CN115612790A - 热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于在使用激光束对工件进行淬火时抑制回火的产生。本发明为一种热处理方法,其用于对工件的淬火对象部位进行淬火,其中,工件成为偏心摆动型齿轮装置或挠曲啮合式齿轮装置的构成组件,所述热处理方法包括如下工序:第1加热工序,利用热源对淬火对象部位进行加热;及第2加热工序,通过照射激光束,将被热源加热的淬火对象部位加热到淬火温度以上。
Description
本申请主张基于2021年7月13日申请的日本专利申请第2021-115931号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种热处理方法。
背景技术
专利文献1公开了一种对工件照射激光束从而对工件进行局部淬火的热处理方法。
专利文献1:日本特开2018-115681号公报
在使用激光束对工件进行淬火时,通常,为了对工件的整个淬火对象部位照射激光束,需要使激光束的照射位置移动。在该过程中,若对通过激光束的照射而被淬火的部位再次照射激光束,则存在该再次照射部位会因回火而软化的问题。若发生该回火,则无法在工件的淬火对象部位获得均匀的硬度分布,因此有待改善。
发明内容
本发明的目的之一是在使用激光束对工件进行淬火时抑制回火的产生。
本发明的热处理方法是对工件的淬火对象部位进行淬火的热处理方法,其中,所述工件成为偏心摆动型齿轮装置或挠曲啮合式齿轮装置的构成组件,所述热处理方法包括如下工序:第1加热工序,利用热源对所述淬火对象部位进行加热;及第2加热工序,通过照射激光束,将被所述热源加热的所述淬火对象部位加热到淬火温度以上。
本发明的另一种热处理方法是对工件的淬火对象部位进行淬火的热处理方法,其中,所述工件具有空心部,并且在所述工件的外周上具有所述淬火对象部位,所述热处理方法包括如下工序:第1加热工序,利用配置在所述空心部内的热源对所述淬火对象部位进行加热;及第2加热工序,通过照射激光束,将被所述热源加热的所述淬火对象部位加热到淬火温度以上。
本发明的另一种热处理方法是对工件的淬火对象部位进行淬火的热处理方法,其中,所述工件具有空心部,并且在所述空心部具有所述淬火对象部位,所述热处理方法包括如下工序:第1加热工序,利用配置在所述工件的外周侧的热源对所述淬火对象部位进行加热;及第2加热工序,通过照射激光束,将被所述热源加热的所述淬火对象部位加热到淬火温度以上。
根据本发明,在使用激光束对工件进行淬火时能够抑制回火的产生。
附图说明
图1是第1实施方式的传动装置的侧剖视图。
图2是表示在第1实施方式的热处理方法中对工件照射激光束的中途状态的侧剖视图。
图3是示意地表示在第1实施方式的热处理方法中对激光束的照射路径的终点部照射激光束的状态的主视图。
图4是表示第1实施方式的激光束的照射路径的说明图。
图5是表示变形例的激光束的照射路径的说明图。
图6是表示基于参考例的热处理方法的淬火对象部位的重叠部位上的温度变化的曲线图。
图7是表示基于第1实施方式的热处理方法的淬火对象部位的重叠部位上的温度变化的曲线图。
图8是表示在第2实施方式的热处理方法中对工件照射激光束的中途状态的侧剖视图。
图9是表示在第3实施方式的热处理方法中对工件照射激光束的中途状态的侧剖视图。
图10是表示在第4实施方式的热处理方法中对工件照射激光束的中途状态的侧剖视图。
图11是表示在第5实施方式的热处理方法中对工件照射激光束的中途状态的侧剖视图。
图12是第6实施方式的传动装置的侧剖视图。
图13是表示在第6实施方式的热处理方法中对工件照射激光束的中途状态的侧剖视图。
图14是第7实施方式的传动装置的侧剖视图。
图15是表示在第7实施方式的热处理方法中对工件照射激光束的中途状态的侧剖视图。
图中:W-工件,22-外齿轮,26-偏心体轴,28-偏心体,32A、32B-轮架部件,34-主轴承,36-柱部件,36a-根部,44、46-贯穿孔,64-空心部,68-淬火对象部位,102-热源,104-激光束,110-照射路径,118-起点部,120-终点部,130-齿面,156-起振体轴,158-起振体。
具体实施方式
以下,对实施方式进行说明。对相同的构成要件标注相同的符号,并省略重复说明。在各附图中,为了便于说明,适当地省略、放大或缩小表示构成要件。附图按照符号的朝向视图。
(第1实施方式)
参考图1。首先,对使用本实施方式的热处理方法的传动装置10进行说明。传动装置10具备输入轴12、对输入轴12的旋转进行变速的传动机构14、输出从传动机构14输出的旋转的输出部件16、以及容纳传动机构14的外壳18。
本实施方式的传动装置10是偏心摆动型齿轮装置。该传动装置10的传动机构14具备彼此啮合且其中一方成为摆动齿轮20的外齿轮22及内齿轮24。该传动机构14构成为,通过使摆动齿轮20摆动从而使外齿轮22及内齿轮24中的一个自转,并且能够将该自转成分作为输出旋转从输出部件16输出。
除此以外,传动装置10还具备:成为输入轴12的偏心体轴26;配置在偏心体轴26的偏心体28与摆动齿轮20之间的偏心体轴承30;配置在摆动齿轮20的轴向上的侧方的轮架部件32A、32B;以及配置在外壳18与轮架部件32A、32B之间的主轴承34。轮架部件32A、32B包括配置在摆动齿轮20的轴向上的一侧(图中右侧)的第1轮架部件32A和配置在摆动齿轮20的轴向上的另一侧(图中左侧)的第2轮架部件32B。传动装置10具备从第2轮架部件32B突出的第1柱部件36。在本实施方式中,摆动齿轮20是外齿轮22,输出部件16是第2轮架部件32B。
输入轴12通过从驱动源(未图示)传递过来的旋转动力而能够旋转。驱动源例如是马达、齿轮马达及引擎等。
偏心体轴26具有从驱动源传递有旋转动力的轴体27、以及设置于轴体27的外周侧部分且可以与轴体27一体地旋转的多个偏心体28。在本实施方式中,轴体27和偏心体28作为相同部件的一部分而设置为一体,但也可以彼此分体设置。偏心体28的轴心(未图示)相对于偏心体轴26的轴心CL1(轴体27的轴心)偏心,偏心体28的轴心以偏心体轴26的轴心为中心进行旋转,从而能够使摆动齿轮20摆动。在将偏心体28的个数设为M个(本实施方式中为3个)时,多个偏心体28的偏心相位彼此错开360°/M的量。偏心体28的个数并不受特别限定,一个、两个或四个以上均可。
偏心体轴承30具备多个第1滚动体38。偏心体28兼作偏心体轴承30的内圈,其外周面构成第1内侧滚动面40。外齿轮22的第1贯穿孔44(后述)兼作偏心体轴承30的外圈,其内周面构成第1外侧滚动面42。除此以外,偏心体轴承30也可以具备专用的外圈及内圈。
外齿轮22对应于多个偏心体28而分别设置,并且经由偏心体轴承30能够相对旋转地支承于对应的偏心体28。外齿轮22包括沿轴向贯穿外齿轮22的轴心(未图示)的第1贯穿孔44以及沿轴向贯穿从轴心偏离位置的多个第2贯穿孔46。在本实施方式中,偏心体轴26贯穿于第1贯穿孔44,第1柱部件36贯穿于第2贯穿孔46。
内齿轮24与外壳18一体化。轮架部件32A、32B具备贯穿轮架部件32A、32B的第3贯穿孔48。轮架部件32A、32B整体呈圆盘状。
主轴承34配置在轮架部件32A、32B的外周,其允许外壳18与轮架部件32A、32B相对旋转。主轴承34具备多个第2滚动体52。轮架部件32A、32B兼作主轴承34的内圈,其外周面构成第2内侧滚动面54。也就是说,轮架部件32A、32B具备设置在轮架部件32A、32B的外周上的第2内侧滚动面54。除此以外,主轴承34也可以具备专用的内圈。
第1柱部件36设置在第2轮架部件32B的从轴心偏离的位置并且围绕其轴心隔着间隔设置有多个。在作为摆动齿轮20的外齿轮22进行摆动时,第1柱部件36可以与外齿轮22的自转成分同步。该自转成分除了可以成为外齿轮22实际自转时可取的正值以外,还可以成为外齿轮22不进行自转时可取的零值。在第1柱部件36与外齿轮22之间,配置有能够与它们滚动接触的辊50。
本实施方式的第1柱部件36连结第1轮架部件32A和第2轮架部件32B。本实施方式的第1柱部件36形成为与第2轮架部件32B相同部件的一部分。第2轮架部件32B除了具备圆盘状的主体部56以外,还具备第1柱部件36。除此以外,第1柱部件36也可以与第2轮架部件32B分体,还可以不连结第1轮架部件32A和第2轮架部件32B。
在上述传动装置10中,若驱动源驱动偏心体轴26(输入轴12)旋转,则摆动齿轮20被偏心体28摆动。若摆动齿轮20摆动,则外齿轮22和内齿轮24的啮合位置依次沿周向改变。其结果,外齿轮22和内齿轮24中的任一个进行自转,该自转成分作为输出旋转而从输出部件16输出。
参考图2。传动装置10具备淬火对象组件60。本实施方式的淬火对象组件60是偏心体轴26。淬火对象组件60在通过本实施方式的热处理方法对用于得到淬火对象组件60的工件W进行热处理时成为淬火对象。工件W是淬火对象组件60的制造工序中使用的中间产品,其具有与淬火对象组件60相同的形状。通过对工件W进行包括后述的热处理方法在内的所需的后序工序,其成为最终产品的淬火对象组件60。这里的后序工序例如有基于研磨等的精加工工序、形成贯穿孔的孔加工工序等。淬火对象组件60以铬钼钢钢材(JIS中所谓的SCM材料)等钢材(即,金属)作为材料。
除此以外,传动装置10还具备接触组件62,该接触组件62在传动装置10工作时相对于淬火对象组件60进行相对移动并且与淬火对象组件60接触。本实施方式的接触组件62是偏心体轴承30的第1滚动体38。
淬火对象组件60具有沿淬火对象组件60的轴向X贯穿淬火对象组件60的空心部64。这里的轴向X是指:沿着淬火对象组件60的轴心CLa的方向。该轴心CLa在本实施方式中成为偏心体轴26的轴心。本实施方式的空心部64沿轴向X贯穿淬火对象组件60的轴心CLa。除此以外,空心部64也可以沿轴向X贯穿淬火对象组件60的从轴心Cla偏离的位置。例如,在淬火对象组件60是外齿轮22且空心部64为外齿轮22的第2贯穿孔46的情况下如此。
淬火对象组件60具备接触面66,在淬火对象组件60和接触组件62进行相对移动时该接触面66与接触组件62之间的接触位置连续改变。接触组件62与淬火对象组件60的接触面66之间的接触位置通过滚动接触及滑动接触中的至少一种而改变。在本实施方式中,淬火对象组件60的接触面66成为偏心体轴26的第1内侧滚动面40,接触组件62(第1滚动体38)与所述接触面66之间的接触位置通过滚动接触而改变。
淬火对象组件60具备至少一个淬火对象部位68。在图2中,仅在淬火对象部位68上标注了阴影线。淬火对象部位68是成为淬火对象组件60的工件W上的成为淬火对象的部位。淬火对象部位68的表面硬度变得比淬火对象组件60的除了淬火对象部位68以外的部位的硬度更高。淬火对象部位68的微观组织例如以马氏体组织为主相。淬火对象组件60中的除了淬火对象部位68以外的部位的微观组织例如以淬火对象组件60的母材组织(例如,铁素体和珠光体的混合组织)为主相。
淬火对象组件60中的要求具有耐磨性或疲劳强度的部位成为淬火对象部位68的对象。通过使要求具有这些特性中的任一特性的部位高硬度化,能够实现该特性的提高。在本实施方式中,针对滚动接触或滑动接触要求具有耐磨性的淬火对象组件60的接触面66成为淬火对象部位68的对象。具体而言,多个偏心体28各自的第1内侧滚动面40成为淬火对象部位68的对象。也就是说,淬火对象部位68设置于淬火对象组件60的外周(偏心体28的外周)。除此以外,如后所述,淬火对象部位68也可以将针对弯曲应力要求具有疲劳强度的第1柱部件36的根部36a作为对象。这里的淬火对象部位68与偏心体28的个数同样为多个,但该个数并不受特别限定,也可以是一个。
本实施方式的淬火对象部位68是设置于淬火对象组件60上的圆周状的部位。这里的圆周状是指:围绕淬火对象部位68的轴心CLb(本实施方式中为偏心体28的轴心)以环状连续的形状。这里的圆周状例如可以是圆形、多边形等形状,也可以是其中一部分或整体上设置有凹凸部的形状。本实施方式的淬火对象部位68设置于淬火对象组件60的外周。
接着,对本实施方式的热处理方法中使用的热处理装置100进行说明。热处理装置100具备对成为淬火对象组件60的工件W进行加热的热源102、对工件W照射激光束104的头部106、及能够在夹紧工件W的状态下移动的卡盘装置(未图示)。热源102只要能够对工件W进行加热,则其具体例并不受特别限定。热源102例如是护套式加热器(sheathed heater)、铸造式加热器、加热板、带式加热器、感应加热器等。热源102可以在与工件W接触的状态下进行加热,也可以在未与工件W接触的状态下进行加热。
接着,对工件W的热处理方法进行说明。参考图3及图4。图4是将在图3的切割位置Pc上切割淬火对象部位68后将其展开为平面的展开图。在图4中,在激光束104的光轴的通过部位标注线从而表示激光束的照射路径110(后述)。在图4的例子中,激光束104的照射路径110的起点S和终点G位于相同位置。
在本实施方式的热处理方法中,如后所述,使激光束104相对于淬火对象部位68的照射部位沿着预先设定的照射路径110移动,由此对工件W的淬火对象部位68进行加热。为了使激光束104的照射部位移动,使激光束104及工件W中的任一个移动。为了实现这一点,要么使照射激光束104的头部106移动,要么通过卡盘装置使工件W移动。图3中示出了使工件W以淬火对象部位68的轴心CLb为中心进行旋转从而使激光束104的照射部位移动的例子。
激光束的照射路径110设定成满足以下路径条件。第一,对淬火对象部位68的整个区域照射激光束。并且,第二,后续激光束的照射部位114与先前激光束的照射部位112局部重叠。在图3及图4中,在激光束的重叠部位116上标注了双阴影线。为了实现这一点,在本实施方式中,对圆周状的淬火对象部位68的整个区域照射激光束,因此激光束的照射路径110以环状连续。在以环状连续的照射路径110中,成为先前激光束的照射部位112的起点部118与成为后续激光束的照射部位114的终点部120重叠。
为了满足该路径条件的具体例并不只限定于此。除此以外,为了满足该路径条件,如图5所示,激光束的照射路径110也可以由多个线形路径122A、122B、122C构成。例如,如图5所示,多个线形路径122A、122B、122C可以曲折状连续。除此以外,多个线形路径122A、122B、122C例如也可以涡旋状连续,还可以间断配置。在该情况下,想要满足上述路径条件,例如,只要成为先前激光束的照射部位112的彼此相邻的线形路径中的一个线形路径122A与成为后续激光束的照射部位114的彼此相邻的线形路径中的另一个线形路径122C重叠即可。
接着,对本实施方式的热处理方法进行说明。首先,为了便于说明,对参考例的热处理方法进行说明。参考图6。图6的TR为室温,Mf为马氏体相变终点,Ms为马氏体相变起点,TA为淬火温度。Ms点为从淬火温度TA冷却时开始马氏体相变的温度,Mf点为该马氏体相变结束的温度。淬火温度TA为加热到该温度TA之后进行冷却从而能够进行淬火的温度。若为亚共析钢,则淬火温度TA例如可以设为A3点,若为过共析钢,则可以设为Ac1点。Ms点、Mf点及淬火温度TA可以设定为根据工件W的材料而预先设定的温度。
参考例的热处理方法在将周边的环境温度设为室温TR(例如,25℃)的条件下进行。在该热处理方法中,使激光束的照射部位沿着上述照射路径110移动从而对工件W的淬火对象部位68进行加热。在该过程中,激光束先照射淬火对象部位68的重叠部位116(参考时刻ta1)。通过该激光束,加热到淬火温度TA以上的温度范围,由此该照射部位的铁素体组织转变为奥氏体组织。
然后,若激光束不再照射淬火对象部位68的重叠部位116,则通过自冷却(空冷)而冷却至Ms点以下的温度范围(本例子中为Mf点以下的温度范围)(参考时刻ta2)。由此,重叠部位116的奥氏体组织进行马氏体相变成为高硬度的马氏体组织。
然后,后续激光束再次照射重叠部位116(参考时刻ta3)。然后,若激光束不再照射重叠部位116,则重叠部位116自冷却(空冷)(参考时刻ta4)。由此,位于重叠部位116的马氏体组织被加热到淬火温度TA以上的温度之后被冷却,由此转变为屈氏体组织、索氏体组织等回火组织。该回火组织成为因回火而软化的原因。
接着,对成为其对策的本实施方式的热处理方法的概要进行说明。参考图7。图7的TR、Mf、Ms、TA与图6相同。本实施方式的热处理方法例如也在将周边的环境温度设为室温TR的条件下进行。
首先,进行利用热源102对工件W的淬火对象部位68进行加热的第1加热工序(参考时刻tb1)。在第1加热工序中,以在后续的第2加热工序中能够使工件W的整个淬火对象部位68维持在超过目标温度(例如,Ms点)的温度范围的方式加热工件W的淬火对象部位68。在本实施方式中,在后续的第2加热工序中也继续利用热源102对工件W进行加热,从而以在第1加热工序及第2加热工序中的任一工序中均能够维持在超过目标温度的温度范围的方式加热工件W。
接着,进行第2加热工序,即,沿着上述照射路径110照射激光束从而将被热源102加热的淬火对象部位68加热到淬火温度TA以上。在该第2加热工序中,先对淬火对象部位68的重叠部位116照射激光束(参考时刻tb2)。通过先前的激光束照射,与参考例同样地加热到淬火温度TA以上,由此该照射部位的铁素体组织转变为奥氏体组织。
然后,若激光束不再照射重叠部位116,则基于自冷却而冷却到低于淬火温度TA的温度范围(参考时刻tb3)。此时,由于在第1加热工序中利用热源102进行了加热,因此能够将重叠部位116的温度维持在比周边的环境温度更高的目标温度(这里为Ms点)以上的温度范围。由此,与不用热源102进行加热的情况相比,能够抑制位于重叠部位116的奥氏体组织发生马氏体相变。此时,位于重叠部位116的奥氏体组织保持为过冷奥氏体组织的状态。
然后,对重叠部位116再次照射后续的激光束(参考时刻tb4)。此时,在重叠部位116中,并非马氏体组织而是过冷奥氏体组织被激光束加热到淬火温度TA以上。因此,即使将后续的激光束再次照射到重叠部位116,也能够抑制从马氏体组织向回火组织发生转变。
然后,若激光束不再照射重叠部位116,则基于自冷却而冷却到低于淬火温度TA的温度范围(参考时刻tb5)。此时,由于在第1加热工序中利用热源102进行了加热,因此能够将重叠部位116维持在超过比周边的环境温度更高的目标温度(此处为Ms点)的温度范围。
然后,进行在照射激光束后冷却整个淬火对象部位68的冷却工序(参考时刻tb6)。由此,在整个淬火对象部位68中的马氏体相变一气呵成地进行,淬火对象部位68的过冷奥氏体组织转变为马氏体组织。
如上所述,本实施方式的热处理方法按照上述第1加热工序、第2加热工序、冷却工序的顺序进行。以下,对各工序的细节进行说明。参考图2及图7。
在第1加热工序中,如上所述,利用热源102对淬火对象部位68进行加热(参考时间tb1)。如上所述,热源102以使进行第2加热工序时能够将工件W的整个淬火对象部位68维持在目标温度以上的温度范围的方式加热工件W。该目标温度例如设定在高于Ms点且低于淬火温度TA的温度范围。
在本实施方式中,热源102配置在工件W的空心部64内。由该热源102对工件W的外周上的淬火对象部位68进行加热。在第1加热工序中,热源102对工件W中的与淬火对象部位68不同的部位输入热量。本实施方式的热源102对空心部64的内周面(这里的“不同的部位”)输入热量。本实施方式中的热源102的热量输入部位与淬火对象部位68在径向上重叠。在本实施方式中,工件W的空心部64的遍及整周的范围成为热量输入部位。这里的“径向”是指:以淬火对象部位68的轴心CLb为圆中心的半径方向。
在第2加热工序中,如上所述,照射激光束104从而将被热源102加热的工件W的淬火对象部位68加热到淬火温度TA以上的温度范围(参考时刻tb2、tb4)。第2加热工序中的加热温度的上限值并不受特别限定,但实际上,淬火对象组件60的材料的熔点成为上限值。
在第2加热工序中,使激光束的照射部位沿着上述照射路径110移动,从而将淬火对象部位68的整个区域加热到淬火温度TA以上的温度范围。在本实施方式中,围绕淬火对象部位68的轴心CLb改变激光束的照射位置,从而沿着照射路径110照射激光束(参考图3)。并且,在本实施方式中,如上所述,照射路径110的起点部118与终点部120重叠。因此,成为如下情况:对圆周状的淬火对象部位68的整周范围照射激光束之后,对重叠部位116再次照射激光束。
在第2加热工序中,照射激光束从而将通过上述热源102的加热而维持在超过目标温度(例如,Ms点)的温度范围的淬火对象部位68加热到淬火温度TA以上。在本实施方式的第2加热工序中,为了将淬火对象部位68维持在超过目标温度的温度范围,如上所述,在继续利用热源102进行加热的基础上照射激光束。除此以外,也可以在第1加热工序中利用热源102将淬火对象部位68加热至比目标温度充分高的温度范围,之后通过其余热在第2加热工序中维持在超过目标温度的温度范围。在该情况下,在第2加热工序中,在停止热源102的加热的状态下照射激光束。在该情况下,优选尽量缩短从第2加热工序开始到结束为止的时间间隔。由此,在激光束的照射部位基于自冷却而冷却到低于淬火温度TA的温度范围时,能够避免其被冷却至目标温度(此处为Ms点)以下的温度范围的情况发生(参考时刻tb3、tb5)。
在冷却工序中,如上所述,冷却整个淬火对象部位68,从而对整个淬火对象部位68进行淬火(参考时刻tb6)。该冷却工序在利用激光束对整个淬火对象部位68的加热完成的时刻进行。换言之,冷却工序在沿着激光束的照射路径110的照射完激光束的时刻进行。在本实施方式中,将整个淬火对象部位68冷却至成为Mf点以下的周边的环境温度(本实施方式中为室温TR)的温度范围,从而对整个淬火对象部位68进行淬火。
冷却工序以能够产生马氏体相变的冷却速度(例如,下临界冷却速度以上的冷却速度)对淬火对象部位68进行冷却。为了实现这一点,在本实施方式中,停止热源102对淬火对象部位68的加热。由此,能够通过空冷将淬火对象部位68冷却至成为Ms点以下的周围的环境温度。冷却方式并不受特别限定,也可以是水冷或油冷等。
在淬火对象组件60中存在多个淬火对象部位68的情况下,可以对每个淬火对象部位68进行由这些第1加热工序、第2加热工序及冷却工序组成的一系列工序。除此以外,也可以对多个淬火对象部位68一并进行各工序。例如,可以对多个淬火对象部位68一并进行第1加热工序,对多个淬火对象部位68的每个部位单独进行第2加热工序,对多个淬火对象部位68一并进行冷却工序。
并且,在第2加热工序中,着眼于从激光束开始照射于淬火对象部位68到冷却工序结束为止的时间间隔tx(参考图7)。若该时间间隔tx过长,则通过等温相变,在淬火对象部位68产生珠光体组织、贝氏体组织等而并不会产生马氏体组织。为了避免出现这种情况,该时间间隔tx优选设定为预先设定的时间间隔,即,不会产生等温相变的时间间隔。该时间间隔tx通过实验或分析等求出即可。
接着,对以上热处理方法的效果进行说明。
(A)在实施方式的热处理方法中,通过照射激光束来将被热源102加热的工件W的淬火对象部位68加热到淬火温度TA以上。因此,在通过激光束的照射而被加热后的淬火对象部位68自冷却的情况下,与未利用热源102进行加热的情况相比,能够避免促进马氏体相变的大的温度降低。这里的大的温度降低在本实施方式中是指:成为目标温度(Ms点)以下的温度降低。由此,能够抑制对激光束的照射部位再次照射激光束时产生回火。而且,难以产生激光束的照射范围内的一部分基于回火而被软化的现象,在淬火对象部位68容易获得均匀的硬度分布。
(B)在第1加热工序中,在对位于淬火对象组件60的外周的淬火对象部位68进行加热时,使用配置在工件W的空心部64内的热源102。因此,在利用热源102对工件W进行加热时,容易将热源102所发出的热量积存在工件W的空心部64内。而且,与在工件W的空心部64的外侧配置热源102的情况相比,能够容易将工件W尽早加热至所期望的温度(本实施方式中为超过目标温度的温度)。
(C)在第2加热工序中,激光束的照射路径110的起点部118与终点部120重叠。在沿着这种激光束的照射路径110照射激光束的情况下,也能够防止重叠部位116产生回火。
(D)在第1加热工序中,热源102对工件W中的与淬火对象部位68不同的部位输入热量。由此,在第2加热工序中,能够容易避免照射激光束的头部106与热源102发生干涉。
(E)热源102的热量输入部位为与工件W的淬火对象部位68在径向上重叠的位置。因此,与热源102的热量输入部位为工件W的轴向X上的侧面的情况相比,容易使淬火对象部位68的轴向X上的温度分布均匀化。
(第2实施方式)
参考图8。在第2实施方式中,也是第1实施方式的传动装置10的构成组件成为淬火对象组件60。具体而言,第2实施方式的淬火对象组件60是第2轮架部件32B,与该淬火对象组件60接触的接触组件62是主轴承34的第2滚动体52。在淬火对象组件60为轮架部件32B的情况下,淬火对象组件60的轴心CLa成为轮架部件32B的主体部56的轴心。并且,淬火对象组件60的接触面66是第2内侧滚动面54,该第2内侧滚动面54成为淬火对象部位68。在本实施方式中,该淬火对象部位68的轴心CLb与淬火对象组件60的轴心CLa一致。并且,轮架部件32的第3贯穿孔48成为淬火对象组件60的空心部64。
在第1加热工序中,与第1实施方式同样地,热源102配置在成为淬火对象组件60的工件W的空心部64(第3贯穿孔48)的内侧。除此以外,关于热处理方法,则与第1实施方式相同。例如,在第2加热工序中,与第1实施方式同样地,围绕淬火对象部位68的轴心CLb改变激光束的照射位置,从而沿着以环状连续的照射路径110照射激光束。
在本实施方式的热处理方法中,也具备上述(A)~(E)中进行说明的构成要件,并且能够获得对应于其说明的效果。
(第3实施方式)
参考图9。在第3实施方式中,也是第1实施方式的传动装置10的构成组件成为淬火对象组件60。具体而言,第3实施方式的淬火对象组件60是第2轮架部件32B。与上述实施方式不同,本实施方式的淬火对象部位68并不是淬火对象组件60的接触面66,而是第2轮架部件32B中的设置在第1柱部件36的根部36a的外周上的圆周状的部位。第1柱部件36的根部36a要求具有针对弯曲应力的疲劳强度。通过使该根部36a的外周高硬度化,能够实现疲劳强度的提高。该淬火对象部位68的轴心CLb(柱部件36的轴心)位于从淬火对象组件60的轴心Cla偏离的位置。
在第1加热工序中,热源102配置在成为淬火对象组件60(第2轮架部件32B)的工件W的轴向X上的侧方。在第1加热工序中,与第1实施方式同样地,热源102对工件W中的与淬火对象部位68不同的部位输入热量。为了实现这一点,本实施方式的淬火对象部位68位于工件W的轴向X上的一侧侧部,而热源102配置在工件W的轴向X上的另一侧。本实施方式中的热源102的热量输入部位与淬火对象部位68在轴向X上重叠。
除此以外,关于热处理方法,则与第1实施方式相同。例如,在第2加热工序中,与第1实施方式同样地,围绕淬火对象部位68的轴心CLb改变激光束的照射位置,从而沿着以环状连续的照射路径110照射激光束。
在本实施方式的热处理方法中,也具备上述(A)、(C)、(D)中进行说明的构成要件,并且能够获得对应于其说明的效果。
(第4实施方式)
参考图10。在第4实施方式中,也是第1实施方式的传动装置10的构成组件成为淬火对象组件60。具体而言,第4实施方式的淬火对象组件60是外齿轮22,与该淬火对象组件60接触的接触组件62是内齿轮24。该淬火对象组件60的轴心CLa成为外齿轮22的轴心。并且,淬火对象组件60的接触面66是设置在外齿轮22的外周上的齿面130,该齿面130成为淬火对象部位68。在本实施方式中,该淬火对象部位68的轴心CLb与淬火对象组件60的轴心CLa一致。并且,外齿轮22的第1贯穿孔44成为淬火对象组件60的空心部64。
在第1加热工序中,热源102配置在成为外齿轮22的第1贯穿孔44的淬火对象组件60的空心部64的内侧。除此以外,关于热处理方法,则与第1实施方式相同。例如,在第2加热工序中,与第1实施方式同样地,围绕淬火对象部位68的轴心CLb改变激光束的照射位置,从而沿着以环状连续的照射路径110照射激光束。
在本实施方式的热处理方法中,也具备上述(A)~(E)中进行说明的构成要件,并且能够获得对应于其说明的效果。
(第5实施方式)
参考图11。在第5实施方式中,也是第1实施方式的传动装置10的构成组件成为淬火对象组件60。具体而言,第5实施方式的淬火对象组件60是外齿轮22,与该淬火对象组件60接触的接触组件62是偏心体轴承30的第1滚动体38。并且,淬火对象组件60的接触面66是外齿轮22中的第1贯穿孔44的第1外侧滚动面42,该第1外侧滚动面42成为淬火对象部位68。在本实施方式中,该淬火对象部位68的轴心CLb与淬火对象组件60的轴心CLa一致。并且,外齿轮22的第1贯穿孔44成为淬火对象组件60的空心部64。
在第1加热工序中,热源102配置在成为淬火对象组件60的工件W的轴向X上的侧方。除此以外,关于热处理方法,则与第1实施方式相同。例如,在第2加热工序中,与第1实施方式同样地,围绕淬火对象部位68的轴心CLb改变激光束的照射位置,从而沿着以环状连续的照射路径照射激光束。
在本实施方式的热处理方法中,也具备上述(A)、(C)、(D)中进行说明的构成要件,并且能够获得对应于其说明的效果。
(第6实施方式)
参考图12。与上述实施方式不同,使用本实施方式的热处理方法的传动装置10是挠曲啮合式齿轮装置。该传动装置10的传动机构14具备彼此啮合且其中一个成为挠曲齿轮150的外齿轮152及内齿轮154A、154B。该传动机构14通过起振体158使挠曲齿轮150挠曲变形,从而使外齿轮152及内齿轮154A、154B中的一个自转,并且能够将该自转成分作为输出旋转从输出部件16输出。本实施方式的传动装置10是使用了多个内齿轮154A、154B的筒型挠曲啮合式齿轮装置。
除此以外,传动装置10还具备成为输入轴12的起振体轴156、配置在起振体轴156的起振体158与挠曲齿轮150之间的起振体轴承160、配置在挠曲齿轮150的轴向上的一侧的第1罩162A、以及配置在挠曲齿轮150的轴向上的另一侧的第2罩162B。在本实施方式中,挠曲齿轮150是外齿轮152,输出部件16是第2罩162B。
起振体轴156具备起振体158和配置在起振体158的轴向两侧的轴部159。起振体158具有能够基于自身旋转而使挠曲齿轮150挠曲变形的程度的刚性。起振体158的外周形状在与起振体轴156的轴向正交的截面上呈椭圆形。轴部159的外周形状在与起振体轴156的轴向正交的截面上呈圆形。本说明书中的“椭圆”并不只限于几何学上严格意义上的椭圆,还可以包括大致椭圆。
起振体轴承160分别对应于多个内齿轮154A、154B,并且分别配置在该对应的内齿轮154A、154B的内侧。起振体轴承160具备多个第3滚动体164。起振体158的外周面兼作起振体轴承160的内圈,该外周面构成第3内侧滚动面166。除此以外,起振体轴承160也可以具备专用的内圈。
构成挠曲齿轮150的外齿轮152是具有挠性的筒状部件。
内齿轮154A、154B具有不会随着起振体158的旋转而变形的程度的刚性。内齿轮154A、154B除了包括具有与外齿轮152的外齿数(例如100)不同的内齿数(例如102)的第1内齿轮154A以外,还包括具有与外齿轮152的外齿数相同数量的内齿数的第2内齿轮154B。
外壳18包括兼作第1内齿轮154A的第1外壳部件168和配置在第2内齿轮154B的外周侧的第2外壳部件170。第1外壳部件168和第2外壳部件170彼此连结而一体化。在第2外壳部件170与第2内齿轮154B之间,配置有允许其相对旋转的主轴承34。第1罩162A与外壳18连结在一起从而与外壳18一体化。第2罩162B与第2内齿轮154B连结在一起从而与第2内齿轮154B一体化。
在以上传动装置10中,若驱动源驱动起振体轴156(输入轴12)旋转,则挠曲齿轮150被挠曲变形为与起振体158的形状相对应的椭圆形。如此,若挠曲齿轮150挠曲变形,则外齿轮152和内齿轮154A、154B的啮合位置在起振体158的旋转方向上改变。此时,具有不同齿数的外齿轮152和第1内齿轮154A之间的啮合位置每旋转一圈,它们的啮合齿在周向上错开。其结果,其中一个齿轮(本实施方式中为外齿轮152)进行自转,而且该自转成分作为输出旋转而从输出部件16输出。此时,由于外齿轮152和第2内齿轮154B具有相同数量的齿数,因此,即使它们的啮合位置旋转一圈,也不会相对旋转而是同步。因此,外齿轮152的自转成分通过与外齿轮152同步的第2内齿轮154B从作为输出部件16的第2罩162B输出。
参考图13。在此,本实施方式中的淬火对象组件60是起振体轴156,与该淬火对象组件60接触的接触组件62是起振体轴承160的第3滚动体164。该淬火对象组件60的轴心CLa成为起振体轴156的轴心。并且,设置在起振体158的外周上的第3内侧滚动面166成为淬火对象组件60的接触面66,起振体158的外周(第3内侧滚动面166)成为淬火对象部位68。在本实施方式中,该淬火对象部位68的轴心CLb与淬火对象组件60的轴心CLa一致。
在第1加热工序中,与第1实施方式同样地,热源102配置在成为淬火对象组件60的工件W的空心部64的内侧。除此以外,关于热处理方法,则与第1实施方式相同。例如,在第2加热工序中,与第1实施方式同样地,围绕淬火对象部位68的轴心CLb改变激光束的照射位置,从而沿着以环状连续的照射路径110照射激光束。
在本实施方式的热处理方法中,也具备上述(A)~(E)中进行说明的构成要件,并且能够获得对应于其说明的效果。
(第7实施方式)
参考图14。与上述实施方式不同,使用本实施方式的热处理方法的传动装置10是行星传动装置10,具体而言,是牵引传动。该传动装置10的传动机构14具备传递有输入轴12的旋转的恒星部件180、通过恒星部件180的旋转而进行自转的同时进行公转的多个行星部件182、贯穿行星部件182的第2柱部件184、与第2柱部件184一体化且与行星部件182的公转成分同步的第3轮架部件186、以及配置在第2柱部件184与行星部件182之间的滚针轴承188。
本实施方式的输出部件16与第3轮架部件186一体化。在本实施方式中,恒星部件180及行星部件182构成恒星辊及行星辊,动力通过摩擦传动而在两者之间传递。除此以外,恒星部件180及行星部件182也可以构成恒星齿轮及行星齿轮。行星部件182具备供第2柱部件184贯穿的第4贯穿孔190。
滚针轴承188具备多个第4滚动体192。行星部件182的第4贯穿孔190兼作滚针轴承188的外圈,其内周面构成供第4滚动体192滚动的第2外侧滚动面194。除此以外,滚针轴承188也可以具备专用的外圈。
在以上传动装置10中,若恒星部件180通过输入轴12的旋转而旋转,则行星部件182进行自转的同时进行公转。若行星部件182进行公转,则该公转成分作为输出旋转经由第3轮架部件186而从输出部件16输出。
参考图15。本实施方式的淬火对象组件60是行星部件182,与该淬火对象组件60接触的接触组件62为滚针轴承188的第4滚动体192。该淬火对象组件60的轴心CLa成为行星部件182的轴心。并且,行星部件182的第4贯穿孔190的第2外侧滚动面194成为淬火对象组件60的接触面66,该第2外侧滚动面194(即,空心部64的内周面)成为淬火对象部位68。在本实施方式中,该淬火对象部位68的轴心CLb(空心部64的轴心)与淬火对象组件60的轴心CLa一致。并且,行星部件182的第4贯穿孔190成为淬火对象组件60的空心部64。
在第1加热工序中,与上述实施方式不同,热源102配置在成为淬火对象组件60(行星部件182)的工件W的外周侧。除此以外,关于热处理方法,则与第1实施方式相同。例如,在第2加热工序中,与第1实施方式同样地,围绕淬火对象部位68的轴心CLb改变激光束的照射位置,从而沿着以环状连续的照射路径照射激光束。
在本实施方式的热处理方法中,也具备上述(A)、(C)、(D)、(E)中进行说明的构成要件,并且能够获得对应于其说明的效果。
接着,对各构成要件的其他变形例进行说明。
在第1实施方式等中,作为偏心摆动型齿轮装置的种类,举例说明了在内齿轮24的轴心上配置有偏心体轴26的中央曲柄式齿轮装置。但是,其种类并不受特别限定,除此以外,也可以是在内齿轮24的从轴心偏离的位置上配置有多个偏心体轴26的分配式齿轮装置。在分配式齿轮装置的情况下,偏心体轴26大多为实心结构。在对实心结构的偏心体轴26的偏心体进行淬火时,例如使热源102朝向偏心体轴26的轴向端面或与偏心体相邻的轴部的外周从而进行第1加热工序即可。并且,在偏心摆动型齿轮装置中,还可以代替外齿轮22而将内齿轮24设为摆动齿轮20。并且,在偏心摆动型齿轮装置中,输出部件16的具体例并不受特别限定,也可以是外壳18等。
作为挠曲啮合式齿轮装置的种类,举例说明了筒型的挠曲啮合式齿轮装置。但是,其种类并不受特别限定,例如,也可以是杯型、礼帽型的挠曲啮合式齿轮装置。并且,在挠曲啮合式齿轮装置中,也可以代替外齿轮22而将内齿轮24设为挠曲齿轮150。并且,在挠曲啮合式齿轮装置中,输出部件16的具体例并不受特别限定,也可以是外壳18等。
在基于与效果(A)的关系而对成为偏心摆动型齿轮装置、挠曲啮合式齿轮装置中使用的淬火对象组件60的工件W进行热处理时,与工件W有无空心部64无关。例如,成为偏心体轴26、起振体轴156及第2轮架部件32B的工件W可以不具有空心部64。并且,在对成为偏心摆动型齿轮装置中使用的淬火对象组件60的工件W进行热处理时,淬火对象组件60的具体例并不受特别限定。以上,对工件W成为偏心体轴26(第1实施方式)、第2轮架部件32B(第2、第3实施方式)及外齿轮22(第4、第5实施方式)的例子进行了说明。除此以外,工件W也可以成为偏心摆动型齿轮装置的外壳18,还可以成为主轴承34、偏心体轴承30等轴承的构成组件(例如,外圈、内圈)。并且,在对成为挠曲啮合式齿轮装置中使用的淬火对象组件60的工件W进行热处理时,其具体例并不受特别限定。以上,对工件W成为起振体轴156(第6实施方式)的例子进行了说明。除此以外,工件W也可以成为挠曲啮合式齿轮装置的外壳18及罩162A、162B,还可以成为主轴承34及起振体轴承160等轴承的构成组件。
在基于与效果(A)的关系而工件W具有空心部64且淬火对象部位68为工件W的外周或空心部64的情况下,使用从工件W得到的淬火对象组件60的传动装置10的具体例并不受特别限定。该传动装置10例如除了可以是齿轮装置以外,还可以是马达、传送带等。并且,在该传动装置10为齿轮装置的情况下,该齿轮装置的种类并不受特别限定。作为其具体例,除了有偏心摆动型齿轮装置、挠曲啮合式齿轮装置以外,还可以使用平行轴齿轮装置、正交轴齿轮装置、简单行星齿轮装置等。
并且,在将具有空心部64的工件W的外周作为淬火对象部位68的情况下,从工件W得到的淬火对象组件60的具体例并不受特别限定。例如,淬火对象组件60可以是上述齿轮装置的各种构成组件(例如,外壳18、内齿轮24、轴承的外圈或内圈等)。
并且,在将具有空心部64的工件W的空心部64作为淬火对象部位68的情况下,从工件W得到的淬火对象组件60的具体例并不受特别限定。例如,淬火对象组件60可以是上述齿轮装置的各种构成组件(例如,偏心体轴26、外齿轮22、内齿轮24、起振体轴156等)中的任一个。并且,在将行星部件182用作满足该条件的淬火对象组件60的情况下,行星部件182除了可以是行星辊以外,还可以是行星齿轮等。
以上,对如下例子进行了说明,即,在第1加热工序中以使进行第2加热工序时能够将工件W的淬火对象部位68维持在超过目标温度的温度范围的方式利用热源102进行加热时目标温度为Ms点的例子。该目标温度只要是与不用热源102进行加热的情况相比能够避免在第2加热工序中的自冷却中促进马氏体相变的温度即可(即,能够抑制因回火而软化即可)。若能够满足该条件,则该具体温度也可以是低于Ms点的温度。
以上,对淬火对象部位68是圆周状的部位的例子进行了说明,但并不只限于此。淬火对象部位68例如也可以是在淬火对象组件60的周向上连续的一部分范围。例如,从工件W得到的淬火对象组件60是齿轮且淬火对象部位68仅为齿轮的齿接触面的情况下如此。
工件W中的淬火对象部位68与热源102的热量输入部位之间的相对位置关系并不受特别限定。这些例如可以与实施方式不同,也可以相同。
并且,工件W中的淬火对象部位68的位置及热源102的配置部位并不受特别限定。例如,在对成为偏心体轴26或起振体轴156的工件W进行热处理时,可以将其空心部64及轴向X上的侧面中的任一个作为淬火对象部位68。并且,在对该工件W进行热处理时,热源102也可以配置在工件W的外部从而代替配置在工件W的空心部64的内侧。
除此以外,在对成为轮架部件32A、32B的工件W进行热处理时,淬火对象部位68例如可以成为第1柱部件36的外周部、轮架部件32B的贯穿孔48等。并且,在轮架部件32A、32B的第2内侧滚动面54成为淬火对象部位68时(参考图8),热源102可以配置在工件W的轴向X上的侧方从而代替配置在工件W的空心部64的内侧。并且,在轮架部件32的第1柱部件36的根部36a成为淬火对象部位68时(参考图9),热源102可以配置在工件W的空心部64的内侧从而代替配置在工件W的轴向X上的侧方。
除此以外,在偏心摆动型齿轮装置的外齿轮22的齿面130成为淬火对象部位68时(参考图10),热源102可以配置在工件W的轴向X上的侧方从而代替配置在工件W的空心部64的内侧。并且,在外齿轮22的第1贯穿孔44或第2贯穿孔46成为淬火对象部位68时(参考图11),热源102可以配置在工件W的空心部64的内侧从而代替配置在工件W的轴向X上的侧方。这里的工件W的空心部64可以为外齿轮22的第1贯穿孔44或第2贯穿孔46中的任一个。
以上实施方式及变形例均为示例。将这些抽象化的技术思想不应限定实施方式及变形例的内容。实施方式及变形例的内容可以进行构成要件的变更、添加、删除等许多设计变更。在上述实施方式中,针对可以进行这种设计变更的内容标注了“实施方式”的词句来进行了强调。然而,并不意味着没有这种词句的内容就不允许设计变更。附图的截面上所标注的阴影线并不用于限定标注有阴影线的对象的材质。
以上构成要件的任意组合也是有效的。例如,可以对实施方式组合其他实施方式的任意说明事项,也可以对变形例组合实施方式及其他变形例的任意说明事项。
Claims (11)
1.一种热处理方法,其用于对工件的淬火对象部位进行淬火,其特征在于,
所述工件成为偏心摆动型齿轮装置或挠曲啮合式齿轮装置的构成组件,
所述热处理方法包括如下工序:
第1加热工序,利用热源对所述淬火对象部位进行加热;及
第2加热工序,通过照射激光束,将被所述热源加热的所述淬火对象部位加热到淬火温度以上。
2.一种热处理方法,其用于对工件的淬火对象部位进行淬火,其特征在于,
所述工件具有空心部,并且在所述工件的外周上具有所述淬火对象部位,
所述热处理方法包括如下工序:
第1加热工序,利用配置在所述空心部内的热源对所述淬火对象部位进行加热;及
第2加热工序,通过照射激光束,将被所述热源加热的所述淬火对象部位加热到淬火温度以上。
3.一种热处理方法,其用于对工件的淬火对象部位进行淬火,其特征在于,
所述工件具有空心部,并且在所述空心部具有所述淬火对象部位,
所述热处理方法包括如下工序:
第1加热工序,利用配置在所述工件的外周侧上的热源对所述淬火对象部位进行加热;及
第2加热工序,通过照射激光束,将被所述热源加热的所述淬火对象部位加热到淬火温度以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热处理方法,其特征在于,还包括如下工序:
冷却工序,在所述激光束的照射之后冷却所述淬火对象部位,从而进行淬火。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热处理方法,其特征在于,
在所述第1加热工序中,利用所述热源以使在所述第2加热工序中能够将所述淬火对象部位维持在超过马氏体相变起点的温度范围的方式加热所述淬火对象部位。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热处理方法,其特征在于,
所述淬火对象部位是圆周状的部位,
在所述第2加热工序中,使所述激光束相对于所述淬火对象部位的照射部位沿着照射路径移动,从而对所述淬火对象部位进行加热,
所述照射路径的起点部与终点部重叠。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热处理方法,其特征在于,
在所述第1加热工序中,所述热源对所述工件上的与所述淬火对象部位不同的部位输入热量。
8.根据权利要求1、4至7中任一项所述的热处理方法,其特征在于,
所述工件成为所述偏心摆动型齿轮装置中的具有偏心体的偏心体轴,且其具有空心部,
所述淬火对象部位成为所述偏心体的外周,
所述热源配置在所述空心部内。
9.根据权利要求1、4至7中任一项所述的热处理方法,其特征在于,
所述工件成为所述挠曲啮合式齿轮装置中的具有起振体的起振体轴,且其具有空心部,
所述淬火对象部位成为所述起振体的外周,
所述热源配置在所述空心部内。
10.根据权利要求1、4至7中任一项所述的热处理方法,其特征在于,
所述工件成为配置在外齿轮的轴向侧方的轮架部件,
所述淬火对象部位成为配置在所述轮架部件的外周上的主轴承的内侧滚动面或从所述轮架部件突出并贯穿所述外齿轮的柱部件的根部,
所述热源配置在设置于所述工件上的空心部的内侧或所述工件的轴向侧方。
11.根据权利要求1、4至7中任一项所述的热处理方法,其特征在于,
所述工件成为所述偏心摆动型齿轮装置的外齿轮,
所述淬火对象部位成为设置于所述外齿轮上的贯穿孔的内周面或齿面,
所述热源配置在成为所述贯穿孔的所述工件的空心部的内侧或所述工件的轴向侧方。
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