JPH0741846A - 棒状ワークの高周波移動焼入方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼入後のワークの歪みを少なくすることがで
きる棒状ワークの高周波移動焼入方法および装置を提供
する。 【構成】 水平に且つ水平方向に移動自在であると共に
長手方向に力が加わらないように外周面Ｗ1 を支持した
棒状ワークＷを、ワークＷの軸芯線Ｗ2 を中心とした同
芯状に且つ棒状ワークＷの長手方向に配置した環状或い
は螺旋状の加熱コイル10と環状の焼入液噴射用のジャケ
ット30との内側を通過させ、加熱コイル10よってワーク
Ｗの外周面Ｗ1 を加熱後、加熱された外周面Ｗ1 にジャ
ケット30から焼入液Ｌを噴射して冷却すると共に、ワー
クＷを加熱中の加熱コイル10および焼入液を噴射中のジ
ャケット30は、それぞれ、前記軸芯線Ｗ2 を中心として
加熱コイル回転機構20およびジャケット回転機構40によ
って回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、棒状ワークの焼入後の
歪みを少なくすることができる棒状ワークの高周波移動
焼入方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、棒状ワーク（以下棒状ワークを単
にワークともいう）の外周面を移動焼入するには、例え
ば、環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いう）および環状の焼入液噴射用の
ジャケットとを同芯状に且つ水平方向に隣り合うように
配置し、これら加熱コイルおよびジャケットを貫通する
ようにワークを水平に配設する。そして、加熱コイルに
高周波電流を通電すると共にジャケットから焼入液を噴
射しつつ、適宜の装置によって、ワークをワークの軸芯
線を中心として回転させながら、ワークを加熱コイルか
らジャケットに向かう方向に移動させるか、或いは、加
熱コイルとジャケットとを一体としてジャケットから加
熱コイルに向かう方向に移動させ、加熱コイルによって
順次加熱されたワークの外周面にジャケットから焼入液
を順次噴射して加熱された外周面を冷却し、外周面に硬
化層を順次形成してゆく方法が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た棒状ワークの従来の高周波移動焼入方法には次に述べ
る問題がある。即ち、移動焼入が行われている間、水平
に配設された棒状ワークは、軸芯線を中心として回転し
ており、且つ、両端をセンタによって支持されているの
で、ワークに軸芯線方向の圧力が加わった状態で部分的
な加熱が行われる結果、ワークが焼入中に僅かに曲が
り、焼入終了後に測定したワークの歪みは許容限界を越
えることがある。

【０００４】また、移動焼入中のワークに軸芯線方向の
圧力を加えないために、水平に配設されたワークの外周
面下部を例えばローラ等で支持し、ワークの一端を把持
してワークを加熱コイルからジャケットの方向へ水平移
動させながら、且つ、ワークを軸芯線を中心として回転
させながら、加熱コイルおよびジャケットによってワー
クの外周面を移動焼入することもできる。

【０００５】この場合には、移動焼入中、ワークに対し
て軸芯線方向の圧力が加わらないけれども、ワークの他
端は上下方向の移動に対する規制が無い上に、ワークが
軸芯線を中心として回転していることによって、ワーク
の一部が加熱されて少し柔らかくなるとワークの他端が
僅かに軸芯線から反れるように曲がることがある。そし
て、焼入後における測定された歪みの大きさは必ずしも
満足できない場合がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、焼入後のワークの歪みを少なくすることがで
きる棒状ワークの高周波移動焼入方法および装置を提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の棒状ワークの高周波移動焼入方法は、棒状
ワークの高周波移動焼入方法において、水平に且つ水平
方向に移動自在であると共に長手方向に力が加わらない
ように外周面を支持した棒状ワークを、同芯状に且つ棒
状ワークの長手方向に配置した環状或いは螺旋状の高周
波加熱コイルと環状の焼入液噴射用のジャケットとの内
側を通過させ、前記加熱コイルによってワークの外周面
を加熱後、加熱された外周面に前記ジャケットから焼入
液を噴射して冷却すると共に、ワークを加熱中の加熱コ
イルおよび焼入液を噴射中のジャケットは、それぞれ、
前記芯を中心として回転させる。

【０００８】また、本発明の棒状ワークの高周波移動焼
入装置は、棒状ワークの高周波移動焼入装置において、
棒状ワークを水平に且つ水平方向に移動自在であると共
に長手方向に力が加わらないように外周面を支持するワ
ーク支持装置と、ワーク支持装置によって支持された棒
状ワークの軸芯線を中心とするように且つ棒状ワークの
長手方向に配置された環状或いは螺旋状の高周波加熱コ
イルと環状の焼入液噴射用のジャケットと、前記加熱コ
イルを前記軸芯線を中心として回転させる加熱コイル回
転機構と、前記ジャケットを前記軸芯線を中心として回
転させるジャケット回転機構と、ワーク支持装置によっ
て支持されたワークをワークの長手方向に移動させて前
記加熱コイルとジャケットの内側を通過させるワーク移
動装置とを備えている。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の棒状ワークの
高周波移動焼入方法を実現することができる高周波移動
焼入装置の一実施例を説明する。図１〜図８は本実施例
を説明するための図面であって、図１は概略構成図、図
２は加熱コイルおよび加熱コイル回転機構の縦断面説明
図、図３はジャケットおよびジャケット回転機構の縦断
面説明図、図４の（ａ）は加熱コイルの正面説明図、
（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）はそれぞれ（ａ）のＢ1
線、Ｂ2 線、およびＢ3 線矢視断面図、図５はワーク支
持装置50の断面図、図６はワーク移動装置60の正面図、
図７は加熱コイルに関連する電気回路図、図８はワーク
Ｗの斜視図である。

【００１０】本実施例の装置で移動焼入するワークは、
図８に示す円柱状の丸棒状ワークＷを採り上げた。Ｗ1
はワークＷの外周面であり、Ｗ2 は軸芯線であって、ワ
ークＷの両端面の中心Ｗ3 同士を結ぶ直線である。

【００１１】図１に示すように、本実施例の移動焼入装
置は、ワークＷを水平に且つ水平方向に移動自在である
と共に、ワークＷの長手方向の力がワークＷに加わらな
いように、即ち、ワークＷには長手方向の圧力も張力も
かからないように、外周面Ｗ1 を支持するワーク支持装
置と、ワーク支持装置50によって水平に支持されたワー
クＷの軸芯線Ｗ2 に中心が合致するように、且つワーク
Ｗの長手方向に配置された環状の加熱コイル10と環状の
焼入液噴射用のジャケット30と、加熱コイル10をワーク
Ｗの軸芯線Ｗ2 を中心として回転させる加熱コイル回転
機構20と、ジャケット30をワークＷの軸芯線Ｗ2 を中心
として回転させるジャケット回転機構40と、ワーク支持
装置50によって支持されたワークＷを長手方向に移動さ
せて加熱コイル10とジャケット30の内側を通過させるワ
ーク移動装置60とを備えたことを基本的な構成としてい
る。

【００１２】以下、移動焼入装置を詳細に説明する。ま
ず、前記のワーク支持装置50について説明する。図１に
示すように、ワーク支持装置50は、水平方向に直線状に
配置された複数のローラ51を備えている。図５に示すよ
うに、各ローラ51の外周面にはＶ字状の溝52が全周にわ
たって形成されており、また、各ローラ51は、１対の軸
受54間に回動自在に橋架された水平な軸53に外嵌してい
る。ローラ51上に載置されたワークＷは、後述するワー
ク移動装置60によってワークＷが水平に移動されたとき
に、ワークＷの軸芯線Ｗ2 が加熱コイル10およびジャケ
ット30の中心を通過するように、ローラ51が配設されて
いる。

【００１３】図１に示すように、移動焼入開始前にワー
クＷが水平に配置される焼入開始ステーションＳ1 およ
び焼入が終わったワークＷが到着する焼入終了ステーシ
ョンＳ2 には、それぞれ、複数個のローラ51が設けられ
ている。

【００１４】次に、加熱コイル10に関連する電気回路を
説明する。図７に示すように、高周波電源15の出力は、
トランス13の１次捲線11に接続されている。トランス13
の２次捲線12の出力は、１ターンの１次コイル14に接続
されている。ワークＷを加熱する加熱コイル10は、１次
コイル14に対する２次コイルであって、図２に示すよう
に、１次コイル14の内側に、１次コイル14と同芯状に配
置されている閉路された環状のコイルである。

【００１５】加熱コイル10は、また、図４に示すよう
に、四角金属筒をリング状に形成したものであって、中
空部分16は加熱コイル10の冷却液の流通路となってい
る。中空部分16に中空部分16を塞止するように設けた１
枚の仕切板17の一方側および他方側の加熱コイル10の側
面には、冷却液供給口18および冷却液排出口19がそれぞ
れ反対向きに開設されている。

【００１６】図３に示すように、環状のジャケット30の
内側面には、焼入液Ｌを噴射する多数の焼入液噴射孔31
が開設されている。32は、多数の焼入液通過孔33が開設
されている均圧板であって、各焼入液噴射孔31から噴射
される焼入液Ｌの圧力を極力均一にする役目をする。

【００１７】加熱コイル回転機構20は、加熱コイル10の
回転を行うのみならず、加熱コイル10へ冷却液の供給と
排出を行う機能も備えており、図２に示すように、冷却
液供給部20Ａと、冷却液排出部20Ｂと、回転装置20Ｃと
を備えている。

【００１８】冷却液供給部20Ａは、冷却液供給回転部20
Ａ1 と、冷却液供給固定部20Ａ2 とを備えている。冷却
液供給回転部20Ａ1 は、加熱コイル10の上部の側面に接
着によって固定した絶縁性の冷却液通過管201 と、加熱
コイル10の下部の側面に接着によって固定した絶縁性の
Ｌ型部材202 と、これら冷却液通過管201 とＬ型部材20
2 とに、それぞれ上端部分と下端部分が接着によって取
り付けられた断面４角形で中空部分205 を有する環状の
冷却液供給回転部材210 とを備えている。

【００１９】冷却液供給固定部20Ａ2 は、冷却液供給回
転部材210 の外周面に嵌合された１対の玉軸受214 と、
これら玉軸受214 を介して冷却液供給回転部材210 の外
周面に取り付けられた環状の冷却液供給固定部材220
と、この冷却液供給固定部材220 の内周面に全周にわた
って穿設された断面４角形状の環状の溝211 とを備えて
いる。

【００２０】冷却液供給回転部材210 は、側面に設けた
開口203 と外周面に設けた複数の開口204 とを有し、中
空部分205 は、開口203 と冷却液通過管201 を介して加
熱コイル10の冷却液供給口18に連通しており、また、開
口204 を介して冷却液供給固定部材220 の前記溝211 に
連通している。そして、この溝211 は溝211 の底面に設
けた貫通孔211 を介して、冷却液供給固定部材220 の外
周面に取り付けられているカプラ213 （図示しない冷却
液供給管が接続される）の内部に連通している。

【００２１】なお、冷却液供給固定部20Ａ2 は、更に、
は冷却液供給回転部材210 と冷却液供給固定部材220 と
の間から冷却液の漏洩を防止するＯリング215 と、玉軸
受216 のオイルシール217 と、玉軸受216 の固定用のス
ナップリング216 とを備えている。

【００２２】冷却液排出部20Ｂは、冷却液供給部20Ａの
前記した冷却液供給固定部20Ａ1 、冷却液供給回転部20
Ａ2 、冷却液通過管201 、Ｌ型部材202 、開口203 、20
4 、中空部分205 、玉軸受214 、Ｏリング215 、スナッ
プリング216 、オイルシール217 、冷却液供給回転部材
210 、溝211 、開口212 、カプラ213 、および冷却液供
給固定部材220 に、それぞれ、対応する冷却液供給固定
部20Ｂ1 、冷却液供給回転部20Ｂ2 、冷却液通過管 201
Ｂ、Ｌ型部材 202Ｂ、開口 203Ｂ、 204Ｂ、中空部分 2
05Ｂ、玉軸受 214Ｂ、Ｏリング 215Ｂ、スナップリング
216Ｂ、オイルシール217 Ｂ、冷却液供給回転部材 210
Ｂ、溝 211Ｂ、開口 212Ｂ、カプラ 213Ｂ、および冷却
液供給固定部材 220Ｂを備えている。

【００２３】回転装置20Ｃは、冷却液供給回転部材210
の側面に固定されたリングギヤ231と、このリングギヤ2
31 に噛み合っている歯車232 と、歯車232 を回転駆動
するモータ233 とを備えている。

【００２４】ジャケット回転機構40は、ジャケット30の
外周面に嵌合された焼入液供給固定部40Ａと、ジャケッ
ト30を回転駆動する回転装置40Ｂとを備えている。焼入
液供給固定部40Ａは、前記した加熱コイル10の冷却液供
給部20Ａの冷却液供給固定部20Ａ2 と同じ構造であっ
て、冷却液供給固定部20Ａ2 の冷却液供給固定部材22
0、玉軸受214 、Ｏリング215 、スナップリング216 、
オイルシール217 、溝211、開口212 、およびカプラ213
に、それぞれ対応する焼入液供給固定部材420 、玉軸
受414 、Ｏリング415 、スナップリング416 、オイルシ
ール417 、溝411 、開口412 、およびカプラ413 を備え
ている。

【００２５】なお、ジャケット30の外周面には、前記焼
入液供給固定部材420 の溝411 に連通する複数の開口34
が開設されている。

【００２６】回転装置40Ｂは、ジャケット30の側面に固
定されたリングギヤ431 と、このリングギヤ431 に噛み
合っている歯車432 と、歯車432 を回転駆動するモータ
433とを備えている。

【００２７】図６に示すように、ワーク移動装置60は、
水平に配設されたロッド61と、ロッド61を進退させるシ
リンダ62とを備えている。ロッド61が進出されると、ロ
ッド61の先端が、焼入開始ステーションＳ1 に配置され
たワークＷの後端を押し進めてワークＷを加熱コイル10
とジャケット30の内側に押し込み、通過させる。

【００２８】次に、本実施例の移動焼入装置の動作を説
明する。まず、焼入開始ステーションＳ1 のローラ51上
にワークＷ（図１で１点鎖線で示す）を載置する。そし
て、前記カプラ213 に加熱コイル10の冷却液の供給を開
始すると、加熱コイル10の冷却液は、カプラ213 、溝21
1 、開口204 、冷却液供給回転部材210 の中空部分205
、開口203 、冷却液通過管201 、冷却液供給口18を経
て加熱コイル10の中空部分17に入り、加熱コイル10を冷
却した後、冷却液排出口19、冷却液通過管 201Ｂ、開口
203Ｂ、冷却液排出回転部材 210Ｂの中空部分 205Ｂ、
開口 204Ｂ、溝 211Ｂ、開口 212Ｂ、およびカプラ 213
Ｂを経て排出される。

【００２９】また、カプラ413 に焼入液Ｌの供給を開始
すると、焼入液Ｌは、カプラ413 、開口412 、溝411 、
開口34、ジャケット30の均圧板32の焼入液通過孔33を通
過して焼入液噴出孔31から噴射される。一方、高周波電
源15を動作させると、高周波電流は、トランス13の１次
捲線11、２次捲線12、および１次コイル14を介して加熱
コイル10に通電される。

【００３０】更に、モータ233 を起動し、歯車232 を介
してリングギヤ231 を回転させると、加熱コイル10、冷
却液供給回転部20Ａ1 、および冷却液排出回転部20Ｂ1
の回転が開始される。また、モータ433 を起動し、歯車
432 を介してリングギヤ431を回転させると、ジャケッ
ト30の回転が開始される。

【００３１】次いで、ワーク移動装置60のシリンダ62を
動作させてロッド61を進出させると、ロッド61の先端が
ワークＷの後端を押し進めるので、ワークＷは矢印Ｐの
方向に移動して、加熱コイル10の内側を通過しワークＷ
の外周面Ｗ1 が加熱され、更に加熱された外周面Ｗ1 が
ジャケット30の内側を通過するときにジャケット30から
噴射された焼入液Ｌによって冷却されて外周面Ｗ1 に硬
化層が形成される。

【００３２】焼入が終了したワークＷ（図１で２点鎖線
で示す）が焼入終了ステーションＳ2 に至ると、ロッド
61の進出が停止されて移動を止める。この後、シリンダ
６２が動作してロッド61は後退する。また、ワークＷは
焼入終了ステーションＳ2 から取り出される。

【００３３】上記の焼入に際して、ワークＷはロッド61
によって後端を押されているけれども、焼入中にはワー
クＷはローラ51上に載置されているので、ワークＷに対
して長手方向の力がかかっておらず、しかも従来の移動
焼入と異なってワークＷを軸芯線Ｗ2 を中心として回転
させず、代わりに加熱コイル10とジャケット30とを回転
させているので、ワークＷが回転しないから、ワークＷ
の端部が軸芯線Ｗ2 から焼入中に反れることもない。即
ち、加熱および冷却中におけるワークＷの曲がりは極め
て少ないので、焼入終了後のワークＷの歪みも小さくな
っている。

【００３４】上記実施例の移動焼入装置においては、加
熱コイル10が、トランス13の２次捲線12に接続された１
次コイル14の２次コイルであって、加熱コイル10がこの
１次コイル14から空隙を介した磁気的結合によって電力
を供給されている場合を説明したが、これにこだわるこ
とものではなく、１次コイル14を加熱コイルとすること
もできる。この場合には、例えば、前記した冷却液供給
回転部20Ａ1 、冷却液排出回転部20Ｂ1 、或いはリング
ギヤ231 に取り付けた適宜のスリップリングを介して加
熱コイルに通電すればよい。

【００３５】また、上記実施例の移動焼入装置において
は、加熱コイル10は環状の１ターンのコイルである場合
を説明したが、例えば、２ターンの螺旋状の閉回路コイ
ルとすることもできる。同様に、上記のように１次コイ
ル14を加熱コイルとする場合においても螺旋状のコイル
とすることができる。

【００３６】更に、本実施例では、ワーク移動装置60は
シリンダ62とロッド61を使用してワークＷの後端を押す
場合を説明したが、これにこだわるものではなく、例え
ば、ワークＷの先端部分の外周面を把持してワークＷを
引いたり、或いはワークＷがパイプであるときには、ワ
ークＷの先端部分の内周面をいわゆる内径チャック等で
把持して引くこともできる。また、本実施例で説明した
ローラ51に適宜の回転駆動機構（例えば軸53に取り付け
た歯車をチエインリンクによって回転させる）を設け、
且つ、ワークＷの上側に、ローラ51に対向し、ワークＷ
をスプリング等によって下方に押圧しているローラを設
けたワーク移動装置とすることもできる。

【００３７】また、本実施例の加熱コイル回転機構20で
使用した玉軸受214 、 214Ｂ、およびジャケット回転機
構40で使用した玉軸受414 の代わりに、例えば無給油ベ
アリング、或いは適宜のブッシュ等を用いることができ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の棒状ワー
クの高周波移動焼入方法および装置によって棒状ワーク
を移動焼入するに際しては、水平に配設した棒状ワーク
を、長手方向の力がかからないように外周面を支持して
いると共に、ワークを軸芯線を中心として回転させるこ
となく、代わりに加熱コイルとジャケットとをワークの
まわりに回転させている。従って、焼入中に、ワークに
長手方向の力が加わることがなく、また、ワークの端部
が軸芯線から反れることもないので、焼入中におけるワ
ークの曲がりが極めて小さい結果、焼入後のワークの歪
みも十分に小さく満足できる値となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実現することができる高周波移
動焼入装置の一実施例の概略構成図である。

【図２】図１に示す移動焼入装置の加熱コイルおよび加
熱コイル回転機構の縦断面説明図である。

【図３】図１に示す移動焼入装置のジャケットおよびジ
ャケット回転機構の縦断面説明図である。

【図４】図１に示す移動焼入装置の（ａ）は加熱コイル
の正面説明図、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）はそれぞ
れ（ａ）のＢ1 線、Ｂ2 線、およびＢ3 線矢視断面図で
ある。

【図５】図１に示す移動焼入装置のワーク支持装置の断
面図である。

【図６】図１に示す移動焼入装置のワーク移動装置の正
面図である。

【図７】図１に示す移動焼入装置の加熱コイルに関連す
る電気回路図である。

【図８】棒状ワークＷの斜視図である。

【符号の説明】

10 加熱コイル 20 加熱コイル回転機構 30 ジャケット 40 ジャケット回転機構 50 ワーク支持装置 60 ワーク移動装置 Ｗ 棒状ワーク Ｗ1 外周面 Ｗ2 軸芯線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状ワークの高周波移動焼入方法におい
   て、水平に且つ水平方向に移動自在であると共に長手方
   向に力が加わらないように外周面を支持した棒状ワーク
   を、同芯状に且つ棒状ワークの長手方向に配置した環状
   或いは螺旋状の高周波加熱コイルと環状の焼入液噴射用
   のジャケットとの内側を通過させ、前記加熱コイルによ
   ってワークの外周面を加熱後、加熱された外周面に前記
   ジャケットから焼入液を噴射して冷却すると共に、ワー
   クを加熱中の加熱コイルおよび焼入液を噴射中のジャケ
   ットは、それぞれ、前記芯を中心として回転させること
   を特徴とする棒状ワークの高周波移動焼入方法。
2. 【請求項２】 棒状ワークの高周波移動焼入装置におい
   て、棒状ワークを水平に且つ水平方向に移動自在である
   と共に長手方向に力が加わらないように外周面を支持す
   るワーク支持装置と、ワーク支持装置によって支持され
   た棒状ワークの軸芯線を中心とするように且つ棒状ワー
   クの長手方向に配置された環状或いは螺旋状の高周波加
   熱コイルと環状の焼入液噴射用のジャケットと、前記加
   熱コイルを前記軸芯線を中心として回転させる加熱コイ
   ル回転機構と、前記ジャケットを前記軸芯線を中心とし
   て回転させるジャケット回転機構と、ワーク支持装置に
   よって支持されたワークをワークの長手方向に移動させ
   て前記加熱コイルとジャケットの内側を通過させるワー
   ク移動装置と、を備えたことを特徴とする棒状ワークの
   高周波移動焼入装置。