JPH0339414A - 凹所底面焼入れコイル - 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〉 本発明はワーク（被焼入物体）の周面に形成された環状
の凹部の底面に小さい幅で焼入れすることができる凹所
底面焼入れコイルに関する。

〈従来の技術〉 以下、図面を参照して従来の技術を説明する。

第５図〜第９図は、従来の技術を説明するための図面で
あって、第５図（ａ）は割り型コイルを開いた状態の斜
視図、（ロ）は閉じた状態の斜視図、第６図は割り型コ
イルとワークの断面図である。第７図は凹部に貫通孔が
あるワークの断面図であって、（ａ）は誘導電流の分布
状態を示し、（ロ）は貫通孔の近辺に発生した過熱部分
乃至溶解部分を示す。第８図は面焼きコイルの展開図で
あって、（ａ）は第１の例、（ｂ）は第２の例を示す。

第９図は面焼きコイルとワークの斜視図である。

通常、割り型コイルｌＯは、第５図に示すように、固定
コイルｌ、固定コイルｌと絶縁して支持された固定コイ
ル２および固定コイルｌに導電性のヒンジ４で結合され
た可動コイル３とを備えており、可動コイル３は固定コ
イル２と連結部材５．６によって結合される。即ち、固
定コイルｌ、２および可動コイル３で環状のコイルを形
成し、回転軸１０５を軸として回転しているワーク１０
０の周面に形成された環状の凹所１０９の底面１０１を
、第６図に示すように囲み、固定コイル１と２間に高周
波電圧を印加すると、高周波電流が固定コイル１、可動
コイル３、固定コイル２を順次流れてワーク１００の凹
所の底面１０１が加熱される。この加熱後、固定コイル
１．２および可動コイル３に接続された焼入れ用冷却液
供給管７に冷却液が供給され、この冷却液は固定コイル
１．２および可動コイル３の内面に開設した冷却液噴射
孔８から凹所１０９の底面１０１に噴射されてこの底面
１０１に硬化層１０２が形成される。

面焼きコイルは、第８図（ａ）に示すほぼ口字状の面焼
きコイル２０や、第８図（ロ）に示すほぼＳ字状の面焼
きコイル２１が用いられる。例えば、面焼きコイル２０
は、第９図に示すように、回転しているワーク１００の
周面に形成された環状の凹所１０９の底面１’０１に対
向しこの表面１０１に所定の間隔をおいてこの表面１０
１に沿うように形成された面状のコイルであり、この面
焼きコイル２０の一端２０１　と他端２０２間に高周波
電圧が印加されて、面焼きコイル２０に高周波電流が通
電される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記の割り型コイルや面焼きコイルには
以下に述べる問題点がある。

割り型コイル１０を使用した場合には、第６図に示すよ
うに、ワーク１００の凹所１０９の底面１０１に所望の
硬化層１０２が形成されるが、場合により、凹所１０９
の側面１０３の割り型コイルＩＯに対向する部分に、硬
化層１０４が形成されることがある。凹所１０９の底面
１０１の幅寸法には、短いときには（０数開の場合があ
り、このような場合、割り型コイルｌＯの幅寸法ｌを適
宜に選定して硬化層１０４が形成されないように試みら
れている。しかし、幅寸法に、２が４〜８Ｉｌ１ｍのと
きは、硬化Ｎ１０４が生じて不都合となる。

また、ワーク１００の凹所１０９の底面１０１に、例え
ば潤滑油の通路として、ワーク１００の回転軸１０５と
直交（または斜交）する貫通孔１０８が形成されている
場合には、第７図（ａ）に示すように、誘導電流ｇは、
ワーク１００の貫通孔１０８の上側の部分と下側の部分
（第７図（ａ）上で上側と下側）に、常に集中する。従
って、第７図（ｂ）に示すように、ワーク１００の貫通
孔１０８の上側の部分１０６と下側の部分１０７とが過
熱されたり、又は過熱の結果溶解することがある。

面焼きコイルは、割り型コイルと同様に、中空のコイル
で構成し、内部にコイルの冷却液を流通させるが、コイ
ルの屈曲箇所が多くなると冷却液が通りにくくなって冷
却液の量が減少しコイルが過熱する場合がある。また、
第８図（ａ）に示した面焼きコイル２０を使用する場合
、要求される焼入れ幅が例えば１０ｍｍ程度の場合に、
コイル幅を１０ｍｎ＋に設定すると、銅製の中空角パイ
プで最小サイズのものの断面寸法が約４ｍｍｘ４ｍｍ程
度であるので、第９図に示すように、折曲されて対向す
るように配置された面焼きコイル２０の対向辺２０３．
２０４間の空隙の幅、即ち第９図に示す寸法ｎは、２ｍ
ｒ＠位になる。このように、空隙の幅が２１位に小さく
なると、前記対向辺２０３．２０４に流れる電流の作用
が相殺されて面焼きコイル２０の損失が増加するので、
このコイルの発熱量も増加する。その結果、面焼きコイ
ル２０内を流通する冷却液の昇温が過大になる。従って
、面焼きコイル２０への通電電流の大きさによっては、
面焼きコイル２０が過熱され場合によっては溶解するこ
とになる。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、ワ
ークの周面に環状に形成された凹所の側面に硬化層が形
成されることがなく、また、凹所に貫通孔があってもこ
の貫通孔側面が加熱したり溶解したりすることを防止で
き、且つコイルが過熱することなく、凹所の底面に小さ
い幅の焼入れを行うことができる凹所底面焼入れコイル
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〉 上記問題点を解決するために、本発明の凹所底面焼入れ
コイルは、ワークの周面に形成された環状の凹所の底面
に対向してほぼ半円の或いは半円より小さい円の円弧状
に形成され前記底面に接近して配置される加熱コイルと
、一端同士が前記加熱コイルの両端に接続され、他端同
士が接近するように形成された１対の給電コイルと、前
記加熱コイルの前記底面に対向していない面を覆うよう
に形成されたコアとを有し、前記給電コイルの他端間に
高周波電圧が印加されるようにしている。

く作用〉 ワークは回転させられ、加熱コイルと給電コイルに冷却
液が流通される。高周波電源が発生する高周波電流は、
一方の給電コイル、加熱コイルおよび他方の給電コイル
を経由して高周波電源に戻る。ワークの凹所の底面には
、加熱コイルに流れる高周波電流によって誘起される電
流と、加熱コイルおよび再給電コイルが形成する環状の
コイルが発生する磁界がコアによってワークの凹所の底
面近辺に交叉して誘起される電流とが流れて前記底面が
加熱される。凹所の側面は加熱されない。

また、凹所底面焼入れコイルが発生する磁束によってワ
ークに誘起される誘導電流は、ワークの回転軸と直交す
るワークの貫通孔の上側の部分と下側の部分に常時集中
することはないので、これらの部分に過熱や溶解が生じ
ない。高周波電源から凹所底面焼入れコイルへの通電を
所定時間行った後、冷却ジャケットから焼入れ用冷却液
がワークの凹所に噴射されて凹所の底面に硬化層が形成
される。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。第
１図〜第４図は本考案の一実施例を説明するための図面
であって、第１図（ａ）は凹所底面焼入れコイルの斜視
図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線矢示断面図
、第１図（Ｃ）は第１図中）と異なった形状のコアを用
いた場合の第１図（ｂ）に対応する図面、第２図（ａ）
は凹所底面焼入れコイルの斜視図（コアを除＜）、第２
図（ロ）は第２図（ａ）のＢ−Ｂ線矢示断面図、第３図
は第４図のＣ−Ｃ線矢示断面図、第４図は凹所底面焼入
れコイルをワークの凹所に接近して配置した状態での側
面説明図である。

従来のものと同−或いはＭ似のものには同一の符号を付
して説明する。

本実施例の凹所底面焼入れコイル３０は、第３図および
第４図に示すように、ワーク１００の周面に形成された
環状の凹所１０９の底面１０１に接近して配置され、こ
の底面１０１のみを焼入れするのに用いられる。この凹
所底面焼入れコイル３０は、第１図および第２図に示す
ように、加熱コイル３３と、給電コイル３１と、給電コ
イル３２と、コア３４とを備えている。加熱コイル３３
は前記底面１０１に対向するようにほぼ１７２〜１７４
円弧状に形成されており（但し、Ｉ／２〜１／４にこだ
わるものではなく、要求される硬化層の深さ等によって
適宜の値を選定することができる）、また、給電コイル
３１と３２はほぼ同形状であって、はぼ対向するように
形成されている。即ち、給電コイル３１の一端３１１　
と、給電コイル３２の一端３２１　とが、加熱コイル３
３の両方の端部３３１．３３２に接続されており、また
、給電コイル３１の他端３１２と給電コイル３２の他端
３２２とが接近するように給電コイル３１．３２が形成
されている。そして、加熱コイル３３と給電コイル３１
３２間にフェライト系のコア３４が設けられている。な
お、コア３４の材質はフェライト系の材料に限るもので
はなく積層鋼板製でもよい。

加熱コイル３３と給電コイル３１．３２間には、第二図
（ｂ）に示す間隔ｄが設けられている。加熱コイル３３
および給電コイル３１．３２は、いずれも中空の良導電
金属製であって、第１図Ｃｂ）と第２図（ｂ）に示す加
熱コイル３３の中空部分３３６、給電コイル３１の中空
部分３１３および給電コイル３２の中空部分３２３には
、これらコイルの冷却液が流通される。なお、第１の給
電コイル３１の他端３１２と第２の給電コイル３２の他
端３２２との間に、第１図（ａ）に示すように、高周波
電源４０からリード線４１．４２を介して高周波電圧が
印加される。

第２図（ｂ）に示すように、加熱コイル３３のワーク１
００に対向する面３３３に、断面が長方形の溝３３４を
環状に穿設することによって、凹所１０９の底面１０１
に形成される硬化層１０２の深さをほぼ均一にすること
ができる。また、加熱コイル３３と給電コイル３１との
間に間隔ｄを設けるために、給電コイル３１は、その一
端３１１の近辺において加熱コイル３３に向かって折曲
されており、また、他端３１２の近辺においては加熱コ
イル３３から遠ざかるように折曲されて、この他端３１
２に、高周波電源４０に至るリード線４１と冷却液供給
管４３が接続されている。

また、給電コイル３２の一端３２１と他端３２２の近辺
も上記と同様に折曲されて高周波電源４０に至るリード
線４２と冷却液排出管４４が接続されている。コア３４
は、第１図（ｂ）に示すように、断面がほぼ凸字形状で
、加熱コイル３３および給電コイル３１．３２を両側か
ら挟むように配設されて貼り合わされた１対のコア３４
１　と３４２とから構成されている。従って、コア３４
は、加熱コイル３３と給電コイル３１．３２間のスペー
スを埋めつくすように形成されているが、埋めつくさな
くても、加熱コイル３３の背面（面３３３に対向する面
）と、１対の側面３３７．３３７とを、第１図（Ｃ）に
示すように、覆ったものとする必要がある。

なお、図示しないが、凹所底面焼入れコイル３０によっ
て加熱された凹所１０９の底面ｌｏｔに冷却液を噴射す
るための冷却ジャケットが別途設けられている。本実施
例の凹所底面焼入れコイル３０によって、小さい幅、例
えば約１０ｎｍ程度の幅の硬化層を凹所１０９の底面１
０１に形成しようとする場合には、加熱コイル３３の幅
を例えば１０〜８１１ＩＩＩ＋とすれば良い。従って、
加熱コイル３３、給電コイル３１および給電コイル３２
のそれぞれの中空部分３３６．３１３および３２３は、
冷却液を流通させるのに十分な大きさとすることができ
る。

次に本実施例の動作を説明する。

ワーク１００は、第４図と第６図に示す回転軸１０５を
軸として回転させられる。凹所底面焼入れコイル３０の
面３３３がワーク１００の凹所１０９の底面１０１に対
向し且つ底面１０１に接近するように凹所底面焼入れコ
イル３０が配置される。冷却液供給管４３に供給された
冷却液は、給電コイル３１の中空部分３１３、加熱コイ
ル３３の中空部分３３６および給電コイル３２の中空部
分３２３を通り、これらコイルを冷却して後、冷却液排
出管４４から排出される。高周波電源４０が発生する高
周波電流は、リード線４１、給電コイル３１、加熱コイ
ル３３、給電コイル３２およびリード線４２を経由して
高周波電源４０に戻る。

ワーク１００の凹所１０９の底面１０１には、加熱コイ
ル３３に流れる高周波電流によって誘起される電流が流
れて、硬化層１０２が形成される。もし、コア３４が設
けられていない場合には、給電コイル３１゜加熱コイル
３３および給電コイル３２が一つの環状のコイルを形成
しているので、このコイルに流れる高周波電流によって
ワーク１００に交叉する磁界が発生し、この磁界によっ
てワーク１００内に電流が流れてワーク１００の凹所１
０９以外の場所も加熱されてしまう。即ち、コア３４を
設けることによって、給電コイル３１、加熱コイル３３
および給電コイル３２が形成する環状のコイルが発生す
る磁界をコア３４内に集束し、コア３４からでるこの磁
界をワーク１００の凹所１０９のほぼ底面１０１のみに
交叉する磁界に限定することができる。従って、ワーク
１００に誘起される高周波電流は、この磁界によって底
面１０１に誘起される高周波電流と、前記加熱コイル３
３に流れる高周波電流によって底面１０１に誘起される
高周波電流とになるから、凹所１０９の底面１０１のみ
が加熱される。凹所１０９の側面１０３には殆ど磁束が
交叉しないのでこの側面１０３が加熱されることはない
、また、加熱コイル３３はほぼ１／２〜１／４円弧状に
形成されており、凹所１０９をその全周にわたって環状
に囲んでおらず、またワーク１００は常に回転している
ので、凹所底面焼入れコイル３０が発生する磁束よって
ワーク１００に誘起されるｆ’ｂ’４電流は、前記のよ
うに主として凹所１０９の底面１０１近辺に集中し、第
７図に示す貫通孔１０５の上側の部分１０６と下側の部
分１０７には常時集中することはなく、従って、これら
の部分１０６．１０７が過熱されたり溶解したりするこ
とはない。

高周波型ａ４ｏから凹所底面焼入れコイル３０への通電
を所定時間行った後、図示しない冷却ジャケットから焼
入れ用冷却液がワーク１００の凹所１０９に噴射されて
凹所１０９の底面１０１の焼入れが終了する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明の凹所底面焼入れコイルは、
ワークの周面に形成された環状の凹所の底面に対向して
ほぼ半円の或いは半円より小さい円の円弧状に形成され
凹所の底面に接近して配置される加熱コイルと、一端同
士が加熱コイルの両端に接続され、他端同士が接近する
ように形成された１対の給電コイルと、加熱コイルの表
面で凹所の底面に対向していない面を覆うように形成さ
れたコアとを有し、給電コイルの他端間に高周波電圧が
印加される。

従って、本発明の凹所底面焼入れコイルを使用すること
により、ワークの周面に環状に形成した凹所の底面に磁
束が集中するので、凹所の側面に硬化層が形成されるこ
とがなく、また、凹所に貫通孔があってもこの貫通孔側
面が加熱したり溶解したりすることを防止でき、且つコ
イル自身が過熱することなく、環状の凹所の底面に小さ
い幅の焼入れを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案の一実施例を説明するための図
面であり、第１図（ａ）は凹所底面焼入れコイルの斜視
図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線矢示断面図
、第１図（Ｃ）は第１図（ｂ）と異なった形状のコアを
用いた場合の第１図（ｂ）に対応する図面、第２図（ａ
）は凹所底面焼入れコイルの斜視図（コアを除＜）、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）のＢ−Ｂ線矢示断面図、第３
図は第４図のＣ−Ｃ線矢示断面図、第４図は凹所底面焼
入れコイルをワークの凹所に接近して配置した状態での
側面説明図である。 第５図〜第９図は、従来の技術を説明するための図面で
あって、第５図（ａ）は割り型コイルを開いた状態の斜
視図、（ｂ）は閉じた状態の斜視図、第６図は割り型コ
イルとワークの断面図である。第７図は凹部の表面に開
孔があるワークと割り型コイルの断面図であって、（ａ
）は誘導電流の分布状態を示し、（ｂ）は開孔の近辺に
発生した過熱部分乃至溶解部分を示す、第８図は面焼き
コイルの展開図であって、（ａ）は第１の例、（ｂ）は
第２の例を示す。第９図は面焼きコイルとワークの斜視
図である。 ３０・・・凹所底面焼入れコイル、３１．３２・・・給
電コイル、３３・・・加熱コイル、３４・・・コア、４
０・・・高周波電源、１００　　・・・ワーク、１０１
・・底面、１０９　　・・・凹所、３１１　、３２１　
　・・・−端、３１２．３２２　・・・他端、３３１．
３３２　・・・端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークの周面に形成された環状の凹所の底面に対
   向してほぼ半円の或いは半円より小さい円の円弧状に形
   成され前記底面に接近して配置される加熱コイルと、一
   端同士が前記加熱コイルの両端に接続され、他端同士が
   接近するように形成された１対の給電コイルと、前記加
   熱コイルの前記底面に対向していない面を覆うように形
   成されたコアとを有し、前記給電コイルの他端間に高周
   波電圧が印加されることを特徴とする凹所底面焼入れコ
   イル。