JP6146916B2

JP6146916B2 - 熱処理装置および熱処理方法

Info

Publication number: JP6146916B2
Application number: JP2014047840A
Authority: JP
Inventors: 純三新部; 浩中林; 一希吉弥; 浩之甲斐; 秀司増渕; 真長太
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd; THK Co Ltd
Current assignee: Denki Kogyo Co Ltd; THK Co Ltd
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JP2015172218A

Description

本発明は、環状のワークの周面の全周にわたって熱処理加工が行われる熱処理装置及び熱処理方法に関する。

従来から、鉄系金属から成る鋼材の表面層だけ硬化させ、内部は靱性のまま保持して、耐摩耗性や耐疲労性を与える熱処理の手法が知られている。この種の表面硬化の手法には、焼入れ、浸炭法、窒化法などがある。

鋼材からなる環状部材に対する表面硬化処理の手法として、例えば、加熱コイルを用いた焼入れが用いられている。具体的には、１個又は２個の加熱コイルを用いて、環状部材を加熱した後、冷却し、焼入れを行う焼入れ装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、２台の高周波誘導加熱コイルを用いてワークの被加熱部に対して加熱して冷却することにより、ワークの周溝の全周にわたって一様な焼入硬化層を形成する高周波焼入装置が開示されている。

特開２０１０−２２２６７２号公報

ところで、加工材料としてのワークの焼入れを行うためには、ワークがオーステナイト化する温度以上となるようにワークを加熱した後、ワークがオーステナイトの状態でマルテンサイトスタート（Ｍｓ）点の温度以下となるように冷却し、ワークの組織をオーステナイトからマルテンサイトへの変態を起こさせる必要がある。

したがって、ワークがオーステナイト化する温度以上に、ワークが加熱されない場合には、ワークに焼入れを施すことができないこととなる。また、ワークがオーステナイト化する温度以上に一旦はワークを加熱することができたとしても、その後、ワークの冷却が適切に行われない場合には、ワークに焼入れを施すことができないこととなる。さらに、ワークが加熱され冷却された後、すなわち、ワークに焼入れが施された後に、ワークが再度加熱されると焼鈍しが起き、ワークの表面層が軟化してしまうことになる。

上掲の特許文献１に記載の高周波焼入装置では、リング状のワークの焼入れを開始する位置において、２台の高周波誘導加熱コイルによって加熱されたワークを冷却するための２台の移動冷却ジャケットは、２台の高周波誘導加熱コイルの間に設置されていると考えられる。２台の高周波誘導加熱コイルの間に２台の移動冷却ジャケットが設置されることによって、焼入れを開始する位置において、２台の高周波誘導加熱コイルの間に間隔ができてしまうため、ワークを、ワークがオーステナイト化する温度以上に加熱することが難しく、一様な硬化層を形成することが難しいという課題があった。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、環状のワークの周面の全周にわたって一様な熱処理加工が行われることを実現することができる熱処理装置及び熱処理方法を提供することにある。

本発明に係る熱処理装置は、環状のワークを載置可能なテーブルと、前記ワークの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部と、を備え、前記一対の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動しながら当該ワークに熱処理加工を施すことで、所望の性質を有するワークを得るために用いられる熱処理装置であって、前記テーブルに対して相対的に旋回移動可能な一対の旋回アームを有し、前記一対の旋回アームのそれぞれには、前記一対の熱処理加工部のそれぞれが設置され、前記一対の旋回アームは、前記一対の熱処理加工部を前記ワークの周面に沿った旋回移動方向で前記テーブルに対して相対的に揺動可能であり、前記一対の熱処理加工部は、前記ワークの周面に対して対向配置可能な一対の加熱コイルと、前記加熱コイルに併設されるとともに冷却水を放出するための一対の冷却水放出部と、を備え、前記一対の熱処理加工部が熱処理加工を開始する位置において揺動するときは、前記一対の加熱コイルが前記一対の冷却水放出部を挟み、前記一対の熱処理加工部のうちの一方の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って一方側に旋回移動しながら、当該一方の熱処理加工部に含まれる一方の加熱コイルによって前記ワークの周面を加熱し、加熱された当該ワークは、その後に旋回移動してくる前記一対の冷却水放出部のうちの一方の冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却され、また、前記一対の熱処理加工部のうちの他方の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って他方側に旋回移動しながら、当該他方の熱処理加工部に含まれる他方の加熱コイルによって前記ワークの周面を加熱し、加熱された当該ワークは、その後に旋回移動してくる前記一対の冷却水放出部のうちの他方の冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却され、当該熱処理加工を進めることで、前記一対の熱処理加工部は、互いに隣り合う位置まで移動することを特徴とするものである。

また、本発明に係る熱処理方法は、環状のワークを載置可能なテーブルと、前記ワークの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部と、前記テーブルに対して相対的に旋回移動可能な一対の旋回アームと、を有し、前記一対の旋回アームのそれぞれには、前記一対の熱処理加工部のそれぞれが設置され、前記一対の旋回アームが、前記一対の熱処理加工部を前記ワークの周面に沿った旋回移動方向で前記テーブルに対して相対的に揺動可能に構成され、前記一対の熱処理加工部は、前記ワークの周面に対して対向配置可能な一対の加熱コイルと、前記加熱コイルに併設されるとともに冷却水を放出するための一対の冷却水放出部と、を有し、前記一対の熱処理加工部が熱処理加工を開始する位置において揺動するときは、前記一対の加熱コイルが前記一対の冷却水放出部を挟み、前記一対の熱処理加工部のうちの一方の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って一方側に旋回移動しながら、当該一方の熱処理加工部に含まれる一方の加熱コイルによって前記ワークの周面を加熱し、加熱された当該ワークは、その後に旋回移動してくる前記一対の冷却水放出部のうちの一方の冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却され、また、前記一対の熱処理加工部のうちの他方の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って他方側に旋回移動しながら、当該他方の熱処理加工部に含まれる他方の加熱コイルによって前記ワークの周面を加熱し、加熱された当該ワークは、その後に旋回移動してくる前記一対の冷却水放出部のうちの他方の冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却され、当該熱処理加工を進めることで、前記一対の熱処理加工部は、互いに隣り合う位置まで移動する熱処理装置を用いて実行される熱処理方法であって、前記テーブルに対して相対的に旋回移動可能な一対の旋回アームが、前記一対の熱処理加工部を前記ワークの周面に沿った旋回移動方向で前記テーブルに対して相対的に揺動して第１の熱処理加工をした後に、前記一対の旋回アームに設置された前記一対の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動しながら当該ワークに冷却水の放出を伴う第２の熱処理加工を施すことで、前記ワークの周面の全周にわたって熱処理加工が行われることを特徴とするものである。

本発明によれば、環状のワークの全周にわたって一様な熱処理加工を行うための熱処理装置と、熱処理方法を提供することができる。

本実施形態に係る熱処理装置の構成例を示す概略図である。本実施形態に係る熱処理装置の揺動の動作例を説明するための概略図である。本実施形態に係る熱処理装置の熱処理の動作例を説明するための概略図である。本実施形態に係る熱処理装置の実施例の全体の構成例を示す図である。本実施形態に係る熱処理装置の実施例のテーブルを説明するための概略図であり、図中の分図（ａ）は、本実施例のテーブルの平面図であり、図中の分図（ｂ）は、本実施例のテーブルの側面図である。本実施形態に係る熱処理装置の実施例の加熱コイルを説明するための概略図である。旋回軸受の一部断面を含む斜視図である。旋回軸受の断面図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

まず、本実施形態に係る熱処理装置１０の構成例について、図１を用いて、説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る熱処理装置の構成例を示す概略図である。

図１に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１０は、環状のワークＷを載置することができるテーブル１１と、ワークＷの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）と、テーブル１１に対して相対的に移動可能な一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）と、を有して構成される。

ワークＷは、熱処理加工が施される加工材料である。本実施形態におけるワークＷは、例えば、旋回軸受を構成する外輪や内輪などであり、断面視が略くの字状の切欠きを有した略矩形状もしくは略台形状となっている。また、ワークＷには、例えば、旋回軸受の転動体転走面に熱処理加工を行うことができる。

テーブル１１は、平面視略円形状に形成されており、ワークＷを載置することができるものである。そして、ワークＷを後述するクレーン１７によってテーブル１１上に載置し、固定することで、熱処理加工を行うことができる状態とすることが可能となっている。そして、テーブル１１は、テーブル１１の中心を回転中心軸として回転可能となるように構成される。

熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、ワークＷの周面を熱処理加工するためのものであり、ワークＷを加熱するための加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）と、ワークＷを冷却するための冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）と、を有して構成される。そして、熱処理加工部２０は、テーブル１１に対して相対的に移動が可能な旋回アーム３０に設置され、ワークＷの周面に対して熱処理加工を行うことができるようになっている。

加熱コイル２１は、ワークＷの周面に対して対向配置することができるように構成される。そして、ワークＷの周面を加熱することができるようになっている。そして、本実施形態に係る熱処理装置１０では、加熱コイル２１は、後述する旋回アーム３０に設置されるように構成される。

冷却水放出部２３は、加熱コイル２１に併設されるとともに冷却水を放出することができるようになっている。そして、例えば、加熱コイル２１が併設されている冷却水放出部２３の側面とは反対側の冷却水放出部２３の側面に複数の孔を開けて、冷却水を放出することができることとすることができる。また、冷却水放出部２３のワークＷと対向する面に複数の孔を開けて、冷却水を放出することができることとしても良い。さらに、冷却水放出部２３の側面と、冷却水放出部２３のワークＷと対向する面との両部材に、複数の孔を開けることとしても良い。

旋回アーム３０は、テーブル１１に対して相対的に移動可能となるように構成され、旋回アーム３０には、熱処理加工部２０を設置することができるようになっている。本実施形態に係る熱処理装置１０では、旋回アーム３０に、加熱コイル２１が設置されるようになっている。この旋回アーム３０により、熱処理加工部２０は、環状のワークＷの周面に沿って移動することができるようになり、ワークＷの周面に対して熱処理を行うことができるようになっている。また、一対の旋回アーム３０は、ワークＷに対して揺動することができるように構成されている。

さらに、図１に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１０は、熱処理加工部２０をワークＷの焼終り箇所から退避させた後にワークＷを冷却するための冷却装置２６が、ワークＷの焼終り箇所となるテーブル１１上に固定設置される。この冷却装置２６は、例えば、旋回軸受の外輪や内輪となるワークＷと対向して設置され、ワークＷと対向する面に複数の孔を開けて、冷却水を放出することができるようにすることができる。

以上、本実施形態に係る熱処理装置１０の構成例について、説明した。次に、本実施形態に係る熱処理装置１０の動作例について、図２および図３を用いて、説明する。ここで、図２は、本実施形態に係る熱処理装置の揺動の動作例を説明するための概略図である。また、図３は、本実施形態に係る熱処理装置の熱処理の動作例を説明するための概略図である。なお、図３において、網掛けされている部分は、本実施形態に係る熱処理装置１０によって熱処理加工が完了したワークＷの部分を示している。

本実施形態に係る熱処理装置１０では、熱処理加工を開始するときには、図２の分図（ａ）に示すように、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）が、互いに隣接して配置される。

そして、本実施形態に係る熱処理装置１０では、一対の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）の間に、それぞれ冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）が設置されているので、冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）が対向して配置されるワークＷの周面は、冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）の幅寸法分だけ離れて位置する加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）からは、加熱され難いことになる。また、当該箇所の加熱は、加熱されたワークＷにおける熱伝導だけでは、十分ではない。

そこで、本実施形態に係る熱処理装置１０では、一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）をワークＷに対して相対的に揺動させることで、熱処理加工の開始位置周辺を十分に加熱することで、好適な熱処理加工を行うこととしたのである。以下、本実施形態に係る熱処理装置１０を用いた熱処理加工方法の具体的な工程を説明する。

図２の分図（ａ）に示した一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）は、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）によってワークＷに対して熱処理加工を開始するとき、紙面左右方向に揺動されることによって、ワークＷの周面を、ワークＷがオーステナイト化する温度以上に加熱することができるようになっている。

図２の分図（ａ）に示された一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）、すなわち、図２の分図（ｂ）の破線にて示す一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）は、紙面左方向に揺動され、図２の分図（ｂ）の実線にて示す状態となる。このような状態となることによって、図２の分図（ｂ）の破線で示した一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）に含まれる冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）が対向に配置されるワークＷの周面を、紙面右側の熱処理加工部２０ｂに含まれる加熱コイル２１ｂによって加熱することができるようになっている。

そして、図２の分図（ｂ）の実線にて示された紙面左方向に揺動された一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）、すなわち、図２の分図（ｃ）の破線にて示された一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）は、紙面右方向に揺動され、図２の分図（ｃ）の実線にて示す状態となる。

そしてさらに、図２の分図（ｃ）の実線にて示された紙面右方向に揺動された一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）、すなわち、図２の分図（ｄ）の破線にて示された一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）は、さらに紙面右方向に揺動され、図２の分図（ｄ）の実線にて示す状態となる。このような状態となることによって、図２の分図（ｄ）で示した一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）に含まれる冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）が対向に配置されるワークＷの周面を、紙面左側の熱処理加工部２０ａに含まれる加熱コイル２１ａが加熱することができるようになっている。

つまり、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）は、紙面左方向に揺動された後、紙面右側方向に揺動されることになる（図２の分図（ａ）→図２の分図（ｂ）→図２の分図（ｃ）→図２の分図（ｄ）参照）。なお、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）の揺動の開始方向は、左右どちら方向であっても良い。つまり、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）を最初に紙面左方向に揺動した後、紙面右方向に揺動することとしてもよい（その場合には、図２の分図（ａ）→図２の分図（ｄ）→図２の分図（ｃ）→図２の分図（ｂ）参照）。

このように、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）を左右方向に揺動することによって、熱処理加工を開始する位置において、焼入れが行われるために適切な加熱を行うことができるので、ワークＷの周面の全周にわたって一様な熱処理加工を行うことが可能となる。

また、図２から分かるように、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、一対の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）が一対の冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）を挟んで揺動するようになっている。このような構成により、熱処理加工を開始する位置において、焼入れが行われるために適切な加熱を行うことができるので、ワークＷの周面の全周にわたって一様な熱処理加工を行うことが可能となる。

なお、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）を紙面左右方向に揺動する回数や揺動範囲などは、熱処理加工を開始する位置のワークＷがオーステナイト化する温度以上に加熱され、所望の性質を有するワークＷが得られれば、どの様な条件を用いても良く、適宜調節することができる。

また、テーブル１１をテーブル１１の回転中心軸を中心として回転させるとともに、所定の位置で反対方向に回転させることで、テーブル１１上に載置されたワークＷを揺動し、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）に含まれる固定状態の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）により、開始位置において冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）が対向して配置されるワークＷの周面を、ワークＷがオーステナイト化する温度以上に加熱することとすることも可能である。またさらに、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）及び一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）を揺動するとともに、テーブル１１を揺動させることで、テーブル上に載置されたワークＷを加熱することとしても良い。

そして、一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）がワークＷに対して相対的に揺動され、加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）により冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）が対向して配置されるワークＷの周面を、ワークＷがオーステナイト化する温度以上に加熱した後、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、ワークＷの周面に沿って、互いに反対方向に移動しながら、焼入れを行っていくことになる。

紙面左側の熱処理加工部２０ａは、ワークＷの周面に沿って紙面左上方向に移動しながら、熱処理加工部２０ａに含まれる加熱コイル２１ａがワークＷを加熱することとなる。そして、加熱コイル２１ａによって加熱されたワークＷは、冷却水放出部２３ａによって順次冷却されることとなる。より詳しくは、熱処理加工部２０ａは紙面左上方向に旋回移動しながら、熱処理加工部２０ａと対向する面のワークＷの周面を加熱コイル２１ａが加熱し、その後に加熱されたワークＷに対して、冷却水放出部２３ａが冷却水を放出することによって、ワークＷは冷却され、熱処理加工（焼入れ）が行われることになる。

一方、紙面左側の熱処理加工部２０ａと同様に、紙面右側の熱処理加工部２０ｂは、ワークＷの周面に沿って紙面右上方向に移動しながら、熱処理加工部２０ｂに含まれる加熱コイル２１ｂがワークＷを加熱し、加熱されたワークＷは、冷却水放出部２３ｂによって順次冷却されることとなる。より詳しくは、熱処理加工部２０ｂは紙面右上方向に旋回移動しながら、加熱コイル２１ｂが熱処理加工部２０ｂと対向する面のワークＷの周面を加熱し、その後に加熱されたワークＷに対して、冷却水放出部２３ｂが冷却水を放出することによって、ワークＷは冷却され、熱処理加工（焼入れ）が行われることになる。

このような動作により、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、ワークＷの周面の全周にわたって熱処理加工（焼入れ）を施していくこととなる。

そして、図３の分図（ａ）に示すように、焼入れを開始する位置と焼入れを終了する位置との略中間の位置に一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）が移動してくると、ワークＷの略半分が熱処理加工（焼入れ）されたことになる。

図３の分図（ａ）に示された熱処理装置１０では、紙面左側の熱処理加工部２０ａは、ワークＷの周面に沿って紙面右上方向に旋回移動しながら、熱処理加工部２０ａに含まれる加熱コイル２１ａによってワークＷの周面を加熱し、加熱されたワークＷは、その後に旋回移動してくる冷却水放出部２３ａから放出される冷却水によって順次冷却されることとなる。

また、紙面右側の熱処理加工部２０ｂは、ワークＷの周面に沿って紙面左上方向に旋回移動しながら、熱処理加工部２０ｂに含まれる加熱コイル２１ｂによってワークＷの周面を加熱し、加熱されたワークＷは、その後に旋回移動してくる冷却水放出部２３ｂから放出される冷却水によって順次冷却されることとなる。

以上のように熱処理加工を進めることで、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、図３の分図（ｂ）に示すように、互いに隣り合う位置まで移動することになる。

そして、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、焼入れを終了する位置に近づくと、移動速度を緩めながら旋回移動することで、熱伝導により焼入れを終了する部分のワークＷを加熱することができる構成を有している。

焼入れを終了する部分の加熱が熱伝導により行われた後、図３の分図（ｃ）に示すように、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）を焼入れが終了する箇所から退避させ、焼終り箇所に固定設置された冷却装置２６によってワークＷの冷却を行うこととなる。このようにして、ワークＷの周面の全周にわたって熱処理加工（焼入れ）を施していくこととなる。なお、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）の焼終り箇所からの退避は、熱処理加工を行った熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）の移動方向とは逆方向に一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）を移動させれば良い。

したがって、本実施形態に係る熱処理装置１０によれば、熱処理加工を開始する位置において、焼入れが行われるために適切な加熱を行うことができ、ワークＷの周面の全周にわたって熱処理加工が行われることとなり、全周にわたって一様な硬化層が形成された環状のワークＷを得ることができる。

以上、本実施形態に係る熱処理装置１０の動作例について、説明した。次に、本実施形態に係る熱処理装置１０の実施例の全体の構成例について、図４〜図６を用いて、説明する。ここで、図４は、本実施形態に係る熱処理装置１００の実施例の全体の構成例を示す図であり、図５は、本実施形態に係る熱処理装置の実施例のテーブルを説明するための概略図であり、図中の分図（ａ）は、本実施形態に係る熱処理装置のテーブルの平面図であり、図中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る熱処理装置のテーブルの側面図である。そして、図６は、本実施形態に係る熱処理装置の実施例の加熱コイルを説明するための概略図である。

［実施例］
図４に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１００は、テーブル１１などの基礎となるベース１３と、テーブル１１を回転させるための回転部１５と、回転部１５に載置されるテーブル１１と、テーブル１１に対して相対的に旋回移動が可能な一対の旋回アーム３０と、一対の旋回アーム３０にそれぞれ設置される一対の熱処理加工部２０と、を有して構成される。

ベース１３は、本実施形態に係る熱処理装置１００の基礎となるものである。そして、ベース１３上に回転部１５が設置される。

図４および図５の分図（ｂ）に示すように、回転部１５は、軸受１４を介して固定ケーシング１６の内部に立設して設けられている。この回転部１５は、図４に示すように、モータ１２とギア接続されることで、モータ１２からの伝動により回転可能となっている。また、図４および図５の分図（ｂ）に示すように、回転部１５の上方にはテーブル１１が固定設置されており、回転部１５の回転中心軸とテーブル１１の中心とが一致した状態となっている。したがって、モータ１２からの伝動により回転部１５が回転すると、回転部１５の上方に設置されたテーブル１１が回転運動することとなる。このような構成により、テーブル１１及びテーブル１１上に載置されたワークＷを可動側として揺動させ、熱処理加工を開始する位置において、焼入れが行われるために適切な加熱を行うことができ、ワークＷの周面の全周にわたって一様な熱処理加工を行うことができる。

そして、固定ケーシング１６の外周側には、軸受３４が設置されており、後述する旋回アーム３０の下側アーム３３が軸受３４を介して接続されている。

テーブル１１は、図５の分図（ａ）に示すように、平面視略円形状となっており、テーブル１１上には、ワークＷを取り付けるためのクランプ機構１９が設置され、クランプ機構１９によってワークＷをテーブル１１に取り付けることができるようになっている。

クランプ機構１９は、環状のワークＷの直径などに合わせて伸縮することができるように構成されている。そして、図５の分図（ａ）に示すように、例えば、最小直径１５００ｍｍのワークＷｍｉｎから最大直径３１００ｍｍのワークＷｍａｘに対応し、ワークＷｍｉｎやワークｍａｘをテーブル１１の上に載置するとともに固定し、熱処理加工をすることができるようになっている。

ワークＷをテーブル１１上に載置し、クランプ機構１９によって固定するためには、電動のクレーン１７を用いることができる。本実施形態に係るクレーン１７は、Ｉ形鋼に引っ掛けられて構成されている。ここで、クレーン１７は、ワークＷを水平方向および垂直方向に移動させることができるものであれば良い。

旋回アーム３０は、テーブル１１に対して相対的に旋回移動が可能なものであり、モータ３５とタイミングベルト等を介して接続されることで、モータ３５からの伝動により回転可能となっている。この旋回アーム３０の下側を構成する下側アーム３３の上にトランス４１などを介して熱処理加工部２０が設置される。旋回アーム３０がテーブル１１に対して相対的に旋回移動すると、旋回アーム３０に含まれる下側アーム３３上に設置された熱処理加工部２０も旋回移動することとなる。したがって、この旋回アーム３０により、熱処理加工部２０は、環状のワークＷの周面に沿って移動することができるようになり、ワークＷの周面に対して熱処理加工を行うことができるようになっている。

図４に示すように、旋回アーム３０は、旋回アーム３０の上側を構成する上側アーム３１と、上側アーム３１と略垂直に接するように配置される垂直アーム３２と、下側アーム３３と、から構成され、外観が側面視で略コの字形状となっている。

下側アーム３３は、図４に示すように、軸受３４を介して固定ケーシング１６に旋回可能な状態で接続される。そして、下側アーム３３を含む旋回アーム３０は、回転部１５（すなわち、テーブル１１）とは別々に回転をすることができるようになっている。すなわち、回転部１５が回転していても、下側アーム３３を含む旋回アーム３０は停止していることができるようになっている。また、回転部１５が回転していなくても、下側アーム３３を含む旋回アーム３０は、回転することができるようになっている。なお、本実施形態に係る熱処理装置１００では、回転部１５（すなわち、テーブル１１）は、モータ１２からの伝動により回転し、下側アーム３３を含む旋回アーム３０は、モータ３５からの伝動により回転する構成となっている。

そして、下側アーム３３は、その上面に運動案内装置の軌道部材としてのスプライン軸を組み込んで構成することができる。一方、後述するトランス支持部４３は、運動案内装置の移動部材としてのスプラインナットを組み込んで構成することができる。このような構成により、トランス支持部４３、トランス４１およびトランス４１に接続して設置される熱処理加工部２０を、環状のワークＷに対して直径方向に移動させることができ、種々の直径を有する環状のワークＷの焼入れを行うことができるようになっている。

下側アーム３３上には、図４に示すように、熱処理加工部２０に含まれる加熱コイル２１の電流を調整するトランス４１が、トランス４１を支持するトランス支持部４３を介して設置される。

トランス４１は、加熱コイル２１に流れる電流を調整するためのものである。そして、本実施形態に係るトランス４１は、横幅が小さく薄い外形形状を有している。このような構成により、一対の旋回アーム３０の互いの距離を小さくすることができるようになっている。

そして、図４および図６に示すように、トランス４１には、加熱コイル２１を取り付ける又は取り外すことができるようにするための加熱コイル取付部２７が設置される。

本実施形態に係る加熱コイル２１は、加熱コイル取付部２７に対して、取付けおよび取外しが可能な構成になっている。したがって、加熱コイル２１を取り替えるだけで、環状のワークＷの外周側や内周側など、ワークＷのあらゆる箇所を熱処理加工することができるとともに、種々の形状を有するワークＷの熱処理加工を行うことができるようになっている。

例えば、断面視略台形状となっているワークＷを加熱するためには、図６の分図（ａ）に示すように、台形状に沿った形状を有する加熱コイル２１ｃを用いることが好適である。また、断面視略くの字形状の切欠きを有するワークＷを加熱するためには、図６の分図（ｂ）に示すように、ワークＷの切欠きの断面視略くの字形状に対応するように、ワークＷに近接する部分が、断面視三角形状に形成されている加熱コイル２１ｄを用いることが好適である。

そして、上述したように、加熱コイル２１には冷却水放出部２３が併設され、この冷却水放出部２３と、ワークＷの焼終り箇所となるテーブル１１上に固定設置される冷却装置２６とによってワークＷの冷却が行われることとなる。

以上説明したような具体的な装置構成を有する熱処理装置１００によって、図２および図３を用いて説明した熱処理加工が実現できる。

本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工が施されたワークＷは、例えば、旋回軸受の外輪や内輪として用いられる。図７および図８を用いて、旋回軸受について、説明する。ここで、図７は、旋回軸受の一部断面を含む斜視図であり、図８は、旋回軸受の断面図である。

図７および図８は、旋回軸受用スペーサを組み込んだ旋回軸受を示すものであり、外輪５５および内輪５６それぞれにはＶ字形の転走面５５ａ，５６ａが形成され、この転走面５５ａ，５６ａの間で断面略四角形、例えば略正方形状のローラ転走路５７が構成されている。ローラ転走路には複数のローラ５８ａ，５８ｂ…がその傾斜方向を互い違いに交差させながら配列・収納されている。図７中斜線で示す旋回軸受用スペーサ５９（以下、スペーサという）は、この複数のローラ５８ａ，５８ｂ…間に介在され、ローラ５８ａ，５８ｂ…を所定の姿勢に保持している。

外輪５５は、その内周にＶ字形の転走面５５ａが形成される。Ｖ字形の開き角度は略９０度に設定される。この外輪５５は、一対の環状のワークＷから構成され、ローラ５８やスペーサ５９の充填のために上下に２分割される。外輪５５には、その周方向の一ヶ所に、外周から外輪転走面５５ａまで延びる給油孔７５が形成されている。

内輪５６は、外径を外輪５５の内径に略合わせて、外輪５５の内周側に嵌め込まれる。内輪５６の外周には、外輪転走面５５ａに対向させて内輪転走面５６ａが形成される。内輪転走面５６ａもＶ字形で、開き角度は略９０度に設定される。外輪転走面５５ａと内輪転走面５６ａとで、断面略正方形状のローラ転走路５７が構成される。

ローラ転走路５７において、ローラ５８ａ，５８ｂ…はスペーサ５９と交互に配置されている。ローラ５８ａ，５８ｂ…は、その高さが自らの外径よりも僅かに小さく設定される。スペーサ５９の左右に隣接するローラ５８ａ，５８ｂ…は、その軸線が互いに直交し、外向きローラ５８ａと内向きローラ５８ｂとに分類される。外向きローラ５８ａは、スペーサ５９によって、その軸線６０が外輪５５および内輪５６の回転中心線Ｐ上に位置する旋回中心点Ｐ１を向くような姿勢に保持されている。内向きローラ５８ｂも、スペーサ５９によって、その軸線６１が回転中心線Ｐ上に位置する旋回中心点Ｐ２を向くような姿勢に保持されている。したがって、ローラ５８ａ，５８ｂ…の軸線はローラ転走路５７に対して常に直角を保ち、各ローラ５８ａ，５８ｂ…は均等なすべりを保ちながら転走する。

このように本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工されたワークＷを組み合わせて、外輪転走面５５ａと内輪転走面５６ａとでローラ転走路５７を形成することができる。ローラ転走路には、複数のローラが配列・収納され、この複数のローラの間にはスペーサが配置される。そして、ローラは、ローラ転走路内を転走することとなる。本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工された断面視略台形状の環状のワークＷを上下に配置して構成されることとなる。そして、この内輪は、本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工された断面視略くの字形状の切欠きを有する略矩形状のワークＷから構成されることとなる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、本実施形態に係る熱処理装置１０及び本実施例に係る熱処理装置１００は、加熱コイル２１と冷却水放出部２３とが、熱処理加工部２０の移動方向に対して隣り合って併設されているが、本発明の範囲はこれに限定されない。すなわち、熱処理加工装置１００の通常の使用状態の方向において、例えば、加熱コイル２１の上に冷却水放出部２３が設置され、併設されることとしても良い。

また、例えば、本実施例に係る熱処理装置１００は、焼入れだけではなく、焼戻しや焼鈍しなどに適用することができる。ワークＷの焼戻しを行う場合には、例えば、加熱コイル２１によって適当な温度まで加熱した後、冷却水放出部２３によって冷却することとすることができる。ワークＷの焼鈍しを行う場合も、例えば、加熱コイル２１によって適当な温度まで加熱した後、冷却水放出部２３によって徐々に冷却することとすることができる。

また、一対の旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）がワークＷに対して一対の加熱コイル２０（２０ａ，２０ｂ）を相対的に揺動し、一対の加熱コイル２０（２０ａ，２０ｂ）が焼入れを開始する位置のワークＷの加熱を行った後において、ワークＷをテーブル１１上に固定し、旋回アーム３０によって熱処理加工部２０を旋回移動させることで熱処理加工が行われる場合を想定して説明を行ったが、ワークＷと熱処理加工部２０との相対的な位置関係は、図３で説明した熱処理装置の動作例を実現できるものであれば良く、例えば、テーブル１１上のワークＷを回転させながら旋回アーム３０によって熱処理加工部２０を旋回移動させるように熱処理装置１００を稼働させても良い。

さらに、本実施例に係る熱処理装置１００では、ワークＷとして旋回軸受の構成部材に対して熱処理加工を行う例を挙げたが、本発明はこれに限定されず、あらゆる環状のワークに対して用いることができる。

なお、本実施形態に係る熱処理装置１００は、下側アーム３３に運動案内装置を設置し、下側アーム３３が含まれる旋回アーム３０を環状のワークＷに対して直径方向に移動可能としているが、例えば、上側アーム３１にもその下面に運動案内装置の軌道部材としてのスプライン軸を組み込むとともに垂直アーム３２に運動案内装置の移動部材としてのスプラインナットを組み込んで構成することとすることができる。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０，１００熱処理装置、１１テーブル、１２，３５モータ、１３ベース、１４，３４軸受、１５回転部、１６固定ケーシング、１７クレーン、１９クランプ機構、２０熱処理加工部、２１加熱コイル、２３冷却水放出部、２６冷却装置、２７加熱コイル取付部、３０旋回アーム、３１上側アーム、３２垂直アーム、３３下側アーム、４１トランス、４３トランス支持部、５５外輪、５５ａ外輪転走面、５６内輪、５６ａ内輪転走面、５７ローラ転走路、５８ａ外向きローラ（ローラ）、５８ｂ内向きローラ（ローラ）、５９旋回軸受用スペーサ、６０，６１軸線、７５給油孔、Ｐ回転中心線、Ｐ１，Ｐ２旋回中心線、Ｗワーク。

Claims

環状のワークを載置可能なテーブルと、
前記ワークの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部と、
を備え、
前記一対の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動しながら当該ワークに熱処理加工を施すことで、所望の性質を有するワークを得るために用いられる熱処理装置において、
前記テーブルに対して相対的に旋回移動可能な一対の旋回アームを有し、
前記一対の旋回アームのそれぞれには、前記一対の熱処理加工部のそれぞれが設置され、
前記一対の旋回アームは、前記一対の熱処理加工部を前記ワークの周面に沿った旋回移動方向で前記テーブルに対して相対的に揺動可能であり、
前記一対の熱処理加工部は、
前記ワークの周面に対して対向配置可能な一対の加熱コイルと、
前記加熱コイルに併設されるとともに冷却水を放出するための一対の冷却水放出部と、
を備え、
前記一対の熱処理加工部が熱処理加工を開始する位置において揺動するときは、前記一対の加熱コイルが前記一対の冷却水放出部を挟み、
前記一対の熱処理加工部のうちの一方の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って一方側に旋回移動しながら、当該一方の熱処理加工部に含まれる一方の加熱コイルによって前記ワークの周面を加熱し、加熱された当該ワークは、その後に旋回移動してくる前記一対の冷却水放出部のうちの一方の冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却され、また、
前記一対の熱処理加工部のうちの他方の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って他方側に旋回移動しながら、当該他方の熱処理加工部に含まれる他方の加熱コイルによって前記ワークの周面を加熱し、加熱された当該ワークは、その後に旋回移動してくる前記一対の冷却水放出部のうちの他方の冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却され、
当該熱処理加工を進めることで、前記一対の熱処理加工部は、互いに隣り合う位置まで移動することを特徴とする熱処理装置。
請求項１に記載の熱処理装置において、
前記一対の熱処理加工部が複数組設置されるととともに前記一対の旋回アームが複数組設置されることを特徴とする熱処理装置。
環状のワークを載置可能なテーブルと、
前記ワークの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部と、
前記テーブルに対して相対的に旋回移動可能な一対の旋回アームと、
を有し、
前記一対の旋回アームのそれぞれには、前記一対の熱処理加工部のそれぞれが設置され、
前記一対の旋回アームが、前記一対の熱処理加工部を前記ワークの周面に沿った旋回移動方向で前記テーブルに対して相対的に揺動可能に構成され、
前記一対の熱処理加工部は、
前記ワークの周面に対して対向配置可能な一対の加熱コイルと、
前記加熱コイルに併設されるとともに冷却水を放出するための一対の冷却水放出部と、
を有し、
前記一対の熱処理加工部が熱処理加工を開始する位置において揺動するときは、前記一対の加熱コイルが前記一対の冷却水放出部を挟み、
前記一対の熱処理加工部のうちの一方の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って一方側に旋回移動しながら、当該一方の熱処理加工部に含まれる一方の加熱コイルによって前記ワークの周面を加熱し、加熱された当該ワークは、その後に旋回移動してくる前記一対の冷却水放出部のうちの一方の冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却され、また、
前記一対の熱処理加工部のうちの他方の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って他方側に旋回移動しながら、当該他方の熱処理加工部に含まれる他方の加熱コイルによって前記ワークの周面を加熱し、加熱された当該ワークは、その後に旋回移動してくる前記一対の冷却水放出部のうちの他方の冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却され、
当該熱処理加工を進めることで、前記一対の熱処理加工部は、互いに隣り合う位置まで移動する熱処理装置を用いて実行される熱処理方法であって、
前記テーブルに対して相対的に旋回移動可能な一対の旋回アームが、前記一対の熱処理加工部を前記ワークの周面に沿った旋回移動方向で前記テーブルに対して相対的に揺動して第１の熱処理加工をした後に、
前記一対の旋回アームに設置された前記一対の熱処理加工部が、熱処理加工を開始する位置から前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動しながら当該ワークに冷却水の放出を伴う第２の熱処理加工を施すことで、前記ワークの周面の全周にわたって熱処理加工が行われることを特徴とする熱処理方法。