(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状部を有するワークを支持する支持部と、
前記ワークの前記環状部の内側に配置され、前記環状部の内周面に冷却液をかけるジャケット部と、
前記ワークの前記環状部と同軸の回転軸まわりに前記支持部及び前記ジャケット部を一体に回転可能に支持する回転軸部と、
を備え、
前記ワークの前記環状部の内周面に対向する前記ジャケット部の外周面に、前記冷却液を噴射するスリットが全周に亘って連続して設けられており、
前記ジャケット部は、前記スリットと全周に亘って連通する環状の液溜め部をさらに有する冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷却装置であって、
前記回転軸部は、前記回転軸に沿って前記冷却液を前記ジャケット部に導く流路を有し、
前記ジャケット部は、前記流路から放射状に延び、前記流路と前記液溜め部とを接続する複数の分岐流路をさらに有する冷却装置。
【請求項３】
請求項２記載の冷却装置であって、
前記複数の分岐流路と前記スリットとは前記回転軸上において異なる位置に配置されている冷却装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載の前記冷却装置を含んで前記ワークを保持し、前記ワーク及び前記冷却装置の前記ジャケット部を一体に回転させる回転駆動部と、
前記ワークの前記環状部の外周を囲む誘導加熱コイルと、
を備え、
前記回転駆動部によって前記ワークと前記冷却装置の前記ジャケット部とを回転させながら、前記誘導加熱コイルによって前記ワークの前記環状部の外周面を誘導加熱し、且つ前記ジャケット部の前記スリットから冷却液を噴射して前記環状部の内周面を冷却する熱処理装置。
【請求項５】
ワークの環状部の内側に、外周面に全周に亘って連続するスリットが設けられ且つ前記スリットと全周に亘って連通する環状の液溜め部を有する冷却ジャケットを配置し、
前記ワーク及び前記冷却ジャケットを、前記ワークの前記環状部の中心軸まわりに一体に回転させながら、前記環状部の外周面を誘導加熱し、且つ前記冷却ジャケットの前記スリットから冷却液を噴射して前記環状部の内周面を冷却する熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状部を有するワークの熱処理に用いられる冷却装置及び熱処理装置、並びに環状部を有するワークの熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された冷却装置は、環状（筒状）ワークを支持する支持部と、環状ワークの内側に配置されるジャケット部と、支持部及びジャケット部を環状ワークの中心軸まわりに一体に回転させる回転手段とを備え、ジャケット部の外周面には、冷却液の噴射口が周方向及び中心軸方向に間隔をあけて複数設けられている。
【０００３】
回転手段によって支持部及びジャケット部並びに支持部に支持された環状ワークが回転されながら、環状ワークの外周を囲む誘導加熱コイルによって環状ワークの外周面が誘導加熱される。併せて、ジャケット部の各噴射口から冷却液が噴射され、環状ワークの内周面が冷却される。これにより、環状ワークのズブ焼入、即ち周壁の肉厚全体に焼きが入ることが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１２０３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された冷却装置では、ジャケット部と環状ワークとが一体に回転され、ジャケット部の外周面に設けられた各噴射口から噴射される冷却液は、環状ワークの内周面の同じ箇所にかかることになる。このため、環状ワークの内周面において冷却ムラが生じ、冷却ムラに起因して割れや歪が発生する虞がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、ワークの環状部に対する熱処理において、環状部の内周面を均一に冷却して熱処理品質を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の冷却装置は、環状部を有するワークを支持する支持部と、前記ワークの前記環状部の内側に配置され、前記環状部の内周面に冷却液をかけるジャケット部と、前記ワークの前記環状部と同軸の回転軸まわりに前記支持部及び前記ジャケット部を一体に回転可能に支持する回転軸部と、を備え、前記ワークの前記環状部の内周面に対向する前記ジャケット部の外周面に、前記冷却液を噴射するスリットが全周に亘って連続して設けられており、前記ジャケット部は、前記スリットと全周に亘って連通する環状の液溜め部をさらに有する。
【０００８】
また、本発明の一態様の熱処理装置は、前記冷却装置を含んで前記ワークを保持し、前記ワーク及び前記冷却装置の前記ジャケット部を一体に回転させる回転駆動部と、前記ワークの前記環状部の外周を囲む誘導加熱コイルと、を備え、前記回転駆動部によって前記ワークと前記冷却装置の前記ジャケット部とを回転させながら、前記誘導加熱コイルによって前記ワークの前記環状部の外周面を誘導加熱し、且つ前記ジャケット部の前記スリットから冷却液を噴射して前記環状部の内周面を冷却する。
【０００９】
また、本発明の一態様の熱処理方法は、ワークの環状部の内側に、外周面に全周に亘って連続するスリットが設けられ且つ前記スリットと全周に亘って連通する環状の液溜め部を有する冷却ジャケットを配置し、前記ワーク及び前記冷却ジャケットを、前記ワークの前記環状部の中心軸まわりに一体に回転させながら、前記環状部の外周面を誘導加熱し、且つ前記冷却ジャケットの前記スリットから冷却液を噴射して前記環状部の内周面を冷却する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ワークの環状部に対する熱処理において、環状部の内周面を均一に冷却して熱処理品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、冷却装置及び熱処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の冷却装置のジャケット部の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１及び図２は、本発明の実施形態を説明するための、冷却装置及び熱処理装置の一例を示す。
【００１３】
熱処理装置１は、環状部３を有するワーク２を環状部３の中心軸まわりに回転させながら、環状部３の外周面を誘導加熱し、且つ環状部３の内周面を冷却して環状部３の内周面の過度の温度上昇を抑制するものであり、例えば焼入処理では環状部３のズブ焼入を防止する。
【００１４】
ワーク２は、図示の例では、複数のギア歯４が環状部３の外周面に設けられた歯車であり、環状部３は略円形状の基板部５の片面側で基板部５の外周縁に立設されている。また、基板部５の中央部には軸孔６が穿設されている。
【００１５】
熱処理装置１は、環状部３の中心軸まわりにワーク２を回転させる回転駆動部１０と、環状部３の内周面に冷却液をかけて環状部３の内周面を冷却する冷却装置１１と、冷却装置１１に冷却液を供給するポンプ装置１２と、環状部３の外周面を誘導加熱する誘導加熱コイル１３と、誘導加熱コイル１３に高周波の電力を供給する図示しない電源装置と、を備える。
【００１６】
冷却装置１１は、ワーク２を支持する支持部２０と、ワーク２の環状部３の内側に配置されるジャケット部２１と、鉛直な回転軸Ａまわりに支持部２０及びジャケット部２１を一体に回転可能に支持する回転軸部２２と、を有する。
【００１７】
回転軸部２２は、回転軸Ａ上に配置されたシャフト３０と、ハウジング３１とを含み、シャフト３０が挿通されるハウジング３１の軸孔３２の両端部には、シャフト３０を回転可能に支持するベアリング３３がそれぞれ取り付けられている。
【００１８】
シャフト３０には、回転軸Ａに沿って上側端部からハウジング３１の軸孔３２に収容されている中間部まで延びる縦孔３５、及び縦孔３５と交差する複数の横孔３６が設けられており、横孔３６は軸孔３２の中でシャフト３０の外周面にそれぞれ開口している。軸孔３２は一対のベアリング３３によって密封されており、ハウジング３１には、密封された軸孔３２に連通する給液口３７が設けられている。
【００１９】
ポンプ装置１２から供給される冷却液は、給液口３７から軸孔３２に流入し、そして、横孔３６及び縦孔３５によって構成される流路３４を通ってジャケット部２１に導かれる。
【００２０】
ジャケット部２１は、ジャケット本体４０と、アタッチメント４１とで構成されている。
【００２１】
ジャケット本体４０は、略円柱状に形成された基部４２と、基部４２の一方の端部の外周縁から外径側に略円形状に広がるフランジ部４３を有する。アタッチメント４１は、略円板状に形成された底壁部４４と、底壁部４４の片面側で底壁部４４の外周縁に立設された略円筒状の周壁部４５とを有する。
【００２２】
アタッチメント４１の底壁部４４がシャフト３０の上側端部に固定され、アタッチメント４１はシャフト３０に固定されている。そして、ジャケット本体４０の基部４２がアタッチメント４１の底壁部４４及び周壁部４５によって囲われる凹部に嵌り込み、ジャケット本体４０はアタッチメント４１に固定されている。
【００２３】
ジャケット本体４０がアタッチメント４１に固定された状態で、ジャケット本体４０のフランジ部４３は、アタッチメント４１の周壁部４５の突端に隙間をあけて重なり、フランジ部４３と周壁部４５の突端との間の隙間によって、ジャケット部２１の外周面の全周に亘って連続するスリット４６が形成される。
【００２４】
ジャケット本体４０及びアタッチメント４１には、シャフト３０の上側端部に開口する回転軸部２２の流路３４とスリット４６とを接続する流路が設けられており、流路３４を経てジャケット部２１に導かれた冷却液はスリット４６から噴射される。流路３４とスリット４６とを接続する流路については後述する。
【００２５】
支持部２０は、図示の例ではジャケット本体４０によって構成されている。ジャケット本体４０はワーク２の環状部３の内側に配置され、ジャケット本体４０の上面にワーク２の基板部５が載置される。ジャケット本体４０の上面中央部には、基板部５の軸孔６に嵌合する凸部４７が形成されており、凸部４７が軸孔６に嵌り込むことによって、ワーク２はジャケット本体４０を回転可能に支持するシャフト３０と同軸に配置される。
【００２６】
ワーク２を回転させる回転駆動部１０は、上記のとおりワーク２を支持する冷却装置１１を含み、図示の例では昇降シャフト５０と、モータ５１とをさらに含む。
【００２７】
昇降シャフト５０は、ジャケット本体４０の上面に載置されたワーク２の基板部５をジャケット本体４０との間に挟み込んでワーク２を保持する。
【００２８】
モータ５１は、図示の例では冷却装置１１のシャフト３０を回転駆動する。シャフト３０に固定されたジャケット本体４０及び昇降シャフト５０によって保持されたワーク２は、シャフト３０の回転に伴いシャフト３０と同軸の環状部３の中心軸まわりに回転される。そして、ジャケット本体４０及びジャケット本体４０が固定されたアタッチメント４１もまた、ワーク２と一体に、環状部３の中心軸まわりに回転される。なお、モータ５１によって昇降シャフト５０を回転駆動するようにしてもよい。
【００２９】
誘導加熱コイル１３は、略円環状に形成されており、ジャケット本体４０及び昇降シャフト５０によって保持されたワーク２の環状部３の外周を囲んで配置される。
【００３０】
以上の熱処理装置１の構成において、まず、昇降シャフト５０及びジャケット本体４０によってワーク２を保持し、ワーク２を環状部３の中心軸まわりに回転させる。そしてワーク２を回転させながら、電源装置から誘導加熱コイル１３に高周波の電力を供給して環状部３の外周面を誘導加熱し、且つポンプ装置１２から冷却装置１１に冷却液を供給し、ジャケット部２１のスリット４６から冷却液を噴射して環状部３の内周面を冷却する。これにより、環状部３の内周面側の過度の温度上昇を抑制し、焼入処理においては環状部３のズブ焼入を防止して、環状部３の外周面側の表層部のみ（図示の例では、複数のギア歯４のみ）に硬化層を形成することができる。
【００３１】
そして、冷却液を噴射するスリット４６が、ワーク２の環状部３の内周面に対向するジャケット部２１の外周面の全周に亘って連続して設けられていることにより、ジャケット部２１がワーク２と一体に回転されていても、冷却液が環状部３の内周面に全周に亘ってかかる。これにより、環状部３の内周面を均一に冷却でき、冷却ムラに起因する割れや歪の発生を抑制してワーク２の熱処理品質を高めることができる。
【００３２】
次に、冷却装置１１において冷却液をスリット４６に導くジャケット部２１の流路について説明する。
【００３３】
上記のとおり、ポンプ装置１２から供給される冷却液は、回転軸部２２の給液口３７から軸孔３２に流入し、そして、横孔３６及び縦孔３５によって構成される流路３４を通ってジャケット部２１に導かれる。
【００３４】
回転軸部２２の流路３４はシャフト３０の上側端部に開口しており、シャフト３０の上側端部に固定されたアタッチメント４１には、回転軸Ａに沿って底壁部４４を貫通して流路３４に接続される貫通孔６０が設けられている。
【００３５】
アタッチメント４１に固定されたジャケット本体４０には、アタッチメント４１の底壁部４４に接する底面から回転軸Ａに沿って延び、貫通孔６０に接続される縦孔６１と、縦孔６１からジャケット本体４０の基部４２の外周面に達する複数の分岐流路６２とが設けられている。複数の分岐流路６２は、縦孔６１を中心にして略等しい角度をあけて放射状に設けられおり、図２に示す例では略６０度おきに六本の分岐流路６２が設けられている。
【００３６】
そして、アタッチメント４１の周壁部４５の内周は、底壁部４４からジャケット本体４０の基部４２の外周面における分岐流路６２の開口位置までの下側部分に対して、分岐流路６２の開口位置から周壁部４５の突端までの上側部分が相対的に大径に形成されている。基部４２は周壁部４５の小径な下側部分に嵌合し、基部４２と周壁部４５の大径な上側部分との間には、環状の空間として構成され、スリット４６と全周に亘って連通する液溜め部６３が設けられている。
【００３７】
冷却液は、回転軸部２２の流路３４から貫通孔６０及び縦孔６１を介して分岐流路６２に流入し、各分岐流路６２を通って液溜め部６３に送られ、液溜め部６３に一旦溜められてスリット４６から噴射される。
【００３８】
スリット４６と全周に亘って連通する液溜め部６３に冷却液を一旦溜めることにより、スリット４６における冷却液の圧力を均一化でき、環状部３の内周面をより均一に冷却することが可能となる。
【００３９】
さらに、流路３４から放射状に延びる複数の分岐流路６２を通して冷却液を液溜め部６３に送ることにより、液溜め部６３の各部に冷却液を偏りなく供給できる。これにより、スリット４６における冷却液の圧力をさらに均一化でき、環状部３の内周面を一層均一に冷却することが可能となる。
【００４０】
好ましくは、図示の例のように、分岐流路６２とスリット４６とが回転軸Ａ上において異なる位置に設けられ、分岐流路６２の開口は周壁部４５の内周面に対向して配置される。これにより、冷却液が液溜め部６３にてより確実に分散され、スリット４６における冷却液の圧力をさらに均一化でき、環状部３の内周面を一層均一に冷却することが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１     熱処理装置
２     ワーク
３     環状部
１０   回転駆動部
１１   冷却装置
１２   ポンプ装置
１３   誘導加熱コイル
２０   支持部
２１   ジャケット部
２２   回転軸部
３０   シャフト
３４   流路
４６   スリット
６２   分岐流路
６３   液溜め部
【図１】
0006641117.tif 000002
【図２】
0006641117.tif 000003