JP2731883B2 - 環状ワークの内周面高周波焼入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば内面リングギヤ
の歯の高周波焼入装置のように、環状ワークの内周面を
焼入する高周波焼入装置に関し、特にこのようなワーク
を容易に搬入し、また容易に搬出できると共に、焼入装
置を小型化することができる環状ワークの内周面高周波
焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照し、ワークとして内面
リングギヤを採り上げて従来の技術を説明する。図５お
よび図６は内面リングギヤの従来の高周波焼入装置の縦
断正面説明図であって、図５は上部を、図６は下部を示
す。図４は内面リングギヤ（以下内面リングギヤを単に
ギヤともいう）Ｗの正面説明図である。図４に示すよう
に、ギヤＷは、軸芯Ｗ２を中心とする円周上に配列され
た複数の歯Ｗ１を備えている。

【０００３】水平に配設されたギヤＷの歯Ｗ１を加熱す
る高周波加熱コイル（以下高周波加熱コイルを単に加熱
コイルともいう）１０は、図５に示すように水平に配設
された環状の加熱コイルであって、この加熱コイル１０
に高周波電流を供給するトランス９０と、１対のリード
導体２０Ａ、２０Ｂによって接続されている。前記リー
ド導体２０Ａ、２０Ｂは加熱コイル１０の外側方から導
入されている。

【０００４】加熱コイル１０の下方には、ギヤＷの歯Ｗ
１に焼入液を噴射する環状のジャケット３０Ａが、ジャ
ケット支持台３４上で水平に配設されている。ジャケッ
ト支持台３４は焼入液供給管４３の上端に固定されてお
り、焼入液供給管４３の下端は下側ベースプレート７０
にボルト７１ａとナット７１ｂとによって固定されてい
る。焼入液供給管４３の下側ベースプレート７０の直上
部分には、焼入液供給口４３ａが設けられている。

【０００５】筒状の移動スリーブ４４は、焼入液供給管
４３の周面上に、この管４３の長手方向に摺動自在に取
り付けられている。移動スリーブ４４の下端には、クラ
ンク状の部材５７が固定されており、上端には１対の軸
受４５、４５を介して短筒状の部材４６が回転自在に取
り付けられている。この部材４６の周面には、環状の板
４７が固定されており、この板４７の周辺近辺上には、
複数の柱３５が立設されいる。各柱３５の上端は、ギヤ
Ｗを支持している環状のワーク支持部材８１の下面に固
定されている。

【０００６】このワーク支持部材８１は、ギヤＷの歯Ｗ
１を除く部分の下側側面を支持しているものであって、
ギヤＷの支持のみでなく、ギヤＷが加熱されるときに、
下側コンセントリングの役目をする。なお、８２は上側
コンセントリングである。これらコンセントリング８
１、８２をギヤＷの歯Ｗ１を除く部分の両側面に接触さ
せた状態でギヤＷを加熱すると、これら両側面に流れや
すい誘導電流が下側コンセントリング８１と上側コンセ
ントリング８２に分流されるので、歯底近辺の両側面の
それぞれコンセントリング８１、８２に接触している部
分とその近辺が過熱せず、歯底のギヤＷの幅方向の中央
部分とほぼ同じ温度になるから、形成された硬化層は歯
底のギヤＷの幅方向の両端および中央部分ともに均一な
深さに形成される。

【０００７】周面に歯４９ａが形成された環状の歯車４
９の上側面には、複数の柱４８が立設されており、柱４
８の上端は前記環状の板４７に固定されている。環状の
座金５２を介して上側ベースプレートに５０に固定され
ている筒状の固定スリーブ５１の内周面には、前記移動
スリーブ４４が挿入されている。

【０００８】歯車４９の歯４９ａは、上側ベースプレー
ト５０の下面に取り付けたワーク回転用モータ５５の出
力軸に結合されているスプライン５４に噛み合ってい
る。このスプライン５４の上端は、上側ベースプレート
５０の上面に立設したレ字状の部材５３の先端部分に回
転自在に支持されている。

【０００９】前記クランク状の部材５７の先端は、上側
ベースプレート５０の下面に回動自在に取り付けられた
油圧シリンダ５８の動作によって進退するロッド５９の
先端に固定されている。なお、図６では、ロッド５９が
進出しきった状態を示している。従来の高周波焼入装置
は上記のような構造であるので、シリンダ５８を動作さ
せてロッド５９を図６の状態から後退させると、移動ス
リーブ４４が上昇するので、ギヤＷが載置されているギ
ア支持部材８１も上昇する。

【００１０】次に、この高周波焼入装置によるギヤＷの
歯Ｗ１の焼入を説明する。まず、シリンダ５８を動作さ
せてロッド５９を進出し、ギア支持部材８１をギヤＷの
冷却を行う冷却位置Ｐ５まで降下させる。次いで、焼入
しようとするギヤＷを、高周波焼入装置の搬入搬出位置
Ｐ３に搬入する。この後、シリンダ５８を動作させてギ
ア支持部材８１を搬入搬出位置Ｐ３まで上昇させると、
ギヤＷはギア支持部材８１によって支持される。そし
て、更にギア支持部材８１をギヤＷの加熱位置Ｐ４まで
上昇させると、ギヤＷの歯Ｗ１は、加熱コイル１０に対
向する。

【００１１】次いで、加熱コイル１０に所定時間高周波
電流を通電してから、シリンダ５８を動作させてギヤＷ
を冷却位置Ｐ５まで降下してから、焼入液供給口４３ａ
に焼入液を供給すると、焼入液は、ジャケット３０Ａの
均圧板３２に設けた開孔３３を通過し、焼入液噴射孔３
１からギヤＷの歯Ｗ１に向かって噴射されて、歯Ｗ１の
焼入が終了する。この後、シリンダ５８を動作させて焼
入させたギヤＷを搬入搬出位置Ｐ３まで上昇させてか
ら、上側コンセントリング８２を取り外し、次いで、ギ
ヤＷが上方の加熱コイル１０や下方のジャケット３０Ａ
に衝突しないように、水平方向に移動させて高周波焼入
装置から搬出する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来装置で
は、加熱コイルのリード導体が加熱コイルの外側方から
導入され、厳密には外側方から上方を経由して導入され
ているが、これは、リード導体を装置センタに沿って下
から上に延ばし、加熱コイルにその下方から導入しよう
とすると、内周面焼入装置の場合はそのリード導体が加
熱コイル下方のジャケットや、ジャケットから下方に延
びる焼入液供給管、更には、焼入液供給管の周囲に設け
られてワーク支持部材を回転させる機構と干渉し、装置
構造が非常に複雑となるからである。

【００１３】しかしながら、リード導体を加熱コイルの
外側方から上方を経由して導入したとしても、依然とし
て以下に述べる問題点がある。即ち、加熱コイル１０と
ジャケット３０Ａとの間でギヤＷの搬入、搬出を行い、
また、上側コンセントリング８２のギヤＷへの取り付
け、取り外しを行わねばならないので、ギヤＷの搬入搬
出動作と上側コンセントリング８２の取り付け取り外し
動作がやりにくい。また、ギア支持部材８１を冷却位置
Ｐ５から搬入搬出位置Ｐ３を経て加熱位置Ｐ４まで上昇
させねばならないので、高周波焼入装置の各部の上下方
向の距離が長くなる。即ち、図５および図６に示すよう
に、冷却位置Ｐ５と搬入搬出位置Ｐ３との距離をＨ５、
搬入搬出位置Ｐ３と加熱位置Ｐ４との距離をＨ４、そし
て、冷却位置Ｐ５と加熱位置Ｐ４との距離をＨ６とする
と、ジャケット支持部材３４と部材４６との距離Ｈ７、
スプライン５４の長さである距離Ｈ８、および部材５７
と外側スリーブとの距離Ｈ９は、それぞれ、距離Ｈ６以
上が必要であるから、高周波焼入装置の各部の長さが大
変長くなって、高周波焼入装置として大形化する。

【００１４】大型ギヤの場合には、ギヤをクレーン等か
らロープで吊り下げて直上から高周波焼入装置に搬入、
搬出しなければならないが、このロープが加熱コイル１
０に干渉するのを防止するために、加熱コイル１０をト
ランス９０と一体的に移動可能とし、大型ギヤの搬入、
搬出時には、加熱コイル１０を加熱位置Ｐ４から適宜上
方の待機位置まで一旦退避させておくことが必要とな
る。さらに加熱コイル１０の待機位置が焼入装置の上方
にあるため、ギヤを真上から搬入搬出させることができ
ないので、横方向への移動を要することになり、この移
動のための設備が増加する。従って、前記したようにワ
ークの搬入搬出が難しく、装置の自動化が困難であっ
た。

【００１５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、環状ワークの内周面が焼入されるワークの高
周波焼入装置への搬入、搬出が容易であって、且つ、各
部の長さが短く、しかも、大型のワークを搬入、搬出す
るときでも、加熱コイルを退避させておく必要のない環
状ワークの内周面高周波焼入装置を提供する事を目的と
している。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明に係る環状ワークの内周面高周波焼入装置
は、内周面が焼入される環状のワークと軸芯を共有し、
前記ワークをその軸芯が略鉛直となる姿勢に支持するワ
ーク支持部材と、前記ワークと軸芯を共有し前記ワーク
の内側に位置してワークの内面全周を加熱する環状の高
周波加熱コイルと、高周波加熱コイルの下方に高周波加
熱コイルと所定の間隔をおいて設けられ、前記ワークの
内側に位置してワークの内面全周に焼入液を噴射するジ
ャケットと、ジャケットから軸芯部を通って下方に延出
し、前記ジャケットに焼入液を供給する焼入液供給管
と、焼入液供給管内に導設され、上端部が前記高周波加
熱コイルに内側方から接続されると共に、下端部がトラ
ンスに接続される同軸リードと、前記焼入液供給管の周
囲に設けられ、前記ワーク支持部材を回転転させるワー
ク回転手段と、前記ワーク支持部材を軸芯に沿って昇降
させてワークを高周波加熱コイル外側の加熱位置とジャ
ケット外側の冷却位置とに移動せしめるワーク移動手段
とを具備したことを特徴としている。

【００１７】

【実施例】 以下、図面を参照し、従来の技術で説明した
内面リングギヤをワークとして採り上げて、本発明の一
実施例を説明する。図１〜図４は本実施例を説明するた
めの図面であって、図１は縦断正面説明図、図２は図１
のＡ−Ａ線矢視断面説明図、図３は図２のＢ−Ｂ線矢視
断面説明図、図４は内面リングギヤＷの正面説明図であ
る。なお、従来の技術で説明したものと類似の機能を有
するものには、同一の符号を付して説明を省略する。

【００１８】図１に示すように、本実施例の環状ワーク
の内周面高周波焼入装置は、ギヤＷと軸芯Ｗ２を共有し
ギヤＷを支持する環状のワーク支持部材８１と、ギヤＷ
と軸芯Ｗ２を共有しギヤＷの歯Ｗ１を加熱する環状の加
熱コイル１０と、ギヤＷと軸芯Ｗ２を共有し加熱コイル
１０と間隔Ｈ０をおいて加熱コイル１０に固定されてお
り且つギヤＷの歯Ｗ１に焼入液を噴射する環状のジャケ
ット３０と、軸芯Ｗ２に沿って配設されジャケット３０
に焼入液を供給する焼入液供給管４３と、この焼入液供
給管４３内に導設され加熱コイル１０に給電する同軸リ
ード２０と、ワーク支持部材８１を軸芯Ｗ２を中心とし
て回転させるワーク回転手段と、ワーク支持部材８１を
軸芯Ｗ２の方向に移動させるワーク移動手段とを備えて
いることを基本的な構成としている。

【００１９】以下、上記各構成を詳細に説明する。但
し、加熱コイル１０、焼入液噴射孔３１、均圧板３２、
開孔３３、ジャケット支持台３４、焼入液供給口４３
ａ、軸受４５、部材４６、板４７、歯車４９、歯４９
ａ、上側ベースプレート５０、固定スリーブ５１、座金
５２、モータ５５、下側ベースプレート７０、ボルト７
１ａ、ナット７１ｂ、ワーク支持部材８１、および上側
コンセントリング８２は、内面リングギヤの従来の高周
波焼装置で説明したものとそれぞれ同一である。そし
て、柱３５、柱４８、焼入液供給管４３、移動スリーブ
４４、部材５３、スプライン５４、部材５７、シリンダ
５８、およびロッド５９は、内面リングギヤの従来の高
周波焼装置で説明したものと同じ機能を持っているが、
長さが短くなって いる。

【００２０】なお、以下の点は、内面リングギヤの従来
の高周波焼装置とは異なっている。即ち、加熱コイル１
０は絶縁性で環状の部材４１を介して同じく絶縁性の環
状の加熱コイル載置台４０上に固定されており、この台
４０は、加熱コイル１０の下方に設けたジャケット３０
上に立設した複数の柱４２の上端に固定されている。

【００２１】また、加熱コイル１０への給電は、同軸リ
ード２０によっている。この同軸リード２０は、焼入液
供給管４３内に導設されている。即ち、本実施例では下
側ベースプレート７０とほぼ同レベルに配設されたトラ
ンス９０の出力端子に接続された同軸リード２０は、Ｏ
リング７３の設置によって下側ベースプレート７０を液
密に貫通した後、焼入液供給管４３内に軸芯Ｗ２に沿っ
て導設され、Ｏリング７２の設置によって上部はジャケ
ット３０の上面を液密に貫通している。そして、上端
は、加熱コイル１０の中心部分に位置している。

【００２２】同軸リード２０の上端近辺の詳細は、図２
および図３に示されている。これらの図面に示すよう
に、同軸リード２０は、円筒状の外側リード２１と、外
側リード２１内に外側リード２１と同芯状に配設された
円筒状の内側リード２２と、同軸リード２０の上端にお
いて、外側リード２１と内側リード２２との間に介装さ
れて両リード２１、２２を絶縁する短筒状の絶縁管２３
とを備えている。

【００２３】加熱コイル１０の両端部分には、それぞれ
短い導体１１、１２が加熱コイル１０の内部に向かって
突設されているように、ろう付けによって接続されてお
り、これら導体１１、１２には更に端子１３、１４がそ
れぞれろう付けされている。一方、内側リード２２およ
び外側リード２１には、それぞれ、クランク状の端子１
５および１６がろう付けされていいる。そして、端子１
３は端子１５に、また、端子１４は端子１６に、それぞ
れ、ボルト１７によって接続されている。

【００２４】１８ａ〜１８ｄは、同軸リード２０や加熱
コイル１０の冷却液の流通のための フレキシブルパイプ
が接続されるカプラであって、カプラ１８ａと１８ｃと
はフレキシブルパイプ１９ａによって接続されており、
また、カプラ１８ｂと１８ｄとはフレキシブルパイプ１
９ｂによって接続されている。

【００２５】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
シリンダ５８を動作させてワーク支持部材８１を上昇し
て加熱位置Ｐ１に到達させる。この状態では、同軸リー
ド２０が設けられているので従来装置のように加熱コイ
ル１０より上方には、ギヤＷを搬入する上でリード等の
障害となる物はないので、ワーク支持部材８１に焼入し
ようとするギヤＷを容易に載置することができる。従っ
て、上記加熱位置Ｐ１は、また、ギヤＷをこの高周波焼
入装置に搬入搬出する搬入搬出位置Ｐ１ともいえる。こ
の搬入搬出位置Ｐ１でワーク支持部材８１に載置された
ギヤＷの歯Ｗ１は加熱コイル１０に対向している。

【００２６】次いで、トランス９０から高周波電流を、
同軸リード２０を介して加熱コイル１０に所定時間通電
する。この際、同軸リード２０内での電力は損失少な
い。加熱コイル１０によってギヤＷの歯Ｗ１を加熱後、
シリンダ５８を動作させてワーク支持部材８１を冷却位
置Ｐ２まで降下させてから、焼入液供給管４３の下端に
設けた焼入液供給口４３ａに焼入液Ｌを供給すると、焼
入液Ｌは、焼入液供給管４３、ジャケット３０の均圧板
３２に設けた開孔３３および焼入噴射孔３１を経て歯Ｗ
１に噴射されて歯Ｗ１の焼入が完了する。

【００２７】この後、シリンダ５８を動作させて再びワ
ーク支持部材８１を加熱位置Ｐ１、即ち、搬入搬出位置
Ｐ１まで上昇させる。そして、上側コンセントリング８
２を取り外してから、ギヤＷをワーク支持部材８１から
上方に取り出して高周波焼入装置から搬出する。この搬
出の際にも、加熱コイル１０より上方に障害となる物は
ないので、ギヤＷの取り出しは容易である。

【００２８】本実施例の高周波焼入装置では、ワーク支
持部材８１は、加熱位置Ｐ１と冷却位置Ｐ２間のみを移
動すればよいから、この移動距Ｈ０は、従来の高周波焼
入装 置の加熱コイル１０の移動距離Ｈ６に比べて短く、
ほぼ半分程度になっている。従って、図１に示す距離Ｈ
１、Ｈ２、およびＨ３ （それぞれ図４に示すＨ７、Ｈ
８、およびＨ９に対応する）は、従来の高周波焼入装置
のこれら距離に対応している距離よりも約１／２程度に
減少させたので、高周波焼入装置の各部の寸法を短くす
ることができた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る環状
ワークの内周面高周波焼入装置は、高周波加熱コイルの
下方に配置されたジャケットから軸芯部を通って下方に
延出する焼入液供給管内に同軸リードを導設し、同軸リ
ードの上端部を高周波加熱コイルに内側方から接続し、
下端部をトランスに接続する構成を採用した。このた
め、リードと干渉することなく、ワークを上方から加熱
コイル外側の加熱位置に搬入することができ、且つその
ままワークを下げることによりジャケット外側の冷却位
置に移動させることができ、更にそのワークを再び加熱
コイル外側に上昇させ、ここから上方へ搬出することが
できる。

【００３０】即ち、搬入搬出位置の上方には、ワークを
搬入搬出するのに障害となるような物がなく、ワーク支
持部材に、ワークを容易に取り付けることができるし、
また、焼入が終了したワークを、搬入搬出位置で容易に
ワーク支持部材から取り出すことができる。従って、装
置の自動化が可能となる。

【００３１】また、ワークが取り付けられたワーク支持
部材は、加熱位置と冷却位置間のみを移動すればよいか
ら、従来の高周波焼入装置に比べて移動距離が短い結
果、高周波焼入装置の各部の長さも短くすることができ
るので装置が低廉になる。更に、加熱コイルの下方から
リードが導入されるにもかかわらず、焼入液供給管の周
囲に設けられるワーク回転手段とリードとの干渉が回避
され、ワーク回転手段の構造複雑化が回避される。加熱
コイルへの給電に同軸リードを使用しているので、加熱
コイルへの給電回路における電力損失を低減できる上
に、リードが焼入液供給管内に導設されているにもかか
わらず、外側リード内への焼入液の侵入が防止され、そ
の内側に配置される内側リードと外側リードの焼入液を
介した短絡が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の縦断正面説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面説明図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線矢視断面説明図である。

【図４】内面リングギヤＷの正面説明図である。

【図５】内面リングギヤの従来の高周波焼入装置の上部
の縦断正面説明図である。

【図６】内面リングギヤの従来の高周波焼入装置の下部
の縦断正面説明図である。

【符号の説明】

１０ 加熱コイル ２０ 同軸リード ３０ ジャケット ４３ 焼入液供給管 ４４ 移動スリーブ ４５ 軸受 ４９ 歯車 ４９ａ 歯 ５４ スプライン ５５ モータ ５８ シリンダ ５９ ロッド ８１ ワーク支持部材 ８２ 上側コンセントリング Ｌ 焼入液 Ｗ 内面リングギヤ Ｗ１ 歯 Ｗ２ 軸芯

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面が焼入される環状のワークと軸芯
   を共有し、前記ワークをその軸芯が略鉛直となる姿勢に
   支持するワーク支持部材と、前記ワークと軸芯を共有し
   前記ワークの内側に位置してワークの内面全周を加熱す
   る環状の高周波加熱コイルと、高周波加熱コイルの下方
   に高周波加熱コイルと所定の間隔をおいて設けられ、前
   記ワークの内側に位置してワークの内面全周に焼入液を
   噴射するジャケットと、ジャケットから軸芯部を通って
   下方に延出し、前記ジャケットに焼入液を供給する焼入
   液供給管と、焼入液供給管内に導設され、上端部が前記
   高周波加熱コイルに内側方から接続されると共に、下端
   部がトランスに接続される同軸リードと、前記焼入液供
   給管の周囲に設けられ、前記ワーク支持部材を回転させ
   るワーク回転手段と、前記ワーク支持部材を軸芯に沿っ
   て昇降させてワークを高周波加熱コイル外側の加熱位置
   とジャケット外側の冷却位置とに移動せしめるワーク移
   動手段とを具備したことを特徴とする環状ワークの内周
   面高周波焼入装置。