(57)【要約】【課題】ワークに対して加熱装置をワークの半径方向にシフトさせることにより、従来の問題点を解消できる移動焼入方法および移動焼入装置を提供する。【解決手段】ワーク１０を軸線方向に沿って上下に相対移動させながら高周波加熱コイル４８によって加熱するとともに、ラック歯１５の端部に高周波加熱コイルが対応する位置までワークが相対移動された際に、高周波加熱コイルをワークに対してワークの半径方向に相対的にシフトさせるとともに、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力を制御するようにした。【選択図】図２
2008240103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック歯を形成したラック部を有する軸状のワークを軸線方向に相対的に上下移動させながら加熱し、その後冷却して、前記ワークの表面に焼入れ処理を施すようにした移動焼入方法において、
略環状の加熱部を有する高周波加熱コイルの中心部内を、前記ワークを相対的に軸線方向に移動させながら前記ワークの表面を前記高周波加熱コイルによって加熱するとともに、前記ワークの前記ラック歯の端部に前記高周波加熱コイルが対応する位置まで前記ワークが相対移動された際に、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフトさせて前記ラック歯を前記高周波加熱コイルに接近させるとともに、前記ワークの軸線方向の相対移動速度および前記高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御し、前記端部が前記高周波加熱コイルに対応する位置を通過後、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフト戻しさせて前記ワークを前記高周波加熱コイルの中心部に復帰させた状態で、前記ワークを軸線方向に相対移動させて前記ラック歯を含むラック部の表面を前記高周波加熱コイルによって加熱するようにしたことを特徴とする移動焼入方法。
【請求項２】
請求項１において、前記高周波加熱コイルの加熱部は、前記ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成されていることを特徴とする移動焼入方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記ワークは、ボールねじ溝部を有し、該ボールねじ溝部を前記高周波加熱コイルによって加熱する場合には、前記ワークを回転させながら軸線方向に相対移動させるようにしたことを特徴とする移動焼入方法。
【請求項４】
ラック歯を形成したラック部を有する軸状のワークを軸線方向に相対的に上下移動させながら加熱し、その後冷却して、前記ワークの表面に焼入れ処理を施すようにした移動焼入装置において、
前記ワークの表面を加熱する略環状の加熱部を有する高周波加熱コイルと、該高周波加熱コイルに対して前記ワークを軸線方向に相対的に上下移動させる移動手段と、前記ワークが前記ラック歯の端部に前記高周波加熱コイルが対応する位置まで相対移動された際に、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフトさせるシフト手段と、該シフト手段によって前記高周波加熱コイルが前記ワークに対して半径方向に相対的にシフト移動された状態で、前記ワークの軸線方向の相対移動速度および前記高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする移動焼入装置。
【請求項５】
請求項４において、前記高周波加熱コイルの加熱部は、前記ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成され、前記シフト手段によって前記高周波加熱コイルの前記馬蹄形状の略直線部が前記ワークのラック歯に接近する方向に相対的に移動されるようになっていることを特徴とする移動焼入装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、前記ワークは、ボールねじ溝部を有し、前記高周波加熱コイルによって前記ボールねじ溝部を加熱する際は前記ワークを回転させ、前記高周波加熱コイルによって前記ラック部を加熱する際は前記ワークの回転を停止させる回転手段を備えていることを特徴とする移動焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック部を有する軸状のワークを軸線方向に移動させながら焼入れ処理するための移動焼入方法および移動焼入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ機構に用いるねじ軸のような長尺の軸状部材を焼入する方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、軸状部材を高周波無酸化焼入装置内を回転させながら軸線方向に移動させ、軸線方向に移動される軸状部材の表面を、高周波無酸化焼入装置に設けた高周波誘導加熱コイルにより加熱し、加熱された軸状部材の表面に冷却液を噴射して冷却し、これによって軸状部材の表面を無酸化状態の下で焼入処理を施すようにしたものがある。
【０００３】
かかる特許文献１に記載のものは、軸状部材が全長に亘って断面形状がほぼ同じのねじ軸の如きものであるため、軸状部材の全長に亘って同じ条件で加熱することにより、軸状部材の全長に亘って均一な焼入深さおよび焼入硬度にて焼入れすることがそれほど困難なく行える。
【特許文献１】特開平１１−２１６１９号公報（段落００１０〜００１２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに対して、焼入れすべき対象ワークが、例えば、電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ軸のように、ボールねじ溝部と断面形状が異なるラック部を有するものにおいては、ラック部の軸方向両端部において段差部が形成されることにより、ラック部の焼入硬度および焼入深さを定められた規格内に入れることが難しい問題がある。
【０００５】
すなわち、ラック部１３は、図８に示すように、そのラック歯１５が円筒状の軸部１１に段差１７、１８を介して接続されることになるため、ラック歯１５の端部が高周波加熱コイルを通過する際に、段差１７、１８の角部１７ａ、１８ａに電流が集中して流れ、ラック歯１５には電流が流れにくくなって、ラック歯１５の端部の加熱が十分に行われなくなる恐れがある。しかも、高周波加熱コイルがラック部を取囲むリング形状である場合には、ラック歯１５と、ラック歯１５の背面側１６とで高周波加熱コイルとのギャップ量が変化するため、背面側１６に対してラック歯１５の焼入深さが浅くなり、ラック歯１５の焼入深さおよび焼入硬度を規格内に入れるように焼入条件等を変えると、今度は背面側１６の焼入深さおよび焼入硬度が規格内より逸脱してしまうという難しい問題がある。
【０００６】
このような理由により、ラック部を有する軸状ワークにおいては、出力電力の異なる分割形の高周波加熱コイルを用いて、ラック部のラック歯と、背面側を含む円周部分を別々に加熱するなどの対策を講ずる必要があり、焼入装置の構成が複雑となり、設備費が増大する問題があった。
【０００７】
本発明は、ワークに対して加熱装置をワークの半径方向にシフトさせることにより、上記した従来の問題点を解消できる移動焼入方法および移動焼入装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、ラック歯を形成したラック部を有する軸状のワークを軸線方向に相対的に上下移動させながら加熱し、その後冷却して、前記ワークの表面に焼入れ処理を施すようにした移動焼入方法において、略環状の加熱部を有する高周波加熱コイルの中心部内を、前記ワークを相対的に軸線方向に移動させながら前記ワークの表面を前記高周波加熱コイルによって加熱するとともに、前記ワークの前記ラック歯の端部に前記高周波加熱コイルが対応する位置まで前記ワークが相対移動された際に、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフトさせて前記ラック歯を前記高周波加熱コイルに接近させるとともに、前記ワークの軸線方向の相対移動速度および前記高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御し、前記端部が前記高周波加熱コイルに対応する位置を通過後、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフト戻しさせて前記ワークを前記高周波加熱コイルの中心部に復帰させた状態で、前記ワークを軸線方向に相対移動させて前記ラック歯を含むラック部の表面を前記高周波加熱コイルによって加熱するようにした移動焼入方法である。
【０００９】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記高周波加熱コイルの加熱部は、前記ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成されている移動焼入方法である。
【００１０】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２において、前記ワークは、ボールねじ溝部を有し、該ボールねじ溝部を前記高周波加熱コイルによって加熱する場合には、前記ワークを回転させながら軸線方向に相対移動させるようにした移動焼入方法である。
【００１１】
請求項４に係る発明の特徴は、ラック歯を形成したラック部を有する軸状のワークを軸線方向に相対的に上下移動させながら加熱し、その後冷却して、前記ワークの表面に焼入れ処理を施すようにした移動焼入装置において、前記ワークの表面を加熱する略環状の加熱部を有する高周波加熱コイルと、該高周波加熱コイルに対して前記ワークを軸線方向に相対的に上下移動させる移動手段と、前記ワークが前記ラック歯の端部に前記高周波加熱コイルが対応する位置まで相対移動された際に、前記高周波加熱コイルを前記ワークに対して前記ワークの半径方向に相対的にシフトさせるシフト手段と、該シフト手段によって前記高周波加熱コイルが前記ワークに対して半径方向に相対的にシフト移動された状態で、前記ワークの軸線方向の相対移動速度および前記高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えている移動焼入装置である。
【００１２】
請求項５に係る発明の特徴は、請求項４において、前記高周波加熱コイルの加熱部は、前記ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成され、前記シフト手段によって前記高周波加熱コイルの前記馬蹄形状の略直線部が前記ワークのラック歯に接近する方向に相対的に移動されるようになっている移動焼入装置である。
【００１３】
請求項６に係る発明の特徴は、請求項４または請求項５において、前記ワークは、ボールねじ溝部を有し、前記高周波加熱コイルによって前記ボールねじ溝部を加熱する際は前記ワークを回転させ、前記高周波加熱コイルによって前記ラック部を加熱する際は前記ワークの回転を停止させる回転手段を備えている移動焼入装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、ラック歯の端部に高周波加熱コイルが対応する位置までワークが相対移動された際に、高周波加熱コイルをワークに対してワークの半径方向に相対的にシフトさせてラック歯を高周波加熱コイルに接近させるとともに、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御するようにしたので、ラック歯の高周波加熱コイルへの接近動作により、ラック歯の端部における加熱作用を増強でき、従来のようなラック歯端部の加熱不足を解消できるようになる。しかも、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方の制御により、ラック歯と背面側双方に規格値を満足する焼入層を形成することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、高周波加熱コイルは、ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成されているので、平面上のラック歯を均等に加熱することができるとともに、ラック歯を高周波加熱コイルに接近する方向にシフトさせても、ラック歯の円周方向の両端角部が高周波加熱コイルに過度に接近することがなく、スパークアウトの発生を防止することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、ワークは、ボールねじ溝部を有し、ボールねじ溝部を高周波加熱コイルによって加熱する場合には、ワークを回転させながら軸線方向に相対移動させるようにしたので、ラック部のラック歯およびその背面部に所要の焼入硬度および焼入深さの焼入層を形成することができ、しかも、高周波加熱コイルが略馬蹄形状に形成されていても、ボールねじ溝部の外表面を均等に焼入処理することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、ワークがラック歯の端部に高周波加熱コイルが対応する位置まで相対移動された際に、高周波加熱コイルをワークに対してワークの半径方向に相対的にシフトさせるシフト手段と、シフト手段によって高周波加熱コイルがワークに対して半径方向に相対的にシフト移動された状態で、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えているので、ラック歯の高周波加熱コイルへの接近動作により、ラック歯の端部における必要な加熱を促進でき、従来のようなラック歯端部の加熱不足を解消でき、しかも、ワークの軸線方向の相対移動速度および高周波加熱コイルの出力電力の少なくとも一方の制御により、ラック歯と背面側双方に規格値を満足する焼入層を形成することができる移動焼入装置を容易に具現化することができる。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、高周波加熱コイルは、ワークの軸直角断面形状に補合した略馬蹄形状に構成され、シフト手段によって高周波加熱コイルの馬蹄形状の略直線部がワークのラック歯に接近する方向に相対的に移動されるようになっているので、平面上のラック歯を均等に加熱することができるとともに、ラック歯を高周波加熱コイルに接近する方向にシフトさせても、ラック歯の円周方向の両端角部が高周波加熱コイルに過度に接近することがなく、スパークアウトの発生を防止できる移動焼入装置を具現化することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、ワークは、ボールねじ溝部を有し、高周波加熱コイルによってボールねじ溝部を加熱する際はワークを回転させ、高周波加熱コイルによってラック部を加熱する際はワークの回転を停止させる回転手段を備えているので、ラック部のラック歯およびその背面部に所要の焼入硬度および焼入深さの焼入層を容易に形成することができ、しかも、高周波加熱コイルが略馬蹄形状に形成されていても、ボールねじ溝部の外表面を均等に焼入処理できる移動焼入装置を具現化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ軸１０を焼入処理する例につき、図面に基づいて説明する。当該ボールねじ軸１０は、図７に示すように、軸方向の全長に亘って円筒状の軸部１１を有し、軸方向の略中央部にボールねじ溝部１２が形成され、軸方向の一端にラック部１３が形成されている。ラック部１３には、ラック歯１５が形成され、ラック歯１５の両端と軸部１１とは、図８に示すように、段差１７、１８をもって接続されている。
【００２１】
図１および図２において、２１は移動焼入装置の本体を示し、本体２１にはスライダ２２が上下方向にスライド可能に案内され、昇降用モータ２３によりボールねじ機構２４を介して上下方向にスライドされるようになっている。スライダ２２の上端部および下端部には、上部支持フレーム２５および下部支持フレーム２６がそれぞれ設置されている。
【００２２】
上部支持フレーム２５には、ボールねじ軸１０の上端に係合して回転可能に支持する上センタ２７を取付けた上部支持装置２８が設置され、下部支持フレーム２６には、ボールねじ軸１０の下端に係合して回転可能に支持する下センタ２９が取付けられている。
【００２３】
上部支持装置２８は、図３に示すように、上部支持フレーム２５に鉛直軸線の回りに回転可能に支持された回転軸３１を備え、回転軸３１の上端には、スライダ２２に設置された回転用モータ３２が歯車機構３３を介して連結されている。回転軸３１にはセンタ軸３４が貫挿され、センタ軸３４に一体に形成したスプライン軸３５は、回転軸３４に設けたスプラインスリーブ３６に上下方向に摺動のみ可能にスプライン係合されている。スプライン軸３５は、スライダ２２に設置された進退用シリンダ３７によって上下方向に所定量進退移動されるジョイント３８に回転のみ可能に支持されている。センタ軸３４の下端には、上センタ２７が取付けられ、上センタ２７には、図示してないがボールねじ軸１０に形成した図略のキー溝に係合するキー部材が取付けられている。
【００２４】
これにより、上センタ２７を取付けたセンタ軸３４は、進退用シリンダ３７によって上下方向に所定量進退移動されるとともに、回転用モータ３２によって回転軸３４と一体的に回転駆動される。そして、上センタ２７と下センタ２９との間に鉛直軸線に沿って支持されたボールねじ軸１０は、回転軸３４よりキー部材を介して回転が伝えられるとともに、スライダ２２のスライドにより軸線方向に沿って上下方向に移動される。
【００２５】
上記したスライダ２２、昇降用モータ２３およびボールねじ機構２４等によって、ボールねじ軸１０を上下方向に移動する移動手段を構成しており、また、上記した上センタ２７および下センタ２９等によって、ボールねじ軸１０を鉛直軸線方向に支持する支持手段を構成している。
【００２６】
移動焼入装置本体２１には、スライダ２２の後方に、シフト台４０が水平方向にスライド可能に案内され、シフト用モータ４３によりボールねじ機構４４を介して水平方向にシフト移動されるようになっている。シフト台４０には高周波焼入ユニット４１のトランス４２が設置されている。トランス４２には、絶縁体からなる支持プレート４５が突設され、支持プレート４５は、スライダ２２に形成した上下方向に細長く伸びた開口部２２ａを介して両センタ２７、２９の軸心位置まで延在されている。支持プレート４５上には、ボールねじ軸１０の外表面を加熱する加熱装置４７が配設されている。加熱装置４７は、図４および図５に示すように、ボールねじ軸１０を取巻くように環状に形成された加熱部４８ａを備えた高周波加熱コイル４８と、高周波加熱コイル４８の加熱部４８ａを収容する矩形状の加熱室４９ａを形成した加熱ハウジング４９とによって構成されている。
【００２７】
加熱ハウジング４９は支持プレート４５上に設置され、加熱ハウジング４９の上部開放端はカバープレート５０によって閉塞されている。支持プレート４５とカバープレート５０には、両センタ２７、２９によって支持されたボールねじ軸１０を挿通するための挿通穴４５ａ、５０ａが形成され、これら挿通穴４５ａ、５０ａはボールねじ軸１０の直径よりも僅かに大きな内径に形成されている。
【００２８】
高周波加熱コイル４８の加熱部４８ａは、ボールねじ軸１０のラック部１３の軸直角断面形状に補合する略馬蹄形状に形成され、この馬蹄形状はボールねじ軸１０を挿通するに十分な大きさに形成されている。すなわち、加熱部４８ａは、軸部１１に間隔を有して対応する円筒部４８ａ１と、この円筒部４８ａ１の円周方向１か所に形成されラック部１３のラック歯１５に平行な直線部４８ａ２とを接続した形状に形成されている。
【００２９】
なお、加熱部４８ａが配設された加熱ハウジング４９の加熱室４９ａには、図略のガス噴射装置より噴射された窒素ガス等が充満され、これによって、加熱ハウジング４９内を無酸化状態に保ち、ボールねじ軸１０の加熱表面の酸化を防ぎながら加熱処理を行えるようにしている。
【００３０】
支持プレート４５には、加熱ハウジング４９の下方に、加熱装置４７によって加熱されたボールねじ軸１０の外表面を急冷する冷却装置５１が配設されている。冷却装置５１は、図６に示すように、両センタ２７、２９で支持されたボールねじ軸１０を挿通可能な略環状の冷却液供給部材５２を備えている。冷却液供給部材５２は、円周方向に２分割された２つのＣ形形状をなす冷却液供給室５３、５４によって構成されている。２つの冷却液供給室５３、５４は各一端において互いに接合され、各他端において僅かに離間されて、外部に向けて横方向に開放する制限された半径方向隙間５５が形成されている。冷却液供給部材５２の内径は、ボールねじ軸１０の外表面との間で必要にして十分な容積の冷却液を充満可能な冷却液貯留室５７を形成できるように、ボールねじ軸１０の外径より相当大きく設定されている。
【００３１】
２つの冷却液供給室５３、５４は、ラック部１３を冷却する際に、ラック歯１５に対応する第１の冷却液供給室５３と、ラック歯１５の背面側１６に対応する第２の冷却液供給室５４として機能する。第１の冷却液供給室５３の内周には、ボールねじ軸１０の軸心部に向けて複数の噴射孔５９が開口され、第２の冷却液供給室５４の内周には、ボールねじ軸１０の軸心部に向けて複数の噴射孔６０が開口されている。ラック歯１５に対応する第１の冷却液供給室５３に形成された噴射孔５９の数は、背面側１６に対応する第２の冷却液供給室５４に形成された噴射孔６０の数よりも多く形成され、第１の冷却液供給室５３よりより多くの冷却液を噴射できるようにしている。第１および第２の冷却液供給室５３、５４には、別個の冷却液供給管路６１、６２が接続され、これら冷却液供給管路６１、６２を介して第１および第２の冷却液供給室５３、５４に予め定められた流量比で、かつ第１の冷却液供給室５３により多くの冷却液が供給されるように、冷却液が供給されるようになっている。
【００３２】
冷却液供給部材５１の下端には、冷却液貯留室５７の下端を閉塞するように排出制御板６３が取付けられている。排出制御板６３には、ボールねじ軸１０を挿通する挿通穴６３ａが設けられ、挿通穴６３ａとボールねじ軸１０の外表面との間に制限された環状隙間６５が形成される。
【００３３】
これにより、冷却液供給管路６１、６２より第１および第２の冷却液供給室５３、５４に供給された所定流量の冷却液は、各噴射孔５９、６０より冷却液貯留室５７に供給され、冷却液貯留室５７より第１および第２の冷却液供給室５３、５４の間に形成された半径方向隙間５５を介して外部に排出される。
【００３４】
ここで、第１および第２の冷却液供給室５３、５４に供給される冷却液の供給流量に応じて、半径方向隙間５５および環状隙間６５からなる排出面積を設定することにより、冷却液貯留室５７より半径方向隙間５５および環状隙間６５を介して排出される冷却液が制限を受け、これによって、冷却液貯留室５７に常に過不足のない冷却液を充満させることができる。しかも、冷却液の排出を下方からだけでなく、半径方向隙間５５によって横方向からも排出させることにより、冷却液貯留室５７の上部に貯留される冷却液の循環作用を促進し、ボールねじ軸１０の冷却によって温度上昇した冷却液が冷却液貯留室５７にこもるのを防止し、冷却効率を向上するようにしている。
【００３５】
なお、排出制御板６３の挿通穴６３ａの上部には、冷却液の流動方向を偏向させる面取りが施され、この面取りによって環状隙間６５より下方に排出される冷却液をボールねじ軸１０の外面に向かう方向に偏向させ、冷却液がボールねじ軸１０の径外方向へ飛散するのを抑制することによって、冷却液をボールねじ軸１０の外表面に有効に作用させ、ボールねじ軸１０の冷却効率を向上するようにしている。
【００３６】
上記した昇降用モータ２３、回転用モータ３２およびシフト用モータ４３、ならびにトランス４２は、図２に示すように、制御装置７０に接続されている。昇降用モータ２３、回転用モータ３２およびシフト用モータ４３は、制御装置７０にて起動、停止が制御されるとともに、指令された回転速度にて回転駆動されるようになっている。また、トランス４２は、制御装置７０によって高周波加熱コイル４８を制御する出力電力を、ボールねじ軸１０の上下方向位置に応じて制御されるようになっている。
【００３７】
次に、上記した構成におけるボールねじ軸１０の焼入処理動作について説明する。ボールねじ軸１０の着脱時においては、スライダ２２が上昇端に位置決めされ、このスライダ２２に対して上センタ２７が進退用シリンダ３７によって上昇端に保持されている。この状態で、ボールねじ軸１０がラック部１３を上方にした姿勢で上下のセンタ２７、２９間に搬入され、ボールねじ軸１０の下端が加熱装置４７および冷却装置５１を貫通する位置まで上昇された下センタ２９に係合支持される。
【００３８】
続いて、上センタ２７が進退用シリンダ３７により下降されて、ボールねじ軸１０の上端に係合されることにより、ボールねじ軸１０の両端が両センタ２７、２９によって鉛直軸線方向に支持されるとともに、ボールねじ軸１０のキー溝に上センタ２７に設けた図略のキー部材が係合される。
【００３９】
しかる状態で、昇降用モータ２３が駆動され、ボールねじ機構２４を介してスライダ２２が早送り速度で下降され、両センタ２７、２９に支持されたボールねじ軸１０がスライダ２２と一体的に下降されるとともに、加熱装置４７の加熱ハウジング４９内に窒素ガス等が供給されて無酸化状態にされる。ボールねじ軸１０の焼入開始位置（下端）が高周波加熱コイル４８に対応する位置まで移動されると、スライダ２２の下降動作が一旦停止される。
【００４０】
続いて、昇降用モータ２３によってスライダ２２が比較的低速度で下降が開始されるとともに、回転用モータ３２が駆動され、ボールねじ軸１０がセンタ２７、２９を中心にして鉛直軸線の回りに回転される。これによって、ボールねじ軸１０は回転されながら、加熱装置４７および冷却装置５１内に送り込まれる。
【００４１】
この際、制御装置７０によって、トランス４２が所定周波数（例えば１００ｋＨｚ）で所定の出力電力が高周波加熱コイル４８に供給されるように制御され、ボールねじ軸１０の下端の軸部１１が、加熱装置４７の高周波加熱コイル４８に侵入され、軸部１１の外表面が無酸化状態の下で、所定の温度（例えば９００℃）に加熱される。加熱装置４７によって所定の温度まで加熱された軸部１１は、次いで、冷却装置５１に移送され、冷却液貯留室５７に充満された冷却液中に浸漬され、冷却される。これによって、ボールねじ軸１０の軸部１１の外表面に所定硬度で所定深さの焼入層が形成される
【００４２】
なお、ボールねじ軸１０が回転しながら、軸部１１が加熱されるので、高周波加熱コイル４８が略馬蹄形をしていても、軸部１１の外表面は均等に加熱され、同様に、冷却装置５１における第１および第２の冷却液供給室５３、５４の噴射孔５９、６０より異なる流量の冷却液が供給されていても、軸部１１の外表面は均等に冷却される、
【００４３】
このようにして、ボールねじ軸１０上の軸部１１が焼入処理され、ボールねじ軸１０の下降によって、引き続き、ボールねじ溝部１２の外表面が加熱装置４７によって加熱されるとともに、冷却装置５１によって冷却される。
【００４４】
ボールねじ軸１０が所定位置まで下降され、ラック部１３の始端部が高周波加熱コイル４８に接近する位置まで移動されると、回転用モータ３２が制御されて、ボールねじ軸１０はラック部１３のラック歯１５が高周波加熱コイル４８の略馬蹄形状に補合する角度位置、すなわち、加熱部４８ａの直線部４８ａ２にラック歯１５が対応する図５に示す角度位置に位置決め停止される。そして、ラック部１３の段差１７部に高周波加熱コイル４８が対応する位置までボールねじ軸１０が下降されると、シフト用モータ４３が駆動され、シフト台４０がボールねじ機構４４を介して所定量シフトされる。これにより、高周波加熱コイル４８の直線部４８ａ１がラック部１３のラック歯１５に接近する方向に所定量シフトされる。同時に、制御装置７０により、ボールねじ軸１０の下降速度が低速度に制御されるとともに、高周波加熱コイル４８が予め設定された出力電力に制御される。
【００４５】
このような制御により、通常、段差１７部においては、その角部１７ａに電流が集中的に流れてラック歯１５の始端部の焼きが甘くなる傾向となっていたが、高周波加熱コイル４８のラック歯１５に接近する方向のシフト動作により、ラック歯１５の端部における加熱作用が増強され、しかも、ボールねじ軸１０の下降速度の低下により、ラック歯１５がじっくりと加熱されるようになる。これによって、ラック歯１５の始端部の焼きが甘くなる傾向が改善され、ラック歯１５の始端部より十分な焼きが行われることになる。また、高周波加熱コイル４８が略馬蹄形状をしているために、高周波加熱コイル４８をラック歯１５に接近する方向にシフトしても、ラック歯１５の円周方向の両端角部が高周波加熱コイル４８に過度に接近することがなく、スパークアウトの発生を防止できるようになる。
【００４６】
ところで、高周波加熱コイル４８のラック歯１５に接近する方向のシフト動作により、ラック歯１５の背面側１６においては、高周波加熱コイル４８との距離が大きくなり、これの影響により背面側１６の焼きが低下することになるが、上記したように、高周波加熱コイル４８のラック歯１５に接近する方向のシフト動作に伴って、ボールねじ軸１０の下降速度が低下されるとともに、高周波加熱コイル４８の出力電力が制御されるので、かかるボールねじ軸１０の下降速度の低下と、高周波加熱コイル４８の出力電力の制御とによって、ラック歯１５の背面側１６に所要の焼入硬度および焼入深さからなる焼入層が形成できるようにコントロールされる。
【００４７】
すなわち、高周波加熱コイル４８の出力が、ラック歯１５および背面側１６の双方の焼入硬度および焼入深さが予め定められた規格値を満足するように、高周波加熱コイル４８の出力がチューニングされることになる。具体的には、ラック歯１５および背面側１６は同一の焼入硬度で、焼入深さとして、図９に示すように、ラック歯１５が歯底部からの深さがＬ１に、背面側１６がＬ２となる焼入層１５ａ、１６ａがそれぞれ形成される。
【００４８】
高周波加熱コイル４８がラック歯１５に接近する方向にシフトされて、ボールねじ軸１０の下降速度が低下された状態で、ボールねじ軸１０が僅かな量だけ移動され、ラック歯１５の段差部が高周波加熱コイル４８に対応する位置を通過すると、焼入ユニット４１のトランス４２がシフト用モータ４３によりボールねじ機構４４を介して、ラック部１３のラック歯１５が高周波加熱コイル４８より離れる方向にシフト戻しが行われ、高周波加熱コイル４８がボールねじ軸１０に対して元の位置に戻される。同時に、制御装置７０によって、ボールねじ軸１０の下降速度および高周波加熱コイル４８の出力電力が元の値に戻され、その状態で、ラック歯１５の焼きが継続される。
【００４９】
加熱装置４７によって所定温度まで加熱されたラック部１３は、ボールねじ軸１０の下降に伴って冷却装置５１に移送され、冷却液貯留室５７に充満された冷却液中に浸漬され、焼入冷却される。この際、ラック歯１５に対応する第１の冷却液供給室５３には、背面側１６に対応する第２の冷却液供給室５４よりもより多くの冷却液が供給され、これら冷却液が各噴射孔５９、６０より冷却液貯留室５７に噴射されるので、ラック歯１５の方が背面側１６に対してより冷却効果が高められる。これにより、ラック歯１５と背面側１６において加熱条件が異なっていても、ラック歯１５と背面側１６は冷却速度が均一なるように冷却される。この結果、ボールねじ軸１０に発生する曲がりが抑制され、後工程の曲がり除去作業を不要にできたり、あるいは除去作業を簡単に行えるようになる。
【００５０】
しかも、冷却液貯留室５７に充満された冷却液によってラック部１３を冷却できるので、ボールねじ軸１０のように上下方向に長尺でありながら、恰も冷却タンク内に浸漬するごとくして冷却することを可能にでき、これによって、特にラック歯１５における歯裏の冷却むらがなくなり、ラック歯面の硬度むらをなくすることができるようになる。
【００５１】
また、冷却液貯留室５７に噴射された冷却液は、半径方向隙間５５を介して横方向からも排出されるようになるので、ボールねじ軸１０を冷却して温度上昇した冷却液が、冷却液貯留室５７の上部のこもることがなく、冷却効果を向上できるようになる。
【００５２】
加熱装置４７がラック部１３の下方の段差１８部に対応する位置までボールねじ軸１０が下降されると、上記したと同様に、焼入ユニット４１がシフト用モータ４３によりボールねじ機構４４を介して再びシフトされて、高周波加熱コイル４８がラック部１３のラック歯１５に接近され、同時に、ボールねじ軸１０の下降速度が低下されるとともに、高周波加熱コイル４８の出力電力が制御される。これによって、ラック歯１５の終端部においても、上記した始端部と同様にして、ラック歯１５および背面側１６の双方に所要の焼入硬度および焼入深さからなる焼入層が形成される。その後、高周波加熱コイル４８のシフト戻しが行われるとともに、ボールねじ軸１０の下降速度および高周波加熱コイル４８の出力が、通常の送り速度および出力に戻され、残るボールねじ軸１０の軸部１１を焼入処理する。
【００５３】
スライダ２２が下降端位置まで下降され、ボールねじ軸１０の全長に亘って焼入処理が完了すると、昇降用モータ２３が前記と逆方向に駆動され、スライダ２２とともに、ボールねじ軸１０が上昇される。かかるボールねじ軸１０の上昇時に、加熱装置４７において低温焼戻しが実施され、ボールねじ軸１０上のラック部１３およびボールねじ溝部１２の表面が順次焼戻しされる。この際、高周波加熱コイル４８の周波数は、焼戻しに適した低周波に切替えられる。
【００５４】
上記したように焼入処理したボールねじ軸１０を用いて、図７に示すように、ラック部１３の軸方向の両端部および中央部の３か所Ａ、Ｂ、Ｃで、ラック歯１５および背面側１６の焼入硬度と焼入深さを測定したところ、共に規格値を満足できたことを確認した。
【００５５】
上記した実施の形態においては、電動パワーステアリング装置に用いられるボールねじ軸１０を移動焼入する例で説明したが、移動焼入する対象ワークは、そのようなボールねじ軸１０に限定されるものではなく、ラック部を有するあらゆる種類の軸状ワークに適用できるものである。
【００５６】
また、上記した実施の形態においては、ボールねじ軸１０に対して加熱装置４７側を、ボールねじ軸１０の半径方向にシフトさせるようにしたが、加熱装置４７に対してボールねじ軸１０側をシフトさせるようにしてもよいものである。同様に、上下方向移動についても、ボールねじ軸１０に対して加熱装置４７側を上下移動させるようにしてもよい。
【００５７】
また、上記した実施の形態においては、スライダ２２上に両センタ２７、２９を設け、一方のセンタ２７をワーク（ボールねじ軸１０）の着脱のために進退移動できるように構成したが、軸長の異なるワークに対応できるように、スライダ２２をダブルスライド構成にして、ワークの軸長に応じてダブルスライドを作動させるようにすることもできる。
【００５８】
なお、上記した実施の形態においては、冷却装置５１を分割型の冷却液供給室５３、５４によって構成し、これら冷却液供給室５３、５４に別々の冷却液供給管路６１、６２より異なる流量の冷却液を供給するようにしたが、冷却装置５１の構成は、本発明にとって要部をなすものではなく、実施の形態で述べた構成に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態を示す移動焼入装置の正面図である。
【図２】図１の矢印２方向から見た移動焼入装置の側面図である。
【図３】図２の３−３線に沿って切断した拡大断面図である。
【図４】図２の要部を拡大して断面した図である。
【図５】図４の５−５線に沿って切断した断面図である。
【図６】図４の６−６線に沿って切断した断面図である。
【図７】ボールねじ軸を示す図である。
【図８】ラック部の詳細を示す図である。
【図９】ラック部の焼入状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０・・・ボールねじ軸、１１・・・軸部、１２・・・ボールねじ溝部、１３・・・ラック部、１５・・・ラック歯、１６・・・背面側、１５ａ、１６ａ・・・焼入層、ラック歯、１７、１８・・・段差、２１・・・移動焼入装置本体、２２・・・スライダ、２３・・・昇降用モータ、２７、２９・・・センタ、３１・・・回転軸、３２・・・回転用モータ、３４・・・センタ軸、３７・・・進退用シリンダ、４０・・・シフト台、４１・・・高周波焼入ユニット、４２・・・トランス、４３・・・シフト用モータ、４５・・・支持プレート、４７・・・加熱装置、４８・・・高周波加熱コイル、４８ａ・・・加熱部、４９・・・加熱ハウジング、４９ａ・・・加熱室、５０・・・カバープレート、５１・・・冷却装置、５７・・・冷却液貯留室、７０・・・制御装置、Ｌ１、Ｌ２・・・焼入層。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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