JP2023151305A - 誘導加熱焼入方法及び誘導加熱焼入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産サイクルタイムを短縮する誘導加熱焼入方法及び誘導加熱焼入装置を提供する。【解決手段】複数の板状部材を治具上に並列に載置し、１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を一度に誘導加熱する。また、１つの焼入コイルを挟んで、複数の板状部材を、その端部同士が対向するように、前記治具上に各々並列に二列載置し、前記治具を移動させることにより、前記１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を列毎に一度に誘導加熱する。【選択図】図１

Description

本発明は、板状部材の端部を焼入れする誘導加熱焼入方法及び誘導加熱焼入装置に関する。

従来、部分的に焼入れが必要な部材を誘導加熱する場合、被処理物である部材の形状と焼入れ対象領域の形状に合わせた誘導子を用いて、被処理物を１つずつ個別に誘導加熱を行い、焼入れすることが行われている（特許文献１～３参照）。

特許文献１には、薄板製物品１０又は４０に細長形状で画定されている１つの被加熱領域１１又は複数の被加熱領域４１、４２に誘導作用部２１又は５１、５２を対峙させ、この誘導作用部に高周波電流を通電することで、前記１つ又は複数の被加熱領域の全域を同時に誘導加熱することが記載されている（要約、請求項１、２；図１、４参照）。

特許文献２には、素材領域Ｍとこの素材領域Ｍに段差部６を介して隣接する加工領域Ｎとを有するポールパーキング等の段差付き部材１を焼入対象物とし、前記段差付き部材の加工領域を高周波焼入するための方法であって、前記素材領域Ｍの一部箇所であって、かつ前記段差部６の近傍箇所に一対の電極接触子７，８を当接させて前記加工領域Ｎに直接通電することにより前記加工領域Ｎを加熱し、次いで所要の焼入温度に加熱された前記加工領域Ｎを焼入冷却液９にて冷却することにより前記加工領域に焼入硬化層Ｓを形成するようにする段差付き部材の高周波焼入方法が記載されている（要約、請求項１、３；図１、２参照）。

特許文献３には、第１側面部１１と第２側面部１２とが角部１３で隣接し、上記第１側面部１１に上記角部１３から離間して凹部が設けられ、上記第１及び第２側面部１１、１２並びに上記凹部１４が長手方向に連続した長尺材１０に対して、上記第１側面部１１及び上記凹部１４を誘導加熱するために、上記第１側面１１に対向する広幅導体２４と、上記凹部１４に対向する上記広幅導体２４より上記凹部１４側へ突出した狭幅導体２３とを上記長手方向に沿って配設する長尺材１０の加熱コイル２１を用いる誘導加熱焼入方法が記載されている（要約、請求項１；図１参照）。

一方、誘導加熱焼入れを効率的に行うために、複数の被処理物を同時に焼入れすることも行われている（特許文献４、５参照）。

特許文献４には、被処理物である台金８を複数枚積み重ね、その上下面に電極４、５を圧接し、台金８の外周部をケースで略密閉状態に覆い、このケース内に不活性ガスを供給し、その後、電前記電極間に高周波電流を供給して台金８を焼入れすることが記載されている（要約、請求項１、図１参照）。

特許文献５には、被処理物１０の複数体１３，１４を夫々の焼入れ対象領域１１が直列無端状に連なる閉電路が形成されるような導通取合１５で且つ各体間の位置関係が固定されるように相互連結して被処理物集合体１３＋１４の形に仮組みし、該集合体の軸線と同方向の磁束が生じる誘導子１７を該集合体の外側に配置して誘導子１７に高周波通電することにより、誘導子の被処理物との結合度の指標である結合係数を高めた態様で上記閉電路を周回する誘導電流を生じさせて複数体の焼入れ対象領域１１，１１を同時に焼入れすることが記載されている（要約、請求項１；図１参照）。
また、特許文献５には、「上述したような従来の薄鋼板成形品の焼入れ方法では、何れの場合も、被処理物が単一である。このため、多数の物品を処理する場合、一つずつ処理していたのでは時間が掛かり、単に処理本数を増やして並列処理や並行処理を行ったのでは、その分だけ設備費等が嵩んでしまう。」（段落［０００６］）と記載されている。

特開２００５－０５４２２５号公報 特開２００５－１０５３０１号公報 特開２０１３１８２８４０号公報 特開平７－２１６４５７号公報 特開２００８－４５１８３号公報

特許文献１～３に記載された焼入方法は、被処理物を１つずつ個別に焼入れする方法である。したがって、生産効率を上げることができず、大量生産に向かないという問題がある。
特許文献４、５には、複数の被処理物を一括して焼入れすることが記載されている。
しかし、特許文献４に記載された焼入方法は、圧接可能な一定の厚みを有する台金等の被処理物に適用されるものであって、様々な形状を有する板状部材に汎用性があるとはいえない。また、処理雰囲気を密閉し不活性ガスに置き換える前処理が必要であるから、生産効率を上げることが困難である。
特許文献５に記載された焼入処理は、複数の被処理物の複数体を直列無端状に連なる閉電路が形成されるような導通取合で、且つ各体間の位置関係が固定されるように被処理物集合体を組み立てる複雑な前工程を経ることが必要である。したがって、この処理も汎用性に欠け、生産効率を上げることが難しい。
また、特許文献５には、従来技術として、多数の薄鋼板成形品（板状部材）の焼入れ方法として並列処理が記載されているが、具体的な処理方法は示されていない。

本発明は上記の問題に鑑み、複数の板状部材の部分的な焼入れを効率よく行うことができる誘導加熱焼入方法及び誘導加熱焼入装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
（１）板状部材の端部を高周波誘導加熱により焼入れする誘導加熱焼入方法であって、複数の板状部材を治具上に並列に載置し、１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を一度に誘導加熱する、誘導加熱焼入方法。
（２）前記１つの焼入コイルを挟んで、複数の板状部材を、その端部同士が対向するように、前記治具上に各々並列に二列載置し、前記治具を移動させることにより、前記１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を列毎に一度に誘導加熱する、前記（１）に記載の誘導加熱焼入方法。

（３）１つの焼入コイルと、
前記焼入コイルを挟んで、複数の板状部材を、その端部同士が対向するように各々並列に載置する２つのラインを設けた治具と、
前記治具の第一のラインにおける複数の板状部材の端部を前記焼入コイルにより高周波焼入れする焼入位置と、第二のラインにおける別の複数の板状部材の端部を前記焼入コイルにより高周波焼入れする焼入位置との間で移動させる移動機構と、
前記それぞれのラインにおける高周波焼入れされた複数の板状部材を搬出させる着脱機構と、を有し、
前記着脱機構は、前記第一のラインにおける複数の板状部材の端部が前記焼入位置にある間に、前記第二のラインにおける焼入れされた複数の板状部材を搬出し、新たな焼入対象である複数の板状部材を、それらの端部が前記第一のラインにおける複数の板状部材の端部と対向するように並列に前記第二のラインに載置する機構、及び前記第二のラインにおける複数の板状部材の端部が前記焼入れ位置にある間に、前記第一のラインにおける焼入れされた複数の板状部材を搬出し、新たな焼入対象である複数の板状部材を、それらの端部が前記第二のラインにおける複数の板状部材の端部と対向するように並列に前記第一のラインに載置する機構を有する、誘導加熱焼入装置。
（４）第一のラインにおける前記焼入位置と、第二のラインにおける前記焼入位置との間には、前記焼入コイルによる誘導加熱時の誘導磁界が干渉しない距離が確保されている、前記（３）に記載された誘導加熱焼入装置。

本発明によると、複数の板状部材の部分焼入れを、特別な前工程を要することなく行うことができるから、生産効率が向上した誘導加熱焼入方法及び誘導加熱焼入装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る誘導加熱焼入装置の概略平面図 本発明の一実施形態に係る誘導加熱焼入装置の焼入れ位置及び脱着位置を示す概略平面図

（誘導加熱焼入方法）
本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）に係る誘導加熱焼入方法は、板状部材の端部を高周波誘導加熱により焼入れする誘導加熱焼入方法であって、複数の板状部材を治具上に並列に載置し、１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を一度に誘導加熱する方法である。
このように、１つの焼入コイルで、一度に、誘導加熱焼入するため、特別な前工程を要することなく行うことができるから、生産効率が向上する。

本実施形態に係る誘導加熱焼入方法は、より詳しくは、前記１つの焼入コイルを挟んで、複数の板状部材を、その端部同士が対向するように、治具上に各々並列に二列載置し、前記治具を移動させることにより、前記１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を列毎に一度に誘導加熱する方法である。
このように、１つの焼入コイルで、二列載置した複数の板状部材を列毎に一度に誘導加熱するため、更に、生産効率が向上する。

以下、本実施形態に係る焼入方法を、図１に基づいて、具体的に説明する。
（１）治具上に設けた２つのライン（以下、「第一のライン」及び「第二のライン」という。）に、それぞれ複数の板状部材を、焼入対象部位である端部が向かい合うように並列に二列載置する。
（２）一つの焼入コイルと前記治具を相対的に移動し、前記一つ焼入コイルで第一のライン（図では「Ａライン」で示す。以下、同様。）における複数の板状部材の端部を一度に誘導加熱し、冷却することにより焼入れを完了する（冷却ジャケットは不図示）。その間、第二のライン（図では「Ｂライン」で示す。以下、同様。）に載置された複数の板状部材は、前記焼入コイルが第一のライン上の誘導加熱時に発生する誘導磁界に影響されない。
（３）次に、前記一つの焼入コイルと前記治具を相対的に移動し、前記焼入コイルで第二のラインにおける複数の板状部材の端部を一度に誘導加熱し、冷却することにより焼入れを完了する。その間に、第一のラインにおける焼入れが完了した複数の板状部材を搬出し、新たな焼入対象である複数の板状部材を第一のラインに載置する。新たに載置された複数の板状部材も、前記焼入コイルが第二のライン上の誘導加熱時に発生する誘導磁界に影響されない。
（４）再び、前記焼入コイルと前記治具を相対的に移動することにより、前記焼入コイルで第一のラインにおける複数の板状部材の端部を一度に誘導加熱し、冷却することにより焼入れを完了する。その間に、第二のラインにおける焼入れが完了した複数の板状部材を搬出し、新たな焼入対象である複数の板状部材を第二のラインに載置する。
（５）以下、（３）、（４）の工程を所望の回数繰り返して行い、所望の数の焼入製品が得られたところで生産を停止する。

（板状部材）
板状部材の材質は、焼入れ可能なものであればよく、限定されないが、鋼部材が好ましく、本実施形態の方法及び装置は、例えば、機械構造用炭素鋼であるＳ４８Ｃ（Ｃ：０．４５～０．５１、Ｓｉ：０．１５～０．３５、Ｍｎ：０．６０～０．９０、Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３５以下）の焼入れに採用できる。

（誘導加熱焼入装置）
本実施形態に係る誘導加熱焼入装置の概略平面図を図１に示す。
この装置は、１つの焼入コイルと、前記焼入コイルを挟んで、複数の板状部材を、その端部同士が対向するように各々並列に載置する２つのラインを設けた治具と、前記治具の第一のラインにおける複数の板状部材の端部を前記焼入コイルにより高周波焼入れする焼入位置と、第二のラインにおける別の複数の板状部材の端部を前記焼入コイルにより高周波焼入れする焼入位置との間で移動させる移動機構（図示せず）と、前記それぞれのラインにおける高周波焼入れされた複数の板状部材を搬出させる着脱機構（図示せず）と、を有する。

図２に基づき、前記移動機構と前記着脱機構について説明する。
図２の左図は、図示しない移動機構により、治具と１つの焼入コイルが相対的に移動され、第一のラインに載置された複数の板状部材の端部が前記１つの焼入コイルによる焼入位置にある状態を示す。
この状態にある間に、図示しない着脱機構により、第二のラインに焼入れが完了した複数の板状部材が載置されている場合、それらを搬出し、新たな焼入対象部材を載置する。
図２の右図は、図示しない移動機構により、治具と１つの焼入コイルが相対的に移動され、第二のラインに載置された複数の板状部材の端部が前記１つの焼入コイルによる焼入位置にある状態を示す。
この状態にある間に、図示しない着脱機構により、第一のラインに焼入れが完了した複数の板状部材が載置されている場合、それらを搬出し、新たな焼入対象部材を載置する。

すなわち、前記着脱機構は、前記第一のラインにおける複数の板状部材の端部が前記焼入位置にある間に、前記第二のラインにおける焼入れされた複数の板状部材を搬出し、新たな焼入対象である複数の板状部材を、その端部同士が対向するように並列に第二のラインに載置する機構、及び前記第二のラインにおける複数の板状部材の端部が前記焼入れ位置にある間に、前記第一のラインにおける焼入れされた複数の板状部材を搬出し、新たな焼入対象である複数の板状部材を、その端部同士が対向するように並列に第一のラインに載置する機構を有している。

焼入コイルは、通常、高周波電源、冷却装置等と連結して構成されている。そのため、前記移動機構は、一つの焼入コイルを固定し、治具を移動させる機構であることが好ましいが、治具を固定し、一つの焼入コイルを移動させてもよい。
また、焼入コイルは、複数の板状部材を治具上に並列に載置し、１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を一度に誘導加熱する形状を有していれば特に限定されない。

なお、第一のラインにおける焼入位置と、第二のラインにおける焼入位置との間には、前記一つの焼入コイルの一方のラインにおける焼入れ時の誘導磁界が他方のラインにおける部材に干渉しない距離が確保されていることが、焼入れの均一性を高めるために好ましい。

本発明に係る誘導加熱焼入方法及び誘導加熱焼入装置においては、生産性を大幅に向上することができるから、鋼材部品の大量生産に有効に利用することができる。

Claims (4)

1. 板状部材の端部を高周波誘導加熱により焼入れする誘導加熱焼入方法であって、複数の板状部材を治具上に並列に載置し、１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を一度に誘導加熱する、誘導加熱焼入方法。
2. 前記１つの焼入コイルを挟んで、複数の板状部材を、その端部同士が対向するように、前記治具上に各々並列に二列載置し、前記治具を移動させることにより、前記１つの焼入コイルで、前記複数の板状部材の端部を列毎に一度に誘導加熱する、請求項１に記載の誘導加熱焼入方法。
3. １つの焼入コイルと、
   前記焼入コイルを挟んで、複数の板状部材を、その端部同士が対向するように各々並列に載置する２つのラインを設けた治具と、
   前記治具の第一のラインにおける複数の板状部材の端部を前記焼入コイルにより高周波焼入れする焼入位置と、第二のラインにおける別の複数の板状部材の端部を前記焼入コイルにより高周波焼入れする焼入位置との間で移動させる移動機構と、
   前記それぞれのラインにおける高周波焼入れされた複数の板状部材を搬出させる着脱機構と、を有し、
   前記着脱機構は、前記第一のラインにおける複数の板状部材の端部が前記焼入位置にある間に、前記第二のラインにおける焼入れされた複数の板状部材を搬出し、新たな焼入対象である複数の板状部材を、それらの端部が前記第一のラインにおける複数の板状部材の端部と対向するように並列に前記第二のラインに載置する機構、及び前記第二のラインにおける複数の板状部材の端部が前記焼入れ位置にある間に、前記第一のラインにおける焼入れされた複数の板状部材を搬出し、新たな焼入対象である複数の板状部材を、それらの端部が前記第二のラインにおける複数の板状部材の端部と対向するように並列に前記第一のラインに載置する機構を有する、誘導加熱焼入装置。
4. 第一のラインにおける前記焼入位置と、第二のラインにおける前記焼入位置との間には、前記焼入コイルによる誘導加熱時の誘導磁界が干渉しない距離が確保されている、請求項３に記載された誘導加熱焼入装置。