JP5546466B2 - 回転対称的なワークを誘導加熱するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの回転対称的な外周面の少なくとも１つの軸方向区分を加熱するための装置及び方法に関する。

従来技術によれば、特に焼入れしようとするワーク例えば転がり軸受レースを、長手方向で炉を通過させ、この際に特に所定の形式で加熱するようになっている、回転炉（Rollenherdoefen）が公知である。この公知の回転炉においては、加熱に続いて行われる焼入れによって、例えばマルテンサイト硬化が得られる。

本発明の課題は、ワークの少なくとも表層を加熱するための改良された装置並びに方法を提供することである。

この課題は、請求項１に記載した装置の手段、並びに請求項１５に記載した方法の手段によって解決された。

請求項１によれば、ワークの回転対称的な外周面の少なくとも１つの軸方向区分を加熱するための装置において、ワークをその回転軸線を中心にして回転させるための回転手段と、誘導器とを有しており、該誘導器の軸方向長さが、少なくとも、ワークの前記軸方向区分に向かい合う位置に設けられた領域内において、前記軸方向区分の軸方向長さよりも短く構成されており、前記誘導器が、ワークの前記軸方向区分に向かい合う位置に対して所定の間隔を保って設けられた箇所を有しており、前記誘導器は、前記箇所がワークの前記軸方向区分の長手方向輪郭対して所定の間隔を保って該長手方向輪郭に沿って摺動可能であるように、移動運動可能に構成されている。

従来公知の誘導加熱法においては、一般的に環状の誘導コイルが、焼入れしようとするリングを軸方向（送り移動）で搬送するか、又は焼入れしようとするリングの輪郭形状に従って成形しようとする誘導リングコイルが焼入れしようとするリングの外周面又は内周面に位置決めされる（全面焼入れ）。この場合、焼入れしようとするリングの表層領域内に渦電流を十分に誘導させるために、それぞれ周波数に応じて連結間隔を維持する必要がある。誘導リングコイルと焼入れしようとするリングとは、同心的に配置されている。従来では、非円筒形の輪郭形状を有する、焼入れしようとする所定型式のリングにおいて、輪郭変化が連結間隔よりも大きく、誘導リングコイルの軸方向の移動が、焼入れしようとするリングの縁部及び孔カットに基づいて不可能である場合には、固定的な誘導リングコイルの使用は除外されていた。本発明の装置によれば有利な形式で、このような制限は克服されている。所定の間隔を保って長手方向輪郭形状に沿って送り移動することは、本発明の装置においては、特にＮＣ制御に基づいて行われる。

また、有利な１実施例によれば、完全焼入れされるのではなく、表層だけが相応の加熱を伴って焼入れされるので、完全焼入れと比較して焼入れ作業が時間的に短縮され、しかもワークコアの高い粘性も維持され、ひいては、完全焼入れに対してエネルギー消費が減少されたことによって特に環境に優しいという利点が得られた。

本発明のその他の利点、特徴及び詳細を、以下に図示の実施例を用いて詳しく説明する。

本発明の１実施例による装置の概略的な断面図である。

図面は、円錐ころ軸受外レース１０の、円錐ころのための転動面１２の表層領域を硬化させるための装置の概略的な断面図を示す。円錐ころ軸受外レース１０は、回転軸線１８がほぼ垂直に整列されるように、装置内に配置されている。また、この装置は、詳しく図示していない形式で回転手段を有しており、該回転手段によって、円錐ころ軸受外レース１０はその回転軸線１８を中心にして、表層硬化中に十分迅速に回転せしめられ、それによって、加熱中に転動面１２の全周に亘って均一に加熱を行うことができる。

またこの装置は、一重の環状の誘導器２０を有している。この誘導器２０は、その外径が、図示の実施例による円錐ころ軸受外レース１０を含む、種々異なる寸法設計のすべての型式の円錐ころ軸受外レースの最小内径よりも小さく構成されている。円錐ころ軸受外レース１０の転動面１２を加熱するために、誘導器２０に相応の電流が通電され、誘導器２０は、図示の矢印に従って下方から上方へ移動せしめられる。

この場合、環状の誘導器２０は、その主軸線２８が円錐ころ軸受外レース１０の回転軸線１８に対して平行に、かつ間隔を保って配置されているので、誘導器２０は、転動面１２に対して所定の、特に最小の間隔を保って向き合う周面箇所２２を有している。この周面箇所２２は加熱のために、転動面１２に対して同じ間隔を保って、転動面１２の輪郭に沿って図示の矢印方向に下方から上方へ移動せしめられる。

誘導器２０の前記周面箇所２２に追従して、焼入れ装置３０が、該周面箇所２２の運動に応じた移動運動を行う。この焼入れ装置３０は、誘導器２０の下に配置されていて、例えばポリマー・水混合物によって焼入れを行うか、又はガス・液体混合物によって吹き付け焼入れを行うようになっているので、加熱に続いて相応の転動面区分の焼入れがおこなれ、ひいては所望の硬化が行われる。焼入れ装置３０を誘導器２０の下に配置したことによって、また円錐ころ軸受外レース１０の回転軸線１８をほぼ垂直に整列したことによって、さらに加熱もしくは硬化させようとする、上部に配置された、転動面１２の領域が、例えば流れ落ちる焼入れ液によって不都合に冷却されることは、有利な型式で避けられる。

例えば所定の硬度深度を得るために、円錐ころ軸受外レース１０の外周面に冷却装置４０が当て付けられる。この冷却装置４０は、前記誘導器２０の前記周面箇所２２が位置する高さとほぼ同じ高さ位置に配置されていて、前記周面箇所２２の運動と同期して、加熱中に図示の矢印方向で、外周面を同時に冷却するために下方から上方へ移動せしめられる。

別の実施例では、誘導器２０の位置及び／又は誘導器２０の誘導出力を制御若しくは調整するために、円錐ころ軸受外レース１０の所定箇所に温度測定手段が設けられており、該温度測定手段のオンライン測定結果が前記誘導器２０の制御若しくは調整の入力値として用いられる。

以上説明した装置によれば、有利には、２００〜６００ｍｍの直径を有する数百種類の異なる寸法及び構成の円錐ころ軸受レースを、同じ装置で焼入れすることができる。さらにまた、それぞれの形式の円錐ころ軸受レースに関連して、限定されたセットから寸法の合った誘導器を選択することも可能である。

別の実施例によれば、複雑な長手方向輪郭形状、例えば軸方向両端部に一種のエッジを備えた円錐ころ軸受内レースの外周壁を焼入れすることもできる。この場合、誘導器の前記周面箇所が、円錐ころ軸受内レースの外周壁の半径方向外側に配置され、円錐ころ軸受内レースの外周壁に対して所定の間隔を保って輪郭部に沿って移動せしめられ、ＮＣ制御が行われる。また、この装置は、ワークのための固定装置も有しているので、焼入れ時にワークが歪むことは避けられる。

Claims (14)

1. ワークの回転対称的な周壁面の少なくとも１つの軸方向区分を加熱するための装置において、
   ワークをその回転軸線を中心にして回転させる回転手段と、誘導器とを有しており、
   該誘導器の軸方向長さが、少なくとも前記軸方向区分に向かい合う領域内において、前記軸方向区分の軸方向長さよりも短く構成されており、
   前記誘導器が、前記軸方向区分に対して所定の間隔を保って設けられた箇所を有しており、
   前記誘導器は、前記箇所が前記軸方向区分の長手方向輪郭に対して所定の間隔を保って該長手方向輪郭に沿って運動可能であるように構成されており、
   前記誘導器の運動が、回転軸線方向における任意の成分と、この任意の成分に対して垂直な成分とから構成されており、
   前記誘導器が環状であり、前記軸方向区分が円錐台形であり、前記ワークと環状の前記誘導器とが、運動の間、常に平行な主軸線を有している、
   ことを特徴とする、加熱するための装置。
2. 誘導器が、１巻きの誘導コイルとして構成されている、請求項１記載の装置。
3. ワークが、該ワークの垂直な回転軸線を中心にして、回転手段によって回転可能である、請求項１または２記載の装置。
4. 前記誘導器が、加熱のために、前記垂直な成分の運動と共に下方から上方に運動させられるようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 誘導器の前記箇所の運動に応じて追従させられる焼入れ装置を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記焼入れ装置が誘導器の下に配置されている、請求項５記載の装置。
7. ワークが中空であって、該ワークの、それぞれ加熱された周壁領域とは反対側の周壁領域が、誘導器の前記箇所と同期して運動可能な冷却装置によって冷却可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記軸方向区分が、ワークの外周面に所属している、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 前記軸方向区分が、円錐ころ軸受の内レース部材又は外レース部材の転動面領域に所属している、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. ワークの回転対称的な周壁面の少なくとも１つの軸方向区分を加熱するための方法において、
    ワークをその回転軸線を中心にして回転させるステップと、
    少なくとも前記軸方向区分に向かい合う領域内において、前記軸方向区分の軸方向長さよりも短く構成された軸方向長さを有する誘導器の、前記軸方向区分に所定の間隔を保って向かい合う箇所を、前記軸方向区分の長手方向輪郭に対して所定の間隔を保って該長手方向輪郭に沿って運動させるステップと
    を有しており、前記誘導器の運動が、回転軸線方向における任意の成分と、この任意の成分に対して垂直な成分とから構成されており、
    前記誘導器が環状であり、前記軸方向区分が円錐台形であり、前記ワークと環状の前記誘導器とが、運動の間、常に平行な主軸線を有していることを特徴とする、加熱するための方法。
11. ワークを、該ワークの垂直な回転軸線を中心にして回転させる、請求項１０記載の方法。
12. 前記誘導器を、加熱のために、前記垂直な成分の運動と共に下方から上方に運動させる、請求項１０又は１１記載の方法。
13. 誘導器の前記箇所の運動に応じて追従させられる焼入れ装置を有している、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 前記ワークが中空であって、該ワークの、それぞれ加熱された周壁領域とは反対側の周壁領域を、誘導器の前記箇所と同期して運動可能な冷却装置によって冷却する、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。

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