JP2000096131A - 高周波焼入用ワーク支持具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄肉の環状ワークを外側から高周波加熱して
焼入する場合のワークの歪を抑える。 【構成】 半径方向に移動可能な複数の可動ヘッド２
４，２４・・を、ベース部材２０上に放射状に設ける。
可動ヘッド２４，２４・・を半径方向外側へ付勢するた
めに、ベース部材２０の中心部上にスプリング５０を設
け、スプリング５０の圧縮力を、スライドリング４０及
びリンク４４，４４・・を介して可動ヘッド２４，２４
・・に伝達する。可動ヘッド２４，２４・・により、ワ
ーク１０の内面を周方向複数箇所で外側へ押圧し、その
ワーク１０の歪を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環状ワークの高周
波焼入に使用されるワーク支持具に関し、特に、薄肉の
円筒体や薄肉のリングの焼入に適したワーク支持具に関
する。

【０００２】

【従来の技術】円筒体やリングと言った環状のワークを
高周波焼入する場合、これまでは図６に示すようなワー
ク支持具が使用されている。即ち、従来のワーク支持具
１は、大径円盤からなる支持部２の上に小径円盤からな
る固定部３を同心円状に重ね合わせた構造になってい
る。焼入を受ける環状のワーク１０は、支持部２上に載
置され、固定部３により内側から位置決めされる。

【０００３】焼入作業では、このワーク支持具１により
ワーク１０が加熱コイル４の内側に同心円状に支持さ
れ、加熱コイル４に通電を行うことにより、ワーク１０
が高周波加熱される。加熱中、ワーク支持具１は中心回
りに回転して、ワーク１０を周方向に回転させる。加熱
が終わると、ワーク支持具１が下方に降下し、ワーク１
が焼入液５に浸漬される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ワーク支持具を使用する環状ワークの高周波焼入では、
加熱中にワーク１０を加熱コイル４の内側の同心位置に
ガタつきなく支持する必要がある。このために、ワーク
支持具１には、ワーク１０の内側に嵌合する固定部３が
設けられており、且つ、ワーク１０と固定部３のギャッ
プは、径差で０．５ｍｍ程度に設定されている。

【０００５】ところが、加熱コイル４によってワーク１
０を高周波加熱すると、ワーク１０は焼入温度まで加熱
されるが、ワーク支持具１の加熱温度は、焼入温度に比
べると十分に低い。このため、ワーク１０は膨張する
が、ワーク支持具１は殆ど膨張しない。その結果、ワー
ク１０と固定部３のギャップは、ワーク１０の内径をＤ
とすると、径差で０．５ｍｍ＋０．０１Ｄ程度まで増大
する。例えば内径Ｄが３００ｍｍのワーク１０の場合
は、固定部３とのギャップは、加熱により径差で約３．
５ｍｍまで増大するのである。

【０００６】加熱終了後にワーク１０を冷却すると、ワ
ーク１０が縮み、固定部３とのギャップはほぼ元の寸法
まで戻るが、加熱時にギャップが増大すると、ワーク１
０の歪みに対する拘束力が失われ、その歪みが放置され
る。このため、特にワーク１０が薄肉である場合は、焼
入後に楕円形の顕著な歪みが残り、焼入後の歪み取り工
程が必要になる。

【０００７】なお、ワーク１０と固定部３の元々のギャ
ップも、径差で０．５ｍｍ程度と比較的大きく設定され
ているが、これは冷却後にワーク支持具１からワーク１
０を離脱させるために必要な寸法であるため、これを現
状以上に小さくすることは困難である。更に、ギャップ
の極端な制限は、ワークをセットするときの作業性の点
からも好ましいこととは言えない。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みて創案されたも
のであり、ワークが薄肉の場合も、そのワークの着脱を
阻害することなく、歪みを問題のない程度に抑制するこ
とができる高周波焼入用ワーク支持具を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る高周波焼入用ワーク支持具は、環状の
ワークを外側から高周波加熱して焼入するときに当該ワ
ークを支持する高周波焼入用ワーク支持具であって、ワ
ークを下方から支持するためのベース部材と、ワーク内
面の周方向複数箇所に当接するように、ベース部材上に
円周方向に所定の間隔で配置され、それぞれが半径方向
に移動自在とされた複数の可動ヘッドと、複数の可動ヘ
ッドを半径方向外側へ均等な圧力で付勢するヘッド駆動
手段とを備えている。

【００１０】本発明に係る高周波焼入用ワーク支持具で
は、複数の可動ヘッドを半径方向内側へ強制退避させた
状態で、その外側にワークをセットし、その後で、複数
の可動ヘッドを半径方向外側へ均等な圧力で付勢する。
これにより、ワークは周方向複数位置で外側へ均等に押
圧され、固定される。この状態で、ワークを外側から高
周波加熱すると、そのワークは外側に膨張するが、その
膨張に複数の可動ヘッドが追従し、ワークを内側から保
持し続けるので、ワークの歪みが抑制される。冷却時に
はワークは内側へ縮むが、複数の可動ヘッドはこれにも
追従するので、冷却時のワークの歪みも抑制される。

【００１１】また、半径方向外側へ均等な圧力で付勢さ
れた複数の可動ヘッドは、例えばその付勢力に抗した外
力を加えることにより、半径方向内側へ容易に強制退避
するので、それらの可動ヘッドがワークの着脱の妨げに
なることがない。

【００１２】従って、本発明に係る高周波焼入用ワーク
支持具では、ワークが薄肉の場合も、そのワークの歪み
が矯正の必要がない程度に抑制され、しかも、ワークの
着脱性が悪化しない。

【００１３】複数の可動ヘッドを半径方向内側へ強制退
避させる操作は、手動でも行うことかできるが、ヘッド
駆動手段により機械的に行う方が、操作性の点から好ま
しい。

【００１４】ヘッド駆動手段としては、ベース部材の中
心部上に垂直に立設されたガイドポストと、ガイドポス
トに昇降自在に外嵌されたスライドリングと、スライド
リングの外側に放射状に配置され、それぞれがスライド
リングの昇降動作を半径方向の往復動作に変換して可動
ヘッドに伝達する複数のリンクと、ベース部材の中心部
上に設けられ、複数の可動ヘッドが半径方向外側へ付勢
される方向にスライドリングを付勢するスプリングとを
有するものが好ましい。

【００１５】なぜなら、このヘッド駆動手段によると、
スプリングが１個で済み、且つ、そのスプリングの弾性
力が複数の可動ヘッドに均等に振り分けられるので、複
数の可動ヘッドに作用する付勢力が格別の調整なしに簡
単に均等化される。しかも、ワークが歪み始めると、ワ
ークの内側へ変形する部分に対応して、ワークの中心を
挟む２つの可動ヘッドが中心側へ押されて移動するが、
ワークに押されていない他の可動ヘッドも中心側へ同期
移動する。このため、ワークの歪みを阻止する力は非常
に大きくなる。つまり、ワークの内側へ変形しようとし
ている部分にのみ大きな拘束力が加わる。従って、ワー
クの歪みがより効果的に抑制される。

【００１６】ここにおけるスプリングは、ベース部材の
中心部上に設けられたシリンダの作動により圧縮され
て、複数の可動ヘッドが半径方向外側へ付勢される方向
にスライドリングを付勢し、且つ、シリンダは、逆方向
の作動によりスライドリングを逆方向に駆動して、複数
の可動ヘッドを半径方向内側へ退避させる構成が好まし
い。

【００１７】この構成によると、複数の可動ヘッドを半
径方向内側へ強制退避させる操作がヘッド駆動手段によ
り機械的に行われる。

【００１８】可動ヘッドとしては、ワークの周方向一部
に内側から当接し、且つ当該周方向一部を下方から支承
するものが好ましい。

【００１９】この可動ヘッドによると、ワークの歪みに
対する可動ヘッドの追従性が向上する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係
る高周波焼入用ワーク支持具の縦断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線矢示図、図３は図１のＢ−Ｂ線矢示図、図４は
同高周波焼入用ワーク支持具における歪み阻止の説明図
である。

【００２１】本発明の実施形態に係る高周波焼入用ワー
ク支持具は、図１及び図２に示すように、薄肉リングか
らなるワーク１０の高周波焼入に使用され、より具体的
には、その高周波焼入の際にワーク１０を下方及び内側
から支持する。

【００２２】このワーク支持具は、円盤状のベース部材
２０と、ベース部材２０の中心部を貫通して垂直に設け
られた軸部材３０と、軸部材３０に外嵌されたスライド
リング４０と、スライドリング４０の上方に位置して軸
部材３０に外嵌されたコイルバネであるスプリング５０
とを備えている。

【００２３】ベース部材２０の上面には、図２等に示す
ように、半径方向に延びる複数の溝２１，２１・・が周
方向に等間隔で放射状に形成されており、ここでは８個
の溝２１，２１・・が４５°の間隔で形成されている。
各溝２１にはスライダ２３が移動可能に嵌合している。
スライダ２３は、図３に示すように、下部両側に張り出
し部２３ａ，２３ａを有し、張り出し部２３ａ，２３ａ
に係合するようにベース部材２０の上面にねじ止めされ
た一対の押さえ２２，２２により溝２１内に保持されて
いる。

【００２４】スライダ２３の先端部には可動ヘッド２４
が一体的に設けられており、スライダ２３の上面には後
述するリンク４４との連結部２５が突設されている。可
動ヘッド２４は、スライダ２３の移動に伴ってベース部
材２０の半径方向に移動する。この可動ヘッド２４は、
ワーク１０の下面に当接する水平な第１接触面２４ａ
と、ワーク１０の内面に当接する垂直な第２接触面２４
ｂを有し、ワーク１０を下方及び内側から支持する。

【００２５】軸部材３０は、上から下へ順に一体形成さ
れた小径のガイドポスト３１、大径部３２及び中径部３
３を有する。ガイドポスト３１は、ベース部材２０の中
心部を貫通して上方へ突出している。大径部３２は、ベ
ース部材２０を支持し、ベース部材２０とはボルト３４
により固定されている。

【００２６】スライドリング４０は、ガイドポスト３１
に同心状に外嵌され、スライドブッシュ４１により軸方
向に移動自在とされている。スライドリング４０の下方
にはリング状のストッパ４２が設けられている。ストッ
パ４２は、軸方向に移動のないようガイドポスト３１に
外嵌されている。

【００２７】スライドリング４０の外面には、図２等に
示すように、複数の連結部４３，４３・・が周方向に等
間隔で突設されている。複数の連結部４３，４３・・
は、ベース部材２０の上に放射状に配設された複数のス
ライダ２３，２３・・に対応している。各連結部４３に
は、リンク４４の一端部が回動自在に連結されており、
リンク４４の他端部は、スライダ２３の上面に突設され
た連結部２５に回動自在に連結されている。これによ
り、複数のスライダ２３，２３・・は、スライドリング
４０が下降すると同期して半径方向外側へ移動し、スラ
イドリング４０が上昇すると同期して半径方向内側へ移
動する。

【００２８】複数のリンク４４，４４・・は、同じ長さ
であることが必要であるが、ここではワーク１０の内径
変更に対応するために、二つのブラケット４４ａ，４４
ｂをねじ棒４４ｃにより連結した長さ調節が可能なナッ
クル構造になっている。

【００２９】スプリング５０は、スライドリング４０と
共にガイドポスト３１に外嵌され、スライドリング４０
とその上方のバネ押さえ５１との間に圧縮状態で挿入さ
れている。ガイドポスト３１に外嵌されたバネ押さえ５
１は、スプリング５０の圧縮量を調節するために、固定
位置が軸方向に調節可能である。なお、５２はスライド
リング４０とスプリング５０の間に介装されたバネ受け
である。

【００３０】次に、本実施形態に係る高周波焼入用ワー
ク支持具の使用方法について説明する。

【００３１】この高周波焼入用ワーク支持具は、加熱中
にワーク１０を回転させ、加熱後にワーク１０を降下さ
せて焼入液に浸漬するために、図示されない駆動装置に
取付けられる。また、複数のスライダ２３，２３・・に
対応する複数のリンク４４，４４・・の各長さは、可動
ヘッド２４，２４・・がワーク１０の内面に当接した状
態で、スライドリング４０がストッパ４２に接触しない
ように調節されている。

【００３２】ワーク１０をセットするには、先ずスライ
ドリング４０をスプリング５０による付勢力に抗して上
方へ引き上げる。これにより、スライダ２３，２３・・
が可動ヘッド２４，２４・・と共に半径方向内側へ同期
して移動する。具体的には、可動ヘッド２４，２４・・
の各第２接触面２４ｂを繋いで形成される円の直径がワ
ーク１０の内径より小さくなるまで、スライドリング４
０を上昇させる。

【００３３】次いで、可動ヘッド２４，２４・・の各第
１接触面２４ａ上にワーク１０を載せ、スライドリング
４０に付加されている引き上げ力を取り除く。これによ
り、スプリング５０に押されてスライドリング４０が降
下し、スライダ２３，２３・・が可動ヘッド２４，２４
・・と共に半径方向外側へ同期して移動することによ
り、可動ヘッド２４，２４・・の各第２接触面２４ｂが
ワーク１０の内面の周方向複数位置に均等な圧力で当接
する。

【００３４】こうしてワーク１０はベース部材２０の中
心に対して同心状に支持される。

【００３５】ワーク１０が支持されると、ベース部材２
０を周方向に回転させながら、ワーク１０を図示さない
外側の加熱コイルにより高周波加熱する。加熱が終わる
と、ベース部材２０を降下させて、ワーク１０を焼入液
に浸漬し急冷する。

【００３６】加熱中のワーク１０は外側に膨張するが、
複数の可動ヘッド２４，２４・・はその膨張に追従して
外側へ移動し、ワーク１０を内側から所定の圧力で保持
し続ける。従って、加熱時のワーク１０の歪みが抑制さ
れる。冷却時にはワーク１０は内側へ縮むが、複数の可
動ヘッド２４，２４・・はこれにも追従するので、冷却
時のワーク１０の歪みも抑制される。

【００３７】仮にワーク１０が歪んだ場合、そのワーク
１０は図４に示すように楕円形に変形する。ワーク１０
の内側に変形した部分は、ガイドポスト３１を挟む２つ
の可動ヘッド２４，２４を内側へ移動させるが、２つの
可動ヘッド２４，２４が内側へ移動すると、スライドリ
ング４０が上昇してスプリング５０が縮むため、ワーク
１０が離れる他の可動ヘッド２４，２４・・も内側へ移
動することになる。つまり、ガイドポスト３１を挟む２
つの可動ヘッド２４，２４を内側へ移動させるために
は、全ての可動ヘッド２４，２４・・を内側へ移動させ
るのと同等の力が必要になる。従って、ワーク１０の歪
みを阻止する力が非常に大きくなり、その歪みが特に効
果的に抑制される。

【００３８】今、可動ヘッド２４，２４・・が８個あ
り、ワーク１０に対するそれぞれの押圧力を５ｋｇとす
れば、ワーク１０の内側に変形した部分を外側へ押圧す
る２つの可動ヘッド２４，２４の押圧力は、それぞれ２
０ｋｇとなり、全ての可動ヘッド２４，２４・・がワー
ク１０に当接している場合に比べて４倍の拘束力とな
る。従って、可動ヘッド２４，２４・・を個々に付勢す
る場合よりも、ワーク１０の歪みが効果的に抑制され
る。

【００３９】図５は本発明の他の実施形態に係る高周波
焼入用ワーク支持具の縦断面図であり、可動ヘッドを駆
動するヘッド駆動手段のみを示している。ヘッド駆動手
段以外の部分は前述した高周波焼入用ワーク支持具と同
一であり、同一部分には同一番号を付してある。

【００４０】ここに示されたヘッド駆動手段は、ガイド
ポスト３１の上方に同心状に設けられた複動型のシリン
ダ６０を備えている。シリンダ６０は、円盤状のベース
部材２０の上面に立設された複数本の支持部材６１，６
１により下向きに固定されており、下方へ突出するロッ
ド６２を進出・退入させる。

【００４１】ロッド６２の下端に取付けられたヘッド６
３は、ガイドポスト３１に外嵌されたバネ押さえ５１に
上方から対向している。バネ押さえ５１は、ここではガ
イドポスト３１に沿って昇降自在とされている。ヘッド
６３は又、複数本の垂直なアーム６４，６４によりスラ
イドリング４０と連結されている。各アーム６４の下端
部は、スライドリング４０の外周面に設けられた縦溝４
５に係合しており、これにより、スライドリング４０は
アーム６４，６４に対して所定のストロークで相対的に
昇降し得る。スライドリング４０は、前述した通り、ガ
イドポスト３に昇降自在に外嵌されている。

【００４２】シリンダ６０のロッド６２が上昇すると、
スライドリング４０がアーム６４，６４により上方へ引
き上げられる。これにより、複数の可動ヘッド２４，２
４・・は半径方向内側へ強制退避される。この状態で可
動ヘッド２４，２４・・にワーク１０を載せた後、シリ
ンダ６０のロッド６２を降下させる。これによりバネ押
さえ５１が所定位置まで押し下げられ、バネ押さえ５１
とスライドリング４０の間に介装されたスプリング５０
が圧縮されることにより、可動ヘッド２４，２４・・が
ワーク１０の内面の周方向複数位置に押し付けられる。

【００４３】このように、図５に示されたヘッド駆動手
段は、シリンダ６０及びスプリング５０により、可動ヘ
ッド２４，２４・・を半径方向外側へ付勢し、且つ、可
動ヘッド２４，２４・・を半径方向内側へ機械的に強制
退避させることができる。

【００４４】なお、シリンダ６０は単動型でもよく、そ
の場合は、可動ヘッド２４，２４・・を半径方向内側へ
強制退避させるときに、そのシリンダ６０のロッド６２
を上方へ強制駆動し、スプリング５０による付勢力に抗
してスライドリング４０を上方へ強制的に引き上げる。
可動ヘッド２４，２４・・を半径方向外側へ付勢すると
きは、シリンダ６０の流体圧を解放し、スライドリング
４０を昇降自在な状態に戻す。これにより、可動ヘッド
２４，２４・・はスプリング５０により再度半径方向外
側へ付勢される。

【００４５】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明に係る高周
波焼入用ワーク支持具は、半径方向外側へ均等な圧力で
付勢された複数の可動ヘッドで、ワーク内面の周方向複
数位置を外側へ均等に押圧することにより、ワークが薄
肉の場合もそのワークの歪みを抑え、歪み取り工程の省
略を可能にする。従って、薄肉ワークの焼入作業の効率
向上が図られる。

【００４６】特に、スプリングの弾性力を、その周囲に
放射状に配置されたリンクを介して可動ヘッドに振り分
ける構成の場合は、ワークの内側へ変形しようとしてい
る部分にのみ大きな拘束力が加わるので、ワークの歪み
がより効果的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る高周波焼入用ワーク支
持具の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢示図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線矢示図である。

【図４】同高周波焼入用ワーク支持具における歪み阻止
の説明図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係る高周波焼入用ワー
ク支持具の縦断面図であり、可動ヘッドを駆動するヘッ
ド駆動手段のみを示している。

【図６】従来の高周波焼入用ワーク支持具を用いた焼入
の説明図である。

【符号の説明】

１０ ワーク ２０ ベース部材 ２１ 溝 ２３ スライダ ２４ 可動ヘッド ３０ 軸部材 ３１ ガイドポスト ４０ スライドリング ４４ リンク ５０ スプリング ６０ シリンダ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状のワークを外側から高周波加熱して
   焼入するときに当該ワークを支持する高周波焼入用ワー
   ク支持具であって、ワークを下方から支持するためのベ
   ース部材と、ワーク内面の周方向複数箇所に当接するよ
   う、ベース部材上に円周方向に所定の間隔で配置され、
   それぞれが半径方向に移動自在とされた複数の可動ヘッ
   ドと、複数の可動ヘッドを半径方向外側へ均等な圧力で
   付勢するヘッド駆動手段とを具備することを特徴とする
   高周波焼入用ワーク支持具。
2. 【請求項２】 前記ヘッド駆動手段は、前記ベース部材
   の中心部上に垂直に立設されたガイドポストと、ガイド
   ポストに昇降自在に外嵌されたスライドリングと、スラ
   イドリングの外側に放射状に配置され、それぞれがスラ
   イドリングの昇降動作を半径方向の往復動作に変換して
   前記可動ヘッドに伝達する複数のリンクと、前記ベース
   部材の中心部上に設けられ、複数の可動ヘッドが半径方
   向外側へ付勢される方向にスライドリングを付勢するス
   プリングとを有することを特徴とする請求項１に記載の
   高周波焼入用ワーク支持具。
3. 【請求項３】 前記ヘッド駆動手段は、複数の可動ヘッ
   ドを半径方向内側へ強制退避させる構成であることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の高周波焼入用ワーク支
   持具。
4. 【請求項４】 前記ヘッド駆動手段は、前記ベース部材
   の中心部上に垂直に立設されたガイドポストと、ガイド
   ポストに昇降自在に外嵌されたスライドリングと、スラ
   イドリングの外側に放射状に配置され、それぞれがスラ
   イドリングの昇降動作を半径方向の往復動作に変換して
   前記可動ヘッドに伝達する複数のリンクと、前記ベース
   部材の中心部上に設けられ、複数の可動ヘッドが半径方
   向外側へ付勢される方向にスライドリングを付勢するス
   プリングとを有し、スプリングは、前記ベース部材の中
   心部上に設けられたシリンダの作動により圧縮されて、
   複数の可動ヘッドが半径方向外側へ付勢される方向にス
   ライドリングを付勢し、シリンダは、逆方向の作動によ
   りスライドリングを逆方向に駆動して、複数の可動ヘッ
   ドを半径方向内側へ強制退避させることを特徴とする請
   求項３に記載の高周波焼入用ワーク支持具。
5. 【請求項５】 前記可動ヘッドは、ワークの周方向一部
   に内側から当接し、且つ当該周方向一部を下方から支承
   することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の
   高周波焼入用ワーク支持具。