JP2010222672A - 大型部品の高周波誘導焼入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼入硬化層の精度が良く、作業性が良く、構造が簡素で安価であり、かつ、長寿命の大型部品の高周波焼入装置を提供する。
【解決手段】 リング形状又は円板形状の大型部品（ワーク）２０の被加熱面（例えば、周溝２０ａ）と高周波誘導加熱コイル３の加熱面とを適当な一定の間隙に保つ手段として、高周波誘導加熱コイル３の加熱面近傍の周面に水平方向追従ローラ４を当接配置すると共に、高周波誘導加熱コイル３の加熱面近傍の大型部品の上面に上下旋回追従ローラ５を当接配置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、大型部品の高周波誘導焼入装置に関し、さらに詳しくは、直径方向の寸法が軸方向の寸法より遥かに大きいリング形状部品又は円板形状部品などの部品（大型部品）の周面の軸方向の所定部分を全周にわたって高周波誘導加熱して冷却することによりその全周を一様な硬度に焼入する高周波誘導焼入装置に関する。

従来、大型部品と呼ばれるものの中で例えばリング形状部品（以下、ワークと記載する）のように直径方向の寸法が軸方向の寸法より遥かに大きな物（部品）の外周面の軸方向の所定の部分の表面焼入を行う場合には、図４に示すような高周波誘導加熱コイル１００を固定配置し、ワーク１０１をその軸線を中心に回転させる方法で高周波誘導加熱を行うことは公知である。この方法は、前記高周波誘導加熱コイル１００をワーク１０１の外周面１０１ａに対して適当な一定の間隔を保ちながらワーク１０１をその軸線を中心に一定の方向に回転させてワークの外周表面に焼入硬化層を形成させる方法である。なお、図４において、１０２は高周波誘導加熱コイル１００の中空部に冷却水（焼入水）を送り込むポンプ、１０３は高周波誘導加熱コイル１００に形成された多数の焼入水噴射孔、１０４は焼入水噴射孔１０３から噴射された焼入水である。また、１０５は高周波電源であり、この高周波電源１０５は電気的に高周波誘導加熱コイル１００に接続されている。この公知方法では、ワーク１０１の外周の焼入最後の部分付近に焼入硬度に至らない部分（以下、ソフトゾーンと記載する）が生じてしまうことも公知である。

なお、ソフトゾーンを解消する高周波誘導焼入方法としては、被焼入物（大型部品）の周曲面に２台の高周波誘導加熱コイルを対向配置させてこの２台の高周波誘導加熱コイルを被焼入物の外周表面に沿って互いに反対方向に移動させ、焼入開始付近と焼入終了付近とにおいては互いの前記高周波誘導加熱コイルの対向する導体部分を、焼入温度に加熱された層が連続するまで接近させ、この焼入温度にまで加熱された層を適当な冷却手段によって冷却する方法がある（例えば、特公昭３６−５０５号参照）。

特公昭３６−５０５号公報

しかしながら、上述の如きソフトゾーンを解消する高周波焼入方法にあっては、次に述べるような種々の問題点がある。

例えば外径が２，０００ｍｍのリング形状部品のワークの外周面に形成されている断面Ｖ字形状の周溝に焼入硬化層を形成させるに際して、Ｖ形状の高周波誘導加熱コイルをワークの断面Ｖ字形状の周溝に対して適当な一定の間隔を保ちながら旋回させるためには、高周波誘導加熱コイルの回転中心とワークの中心（軸線）とを精度良く一致させる必要がある。しかしながら、ワークが大きいため、ワークの取付けに時間がかかるという不具合がある。

また、ワークを精度良く取付けるために取付治具（図示せず）を使用してワークを取付けるようにした場合には、ワークと取付治具との嵌合がきついとワークの焼入完了後に、焼入により歪が発生し、ワークが取付治具から外れなくなるおそれがある。

また、ワークの焼入中に歪が発生し、ワークの外周面又は軸方向に変形が発生すると、高周波誘導加熱コイルの加熱部とワークの断面Ｖ字形状の周溝（被焼入部）との間の間隙が変化するため、焼入硬化層にばらつきが発生するおそれがある。

一方、高周波誘導加熱コイルの加熱面近傍にワーク歪を検出する電気部品を配置し、その電気部品からの電気的信号に基づいて高周波誘導加熱コイルを水平方向、上下方向に移動させて被焼入部に高周波誘導加熱コイルを追従させる方法を採用することが考えられるが、この場合には、経済的な費用が増加するだけでなく、高周波誘導加熱コイルの周囲は、焼入水の飛散及び水蒸気の発生により環境が悪いため、電気部品の劣化を促進するおそれがある。

本発明は、上述の如き実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、焼入硬化層の精度が良く、作業性が良く、構造が簡素で安価であり、かつ、長寿命の大型部品の高周波焼入装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明では、リング形状又は円板形状の大型部品の周面に対向するように２台の高周波誘導加熱コイルを配置し、前記大型部品の周面に沿って前記２台の高周波誘導加熱コイルを前記大型部品の被加熱部に対して一定の間隙を保って互いに反対方向に旋回させながら、前記大型部品の周面の軸方向の所定の部分を高周波誘導加熱して冷却することにより、前記大型部品の全周にわたって一様な焼入硬化層を形成する高周波誘導焼入装置において、２台のディスクトランスと、前記２台のディスクトランスにそれぞれ取付けられた高周波誘導加熱コイルと、前記２台のディスクトランスにそれぞれ取付けられた水平方向追従ローラと、前記２台のディスクトランスにそれぞれ取付けられた上下旋回追従ローラとを備え、それぞれの高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱される前記大型部品の被加熱部の近傍に位置する前記大型部品の周面に前記水平方向追従ローラを当接配置すると共に、それぞれの高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱される前記大型部品の被加熱部の近傍に位置する前記大型部品の上面に前記上下旋回追従ローラを当接配置し、前記水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラと前記高周波誘導加熱コイルとからそれぞれ成る２つの組合体を前記大型部品の周面に沿って互いに反対方向に旋回させることにより、前記水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラが転動する前記大型部品の被焼入部近傍の大型部品周面及び大型部品上面に対して前記高周波誘導加熱コイルを追従させるようにしている。
また、本発明では、前記水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラが転動する前記大型部品の被焼入部近傍の大型部品周面及び大型部品上面に対して前記高周波誘導加熱コイルを追従させるための機構を、水平方向追従機構と、上下旋回追従機構とで構成し、前記水平方向追従機構は、前記高周波誘導加熱コイルと同じ側面の前記ディスクトランスの横部に取付けられた前記水平方向追従ローラに水平方向移動装置により水平方向に力を発生させ、前記水平方向追従ローラを前記大型部品の周面に転動させながら旋回させる機構から成り、前記上下旋回追従機構は、前記高周波誘導加熱コイルと同じ側面の前記ディスクトランスの横部に取付けられた前記上下旋回追従ローラを前記大型部品の上面においてに転動させながら旋回させるために、前記高周波誘導加熱コイルを含む上下旋回追従ユニットの重心を前記上下旋回追従機構の旋回支点よりも前記高周波誘導加熱コイルの側の位置に配置して成る機構であるようにしている。
また、本発明では、前記水平方向移動装置に発生させる力をＦとし、前記上下旋回追従ユニットの重さをＷとし、前記上下旋回追従機構の旋回軸の旋回支点を通る鉛直線から前記上下旋回追従ユニットの重心を通る鉛直線までの距離をＡとし、前記上下旋回追従機構の旋回軸の旋回支点を通る鉛直線から前記水平方向追従ローラに加わる力点を通る鉛直線までの距離をＢとし、前記上下旋回追従機構の旋回軸の旋回支点を通る鉛直線から前記上下旋回追従ローラに加わる力点を通る鉛直線までの距離をＣとし、前記大型部品と前記水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラとのすべり摩擦係数をμとし、水平方向追従ユニットの転がり摩擦係数をμ’とすると、前記Ｆが、
｛μ’＋（Ａ／Ｃ）・μ｝Ｗ＜Ｆ＜（Ａ／Ｂ）・（Ｗ／μ）
の関係が成り立つように設定するようにしている。

請求項１に記載の本発明によれば、リング形状又は円板形状の大型部品（ワーク）の被加熱面と高周波誘導加熱コイルの加熱面とを適当な一定の間隙に保つ手段として、高周波誘導加熱コイルの加熱面近傍の周面に水平方向追従ローラを当接配置すると共に、高周波誘導加熱コイルの加熱面近傍の大型部品の上面に上下旋回追従ローラを当接配置するようにしており、さらに高周波誘導加熱コイルと水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラが一体の加熱ユニットになっているため、水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラによるガイド作用により高周波誘導加熱コイルと大型部品との高精度の芯出し作業が不要になるになるばかりでなく、大型部品の焼入中に歪が発生した場合でも、水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラが転動する大型部品の被焼入部近傍のワーク周面及びワーク上面に対して高周波誘導加熱コイルが追従して移動するため、高周波誘導加熱コイルの加熱面と大型部品の被焼入面との間の間隙を常に一定に保つことができる。また、大型部品とそれを保持する取付治具は、取付位置を高精度に保つために両者の嵌合をきつくする必要がないため、大型部品の焼入完了後に焼入による歪が発生した場合でも、大型部品を取付治具から容易に取外すことができる。故に、大型部品の取付治具への取付時間及び取外時間を大幅に短縮することができて作業性が良いと共に、焼入中に焼入歪が発生しても精度良く被焼入面の焼入を行うことができる。

また、請求項２に記載の本発明によれば、水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラが転動する大型部品の被焼入部近傍の大型部品周面及び大型部品上面に対して前記高周波誘導加熱コイルを追従させるための機構（高周波誘導加熱コイルの加熱面を大型部品の被焼入部に追従させるための機構）を、水平方向追従機構と上下旋回追従機構とで構成し、高周波誘導加熱コイルの加熱面近傍の大型部品の周面（ワーク周面）に沿って水平方向追従ローラを転動させるため、水平方向移動装置より水平方向追従ローラに力を作用せしめる一方、上下旋回追従機構に関しては、ディスクトランス及び高周波誘導加熱コイルを含む上下旋回追従ユニットの重心を上下旋回追従機構の旋回支点よりも高周波誘導加熱コイルの側の位置に配置するようにしているので、上下方向旋回追従機構の旋回支点と上下旋回追従ユニットの重心の位置を調整することにより、上下旋回追従ローラの転動面にかかる力を調整することができる。

また、本発明によれば、水平方向追従機構及び上下旋回追従機構とも大型部品の変形（ワークの変形）等による水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラの力点位置の変化量を検出する電気部品を配置するようにしていないので、焼入水の飛散及び冷却中に発生する水蒸気等による電気部品の劣化が発生しない。また、高周波誘導加熱コイルの加熱部と旋回支点との距離を上下追従量に比較して十分に長く設定することが可能であり、上下の直線運動を旋回運動に変えることで動きが滑らかになるだけでなく、機構が簡素で安価であるという利点がある。しかも、長寿命の大型部品の高周波焼入装置を提供できるという利点もある。

また、請求項３に記載の本発明によれば、水平方向移動装置に発生させる力Ｆを特定の範囲内に設定するようにしたものであるから、水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラが転動する大型部品の被焼入部近傍のワーク周面及びワーク上面に対して高周波誘導加熱コイルを追従させて移動させることができるため、大型部品の焼入中に歪が発生した場合であっても高周波誘導加熱コイルの加熱面と大型部品の被焼入面との間の間隙を常に一定に保つことができる。

本発明の一実施形態に係る大型部品の高周波誘導焼入装置を概念的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る大型部品の高周波誘導焼入装置の水平方向追従機構及び上下旋回追従機構の側面図である。 本発明の一実施形態に係る大型部品の高周波誘導焼入装置の側面図である。 従来の大型部品の高周波誘導焼入装置の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る大型部品の高周波焼入装置１について図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施形態の高周波焼入装置１は、大型部品としてのリング形状部品の外周面の周溝に焼入硬化層を形成するためのものである。すなわち、本実施形態の高周波焼入装置１（図３参照）は、リング形状の大型部品（ワーク２０）の周面に対向するように２台の高周波誘導加熱コイル３ａ，３ｂを配置し、ワーク２０の周面に沿って２台の高周波誘導加熱コイル３ａ，３ｂをワーク２０の被加熱部２０ａ（具体的には、ワーク２０の周溝２０ａ）に対して一定の間隙を保って互いに反対方向に旋回させながら、ワーク２０の周面の軸方向の所定の部分を高周波誘導加熱して冷却することにより、ワーク２０の周溝２０ａの全周にわたって一様な焼入硬化層を形成するものである。

図１は、本発明の一実施形態に係る大型部品の高周波焼入装置１（図３参照）の概念平面図を示すものであって、Ｓ位置にある２台のディスクトランス（カレントトランス）２ａ，２ｂの横部にはそれぞれ高周波誘導加熱コイル３ａ，３ｂが取付けられている。Ｓ位置において隣接して配置される２台の高周波誘導加熱コイル３ａ，３ｂは、一定時間にわたり停止加熱後、一定速度で互いに反対方向へ図示しない移動冷却ジャケットから焼入水を大型部品であるリング形状部品（以下、ワーク２０と記載する）に噴射しながらＥ位置（Ｓ位置とは略１８０°対向する位置）まで移動加熱を行う。そして、Ｅ位置で２台の高周波誘導加熱コイル３ａ，３ｂは停止し、移動冷却ジャケットから焼入水をワーク２０の被焼入部２０ａに噴射しながら一定時間にわたり停止加熱を行うようになっている。そして、停止加熱終了後、図示しない停止冷却ジャケットより冷却水（焼入水）をワーク２０の停止加熱部に噴射してこの停止加熱部を冷却する。その後、２台の高周波誘導加熱コイル３ａ，３ｂは、再度、反対方向へ移動し、元のＳ位置に戻るように構成されている。

図２は、本発明の一実施形態に係る大型部品の高周波焼入装置１の水平方向追従機構及び上下旋回追従機構の側面図であり、これらの機構は横置き型ディスクトランス（横置き型カレントトランス）２を備えている。そして、横置き型ディスクトランス２の横部２’にはその中央部に高周波誘導加熱コイル３が取付けられると共に、横置き型ディスクトランス２の上部には水平方向追従ローラ４と上下旋回追従ローラ５とがブラケット７ａ，７ｂ，７ｃを介して取付けられ、水平方向追従ローラ４及び上下旋回追従ローラ５が高周波誘導加熱コイル３の上方位置に配置されている。なお、高周波誘導加熱コイル３，水平方向追従ローラ４，及び上下旋回追従ローラ５の３部品から成る組合体は一体としての動きをするため、これらの３部品から成る組合体を加熱ユニット６と呼ぶ。一方、上述の水平方向追従ローラ４は、それぞれの高周波誘導加熱コイル３（３ａ，３ｂ）にて高周波誘導加熱されるワーク２０の被加熱部（周溝）２０ａの近傍に位置するワーク２０の周面に当接配置されると共に、上述の上下旋回追従ローラ５は、それぞれの高周波誘導加熱コイル３（３ａ，３ｂ）にて高周波誘導加熱されるワーク２０の被加熱部（周溝）２０ａの近傍に位置するワーク２０の上面に当接配置されるようになっている。かくして、水平方向追従ローラ４及び上下旋回追従ローラ５と高周波誘導加熱コイル３とからそれぞれ成る２つの組合体（加熱ユニット６）をワーク２０に対して互いに反対方向に旋回させることにより、水平方向追従ローラ４及び上下旋回追従ローラ５が転動するワーク２０の周溝２０ａ（被焼入部）近傍のワーク周面及びワーク上面に対して高周波誘導加熱コイル３（３ａ，３ｂ）が追従し、ひいては、水平方向追従ローラ４及び上下旋回追従ローラ５と一体となって移動する高周波誘導加熱コイル３（３ａ，３ｂ）の加熱部が前記ワーク２０の周溝２０ａに対して常に一定の間隔をもって追従するように構成されている。

水平方向追従ローラ４及び上下旋回追従ローラ５が転動するワーク２０の周溝２０ａ（被焼入部）近傍のワーク周面及びワーク上面に対して高周波誘導加熱コイル３（３ａ，３ｂ）をそれぞれ追従させるための機構は、水平方向追従機構と、上下旋回追従機構とでそれぞれ構成されている。上述の水平方向追従機構は、高周波誘導加熱コイル３と同じ側面のディスクトランス２の横部２’に取付けられた水平方向追従ローラ４に水平方向移動装置９により水平方向に押し付け力（押圧力）を発生させ、後述の如く前記水平方向追従ローラ４をワーク２０の周面に転動させながら旋回させる機構から成る。また、上述の上下旋回追従機構は、前記高周波誘導加熱コイル３と同じ側面のディスクトランス２の横部２’に取付けられた上下旋回追従ローラ５をワーク２０の上面において転動させながら旋回させるために、高周波誘導加熱コイル３を含む上下旋回追従ユニットＬの重心Ｍを上下旋回追従機構の旋回支点Ｎよりも前記高周波誘導加熱コイルの側の位置に配置して成る機構である。

上述のディスクトランス２はディスクトランス取付ベース８に取付けられており、このディスクトランス２には、図示を省略したがディスクトランス２に高周波電流を供給する高周波ケーブル、並びに、ディスクトランス２及び高周波誘導加熱コイル３を冷却するための冷却液を供給或いは排出する複数の冷却液ホースが接続されている。さらに、高周波誘導加熱コイル３には、加熱された部位を冷却するための焼入水を噴射する図示しない複数の水冷ジャケットが取付けられており、また、焼入水を供給する複数の焼入水ホースもディスクトランス２の上部に取付けられている。かくして、ディスクトランス２，加熱ユニット６，ブラケット７ａ〜７ｃ，ディスクトランス取付ベース８，このディスクトランス取付ベース８に取付けられた水平方向ガイド機構１０ａ，高周波供給ケーブル及び各種のホース等により水平方向追従ユニットＫが構成されている。

水平方向追従ユニットＫの下部においては、水平方向に水平方向追従ユニットＫを駆動させる水平方向移動装置９、及び、上述の水平方向ガイド機構１０ａを案内する水平方向ガイド機構１０ｂ（なお、これらのガイド機構１０ａ，１０ｂは、転がり摺動機構である）が上下旋回ベース１１に取付けられており、更に上下旋回ベース１１の下部においては、上下旋回機構１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及びストッパ１３，１３がベース１４に取付けられている。なお、図２において、１２ａは上下旋回ベース１１に取付けられた旋回ブロック、１２ｂはベース１４に取付けられた旋回ブロック、１２ｃは旋回ブロック１２ａ，１２ｂを互いに旋回自在に支持する旋回軸である。かくして、上述の水平方向追従ユニットＫの水平方向移動装置９，水平方向ガイド機構１０ｂ，上下旋回ベース１１，及び上下旋回機構の旋回ブロック１２ａによって上下旋回追従ユニットＬが構成されている。

図３は、２台の上下旋回追従ユニットＬａ，Ｌｂをワーク外周面に沿って互いに反対方向に旋回させ、またワーク２０を上下方向に移動させるための機構を示すものであり、これらの機構は以下のように構成されている。

ベース面２６に円筒支柱１６が取付けられており、その円筒支柱１６の外側には上下２個の旋回輪１７１，１７２が取付けられ、これらの旋回輪１７１，１７２は、図示しない軸受を介して円筒支柱１６と同心になっている。また、上下２台の旋回輪１７１，１７２の上面１７１ａ，１７２ａには、それぞれに旋回ビーム１８１，１８２が取付けられている。そして、それぞれの旋回ビーム１８１，１８２の上部には、前記の上下旋回追従ユニットＬ（Ｌａ、Ｌｂ）を水平移動可能に支持する水平方向ガイド機構１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが取付けられており、高周波誘導加熱コイル３ａ，３ｂの加熱部とワーク２０の被加熱部（周溝）２０ａとが水平方向で適当な一定の間隔になる位置で図示しないクランプ機構によって上下旋回追従ユニットＬａ，Ｌｂが水平方向で固定されるようになっている。

一方、ワーク２０はワーク取付治具２１に取付けられるようになっており、ワーク２０の概略の芯出しのために、ワーク取付治具２１には１２０°間隔の３箇所に位置決めピン２２がワーク２０の内周面と所定の間隔が確保されるように取付けられている。そして、このワーク取付治具２１は、治具取付板２３に取付けられている。治具取付板２３には、上下動のガイド軸２４、２４及び上下方向移動装置２５が円筒支柱１６の上部１６ａに取付けられており、高周波誘導加熱コイル３ａ，３ｂの加熱部とワーク２０の被加熱部（周溝）２０ａが垂直方向で適当な一定の間隔になる位置で図示しないクランプ機構によってワーク２０が垂直方向で固定されるようになっている。

また、既述の２台の旋回ビーム１８１，１８２は、図示しない駆動源にて、所定の焼入開始位置Ｓから互いに反対方向に所定の速度で旋回し、所定の焼入終了位置Ｅにおいて停止されるように構成されている。

次に、水平方向追従ローラ４及び上下旋回追従ローラ５の追従動作に関して説明すると、以下の通りである。まず、既述の如く、図２に示すように上下旋回追従ユニットＬの重心Ｍが上下旋回追従機構を構成する旋回軸１２ｃの旋回支点Ｎよりも高周波誘導加熱コイル３の側の位置に配置されるようになっている。この場合、上下旋回追従ユニットＬの重さをＷとし、上下旋回追従ユニットＬの重心Ｍを通る鉛直線と旋回軸１２ｃの旋回支点Ｎを通る鉛直線との間の距離をＡとし、旋回軸１２ｃの旋回支点Ｎを通る鉛直線と水平方向追従ローラ４に加わる力点を通る鉛直線との間の距離をＢとし、旋回軸１２ｃの旋回支点Ｎを通る鉛直線と上下旋回追従ローラ５に加わる力点を通る鉛直線との間の距離をＣとし、水平方向追従ローラ４に作用する力をＦｘとし、上下旋回追従ローラ５に作用する力をＦｙとし、水平方向追従ローラ４及び上下旋回追従ローラ５とワーク２０との間のすべり摩擦係数をμとすると、
Ｗ・Ａ＞Ｆｘ・μ・Ｂ ……… （１）
である必要がある。
次に、水平方向追従ユニットＫの重さをＷ’とし、水平方向追従ユニットＫが水平方向ガイド機構１０ａ，１０ｂによって水平方向に移動する時の転がり摩擦係数をμ’とすると、水平方向移動装置９の発生力Ｆは、
Ｆ＞Ｗ’・μ’＋Ｆｙ・μ ……… （２）
である必要がある。
水平方向追従ローラ４に作用する力Ｆｘは、
Ｆｘ＝Ｆ ……… （３）
である。
また、上下旋回追従ローラ５に作用する力Ｆｙと上下旋回追従ユニットＬの重さＷとの関係は、
Ｗ・Ａ＝Ｆｙ・Ｃ ……… （４）
である。
故に、（１）式、（３）式より、
Ｗ・Ａ＞Ｆ・μ・Ｂ ……… （５）
となる。
また、（２）式、（４）式より、
Ｆ＞Ｗ’・μ’＋ ｛（Ｗ・Ａ）／Ｃ｝・μ ……… （６）
となる。
また、（５）式、（６）式より、
μ’・Ｗ’＋（Ａ／Ｃ）・μ・Ｗ＜Ｆ＜（Ａ／Ｂ）・（Ｗ／μ） ……… （７）
となる。
ここで、Ｗ≒Ｗ’とすると、（７）式は、
｛μ’＋（Ａ／Ｃ）・μ｝Ｗ＜Ｆ＜（Ａ／Ｂ）・（Ｗ／μ） ……… （８）
となる。
故に、水平方向移動装置９に発生させる力Ｆは、（８）式に示すように２つの異なる数式の間に存在する。

すなわち、水平方向移動装置９に発生させる力Ｆは、高周波誘導加熱コイル及びディスクトランス等を水平方向に移動させるのに必要な力（Ｗ・μ’）及び上下旋回追従ローラの転動面に作用するすべり摩擦力｛（Ａ／Ｃ）・Ｗ・μ｝の合計値より大きく、また上下旋回追従ユニットの重心を上下旋回機構の旋回支点から高周波誘導加熱コイル側にある一定距離以上離れた位置に配置することにより発生するモーメントによる力｛（Ａ／Ｂ）・Ｗ｝が水平方向追従ローラのワーク周面に作用するすべり摩擦力（Ｆ・μ）より大きな下向きの力を水平方向追従ローラに作用させる必要がある。

ちなみに、本発明の図３に示す一実施形態において各緒元の値を、Ｗ＝７０ｋｇ、Ａ＝１００ｍｍ、Ｂ＝４９０ｍｍ、Ｃ＝５００ｍｍ、μ＝０．３、μ’＝０．０２とすると、
｛０．０２＋（１００／５００）×０．３｝×７０ｋｇ＜Ｆ＜（１００／４９０）×（７０／０．３）ｋｇ
すなわち、
５．６ｋｇ＜Ｆ＜４７．６ｋｇ
となる。

このような構成の高周波焼入装置１によれば、焼入硬化層の精度を良好にし得て一様な焼入硬化層を形成することができ、作業性を良くすることができ、構造が簡素で安価であり、かつ長寿命化を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、ワーク２０の外周面の周溝２０ａを被焼入部としたが、周溝２０ａではなく、ワーク２０の円筒状周面を被焼入部とする場合にも本発明を適用可能であり、また、リング形状の大型部品に限らず、円板形状の大型部品の周面を被焼入部とする場合にも本発明を適用可能である。また、記述の実施形態においてはワーク２０の外周面を高周波焼入する場合について述べたが、ワーク２０の内周面を高周波焼入する場合にも本発明を適用可能である。なお、この場合、水平方向追従ローラ４をワーク２０の内周面に当接配置して、水平方向移動装置９にてワーク２０の内周面に水平方向追従ローラ４を介して引っ張り力を作用させるようにすればよい。

１ 高周波誘導焼入装置
２，２ａ，２ｂ ディスクトランス（カレントトランス）
３，３ａ，３ｂ 高周波誘導加熱コイル
４ 水平方向追従ローラ
５ 上下旋回追従ローラ
６ 加熱ユニット
８ ディスクトランス取付ベース
９ 水平方向移動装置
１０ａ，１０ｂ 水平方向ガイド機構
１１ 上下旋回ベース
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 上下旋回機構
１７１，１７２ 旋回輪
１８１，１８２ 旋回ビーム
２０ ワーク（リング形状の大型部品）
２０ａ 被焼入部（周溝）
Ｋ 水平方向追従ユニット
Ｌ 上下旋回追従ユニット
Ｍ 上下旋回追従ユニットの重心
Ｎ 上下方向旋回追従機構の旋回支点

Claims (3)

1. リング形状又は円板形状の大型部品の周面に対向するように２台の高周波誘導加熱コイルを配置し、前記大型部品の周面に沿って前記２台の高周波誘導加熱コイルを前記大型部品の被加熱部に対して一定の間隙を保って互いに反対方向に旋回させながら、前記大型部品の周面の軸方向の所定の部分を高周波誘導加熱して冷却することにより、前記大型部品の全周にわたって一様な焼入硬化層を形成する高周波誘導焼入装置であって、
   ２台のディスクトランスと、
   前記２台のディスクトランスにそれぞれ取付けられた高周波誘導加熱コイルと、
   前記２台のディスクトランスにそれぞれ取付けられた水平方向追従ローラと、
   前記２台のディスクトランスにそれぞれ取付けられた上下旋回追従ローラと、
   を備え、
   それぞれの高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱される前記大型部品の被加熱部の近傍に位置する前記大型部品の周面に前記水平方向追従ローラを当接配置すると共に、それぞれの高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱される前記大型部品の被加熱部の近傍に位置する前記大型部品の上面に前記上下旋回追従ローラを当接配置し、
   前記水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラと前記高周波誘導加熱コイルとからそれぞれ成る２つの組合体を前記大型部品の周面に沿って互いに反対方向に旋回させることにより、前記水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラが転動する前記大型部品の被焼入部近傍の大型部品周面及び大型部品上面に対して前記高周波誘導加熱コイルを追従させるようにしたこと、
   を特徴とする大型部品の高周波焼入装置。
2. 前記水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラが転動する前記大型部品の被焼入部近傍の大型部品周面及び大型部品上面に対して前記高周波誘導加熱コイルを追従させるための機構を、水平方向追従機構と、上下旋回追従機構とで構成し、
   前記水平方向追従機構は、前記高周波誘導加熱コイルと同じ側面の前記ディスクトランスの横部に取付けられた前記水平方向追従ローラに水平方向移動装置により水平方向に力を発生させ、前記水平方向追従ローラを前記大型部品の周面に転動させながら旋回させる機構から成り、
   前記上下旋回追従機構は、前記高周波誘導加熱コイルと同じ側面の前記ディスクトランスの横部に取付けられた前記上下旋回追従ローラを前記大型部品の上面においてに転動させながら旋回させるために、前記高周波誘導加熱コイルを含む上下旋回追従ユニットの重心を前記上下旋回追従機構の旋回支点よりも前記高周波誘導加熱コイルの側の位置に配置して成る機構であること、
   を特徴とする請求項１に記載の大型部品の高周波焼入装置。
3. 前記水平方向移動装置に発生させる力をＦとし、前記上下旋回追従ユニットの重さをＷとし、前記上下旋回追従機構の旋回軸の旋回支点を通る鉛直線から前記上下旋回追従ユニットの重心を通る鉛直線までの距離をＡとし、前記上下旋回追従機構の旋回軸の旋回支点を通る鉛直線から前記水平方向追従ローラに加わる力点を通る鉛直線までの距離をＢとし、前記上下旋回追従機構の旋回軸の旋回支点を通る鉛直線から前記上下旋回追従ローラに加わる力点を通る鉛直線までの距離をＣとし、前記大型部品と前記水平方向追従ローラ及び上下旋回追従ローラとのすべり摩擦係数をμとし、水平方向追従ユニットの転がり摩擦係数をμ’とすると、前記Ｆが、
   ｛μ’＋（Ａ／Ｃ）・μ｝Ｗ＜Ｆ＜（Ａ／Ｂ）・（Ｗ／μ）
   の関係が成り立つように設定することを特徴とする請求項２に記載の大型部品の高周波焼入装置。
   

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