JPH0748620A

JPH0748620A - 棒状ワークの高周波移動焼入方法および装置

Info

Publication number: JPH0748620A
Application number: JP5212175A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Nakamura; 立美中村
Original assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Current assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1993-08-03
Publication date: 1995-02-21
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JP2748219B2

Abstract

(57)【要約】【目的】棒状ワークの移動焼入後の歪みを小さくす
る。【構成】棒状ワークＷの高周波移動焼入方法は、ワー
クＷが水平であると共にワークＷの軸芯線Ｗ1 を中心と
して回転自在且つ軸芯線Ｗ1 の方向に移動自在であるよ
うにワークＷの外周面Ｗ2 のみを支持する第１工程と、
外周面Ｗ2 のみを支持した状態のまま、ワークＷの一端
を把持し、ワークＷを軸芯線Ｗ1 を中心として回転させ
ると共に軸芯線Ｗ1 の方向に移動させながら、加熱コイ
ル10によってワーク周面Ｗ2 を加熱後、急冷ジャケット
21および徐冷ジャケット22からそれぞれ焼入液Ｑおよび
Ｓをを噴射して加熱されたワーク周面Ｗ2 を冷却する第
２工程とを備えている。。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、棒状ワーク（例えばボ
ールネジのように外周面に凹凸があるもの、或いは鋼管
のようなパイプをも含む。なお、以下棒状ワークを単に
ワークともいう）の高周波移動焼入方法および装置に関
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９はワークの従来の高周波移動焼入方法の説明
図であって、例えば鋼製棒状のワークＶの外周面Ｖ2 を
移動焼入するには、同図に示すように、螺旋状に巻回さ
れた高周波加熱コイル（以下高周波加熱コイルを単に加
熱コイルともいう）1 と、環状に形成された焼入液噴射
用ジャケット2 との内側にワークＶを挿入後水平に配置
し、両端をセンタ3 および6 によって支持する。5 はセ
ンタ3 を回転させるモータであり、4 はモータ5の回転
をセンタ3 に伝えるとと共にセンタ3 を保持し且つ進退
させるヘッドストックである。7 はモータ8 の回転をセ
ンタ6 に伝えると共にセンタ6 を保持し且つ進退させる
テールストックである。

【０００３】ワークＶの外周面Ｖ2 （以下ワークの外周
面をワーク周面ともいう）を移動焼入するには、加熱コ
イル1 およびジャケット2 を図示しない移動装置によっ
てセンタ3 の位置まで移動させたのち、モータ5 および
8 によってワークＶを軸芯線Ｖ1 を中心として例えば矢
印Ｒの方向に回転させながら、加熱コイル1 に高周波電
流を通電し、また、ジャケット2 から焼入液Ｌを噴射し
ながら、加熱コイル1とジャケット2 とを同期して矢印
Ｑの方向に移動させると、ワーク周面Ｖ2 の焼入が行わ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワーク
Ｖの上記した従来の高周波移動焼入方法には、以下に述
べる問題がある。即ち、ワークＶの両端をセンタ3 およ
び6 が互いに相手のセンタに向かって押し合っているの
で、もしもセンタ3 と6 との回転速度が一致してないと
きには、ワークＶに対して曲げの力がかかり、特に、加
熱コイル1 によって加熱されている部分は曲がりやす
い。このようにワークＶが曲がった状態で加熱、冷却に
よる焼入が行われると、焼入終了後のワークＶの歪みが
大きい。例えば全長1.1m、厚み2.6mm 、外径35mmの鋼管
においては、3 〜5mm （トータルインジィケータリ
ーディング T.R.I. ）の歪が発生している。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、棒状ワークの移動焼入後の歪みを小さくする
ことができる棒状ワークの高周波移動焼入方法および装
置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の棒状ワークの高周波移動焼入方法は、棒状
ワークが水平であると共にワークの軸芯線を中心として
回転自在且つ前記軸芯線の方向に移動自在であるように
ワークの外周面のみを支持する第１工程と、前記周面の
みを支持した状態のまま、ワークの一端を把持し、ワー
クを前記軸芯線を中心として回転させると共にワークを
前記軸芯線の方向に移動させながら、高周波加熱コイル
によってワーク周面を加熱後、焼入液噴射用ジャケット
から焼入液を噴射して加熱されたワーク周面を冷却する
第２工程とを備えている。

【０００７】上記問題を解決するために、本発明の棒状
ワークの高周波移動焼入装置は、ワークが水平であると
共にワークの軸芯線を中心として回転自在且つ前記軸芯
線の方向に移動自在であるようにワークの外周面のみを
支持するワーク支持装置と、前記周面に接近配設されて
前記周面を加熱する高周波加熱コイルと、前記加熱コイ
ルの前記軸芯線方向側に配設されて前記周面に焼入液を
噴射する複合ジャケットと、ワークの一端を把持し、ワ
ークを軸芯線を中心として回転させると共に、ワークを
前記軸芯線の方向に移動させる回転移動手段とを具備
し、前記複合ジャケットは、焼入液の噴出力が強く、比
較的少ない液量でワークを急冷する急冷ジャケットと、
急冷ジャケットの反加熱コイル側に配設され、焼入液の
噴出力が弱く、比較的多い液量でワークを徐冷する徐冷
ジャケットとを備えている。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の高周波移動焼
入方法を実現することができる高周波移動焼入装置の一
実施例を説明する。この実施例の装置は、水平に配置し
た棒状ワークに軸芯線方向の圧力も張力も加えない状態
で外周面に移動焼入を行う装置である。この実施例の装
置によって移動焼入するワークとしては、従来の移動焼
入方法によると焼入後の歪みが比較的大きい鋼管を採り
上げた。そして、この装置を使用して鋼管の外周面を移
動焼入した場合には、歪みを少なくすることができる。

【０００９】図１〜図８は前記一実施例の移動焼入装置
を説明するための図面であって、図１の（ａ）は一部断
面正面説明図であってワークを焼入している状態を示
し、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ側面説明図、（ｃ）は
（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視断面説明図、図２はワークを焼入
待機ステーションに搬入した状態での移動焼入装置の一
部断面正面説明図、図３はワークが焼入開始位置に移動
した状態での移動焼入装置の一部断面正面説明図、図４
はワークが焼入終了ステーションにきた状態での移動焼
入装置の一部断面正面説明図、図５の（ａ）は急冷ジャ
ケットの斜視図、（ｂ）は徐冷ジャケットの斜視図、
（ｃ）は急冷ジャケットのノズルの斜視図、（ｄ）は急
冷ジャケットの正面図、図６はワーク把持回転機構の縦
断面説明図、図７の（ａ）は第１ワーク受けの正面図、
（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図、図８（ａ）は第
２ワーク受けの正面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｄ側面図
である。

【００１０】図１に示すように、本実施例の移動焼入装
置は、鋼管であるワークＷの外周面Ｗ2 を加熱する加熱
コイル10と、加熱されたワーク周面Ｗ2 に焼入液を噴射
する複合ジャケット20と、ワークＷの一端を把持し、ワ
ークＷを軸芯線Ｗ1 を中心として回転させると共に、軸
芯線Ｗ1 の方向に移動させる回転移動手段50と、焼入待
機ステーション100 にあるワークＷを軸芯線Ｗ1 の方向
に押してワークＷの先端部分を加熱コイル10の近辺まで
押し進めるワーク進出装置97と、ワーク周面Ｗ2 を支持
するワーク支持装置とを備えている。

【００１１】ワーク支持装置は、移動焼入中のワークＷ
を支持する第１ワーク受け30と、同じく移動焼入中のワ
ークＷを支持する第２ワーク受け40と、焼入待機ステー
ション100 にあるワークＷを支持する第１ワーク仮受け
91、92と、焼入終了ステーション300 にあるワークＷを
支持する第２ワーク仮受け93、94とを備えている。

【００１２】ワーク進出装置97、第１ワーク仮受け91、
92、第１ワーク受け30、加熱コイル10、第２ワーク受け
40、複合ジャケット20、第２ワーク仮受け93、94、およ
び回転移動装置50は、ワークＷの軸芯線Ｗ1 の方向（矢
印Ｐの方向）に、前記の順序で配設されている。

【００１３】以下、各構成品を詳細に説明する。加熱コ
イル10は、２ターン（２ターンにこだわるものではな
く、適宜のターン数とすることができる）の螺旋状に巻
回されており、両端は図示しない高周波電源に接続され
ている。

【００１４】複合ジャケット20は、焼入液Ｑを噴射して
ワークＷを急冷する環状の急冷ジャケット21と、急冷ジ
ャケット21の反加熱コイル10側に配置され、焼入液Ｓを
噴射してワークＷを徐冷する環状の徐冷ジャケット22と
を備えている。

【００１５】図５（ａ）に示すように、急冷ジャケット
21の内周面には、焼入液Ｑをワーク周面Ｗ2 に噴射する
多数のノズル23が設けられている。図５（ｃ）に示すよ
うに、ノズル23の先端面には、断面Ｖ字状で軸芯線Ｗ1
の方向に穿設された溝231 と、この溝231 の中に、溝23
1 の方向に細長く形成された開口を有し、この開口から
焼入液Ｑを噴射するノズル孔232 とが設けられている。
そして、ノズル23から強い噴出力をもって噴出されたシ
ャワー状の焼入液Ｑは、比較的少ない液量でワーク周面
Ｗ2 を急冷する。

【００１６】図５（ｂ）に示すように、徐冷ジャケット
22の内周面には、焼入液Ｓをワーク周面Ｗ2 に噴射し、
急冷ジャケット21のノズル23よりも多数の小さい円形の
噴射孔24が設けられている。徐冷ジャケット22は、噴射
孔64から弱く、しかしワーク周面Ｗ2 を包むような比較
的多い液量の焼入液Ｓを噴出させてワーク周面Ｗ2 のみ
ならず、ワークＷの内部まで徐冷する。

【００１７】図７（ａ）および（ｂ）に示すように、第
１ワーク受け30は、ワークＷの直径より例えば0.5mm 程
度大きい直径を有するワーク通過孔32が開設された垂直
なガラスラミネート製等の絶縁性のローラ取付板31と、
ワーク通過孔32の周辺のローラ取付支持板31に正三角形
状に配設固定されたステンレス製でほぼ円柱状の３個の
ローラ33とを備えている。３個のローラ33は、これら３
個のローラに内接する円の直径がワークＷの直径より0.
2mm 程度大きくなるように配置されている。

【００１８】また、図８（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、第２ワーク受け40は、ワークＷの直径より例えば0.
4 〜1.2mm 程度大きい直径を有するワーク通過孔42と、
周辺からこのワーク通過孔42に連通している切り欠き43
とを備えた厚みほぼ10mm程度の銅製（非磁性金属であれ
ばよい）のワーク支持板41を備えている。ワーク支持板
41の内部には、ワー支持板41を冷却する冷却液の通路44
が穿設されている。なお、46および47はそれぞれ図示し
ない冷却液供給管および冷却液排出管が接続されるカプ
ラであり、45は、冷却液の通路44に設けた盲蓋である。

【００１９】次にワークＷの回転移動装置50を説明す
る。まず、回転移動装置50の内、ワークＷを把持し回転
させるワーク把持回転機構50Ａについて述べる。図６に
示すように、ワーク把持回転機構50Ａは、ワークＷの一
端の内周面を内側から保持するいわゆるコレット51を先
端部分に備えた筒状の回転部材52と、この回転部材52
を、１対の玉軸受53、54を介して回転自在に内部に保持
している円筒状の軸受ハウジング55と、ボルト56によっ
て軸受ハウジング55の両側面に固定された１対のエンド
カバー57と、回転部材52の後端部分にキー59を介して取
り付けられた歯車60と、歯車60を回転部材52に固定する
座金61およびナット62と、歯車60に噛み合っている歯車
63と、歯車63を回転駆動するモータ64とを備えている。

【００２０】また、ワーク把持回転機構50Ａは、回転部
材52の中空部分に進退自在且つ回転自在に挿入されてい
ると共に先端部分71が半球状に形成されたロッド72と、
ロッド72の後端部分を玉軸受86を介して回転自在に支持
するロッド支持部材87と、このロッド支持部材87を矢印
Ｐの方向に進出させ、矢印Ｐと反対方向に後退させるシ
リンダ73と、筐体74とを備えている。筐体74の表面に
は、ロッド支持部材87を内蔵し且つシリンダ73を外部に
取り付けた箱状のシリンダベース73a と、モータ64とが
取り付けられており、筐体74の内部には歯車60、63、玉
軸受53、54、軸受ハウジンク55等が設けられている。回
転部材52は筐体74を回転自在に内部から外部へ突出貫通
している。なお、58は玉軸受54の固定リングであり、ま
た、51a はコレット51の内周面に形成されたテーパー部
であって、矢印Ｐと反対方向に縮径されている。

【００２１】次に、回転移動装置50の内、ワークＷをワ
ークＷの軸芯線Ｗ1 の方向に移動させるワーク移動機構
50Ｂについて説明する。図１（ｂ）および（ｃ）に示す
ように、ワーク移動機構50Ｂは、ワーク把持回転機構50
Ａの前記筐体74が一方の側面に固定され、他方の側面に
ワーク移動用モータ75が取り付けられた断面ほぼ７字状
のフレーム76と、フレーム76の内部を通過するように水
平且つ上下方向に配置され、両端が移動焼入装置の図１
（ｂ）においては図示しない枠体等に固定されたレール
77および78と、レール77の上端および下端にそれぞれ回
転自在に嵌合している１対ずつのローラ79、79、およ
び、80、80と、レール78の上端および下端にそれぞれ回
転自在に嵌合している一対ずつのローラ81、81、およ
び、82、82とを備えている。これらローラ79〜82は、そ
れぞれ、フレーム76に突設された符号を付さない軸に回
動自在に取り付けられている。

【００２２】ワーク移動機構50Ｂは、更にレール77の側
面に水平方向に突設した長尺状の板部材85の下面に取り
付けられた直線状のラック歯84と、このラック歯84に噛
み合い、前記ワーク移動用モータ75の出力軸に取り付け
られたピニオン歯車83とを備えている。

【００２３】前記のように、ワークＷの焼入待機ステー
ション100 および焼入終了ステーション300 において
は、それぞれワークＷを水平に支持する第１ワーク仮受
け91、92および第２ワーク仮受け93、94が設けられてい
るが、第１図に示すように、これらワーク仮受け91〜94
は、上端にワークＷの下部に接触してワークＷの下部を
支持する図示しないＶブロックが形成されており、第１
ワーク仮受け91、92の下端は本実施例の移動焼入装置の
設置面（或いは枠体の場合もある）Ｅに固定されてい
る。第２ワーク仮受け93、94は、それぞれ、前記設置面
Ｅに立設されたシリンダ93b 、94b によって昇降される
ロッド93a 、94a の上端に取り付けられている。

【００２４】図１に示すように、ワーク進出装置97は、
焼入待機ステーション100 に搬入されて第１ワーク仮受
け91、92上に水平に配置されたワークＷの軸芯線Ｗ1 上
に配設されたロッド98と、このロッド98を進退させるシ
リンダ99とを備えている。

【００２５】次に、本実施例の移動焼入装置によるワー
クＷの移動焼入方法を説明する。図２に示すように、焼
入待機ステーション100 の第１ワーク仮受け91、92に、
手作業、適宜の搬送装置、或いはマニピュレータ等によ
ってワークＷを載置する。この後、図３に示すように、
シリンダ93b 、94b を動作させて第２ワーク仮受け93、
94を降下させてから、ワーク移動機構50Ｂのワーク移動
用モータ75が起動され、ラック歯84に噛み合っているピ
ニオン歯車83が回転するので、フレーム76が筐体74と共
に前進（矢印Ｐと反対方向）を開始し、コレット51の先
端が加熱コイル10の内側でワークＷ寄りにきた位置で停
止する。

【００２６】次いで、ワーク進出装置97のシリンダ99を
動作させてロッド98を進出させ、ワークＷの後端を押し
て矢印Ｐの方向に進める。そして、ワークＷの先端が第
１ワーク受け30のワーク通過孔32を通過後加熱コイル10
の矢印Ｐの方向での中央にきた位置（ワークＷがこの位
置にあることを焼入開始位置にあるという）でワークＷ
を停止させる。すると、コレット51はワークＷの先端部
分の内側に位置している。ロッド98は後退する。

【００２７】この後、ワーク把持回転機構50Ａのシリン
ダ73を動作させてロッド72を前進させると、ロッド72の
半球状の先端部分71が、コレット51の内周面のテーパー
部51a に押し込まれるので、コレット51の外周面がワー
クＷの先端部分の内周面に押圧されて回転部材52とワー
クＷとが結合固定される。

【００２８】この後、ワーク回転用のモータ64を起動す
ると、モータ64の回転は、歯車63および60を介して先端
にコレット51が形成された回転部材52に伝達されるの
で、ワークＷは軸芯線Ｗ1 を中心として回転を開始す
る。ロッド72も回転する。ワークＷの回転が開始される
と同時にモータ75を前と逆の方向に回転するように起動
すると、ワークＷは矢印Ｐの方向への移動を開始する。

【００２９】ワークＷの矢印Ｐの方向への移動開始と同
時に、加熱コイル10に図示しない高周波電源から高周波
電流を通電し、且つ急冷ジャケット21から焼入液Ｑの、
また、徐冷ジャケット22から焼入液Ｓの噴射をそれぞれ
開始する。ワークＷは第１ワーク受け30のローラ33の間
とワーク通過孔32、螺旋状の加熱コイル10の内側、第２
ワーク受け40のワーク通過孔42、環状の急冷ジャケット
21の内側、および環状の徐冷ジャケット22の内側を通過
して焼入終了ステーション300 に至る。

【００３０】この際、ワークＷが加熱コイル10を通過中
には加熱コイル10によって誘導加熱される。加熱された
ワークＷが急冷ジャケット21を通過する際には、急冷ジ
ャケット21から比較的強い噴出力で噴射された比較的小
量の焼入液Ｑによって加熱されたワークＷは急速に、例
えばほぼ摂氏350 度まで冷却された後、徐冷ジャケット
22から比較的弱い噴出力で噴射された比較的多量の焼入
液Ｓによって、例えばほぼ摂氏60度までの冷却が緩やか
に行われる。

【００３１】なお、ワーク把持回転機構50Ａの筐体74
が、降下している第２ワーク仮受93、94の上方を通過し
終えると、シリンダ93b 、94b が動作して第２ワーク仮
受93、94を上昇させる。そして、徐冷ジャケット22を通
過したワークＷは、更に前進してワークＷの先端部分お
よび後端部分がそれぞれ第２ワーク仮受け93および94上
に載置された位置でモータ64、75が停止されてワークＷ
の前進動作と回転動作が停止される。次いで、シリンダ
73を動作させてロッド72を後退させると、コレット51と
ワークＷとの結合が解除される。次いで、モータ75を起
動してフレーム76を矢印Ｐの方向に移動して、コレット
51をワークＷの中空部分から取り出して１番目のワーク
Ｗの焼入工程を終える。２番目以後のワークＷについて
も上記と同様に移動焼入を行うことができる。

【００３２】この実施例の移動焼入装置によってワーク
Ｗを焼入した場合における焼入後の歪みの改善例を述べ
る。例えば、全長1.1m、厚み2.6mm 、外径35mmの鋼管に
おいて、従来の焼入装置による場合には前記のように3
〜5mm （トータルインジィケータリーディング T.
R.I. ）であった歪みを、0.4 〜1.2mm 程度に低減でき
た。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法およ
び装置によって棒状ワークの高周波移動焼入を行うに際
しては、棒状ワークが水平であると共にワークの軸芯線
を中心として回転自在且つ前記軸芯線の方向に移動自在
であるようにワークの外周面のみを支持して後、ワーク
の一端を把持し、ワークを前記軸芯線を中心として回転
させると共にワークを前記軸芯線の方向に移動させなが
ら、高周波加熱コイルによってワークの外周面を加熱
後、焼入液噴射用ジャケットから焼入液を噴射して加熱
されたワークの外周面を冷却する。

【００３４】即ち、棒状ワークを移動焼入中は、従来と
異なり、ワークに、ワークの軸芯線方向の圧力や張力が
加わらない状態で焼入が行われる。従って、本発明の方
法および装置によって棒状ワークを移動焼入したときに
は、焼入後のワークの歪みを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の棒状ワークの高周波移動焼入
方法を実現することができる高周波移動焼入装置の一部
断面正面説明図であってワークを焼入している状態を示
し、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ側面説明図、（ｃ）は
（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視断面説明図である。

【図２】ワークを焼入待機ステーションに搬入した状態
での移動焼入装置の一部断面正面説明図である。

【図３】ワークが焼入開始位置に移動した状態での移動
焼入装置の一部断面正面説明図である。

【図４】ワークが焼入終了ステーションにきた状態での
移動焼入装置の一部断面正面説明図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ急冷ジャケット
および徐冷ジャケットの斜視図、（ｃ）は急冷ジャケッ
トのノズルの斜視図、（ｄ）は急冷ジャケットの正面図
である。

【図６】ワーク把持回転機構の縦断面説明図である。

【図７】（ａ）は第１ワーク受けの正面図、（ｂ）は
（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。

【図８】（ａ）は第２ワーク受けの正面図、（ｂ）は
（ａ）の矢視Ｄ側面図である。

【図９】棒状ワークの従来の高周波移動焼入方法の説明
図である。

【符号の説明】

10 加熱コイル 20 複合ジャケット 21 急冷ジャケット 22 徐冷ジャケット 50 回転移動装置Ｑ、Ｓ焼入液ＷワークＷ1 軸芯線Ｗ2 ワーク周面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状ワークが水平であると共にワークの
軸芯線を中心として回転自在且つ前記軸芯線の方向に移
動自在であるようにワークの外周面のみを支持する第１
工程と、前記周面のみを支持した状態のまま、ワークの
一端を把持し、ワークを前記軸芯線を中心として回転さ
せると共にワークを前記軸芯線の方向に移動させなが
ら、高周波加熱コイルによって前記周面を加熱後、焼入
液噴射用ジャケットから焼入液を噴射して加熱された前
記周面を冷却する第２工程と、を備えたことを特徴とす
る棒状ワークの高周波移動焼入方法。
【請求項２】ワークが水平であると共にワークの軸芯
線を中心として回転自在且つ前記軸芯線の方向に移動自
在であるようにワークの外周面のみを支持するワーク支
持装置と、前記周面に接近配設されて前記周面を加熱す
る高周波加熱コイルと、前記加熱コイルの前記軸芯線方
向側に配設されて前記周面に焼入液を噴射する複合ジャ
ケットと、ワークの一端を把持し、ワークを軸芯線を中
心として回転させると共に、ワークを前記軸芯線の方向
に移動させる回転移動手段とを具備し、前記複合ジャケ
ットは、焼入液の噴出力が強く、比較的少ない液量でワ
ークを急冷する急冷ジャケットと、急冷ジャケットの反
加熱コイル側に配設され、焼入液の噴出力が弱く、比較
的多い液量でワークを徐冷する徐冷ジャケットと、を備
えたことを特徴とする棒状ワークの高周波移動焼入装
置。