーサを当接させた状態を維持する手法が有効である。
【０００５】
加熱コイル側に設置されたスペーサをワークに当接させた状態を維持すると、ワークの表面に励起される高周波誘導電流が増減せず、回転するワークの周面を均一の焼入れ深さで良好に焼入れすることができる。
【０００６】
また、特許文献１の発明を実施すると、スペーサを支持する支持体が変形することによるスペーサの位置の変動を阻止し、加熱コイルとワークの間隔を一定に保つことができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６２３９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に開示されている誘導加熱コイル体は、加熱コイルからワークまでの距離（ギャップ）を一定に保つことを目的として本件出願人が創案したが、誘導加熱時にスペーサと回転するワークが常に当接しているので、スペーサはやがて摩耗する。そして、スペーサの摩耗がある程度進むと、加熱コイルとワークの間隔が狭くなるため、ワークに励起される誘導電流が増大する。その結果、大量生産される個々のワークの焼入れの品質にばらつきが生じてしまう。
【０００９】
そこで本発明は、誘導加熱時に加熱導体と被加熱物とを所定間隔に保つスペーサの摩耗が、所定以上進んだことを検出することができる高周波加熱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】
【００１０】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、被加熱物を高周波誘導加熱する際に、被加熱物と高周波電流が供給される加熱導体とを所定間隔に保つスペーサを備え、前記スペーサを被加熱物に押圧することにより加熱導体と被加熱物の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置であって、前記スペーサは、加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部を有しており、前記突出部の所定位置にセンサを設け、前記センサは被加熱物が前記所定位置に達したことを検出することを特徴とする高周波加熱装置である。
【００１１】
請求項１の発明では、スペーサは突出部を有している。この突出部が加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する。その結果、加熱導体が被加熱物に接近するとスペーサの突出部が被加熱物に当接し、加熱導体が被加熱物と所定の距離を隔てて配置される。高周波電流が供給される加熱導体に対して、大量の被加熱物が順に入れ替わり誘導加熱されると、スペーサはやがて摩耗し、加熱導体から被加熱物までの距離が短くなり、次第に被加熱物の焼入れ品質に悪影響を及ぼす恐れが出てくる。しかし、請求項１の発明では、スペーサの突出部の所定位置にセンサを設け、当該センサによってスペーサの摩耗が所定位置まで達したことを検出することができる。これにより、被加熱物の焼入れ品質に悪影響を及ぼす手前でスペーサのメンテナンスを実施することが可能になる。ここで、センサとは、被加熱物に接触する検出部を意図している。
【００１２】
請求項２の発明は、前記スペーサは不導体で形成されており、前記センサは電気回路を備えており、前記電気回路を構成する導体の端部が、スペーサの突出部の所定位置に設置されており、前記導体の端部が被加熱物に接触した際に電気回路が通電することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置である。
【００１３】
請求項２の発明では、スペーサは不導体で形成されており、センサは電気回路を備えており、電気回路を構成する導体の端部がスペーサの突出部の所定位置に設置されているので、スペーサが摩耗するとやがて導体の端部が被加熱物に接触する。そして、その結果電気回路が通電するので、この電気回路の通電を検出することにより、スペーサの所定量の摩耗を検出することができる。請求項２の発明においては、センサの検出部は導体の端部である。
【００１４】
請求項３の発明は、被加熱物を高周波誘導加熱する際に、被加熱物と高周波電流が供給される加熱導体とを所定間隔に保つスペーサを備え、前記スペーサを被加熱物に押圧することにより加熱導体と被加熱物の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置であって、前記スペーサは、加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部を有しており、前記スペーサ内に大気圧と相違する気圧の空気室が設けてあり、前記空気室の内壁の一部が、突出部の所定位置に配置されており、前記空気室内の気圧の変化を検出する気圧検出手段を備えたことを特徴とする高周波加熱装置である。
【００１５】
請求項３の発明では、スペーサ内に大気圧と相違する気圧の空気室が設けてあり、空気室の内壁が、スペーサの突出部の突出方向の所定位置に配置されているので、スペーサの摩耗が進み、空気室の内壁に達すると、空気室の外部と空気室との間で気体の出入りが生じる。その結果、空気室内の気圧が変化する。例えば、空気室内の気圧が大気圧よりも高く設定されていると、空気室内の気体が流出し、空気室内の気圧が下がる。そして、気圧検出手段によって空気室の気圧の変化を検出することにより、スペーサの摩耗が所定量に達したことを検出することができる。請求項３の発明においては、センサの検出部は、密閉された空気室の内壁の一部である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の高周波加熱装置は、スペーサの摩耗が所定量に達したことを検出することができるので、被加熱物の焼入れ品質に悪影響を及ぼす手前でスペーサのメンテナンスを実施することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】高周波加熱装置の系統図である。
【図２】高周波加熱装置に備えた加熱コイル体の斜視図である。
【図３】図２の加熱コイル体のスペーサ設置部分の部分断面図である。
【図４】（ａ）は、図３に示すスペーサの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のスペーサの変形例を示す斜視図である。
【図５】図３のスペーサの一部を断面視した正面図であり、（ａ）はスペーサ内に導線を配置した状態を示しており、（ｂ）はスペーサ内に空気室を形成した状態を示しており、（ｃ）は（ｂ）においてスペーサの摩耗が空気室に達した状態を示している。
【図６】図５（ａ）のスペーサを加熱コイル体に設けた場合における、スペーサの摩耗を検出する際の概念図であり、（ａ）は摩耗していないスペーサが被加熱物に当接している状態を示しており、（ｂ）はスペーサが摩耗して導線の先端に被加熱物が接触している状態を示している。
【図７】摩耗検出センサから警報装置に至る信号系統図である。
【図８】（ａ）は図３〜図５とは別のスペーサの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のスペーサの正面図であり、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、図８（ｃ）に示す形態のスペーサの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の高周波加熱装置を説明する。
図１に示すように高周波加熱装置１０は、高周波電源１，変圧器２，加熱コイル体３とを有している。高周波電源１は、交流電源と高周波発信器を備えている。すなわち、高周波電源１は、交流電源の交流を高周波発信器で高周波化して出力するものである。
【００１９】
変圧器２は、１次側巻き線２ａと２次側巻き線２ｂとを有している。１次側巻き線２ａは高周波電源１に接続されている。また、２次側巻き線２ｂは、１次側巻き線２ａと対向配置されており、両端に出力端子９ａ，９ｂが設置されている。そして、１次側巻き線２ａに高周波電流が供給されると、２次側巻き線２ｂには変圧された高周波電流が励起される。
【００２０】
次に、加熱コイル体３（図２）は、一対のリード部５ａ，５ｂと、加熱コイル部７と、入力端子８ａ，８ｂと、冷却液噴射装置１３（冷却ジャケット）と、支持板６ａ，６ｂとを有している。
【００２１】
一対のリード部５ａ，５ｂと加熱コイル部７は、１本の中空の良導体である加熱導体で構成されている。すなわち、加熱導体の両端部分が一対のリード部５ａ，５ｂを構成しており、加熱導体の途中の部分が加熱コイル部７を構成している。リード部５ａ，５ｂは、各々入力端子８ａ，８ｂと接続されている。また、リード部５ａ，５ｂは、加熱コイル部７と連続している。加熱コイル部７は、被加熱物４（ワーク）に対向する部位であり、適宜湾曲及び屈曲されて、いわゆる半開放鞍型と称される形態を呈している。そして、中空の加熱導体（リード部５ａ，５ｂ，加熱コイル部７）の内部には、図示しない冷却水供給源から冷却水が循環供給される。
【００２２】
入力端子８ａ，８ｂは、個々に変圧器２側の出力端子９ａ，９ｂと通電可能に接続されている。すなわち、入力端子８ａ、８ｂを介して加熱コイル部７には高周波電流が供給される。
【００２３】
また、加熱コイル体３には、加熱コイル部７の下方に２つの冷却液噴射装置１３が対向して設けられている。両冷却液噴射装置１３は、間に被加熱物４を通過させることができるように間隔を置いて対向配置されている。各冷却液噴射装置１３には、図示しない冷却液供給源から冷却液を導く配管１４が接続されている。そして冷却液噴射装置１３には、冷却液を噴射する噴射ノズル１５が多数設けられている。すなわち、冷却液噴射装置１３には配管１４を介して冷却液が供給され、噴射ノズル１５から被加熱物４に向けて冷却液が噴射される。
【００２４】
図２に示すように、加熱コイル体３の両側には支持板６ａ，６ｂが配置されている。支持板６ａ，６ｂは、大きさ及び形状が同じである。支持板６ａ，６ｂの上部は、入力端子８ａ，８ｂと共に共通のボルト・ナット１１，１２で貫通されて固定されている。また、支持板６ａ，６ｂの下部は、冷却液噴射装置１３を挟持して図示しないボルト・ナットで固定されている。
【００２５】
すなわち支持板６ａ，６ｂの間隔は、入力端子８ａ，８ｂと冷却液噴射装置１３とを挟持してボルト・ナットで固定することにより、一定に保たれている。支持板６ａ，６ｂには、下方から加熱コイル部７に被加熱物４を接近させることができるように、切り欠き部１９が形成されている。切り欠き部１９によって、加熱コイル部７は支持板６ａ、６ｂで覆われておらず、外部に露出している。
そして、図２に示すように、切り欠き部１９の入り口である開口２０から被加熱物４を侵入させ、被加熱物４を加熱コイル部７に近接させることができる。
【００２６】
また、リード部５ａ，５ｂを流れる高周波電流が支持板６ａ，６ｂに流れないように、支持板６ａ，６ｂとリード部５ａ，５ｂの間には絶縁体が介在している。例えば、リード部５ａ，５ｂの支持板６ａ，６ｂが近接する部位に絶縁テープが巻いてある。
【００２７】
さらに支持板６ａ，６ｂの切り欠き部１９の近傍には、３つのスペーサ固定位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が設けてある。スペーサ固定位置Ｆ１は、支持板６ａ，６ｂの中央に配置されており、下方（被加熱物４設置側）に突出する形状を呈している。スペーサ固定位置Ｆ２は、支持板６ａ，６ｂにおける加熱コイル部７の下方に位置する部位に配置されている。また、スペーサ固定位置Ｆ３は、スペーサ固定位置Ｆ２と反対側に配置されている。そして、スペーサ固定位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、略同一円周上に配置されている。
【００２８】
スペーサ固定位置Ｆ１には孔１６ａ，１６ｂが設けてあり、スペーサ固定位置Ｆ２には孔１７ａ，１７ｂが設けてあり、スペーサ固定位置Ｆ３には孔１８ａ，１８ｂが設けてある。孔１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、各々スペーサ２１〜２３を固定するためのねじ（皿ボルト２６ａ等）を貫通させる孔である。
【００２９】
スペーサ固定位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３には、各々スペーサ２１，２２，２３が固定される。以下、本発明の特徴的な構成を有するスペーサについて詳述する。各スペーサ２１，２２，２３は同様な構成を有しており、スペーサ２１の構成を中心に説明する。
【００３０】
図３，図４（ａ）に示すようにスペーサ２１は、セラミックス等の剛性を有する不導体であって、細長い直方体形状を呈している。スペーサ２１の長手方向の二箇所には貫通孔２４，２５が設けられている。貫通孔２４，２５は、支持板６ａ，６ｂのスペーサ固定位置Ｆ１の孔１６ａ，１６ｂに対応する位置に設けられている。スペーサ２１の下面は、被加熱物４と当接する当接部２８を構成する。
【００３１】
スペーサ２１には、長手方向に延びる有底の穴３１が設けてある。穴３１は、図４（ａ）で見てスペーサ２１の上部に開口しており下方に延びているが、下部（当接部２８）には達していない。穴３１の底部３１ａから当接部２８（下面）までの距離Ｌ２は、穴３１の底の厚さに相当している。
【００３２】
この穴３１の内部には、摩耗検出センサ３２の検出部３２ａが配置される。検出部３２ａは、穴３１の底部３１ａに達している。よって、検出部３２ａからスペーサ２１の当接部２８までは距離Ｌ２だけ離れているので、スペーサ２１の摩耗が距離Ｌ２（所定量）に達すると、摩耗検出センサ３２は直ちにこれを検出する。摩耗検出センサ３２の具体的な構成については、後述する。
【００３３】
スペーサ２１は、次のようにして加熱コイル体３に装着される。
すなわち、図３に示すように２つのスペーサ２１を背中合わせに配置し、一方を支持板６ａに密着させ、他方を支持板６ｂに密着させた状態で貫通孔２４，２５を孔１６ａ，１６ｂに位置合わせする。さらに両スペーサ２１の間にディスタンスピース２９を配置する。そしてボルト２６ａ，２６ｂ（皿ボルト）が、支持板６ａ，２つのスペーサ２１，ディスタンスピース２９，支持板６ｂを貫通し、皿ナット２７ａ，２７ｂと螺合して、２つのスペーサ２１が加熱コイル体３に固定される。
【００３４】
スペーサ２１が支持板６ａ，６ｂ（加熱コイル体３）に固定されると、スペーサ２１と加熱コイル部７の位置関係が固定される。すなわち図３に示すように、スペーサ２１は符号７ａで示す加熱コイル部７の下面よりも下方（被加熱物設置側）に長さＬ１だけ突出する。このスペーサ２１の長さＬ１に相当する部位は突出部３０を構成している。よって、被加熱物４に加熱コイル体３を接近させると、スペーサ２１の当接部２８（下面）が被加熱物４に当接し、加熱コイル部７の下面７ａと被加熱物４の表面とは距離Ｌ１だけ離間する。
【００３５】
スペーサ２１と同様に、スペーサ２２，２３も支持板６ａ，６ｂのスペーサ固定位置Ｆ２，Ｆ３に固定される。その際、スペーサ２１〜２３の各当接部２８が、被加熱物４の外周（半径）よりも若干大きい円周上に配置される。その結果、被加熱物４は、支持板６ａ，６ｂの切り欠き部１９に円滑に侵入することができる。そして、被加熱物４は、中央のスペーサ２１と当接すると共に、側方のスペーサ２２又は２３のいずれか一方とも当接する。
【００３６】
次に、摩耗検出センサ３２について説明する。
摩耗検出センサ３２は、例えば電気式を採用することができる。すなわち図６（ａ）に示すように、検出部３２ａを導線で構成し、導線３２ａを含む電気回路３２（摩耗検出センサ）を形成する。図６（ａ）に示す例では、電気回路３２は、直流電源３３,電流計３４，配線３５，導線３２ａ（検出部）を備えている。
【００３７】
配線３５の途中には電流計３４が設けられている。また、配線３５の一端はアースされており、他端は直流電源３３の負極に接続されている。直流電源３３の正極は、抵抗を介して導線３２ａと接続されている。また、被加熱物４は、実質的にアースされており、電位はゼロであると考えられる。
【００３８】
摩耗が進んでいないスペーサ２１の当接部２８が被加熱物４に当接しても、導線３２ａの端部と被加熱物４とは電気的に接続されない。そのため、電気回路３２には電流（直流）は流れない。ところが、多数の被加熱物４を順次取り替えて誘導加熱するうちに、スペーサ２１は次第に摩耗する。そして導線３２ａの端部と被加熱物４の距離が縮まり、図６（ｂ）に示すように、やがてスペーサ２１の穴３１の底部３１ａが破損し、導線３２ａの端部が被加熱物４に接触する。
【００３９】
その結果、電気回路３２には電流（直流電源３３による直流）が流れる。電流計３４はこの電流を検出し、摩耗検出センサ３２は制御装置３８（図７）に電流の検出信号を送信する。制御装置３８は、検出信号を受信すると警報装置３７へ信号を発し、警報を発して作業者に知らせる。作業者は、警報を認識すると高周波加熱装置１０を停止させ、スペーサ２１のメンテナンスを実施する。
【００４０】
電気回路３２は図６（ａ）に示したものに限らず、任意に構成可能である。すなわち、導線３２ａと被加熱物４が接触して生じた電流（直流）を検出することができれば、どのような回路であっても差し支えない。
【００４１】
また、摩耗検出センサ３２として、電気回路以外の構成を採用することもできる。具体的には、図５（ｂ）に示すように、スペーサ２１の穴３１の上部の開口を封鎖し、穴３１の内部を密室（空気室４５）にする。また、この空気室４５内に気体を封入し、空気室４５内を大気圧よりも高圧にする。そして、空気室４５内の空気圧を検出する圧力センサ３９（気圧検出手段）を設ける。すなわち、空気室４５と圧力センサ３９とで摩耗検出センサを構成する。
【００４２】
図７に示すように圧力センサ３９は、無線又は有線で検出信号を送受信するセンサ部４０とレシーバ４１とで構成されている。センサ部４０は、空気室４５内の圧力の変化を検出し、検出信号をレシーバ４１へ送信する。検出信号は、さらにレシーバ４１を介して制御装置３８へ送信される。配線を省略するため、センサ部４０及びレシーバ４１は共に電池駆動が可能なものを採用するのが好ましい。
【００４３】
図５（ｂ）では、スペーサ２１の空気室４５の上部の開口が、気密保持部材４２で封鎖されている。気密保持部材４２にはセンサ部４０が貫通しており、気密保持部材４２が空気室４５の開口を封鎖すると、センサ部４０の一部が空気室４５内に配置される。
【００４４】
図５（ｂ）に示す状態からスペーサ２１の摩耗が進み、図５（ｃ）に示すように摩耗量が長さＬ２に達すると、空気室４５の底部３１ａ（空気室４５の内壁）が破損し、空気室４５内の高圧の気体が空気室４５の外部へ流出する。その結果、空気室４５内の圧力が下がる。すなわち、空気室４５内の圧力が低くなると、スペーサ２１の摩耗量が長さＬ２に達したことになる。よって、圧力センサ３９が空気室４５内の圧力の変化（減圧）を検出し、検出信号が制御装置３８に送信されると、制御装置３８はスペーサ２１の摩耗量が所定量Ｌ２に達したと判定し、警報装置３７を点滅、鳴動させる等によって作業者に異常を報知する。作業者は、スペーサ２１の摩耗が進んだことを認識し、スペーサ２１のメンテナンス（取り替え等）を行う。作業者は、スペーサ２１を取り替える際に、スペーサ２２，２３の状態も同時に確認するのが好ましい。
【００４５】
空気室４５内の気圧の変化はセンサ部４０によって検出されるが、空気室４５内の気圧の変化は、空気室４５の内壁の一部である底部３１ａに孔が空く（すなわち破損する）ことによって生じる。よって、センサ部４０と密閉された空気室４５の底部３１ａとは一体のものであり、底部３１ａの破損が空気室４５内の気圧変化の切っ掛けとなるので、底部３１ａが摩耗検出センサの検出部であるとも言える。
【００４６】
また、空気室４５内を大気圧よりも低圧に設定してもよい。すなわち、空気室４５内が大気圧よりも低圧であると、底部３１ａが破損すると、外部から空気室４５内に空気が流入し、空気室４５内の気圧が上がる。この気圧の変化を圧力センサ３９が検出することにより、スペーサ２１が所定量摩耗したことを検出することができる。
【００４７】
被加熱物４がクランクシャフトであり、誘導加熱部位がピン部の場合には、誘導加熱時にクランクシャフトを回転させると、ピン部は軸回りに公転移動する。よって、スペーサ２１〜２３をピン部に押し付けた状態を維持することにより、加熱コイル体３の加熱コイル部７（加熱導体）とピン部の間隔を一定に保つことができ、ピン部の周囲を均一な焼入れ深さで焼入れすることができる。ここで、側方のスペーサ２２，２３は、ピン部の公転移動中にピン部から離れることがあるが、中央のスペーサ２１は必ずピン部に当接している。その結果、図２に示すスペーサ２１〜２３のうち、中央に配置されるスペーサ２１の摩耗が最も進み易い。従って、スペーサ２１のメンテナンス周期を、スペーサ２２，２３のメンテナンス周期よりも短くする必要がある。よって、中央のスペーサ２１には摩耗検出センサ３２を必ず設ける。
【００４８】
摩耗検出センサ３２として、電気回路を採用する場合には、導線３２ａ（検出部）を配置する穴３１は、当接部２８側に貫通する孔であってもよい。すなわち、導線３２ａの先端（下端）は、図５（ａ）に示すように当接部２８から距離Ｌ２の位置に配置すれば、穴３１が当接部２８側に貫通していても、スペーサ２１の摩耗が距離Ｌ２に達するまでは被加熱物４と導線３２ａとが接触せず、通電しない。よって、スペーサ２１の摩耗を何ら支障なく検出できる。
【００４９】
また、スペーサ２１に穴３１を設ける代わりに、スペーサ２１の側壁に溝４３を形成し、溝４３内に導線３２ａ（検出部）を配置することも可能である。すなわち、図４（ｂ）に示すように、スペーサ２１の長手方向に延びる溝４３を、スペーサ２１の側壁に設ける。図４（ｂ）では、溝４３は当接部２８に達していないが、溝４３を当接部２８に達するように形成してもよい。この場合においても、導線３２ａの先端（下端）は、当接部２８から距離Ｌ２の位置に配置する。
【００５０】
図３に示すように、２つのスペーサ２１を背中合わせに配置して使用し、被加熱物４は両スペーサに均等に当接するので、摩耗の進行も同程度である。よって、摩耗検出センサは、少なくともいずれか一方のスペーサ２１に設ければよい。側方に配置するスペーサ２２，２３に摩耗検出センサを設ける場合においても、事情はスペーサ２１と同様である。
【００５１】
また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、スペーサ２１に溝４３と傾斜孔４４とを設け、溝４３と傾斜孔４４に沿って導線３２ａを配置することもできる。溝４３は、スペーサ２１の側壁２１ｂの、図８（ｂ）で見て上下方向に形成されている。また、傾斜孔４４は、溝４３の溝底４３ａからスペーサ２１の当接部２８（下面）にかけて貫通する孔である。そして、導線３２ａは屈曲部４６を形成し、屈曲部４６よりも下方の部分が傾斜孔４４内に配置される。導線３２ａの先端部４７は、スペーサ２１の当接部２８（下面）から距離Ｌ２を隔てた位置に配置されている。また、導線３２ａの先端部４７は、スペーサ２１の幅Ｗの中央付近に配置されている。
【００５２】
スペーサ２１の当接部２８（下面）のうち、中央部分が最も被加熱物４に当接し易く、従って、中央部分が最も摩耗し易い。よって、導線３２ａを、当接部２８（下面）から距離Ｌ２の位置であって、スペーサ２１の幅Ｗの中央部分に配置すると、スペーサ２１の摩耗の進行を最も適切に検出することができるようになる。
【００５３】
また、図８（ｃ）に示す傾斜孔４４の代わりに、図９（ａ）に示す水平方向の孔４８を設けてもよい。孔４８は、溝４３からスペーサ２１の幅Ｗ方向に貫通する孔である。孔４８の内壁の最下部は、スペーサ２１の当接部２８（下面）から距離Ｌ２のところに形成されている。そして、導線３２ａが屈曲部５０で屈曲して先端部４７が孔４８内に配置される。先端部４７は、スペーサ２１の幅Ｗ方向の中央領域に達しているか、又は図９（ａ）に示すように中央領域を越えている。
【００５４】
さらに、孔４８の代わりに、図９（ｂ）に示すスペーサ２１の幅Ｗ方向の中央部分に至る穴４９を採用することもできる。図９（ａ），図９（ｂ）のいずれの孔４８，穴４９においても、導線３２ａ（先端部４７）は、スペーサ２１の幅Ｗ方向の中央領域に至っている。
【符号の説明】
【００５５】
１ 高周波電源
２ 変圧器
３ 加熱コイル体
４ 被加熱物（ワーク）
５ 中空の導体（加熱導体）
６ａ，６ｂ 支持板
７ 加熱コイル部
１０ 高周波加熱装置
２１〜２３ スペーサ
３０ 突出部
３２ 電気回路（摩耗検出センサ）
３７ 警報装置
３８ 制御装置
３９ 圧力センサ（気圧検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を高周波誘導加熱する際に、高周波電流が供給される加熱導体と被加熱物とを所定間隔に保つスペーサを備え、前記スペーサを被加熱物に押圧することにより加熱導体と被加熱物の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置であって、
前記スペーサは、加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部を有しており、
前記突出部の所定位置にセンサを設け、前記センサは被加熱物が前記所定位置に達したことを検出することを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
前記スペーサは不導体で形成されており、前記センサは電気回路を備えており、前記電気回路を構成する導体の端部が、スペーサの突出部の所定位置に設置されており、前記導体の端部が被加熱物に接触した際に電気回路が通電することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
被加熱物を高周波誘導加熱する際に、高周波電流が供給される加熱導体と被加熱物とを所定間隔に保つスペーサを備え、前記スペーサを被加熱物に押圧することにより加熱導体と被加熱物の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置であって、
前記スペーサは、加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部を有しており、
前記スペーサ内に大気圧と相違する気圧の空気室が設けてあり、前記空気室の内壁の一部が、突出部の所定位置に配置されており、前記空気室内の気圧の変化を検出する気圧検出手段を備えたことを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項１】
被加熱物を高周波誘導加熱する際に、高周波電流が供給される加熱導体と被加熱物とを所定間隔に保つスペーサを備え、前記スペーサを被加熱物に押圧することにより加熱導体と被加熱物の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置であって、
前記スペーサは、加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部を有しており、
前記突出部の所定位置にセンサを設け、前記センサは被加熱物が前記所定位置に達したことを検出することを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
前記スペーサは不導体で形成されており、前記センサは電気回路を備えており、前記電気回路を構成する導体の端部が、スペーサの突出部の所定位置に設置されており、前記導体の端部が被加熱物に接触した際に電気回路が通電することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
被加熱物を高周波誘導加熱する際に、高周波電流が供給される加熱導体と被加熱物とを所定間隔に保つスペーサを備え、前記スペーサを被加熱物に押圧することにより加熱導体と被加熱物の間隔を所定間隔に保つ高周波加熱装置であって、
前記スペーサは、加熱導体の被加熱物と対向する部位よりも被加熱物配置側に突出する突出部を有しており、
前記スペーサ内に大気圧と相違する気圧の空気室が設けてあり、前記空気室の内壁の一部が、突出部の所定位置に配置されており、前記空気室内の気圧の変化を検出する気圧検出手段を備えたことを特徴とする高周波加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９７３１８（Ｐ２０１２−９７３１８Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４５４７５（Ｐ２０１０−２４５４７５）
【出願日】平成２２年１１月１日（２０１０．１１．１）
【出願人】（３９００２６０８８）富士電子工業株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１日（２０１０．１１．１）
【出願人】（３９００２６０８８）富士電子工業株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
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