JP2623254B2 - 周面ワンシヨツト焼入れ用加熱コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は環状を呈する焼入れ対象周壁面に近接・対向
して焼入れを回避すべき壁面が形成されている部材を焼
入れする場合に使用される周面ワンシヨツト焼入れ用加
熱コイルに関する。

（従来の技術およびその問題点） 例えば、第１図にＷとして示されるリング状部材があ
る。当該部材Ｗの場合、内径がほぼ300mm,巾がほぼ50mm
ある周壁waの一方端面側に内方へ向かうフランジwbが形
成されており、かつ当該フランジwbには屈折部wcがあ
り、当該屈折部wcの外周面OFと上記周壁waの内周面IFと
の間隔が、屈折部wcの基部側では20mm,先端側では26mm
の如く、極めて狭隘である。

ところで、上記部材Ｗの内周面IFを二重斜線Ｑで示す
ように焼入れしようとする場合、慣用されている従来技
術が不適であることを以下に述べる。

例えば第３図（ａ）に示す如く、部材Ｗを矢印に従つ
て軸線水平状態で軸回転させつつ，内周面IFにヘアピン
型の加熱コイルC1を対向させるとともに、当該加熱コイ
ルC1に冷却ジヤケツトＪを追随させる焼入れ手法を採れ
ば、焼入れ開始端と終了端との間に非焼入れ部が残るこ
ととなつて、内周面IFの全面焼入れが達成されない。

また、第３図（ｂ）に示す如く、フランジwb側を下方
とした部材Ｗを軸回転させつつ、加熱導体部ｃ′と冷却
ジヤケツト部ｊとが一体化された単巻型の加熱コイルC2
をフランジwb側から順次矢印に従つて上昇させ、加熱導
体部ｃ′が加熱した被加熱部を冷却ジヤケツト部ｊから
噴射される冷却流体で急冷する焼入れ手法を採れば、加
熱導体部ｃ′が屈折部wcの外周面OFの二重斜線範囲も加
熱し、かつ冷却流体が両面間の凹部に溜るので、溜つた
冷却流体が当該斜線範囲を焼入れ層ｑとし、後工程で屈
折部wcに例えば研削等を施す場合に支障が生ずるという
問題が惹起することとなる。

上記屈折部wcの外周面OFに焼入れ層ｑを形成させない
ため、フランジwbを上方側とした部材Ｗに対し、使用コ
イルは断面同一ではあるが冷却ジヤケツト部ｊを移動後
方側とした加熱コイルC2を用い、当該加熱コイルC2を上
昇させる手法による場合、冷却流体の滞留が生じないの
で焼入れ層ｑの形成は防止されるものの、内周面IFのフ
ランジwbに近接する所定範囲は加熱されても冷却流体の
射衝を受けないため、急冷・焼入れされず、従つて内周
面IFの全面焼入れが達成されないこととなる。

さらに、第３図（ｃ）に示す如く、部材Ｗの内周面IF
と屈折部wcの外周面OFとの間に挿入可能，かつ内周面IF
の全面に対向する巾を備えた導電材製の中空角管を用い
た単巻型の加熱コイルC3を用い、当該加熱コイルC3には
冷却流体供給ホースＨ′を接続するとともに、内周面IF
に対向する周面には複数の冷却流体噴射孔ｓ′を孔設し
た構成とし、部材Ｗを軸回転せしめつつ，加熱コイルC3
に通電して内周面IF全面を一時に加熱し、所定温度に昇
温した時点で加熱を停止するとともに、冷却流体供給ホ
ースＨ′を介して冷却流体を加熱コイルC3内に供給し、
冷却流体噴射孔ｓ′から噴射される冷却流体により内周
面IF全面を一時に急冷する焼入れ手法を採れば、屈折部
wcの外周面OFは加熱時に加熱されて昇温しており、かつ
冷却時には冷却流体が多量に供給されるので加熱コイル
C3・外周面OF間の間隙から上下方向へ矢印の如く溢れ出
し、たとえ図示とは逆に部材Ｗをフランジwb側を上方側
とした場合であつても、溢出する冷却流体がフランジwb
面方向から屈折部wcの外周面OFへと奔流し、加熱されて
いる外周面OFを急冷することとなり、当該外周面OFに焼
入れ層ｑを形成してしまい、当該手法も不適である。

以上の如く、この種の部材Ｗの内周面IF全面を焼入れ
するには、上記従来技術を適用しても所望する結果を得
ることが出来ず、新規な焼入れ手法を創出する必要に迫
られていた。

（発明の目的） 本発明は、部材の環状を呈する焼入れ対象周壁面に近
接・対向して焼入れを回避すべき壁面が形成されている
場合、従来手法が上述の理由から不適である現状を解消
するためになされたもので、焼入れを回避すべき壁面に
は確実に焼入れ層の形成を回避し、焼入れ対象周壁全面
を効果的に焼入れ可能な周面ワンシヨツト焼入れ用加熱
コイルを提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明にかかる周面ワンショット焼入れ用加熱コイル
は、 （１）環状を呈する焼入れ対象周壁面と該焼入れ対象周
壁面に近接・対向して焼入れを回避すべき壁面とを有す
る被焼入れ部材をワンショット焼入れする周面ワンショ
ット焼入れ用加熱コイルであって、 （２）導電性板材を環状に折曲成形して相寄る対向端面
にリード部を設けて該リード部間に絶縁材を介挿して環
状に形成された焼入れ側周面形成材と、非導電性板材を
使用してそれぞれ形成された焼入れを回避すべき壁面側
形成材及び両端面側形成材とで、単巻の中空管を形成
し、 （３）且つ該中空管内へ冷却流体を供給可能に構成する
とともに、 （４）前記焼入れ側周面形成材に複数の冷却流体噴射孔
を孔設してなる ことを特徴とするものである。

（発明の作用） 従来の単巻加熱コイルは全体を導電性材で形成してい
たが、本発明はこれまでの常識を破り、加熱コイルの焼
入れ対象周壁面と対向するコイル周面のみに所定厚さの
導電性板材を使用するので、通電電流全てが焼入れを回
避すべき壁面から充分離間した当該周面形成材に流れる
こととなり、焼入れを回避すべき壁面を加熱せず、かつ
焼入れ対象周壁面を効率的に加熱する作用がある。

（実施例） 本発明を第２図に示す一実施例に従つて以下に詳述す
る。

第２図において、Ｗは周壁waの内周面IFを焼入れ対象
周壁面とする環状の部材であり、Ｃは本発明実施例加熱
コイルであつて、当該加熱コイルＣは外周形成材1,上方
端面を兼ねる上蓋2,内周形成材3,および下方端面形成材
４を組合せて形成されている。

上記外周形成材１は部材Ｗの内周面IFの巾とほぼ同一
巾の導電性板材，例えば銅板，を図示断面形状に切削加
工するとともに、複数の冷却流体噴射孔ｓを孔設のう
え、内周面IFと所定間隙を隔てて対向可能な如く、ほぼ
環状に曲げ成形される。曲げ成形されて相寄り対向する
端面それぞれの内周面にはリード部Ｒが設けられてお
り、端面間およびリード部Ｒ間に絶縁材ｉを介挿のう
え、リード部Ｒどうしを相寄る如く緊定すれば、円環状
に緊縮可能である。而してリード部Ｒは上方へ伸延して
以下に詳述する上蓋２を貫通し、電源の出力端子に接続
される。

尚、切削加工で形成された外周方向両端部の突起イお
よびロは加熱時に磁束誘導路として内周面IFの加熱深さ
を均一とする作用を発揮することとなる。

上記上蓋２は前記環状とした外周形成材１の上端面を
覆う円板状部材で、例えばアスベスト材等の耐熱・非導
電性材が使用される。当該上蓋２の下面周縁には段差21
が形成されており、当該段差21が描く円は前記外周形成
材１を円環に緊縮した際の内径と同一に設定されてい
る。また、上蓋２の周縁に近接する所定円周上には、等
角度を隔てて複数の貫通孔５が孔設され、当該貫通孔５
に挿通されるニツプル６をナツト61,62が緊定する。ニ
ツプル６には冷却流体供給ホース７が接続される。尚、
上蓋２は所定内径の輪部材としてもよいが、実施例では
強度保持上から円板状としてある。

上記内周形成材３は環状部材で、例えばベークライト
材等の非導電性材が使用される。当該内周形成材３の直
径は環状とした外周形成材１の径よりも十分小であつ
て、また上下端面間の巾は部材Ｗの内周面IFの巾よりも
十分小の所定寸法に設定されている。

上記下方端面形状材４もベークライト材等の非導電性
材で、削り出し加工で断面が を呈するリング状に形成され、リングの内径は前記内周
形成材３の環内径とほぼ同寸であり、かつ外周径が円環
に緊縮された際の外周形成材１の内径と同一寸法に設定
される。

尚、外周形成材１の内面にＰとして示す管が鑞付けさ
れているが、これは冷却流体流通用パイプであり、加熱
コイルＣへの通電時間が長い場合に自己発熱を冷却する
ため設けられる。

加熱コイルＣを構成する要素である各形成材１〜４は
以下の順序で組立られる。

まず、内周形成材３の上端面を上蓋２に当接させ、か
つ下方端面形成材４の内側へ突出した端面の外表面を内
周形成材３の下端面に当接した状態で、三者を複数箇所
で貫通するボルト８およびナツト９を用いて緊定して一
体化した組部材となし、さらに当該組部材の外周を緊縮
前の状態にある外周形成材１で囲繞のうえ、前述の如
く，リード部Ｒどうしを絶縁材ｉを介して相接するよう
に引き寄せて固定すれば、外周形成材１は環状に緊縮さ
れ、これにより上蓋２を共用の上端面とした断面視ほば
角形の中空環からなる単巻加熱コイルＣが形成される。
この場合、上蓋２の下面周縁に形成された段差21と下方
端面形成材４の外周とが組立時に外周形成材１の位置決
めをし、かつ組立られた中空環を密封することとなる。

而して、内周形成材３の環径および巾，下方端面形成
材４の内径および の各辺の長さを所定に設定すれば、組立られた単巻加熱
コイルＣを部材Ｗの環内に位置させた場合、図示される
如く，下方端面形成材４の下方に伸びた脚の先端がフラ
ンジwbに当接した状態で外周形成材１が内周面IFのほぼ
全面に対向するとともに、加熱コイルＣ全体は屈折部wc
に邪魔されず部材Ｗの環内に納まることとなる。

上記配置状態で加熱コイルＣへ通電すれば、外周形成
材１にのみ電流が流れ、当該外周形成材１が対向する部
材Ｗの内周面IFは昇温するが、屈折部wcの外周面OFは外
周形成材１から離間しているので昇温しない。内周面IF
が所定温度まで昇温した時点で通電を停止し、次いで冷
却流体供給ホース７を介して加熱コイルＣに冷却流体を
供給する。加熱コイルＣ内に流入した冷却流体は冷却流
体噴射孔ｓから噴出して内周面IF全面を急冷・焼入れす
る。この場合、噴射される冷却流体は多量であるので、
内周面IF・加熱コイルＣ間の間隙を忽ち満たした後、大
半が矢印に従つて上方の開口部から溢出するが、たとえ
下方の下方端面形成材４・フランジwb間に隙間あつて、
冷却流体が隙間を介して内周面IF・屈折部wc間の凹部に
漏れ出て屈折部wcの外周面OFに触れるようなことがあつ
ても、当該外周面OFは昇温していないので焼入れされる
虞は皆無である。

尚、加熱コイルＣの環内に冷却流体を供給した場合、
実施例では冷却液噴射孔ｓからの噴流を除き，各周形成
材１〜４それぞれの当接個所からの冷却流体漏れがなか
つたが、もし冷却流体漏れの虞がある場合には、所要個
所をＯリング等を用いたシール構造とすればよい。

（発明の応用例） 上記実施例は本発明の一例を挙げたに過ぎず、部材に
U,V,あるいは の形状からなる巾の狭い溝ないし対向する壁面が環状に
形成されていて、その一方側壁のみを焼入れする場合に
適用される。

即ち、溝等の外方壁が被焼入れ面である場合は上記実
施例に従つて加熱コイルＣの外周形成部材を導電性板材
とし、溝等の内方壁が被焼入れ面である場合は加熱コイ
ルＣの内周形成部材を導電性板材とすればよい。

被焼入れ面が斜行していたら，これに平行する如く導
電性板材を斜行させ、湾曲していたらその湾曲に倣う如
く導電性板材を形成し、また加熱コイルの他の面を形成
する非導電性材は溝等の形状に合わせた形状，寸法に設
定すればよい。

勿論、溝等の開口部が端面方向，周面方向の何れを向
いていても本発明の適用を妨げるものではない。

結論すれば、本発明の加熱コイルは被焼入れ面に対向
する周面に導電性板材を使用するが、他は非導電性材を
使用することを基本思想とするにあり、それぞれの形成
材を溝等の形状に合わせるべく，上記実施例と異なる形
状に変更しても、当該変更は全て本発明の設計事項の範
囲内である。

（発明の効果） 本発明によれば、部材の環状を呈する焼入れ対象周壁
に近接・対向して焼入れを回避すべき壁面が形成されて
いる場合、焼入れを回避すべき壁面に焼入れ層を形成す
る虞なく、焼入れ対象周壁全面のみを効率的に焼入れす
ることが可能となり、この種部材の品質向上に寄与する
ところ甚大であり、さらには応用範囲の広い焼入れ技術
の創出であるとして賞用される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の焼入れ対象部材例の正面断面図、第２
図は本発明の一実施例の部分断面正面図、第３図（ａ）
〜（ｃ）はそれぞれ各種従来手法に存する問題点を説明
する斜視図，斜視図および部分断面正面図である。 Ｗ……部材 IF……焼入れ対象周壁面 OF……焼入れを回避すべき壁面 Ｃ……加熱コイル １……コイルの焼入れ対象周壁面対向周面形成材 2,4……コイルの端面形成材 ３……焼入れを回避すべき壁面側のコイル形成材 ７……冷却流体供給ホース ｓ……冷却流体噴射孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状を呈する焼入れ対象周壁面と該焼入れ
   対象周壁面に近接・対向して焼入れを回避すべき壁面を
   有する被焼入れ部材を、ワンショット焼入れする周面ワ
   ンショット焼入れ用加熱コイルであって、導電性板材を
   環状に折曲成形して相寄る対向端面にリード部を設けて
   該リード部間に絶縁材を介挿して環状に形成された焼入
   れ側周面形成材と、非導電性板材を使用して形成された
   焼入れを回避すべき壁面側形成材及び両端面側形成材と
   で、単巻の中空管を形成し、該中空管内へ冷却流体を供
   給可能に構成するとともに、前記焼入れ側周面形成材に
   複数の冷却流体噴射孔を孔設してなることを特徴とする
   周面ワンショット焼入れ用加熱コイル。