CN110527801A - 热处理装置和金属部件的制造方法 - Google Patents

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CN110527801A CN201910410204.5A CN201910410204A CN110527801A CN 110527801 A CN110527801 A CN 110527801A CN 201910410204 A CN201910410204 A CN 201910410204A CN 110527801 A CN110527801 A CN 110527801A
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Abstract

本发明提供一种热处理装置和金属部件的制造方法，能够更准确地以期望的状态冷却被处理物。热处理装置(1)具有：测定部(7)，其对为进行热处理而被加热的金属制的被处理物(100)自身的温度进行测定；冷却部(6)，其用于冷却被处理物(100)；以及控制部(8)，其参照由测定部(7)测定的测定温度(Tx)，控制冷却部(6)以利用规定的冷却速度对被处理物(100)进行冷却。

Description

热处理装置和金属部件的制造方法
技术领域
本发明涉及热处理装置和金属部件的制造方法。
背景技术
已知用于对齿轮等金属部件(被处理物)实施热处理的热处理装置(例如，参照专利文献1、2)。为了对被处理物进行淬火处理等而使用专利文献1、2所记载的热处理装置。该热处理装置具有加热室以及冷却室。在加热室中加热被处理物。在冷却室中，被处理物被水等液态制冷剂冷却。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2017/043137号
专利文献2：国际公开WO2017/043138号
发明内容
发明所要解决的课题
在对金属部件进行淬火处理的热处理装置中，若被处理物的各部分的冷却程度发生偏差，则该金属部件会发生形变(即，非预期的变形)。因此，优选使被处理物的各部分的冷却程度更加均等。为了使被处理物的各部分的冷却程度更均等，优选更正确地控制被处理物的冷却方式。但是，在专利文献1、2所记载结构中，被处理物被液态制冷剂冷却。因此，只不过是通过液态制冷剂的温度管理来管理被处理物的冷却状态。即，在专利文献1、2所记载的结构中，不存在对被处理物进行冷却时测定被处理物自身的温度的构思，不能说能够更正确地控制被处理物的冷却方式。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够更准确地以期望的状态冷却被处理物的热处理装置和金属部件的制造方法。
用于解决课题的手段
(1)为了解决上述课题，本发明的一个方面的热处理装置具有：测定部，其对为进行热处理而被加热的金属制的被处理物自身的温度进行测定；冷却部，其用于冷却所述被处理物；以及控制部，其参照由所述测定部测定的测定温度，控制所述冷却部以利用规定的冷却速度对所述被处理物进行冷却。
根据该结构，控制部根据对被处理物本身的温度进行测定而得到的测定温度，能够设定被处理物的冷却速度。由此，控制部能够更准确地把握被处理物的冷却时的温度履历(时间与温度的关系)。其结果是，控制部能够更正确地控制冷却部，以使被处理物成为期望的温度履历。由此，能够更准确地控制被处理物的冷却方式，其结果是，能够更准确地以期望的状态冷却被处理物。
(2)还可以构成为，所述冷却部将惰性气体或还原性气体作为冷却气体向所述被处理物喷射。
根据该结构，被处理物不是被液体冷却，而是被惰性气体或还原性气体冷却。因此，能够抑制被处理物的表面发生氧化。即，能够抑制在被处理物的冷却时被处理物的光亮度发生变化。
(3)还可以构成为，所述测定部包括测定来自所述被处理物的放射的放射计。
在冷却气体为惰性气体或还原性气体的情况下，被处理物在抑制了光亮度的变化的状态下被冷却。在这种情况下，根据上述结构，由于抑制了被处理物的光亮度的变化，因此能够更正确地进行使用放射计的被处理物的温度测定。其结果是，测定部能够更准确地测定被处理物的温度。
(4)还可以构成为，所述控制部对从所述冷却气体的供给源向配置有所述被处理物的热处理室的所述冷却气体的流量进行控制。
根据该结构，控制部对作为使被处理物的温度发生变化的影响较大的要素的冷却气体的流量进行控制，从而能够更可靠地使被处理物的冷却速度成为期望的状态。
(5)还可以构成为，所述冷却部包括：热交换器；以及循环泵，其中由所述控制部对所述循环泵进行控制，所述循环泵使配置有所述被处理物的热处理室内的气体在所述热处理室和所述热交换器中循环。
根据该结构，能够利用热交换器对热处理室内的气体进行冷却。并且，控制部通过循环泵的控制来控制通过热交换器的气体的流量，从而能够将热处理室内的冷却气体的温度更准确地设定为期望的温度。
(6)为了解决上述课题，在本发明的一个方面的热处理方法中，参照通过对为了进行热处理而被加热的金属制的被处理物自身的温度进行测定而得到的测定温度，对所述被处理物进行冷却，使得冷却成为规定的冷却速度。
根据该结构，根据对被处理物本身的温度进行测定而得到的测定温度，能够设定被处理物的冷却速度。由此，能够更准确地把握被处理物的冷却时的温度履历(时间与温度的关系)。其结果是，能够更正确地控制冷却动作，以使被处理物成为期望的温度履历。由此，能够更准确地控制被处理物的冷却方式，其结果是，能够更准确地以期望的状态冷却被处理物。
发明效果
根据本发明，能够更准确地以期望的状态冷却被处理物。
附图说明
图1是热处理装置的示意性的侧视图，示出了被处理物配置于加热/冷却位置的状态，剖切示出了热处理装置的一部分。
图2是用于对热处理装置的淬火处理的一例进行说明的流程图。
图3是表示淬火处理的一例中的被处理物的温度履历的曲线图。
标号说明
1：热处理装置；2：热处理室；6：冷却部；7：测定部；8：控制部；61：冷却气体源；68：热交换器；69：循环泵；71：放射温度计(放射计)；100：被处理物；Tx：测量温度。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
图1是热处理装置1的示意性的侧视图，示出了被处理物100配置于加热/冷却位置P2的状态，剖切示出了热处理装置1的一部分。
另外，以下，以从正面观察热处理装置1的状态为基准而规定出左右方向X1(被处理物100的搬运方向A1)、前后方向Y1以及上下方向Z1。
参照图1，热处理装置1是为了对被处理物100实施包含加热处理以及冷却处理的热处理而设置的。作为该热处理，能够举例示出淬火处理、渗碳处理以及均热处理等。另外，在热处理装置1中进行的热处理只要包含加热处理以及冷却处理即可，具体示例并无特别限定。并且，在本实施方式中，被处理物100是金属部件，例如是作为轴承的外圈或内圈的环。另外，被处理物100可以是齿轮等筒状部件，也可以是轴等实心部件。
作为构成被处理物100的金属材料，能够举例示出SCM材料(铬钼钢)、SCr材料(铬钢钢材)、SNCM材料(镍铬钼钢钢材)以及SUJ(高碳铬轴承钢钢材)等钢材。
并且，作为被处理物100，尤其优选质量为数克至数十千克左右的小型部件，本实施方式的热处理装置1更适合于小型部件的热处理。
热处理装置1具有热处理室2、搬运机构3、加热部件4、保持单元5、冷却部6、测定部7和控制部8。
热处理室2是热处理装置1的壳体部分，形成对被处理物100进行加热处理以及冷却处理的空间。热处理室2是用于加热被处理物100的加热室，并且也是用于冷却被处理物100的冷却室。即，在本实施方式中，被处理物100在同一空间内被进行加热处理和冷却处理这两者。热处理室2形成为大致长方体状的箱状。在本实施方式中，热处理室2内的空间的气压是大气压，既不是加压状态，也不是真空状态。另外，热处理室2也可以构成为在由未图示的真空泵形成为真空的状态下，对被处理物100实施加热处理。
热处理室2使用金属板形成，其具有：在上下方向Z1上延伸的4个侧壁21(在附图中省略纸面的近前侧的侧壁的图示)；配置于侧壁21的上部的顶壁22；以及配置于侧壁21的下部的底壁23。
4个侧壁21在整体上形成为中空的四棱柱状。在右侧壁21形成有作为开口部的入口24。被处理物100从该入口24搬入到热处理室2内。在左侧壁21形成有作为开口部的出口25。被处理物100从该出口25搬出到热处理室2外。
在入口24设置有入口扇26，并且在出口25设置有出口扇27。
入口扇26通过配置于关闭位置来封闭入口24。并且，入口扇26通过配置于打开位置来打开入口24。入口扇26通过未图示的开闭机构而进行开闭动作。
出口扇27通过配置于关闭位置来封闭出口25。并且，出口扇27通过配置于打开位置来打开出口25。出口扇27通过未图示的开闭机构而进行开闭动作。
在具有上述结构的热处理室2内设置有搬运机构3。
搬运机构3将被处理物100依次搬运到入口24、提升位置P1以及出口25。在本实施方式中，搬运机构3是传送带式搬运机构，在沿左右方向X1的搬运方向A1上搬运被处理物100。
搬运机构3具有载置被处理物100的搬运托盘31和使搬运托盘31在搬运方向A1上移动的移动机构32。
搬运托盘31是用于支承被处理物100的搬运支承部件，形成为平板状。在搬运托盘31的中央部形成有贯通该搬运托盘31的孔部31a。从孔部31a的周缘部延伸出多个单支承梁状的撑条31b。
被处理物100被撑条31b支承，被处理物100的下表面从搬运托盘31的孔部31a露出到搬运托盘31的下侧。前后方向Y1上的搬运托盘31的两端部被移动机构32支承。
移动机构32构成为沿搬运方向A1对搬运托盘31进行搬运。移动机构32的具体结构没有特别限定。在热处理室2的左右方向X1的例如中央设定有提升位置P1，搬运托盘31通过从入口24被搬运而配置于提升位置P1处。在提升位置P1的上方配置有加热部件4。
加热部件4是在热处理室2内沿着上下方向Z1与搬运机构3分离配置，为了进行热处理而对被处理物100进行加热的部件。在本实施方式中，加热部件4是感应加热线圈，构成为对被处理物100进行基于感应加热的加热。加热部件4与配置于热处理室2的外部的作为供电部的感应加热振荡器9连接，通过来自该感应加热振荡器9的电力对被处理物100进行感应加热。
加热部件4通过将铜等导电部件形成为螺旋状而构成。加热部件4中的螺旋状的部分形成为能够包围被处理物100的大小。在本实施方式中，被加热部件4的螺旋状部分包围的空间被规定为加热/冷却空间，在被该螺旋状部分包围的空间内设定有加热/冷却位置P2。加热部件4的一端部以及另一端部朝后方呈直线状延伸，被热处理装置1的后部侧的侧壁21支承。加热部件4的一端部以及另一端部与感应加热振荡器9电连接，被该感应加热振荡器9供给高频电力。
另外，在本实施方式中，以加热部件4是感应加热线圈的方式为例进行说明，但是也可以并非如此。作为加热部件，也可以使用燃气燃烧器、陶瓷加热器、电热灯、微波加热装置以及其他公知的加热部件。
载置于到达提升位置P1的搬运托盘31上的被处理物100被保持单元5保持而向加热/冷却位置P2提升，在加热/冷却位置P2被实施加热处理以及冷却处理。
保持单元5包含作为用于保持被处理物100的保持部件的载置工具41以及按压工具42，这些载置工具41以及按压工具42协同作用来保持加热处理中的被处理物100以及冷却处理中的被处理物100。
载置工具41是载置被处理物100的部件，在本实施方式中，在上下方向Z1上延伸。载置工具41为了抑制被加热部件4感应加热的情况而优选由碳等非磁性的材料形成。通过利用设置于位置调整部10的载置工具位移机构51驱动载置工具41，使被处理物100在提升位置P1与加热/冷却位置P2之间在上下方向Z1上往复移动。并且，载置工具41被载置工具位移机构51驱动，从而载置工具41与被处理物100一同绕在上下方向Z1上延伸的轴线S1旋转。
载置工具41除了载置被处理物100时以外，都配置于提升位置P1的下方的待机位置P3。并且，在被处理物100利用搬运机构3到达提升位置P1时，载置工具41利用载置工具位移机构51从待机位置P3上升位移。由此，载置工具41一边回避撑条31b，一边通过搬运托盘31的孔部31a而向孔部31a的上方前进，并且提升搬运托盘31上的被处理物100，将该被处理物100提升至加热/冷却位置P2。在对被处理物100进行热处理时，载置工具41能够在加热/冷却位置P2利用载置工具位移机构51的驱动与被处理物100一同绕轴线S1旋转。通过这样的旋转动作，更加均等地加热/冷却被处理物100的各部分。另外，载置工具41也可以不绕轴线S1旋转。
载置工具41具有轴部43和设置于轴部43的上端的台座部44。
轴部43是上下延伸的轴部分，被提供来自载置工具位移机构51的动力。轴部43的中心轴线是轴线S1。台座部44具有为了回避与撑条31b之间的接触而俯视观察时呈放射状延伸的形状。在台座部44的上表面载置有被处理物100。台座部44在加热/冷却位置P2被加热部件4包围，并且与加热部件4分离。优选台座部44的直径比被处理物100的外径大，但是也可以为被处理物100的外径以下。按压工具42以在上下方向Z1上与具有上述结构的载置工具41相对的方式配置。
按压工具42是为了在对被处理物100进行热处理时抑制被处理物100的位移而设置的。更具体地说，按压工具42抑制因在加热部件4对被处理物100进行感应加热时产生的磁场的作用而被处理物100从载置工具41浮起。并且，按压工具42抑制在冷却喷嘴65对被处理物100进行气体冷却时被处理物100由于冷却气体的喷射而相对于载置工具41移动。
优选按压工具42为了抑制被加热部件4感应加热而由碳等非磁性的材料形成。利用设置于位置调整部10的按压工具/冷却喷嘴位移机构52驱动按压工具42，从而设定按压工具42相对于载置工具41(被处理物100)的上下方向Z1的位置。在对被处理物100进行加热时以及进行冷却时，按压工具42在加热/冷却位置P2与载置工具41以及被处理物100相邻。
按压工具42具有轴部45和设置于轴部45的下端的按压部46。
轴部45是上下延伸的轴部分，被提供来自按压工具/冷却喷嘴位移机构52的动力。在本实施方式中，轴部45的上端部贯通热处理室2的顶壁22，但是也可以使轴部45整体配置于热处理室2内。按压部46例如形成为圆板状，按压部46的下表面能够与被处理物100的上表面接触。在本实施方式中，按压部46的外径被设定为与台座部44的外径大致相同。并且，按压部46在加热/冷却位置P2被加热部件4包围，并且与加热部件4分离。
被具有上述结构的保持单元5配置在加热/冷却位置P2上的被处理物100被冷却部6冷却。冷却部6向被处理物100喷射冷却气体，从而冷却被处理物100。
冷却部6具有冷却气体源61、冷却气体供给通道62、流量调整部63、第1开闭阀64、冷却喷嘴65和散热部66。
冷却气体源61是蓄积冷却气体的罐等，从该冷却气体源61供给向被处理物100供给的冷却气体。冷却气体源61配置于热处理室2的外部。
作为冷却气体，能够举例示出惰性气体以及还原性气体。作为惰性气体，能够举例示出氮气、氦气以及氩气。作为还原性气体，能够举例示出烃、一氧化碳以及氢。作为冷却气体，优选使用上述气体中的一种或两种以上。另外，也可以通过水雾混合于上述气体中而形成冷却气体。
来自冷却气体源61的冷却气体通过使用配管等形成的冷却气体供给通道62而被输送向冷却喷嘴65。冷却气体供给通道62与冷却喷嘴65通过包含未图示的柔性配管的配管而连接。由此，冷却喷嘴65与冷却气体供给通道62之间能够随着冷却喷嘴65的上下位移而相对位移。在冷却气体供给通道62上设置有流量调整部63和第1开闭阀64。
流量调整部63由质量流控制器等构成。流量调整部63包括流量调整阀，调整来自冷却气体源61的冷却气体的流量。作为设置在流量调整部63上的流量调整阀，可以举例示出在隔膜阀、针阀、球形阀、球阀等阀上安装有电动驱动部的结构。根据这样的结构，流量调整部63由控制部8提供指令信号，从而电动驱动部进行动作以成为由指令信号表示的阀开度。在冷却气体供给通道62中，通过了流量调整部63的冷却气体通过第1开闭阀64。
第1开闭阀64使用电磁阀等形成，通过被提供指令信号来切换打开状态和关闭状态。通过了第1开闭阀64的冷却气体向冷却喷嘴65前进。
在本实施方式中，在按压工具42上设置有冷却喷嘴65。冷却喷嘴65是遍及按压部46和轴部45而形成的筒状部分。
冷却喷嘴65具有喷射口65a。喷射口65a在配置有加热部件4的热处理室2内配置。喷射口65a是本发明的“抑制部”的一例，是用于抑制为了进行热处理而被加热的被处理物100的表面100a的光反射率的变化而设置的。喷射口65a为了进行热处理而朝向被处理物100喷射冷却气体。在本实施方式中，冷却喷嘴65的大部分配置于热处理室2内。冷却喷嘴65朝向被加热部件4加热之后的被处理物100喷射冷却气体，从而急速冷却被处理物100。冷却喷嘴65从被处理物100的上方喷射冷却气体。并且，在本实施方式中，冷却喷嘴65作为相邻冷却喷嘴而设置。
更具体地说，在冷却被处理物100时，冷却喷嘴65的喷射口65a配置于加热/冷却位置P2。由此，在对被处理物100进行热处理时(冷却时)，冷却喷嘴65被配置成冷却喷嘴65的喷射口65a与被处理物100之间的距离D1比加热部件4与被处理物100之间的距离D2(最短距离)短(D1＜D2)。另外，在本实施方式中，举例示出了以距离D1比距离D2短(D1＜D2)的方式配置冷却喷嘴65的方式，但也不必一定如此。也可以实施以使距离D1为距离D2以上(D1≥D2)的方式配置冷却喷嘴65的方式。冷却喷嘴65的喷射口65a朝向被处理物100迅速地喷射冷却气体，由此向被处理物100的表面吹送大量的冷却气体。根据该结构，冷却喷嘴65将冷却气体作为氧化抑制气体而向被处理物100中的由后述的放射温度计71测定的被测定部100b供给。在本实施方式中，被测定部100b是被处理物100的外周面上的与后述的窗部28相对的部分。
在本实施方式中，冷却喷嘴65的喷射口65a形成于按压工具42的按压部46的下表面，例如配置于按压部46的中心。冷却喷嘴65的喷射口65a的内径根据冷却气体的流量而适当地设定。冷却喷嘴65的喷射口65a与配置于加热/冷却位置P2的台座部44上下相对。在本实施方式中，被处理物100呈圆筒状，由此冷却喷嘴65与形成于被处理物100的中心的孔部100c相对。
另外，在本实施方式中，以在按压工具42上形成有一个喷射口65a的方式为例进行说明，但是也可以并非如此。例如，也可以在按压工具42的按压部46形成有多个喷射口65a。在按压部46的下表面设置有多个冷却喷嘴65的喷射口65a的情况下，喷射口65a沿着被处理物100的圆周方向(绕轴线S1的周向)等间隔地配置。另外，也可以在按压工具42以外的部件上设置有冷却喷嘴65。
包含热处理室2内的冷却气体的气体通过散热部66而散热。散热部66配置于热处理室2的外部。
散热部66具有循环通道67、热交换器68、循环泵69和第2开闭阀70。
循环通道67是热处理室2内的冷却气体进行循环的通道，使用配管而形成。循环通道67的两端部与热处理室2连接。更具体而言，循环通道67中的入口部67a与热处理室2的例如右侧壁21连接，出口部67b与冷却喷嘴65连接。出口部67b与冷却喷嘴65通过包含未图示的柔性配管的配管而连接。由此，冷却喷嘴65与出口部67b之间能够随着冷却喷嘴65的上下位移而相对位移。
在循环通道67中，沿着从入口部67a朝向出口部67b的方向，依次设置有热交换器68和循环泵69。另外，热交换器68的配置和循环泵69的配置也可以互换。
热交换器68例如是散热器，包括气体通道和散热片。通过热交换器68的气体的热通过散热片而向循环通道67的外部排出。另外，热交换器68只要是能够放出通过热交换器68的气体的热的结构即可，具体的结构没有限定。
循环泵69是为了使热处理室2内的气体在热处理室2内的空间和循环通道67内的空间(热交换器68)中循环而设置的。循环泵69包括电动马达，通过对该电动马达的转速进行PWM(脉冲宽度调制、Pulse Width Modulation)控制等来设定循环通道67中的气体的流量。
第2开闭阀70使用电磁阀等形成，通过被提供指令信号来切换打开状态和关闭状态。通过了第2开闭阀70的冷却气体向冷却喷嘴65前进。
在加热被处理物100时以及冷却被处理物100时，被处理物100的温度由测定部7测定。测定部7是用于对为了进行热处理而被加热的被处理物100自身的温度进行测定而设置的。在本实施方式中，测定部7测定被处理物100的表面温度。
测定部7具有作为对来自被处理物100的放射进行测定的放射计的放射温度计71。
放射温度计71检测从被处理物100发出的例如红外线，根据该红外线的测定结果计算被处理物100的温度。放射温度计71以非接触的方式对被处理物100进行温度测定。放射温度计71包括红外线所入射的检测元件71a。检测元件71a例如配置在热处理室2的外侧。然后，通过形成在侧壁21上的窗部28，由检测元件71a检测被处理物100的红外线放射。窗部28例如由蓝宝石玻璃等具有红外线透过性的材料形成，并且嵌入在形成于侧壁21上的框部中。窗部28和检测元件71a以与加热/冷却位置P2处的被处理物100在水平方向上排列的方式配置。
为了使来自被处理物100的红外线不会变得过多(为了防止放射温度计71的破损)，优选将窗部28的大小设定为被处理物100中的外壳部的一部分被侧壁21隐藏。另外，在本实施方式中，加热/冷却位置P2处的被处理物100的一部分被配置成从加热部件4的侧方观察时被加热部件4遮挡，并且，通过加热部件4的间隙E1能够从窗部28辨认到被处理物100的剩余部分。这样，加热部件4也作为防止来自被处理物100的红外线过度地输入到检测元件71a的遮蔽部件发挥作用。
另外，在上述实施方式中，说明了与被处理物100和窗部28配置在一条直线上的检测元件71a检测红外线的结构，但也可以不是这样。例如，也可以在从加热/冷却位置P2的被处理物100向窗部28笔直前进的部位配置反射镜，用检测元件71a检测在该反射镜上反射的红外线。另外，在上述结构中，以检测元件71a从热处理室2的外部观测红外线的方式为例进行了说明。然而，也可以并非如此。例如，也可以在配置于热处理室2的外部的检测元件71a上连接光纤(未图示)，将该光纤的前端在热处理室2内配置在加热部件4的附近。表示由测定部7检测出的被处理物100的测定温度Tx的数据被输出到控制部8。
优选将载置工具41与按压工具42之间的相对位置设定成在加热被处理物100时被处理物100不会因磁力而浮起。并且，优选将冷却喷嘴65的喷射口65a配置于更加靠近被处理物100的位置处，以便在冷却被处理物100时，朝向被处理物100的比较低温的冷却气体的流量变得更多。因此，在本实施方式中，设置有位置调整部10。
位置调整部10构成为调整在加热被处理物100时的加热部件4与被处理物100之间的相对位置以及按压工具42与被处理物100之间的相对位置。并且，位置调整部10构成为调整在冷却被处理物100时的冷却喷嘴65的喷射口65a与被处理物100之间的相对位置。
位置调整部10具有控制部8、载置工具位移机构51、按压工具/冷却喷嘴位移机构52。
载置工具位移机构51是使作为保持部件的载置工具41相对于冷却喷嘴65的喷射口65a位移的保持部件位移机构。载置工具位移机构51具有：使载置工具41在上下方向Z1上移动的功能；以及使载置工具41绕轴线S1旋转的功能。载置工具位移机构51例如配置于搬运机构3的下方，与载置工具41的轴部43相邻配置。
载置工具位移机构51具有直线位移机构56和旋转机构57。
直线位移机构56是为了使载置工具41在上下方向Z1上直线移动而设置的。直线位移机构56例如使用齿条齿轮机构、滚珠丝杠机构等而形成，将设置于直线位移机构56的电动马达的旋转力转换成载置工具41的上下运动。通过该结构，直线位移机构56使载置工具41在待机位置P1与加热/冷却位置P2之间往复移动。
旋转机构57使位于加热/冷却位置P2的载置工具41绕轴线S1旋转，从而在进行热处理时使被处理物100旋转。旋转机构57例如具有载置有直线位移机构56以及载置工具41的工作台、使该工作台绕轴线S1旋转的旋转部以及向旋转部提供驱动力的电动马达，将该电动马达的旋转力转换成工作台的旋转力。另外，旋转机构57只要能够使位于加热/冷却位置P2的载置工具41绕轴线S1旋转即可，并不限定于具体的结构。
按压工具/冷却喷嘴位移机构52是用于使按压工具42相对于载置工具41位移的保持部件位移机构。并且，按压工具/冷却喷嘴位移机构52是使冷却喷嘴65的喷射口65a相对于被处理物100位移的冷却喷嘴位移机构。按压工具/冷却喷嘴位移机构52通过使按压工具42以及冷却喷嘴65位移来调整冷却喷嘴65的喷射口65a与被处理物100之间的相对位置。
更具体地说，按压工具/冷却喷嘴位移机构52使按压工具42以及冷却喷嘴65在上下方向Z1上移动。按压工具/冷却喷嘴位移机构52例如配置于加热部件4的上方，与按压工具42的轴部45相邻配置。
按压工具/冷却喷嘴位移机构52例如使用齿条齿轮机构、滚珠丝杠机构等而形成，将设置于该按压工具/冷却喷嘴位移机构52的电动马达的旋转力转换成按压工具42的上下运动。通过该结构，按压工具/冷却喷嘴位移机构52使按压工具42以及冷却喷嘴65在待机位置P4与加热/冷却位置P2之间往复移动。
通过上述结构，提升位置P1、加热/冷却位置P2以及待机位置P3、P4在上下方向Z1上排列。
载置工具位移机构51以及按压工具/冷却喷嘴位移机构52由控制部8进行控制。
控制部8具有根据规定的输入信号输出规定的输出信号的结构，例如能够使用安全可编程控制器(PLC)等而形成。安全可编程控制器是指具有JIS(日本工业标准)C 0508-1的SIL2或SIL3的安全功能的官方认证的可编程控制器。另外，控制部8也可以使用包含CPU(中央处理单元、Central Processing Unit)、RAM(随机存取存储器、Random AccessMemory)以及ROM(只读存储器、Read Only Memory)的计算机等而形成。
控制部8构成为对从冷却喷嘴65喷射的冷却气体的流量和温度进行控制。此外，控制部8构成为控制加热被处理物100时的加热部件4与被处理物100之间的相对位置以及按压工具42与被处理物100之间的相对位置。并且，控制部8构成为控制冷却被处理物100时的冷却喷嘴65的喷射口65a与被处理物100之间的相对位置。控制部8配置在热处理室2的外部。
控制部8分别与作为设备的感应加热振荡器8、搬运机构3的电动马达、载置工具位移机构51的直线位移机构56的电动马达、旋转机构57的电动马达、按压工具/冷却喷嘴位移机构52的电动马达、冷却部6的流量调整部63、冷却部6的开闭阀64、70以及冷却部6的循环泵69的电动马达电连接，并控制这些设备。另外，控制部8与放射温度计71连接，一边参照由放射温度计71测定的测定温度Tx，一边进行控制动作。即，控制部8参照由测定部7测定的测定温度Tx，控制冷却部6等，以使被处理物100以规定的冷却速度(后述的温度履历)被冷却。
接下来，对热处理装置1中的热处理动作的一例进行说明。图2是用于对热处理装置1的淬火处理的一例进行说明的流程图。图3是表示淬火处理的一例中的被处理物100的温度履历的曲线图。另外，温度履历是指温度与时间的关系。在图3中，横轴为时间，纵轴为温度。图中举例示出了如下的温度履历：将被处理物100加热至均热温度T0后，以一定的第1冷却速度从均热温度T0冷却至第1冷却温度T1，接着，以一定的第2冷却速度冷却至第2冷却温度T2。即，控制部8将图3的温度履历作为目标温度履历来控制冷却部6等，以使被处理物100的温度履历成为图3所示的温度履历。
参照图1至图3，在进行热处理装置1的热处理动作之前的待机状态下，预先从冷却气体供给部6向冷却喷嘴65供给规定量的冷却气体，由此，热处理室2内的气氛成为与冷却气体相同的气体的气氛。即，冷却气体供给部6还是用于调整热处理室2内的气氛的气体供给部。
然后，若开始热处理装置1中的热处理动作，则控制部8通过驱动搬运机构3的电动马达，将搬运托盘31从入口24搬运至提升位置P1(步骤S1)。
接下来，控制部8驱动直线位移机构56的电动马达。由此，载置工具41从待机位置P1通过搬运托盘31的孔部31a提升被处理物100，与被处理物100一同上升至加热/冷却位置P2(步骤S2)。此时，直线位移机构56的电动马达被控制部8的程序控制成被处理物100到达由加热部件4最为高效地加热被处理物100的位置。例如，载置工具41上升为被处理物100配置于上下方向Z1上的加热/冷却位置P2的中心。
接下来，控制部8通过驱动按压工具/冷却喷嘴位移机构52的电动马达，使按压工具42以及冷却喷嘴65从加热部件4的上方的待机位置P4下降至加热/冷却位置P2(步骤S3)。此时，控制部8以来自冷却喷嘴65的冷却气体最为高效地喷射到被处理物100上的方式设定冷却喷嘴65的喷射口65a与被处理物100之间的相对位置。例如，以冷却喷嘴65的喷射口65a与被处理物100之间的间隔成为数mm左右的方式配置按压工具42以及冷却喷嘴65。
另外，也可以同时进行使被处理物100向加热/冷却位置P2上升的动作(步骤S2)和使按压工具42以及冷却喷嘴65向加热/冷却位置P2下降的动作(步骤S3)。并且，也可以通过将按压工具42以及冷却喷嘴65始终配置于加热/冷却位置P2处，从而不进行使按压工具42以及冷却喷嘴65从待机位置P4下降到加热/冷却位置P2的动作(步骤S3)。
接下来，控制部8通过向感应加热振荡器9发出向加热部件4供给用于感应加热的电力的指令，进行加热部件4对被处理物100的加热处理(步骤S4)。由此，加热部件4对被处理物100进行感应加热，将被处理物100加热至规定的加热温度。
此时，控制部8以由放射温度计71检测出的测定温度Tx与时间的关系成为由温度履历的“升温”区间和“均热”区间(“加热”区间)表示的关系的方式来控制感应加热振荡器9。此时，控制部8也可以通过驱动旋转机构57的电动马达而使被处理物100旋转，从而更加均等地加热被处理物100的各部分。并且，在经过了规定时间之后，控制部8向感应加热振荡器9发出停止向加热部件4的电力供给的指令，完成加热部件4对被处理物100进行的加热处理。在旋转机构57的电动马达(被处理物100)旋转的情况下，维持该旋转。
接下来，进行被处理物100的冷却处理(步骤S5)。此时，控制部8控制冷却部6，以使由放射温度计71检测出的测定温度Tx符合图3所示的温度履历。具体而言，通过冷却喷嘴65的喷射口65a向被处理物100喷射冷却气体。由此，如箭头F1所示，冷却气体从喷射口65a喷射到被处理物100，急速冷却被处理物100。
在冷却处理中，控制部8进行以下的控制(a)、控制(b)中的至少一方。
控制(a)是如下的控制：通过在打开第1开闭阀64的状态下控制流量调整部63，从而设定从冷却气体源61向冷却喷嘴65(热处理室2)供给的冷却气体的流量。
控制(b)是如下的控制：通过在打开第2开闭阀70状态下控制循环泵69的转速，在使热处理室2内的气体(冷却气体)在循环通道67的热交换器68中降温后，设定将该气体作为冷却气体向冷却喷嘴65供给的流量。
在被处理物100的冷却处理(步骤S5)中，控制部8可以仅通过控制(a)进行被处理物100的冷却处理，也可以仅通过控制(b)进行被处理物100的冷却处理。在该情况下，开闭阀64、70中的未被供给气体的一方的阀被关闭。
另外，在被处理物100的冷却处理(步骤S5)中，控制部8可以在进行了规定时间的控制(a)后进行控制(b)，也可以在进行了规定时间的控制(b)后进行控制(a)。在该情况下，开闭阀64、70中的未被供给气体的一方的阀也被关闭。在不供给来自冷却气体源61的冷却气体的情况下，能够进一步减少来自冷却气体源61的冷却气体的消耗量。
另外，在被处理物100的冷却处理(步骤S5)中，也可以同时进行控制(a)和控制(b)。另外，在被处理物100的冷却处理(步骤S5)中，控制部8可以根据测定温度Tx来使按压工具/冷却喷嘴位移机构52的电动马达和直线位移机构56的电动马达中的至少一方驱动。由此，控制部8能够使被处理物100与冷却喷嘴65的相对位置与测定温度Tx相关联。其结果是，能够实现更有效率的冷却气体喷射。
控制部8通过对上述控制(a)和控制(b)进行上述例示的动作，从而进行控制，以使由放射温度计71检测出的测定温度Tx与时间的关系成为温度履历的“冷却1”区间和“冷却2”区间所示的关系。另外，即使被处理物100的材质和形状的至少一方发生了变更，也以成为图3所示的温度履历的方式，进行控制部8的控制动作。即，控制部8通过使用了放射温度计71的反馈控制，在被处理物100的材质和形状的至少一方发生了变更的情况下，也能够以成为图3所示温度履历的方式冷却被处理物100。
另外，在本实施方式中，举例说明了在被处理物100冷却处理时，被处理物100以2个阶段的冷却速度被阶段性地冷却为第1冷却温度T1和第2冷却温度T2的方式。然而，也可以并非如此。被处理物100也可以通过1个阶段或3个阶段以上的冷却速度被冷却。另外，在上述说明中，说明了控制部8参照由放射温度计71测定的测定温度Tx，控制从冷却喷嘴65喷射的气体的流量和温度的方式。然而，也可以并非如此。控制部8也可以如下控制冷却部6，使得从被处理物100的冷却开始到冷却结束，冷却部6都维持初始状态(被处理物100的冷却开始时的动作状态)。
这样，以被处理物100被冷却气体覆盖的方式从冷却喷嘴65喷射冷却气体，同时利用放射温度计71进行温度测定，由此，一边抑制被处理物100的表面100a的光反射率的变化并测定被处理物100自身的温度，一边冷却被处理物100。
在被处理物100的冷却时(步骤S5)，控制部8驱动旋转机构57的电动马达而使被处理物100旋转，由此能够更加均等地冷却被处理物100的各部分。并且，当测定温度Tx达到第2冷却温度T2时，控制部8控制开闭阀64、70以关闭开闭阀64、70。由此，完成被处理物100的冷却处理。即，完成被处理物100的热处理。在旋转机构57的电动马达(被处理物100)旋转的情况下，该旋转也被停止。
接下来，控制部8驱动按压工具/冷却喷嘴位移机构52的电动马达，从而使按压工具42以及冷却喷嘴65上升至待机位置P4(步骤S6)。
接下来，控制部8驱动直线位移机构56的电动马达，从而使被处理物100下降至提升位置P1(步骤S7)。由此，被处理物100再次载置于搬运托盘31的撑条31b的周缘部。此时，载置工具41下降至待机位置P3。
另外，也可以同时进行使按压工具42以及冷却喷嘴65向待机位置P4上升的动作(步骤S6)和使被处理物100下降至提升位置P1的动作(步骤S7)。并且，也可以将按压工具42以及冷却喷嘴65始终配置于加热/冷却位置P2处，从而不进行使按压工具42以及冷却喷嘴65向待机位置P4上升的动作(步骤S6)。
接下来，控制部8驱动搬运机构3的电动马达，从而将搬运托盘31从提升位置P1搬运至出口25(步骤S8)。之后，出口扇27打开，被处理物100从热处理室2搬出。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，控制部8根据对被处理物100本身的温度进行测定而得到的测定温度Tx，能够设定被处理物100的冷却速度。由此，控制部8能够更准确地把握被处理物100的冷却时的温度履历(时间与温度的关系)。其结果是，控制部8能够更正确地控制冷却部6，以使被处理物100成为期望的温度履历。由此，能够更准确地控制被处理物100的冷却方式，其结果是，能够更准确地以期望的状态冷却被处理物100。
另外，根据本实施方式，冷却部6向被处理物100喷射惰性气体或还原性气体作为冷却气体。根据该结构，被处理物100不是被液体冷却，而是被惰性气体或还原性气体冷却。因此，能够抑制被处理物100的表面100a发生氧化。即，能够抑制在被处理物100的冷却时被处理物100的光亮度发生变化。
另外，根据本实施方式，测定部7包括测定来自被处理物100的放射的放射温度计71。并且，由于冷却气体为惰性气体或还原性气体，因而被处理物100在抑制了被处理物100的光亮度的变化的状态下被冷却。因此，根据这种结构，抑制了被处理物的光亮度的变化，能够更正确地进行使用放射温度计71的被处理物100的温度测定。其结果是，测定部7能够更准确地测定被处理物100的表面温度。
另外，根据本实施方式，控制部8控制冷却气体从冷却气体源61向配置有被处理物100的热处理室2的流量。根据该结构，控制部8对作为使被处理物100的温度发生变化的影响较大的要素的冷却气体的流量进行控制，从而能够更可靠地使被处理物100的冷却速度成为期望的状态。
另外，根据本实施方式，冷却部6包括热交换器68和循环泵69。根据该结构，能够利用热交换器68对热处理室2内的气体进行冷却。并且，控制部8通过循环泵69的控制来控制通过热交换器68的气体的流量，从而能够将热处理室2内的冷却气体的温度更准确地设定为期望的温度。
另外，根据本实施方式，在热处理室2中，通过使用冷却气体，从而一边抑制被处理物100的表面100a的光反射率的变化，一边冷却该被处理物100。而且，被处理物100的表面100a的光反射率的变化被抑制，其结果是，可抑制放射温度计71的温度测定结果因被处理物100的表面状态的变化而变动的情况。即，能够进一步减少放射温度计71的温度测定结果相对于被处理物100的真实温度产生的误差。其结果，能够更准确地测定被处理物100的冷却时的该被处理物100的温度。能够更准确地测定被处理物100的冷却时的温度，其结果是能够使用该温度测定结果更准确地控制被处理物100的冷却方式。由此，能够抑制被处理物100的各部分的冷却程度的偏差，因此能够更可靠地抑制金属制的被处理物100产生变形。
另外，根据本实施方式，冷却喷嘴65的喷射口65a将惰性气体或还原性气体作为氧化抑制气体而向被处理物100中的由放射温度计71测定的被测定部100b供给。根据该结构，能够可靠地抑制被测定部100b处的被处理物100的氧化。由此，能够抑制被处理物100的被测定部100b处的光反射率的变化(光亮度的变化)。即，能够抑制在被处理物100的冷却时被处理物100的光反射率(光亮度)发生变化。其结果是，在使用温度测定结果根据光亮度而变化的放射温度计71的温度测定中，能够更可靠地抑制产生由光亮度引起的温度测定误差。
另外，根据本实施方式，冷却喷嘴65将氧化抑制气体作为冷却被处理物100的冷却气体进行供给。根据该结构，被处理物100不是被液体冷却，而是被气体冷却。因此，在利用放射温度计71进行被处理物100的温度测定时，液体不会成为温度测定的障碍。因此，测定部7能够更准确地测定被处理物100的温度。而且，也可以将用于抑制被处理物100的被测定部100b的光反射率的变化的气体用作冷却气体。因此，不需要分别准备用于抑制光反射率的变化的气体和冷却气体，能够更加简化热处理装置1的运用。并且，由于在冷却被处理物100时使用气态的气体，因此被处理物100在冷却处理之后，不需要进行大规模的清洗处理。而且，与使用水或油等制冷剂冷却被处理物100的情况不同，能够防止热处理室2内被制冷剂污染。而且，与使用水或油等制冷剂冷却被处理物100的情况不同，能够显著地减小制冷剂对地球环境造成负担的程度，并且不需要冷却工序后的清洗工序(水垢除去工序)用的清洗装置，能够更加减少热处理装置1的制造成本以及运用成本。
另外，根据本实施方式，能够利用放射温度计71以非接触的方式直接测定被处理物100的冷却时的温度，其结果是，不进行在被处理物100上开孔并插入热电偶那样的破坏性检查，就能够实现正确的温度测定。
另外，根据本实施方式，在从被处理物100的加热到冷却结束的期间内，控制部8控制冷却部6(即冷却气体的流量)，以使被处理物100的测定温度Tx与时间的关系成为淬火所需要的温度履历(温度曲线)。其结果是，控制部8通过使用测定温度Tx的反馈控制，能够实现与各个被处理物100对应的加热/冷却控制。由此，能够使被处理物100的热处理品质的个体差异极小。另外，控制部8在冷却被处理物100时一边参照测定温度Tx一边设定冷却气体的流量，因此冷却气体的消耗量不会变得过大。由此，即使在被处理物100的形状和尺寸因设计变更等而发生了变更时，也能够以成为相同的温度履历的方式冷却被处理物100。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述的实施方式。本发明在权利要求书中记载的范围内能够进行各种变更。
(1)在上述实施方式中，以使用放射温度计71作为放射计的方式为例进行了说明。然而，也可以并非如此。作为放射计，只要是能够检测来自被处理物100的能量放射并从该能量放射取得测定温度Tx的结构即可，也可以使用放射温度计71以外的放射计。
(2)另外，在上述实施方式中，以在一个热处理室2中进行被处理物100的加热和冷却的方式为例进行了说明。然而，也可以并非如此。也可以分别设置加热被处理物100的加热室和冷却被处理物100的冷却室。
(3)另外，在上述实施方式中，冷却被处理物100冷却气体和用于抑制被处理物100的被测定部7的光反射率的变化的氧化抑制气体也可以是其他种类的气体。
(4)另外，在上述实施方式中，以设置一个冷却喷嘴65作为冷却喷嘴的方式为例进行了说明。然而，也可以并非如此。例如，作为与加热部件4水平排列并且朝向加热/冷却位置P2的被处理物100喷射冷却气体的冷却喷嘴，也可以设置侧方冷却喷嘴。另外，也可以在载置工具41内设置作为冷却喷嘴的下方冷却喷嘴，从该下方冷却喷嘴向被处理物100喷射冷却气体。
产业上的可利用性
本发明能够作为热处理装置和金属部件的制造方法而广泛应用。

Claims (6)

1.一种热处理装置，其特征在于，具有：
测定部，其对为进行热处理而被加热的金属制的被处理物自身的温度进行测定；
冷却部，其用于冷却所述被处理物；以及
控制部，其参照由所述测定部测定的测定温度，控制所述冷却部以利用规定的冷却速度对所述被处理物进行冷却。
2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，
所述冷却部将惰性气体或还原性气体作为冷却气体向所述被处理物喷射。
3.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于，
所述测定部包括测定来自所述被处理物的放射的放射计。
4.根据权利要求2或3所述的热处理装置，其特征在于，
所述控制部对从所述冷却气体的供给源向配置有所述被处理物的热处理室的所述冷却气体的流量进行控制。
5.根据权利要求2或3所述的热处理装置，其特征在于，
所述冷却部包括：热交换器；以及循环泵，其中由所述控制部对所述循环泵进行控制，所述循环泵使配置有所述被处理物的热处理室内的气体在所述热处理室和所述热交换器中循环。
6.一种金属部件的制造方法，其特征在于，
参照通过对为了进行热处理而被加热的金属制的被处理物自身的温度进行测定而得到的测定温度，对所述被处理物进行冷却，使得冷却成为规定的冷却速度。
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