JP2018003091A - Hardening device of long shaft member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車両の駆動系などに用いられるシャフトのような長軸部材の焼入れをする装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for quenching a long shaft member such as a shaft used in a drive system of a vehicle, for example.
従来より、車両の駆動系などに用いられるシャフトには鉄鋼材料で形成され、その内部の粘さを保ちつつ表面の硬度を高めるために、いわゆる高周波焼入が行われたものがある。そして、このシャフトのような長軸部材の焼入装置として、例えば特許文献1には、シャフト状ワークを取り囲むリング状の高周波加熱コイル(加熱部)と、その加熱導体部に一体に設けられた冷却ジャケット(冷却部)とを備えたものが記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, shafts used in vehicle drive systems and the like are made of steel materials and have been subjected to so-called induction hardening in order to increase the surface hardness while maintaining the internal viscosity. And as a hardening device of a long axis member like this shaft, for example, in
この冷却ジャケットは、加熱後の長軸部材を急却するためのものであり、冷却液を複数の開口から加熱後のワークに向かって噴射するようになっている。そして、前記の焼入装置では、シャフト状ワークの基端側から先端側に向かって高周波加熱コイルを移動させ、ワークを加熱するとともに、その加熱後の部位に冷却ジャケットから冷却液を噴射して急冷することにより、焼入れを行う。 This cooling jacket is for suddenly retreating the heated long-axis member, and injects the coolant from the plurality of openings toward the heated workpiece. And in the said hardening apparatus, while moving a high frequency heating coil toward the front end side from the base end side of a shaft-shaped workpiece | work, while heating a workpiece | work, a cooling liquid is injected from the cooling jacket to the site | part after the heating. Quenching is performed by rapid cooling.
ところが、前記のように長軸部材の外周面に向かって噴射された冷却液は、どうしても跳ね返って周囲に飛散するようになるので、長軸部材の残熱を取りきれないことがある。すなわち、前記従来例のように長軸部材の長手方向に高周波加熱コイルおよび冷却ジャケットを移動させながら、順に焼入れするようにした場合、その焼入後の表面に長軸部材の内部の残熱が伝わって、温度が上昇するようになる。 However, as described above, the coolant sprayed toward the outer peripheral surface of the long shaft member inevitably rebounds and scatters around, so that the residual heat of the long shaft member may not be completely removed. That is, when the high-frequency heating coil and the cooling jacket are moved in the longitudinal direction of the long-axis member as in the conventional example, the residual heat inside the long-axis member is formed on the surface after quenching. The temperature rises.
このように長軸部材の焼入れ後の表面に内部の残熱が伝わって温度が上昇すると、意図しない焼き戻しが発生してしまい、所用の硬度が得られないおそれがある。つまり、焼入れによる長軸部材の表面処理の効果が減退して、その強度や耐摩耗性などを十分に高めることができないおそれがあった。 As described above, when the internal residual heat is transmitted to the surface of the long shaft member after quenching and the temperature rises, unintentional tempering occurs, and the required hardness may not be obtained. That is, the effect of the surface treatment of the long shaft member by quenching may be reduced, and the strength and wear resistance may not be sufficiently improved.
かかる点に鑑みて本発明の目的は、加熱後に冷却液の噴き付けが終了した部位(焼入部位)をさらに適度に冷却することによって、内部の残熱による焼き戻しの発生を抑制することにある。 In view of this point, an object of the present invention is to suppress the occurrence of tempering due to internal residual heat by further appropriately cooling a portion (quenched portion) where the spraying of the cooling liquid has been completed after heating. is there.
前記の目的を達成するために本発明は、長軸部材を加熱する加熱部と、加熱後の長軸部材に焼入液を噴射して焼入れする冷却部と、を備えた長軸部材の焼入装置が対象であって、前記冷却部において長軸部材に向かって噴射され、その周囲に飛散した焼入液を回収して、前記長軸部材の焼入れされた部位に再度、接触させる回収部を備えたものである。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a heating unit for heating a long-axis member, and a quenching unit for a long-axis member that includes a cooling unit for injecting and quenching a quenching liquid onto the heated long-axis member. A recovery unit that is a target for a quenching device, collects the quenching liquid sprayed around the long-axis member in the cooling unit, and scatters around the long-axis member, and again makes contact with the quenched part of the long-axis member It is equipped with.
前記のように構成された焼入装置では、加熱部によって加熱された長軸部材に、冷却部において焼入液(通常は水または、水にポリアルキレングリコールを数%混ぜたクーラントなどの冷却液)が噴射され、焼入れが行われるとともに、その後、周囲に飛散した焼入液が回収部によって回収されて、長軸部材の焼入れされた部位に再度、接触させられる。これにより、焼入れされた部位が適度に冷却されることになり、その内部の残熱による意図しない焼き戻しの発生を抑制できる。 In the quenching apparatus configured as described above, a quenching liquid (usually water or a coolant such as a coolant in which polyalkylene glycol is mixed with water at several percent) is added to the long shaft member heated by the heating unit in the cooling unit. ) Is injected and quenching is performed, and thereafter, the quenching liquid scattered around is recovered by the recovery unit and brought into contact with the quenched part of the long shaft member again. Thereby, the hardened site | part will be cooled moderately and generation | occurrence | production of the unintentional tempering by the residual heat of the inside can be suppressed.
すなわち、好ましくは長軸部材を上下方向に向けて配置し、その所定部位を加熱しながら、加熱後の部位に焼入液を噴射して急冷するとともに、そこから跳ね返って周囲に飛散する焼入液を皿状の容器で受け止めて再度、長軸部材に接触させるようにすればよい。この場合、長軸部材を下方に向かって移動させ、その所定部位を下側から上側に順に加熱および冷却するようにしてもよく、また、長軸部材は固定しておいて、加熱部および冷却部を上方に向かって移動させるようにしてもよい。 That is, preferably, the long shaft member is arranged in the vertical direction, and while heating the predetermined part, the quenching liquid is jetted to the heated part and rapidly cooled, and the quenching is rebounded and scattered to the surroundings. The liquid may be received by a dish-shaped container and contacted with the long shaft member again. In this case, the long-axis member may be moved downward, and the predetermined portion may be heated and cooled sequentially from the lower side to the upper side. The part may be moved upward.
以上、説明したように本発明に係る長軸部材の焼入装置は、加熱した長軸部材に焼入液を噴射して急冷するだけでなく、その周囲に飛散した焼入液を回収して再度、長軸部材に接触させるようにしたので、焼入れした後の部位を適度に冷却し、内部の残熱による意図しない焼き戻しの発生を抑制することができる。よって、焼入れによる長軸部材の表面処理の効果を確保し、その強度や耐摩耗性などを十分に高めることができる。 As described above, the long-axis member quenching apparatus according to the present invention not only injects the quenching liquid onto the heated long-axis member and quenches it rapidly, but also collects the quenching liquid scattered around it. Since it was made to contact again with a long axis member, the site | part after quenching can be cooled appropriately and generation | occurrence | production of the unintentional tempering by an internal residual heat can be suppressed. Therefore, the effect of the surface treatment of the long shaft member by quenching can be ensured, and the strength and wear resistance can be sufficiently enhanced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、車両の駆動系に備わるシャフトの高周波焼入に本発明を適用した場合について説明する。なお、このシャフトになるワークWは、例えば機械構造用炭素鋼などの金属材料からなり、中実または中空の長軸部材であって、その一端側の所定範囲に表面の硬度を高めるための高周波焼入が施される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to induction hardening of a shaft provided in a drive system of a vehicle will be described. In addition, the workpiece | work W used as this shaft consists of metal materials, such as carbon steel for machine structures, for example, is a solid or hollow long-axis member, Comprising: The high frequency for raising the surface hardness to the predetermined range of the one end side Quenching is performed.
−焼入装置の主要部−
図1には概略的に示すように本実施の形態の焼入装置は、上下方向に向けて保持したワークWを下方に向かって移動させ、高周波加熱コイル1(加熱部)の中を通過させて誘導電流により表面を加熱するものである。高周波加熱コイル1は従来から公知のもので、ワークWよりも大径のリング状またはコイル状に形成された加熱導体部11を有しており、その端部が一対の給電導体部12によって高周波電源13に接続されている。
-Main parts of quenching equipment-
As schematically shown in FIG. 1, the quenching apparatus of the present embodiment moves the workpiece W held in the vertical direction downward and passes it through the high-frequency heating coil 1 (heating unit). The surface is heated by induced current. The high-
図示の例では高周波加熱コイル1の外周を取り囲むように冷却ジャケット2が設けられており、その内部を流れる冷却液Lを利用して、前記のように加熱されて所定温度以上になったワークWを急冷、即ち焼入れするようになっている。詳細は図示しないが、冷却ジャケット2は、高周波加熱コイル1よりも大径のリング状であり、その内部には周方向全体に冷却液Lの流路21が形成されて、給水路22によりポンプ23から冷却液Lが供給されるようになっている。
In the illustrated example, a
また、冷却ジャケット2の下部の内周側には、下方に向かって拡径するようなテーパ面2aが全周に亘って形成され、ここには周方向に所定の間隔を空けて複数の開口24が設けられている。これらの開口24は、それぞれ冷却ジャケット2の内部の流路21に連通しており、流通する冷却液LをワークWの外周面に向かって噴射する。つまり、ワークWの外周を取り囲む冷却ジャケット2の複数の開口24から、それぞれワークWの移動方向(図示の例では下方)に向かって、即ち斜め下向きに冷却液Lが噴射される。
In addition, a
なお、ワークWは、その上下両端部あるいは上下いずれかの端部を図示しないチャックやセンターピンなどによって把持されており、これも図示しない移動機構によって一定の速度で下方に移動させられる。この移動機構としては、例えば送りネジと、これによってスライドさせられるスライダと、送りネジを回転駆動するモータとを有するものが挙げられる。スライダに前記のチャックが取り付けられていて、モータによって送りネジが回転駆動されると、ワークWが制御された速度で移動するようになる。 The workpiece W is held at both upper and lower end portions or upper and lower end portions by a chuck or a center pin (not shown), and is also moved downward at a constant speed by a moving mechanism (not shown). As this moving mechanism, for example, a mechanism having a feed screw, a slider that is slid by this, and a motor that rotationally drives the feed screw can be cited. When the chuck is attached to the slider and the feed screw is driven to rotate by the motor, the workpiece W moves at a controlled speed.
そうして下方に移動させられるワークWに対して、図2および図3に示すように高周波加熱コイル1の外周の冷却ジャケット2から前記のように斜め下向きに冷却液Lが噴射されることで、高周波加熱コイル1によって所定温度以上に加熱された部位に冷却液Lを直接、噴き付けて急冷することができる。すなわち、いわゆるA3変態点を超えた鉄鋼材料を急冷、即ち焼入れすることで、その硬度を高めるものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the coolant L is injected obliquely downward as described above from the
但し、そのようにしてワークWの外周面に噴き付けられる冷却液Lは、図2、3に模式的に示すように跳ね返って、周囲に飛散するようになるので、前記のように下方に移動させながらワークWを加熱および急冷するようにした場合、焼入れが終了した表面にワークWの内部の残熱が伝わることにより、その温度が上昇して意図しない焼き戻しが発生するおそれがあった。 However, the coolant L sprayed on the outer peripheral surface of the workpiece W in such a manner rebounds as shown schematically in FIGS. 2 and 3 and scatters around, so that it moves downward as described above. When the workpiece W is heated and rapidly cooled while being heated, the residual heat inside the workpiece W is transmitted to the surface where the quenching has been completed, which may increase the temperature and cause unintended tempering.
すなわち、図2に示すように冷却液Lが噴き付けられている部位(同図では下端部)は急冷されて、その表面の硬度が高くなるものの、その後、図3に示すように下方に移動したワークWの下端側の部分においては、内部の残熱が表面に伝わることによって、その温度が上昇するからである。
この点に着目して本実施の形態では、前記のようにワークWの周囲に飛散する冷却液Lを回収し、これを焼入れの終了したワークWの下側の部位に接触させて、残熱による温度上昇を抑制するようにした。すなわち、前記の図1〜3にそれぞれ表れているように本実施の形態では、高周波加熱コイル1や冷却ジャケット2の下方に所定の間隔を空けて、リング状の冷却液回収部3(回収部)を設けている。
That is, as shown in FIG. 2, the portion where the coolant L is sprayed (the lower end in the figure) is rapidly cooled to increase the hardness of the surface, but then moves downward as shown in FIG. This is because, in the portion on the lower end side of the workpiece W, the temperature rises as the internal residual heat is transmitted to the surface.
Focusing on this point, in the present embodiment, as described above, the coolant L scattered around the work W is collected, and this is brought into contact with the lower part of the work W after quenching, so that the residual heat The temperature rise due to was suppressed. That is, as shown in FIGS. 1 to 3, in the present embodiment, a ring-shaped coolant recovery unit 3 (recovery unit) is provided below the high-
この冷却液回収部3は、外径が前記冷却ジャケット2と同じくらいの大きさで、内径は前記高周波加熱コイル1と同じくらいであり、その内周縁部はワークWの外周面に近接しつつ、冷却液Lの流通する所定の隙間が形成されている。そして、冷却液回収部3の上面には内周側ほど低くなるように傾斜するテーパ面3aが形成され、冷却液Lを内周側に流下させるようになっている。
The
そして、図2、3に表れているように冷却ジャケット2からその下方の冷却液回収部3までの間隔Hは、その冷却ジャケット2から斜め下向きに噴射された冷却液LがワークWの外周面に衝突するまでの高さの変化hの2倍よりも小さく設定されている。これにより、ワークWの外周面に衝突して跳ね返った冷却液Lが冷却液回収部3のテーパ面3aに受け止められて、その内周側に流れるようになる。
2 and 3, the interval H from the
こうしてワークWの周囲に飛散した冷却液Lが冷却液回収部3(特にそのテーパ面3a)によって回収され、その上面のテーパ面3aを内周側に流れて、内周縁部から近接するワークWの外周面との隙間を通過し、下方に流れるようになる。このとき冷却液Lの多くがワークWの外周面に沿って流下するので、その内部から伝わってきた残熱を適度に取り除く、即ちワークWを適度に冷却することができる。
The coolant L thus scattered around the workpiece W is recovered by the coolant recovery unit 3 (particularly, the
なお、そうしてワークWの外周面に沿って流下した冷却液Lは、ワークWの下端部から下方の冷却液受け皿4にまで流下した後に、排水路41によってポンプ23へと還流される。また、前記の冷却液回収部3は、本実施の形態では図1〜3の左右に2分割されており、可動ステージ31,32に載置されている。図示の例では右側の可動ステージ32が前記ワークWの移動機構と同様の機構によって移動されるようになっている。
The coolant L that has flowed down along the outer peripheral surface of the workpiece W then flows down from the lower end portion of the workpiece W to the
−高周波焼入−
上述した構成の焼入装置によるワークWの高周波焼入れについて簡単に説明すると、まず、ワークWの上下両端部(あるいはいずれか一方の端部)を図示しないチャックやセンターピンにより把持して、その下端部が高周波加熱コイル1の内周側に位置するように配置する。すなわち、図1に表れているように、ワークWの下端部を高周波加熱コイル1の近傍に位置づけて、この下端部から高周波焼入を開始する。
-Induction hardening-
The induction hardening of the workpiece W by the quenching apparatus having the above-described configuration will be briefly described. First, the upper and lower ends (or either one of the ends) of the workpiece W are gripped by a chuck or a center pin (not shown), and the lower ends thereof. It arrange | positions so that a part may be located in the inner peripheral side of the high
すなわち、高周波電源13をオンにすることで、高周波加熱コイル1に高周波電流が流れて、誘導電流によりワークWの下端部近傍の外周側(表面付近)が加熱されるようになる。この際、初めはワークWを移動させない停止加熱を行い、所定の時間が経過すればワークWの下方への移動を開始するのが好ましい。そして、ワークWが所定距離だけ移動すると、図2に表れているようにその下端部に冷却ジャケット2から噴射された冷却液Lが噴き付けられるようになる。
That is, by turning on the high-
そうして冷却ジャケット2から噴射された冷却液LがワークWの下端部、即ち所定温度以上に加熱された部分に衝突して、これを急冷(即ち焼入れ)した後に跳ね返るようになるが、図2、3を参照して上述したように飛散する冷却液Lは冷却液回収部3の上面のテーパ面3aに受け止められ、内周側に流れて内周縁部から近接するワークWの外周面に供給されるようになる。
Then, the coolant L sprayed from the cooling
つまり、ワークWの外周面を急冷してその周囲に飛散した冷却液Lが、冷却液回収部3によって回収され、既に焼入れされた部位に再度、接触させられることになり、これにより、焼入れされた表面に内部から伝わってきた残熱を適度に取り除くことができる。このようにしてワークWの移動が完了すれば、即ちワークWの高周波焼入が完了すれば、その端部のチャックまたはセンターピンによる把持を解除し、新たなワークWへの交換を行う。
That is, the coolant L that has rapidly cooled the outer peripheral surface of the workpiece W and scattered around the workpiece W is recovered by the
したがって、本実施の形態の焼入装置によると、シャフト状のワークWを高周波加熱コイル1によって加熱した後に、冷却液Lを噴射して焼入れするとともに、跳ね返って周囲に飛散する冷却液Lを回収して再度、焼入れした部位に接触させるようにしたから、この部位を適度に冷却し、内部の残熱による意図しない焼き戻しの発生を抑制することができる。これにより、焼入れによるワークWの表面処理の効果を確保し、その強度や耐摩耗性などを十分に高めることができる。
Therefore, according to the quenching apparatus of the present embodiment, after the shaft-shaped workpiece W is heated by the high-
−他の実施形態−
上述した実施の形態の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態では、高周波加熱コイル1の冷却液Lを利用して、ワークWの焼入れを行うようにしているが、これに限らず、ワークWに噴射する冷却液Lは高周波加熱コイル1の冷却液とは別系統にしてもよい。
-Other embodiments-
The description of the above-described embodiment is merely an example, and is not intended to limit the configuration or use of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the workpiece W is hardened by using the coolant L of the high-
また、前記実施の形態では、冷却液回収部3の上面にテーパ面3aを形成し、その内周側に冷却液Lを流してワークWに接触させるようにしているが、これにも限定されない。例えば図4に示すように、冷却液回収部5には上方に開放された冷却液溜まり5aを形成し、ワークWの周囲に飛散した冷却液Lを一時的に貯留しながら再度、ワークWに接触させるようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
さらに、前記実施の形態ではシャフト状のワークWを上下方向に向けて配置し、これを下方に移動させながら高周波加熱コイル1によって加熱し、冷却ジャケット2から噴射する冷却液Lによって急冷するようにしているが、これにも限定されず、ワークWを固定して高周波加熱コイル1および冷却ジャケット2を移動させるようにしてもよく、この場合に冷却液回収部3は固定してもよいし、高周波加熱コイル1などと共に移動させるようにしてもよい。また、ワークWは横向きに配置してもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the shaft-like workpiece W is arranged in the vertical direction, heated by the high-
さらにまた前記実施の形態ではワークWを高周波加熱コイル1によって加熱するようにしているが、これにも限定されず、例えば加熱炉などによってワークWを加熱するようにしてもよい。
Furthermore, although the workpiece W is heated by the high-
本発明は、例えば車両の駆動系などに用いられるシャフトなど、長軸部材の焼入れに関連し、その内部の残熱による意図しない焼き戻しの発生を抑制して、熱処理による効果を確保する上で有利なものなので、産業状の利用可能性は高い。 The present invention relates to quenching of a long shaft member such as a shaft used in a drive system of a vehicle, for example, and suppresses the occurrence of unintentional tempering due to the residual heat inside thereof, thereby ensuring the effect of heat treatment. Since it is advantageous, the industrial applicability is high.
1 高周波加熱コイル(加熱部)
2 冷却ジャケット(冷却部)
3,5 冷却液回収部(回収部)
W シャフト状のワーク(長軸部材)
1 High-frequency heating coil (heating unit)
2 Cooling jacket (cooling part)
3,5 Coolant recovery part (recovery part)
W Shaft-like workpiece (long shaft member)
Claims (1)
前記冷却部において長軸部材に向かって噴射され、その周囲に飛散した焼入液を回収して、前記長軸部材の焼入れされた部位に再度、接触させる回収部を備えることを特徴とする長軸部材の焼入装置。 A long-axis member quenching apparatus comprising: a heating unit that heats the long-axis member; and a cooling unit that injects and quenches the quenching liquid onto the heated long-axis member,
A long unit comprising a recovery unit that recovers the quenching liquid that is sprayed toward the long-axis member in the cooling unit and scattered around the long-axis member, and contacts the quenched part of the long-axis member again. A quenching device for shaft members.
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- 2016-07-01 JP JP2016131356A patent/JP2018003091A/en active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190514 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20191112 |