JPH0136907Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本考案は、小径軸部、肩部及び大径軸部を有す
る軸体の外表面を高周波誘導加熱するために用い
られる表面焼入用高周波誘導加熱コイルに関す
る。

ｂ 従来の技術 第９図に示す如く互いに同軸状の小径軸部１、
大径軸部２、及び肩部３を有する軸体Ｓの外表面
を焼入れする場合には、第１０図及び第１１図に
示すような形状のコイル４を用いて軸体Ｓの外表
面を高周波誘導加熱し、しかる後に急速冷却させ
るようにしていた。

第１０図及び第１１図に示すように、従来のコ
イル４は、軸体Ｓの小径軸部１を加熱するコイル
部５と、軸体Ｓの肩部３を加熱するコイル部６
と、軸体Ｓの大径軸部２を加熱するコイル部７
と、高周波電源８に接続されるリード部９ａ，９
ｂとの連続構成体から成るものである。なお、上
述の小径軸部加熱用コイル部５は、軸体Ｓの小径
軸部１の外表面に対して所定の結合間隔をおいて
軸体Ｓの軸心方向に沿つて延びる一対のコイル部
片１０ａ，１０ｂと、これらのコイル部片１０
ａ，１０ｂの上端からそれぞれ延設されかつ前記
小径軸部１の外表面に対して所定の結合間隔をお
いて周方向に沿つて延びる円弧状のコイル部片１
１ａ，１１ｂとから構成されている。また、上述
の大径軸部加熱用コイル部７は、軸体Ｓの大径軸
部の外表面に対して所定の結合間隔をおいて軸体
Ｓの軸心方向に沿つて延びる一対のコイル部片１
２ａ，１２ｂと、これらのコイル部片１２ａ，１
２ｂの下端からそれぞれ延設されかつ前記大径軸
部２の外周面に対して所定の結合間隔をおいて周
方向に沿つて延びる半円弧状のコイル部片１３と
から構成されている。また、上述の肩部加熱用コ
イル部６は、軸体Ｓの肩部３に対して所定の結合
間隔をおいて軸体Ｓの半径方向に沿つて延びる一
対のコイル部片１４ａ，１４ｂとから構成され、
これらのコイル部片１４ａ，１４ｂを介して前記
コイル部５及び７が連結されている。

しかして、表面焼入れされるべき軸体Ｓをコイ
ル４の各部片に対してそれぞれ等間隔を隔てた状
態の下でコイル４に対応配置し、次いで高周波電
源８からコイル４に高電流を供給すると共に前記
軸体Ｓをその軸心を中心に回転されることによつ
て、軸体Ｓの外表面を所要の温度に高周波誘加熱
し、この後に冷却水等にて急速冷却させて焼入れ
するようにしていた。

ｃ 考案が解決しようとする問題点 しかしながら、上述の如き従来のコイル４を用
いて軸体Ｓの表面焼入れを施した場合、焼入硬化
層Ｔは第１２図に示すようなパターンとなる。す
なわち、この焼入硬化層Ｔにおいて、小径軸部１
及び大径軸部２のうち肩部３から離れた個所では
均一な硬化深さt₁、の焼入硬化層パターンとなる
が、小径軸部１と肩部３とによつて形成された湾
曲状隅部１５では硬化深さt₂が浅くなり、肩部３
の外側の角部１６での硬化深さt₃が深くなり過ぎ
てしまう。このような焼入硬化層パターンとなる
のは、前記隅部１５の如き個所では加熱されにく
く前記角部１６の如き個所では加熱され易いとい
う高周波誘導加熱現象の特性に影響されるからで
ある。

上述のような深さの不均一な硬化層Ｔが形成さ
れた場合には、軸体Ｓの各部の疲労強度に強弱を
生じるという不都合を来たすこととなる。特に、
隅部１５における硬化深さt₂が浅いため、この隅
部１５の疲労強度が弱くなり、軸体Ｓの使用時に
この隅部１５に応力が集中して折損してしまうと
いう致命的な欠陥を有する。また、角部１６は加
熱され易いため必要以上の高温となつて焼割れを
生じる危険性があると共に、焼入組織の粗大化に
より材質的な劣化を誘発するおそれもある。

本考案は上述の如き実状に鑑みて考案されたも
のであつて、その目的は、簡単な構成のものであ
るにも拘わらず、軸体の小径軸部と肩部とにより
構成される隅部の加熱をより一段と強化して均一
加熱を施すことができ、これによつて、隅部にお
ける硬化深さを増大し得て、全体として均一な焼
入硬化層パターンを形成し得るようにした軸体の
表面焼入用コイルを提供することにある。

ｄ 問題点を解決するための手段 既述の問題点を解消するために、本考案では、
小径軸部、肩及び大径軸部を有する軸体の外表面
を焼入れのために高周波誘導加熱するコイルにお
いて、前記小径軸部、肩部及び大径軸部に対応す
るコイル部片をそれぞれ設けると共に、前記小径
軸部と肩部との間に形成された隅部に対応するコ
イル部片に隅部加熱強化用コイル部片を近接配置
して前記隅部に対応するコイル部分を複数巻きの
構成とし、この複数巻き部分の各コイル部片に流
れる高周波電流が互いに同一方向となるように構
成している。

以下、本考案の実施例に付き第１図〜第８図を
参照して説明する。

第１図〜第４図は本考案の第１実施例を示すも
のである。本実施例の表面焼入用高周波誘導加熱
コイル２０は直列タイプのものであつて、高周波
電源２１からリード線２２を介して高周波電流が
供給される一対のリード部２３ａ，２３ｂと、軸
体Ｓの小径軸部１を加熱するコイル部２４と、軸
体Ｓの隅部１５及び肩部３を加熱するコイル部２
５と、軸体Ｓの大径軸部２を加熱するコイル部２
６との連続構成体から成つている。

上述の小径軸部加熱用コイル部２４は、軸体Ｓ
の小径軸部１の外周面に対して所定の結合間隔を
おいて軸体Ｓの軸心方向に沿つて延びる一対のコ
イル部片２７ａ，２７ｂと、これらのコイル部片
２７ａ，２７ｂの上端からそれぞれ延設されかつ
前記小径軸部１の外表面に対して所定の結合間隔
をおいて周方向に延びる円弧状のコイル部片２８
ａ，２８ｂとから構成されている。一方、上述の
大径軸部加熱用コイル部２６は、軸体Ｓの大径軸
部２の外周面に対して所定の結合間隔をおいて軸
体Ｓの軸心方向に沿つて延びる一対のコイル部片
２９ａ，２９ｂと、これらのコイル部材２９ａ，
２９ｂの下端にそれぞれ連設されかつ前記大径軸
部２の外周面に対して所定の結合間隔をおいて周
方向に沿つて延びる半円弧状のコイル部片３０と
から構成されている。

また、隅部・肩部加熱用コイル部２５は、コイ
ル部片２９ｂの上端にほぼ90゜屈曲されて連設さ
れたコイル部片２９ｃと、コイル部片２７ａの下
端及びコイル部片２９ｃの間に連設された半円弧
状のコイル部片３１と、コイル部片２９ａの上端
及びコイル部片２７ｂの下端の間に連設された半
円弧状のコイル部片３２とから構成されている。
第１図及び第２図に示すように、これらのコイル
部片３１，３２は僅かな間隔を隔てて同軸状に並
列配置されており、コイル部片３１が内側に、そ
してコイル部片３２が外側に配されている。これ
により、軸体Ｓの隅部１５に対応するコイル部分
がコイル部片３１，３２にて複数巻きの構成とな
されている。なお、第２図に明示する如く、内側
のコイル部片３１は外側から内側に向けて下方へ
ほぼ45゜傾斜されている。また、このコイル部片
３１の内側縁は断面直角二等辺三角形状の突出部
３３として構成され、この突出部３３の一面３３
ａがコイル部片２７ａ，２７ｂ及び２９ａ，２９
ｂに対して平行になつており、その他面３３ｂは
水平面上に配されている。

一方、小径軸部加熱用コイル部２４のコイル部
片２８ａ，２８ｂの上端にはリード部２３ａ，２
３ｂがそれぞれ連設されている。

次に、上述のコイル２０を用いて軸体Ｓの表面
焼入れを行なう場合の操作及び作用に付き述べ
る。

まず、第２図に示すように軸体Ｓの小径軸部１
をコイル２０の小径軸部加熱用コイル部２４に対
して所定間隔を隔てて対応配置すると共に、軸体
Ｓの大径軸部２をコイル２０の大径軸部加熱用コ
イル部２６に対して所定間隔を隔てて対応配置
し、かつ軸体Ｓの肩部３をコイル２０のコイル部
片３１の他面３３ｂ及びコイル部片２９ｃの下面
に対して所定間隔を隔てて対応配置する。これに
よつて、軸体Ｓの特定の外表面のうちのほぼ半分
部分と各コイル部片とが所定間隔をおいて配置さ
れると共に、コイル部片３１の突出部３３の先端
３３ｃが軸体Ｓの隅部１５に対して同様の所定間
隔をおいて対向配置される。なお、コイル部片３
２は前記コイル部片３１の外側であつて水平方向
とほぼ45°をなす個所において前記隅部１５に対
向配置される。

次いで、高周波電源２１からリード線２２を介
してコイル２０のリード部２３ａ，２３ｂに高周
波電流を供給すると共に、軸体Ｓをコイル２０に
対して相対的にその軸心を中心として図外の手段
にて回転駆動する。これに伴つて、高周波電流
は、第１図及び第３図において矢印で示す如く、
リード部２３ａ、小径軸部加熱用コイル部２４の
コイル部片２８ａ及び２７ａを順次介して隅部・
肩部加熱用コイル部２５の内側コイル部片３１に
供給され、さらにこのコイル部片３１を通つてコ
イル部片２９ｃ、大径軸部加熱用コイル部片２９
ｂ，３０及び２９ａを順次介して隅部・肩部加熱
用コイル部２５の外側コイル部片３２に供給さ
れ、次いで小径軸部加熱用コイル部２４のコイル
部片２７ｂ及び２８ｂを通つてリード部２３ｂに
流れ、或いは以上とは逆の経路を通つて流れる。
この結果、軸体Ｓの外表面のうち前記コイル２０
の各コイル部片と対応している部分は、高周波誘
導作用によつて所要の温度にまで加熱される。

この際、本例のコイル２０は同一方向に高周波
電流が流れるように構成されたコイル部片３１，
３２を具備しているため、加熱されにくい隅部１
５は極めて効果的に加熱される。すなわち、半円
弧状コイル部片３１の断面形状は既述の如く隅部
１５に対して先鋭形状をなしているので、隅部１
５に対してコイル磁束が集中される。しかも、前
記コイル部片３１の外周には同一方向の電流が流
れる半円弧状コイル部片３２が所定間隔をおいて
配設されているので、隅部１５へのコイル磁束の
集中がより一層効果的に行なわれ、この隅部１５
におけるコイル磁束は他の個所よりも相対的に大
きくなる。そのため、高周波誘導加熱されにくい
隅部１５の加熱を極めて効果的にかつ確実に行な
うことができる。

また、大径軸部加熱用コイル部２６のコイル部
片３０は断面が台形状に形成され、その斜辺部３
０ａが軸体Ｓの大径軸部２の周面に対向するよう
に半円弧状に湾曲形成されているため、軸体Ｓの
角部１６に接近するにつれて大径軸部２との結合
間隔が徐々に離れ、これにより、前記角部１６へ
の加熱作用が小さくなつてその角部１６部分の過
剰加熱が効果的に防止されることとなる。なお、
軸体Ｓの大径軸部２の周面、肩部３及び隅部１５
は一対のコイル部片２９ａ，２９ｂによつて補助
加熱される。

しかして、本実施例のコイル２０によれば、コ
イル部片２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ及び３
０が軸体Ｓの小径軸部１及び大径軸部２をそれぞ
れ加熱し、コイル部片３１，３２及び２９ｃが軸
体Ｓの隅部１５及び肩部３を加熱し、コイル部片
２９ａ，２９ｂが軸体Ｓの肩部３及び大径軸部２
を補助加熱するというように、各コイル部片の加
熱対称が明確に区分されている。従つて、隅部加
熱用コイル部片３１，３２の傾斜角θ₁、大径軸部
加熱用コイル部片３０の斜辺部３０ａの傾斜角
θ₂、及び肩部・大径軸部補助加熱用コイル部片２
９ａ，２９ｂと軸体ＳとのクリアランスC₁，C₂
（第４図参照）を、加熱すべき軸体Ｓの形状・寸
法及び硬化深さに応じて適宜調整することによ
り、軸体Ｓの回転と相俟つて均一加熱ができる。
このため、均一加熱された軸体Ｓを急速冷却させ
ることによつて、第４図に示す如き均一深さの焼
入硬化層Ｔを得ることができる。

第５図〜第８図は本考案の第２実施例を示すも
のである。なお、第５図〜第８図において第１図
〜第４図に共通する部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。

本実施例のコイル２０は並列タイプのものであ
つて、第５図に明示するようにリード部２３ａ，
２３ｂは中途部でそれぞれ二股に分岐されてお
り、一方の分岐部２３a′，２３b′が小径軸部加熱
用コイル部２４の円弧状のコイル部片２７ａ，２
７ｂにそれぞれ連設されている。また、大径軸部
加熱用コイル部２６のコイル部片３０はそのほぼ
中央部において分割されており、上述のリード部
２３ａ，２３ｂの他方の分岐部２３a″，２３b″が
コイル部片３０の分割片３０ｂ，３０ｃにそれぞ
れ連設されている。なお、その他の構成は既述の
第１実施例の場合と同様である。

このような構成のコイル２０においては、高周
波電源２１からリード部２３ａ，２３ｂに高周波
電流が供給されると、リード部２３ａの分岐部２
３a′、小径軸部加熱用コイル部２４のコイル部片
２８ａ，２７ａ、隅部・肩部加熱用コイル部２５
の内側コイル部片３１、小径軸部加熱用コイル部
２４のコイル部片２７ｂ，２８ｂを順次介してリ
ード部２３ｂの分岐部２３b′に流れると共に、リ
ード部２３ａの分岐部２３a″、小径軸部加熱用コ
イル部２６の分割部３０ｂ及びコイル部片２９
ａ、隅部・肩部加熱用コイル部２５の外側コイル
部片３２、大径軸部加熱用コイル部２６のコイル
部片２９ｂ及び分割部３０ｃを順次介してリード
部２３ｂの分岐部２３b″に流れ込む。或いは、上
述とは逆の経路に沿つて高周波電流が流れる。

従つて、本実施例の場合においても既述の第１
実施例の場合と同様に、隅部・肩部加熱用コイル
部２５として一対のコイル部片３１，３２が配設
され、かつこれらのコイル部片３１，３２に流れ
る電流の方向が同一であるため、軸体Ｓの隅部１
５の加熱が効果的に強化される。この結果、軸体
Ｓの外表面の均一加熱が可能となり、ひいては均
一な焼入硬化層パターン（第８図参照）を得るこ
とができる。

以上、本考案の実施例に付き述べたが、本考案
は既述の実施例に限定されるものではなく、本考
案の技術的思想に基いて各種の変形及び変更が可
能である。

例えば、既述の実施例においては、肩部加熱用
コイル部２５を一対のコイル部片３１，３２にて
構成したが、必要に応じて、３本以上のコイル部
片が軸体Ｓの隅部１５に対応配置されるような構
成にすることも可能である。また、コイル２０の
各コイル部片の断面形状は、図示のような矩形等
の多角形に限らず丸形であつてもよい。

ｅ 考案の効果 以上の如く本考案は、小径軸部及び大径軸部を
有する軸体の隅部に対応するコイル部分を複数巻
きの構成にすると共に、複数巻き部分の各コイル
部片に流れる高周波電流の方向が同一となるよう
に構成したものであるから、前記複数のコイル部
片による各々の高周波誘導加熱作用が相乗的に行
なわれ、前記隅部の加熱を飛躍的に増大させるこ
とができる。これによつて、軸体の外表面を均一
に加熱することができ、ひいては均一な焼入効果
層パターンを得ることができるため、理想的な焼
入れを行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案の第１実施例を説明す
るためのものであつて、第１図は軸体の表面焼入
用高周波誘導加熱コイルの斜視図、第２図は同上
の正面図、第３図は前記コイルに流れる高周波電
流の方向を示す概略斜視図、第４図は軸体の外表
面に形成される焼入硬化層パターンを示す要部断
面図、第５図〜第８図は本考案の第２実施例を示
すものであつて、第５図は第１図と同様の斜視
図、第６図は第２図と同様の正面図、第７図は第
３図と同様の概略斜視図、第８図は第４図と同様
の要部断面図、第９図〜第１２図は従来の軸体の
表面焼入用高周波誘導加熱コイルを説明するため
のものであつて、第９図は焼入すべき軸体の斜視
図、第１０図は前記コイルの斜視図、第１１図は
前記コイルの正面図、第１２図は軸体の外表面に
形成される焼入硬化層パターンを示す軸体の要部
断面図である。 Ｓ……軸体、１……小径軸部、２……大径軸
部、３……肩部、１５……隅部、１６……角部、
２０……表面焼入用高周波誘導加熱コイル、２１
……高周波電源、２３a′，２３b′，２３a″，２３
b″……分岐部、２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８
ｂ，２９ａ，２９ｂ，３０……コイル部片、３
１，３２……隅部加熱用コイル部片、３０ａ……
斜辺部、３０ｂ，３０ｃ……分割片、３３……突
出部、Ｔ……焼入硬化層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 小径軸部、肩部及び大径軸部を有する軸体の外
   表面を焼入れのために高周波誘導加熱するコイル
   において、前記小径軸部、肩部及び大径軸部に対
   応するコイル部片をそれぞれ設けると共に、前記
   小径軸部と肩部との間に形成された隅部に対応す
   るコイル部片に隅部加熱強化用コイル部片を近接
   配置して前記隅部に対応するコイル部分を複数巻
   きの構成とし、この複数巻き部分の各コイル部片
   に流れる高周波電流が互いに同一方向となるよう
   に構成したことを特徴とする軸体の表面焼入用高
   周波誘導加熱コイル。