JP4969286B2 - Moving quenching method and moving quenching apparatus - Google Patents
Moving quenching method and moving quenching apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP4969286B2 JP4969286B2 JP2007084718A JP2007084718A JP4969286B2 JP 4969286 B2 JP4969286 B2 JP 4969286B2 JP 2007084718 A JP2007084718 A JP 2007084718A JP 2007084718 A JP2007084718 A JP 2007084718A JP 4969286 B2 JP4969286 B2 JP 4969286B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- heating coil
- frequency heating
- ball screw
- moving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
本発明は、ラック部を有する軸状のワークを軸線方向に移動させながら焼入れ処理するための移動焼入方法および移動焼入装置に関するものである。 The present invention relates to a moving quenching method and a moving quenching apparatus for quenching while moving an axial workpiece having a rack portion in the axial direction.
ボールねじ機構に用いるねじ軸のような長尺の軸状部材を焼入する方法として、例えば、特許文献1に記載されているように、軸状部材を高周波無酸化焼入装置内を回転させながら軸線方向に移動させ、軸線方向に移動される軸状部材の表面を、高周波無酸化焼入装置に設けた高周波誘導加熱コイルにより加熱し、加熱された軸状部材の表面に冷却液を噴射して冷却し、これによって軸状部材の表面を無酸化状態の下で焼入処理を施すようにしたものがある。
As a method of quenching a long shaft-like member such as a screw shaft used in a ball screw mechanism, for example, as described in
かかる特許文献1に記載のものは、軸状部材が全長に亘って断面形状がほぼ同じのねじ軸の如きものであるため、軸状部材の全長に亘って同じ条件で加熱することにより、軸状部材の全長に亘って均一な焼入深さおよび焼入硬度にて焼入れすることがそれほど困難なく行える。
これに対して、焼入れすべき対象ワークが、例えば、電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ軸のように、ボールねじ溝部と断面形状が異なるラック部を有するものにおいては、ラック部の軸方向両端部において段差部が形成されることにより、ラック部の焼入硬度および焼入深さを定められた規格内に入れることが難しい問題がある。 On the other hand, in the case where the target workpiece to be quenched has a rack portion having a cross-sectional shape different from that of the ball screw groove portion, such as a ball screw shaft used in an electric power steering device, for example, both axial ends of the rack portion When the step portion is formed in the portion, there is a problem that it is difficult to put the quenching hardness and the quenching depth of the rack portion within predetermined standards.
すなわち、ラック部13は、図8に示すように、そのラック歯15が円筒状の軸部11に段差17、18を介して接続されることになるため、ラック歯15の端部が高周波加熱コイルを通過する際に、段差17、18の角部17a、18aに電流が集中して流れ、ラック歯15には電流が流れにくくなって、ラック歯15の端部の加熱が十分に行われなくなる恐れがある。しかも、高周波加熱コイルがラック部を取囲むリング形状である場合には、ラック歯15と、ラック歯15の背面側16とで高周波加熱コイルとのギャップ量が変化するため、背面側16に対してラック歯15の焼入深さが浅くなり、ラック歯15の焼入深さおよび焼入硬度を規格内に入れるように焼入条件等を変えると、今度は背面側16の焼入深さおよび焼入硬度が規格内より逸脱してしまうという難しい問題がある。
That is, as shown in FIG. 8, the
このような理由により、ラック部を有する軸状ワークにおいては、出力電力の異なる分割形の高周波加熱コイルを用いて、ラック部のラック歯と、背面側を含む円周部分を別々に加熱するなどの対策を講ずる必要があり、焼入装置の構成が複雑となり、設備費が増大する問題があった。 For this reason, in a shaft-shaped workpiece having a rack part, the rack teeth of the rack part and the circumferential part including the back side are separately heated using a divided high-frequency heating coil with different output power, etc. Therefore, there is a problem that the structure of the quenching apparatus becomes complicated and the equipment cost increases.
本発明は、ワークに対して加熱装置をワークの半径方向にシフトさせることにより、上記した従来の問題点を解消できる移動焼入方法および移動焼入装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a moving quenching method and a moving quenching apparatus that can eliminate the above-described conventional problems by shifting a heating device with respect to the workpiece in the radial direction of the workpiece. .
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の特徴は、ラック歯を形成したラック部を有する軸状のワークを軸線方向に相対的に上下移動させながら加熱し、その後冷却して、前記ワークの表面に焼入れ処理を施すようにした移動焼入方法において、略環状の加熱部を有する高周波加熱コイルの中心部内を、前記ワークを相対的に軸線方向に移動させながら前記ワークの表面を前記高周波加熱コイルによって加熱するとともに、前記ワークの前記ラック歯の端部に前記高周波加熱コイルが対応する位置まで前記ワークが相対移動された際に、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフトさせて前記ラック歯を前記高周波加熱コイルに接近させるとともに、前記ワークの軸線方向の相対移動速度および前記高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御し、前記端部が前記高周波加熱コイルに対応する位置を通過後、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフト戻しさせて前記ワークを前記高周波加熱コイルの中心部に復帰させた状態で、前記ワークを軸線方向に相対移動させて前記ラック歯を含むラック部の表面を前記高周波加熱コイルによって加熱するようにした移動焼入方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the feature of the invention according to
請求項2に係る発明の特徴は、請求項1において、前記高周波加熱コイルの加熱部は、前記ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成されている移動焼入方法である。
A feature of the invention according to
請求項3に係る発明の特徴は、請求項1または請求項2において、前記ワークは、ボールねじ溝部を有し、該ボールねじ溝部を前記高周波加熱コイルによって加熱する場合には、前記ワークを回転させながら軸線方向に相対移動させるようにした移動焼入方法である。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the workpiece has a ball screw groove portion, and when the ball screw groove portion is heated by the high-frequency heating coil, the workpiece is rotated. This is a moving quenching method in which relative movement in the axial direction is performed.
請求項4に係る発明の特徴は、ラック歯を形成したラック部を有する軸状のワークを軸線方向に相対的に上下移動させながら加熱し、その後冷却して、前記ワークの表面に焼入れ処理を施すようにした移動焼入装置において、前記ワークの表面を加熱する略環状の加熱部を有する高周波加熱コイルと、該高周波加熱コイルに対して前記ワークを軸線方向に相対的に上下移動させる移動手段と、前記ワークが前記ラック歯の端部に前記高周波加熱コイルが対応する位置まで相対移動された際に、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフトさせるシフト手段と、該シフト手段によって前記高周波加熱コイルが前記ワークに対して半径方向に相対的にシフト移動された状態で、前記ワークの軸線方向の相対移動速度および前記高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えている移動焼入装置である。 A feature of the invention according to claim 4 is that a shaft-like workpiece having a rack portion in which rack teeth are formed is heated while being moved relatively up and down in the axial direction, and then cooled, and the surface of the workpiece is quenched. A high-frequency heating coil having a substantially annular heating part for heating the surface of the workpiece, and a moving means for moving the workpiece up and down relatively in the axial direction relative to the high-frequency heating coil. And a shift that causes the high-frequency heating coil to shift relative to the work in the radial direction of the work when the work is relatively moved to a position where the high-frequency heating coil corresponds to an end of the rack tooth. And relative to the workpiece in the axial direction in a state where the high-frequency heating coil is shifted relative to the workpiece in the radial direction by the shift means. A moving quenching apparatus and a control means for controlling at least one of the output power of the dynamic speed and the high-frequency heating coil.
請求項5に係る発明の特徴は、請求項4において、前記高周波加熱コイルの加熱部は、前記ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成され、前記シフト手段によって前記高周波加熱コイルの前記馬蹄形状の略直線部が前記ワークのラック歯に接近する方向に相対的に移動されるようになっている移動焼入装置である。
The invention according to
請求項6に係る発明の特徴は、請求項4または請求項5において、前記ワークは、ボールねじ溝部を有し、前記高周波加熱コイルによって前記ボールねじ溝部を加熱する際は前記ワークを回転させ、前記高周波加熱コイルによって前記ラック部を加熱する際は前記ワークの回転を停止させる回転手段を備えている移動焼入装置である。
The invention according to
請求項1に係る発明によれば、ラック歯の端部に高周波加熱コイルが対応する位置までワークが相対移動された際に、高周波加熱コイルをワークに対してワークの半径方向に相対的にシフトさせてラック歯を高周波加熱コイルに接近させるとともに、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御するようにしたので、ラック歯の高周波加熱コイルへの接近動作により、ラック歯の端部における加熱作用を増強でき、従来のようなラック歯端部の加熱不足を解消できるようになる。しかも、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方の制御により、ラック歯と背面側双方に規格値を満足する焼入層を形成することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the work is relatively moved to the position where the high-frequency heating coil corresponds to the end of the rack tooth, the high-frequency heating coil is shifted relative to the work in the radial direction of the work. Since the rack teeth are brought close to the high frequency heating coil and at least one of the relative movement speed in the axial direction of the workpiece and the output power of the high frequency heating coil is controlled, the rack teeth approach the high frequency heating coil. The heating action at the end portion of the rack tooth can be enhanced, and the conventional lack of heating at the end portion of the rack tooth can be solved. Moreover, by controlling at least one of the relative movement speed in the axial direction of the workpiece and the output power of the high-frequency heating coil, a hardened layer that satisfies the standard value can be formed on both the rack teeth and the back surface side.
請求項2に係る発明によれば、高周波加熱コイルは、ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成されているので、平面上のラック歯を均等に加熱することができるとともに、ラック歯を高周波加熱コイルに接近する方向にシフトさせても、ラック歯の円周方向の両端角部が高周波加熱コイルに過度に接近することがなく、スパークアウトの発生を防止することができる。
According to the invention of
請求項3に係る発明によれば、ワークは、ボールねじ溝部を有し、ボールねじ溝部を高周波加熱コイルによって加熱する場合には、ワークを回転させながら軸線方向に相対移動させるようにしたので、ラック部のラック歯およびその背面部に所要の焼入硬度および焼入深さの焼入層を形成することができ、しかも、高周波加熱コイルが略馬蹄形状に形成されていても、ボールねじ溝部の外表面を均等に焼入処理することができる。
According to the invention of
請求項4に係る発明によれば、ワークがラック歯の端部に高周波加熱コイルが対応する位置まで相対移動された際に、高周波加熱コイルをワークに対してワークの半径方向に相対的にシフトさせるシフト手段と、シフト手段によって高周波加熱コイルがワークに対して半径方向に相対的にシフト移動された状態で、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えているので、ラック歯の高周波加熱コイルへの接近動作により、ラック歯の端部における必要な加熱を促進でき、従来のようなラック歯端部の加熱不足を解消でき、しかも、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方の制御により、ラック歯と背面側双方に規格値を満足する焼入層を形成することができる移動焼入装置を容易に具現化することができる。 According to the invention which concerns on Claim 4, when a workpiece | work is relatively moved to the position where a high frequency heating coil respond | corresponds to the edge part of a rack tooth, a high frequency heating coil is shifted relatively to the radial direction of a workpiece | work with respect to a workpiece | work. And controlling the relative movement speed in the axial direction of the work and the output power of the high-frequency heating coil in a state where the high-frequency heating coil is shifted relative to the work in the radial direction by the shift means. Control means, the rack teeth approaching the high-frequency heating coil can promote the necessary heating at the rack tooth end, and the conventional lack of rack tooth end heating can be eliminated. By controlling at least one of the relative movement speed in the axial direction of the workpiece and the output power of the high-frequency heating coil, the standard value is satisfied on both the rack teeth and the back side. Moving quenching apparatus capable of forming a quenched layer to be able to easily embody.
請求項5に係る発明によれば、高周波加熱コイルは、ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成され、シフト手段によって高周波加熱コイルの馬蹄形状の略直線部がワークのラック歯に接近する方向に相対的に移動されるようになっているので、平面上のラック歯を均等に加熱することができるとともに、ラック歯を高周波加熱コイルに接近する方向にシフトさせても、ラック歯の円周方向の両端角部が高周波加熱コイルに過度に接近することがなく、スパークアウトの発生を防止できる移動焼入装置を具現化することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the high frequency heating coil is configured in a substantially horseshoe shape complemented to the cross-sectional shape perpendicular to the axis of the workpiece, and the substantially linear portion of the horseshoe shape of the high frequency heating coil is rack teeth of the workpiece by the shift means. The rack teeth on the plane can be heated evenly, and even if the rack teeth are shifted in the direction approaching the high-frequency heating coil, the rack teeth can be heated evenly. It is possible to embody a moving quenching apparatus that can prevent the occurrence of spark-out without excessively approaching the high-frequency heating coil at both end corners of the teeth in the circumferential direction.
請求項6に係る発明によれば、ワークは、ボールねじ溝部を有し、高周波加熱コイルによってボールねじ溝部を加熱する際はワークを回転させ、高周波加熱コイルによってラック部を加熱する際はワークの回転を停止させる回転手段を備えているので、ラック部のラック歯およびその背面部に所要の焼入硬度および焼入深さの焼入層を容易に形成することができ、しかも、高周波加熱コイルが略馬蹄形状に形成されていても、ボールねじ溝部の外表面を均等に焼入処理できる移動焼入装置を具現化することができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態を、電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ軸10を焼入処理する例につき、図面に基づいて説明する。当該ボールねじ軸10は、図7に示すように、軸方向の全長に亘って円筒状の軸部11を有し、軸方向の略中央部にボールねじ溝部12が形成され、軸方向の一端にラック部13が形成されている。ラック部13には、ラック歯15が形成され、ラック歯15の両端と軸部11とは、図8に示すように、段差17、18をもって接続されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings with respect to an example in which a
図1および図2において、21は移動焼入装置の本体を示し、本体21にはスライダ22が上下方向にスライド可能に案内され、昇降用モータ23によりボールねじ機構24を介して上下方向にスライドされるようになっている。スライダ22の上端部および下端部には、上部支持フレーム25および下部支持フレーム26がそれぞれ設置されている。
1 and 2,
上部支持フレーム25には、ボールねじ軸10の上端に係合して回転可能に支持する上センタ27を取付けた上部支持装置28が設置され、下部支持フレーム26には、ボールねじ軸10の下端に係合して回転可能に支持する下センタ29が取付けられている。
The
上部支持装置28は、図3に示すように、上部支持フレーム25に鉛直軸線の回りに回転可能に支持された回転軸31を備え、回転軸31の上端には、スライダ22に設置された回転用モータ32が歯車機構33を介して連結されている。回転軸31にはセンタ軸34が貫挿され、センタ軸34に一体に形成したスプライン軸35は、回転軸34に設けたスプラインスリーブ36に上下方向に摺動のみ可能にスプライン係合されている。スプライン軸35は、スライダ22に設置された進退用シリンダ37によって上下方向に所定量進退移動されるジョイント38に回転のみ可能に支持されている。センタ軸34の下端には、上センタ27が取付けられ、上センタ27には、図示してないがボールねじ軸10に形成した図略のキー溝に係合するキー部材が取付けられている。
As shown in FIG. 3, the
これにより、上センタ27を取付けたセンタ軸34は、進退用シリンダ37によって上下方向に所定量進退移動されるとともに、回転用モータ32によって回転軸34と一体的に回転駆動される。そして、上センタ27と下センタ29との間に鉛直軸線に沿って支持されたボールねじ軸10は、回転軸34よりキー部材を介して回転が伝えられるとともに、スライダ22のスライドにより軸線方向に沿って上下方向に移動される。
As a result, the
上記したスライダ22、昇降用モータ23およびボールねじ機構24等によって、ボールねじ軸10を上下方向に移動する移動手段を構成しており、また、上記した上センタ27および下センタ29等によって、ボールねじ軸10を鉛直軸線方向に支持する支持手段を構成している。
The
移動焼入装置本体21には、スライダ22の後方に、シフト台40が水平方向にスライド可能に案内され、シフト用モータ43によりボールねじ機構44を介して水平方向にシフト移動されるようになっている。シフト台40には高周波焼入ユニット41のトランス42が設置されている。トランス42には、絶縁体からなる支持プレート45が突設され、支持プレート45は、スライダ22に形成した上下方向に細長く伸びた開口部22aを介して両センタ27、29の軸心位置まで延在されている。支持プレート45上には、ボールねじ軸10の外表面を加熱する加熱装置47が配設されている。加熱装置47は、図4および図5に示すように、ボールねじ軸10を取巻くように環状に形成された加熱部48aを備えた高周波加熱コイル48と、高周波加熱コイル48の加熱部48aを収容する矩形状の加熱室49aを形成した加熱ハウジング49とによって構成されている。
A shift stand 40 is slidably guided in the movable quenching apparatus
加熱ハウジング49は支持プレート45上に設置され、加熱ハウジング49の上部開放端はカバープレート50によって閉塞されている。支持プレート45とカバープレート50には、両センタ27、29によって支持されたボールねじ軸10を挿通するための挿通穴45a、50aが形成され、これら挿通穴45a、50aはボールねじ軸10の直径よりも僅かに大きな内径に形成されている。
The
高周波加熱コイル48の加熱部48aは、ボールねじ軸10のラック部13の軸直角断面形状に補合する略馬蹄形状に形成され、この馬蹄形状はボールねじ軸10を挿通するに十分な大きさに形成されている。すなわち、加熱部48aは、軸部11に間隔を有して対応する円筒部48a1と、この円筒部48a1の円周方向1か所に形成されラック部13のラック歯15に平行な直線部48a2とを接続した形状に形成されている。
The
なお、加熱部48aが配設された加熱ハウジング49の加熱室49aには、図略のガス噴射装置より噴射された窒素ガス等が充満され、これによって、加熱ハウジング49内を無酸化状態に保ち、ボールねじ軸10の加熱表面の酸化を防ぎながら加熱処理を行えるようにしている。
The
支持プレート45には、加熱ハウジング49の下方に、加熱装置47によって加熱されたボールねじ軸10の外表面を急冷する冷却装置51が配設されている。冷却装置51は、図6に示すように、両センタ27、29で支持されたボールねじ軸10を挿通可能な略環状の冷却液供給部材52を備えている。冷却液供給部材52は、円周方向に2分割された2つのC形形状をなす冷却液供給室53、54によって構成されている。2つの冷却液供給室53、54は各一端において互いに接合され、各他端において僅かに離間されて、外部に向けて横方向に開放する制限された半径方向隙間55が形成されている。冷却液供給部材52の内径は、ボールねじ軸10の外表面との間で必要にして十分な容積の冷却液を充満可能な冷却液貯留室57を形成できるように、ボールねじ軸10の外径より相当大きく設定されている。
A cooling
2つの冷却液供給室53、54は、ラック部13を冷却する際に、ラック歯15に対応する第1の冷却液供給室53と、ラック歯15の背面側16に対応する第2の冷却液供給室54として機能する。第1の冷却液供給室53の内周には、ボールねじ軸10の軸心部に向けて複数の噴射孔59が開口され、第2の冷却液供給室54の内周には、ボールねじ軸10の軸心部に向けて複数の噴射孔60が開口されている。ラック歯15に対応する第1の冷却液供給室53に形成された噴射孔59の数は、背面側16に対応する第2の冷却液供給室54に形成された噴射孔60の数よりも多く形成され、第1の冷却液供給室53よりより多くの冷却液を噴射できるようにしている。第1および第2の冷却液供給室53、54には、別個の冷却液供給管路61、62が接続され、これら冷却液供給管路61、62を介して第1および第2の冷却液供給室53、54に予め定められた流量比で、かつ第1の冷却液供給室53により多くの冷却液が供給されるように、冷却液が供給されるようになっている。
The two cooling
冷却液供給部材51の下端には、冷却液貯留室57の下端を閉塞するように排出制御板63が取付けられている。排出制御板63には、ボールねじ軸10を挿通する挿通穴63aが設けられ、挿通穴63aとボールねじ軸10の外表面との間に制限された環状隙間65が形成される。
A discharge control plate 63 is attached to the lower end of the
これにより、冷却液供給管路61、62より第1および第2の冷却液供給室53、54に供給された所定流量の冷却液は、各噴射孔59、60より冷却液貯留室57に供給され、冷却液貯留室57より第1および第2の冷却液供給室53、54の間に形成された半径方向隙間55を介して外部に排出される。
As a result, the coolant at a predetermined flow rate supplied to the first and second
ここで、第1および第2の冷却液供給室53、54に供給される冷却液の供給流量に応じて、半径方向隙間55および環状隙間65からなる排出面積を設定することにより、冷却液貯留室57より半径方向隙間55および環状隙間65を介して排出される冷却液が制限を受け、これによって、冷却液貯留室57に常に過不足のない冷却液を充満させることができる。しかも、冷却液の排出を下方からだけでなく、半径方向隙間55によって横方向からも排出させることにより、冷却液貯留室57の上部に貯留される冷却液の循環作用を促進し、ボールねじ軸10の冷却によって温度上昇した冷却液が冷却液貯留室57にこもるのを防止し、冷却効率を向上するようにしている。
Here, by setting the discharge area composed of the
なお、排出制御板63の挿通穴63aの上部には、冷却液の流動方向を偏向させる面取りが施され、この面取りによって環状隙間65より下方に排出される冷却液をボールねじ軸10の外面に向かう方向に偏向させ、冷却液がボールねじ軸10の径外方向へ飛散するのを抑制することによって、冷却液をボールねじ軸10の外表面に有効に作用させ、ボールねじ軸10の冷却効率を向上するようにしている。
The upper portion of the
上記した昇降用モータ23、回転用モータ32およびシフト用モータ43、ならびにトランス42は、図2に示すように、制御装置70に接続されている。昇降用モータ23、回転用モータ32およびシフト用モータ43は、制御装置70にて起動、停止が制御されるとともに、指令された回転速度にて回転駆動されるようになっている。また、トランス42は、制御装置70によって高周波加熱コイル48を制御する出力電力を、ボールねじ軸10の上下方向位置に応じて制御されるようになっている。
The up / down
次に、上記した構成におけるボールねじ軸10の焼入処理動作について説明する。ボールねじ軸10の着脱時においては、スライダ22が上昇端に位置決めされ、このスライダ22に対して上センタ27が進退用シリンダ37によって上昇端に保持されている。この状態で、ボールねじ軸10がラック部13を上方にした姿勢で上下のセンタ27、29間に搬入され、ボールねじ軸10の下端が加熱装置47および冷却装置51を貫通する位置まで上昇された下センタ29に係合支持される。
Next, the quenching process operation of the
続いて、上センタ27が進退用シリンダ37により下降されて、ボールねじ軸10の上端に係合されることにより、ボールねじ軸10の両端が両センタ27、29によって鉛直軸線方向に支持されるとともに、ボールねじ軸10のキー溝に上センタ27に設けた図略のキー部材が係合される。
Subsequently, the
しかる状態で、昇降用モータ23が駆動され、ボールねじ機構24を介してスライダ22が早送り速度で下降され、両センタ27、29に支持されたボールねじ軸10がスライダ22と一体的に下降されるとともに、加熱装置47の加熱ハウジング49内に窒素ガス等が供給されて無酸化状態にされる。ボールねじ軸10の焼入開始位置(下端)が高周波加熱コイル48に対応する位置まで移動されると、スライダ22の下降動作が一旦停止される。
In this state, the elevating
続いて、昇降用モータ23によってスライダ22が比較的低速度で下降が開始されるとともに、回転用モータ32が駆動され、ボールねじ軸10がセンタ27、29を中心にして鉛直軸線の回りに回転される。これによって、ボールねじ軸10は回転されながら、加熱装置47および冷却装置51内に送り込まれる。
Subsequently, the
この際、制御装置70によって、トランス42が所定周波数(例えば100kHz)で所定の出力電力が高周波加熱コイル48に供給されるように制御され、ボールねじ軸10の下端の軸部11が、加熱装置47の高周波加熱コイル48に侵入され、軸部11の外表面が無酸化状態の下で、所定の温度(例えば900℃)に加熱される。加熱装置47によって所定の温度まで加熱された軸部11は、次いで、冷却装置51に移送され、冷却液貯留室57に充満された冷却液中に浸漬され、冷却される。これによって、ボールねじ軸10の軸部11の外表面に所定硬度で所定深さの焼入層が形成される
At this time, the
なお、ボールねじ軸10が回転しながら、軸部11が加熱されるので、高周波加熱コイル48が略馬蹄形をしていても、軸部11の外表面は均等に加熱され、同様に、冷却装置51における第1および第2の冷却液供給室53、54の噴射孔59、60より異なる流量の冷却液が供給されていても、軸部11の外表面は均等に冷却される、
Since the
このようにして、ボールねじ軸10上の軸部11が焼入処理され、ボールねじ軸10の下降によって、引き続き、ボールねじ溝部12の外表面が加熱装置47によって加熱されるとともに、冷却装置51によって冷却される。
In this way, the
ボールねじ軸10が所定位置まで下降され、ラック部13の始端部が高周波加熱コイル48に接近する位置まで移動されると、回転用モータ32が制御されて、ボールねじ軸10はラック部13のラック歯15が高周波加熱コイル48の略馬蹄形状に補合する角度位置、すなわち、加熱部48aの直線部48a2にラック歯15が対応する図5に示す角度位置に位置決め停止される。そして、ラック部13の段差17部に高周波加熱コイル48が対応する位置までボールねじ軸10が下降されると、シフト用モータ43が駆動され、シフト台40がボールねじ機構44を介して所定量シフトされる。これにより、高周波加熱コイル48の直線部48a1がラック部13のラック歯15に接近する方向に所定量シフトされる。同時に、制御装置70により、ボールねじ軸10の下降速度が低速度に制御されるとともに、高周波加熱コイル48が予め設定された出力電力に制御される。
When the
このような制御により、通常、段差17部においては、その角部17aに電流が集中的に流れてラック歯15の始端部の焼きが甘くなる傾向となっていたが、高周波加熱コイル48のラック歯15に接近する方向のシフト動作により、ラック歯15の端部における加熱作用が増強され、しかも、ボールねじ軸10の下降速度の低下により、ラック歯15がじっくりと加熱されるようになる。これによって、ラック歯15の始端部の焼きが甘くなる傾向が改善され、ラック歯15の始端部より十分な焼きが行われることになる。また、高周波加熱コイル48が略馬蹄形状をしているために、高周波加熱コイル48をラック歯15に接近する方向にシフトしても、ラック歯15の円周方向の両端角部が高周波加熱コイル48に過度に接近することがなく、スパークアウトの発生を防止できるようになる。
By such control, normally, in the
ところで、高周波加熱コイル48のラック歯15に接近する方向のシフト動作により、ラック歯15の背面側16においては、高周波加熱コイル48との距離が大きくなり、これの影響により背面側16の焼きが低下することになるが、上記したように、高周波加熱コイル48のラック歯15に接近する方向のシフト動作に伴って、ボールねじ軸10の下降速度が低下されるとともに、高周波加熱コイル48の出力電力が制御されるので、かかるボールねじ軸10の下降速度の低下と、高周波加熱コイル48の出力電力の制御とによって、ラック歯15の背面側16に所要の焼入硬度および焼入深さからなる焼入層が形成できるようにコントロールされる。
By the way, the shift operation of the high-
すなわち、高周波加熱コイル48の出力が、ラック歯15および背面側16の双方の焼入硬度および焼入深さが予め定められた規格値を満足するように、高周波加熱コイル48の出力がチューニングされることになる。具体的には、ラック歯15および背面側16は同一の焼入硬度で、焼入深さとして、図9に示すように、ラック歯15が歯底部からの深さがL1に、背面側16がL2となる焼入層15a、16aがそれぞれ形成される。
That is, the output of the high-
高周波加熱コイル48がラック歯15に接近する方向にシフトされて、ボールねじ軸10の下降速度が低下された状態で、ボールねじ軸10が僅かな量だけ移動され、ラック歯15の段差部が高周波加熱コイル48に対応する位置を通過すると、焼入ユニット41のトランス42がシフト用モータ43によりボールねじ機構44を介して、ラック部13のラック歯15が高周波加熱コイル48より離れる方向にシフト戻しが行われ、高周波加熱コイル48がボールねじ軸10に対して元の位置に戻される。同時に、制御装置70によって、ボールねじ軸10の下降速度および高周波加熱コイル48の出力電力が元の値に戻され、その状態で、ラック歯15の焼きが継続される。
The high-
加熱装置47によって所定温度まで加熱されたラック部13は、ボールねじ軸10の下降に伴って冷却装置51に移送され、冷却液貯留室57に充満された冷却液中に浸漬され、焼入冷却される。この際、ラック歯15に対応する第1の冷却液供給室53には、背面側16に対応する第2の冷却液供給室54よりもより多くの冷却液が供給され、これら冷却液が各噴射孔59、60より冷却液貯留室57に噴射されるので、ラック歯15の方が背面側16に対してより冷却効果が高められる。これにより、ラック歯15と背面側16において加熱条件が異なっていても、ラック歯15と背面側16は冷却速度が均一なるように冷却される。この結果、ボールねじ軸10に発生する曲がりが抑制され、後工程の曲がり除去作業を不要にできたり、あるいは除去作業を簡単に行えるようになる。
The
しかも、冷却液貯留室57に充満された冷却液によってラック部13を冷却できるので、ボールねじ軸10のように上下方向に長尺でありながら、恰も冷却タンク内に浸漬するごとくして冷却することを可能にでき、これによって、特にラック歯15における歯裏の冷却むらがなくなり、ラック歯面の硬度むらをなくすることができるようになる。
In addition, since the
また、冷却液貯留室57に噴射された冷却液は、半径方向隙間55を介して横方向からも排出されるようになるので、ボールねじ軸10を冷却して温度上昇した冷却液が、冷却液貯留室57の上部のこもることがなく、冷却効果を向上できるようになる。
Further, since the coolant injected into the
加熱装置47がラック部13の下方の段差18部に対応する位置までボールねじ軸10が下降されると、上記したと同様に、焼入ユニット41がシフト用モータ43によりボールねじ機構44を介して再びシフトされて、高周波加熱コイル48がラック部13のラック歯15に接近され、同時に、ボールねじ軸10の下降速度が低下されるとともに、高周波加熱コイル48の出力電力が制御される。これによって、ラック歯15の終端部においても、上記した始端部と同様にして、ラック歯15および背面側16の双方に所要の焼入硬度および焼入深さからなる焼入層が形成される。その後、高周波加熱コイル48のシフト戻しが行われるとともに、ボールねじ軸10の下降速度および高周波加熱コイル48の出力が、通常の送り速度および出力に戻され、残るボールねじ軸10の軸部11を焼入処理する。
When the
スライダ22が下降端位置まで下降され、ボールねじ軸10の全長に亘って焼入処理が完了すると、昇降用モータ23が前記と逆方向に駆動され、スライダ22とともに、ボールねじ軸10が上昇される。かかるボールねじ軸10の上昇時に、加熱装置47において低温焼戻しが実施され、ボールねじ軸10上のラック部13およびボールねじ溝部12の表面が順次焼戻しされる。この際、高周波加熱コイル48の周波数は、焼戻しに適した低周波に切替えられる。
When the
上記したように焼入処理したボールねじ軸10を用いて、図7に示すように、ラック部13の軸方向の両端部および中央部の3か所A、B、Cで、ラック歯15および背面側16の焼入硬度と焼入深さを測定したところ、共に規格値を満足できたことを確認した。
Using the
上記した実施の形態においては、電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ軸10を移動焼入する例で説明したが、移動焼入する対象ワークは、そのようなボールねじ軸10に限定されるものではなく、ラック部を有するあらゆる種類の軸状ワークに適用できるものである。
In the above-described embodiment, the example of moving and quenching the
また、上記した実施の形態においては、ボールねじ軸10に対して加熱装置47側を、ボールねじ軸10の半径方向にシフトさせるようにしたが、加熱装置47に対してボールねじ軸10側をシフトさせるようにしてもよいものである。同様に、上下方向移動についても、ボールねじ軸10に対して加熱装置47側を上下移動させるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記した実施の形態においては、スライダ22上に両センタ27、29を設け、一方のセンタ27をワーク(ボールねじ軸10)の着脱のために進退移動できるように構成したが、軸長の異なるワークに対応できるように、スライダ22をダブルスライド構成にして、ワークの軸長に応じてダブルスライドを作動させるようにすることもできる。
In the embodiment described above, both the
なお、上記した実施の形態においては、冷却装置51を分割型の冷却液供給室53、54によって構成し、これら冷却液供給室53、54に別々の冷却液供給管路61、62より異なる流量の冷却液を供給するようにしたが、冷却装置51の構成は、本発明にとって要部をなすものではなく、実施の形態で述べた構成に何ら限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the
10・・・ボールねじ軸、11・・・軸部、12・・・ボールねじ溝部、13・・・ラック部、15・・・ラック歯、16・・・背面側、15a、16a・・・焼入層、ラック歯、17、18・・・段差、21・・・移動焼入装置本体、22・・・スライダ、23・・・昇降用モータ、27、29・・・センタ、31・・・回転軸、32・・・回転用モータ、34・・・センタ軸、37・・・進退用シリンダ、40・・・シフト台、41・・・高周波焼入ユニット、42・・・トランス、43・・・シフト用モータ、45・・・支持プレート、47・・・加熱装置、48・・・高周波加熱コイル、48a・・・加熱部、49・・・加熱ハウジング、49a・・・加熱室、50・・・カバープレート、51・・・冷却装置、57・・・冷却液貯留室、70・・・制御装置、L1、L2・・・焼入層。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
略環状の加熱部を有する高周波加熱コイルの中心部内を、前記ワークを相対的に軸線方向に移動させながら前記ワークの表面を前記高周波加熱コイルによって加熱するとともに、前記ワークの前記ラック歯の端部に前記高周波加熱コイルが対応する位置まで前記ワークが相対移動された際に、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフトさせて前記ラック歯を前記高周波加熱コイルに接近させるとともに、前記ワークの軸線方向の相対移動速度および前記高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御し、前記端部が前記高周波加熱コイルに対応する位置を通過後、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフト戻しさせて前記ワークを前記高周波加熱コイルの中心部に復帰させた状態で、前記ワークを軸線方向に相対移動させて前記ラック歯を含むラック部の表面を前記高周波加熱コイルによって加熱するようにしたことを特徴とする移動焼入方法。 In the moving quenching method in which the shaft-shaped workpiece having the rack portion on which the rack teeth are formed is heated while being moved relatively up and down in the axial direction, and then cooled, the surface of the workpiece is subjected to a quenching treatment.
The surface of the work is heated by the high-frequency heating coil while moving the work relatively in the axial direction in the center of the high-frequency heating coil having a substantially annular heating part, and the end of the rack teeth of the work When the work is relatively moved to a position corresponding to the high-frequency heating coil, the high-frequency heating coil is shifted relative to the work in the radial direction of the work, and the rack teeth are moved to the high-frequency heating coil. And at least one of the relative movement speed in the axial direction of the workpiece and the output power of the high-frequency heating coil is controlled, and the end portion passes the position corresponding to the high-frequency heating coil, and then the high-frequency heating coil is moved. The workpiece is shifted relative to the workpiece in the radial direction of the workpiece so that the workpiece is heated by the high-frequency heating coil. In a state of being returned to the heart, the moving quenching method characterized in that the surface of the rack portion including the rack teeth by relatively moving the workpiece in the axial direction so as to heat by the high-frequency heating coil.
前記ワークの表面を加熱する略環状の加熱部を有する高周波加熱コイルと、該高周波加熱コイルに対して前記ワークを軸線方向に相対的に上下移動させる移動手段と、前記ワークが前記ラック歯の端部に前記高周波加熱コイルが対応する位置まで相対移動された際に、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフトさせるシフト手段と、該シフト手段によって前記高周波加熱コイルが前記ワークに対して半径方向に相対的にシフト移動された状態で、前記ワークの軸線方向の相対移動速度および前記高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする移動焼入装置。 In the moving quenching apparatus in which the shaft-shaped workpiece having the rack portion on which the rack teeth are formed is heated while moving relatively up and down in the axial direction, and then cooled, and the surface of the workpiece is subjected to quenching treatment,
A high-frequency heating coil having a substantially annular heating section for heating the surface of the workpiece; a moving means for moving the workpiece relatively up and down in the axial direction relative to the high-frequency heating coil; Shift means for relatively shifting the high-frequency heating coil relative to the workpiece in the radial direction of the work when the high-frequency heating coil is relatively moved to a position corresponding to the part, and the high-frequency heating by the shift means Control means for controlling at least one of the relative movement speed in the axial direction of the workpiece and the output power of the high-frequency heating coil in a state where the coil is shifted relative to the workpiece in the radial direction. A moving quenching apparatus characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007084718A JP4969286B2 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Moving quenching method and moving quenching apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007084718A JP4969286B2 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Moving quenching method and moving quenching apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008240103A JP2008240103A (en) | 2008-10-09 |
JP4969286B2 true JP4969286B2 (en) | 2012-07-04 |
Family
ID=39911785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007084718A Active JP4969286B2 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Moving quenching method and moving quenching apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4969286B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106811582A (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-09 | 池州学院 | A kind of thrust wheel quenching support meanss |
JP7161710B2 (en) * | 2019-03-29 | 2022-10-27 | 株式会社アイシン | Quenching method |
CN109868353B (en) * | 2019-04-17 | 2023-10-24 | 恒进感应科技(十堰)股份有限公司 | General induction hardening equipment of axle class, dish class |
CN111893283A (en) * | 2020-08-05 | 2020-11-06 | 如皋市大昌电子有限公司 | Multifunctional bridge rectifier tool preheating table |
CN114150136A (en) * | 2021-12-07 | 2022-03-08 | 燕山大学 | High-pressure water-cooling induction quenching device for shaft parts |
CN114480799B (en) * | 2021-12-30 | 2024-01-09 | 上海赫丁格热处理有限公司 | Water chestnut formula work piece quenching is with location frock |
CN114562880B (en) * | 2022-02-24 | 2023-12-22 | 福州金锻工业有限公司 | Heating device of medium-frequency induction heating furnace and working method thereof |
KR102452338B1 (en) * | 2022-04-13 | 2022-10-07 | 경기산업(주) | Quenching and tempering integrated heat treatment and automation system and method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5852534B2 (en) * | 1978-02-14 | 1983-11-24 | 日本電子株式会社 | Induction hardening equipment |
JP2591954B2 (en) * | 1987-05-28 | 1997-03-19 | 高周波熱錬株式会社 | Hardening method of rack bar consisting of rack and pipe |
JP4115694B2 (en) * | 2001-11-06 | 2008-07-09 | 富士電子工業株式会社 | Rack gear hardening device |
JP2003160812A (en) * | 2001-11-22 | 2003-06-06 | Ntn Corp | Ball screw for wheel-steering |
JP2004131823A (en) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Denki Kogyo Co Ltd | Method and apparatus for induction-hardening rack bar |
JP2004315851A (en) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Denki Kogyo Co Ltd | Method and apparatus for induction hardening of rack bar |
-
2007
- 2007-03-28 JP JP2007084718A patent/JP4969286B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008240103A (en) | 2008-10-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4969286B2 (en) | Moving quenching method and moving quenching apparatus | |
US4675488A (en) | Method for hardening gears by induction heating | |
US4785147A (en) | System for hardening gears by induction heating | |
US4855551A (en) | Method and apparatus for hardening gears | |
JP4674932B2 (en) | Crawler belt bush, manufacturing method and manufacturing apparatus thereof | |
US4637844A (en) | Method for heat treating ferrous parts | |
CN108396111A (en) | High-frequency hardening machine and its control method | |
US10246756B2 (en) | Heat treatment system and heat treatment method | |
KR20080066751A (en) | Method and device for the continuous creation of a bainite structure in a carbon steel, especially a strip steel | |
JP5121270B2 (en) | Moving quenching equipment | |
CN208266212U (en) | High-frequency hardening machine | |
KR20160132837A (en) | Heat-treatment device and heat-treatment method | |
JP2000282145A (en) | Method for hardening and tempering gear member and apparatus therefor | |
JP5553440B2 (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus | |
US4749834A (en) | Method and apparatus of hardening gears by induction heating | |
JP2005320609A (en) | Corrective hardening device | |
JP4220763B2 (en) | Induction hardening equipment for constant velocity joints | |
CN114072529A (en) | Movable quenching device and movable quenching method | |
JP7311811B2 (en) | Transfer quenching device and transfer quenching method | |
CN113088646A (en) | Heat treatment apparatus | |
JP5274762B2 (en) | Heat treatment method | |
JP5408974B2 (en) | Induction heating device for ball housing | |
JP2004315851A (en) | Method and apparatus for induction hardening of rack bar | |
US4715907A (en) | Method for heat treating ferrous parts | |
JP2004131823A (en) | Method and apparatus for induction-hardening rack bar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120313 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120403 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4969286 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |