(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材から成る外周枠と、この外周枠間に配置してワークを載置するための載置部とから成るものに於て、この載置部は複数の部材にて外周枠内に形成し、上記外周枠及び載置部の各部材の接続部に、上記各部材とは別個に形成した接続軸を挿通するための挿通孔を貫通形成し、この挿通孔に、挿通孔よりも直径が０．２ｍｍ〜１００分の１ｍｍ小径の接続軸を挿通して挿通孔と接続軸との間に隙間を生じさせ、部材の熱膨張時に接続部に於て各部材の相互移動を可能として行う事により外周枠及び載置部の各部材を可動的に接続すると共に、外周枠を構成する部材及びこれらの部材と載置部を構成する部材との接続は、各部材の熱膨張時に於て伸張を吸収し得る１ｍｍ〜１００分の１ｍｍの伸張間隔を介して行う事を特徴とするワークの熱処理用治具。
【請求項２】
外周枠を構成する部材及びこれらの部材と載置部との接続は、直接行うものである事を特徴とする請求項１のワークの熱処理用治具。
【請求項３】
外周枠を構成する部材及びこれらの部材と載置部との接続は、介装部材を介して行う事を特徴とする請求項１のワークの熱処理用治具。
【請求項４】
接続軸は、挿通孔に取外し可能に接続したものである事を特徴とする請求項１、２、または３のワークの熱処理用治具。
【請求項５】
接続軸は、挿通孔に取外し不能に接続したものである事を特徴とする請求項１、２、または３のワークの熱処理用治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱処理を施すためのワークを、上面に載置して使用する熱処理用治具に係るものである。特に複数の部材を蝋付け等により接続して形成する場合に、この複数の部材の接続部に蝋材を配置し、この蝋材を配置したワークを上面に載置して高温の炉の中に挿入し、この蝋材を溶融して複数の部材を接続する場合等に用いるものである。また、表面に塗布した熱硬化性塗料その他の表面材を一定の温度に加熱して熱処理を行うワークを上面に複数載置し、高温炉の中にこれを一定時間配置して熱処理を行う場合等の治具として用いるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、これらの熱処理用の治具は、図４に示す如く、治具(２０)を構成する外周枠(２１)、ワークを載置する載置部(２２)、ステー(２４)等を、肉厚の部材を用いて強固なものとし、これを溶接(２３)によって相互に不動的に連結して形成していた。これは、炉の中にワークを載置した状態で治具(２０)を配置した場合、高温加熱により熱歪みを生じ、この熱歪みによって治具(２０)が変形する場合が多いものであった。そのため、熱処理用治具を変形させない目的で、肉厚の部材を用いて強固に形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように強固に治具を形成した場合に於ても、常温から昇温して炉内温度１１００℃以上の高温雰囲気に晒らされるとともに常温まで冷却されることを頻繁に繰り返すと、製造時の溶接歪みに加えて加熱、冷却時の熱のアンバランスによる材料の内部応力により、治具を構成する部材に大きな変形が発生していた。このような変形が生じると、上面に載置したワークもこの変形に伴って歪みを生じるものとなるから、寸法公差を厳しく要求される製品については、後工程で全数検査が必要になると共に、ワークに歪み取り工程を組み込む必要が生じていた。
【０００４】
また、治具を肉厚で強固なものにする結果、治具の重量が重くなり、炉処理重量の治具の占める割合が多いものとなる。即ち、加熱エネルギーの面から見れば、治具に吸収される熱エネルギーは無駄なものであり、ワークにのみ炉内の加熱エネルギーが加えられるのが最も好ましいものである。しかし、現実的には同一熱高温雰囲気内に治具とワークを配置した場合、従来では強固に形成された治具が多くの熱吸収を行い、熱ロスの大きいものとなっている。その為、炉内に大きな加熱ゾーンスペースと長い加熱時間を必要としていた。また、同時に常温への冷却時にも熱容量の大きな治具はさめにくく、連続熱処理炉であれば大きな冷却ゾーンスペースと長い冷却時間を要していた。また、強固に形成された治具であっても、複数回の繰り返し使用による熱歪みの発生によって、大きな変形を生じる結果となる。この大きな熱変形を生じた治具は、再度使用する事は困難で廃棄処分と成っていた。このように治具の使用期間が短いばかりでなく、炉内に於ける熱吸収が大きいため、熱エネルギーの使用に於ても非効率的なものであり、炉の大型化とランニングコストの上昇を招いていた。
【０００５】
本発明は、上述の如き課題を解決しようとするものであって、治具をワークとともに加熱炉内に挿入した場合に、治具に熱歪みによる変形を生じさせる事がないか、少なくする事によって、治具の使用期間を従来品に比較して著しく長期化しようとするものである。また、治具の構成肉厚等を薄くし重量を軽く形成する事によって、作業者の作業性を向上するばかりでなく、炉内に於ける熱吸収量を少なくして、効率的なワークの熱処理を可能にすると共に熱処理装置の小型化に伴うイニシャルコストの低下とランニングコストの低下を、同時に可能にしようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の如き課題を解決するため、複数の部材から成る外周枠と、この外周枠間に配置してワークを載置するための載置部とから成るものに於て、この載置部は複数の部材にて外周枠内に形成し、上記外周枠及び載置部の各部材の接続部に、上記各部材とは別個に形成した接続軸を挿通するための挿通孔を貫通形成し、この挿通孔に、挿通孔よりも直径が０．２ｍｍ〜１００分の１ｍｍ小径の接続軸を挿通して挿通孔と接続軸との間に隙間を生じさせ、部材の熱膨張時に接続部に於て各部材の相互移動を可能として行う事により外周枠及び載置部の各部材を可動的に接続すると共に、外周枠を構成する部材及びこれらの部材と載置部を構成する部材との接続は、各部材の熱膨張時に於て伸張を吸収し得る１ｍｍ〜１００分の１ｍｍの伸張間隔を介して行うものである。
【０００７】
また、外周枠を構成する部材及びこれらの部材と載置部との接続は、直接行うものであっても良い。
【０００８】
また、外周枠を構成する部材及びこれらの部材と載置部との接続は、介装部材を介して行うものであっても良い。
【０００９】
また、接続軸は、挿通孔に取外し可能に接続したものであっても良い。
【００１０】
また、接続軸は、挿通孔に取外し不能に接続したものであっても良い。
【００１１】
【作用】
本発明は、上述の如く構成したものであるから、熱処理を施すべきワークを治具の載置部の上面に載置し、この治具を加熱炉の内部に導入する。この加熱炉内に於てワークが加熱され、蝋付け等の熱処理を施されるとともに、治具にも必然的に熱エネルギーが吸収される。この加熱によって、治具を構成する部材には熱膨張が生じる。熱による部材の伸張が発生するが、各部材は可動的に接続すると共に、外周枠を構成する部材及びこれらの部材と載置部との接続は、各部材の熱膨張時に於て伸張を吸収し得る伸張間隔を介して行うものである。
【００１２】
そのため、従来、治具の構成部材、例えば外周枠と、ワークを載置するための載置部とが、溶接等によって強固に固定されていた場合と異なり、部材の熱膨張による伸張は、部材間に形成した伸張間隔に吸収される。また、各部材は移動可能に接続されているため、各部材は伸張間隔による伸張の吸収と共に、部材の移動によって熱膨張に伴う歪みを吸収可能なものとする。その結果、従来、治具の構成部材、例えば外周枠とワークを載置するための載置部とが、溶接等によって強固に固定されていた場合と異なり、部材の熱膨張による伸張は、伸張間隔に吸収可能なものとなる。
【００１３】
このように、治具を構成する部材が熱膨張に伴う伸張を吸収する事が可能であるから、治具の歪みや変形を生じる事がなく、この歪みの影響によりワークの変形を伴う事もない。また、治具の部材に変形や熱歪みを生じる事がないため、治具を強固に形成する必要がなく、作業上もしくはワークを載置して取り扱うのに必要な強度のみが存在すればよい事となる。その結果ワークを構成する部材の肉厚を薄くする事が可能となり、炉内に配置した場合、治具が吸収する熱エネルギーの量が、従来品に比較し著しく少ないものとなるから、無駄な熱カロリーを吸収する事がなく効率的にワークの熱処理を行う事が可能となるものである。その結果、炉内の加熱ゾーンスペースを小さくし加熱時間を短くすることが可能となる。また、同時に常温への冷却時にも熱容量の小さい治具はさめ易く、連続熱処理炉であれば従来の治具を用いる物に比較し小さな冷却ゾーンスペースと短い冷却時間を可能とする。
【００１４】
また、各部材は伸張間隔を介して可動的に接続するものである。この可動的接続は、各部材の接続部に、接続軸を挿通するための挿通孔を貫通形成するとともにこの挿通孔に、挿通孔よりも小径の接続軸を挿通する。このように、挿通孔よりも接続軸のほうを小さく形成しているから、挿通孔には遊び部分が生じるものとなる。この遊び部分が、部材の熱膨張による伸張に伴う部材の移動を可能とする。
【００１５】
また、治具を構成する部材は外周枠を複数の部材で構成するとともに、この外周枠の内部にワークを載置するための載置部を配置して構成するが、これらの部材は直接前記の挿通孔と接続軸を介して接続するものであっても良いし、接続のための介装部材を介して接続するものであっても良い。介装部材を介して接続する場合にはワークを構成する部材の形状を簡略化する事ができ、作業性と汎用性を持たせる事が可能となる。
【００１６】
また、直接各部材を接続するためには、治具を構成する部材の折り曲げ加工等が必要となるため、ワークを構成する部材の加工に多くの手数を有する事となる欠点を生じるが、介装部材を必要としないから製造を簡略化する事が可能となり、ワークを構成する目的に応じて任意に決定する事ができるものである。また、接続軸は挿通孔に取外し可能に形成するものとすれば、長期間の使用によって治具に多少の歪み等が発生した場合にも、この接続軸を部材から取外す事により、それぞれの部材をプレス加工等によって修正し、例えばうねりを生じたものをフラットにすれば、再度熱処理用治具として使用する事ができ、従来の如く治具の廃棄等はほとんど行う必要がないものとなる。
【００１７】
また、載置部は、複数の部材により構成し、この複数の各部材を可動的に接続するとともに伸張間隔を介して接続するものである。そのため、載置部が大型で熱膨張の発生量が大きなものであっても、これを有効に吸収し熱歪みを発生させることがない。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に於て説明すれば、(１)は熱処理用の治具で、複数の部材から成る外周枠(２)の内部に、複数の部材から成る載置部(３)を形成している。この載置部(３)の上面には熱処理用のワーク(４)を載置する為の適宜の加工を行う。この加工は、対象物である熱処理用のワーク(４)によって異なるものであり、適宜の凹凸等を形成したり、ワークを載置し保持するための支柱(図示せず)を突出したりするものである。また、熱処理用のワーク(４)には、種々のものが想定される。例えば、複数の部材を連結するため、その複数の部材の接続部位置に蝋材を配置したものとか、焼鈍等を施すためのワーク(４)とか、表面の乾燥を行うワーク(４)とか、その他、任意の熱処理を行うためのワーク(４)を載置するものである。
【００１９】
そして熱処理用治具(１)は、正方形もしくは長方形形状の外周枠(２)を構成している。この外周枠(２)は、一つの部材ではなく複数の部材から構成するものである。そして、この外周枠(２)の内部間隔には、前述のワーク(４)を上面に載置するための載置部(３)を一定の間隔で配置し、この載置部(３)は前述の如く、熱処理を施すワーク(４)の載置目的にあった形状のものを配置している。
【００２０】
また、外周枠(２)、載置部(３)を構成する複数の部材は、各部材の熱膨張時に於て伸張を吸収し得る伸張間隔(５)を介して接続するものである。この伸張間隔(５)は、１ｍｍ〜１００分の１ｍｍの間隔で有ることが好ましく、１ｍｍよりも伸張間隔(５)が大きくなると治具(１)にガタ付きを生じ、精度の悪化とワーク(４)を載置した際の安定性に劣るものとなる。また、１００分の１ｍｍに満たない伸張間隔(５)では、部材の熱膨張収縮を相互干渉により吸収することが出来ず、歪みを生じるものとなる。この伸張間隔(５)を１ｍｍ〜１００分の１ｍｍで部材間に形成するには、設計された伸張間隔に等しい厚さのスペーサー(９)を介して各部材を接続し、その後スペーサー(９)を引き抜く等の種々の方法により形成する。
【００２１】
外周枠(２)を構成する複数の部材及び載置部(３)を構成する複数の部材は、その接続部に挿通孔(６)を形成している。この挿通孔(６)には、接続軸(７)を挿通し、外周枠(２)と載置部(３)もしくは外周枠(２)相互もしくは載置部(３)相互を接続形成するものである。
【００２２】
一実施例に於ては挿通孔(６)を３．３ｍｍで形成し、この挿通孔(６)に挿通する接続軸(７)を３．２ｍｍの直径により形成した。そして、この接続軸(７)の両端部に係止頭部(１１)を形成するリベットにより構成し、穴径と接続軸(７)の直径の差を０．１ｍｍとしている。この穴径の差は大きなものとすれば、治具(１)を構成する部材のガタツキが大きなものとなり、ワーク(４)を載置した場合にワーク(４)に変形等を生じる可能性があり好ましいものではない。また、挿通孔(６)と接続軸(７)の直径の差がほとんどないものにするならば、各部材の伸張に伴う移動に対応する事ができないものとなる。
【００２３】
そこで、この挿通孔(６)と接続軸(７)との直径の差は、一実施例に於て０．２ｍｍ〜１００分の１ｍｍ程度の間隔が好ましい。このように構成する事により、各部材の熱膨張に伴う伸張の吸収を伸張間隔(５)と共に可能とする。そして、治具(１)の非加熱状態に於けるガタツキ等の発生を最小限に押さえる事が可能となり、上面に載置するワーク(４)の載置精度を向上すると共に不安定さをなくする事が可能となる。そして、この各部材の接続は図２に示す如くＬ型アングル若しくは角形パイプ状の介装部材(８)を介してこれを連結するように形成しても良い。例えば図２の左上に示す如く、Ｌ型のアングルを介装部材(８)として使用し、治具(１)の外周枠(２)の角部に、このＬ型アングルで形成した介装部材(８)を配置する。この介装部材(８)と外周枠(２)とに挿通孔(６)を貫通形成して、この貫通形成した挿通孔(６)に、リベットにより形成した接続軸(７)を挿通する事により、介装部材(８)を介して外周枠(２)の角部を接続しているものである。
【００２４】
そして、上記の接続軸(７)による各部材の接続は、当然の事ながら１ｍｍ〜１００分の１ｍｍ程度の伸張間隔(５)を介して行われるものである。この伸張間隔(５)は、接続軸(７)による各部材の接続を行う際に、図２に示す如く１ｍｍ〜１００分の１ｍｍ程度の厚みのスペーサー(９)を部材間に挿入した後に、接続軸(７)によって各部材を接続する。接続軸(７)により各部材を接続した後、スペーサー(９)を引き抜くことにより、各部材間に伸張間隔(５)が形成され接続を完了する。
【００２５】
また、図２に於て下方向に示した介装部材(８)は角形パイプを使用するものであって、この場合も挿通孔(６)と接続軸(７)を形成するのは当然であるが、外周枠(２)の内部にワーク(４)を載置するための載置部(３)を配置するためには、この角形の介装部材(８)を用いるのが簡易である。そして、この介装部材(８)と載置部(３)及び外周枠(２)との間隔にも、１ｍｍ〜１００分の１ｍｍ程度の間隔を形成する事によって、介装部材(８)自身また外周枠(２)、載置部(３)等の部材の熱膨張の歪みを吸収する事が可能となる。また、この介装部材(８)、外周枠(２)、載置部(３)等はステンレス板材等により形成し、一実施例では板圧２ｍｍとした。
【００２６】
また、外周枠(２)及び載置部(３)の接続は上記実施例に示す如く、介装部材(８)を介して行うものであっても良いが、図３の下方向に示す如く、載置部(３)と外周枠(２)とを介装部材(８)を介さずに直接接続するものであっても良い。この場合は載置部(３)の端部にＬ型の折曲部(１０)を形成し、載置部(３)自身に挿通孔(６)を形成して、この挿通孔(６)に接続軸(７)を挿通するものである。この実施例に於ては、介装部材(８)を不要とする利点を有するものの、載置部(３)の端部に挿通孔(６)を開口するためのＬ型の折曲部(１０)を形成しなければならず、部材の形成に手数を要するものとなる。しかし、介装部材(８)を使用しないことにより、治具(１)が軽量となり熱容量が小さく、熱エネルギーが少量となり、冷却も早いものとなる利点を有している。
【００２７】
また、外周枠(２)及び載置部(３)の肉厚は前記実施例に於て２ｍｍとしたが、必ずしも２ｍｍに限定する必要はないものであって、１ｍｍもしくは０．５ｍｍ程度の肉厚のものであっても良い。この肉厚の決定は、上面に載置するワーク(４)の重量、もしくはワーク(４)の載置目的や、これを取り扱う作業者が通常の作業に於て、所持したり、運搬したりする場合に、治具(１)が変形を生じない程度の肉厚を備えれば良いものである。理想的には治具(１)に加えられる外力で変形せず、しかもワーク(４)の載置に支障がない限り、治具(１)の肉厚は薄く形成するのが好ましい。治具(１)をこのように薄く形成する事により、軽くなり持ち運びにも容易となるばかりでなく、高温の炉内に配置した場合、治具(１)の熱エネルギー吸収量を少なくする事ができる。この治具(１)が吸収しなかった分の熱エネルギーをワーク(４)に加えることが出来るから、炉内に於ける治具(１)の移動スピードを高める事が可能となり、ワーク(４)の効率的な熱処理を可能とする。しかし、治具(１)の肉厚を薄くすると治具(１)が鋭利なものとなり、作業者が手等で保持する場合に、傷等を負わせる可能性があるので、その点についての考慮が必要になる。
【００２８】
また、上記実施例に於て接続軸(７)をリベットにより形成しているが、ボルトナット等により接続軸(７)を形成するものであっても良い。ボルト、ナットによる場合は、リベットに比較し作業性が多少劣るものとなる。また、接続軸(７)は強固に形成し、挿通孔(６)から取外し不能に形成する事も可能である。
【００２９】
上述の如く形成したものに於て、治具(１)の上面に熱処理用のワーク(４)を載置し、これを高温雰囲気の炉の中に挿入すれば、ワーク(４)及び治具(１)に熱エネルギーが加えられる。ワーク(４)は目的に応じた必要な熱処理を行われるとともに治具(１)はこの加熱により各部材が熱膨張を生じるが、その膨張は伸張間隔(５)に吸収される。この各部材の熱膨張が伸張間隔(５)に吸収される際に、部材の移動が生じるが、この移動は、各部材が可動的に接続されているため、この点に於いても無理のない膨張吸収が行われる。
【００３０】
また、上記の如き接続軸(７)と挿通孔(６)により、各部材の接続を行うと、熱膨張は、挿通孔(６)に挿入された接続軸(７)が挿通孔(６)より小径のものであるため、一定の範囲内で挿通孔(６)と接続軸(７)との間に隙間が生じ、その隙間の範囲内に於て治具(１)の各部材は各々単独で伸張する事ができるものとなる。そのため、熱膨張を治具(１)の各部材はそれぞれ単独で吸収し、歪み、変形等を生じる事がない。また、この歪み、変形等を生じる事がないために、治具(１)は剛体構成によって変形を防止する必要がなくなり、肉薄に形成する事が可能となり、炉内に於ける熱エネルギーの吸収を従来品に比較し小さなものとする事ができる。そのため単位時間当たりの熱エネルギーをワーク(４)に多く加える事が可能となり、炉内の移動スピードを高める事が可能となるから、迅速なワーク(４)に対する熱処理が可能となるものである。
【００３１】
また、接続軸(７)を取外し可能なものとすれば、長期間の使用によってワーク(４)に多少の変形等が発生した場合、もしくは取り扱い上ワーク(４)に外部衝撃等が加えられ変形等が生じた場合にも、この接続軸(７)を取外す事によって治具(１)の各部材を分解し、これをプレス等によって原形状に復元すれば、再度これを接続軸(７)で組み立てて使用する事が可能となり、経済的な復元修理が可能となる。また、この接続軸(７)を取外し可能に形成するとは、必ずしもボルトナットの如く、通常の方法によって取外す場合に限らず、リベット等を用いて接続する場合に於ても、このリベットを破断する事によって分解が可能である場合も、接続軸(７)は挿通孔(６)に取外し可能に接続するという事ができるものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、上述の如く構成したものであるから、治具の熱歪みによる変形を生じる事がないか、極めて少ないものであり、治具の長期間の使用が可能となる。また、治具に載置したワークが、治具の熱歪みに伴う変形を生じることがないから、熱処理完了後のワークを修正する等の手数を省くことが出来、経済的で正確なワークの熱処理を可能とする。
【００３３】
また、治具を肉薄に形成する事が可能であるから炉内に於ける治具の熱エネルギー吸収量が少なく、炉内に於ける治具の移動スピードを高める事が可能となり、効率的なワークの熱処理を可能とする。その結果、炉内の加熱ゾーンスペースを小さくし加熱時間を短くすることが可能となる。
【００３４】
また、同時に常温への冷却時にも熱容量の小さい治具はさめ易く、連続熱処理炉であれば従来の治具を用いる物に比較し小さな冷却ゾーンスペースと短い冷却時間を可能とする。このように、加熱ゾーンスペース及び冷却ゾーンスペースを小さくすることにより、加熱炉を小型化し、加熱炉の設置面積を小さくし、全体としてイニシャルコスト及びランニングコストの低減を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施例の斜視図である。
【図２】  挿通孔及び接続軸の接続関係を示す拡大断面図である。
【図３】  載置部と外周枠とを直接接続した状態を示す拡大断面図である。
【図４】  従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
１    治具
２    外周枠
３    載置部
４    ワーク
５    伸張間隔
６    挿通孔
７    接続軸
８    介装部材
【図１】
0005063845.tif 000002
【図２】
0005063845.tif 000003
【図３】
0005063845.tif 000004
【図４】
0005063845.tif 000005