JPH0375607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は周面が複数のＶ溝からなる部材、例え
ばＶプーリの如き形状の部材の複数溝山をワンシ
ヨツトで同時に均一焼入れする方法および加熱コ
イルに関する。

第１図ａにＶとして示すＶ溝が例えば３本周面
を周回している部材Ｗでは、溝Ｖに挟まれた溝山
Ｍ２およびＭ３と、部材Ｗの両端面周縁と溝Ｖと
に挟まれた端面の溝山Ｍ１およびＭ４とがある。
この種の部材Ｗの溝山Ｍ１〜Ｍ４を焼入れする従
来方法は、第１図ｂにC′１として示す加熱コイル
と第１図ｃにC′２として示す加熱コイルとを用い
４回の焼入れ工程をかけて処理していた。

即ち、加熱コイルC′１は溝山Ｍ２およびＭ３用
であつて、部材Ｗの周面の半周以下に対向可能な
弧状を呈する加熱導体C′１１およびC′１２を所定
間隔をへだてて平行せしめ、両端部を接続導体
ｊ，ｊで接続して閉ループに形成してなり、第１
図ｄに示す如く、加熱導体C′１１とC′１２とが所
定間隔をへだてて溝山……例えばＭ２の両側面と
対向可能に構成されている。尚ｑは加熱導体C′１
１，C′１２それぞれの溝山対向側面に多数孔設さ
れている冷却流体噴射孔であつて図示しない冷却
流体供給パイプによつて焼入れ用冷却流体が加熱
導体C′１１，C′１２を構成する管体内に供給可能
となつている。従つて、部材Ｗを軸回転せしめ、
加熱コイルC′１を第１図ｄに示す如く配置して電
源Ｅを投入すれば、所定時間の通電によつて溝山
Ｍ２は所定温度まで誘導加熱され、通電停止後、
冷却流体供給パイプを介して加熱導体C′１１，
C′１２へ冷却流体を供給すれば、回転中の部材Ｗ
の溝山Ｍ２は冷却流体噴射孔ｑから噴射する焼入
れ用冷却流体によつて急冷焼入れされる。溝山Ｍ
３も部材Ｗと加熱コイルC′１との相対的な変位に
よつて加熱導体C′１１，C′１２間に配置状態とし
たうえで上記と同様の焼入れ工程によつて焼入れ
される。

加熱コイルC′２は端面の溝山Ｍ１およびＭ４用
であつて、例えば第１図ｃに示す如く、それぞれ
が部材Ｗの周面を半周する弧状の加熱導体C′２１
およびC′２２それぞれの一方端を電源Ｅに接続す
るリードと回転軸Ｓを介して回転可能に対向せし
めてなり、それぞれの他方端接点部ｅ２１，ｅ２
２を矢印ｂ方向へ変位せしめると部材Ｗを加熱導
体C′２１，C′２２間に搬入可能となり、矢印ａ方
向へ変位せしめるとｅ２１とｅ２２とが当接して
加熱導体C′２１，C′２２による閉ループが形成さ
れ、第１図ｄに示される如く加熱コイルC′２の一
方側面が例えば端面の溝山Ｍ４のＶ溝側壁面MS
４に対向可能に構成されている。尚当該加熱コイ
ルC′２におけるｑも上記加熱コイルC′１と同様に
焼入れ用冷却流体噴射孔である。従つて、加熱コ
イルC′２をｂ方向へ変位せしめて部材Ｗを搬入
し、当該加熱コイルC′２をａ方向へ変位せしめた
のち、上記部材Ｗを軸回転させ、所定時間にわた
る電源Ｅからの通電と、当該通電後の冷却流体噴
射孔ｑからの焼入れ用冷却流体の噴射とによつて
端面の溝山Ｍ４は焼入れされる。端面の溝山Ｍ１
も部材Ｗと加熱コイルC′２との相対的な逆変位を
行つたうえで上記と同様の焼入れ工程によつて焼
入れされる。

上述の如く、この種の部材Ｗの全溝山を焼入れ
する場合、従来焼入れ方法では２種類の加熱コイ
ルC′１，C′２を使用し、例えばＶ溝が３本の際に
は４回の焼入れ工程、Ｖ溝が４本の際には５回の
焼入れ工程を経なければ１ケの部材の焼入れが完
了しなかつた。従つて、複数の焼入れ工程それぞ
れに費す時間の累積は大となり、また２種類の加
熱コイルC′１，C′２を使用するので２焼入れ装置
を用いるか、或いは１焼入れ装置で加熱コイルを
交換して用いるかのいづれかを選択しなればなら
ず、例えば２焼入れ装置を用いる場合には設備費
が、また１焼入れ装置によつて加熱コイルを交換
する場合には加熱コイルの脱着ならびに位置決め
のための労力と時間を費すこととなり、さらには
加熱焼入れ工程を実施中の溝山Ｍに相隣る既焼入
れ済溝山Ｍへの当該焼入れ工程実施中の加熱コイ
ルC′から生ずる磁束の影響による焼鈍し防止のた
め、既焼入れ済溝山Ｍに冷却流体を流して昇温を
阻止する冷却設備も必要であるなど、極めて多く
の問題点を抱えていた。

本発明は周面が複数のＶ溝からなる部材の溝山
に焼入れを施す場合の従来方法に存する上述した
問題点の解決を目的とするとともに、各溝山の均
質な加熱・焼入れを目的としてなされたものであ
つて、ワンシヨツトで上記２目的を達成しうる全
溝山の同時加熱もしくは加熱・焼入れ方法および
加熱コイルを提供するにある。

本発明を第２図ａ〜第２図ｃに示す実施例加熱
コイルによつて詳述する。

第２図ａは周面を３本のＶ溝が周回している部
材に適用する本発明実施加熱コイルの回路構成を
示す。当該加熱コイルＣは部材の両端面周縁の所
定範囲にわたつて延在して対向可能な弧状のアウ
ター加熱導体Ｃ１およびＣ５と、Ｖ溝の溝底径よ
り大であり溝山径より小である円弧を画き所定長
さ範囲にわたつてＶ溝内に十分埋没して延在対向
可能な弧状を呈したインナー加熱導体Ｃ２ｒ，Ｃ
３ｒ，Ｃ４ｒ，Ｃ２ｌ，Ｃ３ｌおよびＣ４ｌとを
備えている。上記インナー加熱導体Ｃ２ｒ〜Ｃ４
ｌそれぞれはＶ溝の諸元に応じ内径方向厚さを
大・外径方向厚さを小とする断面形状……例えば
内径方向を底辺とする台形や鋭角を外径方向に向
けた三角形……に形成されている。またインナー
加熱導体Ｃ２ｒとＣ２ｌ，Ｃ３ｒとＣ３ｌ，Ｃ４
ｒとＣ４ｌそれぞれは連設されてＶ溝の半周以下
の所定角度範囲に配置される。アウター加熱導体
Ｃ１，Ｃ５およびインナー加熱導体Ｃ２ｒ〜Ｃ４
ｌは例えば接続導体ｊ１〜ｊ７によつて電源Ｅ−
Ｃ２ｒ−ｊ１−Ｃ３ｒ−ｊ２−Ｃ２ｌ−ｊ３−Ｃ
１−ｊ４−Ｃ５−ｊ５−Ｃ４ｒ−ｊ６−Ｃ３ｌ−
ｊ７−Ｃ４ｌ−電源Ｅからなる直列接続された閉
回路を構成するとともに、インナー加熱導体Ｃ２
ｒ，Ｃ２ｌの連設とインナー加熱導体Ｃ３ｒ，Ｃ
３ｌの連設との関係において隣りあうＣ２ｒとＣ
３ｒとでは電路が逆行・Ｃ２ｌとＣ３ｌとでは電
路が同行、またインナー加熱導体Ｃ３ｒ，Ｃ３ｌ
の連設とインナー加熱導体Ｃ４ｒ，Ｃ４ｌの連設
との関係において隣りあうＣ３ｒとＣ４ｒとでは
電路が同行・Ｃ３ｌとＣ４ｌとでは逆行、さらに
アウター加熱導体Ｃ１と隣りあうインナー加熱導
体Ｃ２ｌとの関係およびアウター加熱導体Ｃ５と
隣りあうインナー加熱導体Ｃ４ｒとの関係それぞ
れにおいて電路が逆行となる如く接続されてい
る。而してアウター加熱導体Ｃ１，Ｃ５、および
インナー加熱導体の連設Ｃ２ｒとＣ２ｌ，Ｃ３ｒ
とＣ３ｌ，Ｃ４ｒとＣ４ｌそれぞれは部材のＶ溝
間隔に応じた間隔で平行に配設した構成となつて
いる。

上記構成からなる本発明実施例加熱コイルＣを
部材Ｗの周面に対向せしめた場合の第２図ａにお
ける右方向から左方向を視たＣ１側の断面図およ
びＣ５側の断面図それぞれを示したのが第２図ｂ
および第２図ｃである。

当該断面図からインナー加熱導体Ｃ２ｒ〜Ｃ４
ｌそれぞれはｙ溝内に十分埋没状態にあるととも
に内径方向厚さが大となつているので、当該イン
ナー加熱導体Ｃ２ｒ〜Ｃ４ｌそれぞれの側面は対
向する溝山Ｍの基底部腹壁に極めて近接、頂部腹
壁からは十分離間していることになり、加熱コイ
ルＣへの通電によつて発生する磁束が背後質量の
大なる基底部腹壁には密に、背後質量の小なる頂
部腹壁へは粗に印加され、かつ誘導加熱による昇
温した熱の伝導路をもたぬ頂部には粗に印加した
磁束による発熱と基底部方向からの伝導熱とが滞
留する結果、密に印加した基底部と同一加熱温度
に昇温可能である。尚端面の溝山Ｍ１およびＭ４
は溝山Ｍ２およびＭ３に比べ基底部の質量が小で
あり、かつ周縁から中心方向の加熱巾を大とする
必要がないため、端面周縁に側面を平行させて所
定範囲にわたり延在して対向するアウター加熱導
体Ｃ１およびＣ５とインナー加熱導体Ｃ２ｌおよ
びＣ４ｒとの磁束がそれぞれ印加されることとな
る。

さらに本発明の極めて特徴とする点を以下に述
べる。

加熱コイルＣの構成説明で明らかにしたよう
に、例えばインナー加熱導体Ｃ２ｒとＣ３ｒとは
電路を逆行とし、Ｃ２ｌとＣ３ｌとは電路を同行
としているので、連設されたＣ２ｒとＣ２ｌ，Ｃ
３ｒとＣ３ｌとに挟まれた溝山Ｍ２はＣ２ｒ，Ｃ
３ｒ間においてＣ２ｒ−ｊ１−Ｃ３ｒ−ｊ２と続
く電気的には開とされてはいるが磁気的な閉ルー
プが形成され、当該閉ループに囲繞された磁界内
にあることとなり、端面加熱型コイルでらうにも
拘らず通常のループ型加熱コイルの中央に部材を
置いて加熱する場合と同様に効率的な加熱が可能
となる。尚インナー加熱導体Ｃ２ｌ，Ｃ３ｌ間に
おいては溝山Ｍ２は端面加熱型の加熱が行われ
る。

溝山Ｍ３も上記と全く同一の理により、インナ
ー加熱導体Ｃ３ｌ，Ｃ４ｌ間においては効率的な
ループ型と同様の、またインナー加熱導体Ｃ３
ｒ，Ｃ４ｒ間においては端面型の加熱がそれぞれ
可能である。

また溝山Ｍ１およびＭ４は前述の如く質量が小
であるので、電路を逆行とするアウター加熱導体
Ｃ１・インナー加熱導体Ｃ２ｌ間およびアウター
加熱導体Ｃ５・インナー加熱導体Ｃ４ｒ間それぞ
れにおいて形成されている磁界内でのループ型加
熱のみを施すこととなる。

以上の如き加熱導体構成と回路設定からなり、
通常のループ型加熱と端面型加熱との両作用を兼
ね備えた本願実施例加熱コイルＣは、基本的構造
が端面型であるので、軸回転する部材Ｗの周面に
配置可能であり、回動する溝山Ｍ１〜Ｍ４それぞ
れは電源Ｅの投入によつて同時に全周にわたり基
底部から頂部まで同一温度に加熱が進行する。所
定時間の通電によつて所定温度まで加熱された溝
山Ｍ１〜Ｍ４それぞれは、加熱導体Ｃ１〜Ｃ５そ
れぞれに孔設されている焼入れ用冷却流体噴射孔
ｑから噴射される冷却流体によつて急冷される
か、或いは材質により一例えば鋳鉄−回動停止後
油槽等へ投入されて急冷され焼入れされる。

本願発明が極めて顕著な溝山均一加熱効果を奏
するものであることを証するため、本願発明を完
成する過程で行われた各種実験例を以下に示す。
尚実験例１〜５はすべて材質FC25からなる同一
形状材を供試体Ｔとし、同一加熱条件をもつて加
熱のうえ油冷焼入れした。

実験例 １ 全溝山のワンシヨツト加熱を実現しようとして
第３図ａおよびｂに示されるような接点板Ｐで閉
成される回路、偏平加熱導体形状および頂部線同
一配置構造の割型加熱コイルC′を用いて焼入れし
た。焼入れパターンは第３図ｂに斜線ｈで示す通
りであつて、端面側溝山は中腹以上まで達する焼
入れが、内側溝山は中腹まで達しない焼入が施さ
れ、焼入れ巾の不足と不均一が認められた。

実験例 ２ 実験例１と同様の割型加熱コイルで、第４図に
示す如く偏平加熱導体の半径方向巾を小としてＶ
溝内に配設されるものは外周が溝山頂部より低く
Ｖ溝内に埋没状態とし、端面周縁に配設されるも
のは外周が溝山頂部より突出状態として焼入れし
た。焼入れパターンは斜線ｈとして示すとおりで
あつて、溝山それぞれの中腹よりやや深くまでの
焼入れ部が一様に形成されたが、頂部からの焼入
れ巾の不足が認められた。

実験例 ３ 実験例１と同様な割型加熱コイルと回路構成
で、実験例２と同様な加熱導体配置ではあるが、
第５図に示す如くＶ溝内に配設される加熱導体を
断面円形状とした構造として焼入れを行つた。焼
入れパターンは斜線ｈとして示される如く、端面
側溝山は基底部近くまで焼入れされてはいるが、
内側溝山は中腹までの焼入れ巾しか得られず、か
つ硬さ測定結果から頂部近傍の硬度不足が確認さ
れた。

実験例 ４ 実験例１と同様な割型加熱コイルであり、かつ
実験例２および３と同様な加熱導体配置である
が、Ｖ溝内に配設される加熱導体の断面形状を第
６図ａに示す如く底辺を溝底方向に向けた台形と
した。第６図ｂに焼入れパターンを斜線ｈで、ま
た有効硬化層（HRC40以上）パターンを交叉斜
線Ｈで示す。それぞれの溝山についてイ、ロ、お
よびハとして示す数値はそれぞれ溝山頂部から硬
さHRC40を確保した点までの巾を示すもので、
イおよびハは図示上方および下方腹壁からの深さ
１mm線上での、またロは溝山芯線上での測定値で
ある。

上記結果から全溝山がほぼ均一に加熱、焼入れ
されてはいるが腹壁巾方向が焼入れ不足であるこ
とが判明する。

以上実験例１〜４の結果から、割型加熱コイル
C″では加熱導体形状および配置を実験例４の如
くすることにより、全溝山のワンシヨツト均一加
熱を実現しうるが、溝山の基底部から頂部までの
均一加熱の実現は不可能であることが確認され
た。

而して本発明者は上記溝山の基底部から頂部ま
での均一加熱を阻げる原因の究明を図り、実験例
１〜４に用いた割型加熱コイルは加熱導体に流れ
る電流が全て同一方向であり、かつ加熱導体が深
いＶ溝内に埋没状態にあるので、加熱導体それぞ
れから発生する磁束はあたかも端面型の加熱コイ
ル、特に電路を逆とする加熱導体から大きく離れ
た端面型の加熱コイルの１本の導体の作用の如く
極めて低い加熱効果しか奏せず、これがため質量
の大なる基底部腹壁に可及的に密な磁束を印加し
ても当該手段には限界があると想到するに到つ
た。

上記経過を辿つてなされたのが本発明であつ
て、本発明の効果を確認するため、本発明者は次
の実験を行つた。

実験例 ５ 前記本発明実施例加熱コイルＣを使用し実験例
１〜４と同一の供試体Ｗ、同一加熱条件および冷
却条件で焼入れを行つた。実験結果を第７図に示
す。

焼入れパターンは斜線ｈで示すとおりであり、
また有効硬化層（HRC40以上）パターンは交叉
斜線Ｈで示すとおりであつた。それぞれの溝山に
ついて示される数値は、溝山頂部から硬さ
HRC40を確保した点までの巾を示すもので、イ
およびハは図示上方および下方腹壁からの深さ１
mm線上での、またロは溝山芯線上での測定値であ
る。

以上の各実験結果を比較することにより、本発
明にもとづいた実験例５がワンシヨツトで溝山基
底部までの焼入および全溝山均一加熱、焼入れを
確実に実施しうることが明確に立証された。

上述本発明を説明するための実施例は周面に３
本のＶ溝がある部材の溝山焼入れの場合であつた
が、本発明の技術思想の適用範囲はこれに限定さ
れるものではない。即ち、Ｖ溝の数に応じて所定
の溝山を挟む電路が一方半部が逆行としたら他方
半部が同行となる如く加熱導体の回路構成を行え
ばよい。第８図および第９図はそれぞれＶ溝が２
本および４本である場合のある時点における電路
の向きを示したものである。

尚、第２図ａ、第８図および第９図に示す加熱
導体間の接続は一例であつて、加熱導体自体の電
路が本発明に則しているなら接続方法の如何を問
わない。

また、第２図ａに示す実施例回路構成では、端
面の溝山Ｍ１，Ｍ４それぞれは内側の溝山Ｍ２，
Ｍ３におけるが如く同行電路に挟んでいないが、
質量の関係で必要ならば内側の溝山と同様に設定
してもよいこと勿論である。

加熱後の焼入れ冷却は、加熱コイルの加熱導体
に設けた冷却流体噴射孔ｑからの冷却流体の噴射
によるほか、加熱導体には冷却流体噴射孔は設け
ず、部材を挟んだ加熱コイル対向側に所定円弧内
壁を有する冷却ジヤケツトを置いて、加熱後回転
中の部材を冷却ジヤケツトの内壁に孔設してある
冷却流体噴射孔から噴射する冷却流体で焼入れ冷
却するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明実施の対象とされる周面が複
数のＶ溝からなる部材例の正面図、第１図ｂおよ
びｃはそれぞれ従来焼入れ方法で用いられる加熱
コイル構成の斜視図、第１図ｄは第１図ｂおよび
ｃに示す加熱コイルの使用状態を示す断面正面
図、第２図ａは本発明実施例加熱コイル回路の斜
視図、第２図ｂおよびｃはそれぞれ本発明実施例
加熱コイルの使用状態を示す断面図、第３図ａは
実験例１〜４に使用した割型加熱コイルの基本構
成を示す斜視図、第３図ｂ、第４図、第５図およ
び第６図ａはそれぞれ実験例１〜４の実施状態を
示す断面正面図、第６図ｂは第６図ａに示される
実験例４の実験結果を示す断面正面図、第７図は
本発明にかかる実験例５の実験結果を示す断面正
面図、第８図および第９図はそれぞれ本発明の他
の実施例加熱コイル回路図である。 Ｗ……部材、Ｖ……Ｖ溝、Ｍ１〜Ｍ４……溝
山、Ｃ２ｒ，Ｃ２ｌ，Ｃ３ｒ，Ｃ３ｌ，Ｃ４ｒ，
Ｃ４ｌ……インナー加熱導体、Ｃ１，Ｃ５……ア
ウター加熱導体、Ｃ……加熱コイル、ｊ１〜ｊ７
……接続導体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周面が複数のＶ溝の周回面となつている部材
   の溝山を焼入れする場合において、電気的に直列
   接続を維持する複数の弧状加熱導体を構成要素と
   した上記部材の半周以下の所定角度範囲に対向可
   能な加熱コイルを軸回転中の部材周に配置し、上
   記複数のＶ溝内にそれぞれ埋没状態で延在する加
   熱導体および部材両端面周縁に対応する加熱導体
   から発生する磁束が回動中の溝山それぞれの基底
   部腹壁へは密に、頂部腹壁へは粗に印加し、かつ
   当該磁束印加状態下において加熱コイルの上記所
   定角度範囲の周方向の半ばに対応し延在する相隣
   るものどおしで１対となつて磁気的な閉ループを
   形成している加熱導体から発生する磁束が回動中
   の溝山それぞれを個別に印加する如く設定して誘
   導加熱することにより、部材の溝山それぞれの基
   底部から頂部までを全周にわたり所定温度まで同
   時に昇温させ、ついで急冷を施すようにしたこと
   を特徴とする周面が複数のＶ溝からなる部材の焼
   入れ方法。 ２ 周面が複数のＶ溝の周回面となつている部材
   の溝山を誘導加熱する加熱コイルが、上記部材の
   両端面周縁の所定範囲にわたりそれぞれ延在して
   対向可能な弧状のアウター加熱導体と、内径方向
   厚さを大・外径方向厚さを小とし上記Ｖ溝内に十
   分埋没して所定範囲にわたり延在して対向可能な
   弧状を呈する複数のインナー加熱導体とを備え、
   上記インナー加熱導体は２体づつ連設してそれぞ
   れのＶ溝の半周以下の所定角度範囲に配置され、
   アウター加熱導体およびインナー加熱導体それぞ
   れは複数の接続導体を介して電気的に直列接続さ
   れるとともに、溝山を隔てて隣る連設されたイン
   ナー加熱導体間では上記所定角度範囲のいづれか
   一方半部インナー加熱導体それぞれの電路を逆
   行、他方半部インナー加熱導体それぞれの電路を
   同行する如く、また端面の溝山を隔てて隣るアウ
   ター加熱導体とインナー加熱導体との間ではそれ
   ぞれの電路を逆行する如く接続された構成となつ
   ていることを特徴とする周面が複数のＶ溝からな
   る部材の加熱コイル。 ３ 内径方向厚さを大・外径方向厚さを小とし弧
   状を呈するインナー加熱導体の断面形状が内径方
   向を底辺とする台形である特許請求の範囲第２項
   記載の周面が複数のＶ溝からなる部材の加熱コイ
   ル。 ４ 内径方向厚さを大・外径方向厚さを小とし弧
   状を呈するインナー加熱導体の断面形状が鋭角を
   外径方向に向けた三角形である特許請求の範囲第
   ２項記載の周面が複数のＶ溝からなる部材の加熱
   コイル。