JPS6342839B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトリポードハウジング部材のような不
等肉厚部を有する筒状体内面の移動焼入用高周波
コイルに関する。

不等肉厚部を有する筒状体として典型例である
トリポード型自在接手のハウジング部材は、第１
図に示すように各部によつて断面肉厚形状が著し
く異なつている。

即ち、該トリポードハウジング部材１のうち、
図示しない球面ローラが転動するローラ溝２の一
対の転動面２ａを接続する接続部３は最も肉厚が
薄く、またローラ溝２とこれに隣接するローラ溝
２との区画部４は、最も厚肉部となつている。

かかる不等肉厚を有するトリポードハウジング
部材１の内面を高周波加熱方法により焼入れする
場合、第１図に示す如くトリポードハウジング部
材１の各内面に沿つてほぼ一定の間隔を隔てて対
応配置される高周波コイル５ａを用いることが考
えられる。しかし、高周波焼入れにおいては一般
に、凸部は加熱されやすく、凹部は加熱されにく
いという特性があるため、最厚肉部たる区画部４
には焼入硬化層を得ることができるものの、ロー
ラ溝２の一対の転動面２ａ及び接続部３には焼入
硬化層を得ることができない。すなわち、第１図
に示す高周波コイル５ａによる加熱では、電気的
入熱は最厚肉部たる区画部４に費やされ、転動面
２ａ及び接続部３までは加熱され難くなるからで
ある。なお、過大な電流を高周波コイル５ａに供
給するようにすれば、転動面２ａ及び接続部３に
も焼入硬化層を形成することができるが、その一
方で区画部４が過熱状態となり、熱的バランスが
不均一となつてトリポードハウジング部材１の内
面に大きな変形を生じる。

そこで、転動面２ａに焼入硬化層を形成するた
めの高周波コイルとしては、第２図に示す如く区
画部４に対応する部分の加熱導体をこの区画部４
から遠くに離して成る高周波コイル５ｂが考えら
れる。この高周波コイル５ｂは、区画部４と加熱
導体との間隔を大きくとることによつて、電気的
入熱を転動面２ａ及び接続部３に分散させるよう
にしたものである。しかし、この高周波コイル５
ｂで誘導加熱すると、区画部４の焼入硬化層の厚
さは薄くなるものの、転動面２ａには僅かな焼き
しか入らず、最薄肉部たる接続部３は全厚にわた
つて焼入れ（ズブ焼入状態）されてしまうことと
なる。この場合、区画部４のコーナー部６が加熱
され、電気的入熱は区画部４に費やされ、逆に転
動面２ａの肉厚の薄い部分までは加熱され難くな
り、結局、転動面２ａのコーナー部６及びその付
近のみ焼入れされることになりやすい。

従つて、上述の高周波コイル５ｂではトリポー
ドハウジング部材１の内面を一様に加熱すること
ができないため、熱バランスの関係でその内面に
大きな収縮変形を生じる。また転動面２ａのうち
焼入れされている部分と焼入れされていない部分
の境界部７では硬さが急激に変化しているため、
この部分に応力集中による割れが発生する場合が
あり、疲労強度が不足する欠点がある。

なお、接続部３の過熱によるズブ焼入状態を防
止する方法として、その外面３ａを冷却すること
が考えられるが、単に外周面３ａを冷却するのみ
では、内面の均一焼入れをすることは難しいのが
実状である。

上述の種々の欠点を解消し、熱処理変形を最小
限に抑え得て、しかも割れの発生がなく疲労強度
の強いトリポードハウジング部材１を得るために
は、ローラ溝２の一対の転動面２ａ、接続部３
（最薄肉部）及び区画部４（最厚肉部）を各部一
様に焼入れすることに加えて、接続部３をズブ焼
入状態とせずかつその焼入硬化層の厚さを転動面
２ａ焼入硬化層の厚さよりも薄くするのが理想的
である。すなわち、第８図に示す如き硬化層パタ
ーンを得るのが望ましい。

本発明は、このような事情に勘案して鋭意実
験、研究を重ねた結果到達したものである。

本発明の第１は、不等肉厚部を有する筒状体内
面の移動焼入用高周波コイルにおいて、上記筒状
体内面のうち最厚肉部に対応する加熱導体に、上
記筒状体の軸心方向に沿つて延びかつ上記最肉厚
部に対して平行に延設配置される立上り部を一対
設けると共に、これらの立上り部を互いに平行状
に近接配置し、近接配置された上記一対の立上り
部に互いに逆方向の電流を流すように構成したこ
とを特徴とする、不等肉厚部を有する筒状体内面
の移動焼入用高周波コイルに係るものである。

また、本発明の第２は、不等肉厚部を有する筒
状体内面の移動焼入用高周波コイルにおいて、上
記筒状体内面のうち最薄肉部に対応する加熱導体
に、上記筒状体の軸心方向に沿つて延びかつ上記
最薄肉部に対して平行に延設配置される立上り部
を一対設けると共に、これらの立上り部を互いに
平行状に近接配置し、近接配置された上記一対の
立上り部に互いに逆方向の電流を流すように構成
したことを特徴とする、不等肉厚部を有する筒状
体内面の移動焼入用高周波コイルに係るものであ
る。

以下本発明の好適な実施例を図面により説明す
る。なお、第１図及び第２図に示す従来例と同一
要素は同一符号にて表示する。

第３図乃至第７図は本発明の第１実施例を示
し、第３図は本実施例に係る高周波コイル９を用
いて構成された高周波焼入装置８により、不等肉
厚部を有する筒状体としてのトリポードハウジン
グ部材１の内面を焼入れする場合の全体の配置態
様を示す要部斜視図であり、第４図は、第３図を
下方より見た斜視図である。また、第５図及至第
７図は本実施例に係る高周波コイル９の構成を示
している。

本実施例に係る高周波コイル９は、銅などの導
体から形成されており、第５図乃至第７図に示す
如く、パイプ状に形成され、中空内部９１を冷却
液が第６図に示す矢線方向に循環しうるようにな
つている。

また、高周波コイル９は、本実施例においては
トリポードハウジング部材１の３つのローラ溝２
内に挿入、配設されるものであり、これに対応し
て第６図に示す如く、各ローラ溝２に各々振り分
けられた、単位コイル９ａ，９ｂ，９ｃからな
る。

各単位コイル９ａ，９ｂ，９ｃは、対応する各
ローラ溝２の内側にあつて、該ローラ溝２のロー
ラ転動面２ａに対応する部位は、該転動面２ａに
沿つた円弧状に形成され、転動面２ａとの間隔を
一定にしている。

また、各ローラ溝２における一対の転動面２ａ
を接続する、最も薄肉部である接続部３に相対す
る部位では、コイル９は直線状に形成され、該接
続部３の内面３ｂと若干間隔をおいて配設、移動
しうるようになつている。これは、最薄肉部たる
接続部３があまり過熱されないように配慮された
ものである。

また、トリポードハウジング部材１の最厚肉
部、すなわち隣接する各ローラ溝２間を区画して
いる区画部４に対向配置される加熱導体部分に
は、第７図に明示する如く立上り部が形成されて
いる。

すなわち、各単位コイル９ａ，９ｂ，９ｃの両
端部は、上記区画部４の対応位置で水平方向から
鉛直方向へと折曲されて立上り部としての鉛直コ
イル１０，１１が形成されており、各単位コイル
相互の隣接する鉛直コイル１０，１１は互いに平
行状に近接配置されている。そして、これらの鉛
直コイル１０，１１は、それらの間に電気的絶縁
体１２をはさんで所定長さ分だけ延設され、第７
図に示す如くその頂部で相互に連結、連通されて
いる。

但し、第７図において単位コイル９ｂと９ｃ間
の鉛直コイル（立上り部）１３，１４だけは、絶
縁体１２で絶縁されたまま延設され、後述する如
くリード管として高周波電源に接続される。よつ
て高周波コイル９は、全体として鉛直コイル１３
及び１４の各端部が分離しているだけで、他の部
位は一体に連続しており、コイル９全体を通して
高周波大電流が流れ、かつ中空部９１内を冷却水
が循環しうるように構成されている。

しかして、上記各最厚肉部４の位置に対峙配設
される鉛直コイル１０，１１もしくは１３，１４
の部分では、対応するコイル１０とコイル１１、
もしくはコイル１３とコイル１４間では高周波電
流は相互に逆方向に流れることになる。

なお、各鉛直コイル間に介在させる上記絶縁体
１２の間隙は支障のない範囲で極力狭くしておく
ものとする。

本実施例ではかかる構成からなる高周波コイル
９を含んだ高周波焼入装置８は次の如く構成され
ている。

高周波焼入装置８は、加熱手段１５と第１冷却
ジヤケツト１６とからなる内部ユニツト１７と、
第２冷却ジヤケツト１８を備えている。

第３図乃至第７図に示す如く、上記内部ユニツ
ト１７は、本実施例では基台１９に穿設した透孔
２０内を上方に突出して配置された柱状体２１の
先端２１ａに、上記高周波コイル９の形状に合わ
せて三方に等分して振り分けられて計三個所配設
されている。

内部ユニツト１７を構成する加熱手段１５及び
第１冷却ジヤケツト１６は、第５図に示すように
高周波焼入装置８の昇降方向（トリポードハウジ
ング部材１の軸方向）に沿つて、加熱手段１５が
該昇降方向の上方に、また第１冷却ジヤケツト１
６が下方に位置するように一体に成形されてい
る。

上記加熱手段１５は、上記高周波コイル９と、
該コイル９の上記軸方向前後側面（第５図におけ
る上下側面）を覆い、トリポードハウジング部材
１の内周面と対峙する側面９２のみを開放して高
周波電流による誘導加熱効果を高める、ダストコ
ア又は珪素鋼板の如き磁性体２２とからなる。

上記高周波コイル９の鉛直コイル１３及び１４
は、適宜リード線（図示せず）を介して、図示し
ない高周波電源に接続されるとともに、一対の鉛
直コイル１３，１４の一方（本実施例では１４）
が給水源に連結された給水管として、また他方
（本実施例では１３）が排水手段へと連結された
排水管として機能する。

なお、第７図に示す如く、高周波コイル９の水
平部分で、一対のコイル相互が最近接した部位９
３にも、コイル９相互間に電気的絶縁体１２′を
介在させてあり、また、上記柱状体２１自体も絶
縁物質で成形されている。

上記第１冷却ジヤケツト１６は、本実施例では
第５図に示す如く、加熱手段１５の下部に各々一
体に組み付けられ、内部に中空部１６１を形成し
た薄肉壁１６２には、放射状に冷却液のノズル１
６３が所定数穿設されて、ローラ溝２の内面２ｂ
全面に冷却液を噴射しうるように構成されてい
る。

なお、上記ノズル１６３の方向は、第５図にお
いて若干下向きに穿設、形成されている。

加熱手段１５と同様に三方に等分割して振り分
けられた三個の第１冷却ジヤケツト１６は、各々
適宜管路（図示せず）により柱状体２１内に配管
された冷却液圧送管２３に連結されている。該圧
送管２３の下部は、図示しない冷却液タンクに連
結され、適宜圧送手段により冷却液を上記各冷却
ジヤケツト１６内に圧送する。

上記第２冷却ジヤケツト１８は、本実施例では
トリポードハウジング部材１の上記薄肉部３の外
周面３ｂと焼入時に所定間隔をおいて対峙、配設
されるように配置され、中空部１８１を形成する
薄肉壁１８２のうち、上記薄肉部３に対向する面
には、所定数の所定ノズル１８３が穿設され、冷
却ジヤケツト１８と図示しない冷却液タンクとを
結ぶ圧送管２４により冷却液を供給されるように
なつている。

なお、第３図図示の如く内部ユニツト１７と第
２冷却ジヤケツト１８とは、すべて略同一高さだ
け基台１９から突出配置されている。

次に本実施例の作用につき説明する。

上記した高周波コイル９を有する高周波焼入装
置８によりトリポードハウジング部材１の内面を
焼入れするに際しては、まず第３図に示す如く、
高周波焼入装置８を所定位置で固定しておいて、
その直上に配置されたトリポードハウジング部材
１を適宜昇降手段により下方に所定速度で連続し
て下降させていく。

しかして、トリポードハウジング部材１下端の
開口部１ａを高周波焼入装置８の高周波コイル９
が通過して中空部内に嵌入し、第６図に示す如く
水平状のループ部をローラ溝２内に配置すると共
に、鉛直コイル１０，１１及び１３，１４から成
る立上り部をトリポードハウジング部材１の軸心
方向に沿つて区画部４の内面に対して平行に延設
配置すると同時に、上記コイル９に高周波大電流
を流す。

コイル９の上方への相対的移動につれて、該コ
イル９と対向するローラ溝内周面２ｂは、表面に
誘導電流を生じ、ジユール熱により瞬時に加熱さ
れる。

加熱された内周面２ｂが所定の温度に達した段
階でコイル９の下方に配設された第１冷却ジヤケ
ツト１６から上記被加熱面に向けて冷却液が噴射
され、該被加熱面を急速に冷却して、ローラ溝２
の内周面２ｂ全面に焼入層（Ｔ）を得る。

この際、第６図に示す如く、トリポードハウジ
ング部材１の最厚肉部である区画部４に対応して
配設されたコイル９の位置では、上述した鉛直コ
イル１０及び１１、もしくは１３及び１４には
各々逆方向の大電流が流れるため、相互の電磁作
用を打ち消し合う。このため、鉛直コイル１０，
１１及び１３，１４の巾方向の領域、すなわち第
７図においてＬで示す領域のコイル部分は内面加
熱に殆ど寄与しないこととなり、上記最厚肉部で
ある区画部４への電気的入熱は過剰とはならな
い。

また、薄肉部３の部分では、コイル９はその内
周面３ｂと若干距離があり、かつ該薄肉部３の外
周面３ａには、第２冷却ジヤケツト１８から冷却
液が上記加熱に若干先行して、もしくは該加熱と
並行して噴射されているので、ローラ溝内周面２
ｂのうち上記ローラ転動面２ａほどには上記内周
面３ｂが加熱されず、第１冷却ジヤケツト１６に
よる焼入れ深さ（ｔ）も相対的に薄くなる。

しかして、焼入れすべきトリポードハウジング
部材１の内周面全面に、むらなく一様に高周波焼
入層を得ることができ、従来の焼入製品に発生す
る、焼入時における転動面２ａの収縮変形が防止
できる。よつて、後工程での修正作業が不要とな
り、生産性が高まる。

また、焼入れされていない部分との境界面に応
力が集中して疲労強度が低下し、ヒビ割れ等が発
生するといつた従来の問題も、焼入層が連続して
形成されるため確実に防止できる。

第５図に示すようにトリポードハウジング部材
１が下降して、該部材１の底面１ｂ近くまで焼入
層（Ｔ）が形成されると、コイル９への高周波電
流の導通を断ち、しかる後にトリポードハウジン
グ部材１を上昇させればよい。

なお、一の被焼入体１の焼入れが完了すれば、
次の被焼入体１が移動してきて、焼入装置７の直
上に配置されて下降を開始するようにすれば、被
焼入体１の連続焼入作業が可能となる。

次に、第８図及び第９図は本発明の第２実施例
を示し、本実施例においては高周波コイル９は、
第１実施例と同様に、トリポードハウジング部材
１の最厚肉部たる区画部４に対峙する部位に立上
り部すなわち鉛直コイル１０，１１及び１３，１
４が形成されている他、最薄肉部たる接続部３に
対峙する部位にも立上り部が形成されている。

即ち、上記接続部３に対峙する部位において
も、電気的絶縁体１２を介して一対の鉛直コイル
１０，１１が、所定高さだけ延設された後に相互
に連結、連通されており、その他の構成について
は第１実施例と同様である。

しかして、本実施例においては上記第１実施例
と同様の作用効果を奏する他、上記接続部３に対
峙する部位においても一対の鉛直コイル１０，１
１間に逆方向の電流が流れるから、第９図におい
てL′で示す領域は加熱作用を及ぼすことがなく、
従つて接続部３の加熱を防止できる。このため、
接続部３の外周面３ａに対応して配設される第２
冷却ジヤケツト１８を省略しても、接続部３のズ
ブ焼入れを防止でき、その内面３ｂに区画部４よ
りも薄い焼入れ硬化層パターン（第８図に示すパ
ターン）を得ることができる。また、接続部３の
外周面３ａに対応して配設される第２冷却ジヤケ
ツト１８による冷却液の噴射は、第１実施例の場
合より少量でよくなる。

なお、かかる効果は接続部３の肉厚が薄いほど
顕著に奏されるものである。

上記各実施例では被焼入体としてトリポードハ
ウジング部材を例示したが、本発明に係る高周波
コイルは、他の任意な、不等肉厚断面を有する筒
状体の内面焼入れに適用しうるものである。

また、上記実施例の被焼入体の如く有底筒状体
に限らず、無底の筒状体にも適用しうる。

さらに、高周波コイル９の形状等についても、
本発明の要旨を変更しない範囲内で種々変化させ
うる。

上述した如く本発明は、不等肉厚部を有する筒
状体内面のうち、最厚肉部に対応する加熱導体に
一対の立上り部を形成してこれらを互いに近接配
置し、上記立上り部に互いに逆方向の電流を流す
ようにしたものであるから、上記立上り部相互の
電磁作用が相殺され、従つて、加熱されやすい上
記最厚肉部の加熱を効果的に防止でき、筒状体の
内周前面にわたつてむらなく一様に焼入硬化層を
得ることができる。

よつて、焼入時における内周面の収縮変形が未
然に防止可能であり、該収縮変形の修正作業も必
要としない。また、非焼入部分との境界面が存在
しないから、疲労強度が向上し、クラツク等の発
生を確実に排除し得る。

また、本発明は、不等肉厚部を有する筒状体内
面のうち、最薄肉部に対応する加熱導体に一対の
立上り部を形成してこれらを互いに近接配置し、
上記立上り部に互いに逆方向の電流を流すように
したものであるから、上記立上り部相互の電磁作
用が相殺されることとなり、従つて、特別な冷却
手段を用いなくても、ズブ焼入れされやすい最薄
肉部に最厚肉部よりも薄い焼入硬化層を得ること
が可能となる。このため、筒状体内面の全体にわ
たつて理想的な焼入硬化層パターンを形成でき
て、収縮変形を防止でき、しかも非焼入部分と焼
入部分との境界部が存在しないので、ヒビ割れの
発生を防止でき、疲労強度を大幅に改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の高周波コイルをトリ
ポードハウジング部材の内面に配置した状態をそ
れぞれ示す概略断面図である。第３図乃至第７図
は本発明の第一実施例を示し、第３図はトリポー
ドハウジング部材と、本発明に係る高周波コイル
を有する高周波焼入装置の焼入前の配置態様を示
す要部斜視図、第４図は第３図を下方より見た要
部斜視図、第５図は焼入時の高周波コイルの配置
態様を示す要部縦断面図、第６図は第５図のＢ―
Ｂ線断面図、第７図は高周波コイルの構成を示す
要部斜視図、第８図及び第９図は、本発明の第二
実施例を示し、第８図は第６図に準じた断面図、
第９図は高周波コイルの構成を示す要部斜視図で
ある。 １……トリポードハウジング部材、２……ロー
ラ溝、３……接続部、４……区画部、８……高周
波焼入装置、９……高周波コイル、１０，１１，
１３，１４……立上り部としての鉛直コイル、１
６……第１冷却ジヤケツト、１８……第２冷却ジ
ヤケツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不等肉厚部を有する筒状体内面の移動焼入用
   高周波コイルにおいて、上記筒状体内面のうち最
   厚肉部に対応する加熱導体に、上記筒状体の軸心
   方向に沿つて延びかつ上記最厚肉部に対して平行
   に延設配置される立上り部を一対設けると共に、
   これらの立上り部を互いに平行状に近接配置し、
   近接配置された上記一対の立上り部に互いに逆方
   向の電流を流すように構成したことを特徴とす
   る、不等肉厚部を有する筒状体内面の移動焼入用
   高周波コイル。 ２ 上記筒状体は、トリポードハウジング部材で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の高周波コイル。 ３ 上記最厚肉部は、上記トリポードハウジング
   部材の隣接する各ローラ溝の区画部であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の高周波
   コイル。 ４ 不等肉厚部を有する筒状体内面の移動焼入用
   高周波コイルにおいて、上記筒状体内面のうち最
   薄肉部に対応する加熱導体に、上記筒状体の軸心
   方向に沿つて延びかつ上記最薄肉部に対して平行
   に延設配置される立上り部を一対設けると共に、
   これらの立上り部を互いに平行状に近接配置し、
   近接配置された上記一対の立上り部に互いに逆方
   向の電流を流すように構成したことを特徴とす
   る、不等肉厚部を有する筒状体内面の移動焼入用
   高周波コイル。 ５ 上記筒状体は、トリポードハウジング部材で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の高周波コイル。 ６ 上記最薄肉部は、上記トリポードハウジング
   部材の各ローラ溝の転動面間の接続部であること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の高周
   波コイル。