KR930001128B1 - 기어톱니의 유도가열 및 담금질 경화방법 그리고 이를 실시하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

기어톱니의 유도가열 및 담금질 경화방법 그리고 이를 실시하기 위한 장치

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 사시도.

제2도는 제1도의 장치에 대한 평면도.

제3도는 제2도의 선 3-3을 따른 정면도.

제4도는 제3도의 장치에 대한 평면도.

제5도는 제4도의 선 5-5을 따른 확대단면도.

제6도는 제4도의 선 6-6을 따른 부분확대단면도.

제7도는 제2도의 선 7-7을 따른 정면도.

제8a도는 제7도의 선 8a-8a을 따른 측단면도.

제8b도는 제8a도에 도시된 장치의 또다른 위치를 도시하는 측단면도.

제9a,b도는 제8a도의 선 9a-9a을 따른 부분평면도.

제10도는 제8a도의 선 10-10을 따른 부분단면도.

제11도는 본 발명에 따른 점진적인 예열, 최종 가열 및 담금질 경화를 대략적으로 나타내는 가공물의 부분확대단면도.

제12도 내지 제15도는 본 발명에 따른 예열 및 최종 가열의 단계를 개략적으로 도시하는 부분단면도.

제16도는 본 발명에 따른 최종 경도 형태를 대략적으로 도시하는 가공물의 부분단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 코일 지지조립체 12 : 유도코일

16 : 원통형 표면 18 : 원추형 표면

21 : 구멍 28 : 냉각수도관

30 : 인입구 34 : 인입관

32 : 배출구 36 : 배출관

40 : 인입통로 59 : 공급라인

본 발명은 미합중국 특허 제184,588호, 제001,624호, 제4,757,170호, 제878, 186호 및 제4,675,488호와 연관되는 유도가열에 관한 것이며, 특히 기어의 톱니면 또는 이와 유사한 가공물을 유도가열 및 담금질 경화시키기 위한 향상된 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히 축방향으로 연장된 기어의 톱니면을 유도가열시키고 그리고 담금질 경화시키는데 적용될 수 있으며, 이하 기어톱니면을 참고로 하여 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 광범위하게 적용될 수 있고, 그리고 기복이 있는 단면형상을 갖추며 중심축과 일반적으로 동축으로 배치된 원통형 표면이 형성되어 있는 다른 연장된 가공물을 유도가열하고 담금질 경화시키는데 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 내부차동 링기어의 내부표면을 유도가열 및 담금질 경화시키는데 적용될 수 있고, 특히 한 단부가 밀폐되어 있으므로 축방향으로 배열된 유도 코일 사이에서 직접적으로 이동될 수 없는 내부차동링기어에 적용될 수 있다. 고출력을 전달하는 기어가 작동되는 동안 기어표면이 발생되는 접촉력 및 마모에 저항할 수 있도록 기어의 톱니면을 경화시키는 것이 바람직하며, 기어가 다른 기어와 맞물림에 의해 발생되는 접촉력에 저항하기 위해 경화될 표면은 기어톱니의 뿌리면 및 팁뿐만 아니라 기어톱니 사이의 결합표면을 포함한다.

경화된 표면 밑에 있는 기어의 몸체는 기어구조에 강도 및 연성을 제공하도록 비교적 연성으로 유지되어야 한다. 이상적으로, 기어톱니면 밑에 있는 기어몸체를 경화시킴에 따른 취성을 방지함에 의해 하층 재료의 강도를 유지시키면서, 경화됨에 따라서 발생되는 표면마손을 방지하도록 기어는 전경화표면에 걸쳐 얇고 균일한 깊이로 확장된 결도 분포를 가지게 된다. 기어톱니를 유도가열하여 경호시키는데 사용되는 종래의 방법에서는 기어톱니면에 걸쳐 얇은 깊이로 균일하게 확장된 경도분포를 가지지 못하는 한계가 있다.

경화되는 재료는 변태온도 이상으로 상승되어 유도경화되도록 담금질액에 의해 빠르게 냉각되어야 한다. 최종 경도 분포에 영향을 끼치는 요소로는 가열되는 재료의 깊이와 변태온도를 초과하는 가열온도의 정도 및 냉각속도가 포함된다. 기복이 있는 기어톱니면으로부터 근접하게 이격된 원형 유도코일에 의해 보다 높은 정도로 유도가열시키기 위해, 톱니 사이의 접속부 보다 기어톱니의 반경상 외측 끝영역을 노출시킴으로써, 온도 및 가열깊이는 상응하게 기어톱니의 외측영역에서 크게 된다. 그후 다르게 가열된 영역은 액체 담금질 공정내에서 다른 속도로 냉각되며, 이 결과 형성된 경도 분포는 기어톱니면밑 깊이부는 초과되어 경화되며, 기어톱니 사이의 접속부는 불충분하게 경화되는 형태로 기어톱니를 따라 균등하지 않게 된다.

따라서, 유도가열에 의해 기어톱니를 효과적으로 경화시키기 위해서, 미리 선택된 온도로 균일하게 가열하고 그리고 담금질 경화전에 순간적으로 깊이를 제어하는 것이 필요하게 된다.

기어톱니면을 따라 균일한 깊이로 경도분포를 제공하는 방법은 미합중국 특허 제4,675,488호에 기술되고 있으며, 이 방법에서 기어는 기어의 축방향 길이에 상응하는 축방향 길이 또는 높이를 갖춘 원형 유도코일 내에서 밀착되게 수용된다. 그후 상기 유도코일은 기어를 예열시키도록 짧은 시간동안 약 50KHz 이하의 주파수의 교류에 의해 가동된다. 유도가열에 있어서 가열깊이는 유도코일의 전류의 주파수에 반비례함으로써 비교적 낮은 주파수의 예열에 의해 기어톱니 밑의 기우주위로 확장된 원형 지역을 가열하도록 기어의 톱니뿌리가 가열된다. 이러한 내부지역은 금속재료의 담금질 경화 변태온도 이하의 상승된 온도 로가열되며, 톱니내의 열에너지가 분산되어 톱니부리 근처의 지역내의 고온 및 고에너지 수준의 집중이 허용되도록 예열 단계에 이어서 짧은 시간 지연된다.

바람직하게 제2 낮은 주파수의 예열단계가 이러한 지연후에 계속되어 밑의 지역을 추가로 가열하고, 기어톱니면을 상승된 온도로 예열한다. 이러한 방법으로 비교적 낮은 주파수로 예열하는 것에 의해 기어톱니의 전체 뿌리 부분을 통해 원주방향으로 확장된 내부지역에서 고에너지 및 고온이 저장되고 집중된다.

이러한 내부지역은 톱니자체보다 고온이고 그리고 아래측의 기어의 코어의 온도보다 상당히 높은 온도에 있다. 이러한 예열온도분포는 매우 동적이고 불안정하다. 따라서, 예열된 기어는 짧은 시간동안 약 100KHz 이상의 고주파 전류로 신속하게 부하가 걸리는 제2유도코일로 신속하게 이동된다. 적용된 고주파 전류는 기어톱니면 밑에 단지 얇은 깊이에 걸쳐 담금질 경화 변태온도 이상으로 기어온도를 상승시킨다.

이러한 담금질 경화 변태온도 이상의 얇은 깊이의 가열은 내부의 가열된 지역이 결합뿌리에서 유도코일로부터 근접되어 이겨된 톱니사면 및 팁을 따라서 상승된 최종 온도에 도달하도록 예열에너지를 제공하기 때문에 기어톱니사면 및 결합부리부를 통해 균일하게 실시된다. 그리고 톱니면에서 기어의 톱니 및 코어로의 빠른 열의 전도를 방지한다. 최종적으로 가열된 온도형태 또는 매우 불안정하고 동적이기 때문에 고온재질의 얇은 깊이부가 형성되도록 가열된 표면을 변태온도 이하로 담금질 처리한다. 이에 따라서 상응되는 얇은 깊이에서 균일한 경도분포가 전체 기어톱니면을 따라서 제공된다.

상술한 방법에 의하면 과도한 가열깊이에 따른 취성을 발생시키지 않으며 담금질 강화전의 낮은 온도로 인해 기어톱니 사이에 연한 강화되지 않은 표면을 남기지 않고 외측으로 향하는 표면상에서 기어톱니가 균일하게 경화된다. 그러나, 이 방법에서는 유도가열에 의해 이상적으로 기어톱니를 경화시킬 수 없으며, 몇가지의 문제점을 가진다. 우선 2번의 예열사이클 동안에 가청주파수로 가열하기 위해 원형의 유도가열코일 내부로 기어가 축방향으로 이동되고, 그후 높은 무선 주파수 전류로 최종 가열하기 위해 제2유도가열코일 내로 축방향으로 이동된다. 2개의 축방향으로 이격된 유도코일은 각각 전체 기어가 예열 및 최종 가열이 행해지는 동안 동시에 가열될 수 있도록 기어의 축방향 깊이를 초과하는 축방향 길이를 가져야만 한다. 이 방법에서 얻어지는 온도분포가 매우 불안정하고 동적이기 때문에, 가열은 매우 빠르게 발생되어야 한다. 유도코일에서 일정한 축길이 및 빠른 가열능력이 요구되므로 가열되는 긴 지역에 걸쳐 고출력 밀도가 요구되며, 따라서 각각의 유도코일 동력공급용 고출력이 요구된다. 100KHz 이상의 무선 주파수로써 사용되는 오실레이터(oscillator)일 때 특히 동력공급속도가 증가함에 따라 동력공급의 비용은 급상승하게 되며, 이러한 이유로 상술한 방법에 따라서 기어톱니를 유도가열하는 것은 비교적 비용이 많이 들고 종종 강화될 기어의 축방향길이나 높이 혹은 직경이 클 때에는 실행불가능하게 되는 문제점이 있었다.

이상적이지는 못하지만 상술한 방법에서의 문제점을 많이 해소하는 미합중국 특허 제4,757,170호에 개시된 도 다른 방법에서는 상술한 방법에서와 같이 기어의 전체길이를 두개의 코일에서 부분적으로 가열시키기보다는 축방향 길이를 따라 기어톱니표면을 예열하여 점진적으로 최종 가열하도록 축방향에 배열된 2개의 유도코일을 통해 점진적으로 기어를 이동시키고 있다. 기어의 길이를 따라 점진적으로 가열하는 것에 의해 유도코일이 더 좁은 길이 또는 축방향 높이를 가질 수 있게 되는데, 이는 요구되는 온도분포를 제공하기 위해 필요한 고출력 밀도는 축방향으로 상대적으로 이동되는 유도코일의 폭에 따라서 그리고 기어 주위로 확장된 좁은 영역에서 단지 제공되는 것이 필요하기 때문이다. 기어표면상에서 점진적으로 그리고 동시에 가열이 행하여지기 때문에 예열 및 최종 가열을 위한 가열영역의 축소된 크기로부터 고출력 밀도가 발생되며, 기어의 전체 길이를 점차적으로 예열 및 최종 가열시키는 경우에 필요한 것과 같은 상당히 높은 출력율이 필요하지 않게 된다. 따라서 이 방법은 전술한 방법에서 야기되었던 비용, 효율 그리고 가공물의 길이에 따른 작업곤란 등의 문제점을 해소하게 된다.

그러나, 이 방법에서도 사용에 있어서 몇가지의 문제점이 발생되는데, 2개의 분리된 코일을 통해 가공물을 제어가능하게 이동시키기 위해 필요한 장치가 복잡하고 비싸게 된다. 더우기, 2개의 코일을 통해 기어를 동시에 이동시키므로 반드시 예열 및 최종 가열 공정상에서 동일한 주사 속도를 가져야 한다. 이러한 2개의 구분된 가열공저에 사용되는 가열변수의 제어된 변화는 심하게 한정된다는 문제점이 있었다. 또한, 기어톱니를 유도가열시키고 경호하는 상술한 두가지 방법의 실시에 있어서는 종종 한 단부에서 밀폐되는 내부 차동링 기어가 분리된 유도코일 사이에서 동축방향으로 이동될 수 없으며, 통과될 수 없는 문제점이 있었다. 따라서 지금까지 상술한 방법은 반경방향에 돌출부가 없는 외부 기어톱니를 가진 기어에 국한되어 사용되는 한계가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하며, 그리고 기어톱니로 형성된 것과 같이 기복이 있는 원형 표면을 유도가열하고 그리고 담금질 경화하기 위한 방법 및 장치를 제공하며, 반경방향으로 돌출된 플랜지나 쇼율더가 있는 외부 기어 또는 내부링 기어와 같은 여러가지의 단면형상을 갖춘 가공물의 경화된 표면아래 얇은 깊이로 균일한 경도 분포를 제공하며, 고출력율이 필요하지 않게 된다.

본 발명의 특징에 따라 중심축, 기어톱니를 포함하는 톱니표면과 결합뿌리부를 갖춘 축방향으로 연장된 기어의 톱니표면을 경화시키는 방법이 제공되며, 여기에서이 방법은 담금질 경화 온도 이하의 온도로 뿌리부를 충분히 가열하도록 축방햐에서 이동되는 제1영역을 따라 기어톱니면을 1차적으로 점진적으로 예열시키는 단계와, 그후 담금질 경화 온도로 예열된 표면을 충분하게 가열시키기 위해 축방향으로 이동되는 제2영역을 따라서 점진적으로 가열하는 최종 가열단계와, 그리고 최종 가열후에 막바로 최종적으로 가열된 표면을 점진적으로 담금질하는 단계를 구비한다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 상기 방법은 유도코일 및 가공물의 상대적인 축방향 운동에 의해 축방향으로 이동하는 제1,제2의 가열된 영역이 형성되면서 기어톱니 표면으로부터근접되어 이격된 원형 표면을 갖춘 동축방향으로 배열된 유도코일을 제공하는 단계를 포함한다. 따라서 본 발명에서는 기어톱니 표면의 전체 축방향 길이가 동시에 유도가열되는 종래의 점진적인 가열 공정과는 다르게, 유도코일표면의 축방향 높이에 따라 단지 좁은 영역을 유도가열하도록 주사 공정을 사용함에 의해 고출력율이 필요하지 않게 된다. 또한 본 발명은 종래와 같이 밀폐된 단부를 갖추거나 또는 반경방향으로 돌출된 쇼율더, 플랜지 등을 갖춘 기어에 의해 통과되지 않는 축방향으로 분리배열된 유도코일을 사용하지 않고, 단일 유도코일에 대해 축방향으로 이동시키면서 예열 및 최종 가열공정을 실시함에 의해 여러가지 형상의 기어의 경화르 실시할 수 있다.

본 발명의 또다른 특징에 따라서, 예열공정은 제1축 방향에서 유도코일을 통해 최종 위치로 가공물을 통과시켜서 실시되며, 최종 위치에서 최초 위치로 가공물을 복귀시키기 위해 인덱싱(indexing)단계가 실시되며, 최종 가열 공정은 동일 축방향에서 가공물을 최초 위치에서 최종 위치로 유도코일을 지나 통과시켜서 재차 이동시킴으로써 수행된다.

이러한 축방향으로의 연속적인 이동에 의해 내부 기어톱니면의 유도가열 및 경화가 효과적으로 실시되며, 특히 일단부에서 밀폐된 내부기어를 효과적으로 유도가열 및 경화시킬 수 있게 된다. 밀폐된 단부에 의해 예열 및 최종 가열공정용 분리된 유도코일을 지나서 기어가 직립적으로 축방향으로 이동하는 것이 방지되므로, 본 발명은 특히 기어의 개방 단부 근처에 코일이 있는 최초 위치로부터 밀폐된 단부 근처에 코일이 있는 최종 위치까지 유도코일에 걸쳐 기어를 이동시킴에 의해 제1예열하고, 이어서 표시후에 최종 위치에서 최초 위치로 유도코일에 걸쳐 유사하게 축방향으로 이동시킴으로써 최종 가열 및 담금질 경화되는 내부 기어톱니면이 있는 가공물에 적용될 수 있다.

본 발명의 또다른 특징에 따라서, 예열단계는 코일을 통과시켜 한 축방향으로 기어를 이동시킴에 의해 수행된다. 그리고 최종 가열단계는 인덱싱 단계를 개재시키지 않고, 코일을 통과시켜 반대방향으로 기어를 이동시킴에 의해 수행된다. 바람직하게는 가공물은 수직으로 이동됨과 동시에, 최종 가열공정에서는 최종적으로 가열된 영역의 상대적인 위로의 이동에 의해 가공물을 아래로 이동시키며, 담금질 경화액은 상대적으로 최종적으로 가열된 영역밑에서 적용된다.

본 발명의 또 다른 특징은 약 50KHz 이하의 주파수 바람직하게는 약 10KHz 이하의 주파수를 갖춘 교번전류로 예열 공정을 실시하는 것과 약 100KHz 이상의 주파수 바람직하게는 200KHz 이상의 주파수를 갖춘 교번 전류로 최종 가열 공정을 실시하는 것을 포함한다. 이러한 주파수에 의해 담금질 경화를 위해 얇은 깊이로 기어톱니면을 따라 균일하게 분포된 최종적으로 가열된 온도분포가 제공되는 장점이 얻어진다. 본 발명의 또 다른 특징은 가공물의 경화된 부분 및 경화되지 않은 부분을 모두 냉각시키도록 담금질 경화 후 전체 가공물을 정적으로 담금질하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서 중심축을 갖춘 축방향으로 연장된 기어의 톱니면을 유도가열하고 담금질 경화시키기 위한 장치가 제공되며, 사기 장치는 기어톱니면으로부터 근접하여 이격되어 동축상으로 배열된 원형 유도코일과, 약 50KHz 이하의 주파수를 갖춘 교번저류로 유도코일을 부하시키는 제1동력공급원과, 약 100KHz 이상의 주파수를 갖춘 교번전류로 유도코일을 부하시키는 제2동력공급원과, 점진적으로 기어톱니면을 반복적으로 유도코일을 통과시켜 이동시키도록 형성된 주사 수단과, 유도코일을 제1,제2동력 공급원에 교대로 연결시키는 스위치 수단을 구비한다. 상기 장치는 상술한 것처럼 본 발명에 따라서 분리된 예열 및 최종 공정에서 기어톱니면을 얇은 깊이로 균일하게 유도가열하고, 그리고 담금질 경화시키기 위하여 당대적으로 낮은 출력율의 단일 유도코일을 사용함으로써 경제적이고 효율성을 가지며, 분리된 유도코일을 통과해서직접 축방향으로 통과될 수 없는 형상의 가공물도 사용할 수 있다는 장점을 가진다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 반복되는 상대적인 축방향 운동에 있어서 유도코일을 제1,제2동력공급원중 어느 하나에 결합되도록 스위치 수단과 주사수단을 제어하는데 사용하는 제어수단이 제공되는데, 이 제어수단은 이후에 연속된 주사단계사이의 인덱싱 단계와 같은 상대적인 축방향 이동의 어느 하나가 선택되는 동안 유도코일에 부하가 걸리는 것을 방지하도록 제1,제2동력공급원을 개폐하도록 적용될 수 있다. 상기 제어수단은 대향의 축방향에서 그리고 상이한 축방향속도로 연속된 주사단계를 발생시킬 수 있다. 다라서 본 발명에서 종래의 상술한 장치 및 주사방법보다도 2개의 분리된 가열공정의 변수를 보다 더 효과적으로 제어할 수 있다.

본 발명의 주된 목적은 기어톱니와 같은 기복이 있는 원형 표면을 유도가열하고 그리고 담금질 경화시켜서 기복이 있는 표면을 따라 균일하게 분포된 제어된 깊이의 경도분포를 형성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 장치에서와 같이 동력공급원의 고출력율이 필요하지 않으며 기어톱니 표면을 가열하고 담금질 경화하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 본 발명의 또 다른 목적은 축방향 주사 가열공정에 있어서 단일 유도가열 코일을 사용하는 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 본 발명의 또 다른 추가되는 목적은 상술한 것처럼 가공물을 구분하여 예열하고 최종적으로 가열하는데 수행되는 분리된 축방향 주사단계를 독립적으로 제어할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적과 이점 및 다른 목적과 특징은 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시예의 이하의 설명을 통해 보다 명확하여질 것이다.

도면에서 도시되는 것은 본 발명의 실시예를 나타내는 것을 목적으로 하며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 제1도에서는 가공물(W)의 내부 원통형 기어톱니면을 점진적으로 유도가열 및 담금질 경화시키기 위한 장치가 도시되며, 상기 장치는 일반적으로 제1동력공급부(P1), 제2동력공급부(P2), 유도코일 조립체(I), 유도코일 조립체(I)를 제1동력공급부(P1) 또는 제2동력공급부(P2)중 어느 하나에 교대로 결합시키기 위한 스위치 조립체(S)를 구비한다.

제3도 내지 제6도에서 유도코일 조립체(I)에는 코일 지지조립체(10) 및 유도버스(bus) 조립체(20)이 구비되며, 상기 코일 지지조립체(10)은 원주방향에서 대향된 단부 사이에 갭(14)를 형성하며 축(A) 주위로 대체로 원형으로 연장된 일회전의 유도코일(12)를 포함한다. 유도코일(12)는 바깥쪽으로 향하는 원통형 표면(16)과, 외측으로 향하는 담금질액 구멍(21)을 구비하는 아래쪽으로 향하는 원추형 표면(18)을 포함한다.

내측 부재(22)는 원형 유도코일(12) 주위로 원주방향으로 연장된 담금질 액도관(24)를 형성하며, 캡링(26)은 도한 원주방향으로 연장된 냉각수도관(28)을 형성하며, 냉각수도관(28)은 냉각수 인입 및 배출과(34),(36)에 각각 연통되는 인입 및 배출구(30),(32)를 포함한다. 상기 담금질액 도관(24)는 담금질액 인입통로(40)과 각각 연통되는 4개의 담금질액 인입구(38)을 구비한다.

코일 지지조립체(10)은 상부 코일 지지블럭(42), 링형 블럭(44), 하부 코일 지지블럭(46) 및 나사(50)에 의해 블럭들을 함께 고정하는 중앙 슬리브(48)을 포함한다. 담금질액 인입통로(40)은 담금질액 공급관(52)가구비되어 있는 유도코일(12)에서 담금질액 인입구(38)과 연통하도록 코일 지지조립체(10)의 블럭들을 통해 연장된다. 이 공급원은 도식적으로 도시된 담금질액 공급원(53)과 연통된다.

O-링 시일(54),(56)이 담금질액 통로(40)에 제공되며, 코일 지지조립체(10)의 블럭들을 통해 화형 통로(60)이 형성되어 있는 고정된 담금질액 공급관(59)와 연통되는 3개의 고정된 담금질액 통로(58)이 연장한다. 담금질액 도관(61)은 상부 코일 지지블럭(42)의 상부표면(64)에 담금질액 구멍(62)와 통로(60)을 연통시킨다. 하부 코일 지지블럭(46)은 유도코일(12)에 있는 갭(14)에 형성되며, 유도버스 조립체(20) 쪽으로 연장된 긴 구멍(70)을 포함하는 전기적으로 비전도성인 기저판(68)상에 볼트 (66)에 의해 장착된다.

유도버스 조립체(20)은 한쌍의 유도버스바아(72),(74)를 구비하고, 이 바아는 결합 볼트(76)에 의해 인접위치에 고정된다. 유도코일(12)의 갭(14)내에 배치된 얇은 절연재 박판(15)는 전체로 혹은 부분적으로 갭(14)로부터 기저판(68)의 긴구멍(70)을 통해 유도버스 조립체(20)쪽으로 연장하며, 더욱이 유도버스바아(72), (74)사이로 연장한다. 결합볼트(76)은 비전도성 와셔(78)에 의해 전기적으로 절연되며, 유도버스바아(72),(74)는 코일 지지조립체(10)의 기자판(68)을 장착볼트(83)에 의해 유도버스 조립체(20)에 장착시키기 위한 장착판(80),(82)를 포함한다. 냉각수 인입관(34)는 꼬리부(86)에 있는 냉각수 인입공급구멍(84)로부터 유도코일(12)에 있는 냉각수 인입구(30)으로 유도버스바아(72)를 따라서 연장된다. 이와 유사하게, 냉각수 배출관(36)은 유도코일(12)에 있는 냉각수 배출구(32)에서 꼬리부(90) 근처에 냉각수 배출 유수구(88)로 유도버스바아(74)를 인접하여 연장된다. 냉각수 인입 및 배출관(34),(36)은 유도버스바아(72),(74)의 바깥쪽 평판측부에 대해 납땜된 평판측부 구리관으로서 형성된다.

가공물 지지조립체(92)는 유도코일(12)에 대해 가공물(W)를 이동시키기 위해서 코일 지지조립체(10) 및 유도버스 조립체(20)에 연결되어진다. 가고물 지지조립체 (92)는 코일(12)과 동축으로 배치된 수직 이송축(94)를 포함하며, 제3도 및 제5도에서 구체적으로 도시되는 것처럼 이축 위에는 가공물(W)를 이송하는데 사용되는 칼라(98)을 갖춘 맨드렐(96)이 장착된다. 도시된 바와 같이 수직 이송축이 통과할 수 있도록 기저판(68), 하부코일 지지블럭(46), 그리고 중심 슬리브(68)를 통해 수직통로 (100)이 형성된다. 모터(99)는 본 발명의 작동관계의 설명부분에서 상세하게 기술되는 바와 같이 통로(100)에서 이송축(94)을 수직 및 회전 운동시키는 데 사용된다.

유도코일 조립체(1)에 덧붙여 본 발명에 가공물(W)의 내부기어톱니면을 유도가열하고 담금질 경화하기 위한 장치는 제1버스바아 조립체(101)에 의해 스이치 조립체(S)에 결합된 제1동력공급부(P1)과 제2버스바아 조립체(102)에 의해 스위치 조립체(S)에 결합된 제2동력공급부(P2)와 그리고유도코일 조립체(I)를 스위치 조립체 (S)에 결합시키는 제3버스바아 조립체(103)을 구비한다.

제2도 및 제7도에서 제1버스바아 조립체(101)은 얇은 절연재판(106)에 의해 분리된 한쌍의 버스바아(104),(105)를 구비하며, 이 바아는 볼트(108)에 의해 인접위치에 고정된다. 버스바아(104),(105)는 블록단부(110),(112)에서 스위치 조립체 (S)내에 있는 종단 단부쪽으로 제9a도 및 제9b도에서 도시되는 것처럼 연장된다.

버스 냉각수관(114),(116)은 연간된 블록단부에 있는 냉각수 인입구(118), (120)으로부터 스위치 조립체(S)에 인접한 냉각수 배출구(122),(124)쪽으로 버스바아(104),(105)를 따라 길이방향으로 연장되며, 제1동력공급부(P1)은 약 100Kw 이상의 동력수준에서 약 50KHz 이하의 주파수를 갖춘 교번전류를 제공하도록 설치하며 블록단부(110),(112)를 따라 버스바아(104),(105)에 연결된다.

제2버스바아조립체(102)는 유사하게 절연재판(106)에 대향된 인접위치에서 볼트(108)에 의해 고정되고 한쌍의 버스바아(126),(128)을 구비한다. 버스냉각수관 (130),(132)는 연관된 블록단부(136),(137)에 있는 버스냉각수 인입구(134),(135)로부터 스위치 조립체(S)근처의 버스냉각수 배출구(138),(139)쪽으로 각각 연장된다. 제2동력공급부(P2)는 제2의 한쌍의 블록단부(136),(137)을 따라 한쌍의 제2버스바아(126),(128)에 연결되고 약 100Kw 이상의 동력수준에서약 100KHz 이상의 주파수를 갖춘 교번전류를제공하도록 설치된다.

제3버스바아 조립체(103)은 얇은 절연재판(106)에 대향된 인접위치에서 볼트 (108)에 의해 고정되며, 한쌍의 제3버스바아(140),(142)를 구비한다. 그리고 길이방향으로연장된 버스냉각수관을 유사하게 포함한다. 제1버스바아(140),(142)는 스위치 조립체(S)내의 종단 단부로부터 유도코일 조립체 버스바아(72),(74)의 꼬리부(86), (90)에 연결된 블록 단부(144),(146)으로 연장된다.

제8a도 내지 제10도에서 스위치 조립체(S)는 일반적으로 접촉조립체(150), 수직실린더 프레인 조립체(152) 및 수평실린더 프레임 조립체(154)를 구비하며, 제9a도 및 제9b도에서 특별하게 도시되는 것처럼 버스바아 조립체(101),(102), (103)은 접촉조립체(150)과 결된 종단 단부를 가진다. 영구적인 도전결합은 제1버스바아 조립체 (103)에 있는 버스바아(105)와 제3버스바아 조립체(103)에 있는 버스바아(140)사이에 용접된 제1버스커넥터(156)에 의해 제1버스바아 조립체(101)과 제3버스바아 조립체(1030사이에서 형성된다. 영구적인 도전 결합은 또한 버스바아 (142)와 버스바아(128) 사이에 용접된 제2버스커넥터(158)에 의해 제3버스바아 조립체 (103)와 제2버스바아 조립체(102)사이에서 형성된다. 제1버스바아조립체(101)은 버스바아(105),(108)사이의 제3버스바아 조립체(103)으로부터 연장된 절연재판(106)에 의해 제2버스바아 조립체(102)로부터 부분적으로 고립된다. 또한 버스바아 (105)에는 제1브러쉬(160)이 용접되고, 버스바아(128)에는 제2브러쉬(162)가 용접되며, 이와 유사하게 버스바아(104)에는 제3버스커넥터(164)가 용접되며 버스바아 (126)는 제4버스커넥터(166)이 용접된다.

제8a도 및 제8b도에서 스위치 조립체(S)는 직립부재(168)를 구비한 수직 실린더 프레임 조립체(152)를 추가로 구비하며, 직립부재의 상부에는 유체니플(172), (174) 및 수직 피스톤로드(176)을 갖추며 수직의 유체로 작동되는 실린더(170)이 장착된다. 수직 피스톤로드(176)에는 나사(182)에 의해 접촉바아(180)에 장착된 전기적으로 비전도성인 브래킷(178)이 결합된다. 접촉바아(180)은 제10도에 도시되는 것처럼 전동성 표면부(184), 비교적 좁은 제1절연표면(186)과 제1절연표면(186)으로부터 수직 및 수평으로 전도된 상대적으로 좁은 제2절연표면(188)을 구비한다. 접촉바아(180)은 제8a도에 도시된 수직방향 상부위치와 제8b도에 도시된 수직방향 아래위치 사이에서 피스톤로드(176)과 함께 수직방향으로 아래 위치 사이에서 피스톤로드 (176)과 함께 수직방향으로 이동할 수 있다. 수직방향 상부 위치에있을 때 접촉바아 (180)의 제2절연표면(188)은 제2브러쉬(162)와 접촉되고, 제9a도에서 도시되는 것처럼 전기 전도성 표면(184)는 제1브러쉬(160),제3버스커넥터(164) 및 제2버스커넥터(166)과 접촉된다. 수직방향 상부위치에 있을 때 접촉바아(180)의 제1절연표면 (186)은 제1브러쉬(160)과 접촉되며, 전기 전도성 표면(184)는 제9b도에서 도시되는 것처럼 제2브러쉬(162), 제3버스커넥터(164), 및 제4버스커넥터(166)에 접촉된다. 스위치 조립체(S)는 전기적으로 비전도성인 측부프레임 부재(190),(192)와, 볼트 (197)에 의해 수평방향의 유체로 작동되는 실린더(196)가 그 위에 장착되는 횡단 프레임부재(194)를 구비하는 수평실린더프레임 조립체(54)를 추가로 구비한다.

수평 유체실린더(196)은 유체니플(198),(199)와 수평 피슨톤로드(200)을 가지며, 수평 피스톤포드(200)위에는 제9a도 및 제9b도에 관련하여 상술한 것처럼 접촉조립체(150)의 여러부품과 접촉바아(180)을 밀접하게 접촉시키기 위해 가압하도록 수직방향으로 이동가능한 접촉바아(182)에 대해 수평방향으로 이동되게 설치된 가압블럭(204)이 볼트(202)에 의해 설치되고 있다.

마이크로프로세서(208)은 가공물을수직방향으로 이동시키고 그리고 축 주위로 가공물을 호전시키도록 모터(99)를 제어하는데 사용되며, 공급원(53)으로부터 공급원 담금질액을 제어하고, 수직방향 및 수평방향 유압실린더(170),(196)을 작동시키기 위해 실린더 제어기(210)을 제어하는 데 사용된다.

본 발명에 따라 설명된 상기 장치는 특히 개방되고 밀폐된 단부를 갖춘 원통형 내부 차동링 기어의 안쪽 기어톱니면을 유도가열하고 담금질 경화시키는데 적용되며, 본 발명에 따른 작동방법은 다음과 같은 가공물을 참조로 하여 설명될 것이다.

가공물(W)는 개방단부(210), 밀폐된 단부(212), 기어톱니가 돌출되어있는 내부원통형 표면과 내부 플랜지면(216)을 구비한다. 제2도 내지 제15도에서 도시되는 것처럼 기어톱니는 상부면(218) 및 대향된 베어링 표면(220),(222)를 포함하고 그리고 결합뿌리면(224)에 의해 연결된다. 가공물(W)의 내부영역은 일반적으로 톱니두께 영역(X), 뿌리영역(Y) 그리고 기어의 화측의 몸체영역(Z)로 표시된다.

방법 및 장치의 조작은 제3동서 도시되는 바와 같이, 맨드렐(96)상에 가공물 (W)를 배치하는 것으로부터 시작되며, 가공물(W)의 예열은 실린더 제어기(210)을 통해 마이크로프로세서(208)에 의해 제어됨에 따라 제8b도에 도시된 수직방향 아래 위치에서 접촉바아(180)과 함께 수행된다. 제1동력공급부(P1)은 마이크로 프로세서(208 )에 의해 교번되는 전류를 제9b도의 화살표로 나타나는 것처럼 스위치 조립체 (S)를 통해 제1버스바아 조립체(101)과 제3버스바아 조립체(103)사이에서 유동시키도록 작동된다. 이러한 제1교번전류는 약 50KHz 보다 작은 주파수 바람직하게는 약 10KHz 이하에서 약 100KHz 이상의 출력수준을 가지며, 그후 모터(99)가 제3도에서 도시된 상부 위치에서 제5도에 파선으로 도시된 아래 위치로 유도코일을 지나 가공물(W)를 점진적으로 이동시킨다. 유도코일(12)를 통과하며 가공물(W)를 점진적으로 이동시킴으로써 제11도에서 개략적으로 도시되는 것처럼 코일(12)의 외측방향으로 향하는 원통형 표면(16)의 축방향 높이(H)에 상응하여 축방향으로 이동되는 영역을 따라서 담금질 경화온도이하의 온도로 내부원통형 표면(214)를 예열시킨다. 특히 제1동력공급부(P1)에 의해 제공된 비교적 낮은 주파수에서의 예열에 의해 제12도에서 도시되는 것처럼 톱니두께 영역(X) 및 뿌리영역(Y)를 통해 가공물(W)에 열을 침입시킨다. 그러나, 영역 (Z)에서기어는 거의 가열되지 않은채로 유지된다. 제12도에 도시된 최초 예열된 형상은 동적이고, 그리고 제13도에서 도시된 것처럼 기어톱니면으로부터 열 에너지를 바깥쪽으로 분산시킴으로서 제14도에 도시된 예열형상으로 빠르게 이동된다. 따라서, 톱니두께 영역(X)아래의 뿌리영역(Y)에 연결되는연속적으로 예열되는 영역이 예열단계에 의해 발생된다.

예열후 곧바로 제1동력공급부(P1)하에서 내부이 원형의 가열된 영역을 발생시키면서 예열한 후, 사이 장치는 제2동력공급부(P2)하에서 기어톱니면을 최종 가열하기 위해 재빨리 이동된다. 제1동력공급부(P1)은 차단되고, 가공물(W)는 유도코일(12) 근처에 개방단부(210)이 있는 위치로 뒤쪽 위로 이동된다. 수평 실린더 (196)에 의해 수평 피소톤로드(200)을 복귀시킴으로써 수직 시린더(170)이 제8a도에 도시된 상승된 수직 위치로 수직 피스톤로드(176) 및 접촉 바아(180)을 이동시키도록 가압블록 (204)에 의해 접촉바아(180)위에 부과된 압력을 제거한다. 그후 수평 피스톤로드 (200)은 접촉바아(180)에 대항하여, 가압 블록(204)를 밀도록 수평 실린더(96)으로부터 신장되며, 이에 따라서 휘어지는 것을 방지하도록 접촉조립체 (150)의 연관된 부품에 대해 접촉바아(180)을 견고하게 가압한다. 그후 제2동력공급부(P2)가 제9a도에서 화살표로 도시한 것처럼 스위치 조립체(S)를 통해 제2버스바아 조립체(102)에서 제3버스바아 조립체(103) 및 유도조립체(1)쪽으로 교번전류를 유동시키도록 작동된다.

기어톱니면의 최종가열은 코일(12)의 외측으로 향하는 원통형 표면(16)의 축방향 높이(H)에 상응하는 축방향으로 이동하는 영역을 담금질 경화 온도 이상으로 최종적으로 점진적으로 가열시키기 위해 제어된 속도로 모터(99)에 의해 유도코일 (12)을 통과하여 아래쪽으로 점차적으로 가공물(W)를 이동시키면서 수행된다. 이와 동시에, 최종적으로 가열된 축방향으로이동하는 영역에 이어지는 최종적으로 가열된 기어톱니면을 담금질 경화시키기 위해 제11도에 도시되는 것처럼 담금질액은 코일 지지조립체 (10)을 통해 담금질액 공급원(53)으로부터 그리고 담금질액 구멍(20)으로부터 외측으로 공급된다. 특히 최종 가열은 제14도에 도시된 가열된 형상으로 시작되며, 여기에서 예열된 내부영역은 톱니두께 영역(X)밑으로 그리고 뿌리영역 (Y)를 따라서 연장된다. 제2동력공급부(P2)에 의해 제공되는 교번전류의 비교적 높은 주파수에 의해 제15도에서 도시되는 것처럼 비교적 얇은 깊이(D)로 열이 침입하며, 중요하게는 예열된 내부영역에 의해 유도코일면(16)뿐만 아니라 베어링 표면 (220),(222) 그리고 상부면(톱니)(218)로부터 반경방향에서 가장 멀리 이격된 결합뿌리면(224)에서 깊이(D)만큼 주파수 최종 가열이 실시될 수 있게 된다. 이는 내우병역에서 전기적인 저항을 감소시켜서 인접톱니면 사이뿐만 아니라 이러한 표면에 걸쳐 전류가 유도되는 것을 가능하게 하도록 작용하는 열에너지 결합부리영역에 제공되기 때문이다. 또한 예열된 내부영역은 톱니두께 영역(X) 및 하부 영역(Z)로 최종적인 열이 빠르게 전도되는 것을 방지하며, 따라서 가공물(W)의 내부 원통형 표면(214)는 제15도에서 도시되는 것처럼 균일한 깊이(D)로 최종적으로 가열된다. 최종 가열후의 담금질 경호에 의해 제16도에서 도시된 균일한 경도분포가 발생된다.

정적 담금질 공정이 최종 가열 및 담금질 경화공정에 이어져서 밀폐된 단부 (212)로 열이 초과전도되는 것을 방지하며 최종적인 경도분포를 얻을 수 있도록 전체 가공물을 완전하게 냉각시킨다. 가공물이 제5도에 도시되는 것처럼 최종 위치에 도달했을때 마이크로프로세서(208)은 넘쳐 흐르는 효과(flooding effect)로 가공물을 냉각시키도록 코일 지지조립체(10)을 통해 공급원(53)으로부터 그리고 정적 담금질 액구멍 (62)로부터 외측으로 담금질액을 유동시킨다.

본 발명의 중요한 특징은 바라던 예열 및 최종 가열된 온도분포를 얻는데 다소간의 시간이 필요한 여러가지 형상의 가공물을 사용할 수 있도록 상이한 축방향 속도에서 예열 및 최종 가열 주사 공정이 수행된다는 사실이며, 또한 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 상기 방법 및 장치에 포함된 연속단계 및 수행과정에 있어서 변화가 가능하다. 예를 들면, 상기 예열공정은 제14도에서 도시되는 것처럼 기어톱니로부터 열을 분산시키도록 짧은 지연과 함께 도는 지연없이 가공물이 유도코일을 통과하는 2개의 주사경로를 구비할 수 있다.

주사하면서 통과되는 유도코일은 예열을 위해 가공물을 위로 이동시키고나서, 이들 사이에서 인덱싱 단계를 피하도록 최종 가열을 위해 아래로 복귀 이동시키거나 또는 본 발명의 예열 및 최종 가열공정에 있어서 특별한 가공물 형상을 사용할 수 있도록 연속된 산출된 축방향 주사 과정 및/또는 인덱싱 운동이 이어질 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 하여 기술되었으나 본 발명의 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 수정 및 변경이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (31)

1. 톱니(218)과 결합 뿌리면(224)를 구비하며, 중심축을 갖추고 축방향으로 연장된 기어의 톱니표면(218),(220),(222),(224)를 경화시키는 방법에 있어서, (a) 담금질 경화온도 이하의 온도로 뿌리면(224)를 충분하게 가열시키기 위해 축방향으로 이동되는 제1영역을 따라 상기 표면을 유도에 의해 점진적으로 예열시키는 단계, (b) 담금질 경화 온도로 예열표면을 충분히 가열하도록 축방향으로 이동되는 영역을 따라 상기 표면(218),(220),(222),(224)을 점진적으로 최종 유도가열시키는 단계, 그리고 (c) 최종 가열후에 즉시 상기 최종 가열된 표면(218),(220),(222), (224)을 점진적으로 담금질시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
2. 제1항에 있어서, 담금질 단계는 축방향으로 이동하는 제2영역에 이어 축방향으로 이동되는 제3영역을 담금질하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
3. 제2항에 있어서, 점진적인 예열단계는 약 50KHz 이하의 주파수에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
4. 제3항에 있어서, 점진적인 최종 가열단계는 약 100KHz 이상의 주파수에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
5. 제1항에 있어서, 점진적인 예열단계는 약 50KHz 이하의 주파수에서 수행되고, 그리고 점진적인 최종 가열단계는 약 100KHz 이상의 주파수에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
6. 제2항에 있어서, 점진적인 예열단계는 일정한 제1속도에서 가공물(W)와 코일 (12)사이의 상대적인 이동을 포함하고, 점진적인 최종 가열단계는 제1속도와 다른 정해진 제2속도에서 가공물과 코일 사이의 상대적인 이동을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
7. 제1항에 있어서, 톱니표면(218),(220),(222),(224)로부터 밀집되어 이격된 원형표면(16)을 갖춘 동축상에 배열된 유도코일(12)를제공하는 단계를 추가로 구비하며 ; 상기 예열단계는 최초 위치에서 최종 위치로 유도코일(12)를 통과하여 제1축방향에서 가공물(W)를 이동시키는 단계를 포함하고 ; 그리고 최종가열단계는 최종 위치에서 대향된 축방향으로 가공물(W)를 복귀 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 가공물은 상기 톱니표면이 반경방향 안쪽으로 대면하며, 개방단부(210)를 갖춘 중공원통형이고 ; 상기 원형 유도표면(16)은 개방단부 (210)을 통해 톱니표면(218),(220),(222),(224)의 반경방향 안쪽에서 제공되는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
9. 제1항에 있어서, 예열 및 최종 가열하는 중에 상기 가공무을 회전시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
10. 톱니(218)과 결합뿌리면(224)를 구비하며, 중심축을 갖추고, 축방향으로 연장된 기어의 톱니표면(218),(220),(222),(224)을 경화시키는 방법에 있어서, (a) 상기 톱니표면으로부터 밀착되게 이격되어 있는 동축방향에 배치된 유도표면(16)을 제공하는 단계 ; (b) 유도표면에 상응된 톱니표면에서 축방향으로 이동되는 제1영역을 형성하기 위해서 유도표면과 톱니표면 사이에서 상대적인 축방향 운동을 발생시키는 단계 ; (c) 담금질 경화온도 이하의 온도로 상기 뿌리면(224)를 충분히 가열하기 위해 축방향으로 이동되는 제1영역을 따라 톱니면(218),(220),(222),(224)를 점진적으로 예열하는 단계; (d) 유도표면에 상응된 톱니표면에서 축방향으로 이동되는 제2영역을 형성하도록 유도표면과 톱니표면 사이에서 상대적인 축방향 제2운동을 발생시키는 단계 ; (e) 예열된 표면을 담금질 경화온도로 충분히 가열시키도록 축방향에서 이동되는 제2영역을 따라 예열표면을 점진적으로 최종 가열하는 단계 ; 및 (f) 최종 가열후 즉시 최종적으로 가열된 표면을 담금질하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 담금질 단계는 축방향으로 이동되는 제2영역에 이어 상기 유도표면(16)과 톱니표면 사이의 상대적인 축운동으로 인해 형성되는 축방향으로 이동되는 제3영역을 따라서 최종적으로 가열된 면(218),(220),(222),(224)를 점진적으로 담금질하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
12. 제10항에 있어서, 하나의 유도표면(16)을 갖춘 단지 하나의 유도코일(12)가 제공되고, 상기 예열 및 최종 가열영역은 상기 유도코일(12)에 대한 기어의 왕복운동으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니면 경화방법.
13. 기복이 있는 표면의 팁에 의해 반경방향의 최종원이 형성되며, 상기 표면과 함께 동축 배열된 중심축 주위로 회전되어지도록 형성된 원통형 가공물(W)의 반경방향에서 돌출되어 기복이 있는 표면(218),(220),(222),(224)를 경화시키는 방법에 있어서, (a) 반경방향의 최단 표면과 대체로 일치되는 원형표면(16)을 갖추며, 밀집되어 이격되고 동축방향에서 배열되어 유도가열하는 유도코일(12)를 제공하는 단계 ; (b) 약 50KHz 이하의 주파수를 가진 제1교번 전류를 유도코일(12)에 공급하는 단계 ; (c) 담금질 경화온도 아래의 온도로 기복이 있는 표면근처의 부분에서 상기 가공몰(W)를 점진적으로 유도예열시키도록 원형표면(16)의 통과하여 중심축을 따라 d동하는 반경방향의 최종원을 구비하는 가공물(W)를 이동시키는 단계 ; (d) 약 100KHz 이상의 주파수를 가진 제2교번 전류를 상기 유도코일(12)에 공급하는 단계 ; (e) 단지 기복이 있는 표면(218),(220),(222),(224)근처에서 예열된 가공물을 담금질 경화온도로 점진적으로 유도시켜 최종 가열하도록 중심축을 따라 이동되는 반경방향의 최종원을 구비한 가공물을 상기 원형표면(16)을 통과하여 이동시키는 단계 ; 및, (f) 최종 가열직후 기복이 있는 표면을 점진적으로 담금질 경화시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 기복이 있는 톱니 표면을 경화시키는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 최종 가열단계는 원형 유도코일(12)에 상응하는 일반적으로 축방향에서 이동되는 가열된 영역을 따라서 예열된 가공물을 최종적으로 가열시키며 ; 상기 담금질 단계는 가열된 영역이 이동된 후에 담금질된 영역을 담금질하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 기복이 있는 톱니표면을 경화시키는 단계.
15. 제14항에 있어서, 상기 예열단계는 최초 위치에서 종단위치로 제1축 방향에서 가공물(W)를 이동시키는 단계를 포함하며 ; 상기 최종 가열 단계는 최초 위치에서 최종 위치로 축방향에서 가공물을 이동하는 단계를 포함하며 ; 예열단계 직후 최종위치에서 초기 위치로 가공물을 뒤로 복귀시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 기복이 있는 톱니 표면을 경화시키는 방법.
16. 제15하에 있어서, 상기 가공물(W)는 반경방향의 내부원인 반경방향 최종원과 함께 개방단부(210)을 갖춘 중공형 원통이고, 그리고 원형유도표면(16)은 상기 개방단부(210)을 통해 반경방향의 최종원의 반경방향 안쪽에서 제공되는 것을 특징으로 하는 기복이 있는 톱니 표면을 경화시키는 방법.
17. 제13항에 있어서, 상기 담금질 단계는 점진적인 담금질 경화 후 담금질 경화된 표면을 정적으로 담금질하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기복이 있는 톱니표면을 경화시키는 방법.
18. 톱니(218)과 결합뿌리면(224)를 구비하며, 중심축을 갖추고 축방향으로 연장된 기어의 톱니표면(218),(220),(222),(224)을 유도가열하고 담금질 경화시키는 장치에 있어서, (a) 상기 표면을 경화시키기 위해 기어톱니면으로부터 이격되어 동축상에 배열된 유도가열수단(12) ; (b) 약 50KHz 이하의 주파수를 갖춘 제1교번 전류를 상기 유도가열수단에 공급하기 위한 제1동력공급부(P1) ; (c) 약 100KHz 이상의 주파수를 갖춘 제2교번 전류를 상기 유도가열수단에 공급하기 위해 사용되는 제2동력공급부 (P2) ; (d) 점진적으로 상기 기어톱니면을 예열시키고 그리고 예열된 기어톱니면을 최종적으로 가열시키도록 유도가열수단에 대해 기어톱니면을 축방향으로 이동시키는데 사용되는 주사수단 ; 및, (e) 기어톱니 표면이 경화되도록 최종 가열된 기어톱니면을 순간적으로 담금질시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 톱니표면을 유도가열하고 담금질 경화시키는 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 유도가열수단(12)는 기어톱니면으로부터 밀집되어 이격되고 동축 배열된 유도면을 갖춘 오직 하나의 유도코일을 포함하고 ; 제1,제2동력부 공급부(P₁),(P₂)는 기어톱니면이 유도표면(16)에 대해 축방향에서 왕복이동됨에 따라 스위치 조립체(S)에 의해 교대로 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제19항에 있어서, 반복된 상대적인 축운동의 하나가 선택되는 동안 상기유도코일을 제1 또는 제2동력공급부(P₁),(P₂)중 어느 하나에 결합되게 상기 스위치 조립체 (S)를 상기 주사수단과 같이 작동시키도록 제어수단으 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 제어수단은 상대적인 축운동이 하나가 선택되는 동안 유도코일에 부하가 걸리는 것을 방지하도록 제1 및 제2동력공급부(P₁),(P₂)에 동력을 공급하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 주사수단은 다르게 제어된 속도에서 반복된 축운동의 연속된 하나를 발생시키도록 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제19항에 있어서, 상기 주사수단은 대향된 축방향으로 반복된 축운동의 연속된 하나를 발생시키도록 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제19항에 있어서, 상기 주사수단은 반복된 축운동의 연속된 하나의 운동 사이에서 지연을 발생시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
25. 제19항에 있어서, 상기 원형 유도코일표면(16)은 반경방향 외측으로 향하는 것을 특징으로 하는 장치.
26. 제18항에 있어서, 상기 유도가열수단은 제1,제2유도코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
27. 제20항에 있어서, 상기 주사수단은 다르게 제어된 속도에서 반복된 축운동의 연속된 하나를 발생시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
28. 제20항에 있어서, 상기 주사수단은 대향된 축방향으로 반복된 축운동의 연속된 하나를 발생시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 주사수단은 반복된 축운동의 연속된 운동 사이에서 지연을 발생시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
30. 제20항에 있어서, 상기 원형 유도코일표면(16)은 반경방향 외측으로 향하는 것을 특징으로 하는 장치.
31. 제18항에 있어서, 상기 유도가열수단은 반경방향 안쪽으로 향하는 것을 특징으로 하는 장치.

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