(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波加熱装置に用いられる冷却機構において、高周波加熱コイルでワークの加熱を開始する前に冷却ジャケットから冷却液の噴射を開始し、高周波加熱コイルによるワークの加熱の開始と同時、加熱の開始前又は加熱の開始後に冷却液の噴射を停止する第１噴射を行い、これにより第１噴射完了時点での冷却ジャケット内の冷却液の残量を毎回一定とし、第１噴射の停止から一定時間が経過した時点で前記高周波加熱コイルによって加熱されたワークを冷却するために第２噴射を行うようになっていることを特徴とする高周波焼入装置に用いられる冷却機構。
【請求項２】
ワークを加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルで加熱されたワークに冷却液を噴射する冷却機構とを具備しており、前記冷却機構は、高周波加熱コイルでワークの加熱を開始する前に冷却ジャケットから冷却液の噴射を開始し、高周波加熱コイルによるワークの加熱の開始と同時、加熱の開始前又は加熱の開始後に冷却液の噴射を停止する第１噴射を行い、これにより第１噴射完了時点での冷却ジャケット内の冷却液の残量を毎回一定とし、第１噴射の停止から一定時間が経過した時点で前記高周波加熱コイルによって加熱されたワークを冷却するために第２噴射を行うようになっていることを特徴とする高周波焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波焼入に用いられる高周波焼入装置の冷却機構と、この冷却機構を用いた高周波焼入装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の高周波焼入装置は、ワークを加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルで加熱されたワークに冷却液を噴射して冷却する冷却機構とを有している。このうち、冷却機構は、ワークに臨んで設けられる冷却ジャケットと、この冷却ジャケットに冷却液を供給するポンプ等の供給手段と、前記冷却ジャケットと供給手段との間を接続する配管とを有している。
【０００３】
ワークは、高周波加熱コイルによる加熱を受けた後、冷却ジャケットから噴射される冷却液を受けることによって高周波焼入が施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高周波焼入装置には、以下のような問題点がある。まず、冷却液を噴射した冷却ジャケット内に残っている冷却液は、時間が経過するに従って減少する。このため、ワークのセット、加熱、冷却という一連のワークに対する高周波焼入の加工サイクルが一定であれば、ワークの加熱終了の時点で冷却ジャケット内に残っている冷却液は常に一定である。ところが、手作業によってワークをセットするため、セットに要する時間にバラツキがあり、ワークの加熱終了の時点で、冷却ジャケット内に残っている冷却液は一定にはならない。
【０００５】
冷却ジャケット内に残っている冷却液の量がランダムであると、加熱が終了してからすぐにポンプ等の供給手段を起動したとしても、実際にワークに冷却液が噴射されるまでのタイムラグはランダムになる。例えば、直径が６〜１０ｍｍ程度の細物とよばれるワークであれば、前記タイムラグが５／１００秒ずれると、高周波焼入によって形成される硬化層の深さがずれてくる。これは、細物は体積が小さいため、ワークに残る熱によって加熱が進行する度合いが大きいためである。
【０００６】
本発明は、例えば手作業によってワークをセットするように、加工サイクルが一定でない高周波焼入にも対応することができる高周波焼入装置に用いられる冷却機構及びこの冷却機構を用いた高周波焼入装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高周波焼入装置に用いられる冷却機構は、高周波加熱装置に用いられる冷却機構であって、高周波加熱コイルでワークの加熱を開始する前に冷却ジャケットから冷却液の噴射を開始し、高周波加熱コイルによるワークの加熱の開始と同時、加熱の開始前又は加熱の開始後に冷却液の噴射を停止する第１噴射を行い、これにより第１噴射完了時点での冷却ジャケット内の冷却液の残量を毎回一定とし、第１噴射の停止から一定時間が経過した時点で前記高周波加熱コイルによって加熱されたワークを冷却するために第２噴射を行うようになっている。
【０００８】
また、本発明に係る高周波焼入装置は、ワークを加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルで加熱されたワークに冷却液を噴射する冷却機構とを具備しており、前記冷却機構は、高周波加熱コイルでワークの加熱を開始する前に冷却ジャケットから冷却液の噴射を開始し、高周波加熱コイルによるワークの加熱の開始と同時、加熱の開始前又は加熱の開始後に冷却液の噴射を停止する第１噴射を行い、これにより第１噴射完了時点での冷却ジャケット内の冷却液の残量を毎回一定とし、第１噴射の停止から一定時間が経過した時点で前記高周波加熱コイルによって加熱されたワークを冷却するために第２噴射を行うようになっている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置の冷却機構と高周波加熱コイルとの作動サイクルを示すタイムチャート、図２は本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置の概略的構成図である。
【００１０】
本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置は、ワークＷを支持するワーク支持機構（図示省略）と、このワーク支持機構で支持されたワークＷを高周波加熱する高周波加熱コイル２００と、この高周波加熱コイル２００で加熱されたワークＷを冷却する冷却機構１００とを有している。
【００１１】
前記ワーク支持機構は、細物とよばれる直径が６〜１０ｍｍ程度のシャフト状のワークＷの両端を支持するとともに、ワークＷを回転するように構成されている。ここで、ワークＷを回転させるのは、ワークＷの加熱が均一に行われるようにするためである。
【００１２】
また、前記高周波加熱コイル２００は、一般的に半開放鞍型コイルと称されるものであり、ワークＷの上半分に覆いかぶさるようにセットされる。この高周波加熱コイル２００に図外の高周波電源から高周波電流が供給されることで、ワークＷが加熱されるのである。
【００１３】
さらに、本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置の主要部分を構成する冷却機構１００は、従来と同様に、ワークＷを挟んで設けられる一対の冷却ジャケット１１０と、この冷却ジャケット１１０に冷却液を供給するポンプ等の供給手段１２０と、前記冷却ジャケット１１０と供給手段１２０との間を接続する配管１３０とを有している。
【００１４】
前記冷却ジャケット１１０は、略箱型に形成されており、ワークＷに向かい合い面には冷却液が噴射される多数個の噴射孔が開設されている。また、この冷却ジャケット１１０の内部には、供給された冷却液の噴射孔に向かう流れを均一にするとともに、噴射孔から噴射される冷却液の圧力を均一にするための均圧板が設けられている。
【００１５】
前記供給手段１２０としては、ポンプの他に、前記冷却ジャケット１１０より高い位置に設けられた貯留タンクが挙げられる。この貯留タンクを用いたものは、水頭の差を利用して冷却液を冷却ジャケット１１０から噴射させるのである。なお、この供給手段１２０は、上述のもの以外であっても、冷却ジャケット１１０から冷却液を噴射させることができるものであればその種類は問わない。
【００１６】
また、前記配管１３０には、ソレノイドバブル１３１が設けられている。すなわち、ソレノイドバルブ１３１を開閉することによって、冷却液の噴射を制御するのである。
【００１７】
このように構成された冷却機構１００の作動サイクルを高周波加熱コイル２００の作動サイクルととに図１を参照しつつ説明する。なお、この場合、ワーク支持機構へのワークＷのセットは手作業で行うものとする。
まず、ワークＷを０〜Ｔ１  の間にワーク支持機構にセットする。この０〜Ｔ１  の時間は、ワークＷをワーク支持機構にセットするのに充分な時間とする。
【００１８】
次に、Ｔ1 〜Ｔ２の間、すなわちワークＷの高周波加熱が開始される前に冷却液を噴射する第１噴射Ａを行う。この第１噴射Ａは、ワークＷに対して冷却液を噴射することを目的とするのではなく、第１噴射Ａを完了した時点で冷却ジャケット１１０内の冷却液の残量を毎回一定するために行われるものである。後述する第２噴射Ｂの終了時点から次に焼入すべきワークＷのセット完了時点までの間冷却ジャケット１１０内の冷却液はその噴射口から漏れだし、その残量は一定速度で減少する。ところが、ワークＷ高周波加熱が開始される前に冷却液が冷却ジャケット１１０内に供給されて第１噴射Ａが行われることから、ワークセット時間０〜Ｔ１にバラツキがあっても、第１噴射Ａを完了した時点で冷却ジャケット１１０内の冷却液の残量は常に一定となる。従って、この第１噴射Ａでは、後述する第２噴射Ｂのように、ワークＷに冷却液が当たるようにする必要はない。ただし、第１噴射Ａと第２噴射Ｂとで噴射の勢いを変えることは、供給手段１２０の負担になるので、第１噴射Ａと第２噴射Ｂとの噴射の勢いを同じようにする方が望ましい。
【００１９】
第１噴射Ａの終了と同時、すなわちＴ２  になった時点で高周波加熱コイル２００によるワークＷの加熱を開始する。なお、この高周波加熱コイル２００によるワークＷの加熱時間は、Ｔ２  〜Ｔ３  であるとする。
【００２０】
次に、ワークＷの加熱の終了と同時、すなわちＴ3 になった時点で第２噴射Ｂを行い、ワークＷを冷却する。ここで、第１噴射Ａの終了時点から第２噴射Ｂの開始までの時間（Ｔ2 〜Ｔ3 ）は、ワークＷの加熱時間であるから、同じワークＷである限り一定である。しかも、上述した通り、第１噴射Ａの終了時点で冷却ジャケット１１０内の冷却液の残量は第１噴射Ａにより常に一定である。このため、第２噴射Ｂの開始時点（Ｔ3 ）において、冷却ジャケット１１０の内部に残留している冷却液の量は、毎回同じである。従って、第２噴射Ｂのために供給手段１２０を起動してから実際に冷却液がワークＷに噴射されるまでの時間も毎回一定になる。
【００２１】
第２噴射ＢがＴ４  において終了してから、次の第１噴射Ａが開始されるＴ５  までの間にワークＷをワーク支持機構から取り外し、新たなワークＷをセットする。そして、次の第１噴射ＡがＴ５  から開始される。そして、Ｔ６  から新たなワークＷの高周波加熱コイル１１０よる加熱が開始される。
【００２２】
このような作動サイクルを繰り返すことでワークＷの高周波焼入を行う。
【００２３】
ここで、従来のものと比較すると本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置の方が以下の点で優れている。
まず、従来のように第１噴射Ａを行わず、ワークＷのワーク支持機構へのセットを手作業で行うと、熟練したオペレータでもセットに要する時間は毎回異なったものとなる。このため、前回の冷却液の噴射、すなわち前回のワークＷを冷却するための冷却液の噴射から今回のワークＷを冷却するための冷却液の噴射までの時間は異なるものとなる。これは、ワークＷを冷却するための冷却液の噴射のために供給手段を起動してから実際に冷却液がワークＷに噴射されるまでの時間が異なることを意味している。
【００２４】
しかし、本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置では、第１噴射Ａを行うことと、第１噴射Ａの終了から第２噴射Ｂの開始までの時間は毎回一定になるから従来のような問題は生じないのである。
【００２５】
なお、上述した実施の形態では、第１噴射Ａの終了と高周波加熱コイル１１０による加熱の開始とを同時としたが、ワークＷの種類によっては、第１噴射Ａの開始後又は開始前から加熱を行うようにしてもよい。ただし、その場合でも、第１噴射Ａの終了から第２噴射Ｂの開始までに要する時間は常に一定とすることが重要である。
【００２６】
また、上述した実施の形態では、加熱の終了と第２噴射Ｂの開始とを同時としたが、ワークＷの種類によっては、加熱の終了前又は終了後に第２噴射Ｂを開始するようにしてもよい。ただし、その場合でも、第１噴射Ａの終了から第２噴射Ｂの開始までに要する時間は常に一定とすることが重要である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る高周波焼入装置に用いられる冷却機構は、高周波加熱装置に用いられる冷却機構であって、高周波加熱コイルでワークの加熱を開始する前に冷却ジャケットから冷却液の噴射を開始し、高周波加熱コイルによるワークの加熱の開始と同時、加熱の開始前又は加熱の開始後に冷却液の噴射を停止する第１噴射を行い、これにより第１噴射完了時点での冷却ジャケット内の冷却液の残量を毎回一定とし、第１噴射の停止から一定時間が経過した時点で前記高周波加熱コイルによって加熱されたワークを冷却するために第２噴射を行うようになっている。
【００２８】
例えば、従来のように第１噴射を行わず、ワークのワーク支持機構へのセットを手作業で行うと、熟練したオペレータでもセットに要する時間は毎回異なったものとなる。このため、前回の冷却液の噴射、すなわち前回のワークを冷却するための冷却液の噴射から今回のワークを冷却するための冷却液の噴射までの時間は異なるものとなる。これは、ワークを冷却するための冷却液の噴射のために供給手段を起動してから実際に冷却液がワークに噴射されるまでの時間が異なることを意味している。しかしながら、本発明に係る高周波焼入装置では、第１噴射を行うことと、第１噴射の終了から第２噴射の開始までの時間は毎回一定になるから、供給手段を起動してから実際に冷却液がワークに噴射されるまでの時間は常に一定になる。
【００２９】
このため、供給手段を起動してから実際に冷却液がワークに噴射されるまでの時間が５／１００秒ずれると、高周波焼入によって形成される硬化層の深さがずれてくるような直径が６〜１０ｍｍ程度の細物とよばれるワークであっても、正確な硬化層を形成することができる。
【００３０】
また、本発明に係る高周波焼入装置は、ワークを加熱する高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルで加熱されたワークに冷却液を噴射する冷却機構とを具備しており、前記冷却機構は、高周波加熱コイルでワークの加熱を開始する前に冷却ジャケットから冷却液の噴射を開始し、高周波加熱コイルによるワークの加熱の開始と同時、加熱の開始前又は加熱の開始後に冷却液の噴射を停止する第１噴射を行い、これにより第１噴射完了時点での冷却ジャケット内の冷却液の残量を毎回一定とし、第１噴射の停止から一定時間が経過した時点で前記高周波加熱コイルによって加熱されたワークを冷却するために第２噴射を行うようになっている。
【００３１】
従って、この高周波焼入装置も上述したのと同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置の冷却機構と高周波加熱コイルとの作動サイクルを示すタイムチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置の概略的構成図である。
【符号の説明】
１００  冷却機構
Ａ      第１噴射
Ｂ      第２噴射
【図１】
0003545265.tif 000002
【図２】
0003545265.tif 000003