JP2008285701A - 等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理条件の大きな変動を、熱処理条件が所定の品質基準の上限値以上又は下限値以下となる前に知ることができる等速ジョイント外輪の高周波熱処理装置を提供する。
【解決手段】等速ジョイントの外輪を高周波熱処理する際の熱処理条件を測定する測定手段１４，１５，１６と、熱処理条件の測定値が、品質の良否判定を行うための、第一上限値より小さく設定した第二上限値と、第一下限値より大きく設定した第二下限値の間にあるか否かを監視する監視手段１７を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、等速ジョイントの外輪を高周波誘導加熱して、焼入れ、焼鈍し又は焼戻しする高周波熱処理方法、及びその装置に関する。

自動車及びこれに準ずる各種車両においては、エンジンからの駆動力をホイールに伝達する動力伝達経路に、二軸間で角度変位や軸方向変位があった場合でも等速で回転動力を伝達することが可能な等速ジョイントを配設することが行われている。

図４は固定式等速ジョイントを表しており、等速ジョイントの外輪１は、一端が開口し内周面に案内溝１ａを有するマウス部５と、相手ハブ等と嵌合するためのセレーション等の歯型部１ｂを形成したステム部６とを備える。等速ジョイントには、このほかに（図示しない）摺動式等速ジョイントがある。

この案内溝１ａや歯型部１ｂの強度を保障するために、マウス部５の内周面やステム部６の外周面には、焼入れと焼戻しの高周波熱処理を行っている。あるいは、外輪の種類によっては、これらの工程に焼鈍しを組み合わせて熱処理を行う。

高周波焼入れを行う装置として、例えば、誘導加熱コイルと、冷却手段と、外輪を支持する治具等を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。焼入れ装置の基本動作は、治具で支持した外輪を回転させながら、誘導加熱コイルに通電して、対応する外輪の表面部を焼入温度に加熱し、その後、加熱した部分に冷却手段にて冷却液を噴射し、急冷却して焼入れする。

このとき、誘導加熱コイルに流す電流の大きさや加熱時間、冷却液の温度等の熱処理条件を、予め設定した上限値と下限値の間に維持することで、焼入れ加工品が所定の品質基準を満たすようにしている。この熱処理条件は、誘導加熱コイルの劣化や冷却装置の故障等の様々な要因により、大きく変動する場合があるので、図５に示すように、焼入れ加工中、外輪ごとの熱処理条件Ａがその上限値と下限値の間にあるか否かを監視している。そして、ある外輪の熱処理条件Ａ´が大きく変動して上限値以上又は下限値以下となった場合は、その外輪は所定の品質基準を満たしていないと判断され廃棄される。
特開平１１−２１７６３７号公報

上記のような監視手段で、焼入れ加工品が所定の品質基準を満たしているか否かを判断することは可能である。しかし、品質基準を満たさない焼入れ加工品が発生する前に、熱処理条件を上限値と下限値の間に戻すなどの対策をとることが困難であった。

本発明は、熱処理条件の大きな変動を、熱処理条件が所定の品質基準の上限値以上又は下限値以下となる前に知ることで、不良品の発生を抑えることを目的とした等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法及びその装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、等速ジョイントの外輪を高周波熱処理する際の熱処理条件に、品質の良否判定を行うための、第一上限値より小さい第二上限値と、第一下限値より大きい第二下限値を予め設定し、前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値と第二下限値の間にあるか否かを監視する等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法である。

熱処理条件が適切な状態から大きく変動した場合、熱処理条件が第二上限値以上又は第二下限値以下となったことを検知できる。つまり、熱処理条件が第一上限値以上又は第一下限値以下となる前に、熱処理条件の大きな変動を知ることができる。これにより、所定の品質基準を満たさない熱処理品が発生する前に、熱処理条件を適切な状態に戻すなどの改善対策をとることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法において、前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値以上又は第二下限値以下となった場合は、警告信号を発生させる。

これにより、作業者は、熱処理条件が第二上限値以上又は第二下限値以下となったことを確実に認識することができ、その後の改善処置を迅速に行うことができる。

請求項３の発明は、請求項1又は２に記載の等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法において、前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値以上第二下限値以下となった場合は、前記熱処理条件を第二上限値と第二下限値の間に戻すように自動的に制御する。

この熱処理条件のフィードバック制御によって、熱処理条件を第一上限値と第一下限値の間に確実に維持しつつ、連続して熱処理運転行うことが可能となる。

請求項４の発明は、等速ジョイントの外輪を高周波熱処理する際の熱処理条件を測定する測定手段と、前記熱処理条件の測定値が、品質の良否判定を行うための、第一上限値より小さく設定した第二上限値と、第一下限値より大きく設定した第二下限値の間にあるか否かを監視する監視手段を備えた等速ジョイント外輪の高周波熱処理装置である。

熱処理条件が適切な状態から大きく変動した場合、監視手段によって、熱処理条件が第二上限値以上又は第二下限値以下となったことを検知できる。つまり、熱処理条件が第一上限値以上又は第一下限値以下となる前に、熱処理条件の大きな変動を知ることができる。これにより、所定の品質基準を満たさない熱処理品が発生する前に、熱処理条件を適切な状態に戻すなどの改善対策をとることができる。

請求項５の発明は、請求項４に記載の等速ジョイント外輪の高周波熱処理装置において、前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値以上又は第二下限値以下となった場合に警告信号を発生させる警告手段を備えたものである。

これにより、作業者は、熱処理条件が第二上限値以上又は第二下限値以下となったことを確実に認識することができ、その後の改善処置を迅速に行うことができる。

請求項６の発明は、請求項4又は５に記載の等速ジョイント外輪の高周波熱処理装置において、前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値以上又は第二下限値以下となった場合に前記熱処理条件を第二上限値と第二下限値の間に戻すように自動的に制御する制御手段を備えたものである。

この制御手段のフィードバック制御によって、熱処理条件を第一上限値と第一下限値の間に確実に維持しつつ、連続して熱処理運転を行うことが可能となる。

本発明の等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法及びその装置によれば、熱処理条件の大きな変動を、熱処理条件が第一上限値以上又は第一下限値以下となる前に知ることができる。これにより、熱処理条件が第一上限値以上又は第一下限値以下となる前に、熱処理条件を適切な状態に戻すなどの改善対策をとることができるので、所定の品質基準を満たさない熱処理品の発生を未然に防いで生産性の向上を図れる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る高周波熱処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。高周波熱処理の対象物は、例えば図４に示した固定式等速ジョイントの外輪、又は（図示しない）摺動式等速ジョイントの外輪、その他各種産業機械に用いられるあらゆる等速ジョイントの外輪を適用することが可能である。

図１に示すように、本発明の高周波熱処理装置は、上記外輪のマウス部の内周面や、ステム部の外周面等を焼入れするための誘導加熱コイル１０及び冷却手段１１を備える。冷却手段１１は、誘導加熱した外輪に水等の冷却液を噴射して急冷却するものであり、誘導加熱コイル１０は高周波電源１２から電力が供給されるようになっている。

また、焼入れの際に外輪を支持する治具１３を備える。治具１３は、例えば、同一軸線上に配置された上下センタピンであり、モータ等の駆動手段により回転駆動可能に設けられているものである。

本装置は、焼入れの熱処理条件を測定する複数の測定手段１４，１５，１６を備える。各測定手段１４，１５，１６は、上記治具１３、誘導加熱コイル１０、高周波電源１２及び冷却手段１１のそれぞれの熱処理条件を得るための各種センサや測定機器等から成る。ここで、熱処理条件とは、高周波電源から誘導加熱コイルに供給される電力量や周波数、誘導加熱コイルへの電力供給時間（加熱時間）、加熱中の外輪の位置や回転速度、冷却水の流量（噴射量）や水温、冷却時間、あるいはこれら以外の外輪の熱処理品質に影響を与え得る条件を含む。測定手段１４，１５，１６で測定した熱処理条件は、監視手段１７に送信されるように構成されている。

ところで、上記各熱処理条件には、それぞれ第一上限値と第一下限値が設定され、熱処理条件がこの第一上限値と第一下限値の間にあれば、熱処理品（外輪）が所定の品質基準を満たすようになっている。この第一上限値及び第一下限値は、具体的には、複数個の外輪を１ロットとした場合の熱処理初回品を抜取り検査し、その検査データに基づいて設定する。あるいは、過去の熱処理品の検査データに基づいて設定してもよい。本発明では、この第一上限値より小さい第二上限値と、第一下限値より大きい第二下限値を設定し（図３参照）、その第二上限値及び第二下限値を監視手段１７の記憶部１８へ入力しておく。そして、監視手段１７によって、上記測定された熱処理条件が第二上限値と第二下限値の間にあるか否かを監視する。

上記治具１３、誘導加熱コイル１０、高周波電源１２及び冷却手段１１等の各装置に特に異常が無い状態、つまり正常な作動状態であっても、熱処理条件はある程度変動する。その正常な作動状態における熱処理条件の変動範囲を、標準偏差σと呼ぶとすると、図３に示す第二上限値と第二下限値の幅αは、σ≦α≦σ×３となるように設定することが望ましい。σ＞αとすると、正常な作動状態での熱処理条件の変動を監視手段１７が検知してしまうので、円滑な熱処理運転の妨げとなるおそれがある。また、α＞σ×３とすると、熱処理条件が正常な作動状態での変動幅から大きく外れた場合に監視手段１７が検知できないおそれがある。

また、本装置には、監視手段１７からの信号を受けて、音や光などで警告を発する警告手段１９が設けてある。

図２は、本発明の他の実施形態であり、この場合は、制御手段２０を設けている。制御手段２０は、監視手段１７からの信号を受けて、誘導加熱コイル１０や高周波電源１２、治具１３及び冷却手段１１等を自動的に制御して上記熱処理条件の調整を行うものである。なお、図２において、図１と同一の符号の箇所は図１と同様の構成であるので説明を省略する。

次に、図１及び図２に示した本発明の装置を用いた等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法について説明する。
まず、図１の場合は、治具１３で外輪を支持し、外輪を回転させながら、誘導加熱コイル１０に通電して、対応する外輪の表面部を焼入温度に加熱する。外輪の加熱した部分に冷却手段１１にて冷却液を噴射し、急冷却して焼入れする。

また、熱処理（焼入れ加工）中の熱処理条件を、各測定手段１４，１５，１６で測定し、その測定したデータを監視手段１７へ送信する。監視手段１７では、測定した各熱処理条件が、それぞれの第二上限値と第二下限値の間にあるか否かを監視（判定）する。

図３に示すように、外輪ごとに測定した熱処理条件Ｂが、第二上限値と第二下限値の間にある場合は、そのまま熱処理を継続して行う。しかし、熱処理条件Ｂ´に示すように、第二上限値以上となった場合は、監視装置１７から警告手段１９へと信号を送信し、その信号を受信した警告手段１９は音又は光等による警告を発する。また、熱処理条件が第二下限値以下となった場合も、警告手段１９にて警告を発する。

この警告を確認した作業者は、高周波熱処理装置等に異常がないか、又は熱処理品に品質基準を満たさないものがないかどうかを調査する。警告が発せられたときに熱処理途中であった外輪は熱処理を完了させる。また、上記調査を行うときは、高周波熱処理装置は運転状態であっても、待機状態であってもよい。

図２の実施形態の場合は、上記図１の場合と同様に、測定した熱処理条件が第二上限値以上又は第二下限値以下となった場合は、監視装置１７から警告手段１９へと信号を送信し、その信号を受信した警告手段１９は音又は光等による警告を発する。さらに、この場合、制御手段２０が、監視手段１７からの信号を受けて、誘導加熱コイル１０、高周波電源１２、治具１３又は冷却手段１１等を制御する。そして、第二上限値以上又は第二下限値以下となった熱処理条件を、第二上限値と第二下限値の間に戻すように調整する。この制御手段２０のフィードバック制御によって、熱処理条件を第一上限値と第一下限値の間に確実に維持しつつ連続運転可能となる。

以上、本発明の高周波熱処理方法及びその装置を、等速ジョイント外輪に焼入れを行う場合を一例に挙げて説明したが、焼鈍し又は焼戻しを行う場合にも同様に適用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。

本発明に係る等速ジョイント外輪の高周波熱処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。 前記高周波熱処理装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法を説明するためのグラフである。 一般的な固定式等速ジョイントを示す断面図である。 従来の等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法を説明するためのグラフである。

符号の説明

１０ 誘導加熱コイル
１１ 冷却手段
１２ 高周波電源
１３ 治具
１４ 測定手段
１５ 測定手段
１６ 測定手段
１７ 監視手段
１８ 記憶部
１９ 警告手段
２０ 制御手段

Claims (6)

1. 等速ジョイントの外輪を高周波熱処理する際の熱処理条件に、品質の良否判定を行うための、第一上限値より小さい第二上限値と、第一下限値より大きい第二下限値を予め設定し、前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値と第二下限値の間にあるか否かを監視することを特徴とする等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法。
2. 前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値以上又は第二下限値以下となった場合は、警告信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法。
3. 前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値以上又は第二下限値以下となった場合は、前記熱処理条件を第二上限値と第二下限値の間に戻すように自動的に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の等速ジョイント外輪の高周波熱処理方法。
4. 等速ジョイントの外輪を高周波熱処理する際の熱処理条件を測定する測定手段と、前記熱処理条件の測定値が、品質の良否判定を行うための、第一上限値より小さく設定した第二上限値と、第一下限値より大きく設定した第二下限値の間にあるか否かを監視する監視手段を備えたことを特徴とする等速ジョイント外輪の高周波熱処理装置。
5. 前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値以上又は第二下限値以下となった場合に警告信号を発生させる警告手段を備えた請求項４に記載の等速ジョイント外輪の高周波熱処理装置。
6. 前記熱処理条件の測定値が前記第二上限値以上又は第二下限値以下となった場合に前記熱処理条件を第二上限値と第二下限値の間に戻すように自動的に制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載の等速ジョイント外輪の高周波熱処理装置。

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