JP2000087135A - 足付軸部材の誘導加熱焼入装置 - Google Patents

足付軸部材の誘導加熱焼入装置

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JP2000087135A
JP2000087135A JP10254746A JP25474698A JP2000087135A JP 2000087135 A JP2000087135 A JP 2000087135A JP 10254746 A JP10254746 A JP 10254746A JP 25474698 A JP25474698 A JP 25474698A JP 2000087135 A JP2000087135 A JP 2000087135A
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shaft
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heating coil
foot
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Daiji Ito
大二 伊藤
Hisashi Tabuchi
久 田淵
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Neturen Co Ltd
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Neturen Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 足付軸部材の誘導加熱焼入装置 【解決手段】 軸部材Wの焼入れ部を誘導加熱する加熱
コイル10と、冷却位置に移動された該軸部材Wの焼入
れ部に冷却液を噴射する冷却手段20と、前記加熱コイ
ル位置と冷却手段の冷却位置との間に該軸部材Wを移動
して保持する移動手段25,26を備え、冷却手段20
が加熱コイル10と分離して配設される。2段以上の段
部2,3を有する足付軸部材Wの加熱コイル10は、焼
入部の軸外周2,3を取り巻く2以上の円弧状導体1
1,13,16を備え、相隣なる段の円弧状導体が互い
に逆方向に電流が流れるように接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】ナックルなどのように軸端部
にアームやフランジなどの足部が設けられた足付軸体で
は、軸部が足部に接続する首の部分、あるいは軸部が段
付き軸の場合、小径軸部が大径軸部に接続する首の部分
の疲労強度を増すために軸外周だけでなくこの軸付け根
まで焼入れすることが望まれる。以下この首の部分を軸
付け根部あるいは段隅部という。本発明は、主としてか
かる軸体であって、とくに大きなフランジなどの足部を
有する足付軸部材の焼入装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の足付軸部材の焼入れにおいて、と
くにナックルのように大きな足部が設けられた足付軸部
材の焼入れにおいては、従来技術では誘導加熱された部
材の正確な位置の迅速な移動が困難であったために、図
4に示すように加熱コイル5,6を取り付けたプレート
9に冷却箱7を固定した冷却手段が用いられた。即ち、
被焼入れ軸部材を加熱コイル5,6などにより誘導加熱
後、移動しないで加熱位置で加熱コイルの隙間から軸部
材に向かって冷却箱7の噴射孔8から冷却液を噴射して
急冷して焼入れされた。
【0003】また、従来2段以上の段部を有する足付軸
部材の2段以上の段部外周を同時焼入れする場合には、
例えば図3に示すように各段を加熱する環状コイル5,
6に同方向に電流が流れるように接続された誘導加熱コ
イルが使用された。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の冷却装置では、噴射される冷却液が加熱コイルに制
限されて、足付軸部材の焼入れ部に冷却液が届き難く、
足部と軸部の軸付け根部や、段軸などの場合は軸段の段
隅部の焼入硬さが不足するという問題点があった。さら
に、加熱コイルと冷却箱を一体にしているために、コイ
ルの修理や調整のような保守のたびに冷却箱も一体に取
り外さねばならず、繁雑でかつコストが高くつくという
問題点があった。一方、コイルの下部に冷却箱を配設す
ることは、装置構成の上からそのスペースを確保するこ
とが困難であった。
【0005】また、図3に示した前記従来のコイルで
は、足付軸部材の2段以上の軸の段軸部外周を同時加熱
すると、図5に示すように2つのコイル5,6に同方向
の磁界が発生するために各軸の軸付け根部(段隅部)1
a,3aの温度が上がり難い一方、突起する角部2aの
温度が上がりやすい。そのために、例えば図1、2に示
すような2段以上の段を有し段部2の軸長が短い足付軸
部材を誘導加熱する場合には、隅部1a,3aを焼入温
度に加熱すると角部2aが焼入温度以上にオーバーヒー
トされて粗粒化するという問題がある。
【0006】そこで本発明は、上記問題点を解消し上記
欠陥がない足付軸部材の誘導加熱焼入装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の足付軸部材の誘導加熱焼入装置は、軸部材の
焼入れ部を誘導加熱する加熱コイルと、冷却位置に移動
された該軸部材の焼入れ部に冷却液を噴射する冷却手段
と、前記加熱コイル位置と冷却手段の冷却位置との間に
該軸部材を移動して保持する移動手段とを備え、前記冷
却手段は前記加熱コイルと分離して配設されたとを特徴
とするものである。
【0008】即ち、従来のように焼入温度に加熱した足
付軸部材を、そのまま加熱位置で冷却するのでなく、加
熱コイルの位置で加熱された足付軸部材を移動手段によ
り冷却手段の冷却位置に移動して、この冷却位置で冷却
液噴射により焼入れ部を冷却するものである。したがっ
て、冷却液噴射が加熱コイルに遮断されるようなことが
なく、噴射角度などが任意にとれ、噴射液が冷却面に直
角に当たるようにできる。これにより段隅部まで冷却効
率を上げることができるので、凹部になった段隅部、突
起した角部まで適切な焼入硬さを得ることができる。ま
た、冷却手段を加熱コイルと分離して別個に設けること
により、製作コストを削減し、かつ加熱コイルの保守を
容易になる。
【0009】また、2段以上の段軸部外周を同時加熱焼
入れする足付軸部材の焼入れの場合には、焼入れする段
部の軸外周を所定隙間を形成させて円弧状に取り巻く2
以上の円弧状導体を備え、該相隣なる段の円弧状導体が
互いに逆方向に電流が流れるように接続された誘導加熱
コイルを備えることが望ましい。
【0010】即ち、本発明の焼入れ装置の誘導加熱コイ
ルは、従来のコイルと異なり足付軸部材の各段に対応す
るコイルの電流が相互に逆方向に流れるので、各相隣る
コイルの磁束が干渉し、段軸長が短い場合に軸付け根部
の段隅部まで焼入温度に加熱しても、突起する軸の角部
が焼入温度以上にオーバーヒートすることがない。
【0011】したがって、足付軸部材の段軸長が短い場
合にも、段軸の角部、隅部に適切な焼入れ層を得ること
ができる。なお、足付軸部材の軸の段数は2段のみでな
く3段以上であってもよく、3段以上の場合には各段に
対応するコイルの相隣なる段の導体に互いに逆方向に電
流が流れるように接続すればよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図1は本発明の足付軸部材
の誘導加熱焼入装置の構成を示す断面図、図2は本発明
の誘導加熱焼入装置に使用する加熱コイルの1例を示す
斜視図である。これらの図を用いて本発明の足付軸部材
の誘導加熱焼入装置の構成について説明する。
【0013】本実施形態の被焼入れ足付軸部材Wは、図
1および図2に鎖線で示すように、大径軸部2と小径軸
部3とを有する軸部と大径軸部2の一端に設けられたア
ームやフランジのような足部1とからなる。そして、疲
労強度を増すためにこの足部1と大径軸部2及び小径軸
部3との軸付け根部に図1に示すような焼入れ層を形成
させようとするものである。
【0014】誘導加熱コイル10は、図2に示すよう
に、切欠かれた大径の円弧状導体11と小径の2つの円
弧状導体13、16とからなる。大径の円弧状導体11
は大径軸部2の外周と所定の隙間を有する切欠き円弧を
なし、小径の円弧状導体13、16は、小径軸部2の外
周と所定の隙間を有する部分円弧をなしている。大径の
円弧状導体11の切欠部の両端は、それぞれ接続体12
及び15を介して小径の円弧状導体13及び16の一端
に接続されている。そして、円弧状導体13及び16の
他端にはそれぞれリード部14および17が接続されて
いる。これにより、リード部14、17から電力が供給
されると、図2の矢印に示すように大径の円弧状導体1
1と小径の円弧状導体13、16に流れる電流とが逆方
向に流れて、図5で前述したように角部2aの過熱を防
ぎ隅部も角部も所要の焼入れ層を得ることができる。
【0015】図ではこれらの円弧状導体は1/4円周を
形成しているが、円周の長さは任意でよく、ほぼ全円
周、あるいは1/2円周を形成させてもよい。また、ア
ーム1の面も加熱するには、大径の円弧状導体11のコ
イル断面は図1に示すように楔形にすることが望まし
い。
【0016】また、本実施形態では2段の足付軸部材に
ついて示したが、3段以上の足付軸部材についても、各
段に対応する相隣る円弧状導体を逆方向の電流が流れる
ように接続することにより同様の効果が得られる。
【0017】次に図1に基づいて本発明の焼入装置につ
いて説明する。図において、誘導加熱コイル10は図示
しないフレームに固定され、図示しない高周波電源から
電力が投入されるようになっている。加熱コイル10の
外周を取り囲んで中空断面の円筒状、あるいは複数に分
割された円弧状の冷却箱21が円周に配設され、図示し
ないフレームに固定されている。冷却箱21の下面には
複数の噴射孔22が設けられ、図示しない供給管から冷
却箱21の中空部に供給される冷却液を噴射するように
されている。この噴射孔22は噴射された冷却液が後述
する冷却位置に移動された被焼入れ足付軸部材の加熱部
に斜め上方から直角に当たるように向けられている。
【0018】被焼入れ足付軸部材Wを積載する装着台2
5は、移動手段26により上下移動駆動され、積載され
た被焼入れ足付軸部材Wを加熱コイル10の位置と下方
の冷却位置との間を急速に移動させて、それぞれの位置
に正確に保持するようになっている。被焼入れ足付軸部
材Wはセンター間を支持されるなど形状に応じた方法に
より装着台25に装着され、移動手段はサーボリフタな
ど既知の設備が使用される。
【0019】以下、上記構成の本発明の誘導加熱焼入装
置の動作について説明する。まず図1の下方の冷却位置
で被焼入れ足付軸部材Wを装着台25に積載し、移動手
段26により被焼入れ足付軸部材Wを加熱コイル10の
位置に上昇移動させる。この位置で加熱コイル10に通
電して誘導加熱すると、大径の円弧状誘導子11により
大径軸部2の外径と足部1の付け根とが加熱され、小径
の円弧状誘導子12により小径軸部3の外径が加熱され
る。
【0020】加熱コイルの位置で焼入温度に加熱された
被焼入れ足付軸部材Wは、移動手段26により図1の下
方の冷却位置に急速移動される。そして、直ちに冷却手
段20の噴射孔22から噴射される冷却液により加熱部
が急冷され焼入れされる。
【0021】前記の加熱の際に、本発明の加熱コイルで
は、従来のコイルのように大径軸部2の角部2aが焼入
温度以上にオーバーヒートされることがなく、段隅部1
a,3a、角部2aを適切な焼入温度に加熱することが
でき、適切な焼入硬さが得られる。また、前記冷却の際
に、噴射孔22の噴射液が加熱部全面に当たるので隅部
まで均等に冷却され、従来のように段隅部の焼入硬さの
低下などがない。また、冷却箱21は円周に配設されて
いるので円周方向も均一に冷却されて、均一な焼入硬さ
が得られる。
【0022】以上述べたように、本発明実施形態の足付
軸部材の誘導加熱焼入装置は、段部の軸外径に対応する
数の円弧状導体を備えて、相隣なる円弧状導体が互いに
逆方向に電流が流れるように接続された加熱コイルを備
えるので、軸長の短い段軸の誘導加熱の際にも角部がオ
ーバーヒートされることがなく、段軸の角部、隅部とも
に均一な焼入れ深さと硬さとが得られる。
【0023】また、加熱コイルと分離した冷却手段を設
け、加熱コイル位置で誘導加熱した被焼入れ足付軸部材
を移動手段により冷却位置に移動し、冷却位置で加熱部
全周に冷却液を噴射して急冷するので、従来のように噴
射の際に加熱コイルが障害になることがなく、冷却液が
均一に当たって段軸の隅部まで完全に急冷され、隅部ま
で十分な焼入硬さが得られる。さらに、加熱コイルと冷
却手段を分離することにより加熱コイルの保守が容易に
なり、製作コストを削減することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の足付軸部
材の誘導加熱焼入装置によれば、軸部材の段部の軸長が
短い場合にも段軸の角部がオーバーヒートしないで隅部
まで焼入温度に加熱できる。かつ被焼入れ足付軸部材の
加熱部が加熱位置から離れた位置で噴射冷却されるので
隅部まで十分に急冷され、とくにナックルなどのように
大きなフランジやアームの足部を備えた足付軸部材にお
いて適切な焼入れ層が得られて段付き部の疲労強度が向
上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態の足付軸部材の誘導加熱焼入装
置の構成の主要部を示す断面図である。
【図2】本発明実施形態の誘導加熱焼入装置に使用され
る加熱コイルの構成を示す斜視図である。
【図3】従来の足付軸部材の誘導加熱コイルの構成の1
例を示す斜視図である。
【図4】従来の足付軸部材の誘導加熱焼入装置の1例を
示す断面図である。
【図5】従来の誘導加熱コイルによる軸段部の加熱状態
を説明する図である。
【符号の説明】
W 被焼入れ足付軸部材 1 アーム部 1a 隅部 2 大径軸部 2a 角部 3 小径軸部 3a 段隅部(軸付け根部) 4 足部 5 大径コイル 6 小径コイル 7 冷却箱 8 噴射孔 9 プレート 10 誘導加熱コイル 11 大径円弧状導体 12 接続体 13 小径円弧状導体 14 リード部 15 接続体 16 小径円弧状導体 17 リード部 20 冷却手段 21 冷却箱 22 噴射孔 25 装着台 26 移動手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 6/38 H05B 6/38 6/44 6/44 Fターム(参考) 3K059 AA09 AB20 AB24 AC07 AC33 AC72 AD05 AD15 AD26 AD34 AD35 CD48 CD52 CD73 CD79 4K042 AA15 BA04 BA13 DA01 DB01 DD04 DE02 DF01 EA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸部材の焼入れ部を誘導加熱する加熱コ
    イルと、冷却位置に移動された該軸部材の焼入れ部に冷
    却液を噴射する冷却手段と、前記加熱コイル位置と冷却
    手段の冷却位置との間に該軸部材を移動して保持する移
    動手段とを備え、前記冷却手段は前記加熱コイルと分離
    して配設されたとを特徴とする足付軸部材の誘導加熱焼
    入装置。
  2. 【請求項2】 2段以上の段軸部外周を同時加熱焼入れ
    する足付軸部材の焼入れにおいて、焼入れする段部の軸
    外周を所定隙間を形成させて円弧状に取り巻く2以上の
    円弧状導体を備え、該相隣なる段の円弧状導体が互いに
    逆方向に電流が流れるように接続された誘導加熱コイル
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載の足付軸部材
    の誘導加熱焼入装置。
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