JP2684484B2

JP2684484B2 - 軸状ワークの高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2684484B2
Application number: JP3359625A
Authority: JP
Inventors: 日吉渡邊
Original assignee: 富士電子工業株式会社
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1997-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JPH05179341A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軸状ワークを回転させて
部分的に高周波焼入れを行う軸状ワークの高周波加熱装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照して従来の技術を説明
する。図２は高周波加熱コイル（以下単に加熱コイルと
もいう) とカレントトランスとの模式的斜視図、図３は
高周波焼入装置の正面説明図、図４高周波焼入装置の側
面説明図、図５は軸状ワークの従来の高周波焼入方法と
装置の説明図である。

【０００３】図５に示すように、軸状ワーク50は、第１
軸部51と、第１軸部51に一体形成され、第１軸部51より
径の大きい第２軸部52と、第１軸部51の周面51a に引き
続くように第２軸部52の側面52a に形成した環状の凹所
53とを備えている。

【０００４】被加熱面は凹所53と周面51a であって、こ
れら被加熱面を同時に加熱する加熱コイル10は、図２と
図５に示すように、凹所53の形状に対応するように形成
されたほぼ１／２円弧状の第１加熱導体11と、一端がそ
れぞれ第１加熱導体11の両端に接続され、且つ第１軸部
51の周面51a の形状に対応するように形成された１対の
第２加熱導体12、12と、第２加熱導体12、12の他端にそ
れぞれの一端が接続されたほぼ１／４円弧状の１対の第
３加熱導体13、13と、第３加熱導体13、13の他端にそれ
ぞれ一端が接続された１対の電源導体18、18とを備えて
いる。

【０００５】電源導体18、18の他端は、図示しない高周
波電源から高周波電流を供給されるカレントトランス19
の出力側に接続されている。なお、14は磁性体のコアで
あって、第１加熱導体11が発生する磁束を凹所53の表面
に集束する役目をする。

【０００６】図３と４に示す高周波焼入装置は、冷却液
Ｌを収容したタンク60と、ワーク移動装置70とを備えて
いる。ワーク移動装置70は、タンク60の側壁61上に設け
た１対の軸受71によって支持されているシャフト72と、
シャフト72に取り付けられた１対のワーク保持部材73
と、シャフト72の一端に取り付けられたモータ79とを備
えている。モータ79は、タンク60の側壁61に設けられた
台78上に固定されている。

【０００７】各ワーク保持部材73は、シャフト72を中心
として120 度間隔でシャフト72から凸設された３個のワ
ーク保持板74を有し、一方のワーク保持部材73のワーク
保持板74にはチャック42が設けられており、また、他方
のワーク保持部材73のワーク保持板74にはセンタ41が設
けられている。そして、チャック42とセンタ41とが対向
するようにワーク保持板74が配設されている。

【０００８】ワーク保持部材73は、モータ79によって回
転されて、受入取外しステーションＡ、加熱ステーショ
ンＢおよび冷却ステーションＣを経て再び受入取外しス
テーションＡに帰る。なお、ワーク移動装置70には各チ
ャック42を回転させるワーク回転機構（図示省略）が設
けられている。また、センタ41は図示しないクランプ機
構が設けられており、ワークの支持はバネ圧によって保
持されている。

【０００９】受入取外しステーションＡでチャック42と
センタ41とによってワーク保持板74間に水平に保持され
たワーク50は、モータ79によってワーク保持部材73が矢
印Ｋの方向に回転されることによって加熱ステーション
Ｂに至る。すると、前記ワーク回転機構によってワーク
50の回転が開始される。次いで、加熱コイル移送手段
（図示省略）によって、加熱コイル10は矢印Ｐの方向に
ワーク50に向かって降下し、加熱コイル10の第２加熱導
体12がワーク50の第１軸部51の周面51a に対向接近した
位置で降下を停止する。この後、更に、前記加熱コイル
移送手段によって、加熱コイル10を矢印Ｑの方向に、即
ち、軸59の方向に移動させて、第１加熱導体11を凹所53
に対向接近させる。

【００１０】次いで、加熱コイル10にカレントトランス
19から高周波電流を所定時間通電して凹所53と周面51a
の加熱を終了してから、前記加熱コイル移送手段によっ
て、加熱コイル10を矢印Ｑと反対方向に移動後、更に矢
印Ｐと反対方向に移動して元の待機位置に復帰させる。

【００１１】加熱コイル10が待機位置に復帰すると、モ
ータ79によってワーク保持部材73を回転してワーク50を
冷却ステーションＣに移動させる。冷却ステーションＣ
ではワーク50は冷却液Ｌ中に浸漬されて冷却が行われ、
凹所53および周面51a に硬化層58が形成される。ワーク
50の冷却が終了すると、モータ79によってワーク保持部
材73を回転させてワーク50を受入取外しステーションＡ
に移動し、焼入されたワーク50を取り外してから、新し
いワーク50をワーク保持部材73に取り付ける。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな加熱方法には、以下に述べる問題がある。即ち、加
熱コイル10を被加熱面に接近させるに際して、前述のよ
うに、まず、矢印Ｐの方向に移動してから、次いで矢印
Ｐの方向と直角な矢印Ｑの方向に移動する。また、加熱
終了後は、矢印Ｑと反対方向に移動してから、矢印Ｐと
反対方向に移動させる。

【００１３】即ち、加熱コイル10が被加熱面に接近する
とき、および、待機位置へ復帰するときの何れにおいて
も、いわゆる２段モーションをしなければならないの
で、まず、加熱コイルの移動自体に時間がかかる。ま
た、ワークの冷却ステーションへの移動は、加熱コイル
が待機位置に復帰してから、或いは、加熱コイルがワー
クから所定の距離だけ離れてから行うので、加熱コイル
自体の移動が遅いと、加熱後のワークが、加熱ステーシ
ョンから冷却ステーションに至るまでにも時間がかか
る。従って、焼入工程が長くなるのみならず、所定の焼
入深さがえられない。また、加熱コイル移送手段は、加
熱コイルを矢印Ｐの方向に移動させる装置と、矢印Ｑの
方向に移動させる装置の２つの装置が必要であるので、
高周波加熱装置の構造が複雑になり、且つコストが高く
なる問題がある。

【００１４】一方、上記のような高周波加熱装置による
ことなく、周面51a と凹所53とを環状の高周波加熱コイ
ルによって移動焼入することが考えられるが、移動焼入
では、凹所53の加熱が不十分であって凹所53から周面51
a にわたって形成された硬化層の深さが均一でないこ
と、高周波加熱コイルが移動焼入開始位置まで戻るのに
要する時間だけ加熱工程が長くなること、および、加熱
コイルにワークを挿入するのに手間がかかる、等の問題
がある。

【００１５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、上記した欠点を解消できる軸状ワークの高周
波加熱装置を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る軸状ワーク
の高周波加熱装置は、フランジ軸におけるフランジと軸
との間の隅部にその軸回りに沿って凹部が形成された構
造の軸状ワークを回転させて凹部及び軸周面の高周波焼
入れを行う軸状ワークの高周波加熱装置において、軸状
ワークの凹部を焼入れするための円弧状導体部及びその
軸周面を焼入れするための直線状導体部が形成された加
熱コイルと、軸状ワークの近くに配設されており且つ加
熱コイルを退避位置から加熱位置にかけて斜め方向に移
動自在に支持する４節回転機構と、４節回転機構に連結
されており且つ加熱コイルを４節回転機構の運動を介し
て退避位置から加熱位置に移動させる動力源とを備えて
おり、４節回転機構は、前記動力源に連結されており且
つ前記加熱コイルが取り付けられた可動部材と、可動部
材に対して平行に配設された固定部材と、可動部材と固
定部材との間を連結するリンクから構成されている。

【００１７】即ち、動力源を作動させると、加熱コイル
が４節回転機構の運動を介して退避位置から加熱位置に
移動する。この加熱状態では、軸状ワークの凹部、軸周
面に、加熱コイルの円弧状導体部、直線状導体部が夫々
対向しており、加熱コイルに電流を流すとともに軸状ワ
ークを回転させると、その凹部及び軸周面が焼入れされ
る。焼入れが終了して、動力源を逆作動させると、加熱
コイルが４節回転機構の運動を介して加熱位置から退避
位置に移動する。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の軸状ワークの
高周波加熱方法を実現することができる高周波加熱装置
の一実施例を説明する。図１は本実施例の説明図であっ
て、図２〜５で説明したものと同等のものには同一の符
号を付している。また、本実施例に用いる加熱コイル1
0、カレントトランス19、採り上げたワーク50、タンク6
0、ワーク移動装置70は、前述のものと同様であるので
説明を省略する。

【００１９】図１に示すように、カレントトランス19
は、水平なトランス取付台21上に固定されている。そし
て、本実施例の高周波加熱装置は、加熱コイル10および
カレントトランス19を移動させてワーク50に接近させた
り、待機位置へ復帰させたりする手段として加熱コイル
移動装置20を備えている。

【００２０】加熱コイル移動装置20は、カレントトラン
ス19が上面に固定されたトランス取付台21と、トランス
支持柱22と、シリンダ28とを備えている。トランス取付
台21の両端部分には、それぞれ、ピン23を介してトラン
ス支持柱22の一端が回動自在に接続されている。トラン
ス支持柱22の他端は、ピン24を介して本実施例の高周波
加熱装置の支持面Ｈに凸設されたトランス支持部材25に
回動自在に接続されている。

【００２１】空気圧等によって動作するシリンダ28の一
端は、ピン29によって、前記支持面Ｈに固定されたシリ
ンダ取付部材29a に回動自在に取り付けられており、シ
リンダ28の他端から進退するロッド27の先端は、ピン26
によって、前記トランス取付台21の一端部分に回動自在
に取り付けられている。

【００２２】トランス支持柱２２の長さ、および、トラ
ンス支持部材２５の位置は、シリンダ２８を動作させて
ロッド２７を進出させたときに、加熱コイル１０の加熱
導体１１および１２が、加熱ステーションに至ったワー
ク５０の凹所５３および周面５１ａに接近対向した位置
で停止するように選定されている。要するに、加熱コイ
ル移動装置２０は、４本リンクが全て回り対偶で連結さ
れた４節回転機構（四つ棒リンク機構と称することもあ
る）に相当するもので、シリンダ２８が動作すると、こ
れに応じてトランス取付台２１に取り付けられた加熱コ
イル１０を待機位置（図１中実線で示す位置）から加熱
ステーション（加熱位置：図１中破線で示す位置）かけ
て斜め方向に交互に移動させるような構成となってい
る。

【００２３】次に、本実施例の動作を説明する。但し、
従来の高周波焼入装置で述べた加熱コイル10の動作と異
なるところのみを説明する。加熱ステーションＢに至っ
てワーク50が回転を開始されると、シリンダ28を動作さ
せてロッド27を進出させる。すると、加熱コイル10の加
熱導体11がワーク50の第２軸部52の凹所53に、矢印Ｊに
示すように、斜め上方より降下して接近対向した位置で
停止する。同様に加熱導体12も斜め上方より降下して第
１軸部51の周面51a に接近対向した位置で停止する。

【００２４】加熱コイル10にカレントトランス19から高
周波電流を所定時間通電して凹所53と周面51a の加熱を
終了する。そして、シリンダ28を動作させてロッド27を
後退させると、加熱コイル10は、矢印Ｊと反対の方向、
即ち、斜め上方へ移動されて元の待機位置へ復帰する。

【００２５】本実施例では、加熱コイル10が被加熱面に
接近するとき、および、待機位置へ復帰するときは、そ
れぞれ、シリンダ28を動作させてロッド27を進出、およ
び、後退させる１段モーションのみであり、加熱コイル
10の加熱導体11と12は共に円弧を描きながら、斜め上方
から、それぞれ、凹所53および周面51a に接近し、ま
た、斜め上方へ離れてゆく。従って、加熱コイル10の被
加熱面への接離の時間が短いので、加熱コイル10自体の
移動時間が短い。また、ワーク50の加熱終了後、ワーク
50の冷却ステーションＣへの移動を早く開始できるの
で、所定の焼入深さがえられ、また焼入工程を短縮する
ことができる。

【００２６】本実施例では、ワーク50の冷却を加熱位置
と別の場所で行っているが、ワークの材料によっては、
加熱位置において噴射ジャケットによって冷却を行うこ
ともある。

【００２７】

【発明の効果】以上、本発明にかかる軸状ワークの高周
波加熱装置による場合、加熱コイルが退避位置から加熱
位置にかけて斜め方向に移動することにより軸状ワーク
に対して最短距離で近づいたり離れたりする構成となっ
ているので、加熱コイルの移動に要する時間を短縮でき
る。よって、焼入工程が短くなり、所定の焼き入れ深さ
も得られる。しかも、加熱コイルを移動させるに当たり
４節回転機構を上手く利用した構成となっているので、
装置自体の構成が単純になるというメリットがある。

【００２８】また、本発明の軸状ワークの高周波加熱装
置は、前記凹所の形状に対応するように形成された円弧
状の第１加熱導体と、一端がそれぞれ第１加熱導体の両
端に接続され、他端間に高周波電圧が印加されると共
に、前記周面の形状に対応するように形成された１対の
第２加熱導体とを設けた高周波加熱コイルと、この高周
波加熱コイルを、前記長手方向と、前記長手方向に直角
な方向との間の方向から、前記被加熱面に接近させて被
加熱面に対向するように配設する手段とを備ている。

【００２９】従って、本発明の高周波加熱方法および装
置によれば、加熱コイルは斜め上方からワークに接近
し、また、斜め上方に離れてゆくので、加熱コイルがワ
ークへの接近する時間および離れて待機位置ヘ復帰する
時間を短縮することができる。また、冷却の開始に至る
までの時間も短縮できるので、所定の焼入深さをえら
れ、また、焼入工程を短縮できる。また、加熱コイルの
移動装置が簡単である上に、前記凹所の加熱を十分に行
うことができる利点も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軸状ワークの高周波加熱方法を実現す
ることができる高周波加熱装置の一実施例の説明図であ
る。

【図２】加熱コイルとカレントトランスの模式的斜視図
である。

【図３】高周波焼入装置の正面説明図である。

【図４】高周波焼入装置の側面説明図である。

【図５】軸状ワークの従来の高周波加熱方法と装置の説
明図である。

【符号の説明】

10 加熱コイル 11、12 加熱導体 50 ワーク 51 第１軸部 51a 周面 52 第２軸部 52a 側面 53 凹所

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フランジ軸におけるフランジと軸との
間の隅部にその軸回りに沿って凹部が形成された構造の
軸状ワークを回転させて凹部及び軸周面の高周波焼入れ
を行う軸状ワークの高周波加熱装置において、軸状ワー
クの凹部を焼入れするための円弧状導体部及びその軸周
面を焼入れするための直線状導体部が形成された加熱コ
イルと、軸状ワークの近くに配設されており且つ加熱コ
イルを退避位置から加熱位置にかけて斜め方向に移動自
在に支持する４節回転機構と、４節回転機構に連結され
ており且つ加熱コイルを４節回転機構の運動を介して退
避位置から加熱位置に移動させる動力源とを備えてお
り、且つ前記４節回転機構は、前記動力源に連結されて
おり且つ前記加熱コイルが取り付けられた可動部材と、
可動部材に対して平行に配設された固定部材と、可動部
材と固定部材との間を連結するリンクから構成されてい
ることを特徴とする軸状ワークの高周波加熱装置。