JP2007262440A - Induction heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、等速ジョイント外輪用の誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating device for a constant velocity joint outer ring.
等速ジョイント外輪の熱処理では、誘導加熱を用いた焼戻し法が用いられている。この等速ジョイント外輪の誘導加熱を用いた焼戻しでは、図5(a)、(b)に示すような丸型のソレノイドコイル1や図6(a)、(b)に示すヘアピンコイル2が用いられる。
In the heat treatment of the constant velocity joint outer ring, a tempering method using induction heating is used. In the tempering using induction heating of the constant velocity joint outer ring, a
例えば、(特許文献1)には、外輪の軸部とカップ部の外側にそれぞれ誘導加熱コイルを設けて、誘導加熱と注水を行なって焼戻しする方法が記載されている。 For example, (Patent Document 1) describes a method in which induction heating coils are provided on the outside of the shaft portion of the outer ring and the cup portion, respectively, and induction heating and water injection are performed for tempering.
すなわち、一般に、このような熱処理では、例えば、図5(b)、図6(b)に示すように、製品の外輪(ワーク)3は、ワーク受け台4に載せたのち、前記受け台4と一緒に前記コイル1,2の中へ移動する。移動したワーク3へは、前記コイル1、2に高周波電流を流すことで誘導加熱する。このとき、ワーク3は、円周方向の温度のバラツキを低減するため、回転させて加熱する場合もある。また、このときコイル電流の大きさや周波数はワーク3の種類や形状の違いにより様々な値になる。
That is, in general, in such heat treatment, for example, as shown in FIGS. 5 (b) and 6 (b), after the outer ring (work) 3 of the product is placed on the
次に、ワーク3を誘導加熱により、焼戻しに必要な所定の温度まで上昇させたところで、高周波電流を止めて一定時間保持したのち、冷却水で冷却して加工を終了する。この冷却は、前記コイル1,2の内部で行なう場合と、別の位置に設けた冷却ポジションで行なう場合がある。
Next, when the
しかしながら、上記の焼戻しの方法では、軸部では硬化部が外径にあるのに対し、カップ部では硬化部が内径に存在する。この軸部とカップ部は、周方向、軸方向に形状、質量とも異なることから外側からの加熱により、焼入れにより硬化した全域を同じ温度で焼戻すには、例えば、図7(a)、(b)に示すように、コイル1,2の形状(コイルターンの間隔lや径)やワーク3とコイル1,2の位置関係Lを調整する必要がある。但し、コイル1、2は銅で作られているため、形状を変更するのは容易ではない。
However, in the tempering method described above, the cured portion has an outer diameter in the shaft portion, whereas the cured portion exists in the inner diameter in the cup portion. Since the shaft portion and the cup portion are different in shape and mass in the circumferential direction and the axial direction, the entire region cured by quenching can be tempered at the same temperature by heating from the outside. For example, FIG. As shown in b), it is necessary to adjust the shape of the
また、等速ジョイントには、外輪の形状が図8に示すように、3個のトラック溝22を有するトリポード型等速ジョイント外輪があるが、この外輪を丸型のソレノイドコイル(想像線で示す)1中に置いた状態で加熱すると、前記コイル1に近くて肉厚の薄い大内径部21の温度は前記コイル1から遠くて肉厚の厚い小内径部5の部分に比べて高くなる問題がある。
As shown in FIG. 8, the constant velocity joint includes a tripod type constant velocity joint outer ring having three
一般に、焼き入れにより硬化した部分では、焼戻し加熱時間が同じ場合、焼戻し加熱温度が高いほど硬度の低下量は大きくなる。したがって、焼戻し後の大内径部21の硬度は小内径部5に比べ低くなる。また、等速ジョイントでは、製品強度に基づいて焼戻し後の硬度を規定しており、小内径部5で規定の硬度を得ようとすると、大内径部21は小内径部5より低くなるため、規定に対して下限または規定の下限を下回る問題がある。
In general, in a portion cured by quenching, when the tempering heating time is the same, the amount of decrease in hardness increases as the tempering heating temperature increases. Therefore, the hardness of the large
更に、軸部を外コイルで、カップ部を内コイルで別々に焼戻す方法が考えられるが、過熱位置を個別に設けるため装置が大きくなり、加工時間も2倍以上必要になる。 Further, a method of separately tempering the shaft portion with the outer coil and the cup portion with the inner coil is conceivable, but the apparatus becomes large and the processing time is doubled or more because the overheating position is individually provided.
そこで、この発明の課題は、まず、軸部とカップ部の硬化部を同時に同じ温度で焼戻せるようにする。次に、異なる製品形状に対する焼戻しコイルの共通化を図れるようにする。更に、作業性の改善と加工時間の短縮も図れるようにすることである。 Therefore, an object of the present invention is to first enable tempering of the cured portion of the shaft portion and the cup portion at the same temperature at the same time. Next, the tempering coil for different product shapes can be shared. Furthermore, it is intended to improve workability and shorten processing time.
上記の課題を解決するため、この発明では、等速ジョイント外輪の軸部が挿入される外コイルと前記ジョイント外輪のカップ内に挿入する内コイルの各々に高周波電源を設けた構成を採用したのである。 In order to solve the above problems, the present invention employs a configuration in which a high frequency power source is provided for each of the outer coil into which the shaft portion of the constant velocity joint outer ring is inserted and the inner coil to be inserted into the cup of the joint outer ring. is there.
このような構成を採用することにより、等速ジョイント外輪の軸部とカップ部を加熱するコイルを個別に設け、高周波電源もそれぞれ個別に設ける。これにより、軸部とカップ部の温度バランスの調整が各々の高周波電源の調整で可能になる。さらに、カップ部の内側に内コイルがあることで、例えば、トリポード型等速ジョイント外輪の小内径部は内コイルと近くなる。そのため、外周にコイルがある場合に比べ温度が上昇し易くなり、大内径部との温度差を小さくできる。その結果、軸部とカップ部の硬化部の焼戻し後の硬度を均一に保つことができる。 By adopting such a configuration, the coil for heating the shaft portion and the cup portion of the constant velocity joint outer ring is individually provided, and the high frequency power source is also provided individually. As a result, the temperature balance between the shaft portion and the cup portion can be adjusted by adjusting each high-frequency power source. Furthermore, since the inner coil is inside the cup portion, for example, the small inner diameter portion of the tripod type constant velocity joint outer ring is close to the inner coil. Therefore, the temperature is likely to rise as compared with the case where there is a coil on the outer periphery, and the temperature difference from the large inner diameter portion can be reduced. As a result, the hardness after tempering of the cured portion of the shaft portion and the cup portion can be kept uniform.
このとき、外コイルが等速ジョイント外輪を載置するワーク受け台の上方に設けられ、一方、前記受け台に内コイルが設けられるとともに、前記受け台あるいは外コイルのいずれか一方を上昇あるいは下降させる昇降手段を備えた構成を採用することができる。 At this time, the outer coil is provided above the work cradle on which the constant velocity joint outer ring is placed, while the cradle is provided with the inner coil, and either the cradle or the outer coil is raised or lowered. The structure provided with the raising / lowering means to make it employ | adopt is employable.
このような構成を採用すれば、等速ジョイント外輪はカップ部の開口を下にしてワーク受け台に載置する。その際、カップの開口内に、受け台の内コイルを挿入するようにする。この状態で昇降手段により受け台を上昇あるいは外コイルを下降させると、外コイルに前記外輪の軸を挿入することができる。そのため、このようにワークを受け台にセットするだけで、外コイルと内コイルを誘導加熱する軸部とカップ部にそれぞれセットできるので、両コイルに高周波電流を流すことで、軸部とカップ部を同時に誘導加熱して焼戻しすることができる。その結果、作業性の改善と加工時間の短縮を図ることができる。 If such a structure is employ | adopted, a constant velocity joint outer ring will be mounted in a workpiece cradle with the opening of a cup part facing down. At that time, the inner coil of the cradle is inserted into the opening of the cup. When the cradle is raised or the outer coil is lowered by the lifting means in this state, the shaft of the outer ring can be inserted into the outer coil. Therefore, just by setting the workpiece on the cradle in this way, the outer coil and the inner coil can be set on the shaft part and the cup part for induction heating, respectively. Can be tempered by induction heating at the same time. As a result, workability can be improved and processing time can be shortened.
このとき、内コイルをワーク台とは独立して上昇あるいは下降させる昇降手段を備えた構成を採用することにより、内コイルをワーク受け台より下に待機させ、ワークをワーク受け台に載置してから突出させれば、ワークをセットする際に、内コイルに被せる手間を省くことができる。 At this time, by adopting a structure including lifting means that raises or lowers the inner coil independently of the work table, the inner coil is made to stand by below the work cradle and the work is placed on the work cradle. If it is made to protrude from the end, it is possible to save the trouble of covering the inner coil when setting the workpiece.
この発明は、以上のように構成したことにより、誘導加熱した場合の軸部とカップ内部の温度差を小さくでき、更に、内コイルの採用によりトリポード型等速ジョイント外輪での大内径部と小内径部の温度差を小さくできるため、焼戻しによる部分的な硬度低下量のばらつきを低減でき、焼戻し後の硬度を均一に保つことができる。また、軸部とカップ部の焼戻し温度バランスの調整をそれぞれのコイルに設けた高周波電源の出力調整で行なえるため、品質調整時間の短縮が図れる。さらに、出力調整を行なえば、形状や重量の異なるワーク間で加熱コイルの共有化を図ることもできる。 With this configuration, the temperature difference between the shaft portion and the cup when induction heating is reduced, and the inner diameter of the tripod type constant velocity joint outer ring is reduced by adopting the inner coil. Since the temperature difference in the inner diameter portion can be reduced, variation in the amount of partial hardness reduction due to tempering can be reduced, and the hardness after tempering can be kept uniform. Moreover, since the adjustment of the tempering temperature balance between the shaft portion and the cup portion can be performed by adjusting the output of the high frequency power source provided in each coil, the quality adjustment time can be shortened. Furthermore, if the output is adjusted, the heating coil can be shared between workpieces having different shapes and weights.
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
この形態の焼戻し装置は、図1(a)〜(c)に示すように、外コイル10と内コイル11を有するもので、外コイル10は等速ジョイント外輪(以下、ワーク)3を載置するワーク受け台4´の上方に設けてある。一方、内コイル11は前記受け台4´に設けて、前記受け台4´を昇降手段12で支持した構成となっている。
The tempering device of this embodiment has an
外コイル10は、ワーク3の軸部13が挿入され軸部13の全体を被って誘導加熱するためのもので(カップ部14は被わない)、図2(a)のように外コイル専用の高周波電源15と接続されている。また、この形態では、外コイル10にマルチターンコイルを使用しているが、ワーク3の軸部13が挿入されるので、図2(b)のように、ヘアピンコイルを使用するようにもできる。
The
内コイル11は、ワーク3のカップ部14へ挿入して、カップ部14の内側を誘導加熱するためのもので、図2(a)のように内コイル専用の高周波電源16と接続されている。また、この形態では内コイル11にマルチターンコイルを使用してカップ部14へ挿入できるようにしているが、カップ部14へ挿入できるものであれば、マルチターンコイル以外のコイルを使用しても構わない。
The
ちなみに、独立した外コイル用高周波電源15と内コイル用高周波電源16は、例えば、トランジスタ方式のインバータ電源となっており、図示はしていないが、制御用のシーケンサやパソコン等と接続されて出力、加熱時間、周波数を個別にコントロールできるようにしてある。
Incidentally, the independent high
ワーク受け台4´は、この形態の場合、図1のように、内コイル11を受け台4´の上面側に垂直に取付け、その内コイル11が、前記受け台4´に載置するワーク3(カップ部14)の中央に来るようにしてある。一方、ワーク受け台4´裏面には昇降手段12が接続されている。
In this embodiment, the
前記昇降手段12は、例えば、前記受け台4´に接続された軸やフレーム等とそれを駆動するサーボモータ、エアーシリンダあるいは油圧シリンダによって構成されており、前記受け台4´を上昇あるいは下降できるようになっている。
The elevating means 12 is constituted by, for example, a shaft or a frame connected to the
この形態は、上記のように構成されており、この焼戻し装置では、図1の(a)に示すように、前記受け台4´がワークの着脱の際に外コイル10と干渉しない位置まで下がったところで、図1(b)のように、ワーク3を載置する。
This configuration is configured as described above. In this tempering apparatus, as shown in FIG. 1A, the cradle 4 'is lowered to a position where it does not interfere with the
すなわち、ここでのワーク3は、外輪の形状が、図8に示した3個のトラック溝を有するトリポード型等速ジョイント外輪で、カップ部14の開口を下向きにして内コイル11に被せ、前記受け台4´に載置する。次に、昇降手段12を作動して前記受け台4´とワーク3及び内コイル11を上昇させる。すると、上昇したワーク3は、図1(c)のように、軸部13が上方の外コイル10に挿入されるので、この状態で昇降手段12を停止する。そして、外コイル10と内コイル11のそれぞれの高周波電源15、16を作動してワーク3の軸部13とカップ部14の内部を同時に誘導加熱する。
That is, the
その際、軸部13とカップ部14の誘導加熱は、各コイル10、11の高周波電源15,16の出力調整を個別に行なう。その結果、軸部13とカップ部14内部の温度差を小さくし、焼戻しによる部分的な硬度低下量のばらつきを低減して、焼戻しによる硬度低下量を一定にして、焼戻し後の硬度を均一に保つことができる。
At that time, the induction heating of the
また、その際、先に述べたように、軸部13とカップ部14の焼戻し時の温度バランスの調整を、それぞれのコイル10、11に設けた高周波電源15,16の出力調整で行なうことで、品質調整時間の短縮もできる。更に、このように、各コイル10,11の高周波電源15、16の出力調整を行なえば、軸部13とカップ部14内部との温度差を低減できるので、形状や重量の異なるワーク間で前記コイル10,11の誘導加熱コイル10、11の共有化を図ることができる。
At that time, as described above, the temperature balance at the time of tempering of the
こうして誘導加熱したワーク(トリポード型等速ジョイント外輪)3では、特に、カップ部14の内側に内コイル11があることで、例えば、図8に示す小内径部5が内コイル11と近くなる。そのため、外周にコイルがある場合に比べて温度が上昇しやすくなり、図3(a)、(b)に示すように、大内径部21との温度差が小さくなる。その結果、両部分で規定の硬度を簡単に得ることができる。
In the workpiece (tripod type constant velocity joint outer ring) 3 thus induction-heated, in particular, the
この実施例1は、図4に示すように、内コイル11を受け台4´aとは独立して上昇あるいは下降させる昇降手段を備えたもので、実施例1のワーク受け台4´aは、中央に貫通孔17を設けて、内コイル11が通り抜けられるようにして、内コイル11と受け台4´aが個別に上昇あるいは下降ができるようにしてある。
As shown in FIG. 4, the first embodiment is provided with elevating means for raising or lowering the
具体的には、例えば図4のように、内コイル11と駆動装置を繋ぐ軸等12bを、受け台4´aと駆動装置が繋ぐフレーム等12aの内側を通るようにすることで、前記受け台4´aと内コイル11(コイル台4´b)をそれぞれ独立して昇降できるようにしてある。このとき、各軸あるいはフレーム等には、駆動用のサーボモータ、エアーシリンダあるいは油圧シリンダなどが設けられている。
Specifically, for example, as shown in FIG. 4, the
したがって、この焼戻し装置では、図4(a)に示すように、前記受け台4´aがワークの着脱の際に外コイルと干渉しない位置まで下がったところで待機し、内コイル11は前記受け台4´aより下方に待機させる。この状態で、図4(b)のように、ワーク3を載置する。そのため、ワーク3を前記受け台4´aにセットする際に内コイル11に被せる必要が無い。
Therefore, in this tempering apparatus, as shown in FIG. 4 (a), the cradle 4'a stands by to a position where it does not interfere with the outer coil when the workpiece is attached / detached, and the
依って、ワーク3を簡単に受け台に載ることができ、ワーク3を載せた後は、内コイル11、ワーク3、前記受け台4´a、コイル台4´bをワーク3の軸部13が外コイル10へ挿入されるまで上昇させる。この状態で昇降手段12aならびに12bを停止して、外コイル10と内コイル11の各々の高周波電源15、16を作動してワーク3の軸部13とカップ部14の内部を同時に誘導加熱する。
Therefore, the
このように、内コイル11を前記受け台4´aとは独立して上昇あるいは下降させる昇降手段を備えたことで、ワーク3を前記受け台4´aにセットする際に、内コイル11へ被せる手間を省ける。そのため、加工時間の短縮を図ることができる。なお、他の構成及び効果は実施形態と同じなので、図4に同じ符号を付してその説明は省略する。
As described above, when the
この実施例2は、ワーク受け台4´と内コイル11の昇降に代えて外コイル10を昇降させるようにしたもので、図1の符号20の破線に示す部分で外コイル10支持し、さらに駆動装置と繋がることで外コイルを昇降できるようにする。そして、ワーク3を受け台4´に載せた後、外コイル10を下降させてワーク3の軸部13を挿入させて誘導加熱をすればよい。他の構成と作用効果は実施形態及び実指例1と同じなので説明は省略する。
In the second embodiment, the
3 ワーク
4´ ワーク受け台
4´a ワーク受け台
4´b コイル台
5 小内径部
10 外コイル
11 内コイル
12 昇降手段
13 軸部
14 カップ部
15 高周波電源
16 高周波電源
21 大内径部
22 トラック溝
3 Work 4 'Work cradle 4'a Work cradle
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