特許 5903455 熱処理装置および熱処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5903455

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】熱処理装置および熱処理方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/10 20060101AFI20160331BHJP

   H05B 6/42 20060101ALI20160331BHJP

   H05B 6/44 20060101ALI20160331BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/10 331

   H05B6/42

   H05B6/44

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-47839(P2014-47839)

(22)【出願日】2014年3月11日

(65)【公開番号】特開2015-173021(P2015-173021A)

(43)【公開日】2015年10月1日

【審査請求日】2015年8月25日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390029805

【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000217653

【氏名又は名称】電気興業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128749

【弁理士】

【氏名又は名称】海田 浩明

(72)【発明者】

【氏名】新部 純三

(72)【発明者】

【氏名】坂之上 隆行

(72)【発明者】

【氏名】吉弥 一希

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 浩之

(72)【発明者】

【氏名】増渕 秀司

(72)【発明者】

【氏名】長太 真

【審査官】 白土 博之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２００３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３６８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１９３１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／１０

Ｈ０５Ｂ ６／４２

Ｈ０５Ｂ ６／４４

Ｃ２１Ｄ ９／００

Ｃ２１Ｄ ９／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状のワークを載置可能なテーブルと、
前記ワークの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部と、
を備え、
前記一対の熱処理加工部が、前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動しながら当該ワークに熱処理加工を施すことで、所望の性質を有するワークを得るために用いられる熱処理装置において、
前記熱処理加工部が、
前記ワークの周面に対して対向配置可能な加熱コイルと、
前記加熱コイルに併設されるとともに冷却水を放出するための第一冷却水放出部と、
前記加熱コイルと重畳する位置に設置されるとともに冷却水を放出するための第二冷却水放出部と、
を備えることにより、
前記一対の熱処理加工部が前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動するときには、前記加熱コイルによって加熱された前記ワークの周面を前記第一冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却し、
前記一対の熱処理加工部が隣り合う位置まで移動したときには、前記加熱コイルによって加熱された前記ワークの周面の冷却を、前記第二冷却水放出部から放出される冷却水を含めて実施することで、前記ワークの周面の全周にわたって熱処理加工が行われることを特徴とする熱処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の熱処理装置において、
前記一対の熱処理加工部は、前記テーブルに対して相対的に旋回移動が可能な一対の旋回アームにそれぞれ設置されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の熱処理装置において、
前記一対の熱処理加工部が複数組設置されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項4】

環状のワークを載置可能なテーブルと、
前記ワークの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部と、
前記ワークの周面に対して対向配置可能な加熱コイルと、
前記加熱コイルに併設されるとともに冷却水を放出するための第一冷却水放出部と、
前記加熱コイルと重畳する位置に設置されるとともに冷却水を放出するための第二冷却水放出部と、
を備える熱処理装置を用いて、
前記一対の熱処理加工部が、前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動しながら当該ワークに熱処理加工を施すことで、所望の性質を有するワークを得る熱処理方法において、
前記一対の熱処理加工部が前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動するときには、前記加熱コイルによって加熱された前記ワークの周面を前記第一冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却し、
前記一対の熱処理加工部が隣り合う位置まで移動したときには、前記加熱コイルによって加熱された前記ワークの周面の冷却を、前記第二冷却水放出部から放出される冷却水を含めて実施し、前記ワークの周面の全周にわたって熱処理加工を行うことを特徴とする熱処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、環状のワークの周面の全周にわたって熱処理加工を行うための熱処理装置および熱処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、鉄系金属から成る鋼材の表面層だけを硬化させ、内部は靱性のまま保持して、耐摩耗性や耐疲労性を与える熱処理の手法が知られている。この種の表面硬化の手法には、焼入れ、浸炭法、窒化法などがある。

【0003】

鋼材からなる環状部材に対する表面硬化処理の手法として、例えば、加熱コイルを用いた焼入れが用いられている。具体的には、１個又は２個の加熱コイルを用いて、環状部材を加熱した後、急冷し、焼入れを行う焼入れ装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、２個以上偶数個の可動の高周波誘導子を用いてリングワークの外周を加熱し、高周波誘導子に設けられた冷却液噴出孔から冷却液の噴出を行うことによりリングワークを冷却し、焼入れする高周波焼入方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特公昭３６−５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、加工される材料としてのワークの焼入れを行うためには、ワークがオーステナイト化する温度以上となるようにワークを加熱した後、ワークがオーステナイトの状態でマルテンサイトスタート（Ｍｓ）点の温度以下となるように冷却し、ワークの組織をオーステナイトからマルテンサイトへの変態を起こさせる必要がある。

【0006】

したがって、ワークがオーステナイト化する温度以上に、ワークが加熱されない場合には、ワークに焼入れを施すことができないこととなる。また、ワークがオーステナイト化する温度以上に一旦はワークを加熱することができたとしても、その後、ワークの冷却が適切に行われない場合には、ワークに焼入れを施すことができないこととなる。さらに、ワークが加熱され冷却された後、すなわち、ワークに焼入れが施された後に、ワークが再度加熱されると焼鈍しが起き、ワークの表面層が軟化してしまうことになる。

【0007】

以上より、例えば、上掲した特許文献１に記載の熱処理装置のように、２個の加熱コイルを互いに反対方向に移動させて、環状のワークの焼入れを行う際には、環状のワークのある位置を焼入れを開始する場所（以下、「焼始め」という。）とし、この焼始めの部分から焼入れを開始すると、特に、焼入れを終了する場所（以下、「焼終わり」という。）の部分のワークの焼入れにおいて、熱処理加工につなぎ目が生じてしまい、一様な硬化層を形成することが難しいという課題があった。

【0008】

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、環状のワークの周面の全周にわたって一様な熱処理加工が行われることを実現することができる熱処理装置および熱処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る熱処理装置は、環状のワークを載置可能なテーブルと、前記ワークの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部と、を備え、前記一対の熱処理加工部が、前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動しながら当該ワークに熱処理加工を施すことで、所望の性質を有するワークを得るために用いられる熱処理装置であって、前記熱処理加工部が、前記ワークの周面に対して対向配置可能な加熱コイルと、前記加熱コイルに併設されるとともに冷却水を放出するための第一冷却水放出部と、前記加熱コイルと重畳する位置に設置されるとともに冷却水を放出するための第二冷却水放出部と、を備えることにより、前記一対の熱処理加工部が前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動するときには、前記加熱コイルによって加熱された前記ワークの周面を前記第一冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却し、前記一対の熱処理加工部が隣り合う位置まで移動したときには、前記加熱コイルによって加熱された前記ワークの周面の冷却を、前記第二冷却水放出部から放出される冷却水を含めて実施することで、前記ワークの周面の全周にわたって熱処理加工が行われることを特徴とするものである。

【0010】

また、本発明に係る熱処理方法は、環状のワークを載置可能なテーブルと、前記ワークの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部と、前記ワークの周面に対して対向配置可能な加熱コイルと、前記加熱コイルに併設されるとともに冷却水を放出するための第一冷却水放出部と、前記加熱コイルと重畳する位置に設置されるとともに冷却水を放出するための第二冷却水放出部と、を備える熱処理装置を用いて、前記一対の熱処理加工部が、前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動しながら当該ワークに熱処理加工を施すことで、所望の性質を有するワークを得る熱処理方法であって、前記一対の熱処理加工部が前記ワークの周面に沿って互いに反対方向に移動するときには、前記加熱コイルによって加熱された前記ワークの周面を前記第一冷却水放出部から放出される冷却水によって順次冷却し、前記一対の熱処理加工部が隣り合う位置まで移動したときには、前記加熱コイルによって加熱された前記ワークの周面の冷却を、前記第二冷却水放出部から放出される冷却水を含めて実施し、前記ワークの周面の全周にわたって熱処理加工を行うことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、環状のワークの全周にわたって一様な熱処理加工を行うための熱処理装置と、熱処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る熱処理装置の基本的な構成例を示す概略図である。

【図2】本実施形態に係る熱処理装置の基本的な動作例を示す概略図であり、図中の分図（ａ）が焼始めの状態を示す概略図であり、図中の分図（ｂ）が焼始めと焼終りとの間の状態を示す概略図であり、図中の分図（ｃ）および分図（ｄ）が焼終りの状態を示す概略図である。

【図3】本実施形態に係る熱処理装置の焼終りにおいて第一冷却水放出部および第二冷却水放出部により冷却水を放出した状態を説明するための概略図である。

【図4】本実施形態に係る熱処理装置の全体の構成例を示す図である。

【図5】本実施形態に係る熱処理装置のテーブルを説明するための概略図であり、図中の分図（ａ）は、本実施形態に係る熱処理装置のテーブルの平面図であり、図中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る熱処理装置のテーブルの側面図である。

【図6】本実施形態に係る熱処理装置の加熱コイルを説明するための概略図である。

【図7】旋回軸受の一部断面を含む斜視図である。

【図8】旋回軸受の断面図である。

【図9】本発明に係る熱処理装置の多様な構成例を示すための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0014】

まず、図１および図３を用いて、本実施形態に係る熱処理装置の基本的な構成例について説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る熱処理装置の基本的な構成例を示す概略図である。また、図３は、本実施形態に係る熱処理装置の焼終りにおいて第一冷却水放出部および第二冷却水放出部により冷却水を放出した状態を説明するための概略図である。

【0015】

図１に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１００は、環状のワークＷを載置することができるテーブル１１と、ワークＷの周面を熱処理加工するための一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）と、を有して構成される。

【0016】

ワークＷは、熱処理加工が施される加工材料である。本実施形態におけるワークＷは、例えば、旋回軸受を構成する外輪や内輪などであり、断面視が略台形状もしくは略矩形状となっている。また、熱処理加工は、旋回軸受の転動体転走面に対して行われる。

【0017】

テーブル１１は、ワークＷを載置することができるものであり、本実施形態に係るテーブル１１は、平面視略円形状となっている。そして、ワークＷを後述するクレーン１７によってテーブル１１上に載置し、固定することで、熱処理加工を行うことができる状態とすることが可能となっている。そして、テーブル１１は、テーブル１１の中心を回転中心軸として回転可能となるように構成される（ただし、本実施形態では、熱処理加工を行う際にテーブル１１は回転させず、固定された状態としている。）。

【0018】

熱処理加工部２０は、ワークＷの周面を熱処理加工するためのものであり、ワークＷを加熱するための加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）と、ワークＷを冷却するための第一冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）と、ワークＷを冷却するための第二冷却水放出部２５（２５ａ，２５ｂ）と、を備えて構成されている。そして、熱処理加工部２０は、テーブル１１に対して相対的に旋回移動が可能な旋回アーム３０に設置され、ワークＷの周面に対して熱処理加工を行うことができるようになっている。

【0019】

加熱コイル２１は、ワークＷの周面に対して対向配置可能となるように構成される。そして、ワークＷの周面を加熱することができるようになっている。

【0020】

第一冷却水放出部２３は、加熱コイル２１に併設されるとともに冷却水を放出することができるように構成される。そして、第一冷却水放出部２３は、例えば図３にて示されるように、加熱コイル２１が併設されている第一冷却水放出部２３の側面とは反対側の第一冷却水放出部２３の側面に複数の孔を開けて、冷却水を放出することとすることができる。また、第一冷却水放出部２３のワークＷと対向する面に複数の孔を開けて、冷却水を放出することができることとしても良いし、第一冷却水放出部２３の側面と、第一冷却水放出部２３のワークＷと対向する面との両部材に、複数の孔を開けることとしても良い。

【0021】

第二冷却水放出部２５は、例えば図３にて示されるように、加熱コイル２１と重畳する位置に設置されるとともに冷却水を放出することができるように構成される。そして、第二冷却水放出部２５のワークＷと対向する面に、例えば、複数の孔を開けることで、冷却水を放出することができるようにすることができる。また、例えば、加熱コイル２１のコアに複数の孔を開け、冷却水を放出することができるようにしても良い。そして、例えば、加熱コイル２１の銅管と銅管との間であって、ワークＷと対向する面に、第二冷却水放出部２５の複数の孔が位置するように配置することができる。

【0022】

さらに、図１に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１００は、熱処理加工部２０をワークＷの焼終り箇所から退避させた後にワークＷを冷却するための冷却装置２６が、ワークＷの焼終り箇所となるテーブル１１上に固定設置される。この冷却装置２６は、例えば、旋回軸受の外輪や内輪となるワークＷと対向して設置され、ワークＷと対向する面に複数の孔を開けて、冷却水を放出することができるようにすることができる。

【0023】

以上、本実施形態に係る熱処理装置１００の基本的な構成例について、説明した。次に、図２および図３を用いて、本実施形態に係る熱処理装置の基本的な動作例について、説明する。ここで、図２は、本実施形態に係る熱処理装置の状態を示す概略図であり、図中の分図（ａ）が焼始めの状態を示す概略図であり、図中の分図（ｂ）が焼始めと焼終りとの間の状態を示す概略図であり、図中の分図（ｃ）および分図（ｄ）が焼終りの状態を示す概略図である。なお、図２において、網掛けされている部分は、本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工が完了したワークＷの部分を示している。

【0024】

本実施形態に係る熱処理装置１００では、焼始めにおいては、図２の分図（ａ）に示すように、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、互いに隣接して配置される。

【0025】

そして、紙面左側の熱処理加工部２０ａは、ワークＷの周面に沿って紙面左上方向に移動しながら、熱処理加工部２０ａに含まれる加熱コイル２１ａがワークＷを加熱することとなる。そして、加熱コイル２１ａによって加熱されたワークＷは、第一冷却水放出部２３ａによって順次冷却されることとなる。より詳しくは、熱処理加工部２０ａは紙面左上方向に旋回移動しながら、熱処理加工部２０ａと対向する面のワークＷの周面を加熱コイル２１ａが加熱し、その後に加熱されたワークＷに対して、第一冷却水放出部２３ａが冷却水を放出することによって、ワークＷは冷却され、熱処理加工（焼入れ）が行われることになる。

【0026】

一方、紙面左側の熱処理加工部２０ａと同様に、紙面右側の熱処理加工部２０ｂは、ワークＷの周面に沿って紙面右上方向に移動しながら、熱処理加工部２０ｂに含まれる加熱コイル２１ｂがワークＷを加熱し、加熱されたワークＷは、第一冷却水放出部２３ｂによって順次冷却されることとなる。より詳しくは、熱処理加工部２０ｂは紙面右上方向に旋回移動しながら、加熱コイル２１ｂが熱処理加工部２０ｂと対向する面のワークＷの周面を加熱し、その後に加熱されたワークＷに対して、第一冷却水放出部２３ｂが冷却水を放出することによって、ワークＷは冷却され、熱処理加工（焼入れ）が行われることになる。

【0027】

このような動作により、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、ワークＷの周面の全周にわたって熱処理加工（焼入れ）を施していくこととなる。

【0028】

そして、図２の分図（ｂ）に示すように、焼始めと焼終りとの略中間の位置に一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）が移動してくると、ワークＷの略半分が熱処理加工（焼入れ）されたことになる。

【0029】

図２の分図（ｂ）に示された熱処理装置１００では、紙面左側の熱処理加工部２０ａは、ワークＷの周面に沿って紙面右上方向に旋回移動しながら、熱処理加工部２０ａに含まれる加熱コイル２１ａによってワークＷの周面を加熱し、加熱されたワークＷは、その後に旋回移動してくる第一冷却水放出部２３ａから放出される冷却水によって順次冷却されることとなる。

【0030】

また、紙面右側の熱処理加工部２０ｂは、ワークＷの周面に沿って紙面左上方向に旋回移動しながら、熱処理加工部２０ｂに含まれる加熱コイル２１ｂによってワークＷの周面を加熱し、加熱されたワークＷは、その後に旋回移動してくる第一冷却水放出部２３ｂから放出される冷却水によって順次冷却されることとなる。

【0031】

以上のように熱処理加工を進めることで、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、図２の分図（ｃ）に示すように、互いに隣り合う位置まで移動することになる。

【0032】

そして、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）は、焼終りに近づくと、移動速度を緩めながら旋回移動することで、熱伝導によりワークＷの焼終り部分を加熱することができる構成を有している。

【0033】

一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）が互いに隣り合う位置まで移動し、加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）の移動が停止したときには、第一冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）から放出される冷却水による冷却に加え、第二冷却水放出部２５（２５ａ，２５ｂ）から放出される冷却水による冷却を含めて、冷却を実施することになる。より詳しくは、例えば図３にて示すように、第一冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）の側面から放出される冷却水と、加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）と重畳する位置に設置される第二冷却水放出部２５（２５ａ，２５ｂ）から放出される冷却水とによって、焼終り箇所におけるワークＷの周面全域の冷却が行われることとなる。

【0034】

そして、第二冷却水放出部２５（２５ａ，２５ｂ）によって適切にワークＷの冷却が実施された後、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）を焼終り箇所から退避させ、図２の分図（ｄ）に示すように焼終り箇所に固定設置された冷却装置２６によってワークＷの冷却を更に進めることとなる。なお、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）の焼終り箇所からの退避は、熱処理加工を行った熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）の移動方向とは逆方向に一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）を移動させれば良い。

【0035】

ところで、従来技術では、一対の加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）が隣り合う位置まで移動することで、加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）の旋回移動が停止する状態となったときに、第一冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）が位置する箇所に対向するワークＷの周面部分以外の箇所は、第一冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）では、冷却が十分に実施されないことになる。そこで、従来技術では、焼終り箇所に対して別途の冷却装置を設置し、焼終り箇所の中央部分に向けて冷却水を放出することを行っていた。しかしながら、このような冷却方法では、第一冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）による冷却箇所と、別途の冷却装置による冷却箇所との境界部分に十分な冷却ができない箇所が生じてしまい、当該箇所にて、ワークＷの内部からの熱伝導による再度の昇温箇所が発生してしまい、焼鈍しが起き、所望の性質を有するワークＷを得ることが難しい場合があった。

【0036】

そこで、本実施形態に係る熱処理装置１００では、加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）によって加熱されたワークＷの周面の冷却を、第二冷却水放出部２５（２５ａ，２５ｂ）から放出される冷却水を含めて実施することによって、焼終り箇所における高い冷却効果を維持することが可能となった。すなわち、本実施形態では、第二冷却水放出部２５（２５ａ，２５ｂ）を設置することによって、ワークＷの内部からの熱伝導による再度の昇温を効果的に防止することが可能となった。

【0037】

また、焼終りに近づいたときに、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）の移動速度を緩め、加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ）によって加熱されたワークＷを、第一冷却水放出部２３（２３ａ，２３ｂ）、第二冷却水放出部２５（２５ａ，２５ｂ）および冷却装置２６によって冷却することによって、焼始めから焼終りまでの全領域について順次焼入れを行うことができるようになり、焼割れを防ぐことができるようになった。ここで、焼割れは、ワークＷの焼入れを行った際の熱膨張に起因して発生するものであるので、本実施形態のように、ワークＷが焼始めから焼終りまで順次焼入れされることで、ワークＷの焼割れを好適に防止することができることとなる。

【0038】

したがって、本実施形態に係る熱処理装置１００によれば、ワークＷの周面の全周にわたって熱処理加工が行われることとなり、全周にわたって一様な硬化層が形成された環状のワークＷを得ることができるようになる。

【0039】

一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）の移動速度を緩める位置に関しては、例えば、一対の熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）が、ワークＷの中心を回転軸として１７２°移動したときとすることができる。すなわち、本実施形態に係る熱処理装置１００では、焼終り箇所の近傍の８°＋８°＝１６°の範囲を減速しながらの熱処理加工部２０（２０ａ，２０ｂ）による加熱領域に設定することが好適となっている。

【0040】

ただし、本発明の範囲は、これらに限定されることはなく、焼始めから焼終りまで順次焼入れが行われ、所望の性質を有するワークＷが得られれば、どの様な条件を用いても良く、加熱・冷却条件やワークＷの組成などによって適宜調節することができる。

【0041】

以上、本実施形態に係る熱処理装置１００の基本的な動作例について、説明した。次に、本実施形態に係る熱処理装置１００の全体の構成例について、図４〜図６を用いて、説明する。ここで、図４は、本実施形態に係る熱処理装置１００の全体の構成例を示す図であり、図５は、本実施形態に係る熱処理装置のテーブルを説明するための概略図であり、図中の分図（ａ）は、本実施形態に係る熱処理装置のテーブルの平面図であり、図中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る熱処理装置のテーブルの側面図である。そして、図６は、本実施形態に係る熱処理装置の加熱コイルを説明するための概略図である。

【0042】

図４に示すように、本実施形態に係る熱処理装置１００は、テーブル１１などの基礎となるベース１３と、テーブル１１を回転させるための回転部１５と、回転部１５に載置されるテーブル１１と、テーブル１１に対して相対的に旋回移動が可能な一対の旋回アーム３０と、一対の旋回アーム３０にそれぞれ設置される一対の熱処理加工部２０と、を有して構成される。

【0043】

ベース１３は、本実施形態に係る熱処理装置１００の基礎となるものである。そして、ベース１３上に回転部１５が設置される。

【0044】

図４および図５の分図（ｂ）に示すように、回転部１５は、軸受１４を介して固定ケーシング１６の内部に立設して設けられている。この回転部１５は、モータ１２とギア接続されることで、モータ１２からの伝動により回転可能となっている。また、図４および図５の分図（ｂ）に示すように、回転部１５の上方にはテーブル１１が固定設置されており、回転部１５の回転中心軸とテーブル１１の中心とが一致した状態となっている。したがって、モータ１２からの伝動により回転部１５が回転すると、回転部１５の上方に設置されたテーブル１１が回転運動することとなる。また、固定ケーシング１６の外周側には、軸受３４が設置されており、後述する旋回アーム３０の下側アーム３３が軸受３４を介して接続されている。

【0045】

テーブル１１は、図５の分図（ａ）に示すように、平面視略円形状となっており、テーブル１１上には、ワークＷを取り付けるためのクランプ機構１９が設置され、クランプ機構１９によってワークＷをテーブル１１に取り付けることができるようになっている。

【0046】

クランプ機構１９は、環状のワークＷの直径などに合わせて伸縮することができるように構成されている。そして、図５の分図（ａ）に示すように、例えば、最小直径１５００ｍｍのワークＷｍｉｎから最大直径３１００ｍｍのワークＷｍａｘに対応し、ワークＷｍｉｎやワークｍａｘをテーブル１１の上に載置するとともに固定し、熱処理加工をすることができるようになっている。

【0047】

ワークＷをテーブル１１上に載置し、クランプ機構１９によって固定するためには、電動のクレーン１７を用いることができる。本実施形態に係るクレーン１７は、Ｉ形鋼に引っ掛けられて構成されている。ここで、クレーン１７は、ワークＷを水平方向および垂直方向に移動させることができるものであれば良い。

【0048】

旋回アーム３０は、テーブル１１に対して相対的に旋回移動が可能なものであり、モータ３５とタイミングベルト等を介して接続されることで、モータ３５からの伝動により回転可能となっている。この旋回アーム３０の下側を構成する下側アーム３３の上にトランス４１などを介して熱処理加工部２０が設置される。モータ３５からの伝動により旋回アーム３０がテーブル１１に対して相対的に旋回移動すると、旋回アーム３０に含まれる下側アーム３３上に設置された熱処理加工部２０も旋回移動することとなる。したがって、この旋回アーム３０により、熱処理加工部２０は、環状のワークＷの周面に沿って移動することができるようになり、ワークＷの周面に対して熱処理加工を行うことができるようになっている。

【0049】

図４に示すように、旋回アーム３０は、旋回アーム３０の上側を構成する上側アーム３１と、上側アーム３１と略垂直に接するように配置される垂直アーム３２と、下側アーム３３と、から構成され、外観が側面視で略コの字形状となっている。

【0050】

下側アーム３３は、図４に示すように、軸受３４を介して固定ケーシング１６に旋回可能な状態で接続される。そして、下側アーム３３を含む旋回アーム３０は、回転部１５（すなわち、テーブル１１）とは別々に回転をすることができるようになっている。すなわち、回転部１５が回転していても、下側アーム３３を含む旋回アーム３０は停止していることができるようになっている。また、回転部１５が回転していなくても、下側アーム３３を含む旋回アーム３０は、回転することができるようになっている。なお、本実施形態に係る熱処理装置１００では、回転部１５（すなわち、テーブル１１）は、モータ１２からの伝動により回転し、下側アーム３３を含む旋回アーム３０は、モータ３５からの伝動により回転する構成となっている。

【0051】

そして、下側アーム３３は、その上面に運動案内装置の軌道部材としてのスプライン軸を組み込んで構成することができる。一方、後述するトランス支持部４３は、運動案内装置の移動部材としてのスプラインナットを組み込んで構成することができる。このような構成により、トランス支持部４３、トランス４１およびトランス４１に接続して設置される熱処理加工部２０を、環状のワークＷに対して直径方向に移動させることができ、種々の直径を有する環状のワークＷの焼入れを行うことができるようになっている。

【0052】

下側アーム３３上には、図４に示すように、熱処理加工部２０に含まれる加熱コイル２１の電流を調整するトランス４１が、トランス４１を支持するトランス支持部４３を介して設置される。

【0053】

トランス４１は、加熱コイル２１に流れる電流を調整するためのものである。そして、本実施形態に係るトランス４１は、横幅が小さく薄い外形形状を有している。このような構成により、一対の旋回アーム３０の互いの距離を小さくすることができるようになっている。

【0054】

そして、図４および図６に示すように、トランス４１には、加熱コイル２１を取り付ける又は取り外すことができるようにするための加熱コイル取付部２７が設置される。

【0055】

本実施形態に係る加熱コイル２１は、加熱コイル取付部２７に対して、取付けおよび取外しが可能な構成になっている。したがって、加熱コイル２１を取り替えるだけで、環状のワークＷの外周側や内周側など、ワークＷのあらゆる箇所を熱処理加工することができるとともに、種々の形状を有するワークＷの熱処理加工を行うことができるようになっている。

【0056】

例えば、断面視略台形状となっているワークＷを加熱するためには、図６の分図（ａ）に示すように、台形状に沿った形状を有する加熱コイル２１ｃを用いることが好適である。また、断面視略くの字形状の切欠きを有する略矩形状のワークＷを加熱するためには、図６の分図（ｂ）に示すように、ワークＷの切欠きの断面視略くの字形状に対応するように、ワークＷに近接する部分が、断面視三角形状に形成されている加熱コイル２１ｄを用いることが好適である。

【0057】

そして、上述したように、加熱コイル２１には、第一冷却水放出部２３が併設されるとともに、加熱コイル２１と重畳する位置には、第二冷却水放出部２５が形成・設置される。

【0058】

以上説明したような具体的な装置構成を有する熱処理装置１００によって、図２および図３を用いて説明した熱処理加工が実現できる。

【0059】

本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工が施されたワークＷは、例えば、旋回軸受の外輪や内輪として用いられる。図７および図８を用いて、旋回軸受について、説明する。ここで、図７は、旋回軸受の一部断面を含む斜視図であり、図８は、旋回軸受の断面図である。

【0060】

図７および図８は、旋回軸受用スペーサを組み込んだ旋回軸受を示すものであり、外輪５５および内輪５６それぞれにはＶ字形の転走面５５ａ，５６ａが形成され、この転走面５５ａ，５６ａの間で断面略四角形、例えば略正方形状のローラ転走路５７が構成されている。ローラ転走路には複数のローラ５８ａ，５８ｂ…がその傾斜方向を互い違いに交差させながら配列・収納されている。図７中斜線で示す旋回軸受用スペーサ５９（以下、スペーサという）は、この複数のローラ５８ａ，５８ｂ…間に介在され、ローラ５８ａ，５８ｂ…を所定の姿勢に保持している。

【0061】

外輪５５は、その内周にＶ字形の転走面５５ａが形成される。Ｖ字形の開き角度は略９０度に設定される。この外輪５５は、一対の環状のワークＷから構成され、ローラ５８やスペーサ５９の充填のために上下に２分割される。外輪５５には、その周方向の一ヶ所に、外周から外輪転走面５５ａまで延びる給油孔７５が形成されている。

【0062】

内輪５６は、外径を外輪５５の内径に略合わせて、外輪５５の内周側に嵌め込まれる。内輪５６の外周には、外輪転走面５５ａに対向させて内輪転走面５６ａが形成される。内輪転走面５６ａもＶ字形で、開き角度は略９０度に設定される。外輪転走面５５ａと内輪転走面５６ａとで、断面略正方形状のローラ転走路５７が構成される。

【0063】

ローラ転走路５７において、ローラ５８ａ，５８ｂ…はスペーサ５９と交互に配置されている。ローラ５８ａ，５８ｂ…は、その高さが自らの外径よりも僅かに小さく設定される。スペーサ５９の左右に隣接するローラ５８ａ，５８ｂ…は、その軸線が互いに直交し、外向きローラ５８ａと内向きローラ５８ｂとに分類される。外向きローラ５８ａは、スペーサ５９によって、その軸線６０が外輪５５および内輪５６の回転中心線Ｐ上に位置する旋回中心点Ｐ１を向くような姿勢に保持されている。内向きローラ５８ｂも、スペーサ５９によって、その軸線６１が回転中心線Ｐ上に位置する旋回中心点Ｐ２を向くような姿勢に保持されている。したがって、ローラ５８ａ，５８ｂ…の軸線はローラ転走路５７に対して常に直角を保ち、各ローラ５８ａ，５８ｂ…は均等なすべりを保ちながら転走する。

【0064】

このように本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工されたワークＷを組み合わせて、外輪転走面５５ａと内輪転走面５６ａとでローラ転走路５７を形成することができる。ローラ転走路には、複数のローラが配列・収納され、この複数のローラの間にはスペーサが配置される。そして、ローラは、ローラ転走路内を転走することとなる。本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工された断面視略台形状の環状のワークＷを上下に配置して構成されることとなる。そして、この内輪は、本実施形態に係る熱処理装置１００によって熱処理加工された断面視略くの字形状の切欠きを有する略矩形状のワークＷから構成されることとなる。

【0065】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

【0066】

例えば、本実施形態に係る熱処理装置１００は、一対の熱処理加工部２０を一組だけ備えて構成されているが、本発明に係る熱処理装置には、一対の熱処理加工部２０を複数組設置することが可能である。すなわち、図９の分図（ａ）で示すように、一対の熱処理加工部２０を三組配置する場合には、それぞれの熱処理加工部２０は、環状のワークＷの略１／６ずつを焼入れすることができる。また、図９の分図（ｂ）で示すように、一対の熱処理加工部２０を四組配置する場合には、それぞれの熱処理加工部２０は、環状のワークＷの略１／８ずつを焼入れすることができる。

【0067】

したがって、一対の熱処理加工部２０を複数組設置することで、一対の熱処理加工部２０を一組用いる場合よりも焼入れ時間を短縮することができ、生産性の高い熱処理装置を実現することができるようになる。また、一対の熱処理加工部２０を複数組配置することによって、ワークＷの歪みの蓄積を防ぎ、焼入れされたワークＷの歪みを減らすことができるようになる。

【0068】

また、例えば、本実施形態に係る熱処理装置１００は、加熱コイル２１と第一冷却水放出部２３とが、熱処理加工部２０の移動方向に対して隣り合って併設されているが、本発明の範囲はこれに限定されない。すなわち、熱処理加工装置１００の通常の使用状態の方向において、例えば、加熱コイル２１の上に第一冷却水放出部２３が設置され、併設されることとしても良い。

【0069】

また、例えば、本実施形態に係る熱処理装置１００は、焼入れだけではなく、焼戻しや焼鈍しなどに適用することができる。ワークＷの焼戻しを行う場合には、例えば、加熱コイル２１によって適当な温度まで加熱した後、第一冷却水放出部２３又は第二冷却水放出部２５によって冷却することとすることができる。ワークＷの焼鈍しを行う場合も、例えば、加熱コイル２１によって適当な温度まで加熱した後、第一冷却水放出部２３又は第二冷却水放出部２５によって徐々に冷却することとすることができる。

【0070】

また、例えば、上述した実施形態では、ワークＷをテーブル１１上に固定し、旋回アーム３０によって熱処理加工部２０を旋回移動させることで熱処理加工が行われる場合を想定して説明を行ったが、ワークＷと熱処理加工部２０との相対的な位置関係は、図２および図３で説明した熱処理装置の基本的な動作例を実現できるものであれば良く、テーブル１１上のワークＷを回転させながら旋回アーム３０によって熱処理加工部２０を旋回移動させるように熱処理装置１００を稼働させても良い。

【0071】

さらに、本実施形態に係る熱処理装置１００では、ワークＷとして旋回軸受の構成部材に対して熱処理加工を行う例を挙げたが、本発明はこれに限定されず、あらゆる環状のワークに対して用いることができる。

【0072】

なお、本実施形態に係る熱処理装置１００は、下側アーム３３に運動案内装置を設置し、下側アーム３３が含まれる旋回アーム３０を環状のワークＷに対して直径方向に移動可能としているが、例えば、上側アーム３１にもその下面に運動案内装置の軌道部材としてのスプライン軸を組み込むとともに垂直アーム３２に運動案内装置の移動部材としてのスプラインナットを組み込んで構成することとすることができる。

【0073】

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0074】

１００ 熱処理装置、１１ テーブル、１２，３５ モータ、１３ ベース、１４，３４ 軸受、１５ 回転部、１６ 固定ケーシング、１７ クレーン、１９ クランプ機構、２０熱処理加工部、２１ 加熱コイル、２３ 第一冷却水放出部、２５ 第二冷却水放出部、２６ 冷却装置、２７ 加熱コイル取付部、３０ 旋回アーム、３１ 上側アーム、３２ 垂直アーム、３３ 下側アーム、４１ トランス、４３ トランス支持部、５５ 外輪、５５ａ 外輪転走面、５６ 内輪、５６ａ 内輪転走面、５７ ローラ転走路、５８ａ 外向きローラ（ローラ）、５８ｂ 内向きローラ（ローラ）、５９ 旋回軸受用スペーサ、６０，６１ 軸線、７５ 給油孔、Ｐ 回転中心線、Ｐ１，Ｐ２ 旋回中心線、Ｗ ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】