(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に雌ねじ部が形成され、且つ前記雌ねじ部に近接する外周面に雄ねじ部が形成された略円筒状のねじ部材の熱処理装置であって、
前記雄ねじ部を所定温度に加熱して焼もどし処理を施す加熱手段と、
前記加熱手段によって雄ねじ部が加熱される際、前記雌ねじ部に冷却液を吐出して該雌ねじ部を冷却する冷却機構と、
前記ねじ部材の焼もどし処理が施される部分に対して前記冷却液が進入することを阻止するリング体と、
を備え、
前記ねじ部材の内壁面には係合段部が形成され、前記リング体は、雌ねじ部に冷却液を吐出する冷却ノズルと非接触状態で前記ねじ部材の前記係合段部によって保持されることを特徴とするねじ部材の熱処理装置。
【請求項２】
内周面に雌ねじ部が形成され、且つ前記雌ねじ部に近接する外周面に雄ねじ部が形成された略円筒状のねじ部材に焼入れ処理を施す工程と、
冷却液を前記雌ねじ部に吐出して該雌ねじ部を冷却するとともに加熱手段によって前記雄ねじ部を所定温度に加熱し、リング体を介して前記冷却液が加熱部位に進入することを阻止された状態で前記雄ねじ部に対し焼もどし処理を施す工程と、
を有し、
前記ねじ部材の内壁面には係合段部が形成され、前記リング体は、雌ねじ部に冷却液を吐出する冷却ノズルと非接触状態で前記ねじ部材の前記係合段部によって保持されることを特徴とするねじ部材の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内周面に雌ねじ部が形成され、且つ前記雌ねじ部に近接する外周面に雄ねじ部が形成された略円筒状のねじ部材の熱処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、図６に示されるように、内周面の所定範囲に螺旋状のボール転動溝１が形成されるとともに、前記ボール転動溝１に近接する外周部に雄ねじ部２が形成されたねじ部材３が知られている。
【０００３】
このねじ部材３の熱処理方法を概略説明すると、まず、加熱装置によって前記ねじ部材３を高温に加熱した後、前記熱膨張したねじ部材３を冷却装置によって急冷して硬化させる焼入れ処理を施し、続いて、外周部に形成された雄ねじ部２を再加熱する焼もどし処理を行っている。
【０００４】
この場合、前記焼もどし処理は、図６に示される誘導加熱コイル４によってねじ部材３の外周部に形成された雄ねじ部２に対してのみ行われ、内周面に形成されたボール転動溝１には焼もどし処理がされないように冷却ノズル５の複数の冷却液吐出孔６から前記ボール転動溝１に向かって冷却液を吐出して該ボール転動溝１を冷却している。
【０００５】
なお、前記誘導加熱コイル４には高周波電源７が接続され、前記ねじ部材３が載置される載置台８を図示しないモータの駆動作用下に回転させ、誘導加熱コイル４によって雄ねじ部２を一様に加熱して焼もどし処理を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記焼もどし処理では、冷却ノズル５から吐出された冷却液の一部が螺旋状にねじ溝が切られたボール転動溝１に沿って上方に流動し、前記流動する冷却液によって誘導加熱される雄ねじ部２の内周面９が冷却されてしまうという不都合がある。
【０００７】
すなわち、ねじ部材３の内壁面が平坦な場合、冷却ノズル５から吐出された冷却液はねじ部材３の上方に流動することなく平坦な内壁面に沿って下方側に自然に落下してしまうが、冷却液の吐出される部位にねじ溝（ボール転動溝１）が刻設されていると前記冷却液が前記ねじ溝に沿って巻き上げられてしまうからである。この結果、ねじ部材３の焼もどし処理が施される部分が冷却され、円周状に加熱むらが発生するという不都合がある。
【０００８】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、焼もどし処理が施される雄ねじ部が冷却液によって冷却されるのを防止して加熱むらの発生を防止することが可能なねじ部材の熱処理方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、内周面に雌ねじ部が形成され、且つ前記雌ねじ部に近接する外周面に雄ねじ部が形成された略円筒状のねじ部材の熱処理装置であって、
前記雄ねじ部を所定温度に加熱して焼もどし処理を施す加熱手段と、
前記加熱手段によって雄ねじ部が加熱される際、前記雌ねじ部に冷却液を吐出して該雌ねじ部を冷却する冷却機構と、
前記ねじ部材の焼もどし処理が施される部分に対して前記冷却液が進入することを阻止するリング体と、
を備え、
前記ねじ部材の内壁面には係合段部が形成され、前記リング体は、雌ねじ部に冷却液を吐出する冷却ノズルと非接触状態で前記ねじ部材の前記係合段部によって保持されることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明は、内周面に雌ねじ部が形成され、且つ前記雌ねじ部に近接する外周面に雄ねじ部が形成された略円筒状のねじ部材に焼入れ処理を施す工程と、
冷却液を前記雌ねじ部に吐出して該雌ねじ部を冷却するとともに加熱手段によって前記雄ねじ部を所定温度に加熱し、リング体を介して前記冷却液が加熱部位に進入することを阻止された状態で前記雄ねじ部に対し焼もどし処理を施す工程と、
を有し、
前記ねじ部材の内壁面には係合段部が形成され、前記リング体は、雌ねじ部に冷却液を吐出する冷却ノズルと非接触状態で前記ねじ部材の前記係合段部によって保持されることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、まず、内周面に雌ねじ部が形成され、且つ前記雌ねじ部に近接する外周面に雄ねじ部が形成された略円筒状のねじ部材に対して焼入れ処理を行う。続いて、冷却液を前記雌ねじ部に吐出して該雌ねじ部が冷却された状態で加熱手段によって前記雄ねじ部を所定温度に再び加熱し、該雄ねじ部に対して焼もどし処理を行う。その際、雌ねじ部に冷却液を吐出する冷却ノズルと非接触状態で前記ねじ部材の内壁面に形成された係合段部にリング体が保持され、前記リング体によって前記冷却液が加熱部位に進入することが阻止される。この結果、加熱むらを発生させることなく、雄ねじ部に対して焼もどし処理を施すことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るねじ部材の熱処理方法についてこれを実施するための装置との関連で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る熱処理装置の概略構成図である。
【００１５】
この熱処理装置１０は、予め、浸炭焼入れが施されたねじ部材１２の所定部位に対して焼もどし処理を行うためのものである。略円筒状を呈するねじ部材１２は、図２に示されるように、図示しない複数のボールが循環するボール転動溝（雌ねじ部）１４がその内周面の所定範囲にわたって形成され、前記ボール転動溝１４に近接する外周部の一端部には雄ねじ部１６が形成される。また、前記雄ねじ部１６とボール転動溝１４との間の内周部分には、ボール転動溝１４の終端部に連続する係合段部１８が形成される。
【００１６】
熱処理装置１０は、基台部２０と、前記基台部２０に所定間隔離間して立設する一組のガイドシャフト２２ａ、２２ｂと、前記基台部２０に固設されたシリンダ２４と、前記シリンダ２４の駆動作用下に進退動作するピストンロッド２６の一端部に連結され、前記ガイドシャフト２２ａ、２２ｂに沿って矢印ＸまたはＹ方向に変位する支持板２８と、前記支持板２８に回転軸３０を介して回転自在に軸支されるワーク保持用治具３２と、前記支持板２８の一端部に連結された固定板３４を介して該支持板２８に固設されるモータ３６と、モータ軸に連結される第１プーリ３８ａとワーク保持用治具３２の回転軸３０に連結される第２プーリ３８ｂとの間に懸架され、前記モータ３６の回転力をワーク保持用治具３２に伝達するタイミングベルト４０とを含む。
【００１７】
この場合、前記ワーク保持用治具３２の上面部に保持されるねじ部材１２は、モータ３６の駆動作用下に回転軸３０を中心として所定方向に回転するとともに、シリンダ２４の駆動作用下に矢印ＸまたはＹ方向に変位自在に設けられる。なお、前記ワーク保持用治具３２には、後述する冷却ノズル４２から吐出された冷却液を外部に排出するための排出孔４４が穿孔されている。
【００１８】
さらに、熱処理装置１０は、ねじ部材１２の外周部に沿って囲繞するように形成され、前記外周部に設けられた雄ねじ部１６を加熱する誘導加熱コイル（加熱手段）４６と、前記誘導加熱コイル４６に所定の電圧を印加する変成器４８と、前記ねじ部材１２の内周面に形成されたボール転動溝１４に冷却液を吐出して前記ボール転動溝１４を冷却する冷却機構５０と、ねじ部材１２の内周面に形成された係合段部１８に係合し、前記ボール転動溝１４に吐出された冷却液が内周面５２側に向かって流動することを防止するリング体５４とを有する。
【００１９】
前記リング体５４は、図３に示されるように、円筒部５６と、前記円筒部５６の底面部に一体的に形成され、外部に向かって突出する環状突起部５８とから構成される。リング体５４の環状突起部５８とねじ部材１２の係合段部１８とが係合することにより、該リング体５４がねじ部材１２の孔部内に支持される。この場合、高周波加熱される雄ねじ部１６の熱量がリング体５４を介して冷却ノズル４２に伝達されるのを防止するために、前記円筒部５６の内周面と冷却ノズル４２の外周面とは非接触状態で支持されている。
【００２０】
前記冷却機構５０は、複数の冷却液吐出孔６０が画成され、図示しない固定手段によって所定位置に固定される冷却ノズル４２と、冷却液貯留槽６２に貯留された冷却液を吸引して前記冷却ノズル４２に供給するポンプ６４と、前記冷却ノズル４２とポンプ６４との間に設けられ、冷却ノズル４２に供給される冷却液の流量を調節するニードルバルブ６６および供給される冷却液の流量を計測する流量計６８とを有する。
【００２１】
本発明の実施形態に係る熱処理装置１０は基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果について説明する。
【００２２】
まず、固体浸炭法、液体浸炭法、ガス浸炭法等のいずれかの方法を用いてねじ部材１２に対して浸炭焼入れ処理を施し、該ねじ部材１２の表層面を硬化させる。
【００２３】
次に、前記浸炭焼入れ処理工程が終了した後、図１に示す熱処理装置１０によって焼もどし処理を行う工程について説明する。
【００２４】
前記浸炭焼入れ処理が施されたねじ部材１２をワーク保持用治具３２に固定した後、シリンダ２４の駆動作用下に支持板２８を矢印Ｙ方向に沿って上昇させ、ねじ部材１２の外周部に形成された雄ねじ部１６と誘導加熱コイル４６とが相互に対向する位置までワーク保持用治具３２を前記支持板２８と一体的に変位させる（図１参照）。
【００２５】
続いて、変成器４８を付勢して誘導加熱コイル４６に所定の電圧を印加し該誘導加熱コイル４６を発熱させるとともに、ポンプ６４を付勢して冷却ノズル４２に冷却液を供給し、ねじ部材１２の内周面に画成されたボール転動溝１４に冷却液吐出孔６０を介して冷却液を吐出する。さらに、モータ３６を駆動し、タイミングベルト４０を介してワーク保持用治具３２を所定方向に回転させる。前記モータ３６の駆動作用下にねじ部材１２が回転軸３０を中心として所定方向に回転しながら、誘導加熱コイル４６によって雄ねじ部１６が所定温度に加熱されて焼もどし処理が行われる。
【００２６】
この場合、ねじ部材１２の内周面に画成されたボール転動溝１４が冷却液によって冷却され、前記ボール転動溝１４に沿って焼もどし処理が施される部位に向かって流動しようとする冷却液は、係合段部１８に係合するリング体５４が障害となって前記焼もどし部位に対する進入が阻止される。従って、焼もどし処理が施される雄ねじ部１６の内周面が冷却液によって冷却されることがないため、前記焼もどし部位に円周状からなる加熱むらの発生を防止することができる。
【００２７】
ここで、ねじ部材１２の焼もどし処理を行う際、前記リング体５４を用いた場合と用いない場合とにおける前記焼もどし部位の表層の硬度の比較結果を図４Ａに示す。
【００２８】
なお、図４Ａにおける硬度はビッカース硬度（Ｈｖ）で表示され、焼もどし処理に対する誘導加熱コイル４６の加熱温度を摂氏６６０度、加熱時間を４秒に設定した。また、図４Ａ中、焼もどし処理が施される雄ねじ部１６において、最もボール転動溝１４に近接する第１部位を○で示し、順に、第２部位を△、第３部位を◇、第４部位を□でそれぞれ示す（図４Ｂ参照）。
【００２９】
図４Ａから諒解されるように、例えば、第４部位□では、リング体５４を用いた場合の硬度が約３５０でほぼ一定しているのに対し、前記リング体５４を用いない場合には、高周波加熱された第４部位□が冷却水によって冷却されるため、前記第４部位□の硬度が３５０〜５００の範囲でばらついている。従って、リング体５４を用いない場合、第４部位□には、ねばり強さを増大させる焼もどし処理が行われることなく、焼入れ処理が行われて硬度が増大するため、もろくなるという不都合がある。
【００３０】
次に、図３に示すリング体５４の変形例を図５Ａ〜図５Ｅに示す。
【００３１】
図５Ａではリング体７０を平板状に形成し、図５Ｂでは、冷却ノズル４２に環状溝７２を画成して前記環状溝７２を囲繞するようにリング体７４を形成し、図５Ｃではリング体７６の下部側の冷却ノズル４２に環状突起部７８を形成し、図５Ｄではリング体８０より下部側に位置し、複数の冷却液吐出孔６０が画成された冷却ノズル４２の部分を拡径して形成し、図５Ｅではテーパ状に形成された冷却ノズル４２に対応するテーパ面をリング体８２の内周面に形成している。このように、リング体および冷却ノズルを種々の形状に形成することにより、焼もどし処理が施される部位に冷却液が進入することが確実に阻止される。この結果、雄ねじ部１６に焼もどし処理が施されることにより、前記雄ねじ部１６のねばり強さを増大させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るねじ部材の熱処理方法および装置によれば、以下の効果が得られる。
【００３３】
すなわち、ねじ部材の雄ねじ部に対して焼もどし処理を行う際、リング体によって前記焼もどし部位が冷却されるのを阻止することができる。この結果、加熱むらを発生させることなく、雄ねじ部に対して焼もどし処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す熱処理装置の要部拡大図である。
【図３】ねじ部材の焼もどし処理が施される部位に対する冷却液の進入を阻止するためのリング体の斜視図である。
【図４】図４Ａは、リング体を用いてねじ部材の所定部位に熱処理を施した場合と前記リング体を用いない場合における焼きもどし部位の表層の硬度を比較した説明図、図４Ｂは、熱処理されたねじ部材の所定部位を示す説明図である。
【図５】図５Ａ〜５Ｅは、それぞれ、リング体の変形例を示す断面図である。
【図６】従来技術に係るねじ部材の熱処理方法の説明図である。
【符号の説明】
１０…熱処理装置                  １２…ねじ部材
１４…ボール転動溝                １６…雄ねじ部
１８…係合段部                    ２４…シリンダ
２８…支持板                      ３２…ワーク保持用治具
３６…モータ                      ４２…冷却ノズル
４４…排出孔                      ４６…誘導加熱コイル
５０…冷却機構                    ５２…内周面
５４、７０、７４、７６、８０、８２…リング体
５６…円筒部                      ５８…環状突起部
６０…冷却液吐出孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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