JP5231109B2

JP5231109B2 - 高周波誘導加熱焼戻装置および高周波誘導加熱焼戻方法

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Publication number: JP5231109B2
Application number: JP2008180463A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎鈴木; 昌巳山口; 和男尾田; 厚小林; 英宏安武
Original assignee: NTN Corp; Neturen Co Ltd
Current assignee: NTN Corp; Neturen Co Ltd
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: JP2010018845A

Description

本発明は、車輪用軸受装置のハブ輪や等速自在継手の外側継手部材等の外径面に径が異なる円筒面を有するワークに形成された硬化層を焼戻するための高周波誘導加熱焼戻装置および高周波誘導加熱焼戻方法に関する。

外径面に径が異なる円筒面を有するワークとしては、図５に示すような等速自在継手の外側継手部材（外輪）１や図７に示すような車輪用軸受装置に用いられるハブ輪１０等がある。これらにおいては、小径部の外径面に大径部との間の段付部乃至段付部近傍に至る硬化層が形成されることになる。硬化層は、焼入れ・焼戻しの熱処理を行うことによって形成する。ここで、焼入れとは、鋼をオーステナイト組織の状態に加熱した後、水または油で急冷することによって、マルテンサイト組織の状態に変化させる熱処理である。このように、焼入れは鋼の硬さを増大させる目的で行われるが、靭性が低下するので、粘り強さを得るために、焼入れ後には焼戻しを行う。焼戻しは、マルテンサイト組織の状態から鋼を再加熱し、一定時間保持した後に徐冷する作業をいう。

図５に示す外輪１は、内面２ａにトラック溝（図示省略）が形成されたマウス部２と、このマウス部２の底壁から突設されるステム部３とからなる。ステム部３は、大径の基部３ａと、基部３ａに連設される中径の本体部３ｂと、本体部３ｂに連設される先端部３ｃとからなる。そして、熱硬化処理層Ｓが基部３ａから先端部３ｃにわたって形成される。すなわち、熱硬化処理層Ｓは、小径部としてのステム部３の外径面に、段付部（マウス部２の底壁から延びるステム部３の付け根部９）近傍にいたる熱硬化処理層Ｓが形成されている。また、マウス部２の内面２ａにも熱硬化処理層Ｓ１が形成される。

ステム部３の熱硬化処理層Ｓは、従来から高周波誘導加熱を用いた焼戻しを行う方法が知られている（特許文献１）。高周波誘導加熱焼戻装置としては、図５に示すような丸形のソレノイドコイル５が用いられる。すなわち、外輪１をそのマウス部２の開口部が下方に開口する状態として、下治具６と上治具７とで支持する。この状態で、ソレノイドコイル５にこの外輪１が内嵌される。

次に、コイル５に高周波電流を流すことで、電磁誘導によって外輪１の表面に高周波磁束による誘導電流が流れ、この電流により外輪１のもつ抵抗によってエネルギーを損失して熱が発生する。そして、外輪１の表面が所定温度に上昇したところで、その加熱を停止して、その温度を一定時間保持した後、冷却水で冷却することによって焼戻しを行って、この熱処理が終了する。

また、図７に示すように、車輪用軸受装置の用いられるハブ輪１０においても熱硬化処理層を形成することになる。すなわち、ハブ輪１０は、軸部１１と、この軸部１１の一端側において外径側へと突出するフランジ部１２とを備える。軸部１１の外表面に熱硬化処理層Ｓ２が形成される。すなわち、熱硬化処理層Ｓ２は、小径部としての軸部１１の外径面に、段付部（フランジ部１２から延びる軸部１１の付け根部１４）近傍にいたる熱硬化処理層Ｓ２が形成されている。なお、軸部１１のフランジ部１２側端面にはホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１３が突設されている。

軸部１１は、フランジ部１２側のボス部１１ａと、ボス部１１ａに連設される小径の本体部１１ｂとを備える。ボス部１１ａは、大径部１５と中径部１６と小径部１７とを有し、小径部１７と本体部１１ｂとの間に段差１８が設けられている。そして、ボス部１１ａから本体部１１ｂにわたって熱硬化処理層Ｓ２が形成されている。なお、ボス部１１ａの中径部１６は、軸受装置の転動体（ボール）２０の転走面（転走溝）を構成する。

この場合の高周波誘導加熱焼戻装置も、図５に示した高周波誘導加熱焼戻装置と同様、ソレノイドコイル５を備えたものを使用する。ハブ輪１０をそのパイロット部の開口部が下方に開口する状態として、下治具６と上治具７とで支持する。この状態で、ソレノイドコイル５にハブ輪１０の軸部１１が内嵌される。そして、コイル５に高周波電流を流すことになる。

図５に示すような外輪１では、ステム部３およびマウス部２に硬化層Ｓ、Ｓ１を形成する必要があるため、この両者側において焼戻しを行うことになる。しかしながら、図５に示すようなものでは、ソレノイドコイル５の内部にワーク（外輪）を置き、外輪全体を加熱している。この場合、コイル５に近接しているマウス部２側に磁束が集中するため、ステム部３の付け根部（根元部分）９では加熱され難い。このため、図９に示すように、焼戻しに必要な温度域にまで上昇しない問題がある。なお、図９において、グラフＡは図５におけるＡ部の温度変化であり、グラフＢは図５におけるＢ部の温度変化であり、グラフＣは図５におけるＣ部の温度変化である。

また、ハブ輪１０の場合、転走溝が大径のフランジ部１２近傍に配置されるので、焼戻しが必要な転走溝に対しての温度上昇が不十分となる。なお、図９において、グラフＡ１は図７におけるＡ１部の温度変化であり、グラフＢ１は図７におけるＢ１部の温度変化であり、グラフＣ１は図７におけるＣ１部の温度変化である。なお、図９において、Ｔ１とＴ２との間が焼戻しに必要な温度である。
特開平５−９５８４号公報

そこで、外輪１においては、図６に示すように、ステム部の付け根部（根元部分）９近傍において、ソレノイドコイル５の径を小さくした小径部位５ａを形成する。ハブ輪１０においては、図８に示すように、フランジ部１２の近傍において、ソレノイドコイル５の径を小さくした小径部位５ｂを形成する。

これによって、図１０に示すように、図６におけるＡ部、Ｂ部、Ｃ部の温度変化が図１０に示すグラフのように変化し、図８におけるＡ１部、Ｂ１部、Ｃ１部の温度変化が図１０に示すグラフのように変化する。このように、各部位において、焼戻しに必要な温度に上昇させることができる。なお、図１０において、Ｔ１とＴ２との間が焼戻しに必要な温度である。

図６や図８に示すようにソレノイドコイル５において、小径部位５ａ、５ｂを形成した場合、コイル径は、この小径部位５ａ、５ｂと他の部位とマウス部対応部等との温度バランスを考慮する必要がある。このため、例えば、過去の経験にもとづいて決定することになり、最適な温度制御が困難であった。

また、図６や図８に示すうようなソレノイドコイル５を形成する場合、小径部位５ａ、５ｂと、他の部位とをそれぞれ別個に製造し、これらを例えばロウ付け等にて接合することになる。このため、多大な製作工数を有し、作業性に劣ると共に、コスト高となる。また、製品のサイズやステム部の形状、長さ等により、最適なコイルの径は種々ある。このため、製品毎にコイルを必要とし、コイルの管理性に劣るとともに、コスト高を招くことになる。

本発明は、上記課題に鑑みて、外径面に径が異なる円筒面を有するワークの形成すべき熱硬化層全体に対して、焼戻しに必要な温度域に上昇させて焼戻処理性能の向上を図ることができる高周波誘導加熱焼戻装置および高周波誘導加熱焼戻方法を提供する。

本発明の高周波誘導加熱焼戻装置は、外径面に径が異なる円筒面を有するワークにおいて、その小径部の外径面に大径部との間の段付部乃至段付部近傍に至る部分に形成した硬化層を焼戻すための高周波誘導加熱焼戻装置であって、硬化層が形成される小径部の少なくとも全体を包囲する第１誘導加熱コイルと、段付部に近接してこの段付部を包囲する第２誘導加熱コイルとを備え、第１誘導加熱コイルはその外径及び内径がそれぞれ軸方向に沿って略同一設定されるとともに、第１誘導加熱コイルと第２誘導加熱コイルとが電気的に非接触とされ、第１誘導加熱コイルへの高周波電流の印加にて第２誘導加熱コイルに交流磁界を発生させるものである。

本発明の高周波誘導加熱焼戻装置によれば、第１誘導加熱コイルに高周波電流を印加すれば、この第１誘導加熱コイルに交流磁界が発生する。第１誘導加熱コイルの交流磁界によって、第２誘導加熱コイルに誘導電圧が発生する。第２誘導加熱コイルに誘導電圧が発生することによって、第２誘導加熱コイルに交流電流が流れる。このため、第２誘導加熱コイルに交流磁界が発生し、第２誘導加熱コイルにて包囲されている段付部乃至段付部近傍を誘導加熱することができる。

すなわち、第１誘導加熱コイルに高周波電流を印加することによって、第１誘導加熱コイル及び第１誘導加熱コイル内に配置される第２誘導加熱コイルにそれぞれ交流磁界が発生することになる。このように、第１誘導加熱コイルに交流磁界が発生すれば、この第１誘導加熱コイルに包囲されている範囲においてそのワーク外表面を誘導加熱することができ、第２誘導加熱コイルにて包囲されている段付部乃至段付部近傍を誘導加熱することができる。

第２誘導加熱コイルの径を大きくすれば、第１誘導加熱コイルとの間の距離（寸法）が小さくなり、第２誘導加熱コイルに生じる誘導電圧が大きくなる。逆に第２誘導加熱コイルの径を小さくすれば、第１誘導加熱コイルとの間の距離（寸法）が大きくなり、第２誘導加熱コイルに生じる誘導電圧が小さくなる。

第１誘導加熱コイルと第２誘導加熱コイルとは電気的に接続されていないので、各コイルを別個に交換したりすることができる。

前記第２誘導加熱コイルは、その内部を冷却水が流通するのが好ましい。第２誘導加熱コイルを断面矩形のパイプ材の一つのリング状体からなるものであれば、この第２誘導加熱コイルを配置する際に、載置テーブル等に安定して設置することができる。

ワークとしては、車輪用軸受装置のハブ輪である場合や等速自在継手の外側継手部材である場合がある。

本発明の高周波誘導加熱焼戻方法は、外径面に径が異なる円筒面を有するワークにおいて、その小径部の外径面に大径部との間の段付部乃至段付部近傍に至る部分に形成した硬化層を焼戻すための高周波誘導加熱焼戻方法であって、前記小径部を包囲する第１誘導加熱コイルに高周波電流を印加して、この第１誘導加熱コイルに交流磁界を発生させ、これによって、段付部乃至段付部近傍を包囲する第２誘導加熱コイルに交流電流を流して、この第２誘導加熱コイルに交流磁界を発生させるものである。

本発明の高周波誘導加熱焼戻方法によれば、第１誘導加熱コイルに高周波電流を印加することによって、第１誘導加熱コイル及び第１誘導加熱コイル内に配置される第２誘導加熱コイルにそれぞれ交流磁界が発生することになる。

本発明では、第１誘導加熱コイルに交流磁界を発生させることによって、この第１誘導加熱コイルに包囲されている範囲においてそのワーク外表面を誘導加熱することができ、第２誘導加熱コイルにて包囲されている段付部乃至段付部近傍を誘導加熱することができる。このため、段付部乃至段付部近傍においても、焼戻しに必要な温度域に上昇させて焼戻処理性能の向上を図ることができる。

第１誘導加熱コイルと第２誘導加熱コイルとは電気的に接続されていないので、各コイルを別個に交換等することができる。このため、サイズ（大きさ）や形状の異なるワークに対して、第２誘導加熱コイルを交換することにより、このワークに形成される熱硬化層に対して最適な加熱温度で加熱することができる。したがって、条件導出の工数をソレノイドコイルに小径部位を形成する従来のものと比較して大幅に短縮できる。

第１誘導加熱コイル用のコイルを製造し、このコイルから第２誘導加熱コイルをワークの形状に合わせて入れ替えすることができる。このため、各コイルを低コストにて製造できる利点がある。

前記第２誘導加熱コイルがその内部を冷却水が流通するものであれば、この冷却水によって、このコイルの温度上昇を抑えることができる。すなわち、第２誘導加熱コイルは、ヒステリシス損や渦電流損により発熱するため、冷却水を流すことによって、第２誘導加熱コイルの温度上昇を防止する。これによって、温度制御の安定化を図ることができ、焼戻処理性能の向上を一層図ることができる。

第２誘導加熱コイルを断面矩形のパイプ材の一つのリング状体からなるものであれば、この第２誘導加熱コイルを配置する際に、載置テーブル等に安定して設置することができ、配置性に優れる。

このように、本発明では、外径面に径が異なる円筒面を有するワークにおいて、その小径部の外径面に段付部乃至段付部近傍に至る硬化層を高精度に形成することができる。このため、ワークとしては、車輪用軸受装置のハブ輪や等速自在継手の外側継手部材が最適となる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。ワークとしての等速自在継手の外側継手部材（外輪）３１に高周波誘導加熱焼戻を行う高周波誘導加熱焼戻装置を示している。外輪３１は、内面３２ａにトラック溝（図示省略）が形成されたマウス部３２と、このマウス部３２の底壁から突設されるステム部３３とからなる。ステム部３３は、大径の基部３３ａと、基部３３ａに連設される中径の本体部３３ｂと、本体部３３ｂに連設される先端部３３ｃとからなる。そして、熱硬化処理層Ｓが基部３３ａから先端部３３ｃにわたって形成される。すなわち、熱硬化処理層Ｓは、小径部としてのステム部３３の外径面に、段付部３９（マウス部３２の底壁から延びるステム部３３の付け根部）近傍にいたる熱硬化処理層Ｓが形成されている。また、マウス部３２の内面３２ａにも熱硬化処理層Ｓ１が形成される。

高周波誘導加熱焼戻装置は、外輪１全体を包囲する第１誘導加熱コイル３５と、外輪１の段付部３９に近接してこの段付部３９を包囲する第２誘導加熱コイル３８とを備える。第１誘導加熱コイル３５は、導線（断面円形の導線）３４をらせん状に巻いた円筒状のコイル（ソレノイドコイル）である。すなわち、第１誘導加熱コイル３５はその外径及び内径がそれぞれ軸方向に沿って略同一設定される。

第２誘導加熱コイル３８は、図２に示すように、導電体からなる断面矩形のパイプ材４０の一つのリング状体からなる。すなわち、断面矩形のパイプ材４０を円形となるように配置し、端面を仕切片４１を介して連結する。そして、仕切片４１近傍に、冷却水流入管４２および冷却水流出管４３を接続する。このため、第２誘導加熱コイル３８は、矢印Ｅのように冷却水流入管４２から入った冷却水が、矢印Ｆのように冷却水流出管４３から流出するように矢印Ｇのように円環状に流れる流路４４が形成される。前記仕切片４１は絶縁体にて構成される。これは、仕切片４１を絶縁体にて構成すると、非加熱物に流れる電流は、第１誘導加熱コイル３５と第２誘導加熱コイル３８をながれる電流が重畳されたものとなり、仕切片４１を導電体にて構成すると、非加熱物に流れる電流は、第１誘導加熱コイル３５と第２誘導加熱コイル３８に拠り発生する電流の向きが相殺される方向の電流となるからである。

第２誘導加熱コイル３８は、絶縁材（絶縁体）からなるテーブル４５に載置保持される。なお、テーブル４５は、円筒体からなる本体部４５ａと、本体部４５ａの上方開口部に配置されるコイル受け台部４５ｂとを備える。そして、コイル受け台部４５ｂ上に第２誘導加熱コイル３８が載置保持される。

また、外輪３１をそのマウス部３２の開口部が下方に開口する状態として、下治具３６と上治具３７とで支持する。下治具３６はマウス部３２の開口部を塞ぐ程度の大きさの絶縁性円盤体４６を備える。上治具３７は外輪３１のステム部３３の端面４７と略同一径の絶縁性円柱体４８を備える。

コイル受け台部４５ｂの開口部５０が外輪３１の段付部３９に対応する。このため、第２誘導加熱コイル３８はステム部３３の基部３３ａを包囲することになる。なお、第２誘導加熱コイル３８の内径はステム部３３の基部３３ａの外径よりも僅かに大きく設定され、第２誘導加熱コイル３８の内周面３８ａが基部３３ａの外径面４９に近接配置され、外輪３１の段付部３９近傍を包囲することになる。

テーブル４５は、その外径が第１誘導加熱コイル３５の内径よりも僅かに小さく、その内径が外輪３１のマウス部３２の外径よりも僅かに大きい。

次に前記高周波誘導加熱焼戻装置を使用した高周波誘導加熱焼戻方法を説明する。高周波誘導加熱焼戻を行う前に、このワーク（外輪３１）に対して焼入れ（この高周波誘導加熱焼入れ）が行われる。この場合、この高周波誘導加熱焼戻装置を用いることができる。高周波誘導加熱焼入れを行った後、この高周波誘導加熱焼戻装置を使用した高周波誘導加熱焼戻を行う。

この際、図１に示す状態に高周波誘導加熱焼戻装置にワーク（外輪３１）をセットする。すなわち、マウス部３２がテーブル４５内に収納された状態の外輪３１を第１誘導加熱コイル３５内に収容する。また、テーブル４５のコイル受け台部４５ｂに第２誘導加熱コイル３８を載置保持する。そして、外輪３１と第１誘導加熱コイル３５と第２誘導加熱コイル３８とを同一軸心Ｌ上に配置する。この実施形態において、本発明の小径部がステム部３３にて構成し、段付部３９がステム部３３とマウス部３２との間の付け根部にて構成することになる。

この状態で、第１誘導加熱コイル３５に高周波電流を印加する。これによって、第１誘導加熱コイル３５に交流磁界が発生し、この第１誘導加熱コイル３５の交流磁界によって、第２誘導加熱コイル３８に誘導電圧が発生する。第２誘導加熱コイル３８に誘導電圧が発生することによって、第２誘導加熱コイル３８に交流電流が流れる。このため、第２誘導加熱コイル３８に交流磁界が発生し、第２誘導加熱コイル３８にて包囲されている段付部３９乃至段付部近傍を誘導加熱することができる。

すなわち、第１誘導加熱コイル３５に高周波電流を印加することによって、第１誘導加熱コイル３５及び第１誘導加熱コイル３８内に配置される第２誘導加熱コイル３８にそれぞれ交流磁界が発生することになる。このように、第１誘導加熱コイル３５に交流磁界が発生すれば、この第１誘導加熱コイル３５に包囲されている範囲においてそのワーク外表面を誘導加熱することができ、第２誘導加熱コイル３８にて包囲されている段付部３９乃至段付部近傍を誘導加熱することができる。このため、段付部３９乃至段付部近傍においても、焼戻しに必要な温度域に上昇させて焼戻処理性能の向上を図ることができる。すなわち、図１におけるＡ部、Ｂ部、Ｃ部の温度変化が図４に示すグラフのように変化し、各部位において、焼戻しに必要な温度に上昇させることができる。なお、図４において、Ｔ１とＴ２との間が焼戻しに必要な温度である。

この誘導加熱中においては、第２誘導加熱コイル３８の内部を冷却水が流通させる。これによって、ヒステリシス損や渦電流損により発熱する第２誘導加熱コイル３８の温度上昇を防止する。

第２誘導加熱コイル３８の径を大きくすれば、第１誘導加熱コイル３５との間の距離（寸法）が小さくなり、第２誘導加熱コイル３８に生じる誘導電圧が大きくなる。逆に第２誘導加熱コイル３８の径を小さくすれば、第１誘導加熱コイル３５との間の距離（寸法）が大きくなり、第２誘導加熱コイル３８に生じる誘導電圧が小さくなる。このため、形成される熱硬化処理層Ｓの段付部乃至段付部近傍に対する温度制御を安定して行うことができる。

第１誘導加熱コイル３５と第２誘導加熱コイル３８とは電気的に接続されていないので、各コイル３５，３８を別個に交換等することができる。このため、サイズ（大きさ）や形状の異なるワークに対して、第２誘導加熱コイル３８を交換することにより、このワークの形成される熱硬化処理層Ｓに対して最適な加熱温度で加熱することができる。したがって、条件導出の工数を、図６や図８に示すように、ソレノイドコイル５に小径部位５ａ、５ｂを形成するものと比較して大幅に短縮できる。

第１誘導加熱コイル用のコイルを製造し、このコイルから第２誘導加熱コイル３８をワークの形状に合わせて入れ替えすることができる。このため、各コイルを低コストにて製造できる利点がある。

第２誘導加熱コイル３８がその内部を冷却水が流通するものであれば、この冷却水によって、このコイルの温度上昇を抑えることができる。これによって、温度制御の安定化を図ることができ、焼戻処理性能の向上を一層図ることができる。

第２誘導加熱コイル３８は断面矩形のパイプ材の一つのリング状体からなるので、第２誘導加熱コイル３８を配置する際に、この実施形態のようにテーブル（載置テーブル）４５等に安定して設置することができ、配置性に優れる。

次に、図３はワークが車輪用軸受装置のハブ輪６０の場合を示している。ハブ輪６０は、軸部６１と、この軸部６１の一端側において外径側へと突出するフランジ部６２とを備える。軸部６１の外表面に熱硬化処理層Ｓ２が形成される。すなわち、熱硬化処理層Ｓ２は、小径部としての軸部６１の外径面に、段付部（フランジ部６２から延びる軸部６１の付け根部６４）近傍にいたる熱硬化処理層Ｓ２が形成されている。なお、軸部６１のフランジ部６２側端面にはホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部６３が突設されている。

軸部６１は、フランジ部６２側のボス部６１ａと、ボス部６１ａに連設される小径の本体部６１ｂとを備える。ボス部６１ａは、大径部６５と中径部６６と小径部６７とを有し、小径部６７と本体部６１ｂとの間に段差６８が設けられている。そして、ボス部６１ａから本体部６１ｂにわたって熱硬化処理層Ｓ２が形成されている。なお、ボス部６１ａの中径部６６は、軸受装置の転動体（ボール）７０の転走面（転走溝）を構成する。

この場合もハブ輪６０はそのパイロット部６３の開口部が下方に開口する状態として、下治具６と上治具７とで支持する。この状態で、第２誘導加熱コイル８８にて段付部６４乃至段付部近傍を包囲する。すなわち、この実施形態において、本発明の小径部が、本体部６１ｂとボス部６１ａの小径部６７とで構成し、段付部６４がボス部６１ａの中径部６６にて構成することになる。

第１誘導加熱コイル８５は、前記図１に示す第１誘導加熱コイル３５と同様の導線（断面円形の導線）８４をらせん状に巻いた円筒状のコイル（ソレノイドコイル）である。すなわち、第１誘導加熱コイル８５はその外径及び内径がそれぞれ軸方向に沿って略同一設定される。

第２誘導加熱コイル８８は、図２に示すように、断面矩形のパイプ材９０の一つのリング状体からなり、冷却水流入管（図示省略）から入った冷却水が、冷却水流出管から流出するように円環状に流れる流路９４が形成される。

この際、第２誘導加熱コイル８８は絶縁材（絶縁物）からなるテーブル７１に載置保持される。この場合のテーブル７１は、ハブ輪６０の上方位置に配置される水平台７１ａの載置部７２に第２誘導加熱コイル８８が載置される。すなわち、水平台７１ａは、ハブ輪６０のボス部６１ａが挿通される孔部を有し、この孔部の周縁部に厚肉部から載置部７２を有する。

テーブル７１には第１誘導加熱コイル８５が載置保持される。すなわち、第１誘導加熱コイル８５の内径が載置部７２より僅かに大きく設定され、第２誘導加熱コイル８８の外径が第１誘導加熱コイル８５の内径よりも小さく設定され、さらに第２誘導加熱コイル８８の内径がボス部６１ａの中径部６６よりも僅かに大きく設定される。なお、下治具８６はパイロット部６３の開口部を塞ぐ程度の大きさの絶縁性円盤体７６を備える。上治具８７は軸部６１の端面７７と略同一径の絶縁性円柱体７８を備える。

この場合も、図３に示した状態にセット（ハブ輪６０と、第１誘導加熱コイル８５と、第２誘導加熱コイル８８とが同一軸心Ｌ１上に配設される状態）して、第１誘導加熱コイル８５に高周波電流を印加する。これによって、前記図１に示す高周波誘導加熱焼戻装置と同様、第１誘導加熱コイル８５及び第１誘導加熱コイル８５内に配置される第２誘導加熱コイル８８にそれぞれ交流磁界が発生することになる。このように、第１誘導加熱コイル８５に交流磁界が発生すれば、この第１誘導加熱コイル８５に包囲されている範囲においてそのワーク外表面を誘導加熱することができ、第２誘導加熱コイル８８にて包囲されている段付部６４乃至段付部近傍を誘導加熱することができる。

このため、この図３に示す高周波誘導加熱焼戻装置は、図３におけるＡ１部、Ｂ１部、Ｃ１部の温度変化が図４に示すグラフのように変化し、各部位において、焼戻しに必要な温度に上昇させることができる。すなわち、図３に示す高周波誘導加熱焼戻装置は、前記図１に示す高周波誘導加熱焼戻装置と同様の作用効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、第１誘導加熱コイル３５、８５の巻き数、巻きピッチ、径寸法、導線の径寸法とは、ワークの大きさや形状等に応じて種々変更できる。また、第１誘導加熱コイル３５、８５においても、使用する導線を中空状として、冷却水が流れるようにしてもよい。第２誘導加熱コイル３８、８８としては、使用するパイプ材が円筒体であってもよく、第１誘導加熱コイル３５、８５のようにらせん状に巻いた円筒状のコイルであってもよい。また、第２誘導加熱コイル３８、８８として、冷却水が流れない中実体にて構成してもよく、この場合の断面形状も矩形状であっても円形であってもよい。第１誘導加熱コイル３５，８５及び第２誘導加熱コイル３８、８８の材質としては、高周波電流が流れて交流磁界を発生させるものであればよいので、従来から高周波熱誘導装置に用いられる種々のものを使用することができる。また、ワークとしては、車輪用軸受装置のハブ輪や等速自在継手の外側継手部材に限るものではなく、外径面に径が異なる円筒面を有する種々のワークを用いることができる。

本発明の実施形態を示す高周波熱誘導加熱装置の簡略断面図である。前記高周波熱誘導加熱装置の第２誘導加熱コイルを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。本発明の実施形態を示す他の高周波熱誘導加熱装置の簡略断面図である。加熱時間と加熱温度との関係を示すグラフ図である。従来の高周波熱誘導加熱装置の簡略断面図である。前記図５の高周波熱誘導加熱装置の変形例を示す簡略断面図である。従来の他の高周波熱誘導加熱装置の簡略断面図である。前記図７の高周波熱誘導加熱装置の変形例を示す簡略断面図である。加熱時間と加熱温度との関係を示すグラフ図である。加熱時間と加熱温度との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

Ｓ熱硬化処理層
３１外側継手部材
３５第１誘導加熱コイル
３８第２誘導加熱コイル
３９段付部
４０パイプ材
６０ハブ輪
６４段付部
８５第１誘導加熱コイル
８８第２誘導加熱コイル

Claims

外径面に径が異なる円筒面を有するワークにおいて、その小径部の外径面に大径部との間の段付部乃至段付部近傍に至る部分に形成した硬化層を焼戻するための高周波誘導加熱焼戻装置であって、硬化層が形成される小径部の少なくとも全体を包囲する第１誘導加熱コイルと、段付部に近接してこの段付部を包囲する第２誘導加熱コイルとを備え、第１誘導加熱コイルはその外径及び内径がそれぞれ軸方向に沿って略同一設定されるとともに、第１誘導加熱コイルと第２誘導加熱コイルとが電気的に非接触とされ、第１誘導加熱コイルへの高周波電流の印加にて第２誘導加熱コイルに交流磁界を発生させることを特徴とする高周波誘導加熱焼戻装置。
前記第２誘導加熱コイルは、その内部を冷却水が流通することを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱焼戻装置。
前記第２誘導加熱コイルは、断面矩形のパイプ材の一つのリング状体からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波誘導加熱焼戻装置。
前記ワークは、車輪用軸受装置のハブ輪であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高周波誘導加熱焼戻装置。
前記ワークは、等速自在継手の外側継手部材であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高周波誘導加熱焼戻装置。
外径面に径が異なる円筒面を有するワークにおいて、その小径部の外径面に大径部との間の段付部乃至段付部近傍に至る部分に形成した硬化層を焼戻するための高周波誘導加熱焼戻方法であって、前記小径部を包囲する第１誘導加熱コイルに高周波電流を印加して、この第１誘導加熱コイルに交流磁界を発生させ、これによって、段付部乃至段付部近傍を包囲する第２誘導加熱コイルに交流電流を流して、この第２誘導加熱コイルに交流磁界を発生させることを特徴とする高周波誘導加熱焼戻方法。