JPH05222444A

JPH05222444A - 高周波焼入方法および装置

Info

Publication number: JPH05222444A
Application number: JP4059767A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Muto; 康夫武藤
Original assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Current assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1993-08-31

Abstract

(57)【要約】【目的】細長い直線状の被焼入面被焼入面Ｖ2 の長さ
が長い場合であっても、被焼入面Ｖ2 以外の面に硬化層
が形成されることなく、更に、被焼入面Ｖ2 に隣接する
突出部分があるときでも、この突出部分に焼き割れが発
生するこを防止できる高周波焼入方法および装置を提供
する。【構成】被焼入面Ｖ2 の長手方向に被焼入面Ｖ2 に平
行に直線状の加熱コイル81を配設後、この加熱コイル81
に高周波電流の通電を開始すると共に、被焼入面Ｖ2 を
矢印Ｘの方向に移動させて移動加熱し、次いで、加熱さ
れた被焼入面Ｖ2にジャケット89から冷却液を噴射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細長い直線状の被焼入
面を移動焼入する高周波焼入方法および装置に関する。
このような被焼入面の例としては、工作機械に使用され
るレールの４隅に設けたボールの転送面を挙げることが
できる。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照して従来の技術を説明
する。例えば図９に示す直方体形状のワークＶの１つの
側面Ｖ1 に細長い直線状の硬化層70を形成しようとする
ときには、図10に示す通電誘導焼入方法が採用されるこ
とが多い。この方法は、側面Ｖ1 の硬化層が形成される
細長い直線状の被焼入面Ｖ2 の両端にそれぞれ接触子7
1、72の一端を接触させると共に、一端が接触子72の他
端に一体的に取り付けられた細長い直線状の高周波加熱
コイル（以下高周波加熱コイルを単に加熱コイルとも記
す) 74を、被焼入面Ｖ2 に接近且つ平行に配設し、加熱
コイル74の他端部分73を接触子71と空隙をあけ且つ平行
であるように折曲してあり、接触子71の他端と加熱コイ
ル74の他端部分73とが、高周波電源75に接続されてい
る。

【０００３】高周波電源75を動作させると、高周波電流
が、接触子71、被焼入面Ｖ2 、接触子72、加熱コイル7
4、加熱コイル74の他端部分73をへて流れるので、被焼
入面Ｖ2 は、被焼入面Ｖ2 に流れる高周波電流と、加熱
コイル74に流れる高周波電流によって被焼入面Ｖ2 に発
生した誘導電流との両電流によって加熱される。この加
熱後、被焼入面Ｖ2 に冷却液を噴射すると硬化層70が形
成される。

【０００４】次に、レールの４隅に形成したボールの転
送面の従来の焼入方法を説明する。図11に示すように、
レールＷの一方の側面5 の上部および下部に、それぞ
れ、図示しないボールの転送面1 および2 が形成されて
おり、また、他方の側面5 の上部および下部にも、転送
面1 および2 に対向した位置にそれぞれ図示しないボー
ルの転送面3 および4 が形成されている。そして、レー
ルＷのこれら転送面1 〜4 に対して焼入が行われる。レ
ールＷの寸法の一例を挙げると、高さｈが20mm、幅ｋが
22mm、長さが2000mmであり、転送面の幅ｔは３mmであ
る。

【０００５】レールＷの転送面1 〜4 を焼入する方法
は、図12に示すように、長方形状で２個の直列に接続さ
れた加熱コイル6 、6 間にレールＷが挿入され、一方の
加熱コイル6 の両側のコイル片6a、6aをレールＷの一方
の側面5 に対向させ、他方の加熱コイル6 の両側のコイ
ル片6a、6aをレールＷの他方の側面5 に対向させた状態
を保ちながら、高周波電源8 から高周波電流を加熱コイ
ル6 、6 に通電すると共に、レールＷをレールＷの長手
方向に移動させ、且つ、加熱されたレールＷに焼入用冷
却液を噴射して冷却する。なお、レールＷを移動させる
代わりに、加熱コイル6 、6 を移動させてもよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10で
説明した高周波通電誘導焼入装置は、被焼入面Ｖ2 の長
さが一定のものにしか適用できない。また、被焼入面Ｖ
2 の長さが長い場合には、ワークＶの曲がりによって、
接触子71、72とワークＶとの間でスパークが発生した
り、ワークＶと加熱コイル74が接触したりする問題があ
る。

【０００７】また、図11および図12で説明した方法でレ
ールＷの４隅の転送面1 〜4 に焼入を行ったときには、
往々にして、形成された硬化層9 は、レールＷの側面5
にまで形成されがちであり、また、転送面1 〜4 に隣接
した突出部分1a〜4aにオーバーヒートによる焼き割れが
発生することがある。そして、側面5 に硬化層9 が形成
されることによって、レール取付用等の孔加工ができな
かったり、大きな歪みを生じるという問題があった。

【０００８】このように、レールＷの転送面1 〜4 に隣
接する突出部分1a〜4aが過熱されたり、また、側面5 、
5 にも硬化層が形成されるのは、転送面1 〜4 の長手方
向と直角方向に加熱コイル6aを配設していることが原因
と考えられる。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、細長い直線状の被焼入面、例えば工作機械に
使用されるレール等の転送面を、被焼入面の長さが長い
場合であっても、少ない電力で焼入することができると
共に、被焼入面に対する高周波加熱コイルの間隔の保持
や、位置決めが容易であり、しかも、被焼入面以外の面
に硬化層が形成されることがなく、更に、被焼入面に隣
接する突出部分があるときでも、この突出部分に焼き割
れが発生するこを防止できる高周波焼入方法および装置
を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項１記載の高周波焼入方法は、細長い直線状の
被焼入面の高周波焼入方法において、被焼入面の長手方
向に被焼入面に平行に直線状の高周波加熱コイルを配設
後、この高周波加熱コイルに高周波電流の通電を開始す
ると共に、被焼入面を高周波加熱コイルに対して前記長
手方向において相対的に移動させて被焼入面を移動加熱
し、次いで、加熱された被焼入面に冷却液を噴射する。

【００１１】請求項２記載の高周波焼入装置は、細長い
直線状の被焼入面の高周波焼入装置において、被焼入面
の長手方向に被焼入面に平行に配設した直線状の高周波
加熱コイルと、この高周波加熱コイルの前記長手方向の
一方の側に設けた冷却液噴射用ジャケットと、被焼入面
を高周波加熱コイルと冷却液噴射用ジャケットに対して
前記長手方向において相対的に移動させる手段とを備え
ている。

【００１２】請求項３記載の高周波焼入装置は、断面ほ
ぼ４角形状の長尺状のワークの４隅にワークの長手方向
に形成された被焼入面の高周波焼入装置において、前記
被焼入面の長手方向に被焼入面に平行に配設した直線状
の４個の加熱コイルと、これら加熱コイルの前記長手方
向の一方の側に設けた冷却液噴射用ジャケットと、前記
加熱コイルおよびジャケットを取り付けた枠体と、ワー
クを４個の高周波加熱コイルと冷却液噴射用ジャケット
に対して前記長手方向において相対的に移動させる手段
とを備えている。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は請求項２記載の高周波焼入装置の一実施例
の斜視図である。ワークとしては図９で説明したワーク
Ｖを採り上げ、ワークＶの側面Ｖ1 の細長い直線状の被
焼入面Ｖ2 を焼入する場合を説明する。なお、本実施例
は請求項１記載の高周波焼入方法を実現することができ
る高周波焼入装置の一実施例でもある。

【００１４】図１に示すように、銅管よりなる高周波加
熱コイル体（以下高周波加熱コイル体を加熱コイル体と
も記す) 80は、直線状の加熱コイル81と、加熱コイル81
の両端に、加熱コイル81と直交する方向に且つ互いに平
行に延設された１対のリード導体82、82と、リード導体
82、82のそれぞれの端部に取り付けられたカプラ83、83
とを備えている。これらカプラ83、83には、それぞれ、
高周波加熱コイル80の冷却液供給管83a および冷却液排
出管83b が接続されている。そして、リード導体82、82
の端部は、それぞれ、リード導体84、84を介して高周波
電源85に接続されている。89は、焼入用冷却液を焼入さ
れたワークＶに噴射するジャケットであって、前記加熱
コイル81の延長線上の上方に配設されている。

【００１５】次に、この高周波焼入装置の動作を説明す
る。まず、加熱コイル81の長手方向が被焼入面Ｖ2 の長
手方向に一致し、且つ加熱コイル81が被焼入面Ｖ2 に接
近対向するように高周波加熱コイル80を配設する。次い
で、冷却液供給管83a から冷却液を高周波加熱コイル80
に送ると、冷却液は、一方のカプラ83、一方のリード導
体82、加熱コイル81および他方のリード導体82および他
方のカプラ83を通過冷却して冷却液排出管83b に排出さ
れる。また、ジャケット89に焼入用冷却液を供給し、ジ
ャケット89から下方に焼入用冷却液を噴射させる。

【００１６】一方、高周波電源85から高周波電流を加熱
コイル体80に通電して、被焼入面Ｖ2 を加熱コイル81に
流れる高周波電流によって加熱する。そして、ワークＶ
を矢印Ｘの方向に移動させて、加熱された被焼入面Ｖ2
をジャケット89の下方に移動させると、被焼入面Ｖ2 は
ジャケット89から噴射された焼入用冷却液で冷却されて
焼入が終了する。被焼入面Ｖ2 が全長にわたって焼入さ
れるまで、ワークＶの矢印Ｘ方向の移動を続行する。な
お、ワークＶを矢印Ｘの方向に移動する代わりに、高周
波加熱コイル80とジャケット89を、矢印Ｘと反対方向に
移動してもよい。

【００１７】なお、加熱コイル81のcmで表した長さは、
被焼入面Ｖ2 の移動速度をＡcm／秒としたときに、通常
２Ａ以上とされる。即ち、移動速度を２cm／秒（通常こ
れ以下) とすると、加熱コイル81の長さは４cm以上であ
る。

【００１８】図２〜図８は、請求項３記載の高周波焼入
装置の一実施例を説明するための図面であって、図２は
概略構成図、図３は要部の分解斜視図、図４は一部破断
斜視図、図５は図３のＪ−Ｊ線矢視図、図６は図２のＫ
−Ｋ線矢視断面図、図７は図２のＬ−Ｌ線矢視断面図、
図８はレールの断面図である。なお、図11で説明したも
のと同一のものには同一の符号を付している。

【００１９】本実施例の高周波焼入装置は、図11で説明
したレールＷの転送面1 〜4 を移動焼入する高周波焼入
装置であって、図２に示すように、基本的な構成として
は、高周波電源300 からトランス200 を介して高周波電
流を受ける加熱コイル体100と、矢印Ｒの方向に移動し
て加熱コイル体100 によって転送面1 〜4 が加熱された
レールＷに焼入用冷却液を噴射するジャケット41、42と
を備えている。

【００２０】そして、加熱コイル体100 は４個の銅製の
加熱コイル11〜14を備えている。これら加熱コイル11〜
14は直線状であって、それぞれ、レールＷの転送面1 〜
4 に平行且つ対向するように形成され配設されると共
に、接続導体15〜19によって直列に接続されている。

【００２１】以下、本実施例の高周波焼入装置の詳細な
構造を説明する。図３に示すように、加熱コイル11と12
の一端同士は接続導体15によって、また、加熱コイル13
と14の一端同士は接続導体16によって接続されている。
加熱コイル11と13の他端同士は、ほぼコ字状に折曲され
た角柱状銅管よりなる接続導体17によって接続されてい
る。加熱コイル12と14の他端には、それぞれ、ほぼＳ字
状に形成された角柱状の銅管よりなる接続導体18、19の
一端が接続されており、接続導体18、19の他端には、そ
れぞれ、図示しない冷却液供給管が接続されるカプラ2
1、22が取り付けられている。接続導体17のほぼ中央部
分には、仕切板29が設けられており、この仕切板29の両
側に取り付けた管には、それぞれ、図示しない冷却液供
給管が接続されるカプラ23、24が取り付けられている。

【００２２】加熱コイル11〜14はそれぞれ中空銅管製で
あって、断面形状は、加熱コイル13と14を例にとって図
６に示すように、レールＷの転送面に対向する部分13a
、14b は、それぞれ、転送面3 および4 の断面形状に
対応した形状に形成されており、充分量の冷却液を流通
させることができるように中空部分13b 、14b はほぼ長
方形状としてある。

【００２３】接続導体16は中空銅製であって、断面形状
は図７に示すように、一端部分上側および下側にはそれ
ぞれ加熱コイル13および14の一端が、また、他端部分上
側および下側にはそれぞれ冷却液排出管28および27が接
続されている。そして、加熱コイル13と14の前記中空部
分13b と14b とは、それぞれ、接続導体16の上側中空部
分16a と下側中空分16b とを介して冷却液排出管28およ
び27に通じている。

【００２４】接続導体15も接続導体16と同様の構造であ
って、一端部分上側および下側にはそれぞれ加熱コイル
11および12の一端が、また、他端部分上側および下側に
はそれぞれ冷却液排出管26および25が接続されている。
そして、加熱コイル11と11の中空部分は、それぞれ、接
続導体15の図示しない上側中空部分と下側中空部分とを
介して冷却液排出管26および25に通じている。

【００２５】31 および32は、Ｅ字形に形成されたコア
（磁性体であって珪素鋼板或いはフェライト製である)
であって、それぞれ、矢印ＰおよびＱの方向に移動され
て中央突出部分が、加熱コイル11と12の間および加熱コ
イル13と14の間に挿入され固定される。

【００２６】図４に示すように、加熱コイル体100 とジ
ャケット41、42が取り付けられている絶縁性の枠体50
は、長方形状の上側枠51と、接続部材59を介して上側枠
51に対向して固定されている下側枠52とを備えている。
そして、上側枠51と下側枠52間には、枠体50の一方側に
配設した１対の円柱53と他方側に配設した１対の同様な
円柱53が設けられており、各円柱53の上端および下端は
それぞれ上側枠51および下側枠52に固定されている。

【００２７】加熱コイル体100 は、上側枠体51のほぼ中
央部分に両端が固定された直線状の加熱コイル取付板56
に取り付けられている。即ち、加熱コイル体100 の接続
導体15および16にそれぞれ突設されたボルト57の上端が
ナット58によって加熱コイル取付板56に固定されてい
る。加熱コイル体100 は、前記ボルト57、ナット58の他
の図示しないボルト、ナットによっても枠体50に固定さ
れている。また、複数の冷却液噴射孔43が設けられたジ
ャケット41、42は、それぞれ、ボルト45によって下側枠
52に互いに対向するように取り付けられている。なお、
44は各ジャケット41、42の背面に取り付けられた焼入用
冷却液供給管である。

【００２８】各円柱53の中央部分には、レールＷの側面
5 、5 に接触してレールＷの左右の変位を防止するよう
に、ローラ54が回動自在に取り付けられている。また、
上側枠51と下側枠52には、レールＷの上面および下面に
ほぼ接触してレールＷの上下方向への変位を防止するた
めの１対のレール上下変位防止部材55が固定されてい
る。

【００２９】61、62は、図２に示したトランス200 の図
示しない出力端子が取り付けられる高周波加熱コイル10
0 の入力端子であって、それぞれ、接続導体18、19の端
部上面にろう付けされている。63はトランス200 の取り
付けに用いられるボルト孔である。なお、図５に示すよ
うに、接続導体17と18の間、および接続導体17と19の間
には、絶縁板10が挿入固定されている。

【００３０】以下、本実施例の高周波焼入装置によるレ
ールＷの転送面1 〜4 の焼入方法について説明する。ま
ず、図３に示すように、カプラ21〜24にそれぞれ矢印Ａ
〜Ｄの方向に冷却液を供給すると、カプラ21に供給され
た冷却液は、接続導体18、加熱コイル12および接続導体
15を通過冷却して冷却液排出管25から矢印Ｅの方向に排
出される。

【００３１】カプラ22に供給された冷却液は、接続導体
19、加熱コイル14および接続導体16を通過冷却して冷却
液排出管27から矢印Ｇの方向に排出される。また、カプ
ラ23に供給された冷却液は、接続導体17、加熱コイル11
および接続導体15を通過冷却して冷却液排出管26から矢
印Ｆの方向に排出される。そして、カプラ24に供給され
た冷却液は、接続導体17、加熱コイル13および接続導体
16を通過冷却して冷却液排出管28から矢印Ｈの方向に排
出される。

【００３２】一方、ジャケット41、42の冷却液供給管44
に焼入用冷却液を供給すると、ジャケット41、42の冷却
液噴射孔43から冷却液がレールＷの被焼入面に向かって
噴射される。

【００３３】高周波電源300 を始動させて高周波電流を
トランス200 を介して加熱コイル体100 に通電すると、
高周波電流はトランス200 の一方の出力端子から加熱コ
イル体100 の入力端子61、接続導体18、加熱コイル12、
接続導体15、加熱コイル11、接続導体17、加熱コイル1
3、接続導体16、加熱コイル14、接続導体19および入力
端子62のを経てトランス200 の他の出力端子にもどる。
或いは、前記と逆の経路を通る。

【００３４】この際、レールＷを矢印Ｒの方向に移動さ
せてローラ54、54の間とレール上下変位防止部材55、55
の間を通過させると、図５に示すように、転送面1 〜4
はそれぞれ加熱コイル11〜14に対向接近する。そして、
加熱コイル11〜14に流れる高周波電流によって転送面1
〜4 が加熱されてから、加熱された転送面1 、2 にジャ
ケット41から、また、加熱された転送面3 、4 にジャケ
ット42からそれぞれ焼入用冷却液が噴射されて転送面1
〜4 の焼入が完了する。

【００３５】この焼入においては、直線状の加熱コイル
11〜14を、それぞれ、転送面1 〜4に接近対向させてい
るので、図８に示すように、レールＷの側面5 、5 に硬
化層が形成されることなく、しかし、４隅の転送面1 〜
4 にそれぞれ所望の硬化層9aが形成される。そして、４
隅の先端部分1a〜4aには、焼き割れを生じることはな
い。

【００３６】本実施例の加熱コイル11〜14のそれぞれの
長さは、レールＷを矢印Ｒの方向に移動させる速度をＡ
cm／秒とすると、２Ａcm以上とすることが好ましい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および２
記載の高周波焼入方法および装置では、細長い直線状の
被焼入面の高周波焼入に際し、被焼入面の長手方向に被
焼入面に平行に直線状の高周波加熱コイルを配設後、こ
の高周波加熱コイルに高周波電流の通電を開始すると共
に、被焼入面と高周波加熱コイルとを前記長手方向にお
いて相対的に移動させて被焼入面を移動加熱し、次い
で、被焼入面に冷却液を噴射する。

【００３８】従って、請求項１および２記載の高周波焼
入方法および装置によって細長い直線状の被焼入面を焼
入するときには、高周波通電誘導焼入方法および装置に
よって焼入したときの問題点、即ち被焼入面の長さが一
定のものにしか適用できないこと、接触子とワークとの
間でスパークが生じたり、加熱コイルとワークが接触し
たりすることを除去できる利点がある。

【００３９】請求項３の高周波焼入装置は、断面ほぼ４
角形状の長尺状のワークの４隅にワークの長手方向に形
成された被焼入面の高周波焼入装置において、前記被焼
入面に平行に配設された直線状の４個の高周波加熱コイ
ルと、これら高周波加熱コイルの前記長手方向の一方の
側に設けた冷却液噴射用のジャケットと、前記高周波加
熱コイルおよびジャケットを取り付けた枠体と、被焼入
面を高周波加熱コイルとジャケットに対して前記長手方
向において相対的に移動する手段とを備えている。

【００４０】従って、請求項３記載の高周波焼入装置に
よってレールの４隅に形成された転送面を焼入したとき
には、被焼入面以外の面に硬化層が形成されることな
く、更に、被焼入面に隣接する突出部分があるときで
も、この突出部分に焼き割れが発生するこを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の高周波焼入装置の一実施例の説
明図である。

【図２】請求項３記載の高周波焼入装置の一実施例の概
略構成図である。

【図３】請求項３記載の高周波焼入装置の一実施例の要
部の分解斜視図である。

【図４】請求項３記載の高周波焼入装置の一実施例の一
部破断斜視図である。

【図５】図３のＪ−Ｊ線矢視図である。

【図６】図３のＫ−Ｋ線矢視断面図である。

【図７】図３のＬ−Ｌ線矢視断面図である。

【図８】レールの断面図である。

【図９】細長い直線状の硬化層が形成されたワークの斜
視図である。

【図１０】ワークの細長い直線状の被焼入面を焼入する
従来の高周波焼入装置の斜視図である。

【図１１】図12のＭ−Ｍ線矢視断面説明図である。

【図１２】レールの転送面の従来の高周波焼入装置の模
式的斜視説明図である。

【符号の説明】

1 〜4 転送面 11〜14 加熱コイル 41、42 ジャケット 50 枠体 81 加熱コイル 89 ジャケットＶ2 被焼入面Ｗレール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細長い直線状の被焼入面の高周波焼入方
法において、被焼入面の長手方向に被焼入面に平行に直
線状の高周波加熱コイルを配設後、この高周波加熱コイ
ルに高周波電流の通電を開始すると共に、被焼入面を高
周波加熱コイルに対して前記長手方向において相対的に
移動させて被焼入面を移動加熱し、次いで、加熱された
被焼入面に冷却液を噴射することを特徴とする高周波焼
入方法。
【請求項２】細長い直線状の被焼入面の高周波焼入装
置において、被焼入面の長手方向に被焼入面に平行に配
設した直線状の高周波加熱コイルと、この高周波加熱コ
イルの前記長手方向の一方の側に設けた冷却液噴射用ジ
ャケットと、被焼入面を高周波加熱コイルと冷却液噴射
用ジャケットに対して前記長手方向において相対的に移
動させる手段とを備えたことを特徴とする高周波焼入装
置。
【請求項３】断面ほぼ４角形状の長尺状のワークの４
隅にワークの長手方向に形成された被焼入面の高周波焼
入装置において、前記被焼入面の長手方向に被焼入面に
平行に配設した直線状の４個の加熱コイルと、これら加
熱コイルの前記長手方向の一方の側に設けた冷却液噴射
用ジャケットと、前記加熱コイルおよびジャケットを取
り付けた枠体と、ワークを４個の高周波加熱コイルと冷
却液噴射用ジャケットに対して前記長手方向において相
対的に移動させる手段とを備えたことを特徴とする高周
波焼入装置。