JPH08325642A - 高周波焼入れ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共通の焼入れコイルを使用して長さの異なる
ワークの焼入れ処理を施すにあたり、ワークの一端面へ
の焼入れ硬化層の突き抜けを防止する。 【構成】 最大長さのワークＷ₁の長さに合わせて枠状
に形成された焼入れコイル１のうち、処理対象ワークＷ
₁またはＷ₂の一端面２よりも反ワーク側であって且つそ
の一端面２に近接した位置に断面略コ字状のコア９を配
置して焼入れ処理を施す。コア９は高透磁率部材で形成
されているとともに、開口部９ａが反ワーク側を向くよ
うに焼入れコイル１に装着されていて、処理対象ワーク
Ｗ₁またはＷ₂の長さに応じてそのコア９を焼入れコイル
１に沿ってスライド移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長さの異なる複数種類
の軸状のワークの外周面に高周波焼入れ処理を施すにあ
たり、その処理対象ワークの長さの違いにかかわらず共
通仕様の焼入れコイルを用いて高周波焼入れ処理を施す
ようにした方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】処理対象ワークの長さの違いにかかわら
ず共通仕様の焼入れコイルを用いて高周波焼入れ処理を
施すようにした方法が特公平５−１４７６５号公報等で
知られている。

【０００３】例えば特公平５−１４７６５号公報では、
図９〜１１に示すように、直径寸法ｄが共通で長さ寸法
ａ，ｂ（ａ＞ｂ）のみが相違する二種類の軸状のワーク
Ｗ₂₁，Ｗ₂₂について、それぞれの円筒外周面の表層部に
高周波焼入れ処理を施すにあたり、長尺側のワークＷ₂₁
を取り囲むようにその長尺なワークＷ₂₁の長さに合わせ
て略鞍形状で且つ枠状に形成された共通仕様の焼入れコ
イル５１を用意し、長短いずれのワークＷ₂₁，Ｗ₂₂を処
理する場合でも、処理対象となるワークＷ₂₁，Ｗ₂₂の一
端面５２にセラミック等からなる絶縁物５３を押し当て
ながらそのワークの軸心を回転中心としてワークＷ₂₁，
Ｗ₂₂を回転させる一方、焼入れコイル５１に所定の高周
波電流を流してその高周波誘導加熱により焼入れ処理を
施すようにしている。なお、図９，１０における５４は
ワークＷ₂₁，Ｗ₂₂の表層部に形成された焼入れ硬化層を
示し、また５５は絶縁物５３を支持している支持体を示
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高周波焼入れ処理を必
要とするワークＷの一端面に例えば図１２に示すような
センタ穴３が形成されている場合に、その焼入れ硬化層
５の末端がワークＷの外周面上で終わるようにして、図
１３に示すように焼入れ硬化層５がセンタ穴３が形成さ
れた一端面２側まで突き抜けてセンタ穴３に及ぶことが
一切許容されないことがある。これは、焼入れ硬化層５
がセンタ穴３にまで及ぶとその部分から破損することが
あるためである。

【０００５】しかしながら、図９，１０に示した従来の
方法では、絶縁物５３が押し付けられているワーク
Ｗ₂₁，Ｗ₂₂の一端面５２まで加熱されることになるため
に焼入れ硬化層５４がその一端面５２まで突き抜けてし
まうおそれがあり、上記のような要請に応えることがで
きない。

【０００６】また、従来の方法では、長さの短いワーク
Ｗ₂₂を連続的に処理する場合に、絶縁物５３を固定して
いる支持体５５が焼入れコイル５１によって加熱され、
その熱が絶縁物５３を介してワークＷ₂₂に伝わり、図１
３の場合と同様に品質上のトラブルが生じやすいほか、
支持体５５の熱膨張のためにその支持体５５とワークＷ
₂₂との間に挾まれている絶縁物５３が破損するおそれが
あり、耐久性の面でも問題を残している。

【０００７】したがって、上記のような要請に応えるた
めには、各ワークＷ₂₁，Ｗ₂₂の長さに応じた専用の焼入
れコイル５１をそれぞれ用意して、処理対象ワーク
Ｗ₂₁，Ｗ₂₂の種別に応じてその都度焼入れコイルを交換
しなければならず、結果的には段取り替え工数の増大と
コイル投資金額の高騰を招くこととなって好ましくな
い。

【０００８】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、処理対象ワークの長さの違いにかかわらず
共通仕様の焼入れコイルを使用しながらも、そのワーク
の一端面への焼入れ硬化層の突き抜けを防止できるよう
にした方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、長さの異なる複数種類の軸状のワークの外周面に高
周波焼入れを施すにあたり、最大長さのワークを取り囲
むようにその最大長さのワークの長さに合わせて略鞍形
状で且つ枠状に形成された共通の焼入れコイルを処理対
象となるワークの外周に配置するとともに、その焼入れ
コイルに対して処理対象ワークの軸心を回転中心として
該処理対象ワークを回転させて高周波焼入れを施すよう
にした方法であって、前記焼入れコイルのうち処理対象
ワークの一端部に相当する部分に、高透磁率部材からな
る断面略コ字状のコアをその開口部が反ワーク側を向く
ように装着して焼入れ処理を施すことを特徴としてい
る。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の構成に加えて、前記コアは、焼入れコイルのうち処理
対象ワークの一端面よりも反ワーク側であって且つその
一端面に近接した位置に装着されていることを特徴とし
ている。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の構成に加えて、前記コアは、その略コ字状の
内部空間を嵌合部位として焼入れコイルの外周に摺動可
能に嵌合されているとともに、処理対象ワークの長さに
応じて前記コアを焼入れコイルに沿ってスライド移動さ
せることを特徴としている。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の構成に加えて、前記焼入れコイルとコアとの摺動面同
士のうちコア側には位置決め用の突起部が形成されてい
て、焼入れコイル側には前記突起部と係合する切欠き溝
が形成されていることを特徴としている。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明によると、長さの大きい
方のワークの焼入れ処理にあたって焼入れコイルに高周
波電流を流すと、焼入れコイルからワーク側に向かって
磁力線が発生してワークの表層部が急速に加熱されるこ
とになる。その一方、焼入れコイルのうちコアが装着さ
れている部分では、コア自体が透磁率の高い物質で形成
されているために、焼入れコイルで発生した磁力線は空
気を透過してワーク側に達するよりも透磁率の高いコア
内部をより多く通るようになり、その磁力線はコアのコ
字状断面形状部を磁路として反ワーク側に向かう磁力線
のループを形成する。したがって、ワークのうちコアに
対応する部分では、該ワークに届く磁力線が他の部位と
比べて相対的に少なくなって加熱の度合が緩慢になるこ
とから、その部分では焼入れ硬化層の深さが相対的に浅
いものとなる。

【００１４】また、共通の焼入れコイルを使用して長さ
の短いワークを焼入れ処理する場合には、そのワークの
長さに合わせてコアの位置を変えることにより上記と同
様の機能が発揮され、ワークのうちコアに対応する部分
の焼入れ硬化層の深さが相対的に浅いものとなる。

【００１５】このように長さの異なる複数種類のワーク
について、予め最大長さのワークに合わせて形成した共
通の焼入れコイルを用いて焼入れ処理を行ったとして
も、それぞれのワークの一端部についてはコアの機能に
より焼入れ硬化層の深さを相対的に浅いものとすること
ができ、その一端面にセンタ穴がある場合でも焼入れ硬
化層の一端面側への突き抜けを防止できるようになる。

【００１６】請求項２に記載の発明によると、コアが、
焼入れコイルのうち処理対象ワークの一端面より反ワー
ク側であって且つその一端面に近接した部分に装着され
ていることにより、処理対象ワークの一端面に近い部分
ほどその焼入れ硬化層の深さを一段と小さくすることが
できる。

【００１７】請求項３に記載の発明によると、コアが焼
入れコイルに対して摺動可能に嵌合されていることか
ら、処理対象ワークの長さに応じてコアを焼入れコイル
に沿ってスライド移動させることによりその位置を容易
に変更することができる。

【００１８】請求項４に記載の発明によると、コア側の
突起部と焼入れコイル側の切欠き溝との係合によってコ
アが位置決めされ、コアの位置決め精度と位置再現性が
向上するようになる。

【００１９】

【実施例】図１の（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例を
示す図であって、図２，３に示すようにその全長ａ，ｂ
（ａ＞ｂ）のみが異なる長短二種類の軸状のワーク
Ｗ₁，Ｗ₂を共通の焼入れコイル１を用いて焼入れ処理す
る場合の例を示している。

【００２０】前記二種類のワークＷ₁，Ｗ₂は、いずれも
その一端面２にセンタ穴３が形成されているとともに、
他端部には大径軸部４が一体に形成されていて、その大
径軸部４を除いた円筒面の表層部に焼入れ硬化層５を形
成するものである。この場合、図１２，１３にも示した
ように、焼入れ硬化層５がセンタ穴３にまで及ぶことが
ないように、そのセンタ穴３が形成された一端面２にま
で焼入れ硬化層５が突き抜けないことが品質管理の上で
絶対条件とされる。

【００２１】前記焼入れコイル１は、図１のほか図４に
示すように、加熱導体として機能する一対のストレート
部６，６と、そのストレート部６，６の一端にあってス
トレート部６，６同士を相互に接続している略半円弧状
のブリッジ部７と、同じくストレート部６，６の他端に
あって略四分の一円弧状をなすブリッジ部８とにより全
体として略鞍形状で且つ枠状のものとして形成されてい
て、その焼入れコイル１の全長は処理対象ワークＷ₁，
Ｗ₂のうち長さの最も大きいワークＷ₁を取り囲むことが
できるようにそのワークＷ₁の長さに合わせて設定され
ている。

【００２２】そして、後述するように、前記焼入れコイ
ル１によるワークＷ₁，₂の焼入れ処理時には、処理対象
ワークＷ₁またはＷ₂の一端面２側に焼入れコイル１のブ
リッジ部８が位置するようにその処理対象ワークＷ₁ま
たはＷ₂の周囲に焼入れコイル１が配置される。

【００２３】また、前記焼入れコイル１のストレート部
６には珪素材等の高透磁率部材からなる断面略コ字状の
コア９が摺動可能に嵌合保持されている。このコア９
は、図１のほか図５に示すように、焼入れコイル１が処
理対象ワークＷ₁またはＷ₂の外周に位置決めされた場合
に、そのコア９の開口部９ａが反ワーク側を指向するよ
うに装着されている一方、長さの大きいワークＷ₁の焼
入れ処理時には、図１の（Ａ）に示すように側面視でそ
のワークＷ₁の一端面２とブリッジ部８との間の位置決
め位置Ｐ₁にコア９が位置するようにそのコア９の位置
が調整されるとともに、長さの小さいワークＷ₂の焼入
れ処理時には、図１の（Ｂ）に示すように、そのコア９
がワークＷ₂の一端面２よりも反ワーク側であって且つ
そのワークＷ₂の一端面２に最も近接した位置Ｐ₂となる
ように位置調整される。

【００２４】そして、前記焼入れコイル１のストレート
部６のうち前記各位置決め位置Ｐ₁，Ｐ₂となる部分には
図６，７に示すように切欠き溝１０が形成されている一
方、各コア９の内周面には前記切欠き溝１０に対応する
突起部１１が形成されており、前記各位置決め位置
Ｐ₁，Ｐ₂にて焼入れコイル１側の切欠き溝１０と突起部
１１とが係合することによってコア９が各位置決め位置
ｐ₁，ｐ₂に位置決めされるようになっている。

【００２５】なお、前記コア９が珪素材で形成されてい
る場合には、空気と比べてその透磁率が約１０００倍以
上に及ぶとされている。

【００２６】したがって、図１の（Ａ）に示すように、
長さの大きいワークｗ₁について焼入れ処理を施すにあ
たっては、処理対象となるワークｗ₁を焼入れコイル１
のストレート部６，６間に配置してそのワークｗ₁を焼
入れコイル１で取り囲むようにし、そのワークｗ₁の大
径軸部４側を図示外のチャック等で把持するとともに、
そのワークｗ₁の一端面２のセンタ穴３にセンタ１２を
係合させて、実質的にワークｗ₁を両持ち支持させる。

【００２７】この時、前記センタ１２の内部には図９に
示すように冷却水通路１３が形成されていて、この冷却
水通路１３内を冷却水が循環するようになっており、こ
れによってセンタ１２の過熱が防止される。

【００２８】また、焼入れコイル１のストレート部６の
うちその処理対象となるワークｗ₁の長さに応じた位置
であるところの位置決め位置Ｐ₁には断面略コ字状のコ
ア９がその開口部９ａを反ワーク側に向けて固定保持さ
れており、図６，７に示すようにストレート部６側の切
欠き溝１０とコア９側の突起部１１との係合によってコ
ア９が位置決めされる。したがって、図１の（Ａ）に示
すように、処理対象ワークＷ₁と焼入れコイル１との相
対位置決めがなされたときには、側面視においてワーク
Ｗ₁の一端面２とブリッジ部８との間にコア９が位置す
ることになる。

【００２９】この状態で、前記処理対象となるワークＷ
₁をそのワークＷ₁の軸心を回転中心として所定速度で回
転させながら焼入れコイル１に通電させて高周波電流を
流すと、図２に示すようにワークＷ₁の大径軸部４を除
く円筒外周面の表層部に焼入れ処理が施されて焼入れ硬
化層５が形成される。

【００３０】この時、ワークＷ₁の一端面２に近い部分
では、図５に示すように、焼入れコイル１のストレート
部６に、高透磁率部材よりなる断面略コ字状のコア９が
その開口部９ａが反ワーク側を向くようにして装着され
ているために、コア９以外の部分では焼入れコイル１か
ら発生した磁力線がその焼入れコイル１のストレート部
６とワークＷ₁との間の隙間の空気を通ってその焼入れ
コイル１とワークＷ₁との間で磁力線のループを形成す
るのに対して、前記コア９が装着されている部分では焼
入れコイル１から発生した磁力線が空気を透過してワー
クＷ₁側に達するよりも透磁率の高いコア９の内部をよ
り多く通ろうとするために、図５に示すように磁力線は
コア９のコ字状断面形状部を磁路として反ワーク側に向
かう磁力線のループＬを形成する。その結果、ワークＷ
₁のうちコア９に近い部分すなわちワークＷ₁の一端面２
に近い部分ほど焼入れコイル１側から届く磁力線が他の
部位よりも少なくなって加熱の度合が緩慢となることか
ら、その部分では焼入れ硬化層５の深さが相対的に浅い
ものとなり、同時にワークＷ₁を支持しているセンタ１
２の過熱も防止されることになる。

【００３１】より詳しくは、図１，５のほか図１２に示
すように、センタ穴３が形成されている処理中のワーク
Ｗ₁の一端部では、その一端面２がコア９に最も近い位
置関係にあるために、一端面２に近付くにしたがって焼
入れ硬化層５の深さが漸次小さいものとなってその焼入
れ硬化層５の一端面２側への突き抜けが防止され、焼入
れ硬化層５がセンタ穴３に及ぶのを防止するという所期
の要請に応えることができる。

【００３２】一方、長さの小さいワークＷ₂を焼入れ処
理するにあたっては、図１の（Ｂ）に示すように、共通
の焼入れコイル１を使用することを前提とした上で、先
の場合と同様にセンタ１２と図示外のチャックとで処理
対象となるワークＷ₂を両持ち支持させるとともに、コ
ア９を焼入れコイル１のストレート部６に沿ってスライ
ドさせてその処理対象ワークＷ₂の長さに合わせた位置
決め位置Ｐ₂に位置決め固定する。

【００３３】このコア９のスライド移動にあたっては、
例えば図６に示すようにＮＣ制御方式のコア移動装置の
ハンド１４のフィンガー１５にてコア９を把持した上で
所定位置まで移動させるものとする。

【００３４】このように処理対象ワークＷ₂の長さに合
わせてコア９を移動させることにより、図１の（Ｂ）に
示すように側面視においてはコア９は処理対象ワークＷ
₂の一端面２よりも反ワーク側であって、且つその一端
面２に最も近接した位置に位置することになる。

【００３５】そして、先の場合と同様に、処理対象ワー
クＷ₂を回転させながら焼入れコイル１に高周波電流を
流して焼入れ処理を行うと、図５，１２に示したように
上記の場合と全く同様にして処理対象ワークＷ₂のうち
コア９に近い部分では、そのコア９によりワークＷ₂側
へ届く磁力線の遮断効果が発揮されて、ワークＷ₂の一
端面２に近付くにしたがって焼入れ硬化層５の深さが漸
次小さくなってその焼入れ硬化層５の一端面２側への突
き抜けが防止される。

【００３６】このように本実施例によれば、長さの異な
るワークＷ₁，Ｗ₂について共通の焼入れコイル１を使用
して焼入れ処理を施すにあたり、その焼入れコイル１に
装着されているコア９を処理対象となるワークＷ₁，Ｗ₂
の長さに合わせてスライドさせることにより、いずれの
ワークＷ₁，Ｗ₂についても焼入れ硬化層５がそのワーク
Ｗ₁，Ｗ₂の一端面２まで突き抜けるのを確実に防止する
ことができるようになる。

【００３７】また、図５に示したコア９を、その開口部
９ａがワークＷ₁，Ｗ₂側に向くように上記と逆向きに装
着することにより、磁力線のループＬがワークＷ₁，Ｗ₂
側に発生することから、これによってワークＷ₁，Ｗ₂に
おける焼入れ硬化層５の深さを局部的に大きくすること
もまた可能となる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、長さの
異なる数種類のワークについて予め最大長さのワークに
合わせて形成した共通の焼入れコイルを用いて焼入れ処
理を施すにあたり、焼入れコイルのうち処理対象ワーク
の一端部に相当する部分に高透磁率部材からなる断面略
コ字状のコアを装着して処理を行うようにしたことによ
り、いずれのワークについてもその一端部での焼入れ硬
化層の深さを漸減させて、その一端面側への焼入れ硬化
層の突き抜けを防止できることから、共通の焼入れコイ
ルを使用したままでコイルの交換を必要とすることなし
にそれぞれのワークについて所期の焼入れ硬化層のパタ
ーンを得ることができ、コイル交換のための段取り替え
工数を削減できるとともに、設備費を低減できる。ま
た、処理対象ワークを一端部を支持するためのセンタ等
も過熱されることがなく、設備の耐久性も併せて向上す
る。

【００３９】請求項２に記載の発明によれば、コアが、
焼入れコイルのうち処理対象ワークの一端面よりも反ワ
ーク側であって且つその一端面に近接した位置に装着さ
れていることから、請求項１の記載の発明と同様の効果
に加えて、そのワークの一端面における焼入れ硬化層の
突き抜けをより確実に防止できるようになる。

【００４０】請求項３に記載の発明によれば、焼入れコ
イルに摺動可能に嵌合されているコアを処理対象となる
ワークの長さに応じてスライド移動させることにより、
請求項１または２に記載の発明と同様の効果に加えて、
コアの位置調整や移動をきわめて容易に行える。

【００４１】請求項４に記載の発明によれば、コア側の
突起部と焼入れコイル側の切欠き溝との係合によってコ
アが位置決めされるため、請求項３に記載の発明と同様
の効果に加えて、コアの位置決め精度が向上するととも
に位置の再現性が良いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す工程説明図。

【図２】処理対象となるワークの破断説明図。

【図３】処理対象となるワークの破断説明図。

【図４】焼入れコイルの構造を示す要部斜視図。

【図５】図１の（Ａ），（Ｂ）の右側面説明図。

【図６】図６の要部拡大図。

【図７】図６のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図８】図１に示すセンタの拡大断面図。

【図９】従来の高周波焼入れ方法の一例を示す説明図。

【図１０】従来の高周波焼入れ方法の一例を示す説明
図。

【図１１】図９，１０の高周波焼入れ方法で使用される
焼入れコイルの斜視図。

【図１２】図２，３に示すワークの要部拡大図。

【図１３】図１２に示す焼入れ処理時に焼入れ硬化層が
一端面に突き抜けた状態を示す断面説明図。

【符号の説明】

１…焼入れコイル ２…一端面 ５…焼入れ硬化層 ６…ストレート部 ９…コア ９ａ…開口部 １０…切欠き溝 １１…突起部 Ｗ₁，Ｗ₂…ワーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長さの異なる複数種類の軸状のワークの
   外周面に高周波焼入れを施すにあたり、最大長さのワー
   クを取り囲むようにその最大長さのワークの長さに合わ
   せて略鞍形状で且つ枠状に形成された共通の焼入れコイ
   ルを処理対象となるワークの外周に配置するとともに、
   その焼入れコイルに対して処理対象ワークの軸心を回転
   中心として該処理対象ワークを回転させて高周波焼入れ
   を施すようにした方法であって、 前記焼入れコイルのうち処理対象ワークの一端部に相当
   する部分に、高透磁率部材からなる断面略コ字状のコア
   をその開口部が反ワーク側を向くように装着して焼入れ
   処理を施すことを特徴とする高周波焼入れ方法。
2. 【請求項２】 前記コアは、焼入れコイルのうち処理対
   象ワークの一端面よりも反ワーク側であって且つその一
   端面に近接した位置に装着されていることを特徴とする
   請求項１記載の高周波焼入れ方法。
3. 【請求項３】 前記コアは、その略コ字状の内部空間を
   嵌合部位として焼入れコイルの外周に摺動可能に嵌合さ
   れているとともに、処理対象ワークの長さに応じて前記
   コアを焼入れコイルに沿ってスライド移動させることを
   特徴とする請求項１または２記載の高周波焼入れ方法。
4. 【請求項４】 前記焼入れコイルとコアとの摺動面同士
   のうちコア側には位置決め用の突起部が形成されてい
   て、焼入れコイル側には前記突起部と係合する切欠き溝
   が形成されていることを特徴とする請求項３記載の高周
   波焼入れ方法。