JP2700518B2 - 軸状ワークの高周波焼入方法 - Google Patents

軸状ワークの高周波焼入方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特殊な形状を有する軸状
ワークの高周波焼入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】以下、図面を参照して従来の技術を説明
する。図3〜図は従来の技術とワークの一例を説明す
るための図面であって、図3は従来の加熱コイルの縦断
面図と軸状ワークの縦断面図、図4(a)、(b)、お
よび(c)は、それぞれ、図3のA−A線、B−B線、
およびC−C線線矢視断面図である。図5(a)および
(b)は、それぞれ、軸状ワークの軸芯線が下方および
上方に突出するように曲がった状態を示す。図6
(a)、(b)、および(c)はそれぞれ図4に示す小
径部と異なっている断面形状の小径部の縦断面図、図7
は図3、図4に示す軸状ワーク要部の外観斜視図であ
る。
【0003】まず本発明方法を適用する軸状ワーク10
0の形状を図3、図4、図7を参照して説明する。軸状
ワーク100はほぼ円柱状の大径部101と、大径部1
01の両側部に一体形成された小径部111、112と
を備えている。前記小径部111、112の断面形状は
図3、図4、図7に示すように上半周の径よりも下半周
の径が大で、断面形状の重心120が大径部101の軸
芯線109から下方に離れている。小径部111の上半
周における半径R3、下半周における半径R2、および
前記大径部101の半径R1間の関係は、R3<R2<
R1となっている。
【0004】軸状ワーク100の全体を説明すると、小
径部111の反大径部101側には中径部113が形成
されている。小径部112の反大径部101側には、順
次、中経部114、小径部115、および中径部116
が形成されている。そして、大径部101、小径部11
1、112、中径部113、114、小径部115、お
よび中径部116は一体形成されている。中径部113
と114の断面形状は、小径部111の断面形状と類似
しているが、下半周の径が大径部101の半径R1より
やや大きい。また、小径部115および中径部116の
断面形状は軸芯線109を中心とする円筒状である。
【0005】断面が円形で軸芯線109 をこの円形の中心
とする直線状の孔103 が、中径部113 、小径部111 、大
径部101 、小径部112 、中径部114 、および小径部115
を貫通し、中径部116 の途中に至るまで穿設されてお
り、中径部116 の外周面には前記孔103 に通じる孔104
が径方向に穿設されている。大径部101 の外周面102 に
は、孔103 に通じる径方向の孔105 が穿設されている。
なお、106 は中径部116の端面に軸芯線109 の方向に穿
設されたボルト孔である。
【0006】従来、このような軸状ワーク100 の大径部
101 の外周面102 を高周波焼入して硬化層108 を形成す
るには、断面を図3に示すような環状の高周波加熱コイ
ル(以下高周波加熱コイルを単に加熱コイルともいう)
200 を、軸状ワーク100 の大径部101 の外周面102 を取
り囲むように配設し、且つ、軸状ワーク100 の両端を回
転自在に支持してから、軸状ワーク100 を軸芯線109 を
中心として回転させながら、加熱コイル200 に高周波電
流を所定時間通電後、軸状ワーク100 を回転させたまま
で、加熱コイル200 の内周面に開設した焼入液噴射孔20
2 から、加熱コイル200 の内部の中空部分201 に導入し
た焼入液Lを、大径部101 の外周面102に噴射して冷却
すると、外周面102 には硬化層108 が形成されている。
【0007】このようにして大径部101 の外周面102 が
焼入された軸状ワーク100 の歪みを測定すると、図5
(a)に示すように、軸芯線109 が大径部101 で下方
(図3上で下方)に突出するように曲がっているのが一
般的であった。
【0008】一般的に軸状のワークの周面の焼入を行う
と、ワークは、速く冷却する周面が突出するように曲が
る。即ち、軸状ワーク100 の場合、小径部111 、112 の
下半周のマスが、上半周のマスより大きいので、加熱コ
イル200 による高周波加熱によって大径部101 内に発生
した熱は、小径部111 、112 の下半周に対応する部分の
大径部101 では前記のマスに伝達されて、上半周に対応
する大径部101 よりも速く冷却される。従って、軸状ワ
ーク100 の軸芯線109 は焼入後図5(a)のように曲が
っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】そこで前記のような軸
状ワーク100 の高周波焼入後における曲がりを防止する
ために、焼入前に、予め、焼入後の曲がりの方向と逆の
方向に、即ち、図5(b)に示すように、軸状ワーク10
0 を、その軸芯線109 が大径部101 において上方(図3
上で上方)へ突出するように曲げてから、前記のような
高周波焼入を行っている。
【0010】しかしながら、焼入前に予め軸状ワーク
を、焼入後に曲がる方向と逆の方向に曲げておくという
作業は、極めて手間がかかる。本発明はこのような事情
に鑑みて創案されたものであって、前記ワークの大径部
の外周面の高周波焼入に際して、軸状ワークを、焼入前
に、焼入後に曲がる方向の逆の方向に曲げておく手間が
かかることがない軸状ワークの高周波焼入方法を提供す
ることを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の軸状ワークの高周波焼入方法は、ほぼ円柱
状の大径部と、大径部の側部に形成された小径部とを備
え、かつ、前記小径部の断面形状の重心が大径部の軸芯
線から離れている軸状ワークの大径部の外周面を環状か
つ筒状で上部中空部分と下部中空部分とにほぼ等分割さ
れた高周波加熱コイルにより焼入する軸状ワークの高周
波焼入方法において、前記高周波加熱コイルを前記大径
部の外周面を取り囲むように配置してから、軸状ワーク
を前記軸芯線を中心として回転させながら前記高周波加
熱コイルによって前記外周面を加熱後、前記重心と前記
軸芯線とを結ぶ線が略鉛直で、かつ重心が軸芯線よりも
下方にくる位置に軸状ワークの回転を停止させ、前記上
部中空部分及び下部中空部分の内周面に設けた焼入液噴
射孔から噴射する焼入液噴射量を上部中空部分の方が下
部中空部分よりも多くなるようにしたことを特徴として
いる。
【0012】
【実施例】以下、まず、図面を参照して本発明の方法を
実現することができる高周波焼入装置の一例を説明す
る。図1はこの装置の縦断面図、図2は斜視図である。
ワークは、従来の技術の説明において詳述した図3に示
す軸状ワーク100 を採り上げる。
【0013】図1および図2に示すように、高周波焼入
装置は、軸状ワーク100の大径部101に対向し大径
部101を取り囲むように配設される環状で断面四角形
の筒状の加熱コイル10を備えている。加熱コイル10
の一方の側面13、他方の図示しない側面、外周面1
1、および内周面12で囲まれた中空部分は、2個の仕
切板14によって、上(図1上で上)半分の上部中空部
分22と、ほぼ下半分の下部中空部分32とに分割さ
れ、仕切られている。これら上部中空部分22および
中空部分32には焼入液が導入される。
【0014】加熱コイル10の上部中空部分にの分割点
には、1対のリード導体17、18が接続されており、
リード導体17、18の間には絶縁板19が挿入されて
いる。前記上部中空部分22に対応する加熱コイル10
の内周面12には、上部中空部分22に導入された焼入
液L1を噴射する多数の焼入液噴射孔21が開設されて
いる。また、下部中空部分32に対応する加熱コイル1
0の内周面12には、下部中空部分32に導入された焼
入液L2を噴射する多数の焼入液噴射孔31が開設され
ている。
【0015】23は、上部中空部分22に焼入液L1を
供給するために、焼入液供給管25が接続された1対の
カプラであって、加熱コイル10の上部中空部分22に
対応する外周面11に取り付けられている。また、33
は、下部中空部分32に焼入液L2を供給するために、
焼入液供給管35が接続されるカプラであって、加熱コ
イル10の下部中空部分32に対応する外周面11に取
り付けられている。
【0016】28は焼入液L1、L2を一体として送出
するポンプであって、ポンプ28の吐出側には電磁弁2
6が設けられており、この電磁弁26の出口側は2分岐
され、一方の分岐は、流量を変化できる弁27および配
管25を介して前記カプラ23に接続され、加熱コイル
10の上部中空部分22に焼入液L1を供給する。他方
の分岐は、流量を変化できる弁37および配管35を介
して前記カプラ33に接続され、加熱コイル10の下部
中空部分32に焼入液L2を供給する。そして、焼入液
噴射孔21から噴射される焼入液L1の流量は、焼入液
噴射孔31から噴射される焼入液L2の流量より大きく
なるように、弁27、37の開度が設定される。
【0017】次に、この高周波焼入装置によって軸状ワ
ーク100 の大径部101 の外周面102を焼入する方法を説
明する。まず、ポンプ28の運転を開始する。電磁弁26は
閉めておく。また、弁27、37はそれぞれ所定の開度にし
て焼入液L1 の流量が焼入液L2 の流量より多くなるよ
うにしておく。次いで、加熱コイル10の内周面12が大径
部101 の外周面102 を取り囲むように軸状ワーク100 を
加熱コイル10内に挿入配設、軸状ワーク100 の両端を回
動自在に支持し、図示しない装置によって軸芯線109 を
中心として回転させる。
【0018】次いで、加熱コイル10のリード導体1
7、18間に接続された図示しない高周波電源から加熱
コイル10に高周波電流を所定時間通電して大径部10
1を加熱後、前記重心120と前記軸芯線109とを結
ぶ線が略鉛直で、かつ、前記重心120が前記軸芯線1
09よりも下方にくる位置に、軸状ワーク100の回転
を停止させる。 以下、回転が停止した軸状ワーク100
がこのように位置することを冷却位置にあるという。
【0019】次いで、電磁弁26を開くと、焼入液L1
は、弁27、供給管25、カプラ23、および上部中空
部分22を経て、焼入液噴射孔21から大径部101の
外周面102の上半周に噴射される。また、焼入液L2
は、弁37、供給管35、カプラ33、および下部中空
部分32を経て、焼入液噴射孔31から大径部101の
外周面102の下半周に噴射される。焼入液L1、L2
ともに、所定時間の噴射が行われた後、電磁弁26を閉
じて焼入液L1、L2の噴射を停止して焼入を終了す
る。
【0020】この際、前記のように、弁27、37の設定さ
れた開度によって、焼入液L2 の流量が、焼入液L1 の
流量より小さく選定されているから、大径部101 の側部
のマスが大きい外周面102 の下半周の冷却される度合い
と、大径部101 の側部のマスが小さい外周面102 の上半
周の冷却される度合いとはほぼ等しくなるので、焼入後
には、従来の焼入方法にみられたような軸状ワーク100
の大径部101 を中心とした曲がりを生じることはない。
【0021】なお、上記実施例では、小径部111 、112
の下半周の径が、上半周の径より大きい場合を説明した
が、下半周とか上半周のような半周にこだわるものでは
なく、例えば、図6(a)に示すように、小径部111aの
ほぼ下1/3周の径がR2 であり、ほぼ上2/3周の径
がR3 であるときにも、焼入液L1 の流量が焼入液L2
の流量より大きい範囲内で、それぞれの流量を調節して
焼入後の軸状ワークの曲がりを少なくすることができ
る。なお、121 は小径部111aの重心である。
【0022】また、図6(b)に示すように、小径部11
1bの軸方向と直角方向の断面形状が、中心131 を中心と
した半径R4 の円である場合もある。122 は小径部111c
の断面形状の重心である。更に、図6(c)に示すよう
に、小径部111cの軸方向と直角方向の断面形状が、重心
123 を有する卵形である場合もある。このうような小径
部111b、111cを有する軸状ワークに対しても、焼入液L
1 の流量が焼入液L2の流量より大きい範囲内で、それ
ぞれの流量を調節して焼入後の軸状ワークの曲がりを少
なくすることができる。
【0023】なお、上記実施例で採り上げた軸状ワーク
100 の大径部101 の焼入される外周面102 の近辺には、
孔102 、103 が設けられているが、本実施例の装置によ
る外周面102 の焼入方法は、これら孔102 、103 の有無
に影響されることなく、上記のように行うことができ
る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ほぼ円
柱状の大径部と、大径部の側部に形成された小径部とを
備え、かつ、前記小径部の断面形状の重心が大径部の軸
芯線から離れている軸状ワークの大径部の外周面を環状
かつ筒状で上部中空部分と下部中空部分とにほぼ等分割
された高周波加熱コイルにより焼入する軸状ワークの高
周波焼入方法において、前記高周波加熱コイルを前記
径部の外周面を取り囲むように配置してから、軸状ワー
クを前記軸芯線を中心として回転させながら前記高周波
加熱コイルによって前記外周面を加熱後、前記重心と前
記軸芯線とを結ぶ線が略鉛直で、かつ重心が軸芯線より
も下方にくる位置に軸状ワークの回転を停止させ、前記
上部中空部分及び下部中空部分の内周面に設けた焼入液
噴射孔から噴射する焼入液噴射量を上部中空部分の方が
下部中空部分よりも多くなるようにしたことを特徴とし
ている。
【0025】従って、本発明の軸状ワークの高周波焼入
方法によって、かかる軸状ワークの大径部の外周面を焼
入したときには、大径部の全外周面は、ほぼ均一な温度
降下となるように冷却されるので、焼入後の曲がりが発
生することはない。従って、焼入前に従来必要とした軸
状ワークを予め曲げておく手間が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波焼入方法を実現することができ
る高周波焼入装置の実施例の縦断面図である。
【図2】本発明の高周波焼入方法を実現することができ
る高周波焼入装置の実施例の斜視図である。
【図3】従来の加熱コイルの縦断面図と軸状ワークの縦
断面図である。
【図4】図4(a)、(b)、および(c)は、それぞ
れ、図3のA−A線、B−B線、およびC−C線矢視断
面図である。
【図5】従来の技術を説明するたの図面であって、図5
(a)および(b)は、それぞれ、軸状ワークの軸芯線
が下方および上方に突出するように曲がった状態を示
す。
【図6】図6(a)、(b)、および(c)は、それぞ
れ、図4に示す小径部と異なっている断面形状の小径部
を示す。
【図7】軸状ワーク要部の外観斜視図である。
【符号の説明】
10 加熱コイル 14 仕切板 21、31 焼入液噴射孔 22 第1中空部分 32 第2中空部分 100 軸状ワーク 101 大径部 102 外周面 109 軸芯線 111 、112 、111a、111b、111c 小径部 120 重心 130 延長線 L1 、L2 焼入液 R1 、R2 、R3 半径

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ほぼ円柱状の大径部と、大径部の側部に
    形成された小径部とを備え、かつ、前記小径部の断面形
    状の重心が大径部の軸芯線から離れている軸状ワークの
    大径部の外周面を環状かつ筒状で上部中空部分と下部中
    空部分とにほぼ等分割された高周波加熱コイルにより焼
    入する軸状ワークの高周波焼入方法において、前記高周
    波加熱コイルを前記大径部の外周面を取り囲むように配
    置してから、軸状ワークを前記軸芯線を中心として回転
    させながら前記高周波加熱コイルによって前記外周面を
    加熱後、前記重心と前記軸芯線とを結ぶ線が略鉛直で、
    かつ重心が軸芯線よりも下方にくる位置に軸状ワークの
    回転を停止させ、前記上部中空部分及び下部中空部分の
    内周面に設けた焼入液噴射孔から噴射する焼入液噴射量
    を上部中空部分の方が下部中空部分よりも多くなるよう
    にしたことを特徴とする軸状ワークの高周波焼入方法。
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