JP4149175B2 - 内側面焼入装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直動案内機器の如き溝が形成されたワークの溝の内面を、高周波加熱により移動焼入する内側面焼入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直動案内機器の如き溝が形成されたワークの溝の内面に対して高周波加熱により移動焼入を施す場合、その焼入によってワークが歪むという大きな問題がある。このワークの歪みを無くすために、本願出願人が出願し、特許になった特願平８−７５３３８号の内面焼入装置等を用いて、移動焼入を施すようにしている。
【０００３】
この内面焼入装置は、前記ワークを前記溝を下方に向けた状態で支持するワーク支持部と、前記ワークの溝の内部の内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて溝の内部の内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットと、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを同期して相対移動させる駆動機構とを具備しており、前記第１の冷却液噴射ジャケット、前記第２の冷却液噴射ジャケットにより、非加熱面であるワークの裏面の熱履歴を意図的に制御し、ワークの歪み軽減するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記内面焼入装置は、ワークの裏面の熱履歴を制御することは可能であるが、他の非加熱面の熱履歴を制御することができないため、この点でワークの歪みを十分に軽減するには至ってなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されてものであって、その目的とするところは、溝の内面の移動焼入に伴うワークの歪みを十分に軽減し得る内側面焼入装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の内側面焼入装置は、溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて前記溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置であって、前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットと、前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、当該ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットと、少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁とを更に備えている。
【０００７】
前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用になっており、噴射量調節弁は、共用の前記第１、第３の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節可能なっていることが好ましい。
【０００８】
本発明の別の内側面焼入装置は、溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置であって、前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットが設けられており、第３の冷却ジャケットの移動方向上流側には、冷却液受け部材が前記ワークの溝の天井面に近接して設けられており、前記冷却液受け部材は、第３の冷却ジャケットから噴射され、前記ワークの溝の天井面に当って落ちてきた冷却液を受け止めて前記天井面を再び冷却するようになっている。
【０００９】
前記内側面焼入装置は、前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、前記ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットを備えた構成とすることができる。
【００１０】
前記内側面焼入装置は、少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁を備えた構成とすることができる。
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る内側面焼入装置を説明する。図１は第１の実施の形態に係る内側面焼入装置の概略的斜視図、図２は同装置のブロック図、図３は第２の実施の形態に係る内側面焼入装置の概略的斜視図、図４は同装置のブロック図である。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態に係る内側面焼入装置Ａは、図１に示すように溝２０が形成された表面１０を下方に向けた状態で支持された長尺状のワークＷの溝２０の内部を加熱する高周波加熱コイル１００と、この高周波加熱コイル１００に続いて溝２０の内部の内側面２１、２１を冷却する第１の冷却液噴射ジャケット２００と、ワークＷの裏面３０を冷却する第２の冷却液噴射ジャケット３００とを具備し、高周波加熱コイル１００、第１の冷却液噴射ジャケット２００及び第２の冷却液噴射ジャケット３００を溝２０の長手方向に相対移動させて溝２０の内面に焼入を施すようになっている。以下、各部を詳しく説明する。
【００１２】
高周波加熱コイル１００は、溝２０の内部の内側面２１、２１に対向するに対向する一対の垂直部１１０、１１０を有する（ただし、図面では向かって左側の垂直部１１０はあらわれていない）。この垂直部１１０、１１０は下方において水平部１２０により連結されている。垂直部１１０、１１０の各上端部は、内側に向かって下方に傾斜した傾斜部１３０、１３０を介して同軸状になった連結部１４０と接続され、更にこれらの連結部１４０を介して図外の高周波電源のリードと接続される。なお、当該高周波加熱コイル１００には、焼入効率を向上させるために例えばフェライト等の磁性体からなるコア１５０が取り付けられている。
【００１３】
そして、この高周波加熱コイル１００は、図示されない駆動機構によりコイル中心軸方向に直線駆動される。
【００１４】
第１の冷却液噴射ジャケット２００は、溝２０の長手方向に偏平な絶縁材の角形容器であって、高周波加熱コイル１００に続いて溝２０の内部の天井面２２を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットと共用になっている。第３の冷却液噴射ジャケットが本願発明の最も特徴的な部分である。第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００は、溝２０の内側面２１、２１に対向する両側面及び溝２０の天井面２２に対向する上面に複数のノズル孔２１０がそれぞれ設けられており、高周波加熱コイル１００の移動方向後側に連結されている。冷却液は、下方に延出した給液管２２０（図２参照）を通ってジャケット内に供給され、ノズル孔２１０から溝２０の内側面２１、２１及び天井面２２に噴射される。
【００１５】
第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００の進行方向上流側には、後述する冷却液受け部材２３０が、ワークＷの天井面２２に近接して取り付けられている。なお、この冷却液受け部材２３０は、ワークＷの形状にあわせて適宜取り外し可能になっている。
【００１６】
冷却液受け部材２３０は、第１及び第３の冷却ジャケット２００からワークＷの溝２０の天井面２２に向けて噴射され、天井面２２に当って落ちてきた冷却液を受け止め、一次的に貯留するための貯水用の容器であり、その横寸法は、溝２０の横寸法とほぼ同じにされている。これにより、溝２０の天井面２２の冷却ゾーンを長くすることができ、冷却効率上げることができる。
【００１７】
また、冷却液受け部材２３０は、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００に取り付けられた一端部とは反対の他端部２３１が、貯留した冷却液を排出することができるように若干低く形成されている。
【００１８】
第２の冷却液噴射ジャケット３００は、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００と同様に、溝２０の長手方向に偏平な絶縁材の角形容器である。第１及び３の冷却液噴射ジャケット２００と異なるのは、ワークＷの溝２０が形成されていない裏面３０に対向する下面に、複数のノズル孔３１０が設けられている点である。冷却液は、上方に延出した給液管３２０を通ってジャケット内に供給され、下側のノズル孔３１０から噴出して、ワークＷの裏面３０（上面）に衝突する。
【００１９】
第２の冷却液噴射ジャケット３００は、高周波加熱コイル１００、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００と機械的に接続されている。従って、高周波加熱コイル１００及び第１の冷却液噴射ジャケット２００と共にコイル中心軸方向に直線駆動される。
【００２０】
噴射量調節弁４００は、冷却液噴射ジャケットに供給される冷却液の量を調節する弁であって、図２に示すように第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００の給液管２２０の途中と、第２の冷却液噴射ジャケット３００の給液管３２０の途中とに各々設けられている。
【００２１】
噴射量調節弁４００は、後述する制御部６００により開閉が制御されており、これにより、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００及び第２の冷却液噴射ジャケット３００の冷却液の噴射量を各々制御することができる。すなわち、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００の冷却液の噴射量と、第２の冷却液噴射ジャケット３００の冷却液の噴射量とをワークＷの形状及び大きさ、溝２０の形状及び大きさ等に合わせて適宜調節し、ワークＷに歪みが生じないようにしている。両冷却液噴射ジャケットの噴射量の割合は、実験等によって予め求められており、場合よっては、どちらか一方の噴射量を「０」としてもかまわない。
【００２２】
第４の冷却液噴射ジャケット５００、５００は、ワークＷの左側側面４０、右側側面５０に対して冷却を施す一対の冷却液噴射ジャケットであって、第２の冷却液噴射ジャケット３００とほぼ同様の構成をしている。従って、高周波加熱コイル１００、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００、第２の冷却液噴射ジャケット３００と共にコイル中心軸方向に直線駆動される。
【００２３】
制御部６００は、図２に示すように電源７００を通じて高周波加熱コイル１００、開閉弁８００を通じて図外のタンクに接続された冷却液噴射ジャケットを制御することにより、内側面焼入装置Ａ全体を制御している。
【００２４】
焼入を行うには、制御部６００により電源７００を制御して高周波加熱コイル１００に高周波電流を供給し、且つ開閉弁８００を制御して第１〜４冷却液噴射ジャケットに冷却液を供給しながら、溝２０の内部の高周波加熱コイル１００がコイル中心軸方向に直線駆動されることによって行われる。以下、その手順について説明する。
【００２５】
まず、ワークＷの形状等に合わせて噴射量調節弁４００を通じて第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００及び第２の冷却液噴射ジャケット３００の噴射量を各々調節する。
【００２６】
調節が完了すると、ワークＷを溝２０が形成された表面１０を下に向けた状態で、高周波加熱コイル１００を溝２０の内部の一端から他端にかけて移動させ、内側面２１、２１に対して誘導加熱を行う。
【００２７】
その後、高周波加熱コイル１００に続いて溝２０の内部を移動する第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００から冷却液を噴射させ、加熱された内側面２１、２１に対して冷却を行う。これにより溝２０の内側面２１、２１に対して移動焼入を施こすと共に、溝２０の天井面２２に対して冷却を行う。なお、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００には、冷却液受け部材２３０が取り付けられているので、冷却液受け部材２３０に貯留された冷却液で天井面２２は再び冷却される。
【００２８】
このとき、第２の冷却液噴射ジャケット３００、第４の冷却液噴射ジャケット５００は第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００と同期して相対移動し、ワークＷの上面３０、右側側面４０、左側側面５０に対して冷却を行う。
【００２９】
このような内側面焼入装置Ａによる場合、ワークＷの天井面２２、上面３０、右側側面４０及び左側側面５０（即ち非加熱面）を冷却することにより、前記非加熱面の熱履歴を意図的に制御することができるので、焼入に伴うワークＷの歪みが軽減される。また、噴射量調整弁４００を用いて冷却液の噴射量を調節することができるので、前記熱履歴を詳細に制御することができる。これにより、焼入に伴うワークＷの歪みを一層軽減させることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る内側面焼入装置Ｂについて説明する。なお、内側面焼入装置Ａと同様の部分については、説明を省略する。
【００３１】
内側面焼入装置Ｂが、内側面焼入装置Ａと異なるのは、図３に示すように第１の冷却液噴射ジャケット２００ａと第３の冷却液噴射ジャケット９００とが別体となっており、それぞれの冷却液の噴射量を調節できるようになっている点である。以下、詳しく説明する。
【００３２】
第１の冷却液噴射ジャケット２００ａは、溝２０の内側面２１、２１に対向する両側面複数のノズル孔２１０’がそれぞれ設けられており、高周波加熱コイル１００の移動方向後側に連結されている。冷却液は、下方に延出した給液管２２０’（図４参照）を通ってジャケット内に供給され、ノズル孔２１０’から溝２０の内側面２１、２１に噴射される。
【００３３】
第３の冷却液噴射ジャケット９００は、溝２０の天井面２２に対向する上面に複数のノズル孔９１０が設けられており、第１の冷却液噴射ジャケット２００ａの移動方向後側に連結されている。冷却液は、下方に延出した給液管９２０（図４参照）を通ってジャケット内に供給され、ノズル孔９１０から溝２０の天井面２２に噴射される。なお、第３の冷却液噴射ジャケット９００の移動方向後側には、冷却受け部材２３１を取り付けるようにしてもよい。
【００３４】
噴射量調節弁４００は、図４に示すように第１の冷却液噴射ジャケット２００ａの供給管２２０’、第２の冷却液噴射ジャケット３００の供給管３２０及び第３の冷却液噴射ジャケット９００の供給管９２０の途中に各々設けられており、制御部６００により開閉が制御されている。上記冷却液噴射ジャケットの噴射量の流量は、実験等で予め求められており、ワークの形状等に合わせて適宜変更可能になっており、場合によっては、いずれかの流量「０」とすることも可能である。
【００３５】
このような内側面焼入装置Ｂによる場合、第１の冷却液噴射ジャケット２００ａ及び第３の冷却液噴射ジャケット９００の冷却液の噴射量を各々調節することができるので、ワークＷの溝２０の熱履歴を詳細に制御することができる。よって、焼入に伴うワークＷの歪みが軽減される。また、内側面焼入装置Ａ同様、他の非加熱面を冷却することができ、その冷却液の噴射量を調節することができるので、焼入に伴うワークＷの歪みがさらに軽減される。
【００３６】
なお、内側面焼入装置Ａ及び内側面焼入装置Ｂは、以下のようにも設計変更することができる。
【００３７】
第４の冷却液噴射ジャケット５００、５００は、ここでは、噴射量調整弁４００により噴射量を調節することができないとしたが、噴射量調整弁４００を給液管の途中に取り付け、噴射量を調節することができるようにしてもかまわない。
【００３８】
噴射量調整弁４００は、ここでは、制御部６００により制御されるとしたが、手動式で開閉することにより噴射量を調節するようにしてもかまわない。
【００３９】
内側面焼入装置Ａは、ここでは、第４の冷却液噴射ジャケット５００、５００を備えるとしたが、ワークＷの形状等によって、備えないようにしても良い。
【００４０】
なお、ここでは、内側面焼入装置Ａは、長尺状のワークＷに対して焼入を施すとしたが、長尺状のワークＷに限定されないのは当然である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の請求項１の内側面焼入装置は、溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて前記溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置において、前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットと、前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、当該ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットと、少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁とを更に備えている。
【００４２】
よって、請求項１記載の内側面焼入装置による場合、前記前記ワークの天井面の熱履歴を意図的に制御することができるので、ワークの歪みを軽減することができる。また、前記噴射量調節弁で前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却液噴射ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することができるので、前記溝の内側面及び天井面、前記ワークの裏面の熱履歴を詳細に制御することができるので、ワークの歪みを一層軽減することができる。また、ワークの形状等が変わったとしても、冷却液の噴射量を適宜調節することができるので、様々なワークに対応することが可能である。更に、第４の冷却液噴射ジャケットで前記ワークの左右両側面を冷却することにより、前記左右両側面の熱履歴を意図的に制御することができるので、ワークの歪みを一層軽減することができる。
【００４３】
本発明の請求項２の内側面焼入装置は、前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用になっており、噴射量調節弁は、共用の前記第１、第３の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節可能なっている。
【００４４】
よって、請求項２記載の内側面焼入装置による場合、前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用することにより重なる部品を省くことができるので、低コスト化を図る上でメリットがある。
【００４５】
本発明の請求項３の内側面焼入装置による場合、溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置において、前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットが設けられており、第３の冷却ジャケットの移動方向上流側には、冷却液受け部材が前記ワークの溝の天井面に近接して設けられており、前記冷却液受け部材は、第３の冷却ジャケットから噴射され、前記ワークの溝の天井面に当って落ちてきた冷却液を受け止めて前記天井面を再び冷却するようになっている。
【００４６】
よって、請求項３記載の内側面焼入装置による場合、前記冷却液受け部材で前記第３の冷却ジャケットから噴射された冷却液を受け止めることができるので、前記溝の天井面の冷却ゾーンを長くとることができ、冷却効率を上げることができる。これにより、第３の冷却ジャケットの噴射量を低減することが可能になるので、低コスト化を図る上でメリットがある。
【００４７】
本発明の請求項４の内側面焼入装置は、前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、前記ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットを備えている。
【００４８】
よって、請求項４記載の内側面焼入装置による場合、第４の冷却液噴射ジャケットで前記ワークの両側面を冷却することにより、前記両側面の熱履歴を意図的に制御することができるので、ワークの歪みを一層軽減することができる。
【００４９】
本発明の請求項５の内側面焼入装置は、少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁を備えている。
【００５０】
よって、請求項５記載の内側面焼入装置による場合、前記噴射量調節弁で前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却液噴射ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することができるので、前記溝の内側面及び天井面、前記ワークの裏面の熱履歴を詳細に制御することができるので、ワークの歪みを一層軽減することができる。また、ワークの形状等が変わったとしても、冷却液の噴射量を適宜調節することができるので、様々なワークに対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る内側面焼入装置の概略的斜視図である。
【図２】同装置のブロック図である。
【図３】第２の実施の形態に係る内側面焼入装置の概略的斜視図である。
【図４】同装置のブロック図である。
【符号の説明】
Ｗ ワーク
１００ 高周波加熱コイル体
２００ 第１の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却液噴射ジャケット
２３０ 冷却液受け部材
３００ 第２の冷却液噴射ジャケット
４００ 噴射量調節弁
５００ 第４の冷却液噴射ジャケット
２００ａ 第１の冷却液噴射ジャケット
９００ 第３の冷却液噴射ジャケット
【発明の属する技術分野】
本発明は、直動案内機器の如き溝が形成されたワークの溝の内面を、高周波加熱により移動焼入する内側面焼入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直動案内機器の如き溝が形成されたワークの溝の内面に対して高周波加熱により移動焼入を施す場合、その焼入によってワークが歪むという大きな問題がある。このワークの歪みを無くすために、本願出願人が出願し、特許になった特願平８−７５３３８号の内面焼入装置等を用いて、移動焼入を施すようにしている。
【０００３】
この内面焼入装置は、前記ワークを前記溝を下方に向けた状態で支持するワーク支持部と、前記ワークの溝の内部の内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて溝の内部の内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットと、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを同期して相対移動させる駆動機構とを具備しており、前記第１の冷却液噴射ジャケット、前記第２の冷却液噴射ジャケットにより、非加熱面であるワークの裏面の熱履歴を意図的に制御し、ワークの歪み軽減するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記内面焼入装置は、ワークの裏面の熱履歴を制御することは可能であるが、他の非加熱面の熱履歴を制御することができないため、この点でワークの歪みを十分に軽減するには至ってなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されてものであって、その目的とするところは、溝の内面の移動焼入に伴うワークの歪みを十分に軽減し得る内側面焼入装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の内側面焼入装置は、溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて前記溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置であって、前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットと、前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、当該ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットと、少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁とを更に備えている。
【０００７】
前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用になっており、噴射量調節弁は、共用の前記第１、第３の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節可能なっていることが好ましい。
【０００８】
本発明の別の内側面焼入装置は、溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置であって、前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットが設けられており、第３の冷却ジャケットの移動方向上流側には、冷却液受け部材が前記ワークの溝の天井面に近接して設けられており、前記冷却液受け部材は、第３の冷却ジャケットから噴射され、前記ワークの溝の天井面に当って落ちてきた冷却液を受け止めて前記天井面を再び冷却するようになっている。
【０００９】
前記内側面焼入装置は、前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、前記ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットを備えた構成とすることができる。
【００１０】
前記内側面焼入装置は、少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁を備えた構成とすることができる。
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る内側面焼入装置を説明する。図１は第１の実施の形態に係る内側面焼入装置の概略的斜視図、図２は同装置のブロック図、図３は第２の実施の形態に係る内側面焼入装置の概略的斜視図、図４は同装置のブロック図である。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態に係る内側面焼入装置Ａは、図１に示すように溝２０が形成された表面１０を下方に向けた状態で支持された長尺状のワークＷの溝２０の内部を加熱する高周波加熱コイル１００と、この高周波加熱コイル１００に続いて溝２０の内部の内側面２１、２１を冷却する第１の冷却液噴射ジャケット２００と、ワークＷの裏面３０を冷却する第２の冷却液噴射ジャケット３００とを具備し、高周波加熱コイル１００、第１の冷却液噴射ジャケット２００及び第２の冷却液噴射ジャケット３００を溝２０の長手方向に相対移動させて溝２０の内面に焼入を施すようになっている。以下、各部を詳しく説明する。
【００１２】
高周波加熱コイル１００は、溝２０の内部の内側面２１、２１に対向するに対向する一対の垂直部１１０、１１０を有する（ただし、図面では向かって左側の垂直部１１０はあらわれていない）。この垂直部１１０、１１０は下方において水平部１２０により連結されている。垂直部１１０、１１０の各上端部は、内側に向かって下方に傾斜した傾斜部１３０、１３０を介して同軸状になった連結部１４０と接続され、更にこれらの連結部１４０を介して図外の高周波電源のリードと接続される。なお、当該高周波加熱コイル１００には、焼入効率を向上させるために例えばフェライト等の磁性体からなるコア１５０が取り付けられている。
【００１３】
そして、この高周波加熱コイル１００は、図示されない駆動機構によりコイル中心軸方向に直線駆動される。
【００１４】
第１の冷却液噴射ジャケット２００は、溝２０の長手方向に偏平な絶縁材の角形容器であって、高周波加熱コイル１００に続いて溝２０の内部の天井面２２を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットと共用になっている。第３の冷却液噴射ジャケットが本願発明の最も特徴的な部分である。第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００は、溝２０の内側面２１、２１に対向する両側面及び溝２０の天井面２２に対向する上面に複数のノズル孔２１０がそれぞれ設けられており、高周波加熱コイル１００の移動方向後側に連結されている。冷却液は、下方に延出した給液管２２０（図２参照）を通ってジャケット内に供給され、ノズル孔２１０から溝２０の内側面２１、２１及び天井面２２に噴射される。
【００１５】
第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００の進行方向上流側には、後述する冷却液受け部材２３０が、ワークＷの天井面２２に近接して取り付けられている。なお、この冷却液受け部材２３０は、ワークＷの形状にあわせて適宜取り外し可能になっている。
【００１６】
冷却液受け部材２３０は、第１及び第３の冷却ジャケット２００からワークＷの溝２０の天井面２２に向けて噴射され、天井面２２に当って落ちてきた冷却液を受け止め、一次的に貯留するための貯水用の容器であり、その横寸法は、溝２０の横寸法とほぼ同じにされている。これにより、溝２０の天井面２２の冷却ゾーンを長くすることができ、冷却効率上げることができる。
【００１７】
また、冷却液受け部材２３０は、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００に取り付けられた一端部とは反対の他端部２３１が、貯留した冷却液を排出することができるように若干低く形成されている。
【００１８】
第２の冷却液噴射ジャケット３００は、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００と同様に、溝２０の長手方向に偏平な絶縁材の角形容器である。第１及び３の冷却液噴射ジャケット２００と異なるのは、ワークＷの溝２０が形成されていない裏面３０に対向する下面に、複数のノズル孔３１０が設けられている点である。冷却液は、上方に延出した給液管３２０を通ってジャケット内に供給され、下側のノズル孔３１０から噴出して、ワークＷの裏面３０（上面）に衝突する。
【００１９】
第２の冷却液噴射ジャケット３００は、高周波加熱コイル１００、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００と機械的に接続されている。従って、高周波加熱コイル１００及び第１の冷却液噴射ジャケット２００と共にコイル中心軸方向に直線駆動される。
【００２０】
噴射量調節弁４００は、冷却液噴射ジャケットに供給される冷却液の量を調節する弁であって、図２に示すように第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００の給液管２２０の途中と、第２の冷却液噴射ジャケット３００の給液管３２０の途中とに各々設けられている。
【００２１】
噴射量調節弁４００は、後述する制御部６００により開閉が制御されており、これにより、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００及び第２の冷却液噴射ジャケット３００の冷却液の噴射量を各々制御することができる。すなわち、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００の冷却液の噴射量と、第２の冷却液噴射ジャケット３００の冷却液の噴射量とをワークＷの形状及び大きさ、溝２０の形状及び大きさ等に合わせて適宜調節し、ワークＷに歪みが生じないようにしている。両冷却液噴射ジャケットの噴射量の割合は、実験等によって予め求められており、場合よっては、どちらか一方の噴射量を「０」としてもかまわない。
【００２２】
第４の冷却液噴射ジャケット５００、５００は、ワークＷの左側側面４０、右側側面５０に対して冷却を施す一対の冷却液噴射ジャケットであって、第２の冷却液噴射ジャケット３００とほぼ同様の構成をしている。従って、高周波加熱コイル１００、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００、第２の冷却液噴射ジャケット３００と共にコイル中心軸方向に直線駆動される。
【００２３】
制御部６００は、図２に示すように電源７００を通じて高周波加熱コイル１００、開閉弁８００を通じて図外のタンクに接続された冷却液噴射ジャケットを制御することにより、内側面焼入装置Ａ全体を制御している。
【００２４】
焼入を行うには、制御部６００により電源７００を制御して高周波加熱コイル１００に高周波電流を供給し、且つ開閉弁８００を制御して第１〜４冷却液噴射ジャケットに冷却液を供給しながら、溝２０の内部の高周波加熱コイル１００がコイル中心軸方向に直線駆動されることによって行われる。以下、その手順について説明する。
【００２５】
まず、ワークＷの形状等に合わせて噴射量調節弁４００を通じて第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００及び第２の冷却液噴射ジャケット３００の噴射量を各々調節する。
【００２６】
調節が完了すると、ワークＷを溝２０が形成された表面１０を下に向けた状態で、高周波加熱コイル１００を溝２０の内部の一端から他端にかけて移動させ、内側面２１、２１に対して誘導加熱を行う。
【００２７】
その後、高周波加熱コイル１００に続いて溝２０の内部を移動する第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００から冷却液を噴射させ、加熱された内側面２１、２１に対して冷却を行う。これにより溝２０の内側面２１、２１に対して移動焼入を施こすと共に、溝２０の天井面２２に対して冷却を行う。なお、第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００には、冷却液受け部材２３０が取り付けられているので、冷却液受け部材２３０に貯留された冷却液で天井面２２は再び冷却される。
【００２８】
このとき、第２の冷却液噴射ジャケット３００、第４の冷却液噴射ジャケット５００は第１及び第３の冷却液噴射ジャケット２００と同期して相対移動し、ワークＷの上面３０、右側側面４０、左側側面５０に対して冷却を行う。
【００２９】
このような内側面焼入装置Ａによる場合、ワークＷの天井面２２、上面３０、右側側面４０及び左側側面５０（即ち非加熱面）を冷却することにより、前記非加熱面の熱履歴を意図的に制御することができるので、焼入に伴うワークＷの歪みが軽減される。また、噴射量調整弁４００を用いて冷却液の噴射量を調節することができるので、前記熱履歴を詳細に制御することができる。これにより、焼入に伴うワークＷの歪みを一層軽減させることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る内側面焼入装置Ｂについて説明する。なお、内側面焼入装置Ａと同様の部分については、説明を省略する。
【００３１】
内側面焼入装置Ｂが、内側面焼入装置Ａと異なるのは、図３に示すように第１の冷却液噴射ジャケット２００ａと第３の冷却液噴射ジャケット９００とが別体となっており、それぞれの冷却液の噴射量を調節できるようになっている点である。以下、詳しく説明する。
【００３２】
第１の冷却液噴射ジャケット２００ａは、溝２０の内側面２１、２１に対向する両側面複数のノズル孔２１０’がそれぞれ設けられており、高周波加熱コイル１００の移動方向後側に連結されている。冷却液は、下方に延出した給液管２２０’（図４参照）を通ってジャケット内に供給され、ノズル孔２１０’から溝２０の内側面２１、２１に噴射される。
【００３３】
第３の冷却液噴射ジャケット９００は、溝２０の天井面２２に対向する上面に複数のノズル孔９１０が設けられており、第１の冷却液噴射ジャケット２００ａの移動方向後側に連結されている。冷却液は、下方に延出した給液管９２０（図４参照）を通ってジャケット内に供給され、ノズル孔９１０から溝２０の天井面２２に噴射される。なお、第３の冷却液噴射ジャケット９００の移動方向後側には、冷却受け部材２３１を取り付けるようにしてもよい。
【００３４】
噴射量調節弁４００は、図４に示すように第１の冷却液噴射ジャケット２００ａの供給管２２０’、第２の冷却液噴射ジャケット３００の供給管３２０及び第３の冷却液噴射ジャケット９００の供給管９２０の途中に各々設けられており、制御部６００により開閉が制御されている。上記冷却液噴射ジャケットの噴射量の流量は、実験等で予め求められており、ワークの形状等に合わせて適宜変更可能になっており、場合によっては、いずれかの流量「０」とすることも可能である。
【００３５】
このような内側面焼入装置Ｂによる場合、第１の冷却液噴射ジャケット２００ａ及び第３の冷却液噴射ジャケット９００の冷却液の噴射量を各々調節することができるので、ワークＷの溝２０の熱履歴を詳細に制御することができる。よって、焼入に伴うワークＷの歪みが軽減される。また、内側面焼入装置Ａ同様、他の非加熱面を冷却することができ、その冷却液の噴射量を調節することができるので、焼入に伴うワークＷの歪みがさらに軽減される。
【００３６】
なお、内側面焼入装置Ａ及び内側面焼入装置Ｂは、以下のようにも設計変更することができる。
【００３７】
第４の冷却液噴射ジャケット５００、５００は、ここでは、噴射量調整弁４００により噴射量を調節することができないとしたが、噴射量調整弁４００を給液管の途中に取り付け、噴射量を調節することができるようにしてもかまわない。
【００３８】
噴射量調整弁４００は、ここでは、制御部６００により制御されるとしたが、手動式で開閉することにより噴射量を調節するようにしてもかまわない。
【００３９】
内側面焼入装置Ａは、ここでは、第４の冷却液噴射ジャケット５００、５００を備えるとしたが、ワークＷの形状等によって、備えないようにしても良い。
【００４０】
なお、ここでは、内側面焼入装置Ａは、長尺状のワークＷに対して焼入を施すとしたが、長尺状のワークＷに限定されないのは当然である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の請求項１の内側面焼入装置は、溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて前記溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置において、前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットと、前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、当該ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットと、少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁とを更に備えている。
【００４２】
よって、請求項１記載の内側面焼入装置による場合、前記前記ワークの天井面の熱履歴を意図的に制御することができるので、ワークの歪みを軽減することができる。また、前記噴射量調節弁で前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却液噴射ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することができるので、前記溝の内側面及び天井面、前記ワークの裏面の熱履歴を詳細に制御することができるので、ワークの歪みを一層軽減することができる。また、ワークの形状等が変わったとしても、冷却液の噴射量を適宜調節することができるので、様々なワークに対応することが可能である。更に、第４の冷却液噴射ジャケットで前記ワークの左右両側面を冷却することにより、前記左右両側面の熱履歴を意図的に制御することができるので、ワークの歪みを一層軽減することができる。
【００４３】
本発明の請求項２の内側面焼入装置は、前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用になっており、噴射量調節弁は、共用の前記第１、第３の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節可能なっている。
【００４４】
よって、請求項２記載の内側面焼入装置による場合、前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用することにより重なる部品を省くことができるので、低コスト化を図る上でメリットがある。
【００４５】
本発明の請求項３の内側面焼入装置による場合、溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルに続いて溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置において、前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットが設けられており、第３の冷却ジャケットの移動方向上流側には、冷却液受け部材が前記ワークの溝の天井面に近接して設けられており、前記冷却液受け部材は、第３の冷却ジャケットから噴射され、前記ワークの溝の天井面に当って落ちてきた冷却液を受け止めて前記天井面を再び冷却するようになっている。
【００４６】
よって、請求項３記載の内側面焼入装置による場合、前記冷却液受け部材で前記第３の冷却ジャケットから噴射された冷却液を受け止めることができるので、前記溝の天井面の冷却ゾーンを長くとることができ、冷却効率を上げることができる。これにより、第３の冷却ジャケットの噴射量を低減することが可能になるので、低コスト化を図る上でメリットがある。
【００４７】
本発明の請求項４の内側面焼入装置は、前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、前記ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットを備えている。
【００４８】
よって、請求項４記載の内側面焼入装置による場合、第４の冷却液噴射ジャケットで前記ワークの両側面を冷却することにより、前記両側面の熱履歴を意図的に制御することができるので、ワークの歪みを一層軽減することができる。
【００４９】
本発明の請求項５の内側面焼入装置は、少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁を備えている。
【００５０】
よって、請求項５記載の内側面焼入装置による場合、前記噴射量調節弁で前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却液噴射ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することができるので、前記溝の内側面及び天井面、前記ワークの裏面の熱履歴を詳細に制御することができるので、ワークの歪みを一層軽減することができる。また、ワークの形状等が変わったとしても、冷却液の噴射量を適宜調節することができるので、様々なワークに対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る内側面焼入装置の概略的斜視図である。
【図２】同装置のブロック図である。
【図３】第２の実施の形態に係る内側面焼入装置の概略的斜視図である。
【図４】同装置のブロック図である。
【符号の説明】
Ｗ ワーク
１００ 高周波加熱コイル体
２００ 第１の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却液噴射ジャケット
２３０ 冷却液受け部材
３００ 第２の冷却液噴射ジャケット
４００ 噴射量調節弁
５００ 第４の冷却液噴射ジャケット
２００ａ 第１の冷却液噴射ジャケット
９００ 第３の冷却液噴射ジャケット
Claims (7)
- 溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、
この高周波加熱コイルに続いて前記溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、
前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、
前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置において、
前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットと、
前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、当該ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットと、
少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁とを更に備えることを特徴とする内側面焼入装置。 - 請求項１記載の内側面焼入装置において、
前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用になっており、噴射量調節弁は、共用の前記第１、第３の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節可能なっていることを特徴とする内側面焼入装置。 - 溝が形成された表面を下方に向けた状態で支持されたワークの溝の両内側面を加熱する高周波加熱コイルと、
この高周波加熱コイルに続いて溝の両内側面を冷却する第１の冷却液噴射ジャケットと、
前記ワークの裏面を冷却する第２の冷却液噴射ジャケットとを具備し、
前記高周波加熱コイル、第１の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却液噴射ジャケットを相対移動させて前記溝の両内側面に焼入を施す内側面焼入装置において、
前記高周波加熱コイルに続いて前記溝の天井面を冷却する第３の冷却液噴射ジャケットが設けられており、
第３の冷却ジャケットの移動方向上流側には、冷却液受け部材が前記ワークの溝の天井面に近接して設けられており、前記冷却液受け部材は、第３の冷却ジャケットから噴射され、前記ワークの溝の天井面に当って落ちてきた冷却液を受け止めて前記天井面を再び冷却することを特徴とする内側面焼入装置。 - 請求項２記載の内側面焼入装置において、
前記第１、第３の冷却ジャケットと同期して前記ワークに対して相対移動しつつ、前記ワークの両側面に対して冷却を施す一対の第４の冷却液噴射ジャケットを備えていることを特徴とする内側面焼入装置。 - 請求項３又は４記載の内側面焼入装置において、
少なくとも前記第１の冷却液噴射ジャケット、第２の冷却液噴射ジャケット及び第３の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節することが可能な噴射量調節弁を備えていることを特徴とする内側面焼入装置。 - 請求項３又は４記載の内側面焼入装置において、
前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用になっていることを特徴とする内側面焼入装置。 - 請求項５記載の内側面焼入装置において、
前記第１の冷却液噴射ジャケットと第３の冷却液噴射ジャケットとが共用になっており、噴射量調節弁は、共用の前記第１、第３の冷却液噴射ジャケット及び第２の冷却ジャケットの冷却液の噴射量を各々調節可能なっていることを特徴とする内側面焼入装置。
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