JP2001026824A

JP2001026824A - 棒状ワークの移動焼入方法

Info

Publication number: JP2001026824A
Application number: JP11199832A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Nagao; 武彦長尾
Original assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Current assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】軸方向の一部に大径部１１が設けられた棒状
ワーク１０の外周面を、大径部１１の直近まで均一な深
さで移動焼入する。【構成】誘導加熱コイル２０として、棒状ワーク１０
の外周面を誘導加熱する一次コイル２１と、一次コイル
２１からの誘導電流により、一次コイル２１に流れる電
流の一部を打ち消す二次コイル２２とを、軸方向に移動
可能に組み合わせた複合コイルを使用する。二次コイル
２２の前部を一次コイル２１の前方に突出させた状態
で、誘導加熱コイル２０を移動させて棒状ワーク１０の
外周面を軸方向に順次加熱する。二次コイル２２が大径
部１１の直近に到達すると、二次コイル２２の移動を停
止し、一次コイル２１のみを引き続き移動させる。大径
部１１の近傍が二次コイル２２の前部により集中的に加
熱される。二次コイル２２の停止中も一次コイル２１の
移動が続き、一次コイル２１の前進に追従して前進する
冷却ジャケット３０の一次停止が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじの表面
焼入等に使用される棒状ワークの移動焼入方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ボールねじの表面焼入には、従来より移
動焼入が多用されている。移動焼入を用いた従来のボー
ルねじの表面焼入方法を図４により説明する。

【０００３】ワークであるボールねじ１０は、軸方向の
一端部に大径のヘッド部１１を有しており、ねじ部１２
は、ヘッド部１１を除く部分の外周面に、反ヘッド側の
端部からヘッド部１１の近傍にかけて形成されている。

【０００４】焼入では、ボールねじ１０を水平に支持
し、その軸方向の一部に半開放鞍型コイルと呼ばれる誘
導加熱コイル２を対向させる。そして、ボールねじ１０
を周方向に回転させ、誘導加熱コイル２に所定の高周波
電流を通じながら、誘導加熱コイル２をボールねじ１０
の軸方向に移動させることにより、ボールねじ１０の外
周面を反ヘッド側からヘッド１１の近傍まで誘導加熱す
る。これと同時に、誘導加熱コイル２に続いて移動する
冷却ジャケット３から誘導加熱コイル２の加熱面に焼入
液を吹き付ける。この結果、ボールねじ１０のねじ部１
２が移動焼入される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ボールねじの表面焼入では、図５に示すように、ヘッド
部１１の近傍で焼入層１３の深さが徐々に浅くなる、い
わゆる切れ上がりが発生するのを避け得ない。この切れ
上がりが発生する理由は以下の通りである。

【０００６】誘導加熱コイル２はガイド機構に案内され
て所定速度でヘッド部１１の近傍まで移動した後、ヘッ
ド部１１を乗り越えるために上方へ移動しながら前進を
続ける。誘導加熱コイル２に続く冷却ジャケット３は、
通常、誘導加熱コイル２に機械的に連結され、誘導加熱
コイル２の前進に追従して前進する。切れ上がりはヘッ
ド部１１による奪熱とも関係しているため、切れ上がり
を防止するには、ヘッド部１１の直近で誘導加熱コイル
２を一時的に停止させて、ヘッド部１１の近傍を集中的
に加熱するのが有効である。

【０００７】しかし、誘導加熱コイル２を停止させると
冷却ジャケット３も停止し、焼入品質が軸方向で不均一
になる。このため、誘導加熱コイル２は、冷却ジャケッ
ト３がヘッド部１１の近傍に到達するまで、ヘッド部１
１を乗り越えて前進を続ける必要があり、ヘッド部１１
の近傍に一時停止することができないため、ヘッド部１
１の近傍で、奪熱等による切れ上がりが生じることにな
る。

【０００８】この切れ上がりは、以前は大きな問題では
なかった。なぜなら、ボールねじ１０のねじ部１２は、
ヘッド部１１から比較的離れた位置までしか形成されて
いないため、切れ上がりの影響を受けなかったからであ
る。しかし、最近はボールねじ１０を使用する機器の小
型化等のために、ボールねじ１０が短くなり、一方、ね
じ部１２については従来通りの長さが必要とされるた
め、ねじ部１２がヘッド部１１の直近まで形成されるよ
うになった。このため、ねじ部１２は切れ上がりと干渉
してその影響を受けるようになり、切れ上がりによるね
じ端部分の焼入品質の低下が問題になり始めた。

【０００９】本発明はかかる事情に鑑みて創案されたも
のであり、軸方向の一部に大径部が設けられた棒状ワー
クの外周面を、大径部の直近まで均等な深さで移動焼入
することができる棒状ワークの移動焼入方法を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る棒状ワークの移動焼入方法は、軸方向
の一部に大径部が形成された棒状ワークの外周面を、そ
の外周面の軸方向一部に対向する誘導加熱コイルの軸方
向移動により、前記大径部の直近まで移動焼入する際
に、前記誘導加熱コイルとして、ワーク外周面を誘導加
熱する一次コイルと、一次コイルからの誘導電流によ
り、一次コイルに流れる電流の一部を打ち消す二次コイ
ルとを、軸方向に相対移動可能に組み合わせた複合コイ
ルを使用し、二次コイルの前部を一次コイルの前方に突
出させて一次コイルと二次コイルの前部でワーク外周面
を加熱するようにした状態で両コイルを軸方向に移動さ
せ、二次コイルが前記大径部の直近に到達した段階で二
次コイルの移動を停止し、一次コイルのみを引き続き前
記大径部の直近に到達するまで軸方向に移動させるもの
である。

【００１１】本発明に係る棒状ワークの移動焼入方法で
は、二次コイルは一次コイルに流れる電流の一部を打ち
消す。このため、一次コイルは二次コイルと重なる部分
でもワーク外周面を誘導加熱することができる。一方、
二次コイルは一次コイルと重なる部分ではワーク外周面
を誘導加熱することができないが、一次コイルと重なら
ない部分では誘導電流によりワーク外周面を誘導加熱す
ることができる。このため、二次コイルの前部を一次コ
イルの前方に突出させた状態で複合コイルを軸方向に移
動させることにより、ワーク外周面は一次コイルと二次
コイルの前部分により誘導加熱される。

【００１２】そして、二次コイルが大径部の直近に到達
した段階で二次コイルのみの移動を停止し、一次コイル
のみを引き続き大径部の直近に到達するまで軸方向に移
動させることにより、大径部近傍は一次コイルによる通
常の移動加熱に加え、二次コイルの前部による停止加熱
を受ける。このため、一次コイルが軸方向に移動し続け
るにもかかわらず、大径部近傍での切れ上がりが防止さ
れる。また、一次コイルが軸方向に移動し続けるため、
棒状ワークの加熱面を急冷する冷却ジャケットが一次コ
イルの前進に追従して前進する場合にも、冷却ジャケッ
トの一時停止が回避され、その一時停止による焼入品質
の不均一が防止される。

【００１３】従って、棒状ワークが、軸方向の一方の端
部に大径のヘッド部が形成され、そのヘッド部の直近ま
でねじ部が設けられたボールねじである場合も、ねじ部
の全長が均一な深さで移動焼入される。

【００１４】誘導加熱コイルとして使用される複合コイ
ルは、一対の直線導体部をワーク外周面に両側から対向
させた半開放鞍型の一次コイルと、一次コイルの内側に
配置され、一対の直線導体部を一次コイルの直線導体部
に各対向させると共に、一対の直線導体部を移動方向前
部で接続する接続導体部をワーク外周面に略半周にわた
って対向させた半開放鞍型の二次コイルとを組み合わせ
たものが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る棒状
ワークの移動焼入方法に使用される移動焼入装置の縦断
側面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢示図、図３は同棒状ワ
ークの移動焼入方法に使用される誘導加熱コイルの斜視
図である。

【００１６】本発明の実施形態に係る棒状ワークの移動
焼入方法では、図１及び図２に示すように、棒状ワーク
としてのボールねじ１０が移動焼入される。ボールねじ
１０は、軸方向の一端部に大径のヘッド部１１を有して
おり、ヘッド部１１を除く外周面には、他端部からヘッ
ド部１１の直近にかけてねじ部１２が設けられている。
そして、移動焼入は、このねじ部１２の先端（反ヘッド
側の端部）から後端（ヘッド側の端部）へ行われる。

【００１７】移動焼入装置は、ボールねじ１０を水平に
支持して回転させる図示されない支持機構と、水平に支
持されたボールねじ１０のねじ部１２の軸方向一部に上
方から対向する誘導加熱コイル２０と、同じくボールね
じ１０のねじ部１２の軸方向一部に上方から対向する冷
却ジャケット３０とを備えている。

【００１８】誘導加熱コイル２０は、図３に示すよう
に、高周波電源に接続された、いわゆる半開放鞍型の一
次コイル２１と、一次コイル２２の内側に配置された二
次コイル２２とを組み合わせた複合コイルであり、二次
コイル２２は一次コイル２１に対し軸方向に相対移動が
可能である。

【００１９】半開放鞍型の一次コイル２１は、水平に支
持されたボールねじ１０の軸心線に平行な一対の直線状
導体部２１ａ，２１ａと、一対の直線状導体部２１ａ，
２１ａを一端側で接続する略１／２円弧状の接続導体部
２１ｂと、一対の直線状導体部２１ａ，２１ａの各他端
部を高周波電源に接続するために各他端部に接続された
略１／４円弧状の給電導体部２１ｃ，２１ｃとを有して
いる。直線状導体部２１ａ，２１ａは、ボールねじ１０
の外周面を効率的に加熱するために、その外周面に両側
から至近距離で対向する。

【００２０】一次コイル２１の内側に配置される二次コ
イル２２は、一次コイル２２の直線状導体部２１ａ，２
１ａに沿って設けられた一対の直線状導体部２２ａ，２
２ａと、一対の直線状導体部２２ａ，２２ａを一端側で
接続する略蒲鉾形状の導電板２２ｂと、一対の直線状導
体部２２ａ，２２ａを他端部で接続する略１／２円弧状
の接続導体部２２ｃとを有している。

【００２１】ここで、二次コイル２２の全長は、一次コ
イル２１の全長より大とされている。また、二次コイル
２２の直線状導体部２２ａ，２２ａは、一次コイル２１
の直線状導体部２１ａ，２１ａと重なる部分で直線状導
体部２１ａ，２１ａに流れる電流により誘導電流を生じ
る一方、その誘導電流により、一次コイル２１の直線状
導体部２１ａ，２１ａに流れる電流の一部を限定的に打
ち消すようになっている。これを実現するため、直線状
導体部２２ａ，２２ａは、他の部分と共に、通電路の断
面積が一次コイル２１より小とされ、且つ、ボールねじ
１０の外周面から離れた位置で一次コイル２１の直線状
導体部２１ａ，２１ａの上面に対向している。

【００２２】また、二次コイル２２の導電板２２ｂは、
一次コイル２１の接続導体部２１ｂの内側に位置し、ボ
ールねじ１０のねじ部１２の外周面に略半周にわたって
対向する。二次コイル２２の接続導体部２２ｃは、一次
コイル２１の給電導体部２１ｃ，２１ｃより小半径であ
るのは勿論、ボールねじ１０のねじ部１２の外周面に至
近距離で略半周にわたって対向するよう、導電板２２ｂ
よりも小半径とされている。

【００２３】誘導加熱コイル２０に組み合わされる冷却
ジャケット３０は、ボールねじ１０のねじ部１２の外周
面に略半周にわたって対向し、その外周面に焼入を噴射
する。この冷却ジャケット３０は、一次コイル２１との
機械的な接続により、一次コイル２１の前進に追従して
前進する。

【００２４】次に、本発明の実施形態に係る棒状ワーク
の移動焼入方法を説明する。

【００２５】まず、誘導加熱コイル２０及び冷却ジャケ
ット３０をボールねじ１０のねじ部１２に上方から対向
させる。このとき、給電導体部２１ｃ，２１ｃ及び接続
導体部２２ｃは前方を向き、且つ二次コイル２２の前部
は一次コイル２１の前方に突出している（図１参照）。
この状態で、一次コイル２１に高周波電流を通じ、ボー
ルねじ１０を周方向に回転させながら、一次コイル２１
及び二次コイル２２をボールねじ１０のねじ部１２の先
端（反ヘッド側の端部）からヘッド部１１へ向けて軸方
向に同期移動させる。

【００２６】誘導加熱コイル２０の一次コイル２１に高
周波電流を通じると、その高周波電流は、一方の給電導
体部２１ｃ、一方の直線状導体部２１ａ、接続導体部２
１ｂ、他方の直線状導体部２１ａ、他方の給電導体部２
１ｃに流れる。直線状導体部２１ａ，２１ａに高周波電
流が流れると、これに沿って設けられた二次コイル２２
の直線状導体部２２ａ，２２ａに逆向きの誘導電流が発
生し、直線状導体部２１ａ，２１ａに流れる高周波電流
を打ち消すが、打ち消すのは直線状導体部２１ａ，２１
ａに流れる高周波電流の一部である。このため、直線状
導体部２１ａ，２１ａに流れる高周波電流により、ボー
ルねじ１０のねじ部１２が誘導加熱される。

【００２７】一方、二次コイル２２を見た場合、直線状
導体部２２ａ，２２ａは一次コイル２１の直線状導体部
２１ａ，２１ａと重なった部分ではボールねじ１０のね
じ部１２を加熱せず、一次コイル２１から突出した前部
でもボールねじ１０のねじ部１２から離れているためね
じ部１２を殆ど加熱しない。しかし、接続導体部２２ｃ
は、一次コイル２１から突出し且つボールねじ１０のね
じ部１２に接近しているため、誘導電流によりねじ部１
２を誘導加熱する。

【００２８】従って、誘導コイル２０は、一次コイル２
１の直線状導体部２１ａ，２１ａと二次コイル２２の接
続導体部２２ｃとで、ボールねじ１０のねじ部１２を先
端（反ヘッド側の端部）から順次誘導加熱する。

【００２９】加熱されたねじ部１２は、誘導加熱コイル
２０の一次コイル２１に追従して前進する冷却ジャケッ
ト３０により順次急冷される。これにより、ねじ部１２
が先端（反ヘッド側の端部）から順次移動焼入される。

【００３０】この移動焼入を続けることにより、誘導加
熱コイル２０はボールねじ１０のヘッド部１１に近づ
く。二次コイル２２の接続導体部２２ｃがヘッド部１１
の直近に達すると、二次コイル２２の移動を停止し、一
次コイル２１の移動のみを続ける。このとき、一次コイ
ル２１は二次コイル２２の外側を支障なく移動し、その
移動は、給電導体部２１ｃ，２１ｃがヘッド部１１の直
近に達するまで続けられる。

【００３１】この一次コイル２１の単独移動により、ヘ
ッド部１１の直近では、一次コイル２１の直線状導体部
２１ａ，２１ａによる移動加熱に加え、二次コイル２２
の接続導体部２２ｃによる停止加熱が行われる。このた
め、ねじ部１２はヘッド部１１の直近まで十分に加熱さ
れる。また、二次コイル２２が停止する間も一次コイル
２１が前進を続けることにより、冷却ジャケット３０の
一時停止が回避される。

【００３２】給電導体部２１ｃ，２１ｃがヘッド部１１
の直近に達すると、一次コイル２１は二次コイル２２と
共にヘッド部１１の上方を通過する。一次コイル２１の
前進が続いていることにより、冷却ジャケット３０は前
進を続け、ヘッド部１１の直近まで急冷を行う。

【００３３】かくして、ねじ部１２には、先端（反ヘッ
ド側の端部）から後端（ヘッド側の端部）まで均等な深
さの焼入層が形成され、ヘッド部１１の近傍での切れ上
がりが防止される。しかも、焼入の全期間を通して、一
次コイル２１の前進が続くことにより、冷却ジャケット
３０はヘッド部１１の直近まで均一に急冷を行う。この
ため、ヘッド部１１の近傍で実質的な一時停止加熱を行
うにもかかわらず、急冷の不均一に伴う焼入品質の低下
が防止される。

【００３４】なお、棒状ワークについては、ボールねじ
に限らない。また大径部が軸方向の中間部に設けられた
ワークでもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明に係る棒状
ワークの移動焼入方法は、誘導加熱コイルとして、ワー
ク外周面を誘導加熱する一次コイルと、一次コイルから
の誘導電流により、一次コイルに流れる電流の一部を打
ち消す二次コイルとを、軸方向に相対移動可能に組み合
わせた複合コイルを使用し、二次コイルの前部を一次コ
イルの前方に突出させた状態で複合コイルを軸方向に移
動させ、二次コイルが大径部の直近に到達した段階で二
次コイルのみの移動を停止し、一次コイルのみを引き続
き大径部の直近に到達するまで軸方向に移動させること
により、一次コイルの移動を続けつつ大径部の近傍で停
止加熱を行うことができるので、大径部の直近まで所定
の焼入深さを確保できる。また、一次コイルの前進に追
従して前進する冷却ジャケットの一時停止を回避できる
ため、一時停止による焼入品質の不均一を回避できる。
従って、軸方向の一方の端部に大径のヘッド部が形成さ
れ、そのヘッド部の直近までねじ部が設けられたボール
ねじの場合も、ねじ部の全長を均一な深さで高品質に移
動焼入できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る棒状ワークの移動焼入
方法に使用される移動焼入装置の縦断側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢示図である。

【図３】同棒状ワークの移動焼入方法に使用される誘導
加熱コイルの斜視図である。

【図４】従来の移動焼入方法に使用される移動焼入装置
の構成図である。

【図５】従来の移動焼入方法で問題となる切れ上がりを
示すワーク断面図である。

【符号の説明】

１０ボールねじ（棒状ワーク）１１ヘッド部（大径部）１２ねじ部１３焼入層２０誘導加熱コイル２１一次コイル２２二次コイル３０冷却ジャケット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向の一部に大径部が形成された棒状
ワークの外周面を、その外周面の軸方向一部に対向する
誘導加熱コイルの軸方向移動により、前記大径部の直近
まで移動焼入する際に、前記誘導加熱コイルとして、ワ
ーク外周面を誘導加熱する一次コイルと、一次コイルか
らの誘導電流により、一次コイルに流れる電流の一部を
打ち消す二次コイルとを、軸方向に相対移動可能に組み
合わせせた複合コイルを使用し、二次コイルの前部を一
次コイルの前方に突出させて一次コイルと二次コイルの
前部でワーク外周面を誘導加熱するようにした状態で両
コイルを軸方向に移動させ、二次コイルが前記大径部の
直近に到達した段階で二次コイルの移動を停止し、一次
コイルのみを引き続き前記大径部の直近に到達するまで
軸方向に移動させることを特徴とする棒状ワークの移動
焼入方法。
【請求項２】棒状ワークの加熱面を急冷する冷却ジャ
ケットを一次コイルの前進に追従させて前進させること
を特徴とする請求項１に記載の棒状ワークの移動焼入方
法。
【請求項３】棒状ワークは、軸方向の一方の端部に大
径のヘッド部が形成されたボールねじである請求項１又
は２に記載の棒状ワークの移動焼入方法。
【請求項４】誘導加熱コイルの一次コイルは、一対の
直線導体部をワーク外周面に両側から対向させた半開放
鞍型コイルであり、二次コイルは一次コイルの内側に組
み合わされ、一対の直線導体部を一次コイルの直線導体
部に各対向させると共に、一対の直線導体部を移動方向
前部で接続する接続導体部をワーク外周面に略半周にわ
たって対向させた半開放鞍型コイルであることを特徴と
する請求項１、２又は３に記載の棒状ワークの移動焼入
方法。