(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを回転させながら熱処理する熱処理装置であって、
前記ワークを支持し、前記ワークに冷却液を噴射する噴射ノズルが設けられた回転軸部と、
前記冷却液の供給ポート及び排出ポートが設けられた固定部と、
前記固定部と前記回転軸部とを相対回転可能に連結する連結部と、
を備え、
前記固定部及び前記回転軸部並びに前記連結部の内部には、前記供給ポートから前記噴射ノズルに通じる前記冷却液の供給路と、前記回転軸部の内部で前記供給路から分岐されて前記排出ポートに通じる前記冷却液の排出路と、が形成されており、
前記排出ポートから排出される冷却液の流れを検出する検出部をさらに備える熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置であって、
前記検出部は、前記排出ポートから排出される冷却液の流量を検出する熱処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の熱処理装置であって、
前記回転軸部は筒体からなり、
前記連結部は、前記回転軸部と前記固定部とを連結し、前記回転軸部の内部に接続する流路を内部に有するロータリージョイントと、前記ロータリージョイントの流路に挿通され、一方の端部が前記回転軸部の内部に挿入される内管と、を含み、
前記内管の前記端部には、該内管の周壁を貫通する少なくとも一つの貫通孔が形成され、また、前記回転軸部と該内管との間で摺動するシール部材が前記貫通孔よりも先端側に設けられている熱処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の熱処理装置であって、
前記ロータリージョイントの流路は前記排出ポートに通じ、前記内管は前記供給ポートに通じている熱処理装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項記載の熱処理装置であって、
前記検出部の検出結果に基づいて熱処理を継続し又は停止させる制御部をさらに備える熱処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載の熱処理装置であって、
前記ワークを加熱している際に、前記噴射ノズルから前記ワークの被加熱部位とは異なる部位に前記冷却液が噴射される熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸を有するワークの誘導加熱では、ワークを均等に加熱するため、ワークは回転軸まわりに回転されながら誘導加熱される。誘導加熱は、一般に設備が小型であり、再現性に優れた高速加熱が可能であることから、インライン化及び自動化に適する。
【０００３】
特許文献１に記載された熱処理装置は、ワークであるカムシャフトを回転させながらカム部の外周面に焼入れを施すものであり、ワークの誘導加熱及び冷却が自動化されている。焼入れ処理ではワークの冷却が焼入れ品質に影響するところ、特許文献１に記載された熱処理装置では、ワークに噴射された冷却液が回収され、回収される冷却液の流れの有無や流量に基づいて冷却液が適切に噴射されたか否かが検出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３１４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４は、回転軸を有するワークとしてのハブ輪を誘導加熱する熱処理装置の一例の構成を示す。
【０００６】
図４に示す熱処理装置１０１は、ハブ輪１０２の軸方向の両端部を支持し、回転駆動される一対の支持部１０３ａ，１０３ｂと、ハブ輪１０２の軸部１０４が挿し込まれる加熱コイル１０５とを備え、ハブ輪１０２を回転させながら軸部１０４の外周面を誘導加熱する。
【０００７】
ハブ輪１０２のフランジ１０６側の端部を支持する支持部１０３ｂは、フランジ１０６側の端部に冷却液を噴射する噴射ノズル１０７が設けられ、ハブ輪１０２を支持する回転軸部１０８と、ロータリージョイント１０９を介して回転軸部１０８に連結されている固定部１１０とを含み、固定部１１０には、図示しない冷却液供給源が接続される。
【０００８】
冷却液は、軸部１０４の加熱期間に、固定部１１０及びロータリージョイント１０９の内部を経て回転軸部１０８の内部に供給され、噴射ノズル１０７からハブ輪１０２のフランジ１０６側の端部に噴射される。それにより、熱処理が不要な部位（例えばフランジ１０６側の端部やフランジ１０６など）まで加熱昇温されて物性が変化することが抑制される。
【０００９】
ここで、可動部であるロータリージョイント１０９が脱落するなどの不具合が生じた場合に、冷却液の供給路に沿ってロータリージョイント１０９より下流の回転軸部１０８に冷却液が供給されず、冷却液が適切に噴射されない事態が生じ得る。
【００１０】
以上の構成の熱処理装置１０１においても、噴射された冷却液を回収し、回収される冷却液の流れの有無や流量に基づいて冷却液が適切に噴射されたか否かを検出することが可能である。しかし、冷却液を確実に回収するには、噴射ノズル１０７やハブ輪１０２の周囲を筐体で囲み、冷却液の飛散を抑制する必要がある。そのため、ハブ輪１０２の搬入や搬出に支障をきたす虞がある。
【００１１】
ロータリージョイント１０９より下流の回転軸部１０８における冷却液の流れの有無や流量を検出するようにすれば、噴射された冷却液の回収に要する筐体は省略できるが、回転される回転軸部１０８に検出器を取り付けることは困難である。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、噴射ノズルから冷却液が適切に噴射されたことを簡潔な構成で検出することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の熱処理装置は、ワークを回転させながら熱処理する熱処理装置であって、前記ワークを支持し、前記ワークに冷却液を噴射する噴射ノズルが設けられた回転軸部と、前記冷却液の供給ポート及び排出ポートが設けられた固定部と、前記固定部と前記回転軸部とを相対回転可能に連結する連結部と、を備え、前記固定部及び前記回転軸部並びに前記連結部の内部には、前記供給ポートから前記噴射ノズルに通じる前記冷却液の供給路と、前記回転軸部の内部で前記供給路から分岐されて前記排出ポートに通じる前記冷却液の排出路と、が形成されており、少なくとも前記排出ポートから排出される冷却液の流れを検出する検出部をさらに備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、噴射ノズルから冷却液が適切に噴射されたことを簡潔な構成で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態を説明するための熱処理装置の一例の構成を示す模式図である。
【図２】図１の熱処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の熱処理装置の支持部の構成を示す模式図である。
【図４】参考例の熱処理装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２は、本発明の実施形態を説明するための熱処理装置の一例の構成を示す。
【００１７】
熱処理装置１は、自動車等の車両において車輪を回転自在に支持するためのハブ輪２を熱処理するものである。
【００１８】
ハブ輪２は、円柱状の軸部３と、軸部３の一方の端部側に設けられ、車輪（図示せず）が取り付けられるフランジ４とを一体に有する。軸部３の外周面には、ボールやコロなどの転動体の転走面が形成されており、転走面が形成された軸部３の外周面が熱処理装置１によって誘導加熱される。
【００１９】
熱処理装置１は、熱処理前のハブ輪２を搬入し、また、熱処理されたハブ輪２を搬出する搬送部２０を備える。熱処理装置１では、ハブ輪２の搬入、熱処理、搬出の一連の工程が自動化されており、ハブ輪２の熱処理が順次実施される。
【００２０】
熱処理装置１は、搬送部２０によって搬入されたハブ輪２の軸方向の両端部を支持する一対の支持部１０，１１と、一対の支持部１０，１１に支持されたハブ輪２の軸部３の外周面を誘導加熱する加熱コイル１２と、を備える。
【００２１】
支持部１０は装置本体１３から延びるアーム１４に回転可能に支持されており、支持部１１は装置本体１３から延びるアーム１５に回転可能に支持されている。支持部１０，１１は、装置本体１３に設けられた昇降駆動部２１により、アーム１４，１５と共に昇降駆動される。
【００２２】
ハブ輪２が搬入されると、支持部１０は下降されてハブ輪２の軸部３の先端部に当接し、支持部１１は上昇されてハブ輪２のフランジ４側の端部に当接する。それにより、ハブ輪２は、一対の支持部１０，１１によって軸方向に挟持される。そして、ハブ輪２を挟持した支持部１０，１１は上昇され、支持部１０，１１の上昇に伴い、ハブ輪２の軸部３が加熱コイル１２に挿し込まれる。
【００２３】
また、ハブ輪２の軸部３の先端部を支持する支持部１０は、回転駆動部２２によって回転駆動される。支持部１０の回転により、支持部１０との間にハブ輪２を挟む支持部１１、及び一対の支持部１０，１１との間に挟まれたハブ輪２も回転される。
【００２４】
ハブ輪２の軸部３が挿し込まれた加熱コイル１２には、電源部２３から交流の電力が供給される。加熱コイル１２に交流電力が供給されることにより、加熱コイル１２の内側に位置し、加熱コイル１２に対向するハブ輪２の軸部３の外周面（被加熱部位）に電磁誘導によって電流が流れ、それにより軸部３の外周面が誘導加熱される。その際、支持部１０が回転され、ハブ輪２もまた回転されることにより、軸部３の外周面が均等に誘導加熱される。
【００２５】
軸部３の外周面が誘導加熱される期間に、ハブ輪２のフランジ４側の端部を支持する支持部１１には、配管１６を介して冷却液供給部２４から冷却液が供給され、支持部１１に供給された冷却液はフランジ４側の端部に噴射される。それにより、熱処理が不要な部位（例えばフランジ４側の端部やフランジ４など）まで加熱昇温されて物性が変化することが抑制される。
【００２６】
軸部３の外周面の誘導加熱が済んだ後、電源部２３から加熱コイル１２への電力の供給が停止され、また、支持部１０，１１が下降されてハブ輪２が搬送部２０に移載される。ハブ輪２が搬送部２０に移載された後、支持部１０は上昇され、また、支持部１１は下降され、ハブ輪２は支持部１０，１１から解放される。そして、解放されたハブ輪２は搬送部２０によって搬出される。
【００２７】
ハブ輪２を搬入・搬出する搬送部２０、支持部１０，１１を昇降駆動する昇降駆動部２１、支持部１０を回転駆動する回転駆動部２２、加熱コイル１２に電力を供給する電源部２３、支持部１１に冷却液を供給する冷却液供給部２４の動作は制御部２５によって制御される。それにより、ハブ輪２の搬入、熱処理、搬出の一連の工程が自動化されている。
【００２８】
ここで、熱処理装置１には、冷却液供給部２４から供給される冷却液が支持部１１から適切に噴射されているか否かを検出するための検出部２６が設けられている。以下に、冷却液を噴射する支持部１１、及び支持部１１からの冷却液の噴射を検出する検出部２６について説明する。
【００２９】
図３は、支持部１１の構成を示す。
【００３０】
支持部１１は、回転軸部３０と、固定部３１と、回転軸部３０と固定部３１とを相対回転可能に連結する連結部３２とを備える。
【００３１】
回転軸部３０は軸受３３を介してアーム１５に回転可能に支持されている。回転軸部３０は略円形状の筒体からなり、回転軸部３０の内部は冷却液が流通される流路とされる。回転軸部３０の一方の端部には、ハブ輪２のフランジ４側の端部が載置される載置部３４が設けられており、載置部３４には、回転軸部３０の内部の流路に連通する噴射ノズル３５が設けられている。
【００３２】
図示の例では、ハブ輪２の軸部３の内部は空洞となっており、噴射ノズル３５から噴射された冷却液が軸部３の内部に貯められて軸部３は内周面側から適宜冷却され、加熱コイル１２に対向する軸部３の外周面（被加熱部位）の誘導加熱における加熱パターンが調整される。なお、ハブ輪２は、図示の例のように軸部３の内部が空洞のものに限られず、軸部３が中実のものであってもよい。
【００３３】
固定部３１は、連結部３２を介して、載置部３４とは反対側の回転軸部３０の端部に連結されている。固定部３１には貫通孔３６と、固定部３１の外面から貫通孔３６の中心軸に交差する方向に延びて貫通孔３６に達する横孔３７とが設けられている。貫通孔３６及び横孔３７は冷却液が流通される流路とされる。
【００３４】
貫通孔３６の一方の開口部は冷却液の供給ポート３８とされ、供給ポート３８には冷却液供給部２４に通じる配管１６が接続されている。供給ポート３８には、挿通孔が設けられたシール部材４０が挿入されている。横孔３７の開口部は冷却液の排出ポート４１とされ、排出ポート４１には配管１７が接続されている。配管１６，１７の剛性によって固定部３１の回転が阻止される。
【００３５】
連結部３２は、ロータリージョイント４２と、内管４３とを有する。
【００３６】
ロータリージョイント４２は、管状のインナー部材４４と、インナー部材４４に回転可能に外嵌したアウター部材４５とを含む。インナー部材４４は固定部３１に固定され、アウター部材４５は回転軸部３０に固定されており、それにより、回転軸部３０と固定部３１とは相対回転可能に連結される。
【００３７】
管状のインナー部材４４及びアウター部材４５によって構成されるロータリージョイント４２の内部は冷却液が流通される流路とされ、このロータリージョイント４２の内部の流路により、貫通孔３６及び横孔３７からなる固定部３１の内部の流路と、筒体である回転軸部３０の内部の流路とが接続される。
【００３８】
内管４３は、ロータリージョイント４２の内部に挿通され、内管４３の先端部は回転軸部３０の内部に収容され、内管４３の基端部は固定部３１の貫通孔３６に収容されている。ロータリージョイント４２の内部の流路は、挿通された内管４３により、内管４３の内側の流路Ｆ１と、内管４３の外側の流路ｆ１とに区画されている。
【００３９】
回転軸部３０の内部に収容された内管４３の先端部には、内管４３の周壁を貫通する少なくとも一つの貫通孔４６が形成されている。また、回転軸部３０と内管４３との間で摺動するカラー等のシール部材４７が貫通孔４６よりも先端側に設けられている。回転軸部３０の内部の流路は、内管４３及びシール部材４７により、内管４３の内側及び内管４３の先端に連なる流路Ｆ２と、内管４３の外側の流路であって、貫通孔４６にて流路Ｆ２から分岐した流路ｆ２とに区画されている。
【００４０】
固定部３１の貫通孔３６に収容された内管４３の基端部は、シール部材４０に設けられた挿通孔に挿通されている。固定部３１の内部の流路は、内管４３及びシール部材４０により、内管４３の内側の流路であって、供給ポート３８に通じる流路Ｆ３と、内管４３の外側の流路であって、排出ポート４１に通じる流路ｆ３とに区画されている。
【００４１】
以上のように構成された支持部１１には、流路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３からなり、供給ポート３８から噴射ノズル３５に通じる冷却液の供給路Ｆと、流路ｆ１、ｆ２、ｆ３からなり、回転軸部３０の内部で供給路Ｆから分岐されて排出ポート４１に通じる冷却液の排出路ｆとが形成される。
【００４２】
冷却液供給部２４から配管１６を介して支持部１１の供給ポート３８に供給された冷却液は、供給路Ｆを流通して噴射ノズル３５から噴射される。また、冷却液の一部は、供給路Ｆを流通する過程で供給路Ｆから分岐した排出路ｆに流入し、排出路ｆを流通して排出ポート４１から排出される。
【００４３】
供給路Ｆ及び排出路ｆは、いずれも連結部３２を跨いで延在している。可動部を含む連結部３２に不具合が生じ、連結部３２を跨いで延在する供給路Ｆにおいて連結部３２より下流の回転軸部３０側に冷却液が供給されず、あるいは回転軸部３０側に供給される冷却液の流量が減少した場合に、排出路ｆにおいて連結部３２より下流の固定部３１側にも冷却液が流れず、あるいは固定部３１側に流れる冷却液の流量が減少する。
【００４４】
そこで、検出部２６は、排出路ｆにおいて連結部３２より下流の固定部３１側に位置する排出ポート４１から排出される冷却液の流れの有無を検出する。それにより、冷却液供給部２４から供給される冷却液が、供給路Ｆにおいて連結部３２より下流の回転軸部３０側に適切に供給されているか否か、即ち噴射ノズル３５から適切に噴射されているか否かを検出することができる。
【００４５】
排出ポート４１から排出される冷却液の流れの有無は、例えばフロースイッチを用いて検出することができ、フロースイッチは、排出ポート４１や排出ポート４１に接続されている配管１７に設けることができる。
【００４６】
なお、排出ポート４１から排出される冷却液の流量を検出するように検出部２６を構成してもよい。供給路Ｆから排出路ｆに流入する冷却液の流量は、冷却液供給部２４から供給される冷却液の流量に対して略一定の比率となっており、排出ポート４１から排出される冷却液の流量を検出することによって噴射ノズル３５から噴射される冷却液の流量がわかる。それにより、冷却液が噴射ノズル３５から適切に噴射されているか否かをより詳細に検出することができる。
【００４７】
排出路ｆは回転軸部３０の内部で供給路Ｆから分岐されており、排出路ｆには噴射ノズル３５から噴射される前に冷却液が流入する。排出ポート４１から排出される冷却液の流れに基づいて噴射ノズル３５から適切に噴射されているか否かを検出することにより、噴射ノズル３５から噴射された冷却液を回収する必要がなくなり、回収に要する筐体を省略することができる。
【００４８】
図２を参照して、制御部２５は、検出部２６の検出結果に基づき、冷却液供給部２４から冷却液が供給されているタイミングで、排出ポート４１に冷却液が流れている、あるいは排出ポート４１から排出される冷却液の流量が閾値以上である場合に、冷却液が噴射ノズル３５から適切に噴射されているものと判定し、排出ポート４１に冷却液が流れていない、あるいは排出ポート４１から排出される冷却液の流量が閾値より小さい場合に、冷却液が噴射ノズル３５から適切に噴射されていないものと判定する。なお、上記の閾値は、冷却液供給部２４から供給される冷却液の流量に応じて適宜定められる。
【００４９】
そして、制御部２５は、冷却液が噴射ノズル３５から適切に噴射されていると判定した場合に、ハブ輪２の搬入、熱処理、搬出の一連の工程を継続し、冷却液が噴射ノズル３５から適切に噴射されていないと判定した場合には、工程を停止させる。なお、工程の継続及び停止の処理に替えて、あるいは工程の継続及び停止の処理に加えて、警報を発するなどしてオペレータに報知するようにしてもよい。
【００５０】
以上、説明したとおり、本明細書に開示された熱処理装置は、ワークを回転させながら熱処理する熱処理装置であって、前記ワークを支持し、前記ワークに冷却液を噴射する噴射ノズルが設けられた回転軸部と、前記冷却液の供給ポート及び排出ポートが設けられた固定部と、前記固定部と前記回転軸部とを相対回転可能に連結する連結部と、を備え、前記固定部及び前記回転軸部並びに前記連結部の内部には、前記供給ポートから前記噴射ノズルに通じる前記冷却液の供給路と、前記回転軸部の内部で前記供給路から分岐されて前記排出ポートに通じる前記冷却液の排出路と、が形成されており、前記排出ポートから排出される冷却液の流れを検出する検出部をさらに備える。
【００５１】
また、本明細書に開示された熱処理装置は、前記検出部が、前記排出ポートから排出される冷却液の流量を検出する。
【００５２】
また、本明細書に開示された熱処理装置は、前記回転軸部が筒体からなり、前記連結部は、前記回転軸部と前記固定部とを連結し、前記回転軸部の内部に接続する流路を内部に有するロータリージョイントと、前記ロータリージョイントの流路に挿通され、一方の端部が前記回転軸部の内部に挿入される内管と、を含み、前記内管の前記端部には、該内管の周壁を貫通する少なくとも一つの貫通孔が形成され、また、前記回転軸部と該内管との間で摺動するシール部材が前記貫通孔よりも先端側に設けられている。
【００５３】
また、本明細書に開示された熱処理装置は、前記ロータリージョイントの流路が前記排出ポートに通じ、前記内管は前記供給ポートに通じている。
【００５４】
また、本明細書に開示された熱処理装置は、前記検出部の検出結果に基づいて熱処理を継続し又は停止させる制御部をさらに備える。
【００５５】
また、本明細書に開示された熱処理装置は、前記ワークを加熱している際に、前記噴射ノズルから前記ワークの被加熱部位とは異なる部位に前記冷却液が噴射される。
【符号の説明】
【００５６】
１     熱処理装置
２     ハブ輪（ワーク）
１０   支持部
１１   支持部
１２   加熱コイル
２０   搬送部
２１   昇降駆動部
２２   回転駆動部
２３   電源部
２４   冷却液供給部
２５   制御部
２６   検出部
３０   回転軸部
３１   固定部
３２   連結部
３５   噴射ノズル
３８   供給ポート
４１   排出ポート
４２   ロータリージョイント
４３   内管
４６   貫通孔
４７   シール部材
Ｆ     供給路
ｆ     排出路
【図１】
0006446252.tif 000002
【図２】
0006446252.tif 000003
【図３】
0006446252.tif 000004
【図４】
0006446252.tif 000005