(57)【要約】【課題】積層する熱処理治具同士が互いに容易に嵌め合うことのできる多段式熱処理治具の提供。【解決手段】多段式熱処理治具（１０）は、被熱処理体（Ｗ１）を支持する支持部（１ａ）と、支持部（１ｂ）の中心又はその近傍に位置する孔部（１ｂ）とを備える受け部（１）と、受け部（１）の上側に配置される上側リング（３）と、受け部（１）の下側に配置される下側リング（４）と、受け部（１）の孔部（１ｂ）と、上側リング（３）と、下側リング（４）とを挿し通す円柱軸部（２）と、を備える。円柱軸部（２）は、上側リング（３）の上側に配置される上側フランジ部（２ｂ）と、下側リング（３）の下側に配置される下側フランジ部（２ｃ）と、を備える。上側フランジ部（２ｂ）及び下側フランジ部（２ｃ）は、上側リング（３）と、下側リング（４）とから一定のクリアランス（Ｃ１、Ｃ２）を有するように設けられる。【選択図】図４
2018070984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔部を有する被熱処理体を熱処理するために用いられる多段式熱処理治具であって、
前記被熱処理体を支持する支持部と、前記支持部の中心又はその近傍に位置する孔部とを備える受け部と、
前記受け部の上側に配置される上側リングと、
前記受け部の下側に配置される下側リングと、
前記受け部の前記孔部と、前記上側リングと、前記下側リングとを挿し通す円柱軸部と、を備え、
前記円柱軸部は、前記上側リングの上側に配置される上側フランジ部と、前記下側リングの下側に配置される下側フランジ部と、を備え、
前記上側フランジ部及び前記下側フランジ部は、前記上側リングと、前記下側リングとから一定のクリアランスを有するように設けられる、
多段式熱処理治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多段式熱処理治具に関し、特に孔部を有する被熱処理物を熱処理するために用いられる多段式熱処理治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される熱処理治具は、ホルダーと、支持部材と、ロック部材とを備え、これらの間には、熱処理により生ずる熱膨張の差を吸収するクリアランスが確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱処理治具には、複数段積層して使用される多段式熱処理治具が有る。このような多段熱処理治具を用いて、熱処理を繰り返すと、熱処理治具に膨張や反りなどの変形が生じてしまうことがある。このような変形が生じた熱処理治具に、別の熱処理治具を積層しようとしても、これら熱処理治具同士が互いに嵌め合うことが困難になることがであった。
【０００５】
本発明に係る多段熱処理治具は、積層する熱処理治具同士が互いに容易に嵌め合うことのできるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る多段式熱処理治具は、
孔部を有する被熱処理体を熱処理するために用いられる多段式熱処理治具であって、
前記被熱処理体を支持する支持部と、前記支持部の中心又はその近傍に位置する孔部とを備える受け部と、
前記受け部の上側に配置される上側リングと、
前記受け部の下側に配置される下側リングと、
前記受け部の前記孔部と、前記上側リングと、前記下側リングとを挿し通す円柱軸部と、を備え、
前記円柱軸部は、前記上側リングの上側に配置される上側フランジ部と、前記下側リングの下側に配置される下側フランジ部と、を備え、
前記上側フランジ部及び前記下側フランジ部は、前記上側リングと、前記下側リングとから一定のクリアランスを有するように設けられる。
このような構成によれば、加熱冷却によって多段式熱処理治具の各構成要素が変形しても、これらの変形を吸収することができる。したがって、熱処理に繰り返し使用しても、積層する熱処理治具同士が互いに容易に嵌め合うことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る多段式熱処理治具は、積層する熱処理治具同士が互いに容易に嵌め合うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る多段式熱処理治具を示す一部切取断面図である。
【図２】実施の形態１に係る多段式熱処理治具の上面図である。
【図３】被熱処理体の一具体例を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る多段式熱処理治具の要部を示す一部切取断面図である。
【図５】実施の形態１に係る多段式熱処理治具の要部を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る多段式熱処理治具の使用方法の一具体例を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る多段式熱処理治具の使用方法の一具体例を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る多段式熱処理治具の使用方法の一具体例を示す図である。
【図９】実施例の治具処理回数を示すグラフである。
【図１０】実施例の治具組立時間を示すグラフである。
【図１１】実施例の治具重量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１０】
（実施の形態１）
図１〜図５を参照して、実施の形態１に係る多段式熱処理治具について説明する。図１は、実施の形態１に係る多段式熱処理治具を示す一部切取断面図である。図２は、実施の形態１に係る多段式熱処理治具の上面図である。図３は、被熱処理体の一具体例を示す斜視図である。図４は、実施の形態１に係る多段式熱処理治具の要部を示す一部切取断面図である。図５は、実施の形態１に係る多段式熱処理治具の要部を示す図である。なお、図４及び図５では、分かり易くするため、円柱軸部２等のハッチングを一部省略している。
【００１１】
図１及び図２に示すように、多段式熱処理治具１０は、受け部１と、円柱軸部２と、上側リング３と、下側リング４とを備える。図１及び図２に示す多段式熱処理治具１０の一具体例は、受け部１と、円柱軸部２と、上側リング３と、下側リング４とからなる組を計８組備える。図１及び図２に示す多段式熱処理治具１０の一例において、受け部１と、円柱軸部２と、上側リング３と、下側リング４とからなる組は、長手方向（ここでは、Ｘ軸方向）に２行、短手方向（ここでは、Ｙ軸方向）に４列、計８組配置されている。これら８組は、フレーム５を介して、互いに接続されている。
【００１２】
なお、本明細書では、「上側」「下側」等の「上」「下」を用いて、多段式熱処理治具１０内の各構成要素の位置や方向を説明するが、便宜的に、積層した多段式熱処理治具１０の最上段側へ向かう方向を「上」とし、最下段側に向かう方向を「下」とした。
【００１３】
図３に示すように、被熱処理体Ｗ１は、本体Ｗ１ａと、本体Ｗ１ａの中心又はその近傍に位置する孔部Ｗ１ｂとを備える。孔部Ｗ１ｂは、本体Ｗ１ａを貫通している。本体Ｗ１ａは、熱処理を施すことによって所望の機械的性質を有する材料、例えば、金属材料からなる。図３に示す被熱処理体Ｗ１の本体Ｗ１ａの一具体例は、本体Ｗ１ａの中心又はその近傍から３方向に延びる板状体である。被熱処理体Ｗ１を熱処理することによって、車両などに搭載される各種機械部品を形成することができる。
【００１４】
図４及び図５に示すように、受け部１は、支持部１ａと、支持部１ａの中心又はその近傍に位置する孔部１ｂとを備える。孔部１ｂは、支持部１ａを貫通している。支持部１ａは、被熱処理体Ｗ１を支持することのできる形状を有すればよく、例えば、平坦な形状を有する部位を備える。
【００１５】
円柱軸部２は、軸本体２ａと、上側フランジ部２ｂと、下側フランジ部２ｃと、突出部２ｄと、突出部受け部２ｅとを備える。軸本体２ａは、棒状体であり、受け部１の孔部１ｂを挿し通されている。上側フランジ部２ｂと下側フランジ部２ｃとは、軸本体２ａから、軸本体２ａの径方向（ここでは、ＸＹ平面に沿う方向）に突き出る形状を有する。突出部２ｄは、軸本体２ａの上側先端から軸本体２ａの軸方向（ここでは、Ｚ軸プラス側）に突き出る形状を有する。突出部受け部２ｅは、軸本体２ａの下側先端面において凹む形状を有する。一方の円柱軸部２の突出部受け部２ｅに、他方の円柱軸部２の軸本体２ａの突出部２ｄを挿し込むことによって、両方の円柱軸部２同士を嵌め合わす。嵌め合わされた円柱軸部２同士が、相対的に動くことができるように、突出部受け部２ｅは突出部２ｄと遊びの有るよう嵌め合わされるとよい。
【００１６】
上側リング３は、受け部１の支持部１ａの上側に配置されている。下側リング４は、受け部１の支持部１ａの下側に配置されている。受け部１、上側リング３及び下側リング４は、円柱軸部２に挿し通されている。受け部１、上側リング３及び下側リング４の中心軸が同軸であるように、上側リング３及び下側リング４は配置されると好ましい。上側フランジ部２ｂと下側フランジ部２ｃとが、上側リング３及び下側リング４を挟むように位置しており、一定のクリアランスを有する。言い換えると、上側フランジ部２ｂと下側フランジ部２ｃとの距離は、支持部１ａ、上側リング３及び下側リング４の厚みの合計よりも長い。図５に示す一具体例では、上記したクリアランスは、上側フランジ部２ｂと上側リング３とのクリアランスＣ１と、下側フランジ部２ｃと下側リング４とのクリアランスＣ２とに相当する。
【００１７】
（使用方法の一具体例）
次に、図６〜図８を参照して、多段式熱処理治具１０の使用方法の一具体例について説明する。図６〜図８は、実施の形態１に係る多段式熱処理治具の使用方法の一具体例を示す図である。なお、図７及び図８では、分かり易くするため、円柱軸部２、２０２等のハッチングを一部省略している。
【００１８】
図６に示すように、多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、積層された状態で使用される。多段式熱処理治具２１０、３１０、４１０、５１０は、多段式熱処理治具１０と全く同じ構成を有する。区別するため、多段式熱処理治具２１０、３１０、４１０、５１０の各構成要素の下二桁の番号は、多段式熱処理治具１０の対応する各構成要素と同じの番号を付した。多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、この順に、下から上に向う方向（ここでは、Ｚ軸プラス側）に積層されている。
【００１９】
図６に示す一具体例では、多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０計５段を積層し、さらに、これを円柱軸支持体３０を介してトレイ２０に載置している。多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０を載置したままトレイ２０を把持し、積層した５段の多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０を加熱処理炉の内側へ移動させることができる。多段式熱処理治具１０が積層可能な段数は、加熱処理治具として必要な機能を維持できる限り、特に制限が無い。多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、互いに嵌め合わされている。
詳細には、円柱軸支持体３０は、突出部２ｄ（図５参照）と同じ構成の突出部を備え、当該突出部は、多段式熱処理治具１０の突出部受け部２ｅに嵌め込まれる。
【００２０】
積層した多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０のうち、互いに嵌め合わされている多段式熱処理治具１０、２１０を例にとって説明する。
【００２１】
図７に示すように、多段式熱処理治具２１０を多段式熱処理治具１０に積み上げており、多段式熱処理治具１０の円柱軸部２の突出部２ｄが、多段式熱処理治具２１０の円柱軸部２０２の突出受け部２０２ｅに円柱軸部２の突出部２ｄが、所定の緩みを有するように、嵌め合わされている。そのため、円柱軸部２と円柱軸部２０２とが、積層方向に沿う軸（ここでは、Ｚ軸）から傾いたり、受け部１の主面（ここでは、ＸＹ平面）内において３６０°全方位に動くことができたりする。
【００２２】
ここで、多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０を積層したまま、熱処理を繰り返すと、多段式熱処理治具１０、２１０、３１０、４１０、５１０の構成要素である受け部１、円柱軸部２、上側リング３、下側リング４等の温度の上昇及び降下が繰り返される。これによって、受け部１、円柱軸部２、上側リング３、下側リング４等が熱膨張及び熱収縮を繰り返すため、変形する。このような変形が生じても、円柱軸部２と円柱軸部２０２とが、動くことによって、嵌め合った状態を維持するのである。
【００２３】
また、図８に示すように、円柱軸部２の突出部２ｄが、円柱軸部２０２を押し上げるように、突出受け部２０２ｅに嵌め合わさっている。円柱軸部２の軸本体２ａと、円柱軸部２０２の下側フランジ部２０２ｃと、下側リング２０４と、受け部２０１とが密着して、受け部２０１の孔部２０１ｂが塞がれる。これによって、焼入れ液が、受け部２０１の下側から、孔部２０１ｂを通過して、受け部２０１の上側へ移動することを抑制することができる。そのため、受け部２０１に支持される被熱処理体Ｗ１が、焼入れ液に過大に曝されない。したがって、この支持される被熱処理体Ｗ１の内部が過剰に硬化することを抑制することができる。また、円柱軸部２の軸本体２ａ及び突出部２ｄの長さを変更することによって、円柱軸部２の軸本体２ａと、円柱軸部２０２の下側フランジ部２０２ｃと、下側リング２０４と、受け部２０１との密着度合いを変更することができる。これによって、受け部２０１に支持される被熱処理体Ｗ１の硬化度合いを変更することができる。
【実施例】
【００２４】
次に、図９〜図１１を参照して、実施例について各項目を測定した結果について説明する。
【００２５】
実施例に係る多段式熱処理治具は、多段式熱処理治具１０と同じ構成を有する多段式熱処理治具を、計８段積層した例である。一方、比較例に係る多段式熱処理治具は、ベースと、このベースの四隅にそれぞれ配置された支え棒と、このベースの四隅に設けられた壁板とを備える。比較例に係る多段式熱処理治具は、実施例に係る多段式熱処理治具と同じ種類の材料からなる。なお、実施例に係る多段熱処理治具は、比較例に係る多段熱処理治具と比較して、熱変形を許容することができるため、その各構成要素のサイズを小さくすることができるとの予想が有る。そのため、実施例に係る多段熱処理治具は、比較例に係る多段熱処理治具と比較して、その構成要素の薄肉化を図った。
【００２６】
実施例及び比較例に係る多段式熱処理治具を用いて、熱処理を繰り返した。実施例及び比較例に係る多段式熱処理治具を積層して組み立てようとしても多段式熱処理治具同士が嵌め合うことができなくなるまで、熱処理の繰り返しを続けた。この繰り返した熱処理の回数を測定し、この測定した回数を図９に示す。また、熱変形した多段式熱処理治具の組立時間を計測し、この計測した組立時間を図１０に示す。
【００２７】
図９に示すように、実施例の治具処理回数は、約３５０回と、比較例の治具処理回数（約２００回）と比較して高く、１．７倍である。実施例は、比較例と比較して、治具として長い寿命を有する。この一因として、熱処理による変形が、実施例に係る多段式熱処理治具に生じても、実施例に係る多段式熱処理治具がこの変形を許容することができるためと考えられる。また、変形が生じても、熱処理をされる前の別体の多段式熱処理治具（新品）との組み立てが可能である。
【００２８】
図１０に示すように、実施例の治具組立時間は、約１２分と、比較例の治具組立時間約２０分と比較して短い。実施例の治具組立時間は、比較例の治具組立時間の約０．６倍であり、４０％削減された。実施例は、比較例と比較して、短い時間で組み立てることができる。この一因として、熱処理による変形が、実施例に係る多段式熱処理治具に生じても、実施例に係る多段式熱処理治具がこの変形を許容することができるため、容易に組み立てることができると考えられる。
【００２９】
図１１に示すように、実施例の治具重量［ｋｇ／８段セット］は、約９５と、比較例の治具重量［ｋｇ／８段セット］約１３５と比較して小さい。実施例の治具重量は、比較例の治具重量の約０．７倍であり、約３０％削減された。実施例は、比較例と比較して、重量が小さい。この一因として、多段熱処理治具の受け部のリブなどが薄肉であったり、円柱軸部の軸本体の径が細かったりすることが考えられる。実施例の治具重量は、比較例の治具重量よりも少ないため、実施例は、熱処理時に多段熱処理治具に与える熱エネルギーについても、比較例の約０．７倍であり、約３０％削減されると考えられる。また、実施例は、比較例と比較して、蓄熱量も低いため、冷却時間を短縮化し得る。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、２１０、３１０、４１０、５１０  多段式熱処理治具
１、２０１  受け部
１ａ  支持部                              １ｂ、２０１ｂ  孔部
２、２０２  円柱軸部
２ｂ  上側フランジ部                      ２ｃ、２０２ｃ  下側フランジ部
３  上側リング                            ４、２０４  下側リング
Ｃ１、Ｃ２  クリアランス
Ｗ１  被熱処理体                          Ｗ１ｂ  孔部
【図１】
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【図２】
2018070984.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018070984.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018070984.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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