JPH02267224A - ギア歯の誘導加熱の方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は誘導加熱の技術に関し、特にギアまたは類似加
工片の歯付き面を誘導加熱および急冷硬化する改良さね
た方法および装置に関する。

本発明は軸方向に細長いギアの円筒状歯付き面を誘導加
熱および急冷硬化するのに特に適しており、以下特にこ
れに関して記述する。黙しながら、本発明はもっと広い
応用をもち、中心軸にほぼ共心の円筒状面をもち且つ波
状断面（たとえばギア歯によって形成される断面）をも
つ他の細長い加工片を誘導加熱および急冷硬化するｔこ
めに使用することもできろ。

本発明はまた、雌型歯車リングギア、特に一端が閉じて
）ｊり従って軸方向配列コイルの間に直接にシフトしえ
ない雌型リングギア、の内面の誘導加熱および急冷硬化
に特に有用である。

（従来の技術） 高動力伝達ギア列の操作中の摩耗と接触力に酌えうるよ
うにギアの歯付き面を硬化するのが望ましい。他のギア
の相互かみ合いによってもたらされる接触力に対して耐
性であるように硬化させるべき表面は、ギア歯間の接続
面ならびにギア歯自身の側面と先端を包含する。硬化面
の下のギアの体部はギア構造体に強度と柔軟性を付与す
るため（こ比較的柔軟な状態にとどまるべきである。理
想的には、ギアは全硬化面を横切る均一で浅い深さにの
びる硬度パターンをもち、硬化に伴う摩耗に耐え然も同
時にギア歯面の下のギア本体において硬化に伴う脆さを
避けることによって基礎材料の強度を保持する。

誘導加熱を使用してギア歯を硬化する従来の方法はギア
歯面を横切って均一に浅い深さにのびる所望の硬度パタ
ーンを得るには限られＩコ成功しか収めなかった。硬化
すべき材料は変形温度以上に上昇させ次いで急冷用液体
によって迅速に冷却して硬化を誘起させなければならな
い。えられる硬度パターンに影響を及ぼす因子には材料
を加熱する深さ、加熱温度が変形温度を越えろ程度、お
よび冷却速度がある。波状ギア歯面から密に間隔をおい
た円形誘導コイルは一般にギア歯の半径方向外側のほと
んどの区域を歯間の接続区域よりも大きい度合の誘導加
熱に露出し、その結果、加熱の温度と深さはギア歯の外
側区域において対応して大きい。これらの種々の加熱区
域を次いで流体急冷法によって種々の温度に冷却し、そ
の結果として、生成する硬度のパターンはギア歯を横切
って不均一であり、ギア面の下の深さに過度の硬化が行
われ、ギア歯間の接続面において不十分な硬化しか行わ
れない。従って、誘導加熱によってギア歯を成功裡に硬
化するｔ；めには、急冷硬化の直前に制御された深さｊ
：、均一にギアを予め定めた温度に加熱することが必要
である。

ギア歯の表面を横切って均一な深さに硬度パターンを付
与する方法は米国特許第４．６７５．４８８号に記載さ
れている（この米国特許の譲受人は本発明の出願人と同
一である。）。

この方法において、ギアはその軸方向の長さに対応する
軸長または軸高をもつ円形誘導コイル内に密に収容され
る。誘導コイルは次いで約５０ＫＨｚ未満の周波数をも
つ交流により短期間付勢されてギアを予熱する。誘導加
熱における加熱の深さは誘導器コイルの電流周波数に逆
比例し、そのために比較的低い周波数での予熱は歯の基
部もしくは根に浸透してギア歯の下のギアのまわりにの
びる円形帯を加熱する。この内部帯は金属材料の急冷硬
化変態温度より下の昇温にまで加熱される。短い時間遅
延が予熱工程につづいて生じて歯巾の熱エネルギーを消
散させ、従って歯の根に隣接する帯内に高い温度および
エネルギーの水準の集中を可能にする。好ましくは、第
２の低い周波数の予熱工程が上記の時間遅延にっづい−
０行われ、基部帯を更に加熱し、またギア歯面を昇温に
予備加熱する。このようにして比較的低い周波数の予熱
工程はギア歯の根部分のすべてを通して周囲にのびる内
部帯に高エネルギーと高温を貯蔵し集中させる。この内
部帯は歯自身よりも高温にあり、ギアの基部コアの温度
よりも実質的に高い温度にある。この予熱１度輪郭は非
常に動的で不安定であり、従って予熱したギアは次いで
直ちに第２の円形誘導器コイルに移され、このコイルに
は直ちに約１００　）ＣＨｚ以上の高周波数電流が短期
間付勢される。加えられた高周波数電流はギア面より下
の浅い深さにのみギア温度を急冷硬化変態温度より高い
温度に上昇させる。急冷硬化変態温度より高い温度での
この浅い深さの加熱はギア歯の側面および接続する根部
分中にくまなく均一に分布される。内部加熱帯は接続す
る根において予熱エネルギーを与え、それらの根を誘導
器コイルから密に間隔をおいた側面および先端と共に昇
温最終温度に到達させ、そして更に歯面からギアの歯お
よびコアに伝わる熱の伝導が他の場合のように迅速に行
われるのを抑制するからである。

この最終加熱温度も非常に不安定かつ動的であって、そ
れ故に加熱面の液体急冷が直ちに行われて浅い深さの高
温材料を変態温度以下にもたらし、それによって均一な
硬度パターンが全ギア歯面を横切って対応する浅い深さ
で与えられる。

上記の方法は過度の加熱深さによる脆化を起こすことな
しに、且つ急冷硬化前の低温による歯間の柔軟な非硬化
面を残すことなしに、外側に面する表面に均一にギア歯
を成功裡に硬化させる。黙しながら、上記特許に記載の
方法は誘導加熱によってギア歯の硬化を理想的に可能に
するものではなく、い（っかの不利益を受ける。ギアは
２つの予熱サイクル中に可聴周波数加熱のなめに円形誘
導加熱コイルに軸方向にまず移動し、次いで高い放射周
波数電流における最終加熱のために第２の誘導加熱コイ
ルに軸方向にシフトする。この２つの軸方向に間隔をお
いた誘導コイルはそれぞれギアの軸方向の長さを越える
軸方向の長さをもたなければならず、それによって始め
て全ギアが予熱および最終加熱の両者の期間中に一度に
加熱される。この方法の実施中にえられる温度輪郭は非
常に不安定で動的であるため、加熱は非常に迅速に起こ
るにちがいない。誘導器コイルにおいての軸方向の長さ
と迅速な加熱の能力の要件は、加熱される細長い区域に
わたっての高い電力密度の要件を課し、このことはまた
それぞれの誘導器コイル電力供給の実質的に高い電力割
合の要件をも課する。

電力供給の割合が増大するので、特に１００ＫＨｚを舖
える放射線周波数に使用するようなオツシレータでは、
電力供給のコストが激しく増大する。この理由により、
上記特許に記載の方法によるギア歯の誘導加熱は比較的
高価であり、そして硬化すべきギアが直径において又は
軸の長さ（もしくは高さ）において大きいときには非実
用的であることがある。

上記米国特許の譲受人（本発明の出願人）によって既に
特許になった別の方法は上記米国特許に記載の方法に伴
う欠点の多くを克服しているが、それでもなお理想的に
効率的なものとはいえない。その方法として、米国特許
第４．７５７．１７０号に記載の方法があげられるが、
この方法はギアを２軸配列の誘導冊コイル中に漸進的に
移動させて予熱し、次いでギア歯面をその軸の長さにそ
って漸進的に最終加熱する。これは前述の方法のような
２つのコイル中で区別して別々にギアの全長を加熱する
のとは対照的である。ギアの長さにそった漸進的走査は
誘導コイルを狭い長さ又は軸高にすることを可能にする
。ある時間において、所望の温度輪郭を付与するのに必
要な高電力はギアのまわりに狭い帯において及び相対的
に軸方向に移動するコイルの幅に相当して与えることが
必要であるにすぎないからである。加熱はギア面で漸進
的に且つ同時に行われるので、高電力密度は予熱および
加熱の双方について減少した寸法の加熱帯からえられ、
且つギアの全長の漸増的な予熱と最終加熱に対して必要
とされるような実質的に高い電力割合は必要としない。

従って、後者の方法は前者の方法に付随するコスト、効
率、および加工片の長さにっいての欠点を克服するもの
である。

（発明が解決しようとする課題） 黙しながら、後者の方法にもその実施に付随するいくつ
かの不利益が依然として存在する。２つの別々のコイル
を通して加工片を制御自在に移動させるに必要な装置は
複雑であり高価である。その上、２つのコイルを通して
ギアを同時に移動させろことは予熱および加熱の両工程
に同じ軸方向走査速度を必然的に課する。これら２つの
別々の加熱工程に使用する加熱パラメータの制御されｔ
コ変化は従って非常に制限される。更に、ギア歯の誘導
加熱と硬化についての上記の両方法の実施に付随する欠
点は、多くの場合に一端が閉じている内側歯車リングが
誘導器コイル間を共軸にシフトすることができず、又は
これらのコイルを分離させることができず、また外側ギ
アに外側に突出する７ランジ、肩などを付けることもで
きないという事実にある。これらの特許方法はそれ故に
外側ギア歯をもつ及び実質的な半径方向の突起をもたな
いギアへの応用に限定される。

本発明は上記の欠点を克服し、ギア歯によって形成され
るような波状円形面の誘導加熱と硬化を行うための、且
つ高い電力割合を必要とせず、半径方向に突出するフラ
ンジもしくは肩を有する内側ギアまたは外側ギアのよう
な種々の横断面の加工片の下に浅い深さに均一な硬度パ
ターンを４又る、方法と装置を提供しようとするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明の主たる特徴によれば、ギア歯および接続する根
を含み、中心軸の軸方向に細長いギアの歯表面を硬化す
る方法であって、第１の軸方向に移動する帯にそってギ
ア歯表面を漸進的に十分に予熱して歯表面の根を急冷硬
化温度より低い温度に加熱する工程；次いで予熱表面を
第２の軸方向に移動する帯にそって漸進的に十分に最終
加熱して予熱表面を急冷硬化温度に加熱する工程；およ
び上記の最終加熱の直後に最終加熱表面を漸進的に急冷
する工程；から成ろことを特徴とする歯表面の硬化方法
が提供される。本発明の更に特定の特徴によれば、その
方法はギア歯の表面から密に間隔をおいた円形表面をも
つ共軸配列の誘導型コイルを付与する工程を含み、第１
および第２の軸方向に移動する加熱帯が誘導器コイルと
加工片の相対的な軸方向移動によって形成される。従っ
て本発明は、ギア歯の表面の全軸長を一度に誘導加熱す
る漸増加熱法とは対照的に誘導器コイルの軸高に相当す
る狭い帯のみを誘導加熱する走査法を使用することによ
って、高い電力割合の必要を有利に避けている。本発明
はまた、密閉端部または部分突出の肩、フランジなどを
もつギアを通過させえない別個の軸方向配列の誘導器コ
イルを使用するのとは対照的に、単一の誘導器コイルに
対する軸方向の移動を使用して予熱および最終加熱を行
うことによって、覆々の形状のギアに適合しうろもので
ある。

本発明の別の特定の特徴によれば、予熱工程は初期位置
から末端位置まで第１の軸方向に誘導器コイルを通して
加工片を通過させることによって行われ、戻し工程を使
用して加工片を末端位置から初期位置に戻すことができ
、そして最終加熱工程は初期位置から末端位置に同じ軸
方向に誘導盤コイルを通して加工片を再び移動させるこ
とによって行われる。この系列の軸方向移動は内側のギ
ア歯面の特に一端が閉じている内側ギアの誘導加熱と硬
化を有利に可能にする。密閉端部は予熱工程および最終
加熱工程のための別個の誘導盤コイルを直接に通すギア
の軸方向移動を阻止するので、本発明はギアの開放端部
に隣接するコイルをもつ初期位置から密閉端部に隣接す
るコイルをもつ末端位置まで誘導器コイル上にギアを移
動させることによって予熱をまず行い、そして末端位置
から初期位置に戻した後に誘導器コイル上に同様に軸移
動させて最終加熱と急冷硬化を行うという点でそのよう
な加工片に特に適用可能である。

本発明の別の特定の特徴によれば、予熱工程はコイルを
通して１つの軸方向にギアを移動させることによって行
われ、そして最終加熱工程は次いで戻し工程を介在させ
ることなしにコイルを通して反対方向にギアを移動させ
ることによって行われる。好ましくは加工片は垂直に移
動され、最終加熱工程は最終加熱帯の相対上昇移動によ
る加工片の下向移動を伴い、そして急冷硬化用の液体は
最終加熱帯の比較的下に適用される。

本発明の他の特定の特徴は約５０ＫＩ（ｚ未満の周波数
をもつ交流電流による予熱工程の実施と約１００　Ｋｌ
（ｚ以上、好ましくは約２００　ＫＨｚ以上の周波数を
もつ交流電流による最終加熱工程の実施を含む。これら
の周波数は急冷硬化の準備において浅い深さにギア歯面
を横切って均一に分布される最終加熱温度輪郭を有利に
与える。本発明に更にもう１つの特定の特徴は急冷硬化
後の全加工片を静的に急冷して加工片の硬化および未硬
化の部分の双方を冷却する静的急冷工程を含む。

本発明の別の主たる特徴によれば、中心軸の軸方向に細
長いギアのギア歯面を誘導加熱および急冷硬化するため
の装置であって；ギア歯面から密に間隔をおいた共軸配
列の円形誘導器コイル；約５０ＫＨｚ未満の周波数をも
つ第１の交流電流で誘導器コイルを付勢する第１の電力
供給；約１００ＫＨｚ以上の周波数をもつ第２の交流電
流で誘導器コイルを付勢する第２の電力供給；それぞれ
漸進的に誘導器コイルを通して相対的に軸方向にギア歯
面を移動させる走査部材；および誘導器コイルを第１お
よび第２の電力供給に交互に接続するスイッチ；を傭人
で成ることを特徴とするギア歯面を誘導加熱および急冷
硬化するための装置が提供される。この装置は比較的低
い電力割合の単一誘導器コイルのみを経済的かつ効率的
に使用してギア歯面を上記のように本発明の別々の予熱
および最終加熱の本発明でギア歯面を浅い深さに均一に
誘導加熱および急冷硬化し、且つ別個の誘導器コイルを
直接に通して軸方向にシフトさせることのできない加工
片の形状に有利に適合しうるものである。

本発明の更に特定の特徴によれば、スイッチに同調する
制御ａ１］Ｗｊが備えてあり、走査部材がくりかえしの
相対的軸方向移動のえらばれた移動期間中、誘導器コイ
ルを第１または第２のいずれかの電力供給に接続させ、
更に順次の走査工程の間の戻し工程中のような、相対的
軸方向移動の九らばれた移動の期間中、第１および第２
の電力供給をオンおよびオフにして誘導器コイルの付勢
を阻止しうるようになっている。重要なことに、制御盤
は反対の軸方向において及び異なった軸方向速度で順次
の操作工程を行うことができる。従って本発明は前述の
ような従来の特許された走査法および装置を用いてえら
れるよゆも大きい制御を２つの別個の加熱工程にわたっ
て有利に提供するものである。

本発明の主な目的はギア歯面によって形成されるような
波状円形面を誘導加熱および急冷硬化して波状面を横切
って均一に分布された制御された深さにのびる硬度パタ
ーンを生せしめる改良された方法と装置を提供すること
にある。

本発明の別の目的は従来知られた系において必要とされ
るような高い電力割合を必要としない、ギア歯面の誘導
加熱および急冷硬化を行う方法と装置を提供することに
ある。

本発明の更に別の目的は漸増的誘導とは対照的に漸進的
軸方向走査誘導を使用する、且つ種々の形状と寸法の加
工片に適合しうる、上記のような方法と装置を提供する
ことにある。

本発明の更になお別の目的は軸方向走査加熱法において
単一の誘導加熱のみを有効に且つ効率的に使用する、上
記のような方法と装置を提供することにある。

本発明の更にもう１つの目的は加工片の予熱と最終加熱
を別個に行う別々の走査工程のための独立の制御を与え
る、上記のような方法と装置を提供することにある。

これらの及びその他の目的と利点は添付図面を参照して
以下に述べろ実施例から明らかになるであろう。

（実施例） 添付の図面は本発明の好ましい態様を示すためのもので
あって、本発明を限定するものと解すべきではない。

第１図には加工片（Ｗ）の内側円筒状ギア歯面を漸進的
に誘導加熱および急冷硬化するための装置が示しである
。この装置は一般に、第１の電力供給（ＰＩ）、第２の
電力供給（Ｐ２）、誘導器組立体（１）、およびスイッ
チ組立体（Ｓ）から成る。スイッチ組立体（Ｓ）は誘導
器組立体（１）を第１の電力供給（Ｐｌ）または第２の
電力供給（Ｐ２）のいずれかに係合させるようになって
いる。

特に第３図〜第６図を参照して、誘導器組立体（１）は
コイル支持体（１０）と誘導器バス（２０）とから成る
ものとして示しである。コイル支持体（ＪＯ）は軸（Ａ
）のまわりの円の中に実質的にのびる単一巻き誘導器コ
イル（１２）を含み、その周辺に向き合った両端部間に
間隙（１４）をもつ。誘導器コイル（１２）は外側に面
する円筒状表面（１６）、および下方に面する円錐状表
面（１８）を備え、乙の円筒状表面は外側に面する急冷
液体の孔（２１）をもつ。内側部材（２２）は円形誘導
器コイル（１２）の周囲にのびろ急冷液体導管（２４）
を形成し、キャップ・リング（２６）は円形誘導器コイ
ル（１２）の周囲にのびろ冷却剤導管（２８）を形成す
る。冷却剤導管（２８）は冷却剤の入口（３０）と出口
（３２）を含み、この入口と出口は冷却剤の流入管（３
４）と流出管（３６）にそれぞれ連通している。急冷液
体導管（２４）は４個の急冷液体入口（３８）をもち、
これら入口のそれぞれは急冷液体入口通路（４０）に連
通している。

コイル支持体（ｉｏ）は更に上部コイル支持ブロック（
４２）　、リング形ブロック（４４）、下部コイル支持
ブロック（４，６）、およびこれらのブロックを機械ス
クリュー（５０）によって−緒に締着する中心スリーブ
（４８）を含む。急冷液体入口通路（４０）はコイル支
持体（１０）のブロックを通ってのびており、誘導器コ
イル（１２）において急冷液体入口（３８）に連通して
いる。急冷液体供給ライン（５２）は急冷液体源（５３
）に連通している。必要に応じて急冷液体通路（４０）
中に０−リング・ソール（５４，５６）を備人ろ。また
コイル支持体（１０）のブロックを通ってのびろ３個の
静的急冷通路（５８）があり、これは環状溝（６０）を
もつ静的急冷供給ライン（５９）に連通している。静的
急冷導管（６１）は上部コイル支持ブロック（４２）の
上部面（６４）において静的急冷開口（６２）をもつ溝
（６０）に連通している。下部コ、イル支持ブロック（
４６）は電気的に非伝導性の基板（６８）にボルト（６
６）によって取り付けられている。この基板（６８）は
誘導器コイル（１２）中の間隙（］４）に整列し誘導器
バス（２０）に向かってのびろスロット（７０）を含む
。

誘導器バス（２０）は接続ポル）　（７Ｂ）によって隣
接位置に保持される一対の誘導器バス棒（７２，７４）
を含む。誘導器コイル（１２）の間隙の中に配置された
絶縁材の薄いシー１．　（１５）は全体として又は部分
が間隙（１４）から誘導器バス（２０）に向かって基板
（６８）中のスロット（７０）を通って、更に鵠導器バ
ス＠　（７２゜７４）間を通ってのびている。接続ボル
ト（７６）は■様に、たとえば非伝導性ワッシャ（７８
）によって、Ｉ８縁される。誘導器バス棒（７２，７４
）は、取り付は用ボルト（８３）によって誘導器バス（
２０）にコイル支持体（１０）の基板（６８）をどりつ
けろための取り付は用の板（８０，８２１をそれぞね含
む。冷却剤入口管（３４）は訊導器バス棒（７２）にそ
って冷却剤入口供給開口（８４）の尾部（８６）から誘
導器コイル（１２）の点での冷却剤入口開口（３０）に
のびる。

同様に、冷却剤出口管（３６）は隣接する誘導器バス棒
（７４）にそつで誘導器コイル（］２）の点での冷却剤
出口開口（３２）から隣接尾部（９０）の点の冷却剤出
口ドレイン開口（８８）にのびる。冷却剤入口および出
口管（３４，３６）は誘導器バス棒（７２，７４）の外
側平面に向かって真鍮メツキの平らな側面鋼管としで形
成される。

加工片支持体（９２）はコイル支持体（１０）および誘
導器バス（２０）と共同して加工片（Ｗ）を誘導器コイ
ル（１２）に対して移動させろ。加工片支持体（９２）
は第３図および第５図に示すように１、コイル（１２）
に共軸の垂直搬送シャフト（９４）を含み、その上に加
工片（％）をはこぶためのカラー（９８）付きのマンド
レル（９６）が取り付けである。垂直通路（１００）は
コイル支持体（ｌＯ）の基板（６８）、下部コイル支持
ブロック（４６）および中心スリーブ（４８）を通って
のびており、それらの間に図示のように垂直搬送シャフ
ト（９４）を通過させる。モータ（９９）が通路（１０
０）中の搬送シャフト（９４）ζこ垂直および回転移動
を付与するようになっている。この点については本発明
の操作に関連して後に詳しく述べろ。

訪導器組立体（＋）の他に、本発明により加工片（Ｗ）
のギア歯面を誘導加熱および急冷硬化するための装置は
第１のバス棒組立体（１０１）によってスイッチ（Ｓ）
に接続する第１の電力供給（ＰＩ）、第２のバス棒組立
体（１０２）によってスイッチ（Ｓ）に接続する第２の
電力供給（Ｐ２）、およびスイッチ（Ｓ）を誘導器コイ
ル（１）に接続する第３のバス棒組立体（１０３）を備
える。

更に詳しくは第２図〜第７図を参照して、第１のバス棒
組立体（１０１）は絶縁材料（１０６）の薄いシートに
よって分離されボルト（１０８）によって隣接位置に保
持される一対の隣接バス棒（１０４，１０５）から成る
。バス棒（１０４，１０５１は第９Ａ図および第９Ｂ図
に示すようにそれぞれブロック端部（１１０，１１２）
からスイッチ（Ｓ）内の末端にのびている。バス冷却剤
の管（１１４，１１５）はそれぞれバス棒（１０４，＋
０５）にそって長手方向に付随ブロック端部における冷
却剤入口開口（１１８，１２０）からスイッチ（Ｓ）に
隣接する冷却剤出口開口（１２２，１２４）にのびてい
る。第１の電力供給（Ｐｌ）はブロック端部（１１０，
１１２）を横切ってバス棒（１０４，１０５）に接続し
ていて約５０ＫＨｚ未満の周波数をもつ第１の交流電流
を約１００Ｋｌ’１以上の電力水準で付与するようにな
っている。

第２のバス棒組立体（１０２）は同様に絶縁材料のシー
ト（１０６）の反対側の隣接位置においてボルト（１０
８）によって保持される一対のバス棒（１２６，１２８
）から成る。バス冷却剤の官（１３０゜１３２）がそれ
ぞれ付随ブロック端部（１３６，１３７）におけろバス
冷却剤入口開口（１３４，１３５）からスイッチ（Ｓ）
に隣接するバス冷却剤出口開口（１３８，１３９）にの
びている。第２の電力供給（Ｐ２）は第２の対のブロッ
ク端部（１３６，＋３７）を横切って第２の対のバス棒
（１２６，１２８）に接続していて、約１００　Ｋ＋（
２以上の周波数をもつ交流電流を約１００ＫＷ以上の電
力水準で付与するようになっている。

第３のバス棒組立体（１０ｇ）は、絶縁材料（１０６）
の反対側の隣接位置においてボルト（１０８）によって
同様に保持され、そして同様に長手方向にのびるバス冷
却管を含む。第３のバス棒（１４０，１４２）はスイッ
チ（Ｓ）内の末端からブロック端部（１４４゜１４６）
にのびており、これらのブロック端部はそれぞれ誘導器
バス棒（７２，７４）の尾部（ｓｅ、　９０）に接続さ
れている。

第８Ａ図〜第１０図を参照して、スイッチ組立体（Ｓ）
は接触部品（１５０）、垂直円筒枠部品（１５２）、お
よび水平円筒枠部品（１５４）から一般に成るものとし
て示しである。特に第９Ａ図および第９Ｂ図に示すよう
に、バス棒組立体（１０１，１０２，１０３）は接触部
品（１５０）に付随する末端をもつ。永久電気伝導接続
は第１のバス棒組立体（１０１）と第３のバス棒組立体
（］＋０３との間に作られる。それは第１のバス棒組立
体（＋０１）のバス棒（１０５）と第３のバス棒組立体
（１，０３）のバス棒（１４０）との間に第１のバス接
触部品（１５６）を溶接することによって行われろ。永
久伝導性接続はまたバス棒（１４２）とバス棒（１２８
）との間に第２のバス接触部品（１５８）を溶接するこ
とによって第３のバス棒組立体（＋０３）と第２のバス
棒組立体（１０２）との間にも作られろ。

第１のバス棒組立体（１０１）はバス棒（１０５，１，
２８）の間の第３のバス棒組立体（１０３）からのびる
電気絶縁材料（１０６）によって第２のバス棒組立体（
＋０２）から部分的に隔離される。また、第１のプラン
（＋６０）がバス棒（１０５）に溶接さね、同様に第４
のバス接続部品（１６６）がパス棒（１２６）に溶接さ
れる。

第８Ａ図および第８Ｂ図を参照して、スイッチ組立体（
Ｓ）は垂直円筒枠部品（１５２）を含む。この垂直円筒
枠部品は垂直部材（１６ｇ）、その上に取り付けた垂直
油圧流体作動円筒（１７０）、この作動円筒に備えてあ
る油圧流体ニップル（１７２，１７４）、および垂直ピ
ストン棒（１７６）から成る。垂直ピストン棒（１７６
）は電気的に非伝導性のブラケット（１７８）をもち、
このブラヶ・ソトに接触棒（１８０）が機械スクリュー
（１８２）によって取り付けである。接触棒（１８０）
は、第１０図に示すように、伝導性表面区域（１８４）
、比較的狭い第１の絶縁面（１８６）、および第１の絶
縁面（１８６）から垂直および水平にオフセットされる
比較的狭い第２の絶縁面（＋８８）を含む。接触棒（１
８０）は第８Ａ図に示す垂直上昇位置と第８Ｂ図に示す
垂直下降位置との間でピストン棒（１７ｆｌ）により垂
直にシフト可能である。垂直上昇位置にあるとき、接触
棒（１８０）の第２の絶縁面（１８８）は第２のブラシ
（１６２）と面接触しており、電気的に伝導性の表面（
１８４）は第」のブラシ（ｉｅｏ）　、第３のバス接続
部品（１６４）および第４のバス接続部品（１８Ｂ）と
面接触している。これらは第９Ａ図に示すとおりである
。垂直上昇位置にあるときには、第９Ｂ図に示すように
、接触棒（１８０）の第１の絶縁面（１８Ｂ）は第１の
ブラシと面接触しており、電気的に伝導性の表面（１８
４）は第２のブラシ（１６２）　、第３のバス接続部品
（１８４）および第４のバス接続部品（１６６）と面接
触している。

スイッチ組立体（Ｓ）は更に水平円筒枠部品（５４）、
および横棒部材（１９４）を備えろ。水平円筒枠部品（
５４）は電気的に非伝導性の横枠部材（１９０，１９２
）を含む。横枠部材（１９４）には水平油圧流体作動円
筒（１９６）がボルト（１９７）によって取り付（プで
ある。水平油圧流体作動円筒（１９Ｂ）は油圧流体ニッ
プル（１９８，１９９）および水平ピストン棒（２００
）をもつ。第９Ａ図および第９Ｂ図に示すように、水平
ピストン棒（２００）にはボルト（２０２）によって圧
力ブロック（２０４）が担持されており、このブロック
は垂直にシフトしうる接触棒（１８２）に対して圧迫さ
れて接触棒（１８０）を押圧して接触部品（１５０）の
種々の要素としっかりと面接触させるようになっている
。

マイクロプロセッサ（２０ｇ）がモータ（９９）を調節
して加工片を垂直にシフトさせ、加工片を軸（人）のま
わりに回転させ；急冷液体（５３）から供給される急冷
液を調節し；そして円筒コントローラを調節して垂直油
圧シリンダ（１７０）および水平油圧シリンダ（１９６
，）を操作させろようになっている。

慄−作 前述の本発明の装置は開放端部およびほぼ閉じた端部を
もつ円筒状雌型歯車リング・ギアの内側に面するギア歯
を誘導加熱および急冷硬化するのに特に適している。本
発明の好ましい態様による操作をそのような加工片に関
して以下に詳しく述べる。

加工片（！Ｖ）は開放端部（２１０）、はぼ閉じた端部
（２１２）、隆起ギア歯（２１４）をもつ内側円筒面、
おＪび内側フランジ面（２１６）を含む。第１２図〜第
１５図に示すように、ギア歯は頂部（２１ｇ）、および
向き合っているベアリング面（２２０，２２２）を含み
、根の表面（２２４）によって結合されている。加工片
（Ｗ）の内側区域は歯の厚さの区域（Ｘ）、根の区域（
Ｙ）、およびギアの基部（Ｚ）から成る。

本発明の方法と装置の操作は第３図に示すようにマンド
レル（９６）上に加工片（Ｗ）を置くことによって始ま
る。加工片（Ｗ）の予熱は円筒形コントローラ（２１０
）を通るマイクロプロセッサ（２０８）によって調節さ
れるように第８Ｂ図に示す垂直下降位置中の接触棒（１
８０）によ吟行われろ。第１の電力供給（Ｐｌ）は次い
でマイクロプロセッサ（２０８）によって支持されてス
イッチ組立体（Ｓ）を介して第１のバス棒組立体（１０
１）と第３のバス棒組立体（１０３）との間に交流電流
を第９Ｂ図に矢印で示すように流れさせる。この第１の
交流電流は約１００ＫＨｚ以上の電力水準にあり且つ約
５０ＫＨｚ未満、好ましくは約１０ＫＨｚ未満の周波数
をもつ。次いでモータ（９９）が作動して加工片（！ｌ
’）を第３図に示す上昇位置から第５図に破線で示す下
降位置まで漸進的に移動させる。誘導器コイル（１２）
を通る加工片（Ｗ）の漸進的移動は内部の円筒面（２１
４）を第１１図に示すようにコイル（１２）の外側に面
する円筒面（１６）の軸高（Ｈ）に対応する軸方向移動
帯にそって急冷硬化温度より低い諷度に予熱させる。詳
しくは、第１の電力供給（Ｐｌ）によって付与される比
較的低い周波数での予熱は第１２図に示すように歯の厚
さの区域（Ｘ）および根の区域（Ｙ）を通して加工片（
Ｗ）に熱を浸透させる。然しギアは基部構造体区域（Ｚ
）において実質的に加熱されない状態にとどまる。第１
２図に示す初期の予熱輪郭は動的であり第１３図に示す
ようにギア歯面から外側への熱エネルギーの消散によっ
て第１４図に示す予熱輪郭に迅速にシフトする。歯の厚
さの区域（Ｘ）の基礎であり根の区域（Ｙ）を接続する
連続予熱帯がこの予熱工程によって発生する。

第１の電力供給（Ｐｌ）のもとでの内側円形予熱帯の発
生による予熱の直後に、装置は第２の電力供給（Ｐｌ）
のもとでのギア歯面の最終加熱に迅速にシフトする。第
１の電力供給（Ｐｌ）はオフになり、加工片（町は誘導
器コイル（１２）に隣接して開放端部（２１０）をもつ
位置に迅速に上昇して戻る。水平シリンダ（ｉ９Ｂ）に
よる水平ピストン棒（２００）の除去は圧力ブロック（
２０４）によって接触棒（１８０）に加わる圧力を解放
して垂直シリンダ（１７０）を垂直ピストン棒（１７Ｂ
）にシフトさせ、接触棒（１８０）を第８Ａ図に示す垂
直上昇位置の上方にシフトさせる。次いで水平ピストン
棒（２００）が水平シリング（１９６）からのびて圧力
ブロック（２０４）を接触棒（１８０）に対して圧迫し
、それによって接触棒（１８０）を接触部材（１５０）
の付属要素に対して圧縮してそれらの間でのアーキング
を防ぐ。次いで第２の電力供給（Ｐｌ）をオンにして交
流電流を第２のパス棒組立体（１０２）から第３のバス
棒組立体（１０３）および誘導器コイル（Ｉ）に、第９
Ａ図に矢印で示すように、スイッチ組立体（Ｓ）を介し
て流れさせる。

ギア歯面の最終加熱は加工片（Ｗ）をモータ（９９）に
よって誘導器コイル（１２）を通して下方に制御された
速度で漸進的に移動させてコイル（１２）の外側に面す
る円筒面（１６）の軸高に相当する軸方向移動帯を急冷
硬化温度より高い温度に漸進的に最終加熱する操作によ
り進行する。同時に、急冷液が第１１図に示すように急
冷液Ｒ（５３）からコイル支持体（１０）を通して且つ
急冷液の孔（２０）から外側に送られて、最終加熱した
ギア歯面を軸方向に移動する最終加熱帯の直後に急冷硬
化する。更に詳しくは、最終加熱は、予熱した内側帯が
歯の厚さの区域（Ｘ）の下に且つ根の区域（Ｙ）を横切
ってのびろ第１４図に示す加熱輪郭に達したときに開始
される。第２の電力供給（Ｐｌ）にまって与えられる比
較的高い周波数の交流電流は第１５図に示す比較的浅い
深さ（Ｄ）にのみ熱を浸透させる。重要なことに、予熱
した内側帯は誘導型コイル面（１６）から半径方向に最
も離れた深さに且つベアリング面（２２０，２２２）お
よび頂面（２１８）において高周波数最終加熱を浸透さ
せろ。それは内側加熱帯が接続する根の区域において熱
エネルギーを与え、この区域が該区域中の電気抵抗を減
少させ、その結果として誘導電流を隣接歯面の間に並び
にこれらの歯面を横切って流れさせるためである。予熱
した内側帯はまた歯の厚さの区域（Ｘ）および基部区域
（Ｚ）への最終加熱の迅速な伝導を阻止する。加工片（
Ｗ）の内側円筒面（２１４）はそれによって第１５図に
示すように深さ（Ｄ）に均一に最終加熱される。最終加
熱直後の急冷硬化は第１６図に示す均一な硬度パターン
を生せしめろ。

静的急冷を最終加熱および急冷硬化の後に行って加工片
全体を十分に冷却し、それによって閉じた端部（２１２
）への熱の過度の伝導を防ぎ最終硬度パターンを捕えろ
ことができる。

加工片が第５図（と示すように末端位置に達するとき、
マイクロプロセッサ（２０８）は急冷液源（５３）から
の急′ＬｔＪ液の流れをコイル支持体（１０）を介して
且つ静的急冷開口（６２）から外側に流して、フラッデ
ィング効果をもつ加工片を冷却する。本発明の重要な特
徴は、予熱および最終加熱法を種々の軸方向速度で行う
ことができ、所望の予熱および最終加熱の温度プロコイ
ルを得ろために多少の時間を必要とする種々の加工片の
幾何学形状に適合しうるという事実にある。更に、本発
明の範囲から逸脱することなしに方法および装置の操作
に含まれる工程の系列および実施の変化を行うことがで
きる。たとえば、予熱工程は短い遅延を伴う又は伴わな
い加工片の２つの走査を含み、第１４図を参照して述べ
たようにギア歯から熱を消散させることができる。誘導
型コイルを通る走査は更に、加工片を上方に移動させて
予熱を行い、次いで下方に戻して最終加熱を行って、両
工程間の戻し工程を避けるか、あるいは本発明による予
熱と最終加熱を、特定の加工片の幾何学的形状に適用す
るように計算された軸方向走査および／または戻し運動
の系列に従って行うこともできる。

本発明を好ましい態様について述べたが、この明細書を
読んで理解した第３者には明らかに変形と変化が想定さ
れるであろう。そのような変形と変化はそれらが請求の
範囲およびその均等範囲に入る限りすべて本発明に含ま
れろものと解すべきである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の好ましい態様を示す図面である。 第２図は第１図の装置の頂面面である。 第３図は第２図の線３−３にそってとった的両立面面で
ある。 第４図は第３図の装置の頂面面である。 第５図は第４図の線５−５にそってどっな拡大断面図で
ある。 第６図は第４図の線６−６にそってとった部分拡大断面
図である。 第７図は第２図の線７−７にそってとった前両立面面で
ある。 第８Ａ図は第７図の線８Ａ−８Ａにそってとった側両立
面面である。 第８Ｂ図は第８Ａ図の装置の別の位置を示す側両立面面
である。 第９Ａ図は第８Ａ図の線９Ａ−９Ａにそってとった部分
平面図である。 第９Ｂ図は第９Ａ図の装置の別の位置を示す部分平面図
である。 第１０図は第８Ａ図の線１０−１０にそってとった部分
立面面である。 第１１図は本発明による漸進的な予熱、最終加熱および
急冷硬化をほぼ示す加工片の拡大部分断面図である。 第１２図〜第１５図は本発明による漸進的段階の予熱お
よび最終加熱をほぼ示す加工片の部分断面図である。 第１６図は本発明による最終硬度パターンをほぼ示す加
工片の部分断面図である。 Ｄ・・・・深さ、　Ｈ・・軸高、　　Ｉ・・・・誘導型
組立体、　ＰＩ。 Ｐ２・・・・・・電力供給、　Ｓ・・・・スイッチ組立
体、　Ｗ・・・・・加工片、Ｘ・・・・・・歯の厚さの
区域、　Ｙ・・・・・根の区域、　Ｚ・・・・・・基部
構造体区域、　　１０・・・・・・コイル支持体、　　
１２・・・・・・誘導器コイル、　　１６・・・・・・
円筒状表面、　２０・・・・・・誘導器バス、　２４・
・・・急冷液導管、　４０・・・・・・急冷液の入口通
路、　６１・・静的急冷導管、　９２・・・・・・加工
片支持体、　９４・・・・・垂直搬送シャフト、　　９
６・・・・・・マンドレル、　　９９・・・・・・モー
タ、）０１．１０２．１０３・・・−・・パス棒組立体
、　　１５０・・・・・・接触部品、１５２・・・・・
・垂直円筒枠部品、　１５４・・・・・・水平円筒枠部
品、１７０・・・・・垂直油圧流体作動円筒、　　１８
０・・・・接触棒、１９６・・・・・・水平油圧流体作
動円筒、　２００・・・・・水平ピストン棒、　　２０
４・・・・圧力ブロック、　　２０８・・・・・マイク
ロプロセッサ、　２１０・・・・・開放端部、　２１２
・・・・・閉じた端部、２１４・・・・ギア歯、　２１
６・・・・・・内側フランジ面、　２１８・・・・・頂
部、　２２０．２２２・・・・・ベアリング面、　２２
４　・・・ギア歯の根の表面。 特許出願人　　トツコ　インコーホ１／−テツド、）代
理人　弁理士　斉藤武彦−′パ・′ ＼４・・・−ゝ′ 図面の浄書 ＦＩＧ、　＋２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、歯および接続する根を含み、中心軸の軸方向に細長
   いギアの歯面を硬化する方法であって、次の諸工程すな
   わち（ａ）第１の軸方向に移動する帯にそって歯面を誘
   導によって漸進的に予熱して、歯面の根を急冷硬化温度
   より低い温度に十分に加熱し； （ｂ）第２の軸方向に移動する帯にそって上記の予熱歯
   面を誘導によって漸進的に最終加熱して、該予熱歯面を
   急冷硬化温度に十分に加熱し；そして （ｃ）上記の最終加熱の直後に最終加熱歯面を漸進的に
   急冷する； ことから成ることを特徴とする歯面の硬化方法。 ２、急冷工程が第２の軸方向に移動する帯の直後の第３
   の軸方向に移動する帯の急冷を含む請求項１記載の方法
   。 ３、漸進的予熱工程を約５０ＫＨｚ未満の周波数で行う
   請求項２記載の方法。 ４、漸進的最終加熱工程を約１００ＫＨｚ以上の周波数
   で行う請求項３記載の方法。 ５、漸進的予熱工程を約５０ＫＨｚ未満の周波数で行い
   、漸進的最終加熱工程を約１００ＫＨｚ以上の周波数で
   行う請求項１記載の方法。 ６、漸進的予熱工程が第１の予め定めた速度の加工片と
   コイルとの間の相対的移動を含み、漸進的最終加熱工程
   が第１の予め定めた速度とは異なる第２の予め定めた速
   度の加工片とコイルとの間の相対的移動を含む請求項２
   記載の方法。 ７、更に（ｄ）歯面から密に間隔をおいた円形面をもつ
   共軸配列の誘導器を与える工程を含み、そして予熱工程
   が初期位置から末端位置に該誘導器を通して第１の軸方
   向に加工片を移動させることを含み、最終加熱工程が反
   対軸方向に該末端から加工片を戻して移動させることを
   含む請求項１記載の方法。 ８、加工片が開放端部をもつ中空円筒であって、歯面が
   半径方向内側に面しており；そして円形誘電面が該開放
   端部を通って歯面の半径方向内側に備えてある請求項７
   記載の方法。 ９、予熱工程および最終加熱工程中に加工片を回転する
   工程を更に含む請求項１記載の方法。 １０、歯および接続する根を含み、中心軸の軸方向に細
   長いギアの波状のほぼ円形の歯面を硬化する方法であっ
   て、次の諸工程すなわち （ａ）歯面から密に間隔をおいた共軸配列の誘導器面を
   与え； （ｂ）誘導器面と歯面との間に第１の相対軸移動を生ぜ
   しめて誘導器面に対応する歯面に第１の軸方向に移動す
   る帯区域を形成し； （ｃ）第１の軸方向に移動する帯区域にそって歯面を漸
   進的に予熱して急冷硬化温度より低い温度に歯面の根を
   十分に加熱し； （ｄ）誘導器面と歯面との間に第２の相対軸移動を生ぜ
   しめて誘導器面に対応する歯面において第２の軸方向に
   移動する帯区域を形成し； （ｅ）第２の軸方向に移動する帯区域にそって予熱歯面
   を漸進的に最終加熱して予熱歯面を急冷硬化温度に十分
   に加熱し；そして （ｆ）上記の最終加熱直後に最終加熱歯面を急冷する；
   ことから成ることを特徴とする歯面の硬化方法。 １１、急冷工程が第２の軸方向移動帯に従って誘導器面
   と歯面との間の相対的軸移動によって形成される第３の
   軸方向移動帯にそって最終加熱歯面を漸進的に急冷する
   ことを含む請求項１０記載の方法。 １２、１つの誘導器面をもつ唯一の誘導器を備え、予熱
   帯と最終加熱帯が誘導器に対するギアの往復移動によっ
   て形成される請求項１０記載の方法。 １３、波状面とほぼ共心の中心軸のまわりを回転するに
   適するほぼ円筒状の加工片の半径方向に突出する、且つ
   波状面の先端によって半径方向に先端の円を形成する波
   状面を硬化する方法であって、次の諸工程すなわち （ａ）半径方向の先端面にほぼ合致する円形面をもつ密
   に間隔をおいた共軸配列の誘導加熱誘導器を提供し；（
   ｂ）この誘導器に約５０ＫＨｚ未満の周波数をもつ第１
   の交流電流を通し； （ｃ）円形面を通って中心軸にそって移動する半径方向
   に先端の円により加工片を移動させて加工片を波状面に
   隣接する部分において急冷硬化温度より低い温度に漸進
   的に誘導予熱し； （ｄ）この誘導器に約１００ＫＨｚ以上の周波数をもつ
   第２の交流電流を通し； （ｅ）円形面を通って中心軸にそって移動する半径方向
   に先端の円により加工片を移動させて予熱加工片を波状
   面にのみ隣接して急冷硬化温度に漸進的に誘導最終加熱
   し；そして （ｆ）最終加熱直後に波状面を漸進的に急冷硬化する；
   ことから成ることを特徴とする波状面の硬化方法。 １４、最終加熱工程が予熱加工片を円形誘導器に対応す
   るほぼ軸方向の移動加熱帯にそって最終加熱し；そして
   急冷工程が移動加熱帯の直後に移動急冷帯を急冷するこ
   とから成る請求項１３記載の方法。 １５、予熱工程が加工片を初期位置から末端位置に第１
   の軸方向に移動させることを含み；最終加熱工程が加工
   片を初期位置から末端位置に上記の軸方向に移動させる
   ことを含み；そして更に（ｇ）予熱工程の直後に加工片
   を末端位置から初期位置に戻す工程を含む請求項１４記
   載の方法。 １６、加工片が開放端部をもつ中空円筒であって半径方
   向に先端の円が半径方向に内側の円であり；そして円形
   誘導器面が上記の開放端部を通る半径方向に先端の円の
   半径方向内側に備えてある請求項１５記載の方法。 １７、急冷工程が更に、漸進的急冷硬化の後の該急冷硬
   化面の静的急冷を含む請求項１３記載の方法。 １８、半径方向に突出するギア歯および接続する根を含
   み、中心軸の軸方向に細長いギアのギア歯面を誘導加熱
   および急冷する装置であって、次の諸要素すなわち、（
   ａ）ギア歯面と共軸に配列し該歯面から間隔をおいて該
   歯面を加熱する誘導加熱器； （ｂ）該誘導加熱器に約５０ＫＨｚ未満の周波数をもつ
   第１の交流電流を通す第１の電力供給器； （ｃ）該誘導加熱器に約１００ＫＨｚ以上の周波数をも
   つ第２の交流電流を通す第２の電力供給器； （ｄ）誘導加熱器に対してギア歯面を軸方向に移動させ
   てギア歯面を漸進的に予熱し次いで該予熱ギア歯面を最
   終加熱する走査部材；および （ｅ）最終加熱ギア歯面を直ちに急冷してギア歯面を硬
   化する急冷器； を備えて成ることを特徴とするギア歯面を誘導加熱およ
   び急冷する装置。 １９、誘導加熱器がギア歯面に共軸配列し且つギア歯面
   から密に間隔をおく誘導面をもつ唯一個の誘導コイルを
   含み、そして第１および第２の電力供給器がギア歯面が
   誘導面に対して軸方向に往復循環される際にスイッチに
   よって交互に付勢される請求項１８記載の装置。 ２０、スイッチおよび走査部材に同調して、くりええし
   相対軸方向運動のえらばれた１つの期間中、誘導コイル
   を第１または第２の電力供給器のいずれか一方に接続す
   る制御器を更に備える請求項１９記載の装置。 ２１、制御器が第１および第２の電力供給器をオンおよ
   びオフに回転して相対軸方向運動のえらばれた１つの期
   間中、誘導コイル面の付勢を防ぐようになっている請求
   項２０記載の装置。 ２２、走査部材が更に、種々の制御速度において、くり
   かえし軸方向運動を順次に行うようになっている請求項
   １９記載の装置。 ２３、走査部材が更に、反対の軸方向においてくりかえ
   し軸方向運動を順次に行うようになっている請求項１９
   記載の装置。 ２４、走査部材が更に、くりかえし軸方向運動の順次の
   運動のあいだに遅延を生ぜしめるようになっている請求
   項１９記載の装置。 ２５、円形誘導器コイル面が半径方向外側に面している
   請求項１９記載の装置。 ２６、誘導加熱器が第１および第２の誘導コイルを含む
   請求項１８記載の装置。 ２７、走査部材が更に、種々の制御速度において、くり
   かえし軸方向運動を順次に行うようになっている請求項
   ２０記載の装置。 ２８、走査部材が更に、反対の軸方向においてくりかえ
   し軸方向運動を順次に行うようになっている請求項２０
   記載の装置。 ２９、走査部材が更に、くりかえし軸方向運動の順次の
   運動のあいだに制御された期間の遅延を生ぜしめるよう
   になっている請求項２８記載の装置。 ３０、円形誘導器コイル面が半径方向外側に面している
   請求項２０記載の装置。 ３１、誘導加熱器が半径方向内側に面している請求項１
   ８記載の装置。