JPH1121618A - 中空円筒体の内面焼入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一に内径面を冷却できる中空円筒体の内面
焼入装置 【解決手段】 ワーク１の内径焼入面３ａを加熱する誘
導加熱コイル１３と、ワーク１の内径焼入面との間に所
定間隔の隙間が形成される外径を有しその外径円周面に
下部が行き止まりになった複数の縦溝２３，２４が軸方
向に設けられた円柱状の液流制御部材２１と、冷却液を
噴射する冷却液噴射手段３０と、ワーク１を誘導加熱お
よび冷却中に回転させる回転駆動手段１１とが同心軸に
設けられ、液流制御部材２１がその縦溝２３，２４の上
部２３ｃ，２４ｃがワーク１の上面に覗き、その下部行
き止まり点２３ａ，２４ａがワーク１の内径焼入面の下
端より上に位置するようにワーク１の内径に配設され、
冷却液噴射手段３０がワーク１の上面から覗く液流制御
部材２１の部分に冷却液を噴射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハブ部品な
ど中空円筒体の内面の誘導加熱焼入れにおいて、内径面
を均等に冷却して焼きむらのない焼入れ層が得られる中
空円筒体の内面焼入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】中空円筒体の内面を焼入れする焼入装置
の焼入れ冷却の方法としては、その内径面に冷却液噴射
管を設けて面全長に冷却液を噴射して冷却することが望
ましいが、連続誘導焼入装置では小径中空円筒の内径に
噴射管を設けることは構造上難しいため、通常被焼入中
空円筒体の斜め上方から内径焼入面に向かって冷却液を
噴射する方法が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の冷却方法では、焼入れ冷却する中空円筒体の孔径が
小さかったり、孔長さが長い場合は、噴射された冷却液
が内径下部に届かないために内径下部側の急冷が不十分
で、この部の焼入硬さが得られず焼きむらが生ずるとい
う問題点があった。

【０００４】そこで本発明は、上記欠点がなく均一に内
径面を冷却できる中空円筒体の内面焼入装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の中空円筒体の内面焼入装置は、中空円筒体
の内径面を焼入れする焼入装置において、被焼入中空円
筒体の焼入面を加熱する誘導加熱コイルと、被焼入中空
円筒体の内径に配設されたとき該内径焼入面との間に所
定間隔の隙間が形成される外径を有し該外径円周面に下
部が行き止まりになった複数の縦溝が軸方向に設けられ
た円柱状の液流制御部材と、焼入れの際に冷却液を噴射
する冷却液噴射手段と、誘導加熱および冷却中に前記被
焼入中空円筒体を回転させる回転駆動手段とを備え、前
記液流制御部材は前記縦溝の上部が前記被焼入中空円筒
体の焼入面より上に覗き、前記縦溝の下部行き止まり点
が該被焼入中空円筒体の内径焼入面の下端より上に位置
するように該被焼入中空円筒体の内径に配設され、前記
冷却液噴射手段は前記液流制御部材が前記被焼入中空円
筒体の焼入面より上に覗く部分に冷却液を噴射するよう
に配設されたことを特徴とするものである。

【０００６】即ち、本発明の中空円筒体の内面焼入装置
は、従来の噴射冷却のように直接被焼入体の内径に冷却
液を噴射するのでなく、外径に複数の縦溝を設けた液流
制御部材を被焼入中空円筒体の内径に挿入することによ
り、内径の焼入面を均等に冷却しようとするものであ
る。本発明の液流制御部材が被焼入中空円筒体の内径に
装入されると、液流制御部材の外径と被焼入中空円筒体
の内径との間には所定の隙間が形成され、液流制御部材
の外径に設けられた複数の縦溝は上方が被焼入中空円筒
体の上に覗いているので、この部分に冷却液噴射手段に
より冷却液を噴射すると冷却液は縦溝を伝って下方に流
れ、被焼入中空円筒体の内径と液流制御部材の外径との
隙間を充満して流れ落ちる。この縦溝の下方の行き止ま
り部が被焼入中空円筒体の内径焼入面の下部より上にあ
るので、冷却液は縦溝を下方に突き抜けて流れてしまわ
ないで前記隙間に充満されて円周全長から流出する。こ
れによって、中空円筒体の内径の下の方まで焼入面が上
下均等に冷却される。従来の噴射冷却の方法では、内径
が小さかったり内径焼入れ部長さが長い場合には、冷却
液が内径の下部に当たらないで流れてしまうため内径下
方の焼入硬さが得られないという問題点があったが、本
発明の装置ではこれが解消される。また被焼入中空円筒
体は、回転駆動手段により回転されながら加熱コイルに
より誘導加熱され、前記冷却液噴射により冷却されるの
で円周方向も均等に加熱冷却される。

【０００７】また、前記冷却液噴射手段は、前記液流制
御部材の前記被焼入中空円筒体の焼入面より上に覗く部
分にその円周方向斜め上方から冷却液を噴射する複数の
噴射ノズルを内径部に備えた中空リング状箱体からな
り、該中空リング状箱体と前記誘導加熱コイルと、前記
液流制御部材とが同軸に配設されることが望ましい。こ
のようにすれば、誘導加熱コイルで内面が加熱された被
焼入中空円筒体を回転したまま軸方向に移動するだけ
で、液流制御部材の縦溝の上部が被焼入中空円筒体の上
面に覗き下部行き止まり点が被焼入中空円筒体の内径焼
入面の下端より上になる位置に簡易に移動することがで
きる。そして被焼入中空円筒体を移動した後、同軸に配
設された中空リング状箱体の噴射ノズルにより前記液流
制御部材の所定位置に斜め上方から内径円周方向に向か
って冷却液が噴射することにより前記のように冷却され
る。これにより加熱後の冷却を迅速に行うことができ
る。

【０００８】また、前記液流制御部材の縦溝は、下部行
き止まり点の位置を変えた複数の溝が円周に間隔を置い
て配設されることにより、被焼入中空円筒体の内径面上
下が一層均一に冷却される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図１は本発明実施形態の中
空円筒体の内面焼入装置の構成を示す断面図、図２はそ
の液流制御部材の詳細を示す図である。図２のうち
（ａ）は側面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。

【００１０】これらの図において、本実施形態の被焼入
中空円筒体１（以下単にワーク１という）は、鍔部２と
中空胴部３を有し、鍔部端面２ａと中空胴部３の内径面
３ａとが焼入れされる。

【００１１】焼入装置１０の上部側に、ワーク１の鍔部
端面２ａを誘導加熱する加熱コイル１２と、ワーク１の
内径に挿入されて内径面３ａを誘導加熱する加熱コイル
１３が設けられている。

【００１２】加熱コイル１３の下方にコイルと同心軸に
円柱状の液流制御部材２１が設けられている。液流制御
部材２１は、詳細を図２に示すようにワーク１の長さよ
り長く、ワーク１の内径に挿入したとき、内径との間に
所定の隙間Ｓが形成されるような外径を有する円柱部２
２を有し、円柱部２２の外径円周に図２の断面図（ｂ）
に示すように等間隔に８本の長短の縦溝２３、２４が設
けられている。縦溝２３、２４の下端２３ａ，２４ａは
図２（ａ）に示すように段差を設けて行き止まりになっ
ており、この長短の縦溝２３、２４が長短交互に円周上
に配設されている。この縦溝の行き止まり端２３ａ，２
４ａの位置は、後述するように液流制御部材２１をワー
ク１の内径に挿入したとき長溝の行き止まり端２３ａが
ワーク１の下端よりやや上に、短溝の行き止まり端２３
ｂがワーク１のほぼ中央になるように実験的に定められ
る。縦溝２３，２４の上端２３ｂ，２４ｂは図のように
切り上がりにされている。この切り上がり部をなくし縦
溝２３，２４の上部を端面まで貫通していてもよいが、
冷却液の流れをガイドするために緩やかな切り上がりに
することが望ましい。

【００１３】液流制御部材２１は、長い縦溝２３の行き
止まり端２３ａがワーク１の下端よりやや上に、短い縦
溝２４の行き止まり端２４ａがワーク１のほぼ中央にな
り、縦溝２３，２４の上側２３ｃ，２４ｃがワーク１の
上から覗くようにして、ワーク１の内径に同軸に配設さ
れる。液流制御部材２１は、加熱コイル１３の内径部を
貫通して挿通された支持部材２５とねじ２２ａにより上
方から吊り下げられて図示しないフレームに固定されて
いる。

【００１４】本実施形態では液流制御部材２１の縦溝は
長短２種にしたが、さらに縦溝の行き止まりの位置を変
えて、長中短３種あるいはそれ以上の異なる縦溝を配置
してもよい。

【００１５】液流制御部材２１の下側にはワーク１を載
置する回転盤１１が図示しないフレームに設けられる。
回転盤１１は液流制御部材２１の外径が通過できる内径
の中空部を有する回転円盤からなり、図示しない駆動手
段により加熱コイル１３、液流制御部材２１と同心に回
転駆動される。また、回転盤１１は、回転しながら図１
のＡ，Ｂ，Ｃ位置に上下移動されるようになっている。
これにより、Ａ位置で回転盤１１に積載されたワーク１
はＣ位置まで上昇されて、Ｃ位置で回転しながら加熱コ
イル１２と１３により誘導加熱され、加熱されたワーク
１はＢ位置に下降してＢ位置で冷却されるようになって
いる。

【００１６】冷却手段３０は、リング状の中空箱体３１
からなり、液流制御部材２１と同心軸にその上方に設け
られている。中空箱体３１の内径側の壁面は下方に開く
ラッパ型の勾配面３１ａをなしており、給液管３２から
流入される冷却液がこの勾配面３１ａに設けられた複数
の噴射ノズル３１ｂから噴射される。噴射の角度は、ワ
ーク１が図１のＢ位置にあるとき、噴射ノズル３１ｂか
ら噴射される冷却液が液流制御部材２１の縦溝２３，２
４のワーク１の上に覗いた部２３ｃ，２４ｃに向かって
円周方向斜め上方から噴射されようになっている。従来
の焼入装置では中空円筒体の内径の下部まで冷却するた
めにこの噴射角度を垂直に近くする必要があり、構造上
制限されて実施が困難であったが、本発明の焼入装置で
は液流制御部材２１により液流が調整されるので、この
冷却液の噴射角度が大きくなってもよく、構造上の制限
が少なくなるという特徴がある。

【００１７】本実施形態では上記構成によりワーク１の
鍔部端面２ａと内径面３ａとが同時に焼入れ冷却される
が加熱コイル１２を設けなければ内径面３ａのみを焼入
れすることができる。

【００１８】以下、上記構成の本発明の中空円筒体の内
面焼入装置の作用について説明する。まず、回転盤１１
を図１のＡ位置におきその上にワーク１を載置する。次
に回転盤１１をＣ位置まで上昇させて、この位置でワー
ク１を回転させながら加熱コイル１２と１３により誘導
加熱する。所定温度に加熱されると回転盤１１をＢ位置
まで下降させ、Ｂ位置でワーク１は回転されながら冷却
手段３０から冷却液が噴射されて冷却される。

【００１９】このとき前述のように、噴射される冷却液
はワーク１の内径に配設された液流制御部材２１のワー
ク１の上から覗いた縦溝の上部２３ｃ，２４ｃに噴射さ
れる。また縦溝の下部の行き止まりはワーク１の内径下
部より上にある。そこで、冷却手段３０の噴射ノズル３
１ｂから噴射された冷却液は、縦溝２３，２４を伝って
流れ落ちワーク１と液流制御部材２１の隙間Ｓに充満し
た状態で下方に流れる。この際に縦溝２３，２４の行き
止まり部２３ａ，２４ａはワーク１の内径下部より上に
あるので、冷却液は縦溝を下方に突き通って流れないで
行き止まり部２３ａ，２４ａで遮断されて隙間Ｓを充満
して流れるのでワーク内面の下部まで冷却液に当たるこ
とになり、上下均等に冷却が行われる。また、行き止ま
り部２３ａ，２４ａは段違いになっており、ワーク１は
回転盤１１により回転されながら冷却されるので、円周
方向も上下も一層均一に冷却される。

【００２０】ワーク１が冷却されると、回転盤１１をＡ
位置まで下げて、この位置でワーク１をとり下ろし、次
のワークを載置して焼入れを連続的に行う。

【００２１】

【実施例】上記構成の焼入装置により焼入実験を行った
実施例について以下に説明する。実験条件は以下の条件
でに行った。 上記ワークを従来の冷却方法による焼入装置と本発明の
焼入装置により焼入れし、それぞれのワークの図３に示
す内径位置における硬さの測定結果を図４に示す。

【００２２】図４の結果から分かるように、従来の焼入
装置の冷却による場合は内径上部から３分の１の位置
１，２ではほぼＨＲｃ５５の均一な硬さが得られるが、
それより下部の位置３，４，５では硬さが低くなり下部
位置５の硬さはＨＲｃ５０にしか達しなかった。これに
対し本発明の焼入装置では、上下１から５までの位置で
ほとんど焼入硬さが変わらず均一にＨＲｃ５５±０．３
の硬さが得られた。

【００２３】以上述べたように、本発明の実施形態の焼
入装置によれば、被焼入中空円筒体の内径に複数の縦溝
を設けた液流制御部材を挿入して、この液流制御部材の
外径に設けられた縦溝の被焼入中空円筒体の上に覗いて
いる部分に冷却液噴射手段により冷却液を噴射すること
により、冷却液が縦溝を伝って下方に流し、被焼入中空
円筒体と液流制御部材との隙間に充満して流れる。この
縦溝の下方は被焼入中空円筒体の内径焼入面の下部より
上にあるので、冷却液は縦溝を下方に突き抜けて流れて
しまわないで隙間に充満されるので、中空円筒体の内径
の下の方まで焼入面が上下均等に冷却される。また、被
焼入中空円筒体は、回転駆動手段により回転されながら
誘導加熱され、冷却液噴射により冷却されるので円周方
向も均等に加熱冷却される。

【００２４】また、本発明の実施形態の焼入装置は、被
焼入中空円筒体の斜め上方から円周方向内側に向かって
冷却液を噴射する中空リング状箱体の冷却液噴射手段
と、誘導加熱コイルと、液流制御部材とを同軸に配設し
ているので、回転している被焼入中空円筒体を軸方向に
移動するだけで簡易かつ迅速に冷却位置に移動でき急速
冷却ができる。また、中空リング状箱体からなる冷却手
段は、その噴射ノズルにより被焼入中空円筒体の斜め上
方から内径円周方向に向かって冷却液が噴射されるので
円周方向に均一に冷却できる。

【００２５】また、下部側の行き止まり点までの溝長さ
が異なる複数の縦溝が円周に配設された液流制御部材を
用いることにより、内径焼入面の上下が一層均一に冷却
される。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の中空円筒
体の内面焼入装置によれば、液流制御部材を用いること
により、従来の焼入れ装置では均一な冷却が困難であっ
た中空円筒体でも内面全面が均一な冷却が行われる。即
ち、従来の噴射冷却の方法では、小径あるいは内径焼入
部の長さが長い被焼入中空円筒体は、内径の下部の方に
冷却液が当たらないため冷却が不十分になり内径下方の
焼入れ硬さが得られ難かったが、本発明の中空円筒体の
内面焼入装置によれば、このような均一な冷却が困難な
中空円筒体でも内面全面に均一な冷却ができ所定の焼入
硬さが得られる。これにより、簡易な装置で噴射焼入冷
却が可能となり、焼入れの信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の中空円筒体の内面焼入装置の
構成を示す断面図である。

【図２】本発明実施形態の中空円筒体の内面焼入装置の
液流制御部材の詳細を示す図である。

【図３】本発明実施例の焼入後の中空円筒体の硬さ測定
位置を示す図である。

【図４】本発明実施例の焼入装置と従来の焼入装置とに
よる焼入後の硬さの測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１ ワーク（被焼入中空円筒体） ２ 鍔部 ２ａ 鍔部端面 ３ 中空胴部 ３ａ 内径焼入面 １０ 内面焼入装置 １１ 回転盤 １２ 加熱コイル １３ 加熱コイル ２１ 液流制御部材 ２２ 円柱部 ２２ａ ねじ ２３ 縦溝 ２３ａ 縦溝下部（行き止まり部） ２３ｂ 縦溝上部（切り上がり部） ２３ｃ 縦溝覗き部 ２４ 縦溝 ２４ａ 縦溝下部（行き止まり部） ２４ｂ 縦溝上部（切り上がり部） ２４ｃ 縦溝覗き部 ３０ 冷却手段 ３１ 中空箱体 ３１ａ 勾配面（内径面） ３１ｂ 噴射ノズル ３２ 給液管 ■

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空円筒体の内径面を焼入れする焼入装
   置において、被焼入中空円筒体の焼入面を加熱する誘導
   加熱コイルと、被焼入中空円筒体の内径に配設されたと
   き該内径焼入面との間に所定間隔の隙間が形成される外
   径を有し該外径円周面に下部が行き止まりになった複数
   の縦溝が軸方向に設けられた円柱状の液流制御部材と、
   焼入れの際に冷却液を噴射する冷却液噴射手段と、誘導
   加熱および冷却中に前記被焼入中空円筒体を回転させる
   回転駆動手段とを備え、前記液流制御部材は前記縦溝の
   上部が前記被焼入中空円筒体の焼入面より上に覗き、前
   記縦溝の下部行き止まり点が該被焼入中空円筒体の内径
   焼入面の下端より上に位置するように該被焼入中空円筒
   体の内径に配設され、前記冷却液噴射手段は前記液流制
   御部材が前記被焼入中空円筒体の焼入面より上に覗く部
   分に冷却液を噴射するように配設されたことを特徴とす
   る中空円筒体の内面焼入装置。
2. 【請求項２】 前記冷却液噴射手段は、前記液流制御部
   材の前記被焼入中空円筒体の焼入面より上に覗く部分に
   その円周方向斜め上方から冷却液を噴射する複数の噴射
   ノズルを内径部に備えた中空リング状箱体からなり、該
   中空リング状箱体と前記誘導加熱コイルと前記液流制御
   部材とが同軸に配設されたことを特徴とする請求項１に
   記載の中空円筒体の内面焼入装置。
3. 【請求項３】 前記液流制御部材の縦溝は、下部行き止
   まり点の位置を変えた複数の溝が円周に間隔を置いて配
   設されていることを特徴とする請求項１または２に記載
   の中空円筒体の内面焼入装置。