(57)【要約】【課題】  誘導加熱による異径軸部材の外周焼入れ【解決手段】  被焼入れ軸部材Ｗに対して加熱コイル１と噴射冷却手段２を相対的に移動しながら、加熱冷却して焼入れする誘導加熱による異径軸部材の外周焼入れにおいて、冷却が困難な径差部Ｂ´において噴射冷却手段２の冷却液量を増加し、冷却が容易な径差部Ｃ´において冷却液量を減少するように制御して加熱・冷却焼入れすることにより、均一な冷却と加熱コイルの障害を防止する。【選択図】  図１                                                                
2005344159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼入れ軸部材に対して加熱コイルと噴射冷却手段を相対的に移動しながら、加熱冷却して焼入れする誘導加熱による異径軸部材の外周焼入れにおいて、該軸部材の焼入れ位置に対応して前記噴射冷却手段の冷却液量を可変し、加熱・冷却焼入れすることを特徴とする誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法。
【請求項２】
前記噴射冷却手段の冷却液量を、被焼入れ軸部材の冷却が困難な径差部において増加し、冷却が容易な径差部において減少するように制御して加熱・冷却焼入れすることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法。
【請求項３】
被焼入れ軸部材に対して加熱コイルと噴射冷却手段を相対的に移動しながら、加熱冷却して焼入れする誘導加熱による異径軸部材の外周焼入装置において、該軸部材の焼入れ位置に対応して前記噴射冷却手段の冷却液量を可変するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする誘導加熱による異径軸部材の外周焼入装置。
【請求項４】
前記噴射冷却手段の冷却液量の制御手段は、被焼入れ軸部材の冷却が困難な径差部において冷却液量を増加し、冷却が容易な径差部において減少するように制御することを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入装置。
【請求項５】
被焼入れ軸部材の外周を取り巻く環状導体を有する加熱コイルと、環状中空体の噴射冷却手段と、被焼入れ軸部材に対して前記加熱コイル及び噴射冷却手段を相対的に移動させる移動駆動手段と、被焼入れ軸部材と噴射冷却手段との相対位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出値により前記噴射冷却手段の冷却液量を可変する流量制御弁とを備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸径の異なる部を有する段付きシャフトなどを誘導加熱・冷却して焼入れする焼入方法及び焼入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸部材の外周を誘導加熱により焼入れする際に、被焼入れ軸部材に対して加熱コイルと噴射冷却手段を相対的に移動しながら加熱冷却して焼入れする方法は、広く行われている。
【０００３】
しかし、例えば図１に示すような軸径の異なる部を有する段付軸部材を、加熱コイルと噴射冷却手段を図のＡ−Ｂ−Ｃに移動しながら加熱して同じ流量で噴射冷却すると、軸部材の段差部Ｂ´では冷却液が段部の形状にならって流れるために、段差部Ｂ´では冷却が不十分になって十分な焼入れ硬さが得られない。一方段差部Ｃ´では図に示すように冷却液が焼入れ面に直角に当たるので冷却されやすいが、冷却液がはねかえって、加熱コイルにかかり加熱の障害になるという問題点がある。
【０００４】
これを解決するために、例えば特許文献１のように冷却液ノズルの噴射方向を変える方法もある。
【特許文献１】特許第３０８２１５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の方法は、機構が非常に複雑で、本図１のような環状コイルを用いて外周を焼入する方法において利用することは困難で費用が掛かる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、焼入れ箇所により簡易に冷却液量を変えることにより、安価、簡素な設備で均一な焼入れ硬さが得られる誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法及び装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法は、被焼入れ軸部材に対して加熱コイルと噴射冷却手段を相対的に移動しながら、加熱冷却して焼入れする誘導加熱による異径軸部材の外周焼入れにおいて、該軸部材の焼入れ位置に対応して前記噴射冷却手段の冷却液量を可変し、加熱・冷却焼入れすることを特徴とするものである。
【０００８】
前記噴射冷却手段の冷却液量を、被焼入れ軸部材の冷却が困難な径差部において増加し、冷却が容易なな径差部において減少するように制御して加熱・冷却焼入れすることが、軸部材を均一な硬さに焼入れするために望ましい。
【０００９】
また、本発明の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入装置は、被焼入れ軸部材に対して加熱コイルと噴射冷却手段を相対的に移動しながら、加熱冷却して焼入れする誘導加熱による異径軸部材の外周焼入装置において、該軸部材の焼入れ位置に対応して前記噴射冷却手段の冷却液量を可変するように制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
前記噴射冷却手段の冷却液量の制御手段は、被焼入れ軸部材の冷却が困難な径差部において冷却液量を増加し、冷却が容易な径差部において減少するように制御して加熱・冷却焼入れすることが均一な焼入れ硬さの軸部材を得るために望ましい。
【００１１】
本発明の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入装置は、被焼入れ軸部材の外周を取り巻く環状導体を有する加熱コイルと、環状中空体の噴射冷却手段と、被焼入れ軸部材に対して前記加熱コイル及び噴射冷却手段を相対的に移動させる移動駆動手段と、被焼入れ軸部材と噴射冷却手段との相対位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出値により前記噴射冷却手段の冷却液量を可変する流量制御弁とを備えることが望ましい。
【００１２】
もとより本発明の方法と装置は、特許文献１のように外周の一部を加熱しながら全周を焼き入れする部分加熱のコイルに対しても適用できるが、加熱効率のよい環状導体の加熱コイルを使用することが望ましい。また、噴射冷却手段も環状体にして外周全周を冷却することが望ましい。これらにより、簡易・安価な設備で上記目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法及び装置によれば、簡易な設備により均一な焼入れ冷却ができるので、異径軸部材において段部まで均一な焼入れ硬さが得られて、品質の向上とコストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法と装置について、図示の１実施形態により具体的に説明する。図１は本発明の焼入装置の概念図、図２は噴射冷却手段の噴射液量を制御する制御手段のブロック図、図３は本発明の焼入方法のフローチャートである。
【００１５】
以下、図に基づいて説明する。図１において、環状の加熱コイル１と同様に環状の噴射冷却手段２は一体に結合されて、被焼入れ異径軸部材（以下ワークＷという）の外周に指定の隙間を設けて配設される。そしてこの加熱コイル１と噴射冷却手段２は移動駆動手段により図の上下軸方向にＡ−Ｂ−Ｃ位置に移動駆動されるようになっている。本実施形態では加熱コイル１と噴射冷却手段２を可動としたが、ワークＷを加熱コイル等に対して相対的に移動してもよい。
【００１６】
噴射冷却手段２は中空の環状体からなり、給水管４から流量制御弁３を介して中空部に導入される冷却液がノズル２ａから噴射され、加熱コイル１により焼入れ温度に加熱されたワークＷを急冷して焼入れするようになっている。なおワークＷは回転駆動手段５により加熱冷却中に回転されるようになっている。
【００１７】
噴射冷却手段２の噴射液量を制御する制御手段１０の構成を図２に示す。制御手段１０は、主制御部のＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１にデータを入力するデータ入力部１２と、焼入れ位置を移動するように、ワークＷ又は加熱コイル及び噴射冷却手段のいずれかを移動する移動駆動手段１３と、噴射冷却手段２の噴射液量を制御する流量制御弁３と、加熱コイルの電源を制御する加熱電源制御部１４と、ワークＷと加熱コイル１及び噴射冷却手段２との相対位置を検出する位置検出手段１５とからなる。
【００１８】
図１、図２及び図３のフローチャートに基づいて、各部の動作を詳述する。待機位置において、加熱コイル１及び噴射冷却手段２（以下冷却手段等という）は、図１のＡ位置にある。ここでワークＷを回転駆動手段５に装入する。焼入れ作業を開始すると、データ入力部１２から主制御部のＣＰＵ１１にインプットされたデータにより、冷却手段等が焼入れ開始位置に移動される（ＳＴＥＰ１）。そして、ワークＷは回転駆動手段５により回転され、加熱電源制御部１４の指令により加熱コイル１に電力が付加されて加熱される（ＳＴＥＰ２）。ワークＷが焼入れ温度に達すると（ＳＴＥＰ３）、流量制御弁３を介して噴射冷却手段２から冷却液が噴射されて、ワークＷは急冷されて焼入れされる（ＳＴＥＰ４）。この動作によりワークＷを焼き入しながら、冷却手段等は移動駆動手段１３により上方向のＡ−Ｂ−Ｃ位置に移動されてワークＷの全長が焼入れされる（ＳＴＥＰ５）。このとき、位置検出手段１５により冷却手段等の位置が検出され、冷却手段等が図１のワークＷの段差部Ｂ´の位置Ｂにきたとき（ＳＴＥＰ６）、冷却液量が増加するように流量制御弁３が駆動される（ＳＴＥＰ７）。図１の左側の（２）に冷却液量の変化曲線を示す。ここで冷却液量を変えないで冷却すると、段差部Ｂ´の冷却が不十分になって焼き入れ硬さが低下するが、本発明の方法によれば、ここで冷却液量が増加するので図１の段差部Ｂ´まで完全に冷却されて均一な焼入れ硬さが得られる。
【００１９】
冷却手段等がさらに移動して位置Ｂを過ぎると（ＳＴＥＰ８）、図２（２）のように流量制御弁３が駆動されて冷却液量は標準量に落とされる（ＳＴＥＰ９）。さらに、冷却手段等が移動して上の段差部Ｃ´の位置Ｃに来ると（ＳＴＥＰ１０）、冷却液量が減少するように流量制御弁３が駆動されて標準量よりさらに少なくされる（ＳＴＥＰ１１）。さらに移動して位置Ｃを過ぎると（ＳＴＥＰ１２）冷却液量は標準量に戻される（ＳＴＥＰ１３）。ここで冷却液量を変えないで冷却すると、冷却液が段差部Ｃ´に当たって跳ね返って飛散し、加熱コイルにかかるので、加熱に支障が生ずることがある。本発明の方法によれば、段差部Ｃ´では冷却液が冷却面に直角に当たるので少量の冷却液で十分に急冷され、かつ冷却液の跳ね返りや飛散がなく加熱コイルに害を与えることがない。
【００２０】
冷却手段等が焼入れの上限に達すると、移動が停止し、コイル電源が遮断され、噴射冷却が停止されて焼入れが完了する（ＳＴＥＰ１４）。焼入れが完了すると、冷却手段等が大気位置に移動し（ＳＴＥＰ１５）、ワークを抽出して焼き入れが終了する（ＳＴＥＰ１６）。
【００２１】
上記本実施形態では、加熱コイルと噴射冷却手段を移動したが、これを固定してワークＷを移動することにより相対的に位置を変えてもよい。また、本実施形態では段差部のみ冷却液量を変えたが、被焼入れ部材の形状により冷却液量を変えたり、冷却手段の移動位置により液量を変えて焼入れ硬さを変えるなどに応用することもできる。
【００２２】
上記のように、本発明の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法及び装置によれば、被焼入れ軸部材に対して、冷却が困難な径差部で噴射冷却液の流量を増加し、冷却が容易なな径差部において流量を減少するように制御されるので、異径部でも軸部材が均一な硬さに焼入れされる。
【００２３】
また、冷却の際の冷却液の跳ね返りがないので、冷却液の消耗が少なく、作業環境が改善され、加熱コイルを害することもなくなる。
【００２４】
噴射冷却手段の噴射冷却液量の制御は、簡易な流量制御弁により行われるので、複雑な機構を要せず安価に目的が達成できる。これにより、異径軸部材の焼入れコストを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上述べたように本発明の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法及び装置によれば、焼入れの際の冷却液の消耗が少なく、作業環境が改善され、加熱コイルが害されることがないので作業効率が向上する。設備が簡易で安価であり、焼入れのコストが低減され、産業の発展に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明実施形態の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法を示す概念図である。
【図２】本発明実施形態の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入装置の制御手段の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明実施形態の誘導加熱による異径軸部材の外周焼入方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１  加熱コイル、２  噴射冷却手段、３  流量制御弁、４  給水管、５  回転駆動手段、１０  制御手段、１１  ＣＰＵ、１２  データ入力部、１３  移動駆動手段、１４  加熱電源制御部、１５  位置検出手段、Ｗ  ワーク（被焼入れ異径軸部材）
【図１】
2005344159.tif 000003
【図２】
2005344159.tif 000004
【図３】
2005344159.tif 000005