(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク（１０）の本体部（１１）の端部（１１ａ）から突出する突出部（１２）を高周波誘導加熱によって加熱して、焼き戻しを行う焼き戻し方法であって、
前記突出部（１２）の前記本体部（１１）側となる一端側（Ａ）の位置で、高周波誘導加熱用のコイル（１１０）によって前記一端側（Ａ）を所定温度まで加熱させ、
次に、前記突出部（１２）の前記一端側（Ａ）とは反対側となる他端側（Ｂ）の位置で、前記コイル（１１０）によって前記他端側（Ｂ）を前記所定温度まで加熱させた後に、
前記一端側（Ａ）の位置で、前記コイル（１１０）によって前記一端側（Ａ）を加熱させ、前記一端側（Ａ）、前記他端側（Ｂ）、および前記一端側（Ａ）と前記他端側（Ｂ）との中間部（Ｃ）を前記所定温度で所定時間以上、加熱保持することを特徴とする焼き戻し方法。
【請求項２】
前記コイル（１１０）を、前記一端側（Ａ）から前記他端側（Ｂ）へ、更に前記他端側（Ｂ）から前記一端側（Ａ）へ移動させて前記加熱および前記加熱保持することを特徴とする請求項１に記載の焼き戻し方法。
【請求項３】
前記コイル（１１０）を２つ準備して、
前記２つのコイル（１１１、１１２）のうち、１つのコイル（１１１）を前記一端側（Ａ）に配置し、他のコイル（１１２）を前記他端側（Ｂ）に配置し、
前記２つのコイル（１１１、１１２）の出力を調整しながら、前記加熱、および前記加熱保持することを特徴とする請求項１に記載の焼き戻し方法。
【請求項４】
前記コイル（１１０）を２つ準備して、
前記２つのコイル（１１１、１１２）のうち、１つのコイル（１１１）を前記一端側（Ａ）に配置し、他のコイル（１１２）を前記他端側（Ｂ）に配置し、
前記２つのコイル（１１１、１１２）を交互に作動させて、前記加熱、および前記加熱保持することを特徴とする請求項１に記載の焼き戻し方法。
【請求項５】
ワーク（１０）の本体部（１１）の端部（１１ａ）から突出する突出部（１２）を高周波誘導加熱によって加熱して、焼き戻しを行う焼き戻し装置であって、
前記突出部（１２）を加熱する高周波誘導加熱用のコイル（１１０）と、
前記突出部（１２）の前記本体部（１１）側となる一端側（Ａ）の位置で、前記コイル（１１０）によって前記一端側（Ａ）を所定温度まで加熱させ、次に、前記突出部（１２）の前記一端側（Ａ）とは反対側となる他端側（Ｂ）の位置で、前記コイル（１１０）によって前記他端側（Ｂ）を前記所定温度まで加熱させた後に、前記一端側（Ａ）の位置で、前記コイル（１１０）によって前記一端側（Ａ）を加熱させ、前記一端側（Ａ）、前記他端側（Ｂ）、および前記一端側（Ａ）と前記他端側（Ｂ）との中間部（Ｃ）を前記所定温度で所定時間以上、加熱保持するように制御する制御部（１４０）とを備えることを特徴とする焼き戻し装置。
【請求項６】
前記コイル（１１０）を前記突出部（１２）の突出方向に移動させる移動部（１２０）を備え、
前記制御部（１４０）は、前記移動部（１２０）によって、前記コイル（１１０）を、前記一端側（Ａ）から前記他端側（Ｂ）へ、更に前記他端側（Ｂ）から前記一端側（Ａ）へ移動させて前記加熱および前記加熱保持することを特徴とする請求項５に記載の焼き戻し装置。
【請求項７】
前記コイル（１１０）は、２つ設けられており、
前記２つのコイル（１１１、１１２）のうち、１つのコイル（１１１）が前記一端側（Ａ）に配置され、他のコイル（１１２）が前記他端側（Ｂ）に配置され、
前記制御部（１４０）は、前記２つのコイル（１１１、１１２）の出力を調整しながら、前記加熱、および前記加熱保持することを特徴とする請求項５に記載の焼き戻し装置。
【請求項８】
前記コイル（１１０）は、２つ設けられており、
前記２つのコイル（１１１、１１２）のうち、１つのコイル（１１１）が前記一端側（Ａ）に配置され、他のコイル（１１２）が前記他端側（Ｂ）に配置され、
前記制御部（１４０）は、前記２つのコイル（１１１、１１２）を交互に作動させて、前記加熱、および前記加熱保持することを特徴とする請求項５に記載の焼き戻し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材ワークの焼入れを実施した後に行う焼き戻し方法、および焼き戻し装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の焼き戻し装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の焼き戻し装置では、カップ状部（マウス部）の底部から軸方向に延びる軸部（ステム部）の焼き戻しを行う装置となっている。そして、軸部の付根部側となるカップ状部近傍に加熱コイルが配置され、コイルは軸部の付根部側から先端部側へ一方向に移動されるようになっている。コイルの移動速度は、軸部の付根部側で遅く、また、先端部側で速くなるように制御される。
【０００３】
軸部の付根部は、加熱しても熱マスの大きなカップ状部への熱伝導を伴い、温度上昇しにくい部位となっているが、上記のようにコイルの移動速度を付根部側で遅くすることで、付根部側の加熱が充分に行われて、軸部の付根部、中間部、および先端部が均一に昇温されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３１３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的に、焼き戻し処理においては、対象部位を均一に加熱させた後、所定時間だけその温度で保持することが重要とされている。上記特許文献１の焼き戻し装置では、上記のように軸部の各部を均一な温度に加熱することは記載されているが、その後に、どのように温度保持するのか明確な記載はない。
【０００６】
そこで、本出願人は引用文献１に基づいて焼き戻し処理を実施してみた。すると、軸部の付根部側を加熱した後に、コイルを軸部の先端部側に移動させることから、付根部側の熱はカップ状部に伝わり、温度低下していってしまうという結果となった。よって、上記特許文献１の焼き戻し装置では、軸部全体を加熱した後に、その温度で所定時間保持することが難しく、効果的な焼き戻しができないということが解った。このことから、温度低下しやすい付根部においては、予め余分に加熱しておくことが必要と考えられるが、このような場合では加熱時の時間が長くなり、生産性の悪い熱処理となってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、短時間での加熱と確実な温度保持とを可能とする焼き戻し方法、および焼き戻し装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
本発明では、ワーク（１０）の本体部（１１）の端部（１１ａ）から突出する突出部（１２）を高周波誘導加熱によって加熱して、焼き戻しを行う焼き戻し方法であって、
突出部（１２）の本体部（１１）側となる一端側（Ａ）の位置で、高周波誘導加熱用のコイル（１１０）によって一端側（Ａ）を所定温度まで加熱させ、
次に、突出部（１２）の一端側（Ａ）とは反対側となる他端側（Ｂ）の位置で、コイル（１１０）によって他端側（Ｂ）を所定温度まで加熱させた後に、
一端側（Ａ）の位置で、コイル（１１０）によって一端側（Ａ）を加熱させ、一端側（Ａ）、他端側（Ｂ）、および一端側（Ａ）と他端側（Ｂ）との中間部（Ｃ）を所定温度で所定時間以上、加熱保持することを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、突出部（１２）の一端側（Ａ）においては、本体部（１１）に熱が移動して温度上昇しにくい、あるいは温度低下しやすい部位となっているが、突出部（１２）の一端側（Ａ）をまず加熱した後に、他端側（Ｂ）を加熱し、更に、一端側（Ａ）で加熱保持するようにしているので、一端側（Ａ）の温度を上昇させた後の温度低下を抑制して、確実に加熱保持することができる。よって、一端側（Ａ）を予め余分に加熱しておくというような必要がなく、短時間での加熱と安定した加熱保持とが可能となる。
【００１１】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態における焼き戻し装置を示す概略図である。
【図２】突出部における温度変化を示すタイムチャートである。
【図３】第２実施形態における焼き戻し装置を示す概略図である。
【図４】第３実施形態における焼き戻し装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１４】
（第１実施形態）
第１実施形態の焼き戻し装置１００の構成について、図１を用いて説明する。まず、焼き戻し処理の対象となるワークは、例えば、燃料噴射装置（インジェクタ）に燃料を圧送する燃料ポンプのハウジング１０である。ハウジング１０は、鋼材から形成されており、本体部１１と、本体部１１の端部１１ａから突出する突出部１２とを備えている。突出部１２の外周には、インジェクタへの燃料通路となる配管を接続するための雄ねじ１２ａが形成されている。ハウジング１０は、まず、所定の条件で全体が焼入れ処理された後に、雄ねじ１２ａにおける靭性低下に伴う遅れ破壊を防止するために、本焼き戻し装置１００によって、突出部１２のみが焼き戻し処理されるようになっている。
【００１５】
尚、突出部１２については、突出方向における３つの代表部位を以下のように定義しておく。即ち、突出部１２の本体部１１側を一端側Ａとする。また、一端側Ａとは反対側であって突出部１２の先端側を他端側Ｂとする。更に、一端側Ａと他端側Ｂとの間を中間部Ｃとする。
【００１６】
焼き戻し装置１００は、コイル１１０、移動部１２０、高周波電源１３０、および制御部１４０等を備えており、高周波誘導加熱によって突出部１２を焼き戻しするようになっている。
【００１７】
コイル１１０は、突出部１２を加熱する加熱手段であり、突出部１２を取り巻くように形成され、高周波電源１３０から電流供給されるようになっている。コイル１１０が配置される基本位置は、突出部１２の一端側Ａに対応する位置となっている。
【００１８】
移動部１２０は、コイル１１０を移動させる移動手段であり、１回の焼き戻し処理において、図示しないアクチュエータ等によって、コイル１１０を基本位置から突出部１２の突出方向、即ち、一端側Ａから他端側Ｂへ、更には他端側Ｂから一端側Ａに移動させるようになっている。
【００１９】
高周波電源１３０は、コイル１１０に電力供給する電源部である。高周波電源１３０は、コイル１１０に供給する電力値（電流値）を変更することが可能となっている。
【００２０】
制御部１４０は、移動部１２０と、高周波電源１３０（コイル１１０）との作動を制御する制御手段である。制御部１４０は、移動部１２０を作動させて、コイル１１０の位置を、一端側Ａと他端側Ｂとの間で変更させるようになっている。また、制御部１４０は、高周波電源１３０を作動させて、コイル１１０に通電させると共に、高周波電源１３０からの出力電力値を調整して、コイル１１０における電流値を制御するようになっている。
【００２１】
次に、上記構成に基づく焼き戻し装置１００の作動について、図２を加えて説明する。焼き戻し装置１００は、ハウジング１０全体が焼入れ処理された後に、突出部１２の焼き戻し処理を行う。尚、図２に示す温度特性は、突出部１２の一端側Ａ、他端側Ｂ、および中間部Ｃの雄ねじ１２ａ表面からの所定深さ位置における時間経過に対する温度を示している。
【００２２】
１．一端側Ａの加熱工程
まず、突出部１２の一端側Ａを所定温度まで加熱する。所定温度は、焼き戻しに必要とされる温度であり、例えば、本出願人が実施しようとしている鋼種では８００℃程度の温度である。
【００２３】
具体的には、制御部１４０は、移動部１２０によってコイル１１０を一端側Ａとなる基本位置にセットして、高周波電源１３０からコイル１１０に所定電力で通電する。コイル１１０に電流が流れると、コイル１１０の周りに磁界が発生し、突出部１２内にはこの磁界を打ち消すような方向に電流（うず電流）が流れる。うず電流は、突出部１２の表面に近いほど多く流れる。そして、うず電流と突出部１２の電気抵抗とによりジュール熱が発生し、突出部１２の主に一端側Ａが加熱されて温度上昇していく。加えて、中間部Ｃ、および他端側Ｂが順に遅れて温度上昇していく。尚、一端側Ａの加熱に際しては、熱は、一端側Ａから本体部１１へも熱伝導によって移動するため、ある程度の熱ロスを伴うことになる。
【００２４】
２．他端側Ｂの加熱工程
次に、突出部１２の他端側Ｂを所定温度まで加熱する。具体的には、制御部１４０は、移動部１２０によってコイル１１０を一端側Ａから他端側Ｂに移動させて、高周波電源１３０からコイル１１０に上記の所定電力よりも低い電力で通電する。他端側Ｂにおいては加熱中に大気への熱移動が多少発生するが、一端側Ａでの熱ロスに比べて非常に小さいため、他端側Ｂでの温度が上がり過ぎることなく所定温度となるように、高周波電源１３０からの電力を多少低下させるのである。この時の温度特性は、図２中の温度特性線図上にドットを付したポイントａ、ｂ、ｃからの温度変化となり、他端側Ｂでの温度立ち上がりが大きくなり、次に中間部Ｃでの温度立ち上がりが大きくなり、一端側Ａでは多少の温度低下が発生する状況となる。
【００２５】
３．一端側Ａでの加熱保持工程
次に、突出部１２の一端側Ａ、他端側Ｂ、および中間部Ｃの温度が、所定温度で所定時間以上続くように、一端側Ａにおいて加熱保持する。具体的には、制御部１４０は、移動部１２０によってコイル１１０を他端側Ｂから一端側Ａに移動させて、高周波電源１３０からコイル１１０に通電して、突出部１２の一端側Ａ、他端側Ｂ、および中間部Ｃが共に所定温度となって、この温度が所定時間以上、保持できるように通電する。特に、上記の他端側Ｂの加熱においては、多少、一端側Ａの温度低下が発生したが、更に、コイル１１０を一端側Ａに移動させることで、一端側Ａの温度は所定温度に復帰されると共に、他端側Ｂ、中間部Ｃも所定温度で保持される。所定温度での保持は、例えば±５℃の範囲であり、所定温度での保持時間は、例えば、本出願人が実施しようとしている鋼種では約１４秒程度である。
【００２６】
以上のように、本実施形態では、突出部１２の一端側Ａにおいては、本体部１１に熱が移動して温度上昇しにくい、あるいは温度低下しやすい部位となっているが、突出部１２の一端側Ａをまず加熱した後に、他端側Ｂを加熱し、更に、一端側Ａで加熱保持するようにしているので、一端側Ａの温度を上昇させた後の温度低下を抑制して、確実に加熱保持することができる。よって、一端側Ａを予め余分に加熱しておくというような必要がなく、短時間での加熱と安定した加熱保持とが可能となる。
【００２７】
（第２実施形態）
第２実施形態の焼き戻し装置１００Ａを図３に示す。第２実施形態の焼き戻し装置１００Ａは、上記第１実施形態に対して、コイル１００をコイル１１１、１１２の２つにし、また、高周波電源１３０を高周波電源１３１、１３２の２つにし、更に、移動部１２０を廃止したものとしている。
【００２８】
コイル１１１は、突出部１２の一端側Ａに固定配置され、また、コイル１１２は、突出部１２の他端側Ｂに固定配置されるようになっている。そして、高周波電源１３１は、コイル１１１に対して電力供給し、また、高周波電源１３２は、コイル１１２に対して電力供給するようになっている。そして、制御部１４０は、高周波電源１３１と高周波電源１３２の両者の作動を制御するようになっている。
【００２９】
本実施形態では、２つの高周波電源１３１、１３２の電力を調整して、つまり２つのコイル１１１、１１２の出力を調整して、突出部１２の一端側Ａの加熱と、他端側Ｂの加熱と、一端側Ａでの加熱保持とを行う。
【００３０】
具体的には、まず、制御部１４０は、高周波電源１３１を所定電力出力となるようにオンにし、高周波電源１３２をオフにする。あるいは、高周波電源１３１を高出力（所定電力出力）とし、高周波電源１３２を低出力（所定電力以下の出力）として作動させる。すると、主に、コイル１１１によって、一端側Ａが優先して加熱されて温度上昇していく。加えて、中間部Ｃ、および他端側Ｂが順に遅れて温度上昇していく。
【００３１】
次に、制御部１４０は、一端側Ａが所定温度まで加熱されると、高周波電源１３１をオフにし、高周波電源１３２をオンにする。あるいは、高周波電源１３１を低出力とし、高周波電源１３２を高出力として作動させる。すると、主に、コイル１１２によって、他端側Ｂが優先して加熱され、他端側Ｂでの温度立ち上がりが大きくなり、次に中間部Ｃでの温度立ち上がりが大きくなる。
【００３２】
更に、制御部１４０は、他端側Ｂが所定温度まで加熱されると、高周波電源１３１をオンにし、高周波電源１３２をオフにする。あるいは、高周波電源１３１を高出力とし、高周波電源１３２を低出力として作動させる。すると、主に、コイル１１１によって、一端側Ａが優先して加熱される。そして、制御部１４０は、一端側Ａ、他端側Ｂ、および中間部Ｃが共に所定温度となって、所定時間以上保持されるようにする。
【００３３】
このように、本実施形態では、２つの高周波電源１３１、１３２、つまり２つのコイル１１１、１１２の出力を調整することによって、上記第１実施形態と同様に、突出部１２の一端側Ａをまず加熱した後に、他端側Ｂを加熱し、更に、一端側Ａで加熱保持するようにすることができるので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
（第３実施形態）
第３実施形態の焼き戻し装置１００Ｂを図４に示す。第３実施形態の焼き戻し装置１００Ｂは、上記第２実施形態に対して、高周波電源１３１、１３２を上記第１実施形態と同様に１つの高周波電源１３０にし、更に、コイル１１１、１１２に対する高周波電源１３０との接続状態を切り替える切替え部１５０を設けたものとしている。
【００３５】
コイル１１１は、突出部１２の一端側Ａに固定配置され、また、コイル１１２は、突出部１２の他端側Ｂに固定配置されるようになっている。そして、高周波電源１３０は、コイル１１１、１１２に対して切替え部１５０を介して、選択的に電力供給するようになっている。切替え部１５０は、コイル１１１、１１２と高周波電源１３０との間に設けられた切替えスイッチであり、コイル１１１および高周波電源１３０の接続状態と、コイル１１２および高周波電源１３０の接続状態との切替えを可能としている。制御部１４０は、高周波電源１３０の作動を制御すると共に、切替え部１５０における切替え動作を制御するようになっている。
【００３６】
本実施形態では、切替え部１５０によって、高周波電源１３０と、２つのコイル１１１、１１２との接続状態を交互に切替えながら高周波電源１３０の電力を調整して、つまり２つのコイル１１１、１１２を交互に作動させて、突出部１２の一端側Ａの加熱と、他端側Ｂの加熱と、一端側Ａでの加熱保持とを行う。
【００３７】
具体的には、まず、制御部１４０は、切替え部１５０によって高周波電源１３０とコイル１１１とを接続状態に切替え、高周波電源１３０を高出力（所定電力出力）でオンにする。すると、コイル１１１によって、主に一端側Ａが優先して加熱されて温度上昇していく。加えて、中間部Ｃ、および他端側Ｂが順に遅れて温度上昇していく。
【００３８】
次に、制御部１４０は、一端側Ａが所定温度まで加熱されると、切替え部１５０によって高周波電源１３０とコイル１１２とを接続状態に切替え、高周波電源１３０を低出力（所定電力以下の出力）でオンにする。すると、コイル１１２によって、主に他端側Ｂが優先して加熱され、他端側Ｂでの温度立ち上がりが大きくなり、次に中間部Ｃでの温度立ち上がりが大きくなり、一端側Ａでは多少の温度低下が発生する状況となる。
【００３９】
更に、制御部１４０は、他端側Ｂが所定温度まで加熱されると、切替え部１５０によって高周波電源１３０とコイル１１１とを接続状態に切替え、高周波電源１３０を高出力でオンにする。すると、コイル１１１によって、主に一端側Ａが優先して加熱される。そして、制御部１４０は、一端側Ａ、他端側Ｂ、および中間部Ｃが共に所定温度となって、所定時間以上保持されるようにする。
【００４０】
このように、本実施形態では、切替え部１５０によって２つのコイル１１１、１１２を交互に作動させて（交互に出力を調整することによって）、上記第１、第２実施形態と同様に、突出部１２の一端側Ａをまず加熱した後に、他端側Ｂを加熱し、更に、一端側Ａで加熱保持するようにすることができるので、第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、焼入れ処理後に部分的に焼き戻し処理するワークとして、燃料ポンプ用のハウジング１０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、本体部と突出部とを備えるものであれば、種々の部品に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    ハウジング（ワーク）
１１    本体部
１１ａ  端部
１２    突出部
１００、１００Ａ、１００Ｂ  焼き戻し装置
１１０、１１１、１１２  コイル
１４０  制御部
【図１】
0005867271.tif 000002
【図２】
0005867271.tif 000003
【図３】
0005867271.tif 000004
【図４】
0005867271.tif 000005