(57)【要約】【課題】誘導加熱によるワークの温度差を小さくして、焼戻し後の硬度を均一に保てるようにする。【解決手段】ソレノイドコイル１内に設けられたワーク２との間に、コア１１を前記ワーク２の発熱を抑制する大内径部５と対向させて配置する。こうすることで、コア１１に磁束を集束させて、対向するワークの大内径部５に作用する磁束を減少させる。そして、その大内径部５の温度の上がり方を緩やかにし、温度の低い小内径部６との温度差を小さくして誘導加熱を行なうことにより、焼戻し後の硬度を均一に保てるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱コイルとワークの間に、コアを前記ワークの発熱を抑制する部分と対向させて配置したのち、誘導加熱コイルに高周波電流を通電して焼戻しを行なうコアの配置方法。
【請求項２】
内部に冷却水を通す通水路を有する請求項１に記載のコア。
【請求項３】
ソレノイドコイル内に設けられたワークとの間にコアを前記ワークの発熱を抑制する部分と対向させて配置した誘導加熱コイル。
【請求項４】
ソレノイドコイル内に設けられたトリポード型等速ジョイント外輪との間にコアを前記ワークの発熱を抑制する大内径部と対向させて配置した誘導加熱コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波加熱焼戻し工程での温度差低減による硬度の均一化を図る際に用いられるコアとそのコアの配置方法及びそのコアを有した誘導加熱コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波誘導加熱を用いた焼戻し法が用いられるものとして、例えば等速ジョイント外輪の熱処理がある。
【０００３】
このような等速ジョイント外輪の焼戻しでは、（特許文献１）に記載されているのと同様に、例えば図４のように、加熱用のソレノイドコイル（丸型）１の内部にワーク（外輪）２を置いたのち（冶具３、４などで固定する）、前記加熱コイル１に高周波電流を流すことでワーク２を誘導加熱する。このとき、前記コイル１に流す高周波電流の大きさ及び周波数は製品により様々な値となる。そして、誘導加熱によりワーク２が所定の温度まで上昇したところで高周波電流を止め、一定時間保持したのちワーク２を冷却水で冷却すれば焼戻しが完了する。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−９５８４号公報
【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、上記の焼戻し方法では、トリポード型等速ジョイントに熱処理を行った場合、焼戻し後の硬度が不均一になる問題がある。
【０００６】
すなわち、トリポード型等速ジョイントは、外輪の円筒形の内面に、軸方向に伸びる向かい合ったローラ案内面１６でトラック溝１５を形成しており、３本のトラック溝１５が１２０度の間隔で形成されている。向かい合ったローラ案内面１６は大内径部５によって結ばれており、それぞれのトラック溝１５は小内径部６によって接続された形状となっている。
【０００７】
ここで、この形状の外輪を加熱用のソレノイドコイル（丸型）１の中に置いた状態で誘導加熱すると、大内径部５の温度の方が、小内径部６に比べて高くなる（このように、加熱ムラが生じるのは、例えばワークの肉厚が均一でないこと、また、ワーク２とソレノイドコイルとの距離が大内径部５と小内径部６で異なるためである）。また、焼入れにより硬化した部分は、加熱時間が同じであれば、加熱温度が高いほど硬度の低下量は大きくなる。したがって、焼戻し後の大内径部５の硬度は小内径部６に比べて低くなる。
【０００８】
そのため、小内径部６で規定の硬度を得ようとすると（等速ジョイント外輪では、製品の強度に基づいて焼戻し後の硬度を規定している）、小内径部６より大内径部５の温度が高くなるため、大内径部５の硬度が規定の硬度の下限であったり、または規定値を下回ったりする問題がある（後述する図３（ａ）参照）。
そこで、この発明の課題は、ワーク（特に、誘導加熱中に部位間で温度差を生じるトリポード型等速ジョイント外輪）の温度差を低減することで、焼戻しによる部分的な硬度低下量のばらつきを小さくし、焼戻し後の硬度を均一に保てるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明では、誘導加熱コイルとワーク間にコアを配置し、前記コイル内の磁束を集束するという構成を採用したのである。
【００１０】
このような構成を採用することにより、コイル内の磁束の一部がコアに集束してワークに達する磁束を減少させるので、ワークの発熱をコントロールできる。
【００１１】
このとき、コアの内部に冷却水を通す通水路を有する構成を採用することができる。
【００１２】
このような構成を採用することにより、誘導加熱コイルとワーク間に配置されたコアは、加熱中に磁束が集束すると発熱するので、その発熱を通水路に冷却水を流して冷却することで、発熱を抑えられる。
【００１３】
また、誘導加熱コイルとワークの間に、コアを前記ワークの発熱を抑制する部分と対向させて配置したのち、誘導加熱コイルに高周波電流を通電して焼戻しを行なうという方法を採用することができる。
【００１４】
このようなコアの配置方法を採用することにより、コアと対向するワークの磁束の一部をコアが集束し、コアと対向するワークの部分に作用する磁束を減少させて、誘導加熱し難くする。そのため、その部分の温度の上がり方を緩やかにすることができるので、例えば、先に述べたトリポード型等速ジョイント外輪では、温度が高くなるコイルに近い大内径部にコアを対向させて配置すれば、温度の低い小内径部との温度差を小さくして焼戻しができる。
【００１５】
また、誘導加熱コイルは、ソレノイドコイル内に設けられたワークとの隙間に前記ワークの発熱を抑制する部分と対向するようにコアを配置した構成を採用することができる。
【００１６】
このような構成を採用することにより、コアは、対向するワークの部分に作用する磁束を減少させて、その部分の温度の上がり方を緩やかにすることができるので、例えば、先に述べたトリポード型等速ジョイント外輪では、温度が高くなるコイルに近い大内径部にコアを対向させて配置すれば、温度の低い小内径部との温度差を小さくして戻しができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、以上のように構成したことにより、誘導加熱によるワークの発熱を制御できるので、ワークの温度差を低減できる。そのため、焼戻しによる部分的な硬度低下量のばらつきを小さくし、焼戻し後の硬度を均一に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、この形態の誘導加熱コイル１０は、ソレノイドコイル１内に設けられたワーク２との間にコア（磁性体）１１を配置した構成となっている。
ソレノイドコイル１は、丸パイプ状のコイルを螺旋状に巻回して筒状に形成したもので、このコイル１の内側にコア１１を配置し、ソレノイドコイル１とコア１１は絶縁されている。
【００２０】
コア１１は、図２に示すように、直方体（実際には部分的に幅や板厚を変える場合がある）をしており、例えば、粉末状の金属酸化物を固形化したものや鉄損の大きな磁性鋼帯（珪素０〜０．５％）を層状に重ねたもので形成したものである。また、コア１１の長さは、後述するワーク２のカップ部１２の高さに合わせて形成し、ステム部１３にかからないように設定してある。また、コア１１は、誘導加熱により多少温度が上昇するため、内部に通水路１４としてＵ字状の冷却水管を設けて、常に通水を行なって、コア１１を一定の温度に保てるようにしてある。このコア１１は、この形態ではワークに合わせて１２０度間隔で３個配置する構成となっている。
【００２１】
ワーク２は、この形態では、トリポード型等速ジョイント外輪で、外輪の形状は一端がカップ部１２の閉塞端にステム（連結軸）１３を設けた構成となっている。また、カップ部１２は、図１（ｂ）に示すように、円筒形の内面に形成された軸方向に延びる３本のトラック溝１５と、トラック溝１５を構成する向かい合ったローラ案内面１６を結ぶ大内径部５と、各々のトラック溝１５を接続する小内径部６によって構成された形状となっている。
【００２２】
この形態は、上記のように構成されており、ワーク２は、図１（ａ）に示すように、下治具４と上センター治具３で支持し、ワーク２のカップ部１２の大内径部５とコア１１の位置とが揃うように位相の割り出しを予め行なっておく。位相の割り出しのできたワーク２は、前記コイル１の内部へ移動する。
【００２３】
そして、図１（ｂ）に示すように、ワーク２（カップ部１２）の大内径部５の外側に、図１（ｂ）のように、コアを対向して配置し（１２０度間隔）、前記カップ部１２の小内径部６の外側には配置しないようにセットした後、前記コイル１に高周波電流を流し、所定の時間誘導加熱する。
【００２４】
このとき、前記コア１１には磁束が集束するため、大内径部５に作用する磁束はコア１１が無い場合に比べて減少し、誘導加熱され難くなる。したがって、大内径部５の温度の上昇が緩やかになり、小内径部６との温度差が小さくなる。このように温度差が小さな状態で所定の焼戻し温度まで加熱して加熱が完了すると、ワーク２を冷却位置まで移動する。そして水などをワーク２へ噴射して冷却すれば、焼戻し加工が完了する。
【００２５】
このように、加熱中の大内径部５と小内径部６との温度差を少なくして焼戻しを行なうことができるので、焼戻しによる部分的な硬度低下量のばらつきを小さくし、焼戻し後の硬度を均一に保つことができる。
【実施例１】
【００２６】
この実施例１では、上記のように、コア１１の有効性を実際に確かめるため、前記コイル１内にコア１１を設置して加熱した場合と、コア１１を設置しないで加熱したときのワーク２の温度を測定することにした。その際、ワーク２は、実施形態と同じインポード型等速ジョイント外輪を使用した。また、温度は、熱電対をワーク２の大内径部５と小内径部６の表面に貼り付けて、それぞれの温度を所要時間ごとに測定することにした。
【００２７】
結果を図３（ａ）と図３（ｂ）に示す。図３（ａ）は、コア１１を設置していない場合の結果で、この結果からコア１１が無い場合は加熱開始と同時に大内径部５の温度が急激に上昇し、小内径部６に比べで高くなる。そして、加熱時間ｔの経過とともに、その温度差が大きくなって、小内径部６が焼戻しに必要な温度領域Ｔ１−Ｔ２に入る前に、大内径部５は焼戻しに必要な前記温度領域Ｔ１−Ｔ２から外れてしまう。
【００２８】
一方、図３（ｂ）は、コア１１を使用した場合の結果で、大内径部５の温度上昇が抑制されるため、小内径部６との温度差が小さくなった。そのため、小内径部６が焼戻しに必要な温度領域Ｔ１−Ｔ２に入っても、大内径部５は焼戻しに必要な温度領域Ｔ１−Ｔ２内に留まることができたので、規定の硬度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）実施形態の正面図、（ｂ）（ａ）の断面図
【図２】コアの正面図
【図３】（ａ）実施形態の作用説明図、（ｂ）実施形態の作用説明図
【図４】従来例の作用説明図
【図５】従来例の作用説明図
【符号の説明】
【００３０】
１  ソレノイドコイル
２  ワーク
５  大内径部
６  小内径部
１０  誘導加熱コイル
１１  コア
１４  通水路
１５  トラック溝
１６  ローラ案内面
【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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