(57)【要約】【課題】  焼入処理などに際しての高周波誘導加熱工程において、ロット単位でワークの余りが生じないで済むような高周波誘導加熱方法を提供する。【解決手段】  加熱すべきワーク（例えば、２つのワークＷ1，Ｗ2）の外周に２箇所以上のインダクタンス部（例えば、２つのインダクタンス部１３ａ，１３ｂ）を有する高周波誘導加熱コイルを配置してワークを高周波誘導加熱するようにした高周波誘導加熱装置において、２箇所以上のインダクタンス部の内側に配置されるワークの個数に対応した高周波誘導加熱条件が予め設定された制御装置１６と設け、ワークの高周波誘導加熱に際して高周波誘導加熱コイルのインダクタンス部の内側に配置されるワークの個数に応じた加熱条件を制御装置１６により選択してワークを高周波誘導加熱する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱すべきワークの外周に２箇所以上のインダクタンス部を有する高周波誘導加熱コイルを配置して前記ワークを高周波誘導加熱するようにした高周波誘導加熱装置において、前記２箇所以上のインダクタンス部の内側に配置される前記ワークの個数に対応した高周波誘導加熱条件が予め設定された制御装置を設け、前記ワークの高周波誘導加熱に際して前記高周波誘導加熱コイルのインダクタンス部の内側に配置される前記ワークの個数に応じた加熱条件を前記制御装置により選択して前記ワークを高周波誘導加熱するようにしたことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
前記２箇所以上のインダクタンス部は、直列接続であることを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項３】
前記高周波誘導加熱コイルに供給される電源の高周波周波数は、１〜８００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ショット加熱処理（１回の高周波誘導加熱処理）に際して高周波焼入処理数が異なる場合における高周波誘導加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、一般的に用いられているステアリング用ラックバー１（以下、単にラックバー１と記載する）を示すものである。このラックバー１は、片側面に軸線Ｐに対して角度θをなす斜歯２を有し、この斜歯２の歯面３とは反対側の面が背面（半円筒面）４となされている。また、ラックバー１は、図４に示すように、歯面３及び背面４を含む全周面より連続して延びる断面円形の軸部５を有している。従来、このようなラックバー１を焼入処理するに際しては、図５に示すような高周波誘導加熱装置６を使用してラックバー１を移動加熱法により高周波誘導加熱を連続的に行なって焼入処理するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、生産効率を上げる目的のために、ワーク（被加熱体）１本をセンタリングして焼入処理する方法から、ワーク２本をセンタリングして（以下、２軸と呼ぶ）２本同時に高周波誘導加熱（以下、２軸加熱と呼ぶ）して焼入処理（以下、２軸焼入と呼ぶ）する方法へ改良されている。この２軸加熱の場合には、設備費を下げるため、一般的に、１台の発振機，１台の変成器，１台の高周波コイルで電源系統を構成するようにしている。２軸加熱のための高周波誘導加熱コイルは、２箇所のインダクタンス部（コイル構成部分）を有しており、これらは互いにシリースに接続（直列接続）されている。２軸焼入は、高周波誘導加熱コイルの２箇所のインダクタンス部にラックバー１などのワークをそれぞれ挿入し、２本のワークを同時に高周波誘導加熱し、その後に冷却してラックバー１の所要箇所に焼入硬化層を形成することにより行なっている。
【特許文献１】特開昭５４−１０７８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高周波焼入の場合、ワークの材質，前処理，切削条件，高周波誘導加熱の僅かな違いにより焼入後の熱処理品質である硬度，硬化層深さ，歪みに影響を及ぼすので、焼入前品を生産ロット毎に管理している。焼入生産する場合、熱処理品質のバラツキを低減する目的で、ロット毎に焼入条件を決め、初品を焼入し、初品の熱処理品質を検査してそれを確認した後に生産加工が実施されている。２軸焼入の場合、一般に、リフト＆キャリーやトランサーでワークを２本づつ搬送し、高周波焼入ステーションで、ワークを２本センタリングした後に１つの高周波誘導加熱コイルにて２本同時に移動加熱（２軸加熱）が施されて焼入処理される。従って、２軸加熱では、ワークが２本毎に処理されるので、処理数（処理すべきワークの数）を偶数にする必要がある。しかし、ワークが奇数本の場合は、最後の１本が焼入加工できず、生産工程で、１本の余りが発生することとなる。現状では、処理数が奇数の場合には、ロット単位で１本のワークが処理できず生産効率に支障を来しているのが実状である。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、焼入処理などに際しての高周波誘導加熱工程において、ロット単位でワークの余りが生じないで済むような高周波誘導加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明では、加熱すべきワークの外周に２箇所以上のインダクタンス部を有する高周波誘導加熱コイルを配置して前記ワークを高周波誘導加熱するようにした高周波誘導加熱装置において、前記２箇所以上のインダクタンス部の内側に配置される前記ワークの個数に対応した高周波誘導加熱条件が予め設定された制御装置を設け、前記ワークの高周波誘導加熱に際して前記高周波誘導加熱コイルのインダクタンス部の内側に配置される前記ワークの個数に応じた加熱条件を前記制御装置により選択して前記ワークを高周波誘導加熱するようにしている。
また、本発明では、前記２箇所以上のインダクタンス部は、直列接続であるようにしている。
また、本発明では、前記高周波誘導加熱コイルに供給される電源の高周波周波数は、１〜８００ｋＨｚであるようにしている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、加熱すべきワークの外周に２箇所以上のインダクタンス部を有する高周波誘導加熱コイルを配置して高周波誘導加熱する装置において、高周波誘導加熱コイルのインダクタンス部の内側に配置されるワークの個数が変化しても所定の熱処理品質で高周波誘導加熱できるように、予め、ワークの個数に対応した加熱条件を設定した制御装置を設け、ワークの高周波誘導加熱に際してワークの個数に対応した加熱条件とすることによりロット単位の加熱処理においてワーク余剰を防止するようにしたものである。従って、本発明によれば、ワークの個数に対応して加熱条件（生産条件）を変更できる高周波誘導加熱装置を採用することにより、１ショット加熱処理での加熱加工数の変更が可能であり、ロット生産において余剰品を生じることなく加熱処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係る高周波誘導加熱装置１０を備えたラックバー１の２軸移動焼入装置１１を示している。図１に示すように、高周波誘導加熱装置１０は、２つのワーク（例えば、ラックバー等）Ｗ1，Ｗ2をセンタリングする２つのセンタリング機構１２ａ，１２ｂと、２軸加熱用の１台の高周波誘導加熱コイル１３と、ワーク回転用モータ１４とを有している。
【００１０】
図２に示すように、上述の高周波誘導加熱コイル１３は、別個の２箇所にインダクタンス部１３ａ，１３ｂを有しており、これらのインダクタンス部１３ａ，１３ｂは互いに直列接続（シリース接続）されている。そして、この高周波誘導加熱コイル１３は、図外の１台の変成器を介して高周波発振器（高周波電源）１５に接続されている。さらに、２箇所のインダクタンス部１３ａ，１３ｂの内側に配置されるワークの個数に対応した高周波誘導加熱条件が予め設定された制御装置１６が高周波誘導加熱装置１０に設けられており、ワークの高周波誘導加熱に際して高周波誘導加熱コイル１３のインダクタンス部１３ａ，１３ｂの内側に配置されるワークの個数に応じた加熱条件が制御装置１６により選択されてワークが高周波誘導加熱されるように構成されている。
【００１１】
また、図２は、２軸加熱用の高周波誘導加熱コイル１３にセンタリングされた２つのワーク（例えば、ラックバー１等）Ｗ1，Ｗ2と焼入条件との関係を示している。２軸加熱の場合には、高周波誘導加熱コイル１３の２つのインダクタンス部１３ａ，１３ｂ（すなわち、コイル構成部分である加熱導体部）の内側に２つのワークＷ1，Ｗ2がそれぞれ配置され、制御装置１６に予め設定されている加熱条件Ａで移動加熱が施されるようになっている。また、１軸加熱の場合には、高周波誘導加熱コイル１３の一方のインダクタンス部１３ａの内側に１つのワークＷ1が配置され、制御装置１６に予め設定されている加熱条件Ｂで移動加熱が施されるようになっている。
【００１２】
従って、本実施形態の高周波誘導加熱装置１０によれば、センタリングされるワークの個数により、予め設定された焼入条件Ａ又はＢが選択されて高周波誘導加熱が実施されるので、ワークの個数が偶数か奇数かにより制約を受けずに済む。
【００１３】
上述の高周波誘導加熱装置１０により１軸及び２軸加熱を行って焼入処理した場合の熱処理品質（焼入品質）は、図３に示す如き結果となった。図３から明らかなように、ワークであるラックバーのラック部及び軸部の全周に繋がる硬化層パターンＳとなり、所定の表面硬度が確保されていることが確認された。
【００１４】
以下に、本発明に係る高周波誘導加熱装置を用いてワークを高周波誘導加熱する際の具体的な実施例を示す。
実施例
（１）  ワーク：ラックバー
（ａ）  材質：Ｓ４５Ｃ
（ｂ）  寸法
（ｉ）  軸径      ：φ３２ｍｍ
ラック外形：φ３２ｍｍ
長さ      ：７９０ｍｍ
（ｉｉ）歯直角モジュール：２．１
歯高            ：３．５ｍｍ
歯直角ビッチ    ：６．７ｍｍ
（２）高周波誘導加熱条件
［Ｉ］  ２軸加熱
（ｉ）  軸部：周波数＝２０ｋＨｚ
出力＝１２４ｋＷ
送り速度＝２６ｍｍ／sec
（ｉｉ）歯部：周波数＝２０ｋＨｚ
出力＝７９ｋＷ
送り速度＝１４ｍｍ／sec
［２］  １軸加熱
（ｉ）  軸部：周波数＝２０ｋＨｚ
出力＝８２ｋＷ
送り速度＝２４ｍｍ／sec
（ｉｉ）歯部：周波数＝２０ｋＨｚ
出力＝６７ｋＷ
送り速度＝１３ｍｍ／sec
【００１５】
上記加熱条件によりラックバーに高周波誘導加熱を施して焼入処理したときの歯部の表面硬さは、２軸加熱の場合、１軸加熱の場合ともＨｖ６７０〜７００であり、また、硬化層深さは、２軸加熱の場合、１軸加熱の場合とも３．３〜３．５ｍｍであった。ラックバーの軸部の表面硬さは、２軸加熱の場合、１軸加熱の場合ともＨｖ６８０〜７１０であり、また、硬化層深さは、２軸加熱、１軸加熱とも０．３〜１．６ｍｍであった。２軸及び１軸加熱とも熱処理仕様である表面硬さと硬化層深さを満足していることが確認された。従来では、２軸加熱用の高周波誘導加熱コイルを使用する時は、２軸加熱に限定して焼入加工を実施していたが、本発明により、１軸加熱として実施しても同程度の焼入品質を得ることが検証された。２軸加熱用の高周波誘導加熱コイルで２軸加熱及び１軸加熱の熱処理品質を満足することができるので、生産加工数を必ず偶数としなくてもよく、全処理数が奇数本の場合であっても生産時に余り（余剰ワーク）を発生することがない。
【００１６】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では高周波誘導加熱コイル１３を２軸加熱用としたが、２軸に限定されず、ｎ軸加熱用（ｎは３以上の整数）の高周波誘導加熱コイルとしてもよい。また、n軸加熱用の高周波誘導加熱コイルに挿入するワークの個数も１個又は２個に限定せず、ｎ個の場合分けをしてもよい。ｎ個の場合分けに対応した加熱条件を制御装置１６に設定することにより、本装置を使用することが可能となる。なお、本発明の高周波誘導加熱装置は、移動加熱に限定されず、一発加熱にも使用可能である。更に、熱処理は、焼入だけに限定されず、焼戻や焼入焼戻しとして本装置を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱装置を有する高周波焼入装置を示す正面図である。
【図２】図１の高周波誘導加熱装置に用いられている高周波誘導加熱コイルを概略的に示す図であって、図２（ａ）は２軸加熱の状態を示す説明図、図２（ｂ）は１軸加熱の状態を示す説明図である。
【図３】図１の高周波誘導加熱装置にてラックバーを高周波誘導加熱して焼入処理した場合に得られる硬化層パターンを示す断面図であって、図３（ａ）はラックバーの軸線を含む平面における断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＸ−Ｘ線拡大断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＹ−Ｙ線拡大断面図である。
【図４】ステアリング用ラックバーの側面図である。
【図５】従来のラックバーの高周波誘導加熱装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ラックバー
１０  高周波誘導加熱装置
１１  高周波焼入装置
１３  高周波誘導加熱コイル
１３ａ，１３ｂ  インダクタンス部
１５  高周波発振器（高周波電源）
１６  制御装置
Ｗ1，Ｗ2  ワーク
【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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