JPH089156Y2 - 周面に小孔が開口する軸部材の表面焼入れ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、周面に油孔等の小孔が
開口する軸部材の表面を誘導加熱焼入れする装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、表面に油孔等の小孔が開口してい
る被処理軸部材を誘導加熱焼入れする場合、加熱時には
小孔の開口周縁に誘導加熱の特性とされるエッジ効果で
磁束が集中するため、他の部分に比べて異常に高温度と
なり、急冷時には稜線部分が冷却され易いために、他の
部分に比べて深部まで過度に冷却され、これが起因して
部材内応力に破綻を生じて焼き割れが惹起される恐れが
あり、焼き割れに到らないまでも、過度の焼入れとなっ
て、均一な焼入れ仕上がりが得られないので、小孔に銅
材製の栓部材を嵌着したり、磁性材煉粉を詰めたりした
上で、焼入れ処理を施すようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】焼入れ処理の前工程と
して、小孔に栓部材を嵌着したり、磁性材煉粉を詰めた
りする作業と、焼入れ処理の後工程として、小孔から栓
部材や磁性材煉粉を抜きとる作業はすべて人手に頼らざ
るを得ず、その上、栓部材は焼入れ処理後には小孔内に
焼きばめ状態となるので抜き出しが容易ではなく、その
上、栓部材が小孔を完全に密封しないと（完全に密封し
ない場合が常態である）、焼入れ用冷却流体（水溶性樹
脂剤の水溶液が使用される場合が多い）が小孔内に進入
して加熱時に孔壁に焼成付着して焼入れ工程終了後に小
さなワイヤブラシで除去しなければ発錆原因を残すこと
になり、磁性材煉粉は注意しないと孔内に片が残留する
など、極めて煩雑かつ時間がかかり、生産性が低下する
という問題があった。

【０００４】本考案はこの問題を解消するためになされ
たもので、栓部材や磁性材煉粉等を用いなくても、前記
小孔周辺の過加熱・過冷却の恐れのない焼入れをするこ
とができる周面に小孔が開口する軸部材の表面焼入れ装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するため、所定間隔を隔てて先端を相対向させて上記軸
部材を両端面から軸回転可能に保持する一方側センタ軸
２０と他方側センタ軸５０、一方側センタ軸２０の軸部
材保持側端部に外嵌固定された軸部材支承管４０、一方
側センタ軸２０を、その軸方向一定間隔を隔てる一対の
軸受３２ａ、３２ｂを介して覆う固定のケース３０を備
え、固定のケース３０内には、一対の軸受３２ａ、３２
ｂと一方側センタ軸２０の外周面およびケース内周面と
で周回溝Ｓが気密に区画されるとともに当該ケース３０
には周回溝Ｓと連通する半径方向孔３３が形成され、一
方側センタ軸２０には、軸部材支承管４０側端面に開口
する有底の孔２３１と当該孔２３１及び周回溝Ｓに連通
する半径方向孔２４が形成され、軸部材支承管４０に
は、軸部材Ｗの受け口となる大内径部４１と、当該大内
径部４１の底を一方側センタ軸２０の孔２３１に連絡
し、かつ少なくとも軸部材の一方端面のいずれかの位置
にある貫通孔Ｈの孔口が含まれる大きさの小内径部４２
とが形成され、ケース３０に形成された半径方向孔３３
に気体供給源が接続される構成とした。

【０００６】

【作用】本考案では、軸部材Ｗの焼入れ中、気体が、半
径方向孔３３から軸部材Ｗの貫通孔Ｈを通り小孔ｈに抜
けるので、小孔ｈからの冷却液の侵入は防止される。本
考案の装置においては被焼入れ材である軸部材Ｗの気体
を導入する側に、軸部材の寸法に合わせて交換可能な軸
部材支承管４０を被せて軸部材に気体を導入するように
なっているので、気体を送り込むべき孔の位置が偏芯し
た形状の軸部材など様々な形状の被焼入材の処理に対応
できる。上記軸部材支承管はセンタ軸２０に取り付けら
れるようになっているが、センタ軸には軸方向の孔２３
１が設けられ、この孔に通ずる半径方向孔２４を有して
いる。したがってこの部分のセンタ軸外面をこれを支持
するための軸受３２ａ、３２ｂを内蔵し気密にされた固
定のケース３０で覆い、このケースに配管を接続するこ
とにより、上記半径方向孔２４、軸方向の孔２３１を通
して軸部材に気体を送り込むことができる。このように
構成することによりセンタ軸のこれより延長した部分の
内部には気体の導入機構を設ける必要がないので回転の
駆動装置への結合が容易になる。

【０００７】

【実施例】以下、本考案の１実施例を図面を参照して説
明する。

【０００８】図１において、Ｗは軸部材、１０は駆動軸
部であり、２０は一方側センタ軸、３０は上記センタ軸
２０の元部方向外周を被覆するケース、４０は軸部材支
承管、５０は他方センタ軸、６０は閉鎖部材である。

【０００９】上記軸部材Ｗは、一方端面から他方端面に
かけて大径孔Ｈａ、中径孔Ｈｂ、小径孔Ｈｃとそれぞれ
径の異なる孔が軸栓に沿って穿設され、途中で折曲して
はいるが、連通する貫通孔Ｈを形成し、当該貫通孔Ｈに
は、所定位置から分岐して周面に開口する小孔ｈがあ
る。

【００１０】上記駆動軸部１０は、軸受１２にベアリン
グ群１３を介して支承され、図示しない回転駆動源によ
り回転する駆動軸１１からなり、当該駆動軸１１の先端
面には所定内径の差込み孔１４が穿設され、先端部外周
はねじ部１５になっていて、端面に所定内径の透孔を備
えた締め付けキャップ１６が螺合可能である。

【００１１】駆動軸１０の差込み孔１４には、一方側セ
ンタ軸２０が鍔部２１まで挿入されてキャップ１６によ
り緊定してあり、駆動軸部１０の回転に伴って回動可能
である。一方側センタ軸２０は、差込みされる元部方向
が中実部２２、先端面から所定長さ部分が中空の管状部
２３に形成してある。

【００１２】ケース３０は、一方側センタ軸２０と同軸
状となる如く前記軸受１２の端面に一方端面を固定さ
れ、締め付けキャップ１６から一方側センタ軸２０の管
状部２３の所定範囲までを含むことが可能な長さの筒体
からなる。当該ケース３０の上記軸受け並びに駆動軸１
１方向の端面および先端方向の端面それぞれはオイルシ
ール３１されており、ケース３０の成す壁と一方側セン
タ軸２０の外周との間に形成される空間には、所定の間
隔Ｓを維持して例えばボールベアリング３２ａ、３２ｂ
が嵌着されている。

【００１３】従って、センタ軸２０は、ボールベアリン
グ３２ａ、３２ｂ間の間隔Ｓで形成される周回溝に囲ま
れ、かつケース３０内で気密を維持しつつ回動可能であ
る。一方側センタ軸２０の管状部２３を上記周回溝Ｓに
囲まれる部位まで達する如く諸元を設定する一方、他方
では、当該管状部２３の管壁に管内２３１と周回溝Ｓと
を連通する透孔２４を設けるとともに、上記ケース３０
に周回溝Ｓの所定位置へ開口する通路３３を設け、当該
通路に図示しない気体供給源例えばエア・コンプレッサ
と接続する導管を接続可能に設定する。

【００１４】軸部材支承管４０は、軸部材の一方端部が
所定長さ嵌入可能な大内径部４１と、一方側センタ軸２
０に取り付けるように形成した小内径部４２との二段内
径の管状材からなる。この軸部材支承管は一方側センタ
軸２０の先端部に、その端面が上記大内径部４１と所定
の間隔部Ｋを維持して小内径部４２内に位置する如く、
ねじ孔４３を用いてボルト締め固定配置される。小内径
部４２の内径は少なくとも軸部材Ｗの一方端面のいずれ
かの位置にある貫通孔Ｈの孔口が含まれる大きさに設定
されなくてはならない。

【００１５】他方側センタ軸５０は閉塞部材６０と一体
構造となっていて、図示しない前進・後退運動機構を備
えており、一方側センタ軸２０に対して相寄る方向およ
び相離れる方向へ変位可能、かつ図示しない軸受に支承
されて自由回動可能な変位軸５１、当該変位軸５１の先
端部にねじ孔６１を用いてボルト締め固定配置された段
付き貫通孔６２を有する閉塞部材６０、上記貫通孔６２
の一方側センタ軸２０に対向するコーン５２１に形成さ
れている本体が挿入され鍔部５２２が小内径部にあるコ
ーン軸５２、上記変位軸５１が閉塞部材６０の中内径段
差に当接している端面と上記コーン軸５２の鍔部５２２
との端面間に介挿された圧縮コイルばね５３とからな
る。

【００１６】上記閉塞部材６０の端面は軸部材Ｗの他方
側端面とほぼ同形に形成されている。また、コーン軸５
２のコーン５２１と軸部材Ｗの他方端面のセンタ孔に挿
入可能に形成されている。

【００１７】他方側センタ軸５０が一方側センタ軸２０
に対して相離れる方向に変位させて両軸間に、軸部材Ｗ
を搬入し、搬入された軸部材Ｗを図示矢印方向へ移動さ
せて一方端部を軸部材支承管４０の大内径部４１内に端
面が段差と当接するまで嵌入する。

【００１８】次いで、前記前進・後退機構を駆動して他
方側センタ軸５０の変位軸５１を相寄る方向へ変位させ
る。これにより、閉塞部材６０は装着したコーン軸５
２、圧縮コイルばね５３を随伴して動く部材Ｗの他方端
面に向かって前進し、コーン５２１を当該軸部材Ｗの他
方端面に設けてあるセンタ孔に挿入して軸部材Ｗを一方
側センタ軸２０方向へ押圧しつつ一方側センタ軸２０と
協同して支承する。

【００１９】この状態において、閉塞部材６０の端面は
軸部材Ｗの他方側端面と圧設状態にある。

【００２０】軸部材Ｗがセンタ軸２０と５０により支承
されると、ケース３０の通路３３は周回溝Ｓ−一方側セ
ンタ軸２０の透孔２４−管状部２３の管内２３１−軸部
材支承管４０の小内径部４２内所定間隔部Ｋを通して軸
部材Ｗの貫通孔Ｈの一方側大内径部Ｈａの孔口に連通す
る。貫通孔Ｈの他方端方向にある小内径部Ｈｃの孔口が
閉塞部材６０の端面で閉塞されているので、結局は、貫
通孔Ｈから分岐する小孔ｈを介して軸部材Ｗの外周面の
開口に連通する通路ができる。

【００２１】次いで、図示しない回転駆動源を作動して
駆動軸１１を回動させるとともに、図示しない気体供給
源から導管を介して通路３３へ単位時間当たり所定流量
に調整した気体を流入する。軸部材Ｗは、駆動軸１１の
回転に随伴して回転する一方側センタ軸２０と自由回転
する他方側センタ軸５０に支承されつつ回転し、通路３
３から流入した気体は回転中の軸材Ｗの貫通孔Ｈ経由で
周面の開口から噴出する。

【００２２】この状態で、軸部材Ｗは例えば鞍状の加熱
コイルを用いた誘導加熱が施され、当該誘導加熱により
表層を所定焼入れ温度まで加熱された軸部材Ｗへは所定
位置に設けてある冷却ジャケットから焼入れ用冷却流体
が噴射されて、或いは所定の移動機構で両センタ軸２
０、５０が当該回転および気体供給状態としたまま焼入
れ用冷却流体を満たしてある冷却槽中に軸部材Ｗを移動
して浸漬することにより、急冷が施され、焼入れされ
る。

【００２３】この間、小孔ｈの周面の開口からは気体の
噴出が続き、開口周縁部は加熱時の過熱と急冷時の過冷
却が防止され、軸部材Ｗの被処理部周面には全面に亘っ
て均一の深さまで均一の硬さ分布からなる焼入れ層が形
成される。

【００２４】焼入れが完了した軸部材Ｗは他方側センタ
軸５０の一方側センタ軸２０から相離れる方向への変位
により支承状態から解放される。

【００２５】この実施例では、気体が、通路３３から軸
部材Ｗの貫通孔Ｈを通り小孔ｈに抜けるので、小孔ｈか
ら貫通孔Ｈ内への冷却流体の侵入は防止される。このた
め、水溶性樹脂剤からなる冷却流体を使用しても、当該
冷却流体が孔壁に付着・焼成して被膜となる恐れは無
い。

【００２６】上記実施例では、一方側センタ軸２０を駆
動軸１１側、他方側センタ軸５０を変位軸に設定してい
るが、これを逆に設定してもよい。

【００２７】また、ケース３０内の構成は、上記実施例
に限定されるものではなく、一方側センタ軸２０の管状
部２３管内２３１に気体導入可能かつ当該一方側センタ
軸２０が気密を維持しつつ回転可能な構成であればよ
い。

【００２８】さらに、他方側センタ軸５０に固定配置す
る閉塞部材６０を図２に示す如くねじ孔６１で変位軸５
１に固定配置する本体６０１と、コーン軸５２が貫通す
る閉塞板６０２との２部材とし、両部材６０１、６０２
間に例えば皿ばね６３等の弾性体を介挿して閉塞板６０
２にコーン軸５２と同様に弾性を持たせる構成とし、軸
部材Ｗが加熱時、冷却時に示す膨張・収縮挙動にコーン
軸とともに追随させつつ閉塞作用を行なわせるようにし
てもよい。

【００２９】上記実施例では、軸部材Ｗに貫通孔Ｈが穿
設されているものを挙げて説明したが、軸部材Ｗに軸線
に沿った盲孔が穿設されている場合でも、当該軸部材Ｗ
の盲孔の孔口がある端面を一方側センタ軸２０の先端部
に固着配設する軸部材支承管４０に嵌着するようにすれ
ばよく、この場合には、他方側センタ軸５０に閉塞部材
６０、閉塞板６０２を用いず、通常の軸材焼入れ用コー
ン軸を使用してもよい。

【００３０】使用する気体は、通常の場合、空気でよい
が、必要に応じ、貫通孔Ｈもしくは盲孔および小孔が焼
入れ時に酸化するのを防止するため、不活性ガスを使用
するようにしてもよい。また、この気体の流量は、小孔
ｈの開口周縁部の加熱時における過熱分の奪熱と冷却流
体の小孔ｈへの侵入を防止するに足る量であればよい。

【００３１】

【考案の効果】本考案は以上説明した通り、栓部材や磁
性煉粉で小孔を塞がなくてもよいから、軸部材焼入れ前
および焼入れ前後の手間が省けるだけでなく、冷却流体
の小孔からの侵入を防止することができるので、水溶性
樹脂剤からなる冷却流体を使用しても、当該冷却流体が
孔壁に付着・焼成して被膜となる恐れは無く、また、発
錆の恐れもなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の断面正面図である。

【図２】本考案の他の実施例の一部断面正面図である。

【符号の説明】

２０ 一方側センタ軸 ３０ ケース ３３ 通路 ４０ 軸部材支承管 ４１ 大内径部 ４２ 小内径部 ５０ 一方側センタ軸 ６０ 閉塞部材 Ｈ、Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ 貫通孔もしくは盲孔 ｈ 小孔 Ｓ 周回溝 Ｗ 軸部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線に沿って一方端面から他方端面まで
   穿孔されている貫通孔もしくは一方端面から所定位置ま
   で穿孔されている盲孔より分岐した小孔が周面に開口す
   る軸部材の周表面を誘導加熱焼入れする装置において、 所定間隔を隔てて先端を相対向させて上記軸部材を両端
   面から軸回転可能に保持する一方側センタ軸（２０）と
   他方側センタ軸（５０）、一方側センタ軸（２０）の軸
   部材保持側端部に外嵌固定された軸部材支承管（４
   ０）、一方側センタ軸（２０）を、その軸方向一定間隔
   を隔てる一対の軸受（３２ａ、３２ｂ）を介して覆う固
   定のケース（３０）を備え、 固定のケース（３０）内には、一対の軸受（３２ａ、３
   ２ｂ）と一方側センタ軸（２０）の外周面およびケース
   内周面とで周回溝（Ｓ）が気密に区画されるとともに当
   該ケース（３０）には周回溝（Ｓ）と連通する半径方向
   孔（３３）が形成され、 一方側センタ軸（２０）には、軸部材支承管（４０）側
   端面に開口する有底の孔（２３１）と当該孔（２３１）
   及び周回溝（Ｓ）に連通する半径方向孔（２４）が形成
   され、 軸部材支承管（４０）には、軸部材（Ｗ）の受け口とな
   る大内径部（４１）と、当該大内径部（４１）の底を一
   方側センタ軸（２０）の孔（２３１）に連絡し、かつ少
   なくとも軸部材の一方端面のいずれかの位置にある貫通
   孔（Ｈ）の孔口が含まれる大きさの小内径部（４２）と
   が形成され、 ケース（３０）に形成された半径方向孔（３３）に気体
   供給源が接続されることを特徴とする周面の小孔が開口
   する軸部材の表面焼入れ装置。