CN104775016A - 齿条的通电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿条的通电加热装置，配备了具有一定间隔从下方可以接触齿条的齿面的轴方向上的两端部位的一对通电电极，从上方与齿条的背面抵接将齿面以一定压力向下按压的压紧手段，配置在一对通电电极之间可以向齿面喷射冷却水的冷却手段，具备可以分别向一对通电电极供应用于淬火和退火的高频电源的淬火电源部位和退火电源部位的电源手段，和对这些进行控制的控制手段；控制手段从所述电源手段的淬火电源部位向所述一对通电电极供应一定的高频电流对所述齿面进行淬火，淬火之后所述齿条在保持不变的状态下，从电源手段的退火电源部位向所述一对通电电极供应一定的高频电流，对齿面进行退火。它可一次安装齿条连续进行淬火和退火，可简单且高精度地进行品质管理的同时，使设备简单化，降低成本。

Description

齿条的通电加热装置

技术领域

本发明涉及一种将比如车辆使用的齿条(包括齿轮条)的齿面通过通电加热进行淬火以及退火时使用的齿条的通电加热装置。

背景技术

原来，这种通电加热装置，具备沿着齿条的长边方向在其加热范围内对向设置的一对通电电极，和向该通电电极供应一定高频的电流的电源装置等。而且，对齿条的齿面进行热处理时，首先将齿条安装于淬火用的通电加热装置上，从该装置的高频电源向通电电极供应一定时间的用于淬火频率的高频电源，之后冷却，将齿面的一定范围进行淬火。

然后，这个经过淬火的齿条从用于淬火的通电加热装置上拆下，安装于用于退火的通电加热装置，从该装置的高频电源向通电电极供应一定时间的用于退火频率的高频电源，将齿面进行退火。并且，涉及齿条的通电加热装置的公报，例如专利文献1所公开的(特许第4232973号公报)。

但是，类似这样的通电加热装置，要具备用于淬火和用于退火的2台通电加热装置，需要将在用于淬火的通电加热装置上进行了淬火的齿条从该通电加热装置上拆下，安装于用于退火的通电加热装置上进行退火。因此，热处理工程是由不同的装置进行的2个工序，有时会忘记退火作业等情形发生，很难简单而且高精度地进行品质管理。另外，各个通电加热装置都分别需要高频电源和通电电极，设备投资费用高昂等，结果造成热处理的费用较高，在成本方面容易造成不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿条的通电加热装置，主要解决上述现有技术所存在的技术问题，可一次安装齿条连续进行淬火和退火，可简单且高精度地进行品质管理的同时，使设备简单化，在成本方面有利的齿条的通电加热装置。另外，其他的目的是可根据齿条的齿面的形状选择性使用通电电极，可适应各种齿条的热处理的齿条的通电加热装置。

为实现上述发明目的，本发明是这样实现的：

一种齿条的通电加热装置，配备了具有一定间隔从下方可以接触齿条的齿面的轴方向上的两端部位的一对通电电极，和从上方与所述齿条的背面抵接将所述齿面以一定压力向下按压的压紧手段，和配置在所述一对通电电极之间可以向所述齿面喷射冷却水的冷却手段，和具备可以分别向所述一对通电电极供应用于淬火和退火的高频电源的淬火电源部位和退火电源部位的电源手段，和对这些进行控制的控制手段，其特征在于：所述控制手段从所述电源手段的淬火电源部位向所述一对通电电极供应一定的高频电流对所述齿面进行淬火，该淬火之后所述齿条在保持不变的状态下，从所述电源手段的退火电源部位向所述一对通电电极供应一定的高频电流，对前述齿面进行退火。

所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：所述一对通电电极与其齿条的齿面的接触面的形态根据齿面的形态设定为多种类型，并将它们固定于导电板上，可以装卸或者可以调整位置。

所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：通电条件是从所述退火电源部位进行的所述齿面的淬火范围到该齿面的内部一侧为止进行退火的条件。

所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：配备了可检测出所述齿条的齿面的通电加热时的温度的放射温度计，根据该放射温度计的检测温度，所述控制手段对通电状态进行控制。

所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：所述控制手段具备检测所述一对通电电极和齿条面的齿面的接触状态的检测手段，通过该检测手段检测到一定的接触状态时，从所述淬火电源部位向所述一对通电电极供应高频电源。

本发明的技术效果如下：

1、本发明中的控制手段是在从电源手段的淬火电源部位向一对通电电极供应一定的高频电流进行齿面的淬火的同时，在这个淬火之后齿条保持不变的状态，从电源手段的退火电源部位向通电电极供应一定的高频电流，将所述齿面进行退火，因此，将齿条一次安装在通电电极上可以连续进行淬火和退火，可简单且高精度地进行品质管理的同时，使设备简单化，容易得到对成本有利的齿条。

2、本发明中的一对通电电极的接触面的形态根据齿条的齿面的形态，设定为多种类型，它们固定在导电板上，可以拆卸或者调整位置，因此，可以根据齿条的齿面的形态，选择性的使用通电电极，得到可适应各种齿条的热处理的通用性较高的通电加热装置。

3、本发明中的退火电源部位是从淬火电源部位进行的淬火范围到该齿面的内部一侧进行退火的通电条件，因此，通过退火可以去除淬火部分的内部应力，容易得到耐冲击性和耐磨损等的品质优良的齿面的齿条。

4、本发明中具备可检测齿条的齿面的通电加热时的温度的放射温度计，根据这个放射温度计的检测温度，控制手段会控制通电状态，因此，通电加热时的淬火温度和退火温度可以较高精度地控制在一定的温度，可在齿条的齿面上进行较高精度的热处理。

5、本发明中通过检测手段检测到一对通电电极和齿条的齿面的一定的接触状态时，会从淬火电源部位向一对通电电极供应高频电流，因此，只有通电电极切实接触齿面的时候才能供应一定的高频电流，可防止接触不良通电产生的火花等，可在齿条的齿面上简单地进行更高精度的热处理。

附图说明

图1是本发明涉及的齿条的通电加热装置的概略构成图。

图2是本发明中处理的齿条齿面的热处理状态实例之一的断面图。

图3是本发明中电源装置的概略构成图。

图4是本发明中的通电电极的平面图。

图5、6、7是本发明中通电电极和齿条的齿面的各种形态的示意图。

图8是本发明的热处理的工程图。

图9是本发明的其他热处理的工程图。

图中：1-通电加热装置、2-通电电极、2a-固定部位、2b-电极部位、2c-接触面、3-电源装置、3a-淬火电源部位、3b-退火电源部位、4-冷却筒、5-冷却装置、6-夹紧装置、6a-压紧部位、7-控制装置、8-放射温度计、10-导电板、11-凹部、12-沟、W-齿条、Wa-齿面、Wb-背面。

具体实施方式

下面根据图纸详细说明进行本发明的形态。

图1～图6表示涉及本发明的齿条的通电加热装置的一种实施形态。如图1所示那样，齿条W在长边方向(轴方向)的一边的端部上，形成了一定长度的齿面Wa和背面Wb。

而且，通电加热装置1配备了可以从下方接触所述齿条W的齿面Wa(或者背面Wb)的两端部分的一对通电电极2，和与各通电电极2进行电气连接的电源装置3，和配置在一对通电电极2之间的冷却筒4，和向该冷却筒4供应冷却水的冷却装置5。另外，在齿条W的背面Wb上与所述各通电电极2直径方向(图1中是上下方向)略对向的位置上，安装了一对压紧装置6。

而且，所述电源装置3、冷却装置5以及压紧装置6与图中没有表示出来的微型计算机或者拥有程序装置等的控制装置7的输出侧相连接，在该控制装置7的输入侧，连接着为了检测(测量)齿条W的齿面Wa(或者背面Wb)的一定位置的温度的放射温度计8等。

另外，所述电源装置3如图3所示那样，具有淬火电源部位3a和退火电源部位3b以及图中没有表示出来的切换装置等，通过控制装置7的控制信号，切换装置在淬火电源部位3a一侧和退火电源部位3b一侧选择性地进行切换，由此向各通电电极2供应(通电)一定频率的高频电源。而且，淬火电源部位3a和退火电源部位3b各自具有半导体式的整流回路，其回路构成是淬火电源部位3a可以输出40～250KHz的高频电流，退火电源部位3b可以输出5～10KHz的高频电流。

所述一对通电电极2如图1以及图4所示那样，例如通过铜板形成侧面视图L字样的形状，分别具有水平的固定部位2a和垂直的电极部位2b。而且，固定部位2a通过多个螺栓9，在形成比固定部位2a大的铜板构成的各导电板10上可拆卸地固定的同时，电极部位2b的上面的接触面2c上，分别形成与齿条W的齿面Wa两端外侧的外形形状相符的略半圆弧形的凹部11.

该一对通电电极2的各个凹部11如图5所示那样，下方与齿条W的齿面Wa两端外侧(图纸中只显示了一边)的圆周面进行一定宽度的面接触，通过一对通电电极2，高频电流流向齿条W的齿面Wa。而且，如果是本发明的通电加热装置1的话，接触面2c具有凹部12的所述通电电极2以外，图6、7所示的接触面2c也可以使用平坦的通电电极2。

也就是说，图6所示的通电电极2是电极部位2b的接触面2c在一定宽度的平坦的平面上形成的，该接触面2c与齿条W的齿面Wa的长边方向两端部位的沟12的底面相接触。这时，由于齿面Wa的沟12的底面是在一定宽度的平面上形成的，因此各通电电极2的平坦的接触面2c分别与沟12的底面以面接触的状态进行接触。而且，相对于一对通电电极2的导电板10的规定位置，是通过例如设置于导电板10上的固定通电电极的长孔等，根据齿条W的齿面Wa的长度等的形态，不断调节其位置，可以固定。

另外，图7所示的通电电极2也是电极部位2b的接触面2c在一定宽度的平坦面上形成，该平坦的接触面2c与作为非齿面在齿条W的齿面Wa的长边费昂想两端外侧上形成的沟12的底面相接触。这时也是由于沟12的底面是在一定宽度的平坦面上形成的，因此各通电电极2的平坦的接触面2c分别与各沟12的底面以面接触状态相接触。而且，这3种通电电极2是作为通电加热装置1的附属品来准备的，根据热处理的齿条W的齿面Wa和背面Wb的形态，选择一定的通电电极2，通过螺栓9固定在所述各导电板10上。

所述冷却筒4是形成于一对通电电极2之间的间隔尺寸大致相同长度的长繁体的箱型，其上面穿设多个喷射孔的同时，在规定的侧面上等设置的图中没有显示出来的软管连接器上，其根部与所述冷却装置5连接的软管的其他端部相连接。所述冷却装置5具有图中没有显示出来的泵、冷却水罐(或者自来水管道等的冷却水供应源)以及开关阀门等，根据控制装置7的控制信号，泵进行动作的同时开关阀门打开，冷却水供应到冷却筒4中，其从喷射孔以一定的压力喷射到齿条W的齿面Wa(或者背面Wb)。

所述压紧装置6是由液压气缸或者气缸构成，通过控制装置7的控制信号进行动作，气缸轴端部的按压部位6a将齿条W的背面Wb向下方，即通电电极2方向上以一定的压力进行按压，将齿条W按压保持在通电电极2上。这时，一对压紧装置6安装在与一对通电电极2上下方向相对的位置上，通过将背面Wb向下方按压，齿条W的齿面Wa两端部位和通电电极2的接触面2c设定为面接触状态。

而且，所述放射温度计8使用的是例如红外线放射温度计等的非接触式的温度计，通过通电加热，检测从齿条W的齿面Wa(或者背面Wb)放射出来的红外线，将温度信号输出给控制装置7。

然后，根据图6的工程图对使用了所述通电加热装置1的齿条W的热处理作业的一个实例进行说明。首先，根据热处理的齿条W的齿面Wa和背面Wb的形态，从图5到图7所示的通电电极2使用螺栓9固定安装(K0.1)到导电板10上的规定位置。在这个状态下一对通电电极2的接触面2c上承载放置齿条W并安装(K02)，使压紧装置6开始动作，夹紧(K03)齿条W。

通过这个夹紧，齿条W的齿面Wa两端部位分别与各通电电极2的接触面2c进行面接触，在这个状态下，电源装置3的切换装置是位于淬火电源部位3a一侧，从这个淬火电源部位3a向各通电电极2通过导电板10供应例如频率为40～25KHz的高频电流，进行淬火通电(K04)。在这个淬火通电时，被通电加热的齿面Wa的加热温度使用所述放射温度计8进行测量，其信号输入到控制装置7，与事前设定好的淬火温度进行比较，达到设定温度时结束淬火通电。

这个淬火通电结束之后，根据控制装置7的控制信号，使所述冷却装置5开始运转，向冷却筒4内供应冷却水，从其喷射孔从下方朝被通电加热的齿面Wa喷射直到齿条W达到一定温度使齿面Wa进行冷却(K05)。通过这个淬火通电以及冷却，齿条W如图2所示那样，例如图中阴影所示的范围a、即齿面Wa的表面一侧到中心方向的规定范围被加热、快速冷却，齿面Wa被淬火。

淬火一结束，齿条W和通电电极2的安装位置等保持原来的状态不变，通过控制装置7的控制信号将电源装置3的切换装置切换为退火通电部位3b一侧。然后，从电源装置3的退火通电部位3b通过导电板10向通电电极2供应用于退火的频率5～10KHz的高频电流，进行退火通电(K06)。这个退火通电时，与淬火通电时一样使用所述放射温度计8不断测量(监视)齿面Wa的加热温度，加热温度达到事前设定的规定退火温度时结束退火通电。

通过这个退火通电，齿条W图2的2点虚线所示的范围b、即齿面Wa的杯淬火范围a到齿条W的中心方向上的规定值的大范围b被退火，通过加热以及快速冷却出去淬火部位发生的内部应力等，提高齿面Wa的耐冲击性和耐磨损性。也就是说，先用较高频率的高频电流进行淬火，确保齿面Wa具有一定的硬度，用较低的高频电流的退火出去内部发生或者残留的内部应力，使因为淬火比较容易变得脆弱的齿面Wa的特别是表面一侧的硬度等品质容易保证其达到所需要的品质。

而且，像这样淬火之后被退火的齿条W在保持退火的状态下，根据控制装置7的控制信号，与所述淬火时一样使冷却装置5开始运转，向冷却筒4供应冷却水，从其喷射孔向齿面Wa喷射冷却水，将在退火温度下加热的齿面Wa进行冷却(K07)。这个冷却，不需要像所述淬火时那样将通电加热了的齿面Wa快速冷却到淬火温度，花费一定的时间例如慢慢冷却到不会影响后述的齿条W的取出作业的温度即可。因此，这个工程K07如图6的二点虚线c所示那样，工程时间比较富裕时或者使用机器人等进行后述的工程K08的齿条W的取出作业时，可以省略进行自然冷却。

在所述工程K07退火通电后的冷却一结束，通过控制装置7的控制信号使压紧装置6开始运转，其按压部位6a后退(上升)，使压紧装置6对齿条W的压紧状态变为非压紧(K08)。然后，被松开的齿条W从通电电极2上取出(K09)，齿条W的齿面Wa的热处理结束。这样，如前述的那样，除去淬火部位发生的内部应力等，得到具有耐冲击性和耐磨损性优良的齿面Wa的齿条W，这时，齿面Wa的淬火和退火是保持安装在通电电极2上的状态，可以进行连续地工程。

而且，在上述说明中，如图6的二点虚线d所示的那样，例如淬火通电之前，检测一对通电点2的接触面2c是否与齿条W的齿面Wa两端部位进行面接触，只有在进行面接触时才能进行淬火通电。这时，通电电极2和齿面Wa两端部位的接触状态的检测是通过例如从淬火电源部位3a供应一定的检测电流，检测器电流的流量是规定的量，或者将用于接触检测的一对检测电极与导电板10(或者通电电极2)和齿条W的规定位置进行接触进行检测也可以。

进一步的，在前述说明中，齿条W的齿面Wa进行热处理(淬火以及退火)时已经说明过，例如齿条W的齿面Wa和直径方向的对向面的背面Wb进行热处理(淬火)时，如图7所示那样进行即可。

即，与热处理的背面Wb的形状相符的一对通电电极2固定安装(K10)在导电板10上，

这个通电电极2上承载放置安装(K11)齿条W的背面Wb。而且，通过控制装置7的控制信号使夹紧装置6开始运转，将齿条夹紧(K12)，在这个状态下，通过控制装置7的控制信号将电源装置3的切换装置切换为淬火电源部位3a一侧，向通电电极2供应一定的高频电流，将背面Wb进行淬火通电(K13)。

而且，通过所述放射温度计8不断监视加热温度，在达到规定的加热温度时停止淬火通电，保持齿条W安装在通电电极2的状态不变，通过控制装置7的控制信号使冷却装置5开始运转，将被加热的背面Wb进行冷却(K14)。通过这个淬火通电以及快速冷却，将齿条W的背面Wb的例如图2所示的范围e淬火成规定的硬度，在这个状态下使夹紧装置6开始运转，将齿条W松开夹紧(K15)。而且，经过这个淬火处理的齿条W在通电电极2上沿着轴旋转180度，转移到图6的工程K01，进行齿面Wa的淬火以及退火。通过这样，齿条W的背面Wb和齿面Wa都可以实施规定的热处理。

像这样，通过使用所述通电加热装置1，控制装置7从电源装置3的淬火电源部位3a向一对通电电极2供应一定的高频电流，将齿条W的齿面Wa进行淬火，这个淬火之后保持齿条W的状态不变，从电源装置3的退火电源部位3b向一对通电电极2供应一定的高频电流，将齿面Wa进行退火，因此，齿条W一次安装在各通电电极2上，就可以连续进行淬火和退火，可简单且高精度地进行品质管理，同时，使设备简单化，容易得到成本方面有利的齿条W。

另外，一对通电电极2的接触面2c的形态根据齿条W的齿面的形态设定为多种类型，由于它们固定在导电板10上，可以拆卸并且可调整位置，因此符合齿条W的齿面的形态的通电电极2可以选择性地使用，可以得到适应各种齿条W的热处理的通用性优异的通电加热装置1。另外，通电条件是退火电源部位3b从淬火电源部位3a进行的齿面Wa的淬火范围a到其内部一侧进行淬火的通电条件，因此通过退火可以出去淬火部分所有范围的内部应力等，容易得到耐冲击性和耐磨损性等品质优良的齿面的齿条W。

进一步的，配备了可检测齿条W的齿面Wa的通电加热时的温度的放射温度计8，根据这个放射温度计8的检测温度，控制装置7会控制通电状态，因此可以将通电加热时的淬火温度和退火温度高精度地维持在一定的温度，可以在齿条W的齿面Wa上进行较高精度地热处理。另外，通过检测手段检测一对通电电极2和齿条W的齿面Wa的接触状态时，从淬火电源部位3a向一对通电电极2供应高频电流的话，只有在通电电极2切实接触到齿面Wa时才能供应规定的高频电流，可以防止由于接触不良时的通电造成的火花等，在齿条W的齿面Wa上简单地进行较高精度的热处理。

进一步的另外，一对通电电极2的接触面2c和齿条W的齿面Wa和背面Wb可以达到规定面积的面接触状态，因此使通电状态稳定，切实控制通电时发生火花，在齿条W的齿面Wa和背面Wb进行较高精度的淬火和退火，容易确保品质。另外，一对通电电极2的接触面2c做成半圆弧形的话，可以更大面积地进行面接触，得到更高精度的热处理品质。

另外，通电电极2的接触面2c如图6、7所示那样，与齿条W的齿面Wa的沟12相接触的话，

可确保通电电极2和齿面Wa的定位，切实控制通电时的位置关系的变化等，使通电状态更稳定，可在齿条W的齿面Wa进行更高精度的淬火和退火，容易确保品质。

而且，在所述实施形态中，各通电电极2的接触面2c的形态不限于图示中的3个形态，可使用在规定面积进行面接触的相应形态的通电电极，冷却筒4的形态和电源装置3输出的高频电流的频率等也是一个实例，例如退火时使用的频率与淬火时大致相同或者相近的频率等，在不超出本发明涉及的各发明的要旨的范围内可以进行适当的变更。

本发明不限定只用于汽车等的车辆齿条，也可以用于具有规定形态的齿面的各种齿条。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (9)

1.一种齿条的通电加热装置，配备了具有一定间隔从下方可以接触齿条的齿面的轴方向上的两端部位的一对通电电极，和从上方与所述齿条的背面抵接将所述齿面以一定压力向下按压的压紧手段，和配置在所述一对通电电极之间可以向所述齿面喷射冷却水的冷却手段，和具备可以分别向所述一对通电电极供应用于淬火和退火的高频电源的淬火电源部位和退火电源部位的电源手段，和对这些进行控制的控制手段，其特征在于：所述控制手段从所述电源手段的淬火电源部位向所述一对通电电极供应一定的高频电流对所述齿面进行淬火，该淬火之后所述齿条在保持不变的状态下，从所述电源手段的退火电源部位向所述一对通电电极供应一定的高频电流，对前述齿面进行退火。

2.根据权利要求1所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：所述一对通电电极与其齿条的齿面的接触面的形态根据齿面的形态设定为多种类型，并将它们固定于导电板上，可以装卸或者可以调整位置。

3.根据权利要求1或2所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：通电条件是从所述退火电源部位进行的所述齿面的淬火范围到该齿面的内部一侧为止进行退火的条件。

4.根据权利要求1或2所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：配备了可检测出所述齿条的齿面的通电加热时的温度的放射温度计，根据该放射温度计的检测温度，所述控制手段对通电状态进行控制。

5.根据权利要求3所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：配备了可检测出所述齿条的齿面的通电加热时的温度的放射温度计，根据该放射温度计的检测温度，所述控制手段对通电状态进行控制。

6.根据权利要求1或2所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：所述控制手段具备检测所述一对通电电极和齿条面的齿面的接触状态的检测手段，通过该检测手段检测到一定的接触状态时，从所述淬火电源部位向所述一对通电电极供应高频电源。

7.根据权利要求3所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：所述控制手段具备检测所述一对通电电极和齿条面的齿面的接触状态的检测手段，通过该检测手段检测到一定的接触状态时，从所述淬火电源部位向所述一对通电电极供应高频电源。

8.根据权利要求4所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：所述控制手段具备检测所述一对通电电极和齿条面的齿面的接触状态的检测手段，通过该检测手段检测到一定的接触状态时，从所述淬火电源部位向所述一对通电电极供应高频电源。

9.根据权利要求5所述的齿条的通电加热装置，其特征在于：所述控制手段具备检测所述一对通电电极和齿条面的齿面的接触状态的检测手段，通过该检测手段检测到一定的接触状态时，从所述淬火电源部位向所述一对通电电极供应高频电源。