特許 5722025 誘導焼入装置および誘導焼入方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5722025

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】誘導焼入装置および誘導焼入方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 9/28 20060101AFI20150430BHJP

   C21D 1/10 20060101ALI20150430BHJP

   C21D 1/667 20060101ALI20150430BHJP

   H05B 6/10 20060101ALI20150430BHJP

   H05B 6/04 20060101ALI20150430BHJP

【ＦＩ】

   C21D9/28 B

   C21D1/10 D

   C21D1/10 H

   C21D1/667

   H05B6/10 331

   H05B6/04 301

   C21D9/28 A

【請求項の数】7

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2010-290098(P2010-290098)

(22)【出願日】2010年12月27日

(65)【公開番号】特開2012-136740(P2012-136740A)

(43)【公開日】2012年7月19日

【審査請求日】2013年11月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】390029089

【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】小野 徹也

(72)【発明者】

【氏名】杉本 真人

(72)【発明者】

【氏名】小林 国博

(72)【発明者】

【氏名】田中 嘉昌

(72)【発明者】

【氏名】八谷 敏夫

【審査官】 鈴木 葉子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１６９４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０２４２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６５５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０７６８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３５８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１９２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６７７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４４１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６３６３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ １／０２−１／８４

Ｃ２１Ｄ ９／００−９／４４，９／５０

Ｈ０５Ｂ ６／００−６／１０

Ｈ０５Ｂ ６／１４−６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に連続する第１加熱部および第２加熱部を有するワークを、当該ワークの周方向に沿って囲む誘導加熱コイルにより加熱して焼入れする誘導焼入装置であって、
前記ワークの軸方向の両端部を保持するワーク保持装置と、
前記誘導加熱コイルに対して前記ワークを、その軸方向に相対移動する移動装置と、
周波数の異なる２種類の周波数のうち低周波電力を前記誘導加熱コイルに出力する低周波出力装置と、
前記低周波電力よりも高周波の高周波電力を前記誘導加熱コイルに出力する高周波出力装置と、
前記ワークの前記誘導加熱コイルを通過した部位に冷却液を噴出する冷却装置と、
前記各装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記移動装置により、前記誘導加熱コイルの内周面が、前記ワークの第１加熱部の外周面に対向する位置に、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させた後、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させずに定置状態に維持し、この定置状態時に冷却装置を作動させずに前記低周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力を単独で供給して第１加熱部を加熱させる定置加熱処理を所定の定置時間実行し、
前記定置加熱処理後に、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させずに、かつ、前記冷却装置を作動させずに前記誘導加熱コイルに電力を供給しない放冷処理を所定の放冷時間実行し、
前記放冷処理後に、前記移動装置により前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させつつ、前記ワークの第１加熱部が誘導加熱コイルを通過した後は、前記低周波出力装置および高周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力および高周波電力を供給して第２加熱部を加熱するとともに、前記冷却装置を作動させて誘導加熱コイルで加熱された第１加熱部および第２加熱部を冷却する焼入処理を実行し、
前記誘導加熱コイルに前記低周波出力装置から低周波電力が単独で供給されている場合と、前記低周波出力装置および高周波出力装置から低周波電力および高周波電力が供給されている場合に、
前記誘導加熱コイルに供給される電力値を測定し、この測定された電力値が予め設定された監視設定値を中心値とする監視範囲内に納まっているかを監視し、焼入処理が正常に行われているか否かを判断するとともに、
加熱処理した所定数のワークにおいて検査に合格したワークの加熱処理時の低周波電力および高周波電力を各加熱処理工程毎に測定し、各加熱処理工程において測定された各電力の最大値および最小値の中心値を、各加熱処理工程毎の監視設定値に設定する
ことを特徴とする誘導焼入装置。

【請求項2】

請求項１に記載の誘導焼入装置において、
前記ワークは、第２加熱部が歯山および歯底を有するスプライン部で構成され、第１加熱部が前記スプライン部の軸方向端部に連続して形成された段差部で構成されたスプラインシャフトである
ことを特徴とする誘導焼入装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の誘導焼入装置において、
前記制御装置は、
各電力の出力値が変更される各加熱処理工程の開始時から予め設定された監視マスク時間は前記電力値の監視を行わない
ことを特徴とする誘導焼入装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の誘導焼入装置において、
前記制御装置は、
前記放冷処理後、前記移動装置により前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させつつ、前記低周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力を供給する低周波加熱処理を実行し、
前記ワークの第１加熱部が誘導加熱コイルを通過した後は、前記誘導加熱コイルに低周波電力および高周波電力を供給して第２加熱部を加熱するとともに、前記冷却装置を作動させて誘導加熱コイルで加熱された第１加熱部および第２加熱部を冷却する焼入処理を実行するとともに、
前記低周波加熱処理時の前記誘導加熱コイルおよびワークの相対移動速度は、前記焼入処理時の相対移動速度よりも低速に設定されている
ことを特徴とする誘導焼入装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれかに記載の誘導焼入装置において、
前記ワーク保持装置は、前記ワークの一方の端部を保持する第１保持具と、ワークの他方の端部を保持する第２保持具とを備え、
前記ワークの一方の端部には突部が形成され、
前記第１保持具は、前記突部が挿入される保持穴が形成され、前記突部の外周面を被覆して突部に対する焼入れを防止するシールド材で構成されている
ことを特徴とする誘導焼入装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載の誘導焼入装置において、
前記ワーク保持装置は、前記ワークの一方の端部を保持する第１保持具と、ワークの他方の端部を保持する第２保持具とを備え、
前記第２保持具は、前記ワークの端部が挿入される保持穴が形成され、
前記保持穴の底面には、前記保持具の下端外周縁が当接するテーパー面が形成されている
ことを特徴とする誘導焼入装置。

【請求項7】

軸方向に連続する第１加熱部および第２加熱部を有するワークを、当該ワークの周方向に沿って囲む誘導焼入装置の誘導加熱コイルにより加熱して焼入れする誘導焼入方法であって、
前記誘導焼入装置は、
前記ワークの軸方向の両端部を保持するワーク保持装置と、
前記誘導加熱コイルに対して前記ワークを、その軸方向に相対移動する移動装置と、
周波数の異なる２種類の周波数のうち低周波電力を前記誘導加熱コイルに出力する低周波出力装置と、
前記低周波電力よりも高周波の高周波電力を前記誘導加熱コイルに出力する高周波出力装置と、
前記ワークの前記誘導加熱コイルを通過した部位に冷却液を噴出する冷却装置と、を備え、
誘導加熱コイルの内周面が、前記ワークの第１加熱部の外周面に対向する位置に、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させた後、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させずに定置状態に維持し、この定置状態時に冷却装置を作動させずに前記低周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力を単独で供給して第１加熱部を加熱させる定置加熱処理を所定の定置時間実行し、
前記定置加熱処理後に、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させずに、かつ、前記冷却装置を作動させずに前記誘導加熱コイルに電力を供給しない放冷処理を所定の放冷時間実行し、
前記放冷処理後に、前記移動装置により前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させつつ、前記ワークの第１加熱部が誘導加熱コイルを通過した後は、前記低周波出力装置および高周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力および高周波電力を供給して第２加熱部を加熱するとともに、前記冷却装置を作動させて誘導加熱コイルで加熱された第１加熱部および第２加熱部を冷却する焼入処理を実行し、
前記誘導加熱コイルに前記低周波出力装置から低周波電力が単独で供給されている場合と、前記低周波出力装置および高周波出力装置から低周波電力および高周波電力が供給されている場合に、
前記誘導加熱コイルに供給される電力値を測定し、この測定された電力値が予め設定された監視設定値を中心値とする監視範囲内に納まっているかを監視し、焼入処理が正常に行われているか否かを判断するとともに、
加熱処理した所定数のワークにおいて検査に合格したワークの加熱処理時の低周波電力および高周波電力を各加熱処理工程毎に測定し、各加熱処理工程において測定された各電力の最大値および最小値の中心値を、各加熱処理工程毎の監視設定値に設定する
ことを特徴とする誘導焼入方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スプラインシャフトのような軸状のワーク表面を誘導焼入処理する誘導焼入装置および誘導焼入方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２種類の周波数の電力を誘導加熱コイルに供給して、ワークの熱処理を行う誘導焼入装置が知られている。このような誘導焼入装置として、本出願人は、軸状のスプライン部と、スプライン部の端部に連続して形成されて外周側に突出した段差部とを備えたスプラインシャフトの表面を焼入処理する誘導焼入装置を開発している（特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１の誘導焼入装置は、前記段差部に対向する位置に誘導加熱コイルを配置して誘導加熱を開始している。この際、ワークに対して誘導加熱コイルを相対的に移動させずに定置状態とするとともに、２種類の周波数のうち、他方に比べて周波数が低い低周波の電力のみを誘導加熱コイルに供給している。そして、この定置状態で低周波電力を用いて誘導加熱を行うことで、前記段差部の基端部、具体的には段差部とスプライン部とが交差する角隅部を含めた深さまで加熱している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１６９４５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、前記特許文献１では、誘導加熱コイルを段差部に対向する位置で定置（静止）させた状態で低周波電力を供給しているため、定置状態を維持している間（予め設定された定置時間）は、段差部への加熱が継続する。
このため、従来の誘導焼入装置では、定置時間および供給電力を高精度に制御しないと、段差部を適切に加熱することが難しいという問題があった。

【0006】

すなわち、段差部基端の角隅部の焼入れを確実に行うため、定置時間を長めにしたり、誘導加熱コイルへの供給電力を高めにすると、段差部の外周面、特に角部がオーバーヒートするおそれがある。
一方、段差部の外周面のオーバーヒートを防止するため、定置時間を短めにしたり、誘導加熱コイルへの供給電力を低めにすると、角隅部の焼入れが不十分となるおそれがある。
従って、従来の誘導焼入装置では、段差部外周面のオーバーヒートを防止しつつ、段差部基端を確実に焼入れするための加熱制御が難しいという問題があった。

【0007】

本発明の目的は、スプライン部および段差部を有する軸状のワークのように、誘導加熱コイルからの距離が異なる部位を有するワークを適切に加熱でき、その加熱制御も容易に行うことができる誘導焼入装置および誘導焼入方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の誘導焼入装置は、軸方向に連続する第１加熱部および第２加熱部を有するワークを、当該ワークの周方向に沿って囲む誘導加熱コイルにより加熱して焼入れする誘導焼入装置であって、前記ワークの軸方向の両端部を保持するワーク保持装置と、前記誘導加熱コイルに対して前記ワークを、その軸方向に相対移動する移動装置と、周波数の異なる２種類の周波数のうち低周波電力を前記誘導加熱コイルに出力する低周波出力装置と、前記低周波電力よりも高周波の高周波電力を前記誘導加熱コイルに出力する高周波出力装置と、前記ワークの前記誘導加熱コイルを通過した部位に冷却液を噴出する冷却装置と、前記各装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記移動装置により、前記誘導加熱コイルの内周面が、前記ワークの第１加熱部の外周面に対向する位置に、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させた後、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させずに定置状態に維持し、この定置状態時に冷却装置を作動させずに前記低周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力を単独で供給して第１加熱部を加熱させる定置加熱処理を所定の定置時間実行し、前記定置加熱処理後に、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させずに、かつ、前記冷却装置を作動させずに前記誘導加熱コイルに電力を供給しない放冷処理を所定の放冷時間実行し、前記放冷処理後に、前記移動装置により前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させつつ、前記ワークの第１加熱部が誘導加熱コイルを通過した後は、前記低周波出力装置および高周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力および高周波電力を供給して第２加熱部を加熱するとともに、前記冷却装置を作動させて誘導加熱コイルで加熱された第１加熱部および第２加熱部を冷却する焼入処理を実行し、前記誘導加熱コイルに前記低周波出力装置から低周波電力が単独で供給されている場合と、前記低周波出力装置および高周波出力装置から低周波電力および高周波電力が供給されている場合に、前記誘導加熱コイルに供給される電力値を測定し、この測定された電力値が予め設定された監視設定値を中心値とする監視範囲内に納まっているかを監視し、焼入処理が正常に行われているか否かを判断するとともに、加熱処理した所定数のワークにおいて検査に合格したワークの加熱処理時の低周波電力および高周波電力を各加熱処理工程毎に測定し、各加熱処理工程において測定された各電力の最大値および最小値の中心値を、各加熱処理工程毎の監視設定値に設定することを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、例えば、歯山および歯底を有するスプライン部のように軸中心から外周面までの寸法が異なる部位を有する第２加熱部と、前記スプライン部の軸方向端部に連続し前記歯底から立ち上がる段差部のように第２加熱部と軸方向に連続する第１加熱部とを有するスプラインシャフトのようなワークを適切に加熱できる。
すなわち、前記ワークの第１加熱部を誘導加熱コイルで加熱する際に、設定された定置時間だけ定置加熱処理を行った後、所定の放冷時間だけ加熱を行わない放冷処理を実行する。このため、定置加熱処理時に第１加熱部に加えられた熱が放冷処理時に第１加熱部の所定深さまで伝達される。
従って、誘導加熱コイルで第１加熱部を加熱する時間は定置時間に制限されるので、第１加熱部の外周面、特に第１加熱部の角部がオーバーヒートすることを防止できる。また、定置時間経過後には放冷処理が実行されて誘導加熱コイルによる加熱は停止されるが、この放冷処理では冷却水による急冷（焼入れ）は行われないため、定置加熱時に第１加熱部に加えられた熱が第１加熱部の中心軸側に伝達する。このため、第１加熱部の基端の角隅部を含めて十分な深さまで加熱することができる。さらに、低周波での定置加熱を行うため、第１加熱部において誘導加熱コイルと近接する部位が過熱で溶損することもなく、第１加熱部において第２加熱部から立ち上がる立ち上がり面全体に亘って適切な加熱深さが得られる。

【0010】

そして、放冷処理後に誘導加熱コイルをワークに対して相対的に移動させながら加熱する移動加熱を行い、誘導加熱コイルを通過した部分には冷却装置で冷却水をかけて急冷して焼入れしているので、前記ワークの第１加熱部および第２加熱部を十分に焼入れすることができる。
なお、ワークと誘導加熱コイルとを相対移動させる態様としては、位置が固定された誘導加熱コイルに対してワークを移動させるものや、位置が固定されたワークに対して誘導加熱コイルを移動させるものなどがある。
しかも、本発明によれば、各出力装置から出力される低周波電力、高周波電力の電力値を測定して、予め設定された監視設定値を中心値とする監視範囲内に含まれるか否かを監視する。ここで、前記測定電力が監視範囲内に入っていれば、焼入処理が正常であると判断できるので、ワークの第１加熱部、第２加熱部を適切な温度に加熱する処理を高精度に監視できる。
さらに、監視設定値は、検査に合格したワークの加熱時に測定された電力の最大値および最小値の中間値に設定しているので、正常な加熱処理が行われる最大の変動幅の中心値に設定できる。このため、この監視設定値を中心値とする監視範囲に基づいて監視すれば、前記変動幅を考慮して正常な加熱が行われているか否かを判断でき、ワークの良品判定を正確にかつ容易に行うことができる。

【0011】

本発明の誘導焼入装置において、前記ワークは、第２加熱部が歯山および歯底を有するスプライン部で構成され、第１加熱部が前記スプライン部の軸方向端部に連続して形成された段差部で構成されたスプラインシャフトであることが好ましい。

【0012】

この発明によれば、段差部の定置加熱時には低周波電力を誘導加熱コイルに単独で供給して加熱し、スプライン部の移動加熱時には低周波電力および高周波電力の２周波を供給して加熱するため、段差部と、スプライン部の歯底と歯山とのそれぞれが適切に昇温し、これら段差部、歯底、および歯山のそれぞれに所定硬さの焼入硬化層を充分な焼入深さで形成することができる。
特に、低周波によって歯底が昇温し、高周波によって歯山が昇温するので、スプライン部の表面全体に亘り、適切な加熱深さが得られる。
すなわち、本発明におけるスプラインシャフトには、歯山と歯底との凹凸に加え、スプライン部と段差部との凹凸があり、誘導加熱コイルとの距離が各部位によって異なるが、これら各部位それぞれで所定温度に昇温でき、各部位の表面それぞれに充分な硬さ、硬化深さの焼入硬化層を形成できる。言い換えると、凹凸があっても表面温度は一定の状態で加熱深さをコントロールできる。
このように、高周波加熱および低周波加熱それぞれの特長を生かし、低周波単独での定置加熱、放冷処理、ワーク（スプラインシャフト）の移動開始、２周波合成での加熱開始および冷却開始を行うことにより、段差部が形成されたスプラインシャフトにおいて、スプライン部および段差部両方の焼入れを適切に行うことができる。

【0015】

本発明の誘導焼入装置において、前記制御装置は、各電力の出力値が変更される各加熱処理工程の開始時から予め設定された監視マスク時間は前記電力値の監視を行わないことが好ましい。

【0016】

各電力の出力値が変更される場合には、出力電力が安定するまで所定の時間が掛かり、その間は監視範囲と比較すると誤った判断を行う可能性がある。これに対し、本発明では、監視マスク時間を設定しているので、出力電力が安定するまでは監視を中断することができ、電力監視を適切に行うことができる。

【0017】

本発明の誘導焼入装置において、前記制御装置は、前記放冷処理後、前記移動装置により前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させつつ、前記低周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力を供給する低周波加熱処理を実行し、前記ワークの第１加熱部が誘導加熱コイルを通過した後は、前記誘導加熱コイルに低周波電力および高周波電力を供給して第２加熱部を加熱するとともに、前記冷却装置を作動させて誘導加熱コイルで加熱された第１加熱部および第２加熱部を冷却する焼入処理を実行するとともに、前記低周波加熱処理時の前記誘導加熱コイルおよびワークの相対移動速度は、前記焼入処理時の相対移動速度よりも低速に設定されていることが好ましい。

【0018】

この発明によれば、放冷処理後に、第１加熱部に対向する状態の誘導加熱コイルを第２加熱部側に移動させつつ、低周波電力を供給することで、第１加熱部の第２加熱部から立ち上がる立ち上がり面部分を加熱することができる。この際、相対移動速度が遅いので、第１加熱部の立ち上がり面の基端の角隅部（第２加熱部と第１加熱部との交差部分）を十分に加熱して昇温できる。
また、移動速度を調整することにより、立ち上がり面部分の加熱深さなどを調整可能となる。

【0019】

本発明の誘導焼入装置において、前記ワーク保持装置は、前記ワークの一方の端部を保持する第１保持具と、ワークの他方の端部を保持する第２保持具とを備え、前記ワークの一方の端部には突部が形成され、前記第１保持具は、前記突部が挿入される保持穴が形成され、前記突部の外周面を被覆して突部に対する焼入れを防止するシールド材で構成されていることを特徴とする。

【0020】

ワークの端部に形成された突部には焼入処理を行わないことが求められる場合がある。このようなワークの場合、従来は、前記突部に焼入防止用のシールド材を被せ、その後、ワークを保持具で保持することが一般的である。具体的には、前記突部の外周面を被覆するリング状のシールド材を装着した後、前記突部の端面に形成された穴に、保持具の円錐状の先端部を差し込んでワークを保持していた。
この場合、ワークの保持作業前にシールド材の装着作業が必要となり、作業性が低下するとともに、シールド材を装着し忘れてしまうことも多いという問題があった。

【0021】

これに対し、本発明では、第１保持具は、前記ワークの端部に形成された突部が挿入される保持穴を備えている。また、第１保持具は、保持穴に挿入された突部の焼入れを防止するシールド材、例えば銅材で構成されている。
このため、第１保持具は、突部の焼入れを防止するシールド材およびワークの端部を保持する保持具を兼用できる。従って、シールド材の取り付け作業とワークの保持作業が同時に行われるため、作業性を向上でき、かつ、第１保持具がシールド材を兼ねているのでシールド材を装着し忘れることも確実に防止できる。

【0022】

本発明の誘導焼入装置において、前記ワーク保持装置は、前記ワークの一方の端部を保持する第１保持具と、ワークの他方の端部を保持する第２保持具とを備え、前記第２保持具は、前記ワークの端部が挿入される保持穴が形成され、前記保持穴の底面には、前記保持具の下端外周縁が当接するテーパー面が形成されていることを特徴とする。

【0023】

この発明によれば、第２保持具の保持穴の底面にはテーパー面が形成されているので、ワークの下端外周縁は前記テーパー面に確実に接触する。このため、例えば、第２保持具の上端を円錐状に形成し、その先端をワークの下端面に形成される穴に差し込んで保持する従来の保持構造に比べて、ワークと第２保持具との接触面積を大きくできる。
このため、第２保持具を回転した際に、第２保持具とワークとの摩擦力が増大し、ワークの滑りを抑制、あるいは防止できる。従って、ワークを第２保持具の回転に連動して確実に回転させることができる。

【0024】

本発明の誘導焼入方法は、軸方向に連続する第１加熱部および第２加熱部を有するワークを、当該ワークの周方向に沿って囲む誘導焼入装置の誘導加熱コイルにより加熱して焼入れする誘導焼入方法であって、前記誘導焼入装置は、前記ワークの軸方向の両端部を保持するワーク保持装置と、前記誘導加熱コイルに対して前記ワークを、その軸方向に相対移動する移動装置と、周波数の異なる２種類の周波数のうち低周波電力を前記誘導加熱コイルに出力する低周波出力装置と、前記低周波電力よりも高周波の高周波電力を前記誘導加熱コイルに出力する高周波出力装置と、前記ワークの前記誘導加熱コイルを通過した部位に冷却液を噴出する冷却装置と、を備え、誘導加熱コイルの内周面が、前記ワークの第１加熱部の外周面に対向する位置に、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させた後、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させずに定置状態に維持し、この定置状態時に冷却装置を作動させずに前記低周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力を単独で供給して第１加熱部を加熱させる定置加熱処理を所定の定置時間実行し、前記定置加熱処理後に、前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させずに、かつ、前記冷却装置を作動させずに前記誘導加熱コイルに電力を供給しない放冷処理を所定の放冷時間実行し、前記放冷処理後に、前記移動装置により前記誘導加熱コイルおよびワークを相対移動させつつ、前記ワークの第１加熱部が誘導加熱コイルを通過した後は、前記低周波出力装置および高周波出力装置を作動させて前記誘導加熱コイルに低周波電力および高周波電力を供給して第２加熱部を加熱するとともに、前記冷却装置を作動させて誘導加熱コイルで加熱された第１加熱部および第２加熱部を冷却する焼入処理を実行し、前記誘導加熱コイルに前記低周波出力装置から低周波電力が単独で供給されている場合と、前記低周波出力装置および高周波出力装置から低周波電力および高周波電力が供給されている場合に、前記誘導加熱コイルに供給される電力値を測定し、この測定された電力値が予め設定された監視設定値を中心値とする監視範囲内に納まっているかを監視し、焼入処理が正常に行われているか否かを判断するとともに、加熱処理した所定数のワークにおいて検査に合格したワークの加熱処理時の低周波電力および高周波電力を各加熱処理工程毎に測定し、各加熱処理工程において測定された各電力の最大値および最小値の中心値を、各加熱処理工程毎の監視設定値に設定することを特徴とする。

【0025】

本発明の誘導焼入方法においても、前記誘導焼入装置と同様に、誘導加熱コイルで第１加熱部を加熱する時間は定置時間に制限されて、第１加熱部の外周面、特に第１加熱部の角部がオーバーヒートすることを防止できる。また、定置時間経過後に放冷処理に移行しているので、定置加熱時に第１加熱部に加えられた熱が第１加熱部の中心軸側に伝達し、第１加熱部の基端の角隅部を含めて十分な深さまで加熱することができる。
これにより、低周波での定置加熱により、第１加熱部において誘導加熱コイルと近接する部位が過熱で溶損することもなく、第１加熱部の第２加熱部からの立ち上がり面基端の角隅部（Ｒ部）を含めた立ち上がり面全体に亘って適切な加熱深さが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施形態における誘導焼入装置の概略構成を示す回路図。

【図2】本発明の変形例における誘導焼入装置の概略構成を示す回路図。

【図3】前記実施形態におけるワークであるスプラインシャフトおよびワーク保持装置の要部を示す側面図。

【図4】前記スプラインシャフトの平面図および縦断面図。

【図5】前記ワーク保持装置における上部保持具を示す図。

【図6】前記ワーク保持装置における上部保持具を示す縦断面図。

【図7】前記ワーク保持装置における下部保持具を示す図。

【図8】前記ワーク保持装置における下部保持具を示す縦断面図。

【図9】前記スプラインシャフトをワーク保持装置で保持した状態を示す側面図。

【図10】前記スプラインシャフトおよび誘導加熱コイルを示す縦断面図。

【図11】前記実施形態における各電力の監視設定値と経過時間を示すグラフ。

【図12】前記実施形態における各加熱処理工程の設定データが表示された画面を示す図。

【図13】前記実施形態における各加熱処理工程の測定データが表示された画面を示す図。

【図14】前記スプラインシャフトの焼入硬化パターンを示す図。

【図15】前記実施形態における各監視設定値の設定値が表示された画面を示す図。

【図16】本発明の実施形態および変形例における誘導加熱コイルへの出力波形を示す図。

【図17】本発明のワークであるスプラインシャフトの他の例を示す平面図および縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
〔１．誘導焼入装置の全体構成〕
図１は、本実施形態における誘導焼入装置１００の概略構成を示す回路図である。ここで、この誘導焼入装置１００は、図３および図４に示すスプラインシャフト２００を誘導加熱および冷却により表面焼入れするものであり、図１の誘導焼入装置１００のほか、スプラインシャフト２００を保持するワーク保持装置３００を備えて構成されている。

【0028】

〔２．誘導焼入装置の構成〕
誘導焼入装置１００は、異なる２つの周波数を利用して、スプラインシャフト２００を誘導加熱して焼入れする装置である。
この誘導焼入装置１００は、スプラインシャフト２００を誘導加熱する誘導加熱コイル１１０と、変圧器としての第１の変圧器１２０および第２の変圧器１２５と、低周波出力装置１４０と、高周波出力装置１３０と、制御装置としての制御手段１５０と、を備えている。

【0029】

〔２−１．誘導加熱コイル〕
誘導加熱コイル１１０は、高周波出力装置１３０および低周波出力装置１４０に並列に接続されている。この誘導加熱コイル１１０は、高周波出力装置１３０と低周波出力装置１４０とのそれぞれから所定周波数の電力が供給され、スプラインシャフト２００を誘導加熱する。なお、以下の説明では、低周波出力装置１４０によって供給される電力を低周波電力、高周波出力装置１３０によって供給される電力を高周波電力とする。

【0030】

〔２−２．第１の変圧器〕
第１の変圧器１２０は、高周波出力装置１３０および誘導加熱コイル１１０に接続され、所定の周波数の交流電力（高周波電力）を誘導加熱コイル１１０に供給する。
この第１の変圧器１２０は、例えば自己インダクタンスが小さいもの、すなわち空芯結合形のもので、２次側となる２次巻線１２２および３次巻線１２３が１回巻きで、これら２次巻線１２２および３次巻線１２３のインダクタンスの値と、誘導加熱コイル１１０のインダクタンスの値とが略同一となる状態に設定されたものである。そして、第１の変圧器１２０は、２次巻線１２２の一端側と、３次巻線１２３の一端側との間に、誘導加熱コイル１１０が接続されている。
また、２次巻線１２２の他端側と、３次巻線１２３の他端側との間には、第３のコンデンサＣ３および第４のコンデンサＣ４の直列回路が接続されている。この第３のコンデンサＣ３および第４のコンデンサＣ４の接続点は、グラウンドに接続されている。
これらの第３のコンデンサＣ３および第４のコンデンサＣ４は、高周波の交流電流をバイパスするために第１の変圧器１２０の２次側を低いインダクタンスとした第１の変圧器１２０の無効電力を補償する。

【0031】

〔２−３．第２の変圧器〕
第２の変圧器１２５は、低周波出力装置１４０および誘導加熱コイル１１０に接続され、所定の周波数の交流電力（低周波電力）を誘導加熱コイル１１０に供給する。
第２の変圧器１２５の２次巻線１２７の出力端子は、誘導加熱コイル１１０に接続されている。
したがって、第１の変圧器１２０の２次巻線１２２および３次巻線１２３と、第２の変圧器１２５の２次巻線１２７とは、誘導加熱コイル１１０に並列に接続されている。

【0032】

〔２−４．高周波出力装置〕
高周波出力装置１３０は、低周波出力装置１４０によって供給される電力よりも高い周波数の電力を誘導加熱コイル１１０に供給して誘導加熱させるものである。
例えば、低周波出力装置１４０によって供給される電力（低周波電力）の周波数が１ｋＨｚ以上、５０ｋＨｚ未満の場合、高周波出力装置１３０は、例えば１０ｋＨｚ以上、４００ｋＨｚ以下の範囲で前記低周波電力よりも周波数の高い電力（高周波電力）を供給する。

【0033】

前記高周波出力装置１３０は、第１の発振手段１３１と、第３の変圧器１３２と、第１のコンデンサＣ１とを備えている。第１の発振手段１３１は、第１のコンバータ１３１Ａと、第１の平滑コンデンサＣｆ１と、第１のインバータ１３１Ｂとを備えている。

【0034】

第１のコンバータ１３１Ａは、例えば各種のブリッジ整流回路が用いられる順変換回路で、商用交流電源ｅに接続されて商用交流電源ｅの交流を直流に変換する。この変換した直流電流は、第１の平滑コンデンサＣｆ１を介して適宜平滑され、第１のインバータ１３１Ｂへ出力される。
第１のインバータ１３１Ｂは、例えば電圧形インバータで、第１の平滑コンデンサＣｆ１を介して入力される直流電流を所定の周波数である上述した高周波の交流電流に変換する。また、第１のインバータ１３１Ｂの出力端子間には、第３の変圧器１３２の１次巻線１３２Ａが直列に接続されている。

【0035】

そして、高周波出力装置１３０は、第３の変圧器１３２の２次巻線１３２Ｂの出力端子間に、第１のコンデンサＣ１および第１の変圧器１２０の１次巻線１２１が直列に接続されて構成される。
すなわち、第１のコンデンサＣ１は、第１のインバータ１３１Ｂから出力され第３の変圧器１３２を介して供給される高周波電力により直列共振状態となり、誘導加熱コイル１１０にてスプラインシャフト２００を誘導加熱させる。
また、第１のコンデンサＣ１は、第１の変圧器１２０および誘導加熱コイル１１０の無効電力を補償するとともに、第１の変圧器１２０で低周波出力装置１４０から帰還される交流電力の低周波成分を減衰する。
そして、高周波出力装置１３０は、上述したように、周波数が１０ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の高周波電力を第１の変圧器１２０を介して誘導加熱コイル１１０に供給し、第１のコンデンサＣ１で直列共振により、スプラインシャフト２００を誘導加熱させる。

【0036】

ここで、高周波出力装置１３０が供給する高周波電力の周波数が１０ｋＨｚより低くなると、特にスプラインシャフトのスプライン部の凹凸被加熱面において良好な焼入れが得られなくなるおそれがある。一方、４００ｋＨｚより高くなると、良好な誘導加熱が得られにくくなるおそれがある。このため、高周波出力装置１３０で供給する周波数は、１０ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下の範囲に設定することが好ましい。

【0037】

〔２−５．低周波出力装置〕
低周波出力装置１４０は、第２の発振手段１４１と、第４の変圧器１４２と、リアクトルＬ１と、第２のコンデンサＣ２とを備えている。
第２の発振手段１４１は、高周波出力装置１３０と同様に、第２のコンバータ１４１Ａと、第２の平滑コンデンサＣｆ２と、第２のインバータ１４１Ｂと、を備えている。
また、第２のコンバータ１４１Ａは、例えば各種のブリッジ整流回路が用いられる順変換回路で、商用交流電源ｅに接続されて商用交流電源ｅの交流を直流に変換する。この変換した直流電流は、第２の平滑コンデンサＣｆ２を介して適宜平滑され、第２のインバータ１４１Ｂへ出力される。第２のインバータ１４１Ｂは、例えば電圧形インバータで、第２の平滑コンデンサＣｆ２を介して入力される直流電流を上述した低周波の交流電流に変換する。また、第２のインバータ１４１Ｂの出力端子間には、第４の変圧器１４２の１次巻線１４２Ａが直列に接続されている。

【0038】

低周波出力装置１４０は、第４の変圧器１４２の２次巻線１４２Ｂ間に、リアクトルＬ１と、第２のコンデンサＣ２と、第２の変圧器１２５の１次巻線１２６との直列回路が接続されている。そして、低周波出力装置１４０は、リアクトルＬ１が高周波出力装置１３０の高周波の帰還成分を減衰し、直列共振回路を構成する。
低周波出力装置１４０は、上述したように、周波数が１ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ未満の低周波電力を誘導加熱コイル１１０に供給し、リアクトルＬ１および第２のコンデンサＣ２の直列共振により、スプラインシャフト２００を誘導加熱させる。

【0039】

ここで、低周波出力装置１４０が供給する低周波電力の周波数が１ｋＨｚより低くなると、良好な誘導加熱が得られにくくなるおそれがある。一方、５０ｋＨｚ以上に高くなると、スプラインシャフト２００表面から内部に至る良好な誘導加熱が得られなくなるおそれがある。このことから、低周波出力装置１４０にて供給する周波数は、１ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ未満が好ましい。

【0040】

〔２−６．誘導焼入装置の他の例〕
なお、誘導焼入装置１００としては、図２に示すように、誘導加熱コイル１１０に対して、第１の変圧器１２０の２次巻線１２２および３次巻線１２３と、第２の変圧器１２５の２次巻線１２７とが直列に接続されたものでもよい。

【0041】

〔２−７．制御手段〕
制御手段１５０は、高周波出力装置１３０および低周波出力装置１４０の動作を制御する。この制御手段１５０は、高周波出力装置１３０および低周波出力装置１４０を電流一定制御で制御しており、入力電流を設定することで、高周波出力装置１３０および低周波出力装置１４０から誘導加熱コイル１１０に供給する交流電力の大きさを制御する。
高周波出力装置１３０および低周波出力装置１４０から誘導加熱コイル１１０に供給される高周波の交流電力および低周波の交流電力は、それぞれ単独で供給可能であるとともに、高周波および低周波を適宜合成して供給可能となっている。すなわち、図１，２の誘導焼入装置１００は、誘導加熱コイル１１０に対して、第１の変圧器１２０の２次巻線１２２および３次巻線１２３と、第２の変圧器１２５の２次巻線１２７とが並列あるいは直列に接続されているので、高周波電力および低周波電力が同時に出力された場合には、それらが重畳（ミックス）して誘導加熱コイル１１０に出力される。

【0042】

さらに、制御手段１５０は、後述するように、加熱されたスプラインシャフト２００を冷却する冷却装置と、前記ワークを保持するワーク保持装置３００を制御する。

【0043】

〔３．スプラインシャフトの構成〕
次に、本実施形態の誘導焼入装置１００のワークであるスプラインシャフト２００の構成を説明する。
スプラインシャフト２００は、図３，４に示すように、歯山２１１および歯底２１２を有するスプライン部２１０と、冶具などで保持される略円柱状の軸部２９０とを備えている。ここで、軸部２９０は、スプライン部２１０と連続する側に、スプラインシャフト２００の軸方向に対して突出する段差部２５０を有している。そして、スプライン部２１０により第２加熱部が構成され、段差部２５０により第１加熱部が構成される。
また、本実施形態では、スプラインシャフト２００の材質はＳ３５Ｃ鋼とされ、冷間鍛造により形成されている。なお、スプラインシャフト２００の材質はこれに限らず、スプライン部２１０や、段差部２５０を含む軸部２９０の寸法、形状なども限定されない。

【0044】

図４（Ａ）は、スプラインシャフト２００の平面図であり、図４（Ｂ）はスプラインシャフト２００のスプライン部２１０および段差部２５０を示す縦断面図である。
スプライン部２１０は、図４（Ａ）に示すように、異形とされており、６つの歯山２１１が２つずつ近接して配置され、形状の異なる歯底２１２Ａ，２１２Ｂが各歯山２１１の間に形成されている。これらの歯底２１２Ａ，２１２Ｂそれぞれにおいて、軸中心からの距離は異なり、これらの歯底２１２Ａ，２１２Ｂの両方に所定の焼入深さの焼入硬化層を形成する必要があるが、以下では、これらの歯底２１２Ａ，２１２Ｂを特に区別する必要がない場合、これらを歯底２１２と総称する。また、以下では、スプラインシャフト２００の軸方向をＳという。

【0045】

段差部２５０は、図４（Ａ）に示すように、スプライン部２１０の歯山２１１よりも大きな径とされており、図４（Ｂ）に示すように、歯底２１２から立ち上がる立ち上がり面２５１と、立ち上がり面２５１と交差し軸方向Ｓにほぼ沿う外周面２５２とを含んで形成されている。
なお、段差部２５０の基端部、具体的には、歯底２１２と立ち上がり面２５１とが交差する角隅部にＲ部２５１Ｒが形成されている。

【0046】

一方、スプライン部２１０の段差部２５０と反対側の端面２１５には、軸方向に沿って突出する突部２６０が形成されている。突部２６０の中心軸には、所定深さの穴２６１が形成されている。

【0047】

〔４．ワーク保持装置〕
誘導焼入装置１００には、図３に示すように、ワークであるスプラインシャフト２００を保持するワーク保持装置３００が設けられている。
ワーク保持装置３００は、軸方向Ｓが上下方向となるように配置されたスプラインシャフト２００の上部側（前記突部２６０側）を保持する上部保持装置３１０と、下部側を保持する下部保持装置３５０とを備えている。

【0048】

〔４−１．上部保持装置〕
上部保持装置３１０は、上センターストックと呼ばれるものであり、上部保持装置本体３２０と、この上部保持装置本体３２０に固定されてワークであるスプラインシャフト２００の上端を直接保持する第１保持具である上部保持具３３０とを備えている。
上部保持装置本体３２０は、前記上部保持具３３０が固定される固定軸３２１を有し、前記軸方向Ｓに沿って上下動可能に構成されている。

【0049】

〔４−２．上部保持具〕
前記上部保持具３３０は、円柱状の銅材を加工して製造されたものである。具体的には、上部保持具３３０は、図５に示すように、円柱状の本体部３３１と、本体部３３１の一方の端部（本実施形態では下端）に連続するテーパー部３３２と、テーパー部３３２の小径側の端部（本実施形態では下端）に連続するシールド部３３３とを備えている。
ここで、図５において、中心に記載されている図は上部保持具３３０の正面図であり、その上側に記載されている図は上面図、下側に記載されている図は底面図、右側に記載されている図は右側面図、左側に記載されている図は左側面図である。なお、上部保持具３３０の背面図は、正面図と対称の図であるため、省略している。

【0050】

本体部３３１の他方の端部（本実施形態では上端）には、図６にも示すように、前記固定軸３２１が挿入される挿入穴３３１Ａが形成されている。この挿入穴３３１Ａは、開口形状が円形とされ、前記固定軸３２１を隙間無く挿入できる直径とされている。

【0051】

本体部３３１の側面には、ねじ穴３３１Ｂが形成されている。ねじ穴３３１Ｂは、前記挿入穴３３１Ａまで開口されている。そして、前記上部保持装置本体３２０の固定軸３２１を挿入穴３３１Ａに挿入した状態で、前記ねじ穴３３１Ｂに止めねじ３３５をねじ込むことで、上部保持具３３０は、上部保持装置本体３２０に固定される。

【0052】

テーパー部３３２は、本体部３３１の軸方向に対する傾斜角度が約１５度の円錐台形状とされている。
シールド部３３３は、円柱状に形成され、図６にも示すように、下端部側に開口されてシールド部３３３の軸方向に所定長さ設けられた保持穴３３４を備えている。この保持穴３３４には、前記スプラインシャフト２００の突部２６０が挿入され、突部２６０の外周を被覆する。

【0053】

〔４−３．下部保持装置〕
下部保持装置３５０は、下センターストックと呼ばれるものであり、図３に示すように、下部保持装置本体３６０と、この下部保持装置本体３６０に固定されてワークであるスプラインシャフト２００の下端を直接保持する第２保持具である下部保持具３７０とを備えている。
下部保持装置本体３６０は、上部保持装置本体３２０と同様に、前記下部保持具３７０が固定される固定軸３６１を有し、前記軸方向Ｓに沿って上下動可能に構成されている。
さらに、下部保持装置本体３６０は、前記軸方向を回転軸としてモーターによって回転可能に構成されている。

【0054】

〔４−４．下部保持具〕
前記下部保持具３７０は、金属材を加工して製造されたものである。具体的には、下部保持具３７０は、図７に示すように、円柱状の本体部３７１と、本体部３７１の一方の端部（本実施形態では上端）に連続するテーパー部３７２とを備えている。
ここで、図７において、中心に記載されている図は下部保持具３７０の正面図であり、その上側に記載されている図は上面図、下側に記載されている図は底面図、右側に記載されている図は右側面図、左側に記載されている図は左側面図である。なお、下部保持具３７０の背面図は、正面図と対称の図であるため、省略している。

【0055】

本体部３７１の他方の端部（本実施形態では下端）には、図８に示すように、前記固定軸３６１が挿入される挿入穴３７１Ａが形成されている。この挿入穴３７１Ａは、開口形状が円形とされ、前記固定軸３６１を隙間無く挿入できる直径とされている。

【0056】

本体部３７１の側面には、ねじ穴３７１Ｂが形成されている。ねじ穴３７１Ｂは、前記挿入穴３７１Ａまで開口されている。そして、図３に示すように、前記下部保持装置本体３６０の固定軸３６１を挿入穴３７１Ａに挿入した状態で、前記ねじ穴３７１Ｂに止めねじ３８５をねじ込むことで、下部保持具３７０は、下部保持装置本体３６０に固定される。

【0057】

テーパー部３７２は、本体部３７１の軸方向に対する傾斜角度が約４５度の円錐台形状とされている。
テーパー部３７２には、図８に示すように、上端面に開口されてテーパー部３７２の軸方向に所定長さ設けられた保持穴３７３を備えている。この保持穴３７３は、前記スプラインシャフト２００の下端部が挿入されるものである。そして、保持穴３７３の底面は、保持穴３７３の内側面３７３Ａに連続するテーパー面３７３Ｂと、テーパー面３７３Ｂに連続する平面３７３Ｃとを備えている。
テーパー面３７３Ｂは、保持穴３７３の中心軸に向かうにしたがって、下方に傾斜する円錐面である。すなわち、テーパー面３７３Ｂは平面３７３Ｃに接する内周側が、内側面３７３Ａに接する外周側に比べて、穴の深さ寸法が大きくなるように構成されている。
平面３７３Ｃは、保持穴３７３の底面中心に配置され、保持穴３７３の直径に比べて約半分の直径に形成されている。

【0058】

〔４−５．ワーク保持装置によるスプラインシャフトの保持〕
このようなワーク保持装置３００の上部保持装置３１０および下部保持装置３５０は、互いに近接する方向および離間する方向に上下動され、ワークであるスプラインシャフト２００の保持や、加熱処理されたスプラインシャフト２００の取り出しを行う。
すなわち、図９に示すように、スプラインシャフト２００の下端部を下部保持具３７０の保持穴３７３に差し込み、上部保持装置３１０を下部保持具３７０に対して相対的に近づける。そして、上部保持具３３０の保持穴３３４に、スプラインシャフト２００の突部２６０を挿入し、シールド部３３３の下端面をスプラインシャフト２００の端面２１５に当接させる。これにより、スプラインシャフト２００の上下両端は、上部保持装置３１０および下部保持装置３５０の上部保持具３３０、下部保持具３７０に保持される。また、スプラインシャフト２００の突部２６０は、シールド部３３３で覆われる。
この突部２６０は、導電率の高い銅製のシールド部３３３で覆われるため、誘導加熱コイル１１０による加熱を防止できる。すなわち、本実施形態の上部保持装置３１０を用いて突部２６０をシールドすることで、突部２６０の焼入れを防止できる。

【0059】

さらに、前記下部保持装置３５０は、前述の通り、図示略のモーターによって、固定軸３６１の下部保持装置本体３６０の中心軸を回転軸として回転可能に構成されている。
下部保持装置本体３６０が回転すると、止めねじ３８５により一体化されている下部保持具３７０も回転する。すると、下部保持具３７０の保持穴３７３に挿入されているスプラインシャフト２００も下部保持具３７０とともに回転する。

【0060】

すなわち、上部保持装置３１０はスプラインシャフト２００の端面２１５に当接しており、スプラインシャフト２００に対して押圧力が加わるため、スプラインシャフト２００の下端は下部保持装置３５０の保持穴３７３に対して所定の力で圧接している。
また、保持穴３７３の底面にはテーパー面３７３Ｂが形成されているので、スプラインシャフト２００の下端外周縁が前記テーパー面３７３Ｂに接触する。このため、例えば、下部保持具の上端を円錐状に形成し、その先端をスプラインシャフト２００の下端面に形成される穴に差し込んで保持する従来の保持構造に比べて、スプラインシャフト２００と下部保持具３７０との接触面積が大きくなる。

【0061】

このため、下部保持装置３５０が回転した際に、下部保持具３７０とスプラインシャフト２００との摩擦力が増大し、スプラインシャフト２００の滑りを抑制、あるいは防止できる。従って、スプラインシャフト２００を下部保持装置３５０の回転に連動して確実に回転させることができる。
なお、上部保持装置３１０は、下部保持装置３５０に連動して回転させてもよいし、回転させずに停止状態としてもよい。
上部保持装置３１０が下部保持装置３５０とともに回転する場合には、スプラインシャフト２００をよりスムーズに回転することができる。

【0062】

一方、上部保持装置３１０が停止状態とされている場合、前記突部２６０が上部保持装置３１０の保持穴３３４に挿入されているため、突部２６０を軸にスプラインシャフト２００は回転する。この際、突部２６０と保持穴３３４との接触部分で摩擦抵抗が加わるが、前述したように、本実施形態では、下部保持具３７０とスプラインシャフト２００との摩擦力が増大しているので、スプラインシャフト２００は下部保持装置３５０の回転に連動して回転する。
また、上部保持装置３１０をスプラインシャフト２００との摩擦力で回転させ、この上部保持装置３１０の回転を回転検出センサーで検出するように構成してもよい。この場合、スプラインシャフト２００や上部保持装置３１０の回転異常を検出でき、異常発生時に加熱処理を停止させるなどの対応を取ることができる。

【0063】

さらに、ワーク保持装置３００は、上部保持装置３１０および下部保持装置３５０でワーク（スプラインシャフト２００）を保持した状態で、上下動できるように構成されている。このため、本実施形態のワーク保持装置３００は、ワークを誘導加熱コイル１１０に対して相対的に移動させる移動装置を兼ねている。

【0064】

〔５．誘導加熱コイルの構造〕
誘導焼入装置１００の誘導加熱コイル１１０は、環状で幅６ｍｍの１ターン（巻数１回）とされているとともに、冷却水（焼入水）を噴射する冷却装置と一体化されている。すなわち、図１０に示すように、誘導加熱コイル１１０には冷却水の噴射孔１１５が形成され、誘導加熱コイル１１０内部に供給された冷却水が前記噴射孔１１５から噴出するように構成されている。
本実施形態では誘導加熱コイル１１０の周方向に沿って多数の噴射孔１１５が４列で千鳥配列され、冷却幅は２０．０ｍｍ以上となっている。

【0065】

また、本実施形態では、段差部２５０のＲ部２５１Ｒを含めて立ち上がり面２５１全体に冷却水がかかるように、噴射孔１１５の噴射角度θを軸方向Ｓに対して約３０度に設定している。
前記噴射角度θは約３０度に限定されないが、２５〜３５度程度の範囲に設定することが好ましい。噴射角度θが２５度未満と小さくなると、スプラインシャフト２００において、誘導加熱コイル１１０に対向配置されて加熱される位置から冷却水によって冷却される位置までの距離が長くなり、加熱後に冷却水で焼入れするまでに時間がかかってしまう。
一方で、噴射角度θが３５度以上と大きくなると、スプラインシャフト２００に噴出した冷却水が、誘導加熱コイル１１０側に跳ね却って誘導加熱コイル１１０の上面側に冷却水が溜まり、誘導加熱コイル１１０の温度上昇を妨げるおそれがある。
そこで、噴射角度θを２５〜３５度の範囲、例えば３０度に設定すれば、冷却水の誘導加熱コイル１１０側への跳ね返りも抑制できる。また、誘導加熱コイル１１０の加熱位置と冷却位置との距離を小さくできるため、誘導加熱コイル１１０で加熱した部分を即座に急冷して焼入れすることができる。

【0066】

さらに、誘導加熱コイル１１０の内周面１１０Ａの軸方向のスプラインシャフト２００の軸方向２に沿った長さ寸法は、段差部２５０の外周面２５２の軸方向の長さ寸法と同程度の長さに設定されている。

【0067】

〔６．スプラインシャフトの誘導焼入処理の概略〕
次に図１０を参照して、スプラインシャフト２００の誘導焼入処理の概略を説明する。
すなわち、スプラインシャフト２００を誘導焼入装置１００の誘導加熱コイル１１０の内周側に配置し、前記ワーク保持装置３００によってスプラインシャフト２００の上下両端を保持する。
そして、下部保持装置３５０によってスプラインシャフト２００を回転しながら、誘導加熱コイル１１０に対してスプラインシャフト２００を軸方向Ｓに沿って移動させる。
スプラインシャフト２００の熱処理開始位置は、図１０に示すように、誘導加熱コイル１１０の内周面１１０Ａに段差部２５０が対向する位置であり、図１０の状態から、スプラインシャフト２００を軸方向Ｓに沿って下方に移動させ、スプライン部２１０の段差部２５０とは反対側の端部（上端）が誘導加熱コイル１１０の内周面１１０Ａを通過したとき、スプラインシャフト２００への加熱を終了する。
また、スプラインシャフト２００を移動させながら加熱する際に、噴射孔１１５から冷却水を噴出することで、加熱された部分を急冷して焼入れを行っている。

【0068】

〔６−１．スプラインシャフトの誘導焼入処理の詳細〕
次に、図１１〜１５をも参照して、スプラインシャフト２００の誘導焼入処理（熱処理）の詳細について説明する。

【0069】

本実施形態では、前述した誘導焼入装置１００により、低周波・高周波の２周波を用いてスプラインシャフト２００を段差部２５０側から焼入れする。図１１は、低周波・高周波をそれぞれ供給するタイミングを示す（熱処理サイクル）。
図１１のグラフの縦軸は、低周波加熱および高周波加熱の監視電力の設定値であり、グラフ横軸は、誘導加熱コイル１１０の内周面１１０Ａに段差部２５０が対向した状態（図１０）を加熱処理開始時とした場合の経過時間を示す。

【0070】

〔６−２．焼入条件の設定工程〕
図１２は、誘導焼入装置１００に設けられる図示略の表示装置に表示される焼入条件設定画面５１０の例である。この表示装置はタッチパネル式であり、制御手段１５０にて制御されている。
条件設定画面５１０には、焼入条件の設定データ表示領域５１１と、下センターストックである下部保持装置３５０の現在位置を示す位置表示領域５１２と、設定条件を入力する際に行（ＳＴＥＰ）を選択する上下移動ボタン５１３と、設定データ表示領域５１１において行（ＳＴＥＰ）を挿入する行挿入ボタン５１４、行を削除する行削除ボタン５１５、加熱処理を開始する加熱ボタン５１６などが表示されている。
ここで、「ＳＴＥＰ」は各加熱処理の各工程を表し、図１１のグラフにおける各ＳＴＥＰに対応する。

【0071】

図１２の設定データ表示領域５１１に表示された「時間」は、各ＳＴＥＰの処理時間を設定するものである。図１２のＳＴＥＰ２，３，９は、スプラインシャフト２００が軸方向に移動せずに停止（定置）された状態で処理するので、処理工程を時間で制御している。
一方、「時間」が「０」とされた他のＳＴＥＰは、スプラインシャフト２００を軸方向に移動しているので、設定された位置に移動するまで処理を継続し、その位置に移動した時点で処理を終了する制御を行う。
このため、図１２の「位置」は、制御終了条件となるスプラインシャフト２００の位置を表す。なお、本実施形態では、具体的には、下部保持装置３５０の位置（例えば下部保持具３７０の上端位置）で制御しているため、前記「位置」も下部保持装置３５０の位置を表す。なお、下部保持装置３５０の位置は、所定の基準位置からの高さ位置で表され、本実施形態では、図１０の状態の場合を「６８０ｍｍ」に設定している。

【0072】

図１２の「速度」は、誘導加熱コイル１１０とスプラインシャフト２００との相対移動速度を表す。
従って、図１２のＳＴＥＰ１は、下センターストックである下部保持装置３５０が「６８０ｍｍ」の高さ位置となるまで、５０ｍｍ／ｓの速度で下部保持装置３５０つまりスプラインシャフト２００を移動する制御が設定されている。

【0073】

図１２の「ＶＲ１」、「ＶＲ２」は、それぞれ低周波出力装置１４０、高周波出力装置１３０の入力電流の設定値を表す。
図１２の「監視１」、「監視２」は、それぞれ低周波出力装置１４０、高周波出力装置１３０から供給される電力（出力電力）の監視設定値を表す。
ここで、本実施形態では、前記電力の監視設定値を中心値とし、電力上限幅および下限幅を予め設定し、電力監視範囲を設定している。例えば、本実施形態では、上限幅を＋１．０ｋＷ、下限幅を−１．０ｋＷに設定している。
従って、電力監視範囲は「監視１」、「監視２」の監視設定値を中心に±１．０ｋＷの範囲で設定される。例えば、図１２のＳＴＥＰ２の「監視１」は１２．１ｋＷに設定されているので、この場合の監視範囲は、１１．１ｋＷ以上、１３．１ｋＷ以下の範囲となる。この±１．０ｋＷの監視幅は、従来の誘導焼入装置における監視に比べると、非常に小さなものであり、厳密な監視が行われている。

【0074】

図１２の「回転」は、各ＳＴＥＰ毎に下部保持装置３５０を回転させるか否かを設定するものであり、「冷却」は、各ＳＴＥＰ毎に冷却水を噴出してワークを冷却するか否かを設定するものである。

【0075】

〔６−３．焼入処理工程〕
図１２の加熱ボタン５１６を押すと、図１２の条件設定画面５１０で設定した条件に従ってワークの焼入処理が行われる。

【0076】

〔ＳＴＥＰ１：焼入開始位置への移動処理〕
焼入処理を開始すると、制御手段１５０は、ワーク保持装置３００を作動してワーク（スプラインシャフト２００）を焼入開始位置に移動する。
本実施形態では、ワーク保持装置３００がワークを保持する際の下部保持装置３５０の初期位置は、原点位置（上下方向であるＺ軸の原点位置）から８１０ｍｍの高さ位置に設定されている。そして、ＳＴＥＰ１では、スプラインシャフト２００の段差部２５０が誘導加熱コイル１１０に対向する位置、つまり誘導加熱コイル１１０と段差部２５０の高さ位置が一致する図９，１０の位置まで、設定速度（５０ｍｍ／ｓ）でワーク保持装置３００が移動する。この際、回転設定も「ＯＮ」なので、ワーク保持装置３００はスプラインシャフト２００を回転させながら移動する。そして、下部保持装置３５０がＳＴＥＰ１で設定された位置（６８０ｍｍ）に移動すると、制御手段１５０はワーク保持装置３００の下方への移動を停止してＳＴＥＰ１の処理を終了し、ＳＴＥＰ２の処理を実行する。

【0077】

〔ＳＴＥＰ２：段差部の定置加熱処理〕
次に、制御手段１５０は、段差部２５０に対する定置加熱を行う。定置加熱とは、ワークに対して誘導加熱コイル１１０を停止させた状態で加熱することである。なお、ワークに対して誘導加熱コイル１１０を相対的に移動させながら加熱することは、移動加熱と呼ぶ。
ＳＴＥＰ２の定置加熱では、低周波電力のみを単独で誘導加熱コイル１１０に供給する低周波加熱処理が行われる。このため、制御手段１５０は、低周波出力装置１４０に条件設定画面５１０で設定されたＶＲ１の入力電流を、設定時間（１．５秒間）供給して低周波加熱処理を行う。

【0078】

［加熱処理時の電力監視方法］
制御手段１５０は、加熱処理中に高周波出力装置１３０、低周波出力装置１４０から供給される各電力を測定して監視する。
図１３は、各ＳＴＥＰ処理時の測定データを示す測定データ表示画面５２０である。ここで、各ＳＴＥＰの時間、位置、速度は、前記条件設定画面５１０と同じ項目であるため、説明を省略する。
「総電力」は、低周波出力装置１４０の電力ｆ１と、高周波出力装置１３０の電力ｆ２の合計値である。
「電力ｆ１」は、低周波出力装置１４０の電力であり、移動加熱処理時と、１秒以上の定置加熱時は、監視マスク時間経過後からＳＴＥＰが切り替わるまで、所定時間間隔（本実施形態では１０msec毎）で演算した平均電力が表示される。一方、定置加熱処理が１秒未満の場合は、その加熱処理が終了して次のＳＴＥＰに切り替わるＳＴＥＰ切り替わり時の瞬時電力値が表示される。

【0079】

ここで、監視マスク時間とは、制御手段１５０が電力監視を行わない時間（範囲）である。すなわち、誘導加熱処理では、図１１のグラフに示すように、加熱処理を開始してから電力が安定するまでに一定の時間が掛かる。この電力が安定するまでの期間は、電力監視が行えないため、監視マスク時間に設定している。
従って、制御手段１５０は、ＳＴＥＰの開始時から監視マスク時間が終わるまでは電力監視を行わない。この監視マスク時間は各ＳＴＥＰの設定条件に応じて設定できるが、ＳＴＥＰ２の監視マスク時間Ｍ２は０．３秒に設定されている。

【0080】

「電力ｆ１MAX」、「電力ｆ１MIN」は、前記監視マスク時間経過後からＳＴＥＰが切り替わるまで所定時間間隔で演算された低周波出力装置１４０の平均電力における最大値および最小値である。定置加熱処理が１秒未満の場合は、瞬時電力値のみを測定しているため、最大値、最小値は表示されない。
同様に、「電力ｆ２」は、高周波出力装置１３０の平均電力または瞬時電力値であり、「電力ｆ２MAX」、「電力ｆ２MIN」は、高周波出力装置１３０の平均電力における最大値および最小値である。
「回転数」は下部保持装置３５０つまりワークの１分間の回転数であり、「液量」は冷却水の１分間の噴出量である。

【0081】

制御手段１５０は、監視マスク時間Ｍ２の経過後は、ＳＴＥＰ２が終了するまで（１．５秒経過するまで）、電力監視を行う。具体的には、制御手段１５０は、１０msec毎に平均電力を演算し、監視設定値と比較して監視する。平均電力は、累積電力をサンプリング回数で除算して求めている。

【0082】

ここで、定置加熱の適切な設定時間（所定の定置時間）は、加熱対象によって変化する。このため、定置加熱時間が１秒未満と短くなる場合もある。例えば、前記監視マスク時間である０．３秒よりも短い場合もありえる。このため、本実施形態では、定置加熱時間が１秒未満であった場合は、前記平均電力の演算を行わず、ＳＴＥＰの切り替わり時（定置加熱処理の終了時）の瞬時電力値を測定し、監視設定値と比較する。

【0083】

〔ＳＴＥＰ３：放冷処理〕
制御手段１５０は、ＳＴＥＰ２の定置加熱処理が終了すると、ＳＴＥＰ３の放冷処理を行う。放冷処理では、制御手段１５０は、スプラインシャフト２００のＺ軸方向の移動は停止した状態のまま、低周波出力装置１４０への電力供給を停止する。この際、スプラインシャフト２００の回転は継続するが、冷却水による冷却は開始されない。

【0084】

この放冷処理は、予め設定された放冷時間（所定の放冷時間であり本実施形態では１秒間）、継続される。
この放冷処理時には、冷却水による焼入れは行われないため、前記定置加熱で段差部２５０に加えられた熱は、段差部２５０の中心軸側に移動する。このため、段差部２５０の外周面の角部のオーバーヒートを抑制しつつ、段差部２５０における立ち上がり面２５１の基端部（Ｒ部２５１Ｒ）を含む所定深さまで熱が移動して加熱される。
なお、この放冷時間も、段差部２５０における加熱深さ（焼入深さ）などによって設定される。すなわち、放冷時間が短ければ加熱深さ寸法も小さくなり、放冷時間が長ければ加熱深さ寸法も大きくなる。

【0085】

〔ＳＴＥＰ４：移動加熱：低周波加熱処理〕
制御手段１５０は、放冷処理時間が経過すると、ＳＴＥＰ４の低周波加熱処理を行う。ＳＴＥＰ４では、制御手段１５０は、誘導加熱コイル１１０に対してスプラインシャフト２００を低速で所定の位置（６７６．５mm）まで移動させる。この移動量は僅かであるため、段差部２５０の立ち上がり面２５１が誘導加熱コイル１１０間に位置する状態は維持される。
本実施形態では、低周波出力装置１４０で誘導加熱コイル１１０に供給する低周波電力の周波数は１０ｋＨｚであり、このため、段差部２５０の特に立ち上がり面２５１は所定の焼入深さで加熱される。図１４では、低周波電力の供給により形成される低周波硬化パターン２７１をライトグレー（淡灰色）で示す。
また、制御手段１５０は、所定の監視マスク期間Ｍ４が終了した後は、前記ＳＴＥＰ２と同様に、低周波出力装置１４０から供給される低周波電力を監視する。

【0086】

〔ＳＴＥＰ５：移動加熱：低周波加熱処理＋高周波低電圧供給処理〕
制御手段１５０は、ＳＴＥＰ４でスプラインシャフト２００が所定の位置に移動すると、ＳＴＥＰ５の加熱処理を行う。
ＳＴＥＰ５では、制御手段１５０は、スプラインシャフト２００を低速で所定の位置（前記立ち上がり面２５１と誘導加熱コイル１１０の下面とが一致する高さ位置）まで移動させながら、低周波出力装置１４０および高周波出力装置１３０によって低周波・高周波の２周波を合成して誘導加熱コイル１１０に供給する。
なお、ＳＴＥＰ５の高周波出力装置１３０に入力する電圧は、ＳＴＥＰ６以降で入力する電圧よりも低い電圧とされている。これにより、特に段差部２５０の立ち上がり面２５１側の角部がオーバーヒートしないようにされている。

【0087】

本実施形態では、高周波出力装置１３０で誘導加熱コイル１１０に供給する高周波電力の周波数は２００ｋＨｚである。この高周波電力の供給により形成される高周波硬化パターン２７２は、図１４ではダークグレー（濃灰色）で示す。図１４に示すように、高周波硬化パターン２７２は、低周波硬化パターン２７１よりも浅い位置（スプライン部２１０の歯先側）に形成される。
また、制御手段１５０は、所定の監視マスク期間Ｍ５が経過した後は、前記ＳＴＥＰ２と同様に、低周波出力装置１４０および高周波出力装置１３０から供給される低周波電力および高周波電力を監視する。

【0088】

〔ＳＴＥＰ６：移動加熱：低周波加熱処理＋高周波高電圧供給処理〕
制御手段１５０は、ＳＴＥＰ５でスプラインシャフト２００が所定の位置に移動すると、ＳＴＥＰ６の加熱処理を行う。
ＳＴＥＰ６では、制御手段１５０は、高周波出力装置１３０に入力する電圧をＳＴＥＰ５よりも高い設定値（ＶＲ８５０）に設定し、スプラインシャフト２００を低速で所定の位置まで移動させる。
ＳＴＥＰ６においても、制御手段１５０は、所定の監視マスク期間Ｍ６が経過した後は、前記ＳＴＥＰ２と同様に、低周波出力装置１４０および高周波出力装置１３０から供給される低周波電力および高周波電力を監視する。

【0089】

〔ＳＴＥＰ７：焼入処理：低周波＆高周波加熱処理〕
制御手段１５０は、ＳＴＥＰ６でスプラインシャフト２００が所定の位置に移動すると、ＳＴＥＰ７の加熱処理を行う。
ＳＴＥＰ７では、低周波および高周波の２周波の電力を誘導加熱コイル１１０に供給して加熱する。この際、スプライン部２１０の軸心を含む所定範囲に熱影響が至らない未焼部を確保するために、制御手段１５０は、スプラインシャフト２００を２０ｍｍ／秒の比較的高速で移動させる。
この２周波供給による加熱処理により、図１４に示したように、スプライン部２１０の歯底２１２における低周波硬化パターン２７１、および、歯山２１１における高周波硬化パターン２７２が形成される。
なお、スプラインシャフト２００の上端の突部２６０は、上部保持具３３０が被覆されてシールドされているので、焼入れが行われない。

【0090】

さらに、ＳＴＥＰ７では、冷却制御がＯＮに設定されているので、ＳＴＥＰ７の開始と共に、冷却装置は冷却水の噴射を開始する。冷却水は、誘導加熱コイル１１０の噴射孔１１５から斜め下方に噴出されるので、冷却開始時には段差部２５０に充分に掛かる。
さらに、ＳＴＥＰ７では、スプラインシャフト２００の移動により、誘導加熱コイル１１０の内周面１１０Ａを通過したスプラインシャフト２００の部位に冷却水を連続的に噴射して冷却処理を継続する。
ＳＴＥＰ７においても、制御手段１５０は、所定の監視マスク期間Ｍ７が経過した後は、前記ＳＴＥＰ２と同様に、低周波出力装置１４０および高周波出力装置１３０から供給される低周波電力および高周波電力を監視する。

【0091】

〔ＳＴＥＰ８：加熱終了＆冷却処理〕
制御手段１５０は、ＳＴＥＰ７でスプラインシャフト２００が所定の位置に移動すると、ＳＴＥＰ８の処理を行う。
ＳＴＥＰ８では、出力電力の供給を停止して加熱を終了する一方、冷却処理は継続し、スプラインシャフト２００を２５ｍｍ／秒で所定位置まで移動させる。
これによりＳＴＥＰ７で加熱されたスプライン部２１０全体が焼入れされる。

【0092】

〔ＳＴＥＰ９：定置冷却〕
最後に、定置状態での冷却を２秒程度行い、スプラインシャフト２００の誘導加熱焼入れを完了する。

【0093】

〔６−４．供給電力の監視設定値の設定工程〕
次に、以上のような焼入処理時の誘導加熱コイル１１０に供給する電力の監視設定値の設定工程について説明する。
本実施形態では、加熱処理を監視するため、前述の通り、予め設定した監視設定値に対して±１ｋＷと狭い監視範囲を設定して監視している。従来は、同一種類の複数のワークを加熱処理する際に、最初のワークを加熱処理し、そのワークが焼入処理後の検査で合格した場合には、その加熱処理時に測定した電力値をそのまま監視設定値として設定していた。
また、最初に加熱処理されたワークが検査で不合格であった場合には、その検査結果に応じて制御条件を変更し、検査に合格した最初のワークの加熱処理時の測定値を監視設定値としていた。

【0094】

ところで、加熱処理されたワークが検査に合格する正常品となる加熱処理条件にはある程度の幅がある。例えば、あるＳＴＥＰでの処理において不良とならない電力条件が、例えば、１０〜１４ｋＷであったとする。この際、従来のように最初に検査に合格した際の測定データが１３．５ｋＷであった場合、この測定データ１３．５ｋＷを監視設定値とすると、この監視設定値を中心に±１ｋＷの範囲、つまり１２．５〜１４．５ｋＷを正常範囲として監視することになる。
この場合、測定データが１０〜１２．５ｋＷの範囲であると前記下限値（１２．５ｋＷ）を下回る。すると、そのワークは実際には正常品でありながら、不良品として扱われてしまう。一方で、測定データが１４〜１４．５ｋＷの範囲であると、そのワークは実際には不良品である可能性が高いのに、前記上限値（１４．５ｋＷ）以下であるため正常品として扱われる。
このため、最初に検査に合格したワークの電力測定値を監視設定値とした場合には、正確な監視が難しくなり、加熱処理時の電力監視のみでは正常品であるか不良品であるかを判別することが難しい。

【0095】

一方、本実施形態では、各ＳＴＥＰでの電力測定時に、前述のように最大値および最小値を求め、電力の変動範囲を把握し、最大変動範囲の中心値を監視設定値としている。
すなわち、加熱処理後の検査でワークが合格した場合、作業者が前記測定データ画面の登録ボタン５２１を押す。すると、制御手段１５０は、各ＳＴＥＰにおける各電力の最大値（ｆ１MAX、ｆ２MAX）と、最小値（ｆ１MIN、ｆ２MIN）を記憶手段に記憶し、中心値＝（最大値＋最小値）／２を演算し、図１５に示す監視設定画面５３０に表示する。

【0096】

そして、ワークが検査に合格する毎に、作業者は前記登録ボタン５２１を押し、制御手段１５０は、最大値、最小値の記憶と、中心値の演算処理を繰り返す。この際、記憶手段に記憶される各電力の最大値は、その登録済みの最大値よりも、今回測定された最大値が大きい場合のみ書き換えられる。同様に、記憶手段に記憶される各電力の最小値も、登録済みの最小値よりも、今回測定された最小値が小さい場合のみ書き換えられる。

【0097】

以上の作業を、所定数、例えば１０本のワーク分だけ繰り返す。このため、各ＳＴＥＰにおける電力の最大値は、所定数のワークの加熱処理時に測定された各ＳＴＥＰにおける最大値の中でも最も大きな値となる。同様に、各ＳＴＥＰにおける電力の最小値は、所定数のワークの加熱処理時に測定された各ＳＴＥＰにおける最小値の中でも最も小さな値となる。従って、所定数のワーク加熱処理時に測定された各ＳＴＥＰにおける最大値および最小値を平均するものではなく、所定数のワーク加熱時の電力の最大変動幅を把握することができる。
そして、監視設定画面５３０において、作業者が登録ボタン５３１を押すと、制御手段１５０は、この最大変動幅の中心値ｆ１，ｆ２を、前記監視設定値として設定する。

【0098】

その後、制御手段１５０は、前述したように、各ワークを加熱処理する際に、測定した電力が監視設定値を中心とした監視範囲（本実施形態では±１ｋＷの範囲）内にあるか否かを監視する。そして、測定電力が前記監視範囲外になった場合には、異常が発生したと判断する。異常が出たワークは、不良品として処分してもよいし、別途、検査を行って不良であるかを最終的に判断してもよい。

【0099】

〔７．本実施形態による効果〕
以上のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）誘導焼入装置１００によって低周波加熱処理および高低２周波による焼入処理を実施し、スプラインシャフト２００の各部位に応じて低周波単独で、あるいは低周波・高周波の合成でそれぞれ誘導加熱を行うことによって、段差部２５０と、スプライン部２１０の歯底２１２・歯山２１１とのそれぞれが適切に昇温する。これにより、これら段差部２５０と、スプライン部２１０の歯底２１２および歯山２１１のそれぞれに所定硬さの焼入硬化層２７０を充分な焼入深さで形成することができる。

【0100】

（２）また、段差部２５０を加熱する際に、低周波電力による定置加熱を所定時間（定置加熱時間）行った後、放冷処理を所定時間（放冷時間）行っているので、段差部２５０がオーバーヒートしたり、段差部２５０の基端のＲ部２５１Ｒの加熱不足を防止でき、段差部２５０を所定深さまで適切に加熱して焼入れすることができる。
すなわち、低周波電力での定置加熱と放冷とを行うことで、段差部２５０において誘導加熱コイル１１０と近接する部位が過熱で溶損することもなく、立ち上がり面２５１基端のＲ部２５１Ｒを含めた立ち上がり面２５１全体に亘って適切な加熱深さが得られる。
また、誘導加熱コイル１１０が立ち上がり面２５１を通過した後に開始する低周波電力および高周波電力による加熱処理では、低周波によって歯底２１２が昇温し、高周波によって歯山２１１が昇温するので、スプライン部２１０の表面全体に亘り、適切な加熱深さが得られる。
すなわち、高周波加熱および低周波加熱それぞれの特長を生かし、さらに放冷処理を組み合わせることで、段差部２５０が形成されたスプラインシャフトにおいて、スプライン部２１０および段差部２５０両方の焼入れを適切に行うことができる。

【0101】

（３）放冷処理後に、低周波を供給しつつ低速で相対移動させる処理（ＳＴＥＰ４）を行っており、誘導加熱コイル１１０が立ち上がり面２５１を通過する際の移動速度が低速であることで、立ち上がり面２５１基端のＲ部２５１Ｒにおける昇温をより充分に得ることができる。

【0102】

（４）加熱制御時に、予め設定された監視設定値を基準に誘導加熱コイル１１０に供給される電力を測定して監視しているので、加熱制御のバラツキなどを検出できる。特に、本実施形態では、監視設定値は、検査に合格したワークの加熱時に測定された電力の最大値および最小値の中間値に設定しているので、正常な加熱処理が行われる最大の変動幅の中心値に設定できる。このため、この監視設定値を中心値とする監視範囲で監視すれば、前記変動幅を考慮して正常な加熱が行われているか否かを判断でき、スプラインシャフト２００の良品判定を正確にかつ容易に行うことができる。

【0103】

（５）さらに、電力監視時には、監視マスク時間を設定しているので、熱処理工程の切替え直後などの、電力が上昇または下降している途中段階を監視してしまい、不良品と判定してしまうことを防止できる。

【0104】

（６）誘導加熱コイル１１０に実装された冷却装置による噴射角度が、スプラインシャフト２００の軸方向に対して傾斜しているため、立ち上がり面２５１基端のＲ部２５１Ｒを含めた立ち上がり面２５１全体に冷却水が充分にかかる。これにより、段差部２５０およびスプライン部２１０の端部それぞれが急冷され、所定硬さの焼入硬化層２７０をより確実に形成できる。

【0105】

（７）上部保持具３３０は、突部２６０の焼入れを防止するシールド材と、スプラインシャフト２００の端部を保持する保持具を兼用しているので、シールド材の取り付け作業とワークの保持作業が同時に行われるため、作業性を向上できる。その上、上部保持具３３０がシールド材を兼ねているのでシールド材を装着し忘れることも確実に防止できる。

【0106】

（８）下部保持具３７０の保持穴３７３の底面にテーパー面３７３Ｂを形成しているので、スプラインシャフト２００の下端外周縁をテーパー面３７３Ｂに確実に接触できる。このため、下部保持具３７０を回転した際に、下部保持具３７０とスプラインシャフト２００との摩擦力を増大でき、ワークの滑りを抑制あるいは防止できる。従って、スプラインシャフト２００を第２保持具の回転に連動して確実に回転させることができる。

【0107】

〔本発明の変形例〕
本発明におけるワークとしては、前記スプラインシャフト２００に限らず、少なくとも第１加熱部および第２加熱部を備えたものであればよい。例えば、ワークとしては、スプライン部２１０が異形のスプラインシャフト２００に限らず、図１７に示すような一般的なスプラインシャフト４００でもよい。
ここで、図１７（Ａ）は、スプラインシャフト４００の平面図であり、図１７（Ｂ）はスプラインシャフト４００のスプライン部４１０および段差部４５０を示す縦断面図である。
スプライン部４１０は、歯山４１１が一定ピッチで形成され、各歯山４１１間に形成された歯底４１２も互いに同形状とされている。段差部４５０は、スプライン部４１０の歯山４１１よりも大きな径とされており、歯底４１２から立ち上がる立ち上がり面４５１と、立ち上がり面４５１と交差し軸方向Ｓにほぼ沿う外周面４５２とを含んで形成されている。
従って、スプラインシャフト４００は、スプライン部４１０が異形ではない点を除けば、前記実施形態のスプラインシャフト２００と同様の構成を備えている。

【0108】

また、ワークとしては、スプラインシャフトに限らず、歯山および歯底を有する歯車部と、歯山と同等の径のツバ部とを備えたものでもよい。さらに、ワークとしては、第１加熱部と第２加熱部を有し、第２加熱部にキーやキー溝などの段差部が形成された軸状部材でもよい。

【0109】

前記実施形態では、スプラインシャフト２００の一端に焼入れしない突部２６０が形成されていたため、前記上部保持具３３０を用いていたが、他の構造の上部保持具を用いてもよい。同様に、下部保持具３７０も前記実施形態のものに限らない。
すなわち、本発明の加熱処理方法、具体的には定置加熱後に放冷処理を行う点や、電力監視を監視設定値に基づいて行う点や、その監視設定値を決めるために測定した電力の最大値および最小値の中間値を監視設定値に設定する点は、前記突部２６０が設けられていないワークや、突部２６０も焼入れするワークを加熱処理する際に利用してもよい。

【0110】

一方で、前記上部保持具３３０や下部保持具３７０は、本発明の加熱処理方法を行う場合のみに用いられるものではなく、従来の加熱処理方法を採用する場合にも適用できる。例えば、特許文献１に記載された放冷処理を行わない加熱処理時に、ワークを保持するために前記上部保持具３３０や下部保持具３７０を用いてもよい。
さらに、前記上部保持具３３０や下部保持具３７０の具体的な構造は前記実施形態のものに限定されない。例えば、上部保持具３３０は、シールドする突部２６０の寸法などに応じてシールド部３３３の形状やサイズを設定すればよい。同様に、下部保持具３７０は、保持するワーク端部の形状、サイズ等に応じて形状やサイズを設定すればよい。

【0111】

また、誘導焼入装置としては、図１，２に示すように、高周波電力および低周波電力を同時に出力し、これらを重畳して誘導加熱コイル１１０に出力する重畳方式の誘導焼入装置１００に限らない。
例えば、高周波電力および低周波電力をある時間内（出力周期内）で交互に出力して加熱する時分割方式の誘導焼入装置を用いてもよい。なお、時分割方式の誘導焼入装置においても、図１，２と同様に、誘導加熱コイル１１０に対して、第１の変圧器１２０の２次巻線１２２および３次巻線１２３と、第２の変圧器１２５の２次巻線１２７とが並列に接続される場合と、直列に接続される場合のいずれも採用できる。

【0112】

図１６には、重畳方式と時分割方式の各誘導焼入装置の出力電力の波形を示す。図１６（Ａ）は、重畳方式の誘導焼入装置の出力波形であり、図１６（Ｂ）は、時分割方式の誘導焼入装置の出力波形である。図１６（Ａ）に示すように、重畳方式の誘導焼入装置では、低周波出力に高周波出力が重畳して出力される。一方、図１６（Ｂ）に示すように、時分割方式の誘導焼入装置では、出力周期Ｔ内で低周波出力と高周波出力とを交互に出力する。低周波出力および高周波出力の出力時間（割合）は、低周波占有率（ＤＴ）で設定する。低周波占有率は、出力周期に対してパーセント指示で設定する。出力周期は例えば１００msに固定される。従って、低周波占有率が１００％に設定された場合は低周波電力のみが誘導加熱コイル１１０に出力され、０％に設定された場合は高周波電力のみが出力される。
なお、誘導焼入装置の構成は、重畳方式や時分割方式に限定されず、誘導加熱コイル１１０に対して高周波電力および低周波電力を出力できるものであればよい。

【符号の説明】

【0113】

１００…誘導焼入装置、１１０…誘導加熱コイル、１１５…噴射孔、１３０…高周波出力装置、１４０…低周波出力装置、１５０…制御手段、２００，４００…スプラインシャフト、２１０，４１０…スプライン部（第２加熱部）、２１１，４１１…歯山、２１２，４１２…歯底、２５０，４５０…段差部（第１加熱部）、２５１，４５１…立ち上がり面、２５１Ｒ…Ｒ部、２５２，４５２…外周面、２６０…突部、３００…ワーク保持装置、３１０…上部保持装置、３３０…上部保持具（第１保持具）、３３３…シールド部、３３４…保持穴、３５０…下部保持装置、３７０…下部保持具（第２保持具）、３７３…保持穴、３７３Ｂ…テーパー面、５１０…条件設定画面、５２０…測定データ表示画面、５３０…監視設定画面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図15】

【図16】

【図17】

【図14】