JP2002060833A - 長尺状ワークの無酸化焼入装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 使用するガスの量を減少させるとともに、ガ
スの置換時間を不要として効率を向上させることができ
るようにする。 【構成】 長尺状ワークＷを横置きで無酸化焼入を施す
長尺状ワークの無酸化焼入装置において、長尺状ワーク
Ｗが挿通される絶縁性の絶縁筒体１００と、この絶縁筒
体１００と長尺状ワークＷとの間の空間Ｐに不活性ガス
Ｇを供給するガス供給手段３００と、前記絶縁筒体１０
０の外部から長尺状ワークＷを加熱する加熱コイル２０
０と、この加熱コイル２００によって加熱された部分に
冷却液Ｌを噴射する冷却ジャケット４００とを備えてお
り、前記ガス供給手段３００は、絶縁筒体１００と長尺
状ワークＷとの間の空間を不活性ガスＧで充満させるこ
とができる量の不活性ガスＧを供給するようになってい
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、例えばボールネジ
等の長尺状ワークに無酸化焼入を施す焼入装置及び方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の長尺状ワークの無酸化焼入装置と
しては、長尺状ワークを収納するチャンバーと、このチ
ャンバー内に不活性ガス、例えば窒素ガスを充満させる
ガス供給手段と、チャンバー内の長尺状ワークを加熱す
る加熱コイルと、この加熱コイルで加熱された部分に冷
却液を噴射する冷却ジャケットとを有するものがある。

【０００３】また、特開平１１−０２１６１９号公報に
は、長尺状ワークを縦置きにした長尺状ワークの無酸化
焼入装置が記載されている。この長尺状ワークの無酸化
焼入装置は、高周波誘導加熱コイルにて軸状部材（長尺
状ワーク）の表面を移動加熱する際に、移動加熱を行う
べき軸状部材の表面に向かって所要の圧力及び流量の不
活性ガス、又は還元性ガス、或いは不活性ガス及び還元
性ガスの混合ガスを噴射すると共に、噴射されて軸状部
材の表面上を流れたガスを軸状部材のガス噴射箇所の上
方近傍部分に充満させてこの充満したガスを排気する一
方、移動加熱された軸状部材の表面に冷却液を噴射して
冷却し、これにより軸状部材の表面を無酸素状態の下で
焼入を施すものである。

【０００４】さらに、特開平１１−２６９５５１号公報
には、長尺状ワークを縦置きにした長尺状ワークの無酸
化焼入装置が記載されている。この長尺状ワークの無酸
化焼入装置は、不活性ガス雰囲気下で長軸ワーク（長尺
状ワーク）の所定部分を高周波加熱して、移動焼入を行
う不活性ガスを使用した高周波焼入れ装置において、チ
ャンバーが設けられ、該チャンバー内を、長軸ワーク
が、その軸方向に移動できるようにされており、チャン
バー内の下方辺弁に、高周波コイルが、長軸ワークを囲
んで設けられ、チャンバー内に、不活性ガスを長軸ワー
クの側方から該長軸ワークに向けて供給する不活性ガス
誘導部材が、チャンバーの長さ方向の全周にわたって設
けられ、チャンバーの真下に、高周波コイルにより加熱
された長軸ワークの所定部分を冷却する冷却手段が設け
られている。不活性ガス誘導部材は、多数のガス噴射孔
を有する多孔板により形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
第１の装置では、チャンバー内を不活性ガスで充満しな
ければならず、不活性ガスの使用量が多いという問題が
ある。また、チャンバーを開放して長尺状ワークの入替
えをする場合に、チャンバー内から不活性ガスが外部に
漏出することによる不活性ガスの使用量の増大という問
題がある。さらに、長尺状ワークをチャンバー内で入れ
替えた後、チャンバー内を不活性ガスで置換するための
時間が必要になる。

【０００６】また、特開平１１−０２１６１９号公報及
び特開平１１−２６９５５１号公報に記載されたもの
は、ハウジング或いはチャンバーの内部に加熱コイルが
設けられているため、ハウジング或いはチャンバーの容
積、すなわち必要な不活性ガスは多くなっている。

【０００７】さらに、長尺状ワークを縦置きにすると、
不活性ガスが上へと流れるため下側から供給しなければ
ならないという制限がある。長尺状ワークの形状によっ
ては望ましくないが、かといって長尺状ワークを逆立ち
させることができない場合もある。かかる場合に、長尺
状ワークの縦置きには不具合がある。また、縦置きに
は、安全性、焼入スタート時の過冷却による長尺状ワー
クの割れ、歪み制御が困難等の問題点もある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、使用するガスの量を減少させるとともに、ガ
スの置換時間を不要として効率を向上させることができ
る長尺状ワークの無酸化焼入装置と方法とを提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る長尺状ワー
クの無酸化焼入装置は、長尺状ワークを横置きで無酸化
焼入を施す長尺状ワークの無酸化焼入装置であって、長
尺状ワークが挿通される絶縁性の絶縁筒体と、この絶縁
筒体と長尺状ワークとの間の空間に不活性ガス、無酸化
ガス又はこれらの混合ガスを供給するガス供給手段と、
前記絶縁筒体の外部から長尺状ワークを加熱する加熱コ
イルと、この加熱コイルによって加熱された部分に冷却
液を噴射する冷却ジャケットとを備えており、前記ガス
供給手段は、絶縁筒体と長尺状ワークとの間の空間を不
活性ガス、無酸化ガス又はこれらの混合ガスで充満させ
ることができる量の不活性ガス、無酸化ガス又はこれら
の混合ガスを供給するようになっている。

【００１０】また、本発明に係る長尺状ワークの無酸化
焼入方法は、長尺状ワークを横置きで無酸化焼入を施す
長尺状ワークの無酸化焼入方法であって、長尺状ワーク
とこの長尺状ワークが挿通される絶縁性の絶縁筒体との
間の空間に不活性ガス、無酸化ガス又はこれらの混合ガ
スを供給しつつ、前記絶縁筒体の外部から長尺状ワーク
を加熱コイルで加熱し、前記加熱コイルによって加熱さ
れた部分に冷却液を噴射し、前記不活性ガス、無酸化ガ
ス又はこれらの混合ガスは、絶縁筒体と長尺状ワークと
の間の空間に充満されている。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
長尺状ワークの無酸化焼入装置の概略的斜視図、図２は
本発明の実施の形態に係る長尺状ワークの無酸化焼入装
置の不活性ガス等の流れを示す概略的断面図である。

【００１２】本発明の実施の形態に係る長尺状ワークの
無酸化焼入装置は、長尺状ワークＷを横置きで無酸化焼
入を施す長尺状ワークの無酸化焼入装置において、長尺
状ワークＷが挿通される絶縁性の絶縁筒体１００と、こ
の絶縁筒体１００と長尺状ワークＷとの間の空間Ｐに不
活性ガスＧを供給するガス供給手段３００と、前記絶縁
筒体１００の外部から長尺状ワークＷを加熱する加熱コ
イル２００と、この加熱コイル２００によって加熱され
た部分に冷却液Ｌを噴射する冷却ジャケット４００とを
備えており、前記ガス供給手段３００は、絶縁筒体１０
０と長尺状ワークＷとの間の空間を不活性ガスＧで充満
させることができる量の不活性ガスＧを供給するように
なっている。

【００１３】前記長尺状ワークＷは、例えばボールネジ
であって、周面に焼入、それも無酸化焼入を施される必
要があるものである。無酸化焼入は、無酸化の状態での
焼入を行うため、焼入が施されたワークの表面にスケー
ルが付着することがない焼入方法である。なお、この長
尺状ワークＷは、ワーク支持機構６００によって、両端
を支持されており、均一な加熱のために軸芯ＷＬを中心
として回転駆動されるようになっている。

【００１４】なお、ワーク支持機構６００は、図１に示
すように、長尺状ワークＷの一端を把持するチャック６
１０と、このチャック６１０を回転駆動させるモータ６
２０と、長尺状ワークＷの他端を支持するワークセンタ
ー６３０とから構成されている。

【００１５】前記絶縁筒体１００は、円筒形に形成され
たセラミックスや石英製等であって、その内径は長尺状
ワークＷの外径より若干大きく、すなわち内部に長尺状
ワークＷが挿入可能なように設定されている。

【００１６】前記加熱コイル２００は、図１に示すよう
に、いわゆる半開放鞍型コイルと称されるものであっ
て、二対の平行な加熱導体部２１０と、この加熱導体部
２１０を接続する３つの略半円弧状の接続導体部２２０
と、高周波電源２６０と加熱コイル２００とを接続する
一対の給電導体部２３０と、この給電導体部２３０と前
記加熱導体部２１０とを接続する一対の略１／４円弧状
の１／４円弧状導体部２４０とから構成される。なお、
前記加熱導体部２１０は、図１においては、絶縁筒体１
００のために奥側の１つは見えない。

【００１７】この加熱コイル２００は、前記絶縁筒体１
００の外側に配置されている。すなわち、この加熱コイ
ル２００は、加熱コイル２００の加熱導体部２１０が絶
縁筒体１００に挿入された長尺状ワークＷの軸芯ＷＬに
平行になるようにセットされるのである。

【００１８】上述した絶縁筒体１００と加熱コイル２０
０とは、図１において二点鎖線で示す一対の取付支持板
５００に取り付けられる。すなわち、図１に示すよう
に、絶縁性を有する板材からなる取付支持板５００は、
加熱コイル２００の上流側と下流側とに平行に設けられ
ており、加熱コイル２００や絶縁筒体１００とは図示し
ない連結具でそれぞれ連結されている。従って、加熱コ
イル２００と絶縁筒体１００とは一体になっている。

【００１９】この取付支持板５００によって一体となっ
た加熱コイル２００及び絶縁筒体１００は、送りネジを
使用した移動機構（図示省略）によって、焼入が施され
る長尺状ワークＷの軸芯ＷＬに沿って移動可能になって
いる。

【００２０】前記ガス供給手段３００は、不活性ガスＧ
としての窒素ガスを絶縁筒体１００の内部、すなわち絶
縁筒体１００と長尺状ワークＷとの間の空間Ｐに供給す
るために、前記空間Ｐを向いて、前記絶縁筒体１００の
上流側に取り付けられた略リング状のノズル３１０と、
このノズル３１０に接続された窒素ガスボンベ（図示省
略）と、前記絶縁筒体１００の下流側に取り付けられた
略リング状の排気部材３２０とを有している。

【００２１】このガス供給手段３００を構成するノズル
３１０は、図２に示すように、不活性ガスＧが空間Ｐに
流入しやすいように噴射孔３１２がテーパ面３１１に設
けられている。かかるノズル３１０から噴射された不活
性ガスＧは、空間Ｐにおける圧力が外部より高くなって
いる。

【００２２】このノズル３１０から前記空間Ｐに流入さ
れた不活性ガスＧは、排気部材３２０から外部に排気さ
れる。この排気部材３２０はなくても、不活性ガスＧは
外部に排気されるが、後述する冷却ジャケット４００に
よる冷却を邪魔するおそれがあるため、冷却ジャケット
４００側には排気されないようにする。

【００２３】また、前記冷却ジャケット４００は、略リ
ング状であって、長尺状ワークＷが挿入されている。か
かる冷却ジャケット４００は、加熱コイル２００の移動
方向の下流側、しかも前記ガス供給手段３００の排気部
材３２０より下流に設けられている。かかる冷却ジャケ
ット４００は、前段が噴霧状になった冷却液Ｌを噴射す
るミストジャケット４１０であり、後段が通常の冷却液
Ｌを噴射する本ジャケット４２０であるいわゆる複合ジ
ャケットである。

【００２４】前記ガス供給手段３００のノズル３１０と
排気部材３２０と前記冷却ジャケット４００も、取付支
持板５００に取り付けられており、加熱コイル２００と
一緒に移動することになる。

【００２５】次に、上述した長尺状ワークの無酸化焼入
装置を用いた長尺状ワークＷの無酸化焼入について説明
する。長尺状ワークＷを絶縁筒体１００に挿入した状態
でワーク支持機構６００によって支持する。すると、加
熱コイル２００、ガス供給手段３００のノズル３１０及
び冷却ジャケット４００が長尺状ワークＷに対して所定
の位置にセットされたことになる。

【００２６】まず、ガス供給手段３００から不活性ガス
Ｇを絶縁筒体１００と長尺状ワークＷとの間の空間Ｐに
供給する。すると、空間Ｐには不活性ガスＧのみにな
り、無酸化焼入が行える状態になる。同時に、排気部材
３２０によって不活性ガスＧを外部に排気する。また、
同時に、ワーク支持機構６００によって長尺状ワークＷ
を軸芯ＷＬを中心として回転させる。そして、加熱コイ
ル２００に電力を供給しつつ、加熱コイル２００等を軸
芯ＷＬに沿って移動させる。

【００２７】加熱コイル２００で加熱された部分が、絶
縁筒体１００から出ると、下流側に位置する冷却ジャケ
ット４００からの冷却液Ｌで冷却される。これによって
長尺状ワークＷの周面に焼入が施される。なお、長尺状
ワークＷは軸芯ＷＬを中心として回転されているので、
全周面にわたって均一に焼入が施される。

【００２８】なお、詳述した実施の形態では、加熱コイ
ル２００を半開放鞍型コイルであるとしたが、他の形
状、例えば加熱導体部がリング状になったリング型コイ
ルであってもよい。

【００２９】また、上述した実施の形態では、不活性ガ
スとしたが無酸化ガス或いは不活性ガスと無酸化ガスと
の混合ガスであってもよい。焼入が施される長尺状ワー
クＷの材質やコストの面から適宜選択すべきものであ
る。

【００３０】また、上述した実施の形態では、不活性ガ
スＧは、加熱コイル２００側に設置されたガス供給手段
３００のノズル３１０から冷却ジャケット４００側の排
気部材３２０に向かって流れるように説明したが、逆
に、冷却ジャケット４００側にガス供給手段３００のノ
ズル３１０を、加熱コイル２００側に排気部材３２０を
それぞれ設置して、不活性ガスＧを冷却ジャケット４０
０側から加熱コイル２００側へと流すようにしてもよ
い。

【００３１】さらに、長尺状ワークＷは、ボールネジに
は限定されないことは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係る長尺状ワークの無酸化焼入
装置は、長尺状ワークを横置きで無酸化焼入を施す長尺
状ワークの無酸化焼入装置であって、長尺状ワークが挿
通される絶縁性の絶縁筒体と、この絶縁筒体と長尺状ワ
ークとの間の空間に不活性ガス、無酸化ガス又はこれら
の混合ガスを供給するガス供給手段と、前記絶縁筒体の
外部から長尺状ワークを加熱する加熱コイルと、この加
熱コイルによって加熱された部分に冷却液を噴射する冷
却ジャケットとを備えており、前記ガス供給手段は、絶
縁筒体と長尺状ワークとの間の空間を不活性ガス、無酸
化ガス又はこれらの混合ガスで充満させることができる
量の不活性ガス、無酸化ガス又はこれらの混合ガスを供
給するようになっている。

【００３３】このため、不活性ガス等は絶縁筒体と長尺
状ワークとの間の空間のみを充満させれよいのであるか
ら、従来のものより極めて少量ですむ。これは、特に、
加熱コイルを絶縁筒体の外部に設けたことによる。ま
た、チャンバー等を使用しないので、ガスの置換時間が
不要になり、製造効率の向上を図ることができる。

【００３４】特に、長尺状ワークを横置きにしたこと
で、以下のメリットが生じる。第１に長尺状ワークを縦
置きにするよりワークの着脱が容易となり、生産性の向
上に寄与する。また、縦置きより安全性も高くなる。さ
らに、縦置きであると、冷却ジャケットからの冷却液が
焼入が完了した部分にも垂れてしまい過冷却になるおそ
れがあるが、横置きの場合はかかる問題がない。一方、
縦置きでは長尺状ワークの自重に起因する歪みのコント
ロールが困難であるが、横置きであると長尺状ワークを
矯正ローラで支持することができるので、低歪み焼入に
適している。

【００３５】また、本発明に係る長尺状ワークの無酸化
焼入方法は、長尺状ワークを横置きで無酸化焼入を施す
長尺状ワークの無酸化焼入方法であって、長尺状ワーク
とこの長尺状ワークが挿通される絶縁性の絶縁筒体との
間の空間に不活性ガス、無酸化ガス又はこれらの混合ガ
スを供給しつつ、前記絶縁筒体の外部から長尺状ワーク
を加熱コイルで加熱し、前記加熱コイルによって加熱さ
れた部分に冷却液を噴射し、前記不活性ガス、無酸化ガ
ス又はこれらの混合ガスは、絶縁筒体と長尺状ワークと
の間の空間に充満されている。

【００３６】このため、この方法によると、絶縁筒体と
長尺状ワークとの間の空間を小さくすれば、不活性ガス
等の使用量は従来のものより極めて少量ですむ。また、
ガスの置換時間が不要になり、製造効率の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る長尺状ワークの無酸
化焼入装置の概略的斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る長尺状ワークの無酸
化焼入装置の不活性ガス等の流れを示す概略的断面図で
ある。

【符号の説明】 １００ 絶縁筒体 ２００ 加熱コイル ３００ ガス供給手段 ４００ 冷却ジャケット Ｇ 不活性ガス Ｌ 冷却液 Ｗ 長尺状ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺状ワークを横置きで無酸化焼入を施
   す長尺状ワークの無酸化焼入装置において、長尺状ワー
   クが挿通される絶縁性の絶縁筒体と、この絶縁筒体と長
   尺状ワークとの間の空間に不活性ガス、無酸化ガス又は
   これらの混合ガスを供給するガス供給手段と、前記絶縁
   筒体の外部から長尺状ワークを加熱する加熱コイルと、
   この加熱コイルによって加熱された部分に冷却液を噴射
   する冷却ジャケットとを具備しており、前記ガス供給手
   段は、絶縁筒体と長尺状ワークとの間の空間を不活性ガ
   ス、無酸化ガス又はこれらの混合ガスで充満させること
   ができる量の不活性ガス、無酸化ガス又はこれらの混合
   ガスを供給することを特徴とする長尺状ワークの無酸化
   焼入装置。
2. 【請求項２】 長尺状ワークを横置きで無酸化焼入を施
   す長尺状ワークの無酸化焼入方法において、長尺状ワー
   クとこの長尺状ワークが挿通される絶縁性の絶縁筒体と
   の間の空間に不活性ガス、無酸化ガス又はこれらの混合
   ガスを供給しつつ、前記絶縁筒体の外部から長尺状ワー
   クを加熱コイルで加熱し、前記加熱コイルによって加熱
   された部分に冷却液を噴射し、前記不活性ガス、無酸化
   ガス又はこれらの混合ガスは、絶縁筒体と長尺状ワーク
   との間の空間に充満されていることを特徴とする長尺状
   ワークの無酸化焼入方法。