(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルテンサイト変態膨張を伴う環状ワークの熱処理時の形状を矯正する熱処理変形矯正装置であって、
前記環状ワークを、矯正治具の円筒形状に形成した矯正空間に収容し、
前記矯正空間を画成する前記矯正治具の内壁に、前記環状ワークの外周面に当接して真円度を矯正する真円度矯正面と、前記環状ワークの端面に当接して平面度を矯正する平面度矯正面とが形成されており、
熱処理が終了した際に前記矯正空間に収容されている前記環状ワークを前記矯正空間の下部に設けた開口部から外部に押し出すノックアウト治具を備え、
前記矯正治具は、内周面を前記真円度矯正面とした前記矯正空間と前記ノックアウト治具を収容した治具空間とを連続して形成し、前記矯正空間と前記治具空間との間の前記内壁全域に、径方向内方に突出した矯正突起部を周方向に所定間隔をあけて複数形成し、これら複数の矯正突起部の前記矯正空間を向く面を前記平面矯正面とし、前記ノックアウト治具は、治具本体の周方向に所定の間隔をあけて突出した複数の押し出し突起部が、前記複数の矯正突起部の間に設けた凹部にそれぞれ入り込んで前記環状ワークの前記端面に当接する構造とし、前記ノックアウト治具が前記矯正空間側に移動すると、前記複数の押し出し突起部が前記環状ワークの前記端面に、前記開口部に向かう押圧力を作用するようにしたことを特徴とする環状ワークの熱処理変形矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状ワークの熱処理時の形状を矯正する熱処理変形矯正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に鋼製の環状ワークは、熱処理時にマルテンサイト変態膨張を伴うので、真円度や平面度が低下しやすい。真円度や平面度が低下した環状ワークは、研磨作業による取り代が必要なので、コストアップに繋がるおそれがある。
従来から環状ワークの熱処理矯正装置の提案がいくつかなされており、例えば特許文献１は、焼入れ時の環状ワークの内径及び外径を拘束することで、環状ワークの外径矯正を行って真円度を向上させている。また、例えば特許文献２は、焼入れ時の環状ワークを軸方向から拘束することで、環状ワークの軸方向の反りを矯正して平面度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５８６８８８号
【特許文献２】特開２００９−１９７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の熱処理矯正装置で形成した環状ワークは、真円度が向上するものの、軸方向の反りが発生しやすく、平面度を向上させるための研磨作業を必要とする。
また、特許文献２の熱処理矯正装置で形成した環状ワークは、平面度が向上するものの、真円度が低下しやすく、真円度を向上させるための研磨作業を必要とする。
このように、特許文献１，２の熱処理矯正装置は、環状ワークの真円度及び平面度を向上させて矯正することができず、研磨作業が必要となるのでコストアップを解消することができない。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、熱処理時の環状ワークを真円度及び平面度を向上させて矯正することができ、研磨作業による取り代を削減してコストダウンを図ることができる環状ワークの熱処理変形矯正装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る環状ワークの熱処理変形矯正装置は、マルテンサイト変態膨張を伴う環状ワークの熱処理時の形状を矯正する熱処理変形矯正装置であって、前記環状ワークを、矯正治具の円筒形状に形成した矯正空間に収容し、前記矯正空間を画成する前記矯正治具の内壁に、前記環状ワークの外周面に当接して真円度を矯正する真円度矯正面と、前記環状ワークの端面に当接して平面度を矯正する平面度矯正面とが形成されており、熱処理が終了した際に前記矯正空間に収容されている前記環状ワークを前記矯正空間の下部に設けた開口部から外部に押し出すノックアウト治具を備え、前記矯正治具は、内周面を前記真円度矯正面とした前記矯正空間と前記ノックアウト治具を収容した治具空間とを連続して形成し、前記矯正空間と前記治具空間との間の前記内壁全域に、径方向内方に突出した矯正突起部を周方向に所定間隔をあけて複数形成し、これら複数の矯正突起部の前記矯正空間を向く面を前記平面矯正面とし、前記ノックアウト治具は、治具本体の周方向に所定の間隔をあけて突出した複数の押し出し突起部が、前記複数の矯正突起部の間に設けた凹部にそれぞれ入り込んで前記環状ワークの前記端面に当接する構造とし、前記ノックアウト治具が前記矯正空間側に移動すると、前記複数の押し出し突起部が前記環状ワークの前記端面に、前記開口部に向かう押圧力を作用するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る環状ワークの熱処理変形矯正装置によれば、矯正治具の真円度矯正面が、熱処理時の環状ワークの外周面に当接して矯正することで、環状ワークの外形状を真円形状として真円度を向上させる。また、矯正治具の平面度矯正面が、熱処理時の環状ワークの端面に当接して矯正することで、環状ワークの軸方向の反りを減少させて平面度を向上させる。したがって、本発明によると、熱処理時の環状ワークを、真円度及び平面度を向上させて矯正することができるので、熱処理後の研磨作業による取り代を削減し、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る環状ワークの熱処理変形矯正装置の第１実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】環状ワークの変形矯正を行なっている熱処理変形矯正装置を示す断面図である。
【図３】本発明の熱処理変形矯正装置を構成する矯正治具を平面視で示した図である。
【図４】図３と異なる形状の矯正治具を平面視で示した図である。
【図５】本発明に係る環状ワークの熱処理変形矯正装置の第１実施形態を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、熱処理時の環状ワーク１の矯正を行なう第１実施形態の熱処理変形矯正装置２を分解して示した図であり、図２は、熱処理変形矯正装置２が、熱処理時の環状ワーク１を矯正している状態を示すものである。
【００１１】
環状ワーク１は鋼製の環状部材であり、図２に示すように、軸方向の一端側に、径方向外方に突出した拡径環状部３が形成されている。そして、拡径環状部３の径方向外方を向く外周面が、環状ワーク１の被矯正外周面３ａとされ、拡径環状部３を形成した一端側の環状ワーク１の端面が、環状ワーク１の被矯正端面３ｂとされている。
熱処理変形矯正装置２は、図１に示すように、矯正治具４と、センター出し治具５と、ノックアウト治具６とで構成されている。
【００１２】
矯正治具４は、図１に示すように、軸方向一端側に環状ワーク１を収容する円筒形状の第１空間７が設けられ、軸方向他端側にセンター出し治具５及びノックアウト治具６を収容する円筒形状の第２空間８が設けられているとともに、第１空間７及び第２空間８の間の内周全域に、径方向内方に突出する複数の矯正突起部９が形成されている。
第１空間７を設けた矯正治具４の軸方向一端側には、図２に示すように、真円形状の内周面１０が形成されており、この内周面１０には、焼入れ時に膨張する環状ワーク１の被矯正外周面３ａが当接する。以下、矯正治具４の内周面１０を真円度矯正面１０と称する。
【００１３】
複数の矯正突起部９は、図３に示すように、周方向に所定の長さ（角度α１）で延在し、隣接する矯正突起部９，９同士の間に所定の間隔（角度β１）の凹部１６を設けて全周に渡って形成されている。
これら矯正突起部９の下面１１には、焼入れ時に膨張する環状ワーク１の被矯正端面３ｂが当接する。以下、矯正突起部９の下面１１を平面度矯正面１１と称する。
【００１４】
センター出し治具５は、図１に示すように、第１空間７に収容した環状ワーク１内に配置可能な大きさの多角柱形状に形成した大径部１２と、大径部１２の一端から同軸に突出する軸部１３とを備えている。
ノックアウト治具６は、図１に示すように、多角柱形状の治具本体１５の外周から複数の押し出し突起部１４が突出しているとともに、軸心位置に、センター出し治具５の軸部１３が挿通可能な挿通孔１７が形成されている。
【００１５】
そして、矯正治具４の第１空間７に環状ワーク１を収容し、センター出し治具５の大径部１２を環状ワーク１内に配置し、センター出し治具５の軸部１３に挿通孔１７を挿通してノックアウト治具６を配置したときに、複数の押し出し突起部１４は、矯正治具４の各矯正突起部９の間の凹部１６に入り込み、各押し出し突起部１４の下面が、環状ワーク１の被矯正端面３ｂに当接するようになっている。
なお、本発明の環状ワークの外周面が、被矯正外周面３ａに対応し、本発明の環状ワークの端面が被矯正端面３ｂに対応し、本発明の矯正空間が、第１空間７に対応し、本発明の治具空間が、第２空間８に対応している。
【００１６】
次に、本実施形態の熱処理変形矯正装置２を使用した環状ワーク１の熱処理矯正手順と、熱処理後に熱処理変形矯正装置２から環状ワーク１を排出する動作について、図２を参照しながら説明する。
先ず、第１空間７に環状ワーク１を収容した状態で矯正治具４を基台（不図示））に載置する。この際、第１空間７に収容された環状ワーク１の被矯正外周面３ａが、矯正治具４の真円形状の真円度矯正面１０に対向し、環状ワーク１の被矯正端面３ｂが、矯正治具４の複数の矯正突起部９の平面度矯正面１１に対向する。
【００１７】
次いで、第１空間７に収容された環状ワーク１内に大径部１２が位置するように、センター出し治具５を第２空間８側から矯正治具４内に配置する。環状ワーク１内に位置した大径部１２は、環状ワーク１が径方向に移動するのを規制する。
次いで、センター出し治具５の軸部１３に挿通孔１５を挿通してノックアウト治具６を第２空間８に配置する。この際、ノックアウト治具６の複数の押し出し突起部１４が、矯正治具４の矯正突起部９の間の凹部１６に入り込み、各押し出し突起部１４の下面が、環状ワーク１の被矯正端面３ｂに当接する。
【００１８】
次いで、図示しない加熱手段により、熱処理変形矯正装置２に収容された環状ワーク１に対して所定時間の間加熱工程を行う。
次いで、図示しない冷却手段により、熱処理変形矯正装置２に収容された環状ワーク１に対して所定時間の間冷却工程を行なうことで、環状ワーク１の焼入れを行なう。
一方、熱処理後の環状ワーク１は、マルテンサイト変態膨張により、被矯正外周面３ａ及び矯正治具４の真円度矯正面１０が張り付き、環状ワーク１の被矯正端面３ｂ及び矯正治具４の複数の矯正突起部９の平面度矯正面１１が張り付いた状態となる。
【００１９】
この際には、先ず、矯正治具４を基台に対して上方位置に移動する。次いで、ノックアウト治具６に衝撃を与えて、ノックアウト治具６を、矯正軸４内の第１空間７側に移動させる。
ノックアウト治具６が第１空間７側に移動すると、ノックアウト治具６の複数の押し出し突起部１４が環状ワーク１の被矯正端面３ｂに押圧力を作用し、この押圧力の作用によって被矯正外周面３ａ及び真円度矯正面１０が離れ、被矯正端面３ｂ及び平面度矯正面１１が離れるので、第１空間７に収容されていた環状ワーク１は、第１空間７の下部に設けた開口部７ａから外部（基台上）に押し出される。
【００２０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の熱処理変形矯正装置２は、矯正治具４の真円形状の真円度矯正面１０が、熱処理時の環状ワーク１の被矯正外周面３ａに当接して矯正することで、環状ワーク１の外形状を真円形状として真円度を向上させる。また、矯正治具４の複数の矯正突起部９の平面度矯正面１１が、熱処理時の環状ワーク１の被矯正端面３ｂの全周に間欠的に当接して矯正することで、環状ワーク１の軸方向の反りを減少させて平面度を向上させる。このように、本実施形態の熱処理変形矯正装置２は、熱処理時の環状ワーク１を、真円度及び平面度を向上させて矯正することができるので、熱処理後の研磨作業による取り代を削減し、コストダウンを図ることができる。
【００２１】
また、真円度矯正面１０及び平面度矯正面１１は矯正治具４に一体に形成されているので、熱処理変形矯正装置２の部品点数を少なくすることができ、熱処理変形矯正装置２の製作コストの低減化を図ることができる。
また、熱処理後の環状ワーク１は、マルテンサイト変態膨張により、被矯正外周面３ａが矯正治具４の真円度矯正面１０に張り付き、被矯正端面３ｂが矯正治具４の複数の矯正突起部９の平面度矯正面１１に張り付いた状態となるが、ノックアウト治具６を、環状ワーク１を収容している第１空間７側に移動させるだけで、ノックアウト治具６の複数の押し出し突起部１４が環状ワーク１の被矯正端面３ｂに押圧力を作用し、この押圧力によって被矯正外周面３ａ及び真円度矯正面１０が切り離され、被矯正端面３ｂ及び平面度矯正面１１が切り離されるので、熱処理後の環状ワーク１を矯正治具４から簡単に押し出すことができる。
【００２２】
また、ノックアウト治具６の複数の押し出し突起部１４は、矯正治具４の隣接する矯正突起部９，９同士の間に設けた凹部１６に入り込みながら環状ワーク１の被矯正端面３ｂに当接し、矯正突起部９に干渉せずに環状ワーク１に押し出し力を作用して矯正治具４から排出することから、環状ワーク１の押し出し機構の簡便化を図ることができる。
ここで、ノックアウト治具６の押し出し突起部１４が環状ワーク１の被矯正端面３ｂに当接する面積は、マルテンサイト変態膨張で矯正治具４に張り付いた環状ワーク１を矯正治具４から排出するため必要な押し出し力に十分に耐え得る強度を有した面積に設定されている。
【００２３】
また、図３で示した周方向に所定の長さ（角度α１）で延在している複数の矯正突起部９は、環状ワーク１の被矯正端面３ｂの平面視の全面積に対して約５０％の面積で当接して矯正するように設計されているが、例えば図４に示すように、図３で示した矯正突起部９より周方向の長さが長い矯正突起部１７（角度α２，α３：α１＜α２＜α３）とし、隣接する矯正突起部１７，１７同士の間の凹部１８を、図３で示した凹部１６より短い周方向の間隔（角度β２：β２＜β１）とし、環状ワーク１の被矯正端面３ｂの平面視の全面積に対して約７０％の面積で当接して矯正するように設計すると、熱処理時の環状ワーク１の平面度をさらに向上させることができる。
【００２４】
次に、図５は、第２実施形態の熱処理変形矯正装置を示すものである。
図１から図４で示した第１実施形態の熱処理変形矯正装置２は、真円度矯正面１０及び平面度矯正面１１を一体型の矯正治具４で形成しているが、本実施形態の熱処理変形矯正装置は、独立して駆動する真円度矯正部２０及び平面度矯正部２１を有する矯正治具２２を備えている。なお、本実施形態の矯正治具２２には、第１実施形態で示したセンター出し治具５及びノックアウト治具６が収容されているものとする。
【００２５】
真円度矯正部２０は環状部材であり、昇降駆動装置（不図示）の動作により環状ワーク２３を載置した基台２４に向けて昇降自在に配置されている。この真円度矯正部２０の内周面が真円度矯正面２０ａとされており、焼入れ時に膨張する環状ワーク２３の被矯正外周面２３ａが当接して矯正されるようになっている。
また、平面度矯正部２１は、真円度矯正部２０を昇降させる昇降駆動装置とは異なる昇降駆動装置（不図示）の動作により基台２４に向けて昇降自在に配置されている。平面度矯正部２１には平面度矯正面２１ａが設けられており、この平面度矯正面２１ａに、焼入れ時に膨張する環状ワーク２３の被矯正端面２３ｂが当接して矯正されるようになっている。
【００２６】
本実施形態の熱処理変形矯正装置によると、真円度矯正部２０の真円度矯正面２０ａが、熱処理時の環状ワーク２３の被矯正外周面２３ａに当接して矯正することで、環状ワーク２３の外形状を真円形状として真円度を向上させる。また、平面度矯正部２１の平面度矯正面２１ａが、熱処理時の環状ワーク２３の被矯正端面２３ｂに当接して矯正することで、環状ワーク１の軸方向の反りを減少させて平面度を向上させる。このように、本実施形態は、熱処理時の環状ワーク２３を、真円度及び平面度を向上させて矯正することができるので、熱処理後の研磨作業による取り代を削減し、コストダウンを図ることができる。
【００２７】
また、本実施形態の熱処理変形矯正装置は、真円度矯正部２０及び平面度矯正部２１が独立して駆動することで、環状ワーク２３の真円度矯正、平面度矯正のタイミングを任意に設定することができるとともに、平面度矯正部２１を真円度矯正部２０に対して軸方向に位置調整することで、他の形状の矯正治具に変更せず、幅寸法の異なる複数種類の環状ワーク２３の真円度矯正及び平面度矯正を行なうことができる。
【実施例】
【００２８】
表１は、本発明に係る熱処理変形矯正装置で熱処理を行った環状ワーク（外径矯正＋平面矯正と記載）の真円度、そり（軸方向の反り）の変化と、従来方法で矯正を行った環状ワーク（外径矯正のみ、平面矯正のみと記載）の真円度、そりの変化とを比較した実験結果である。なお、実験を行なった環状ワークの外径寸法（拡径環状部３の最外径）は８０mmであり、内径寸法は６８mmであり、幅寸法は１３mmである。
【００２９】
【表１】
0005589710.tif 000002
【００３０】
この表１の実験結果から明らかなように、本発明に係る熱処理変形矯正装置で熱処理矯正を行った環状リングは、真円度が５１μmとなり、そりが７５μmとなり、真円度及び平面度が向上した矯正となる。これに対して、外径矯正のみの従来の方法で熱処理矯正を行った環状リングは、真円度は向上するものの（６２μm）、平面度が低下してしまう（そりが２００μm）。また、平面矯正のみの従来の方法で熱処理矯正を行った環状リングは、そりが向上するものの（６８μm）、真円度が低下してしまう（真円度が１６４μm）。
【符号の説明】
【００３１】
１…環状ワーク、２…熱処理変形矯正装置、３…拡径環状部、３ａ…被矯正外周面、３ｂ…被矯正端面、４…矯正治具、５…センター出し治具、６…ノックアウト治具、７…第１空間、７ａ…開口部、８…第２空間、９…矯正突起部、１０…真円度矯正面、１１…平面度矯正面、１２…大径部、１３…軸部、１４…押し出し突起部、１５…治具本体、１６…凹部、１７…挿通孔、２０…真円度矯正部、２１…平面度矯正部、２２…矯正治具、２３…環状ワーク、２３ａ…被矯正外周面、２３ｂ…被矯正端面、２４…基台
【図１】
0005589710.tif 000003
【図２】
0005589710.tif 000004
【図３】
0005589710.tif 000005
【図４】
0005589710.tif 000006
【図５】
0005589710.tif 000007