(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のセンター軸間で被焼入軸体の両端部を挾持して、センター軸と回転させながら焼入れする誘導加熱焼入装置における突出部を有して軸心に対して片寄った形状の被焼入軸体の焼入れ時の曲がり防止方法であって、一方のセンター軸が回転駆動され、該回転駆動される一方のセンター軸端部に前記被焼入軸体の突出部と対応して回転バランスを取るバランス錘を前記センター軸の軸心を挟んで前記突出部と反対側に設けて、前記回転駆動される一方のセンター軸体とバランス錘及び被焼入軸体が一体に回転して、焼入れ時の被焼入軸体の遠心力が均等になるように補正して焼入れすることを特徴とする被焼入軸体の曲がり防止方法。
【請求項２】
一対のセンター軸間で被焼入軸体の両端部を挾持して回転させながら焼入れする誘導加熱焼入装置における突出部を有して軸心に対して片寄った形状の被焼入軸体の焼入時の曲がり防止装置であって、一方のセンター軸が回転駆動され、該回転駆動される一方のセンター軸端部に、被焼入軸体の前記突出部と回転バランスを取るバランス錘を前記センター軸の軸心を挟んで前記突出部と反対側に設けると共に、前記被焼入軸体の前記突出部が前記バランス錘に対して軸心を挟んで反対側方向を維持するように該突出部を位置決め固定する位置決め固定ジグを設け、前記回転駆動される一方のセンター軸体、バランス錘、前記位置決め固定ジグ、及び前記被焼入軸体が一体に回転するようにしてなることを特徴とする被焼入軸体の曲がり防止装置。
【請求項３】
前記一対のセンター軸は、上下方向に設けられ、下方のセンター軸に前記バランス錘及び位置決め固定ジグが設けられている請求項２記載の被焼入軸体の曲がり防止装置。
【請求項４】
前記一対のセンター軸は、水平方向に設けられ、回転駆動される一方のセンター軸に前記バランス錘及び前記位置決め固定ジグが設けられている請求項２記載の被焼入軸体の曲がり防止装置。
【請求項５】
前記バランス錘が前記位置決め固定ジグとセンター軸の軸心を中心にして対称位置に設けられている請求項２、３又は４記載の被焼入軸体の曲がり防止装置。
【請求項６】
前記バランス錘は、重量の違う複数種からなり、被焼入軸体の種類に応じて選択的に前記センター軸に着脱可能に取り付けられるようになっている請求項２〜５何れか記載の被焼入軸体の曲がり防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、軸体、特に突出部を有して軸心に対して片寄った形状の軸体を、回転させながら誘導加熱により焼入れする際の曲がり防止方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸体を焼入れする方法として、軸体を水平又は垂直に保持して回転させながら、誘導加熱コイルを軸方向に沿って相対的に移動させて誘導加熱により焼入れする方法が行われている。その際、特に、例えば、図４に示すような片方に突出部を有する等軸心から形状に片寄りがある被焼入軸体の場合、焼入れ歪による曲がりの発生が大きい。そのため、焼入れ後に曲がりを矯正する矯正作業を必要としていた。
【０００３】
また、従来焼入れ時の被焼入軸体の曲がり防止方法として、軸体の周面を複数のローラで拘束した状態で焼入れする方法も行われている。しかしながら、該方法は、軸部が均一な直径を有する等単純な形状を有する被焼入軸体の場合は非常に有効であるが、軸部に凹凸がある等不均一な形状の被焼入軸体の場合は均一な拘束力で軸部を拘束することが困難であり適用が困難であると共に、有効に曲げの発生を防止することができなかった。また、この場合、拘束ローラの配置等焼入れ装置の構造が複雑になる欠点もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、不均一形状の軸体の場合は、従来の焼入方法及び装置では焼入れ時に曲がりが発生し易く、焼入工程後に曲がり発生品に対して矯正作業を必要とし、矯正作業に長時間と人手を要し、効率が悪くコスト高になる等の問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、片方に突出部を有する等軸心に対して形状の片寄りがある被焼入軸体を、ローラ等で拘束することなく従来の焼入れ装置を簡単に改良するだけで、曲がりの発生を大幅に低減でき、後工程で矯正作業を必要としないで効率良く、且つ良好に焼入れできる被焼入軸体の曲がり防止方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は軸心から形状（重量）の片寄りがある被焼入軸体の焼入れによる曲がり発生要因について、焼入装置の構造、焼入手順等の焼入方法、焼入温度・送り速度・冷却液の温度濃度等の焼入れ条件等を種々変えて実験を行った結果、それらを改良することによって、曲がり量を若干改善することができたが、焼入れ後の矯正作業を全く必要としない目標値まで低減させるには至らなかった。さらに、実験を重ねて、図４に示す形状の被焼入軸体において曲がり最大位置を調査した結果、曲がりは図４に点線で示すように、突出部がある側に１００％発生することが判明した。そのことから、曲がりの発生要因が被焼入軸体の回転軸心に対する形状（重量）の片寄りにより回転時の遠心力のアンバランスに大きく起因しているものと予測して、回転時の遠心力をバランス錘によって補正した結果、顕著に曲がりが低下することを知得し、本発明に到達したものである。
【０００７】
即ち、本発明の被焼入軸体の曲がり防止方法は、一対のセンター軸間で被焼入軸体の両端部を挾持して、センター軸と回転させながら焼入れする誘導加熱焼入装置における突出部を有して軸心に対して片寄った形状の被焼入軸体の焼入れ時の曲がり防止方法であって、一方のセンター軸が回転駆動され、該回転駆動される一方のセンター軸端部に前記被焼入軸体の突出部と対応して回転バランスを取るバランス錘を前記センター軸の軸心を挟んで前記突出部と反対側に設けて、前記回転駆動される一方のセンター軸体とバランス錘及び被焼入軸体が一体に回転して、焼入れ時の被焼入軸体の遠心力が均等になるように補正して焼入れすることを特徴とするものである。
【０００８】
そして、そのための被焼入れ軸体の曲がり防止装置は、一方のセンター軸が回転駆動され、該回転駆動される一方のセンター軸端部に、被焼入軸体の前記突出部と回転バランスを取るバランス錘を前記センター軸の軸心を挟んで前記突出部と反対側に設けると共に、前記被焼入軸体の前記突出部が前記バランス錘に対して軸心を挟んで反対側方向を維持するように該突出部を位置決め固定する位置決め固定ジグを設け、前記回転駆動される一方のセンター軸体、バランス錘、前記位置決め固定ジグ、及び前記被焼入軸体が一体に回転するようにしてなることを特徴とするものである。
【０００９】
前記装置は、前記一対のセンター軸が上下方向又は水平方向の何れの方向に設けられた焼入れ装置にも適用でき、上下方向に設けられている場合は、下方のセンター軸に前記バランス錘及び位置決め固定ジグを設けるのが望ましく、また水平方向に設けられている場合は、回転駆動される一方のセンター軸に前記バランス錘及び前記位置決め固定ジグを設けるのが望ましい。
【００１０】
また、前記バランス錘は、被焼入軸体の回転バランスが取れれば良く、必ずしも１か所に限らず、例えば同一円周上に複数個設けることも可能であるが、前記位置決め固定ジグとセンター軸の軸心を中心にして対称位置に設けるのが、より簡単に且つ確実に遠心力を補正することができる。
【００１１】
さらに、前記バランス錘は、特定形状の被焼入軸体を焼入れする専用装置である場合は固定しても良いが、汎用性を持たせるために、重量の違う複数種を用意し、被焼入軸体の種類に応じて選択的に前記センター軸に着脱可能に取り付けられるようになっているのが望ましい。また、被焼入軸体の種類に応じて微調整用のバランス錘を付加するようにしても良い。
【００１２】
【作用】
本発明の方法及び装置によれば、バランス錘を被焼入軸体の突出部によって生じる遠心力と見合う遠心力を反対方向に発生させるようにバランス錘の重量及び位置を選択して取り付けているので、形状に片寄りのある被焼入軸体であっても、回転中の遠心力を均等にし、回転バランスが保たれる。その結果、従来の焼入れ装置で起こっていた被焼入軸体の軸部中央部が突出部がある側に湾曲した曲がりの発生を効果的に防止することができる。
【００１３】
位置決め固定ジグで被焼入軸体を定位置に保持しているので、焼入れ回転中に被焼入軸体がセンター軸との回転差が生じてバランス錘との位置がずれることを防ぎ、焼入れ回転中常に回転バランスを保つことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
本実施例の被焼入軸体の曲がり防止装置は、下部センター軸１及び上部センター軸２で被焼入軸体の両端部を挾持して回転しながら焼入れする誘導加熱焼入装置において、下部センター軸１の頂部に、被焼入軸体１５を支持する円錐突起６が形成された支持円盤５が固定され、該支持円盤５に被焼入軸体１５の回転時に突出部と回転バランスを取るためのバランス錘７を設けると共に、被焼入軸体の突出部の位置決め用固定ジグ８を設けてなる。
【００１５】
前記バランス錘７は、軸心から偏った形状をしている被焼入軸体の回転時の重心をセンター軸の軸心即ち回転軸心と一致させ、遠心力を均等にするためのもので、被焼入軸体の種類に応じてその位置を調整又は他のバランス錘と交換、あるいは微調整用錘を付加できるようになっている。本実施例においてバランス錘７は、被焼入軸体１５の突出部１７と軸心を挟んで丁度反対側に、且つ被焼入軸体１５の突出部端径ａと同じ突出端径ａとなるように突出して取り付けてある。
【００１６】
また、位置決め固定ジグ８は、被焼入軸体１５の突出部端が回転中常にバランス錘７と反対側に位置するように、突出部１７の基部を両側から挟む間隔で一対設けられている。該位置決め固定ジグも被焼入軸体の形状に応じてその間隔を調節できるようになっている。
【００１７】
前記下部センター軸１は図示しない駆動源により回転駆動され、上部センター軸２は上下動可能且つ回転自在になっており、被焼入軸体を挾持した状態で下部センター軸を回転させることによって、一体に回転する。また、図中１０は高周波誘導加熱コイルと冷却水噴射ノズルが一体となった誘導加熱コイル体であり、上部センター軸２と下部センター軸１との間を被焼入軸体１５の軸部１６に沿って上下動するように駆動される。
【００１８】
上記装置により焼入れは次のようにして行われる。
上部センター軸２を上下に変位させて、下部センター軸１との間に被焼入軸体１５を挾持させ、被焼入軸体をセットする。その際、被焼入軸体１５はその突出部基部を位置決め固定ジグ間に挟んで固定することによって、該突出部１７とバランス錘７の回転バランスが取れる位置に位置決めされ、焼入れ時の回転中に被焼入軸体と支持円盤との回転ズレが生じることが防止される。誘導加熱コイル体１０は、被焼入軸体セット時には邪魔にならないように、図１に示すように上部センター軸の周囲に待機している。
【００１９】
被焼入軸体のセットが終了すると、焼入れ開始前に加熱コイル体１０を図３（ａ）に示すように被焼入軸体の焼入れする部位の最下位置まで下降させてから、焼入れを開始する。焼入れ時には下部センター軸１を所定の回転速度で回転させることによって、被焼入軸体１５が一体に回転する。加熱コイル体１０は所定の速度で上昇しながら被焼入軸体を加熱しながら同時に冷却液を被焼入軸体の下方外周部に向けて噴射して冷却して焼入れを行う。なお、図３（ｂ）は、焼入れ作業状態を示し、該実施例では軸部１６のハッチングしてある部分のみを焼入れする場合を示し、加熱コイル体が最下部から中間位置、及び最上位置に変位している状態を示している。
【００２０】
実施例
上記装置により、図４に示すように、軸部１６の端部に一方向に突出部１７を有している形状の被焼入軸体１５の軸部１６を次のような焼入れ条件で焼入れした。なお、前記被焼入軸体１５は突出部端径が６７mm、突出部の重さが４０グラムであったので、バランス錘は重さが１２０グラムで突出端径が軸心から６７mmの所に位置することができるようなものを選定した。
加熱コイル      ：φ２５１ターンコイル
電源            ：１５０KHz、１００KW
焼入時の加熱温度：１０００〜１０５０℃
回転数          ：２００rpm
【００２１】
上記条件で、被焼入軸体を８０本焼入れを行い、焼入れ後に軸部の曲がり量を測定した。その結果を図５（ｂ）にヒストグラムで示す。８０本の焼入れにおいて、曲がり量は最小値０．０３０００mm、最大値０．０８００mm、平均値０．０４８８８mm、標準偏差１．１８０であった。この曲がり量は従来のものと比べて特段に少なくて無視できる程度のものであり、焼入後曲がりを矯正しなくても製品として十分に合格するものである。
【００２２】
比較例
比較例として、上記装置のバランス錘を取り外して、上記と同種の被焼入軸体を同じ焼入れ条件で９０本焼入れした。その結果を実施例と同様に図５（ａ）にヒストグラムで示す。該比較例の９０本の焼入れにおいて、曲がり量は最小値０．０５０００mm、最大値０．１８００mm、平均値０．１２６４４mm、標準偏差２．７９０であった。この曲がり量は、前記本実施例と比較して特段に大きいものであり、例えば製品として許容できる最大曲がり量０．１３mmを合格基準とすれば、略４０％が不合格品となる。従って、この場合は、焼入れ後に曲がりを矯正する矯正加工を必要とする。
【００２３】
実施例と比較例の違いが明確に判るように、図５は両方のヒストグラムを並列に記載してある。それから明らかなように、実施例と比較例は同種の被焼入軸体を同一条件で焼入れしたにも関わらず、本実施例の場合は比較例と比べて曲がり量平均値で約０．０８mmも減少しており、顕著な効果があることが判る。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、片方に突出部を有する等軸心に対して形状の片寄りがある被焼入軸体を、焼入中ローラ等で拘束しなくても回転バランスを取るという簡単な方法で、曲がりの発生を大幅に低減でき、後工程で矯正作業を省くことができ、従来と比べて大幅に効率良く短時間に低コストで且つ良好に焼入れできる。
【００２５】
また、従来の焼入れ装置を簡単に改良するだけで可能であるので、高価な設備コストを必要とすることなく、従来達成できなかった形状の片寄りがある被焼入軸体を曲がりを発生させることなく焼入れすることができる。
【００２６】
センター軸に位置決め固定ジグを設けているので、被焼入軸体の向きを一定方向に容易に揃えて装着することができ、且つ焼入れ回転中定位置に被焼入軸体を保持することができるので、センター軸との回転差が生じてバランス錘との位置がずれることがなく、焼入れ回転中常に回転バランスが保つことができ、安定して高品質の焼入れができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被焼入軸体を装着した状態での被焼入軸体の曲がり防止装置の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面拡大矢視図である。
【図３】被焼入軸体の曲がり防止装置の作動状態を示す正面図で、（ａ）は焼入れ開始時、（ｂ）は焼入れ開始から終了までの状態を示している。
【図４】被焼入軸体の一例を示す側面図である。
【図５】焼入れ後の曲がり量の発生度合いを示すヒストグラムで（ａ）は本発明の実施例のものであり、（ｂ）は比較例のものである。
【符号の説明】
１  下部センター軸                ２  上部センター軸
５  支持円盤                      ６  円錐突起
７  バランス錘                    ８  位置決め固定ジグ
１０  誘導加熱コイル体            １５  被焼入軸体
１６  軸部                        １７  突出部
【図１】
0003691547.tif 000002
【図２】
0003691547.tif 000003
【図３】
0003691547.tif 000004
【図４】
0003691547.tif 000005
【図５】
0003691547.tif 000006