(57)【要約】巻き線（１２ａ）からなる一次コイル部材（１２）と、一次コイル部材（１２）の巻き線（１２ａ）の内部に配置され、かつ軸状体（１０１）が挿通可能な中空筒状の二次コイル部材（１３）とを有し、軸状体（１０１）の軸方向に沿って相対移動可能とされた加熱部と、軸状体（１０１）の表面に冷却液を噴射可能な噴射ノズル（１８）を有し、加熱部の相対移動方向後方に配置され、かつ、加熱部とともに軸状体（１０１）の軸方向に沿って相対移動可能とされた冷却部（１６）と、を備え、二次コイル部材（１３）は、その相対移動方向に沿う長さ（Ｌ２）が一次コイル部材（１２）のコイル長さ（Ｌ１）より長く、かつ、冷却部（１６）側のコイル端（１３ｅ）が、一次コイル部材（１２）の冷却部（１６）側のコイル端（１２ｄ）よりも冷却部（１６）側に突出している高周波焼入れ装置（１）を提供する。
2019202898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状体を高周波焼入れする装置であって、
高周波電流が流される巻き線からなる一次コイル部材と、前記一次コイル部材の前記巻き線の内部に配置され、かつ前記軸状体が挿通可能な中空筒状の二次コイル部材とを有し、前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能とされた加熱部と、
前記軸状体の表面に冷却液を噴射可能な噴射ノズルを有し、前記加熱部の相対移動方向後方に配置され、かつ、前記加熱部とともに前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能とされた冷却部と、
を備え、
前記二次コイル部材は、前記冷却部側のコイル端が、前記一次コイル部材の前記冷却部側のコイル端よりも前記冷却部側に突出している
ことを特徴とする高周波焼入れ装置。
【請求項２】
前記二次コイル部材は、その相対移動方向に沿う長さが前記一次コイル部材のコイル長さより長い
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波焼入れ装置。
【請求項３】
前記二次コイル部材の前記冷却部と反対側のコイル端が、前記一次コイル部材の前記冷却部と反対側のコイル端よりも前記冷却部の反対側に突出している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波焼入れ装置。
【請求項４】
前記一次コイル部材及び前記二次コイル部材の相対位置を固定したまま前記加熱部を前記軸状体の軸方向に沿って相対移動させる移動手段が備えられている
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の高周波焼入れ装置。
【請求項５】
前記二次コイル部材には、その相対移動方向に沿ってスリットが設けられ、前記スリット内に絶縁物が設けられていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の高周波焼入れ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波焼入れ装置に関する。
本願は、２０１８年４月１６日に、日本に出願された特願２０１８−０７８３００号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
長寿命が求められる部品には、種々の表面処理がなされることがある。特に高周波焼入れは、部品表面の表面硬さ、耐摩耗性、耐疲労性を向上させるため、広く利用されている。このため、従来から、種々の高周波焼入れ装置が提案されている。例えば、鋼製の軸状体などの長尺の部材を高周波焼入れする場合は、いわゆる移動焼入れが行われている。移動焼入れ（ｔｒａｖｅｒｓｅ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）とは、軸状体に対して高周波誘導加熱コイル（以下、高周波コイルという）及び冷却手段を軸線方向に相対的に移動させながら焼入れする手法である。【０００３】
移動焼入れでは、高周波コイルによって軸状体の少なくとも表層がオーステナイト相になるまで軸状体を局部的に加熱する。次いで、高周波コイルのあとに追従してきた冷却手段によって、加熱された軸状体の表面に冷却液等を噴射させて短時間で急冷することにより、表層をマルテンサイト組織としている。【０００４】
従来の移動焼入れでは、焼入れ後の軸状体の鋼組織の均一性を保つべく、急速加熱から急冷までの時間を短縮するために、高周波コイルと冷却手段とを近接配置させて設備のコンパクト化を図っている。しかしながら、高周波コイルと冷却手段とを近接配置させると、冷却手段から噴射された冷却液が軸状体表面で跳ね返って高周波コイル付近まで飛散し、軸状体を過剰に冷却してしまう場合がある。特に、軸本体の一部に、軸本体よりも外径が大きな大経部が設けられた軸状体は、軸本体と大径部との間に段差があるため、軸状体に噴射された冷却液がこの段差に衝突すると、高周波コイル側に跳ね返りやすくなり、軸状体の過冷却が頻発する場合がある。【０００５】
そこで、特許文献１では、高周波誘導加熱部と冷却液噴射部との間に、冷却液の飛沫を遮蔽する手段として、圧縮空気を噴射させるノズルを備えた高周波焼入れ装置が提案されている。
また、特許文献２では、焼入れ部位を加熱する加熱手段と、加熱手段によって加熱されている部位に冷却流体を噴出する冷却手段との間に、加熱されている部位への冷却流体の付着を防止するための噴射流体噴出手段を備えた焼入れ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２００１−３２０１７号公報
【特許文献２】日本国特開２０１４−２１４３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２に記載の焼入れ装置では、冷却液などの流体の飛散は防止できるものの、固形物の飛散を防止できないという問題がある。固形物として、軸状体の表面に生成したスケールが挙げられる。例えば、高周波コイルによって軸状体の表層をオーステナイト領域まで加熱すると、軸状体の表面にスケールが生成する。このスケールは、冷却手段から噴射された冷却液によって軸状体から剥離されて飛散し、巻き線状の高周波コイルに付着する場合がある。スケールは流体ではなく固形物であるため、特許文献１、２に記載の装置であっても、スケールが飛散して高周波コイルに付着することは防止できない。高周波コイルの巻き線同士の隙間にスケールが付着すると、高周波コイル内で短絡が起こり、異常加熱等により高周波コイルが破損する場合がある。あるいは、短絡の発生によって高周波コイルに印加される電圧が急変し、電源に異常な負荷がかかり、電源回路が破損するおそれがある。また、加熱コイルや電源回路が故障すると操業を停止せざるを得ず、焼入れ作業の能率が大幅に低下するおそれがある。【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、スケール等の固形物が、巻き線からなる高周波コイルに付着することを防止可能な、高周波焼入れ装置を提供することを課題とする。
【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に、本発明は以下の態様を含む。
［１］本発明の一態様に係る高周波焼入れ装置は、軸状体を高周波焼入れする装置であって、
高周波電流が流される巻き線からなる一次コイル部材と、前記一次コイル部材の前記巻き線の内部に配置され、かつ前記軸状体が挿通可能な中空筒状の二次コイル部材とを有し、前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能とされた加熱部と、
前記軸状体の表面に冷却液を噴射可能な噴射ノズルを有し、前記加熱部の相対移動方向後方に配置され、かつ、前記加熱部とともに前記軸状体の軸方向に沿って相対移動可能とされた冷却部と、を備え、
前記二次コイル部材は、前記冷却部側のコイル端が、前記一次コイル部材の前記冷却部側のコイル端よりも前記冷却部側に突出していることを特徴とする高周波焼入れ装置。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、二次コイル部材の冷却部側のコイル端が一次コイル部材の冷却部側のコイル端よりも冷却部側に突出しているため、スケールのような固形物が冷却液の噴射によって飛散したとしても、飛散したスケールは一次コイル部材に付着する前に二次コイル部材に衝突するので、一次コイル部材へのスケールの付着を防止できる。
［２］上記［１］に記載の高周波焼入れ装置では、前記二次コイル部材は、その相対移動方向に沿う長さが前記一次コイル部材のコイル長さより長くともよい。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、二次コイル部材の長さが一次コイル部材のコイル長さより長くなっているので、飛散したスケールは一次コイル部材に付着する前に二次コイル部材に衝突するので、一次コイル部材へのスケールの付着を確実に防止できる。
［３］上記［１］又は［２］に記載の高周波焼入れ装置では、前記二次コイル部材の前記冷却部と反対側のコイル端が、前記一次コイル部材の前記冷却部と反対側のコイル端よりも前記冷却部の反対側に突出していてもよい。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、二次コイル部材の冷却部と反対側のコイル端が、一次コイル部材の冷却部と反対側のコイル端よりも冷却部の反対側に突出しているため、一次コイル部材の冷却部と反対側のコイル端が二次コイル部材によって遮蔽されることになり、スケールのような固形物が広く飛散したとしても、飛散したスケールは一次コイル部材に付着する前に二次コイル部材に衝突するので、スケールの一次コイル部材への付着を防止できる。
［４］上記［１］から［３］のいずれか一項に記載の高周波焼入れ装置では、前記一次コイル部材及び前記二次コイル部材の相対位置を固定したまま前記加熱部を前記軸状体の軸方向に沿って相対移動させる移動手段が備えられていてもよい。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、移動手段によって、一次コイル部材及び二次コイル部材が相対位置を固定したまま移動するので、一次コイル部材に対する二次コイル部材の位置が常に変わらず、一次コイル部材へのスケールの付着を防止できる。
［５］上記［１］から［４］のいずれか一項に記載の高周波焼入れ装置では、前記二次コイル部材には、その相対移動方向に沿ってスリットが設けられ、前記スリット内に絶縁物が設けられていてもよい。
上記の態様に係る高周波焼入れ装置によれば、二次コイル部材に、その相対移動方向に沿ってスリットが設けられ、スリット内に絶縁物が設けられているので、スケールのスリットの通過が絶縁物によって妨げられ、スケールがスリットを通って一次コイル部材に付着してしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の上記の各態様に係る高周波焼入れ装置によれば、スケール等の固形物が、巻き線からなる高周波コイルに付着することを防止可能な、高周波焼入れ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態である高周波焼入れ装置の一部を破断して示す図であって、同高周波焼入れ装置を模式的に示す側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態である高周波焼入れ装置の一部を破断して示す図であって、同高周波焼入れ装置の要部を模式的に示す側面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態である高周波焼入れ装置の要部を模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態である高周波焼入れ装置の別の例に係る高周波焼入れ装置の一部を破断して示す図であって、同高周波焼入れ装置の要部を模式的に示す側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態である高周波焼入れ装置の動作を説明するための図であって、破断して示された、図１〜図３に示した高周波焼入れ装置の一部を模式的に示す側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施形態である高周波焼入れ装置の動作を説明するための図であって、破断して示された、図４に示す高周波焼入れ装置の一部を模式的に示す側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、破断して示された、比較例の高周波焼入れ装置の一部を模式的に示す側面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、破断して示された、比較例の高周波焼入れ装置の一部を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態である高周波焼入れ装置について、図１〜図３を参照して説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されないことは自明である。また、本発明の範囲において、以下の実施形態の各要素を組み合わせ可能なことは自明である。
図１に示すように、本実施形態の高周波焼入れ装置１は、例えば、鉄道車両用の車軸等の軸状体１０１に、高周波電流を用いて移動焼入れを行うための装置である。移動焼入れ（ｔｒａｖｅｒｓｅ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）とは、軸状体１０１に対して高周波誘導加熱コイル（以下、高周波コイルという）をなす加熱部と、冷却部とを軸線方向に相対的に移動させながら焼入れする手法である。
【００１３】
本実施形態の高周波焼入れ装置１に適用可能な軸状体としては、軸本体の一部に大径部が設けられることにより軸本体と大径部との間に段差部がある軸状体でもよいし、軸本体を有し、大径部及び段差部を有しない軸状体でもよい。
【００１４】
まず、軸状体１０１の一例を説明する。本実施形態の高周波焼入れ装置１によって移動焼入れされる軸状体１０１は、軸本体１０２と、軸本体１０２よりも径（外径）が大きい大径部１０３とを備えている。図１に示す軸状体１０１には大径部１０３が４つあり、各大径部１０３は相互に離間しており、各大径部１０３の間に軸本体１０２がある。各大径部１０３は、互いの外径がほぼ等しくてもよく、相互に異なる外径であってもよい。軸本体１０２及び各大径部１０３はそれぞれ円柱状に形成されている。軸本体１０２及び大径部１０３のそれぞれの中心軸は、共通軸と同軸に配置されている。以下では、共通軸を軸線Ｃと言う。また、軸本体１０２と大径部１０３との境界には、軸本体１０２と大径部１０３とを接続するための段差部１０４がある。段差部１０４は、軸状体１０１の軸線Ｃに対して所定の角度で傾斜している。傾斜角度は例えば１５°〜９０°の範囲である。本実施形態の高周波焼入れ装置１内では、軸状体１０１は、軸線Ｃが上下方向に沿うように配置されている。
【００１５】
なお、軸状体１０１が備える大径部１０３等の数は４つに限定されず、１つから３つでもよいし、５つ以上でもよい。軸状体１０１は、鋼材で形成されている。
【００１６】
図１に示すように、高周波焼入れ装置１は、一次コイル部材１２及び二次コイル部材１３を有する加熱部１１と、冷却部１６とを備えている。加熱部１１及び冷却部１６は、移動手段である移動装置５０に接続されており、移動装置５０によって移動自在とされている。また、高周波焼入れ装置１には、軸状体１０１を支持するための支持部材６が備えられている。
【００１７】
移動装置５０は、ラック部材５４と、支え板５１と、モータ５２とから構成されている。ラック部材５４は、上下方向に沿って延在している。支え板５１には、加熱部１１及び冷却部１６が固定されている。また、支え板５１にはピニオンギヤ５１ａが設けられており、ピニオンギヤ５１ａは、ラック部材５４に噛み合っている。モータ５２を駆動させると、ピニオンギヤ５１ａが回転し、ラック部材５４に対して支え板５１が上方又は下方に移動するように構成されている。
【００１８】
支持部材６は、下方センター７と、上方センター８と、を備えている。下方センター７は、軸状体１０１の下端を軸状体１０１の下方から支持している。上方センター８は、軸状体１０１の上端を軸状体１０１の上方から支持している。各センター７，８は、軸線Ｃが上下方向に沿うように軸状体１０１を支持している。また、軸状体１０１は、軸方向を中心にして回転可能とされている。下方センター７及び上方センター８を回転させることにより、移動装置５０に対して軸状体１０１を相対的に回転させてもよい。
【００１９】
本実施形態の高周波焼入れ装置１は、軸状体１０１に対して、移動装置５０を作動させることで加熱部１１及び冷却部１６を軸状体１０１の軸方向に沿って上昇させ、軸状体１０１を移動焼入れする。
【００２０】
図１〜図３に示すように、加熱部１１は、高周波電流が流される一次コイル部材１２と、一次コイル部材１２の内側にあって一次コイル部材１２よりも軸状体１０１に近接して配置された二次コイル部材１３と、カーレントトランス１４と、を備えている。
【００２１】
一次コイル部材１２は、コイルの素線を螺旋状に巻いた環状の巻き線１２ａから構成され、高周波電流が流されるようになっている。一次コイル部材１２の巻き線１２ａの内径は、二次コイル部材１３の外径よりも大きい。このため、一次コイル部材１２と二次コイル部材１３は接触せず離間している。
【００２２】
二次コイル部材１３は、両端面１３ａ、１３ａが近接した中空筒状の部材から形成されている。二次コイル部材１３は一次コイル部材１２の内側に配置されている。二次コイル部材の内径は、軸状体１０１の大径部１０３の外径より大きくなっている。これにより、二次コイル部材１３の内側には、軸状体１０１が挿通自在となるだけの空間が設けられている。
【００２３】
また、二次コイル部材１３は、両端面１３ａ、１３ａの間が離間されており、両端面１３ａ、１３ａの間にスリット１３ｂが形成されている。スリット１３ｂは、二次コイル部材１３の移動方向に沿って設けられている。更に、スリット１３ｂには絶縁物（絶縁材）１３ｃが充填されている。絶縁物の材料は特に限定されず、二次コイル部材１３の両端面１３ａ、１３ａ間が電気的に絶縁された状態を保持でき、かつ移動焼き入れ時に発生する温度に耐えられる材料であればよい。絶縁物の好ましい例としては、例えば、耐熱性を有する、フェノール樹脂、ファインセラミックス、マイカなどが挙げられる。
【００２４】
カーレントトランス１４は、一次コイル部材１２の巻き線１２ａの両端部に電気的及び機械的に連結されている。カーレントトランス１４によって、一次コイル部材１２の巻き線１２ａに高周波電流が流される。
【００２５】
カーレントトランス１４は移動装置５０の支え板５１に接続されている。一次コイル部材１２はカーレントトランス１４に機械的に連結されている。よって、一次コイル部材１２はカーレントトランス１４を介して移動装置５０の支え板５１に接続されていることになる。
【００２６】
また、二次コイル部材１３は、直接、移動装置５０の支え板５１に機械的に取り付けられている。これにより、一次コイル部材１２及び二次コイル部材１３は、支え板５１によって、相互の相対位置が固定された状態になっている。これにより、一次コイル部材１２及び二次コイル部材１３は、移動装置５０によって、相互の相対位置が固定されたまま、軸状体１０１の軸方向に沿って軸状体１０１に対して相対移動が可能とされている。
【００２７】
次に、一次コイル部材１２及び二次コイル部材１３について更に詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、二次コイル部材１３は、その相対移動方向に沿う長さＬ２が一次コイル部材１１のコイル長さＬ１より長くなっているが、本発明はこれに限らず、二次コイル部材１３の長さＬ２が一次コイル部材１１のコイル長さＬ１と同じでもよく、二次コイル部材１３の長さＬ２が一次コイル部材１１のコイル長さＬ１より短くてもよい。
【００２８】
ここで、相対移動方向とは、軸状体１０１に対する移動焼入れ時の加熱部１１の移動方向をいう。また、二次コイル部材１３の相対移動方向に沿う長さＬ２とは、上述の相対移動方向において、相対移動方向上流側にある二次コイル部材１３のコイル端１３ｄと、下流側（冷却部１６側）にあるコイル端１３ｅとの間の距離である。また、一次コイル部材１２のコイル長さＬ１とは、環状に巻かれた巻き線１２ａのうち、一次コイル部材１２の相対移動方向上流側にあるコイル端１２ｃと、下流側（冷却部１６側）にあるコイル端１２ｄとの距離である。
距離Ｌ１及びＬ２はいずれも、一次コイル部材１２及び二次コイル部材１３の相対移動方向に沿った各端部の距離である。上述の上流側とは、言い換えれば、移動焼入れ時に、軸状体１０１に対して二次コイル部材１３が移動する際の二次コイル部材１３の進行方向である。また下流側とは、言い換えれば、移動焼き入れ時に、二次コイル部材１３に対して軸状体１０１が移動する際の軸状体１０１の進行方向である。
【００２９】
また、図２及び図３に示すように、二次コイル部材１３の冷却部１６側にあるコイル端１３ｅは、一次コイル部材１２の冷却部１６側のコイル端１２ｄよりも冷却部１６側に突出している。
【００３０】
一次コイル部材１２及び二次コイル部材１３は、上記の位置関係を保ったまま、移動焼入れ時に軸状体１０１に対して相対移動可能とされている。
【００３１】
次に、冷却部１６は、加熱部１１の相対移動方向後方に配置されている。相対移動方向とは、移動焼入れ時の、軸状体１０１に対する加熱部１１の相対移動方向をいう。本実施形態の場合は、図１及び図２に示すように、冷却部１６は加熱部１１の下側に配置されている。
【００３２】
冷却部１６は、本実施形態では環状に形成されている。冷却部１６には、上下方向に貫通する貫通孔１７が形成されている。冷却部１６の貫通孔１７内には、軸状体１０１が挿通可能とされている。冷却部１６内には内部空間１６ａが形成されている。冷却部１６のうち貫通孔１７側に面する内周面には、複数の噴射ノズル１８が周方向に互いに離間して形成されている。各噴射ノズル１８は、内部空間１６ａに連通している。なお、冷却部１６の形状は環状に限定されず、円形、楕円形、直方体状等でもよい。
【００３３】
冷却部１６には、ポンプ１９が連結されている。ポンプ１９は、水等の冷却液Ｌを冷却部１６の内部空間１６ａ内に供給する。内部空間１６ａに供給された冷却液Ｌは、複数の噴射ノズル１８を通して軸状体１０１に向かって噴射され、軸状体１０１を冷却する。
【００３４】
ポンプ１９は、支え板５１に取り付けられている。よって、冷却部１６は、軸状体１０１の軸方向に沿って相対移動が可能とされている。
【００３５】
次に、本実施形態の高周波焼入れ装置を用いて軸状体１０１を移動焼入れする方法について説明する。
まず、図１に示すように、加熱部１１及び冷却部１６を、軸状体１０１の下端側に位置させる。次に、カーレントトランス１４を駆動させて一次コイル部材１２に高周波電流を流す。また、ポンプ１９を駆動して、冷却部１６の複数の噴射ノズル１８から冷却液Ｌを噴出させる。次に、モータ５２を駆動させて、ラック部材５４に対して支え板５１を上方に移動させる。これにより、軸状体１０１に対して、加熱部１１及び冷却部１６が順に外挿され、上方に移動する。一次コイル部材１２及び二次コイル部材１３は、上記の位置関係を保ったまま、軸状体１０１に対して相対移動する。
【００３６】
加熱部１１においては、一次コイル部材１２に供給された高周波電流によって、二次コイル部材１３の一次コイル部材１２側の面に誘導電流が生じる。生じた誘導電流は、スリット１３ｂによって離間された二次コイル部材１３の端面１３ａを経由して二次コイル部材１３の軸状体１０１側の面にも流れる。そして、加熱部１１の二次コイル部材１３の内部に軸状体１０１が挿入されると、二次コイル部材１３を流れる誘導電流により、軸状体１０１の表面に誘導電流が生じ、軸状体１０１の電気抵抗によりジュール熱が発生し、軸状体１０１の表層がオーステナイト相の形成領域まで加熱される。
【００３７】
続いて、加熱部１１によって加熱された箇所まで冷却部１６が上昇し、軸状体１０１の加熱箇所に冷却液Ｌが噴射される。これにより、軸状体１０１の少なくとも表層が急冷されてマルテンサイト組織が生成する。軸状体１０１の下端から上端に向けて、加熱部１１及び冷却部１６が上昇することで、加熱部１１による加熱と冷却部１６による冷却が順次行われ、軸状体１０１の表面が高周波焼入れされる。軸状体１０１を均一に加熱し、また、均一に冷却するためには、焼入れ中の軸状体１０１を軸長方向を中心に回転させるとよい。
【００３８】
図５Ａ〜図５Ｄには、移動焼入れ中の軸状体１０１、一次コイル部材１２、二次コイル部材１３及び冷却部１６の位置関係を、破断して示された各種高周波焼入れ装置の一部を模式的に示す側面図として示す。図５Ａは図１〜図３に示した高周波焼入れ装置１である。図５Ｂは、別の例として図４に示す高周波焼入れ装置７１である。図５Ｂの高周波焼入れ装置７１については後述する。また、図５Ｃ及び図５Ｄは、比較例の高周波焼入れ装置２０１、３０１を示す図である。
【００３９】
移動焼入れ時に加熱部１１によって軸状体１０１の表面がオーステナイト相の形成領域まで加熱されると、軸状体１０１の表面にスケールＳが生成する。その後、冷却部１６から噴射された冷却液Ｌが軸状体１０１の表面に衝突した際に、その衝撃により、スケールＳが剥離する。剥離したスケールＳの大半は、直ちに下方に落下する。
【００４０】
しかし、冷却部１６から噴射された冷却液Ｌが軸状体１０１の段差部１０４に当たると、段差部１０４に付着していたスケールＳは、冷却液Ｌの噴射によって一次コイル部材１２側に飛散するおそれがある。これは、段差部１０４が軸方向に対して傾斜しているため、段差部１０４に冷却液Ｌが衝突すると冷却液Ｌが斜め上方向にはね返され、冷却液ＬとともにスケールＳも斜め上方向に飛散されるためである。
【００４１】
図５Ｃに示す比較例は、二次コイル部材２１３のコイル端２１３ｅと一次コイル部材１２のコイル端１２ｄの位置が同じ高さにある。また、図５Ｄに示す比較例は、二次コイル部材がなく、一次コイル部材１２のみによって加熱部が構成されている。これら、図５Ｃや図５Ｄに示す例では、飛散したスケールＳに対して、一次コイル部材１２が二次コイル部材１３によって遮蔽されていない。そのため、冷却液ＬとともにスケールＳが斜め上方向に飛散すると、一次コイル部材１２にスケールが付着し、更には一次コイル部材１２の巻き線１２ａ同士の隙間にスケールＳが入り込み、一次コイル部材１２が内部で短絡するおそれがある。
【００４２】
しかしながら、図５Ａに示す本実施形態の高周波焼入れ装置１の場合は、二次コイル部材１３の冷却部１６側にあるコイル端１３ｅが、一次コイル部材１２の冷却部１６側のコイル端１２ｄよりも冷却部１６側に突出している。これにより、冷却液Ｌとともに斜め上方向に飛散したスケールＳは、二次コイル部材１３に当たるが、一次コイル部材１２には当たらないので、一次コイル部材１２へのスケールの付着が防止されるようになる。
また、二次コイル部材１３のスリット１３ｂに絶縁物１３ｃを充填した場合は、飛散したスケールＳが絶縁物１３ｃに当たるため、一次コイル部材１２へのスケールＳの付着が防止されるようになる。なお、二次コイル部材１３のスリット１３ｂのすべての空間に絶縁物１３ｃが充填されてもよく、あるいは、その一部に絶縁物１３ｃが充填されてもよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の高周波焼入れ装置１によれば、二次コイル部材１３の冷却部１６側のコイル端１３ｅが一次コイル部材１２の冷却部１６側のコイル端１２ｄよりも冷却部１６側に突出しているため、スケールのような固形物が冷却液Ｌの噴射によって飛散したとしても、飛散したスケールは一次コイル部材１２に付着する前に二次コイル部材１３に衝突するので、スケールの一次コイル部材１２への付着を防止できる。特に、段差部１０４を有する軸状体１０１では、段差部１０４に冷却液Ｌが衝突することでスケールが一次コイル部材１２側に飛散するおそれがあるところ、二次コイル部材１３を備えることで一次コイル部材１２へのスケールの付着を確実に防止できる。
また、本実施形態の高周波焼入れ装置１によれば、二次コイル部材１３の長さＬ２が一次コイル部材１２のコイル長さＬ１より長くなっているので、飛散したスケールは一次コイル部材１２に付着する前に二次コイル部材１３に確実に衝突するので、一次コイル部材１２へのスケールの付着を防止できる。
また、本実施形態の高周波焼入れ装置１によれば、移動装置５０によって、一次コイル部材１２及び二次コイル部材１３が相対位置を固定したまま移動するので、一次コイル部材１２に対する二次コイル部材１３の位置が常に変わらず、飛散したスケールに対して、二次コイル部材１３によって常に一次コイル部材１２が遮蔽された状態になり、一次コイル部材１２へのスケールの付着を防止できる。
更にまた、本実施形態の高周波焼入れ装置１によれば、二次コイル部材１３に、その相対移動方向に沿ってスリット１３ｂが設けられ、スリット１３ｂが絶縁物１３ｃによって充填されているので、スケールのスリット１３ｂの通過が絶縁物１３ｃによって妨げられ、スケールがスリット１３ｂを通って一次コイル部材１２に付着してしまうことを防止できる。
【００４４】
次に、本実施形態の変形例について説明する。図４には、本実施形態の変形例である高周波焼入れ装置７１を示す。なお、図４に示す構成要素のうち、図１〜図３に示した構成要素と同一の構成要素には、図１〜３の場合と同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
図４に示す高周波焼入れ装置７１の加熱部８１は、一次コイル部材１２と、二次コイル部材８３と、図示略のカーレントトランスとを備えている。二次コイル部材８３は、図１〜３に示した二次コイル部材１３と同様に、両端が近接した中空筒状の部材から形成されている。二次コイル部材８３の両端は離間されており、両端の間にスリットが形成され、スリットには絶縁物が充填されている。二次コイル部材８３は、直接、移動装置の支え板に機械的に取り付けられている。これにより、一次コイル部材１２及び二次コイル部材８３は、支え板５１によって、相互の相対位置が固定され、移動装置５０によって、軸状体１０１の軸方向に沿って軸状体１０１に対して相対移動が可能とされている。
【００４６】
二次コイル部材８３は、その相対移動方向に沿う長さＬ２が一次コイル部材１２のコイル長さＬ１より長くなっている。また、二次コイル部材８３の冷却部１６側にあるコイル端８３ｅは、一次コイル部材１２の冷却部１６側のコイル端１２ｄよりも冷却部１６側に突出している。更に、二次コイル部材８３の冷却部１６とは反対側のコイル端８３ｄは、一次コイル部材１２の冷却部１６とは反対側のコイル端１２ｃよりも、冷却部１６と反対側に突出している。これにより、一次コイル部材１２は、二次コイル部材８３によって遮蔽されている。
【００４７】
上述の高周波焼入れ装置７１は、図５Ｂに示すように、冷却液Ｌとともに斜め上方向にスケールＳが広く飛散した場合でも、スケールＳは二次コイル部材８３に当たり、一次コイル部材１２には当たらないので、一次コイル部材１２へのスケールＳの付着が確実に防止されるようになる。
【００４８】
このように、図４に示す別の例の高周波焼入れ装置７１によれば、二次コイル部材８３の冷却部１６と反対側のコイル端８３ｄが、一次コイル部材１２の冷却部１６と反対側のコイル端１２ｃよりも冷却部１６の反対側に突出しているため、一次コイル部材１２の冷却部１６と反対側のコイル端１２ｃが二次コイル部材８３によって遮蔽されることになり、スケールのような固形物が広く飛散したとしても、飛散したスケールは一次コイル部材１２に付着する前に二次コイル部材８３に衝突し、スケールの一次コイル部材１２への付着を防止できる。
【００４９】
なお、図１には移動装置５０としてラック及びピニオンギヤを用いた例を示すが、これは例示であり、本発明の移動装置５０はこれに限られず、加熱部１１、８１及び冷却部１６を移動できるものであればよい。また、図１には、固定された軸状体１０１に対して加熱部１１及び冷却部１６が移動する例を示すが、本発明はこの形態に限らず、加熱部１１、８１及び冷却部１６を固定しておき、軸状体１０１を移動させてもよい。更に、図１では、軸状体１０１の軸方向を上下方向に向けた例を示すが、本発明はこれに限らず、軸状体１０１の軸方向を水平方向に向けてもよく、軸状体１０１の軸方向が上下方向に対して傾いてもよい。
【００５０】
なお、上述の実施形態では、軸本体の一部に大径部が設けられた軸状体を例に挙げて説明をした。しかし、本発明は、上述の実施形態に係る軸状体と同様に冷却液が飛散する課題が生じ得る、大径部を有さないボールねじのような形状にも好ましく適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１、７１…高周波焼入れ装置、１１、８１…加熱部、１２…一次コイル部材、１２ａ…巻き線、１２ｃ…冷却部と反対側のコイル端、１２ｄ…冷却部側のコイル端、１３、８３…二次コイル部材、１３ｂ…スリット、１３ｃ…絶縁物、１３ｄ、８３ｄ…冷却部と反対側のコイル端、１３ｅ、８３ｅ…冷却部側のコイル端、１６…冷却部、１８…噴射ノズル、５０…移動装置（移動手段）、１０１…軸状体、１０２…軸本体、１０３…大径部、１０４…段差部、Ｌ…冷却液、Ｌ１…一次コイル部材のコイル長さ、Ｌ２…二次コイル部材の長さ。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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