JP6403960B2 - 熱処理装置 - Google Patents

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を行うための熱処理装置に関する。

従来から、鉄系金属から成る鋼材の表面層だけを硬化させ、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、急冷し、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個以上偶数個の可動の高周波誘導子を用いてリングワークの外周を加熱し、高周波誘導子に設けられた冷却液噴出孔から冷却液の噴出を行うことによりリングワークを冷却し、焼入れする高周波焼入方法が開示されている。

特公昭３６−５０５号公報

上掲した特許文献１に記載の高周波焼入方法では、高周波誘導子をリングワークの外周にそって移動させる機構は省略されている。しかしながら、一様な硬化層が形成された環状部材を得るためには、加熱コイルの所定の位置が環状部材の周面に対向するようにしたり、加熱コイルと当該加熱コイルと対向する環状部材の周面との距離が所定の距離となるようにしたりして、加熱コイルを環状部材の周面に沿って移動させることが必要である。環状部材の全周にわたって加熱コイルと環状部材の周面との位置関係を一定にすることで、環状部材の昇温や急冷の温度条件を一定にすることができ、鋼材の組織のオーステナイト化や、オーステナイトからマルテンサイトへの変態を一様に起こさせることが可能となるからである。

また、従来は、種々の直径を有する環状部材に対して、環状部材の直径に応じた加熱コイルを作製して用いていたため、設備投資に膨大なコストが掛かるとともに、径の異なる環状部材を熱処理する度に加熱コイルの交換を行わなければならず、経済的ではないという課題があった。

本発明は、上述した従来技術に存在する種々の課題の存在に鑑みてなされたものであり、その目的は、種々の環状のワークの周面の全周にわたって継ぎ目なく一様な熱処理加工を経済的に行うことが可能な熱処理装置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偶数個の熱処理加工部と、前記熱処理加工部に電力を供給するトランスと、前記トランスを支持するためのトランス支持部と、を備え、前記偶数個の熱処理加工部が、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、前記熱処理加工部が隣り合う前記熱処理加工部と協働して前記ワークの周面を継ぎ目なく一様に熱処理加工することができるように、前記偶数個の熱処理加工部を移動可能とする熱処理加工部移動機構を備え、前記熱処理加工部移動機構は、前記熱処理加工部を前記ワークの径方向に移動可能とする径方向移動機構と、前記熱処理加工部を前記ワークの周方向に移動可能とする周方向移動機構と、を備え、前記径方向移動機構はリニアガイドであるとともに、前記周方向移動機構はすべりスライドであり、前記径方向移動機構は、軌道部材としての軌道レールと、前記軌道部材に複数の転動体を介して相対移動可能に配置される移動部材としての移動ブロックと、を備えて前記トランス支持部の下部に組み込まれて設置され、前記周方向移動機構は、前記トランス支持部を案内するための案内レールと、前記トランス支持部を移動させるための移動レールと、を備えて前記トランス支持部の下面に形成され、前記ワークの熱処理加工を開始するときには前記径方向移動機構によって隣り合う前記熱処理加工部が前記ワークの周面に配置可能となり、隣り合って配置された前記熱処理加工部が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前記ワークに熱処理加工を施し、さらに、前記熱処理加工部が前記熱処理加工部と隣り合う位置まで移動してきたときには前記周方向移動機構によって隣り合う前記熱処理加工部が互いに隙間なく配置され、多様な直径を有する前記ワークを熱処理加工することができるとともに当該ワークの周面を一様に熱処理加工することができ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偶数個の熱処理加工部と、を備え、前記偶数個の熱処理加工部が、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、前記熱処理加工部は、前記ワークの周面を加熱するための加熱コイルを備え、さらに、前記加熱コイルと対向する前記ワークの周面とが所定の距離に位置するように制御する加熱コイル角度変更手段を備え、前記加熱コイル角度変更手段は、前記加熱コイルと前記ワークを隔てて当該ワークの周面に配置されるとともに前記加熱コイルを前記ワークに追従させるための追従ローラと、前記加熱コイルと対向する前記ワークの周面との角度が所定の角度となるように当該加熱コイルを案内するための案内ローラと、前記加熱コイルに前記案内ローラを設置するための案内ローラ支持部と、前記加熱コイルの回転軸となり当該加熱コイルを回転させることにより当該加熱コイルと対向する前記ワークの周面とが所定の距離に位置するように前記加熱コイルの角度を調整する加熱コイル角度調芯機構と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、種々の環状のワークの全周にわたって継ぎ目なく一様な熱処理加工を経済的に行うための熱処理装置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テーブルおよび熱処理加工部移動機構を説明するための図であり、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および熱処理加工部移動機構の側面図である。 本実施形態に係る熱処理加工部移動機構の拡大図である。 本実施形態に係る熱処理装置の基本的な動作例を示す概略図であり、図中の分図（ａ）が焼入れを開始する位置（焼始め）の状態を示す概略図であり、図中の分図（ｂ）が焼始めと焼入れを終了する位置（焼終り）との間の状態を示す概略図であり、図中の分図（ｃ）および分図（ｄ）が焼終りの状態を示す概略図である。 従来の熱処理装置の加熱コイルおよびトランスを示す概略図である。 本実施形態に係る周方向移動機構を示す概略図であり、図中の分図（ａ）は、本実施形態に係る周方向移動機構の断面図であり、図中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る周方向移動機構の斜視図である。 本実施形態に係る加熱コイルおよびトランスの周方向の移動を説明するための概略図である。 第二の実施例に係る熱処理装置の全体の構成例を示す図である。 従来の加熱コイルとワークとの位置・距離を説明するための概略図である。 第二の実施例に係る加熱コイル角度変更手段の一形態を例示する概略図である。 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。

［第一実施例］
まず、図１および図２を用いて、本実施形態に係る熱処理装置１００の全体構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る熱処理装置の全体の構成例を示す図である。そして、図２は、本実施形態に係る熱処理装置のテーブルおよび熱処理加工部移動機構を説明するための図であり、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および熱処理加工部移動機構の側面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１００は、環状のワークＷを載置可能なテーブル１１と、ワークＷの周面を熱処理加工するための２個の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）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、断面視が略台形状もしくは略矩形状となっている。そして、このワークＷについては、例えば、旋回軸受の転動体転走面となる周面に対して熱処理加工が行われることとすることができる。

テーブル１１は、ワークＷを載置することができるものであり、本実施形態に係るテーブル１１は、図２の分図（ａ）に示すように、平面視略円形状となっている。そして、ワークＷを電動のクレーン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。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が、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。

そして、テーブル１１は、テーブル１１などの基礎となるベース１３上に設置される回転部１５によってテーブル１１の中心を回転中心軸として回転することができるようになっている。

図１に示すように、回転部１５は、モータ１２からの回転駆動を伝達するギアを介してモータ１２と接続される。回転部１５の周りには、軸受１４を介して固定ケーシング１６が設置される。この固定ケーシング１６は、基礎となるベース１３に対して固定設置される。

そして、図１および図２に示すように、回転部１５上にテーブル１１が、回転部１５と回転中心が一致した状態となるように固定設置される。

モータ１２からの回転駆動力はギアによって伝達され、回転部１５が回転することとなる。そして、回転部１５に固定設置されたテーブル１１も回転部１５が回転することによって回転することとなる。

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上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には、例えば運動案内装置などが備えられ、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。図２の分図（ａ）に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１００は、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、ワークＷｍｉｎやワークｍａｘの周面に対して熱処理加工をすることができるようになっている。

以上の構成により、クランプ機構１９により固定されたテーブル１１上のワークＷは、テーブル１１の中心（すなわち、ワークＷの中心）を回転中心軸として回転することができるようになっている（ただし、本実施形態では、熱処理加工を行う際にテーブル１１は回転させず、固定された状態としている。）。

また、図１および図２に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１００は、ワークＷの周面を熱処理加工するための熱処理加工部２０を２個有して構成される。

そして、図４に示すように、２個の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、それぞれワーク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）を備えている。

加熱コイル２１は、ワークＷの周面に対して対向配置可能となるように構成される。そして、加熱コイル２１は、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。図１および図２では、加熱コイル２１の形状は、その先端が断面視三角形状に形成されている。このような形状を有する加熱コイル２１は、例えば、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を加熱することができるようになっている（図８参照）。

そして、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、本実施形態に係る熱処理装置１００によれば、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。

冷却水放出部２３は、ワークＷを冷却するためのものである。冷却水放出部２３は、例えば加熱コイル２１に併設されるとともに、その側面またはワークＷに対向する面に冷却水を放出するための孔が複数形成され、冷却水を放出することができるように構成されることとすることができる。

さらに、本実施形態に係る熱処理装置１００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（図４参照）。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。

本実施形態に係る熱処理装置１００は、加熱コイル２１と冷却水放出部２３とによって、ワークＷの昇温および冷却を行った後、冷却装置２６により更に冷却を行い、例えば焼入れなどの熱処理加工をワークＷに対して行うことができるようになっている。

熱処理加工部２０は、図１に示すように、テーブル１１に対して相対的に旋回移動が可能な旋回アーム３０によって保持されるように構成される。

旋回アーム３０は、図１に示すように、旋回アーム３０の上側を構成する上側アーム３１と、旋回アーム３０の下側を構成する下側アーム３３と、上側アーム３１と下側アーム３３とをつなぐ垂直アーム３２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。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。

旋回アーム３０が有する下側アーム３３の上には、後述するトランス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の周面の全周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。

下側アーム３３は、図２の分図（ｂ）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設置される。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、図１にて示されるように、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の上方には、トランス支持部４３が設置される。トランス支持部４３は、トランス４１を支持するためのものである。

トランス支持部４３上に設置されるトランス４１には、不図示の電源から電力が供給される。図１および図２に示すように、トランス４１には、加熱コイル２１を取り付けるための加熱コイル取付部２７を介して加熱コイル２１が設置される。そして、トランス４１は、加熱コイル２１に流れる電流を調整することができるようになっている。

また、本実施形態に係る熱処理装置１００は、図１に示すように、熱処理加工部２０が隣り合う熱処理加工部２０と協働してワークＷの周面を継ぎ目なく一様に熱処理加工することができるように、２個の熱処理加工部２０を旋回アーム３０に対して移動可能とする熱処理加工部移動機構５０を備えて構成される。

以上、本実施形態に係る熱処理装置１００の全体構成について、説明した。次に、本実施形態に係る熱処理加工部移動機構５０について、図１〜図７を用いて、説明する。ここで、図３は、本実施形態に係る熱処理加工部移動機構の拡大図である。また、図４は、本実施形態に係る熱処理装置の基本的な動作例を示す概略図であり、図中の分図（ａ）が焼入れを開始する位置（焼始め）の状態を示す概略図であり、図中の分図（ｂ）が焼始めと焼入れを終了する位置（焼終り）との間の状態を示す概略図であり、図中の分図（ｃ）および分図（ｄ）が焼終りの状態を示す概略図である。そして、図５は、従来の熱処理装置の加熱コイルおよびトランスを示す概略図である。また、図６は、本実施形態に係る周方向移動機構を示す概略図であり、図中の分図（ａ）は、本実施形態に係る周方向移動機構の断面図であり、図中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る周方向移動機構の斜視図である。さらに、図７は、本実施形態に係る加熱コイルおよびトランスの周方向の移動を説明するための概略図である。なお、図５において、実線で示すトランス４１ａ，４１ｂ上に実線で示す旋回アーム３０ａ’，３０ｂ’が現されているとともに破線で示すトランス４１ａ，４１ｂ上に破線で示す旋回アーム３０ａ’’，３０ｂ’’が現されているが、これは説明の便宜のためのものであり、実際には、旋回アーム３０の上方にトランス４１が設置されている。

熱処理加工部移動機構５０は、熱処理加工部２０が隣り合う熱処理加工部２０と互いに隙間なく隣接可能となるように熱処理加工部２０を移動可能とするものである。本実施形態に係る熱処理加工部移動機構５０は、熱処理加工部２０をワークＷの径方向に移動可能とする径方向移動機構５１と、熱処理加工部２０をワークＷの周方向に移動可能とする周方向移動機構５２と、から構成される。

本実施形態に係る径方向移動機構５１は、図３に示すように、運動案内装置を用いることができ、例えば、リニアガイドの軌道部材としての軌道レール４５と、リニアガイドの移動部材としての移動ブロック４７とから構成される。そして、軌道レール４５および移動ブロック４７は、上述したトランス支持部４３の下部に組み込まれて設置されることとすることができる。また、本実施形態に係る径方向移動機構５１は、軌道レール４５を可動側とし、移動ブロック４７を固定側として形成されている。

ここで、軌道レール４５の外面には、転動体としてのボールが転走するボール転走溝が複数条形成されている。そして、軌道レール４５と複数のボールを介して軌道レール４５のボール転走溝に対向するボール転走路を内面に複数条有する移動ブロック４７が配置される。

そして、移動ブロック４７の内側には、複数のボールが負荷を受けて転走する負荷ボール転走路が形成される。この負荷ボール転走路の両端には一対の方向転換路が形成され、さらに、一対の方向転換路をつなぐとともにボールが無負荷の状態で転走する無負荷ボール転走路が形成される。このような構成により、複数のボールが負荷ボール転走路、一対の方向転換路および無負荷ボール転走路によって構成される転動体転走路内を無限に循環することができるようになっている。

移動ブロック４７は固定設置されているので、軌道レール４５に対して軸方向に外力が加わると、複数のボールが移動ブロック４７に形成された転動体転走路内を転走することによって、軌道レール４５が、その外面に形成されたボール転走溝の形成方向に沿って案内されて移動することとなる。したがって、軌道レール４５は、軌道レール４５の軸方向、すなわち、ワークＷの径方向への直線運動が可能となる。

図３に示すように、軌道レール４５は、不図示の駆動源（例えば、電源や油圧源など）に接続されたシリンダ４６の先端に設置される。そして、不図示の駆動源からの駆動力により、シリンダ４６の内部に設置される不図示のピストンが往復運動することによって、シリンダ４６の先端部に設置された軌道レール４５は、ワークＷの径方向に移動することができるようになっている。なお、シリンダ４６は、トランス支持部４３のベースとなるとともにワークＷの径方向には移動しないトランス支持台４４に設置されており、シリンダ４６の本体部もワークＷの径方向には移動しないようになっている。

さらに、軌道レール４５を組み込んで形成されるトランス支持部４３上には、トランス４１を介して熱処理加工部２０が設置されている。したがって、移動ブロック４７を固定側として、軌道レール４５が、軌道レール４５の軸方向、すなわちワークＷの径方向に移動すると、軌道レール４５が組み込まれて形成されたトランス支持部４３上に設置される熱処理加工部２０も、ワークＷの径方向に移動することができることとなる。

すなわち、本実施形態に係る熱処理装置１００において、径方向移動機構５１によりワークＷの径方向に移動することができるのは、シリンダ４６のピストンと、シリンダ４６の先端部に設置された軌道レール４５と、トランス支持部４３のトランス支持台４４を除いた部分と、トランス支持部４３上に設置されるトランス４１や熱処理加工部２０などとなる。

このような構成により、本実施形態に係る熱処理装置１００は、種々の直径を有するワークＷに対して熱処理加工を適切に行うことができる所定の位置に熱処理加工部２０を移動させることができるようになっている。したがって、例えば、ワークＷに対して熱処理加工を開始するときに、ワークＷの直径に合わせて加熱コイル２１が適切な位置に配置されるように、径方向移動機構５１を用いることで、加熱コイル２１を含む熱処理加工部２０をワークＷの径方向に移動させることが可能となっている。

なお、図２では詳細な図示を省略したが、本実施形態では、軌道レール４５の下方に対して更にもう１つ軌道レールを配置し、２つの軌道レールを用いることで、熱処理加工部２０を移動させるように構成しても良い。このような軌道レール４５の多段配置によって、省スペースでありながらもストロークの大きい径方向移動機構５１を実現することが可能となる。そして、前述した構成の採用により、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の周面に対して所定の位置となるように、熱処理加工部２０を移動させることが可能となる。

加熱コイル２１を含む熱処理加工部２０をワークＷの径方向の好適な位置に移動させた後は、クレーン１７を用いてワークＷをテーブル１１上に載置し、クランプ機構１９によって載置されたワークＷを固定する。そして、上述したように、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ため、ワークＷの直径に合わせてテーブル１１上にワークＷを固定することができることとなる。

そして、クランプ機構１９によって固定されたワークＷの直径に合わせて、加熱コイル２１を含む熱処理加工部２０を、上述した径方向移動機構５１によって適切な位置に移動させた後、隣り合う２個の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）によってワークＷの周面に対して熱処理加工を行うこととなる

図４の分図（ａ）に示すように、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の周面に対して、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、図４の分図（ａ）に示すように、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、２個の熱処理加工部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４の分図（ｂ）に示すように、焼始めと焼終り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４の分図（ｂ）に示された熱処理装置１００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、２個の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、図４の分図（ｃ）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。

ここで、焼終りにおいて、２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）は、互いに隙間なく隣接することが好適である。２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）が互いに隙間なく隣接することができないと、焼終りにおいて、ワークＷの昇温が適切に行えなかったり、熱処理加工においてつなぎ目のないワークＷを得ることが難しかったりするためである。

焼終りにおいて、２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）を互いに隙間なく隣接可能とするためには、図５に示すように、種々の直径を有するワークＷに応じて２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）の形状を変更しなければならない。

ここで、図５に示すように、２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）および２個のトランス４１（４１ａ，４１ｂ）の間の一点鎖線で示した中心線の軸線Ｃに対して、実線で示した最小直径のワークＷｍｉｎに応じた２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’は、破線で示した最大直径のワークＷｍａｘに応じた加熱コイル２１ａ’’，２１ｂ’’よりも距離が大きくなっている。したがって、実線で示した最小直径のワークＷｍｉｎに応じた２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’を、最大直径のワークＷｍａｘに用いた場合には、実線で示した２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’との間には隙間が生じてしまうことになる。

そこで、本実施形態に係る熱処理装置１００は、特に例えば、焼終りにおいて、２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’が互いに隙間なく隣接するように、熱処理加工部２０をワークＷの周方向に移動可能とする周方向移動機構５２を有して構成される。そして、この周方向移動機構５２によって２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’および２個のトランス４１ａ，４１ｂを周方向に移動させることができるようになっている。

なお、図５に示すように、破線で示した最大直径のワークＷｍａｘに応じた加熱コイル２１ａ’’，２１ｂ’’が、ワークＷに対して旋回移動を行い、隣り合う位置まで移動してきたときに、最初に接触が起きるのは、破線で示した２個の加熱コイル２１ａ’’，２１ｂ’’となるため、破線で示した旋回アーム３０ａ’’，３０ｂ’’との角度αは、破線で示した加熱コイル２１ａ’’，２１ｂ’’の形状によって決定されることとなる。また、実線で示した最小直径のワークＷｍｉｎに応じた２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’が、ワークＷに対して旋回移動を行い、隣り合う位置まで移動してきたときには、最初に、実線で示した紙面左側のトランス４１ａと紙面右側のトランス４１ｂとが接触することとなる。したがって、最小直径のワークＷｍｉｎの場合には、トランス４１ａ，４１ｂの厚みによって旋回アーム３０ａ’，３０ｂ’の間の角度βが決まることとなる。

そして、周方向移動機構５２には、運動案内装置を用いることができ、例えば、すべりスライドによって構成されることとすることができる。すなわち、図２の分図（ｂ）、図３および図６に示すように、周方向移動機構５２は、下側アーム３３の上面に形成されるとともにトランス支持部４３などを案内するための案内レール４８と、トランス支持部４３に含まれるトランス支持台４４の下面に形成されるとともにトランス支持部４３などを移動させるための移動レール４９とから構成される。

案内レール４８上に配置された移動レール４９は、案内レール４８上をスライドすることによって、図６の分図（ｂ）の両矢印にて示すように、ワークＷの周方向に移動することができるようになっている。

そして、この周方向移動機構５２により、例えば、図５において実線で示した最小直径のワークＷｍｉｎに応じた加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’を、最大直径のワークＷｍａｘに対しても共通して用いることができるようになる。

図７を用いてより具体的に説明すると、図７の二点鎖線にて示された２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’を互いに隙間なく隣接させるためには、２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’がその上方に設置されるトランス支持部４３の下面に設置される移動レール４９を案内レール４８に沿って移動させればよい。すなわち、周方向移動機構５２を構成する移動レール４９と案内レール４８を動作させることにより、二点鎖線にて示された２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’を、図７の両矢印にて示すようにワークＷの周方向に移動させることによって、図７の実線にて示すように２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’は互いに隙間なく隣接することができるようになる。なお、本実施形態では、移動レール４９が設置されるトランス支持台４４を含むトランス支持部４３などがワークＷの周方向に移動することとなるので、トランス支持部４３上に設置される２個のトランス４１ａ，４１ｂも、図７に示すように、ワークＷの周方向に移動し、二点鎖線で示したトランス４１ａ，４１ｂの位置から実線で示すトランス４１ａ，４１ｂの位置に移動することとなる。

そして、互いに隙間なく隣接された２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’は、ワークＷをオーステナイト化する温度以上となるように適切に加熱することができることとなる。２個の加熱コイル２１ａ’，２１ｂ’によって昇温されたワークＷは、２個の冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）によって冷却された後、図４の分図（ｄ）に示すように、２個の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）を焼終り箇所から退避させ、焼終り箇所に固定設置された冷却装置２６によって冷却され、焼終りにおけるワークＷの焼入れが一様な状態で継ぎ目なく行われることとなる。

したがって、本実施形態に係る熱処理装置１００は、種々の直径を有する環状のワークＷに対して、一様な焼入れ品質を維持しながらも経済的な焼入れを継ぎ目なく行うことができるようになっている。

以上、本実施形態に係る熱処理加工部移動機構５０について、説明した。次に、第二の実施例に係る熱処理装置１２０について、図８〜図１０を用いて、説明する。ここで、図８は、第二の実施例に係る熱処理装置の全体の構成例を示す図である。図９は、従来の加熱コイルとワークとの位置・距離を説明するための概略図であり、図１０は、第二の実施例に係る加熱コイル角度変更手段の一形態を例示する概略図である。なお、上述した実施形態と同一又は類似する構成については、同一符号を付すことで説明を省略する場合がある。

［第二実施例］
第二の実施例に係る熱処理装置１２０は、図８に示すように、環状のワークＷを載置可能なテーブル１１と、ワークＷの周面を熱処理加工するための２個の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）と、を有して構成される。

そして、２個の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、それぞれワーク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）を有して構成されることとすることができる（図４と同様）。

また、第二の実施例に係る熱処理装置１２０は、２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）と対向するワークＷの周面とが所定の距離に位置するように制御する加熱コイル角度変更手段５３を、２個の加熱コイル（２１ａ，２１ｂ）それぞれに備えている。

加熱コイル角度変更手段５３は、図１０に示すように、加熱コイル２１とワークＷを隔ててワークＷの周面に配置されるとともに加熱コイル２１をワークＷに追従させるための追従ローラ２８と、加熱コイル２１の回転軸となり加熱コイル２１を回転させることにより加熱コイル２１と対向するワークＷの周面とが所定の位置・距離に位置するように加熱コイル２１の角度を調整する加熱コイル角度調芯機構２２と、を有して構成される。

第二の実施例に係る熱処理装置１２０は、焼終りにおいて２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）が互いに隙間なく隣接することができるように、図９および図１０に示すように、加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）は、ワークＷの垂線に対して３．５°傾いた状態で配置される。

追従ローラ２８は、図８に示すように、トランス４１の上部に設置される、追従ローラ２８をワークＷに押圧させる追従ローラ押圧機構２９を介して、加熱コイル２１とワークＷを隔ててワークＷの周面（図８の場合は、ワークＷの内周面）に配置される。そして、２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）を含む２個の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）が、それぞれ旋回アーム３０（３０ａ，３０ｂ）によってワーク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うとき、追従ローラ２８（２８ａ，２８ｂ）は、それぞれに設置される追従ローラ押圧機構２９によってワークＷに押圧されながら、回転軸を中心として回転することができるようになっている。この追従ローラ２８によって、加熱コイル２１の中心部とワークＷとの距離Ａは、加熱コイル２１がワークＷの周面のどの位置でも所定の距離となるようになっている。

ところで、図９に示すように、従来の熱処理装置では、追従ローラ２８の作用によって、加熱コイル２１の中心部とワークＷとの距離Ａについては、加熱コイル２１がワークＷの周面のどの位置でも所定の距離となっていた。しかしながら、加熱コイル２１の移動方向の先端部とワークＷとの距離Ｂは、加熱コイル２１が移動するに従って変化するものとなっていた。すなわち、距離Ｂは、ワークＷに対する加熱コイル２１の位置によって異なる値をとるようになっていた。かかる現象発生の原因としては、追従ローラ２８については、ワークＷの周面を押圧しながらワークＷの周面に沿って回転しながら移動するのに対して、加熱コイル２１については、紙面左右方向に浮動することが考えられる。

そこで、第二の実施例に係る熱処理装置１２０では、追従ローラ２８に加えて加熱コイル角度調芯機構２２を備えることにより、加熱コイル２１の中心部とワークＷとの距離Ａを一定に保持するとともに加熱コイル２１の移動方向の先端部とワークＷとの距離Ｂを所定の距離Ｂ’に保持することができるようにした（図９および図１０参照）。

すなわち、加熱コイル角度調芯機構２２は、例えば、その周りに回転軸受が配置され、図１０の両矢印にて示すように、加熱コイル角度調芯機構２２が回転することによって加熱コイル２１も回転し、加熱コイル２１の移動方向の先端部とワークＷとの距離を調整することができるようになっている。

そして、図１０に示すように、加熱コイル２１は、加熱コイル２１と対向するワークＷの周面との角度が所定の角度（第二の実施例では、３．５°）となるように加熱コイル２１を案内するための案内ローラ２５と、加熱コイル２１に案内ローラ２５を設置するための案内ローラ支持部２４とを有することとすることができる。

案内ローラ２５は、ワークＷの周面に接触し回転しながらワークＷの周面に沿って移動することができるようになっている。そして、案内ローラ２５がワークＷに当接されることによって、加熱コイル２１の角度が所定の角度（第二の実施例では、３．５°）とずれて、加熱コイル２１が紙面左方向又は右方向に傾いてしまったときには、加熱コイル角度調芯機構２２が作用し、加熱コイル角度調芯機構２２が設置される加熱コイル２１は、所定の角度（第二の実施例では、３．５°）となるようになっている。

なお、２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）に設置されるそれぞれの案内ローラ２５は、例えば、加熱コイル２１に設置される高さをそれぞれ変えることによって、隣り合う２個の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）が互いに隙間なく隣接することができるようになっている。

このような構成により、第二の実施例に係る熱処理装置１２０は、環状のワークの全周にわたって継ぎ目なく一様な焼入れを経済的に行うことができるようになっている。

以上、第二の実施例に係る熱処理装置１２０について、説明した。

なお、本実施形態に係る熱処理装置１００および第二の実施例に係る熱処理装置１２０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１１および図１２を用いて、この旋回軸受について、説明する。ここで、図１１は、旋回軸受の一部断面を含む斜視図であり、図１２は、旋回軸受の断面図である。

図１１および図１２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のそれぞれには、略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１１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には、その内周に略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も略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。

なお、本実施形態に係る熱処理装置１００によれば、旋回軸受の内輪５６のように、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から構成されるものばかりでなく、断面視略台形状をした環状のワークＷを上下に配置して構成される旋回軸受の外輪５５についても、熱処理加工を行うことが可能である。

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１００および第二の実施例に係る熱処理装置１２０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、放冷したり、冷却水放出部２３によって徐々に冷却したりすることができる。

また、本実施形態に係る熱処理装置１００では、ワークＷをテーブル１１上に固定し、熱処理加工部移動機構５０によってワークＷの直径に合わせて熱処理加工部２０を径方向に移動させた後、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４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、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。

さらに例えば、第二の実施例に係る熱処理装置１２０は、加熱コイル角度調芯機構２２を不図示のモータと接続させ、加熱コイル２１と対向するワークＷの周面との角度を測定する不図示の角度センサを設置することとすることもできる。角度センサによって測定された加熱コイル２１と対向するワークＷの周面との角度が、所定の角度（第二の実施例では、３．５°）からずれてしまった場合には、不図示のモータにより加熱コイル角度調芯機構２２を、加熱コイル２１が所定の角度（第二の実施例では、３．５°）となるように回転させる。そして、加熱コイル角度調芯機構２２の回転にともなって、加熱コイル角度調芯機構２２が設置された加熱コイル２１も回転することとなる。したがって、加熱コイル２１は、所定の角度（第二の実施例では、３．５°）を保持することができるようになる。なお、この角度センサについては、距離センサとすることも可能である。

また例えば、第二の実施例に係る熱処理装置１２０は、案内ローラ２５に替えて、加熱コイル２１の紙面左右方向に隣接して設置される樹脂製の案内板を備えることとしても良い。案内板は、上述した案内ローラ２５と同様に、ワークＷの周面に接触しながらワークＷの周面に沿って移動することができるようになっている。そして、案内板がワークＷに当接されることによって、加熱コイル２１の角度が所定の角度（第二の実施例では、３．５°）とずれて、加熱コイル２１が紙面左方向又は右方向に傾いてしまったときには、加熱コイル角度調芯機構２２が回転し、加熱コイル角度調芯機構２２が設置される加熱コイル２１の角度を調整することができることになる。

さらに、本実施形態に係る熱処理装置１００および第二の実施例に係る熱処理装置１２０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。

本実施形態に係る熱処理装置１００は、下側アーム３３上に熱処理加工部移動機構５０を設置し、旋回アーム３０を環状のワークＷに対して径方向および周方向に移動可能としているが、例えば、上側アーム３１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。

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。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。

１００，１２０ 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、２２ 加熱コイル角度調芯機構、２３ 冷却水放出部、２４ 案内ローラ支持部、２５ 案内ローラ、２６ 冷却装置、２７ 加熱コイル取付部、２８ 追従ローラ、２９ 追従ローラ押圧機構、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、４４ トランス支持台、４５ 軌道レール、４６ シリンダ、４７ 移動ブロック、４８ 案内レール、４９ 移動レール、５０ 熱処理加工部移動機構、５１ 径方向移動機構、５２ 周方向移動機構、５３ 加熱コイル角度変更手段、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、Ａ 距離、Ｂ，Ｂ’ 先端部の距離、Ｃ 軸線、Ｐ 回転中心線、Ｐ１，Ｐ２ 旋回中心線、Ｗ ワーク。

Claims (2)

1. 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偶数個の熱処理加工部と、
   前記熱処理加工部に電力を供給するトランスと、
   前記トランスを支持するためのトランス支持部と、
   を備え、
   前記偶数個の熱処理加工部が、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、
   前記熱処理加工部が隣り合う前記熱処理加工部と協働して前記ワークの周面を継ぎ目なく一様に熱処理加工することができるように、前記偶数個の熱処理加工部を移動可能とする熱処理加工部移動機構を備え、
   前記熱処理加工部移動機構は、
   前記熱処理加工部を前記ワークの径方向に移動可能とする径方向移動機構と、
   前記熱処理加工部を前記ワークの周方向に移動可能とする周方向移動機構と、
   を備え、
   前記径方向移動機構はリニアガイドであるとともに、前記周方向移動機構はすべりスライドであり、
   前記径方向移動機構は、
   軌道部材としての軌道レールと、
   前記軌道部材に複数の転動体を介して相対移動可能に配置される移動部材としての移動ブロックと、
   を備えて前記トランス支持部の下部に組み込まれて設置され、
   前記周方向移動機構は、
   前記トランス支持部を案内するための案内レールと、
   前記トランス支持部を移動させるための移動レールと、
   を備えて前記トランス支持部の下面に形成され、
   前記ワークの熱処理加工を開始するときには前記径方向移動機構によって隣り合う前記熱処理加工部が前記ワークの周面に配置可能となり、隣り合って配置された前記熱処理加工部が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前記ワークに熱処理加工を施し、さらに、前記熱処理加工部が前記熱処理加工部と隣り合う位置まで移動してきたときには前記周方向移動機構によって隣り合う前記熱処理加工部が互いに隙間なく配置され、多様な直径を有する前記ワークを熱処理加工することができるとともに当該ワークの周面を一様に熱処理加工することができることを特徴とする熱処理装置。
2. 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偶数個の熱処理加工部と、
   を備え、
   前記偶数個の熱処理加工部が、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、
   前記熱処理加工部は、前記ワークの周面を加熱するための加熱コイルを備え、さらに、
   前記加熱コイルと対向する前記ワークの周面とが所定の距離に位置するように制御する加熱コイル角度変更手段を備え、
   前記加熱コイル角度変更手段は、
   前記加熱コイルと前記ワークを隔てて当該ワークの周面に配置されるとともに前記加熱コイルを前記ワークに追従させるための追従ローラと、
   前記加熱コイルと対向する前記ワークの周面との角度が所定の角度となるように当該加熱コイルを案内するための案内ローラと、
   前記加熱コイルに前記案内ローラを設置するための案内ローラ支持部と、
   前記加熱コイルの回転軸となり当該加熱コイルを回転させることにより当該加熱コイルと対向する前記ワークの周面とが所定の距離に位置するように前記加熱コイルの角度を調整する加熱コイル角度調芯機構と、
   を有することを特徴とする熱処理装置。

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