JPWO2019202896A1 - 高周波焼入れ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2018年4月16日に、日本に出願された特願2018−078264号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、特許文献2では、焼入れ部位を加熱する加熱手段と、加熱手段によって加熱されている部位に冷却流体を噴出する冷却手段との間に、加熱されている部位への冷却流体の付着を防止するための噴射流体噴出手段を備えた焼入れ装置が提案されている。
[1]本発明の一態様に係る高周波焼入れ装置は、軸状体を高周波焼入れする装置であって、
環状に形成されて高周波電流が流され、内部に前記軸状体が挿通自在とされ、前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能なコイル部材と、
前記軸状体の表面に冷却液を噴射可能な噴射ノズルを有し、前記コイル部材の相対移動方向後方に配置され、かつ、前記コイル部材とともに前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能な冷却部と、
前記コイル部材と前記冷却部との間に配置され、前記コイル部材及び前記冷却部とともに前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能な遮蔽部と、を備え、
前記遮蔽部は、前記軸状体が挿通可能な開口部を有する環状基部と、前記開口部に向けて前記環状基部から突出し、前記軸状体の挿通時に前記軸状体に接触するブラシ部と、を備えることを特徴とする。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、コイル部材と冷却部との間に、環状基部とブラシ部とを有する遮蔽部が備えられ、ブラシ部は軸状体の挿通時に軸状体に接触するように構成されているので、スケールのような固形物が冷却液の噴射によって飛散したとしても、飛散したスケールはブラシ部に衝突し、スケールのコイル部材側への飛散を防止できる。
[2]上記[1]に記載の高周波焼入れ装置では、前記ブラシ部が、非磁性かつ弾性変形可能な複数の線状体からなってもよい。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、ブラシ部が非磁性の線状体からなるので、ブラシ部が高周波焼入れに影響を及ぼすことがない。また、線状体が弾性変形可能なため、ブラシ部が軸状体を通過する際に軸状体の形状に沿ってブラシ部を変形させることができ、ブラシ部と軸状体との間に隙間が生じるおそれがなく、コイル部材へのスケールの飛散を防止できる。
[3]上記[2]に記載の高周波焼入れ装置では、前記ブラシ部の前記線状体の長手方向が、前記開口部の中央を向いていてもよい。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、ブラシ部の線状体の長手方向が、開口部の中央を向いているので、高周波焼入れ装置に軸状体が挿入された際に、ブラシ部によってコイル部材が冷却部から遮蔽されるようになり、飛散したスケールはブラシ部に衝突し、コイル部材側への飛散を防止できる。
[4]上記[2]に記載の高周波焼入れ装置では、前記ブラシ部の前記線状体の長手方向が、前記開口部の中央を向く方向に対して傾斜した方向を向き、かつ、前記冷却部側に傾斜する方向を向いていてもよい。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、ブラシ部の線状体の長手方向が、開口部の中央を向く方向に対して傾斜した方向を向き、かつ、冷却部側に傾斜する方向を向いているので、高周波焼入れ装置に軸状体が挿入された際に、ブラシ部によってコイル部材が冷却部から遮蔽されるようになり、飛散したスケールはブラシ部に衝突し、コイル部材側への飛散を防止することができる。
[5]上記[2]から[4]の何れか一項に記載の高周波焼入れ装置では、前記ブラシ部の前記線状体が、オーステナイト系ステンレス鋼またはガラス繊維からなってもよい。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、ブラシ部の線状体が、オーステナイト系ステンレス鋼またはガラス繊維からなるので、高周波焼入れに影響を及ぼすことがない。
以下、本発明の実施形態である高周波焼入れ装置について、図1〜図4Bを参照して説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されないことは自明である。また、本発明の範囲において、以下の実施形態の各要素を組み合わせ可能なことは自明である。
図1に示すように、本実施形態の高周波焼入れ装置1は、例えば、鉄道車両用の車軸等の軸状体101に、高周波電流を用いて移動焼入れを行うための装置である。移動焼入れ(traverse hardening)とは、軸状体101に対して高周波誘導加熱コイル(以下、高周波コイルという)及び冷却部を軸線方向に相対的に移動させながら焼入れする手法である。
また、軸本体102と大径部103との境界には、軸本体102と大径部103とを接続するための段差部104がある。段差部104は、軸状体101の軸線Cに対して所定の角度で傾斜している。傾斜角度は例えば15°〜90°の範囲である。本実施形態の高周波焼入れ装置1内では、軸状体101は、軸線Cが上下方向に沿うように配置されている。
軸状体101は、鋼材で形成されている。
本実施形態の高周波焼入れ装置1は、軸状体101に対して、移動装置50を作動させることで加熱部11、冷却部16及び遮蔽部14を上昇させ、軸状体101を移動焼入れする。
コイル部材12は、コイルの素線を螺旋状に巻いた環状に形成され、高周波電流が流されるようになっている。コイル部材12の内径は、軸状体101の大径部103の外径よりも大きい。コイル部材12の内部には、軸状体101が挿通自在となっている。
カーレントトランス13は、コイル部材12の各端部に電気的及び機械的に連結されている。カーレントトランス13は、コイル部材12に高周波電流を流す。
カーレントトランス13は、支え板51に取り付けられている。これにより、コイル部材12は、軸状体101の軸方向に沿って相対移動が可能とされている。
冷却部16には、ポンプ19が連結されている。ポンプ19は、水等の冷却液Lを冷却部16の内部空間16a内に供給する。内部空間16aに供給された冷却液Lは、複数の噴射ノズル18を通して軸状体101に向かって噴射され、軸状体101を冷却する。
なお、冷却部16の形状は環状に限定されず、円形、楕円形、直方体状等でもよい。
ポンプ19は、支え板51に取り付けられている。これにより、冷却部16は、軸状体101の軸方向に沿って相対移動が可能とされている。
遮蔽部14は、支え板51に取り付けられている。これにより、遮蔽部14は、コイル部材12及び冷却部16とともに、軸状体101の軸方向に沿って相対移動可能とされている。
なお、環状基部14bの形状は環状に限定されず、円形、楕円形、直方体状等でもよい。また、開口部14aの形状は限定されず、円形、楕円形、直方体等でもよい。
まず、図1に示すように、コイル部材12、遮蔽部14及び冷却部16を、軸状体101の下端側に位置させる。次に、カーレントトランス13を駆動させてコイル部材12に高周波電流を流す。また、ポンプ19を駆動させて、冷却部16の複数の噴射ノズル18から冷却液Lを噴出させる。次に、モータ52を駆動して、ラック部材54に対して支え板51を上方に移動させる。これにより、軸状体101に対して、コイル部材12、遮蔽部14及び冷却部16が順に外挿され、上方に移動する。コイル部材12の内部に軸状体101が挿入されると、コイル部材12の電磁誘導により、軸状体101の表面に高周波電流が流れ、軸状体101の電気抵抗によりジュール熱が発生し、軸状体101の表層がオーステナイト相の形成領域まで加熱される。続いて、コイル部材12によって加熱された箇所まで冷却部16が上昇し、軸状体101の加熱箇所に冷却液Lが噴射される。これにより、軸状体101の少なくとも表層が急冷されてマルテンサイト組織が生成する。軸状体101の下端から上端に向けて、コイル部材12及び冷却部16が上昇することで、コイル部材12による加熱と冷却部16による冷却が順次行われ、軸状体101の表面が高周波焼入れされる。軸状体101を均一に加熱し、また、均一に冷却するためには、焼入れ中の軸状体101を軸長方向を中心に回転させるとよい。
また、本実施形態の高周波焼入れ装置1によれば、ブラシ部15が非磁性の線状体115からなるので、ブラシ部15が高周波焼入れに影響を及ぼすことがない。また、線状体115が弾性変形可能なため、ブラシ部15が軸状体101の段差部104及び大径部103を通過する際に軸状体101の形状に沿ってブラシ部15を変形させることができ、ブラシ部15と軸状体101との間に隙間が生じるおそれがなく、コイル部材12へのスケールの飛散を防止できる。
更に、本実施形態の高周波焼入れ装置1によれば、ブラシ部15の線状体115の長手方向が、開口部14aの中央を向いているので、高周波焼入れ装置1に軸状体101が挿入された際に、ブラシ部15によってコイル部材12が冷却部16から遮蔽されるようになり、飛散したスケールはブラシ部15に衝突し、コイル部材12側へのスケールの飛散を防止できる。
また、本実施形態の高周波焼入れ装置によれば、ブラシ部15の線状体115が、オーステナイト系ステンレス鋼またはガラス繊維からなるので、高周波焼入れに影響を及ぼすことがない。
次に、本発明の第2の実施形態である高周波焼入れ装置について図5〜図7Bを参照して説明する。なお、図5〜図7Bに示す構成要素のうち、図1〜図4Bに示した構成要素と同一の構成要素には、図1〜図4Bの場合と同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
第1の実施形態と同様にして、軸状体101の下端から上端に向けて、コイル部材12及び冷却部16を上昇させて、コイル部材12による加熱と冷却部16による冷却を順次行ない、軸状体101の表面を高周波焼入れする。
また、本実施形態では、線状体315の先端315bが軸状体101に接触してもよい。
また、ブラシ部15、215又は遮蔽部14、214を複数連ねる場合、遮蔽部14、214の移動方向から見た場合の、各段のブラシ部15、215の線状体の配置を互いにずらしてもよい。これにより、ブラシ部15、215の線状体の密度がさらに高まり、より確実にスケールの飛散を防止できるようになる。
Claims (5)
- 軸状体を高周波焼入れする装置であって、
環状に形成されて高周波電流が流され、内部に前記軸状体が挿通自在とされ、前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能なコイル部材と、
前記軸状体の表面に冷却液を噴射可能な噴射ノズルを有し、前記コイル部材の相対移動方向後方に配置され、かつ、前記コイル部材とともに前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能な冷却部と、
前記コイル部材と前記冷却部との間に配置され、前記コイル部材及び前記冷却部とともに前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能な遮蔽部と、を備え、
前記遮蔽部は、前記軸状体が挿通可能な開口部を有する環状基部と、前記開口部に向けて前記環状基部から突出し、前記軸状体の挿通時に前記軸状体に接触するブラシ部と、
を備える
ことを特徴とする高周波焼入れ装置。 - 前記ブラシ部が、非磁性かつ弾性変形可能な複数の線状体からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の高周波焼入れ装置。 - 前記ブラシ部の前記線状体の長手方向が、前記開口部の中央を向いている
ことを特徴とする、請求項2に記載の高周波焼入れ装置。 - 前記ブラシ部の前記線状体の長手方向が、前記開口部の中央を向く方向に対して傾斜した方向を向き、かつ、前記冷却部側に傾斜する方向を向いている
ことを特徴とする、請求項2に記載の高周波焼入れ装置。 - 前記ブラシ部の前記線状体が、オーステナイト系ステンレス鋼またはガラス繊維からなる
ことを特徴とする、請求項2から請求項4の何れか一項に記載の高周波焼入れ装置。
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