(57)【要約】【課題】  肉厚に変動のある筒状部材の薄肉部端部の過熱を防止する焼戻し加熱用支持治具。【解決手段】  焼入れされた肉厚に変動のある筒状部材の誘導加熱焼戻し熱処理において、被焼戻し筒状部２の薄肉部４に対応する部分のコイル内面に加熱温度制御するコア６が設けられた複巻円筒状コイル５を使用して、該被焼戻し筒状部を外周から誘導加熱して焼戻し熱処理する際に、被焼戻し筒状部の薄肉部端部の過熱を防止するように、該薄肉部端部に当接する当て金１２が設けられた肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用支持治具。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼入れされた肉厚に変動のある筒状部材の誘導加熱焼戻し熱処理において、被焼戻し筒状部の薄肉部に対応する部分のコイル内面に加熱温度を制御するコアが設けられた複巻円筒状コイルを使用して、該被焼戻し筒状部を外周から誘導加熱して焼戻し熱処理する際に、被焼戻し筒状部の薄肉部端部の過熱を防止するように、該薄肉部端部に当接する当て金が設けられたことを特徴とする肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用支持治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば等速ジョイントカップリングの筒状部のように、周の部分によって厚肉部と薄肉部の肉厚に変動があったり、あるいは周壁に凸部と凹部を有する異形断面などの筒状部材の熱処理における焼戻し加熱用支持治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から段付軸材や筒状部材の外面からの誘導加熱には、軸段に沿って軸方向に延びた導体を使用する加熱コイルが使用されている（例えば特許文献１）。
しかし、このような加熱コイルで肉厚に変動のある筒状部材を誘導加熱すると、厚肉部と薄肉部の温度上昇に差が生ずるために全周を均一温度に加熱することが困難であった。また、筒の周壁に凸部と凹部を有する異形断面の筒状部材を外周から誘導加熱すると、凹部が加熱され難いために、凹部を適正温度にすると凸部の温度が上がり過ぎるという問題点がある。例えば等速ジョイントカップリングの筒状部のように、壁周に凹凸がありかつ凸部が薄肉で凹部が厚肉の場合には誘導加熱により均一温度に加熱することはほとんど不可能であった。とくに、焼戻しなどの低温の加熱の場合には温度差が大きく誘導加熱では均一な焼戻し硬さが得られなかった。
そこで、発明者らは、これを解決した誘導加熱方法及び加熱用治具を提案した（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−１６２６２６号
【特許文献２】特願２００５−２３１６７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献２の発明は、直線型誘導子のコイルを使用して、被処理筒状部材を回転しながら加熱するものである。本発明は、複巻円筒コイルにより被処理筒状部材を固定したままで誘導加熱して焼戻し加熱しようとするものである。
しかしながら、肉厚に変動のある筒状部材を複巻円筒コイルにより加熱すると、厚肉部に比して薄肉部の温度上昇が大きく加熱温度を均一にすることが困難であり、また薄肉部の端部が過熱されるという問題点がある。
そこで、本発明はこれを解決して、肉厚に変動のある筒状部材を回転しないで均一温度に焼戻しする焼戻し加熱用支持治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用支持治具は、焼入れされた肉厚に変動のある筒状部材の誘導加熱焼戻し熱処理において、被焼戻し筒状部の薄肉部に対応する部分のコイル内面に加熱温度を制御するコアが設けられた複巻円筒状コイルを使用して、該被焼戻し筒状部を外周から誘導加熱して焼戻し熱処理する際に、被焼戻し筒状部の薄肉部端部の過熱を防止するように、該薄肉部端部に当接する当て金が設けられたことを特徴とするものである。
【０００５】
すなわち、肉厚に変動のある筒状部材を回転しないで固定したまま複巻円筒状コイルで加熱すると、薄肉部の温度が上がりやすく、均一な加熱ができない。そこで、本発明は、薄肉部に対応する部分のコイル内面にコアを設けて、薄肉部の温度上昇を抑えることにより、厚肉部と薄肉部を均一に加熱するものである。
【０００６】
しかし、なお被焼戻し筒状部の薄肉部端部が過熱しやすいので、本発明の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用支持治具は、被焼戻し筒状部の薄肉部端部の過熱を防止するように、該薄肉部端部に当接する当て金が設けられたことを特徴とするものである。
【０００７】
肉厚に変動のある筒状部材の被焼戻し筒状部を複巻円筒状コイルで加熱すると、薄肉部の端部はとくに温度が上がりやすい。そこで、本発明は、被加熱筒状部材を支持する際に、支持部材に設けた当て金を薄肉部端部に当接することにより、端部の温度上昇を抑えて過熱を防止するものである。この当て金は非磁性材料で作ることが望ましいが、軟鋼材でも良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用コイルと加熱用支持治具は、複巻円筒状コイルを使用して、被焼戻し筒状部材を回転しないで固定したまま加熱焼戻しするので、熱効率がよく、装置が簡単になりコスト低減できる。とくに、厚肉部と薄肉部の温度上昇が均一になり、かつ薄肉部端部の過熱も防止されるので、均一な焼戻し熱処理ができ、品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用コイルと加熱用支持治具について、図示の１実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用コイルと加熱用支持治具の使用状態の斜視図、図２はその正面断面図、図３は図２のＸ−Ｘ視断面図、図４は被加熱筒状部材の外観斜視図である。
【００１０】
以下、これらの図を用いて説明する。本実施形態の被加熱筒状部材（以下ワークＷという）は、外観を図４に示し、断面を図２、３に示すように、段付き軸部１にマウスと称する筒状部２が設けられた形状の等速ジョイントカップリングである。そして、筒状部２の断面は、円周に凹部３と凸部４が交互に３か所づつ設けられた異形断面をなしている。そして、凹部３が肉厚が厚い厚肉部をなし、凸部４が肉厚が薄い薄肉部をなしている。このために、通常の誘導加熱では均一温度の加熱が困難である。
【００１１】
ワークＷの軸部１の表面と筒状部２の内面は誘導加熱焼入れされている。本発明は、この焼入れ層を２１０−２８０℃の焼戻し温度に均一加熱して焼戻ししようとするものである。なお、焼戻し処理前のワークＷの焼入れについては説明を省略し、ワークＷの焼入れ層の図示も省略する。
【００１２】
まず本発明の焼戻し加熱用コイルについて説明する。誘導加熱コイル５は、ワークＷの筒状部２の外周を加熱する径と長さを有する複巻円筒状コイルである。そして、前記筒状部２の薄肉部４に対応する位置のコイル５の内周側に３個のコア６が設けられている。コア６は筒状部２の薄肉部４の外周を覆う幅と長さを有する直棒状で軟磁性材のフェライトなどでつくられている。このコアの幅と長さは、薄肉部と厚肉部が均等に加熱されるように実験により定められる。これにより、ワークＷの筒状部２の薄肉部４と厚肉部３が均等に加熱されるので均一焼戻し硬さが得られる。
【００１３】
加熱用支持治具１０は、ワークＷを載置する台座面１１が三つ葉クローバ形をなし、ワークＷの厚肉部３の端面は台座面１１に当たらないで三つ葉部分１２だけが薄肉部４の端部４ａに当接して当て金を構成するようになっている。そして、ワークＷをその薄肉部４が三つ葉の部分１２に当接するように載置したとき、コイル５のコア６が薄肉部４の外周に対応する位置になるように、誘導加熱コイル５と加熱用支持治具１０が一体に固定されている。
【００１４】
上記構成の焼戻し加熱コイルと加熱用支持治具を使用した動作について説明する。ワークＷを加熱用支持治具１０の台座面１１上に載置する。すると、図示しない位置決め手段により、ワークＷの軸心を中心として、薄肉部４の端面が加熱用支持治具１０の三つ葉の部分１２に載置されるようになっている。同時に、ワークＷの軸心とコイル５の軸心が一致し、コア６がそれぞれの薄肉部４の外周を覆う位置になる。
【００１５】
こうして、コイル５に通電するとワークＷの筒状部２が加熱されるが、薄肉部４はコア６により温度上昇が抑えられるので、薄肉部４と厚肉部３が均一温度に加熱される。また、薄肉部４の端部４ａは加熱用支持治具１０の三つ葉部分１２に当接しているので、過熱が防止される。こうして均一な温度の焼戻しが可能になる。なお、作業中に加熱用支持治具１０の温度が上がるが、適宜冷却して作業される。
【００１６】
上記の加熱支持用治具１０は、ワークＷが３か所の厚肉部と薄肉部を有するので、三つ葉クローバ形にしたが、４つ葉又はそれ以上でもよく、また、クローバ形でなくても、厚肉部が当たらないで薄肉部の端部のみが当接するような形状であればよい。
【実施例】
【００１７】
前記形状のワークＷを使用して誘導加熱実験を行った結果を示す。
図５はワークの寸法と温度測定位置を示す図で、図５（ａ）はワーク内壁の高さ方向の測定位置、図５（ｂ）はその位置の寸法を表す図、図５（ｃ）はワーク内壁の周方向の測定位置を示す図である。
【００１８】
実験の加熱周波数は３ｋＨｚを使用し２０秒加熱とした。目標加熱温度は２１０−２８０℃である。図５に示す各位置の測定点に熱電対を設置して、加熱中の各位置の温度を測定した。ワークＷの加熱温度の測定結果を図６のグラフに示す。
【００１９】
図６の測定結果から、本発明の焼戻し加熱コイルと加熱支持治具によれば、厚肉部のａ，ｂ，ｃ及び薄肉部ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈの温度は、端部を含めて、２１０−２８０℃で全体として温度幅は７０℃にすることができた。
【００２０】
以上説明したように、本発明の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用コイルは、被焼戻し筒状部の薄肉部に対応する部分のコイル内面に加熱温度制御するためのコアが設けられた複巻円筒状コイルからなるので、薄肉部の温度上昇が抑えられて、厚肉部と薄肉部を均一に加熱される。
【００２１】
また、本発明の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用支持治具は、被焼戻し筒状部の薄肉部端部当て金が当接するのでこの部の過熱が防止される。
このように本発明は、複巻円筒状コイルを使用して、被焼戻し筒状部材を回転しないで固定したまま加熱焼戻しするので、熱効率がよく、装置が簡単になりコスト低減できる。
【００２２】
本発明は、等速ジョイントカップリングの焼戻しに有効である。等速ジョイントカップリングは焼入れした軸部と内面焼入れした筒状部を備え、その筒状部が凹凸を有し、かつ凸部が薄肉で凹部が厚肉のために複巻円筒状コイルで均一温度に誘導加熱することは困難であったが、本発明はこれを解決し均一に焼戻しできるので、作業効率が改善されコストが低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上述べたように、本発明の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用コイルと加熱用支持治具によれば、筒状部の厚肉部と薄肉部の温度を均一に加熱でき、焼戻し時間が短縮されて作業効率が向上するので、炉加熱より環境が改善され、熱処理コストを低減できる。これにより、熱処理コストを低減して産業の発展に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明実施形態の肉厚に変動のある筒状部材の焼戻し加熱用コイルと加熱用支持治具の使用状態の斜視図である。
【図２】図１の正面断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ視断面図である。
【図４】被加熱筒状部材の外観斜視図である。
【図５】本発明実施例のワークＷの寸法と温度測定箇所を示す図である。
【図６】本発明実施例の温度測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１  軸部、２  筒状部、３  凹部（厚肉部）、４  凸部（薄肉部）、５  誘導加熱コイル、６  コア、１０  加熱支持治具、１１  台座  １２  三つ葉部分（当て金部）、Ｗ  ワークＷ（被加熱筒状部材）
【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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