JPH05148531A - フランジ付ワーク用高周波焼入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高周波誘導加熱用の焼入コイル部１のリング状
突出部２の過熱を抑え、リング状突出部２の耐久性、寿
命の向上を図り得るフランジ付ワーク用焼入装置を提供
することを目的とする。 【構成】軸部Ｗ１とフランジ部Ｗ２とを備えたワークＷ
を高周波誘導加熱した後に焼入液を吹き付けて焼入する
ものであり、焼入液を収納する焼入液室１０をもつ焼入
コイル部１と、焼入コイル部１の内周部から径内方向に
斜めに突出してワークＷに接近したリング状突出部２
と、焼入液室１０の焼入液をワークＷに吹き出す複数個
の噴出口３とで構成されている。最も径内側の噴出口３
ａは、吹き出した焼入液がリング状突出部２の壁面２２
に接触する様に開口している。噴出口３ａから吹き出し
た焼入液は、リング状突出部２を冷やすとともに、飛散
しない様にリング状突出部２の壁面２２にそって案内さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフランジ付ワーク用高周
波焼入装置に関する。この焼入装置は例えばリヤアクス
ルシャフトを高周波焼入する場合に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フランジ付ワーク用高周波焼
入装置が提供されている。この焼入装置は、図３に示す
様に、ワークＷの軸部Ｗ１の外周側においてフランジ部
Ｗ２に対面可能に配置された第１焼入コイル部１００
と、第１焼入コイル部１００よりも径内側に配置されワ
ークＷのフランジ部Ｗ２と軸部Ｗ１との境界域Ｗ４に対
面可能な第２焼入コイル部２００とで構成されている
（実開昭６２−７３４９７号公報）。第１焼入コイル部
１００は、内部に焼入液を収納する焼入液室１０１と、
ワークＷのフランジ部Ｗ２に対面する面において径内側
から径外側にかけて適数個斜めに形成された噴出口１０
２とをもつ。

【０００３】ここで、フランジ付ワークＷの焼入領域は
ハッチングで示される領域Ｈである。そのため、上記装
置では、第２焼入コイル部２００をワークＷのフランジ
部Ｗ２と軸部Ｗ１との境界域Ｗ４に対面させた状態で、
第１焼入コイル部１００、第２焼入コイル部２００に高
周波電流を流し、ワークＷの表面層を誘導加熱しつつ、
所定の温度に達したワーク部分に、焼入液室１０１の焼
入液を適数個の噴出口１０２からワークＷに向けて斜め
方向へ噴出する。そして、ワークＷの軸部Ｗ１の軸長方
向にそって矢印Ｙ１方向に第１焼入コイル部１００、第
２焼入コイル部２００を移動させ、これによりワークＷ
の焼入領域Ｈを得ることにしている。

【０００４】更に、近年、図４に示す様に、内部に焼入
液を収納する焼入液室３０１及び噴出口３０２をもつ中
空状の焼入コイル部３００と、焼入コイル部３００の内
周部から径内方向に一体的に突出し冷却水通路４０１を
もつリング状突出部４００とからなるフランジ付ワーク
用の焼入装置が開発されている。この装置では、図４に
示す様に、リング状突出部４００をワークＷのフランジ
部Ｗ２と軸部Ｗ１との境界域Ｗ４（円弧面を伴う部位）
に対面させた状態で、焼入コイル部３００に高周波電流
を流し、ワークＷのフランジ部Ｗ２と軸部Ｗ１との境界
域Ｗ４の表面層を誘導加熱し、所定の温度に達したワー
ク部分に、焼入液室３０１の焼入液を適数個の噴出口３
０２からワークＷに向けて噴出する。そして、ワークＷ
の軸部Ｗ１の軸長方向にそって矢印Ｙ１方向に焼入コイ
ル部３００を移動させ、これによりワークＷの焼入領域
Ｈを得ることにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この装置で
は、図５から理解できる様に、焼入コイル部３００の径
内側にリング状突出部４００が設けられている。従っ
て、リング状突出部４００の周長は焼入コイル部３００
の周長よりも短いため、リング状突出部４００の抵抗は
焼入コイル部３００の抵抗よりも小さい。故に、電源５
００から流れる単位面積当たりの高周波電流は焼入コイ
ル部３００よりもリング状突出部４００が大きい。従っ
てリング状突出部４００においては、ジュール熱による
発熱が大きく、しかもワークＷからの輻射熱も大きい。
さらにリング状突出部４００の巾ＥもワークＷの境界域
Ｗ４を効果的に誘導過熱する関係上小さくされている。
そのため、リング状突出部４００の冷却水通路４０１に
冷却水を流しているものの、リング状突出部４００は過
熱されがちである。また通電を停止すれば、リング状突
出部４００は冷却される。

【０００６】この様にリング状突出部４００は過熱、冷
却が繰り返されるので、使用期間が長くなると、熱応力
による疲労が大きくなり、リング状突出部４００に亀裂
が発生することがある。例えばリヤアクスルシャフトを
焼入する場合には、５０００〜９０００本焼入処理する
と、リング状突出部４００に亀裂が発生し、冷却水通路
４０１から冷却水の漏れが生じ、使用不可となる。

【０００７】特に近年は、本装置が量産化のために大電
力化（３００ｋｗ級）、高速送り化されているので、リ
ング状突出部４００は過熱、冷却の度合いが大きくな
り、それだけリング状突出部４００に亀裂が発生し易く
なっている。ここで、リング状突出部４００の亀裂を防
止するには、リング状突出部４００の肉厚を大きくして
強度を増加させることも考えられるが、ワークＷの円弧
面を伴う境界域Ｗ４を効果的に誘導加熱するため、ま
た、最適な焼入パターンを得るため、リング状突出部４
００の巾Ｅの増加には限界がある。

【０００８】更にまた、リング状突出部４００の巾Ｅが
狭いタイプの場合には、冷却水通路４０１を形成できな
い場合もあり、この様に冷却水通路４０１を形成できな
いリング状突出部４００では、過熱の度合いは一層激し
い。また図４に示す従来の装置では最も径内側の噴出口
３０２ａは、冷却を効果的に行なうため、高周波誘導で
加熱された部位を狙うような方向に焼入波を噴射するこ
とを念頭において設けられており、リング状突出部４０
０から離れているので、最も径内側の噴出口３０２ａか
らの焼入液はリング状突出部４００の壁面４０２に触れ
ない。特に図４の一点鎖線で示す様に焼入コイル部３０
０がフランジ部Ｗ２から離遠した場合には、噴出口３０
２ａからの焼入液はリング状突出部４００に触れない。

【０００９】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、焼入液でリング状突出部の冷却を積極的に行う
ことにより、リング状突出部の過熱を抑え、リング状突
出部の耐久性、寿命の向上を図り得るフランジ付ワーク
用高周波焼入装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるフランジ
付ワーク用高周波焼入装置は、軸部と軸部からその径外
方向に延設されたフランジ部とを備えたワークの軸部の
軸長方向にそって相対移動しつつワークを高周波焼入す
るものであり、ワークの軸部の外周側においてフランジ
部に対面可能に配置され、内部に焼入液を収納する焼入
液室をもつ中空状の焼入コイル部と、焼入コイル部の内
周部から径内方向に突出してワークに接近し、ワークの
フランジ部と軸部との境界域に対面可能なリング状突出
部と、焼入コイル部のうちワークのフランジ部に対面す
る面において径内側から径外側にかけて適数個形成さ
れ、焼入液室と外気とを連通し焼入液室の焼入液をワー
クに吹き出す噴出口とで構成され、少なくとも最も径内
側の噴出口は、吹き出した焼入液がリング状突出部の壁
面に接触する様に開口していることを特徴とするもので
ある。

【００１１】

【作用】焼入コイル部及びリング状突出部に高周波電流
が流れると、ワークの表面層は所望温度に誘導加熱され
る。そして、焼入液室の焼入液が噴出口からワークの加
熱部分に吹き付けられ、焼入処理される。リング状突出
部は前述した様にジュール熱による発熱が大きく、しか
もワークからの輻射熱も大きいので、過熱される傾向に
あるが、本発明では、少なくとも最も径内側の噴出口
は、吹き出した焼入液がリング状突出部の壁面に接触す
る様に開口しているので、最も径内側の噴出口から吹き
出した焼入液により、リング状突出部は効果的に冷却さ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して説明
する。本実施例にかかるフランジ付ワーク用高周波焼入
装置で焼入するワークＷは、軸部Ｗ１と、軸部Ｗ１から
その径外方向に延設されたフランジ部Ｗ２とを備えてい
る。この焼入装置は、ワークＷに対して軸部Ｗ１の軸長
方向にそって移動しつつワークＷを高周波焼入処理する
ものである。なおワークＷの材質は合金鋼（ＳＣＭ４
０）、炭素鋼のいずれでも良い。

【００１３】この焼入装置は、焼入コイル部１とリング
状突出部２と噴出口３とで構成されている。焼入コイル
部１は、電源に接続されており誘導コイルとして機能す
るものである。焼入コイル部１は、１重リング状をなし
ており、ワークＷの軸部Ｗ１の外周側においてフランジ
部Ｗ２に対面可能に配置されている。焼入コイル部１
は、中空状をなしており、内部に焼入液を収納する焼入
液室１０をもつ。焼入液室１０は焼入液供給源に接続さ
れており、焼入液供給源から焼入液が２〜４ｋｇ／ｃｍ
² 程度で焼入液室１０に供給される。焼入液としては水
溶性焼入油（プラスチッククエンチなど）が採用されて
いる。焼入コイル部１は図略のホルダーによりワークＷ
の軸部Ｗ１の軸長方向にそって矢印Ｙ１方向へ所定速度
で移動できる様にされている。

【００１４】リング状突出部２は、焼入コイル部１と一
体的に形成されており、焼入コイル部１の内周部から径
内方向に突出してワークＷに接近している。リング状突
出部２は、焼入コイル部１の軸芯に対して傾斜してい
る。従ってリング状突出部２は矢印Ｔ１方向にのびてい
る。リング状突出部２はワークＷのフランジ部Ｗ２と軸
部Ｗ１との境界域Ｗ４に対面しているが、上記ホルダー
の移動に伴い、リング状突出部２はワークＷの軸長方向
にそって矢印Ｙ１方向へ移動し、フランジ部Ｗ２から離
遠できる様になっている。リング状突出部２にはリング
状の冷却水通路２０が形成されている。冷却水通路２０
は冷却水供給源に接続されており、冷却水供給源から約
２０°Ｃ程度の冷却水が冷却水通路２０に供給される。

【００１５】噴出口３（３ａ〜３ｃ）は、焼入コイル部
１のうちワークＷのフランジ部Ｗ２に対面する端面１５
において、径内側から径外側にかけて適数個傾斜して形
成されている。従って、噴出口３は、リング状突出部２
の突出方向つまり矢印Ｔ１方向にそってのびている。噴
出口３は、焼入液室１０と外気とを連通しており、焼入
液室１０の焼入液をワークＷに吹き出す。なお噴出口３
の口径１．０〜２．０ｍｍとされている。

【００１６】本実施例では、噴出口３のうち、最も径内
側の噴出口３ａは、吹き出した焼入液がリング状突出部
２の壁面２２に接触する様に開口している。ここで、噴
出口３ａの内壁面３３はリング状突出部２の壁面２２に
連設されている。次に本装置の使用方法についてその作
用とともに説明する。焼入コイル部１が停止している状
態で、焼入コイル部１及びリング状突出部２に電源から
高周波電流（周波数１０ＫＨＺ）が流れると、ワークＷ
のフランジ部Ｗ２と軸部Ｗ１との境界域Ｗ４の表面層は
９００〜９５０°Ｃ程度に誘導加熱される。そして、境
界域Ｗ４が所望温度に達したら、焼入液室１０に焼入液
が供給されるので、焼入液が噴出口３からワークＷの加
熱部分に吹き付けられ、境界域Ｗ４の表面層は焼入され
る。そして、焼入コイル部１は次第に矢印Ｙ１方向にワ
ークＷの軸部Ｗ１にそって移動してワークＷの軸部Ｗ１
の表面層を所望温度に誘導加熱し、同様に、焼入液室１
０の焼入液が噴出口３から、ワークＷの所望温度に加熱
されたその加熱部分に吹き付けられ、これによりワーク
Ｗの表面に焼入領域Ｈが形成される。なお焼入コイル部
１の移動速度は２０〜３５ｍｍ／秒程度にできる。

【００１７】ところでリング状突出部２は前述した様に
ジュール熱による発熱が大きく、しかもワークＷからの
輻射熱も大きいので、過熱される傾向にある。この点本
実施例では、冷却水通路２０内を流れる冷却水によって
リング状突出部２を冷却できる。更に、最も径内側の噴
出口３ａは、吹き出した焼入液がリング状突出部２の壁
面２２に接触する様に開口しているので、最も径内側の
噴出口３ａから吹き出した焼入液により、リング状突出
部２は効果的に冷却される。ここで冷却水通路２０内を
流れる冷却水の流量をＶ１とし、焼入液の流量をＶ２と
すると、Ｖ１＜Ｖ２の関係にあるので、リング状突出部
２は焼入液で効果的に冷却される。この様にしても、冷
却水と焼入液とは別系統で供給、処理される。よって、
焼入性確保のために所定の組成が要請されている焼入液
に冷却水が混入する不具合もない。よってリング状突出
部２の耐久性、寿命を向上させ得る。例えばリヤアクス
ルシャフトの場合には従来の焼入装置では焼入コイル部
１の寿命が７０００個であったものが、本実施例にかか
る焼入装置では寿命が３〜４万回と飛躍的に延び、焼入
コイル部１の交換頻度も大幅に低減し、設備稼働率の向
上を図ることができた。

【００１８】また本実施例では、最も径内側の噴出口３
ａから吹き出した焼入液は、リング状突出部２の壁面２
２にそって案内されるので、リング状突出部２の壁面２
２は焼入液を案内する案内壁としても機能する。よっ
て、他所、例えば現在誘導加熱しつつあるワークＷ部分
にその焼入液が飛散することを、回避または軽減するの
に有利である。

【００１９】また使用の際に、焼入液に異物が間々混入
することがある。この場合、異物が噴出口３に詰まるこ
とがある。そのため、最も径内側の噴出口３ａから噴出
する焼入液は、その噴出方向が正規の方向よりも変化す
るおそれがある。この点、本実施例では前述した様にリ
ング状突出部２の壁面２２は焼入液を案内する案内壁と
しても機能するので、焼入液の他所への飛散を回避、軽
減するのに有利である。

【００２０】更に本実施例では、リング状突出部２では
その先端２ｅと部位２ｆとを結ぶ壁面２３が延設されて
いるので、壁面２３の距離Ｌ２ぶん、焼入液飛散に対す
る障壁性が増す。従って現在誘導加熱しつつあるワーク
Ｗ部分にその焼入液が飛散することを、回避または軽減
するのに有利である。 （他の実施例）図２に他の実施例を示す。図２に示す装
置は基本的には前記実施例と同じ構成であり、基本的に
は同じ作用効果を果たす。但し、この例では、最も径内
側の噴出口３ａの向きは他の噴出口３ｂ、３ｃの向きよ
りも寝かせ気味とされている。即ち、最も径内側の噴出
口３ａの軸芯Ｆ１は垂線に対して角度θ１傾斜してお
り、他の噴出口３ｂ、３ｃの軸芯Ｆ２１、Ｆ２は垂線に
対して角度θ２傾斜しており、ここで、θ１は３０度、
θ２は２０度とされている。この例においても、リング
状突出部２の壁面２２は焼入液を案内する案内壁として
も機能する。

【００２１】また上記した実施例ではリング状突出部２
に冷却水通路２０が形成されているが、リング状突出部
２の巾寸法の如何によっては、冷却水通路２０が無いタ
イプでも良い。更に噴出口３ａ〜３ｃの口径は等しく設
定されていても良いが、リング状突出部２の冷却性を増
すべく、噴出口３ａの口径を大きくすることもできる。
なお、噴出口３ａの口径を小さくすることもできる。

【００２２】

【発明の効果】本発明のフランジ付ワーク用高周波焼入
装置によれば、焼入液でリング状突出部の冷却を積極的
に行うことにより、リング状突出部の過熱を抑え得、リ
ング状突出部の耐久性、寿命の向上を図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例にかかる焼入装置の要部の断面図であ
る。

【図２】他の実施例にかかる焼入装置の要部の断面図で
ある。

【図３】従来例にかかる焼入装置の要部の断面図であ
る。

【図４】他の従来例にかかる焼入装置の要部の断面図で
ある。

【図５】図４に示す従来例にかかる平面図である。

【符号の説明】

図中、１は焼入コイル部、２はリング状突出部、３は噴
出口、１０は焼入液室、２０は冷却水通路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸部と軸部からその径外方向に延設された
   フランジ部とを備えたワークの軸部の軸長方向にそって
   相対移動しつつワークを高周波焼入するものであり、 ワークの軸部の外周側においてフランジ部に対面可能に
   配置され、内部に焼入液を収納する焼入液室をもつ中空
   状の焼入コイル部と、 該焼入コイル部の内周部から径内方向に突出してワーク
   に接近し、ワークのフランジ部と軸部との境界域に対面
   可能なリング状突出部と、 該焼入コイル部のうちワークのフランジ部に対面する面
   において径内側から径外側にかけて適数個形成され、該
   焼入液室と外気とを連通し該焼入液室の焼入液をワーク
   に吹き出す噴出口とで構成され、 少なくとも最も径内側の該噴出口は、吹き出した焼入液
   が該リング状突出部の壁面に接触する様に開口している
   ことを特徴とするフランジ付ワーク用高周波焼入装置。