JPH0593220A - 無酸化高周波焼入方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスケーシング内に残存空気がない完全無酸
化焼入を行うことができ、冷却開始が速く、ガス消費量
が小さく、しかも構造が簡単な無酸化高周波焼入方法お
よび装置を提供する。 【構成】 内部に高周波加熱コイル10を有し下端開放上
端閉鎖で冷却液Ｌ内に設けられたガスケーシング30内に
ワークＷを搬入し、ガスケーシング30内部に無酸化性ま
たは還元性ガスＧを充満させて内部の冷却液を排出して
ワークＷと高周波加熱コイル10をガスＧによって封止
後、ワークＷを高周波加熱コイル10によって加熱してか
ら、ガスケーシング30内部のガスＧを排出して内部に冷
却液Ｌを導入すると共に、ワークＷに冷却液Ｌを噴射し
てワークＷを冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無酸化高周波焼入方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照して従来の技術を説明
する。図５および６は、軸状のワークＪの従来の無酸化
高周波焼入装置を説明するための図面であって、図５は
正面説明図、図６は平面説明図である。なお、文字Ｊに
引き続いて括弧内に数字を記載したものもワークＪを示
す。これは、図において、ワークＪの高周波焼入装置内
での位置の説明の便のために記載したものである。

【０００３】図５に示すように、固定ウォーキングビー
ム98の始端に載置されたワークＪ（１）は、可動ウォー
キングビーム99が矢印Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨの方向に順次
ステップ状に移動することによって固定ウォーキングビ
ーム98の終端のワークＪ（２）の位置に至る。次いで、
可動ウォーキングビーム99が矢印Ｅ、Ｆの移動を行った
時点で、図６に示す１対のセンターピン91、92が、図示
しないセンターピン移動装置によって互いに接近するよ
うに移動してワークＪ（３）の両端を支持する。なお、
95はセンターピン91、92を保持しているテールストック
である。

【０００４】この後、カレントトランス40に一体的に固
定された同軸導体41、ガスケーシング300 および加熱コ
イル10が、図示しない加熱コイル昇降装置によって降下
される。即ち、加熱コイル10をワークＪ（３) の位置ま
で降下させる。このとき、ガスケーシング300の下部は
冷却液Ｌ中に浸漬される。ガスケーシング300 は、下端
開放、上端閉鎖の箱であって、下端近辺に無酸化性また
は還元性ガス（以下単にガスと記す) の供給口301 が、
上端に排出口302 が設けられている。また、ガスケーシ
ング300 のワークＪの軸方向の側面303には、降下した
ガスケーシング300 が、ワークＪ（３) を支持している
センターピン91、92に干渉しないだけの逆Ｕ字状の切り
欠き304 が設けられており、更に、ガスＧを供給したと
きにガスＧの洩れを少なくするために、センターピン9
1、92に、軽くガスケーシング300に接触する蓋305 を取
り付けてある。

【０００５】次いで、供給口301 からガスＧをガスケー
シング300内に噴出してガスケーシング300 内にガスＧ
を充満させる。この際、ガスケーシング300 内の空気
は、ガスＧによって置換されて排出口302 から排出され
る。この後、ワークＪ（３）を、テールストック95に取
り付けられたセンターピン回転用モータ90によって回転
しながら、加熱コイル10に所定時間高周波電流を通電し
てワークＪ（３) を加熱する。

【０００６】次いで、ワークＪ（３）を回転させた状態
のまま、テールストック95を昇降させてワークＪを昇降
させる図示しないワーク昇降装置によって、ワークＪ
（３)を冷却液Ｌ中に降下させて、ワークＪ（４) に示
す位置に移動する。このとき、ワークＪ（４) は依然と
して回転している。なお、冷却液Ｌは、内側タンク61に
満載されており、常に冷却液Ｌが供給されて溢れた冷却
液Ｌは、内側タンク61を取り囲む外側タンク62へオーバ
ーフローしている。また、テールストック95を降下させ
てワークＪをワークＪ（４) に示す位置に移動したこと
を確認してから、前記加熱コイル昇降装置によって、ガ
スケーシング300 、加熱コイル10および同軸導体41を上
昇させる。

【０００７】そして、冷却液Ｌ中でワークＪ（４）の両
側に設けた１対のジャケット200 から冷却液Ｌをワーク
Ｊ（４) に噴射してワークＪ（４）の無酸化焼入を終了
する。この後、前記センターピン移動装置によってセン
ターピン91、92を互いに離れる方向に移動させると、ワ
ークＪ（４）はワーク受け710 上に落下してから、転が
ってワークＪ（５a)の位置に至る。なお、ワークＪ（５
a ) の前方には、ワークＪ（５a ) より前に無酸化焼入
を終了したワークＪ（５b ) 、ワークＪ（５c) があ
り、これらワークＪ（５a ) 、ワークＪ（５b ) および
Ｊ（５c ) は、冷却液Ｌ中で余冷される。

【０００８】ワーク受け830 は上昇してワークＪ（５c
）を支持後、冷却液Ｌの液面上まで上昇すると、ワー
ク受け720 上に転がり落ちる。そして、ワークＪ（６）
は、ワーク受け720 上を転がってワーク出荷位置、即
ち、ワークＪ（７）の位置に至る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】軸状ワークを無酸化焼
入する上記した従来の焼入装置には、以下に述べる問題
がある。即ち、ガスケーシング内の空気をガスで置換
しているので、ガスケーシングのワークの軸方向の側面
の隙間より、ガスケーシング内に空気が混入するから、
完全な無酸化焼入を行うことは困難である。ワークを
高周波加熱後、降下させて冷却液中に浸漬するので、加
熱後冷却開始までに時間がかかる（冷却液に浸漬する前
にワークの温度が低くなった部分があると、無酸化焼入
であってもその部分の硬化層が着色することが多い) 。
ガスケーシング内の空気をガスによって置換するこ
と、また、ガスケーシングの上部の排出口および側面の
隙間からガスが洩れるがあるので、ガスの消費量が多
い。加熱コイル昇降装置およびワーク昇降装置が必要
であるから、高周波焼入装置の構造が複雑になる。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、上記の問題点〜を克服した無酸化焼入方
法および装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項１記載の本発明の無酸化高周波焼入方法は、
内部に高周波加熱コイルを有し下端開放上端閉鎖で冷却
液内に設けられたガスケーシング内にワークを搬入し、
ガスケーシング内に無酸化性または還元性ガスを充満さ
せてガスケーシング内の冷却液を排出してワークと高周
波加熱コイルを前記ガスによって封止後、ワークを高周
波加熱コイルによって加熱してから、ガスケーシング内
のガスを排出して冷却液をガスケーシング内に導入する
と共に、ワークに冷却液を噴射してワークを冷却する。

【００１２】また、請求項２記載の無酸化高周波焼入装
置は、内部に高周波加熱コイルを有し下端開放上端閉鎖
で冷却液内に設けられたガスケーシングと、ガスケーシ
ング内へ無酸化性または還元性ガスを供給してガスケー
シング内に前記ガスを充満しまた排出する手段と、ワー
クに冷却液を噴射する手段と、ワークをガスケーシング
内へ搬入しまた搬出する手段とを備えている。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１〜４は、本発明の無酸化高周波焼入方法を実
現することができる無酸化高周波焼入装置の一実施例を
説明するための図面であって、図１は正面説明図、図２
は図１のＰ−Ｐ線矢視断面説明図、図３は図２のＱ−Ｑ
線矢視断面説明図、図４はワーク保持機構の説明図であ
る。なお、従来の技術で説明したものと同等のものに
は、同一の符号を付している。

【００１４】ワークとしては、従来の技術の説明と同様
に、軸状のワークＷを採り上げた。なお、文字Ｗに引き
続いて括弧内に数字を記載したものもワークＷを示す。
これは、図において、ワークＷの高周波焼入装置内での
位置の説明の便のために記載したものである。

【００１５】本実施例の無酸化高周波焼入装置は、内部
に半開放鞍型の加熱コイル10を有し、下端開放、上端閉
鎖のガスケーシング30と、ガスケーシング30内へ無酸化
性または還元性ガスＧを供給し、また、排出するガス供
給排出装置50と、ワークＷをガスケーシング30内へ搬入
しまた搬出する装置とを備えている。

【００１６】図１に示すように、ガスケーシング30は、
外側タンク62の内部に設けた内側タンク61に満載した冷
却液Ｌの液面下に配設されており、内部に設けた加熱コ
イル10は、ガスケーシング30の頂部を液密に貫通してい
る同軸導体41を介して液面より上に設けたカレントトラ
ンス40に接続されている。ガスケーシング30の両側側面
31には、冷却液ＬをワークＷに噴射するための１対のジ
ャケット20が取り付けられている。ジャケット20にはジ
ャケット20に冷却液Ｌを供給する図示しない冷却液供給
管が接続されており、また、図３に示すように、ガスケ
ーシング30の両側側面31には、複数の冷却液噴射孔21が
設けられている。

【００１７】ガス供給排出装置50は、３方電磁弁51と、
３方電磁弁51に接続された配管52〜54を有する。配管53
の一端はガスケーシング30の頂部に開孔している。そし
て、３方電磁弁51は、その動作によって配管52と53を連
通するか、或いは、配管54と53を連通する。ガスＧは、
配管52に供給される。

【００１８】図２に示すように、ガスケーシング30の前
側側面32および後側側面33をそれぞれ貫通するように、
テールストック95によって保持された１対のセンターピ
ン91および92が配設されている。センターピン91、92が
側面32、33を貫通している部分には、液体シール93が設
けられて、ガスケーシング30内にガスＧを充満したとき
に、センターピン91、92と側面32、33との間から冷却液
Ｌがガスケーシング30内に漏入することを防止してい
る。センターピン91、92に設けたつば96と液体シール93
との間には、液体シール93をガスケーシング30の側面3
2、33に押圧するバネ94が設けてある。このバネ94はワ
ーク加熱時の伸び、冷却時の縮みによる変化に液体シー
ル93を常にガスケーシング30の側面32、33に押圧し、ガ
スＧが洩れないようにしている。

【００１９】90はセンターピン91、92を回転させること
によってワークＷを回転するモータである。図４に示す
ように、85はセンターピン91、92を互いに接近させ、或
いは遠ざけるエアシリンダであり、ワークの押し圧をエ
ア圧力によって調整し、またワーク加熱時の伸び、冷却
時の縮みによる変化に対応できるようになっている。そ
して、エアシリンダ85のピストンロッドはセンターピン
92の後端に接続されている。また、センターピン91、92
には、それぞれ、ラック保持部材86、87が設けられてお
り、これら保持部材には、ピニオン88c を介して結合さ
れているラック88a 、88b がセンターピン91、92の長手
方向と平行に取り付けられている。ピニオン88c は、一
方のテールストック95の適宜の個所に軸支されていて、
ワークの伸縮による変化を、ワークのセンターを基準に
対応できる構造となっている。

【００２０】図１において、98、99はそれぞれ固定およ
び可動ウォーキングビームであり、また、81〜83はワー
ク受けであって、ワーク受け81〜83のそれぞれに設けた
図示しない昇降装置によって昇降される。また、71〜73
はワーク支持部材であり、72は支点72a を軸としてシリ
ンダ74によって回動される。

【００２１】次に、本実施例の無酸化高周波焼入装置に
よるワークＷの焼入について説明する。固定ウォーキン
グビーム98の始端に載置されたワークＷ（１）は、可動
ウォーキングビーム99の矢印Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの方向
へのステップモーションの繰り返しによって、固定ウォ
ーキングビーム98の終端、ワークＷ（２）の位置、に移
動する。可動ウォーキングビーム99の次の運動によっ
て、ワークＷ（２) はワーク受け81上に載置される。こ
の後、ワークＷ（３）は、ワーク受け83の前記昇降装置
によって冷却液Ｌ内に降下されてワークＷ（４）の位置
に至ってワーク支持部材71に当接する。そして、ワーク
支持部材71上を転がってガスケーシング30の直下のワー
クＷ（５）の位置に静止する。

【００２２】次いで、ワーク受け82の前記昇降装置によ
ってワークＷ（５）はガスケーシング30内で加熱コイル
10に接近対向した位置、ワークＷ（６）の位置、まで上
昇される。次にセンターピン91、92が前進してワークＷ
（６) をクランプし、モータ90によって回転させる。そ
して、３方電磁弁51を動作させて、ガスＧを、配管52、
53を介してガスケーシング30内に送り込むと、ガスＧの
圧力でガスケーシング30内の冷却液Ｌがガスケーシング
30の下方から排出されて、ワークＷ（６）と加熱コイル
10とはガスＧによって封止される。

【００２３】この後、カレントトランス40から同軸導体
41を介して高周波電流を加熱コイル10に所定時間通電し
てワークＷ（６）の加熱を終える。次に、３方電磁弁51
を操作して、配管53と54を連通させると、ガスケーシン
グ30内のガスＧは、冷却液Ｌの圧力によって、配管53、
54を経て大気中に放出され、急速にガスケーシング30内
に冷却液Ｌが充満する。また、加熱直後に、図示しない
電磁弁を操作することによってジャケット20内に供給さ
れた冷却液Ｌが、冷却液噴射孔21からワークＷ（６）に
噴射される。

【００２４】このように、冷却液ＬによってワークＷ
（６）が冷却されてワークＷ（６）の焼入が完了する。
なお、ワークＷ（６）が加熱されているとき、および、
冷却されているときには、ワークＷ（６）は空気と接す
る機会は全くないので、理想的な無酸化焼入が行われ
る。

【００２５】焼入されたワークＷ（６）は、再び、ワー
ク受け82の昇降装置によってガスケーシング30直下でワ
ーク支持部材71の後端に降ろされる。そして、シリンダ
74を動作させてワーク支持部材72を支点72a を中心とし
て上昇させると、ワークＷ（７) は、ワーク支持部材72
のワークＷ（８a ) の位置まで転がり落ちて、ワークＷ
（８a ) より先に焼入を終了しているワークＷ（８b )
およびＷ（８c ) と共に、余冷される。次いで、ワーク
受け83の昇降装置によってワーク受け83を上昇させる
と、ワークＷ（８c)は冷却液Ｌの液面より上まで運ばれ
てワーク受け73上に転がり落ちる。ワーク受け73上のワ
ークＷ（９) は、ワーク受け73上を転がってワーク出荷
位置、即ち、ワークＷ（１０）の位置に至る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の無酸化高
周波焼入方法および装置は、内部に高周波加熱コイルを
有し下端開放上端閉鎖で冷却液内に設けられたガスケー
シング内にワークを搬入し、ガスケーシング内に無酸化
性または還元性ガスを充満させてガスケーシング内の冷
却液を排出してワークと高周波加熱コイルを前記ガスに
よって封止後、ワークを高周波加熱コイルによって加熱
してから、ガスケーシング内のガスを排出して冷却液を
ガスケーシング内に導入すると共に、ワークに冷却液を
噴射してワークを冷却する。

【００２７】従って、本発明の方法および装置によれ
ば、ガスケーシング内に充満した冷却液をガスで置換
し、ワークを、このガス内で加熱後、このガスをガスケ
ーシング外に放出することによってガスケーシング内に
入ってくる冷却液と、ワークに噴射する冷却液とによっ
て冷却して焼入を行っている。従って、ワークは、完全
に空気から分離した状態で焼入されるので、優れた無酸
化焼入を行うことができる。ワークの高周波加熱後、
冷却開始までの時間が短いので、形成された硬化層が着
色することがないから、焼入されたワークの商品価値が
高い。ガスケーシング内の冷却液分のみをガスによっ
て置換するから、ガスの消費量が小さい。従来の装置
が必要とした加熱コイル昇降装置およびワーク昇降装置
を設けなくてよいから、高周波焼入装置の構造が簡単に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無酸化高周波焼入方法を実現すること
ができる無酸化高周波焼入装置の一実施例の正面説明図
である。

【図２】図１のＰ−Ｐ線矢視断面説明図である。

【図３】図２のＱ−Ｑ線矢視断面説明図である。

【図４】本発明の無酸化高周波焼入方法を実現すること
ができる無酸化高周波焼入装置のワーク保持機構の説明
図である。

【図５】従来の無酸化高周波焼入装置の正面説明図であ
る。

【図６】従来の無酸化焼入装置の平面説明図である。

【符号の説明】

10 加熱コイル 20 ジャケット 30 ガスケーシング 50 ガス供給排出手段 71〜73 ワーク支持部材 81〜83 ワーク受け 98 固定ウォーキングビーム 99 可動ウォーキングビーム Ｇ ガス Ｌ 冷却液 Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に高周波加熱コイルを有し下端開放
   上端閉鎖で冷却液内に設けられたガスケーシング内にワ
   ークを搬入し、ガスケーシング内に無酸化性または還元
   性ガスを充満させてガスケーシング内の冷却液を排出し
   てワークと高周波加熱コイルを前記ガスによって封止
   後、ワークを高周波加熱コイルによって加熱してから、
   ガスケーシング内のガスを排出して冷却液をガスケーシ
   ング内に導入すると共に、ワークに冷却液を噴射してワ
   ークを冷却することを特徴とする無酸化高周波焼入方
   法。
2. 【請求項２】 内部に高周波加熱コイルを有し下端開放
   上端閉鎖で冷却液内に設けられたガスケーシングと、ガ
   スケーシング内へ無酸化性または還元性ガスを供給して
   ガスケーシング内に前記ガスを充満しまた排出する手段
   と、ワークに冷却液を噴射する手段と、ワークをガスケ
   ーシング内へ搬入しまた搬出する手段とを備えたことを
   特徴とする無酸化高周波焼入装置。