(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024159797
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】加工装置
(51)【国際特許分類】
B23P 13/00 20060101AFI20241031BHJP
B23B 5/12 20060101ALI20241031BHJP
H05B 6/40 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
B23P13/00
B23B5/12
H05B6/40
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024135715
(22)【出願日】2024-08-15
(62)【分割の表示】P 2021160754の分割
【原出願日】2021-09-30
(71)【出願人】
【識別番号】390029089
【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002734
【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 亮介
(72)【発明者】
【氏名】須永 頼匡
(72)【発明者】
【氏名】坂本 大樹
(57)【要約】
【課題】ワークの焼入れ等の熱処理と切削処理とを効率的にかつ品質良く行える加工装置を提供することを課題とする。
【解決手段】棒状のワークを支持する支持機構１０と、支持機構１０により支持されたワークＷを切削する切削機構３０と、切削液を回収する切削液回収機構４０と、支持機構１０により支持されたワークＷと相対移動することによりワークＷを誘導加熱するコイル部５１を有する熱処理機構５０と、支持機構１０により支持されたワークＷの誘導加熱時の軸ぶれを抑制する振れ止め機構２０と、熱処理機構５０と追従移動する冷却液回収機構６０と、を備える、加工装置。
【選択図】図１
【解決手段】棒状のワークを支持する支持機構１０と、支持機構１０により支持されたワークＷを切削する切削機構３０と、切削液を回収する切削液回収機構４０と、支持機構１０により支持されたワークＷと相対移動することによりワークＷを誘導加熱するコイル部５１を有する熱処理機構５０と、支持機構１０により支持されたワークＷの誘導加熱時の軸ぶれを抑制する振れ止め機構２０と、熱処理機構５０と追従移動する冷却液回収機構６０と、を備える、加工装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方の端部と他方の端部とを有する棒状のワークの軸が水平方向に沿うように支持する支持機構と、
前記支持機構により支持されたワークを切削する切削機構と、
切削時に前記ワークに供給された切削液を回収する切削液回収機構と、
前記支持機構により支持されたワークと相対移動することにより前記ワークを誘導加熱するコイル部を有する熱処理機構と、
前記支持機構により支持されたワークの誘導加熱時の軸ぶれを抑制する振れ止め機構と、
前記支持機構よりも下方に配置され、前記熱処理機構と追従移動する冷却液回収機構と、
を備え、
前記コイル部と前記ワークとの前記相対移動は、前記ワークの前記一方の端部から前記他方の端部を前記誘導加熱する移動である、加工装置。
前記支持機構により支持されたワークを切削する切削機構と、
切削時に前記ワークに供給された切削液を回収する切削液回収機構と、
前記支持機構により支持されたワークと相対移動することにより前記ワークを誘導加熱するコイル部を有する熱処理機構と、
前記支持機構により支持されたワークの誘導加熱時の軸ぶれを抑制する振れ止め機構と、
前記支持機構よりも下方に配置され、前記熱処理機構と追従移動する冷却液回収機構と、
を備え、
前記コイル部と前記ワークとの前記相対移動は、前記ワークの前記一方の端部から前記他方の端部を前記誘導加熱する移動である、加工装置。
【請求項2】
前記振れ止め機構は、前記支持機構により支持されたワークと相対移動可能であり、前記ワークに接触する接触位置と、前記ワークと相対移動する前記熱処理機構が通過可能なように前記ワークとの間に空間を形成する非接触位置との間を相対移動する、請求項１に記載の加工装置。
【請求項3】
前記切削機構は、前記支持機構により支持されたワークと相対移動可能であり、前記ワークに接触する接触位置と、前記ワークと相対移動する前記熱処理機構が通過可能なように前記ワークとの間に空間を形成する非接触位置との間を相対移動する、請求項２に記載の加工装置。
【請求項4】
前記コイル部は、前記ワークを囲み得る環状形状を有する、請求項１乃至３いずれか１項に記載の加工装置。
【請求項5】
前記コイル部が、前記ワークの側面に対向し得る湾曲面部を有する、請求項１乃至３いずれか１項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、切削処理に加えてレーザー焼入れも可能な加工装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００５－２３８２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、ワークの焼入れ等の熱処理と切削処理とを効率的にかつ品質良く行える加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る加工装置は、ワークを支持する支持機構と、前記支持機構により支持されたワークを切削する切削機構と、前記支持機構により支持されたワークと相対移動することにより前記ワークを誘導加熱するコイル部を有する熱処理機構と、前記支持機構により支持されたワークの誘導加熱時の軸ぶれを抑制する振れ止め機構と、を備える。
【0006】
本発明では、熱処理機構がコイル部による誘導加熱を採用する。誘導加熱は、所望の温度まで正確に急速加熱することができるため、効率的である。また、本発明における熱処理機構は、支持機構により支持されたワークとコイル部とが相対移動することにより、ワークの所望の箇所に誘導加熱による熱処理を行うことができるため、より効率的である。更に、本発明では、振れ止め機構が、支持機構により支持されたワークの誘導加熱時の軸ぶれを抑制するため、熱処理機構による熱処理を品質良く行うことができる。
【0007】
前記振れ止め機構は、前記支持機構により支持されたワークと相対移動可能であり、前記ワークに接触する接触位置と、前記ワークと相対移動する前記熱処理機構が通過可能なように前記ワークとの間に空間を形成する非接触位置との間を相対移動することが好ましい。
【0008】
斯かる構成によれば、必要に応じて振れ止め機構をワークとの接触位置と非接触位置との間を相対移動させることにより、コイル部のワークに対する移動が振れ止め機構に妨害されずに、ワークの誘導加熱を継続的に行うことができるため、効率的である。また、継続的な誘導加熱により、ワークにおける温度を均一化させ易いため、熱処理を品質良く行うことができる。
【0009】
前記切削機構は、前記支持機構により支持されたワークと相対移動可能であり、前記ワークに接触する接触位置と、前記ワークと相対移動する前記熱処理機構が通過可能なように前記ワークとの間に空間を形成する非接触位置との間を相対移動することが好ましい。
【0010】
斯かる構成によれば、振れ止め機構に加え、切削機構もワークとの接触位置と非接触位置との間を相対移動させることにより、コイル部のワークに対する移動が切削機構にも妨害されないため、切削処理および熱処理の各工程間の移行がスムーズになり、更に効率的である。
また、切削処理と熱処理とを同時に実施する場合には、コイル部のワークに対する移動が切削機構にも妨害されずに、ワークの誘導加熱を継続的に行うことができるため、より一層効率的である。更に、この継続的な誘導加熱により、ワークにおける温度を均一化させ易いため、熱処理を品質良く行うことができる。
また、切削処理と熱処理とを同時に実施する場合には、コイル部のワークに対する移動が切削機構にも妨害されずに、ワークの誘導加熱を継続的に行うことができるため、より一層効率的である。更に、この継続的な誘導加熱により、ワークにおける温度を均一化させ易いため、熱処理を品質良く行うことができる。
【0011】
前記ワークは、棒状であり、前記コイル部が、前記ワークを囲み得る環状形状を有する
ことが好ましい。
ことが好ましい。
【0012】
斯かる構成によれば、コイル部がワークを囲み得る環状形状を有することによって、ワークの側面における誘導加熱を周縁方向にわたって均一化させやすいため、熱処理をより品質良く行うことができる。
【0013】
前記ワークは、棒状であり、前記コイル部が、前記ワークの側面に対向し得る湾曲面部
を有してもよい。
を有してもよい。
【0014】
斯かる構成によれば、コイル部が棒状のワークの側面に対向し得る湾曲面部を有することによって、比較的（具体的には環状形状のコイル部と比較して）、支持機構に支持されたワークに誘導加熱を生じさせる位置にまでコイル部をワークに近接させ易くなるため、効率的である。
【発明の効果】
【0015】
以上の通り、ワークの焼入れ等の熱処理と切削処理とを効率的にかつ品質良く行える加工装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】一実施形態に係る加工装置の模式図であり、ワークと切削機構および振れ止め装置とが接触した状態を示す。
【図4】冷却液回収機構の変形例を示す模式図である。
【図5】熱処理機構におけるコイル部の変形例を示す模式図である。
【図6】コイル部の移動例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下では、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る加工装置について説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る加工装置の模式図である。図１および図２に示されるように、本実施形態の加工装置１は、棒状のワークＷを支持する支持機構１０と、支持機構１０により支持された棒状のワークＷの軸ぶれを抑制する振れ止め機構２０と、支持機構１０により支持されたワークＷを切削する切削工具３１１を有する切削機構３０と、切削時にワークＷに供給された切削液を回収する切削液回収機構４０と、支持機構１０により支持されたワークＷに対して移動しつつワークＷを誘導加熱するコイル部５１を有する熱処理機構５０と、熱処理時にワークＷに供給された冷却液を回収する冷却液回収機構６０と、を備えている。また、加工装置１は、各機構の動作を制御する制御部８０を備えている。また、加工装置１は、各機構を収容する加工室７０を備えてもよい。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る加工装置の模式図である。図１および図２に示されるように、本実施形態の加工装置１は、棒状のワークＷを支持する支持機構１０と、支持機構１０により支持された棒状のワークＷの軸ぶれを抑制する振れ止め機構２０と、支持機構１０により支持されたワークＷを切削する切削工具３１１を有する切削機構３０と、切削時にワークＷに供給された切削液を回収する切削液回収機構４０と、支持機構１０により支持されたワークＷに対して移動しつつワークＷを誘導加熱するコイル部５１を有する熱処理機構５０と、熱処理時にワークＷに供給された冷却液を回収する冷却液回収機構６０と、を備えている。また、加工装置１は、各機構の動作を制御する制御部８０を備えている。また、加工装置１は、各機構を収容する加工室７０を備えてもよい。
【0018】
本実施形態の加工装置１は、熱処理機構５０がコイル部５１による誘導加熱を採用することに特徴がある。誘導加熱は、所望の温度まで正確に急速加熱することができるため、効率的である。また、本実施形態の加工装置１は、支持機構１０により支持されたワークＷとコイル部５１とが相対移動することにより、ワークＷの所望の箇所に誘導加熱による熱処理を行うことができるため、より効率的である。更に、本実施形態の加工装置１は、振れ止め機構２０が支持機構１０により支持されたワークＷの誘導加熱時の軸ぶれを抑制するため、熱処理を品質良く行うことができる。
【0019】
より詳しくは、本実施形態の加工装置１における誘導加熱は、棒状のワークＷの一方の端部から他方の端部に移動するコイル部によって逐次的に行われることとなるため、当該一方の端部と他方の端部との間で温度差が発生し得る。この温度差は、ワークＷの誘導加熱時の軸ぶれ発生の一因になり得る。これに対して、振れ止め機構２０によって前記温度差による軸ぶれが抑制されるため、誘導加熱による熱処理を品質良く行うことができる。
【0020】
図３は、加工装置１で加工されるワークの一例を示す概念図である。図３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）および図３（ｃ）は斜視図である。図３（ａ）～（ｃ）に示されるように、本実施形態のワークＷは、中空に形成された円筒状のシャフトであり、第１の端部Ｗａと、ワークＷの軸方向における第１の端部Ｗａとは反対側の第２の端部Ｗｂと、第１の端部Ｗａに形成された開口Ｗ１と、第２の端部Ｗｂに形成された開口Ｗ２とを有する。
また、ワークＷは、炭素を含む鋼材から作製されたものである。かかるワークＷとしては、例えば、自動車などのステアリング装置に用いられる中空ラックバーが挙げられる。ラックバーは、ピンオンギアの歯部と噛み合う図示しない歯部を有する。
なお、ワークＷは、中実に形成されていてもよい。また、本実施形態では、シャフトとしてのワークＷを例示するが、ワークＷの形状や用途は特に限定されない。
また、ワークＷは、炭素を含む鋼材から作製されたものである。かかるワークＷとしては、例えば、自動車などのステアリング装置に用いられる中空ラックバーが挙げられる。ラックバーは、ピンオンギアの歯部と噛み合う図示しない歯部を有する。
なお、ワークＷは、中実に形成されていてもよい。また、本実施形態では、シャフトとしてのワークＷを例示するが、ワークＷの形状や用途は特に限定されない。
【0021】
本実施形態の加工装置１は、図１および図２に示すように、ワークＷの軸が水平方向に沿うようにワークＷを支持し、該ワークＷに切削処理および熱処理の両方を実施可能な複合化された装置である。
なお、以下では、支持された状態のワークＷの軸方向をＺ方向と、水平方向においてＺ方向に直交する方向をＹ方向と称する。また、垂直方向においてＺ方向およびＹ方向の直交する方向をＸ方向と称する。
なお、以下では、支持された状態のワークＷの軸方向をＺ方向と、水平方向においてＺ方向に直交する方向をＹ方向と称する。また、垂直方向においてＺ方向およびＹ方向の直交する方向をＸ方向と称する。
【0022】
本実施形態の支持機構１０は、図１および図２に示すように、ワークＷの第１の端部Ｗａを支持する第１支持部１１と、ワークＷの第２の端部Ｗｂを支持する第２支持部１２とを有する。第１支持部１１および第２支持部１２は、Ｚ方向において対向するように配置されている。
【0023】
第１支持部１１は、ワークＷの側面を把持する複数の爪部１１１を有する。各爪部１１１は、同心円上に等間隔を空けて配置されている。また、各爪部１１１は、ワークＷの側面に対して進退可能である。さらに、第１支持部１１は、当該支持した状態のワークＷを軸周りに回転させるように自転可能である。かかる第１支持部１１としては、例えば、インディペンデントチャック、油圧パワーチャック、またはコレットチャックを採用することができる。
【0024】
第２支持部１２は、先端部をワークＷの端面部に接触させることにより押し付ける回転センタ１２１と、回転センタ１２１をワークＷの端面部に対して進退させる心押し台１２２とを有する。回転センタ１２１と心押し台１２２とは、同一軸線上に配置されている。回転センタ１２１は、先端に向かって先細りとなるテーパー面を有する。回転センタ１２１は、ワークＷの第２の端部Ｗｂ内へ進行してワークＷにおける開口Ｗ２の内周縁部に前記テーパー面を当接させるようにして、ワークＷを支持する。なお、中実のワークＷの場合、ワークＷの第２の端部Ｗｂには、回転センタ１２１の先端部を挿入可能な図示しないセンタ穴が形成され、第２支持部１２は、回転センタ１２１の先端部を当該センタ穴の内周縁部に当接させるようにしてワークＷを支持する。また、回転センタ１２１に支持されたワークＷは心押し台１２２によりＺ方向に対して進退可能である。さらに、第２支持部１２は、支持した状態のワークＷを軸周りに回転させるように自転可能である。
【0025】
以上から、ワークＷは、第１支持部１１および第２支持部１２に支持された状態で、軸周りに回転可能となる。
【0026】
第１支持部１１および第２支持部１２は、例えば、所定の硬さを有する材料によって形成されている。
【0027】
本実施形態の振れ止め機構２０は、ワークＷの側面を下方から受けることによって、切削時および熱処理時のワークＷの軸ぶれを抑制するものである。より具体的には、加工装置１がワークＷを軸周りに回転させながら切削処理または熱処理する場合に、振れ止め機構２０は、軸周りに回転するワークＷの軸ぶれを抑制するものとなる。
【0028】
振れ止め機構２０は、基礎をなす本体２１と、本体２１の上端部から上方に延びるクランプ部２２とを有する。
【0029】
本実施形態では、振れ止め機構２０が、支持機構１０に支持されたワークＷに対して移動する。なお、ワークＷが、振れ止め機構２０に対して移動してもよい。図１および図２に示されるように、振れ止め機構２０は、本体２１が、支持機構１０により支持されたワークＷに接触する接触位置Ｐ１（図１の位置）と、ワークＷと相対移動する熱処理機構５０の少なくともコイル部５１（好ましくは、熱処理機構５０に加えて、熱処理機構５０と追従移動する冷却液回収機構６０（後述））が通過可能なようにワークＷとの間に空間（隙間）を形成する非接触位置Ｐ２（図２の位置）との間を移動する。
これにより、加工装置１は、必要に応じて振れ止め機構２０をワークＷとの接触位置Ｐ１と非接触位置Ｐ２との間を相対移動させることにより、コイル部５１のワークＷに対する移動が振れ止め機構２０に妨害されずに、ワークＷの誘導加熱を継続的に行うことができるため、効率的である。また、コイル部５１の移動が振れ止め機構２０に妨害されることがないため、コイル部５１のワークに対する移動に係る速度等を均一に制御することができる。従って、加工装置１は、熱処理機構５０による誘導加熱を均一化させやすいため、熱処理を品質良く行うことができる。
これにより、加工装置１は、必要に応じて振れ止め機構２０をワークＷとの接触位置Ｐ１と非接触位置Ｐ２との間を相対移動させることにより、コイル部５１のワークＷに対する移動が振れ止め機構２０に妨害されずに、ワークＷの誘導加熱を継続的に行うことができるため、効率的である。また、コイル部５１の移動が振れ止め機構２０に妨害されることがないため、コイル部５１のワークに対する移動に係る速度等を均一に制御することができる。従って、加工装置１は、熱処理機構５０による誘導加熱を均一化させやすいため、熱処理を品質良く行うことができる。
【0030】
本体２１は、すなわちＺ方向に移動可能である。具体的には、振れ止め機構２０は、本体２１のＺ方向における移動を駆動する駆動部（不図示）と、本体２１のＺ方向における移動を案内するレールなどの第１ガイド部（不図示）とを有し、これによって、本体２１がＺ方向に移動可能とされている。
本体２１のＺ方向の移動によって、ワークＷの軸ぶれを抑制するための好ましい位置に振れ止め機構２０を配置することができる。従って、振れ止め機構２０による、他の機構（具体的には後述の熱処理機構５０や冷却液回収機構６０）のＺ方向における移動の妨害が防止される。
本体２１のＺ方向の移動によって、ワークＷの軸ぶれを抑制するための好ましい位置に振れ止め機構２０を配置することができる。従って、振れ止め機構２０による、他の機構（具体的には後述の熱処理機構５０や冷却液回収機構６０）のＺ方向における移動の妨害が防止される。
【0031】
クランプ部２２は、ワークＷの下面および側面を把持してワークＷを落下させないようにする把持部としての機能を有している。
また、クランプ部２２は、支持機構１０に支持されたワークＷに対して進退可能である。具体的には、クランプ部２２は、支持機構１０に支持されたワークＷに接触可能な接触位置Ｐ１と、支持状態のワークＷとの間に後述のコイル部５１（より具体的には、ワークＷを内側に配した状態のコイル部５１）がＺ方向に通過可能な空間を形成する非接触位置Ｐ２（ワークＷの下方）と、の間を進退（移動）可能である。例えば、クランプ部２２は、接触位置Ｐ１と非接触位置Ｐ２との間で進退（移動）させるシリンダに接続されていてもよい。これによって、クランプ部２２による、コイル部５１（より具体的には、ワークＷを内側に配した状態のコイル部５１）のＺ方向における移動の妨害が防止される。
また、クランプ部２２は、支持機構１０に支持されたワークＷに対して進退可能である。具体的には、クランプ部２２は、支持機構１０に支持されたワークＷに接触可能な接触位置Ｐ１と、支持状態のワークＷとの間に後述のコイル部５１（より具体的には、ワークＷを内側に配した状態のコイル部５１）がＺ方向に通過可能な空間を形成する非接触位置Ｐ２（ワークＷの下方）と、の間を進退（移動）可能である。例えば、クランプ部２２は、接触位置Ｐ１と非接触位置Ｐ２との間で進退（移動）させるシリンダに接続されていてもよい。これによって、クランプ部２２による、コイル部５１（より具体的には、ワークＷを内側に配した状態のコイル部５１）のＺ方向における移動の妨害が防止される。
【0032】
また、クランプ部２２は、把持したワークＷを支持機構１０の支持位置から任意の位置に移動させることが可能である。具体的には、クランプ部２２は、支持機構１０がワークＷを支持する位置である支持位置と、支持機構１０から解放されたワークＷの第１の端部Ｗａと第１支持部１１との間または第２の端部Ｗｂと第２支持部１２との間に隙間を形成する非支持位置との間で、ワークＷを移動させることが可能である。
また、前記隙間は、ワークＷの第１の端部Ｗａまたは第２の端部Ｗｂからの環状のコイル部５１に対する抜き差しを可能にする大きさを有する。加工装置１は、振れ止め機構２０が上記のようなクランプ部２２を有することによって、環状のコイル部５１を抜き差しする作業を効率的に行うことができる。
また、前記隙間は、ワークＷの第１の端部Ｗａまたは第２の端部Ｗｂからの環状のコイル部５１に対する抜き差しを可能にする大きさを有する。加工装置１は、振れ止め機構２０が上記のようなクランプ部２２を有することによって、環状のコイル部５１を抜き差しする作業を効率的に行うことができる。
【0033】
本実施形態の切削機構３０は、支持機構１０よりも下方に配置された第１切削機構３０ａと、支持機構１０よりも上方に配置された第２切削機構３０ｂとを有する。第１切削機構３０ａは、ワークＷを切削する切削工具３１１ａを支持する刃物台３１ａを有する。同様に、第２切削機構３０ｂは、ワークＷを切削する切削工具３１１ｂを支持する刃物台３１ｂを有する。刃物台３１ａ、３１ｂは、ワークＷに切削液を供給する切削液供給部（不図示）と、切削液を貯留する切削液タンク（不図示）とを有する。
【0034】
本実施形態では、切削機構３０が、支持機構１０に支持されたワークＷに対して移動する。図１および図２に示されるように、切削機構３０は、刃物台３１が、支持機構１０により支持されたワークＷに切削工具３１１を接触させる接触位置Ｐ３（図１の位置）と、ワークＷと相対移動する熱処理機構５０の少なくともコイル部５１（好ましくは、熱処理機構５０に加えて、熱処理機構５０と追従移動する冷却液回収機構６０（後述））が通過可能なようにワークＷと切削機構３０との間に空間（隙間）を形成する非接触位置Ｐ４（図２の位置）との間を移動する。
これにより、加工装置１は、振れ止め機構２０に加え、切削機構３０もワークＷとの接触位置Ｐ３と非接触位置Ｐ４との間を相対移動させることにより、コイル部５１のワークＷに対する移動が切削機構３０にも妨害されることがないため、切削機構３０による切削処理と熱処理機構５０による熱処理との間の移行がスムーズになるため、効率的である。また、切削機構３０による妨害がないため、コイル部５１のワークＷに対する移動に係る速度等を均一に制御することができる。従って、加工装置１は、熱処理機構５０による誘導加熱を均一化させやすいため、より品質良く熱処理を行うことができる。
これにより、加工装置１は、振れ止め機構２０に加え、切削機構３０もワークＷとの接触位置Ｐ３と非接触位置Ｐ４との間を相対移動させることにより、コイル部５１のワークＷに対する移動が切削機構３０にも妨害されることがないため、切削機構３０による切削処理と熱処理機構５０による熱処理との間の移行がスムーズになるため、効率的である。また、切削機構３０による妨害がないため、コイル部５１のワークＷに対する移動に係る速度等を均一に制御することができる。従って、加工装置１は、熱処理機構５０による誘導加熱を均一化させやすいため、より品質良く熱処理を行うことができる。
【0035】
刃物台３１ａは、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能である。具体的には、第１切削機構３０ａは、刃物台３１ａのＸ方向およびＺ方向における移動を駆動する駆動部（不図示）と、刃物台３１ａのＸ方向およびＺ方向における移動を案内するレールなどの第２ガイド部（不図示）とを有し、これによって、刃物台３１ａがＸ方向およびＺ方向に移動可能とされている。同様に、第２切削機構３０ｂは、刃物台３１ｂのＸ方向およびＺ方向における移動を駆動する駆動部（不図示）と、刃物台３１ｂのＸ方向およびＺ方向における移動を案内する第３ガイド部（不図示）とを有し、これによって、刃物台３１ｂがＸ方向およびＺ方向に移動可能とされている。
なお、ワークＷの下方に配置される刃物台３１ａは、前記第２ガイド部に代えて、振れ止め機構２０の前記第１ガイド部により案内されてもよい。すなわち、刃物台３１ａと振れ止め機構２０とは、一つのガイド部を共有してもよい。
刃物台３１ａ、３１ｂのＺ方向の移動にともない切削工具３１１ａ、３１１ｂもＺ方向に移動し、それによって、ワークＷのＺ方向の所定位置での切削処理が可能となる。
なお、ワークＷの下方に配置される刃物台３１ａは、前記第２ガイド部に代えて、振れ止め機構２０の前記第１ガイド部により案内されてもよい。すなわち、刃物台３１ａと振れ止め機構２０とは、一つのガイド部を共有してもよい。
刃物台３１ａ、３１ｂのＺ方向の移動にともない切削工具３１１ａ、３１１ｂもＺ方向に移動し、それによって、ワークＷのＺ方向の所定位置での切削処理が可能となる。
【0036】
刃物台３１ａ、３１ｂは、切削工具３１１ａ、３１１ｂの軸周りに（Ｘ方向を軸として）切削工具３１１ａ、３１１ｂを回転させることが可能である。また、刃物台３１ａ、３１ｂは、切削工具３１１ａ、３１１ｂの回転軸が一方向に沿う第１の状態と、該第１の状態に対して回転軸を任意の方向に傾斜させる第２の状態とをとるように、切削工具３１１ａ、３１１ｂを回動させてもよい。
【0037】
切削工具３１１ａ、３１１ｂとしては、切削工具３１１ａ、３１１ｂを回転させる場合は、例えば、フライスおよびエンドミル、切削工具３１１ａ、３１１ｂを回転させない場合は、例えば、超鋼のスローアウェイチップを用いることができる。
【0038】
前記切削液供給部は、刃物台３１ａ、３１ｂの移動にともなって、切削工具３１１ａ、３１１ｂとともに移動し、ワークＷの切削面に切削液を供給可能な構成を有する。
【0039】
本実施形態の切削液回収機構４０は、ワークＷに供給された切削液をろ過処理し、切屑を除去した切削液を前記切削液供給部に供給する循環型である。具体的には、切削液回収機構４０は、例えば加工室７０の底部に埋設され切屑を含む切削液を受ける受部（不図示）と、前記受部に切削液を誘導する誘導部（不図示）と、切削液の流れ方向に交差するように設けられ該切削液から切屑を分離するフィルタ部（不図示）と、前記フィルタ部を通過した切削液を前記切削液供給部に供給するポンプ（不図示）とを備えている。前記誘導部は、前記受部に向かって下方傾斜する傾斜面や、前記受部に向かって下方傾斜する傾斜溝であってもよい。前記フィルタ部は、前記誘導部の途中に設けられてもよく、前記誘導部と前記受部との間に設けられてもよい。また、前記受部が筒状に形成され、かつ、前記フィルタ部が、前記受部内の切削液の流れ方向に交差するように設けられてもよい。
なお、前記切削液回収機構４０は、加工装置１が加工室７０を有していない場合は、切削機構３０のＸ方向における下方に配置される。
なお、前記切削液回収機構４０は、加工装置１が加工室７０を有していない場合は、切削機構３０のＸ方向における下方に配置される。
【0040】
本実施形態の熱処理機構５０は、ワークＷの表面を硬化させるための焼き入れを行うものである。熱処理機構５０は、支持機構１０よりも上方に配されている。
【0041】
熱処理機構５０は、ワークＷを誘導加熱するコイル部５１と、コイル部５１に印加される電圧の周波数を調節する高周波電源５２と、ワークＷに冷却液を供給する冷却液供給部５３と、冷却液を貯留する冷却液タンク（不図示）とを有する。本実施形態では、コイル部５１および冷却液供給部５３が高周波電源５２に搭載されている。また、高周波電源５２が、ワークＷに対して移動可能である。これにより、高周波電源５２のワークＷに対する移動にともなって、コイル部５１および冷却液供給部５３がワークＷに対して移動可能となっている。
【0042】
コイル部５１は、ワークＷの表面温度が１００℃～１２００℃となるように、ワークＷを誘導加熱する。
【0043】
コイル部５１は、ワークＷの側面を囲い得るように形成された環状部５１１を有する。環状部５１１は、所定の径を有する円に沿ってらせん状に進行する銅管によって形成されている。言い換えれば、コイル部５１は、所定の径を有する環状のターンコイルによって構成されている。これにより、加工装置１は、コイル部５１によるワークＷの誘導加熱を、ワークＷの側面の周縁方向にわって均一化させることができるため、より品質良く熱処理を行うことができる。
【0044】
また、環状部５１１の内径は、第２支持部１２よりも大きく構成されており、コイル部５１をＺ方向に移動させた際に、環状部５１１が第２支持部１２の側面を囲い得るように構成されている。
【0045】
コイル部５１は、ワークＷを内側に配した状態でＺ方向に移動可能である。すなわち、支持機構１０に支持されたワークＷとコイル部５１とが、相対移動可能である。また、コイル部５１は、ワークＷが振れ止め機構２０のクランプ部２２によって前記支持位置と前記非支持位置との間を移動する際には、ワークＷを内側に配した状態で、クランプ部２２の移動に合わせて移動可能である。言い換えれば、高周波電源５２が、クランプ部２２の移動に合わせて移動可能である。
【0046】
本実施形態では、上記のように、コイル部５１が、高周波電源５２に搭載されている。また、コイル部５１と高周波電源５２とは、コイルリード（不図示）により接続されている。高周波電源５２は、例えば、マッチングトランスやカレントトランスである。
また、コイル部５１と前記コイルリードとは、切屑による短絡を防止するためのカバー部材（不図示）により覆われていてもよい。
ただし、コイル部５１と高周波電源５２とを接続するコイルリードが短い方が電力の損失が少ないため、コイル部５１は高周波電源５２に搭載されることが好ましい。また、切削処理時のコイル部５１への切屑や切削液の付着を防止する上でも、コイル部５１は高周波電源５２に搭載されることが好ましい。
また、コイル部５１と前記コイルリードとは、切屑による短絡を防止するためのカバー部材（不図示）により覆われていてもよい。
ただし、コイル部５１と高周波電源５２とを接続するコイルリードが短い方が電力の損失が少ないため、コイル部５１は高周波電源５２に搭載されることが好ましい。また、切削処理時のコイル部５１への切屑や切削液の付着を防止する上でも、コイル部５１は高周波電源５２に搭載されることが好ましい。
【0047】
また、コイル部５１は、ワークＷに印加する電圧の周波数を、例えば、０．３ｋＨｚ～４００ｋＨｚの範囲とする。これによって、ワークＷに高周波誘導加熱を生じさせることができる。周波数は、高周波電源の機種、仕様により設定することができる。
【0048】
高周波電源５２は、内部に循環させる冷水を供給するための冷水ケーブル５２１を有する。
【0049】
高周波電源５２は、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能である。具体的には、熱処理機構５０は、高周波電源５２のＸ方向およびＺ方向における移動を駆動する駆動部（不図示）と、高周波電源５２のＸ方向およびＺ方向における移動を案内するレールなどの第４ガイド部（不図示）とを有し、これによって、高周波電源５２がＸ方向およびＺ方向に移動可能とされている。また、前記第４ガイド部は、Ｚ方向の一方側から見たときに、熱処理機構５０がワークＷと重ならない位置にまで熱処理機構５０を案内可能に延びている。
なお、ワークＷの上方に配置される高周波電源５２は、前記第４ガイド部に代えて、第２切削機構３０ｂの前記第３ガイド部により案内されてもよい。すなわち、熱処理機構５０と第２切削機構３０ｂとは、一つのガイド部を共有してもよい。
高周波電源５２のＸ方向の移動にともないコイル部５１および冷却液供給部５３もＸ方向に移動し、それによって、ワークＷの長さ方向の所定位置での熱処理が可能となる。また、高周波電源５２のＸ方向の移動にともないコイル部５１および冷却液供給部５３もＸ方向に移動し、それによって、Ｚ方向の一方側から見たときに、熱処理機構５０をワークＷのより上方に退避させることができる。そのため、熱処理機構５０による、第２切削機構３０ｂのＺ方向における移動の妨害が防止される。
なお、ワークＷの上方に配置される高周波電源５２は、前記第４ガイド部に代えて、第２切削機構３０ｂの前記第３ガイド部により案内されてもよい。すなわち、熱処理機構５０と第２切削機構３０ｂとは、一つのガイド部を共有してもよい。
高周波電源５２のＸ方向の移動にともないコイル部５１および冷却液供給部５３もＸ方向に移動し、それによって、ワークＷの長さ方向の所定位置での熱処理が可能となる。また、高周波電源５２のＸ方向の移動にともないコイル部５１および冷却液供給部５３もＸ方向に移動し、それによって、Ｚ方向の一方側から見たときに、熱処理機構５０をワークＷのより上方に退避させることができる。そのため、熱処理機構５０による、第２切削機構３０ｂのＺ方向における移動の妨害が防止される。
【0050】
冷却液供給部５３は、ワークＷの誘導加熱後、３．０秒以内に冷却液をワークＷに供給可能である。冷却液供給部５３は、ワークＷに対して冷却液を噴射するノズル５３１と、ノズル５３１から分岐した長尺状の分岐配管部５３２とを有する。
【0051】
ノズル５３１は、ワークＷの所定箇所に対して冷却液を噴射する。例えば、ノズル５３１は、ノズル５３１を傾斜させることでＸ方向に対して所定角度傾斜した方向に冷却液を噴出可能であってもよい。
【0052】
分岐配管部５３２の末端部（ノズル５３１の接続端部とは反対側の端部）は、前記冷却液タンクにポンプを介して接続されている。
【0053】
本実施形態の熱処理機構５０は、非作動時には、加工室７０における隔離室（不図示）に格納されている。具体的には、ワークＷが切削処理される熱処理機構５０の非作動時には、切削液や切屑の付着の防止のために、熱処理機構５０は、前記隔離室に格納される。なお、熱処理機構５０は、切削液や切屑の付着を防止する隔離壁によって保護されてもよい。
【0054】
本実施形態の冷却液回収機構６０は、支持機構１０よりも下方に配置されている。冷却液回収機構６０は、ワークＷに供給された冷却液を受ける受部６１と、受部６１の冷却液を回収する回収配管部６２とを有する。
【0055】
受部６１は、支持機構１０に支持されたワークＷの下方に配されている。受部６１は、上方が開口した容器によって構成されている。
【0056】
受部６１は、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能である。具体的には、冷却液回収機構６０は、受部６１のＸ方向およびＺ方向における移動を駆動する駆動部（不図示）と、受部６１のＸ方向およびＺ方向における移動を案内するレールなどの第５ガイド部（不図示）とを有し、これによって、受部６１がＸ方向およびＺ方向に移動可能とされている。
なお、受部６１は、前記第５ガイド部に代えて、振れ止め機構２０の前記第１ガイド部または第１切削機構３０ａの前記第２ガイド部により案内されてもよい。すなわち、受部６１と振れ止め機構２０と第１切削機構３０ａとは、一つのガイド部を共有してもよい。
受部６１のＺ方向の移動によって、ワークＷの長さ方向にわたる冷却液回収機構６０の位置合わせが可能となる。
なお、受部６１は、前記第５ガイド部に代えて、振れ止め機構２０の前記第１ガイド部または第１切削機構３０ａの前記第２ガイド部により案内されてもよい。すなわち、受部６１と振れ止め機構２０と第１切削機構３０ａとは、一つのガイド部を共有してもよい。
受部６１のＺ方向の移動によって、ワークＷの長さ方向にわたる冷却液回収機構６０の位置合わせが可能となる。
【0057】
また、受部６１は、ノズル５３１（高周波電源５２）の移動に合わせて、Ｚ方向に沿って移動可能である。言い換えれば、受部６１は、Ｚ方向においてノズル５３１と並行移動可能である。
【0058】
回収配管部６２は、吸引によって冷却液を回収する。回収配管部６２は、前記冷却液タンクに接続されている。これによって、冷却液の循環使用が可能となる。
【0059】
ここで、誘導加熱を採用する熱処理機構５０は、ワークＷの種類に応じた冷却液の組成の変更が要求され得る。冷却液としては、例えば、ポリマー単独、水単独、またはポリマーと水との混合物が挙げられる。特にポリマーを含む冷却液は、再利用の観点や環境面から回収されることが好ましい。これに対して、本実施形態の冷却液回収機構６０によれば、冷却液への切削液の混入が抑制されるため、冷却液を再利用し易くなる。また、環境面にも配慮することができる。
【0060】
本実施形態の制御部８０は、上記の各機構の移動量、支持機構１０および切削工具３１１の回転数、および切削液や冷却液の供給のタイミングや供給量などを制御する。
【0061】
次に、本実施形態の加工装置１の動作について、ワークＷを切削処理した後に熱処理する場合を例示する。なお、加工装置１は、ワークＷを熱処理した後に切削処理してもよい。また、加工装置１は、切削処理と熱処理とを同時に行なうように構成されてもよい。更に、切削処理および熱処理の回数は適宜変更・設定することができる。
【0062】
（準備段階）
まず、加工装置１は、支持機構１０によってワークＷを支持する。このとき、振れ止め機構２０のクランプ部２２もワークＷを支持するようにしてもよい。
次に、第１支持部１１と第２支持部１２とによって、軸周りに回転させた状態のワークＷの心出しを行う。
次に、振れ止め機構２０のクランプ部２２がワークＷを支持していない場合は、ワークＷの側面を受けるように、振れ止め機構２０のクランプ部２２をワークＷに進行させ、ワークＷを支持する。
まず、加工装置１は、支持機構１０によってワークＷを支持する。このとき、振れ止め機構２０のクランプ部２２もワークＷを支持するようにしてもよい。
次に、第１支持部１１と第２支持部１２とによって、軸周りに回転させた状態のワークＷの心出しを行う。
次に、振れ止め機構２０のクランプ部２２がワークＷを支持していない場合は、ワークＷの側面を受けるように、振れ止め機構２０のクランプ部２２をワークＷに進行させ、ワークＷを支持する。
【0063】
（切削処理段階）
加工装置１は、刃物台３１ａ、３１ｂをワークＷの軸方向の所定位置に移動させる。このとき、必要に応じてワークＷを軸周りに回転させてもよい。次に、切削工具３１１をワークＷに接触するように進行させるとともに、切削液供給部によりワークＷに切削液を供給することによって、ワークＷを切削処理する。このとき、必要に応じて切削工具３１１ａ、３１１ｂを軸周りに回転させてもよい。また、切削液回収機構４０と切削液供給部との間で切削液を循環させる。
加工装置１は、刃物台３１ａ、３１ｂをワークＷの軸方向の所定位置に移動させる。このとき、必要に応じてワークＷを軸周りに回転させてもよい。次に、切削工具３１１をワークＷに接触するように進行させるとともに、切削液供給部によりワークＷに切削液を供給することによって、ワークＷを切削処理する。このとき、必要に応じて切削工具３１１ａ、３１１ｂを軸周りに回転させてもよい。また、切削液回収機構４０と切削液供給部との間で切削液を循環させる。
【0064】
（熱処理への移行段階）
切削処理後、第２支持部１２を後退させ、ワークＷの第２の端部Ｗｂを解放する。次に、心押し台１２２をワークＷから解放するようにＺ方向に移動させることによって、ワークＷの第２の端部Ｗｂと第２支持部１２との間にコイル部５１が通過可能な隙間を形成する。そして、該隙間に誘導するようにコイル部５１を移動させ、コイル部５１の内側にワークＷを配した状態とする。コイル部５１の移動後、第２支持部１２によりワークＷを支持する。また、熱処理機構５０および冷却液回収機構６０の移動を妨害しない位置に、切削機構３０を退避させる。
切削処理後、第２支持部１２を後退させ、ワークＷの第２の端部Ｗｂを解放する。次に、心押し台１２２をワークＷから解放するようにＺ方向に移動させることによって、ワークＷの第２の端部Ｗｂと第２支持部１２との間にコイル部５１が通過可能な隙間を形成する。そして、該隙間に誘導するようにコイル部５１を移動させ、コイル部５１の内側にワークＷを配した状態とする。コイル部５１の移動後、第２支持部１２によりワークＷを支持する。また、熱処理機構５０および冷却液回収機構６０の移動を妨害しない位置に、切削機構３０を退避させる。
【0065】
（熱処理段階）
加工装置１は、ワークＷの所定位置にコイル部５１およびノズル５３１を移動させ、コイル部５１によりワークＷを誘導加熱後、所定時間内（例えば３．０秒以内）に、ノズル５３１によりワークＷへ冷却液を供給する。このとき、必要に応じてワークＷを軸周りに回転させてもよい。これによって、ワークＷの表面を硬化させる。ワークＷへの冷却液供給時には、ノズル５３１と冷却液回収機構６０とをＺ方向に並行移動させ、受部６１によりワークＷに供給された冷却液を受ける。また、冷却液回収機構６０と冷却液供給部５３との間で冷却液を循環させる。なお、熱処理時には、ワークＷを軸周りに回転させてもよく、回転させなくてもよい。
加工装置１は、ワークＷの所定位置にコイル部５１およびノズル５３１を移動させ、コイル部５１によりワークＷを誘導加熱後、所定時間内（例えば３．０秒以内）に、ノズル５３１によりワークＷへ冷却液を供給する。このとき、必要に応じてワークＷを軸周りに回転させてもよい。これによって、ワークＷの表面を硬化させる。ワークＷへの冷却液供給時には、ノズル５３１と冷却液回収機構６０とをＺ方向に並行移動させ、受部６１によりワークＷに供給された冷却液を受ける。また、冷却液回収機構６０と冷却液供給部５３との間で冷却液を循環させる。なお、熱処理時には、ワークＷを軸周りに回転させてもよく、回転させなくてもよい。
【0066】
以上のように、例示として一実施形態を示したが、本発明に係る加工装置は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る加工装置は、上記した作用効果により限定されるものでもない。本発明に係る加工装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0067】
また、上記実施形態では、第２支持部１２が回転センタ１２１と心押し台１２２とを有する態様を示したが、これに限らず、第２支持部１２は、第１支持部１１と同様、複数の爪部を有するものであってもよい。
【0068】
また、上記実施形態では、熱処理機構５０は、熱処理として焼入れを行うものであるが、これに限らず、熱処理機構は、焼きならし、高周波焼き戻し、高周波加熱、高周波焼鈍などを行うものであってもよい。
【0069】
また、冷却液回収機構は、図４に示す態様のものであってもよい。すなわち、図４の冷却液回収機構６０は、加工室７０の底部に配されかつ上方に開口した受部６１と、受部６１内の冷却液を回収する回収配管部６２と、受部６１の上方に設けられ、回収配管部６２に接続され、かつ受部６１内の冷却液を回収配管部６２に誘導する誘導部６３を有する。図４の態様では、誘導部６３は、回収配管部６２が接続された下端部と、ワークＷの下方に配される上端部とを有し、前記上端部から前記下端部に向かって傾斜した状態をとるように構成されている。かかる傾斜により、誘導部６３は、冷却液が前記上端部から前記下端部に誘導する。
【0070】
また、コイル部５１は、図５に示す態様のものであってもよい。すなわち、図５のコイル部５１は、ワークＷの側面に対向し得る湾曲面部５１２を有する。言い換えれば、コイル部５１は、鞍型コイルによって構成されている。
また、コイル部５１は、湾曲面部５１２とワークＷとの距離を任意に調節するようにワークＷの周りを移動可能に構成されている。
これにより、環状形状のコイル部と比較して、支持機構１０に支持されたワークＷに誘導加熱を生じさせる位置にまでコイル部５１をワークＷに近接させ易くなるため、効率的である。
そして、湾曲面部５１２を有するコイル部５１の場合、支持機構１０が支持したワークＷを軸周りに回転させるように自転可能であることが好ましい。ワークＷが軸周りに自転可能であることによって、湾曲形状のコイル部５１であっても、ワークＷの側面の周縁方向にわたって誘導加熱を均一化させることができる。
また、コイル部５１は、湾曲面部５１２とワークＷとの距離を任意に調節するようにワークＷの周りを移動可能に構成されている。
これにより、環状形状のコイル部と比較して、支持機構１０に支持されたワークＷに誘導加熱を生じさせる位置にまでコイル部５１をワークＷに近接させ易くなるため、効率的である。
そして、湾曲面部５１２を有するコイル部５１の場合、支持機構１０が支持したワークＷを軸周りに回転させるように自転可能であることが好ましい。ワークＷが軸周りに自転可能であることによって、湾曲形状のコイル部５１であっても、ワークＷの側面の周縁方向にわたって誘導加熱を均一化させることができる。
【0071】
また、図５のコイル部５１は、湾曲面部５１２とワークＷとの距離を任意に調節するようにワークＷの周りを移動可能であってもよい。例えば、図５のごとくＺ方向の一方側から見たときに、湾曲面部５１２は、円弧状に形成されている。また、コイル部５１は、上方からワークＷへ接近したときに、少なくとも、湾曲面部５１２における円弧の中心がワークＷの中心と重なる位置にまで、移動可能に構成されていてもよい。
【0072】
コイル部は、図６に示す態様のものであってもよい。すなわち、図６のコイル部５１は、ワークＷの全ての箇所との距離が所定値以下となるようにワークＷに接近可能に構成された矩形状の対向面部５１３を有する。対向面部５１３は、一平面に沿うように形成されている。かかる対向面部５１３は、環状部５１１や湾曲面部５１２を有するコイル部と比較して、ワークＷの角部や凹部等の表面の起伏が大きい箇所に接近し易いため、ワークＷの熱処理領域Ａをより柔軟に設定することが可能となる。例えば、図６に示されるように、ワークＷを軸周りに回転させつつ、コイル部５１をＸ方向に移動させることによって、ワークＷの側面にらせん状の熱処理領域Ａを形成することができる。
【0073】
さらに、熱処理機構５０は、形状の異なるコイル部５１を複数有していてもよい。
【符号の説明】
【0074】
１：加工装置、１０：支持機構、１１：第１支持部、１１１：爪部、１２：第２支持部、１２１：回転センタ、１２２：心押し台、２０：振れ止め機構、２１：本体、２２：クランプ部、３０：切削機構、３１：刃物台、３１１：切削工具、４０：切削液回収機構、５０：熱処理機構、５１：コイル部、５１１：環状部、５１２：湾曲面部、５１３：対向面部、５２：高周波電源、５２１：冷水ケーブル、５３：冷却液供給部、５３１：ノズル、５３２：分岐配管部、６０：冷却液回収機構、６１：受部、６２：回収配管部、６３：誘導部、７０：加工室、８０：制御部、Ｗ：ワーク、Ｗａ：第１の端部、Ｗｂ：第２の端部、Ｗ１：第１の端部の開口、Ｗ２：第２の端部の開口、Ａ：熱処理領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
