(57)【要約】【課題】浴焼入れにより大量のワークを焼入れ処理する場合にあっても、ワークごとの焼入れ品質を均一化する。【解決手段】本発明に係る焼入れ装置１０は、冷却液１１が貯溜される貯溜槽１２と、ワーク１を保持した状態で貯溜槽１２内の冷却液１１に浸漬される浸漬用治具１３とを備える。浸漬用治具１３には、浸漬用治具１３の冷却液１１への浸漬動作を動力として、ワーク１のまわりに冷却液１１の旋回流を発生させる旋回流発生部１９が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液が貯溜される貯溜槽と、ワークを保持した状態で前記貯溜槽内の前記冷却液に浸漬される浸漬用治具とを備えた焼入れ装置において、
前記浸漬用治具には、前記浸漬用治具の前記冷却液への浸漬動作を動力として、前記ワークのまわりに前記冷却液の旋回流を発生させる旋回流発生部が設けられていることを特徴とする焼入れ装置。
【請求項２】
前記ワークはシャフト部を有する部材であって、
前記旋回流発生部は、前記シャフト部を挿入可能な貫通穴と、該貫通穴を区画形成する壁部と、該壁部に設けられ、前記貫通穴の下端から侵入した前記冷却液に、下方から上方へと向かう前記旋回流を発生させる螺旋溝とを有する請求項１に記載の焼入れ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼入れ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼入れには、冷却媒体のワークへの供給態様により、水や油などの浴中にワークを浸漬する浴焼入れ、冷却液をワークに対して噴霧状に供給するスプレー焼入れ、冷却用ガスをワークに噴射供給するガス焼入れに大別されるが、金属部品を大量に焼入れ処理する場合には、浴焼入れが用いられることが多い。
【０００３】
この種の焼入れ処理においては、一度に大量の金属部品を処理するがために、各々の部品を均質に冷却する点が課題となっており、この課題を解決するべく、種々の対策が講じられている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、油槽内に貯溜した焼入れ用の油を攪拌可能な回転体（アジテータ）を有する焼入れ装置、及びこのアジテータの回転速度を焼入れ時に調整することで、ワークの均質な焼入れを行うための方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０９８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、特許文献１に記載の焼入れ装置は、油槽内の油をアジテータにより攪拌することで、油槽内の焼入れ油を均一な温度にすることを狙ったものである。しかしながら、アジテータの如き攪拌手段では、油槽内の焼入れ油の大きな流れを制御することはできても、油槽内に浸漬された個々のワークの周囲の流れを一律に制御することは困難であった。そのため、ワークごとの焼入れ品質がばらつく、との問題が依然としてあった。
【０００７】
以上の事情に鑑み、本発明により解決すべき課題は、浴焼入れにより大量のワークを焼入れ処理する場合にあっても、ワークごとの焼入れ品質を均一化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題の解決は、本発明に係る焼入れ装置によって達成される。すなわち、この装置は、冷却液が貯溜される貯溜槽と、ワークを保持した状態で貯溜槽内の冷却液に浸漬される浸漬用治具とを備えた焼入れ装置において、浸漬用治具には、浸漬用治具の冷却液への浸漬動作を動力として、ワークのまわりに冷却液の旋回流を発生させる旋回流発生部が設けられている点をもって特徴付けられる。なお、ここでいう旋回流とは、所定の仮想中心軸まわりに旋回しながら当該仮想中心軸に沿って流れる流れのことをいう。
【０００９】
上記構成によれば、浸漬用治具の冷却液への浸漬動作時におけるワーク周辺の冷却液の流れが旋回流により一定の態様に制御される。よって、ワークごとの冷却速度のばらつきを抑制して、焼入れ品質の均一化を図ることができる。また、ワークのまわりに冷却液の旋回流を発生させることで、従来に比べてワーク周辺の冷却液の流速が大きくなるので、その分ワークの冷却速度を高めることができる。よって、焼入れ品質の均一化だけでなく当該品質の向上を図ることも可能となる。また、本発明では、浸漬用治具の浸漬動作を動力として、旋回流発生部にワークまわりの旋回流を発生させるようにしたので、特段の駆動装置は必要なく、簡単な治具の改良のみの対策で足りる。これにより治具以外の既存設備をそのまま用いることができ、製作コストも抑えられる。
【００１０】
また、本発明に係る焼入れ装置は、ワークがシャフト部を有する部材であって、旋回流発生部が、シャフト部を挿入可能な貫通穴と、貫通穴を区画形成する壁部と、壁部に設けられ、貫通穴の下端から侵入した冷却液に、下方から上方へと向かう旋回流を発生させる螺旋溝とを有するものであってもよい。
【００１１】
このようにシャフト部を有する部材をワーク（焼入れ処理の対象）とすることで、旋回流がワークのシャフト部まわりに発生することになる。そのため、冷却液の旋回流によりシャフト部を効果的かつ均一に冷却することができ、焼入れ品質の均一化並びに向上を図ることが可能となる。また、この際、旋回流発生部を、シャフト部を挿入可能な貫通穴と、貫通穴を区画形成する壁部と、壁部に設けられ、貫通穴の下端から侵入した冷却液に、下方から上方へと向かう旋回流を発生させる螺旋溝とを有する構成とすることで、簡易な構造でありながら、ワークを容易に浸漬用治具にセットでき、かつセットしたワークに対して効果的に旋回流による冷却作用を付与することができる。
【００１２】
また、本発明に係る焼入れ装置は、壁部が少なくともその一部に、貫通穴の下端開口側から上方に向かうにつれて縮径する部分を有し、縮径する部分に螺旋溝が設けられているものであってもよい。
【００１３】
このように、壁部の一部に縮径する部分を設けると共に、この縮径部分に螺旋溝を設けることで、壁部の縮径方向（すなわち、貫通穴の大径側から小径側）に向かう冷却液の旋回流が発生するので、貫通穴の中央あるいは上方部分では、冷却液の流れを絞る作用が生じる。これによりシャフト部周辺の流速（旋回流速）をさらに高めて、冷却速度を一層向上させることが可能となる。また、貫通穴の下端開口側から縮径する部分を設けることで、貫通穴に侵入した冷却液になるべく早く旋回作用を付与することができるので、流速の大きな旋回流を発生させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、浴焼入れにより大量のワークを焼入れ処理する場合にあっても、ワークごとの焼入れ品質を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る焼入れ装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す浸漬用治具の平面図である。
【図３】図１に示す浸漬用治具の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る焼入れ装置を図面に基づき説明する。なお、本実施形  態では、プーリ付きシャフトを焼入れ処理の対象とする場合を例にとって、以下説明す  る。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る焼入れ装置１０の断面図を示している。この焼入れ装置１０は、冷却液としての油１１が貯溜される貯溜槽１２と、ワーク１を保持した状態で貯溜槽１２内の油１１に浸漬される浸漬用治具１３とを主に備える。
【００１８】
本実施形態では、焼入れ装置１０は、さらに、浸漬用治具１３の浸漬動作をガイドするガイド部１４と、貯溜槽１２の底部に形成されたガイド面１５と、ワーク１の周囲に配設された複数のアジテータ１６とを備える。このように構成することで、アジテータ１６の下方に向けて生じた油１１の流れが、貯溜槽１２の底部に形成したガイド面１５に沿ってワーク１を下方から上方に向けて通過する流れへと変化し、貯溜槽１２内に対流を発生させるようになっている。
【００１９】
浸漬用治具１３は、本実施形態では略直方体形状をなし、１個の浸漬用治具１３につき１つのワーク１を保持できるようになっている。そして、図２に示すように、平面視した状態で、複数の浸漬用治具１３が縦横に複数個ずつ（図示例では２個ずつ）配列されると共に、上下方向に複数個（例えば図１に示すように２個）重ねた状態で、貯溜槽１２内の油１１に浸漬可能とされる。この際、図示のように、ガイド部１４を設けることで、上記複数個の浸漬用治具１３を鉛直下方に向けて下降させて、所定の深さ位置まで浸漬可能としている。
【００２０】
次に、浸漬用治具１３の構造について詳述する。この浸漬用治具１３は、全体の骨格をなすフレーム部１７と、ワーク１を保持するための保持部１８、及びフレーム部１７に組み込まれる旋回流発生部１９とを有する。ここで、保持部１８は、例えば図３に示すようにピン状をなすもので、ワーク１のプーリ部３を複数点（例えば３点）で支持可能とされる。旋回流発生部１９は、ワーク１のシャフト部２を挿入可能な貫通穴２０と、貫通穴２０を区画形成する壁部２１と、貫通穴２０の下端から侵入した油１１に、下方から上方へと向かう旋回流を発生させるための螺旋溝２２とを有する。螺旋溝２２は壁部２１の内面全域又は一部領域に設けられる。
【００２１】
本実施形態では、壁部２１は略鼓状をなしており、その下方領域に、貫通穴２０の下端開口側から上方に向かうにつれて縮径する部分を有する。そして、この縮径する部分の上方にはシャフト部２が収容される小径部が連続して設けられると共に、この小径部の上方に、貫通穴２０の上端開口側に向かうにつれて拡径する部分が連続して設けられている。ワーク１のプーリ部３は、ワーク１を保持部１８で保持した状態では、壁部２１の拡径する部分に収容される。螺旋溝２２は、縮径する部分を含む壁部２１の内面全域にわたって設けられている。螺旋溝２２の形状や寸法（幅、溝深さ）、仮想中心軸に対する傾斜角、ピッチ等は原則任意であり、例えばワーク１の形状や寸法に応じて適宜設定されるのがよい。
【００２２】
以上の構成を有する焼入れ装置１０を用いたワーク１の焼入れ作業は、例えば下記の如く行われる。
【００２３】
まず、予めアジテータ１６を回転駆動させておき、貯溜槽１２内に油１１の所定の対流を生じさせておく。そして、この状態から、ワーク１を保持した状態の複数の浸漬用治具１３をガイド部１４に沿って一体的に下降させていき、貯溜槽１２内に貯溜された油１１中に浸漬させる（図１）。この際、各浸漬用治具１３には、浸漬用治具１３の油１１への浸漬動作を動力として旋回流を発生させる旋回流発生部１９が設けられているので、上記浸漬動作により、壁部２１で区画形成された貫通穴２０の下端から侵入した油１１に、貫通穴２０の中心軸まわりの旋回流が発生する。ここで、ワーク１のシャフト部２は、その中心軸が貫通穴２０の中心軸と一致するように保持部１８で保持されているので（図３）、貫通穴２０に発生した旋回流は、シャフト部２のまわりを旋回しながら上方に進行する。これにより、油１１の旋回流がシャフト部２を含むワーク１のまわりを通過し、この流れによりワーク１が効果的に冷却される。なお、本実施形態では、ワーク１のプーリ部３を保持部１８で点支持しており、貫通穴２０と保持部１８及び壁部２１との間には所定の隙間がワーク１の軸方向全域にわたって存在している。そのため、貫通穴２０に発生した旋回流が保持部１８やワーク１自体により遮られることなくスムーズに貫通穴２０の上端開口部を通過する。
【００２４】
このように、本発明では、浸漬用治具１３に、浸漬用治具１３の油１１への浸漬動作を動力として、ワーク１のまわりに油１１の旋回流を発生させる旋回流発生部１９を設けたので、浸漬動作時におけるワーク１周辺の油１１の流れが旋回流により一定の態様に制御される。よって、ワーク１ごとの冷却速度のばらつきを抑制して、焼入れ品質の均一化を図ることができる。また、ワーク１のまわりに油１１の旋回流を発生させることで、従来に比べてワーク１周辺の油１１の流速が大きくなるので、その分ワーク１の冷却速度を高めることができる。よって、焼入れ品質の均一化だけでなく当該品質の向上を図ることも可能となる。
【００２５】
また、本発明では、浸漬用治具１３の浸漬動作を動力として、旋回流発生部１９にワーク１まわりの旋回流を発生させるようにしたので、特段の駆動装置は必要なく、簡単な治具の改良のみの対策で足りる。これにより浸漬用治具１３以外の既存設備をそのまま用いることができ、製作コストも抑えられる。
【００２６】
また、本実施形態では、浸漬用治具１３に設けた旋回流発生部１９と併せて、貯溜槽１２内にアジテータ１６を配設したので、アジテータ１６により、旋回流発生部１９の貫通穴２０を下方から上方へと通過する向きの対流が発生する。これにより、浸漬用治具１３の浸漬後も、貫通穴２０の下端から油１１が侵入する状態を作り出すことができる。よって、浸漬動作の開始時以降、焼入れ作業が完了するまで（少なくともアジテータ１６の回転駆動を停止するまで）、貫通穴２０の内部に油１１を安定して供給することができ、これにより安定した旋回流の発生を図ることが可能となる。
【００２７】
また、本実施形態では、旋回流発生部１９を構成する貫通穴２０にワーク１の略全体を収容し、かつ貫通穴２０を区画形成する壁部２１の内面全域に螺旋溝２２を設けるようにしたので、シャフト部２だけでなく、外径が大きく変化するプーリ部３や、プーリ部３とシャフト部２との間（隅部）のまわりにまで漏れなく安定した旋回流を付与することができる。これにより、冷却し難い部位を含めたワーク１全体の均一な焼入れを図ることが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態では、ワーク１のプーリ部３を保持部１８で点支持することで、ワーク１の軸方向全域にわたって貫通穴２０と保持部１８及び壁部２１との間に一定の大きさの隙間を確保するようにした。このように隙間を確保することで、貫通穴２０に発生した旋回流が保持部１８やワーク１自体により遮られることなくスムーズに貫通穴２０の上端開口部を通過する。従って、旋回流による冷却態様をより安定化させることができ、焼入れ品質の更なる均一化を図ることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、１個の浸漬用治具１３につき１つのワーク１を保持可能とし、全ての浸漬用治具１３に旋回流発生部１９を設けるようにした。また、各旋回流発生部１９の貫通穴２０が、上下方向で互いに隣接する浸漬用治具１３の貫通穴２０と連続するよう配置した。これにより、全ての貫通穴２０の下端から同一の態様で油１１が侵入するので、ワーク１全域に対して同等な流れ態様の旋回流を付与することができる。よって、１つのワーク１の中での冷却速度のばらつきをできる限り小さくして、焼入れ品質の均一化を図ることが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る焼入れ装置１０は上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において当然に任意の形態を採り得る。
【００３１】
例えば、旋回流発生部１９を構成する壁部２１に関し、上記実施形態では、略鼓状とした場合を例示したが、もちろんこれ以外の形態を採ることも可能である。例えば図示は省略するが、シャフト部２を収容する壁部２１の小径部をそのまま同一径で貫通穴２０の下端まで延長した形状とすることも可能である。この場合、少なくとも貫通穴２０の下端から径一定の領域には螺旋溝２２を設けるのがよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、壁部２１の内面に螺旋溝２２を設けた場合を例示したが、もちろん貫通穴２０に下方から上方に向かう旋回流を発生させ得る限りにおいて、螺旋形状以外の形態をなす溝を設けるようにしても構わない。また、その場合、溝の数は２以上としてもよい。もちろん、溝以外の形状をなす１又は複数の凹部や凸部、あるいはスリットなどを壁部２１に設けることで、壁部２１の内側に侵入した油１１に旋回流を発生させるようにしてもよい。
【００３３】
また、１個の浸漬用治具１３に２つ以上の旋回流発生部１９を設けてもよい。この場合、１個の浸漬用治具１３に複数の保持部１８を設けて保持できるワーク１の数を複数とし、かつこの保持部１８と同数の旋回流発生部１９を設けるようにすればよい。
【００３４】
また、以上の説明では、焼入れ処理の対象となるワーク１がプーリ付きシャフトである場合を例示したが、もちろんこれ以外の形状をなすワーク１に本発明を適用することも可能である。その場合、例えば保持部１８や旋回流発生部１９をワーク１に合わせた形状とすればよい。
【００３５】
また、上記以外の事項についても、本発明の技術的意義を没却しない限りにおいて他の具体的形態を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３６】
１     ワーク
２     シャフト部
３     プーリ部
１０   焼入れ装置
１１   油
１２   貯溜槽
１３   浸漬用治具
１４   ガイド部
１５   ガイド面
１６   アジテータ
１７   フレーム部
１８   保持部
１９   旋回流発生部
２０   貫通穴
２１   壁部
２２   螺旋溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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