JPH0638109Y2 - 筒状部品の内周面高周波焼入れ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は筒状部品の内周面高周波焼入れ装置に関し、一
層詳細には、加熱コイル冷却用通路と被加熱体冷却用通
路とを形成したコイル支持本体に中空状加熱コイルと冷
却ジャケットとを着脱自在に装着すると共に、夫々の通
路を利用して前記加熱コイルと冷却ジャケットとをコイ
ル支持本体に対し位置決めするよう構成し、これによっ
て、ワーク、例えば、寸法の異なる種々の等速ジョイン
ト内周面を精度よく、しかも経済的に焼入れすることを
可能にした筒状部品の内周面高周波焼入れ装置に関す
る。

［考案の背景］ 一般に、金属製部品では、他の部品が摺動する摺動部位
に高周波誘導加熱により硬化層を形成し、前記摺動部位
の強度および耐摩耗性等を向上させる作業が広範に行わ
れている。例えば、自動車の車輪駆動部における差動装
置と車輪軸とを連結する等速ジョイントの内周面には伝
達ボール等が摺接しており、従って、この内周面に硬化
層が形成される。

そこで、前記等速ジョイントのような筒状部品の内周面
に焼入れ作業を行うために種々の方法並びに装置が提案
されており、例えば、特公昭57-55767号にその技術的思
想が開示されている。これを第１図に示す。

すなわち、図において、参照符号２は従来技術に係る高
周波焼入れ装置を示し、この焼入れ装置２は図示しない
高周波電源に接続されている加熱コイル４と磁性部材６
とを含む。この磁性部材６の中央部には流体供給通路８
が設けられており、この流体供給通路８は磁性部材６の
半径外方向に指向して形成された複数の流体噴出口10に
連通すると共に、前記流体供給通路８の内方には流体排
出通路12が同軸的に設けられている。なお、磁性部材６
の端部には絶縁板14が配設されている。

このような構成において、焼入れ装置２を被加熱体であ
る円筒体16内に挿入し絶縁板14をこの円筒体16の内方端
面に接触させた後、図示しない高周波電源を駆動し前記
円筒体16の内周面を高周波誘導加熱する。次いで、焼入
れ装置２と円筒体16とを所定距離だけ相対的に離間変位
させ、流体供給通路８に冷却流体を供給すれば、この冷
却流体は流体噴出口10から円筒体16の内周面に噴射され
てこの内周面を冷却した後、流体排出通路12並びに前記
内周面と加熱コイル４との間隙から外部へと導出され
る。これによって、円筒体16の内周面が急冷され硬化層
18が形成されるに至る。

然しながら、前記の従来技術では、加熱コイル４の内方
に流体供給通路８と流体排出通路12とを同軸的に設けて
いるため、この加熱コイル４の直径が大きくなってしま
う。従って、比較的寸法の小さな円筒体16ではその内周
面と加熱コイル４との間に所望の間隙を画成することが
出来ず、誘導加熱された内周面に十分な冷却流体が供給
されない場合がある。これによって、円筒体16の内周面
を精度よく焼入れすることが困難となり、所望の硬化層
18が得られないという不都合が露呈している。

しかも、前記焼入れ装置２では、所定の円筒体16の内周
面形状に対応して加熱コイル４の形状等を選択してお
り、このため、特に、寸法や形状の異なる種々の円筒体
16に対し焼入れ作業を行う際、夫々の円筒体16の形状に
対応した複数の焼入れ装置２を用意しなければならな
い。この結果、夫々の焼入れ装置２の保守管理が煩雑と
なると共に、極めて不経済であるという欠点が指摘され
ている。

さらにまた、この種の高周波焼入れ装置として、実公昭
第57-6531号にその技術的思想が開示されている。すな
わち、この従来技術では、銅製の中空状加熱コイルを被
加熱体の内周面形状に対応し螺旋状に成形すると共に、
この加熱コイルを耐熱性絶縁材からなる筒状体に固着
し、さらに、当該加熱コイルに開口部を形成して前記加
熱コイル内と筒状体内とを連通している。また、筒状体
の外周部には複数の流体導出口が形成されている。

そこで、筒状体を被加熱体内に挿入し高周波電源を駆動
することにより加熱コイルを介して被加熱体の内周面を
誘導加熱する。次いで、加熱コイル内に冷却流体を供給
れば、この冷却流体は前記加熱コイルを冷却すると共に
これに形成されている開口部から筒状体内に供給された
後、前記筒状体の流体導出口から被加熱体の内周面に噴
射される。これによって、前記被加熱体の内周面に焼入
れ作業が行われることになる。

然しながら、前記の従来技術では、中空状の加熱コイル
を螺旋状に巻回して被加熱体の内面に沿って成形するた
め、前記加熱コイル自体の剛性が低下すると共に、この
加熱コイルを所望の形状に正確に成形することは相当に
困難である。このため、加熱コイルの寸法精度にばらつ
きが生じ、特に、被加熱体が薄肉である場合に前記被加
熱体の焼入れ部位に部分的な温度差が惹起し、焼入れ歪
や焼割れ等が発生するという不都合が指摘されている。

また、加熱コイル自体に熱変形や劣化等が生じた際、こ
の加熱コイルだけを交換することが出来ず、焼入れ装置
全体を新たな焼入れ装置と交換する必要があり、極めて
不経済であるという問題が顕在化する。しかも、第１図
において前述した従来技術と同様に、種々の形状の異な
る被加熱体に対応して複数の焼入れ装置を用意しなけれ
ばならないという欠点も生じている。

［考案の目的］ 本考案は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、コイル支持本体と前記コイル支持本体に着脱自
在に装着される中空状加熱コイルおよび冷却ジャケット
とを用意し、前記コイル支持本体には加熱コイル冷却用
の第１の通路と被加熱体冷却用の第２の通路とを画成す
ると共に、前記第１および第２通路と前記加熱コイルお
よび冷却ジャケットとを連通する際に同時に当該加熱コ
イルおよび冷却ジャケットをコイル支持本体に対し位置
決めするよう構成し、これによって加熱コイル全体を小
型化し、比較的寸法の小さな被加熱体にあっても冷却水
を効率よく供給して焼入れ作業を良好に遂行することを
可能とし、しかもコイル支持本体に対し加熱コイルおよ
び冷却ジャケットを正確に位置決め装着して高精度な焼
入れ作業を行うことが出来、且つ当該加熱コイルだけを
交換することにより種々の形状の異なる被加熱体に容易
に対応することを可能にした筒状部品の内周面高周波焼
入れ装置を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本考案は筒状部品の内周
面を高周波誘導加熱した後、前記内周面に冷却流体を導
出して焼入れを行う高周波焼入れ装置であって、コイル
支持本体と前記コイル支持本体に着脱自在に装着される
中空状の加熱コイルと当該コイル支持本体に着脱自在に
装着され前記内周面に冷却流体を導出する冷却ジャケッ
トとを具備し、コイル支持本体は前記冷却ジャケットに
冷却流体を供給する第１の通路と前記加熱コイル内の通
路に冷却流体を供給する第２の通路とを形成すると共
に、前記第１および第２通路を当該冷却ジャケットおよ
び加熱コイルをコイル支持本体に対し位置決めするため
の嵌合部として構成することを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本考案に係る筒状部品の内周面高周波焼入れ装置
について好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

第２図において、参照符号20は本実施態様に係る筒状部
品の内周面高周波焼入れ装置を示す。前記焼入れ装置20
は非導電性材料、例えば、フェノール樹脂等の樹脂系材
料からなるコイル支持本体22を含む。前記コイル支持本
体22は矩形状の基台部24と、この基台部24の上面部に鉛
直上方向に膨出する柱体部26とから一体的に形成され
る。

柱体部26にはその中心から所定角度、例えば、120°ず
つ離間して外方に膨出しこの柱体部26と一体的に鉛直方
向に延在する支持角体28a乃至28cが設けられる。前記支
持角体28a乃至28cの上部側には所定の高さ位置まで切り
欠いて段部30a乃至30cが形成されており、夫々の支持角
体28a乃至28cの上端面部から基台部24を貫通して冷却流
体用第１の通路32a乃至第３の通路32cが穿設される（第
３図参照）。

一方、柱体部26には支持角体28aと28bとの間にあってこ
の柱体部26の軸線方向に延在する断面矩形状の切欠部34
を形成すると共に、前記柱体部26の上端面には鉛直上方
向に所定の長さだけ膨出して円筒部36を設ける。前記円
筒部36の外周には螺溝38が刻設され、この円筒部36の中
央には柱体部26と基台部24を貫通する第４の通路40が穿
設される。さらに、柱体部26には円筒部36の外方にあっ
て第４通路40と平行に第５の通路42a乃至第８の通路42d
が形成される。前記第５通路42a乃至第８通路42dは基台
部24内に延在した後、略90°屈曲すると共に、第５通路
42aと第７通路42cはこの基台部24の一側部から外方に開
放する一方、第６通路42bと第８通路42dとは前記基台部
24の他側部から外方に開放する。

次いで、支持角体28a乃至28cの端部には冷却ジャケット
46a乃至46cが着脱自在に取着される。前記冷却ジャケッ
ト46a乃至46cは、例えば、真鍮で形成され、支持角体28
a乃至28cの第１通路32a乃至第３通路32cに嵌合して位置
決め作用をなす筒状部48a乃至48cを有する。第５図に示
すように、前記筒状部48a乃至48cは冷却ジャケット46a
乃至46c内に画成される室50a乃至50cに連通すると共
に、夫々の冷却ジャケット46a乃至46cの上端縁部には前
記室50a乃至50cを外部に開放するためのスリット状開口
部52a乃至52cが形成される。また、冷却ジャケット46a
乃至46cの上部は加熱コイル54の形状に対応して形成さ
れている。

前記加熱コイル54は実質的に銅材料で形成される角筒部
材からなり、後述する被加熱体の内周面形状に対応して
多角形状を呈し且つ120°間隔ずつ離間して設けられる
加熱部56a乃至56cと柱体部26の円筒部36を嵌合するリン
グ部58と前記柱体部26の切欠部34に挿通されるリード部
60a、60bとを含む。このため、加熱コイル54内には断面
矩形状の通路62が画成され、この通路62はリング部58に
設けられる筒状部64a乃至64dを介して外部に開放する。
この場合、筒状部64a乃至64dは柱体部26の第５通路42a
乃至第８通路42dに嵌合して加熱コイル54の位置決めす
る機能と通路62を夫々の通路42a乃至42dに連通させる機
能とを営む（第５図参照）。

また、リード部60a、60bは柱体部26の切欠部34に沿って
鉛直下方向に延在した後、略90°屈曲して水平方向に延
在する。そして、リード部60a、60bの端部は図示しない
高周波電源に接続されると共に、夫々流体排出口（図示
せず）に連通している。

さらに、夫々の加熱部56a乃至56cには一対のフェライト
コア66a、66bが上下方向から係合している。前記フェラ
イトコア66a、66bは加熱部56a乃至56cの形状に対応し実
質的に多角形状を呈しており、夫々対向する面部には前
記加熱部56a乃至56cの内部に嵌合する膨出部68a、68bが
一体的に設けられる。なお、少なくとも加熱部56a乃至5
6cの下部側に係合するフェライトコア66aには筒状部64a
乃至64dに干渉することがないよう円弧状逃げ部70を形
成しておく。

そこで、夫々のフェライトコア66b上に当接し加熱コイ
ル54をコイル支持本体22に対し押圧する押え板72が設け
られる。前記押え板72はフェノール樹脂等からなり、略
リング状を呈すると共に、夫々所定角度（120°）ずつ
離間して半径外方向に延在しフェライトコア66bを支持
する押圧片74a乃至74cを有する。さらに、押え板72上に
は同様にフェノール樹脂等からなる矩形状のナット部材
76が載設され、このナット部材76は円筒部36の螺溝38に
螺合する。

本実施態様に係る筒状部品の内周面高周波焼入れ装置は
基本的には以上のように構成されるものであり、次にそ
の作用並びに効果について説明する。

この場合、第４図および第５図に示すように、被加熱体
として等速ジョイント90を用い、その内周面92に焼入れ
を行う作業について説明する。

そこで、先ず、コイル支持本体22に対し等速ジョイント
90に対応する加熱コイル54を装着する。すなわち、コイ
ル支持本体22の支持角体28a乃至28cに形成されている第
１通路32a乃至第３通路32cに所定の冷却ジャケット46a
乃至46cの筒状部48a乃至48cを嵌合する。このため、冷
却ジャケット46a乃至46cは夫々の段部30a乃至30cに位置
決めされると共に、前記第１通路32a乃至第３通路32cが
室50a乃至50cに連通する。

次いで、加熱コイル54のリング部58を柱体部26の円筒部
36に外嵌し、このリング部58に設けられている筒状部64
a乃至64dを第５通路42a乃至第８通路42dに嵌合する一
方、リード部60a、60bを切欠部34に挿入する。その際、
加熱コイル54の加熱部56a乃至56cには上下方向から夫々
一対のフェライトコア66a、66bが取着されており、夫々
のフェライトコア66a、66bに押圧片74a乃至74cを当接し
た状態で押え板72を加熱コイル54の上方に配置する。そ
して、この押え板72の上方からナット部材76を円筒部36
の螺溝38に螺合し、これによって加熱コイル54をコイル
支持本体22に対し装着する。

一方、加熱コイル54のリード部60a、60bを図示しない高
周波電源に接続すると共に、前記リード部60a、60bの開
口部を流体排出口（図示せず）に連通しておく。また、
基台部24に形成されている第１通路32a乃至第３通路32c
と第４通路40と第５通路42a乃至第８通路42dに夫々流体
用管路（図示せず）を接続する。

このようにして、焼入れ装置20を組み立てた後、第４図
に示すように、等速ジョイント90と当該焼入れ装置20と
を相対的に近接変位させ、例えば、ナット部材76の端部
を前記等速ジョイント90の内端面に当接させる。次に、
前記焼入れ装置20と等速ジョイント90とを所定の速度で
相対的に離間変位させながら図示しない高周波電源を駆
動し、リード部60a、60bを介して加熱コイル54に高周波
電流を供給する。ここで、夫々の加熱部56a乃至56cの両
側部には夫々透磁率の高いフェライトコア66a、66bが取
着されており、これらフェライトコア66a、66bおよび加
熱部56a乃至56cと等速ジョイント90の内周面92との間に
磁気的閉回路が構成され、この内周面92が効率的に誘導
加熱されるに至る。

当該焼入れ装置20により内周面92の所定の部位を加熱し
た後、高周波電源の駆動を停止する。そして、基台部24
の下面側を貫通している第１通路32a乃至第３通路32cお
よび第４通路40とこの基台部24の両側部に形成されてい
る第５通路42a乃至第７通路42cに冷却流体、例えば、冷
却水を供給する。このため、第５図に示すように、第１
通路32a乃至第３通路32cに筒状部48a乃至48cを介して連
通する冷却ジャケット46a乃至46cの室50a乃至50cに冷却
水が導入され、前記冷却水は夫々の開口部52a乃至52cか
ら等速ジョイント90の内周面92に噴出される。また、第
４通路40に供給された冷却水は柱体部26の円筒部36内を
通過し、同様に前記内周面92に噴射される。これによっ
て、内周面92の加熱された部分が急冷され、硬化層94が
形成される。

一方、第５通路42aと第６通路42bとに供給された冷却水
は筒状部64a、64bから加熱コイル54の通路62に導入さ
れ、夫々の一部をリード部60a、60bを介して図示しない
流体排出口に導出される。さらに、第７通路42cに導入
された冷却水は筒状部64cから加熱コイル54の通路62内
に供給された後、筒状部64dから第８通路42dを介し外部
へと導出される。従って、加熱コイル54自体が冷却され
ることになる。

この場合、本実施態様では、コイル支持本体22に等速ジ
ョイント90の内周面92を冷却するための第１通路32a乃
至第３通路32cと第４通路40を設けると共に、加熱コイ
ル54を冷却するための第５通路42a乃至第８通路42dを形
成している。このため、冷却ジャケット46a乃至46cを前
記コイル支持本体22に直接装着することが出来、加熱コ
イル54自体を小型化することが可能となる。従って、特
に、等速ジョイント90の寸法が小さい場合にもその内周
面92と加熱部56a乃至56cとの間に十分な間隔を確保する
ことが出来、冷却水を前記内周面92に対し効率的に供給
して焼入れ作業を確実に遂行し、品質に優れる硬化層94
を形成し得るという効果が得られる。

しかも、加熱コイル54の通路62と夫々の通路42a乃至42d
を連通するための筒状部64a乃至64dを介し前記加熱コイ
ル54をコイル支持本体22に対し位置決めしている。従っ
て、加熱コイル54をコイル支持本体22に対し正確に装着
することが出来、等速ジョイント90の内周面92に対し前
記加熱コイル54を高精度に位置決めして前記内周面92を
均一に誘導加熱することが可能となる。

同様に、冷却ジャケット46a乃至46cの筒状部48a乃至48c
を第１通路32a乃至第３通路32cに嵌合することにより、
夫々の通路32a乃至32cと室50a乃至50cを連通し且つ前記
冷却ジャケット46a乃至46cの位置決めがなされる。この
ため、冷却ジャケット46a乃至46cを等速ジョイント90の
内周面92に対し正確に配置することが出来、前記内周面
92を良好に冷却することが可能となる。結果的に、焼入
れ歪や焼割れ等のない高品質な硬化層94が得られる。

また、第４図中、二点鎖線に示すように、押え板72の押
圧片74a乃至74cが内周面92に摺接するように構成すれ
ば、焼入れ装置20と前記内周面92との相対位置をより一
層正確に確保することが出来、良好な焼入れ作業を遂行
し得るという利点も挙げられる。

さらに、加熱コイル54自体に熱変形等が惹起した場合や
被加熱体である等速ジョイント90の寸法が異なる場合に
は、従来のように、焼入れ装置20全体を交換する必要が
なく、前記加熱コイル54を所望の加熱コイル54と交換す
るだけでよい。すなわち、前述した当該焼入れ装置20の
組付作業を逆に行って、加熱コイル54をフェライトコア
66a、66bと一体的にコイル支持本体22から取り外し、必
要に応じて冷却ジャケット46a乃至46cを支持角体28a乃
至28cから離脱させる。次いで、前述したように、新た
な加熱コイル54を新たなフェライトコア66a、66bと一体
的にコイル支持本体22に取り付ける作業を行えばよい。
このように、寸法の異なる等速ジョイント90に対応して
加熱コイル54だけを交換すればよく、前記加熱コイル54
の交換作業が容易であると共に、極めて経済的であると
いう効果が得られる。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、被加熱体冷却用の第１
の通路と加熱コイル冷却用の第２の通路とを画成したコ
イル支持本体と、このコイル支持本体に対し着脱自在に
装着される中空状の加熱コイルおよび冷却ジャケットと
を有すると共に、前記加熱コイルおよび冷却ジャケット
と前記第１および第２通路とを連通することにより当該
加熱コイルおよび冷却ジャケットの位置決めが同時に行
われるよう構成している。このため、加熱コイルをコイ
ル支持本体に対し正確に位置決めすることが出来、被加
熱体を均一に誘導加熱することが可能となる効果が得ら
れる。しかも、コイル支持本体に直接冷却ジャケットを
装着することにより前記加熱コイル自体の小型化が達成
され、特に、寸法の小さな被加熱体にあっても加熱コイ
ルと被加熱部位である内周面との間に十分な間隔を画成
することが出来る。従って、前記内周面に冷却水を効果
的に供給し、高精度な焼入れ工程を遂行することが可能
となる利点が挙げられる。さらに、加熱コイルに熱変形
等が生じた際や被加熱体の寸法が種々異なる際には、加
熱コイルだけをコイル支持本体に対し交換する作業を行
えばよい。この結果、従来のように、夫々の被加熱体に
対応して焼入れ装置全体を交換するものに較べ、極めて
経済的であるという実質的な利点が得られる。

以上、本考案について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本考案はこの実施態様に限定されるものではなく、
本考案の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る焼入れ装置の一部省略縦断説明
図、 第２図は本考案に係る焼入れ装置の分解斜視図、 第３図は当該焼入れ装置を構成するコイル支持本体の平
面図、 第４図は当該焼入れ装置により被加熱体を焼入れする際
の一部省略説明図、 第５図は当該焼入れ装置を第３図に示すV-V線において
切断した際の断面説明図である。 20……焼入れ装置、22……コイル支持本体 32a〜32c、40、42a〜42d……通路 46a〜46c……冷却ジャケット 54……加熱コイル、62……通路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状部品の内周面を高周波誘導加熱した
   後、前記内周面に冷却流体を導出して焼入れを行う高周
   波焼入れ装置であって、コイル支持本体と前記コイル支
   持本体に着脱自在に装着される中空状の加熱コイルと当
   該コイル支持本体に着脱自在に装着され前記内周面に冷
   却流体を導出する冷却ジャケットとを具備し、コイル支
   持本体は前記冷却ジャケットに冷却流体を供給する第１
   の通路と前記加熱コイル内の通路に冷却流体を供給する
   第２の通路とを形成すると共に、前記第１および第２通
   路を当該冷却ジャケットおよび加熱コイルをコイル支持
   本体に対し位置決めするための嵌合部として構成するこ
   とを特徴とする筒状部品の内周面高周波焼入れ装置。