JP2009228081A

JP2009228081A - Restrained quenching apparatus

Info

Publication number: JP2009228081A
Application number: JP2008076957A
Authority: JP
Inventors: Moriharu Setsu; 衛東薛
Original assignee: Topy Industries Ltd
Current assignee: Topy Industries Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: JP5288398B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a restrained quenching apparatus capable of preventing the damage of pressurizing parts, such as roller and bearing by uniformly pressurizing a plurality of work-pieces without generating the surface defect. SOLUTION: The restrained quenching apparatus is provided with a supporting table 1, upper and lower rollers 5, 6 and frame 10 for pressurizing the upper roller 5 onto the lower roller 6. The upper roller 5 is accommodated in a pressurizing member 15, and the pressurizing force to the lower-side roller 6 by the frame 10 through a spring B and a spring A, is transmitted to the pressurizing member 15, and a spring constant of the spring B is smaller than the spring constant of the spring A, and in the frame 10, an adjusting screw 17 for acting the initial stage press-down force, is fitted. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、加熱された円筒状のワークを拘束しつつ冷却する拘束焼入れ装置に関する。 The present invention relates to a constraining quenching device that cools a heated cylindrical workpiece while constraining it.

図１１は、複数のワーク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ（以下、ワークを総称する場合には符号２で示す）に対して、同時に拘束焼入れを行う従来技術を例示している。
図１１において、図示しない加熱装置（加熱炉または誘導加熱装置）で加熱されたワーク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに、冷却液噴射手段Ｎ（図１２参照。図１１では図示せず）から冷却液が噴射される。冷却液により冷却されると共に、ワーク２は、加圧フレーム１０及び上方のローラー５を介して、支持台１及び下方のローラー６、６に向かって圧下される。
ワーク２は、図１１の紙面に垂直な方向へ進行し、図示しない焼もどし工程に送られる。 FIG. 11 exemplifies a conventional technique in which constraining quenching is simultaneously performed on a plurality of workpieces 2a, 2b, 2c, and 2d (hereinafter, the workpieces are collectively indicated by reference numeral 2).
In FIG. 11, the coolant 2a, 2b, 2c, 2d heated by a heating device (heating furnace or induction heating device) (not shown) is supplied from the coolant injection means N (see FIG. 12, not shown in FIG. 11) to the coolant. Is injected. While being cooled by the cooling liquid, the work 2 is pressed down toward the support base 1 and the lower rollers 6 and 6 via the pressure frame 10 and the upper roller 5.
The work 2 advances in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 11 and is sent to a tempering process (not shown).

図１２において符号Ｊｗで示す噴射冷却液により、加熱されたワーク２は、急冷却されて焼入れが行われる。それと同時に、ワークの表面に生じた酸化スケールが、噴射冷却液Ｊｗにより除去される。
ここで、ワーク２の表面に酸化スケールが残留していると、ワーク２が圧下された際に、残留した酸化スケールがワーク２の半径方向内側に押し込まれ、ワーク２の表面が凹んでしまう。係る凹みは「表面欠陥」と呼ばれ、研摩して除去することが困難である。 In FIG. 12, the heated workpiece 2 is quenched and quenched by the jet cooling liquid indicated by the symbol Jw. At the same time, the oxide scale generated on the surface of the workpiece is removed by the jet cooling liquid Jw.
Here, if the oxide scale remains on the surface of the workpiece 2, when the workpiece 2 is crushed, the remaining oxide scale is pushed inward in the radial direction of the workpiece 2, and the surface of the workpiece 2 is recessed. Such dents are called “surface defects” and are difficult to polish and remove.

図１２で明示されているように、上方のローラー５と下方のローラー６、６の間に加熱されたワーク２ｄが挟まれている。加熱されたワーク２ｄは、噴射冷却液Ｊｗにより拘束焼入れされる。
噴射冷却液Ｊｗによる焼入れの際にワーク２ｄに生じる「曲がり」などの変形は、ローラー５、６、６で拘束（加圧）することにより抑制あるいは是正される。 As clearly shown in FIG. 12, the heated workpiece 2 d is sandwiched between the upper roller 5 and the lower rollers 6, 6. The heated workpiece 2d is constrained and quenched by the jet cooling liquid Jw.
Deformation such as “bending” that occurs in the workpiece 2d during quenching with the jet cooling liquid Jw is suppressed or corrected by restraining (pressurizing) the rollers 5, 6, and 6.

ここで図１１において、加圧フレーム１０は共通であり、その圧下量は同一であっても、各ワーク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに作用する圧下荷重は、必ずしも同一ではない。
図１３では、加圧フレーム１０の圧下量を一定とし、それぞれ同寸法のワーク２ａと２ｄを挿入した場合、または同寸法のワーク２ｂと２ｃを挿入した場合において、ワーク２に圧下荷重を作用させた結果を示している。ここで、ワーク２ａ、２ｂ、２ｃ、２dは同一寸法である。
図１３は、圧下荷重（加圧力）を３回測定した結果を示している。 Here, in FIG. 11, the pressure frame 10 is common, and even if the amount of reduction is the same, the reduction loads acting on the workpieces 2a, 2b, 2c, and 2d are not necessarily the same.
In FIG. 13, when the amount of reduction of the pressure frame 10 is constant and the workpieces 2a and 2d having the same dimensions are inserted, or when the workpieces 2b and 2c having the same dimensions are inserted, a reduction load is applied to the workpiece 2. The results are shown. Here, the workpieces 2a, 2b, 2c and 2d have the same dimensions.
FIG. 13 shows the result of measuring the rolling load (pressing force) three times.

図１３において、ワーク２ｂ、２ｃに作用する圧下荷重は、ワーク２ａ、２ｄに作用する圧下荷重に比較して、５０％程度大きくなっている。
図１３からも、複数のワーク２に同時に加圧（圧下）する場合には、ワークの加工誤差、熱膨張量のバラツキ、加圧部品（ローラーや軸受など）の製造誤差、組立誤差、摩耗量のバラツキなどによって、各ワークは同時に圧下荷重を受け始めることができず、加圧フレームが停止位置まで移動した後、各ワーク２に作用する圧下荷重は均一とはならず、バラツキがあることが理解される。 In FIG. 13, the rolling load acting on the workpieces 2b, 2c is about 50% larger than the rolling load acting on the workpieces 2a, 2d.
As shown in FIG. 13, when simultaneously pressing (reducing) a plurality of workpieces 2, workpiece processing error, variation in thermal expansion amount, manufacturing error of pressurizing parts (rollers, bearings, etc.), assembly error, wear amount. Each workpiece cannot begin to receive the rolling load at the same time due to variations in the pressure, and after the pressure frame moves to the stop position, the rolling load acting on each workpiece 2 is not uniform and may vary. Understood.

ワークに作用する圧下荷重（加圧力）のばらつきにより、特定の加圧部品（ローラーや軸受など）には、所定以上の大きな負荷が作用するので、損傷が生じやすく、使用寿命が短くなってしまう。
そして、損傷した加圧部品を交換するためには、拘束焼入れ装置を具備した製造ラインを停止しなければならない。そのため、当該ラインの稼働時間が減少してしまう。
また、焼入れ冷却工程での製造ラインの停止によって、ワーク２が前工程の加熱炉内で滞留してしまうことになる。そしてワーク２が加熱装置内で滞留すると、加熱時間が増加し、酸化スケールの過度の発生、脱炭層深さの増加、オーステナイト結晶粒の粗大化などの品質不良が発生する。 Due to variations in the rolling load (pressurizing force) acting on the workpiece, a specific pressure component (roller, bearing, etc.) is subjected to a load greater than the specified level, which can easily cause damage and shorten the service life. .
In order to replace the damaged pressurized part, the production line equipped with the constrained quenching apparatus must be stopped. Therefore, the operation time of the line is reduced.
Moreover, the workpiece | work 2 will stay in the heating furnace of a front process by the stop of the manufacturing line in a quenching cooling process. When the workpiece 2 stays in the heating device, the heating time increases, and quality defects such as excessive generation of oxide scale, increase in the decarburized layer depth, and coarsening of austenite crystal grains occur.

ここで、加圧フレーム１０とワーク２との間に弾性部材を介在させ、当該弾性部材に対して適切な特性を付与すれば、ワークの表面に生じた酸化スケールを十分に除去でき、図１１で示す拘束（加圧）焼入れ装置でワーク２を均一に拘束（加圧）することが可能になると考えられる。なお「特性」とは、加圧フレーム１０が支持台１側へ移動し、ワークが荷重を受け始めてからのフレームの移動量（弾性部材を用いた弾性装置の変形量）と、ワーク２に作用する圧下力あるいは圧下荷重（ワークが荷重を受け始めてからの弾性装置への圧下力あるいは圧下荷重）との関係を意味している。 Here, if an elastic member is interposed between the pressurizing frame 10 and the workpiece 2 and an appropriate characteristic is imparted to the elastic member, the oxide scale generated on the surface of the workpiece can be sufficiently removed, and FIG. It is considered that the work 2 can be uniformly restrained (pressurized) by the restraint (pressurization) quenching apparatus shown in FIG. “Characteristic” refers to the amount of movement of the frame (the amount of deformation of the elastic device using an elastic member) after the pressure frame 10 moves to the support base 1 and the workpiece starts to receive a load, and acts on the workpiece 2. This means a relationship with a rolling force or a rolling load (a rolling force or a rolling load applied to the elastic device after the workpiece starts to receive a load).

弾性部材を用いた弾性装置の変形量と荷重との特性として、図１４で示すようにたわみ（横軸）と荷重（縦軸）との関係が線形であるもの、図１５で示すいわゆる「ハード特性」（たわみと荷重との関係が非線形）、図１６で示すいわゆる「ソフト特性」（たわみと荷重との関係が非線形）などが知られている。 As a characteristic of the deformation amount and load of the elastic device using the elastic member, the relationship between the deflection (horizontal axis) and the load (vertical axis) is linear as shown in FIG. "Characteristics" (non-linear relationship between deflection and load), so-called "soft characteristics" (non-linear relationship between deflection and load) shown in FIG. 16 are known.

しかし、図１４〜図１６で示すような各種特性を有する弾性装置に用いられた弾性部材を、加圧フレーム１０とワーク２との間に介在せしめたとしても、ワーク２の表面に生じた酸化スケールを十分に除去することと同時に、ワーク２を均一に圧下することはできない。
発明者の研究では、図３、図５、図６で示すような特性（詳細は後述する）であれば、ワーク２に表面欠陥が生じることなく、複数のワーク２を均一に圧下することが可能であるが、従来の弾性装置では、図３、図５、図６で示すような特性を具現することはできない。 However, even if an elastic member used in an elastic device having various characteristics as shown in FIGS. 14 to 16 is interposed between the pressurizing frame 10 and the work 2, oxidation generated on the surface of the work 2. At the same time as removing the scale sufficiently, the work 2 cannot be uniformly reduced.
According to the inventor's research, if the characteristics (details will be described later) shown in FIGS. 3, 5, and 6, a plurality of workpieces 2 can be uniformly crushed without causing surface defects on the workpiece 2. Although it is possible, the conventional elastic device cannot realize the characteristics shown in FIGS. 3, 5, and 6.

その他の従来技術として、丸棒材を３本のローラーの間に挟んで、ローラーを回転させながら水平方向に加圧しつつ焼入れを行う技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
また、建設機械の、履帯に使われるピンを受けローラーと加圧ローラーの間に挿入し、ローラーを回転させながら垂直方向に加圧しつつ高圧スプレ焼入れを行う技術が公示されている（例えば、特許文献２）。
さらに、自動車部品に使われるラックギアを形成した棒材に対して、垂直方向、水平方向または斜め方向及びそれらの組合せの方法に加圧しつつ焼入れを行う技術が開示されている（例えば、特許文献３）。 As another conventional technique, a technique is disclosed in which a round bar is sandwiched between three rollers and quenching is performed while the rollers are rotated and pressed in the horizontal direction (for example, Patent Document 1).
In addition, a technology for inserting a pin used for a crawler belt of a construction machine between a receiving roller and a pressure roller and performing high-pressure spray quenching while pressing in the vertical direction while rotating the roller is disclosed (for example, patents) Reference 2).
Furthermore, a technique is disclosed in which a rod formed with a rack gear used for automobile parts is quenched while being pressed in a vertical direction, a horizontal direction, an oblique direction, or a combination thereof (for example, Patent Document 3). ).

しかし、係る従来技術（特許文献１〜特許文献３）では、表面欠陥を生じることなく、複数のワーク（例えばローラーや軸受）を均一に加圧して、ローラーや軸受などの加圧部品の損傷を防止することについて、開示するものではない。
特開昭５４−６７５０４号公報特公昭６２−３７６９１号公報特開２０００−１１９７３９号公報 However, in the related arts (Patent Documents 1 to 3), a plurality of workpieces (for example, rollers and bearings) are uniformly pressurized without causing surface defects, and damage to pressurized parts such as rollers and bearings is prevented. It is not disclosed to prevent.
JP 54-67504 A Japanese Patent Publication No.62-37691 JP 2000-119739 A

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、表面欠陥を生じることなく、複数のワーク（例えばローラーや軸受）を均一に加圧して、ローラーや軸受などの加圧部品の損傷を防止することができる拘束（加圧）焼入れ装置の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and uniformly pressurizes a plurality of workpieces (for example, rollers and bearings) without causing surface defects, and pressurizes the rollers and bearings. It aims at providing the restraint (pressurization) quenching apparatus which can prevent damage to components.

本発明の拘束（加圧）焼入れ装置は、基台（支持台１）と、ワーク（２）を支持する上下のローラー（上方のローラー５、下方のローラー６、６）と、上方のローラー（５）を下方のローラー（６）側に加圧するフレーム（圧下フレーム１０）とを有し、上方のローラー（５）は加圧部材（加圧ユニット１５）に収容され、第１の弾性部材（バネＢ）及び第２の弾性部材（バネＡ）を介してフレーム（１０）による下方のローラー（６）側へ加圧する力が加圧部材（１５）に伝達され、第１の弾性部材（バネＢ）のバネ定数は第２の弾性部材（バネＡ）よりも小さく、フレーム（１０）には第１の弾性部材（バネＢ）に初期圧下力（Ｐ_Ｍ）を作用させる装置（例えば、バネ初期圧下量調整ネジ１７）が取り付けられていることを特徴としている（請求項１）。 The restraint (pressurization) quenching apparatus of the present invention includes a base (support base 1), upper and lower rollers (upper roller 5, lower rollers 6, 6) that support the work (2), and upper rollers ( 5) a frame (pressing frame 10) that pressurizes the lower roller (6) side, and the upper roller (5) is accommodated in the pressing member (pressing unit 15), and the first elastic member ( Through the spring B) and the second elastic member (spring A), the force applied by the frame (10) to the lower roller (6) side is transmitted to the pressure member (15), and the first elastic member (spring) The spring constant of B) is smaller than that of the second elastic member (spring A), and a device (for example, a spring) that applies an initial reduction force (P _M ) to the first elastic member (spring B) is applied to the frame (10). The initial reduction amount adjusting screw 17) is attached. That (claim 1).

本発明の実施に際して、前記初期圧下力（Ｐ_Ｍ）は、ワーク（２）の曲がり（焼入れ過程の急冷による熱応力とマルテンサイト変態による変態応力による曲がり）を抑制するのに必要な圧力（最小圧力）よりも、若干小さい程度であるのが好ましい。 In the practice of the present invention, the initial rolling force (P _M ) is the pressure (minimum) required to suppress the bending of the workpiece (2) (the bending due to the thermal stress due to quenching during the quenching process and the transformation stress due to the martensitic transformation). The pressure is preferably slightly smaller than the pressure.

本発明の拘束焼入れ装置において、第１の弾性部材（バネＢ）は変形量に対する荷重変化特性が線形であり、第２の弾性部材（バネＡ）は変形初期における変形量に対する荷重変化は小さく、その後は変形量に対する荷重変化が増大する特性（非線形特性）を有することが好ましい（請求項２）。
例えば、第１の弾性部材（バネＢ）として円筒型コイルバネを選択し、第２の弾性部材（バネＡ）として円錐型コイルバネ、不などピッチコイルバネ、線径を変化させたテーパーコイルバネなどを用いることができる。
ただし、第２の弾性部材（バネＡ）として例えば円筒型コイルバネを選択し、変形量に対する荷重変化特性が線形であるように設定することが可能である。 In the constrained quenching apparatus of the present invention, the first elastic member (spring B) has a linear load change characteristic with respect to the deformation amount, and the second elastic member (spring A) has a small load change with respect to the deformation amount at the initial stage of deformation. After that, it is preferable to have a characteristic (nonlinear characteristic) in which the load change with respect to the deformation amount increases (Claim 2).
For example, a cylindrical coil spring is selected as the first elastic member (spring B), and a conical coil spring, an irregular pitch coil spring, a taper coil spring with a changed wire diameter, or the like is used as the second elastic member (spring A). Can do.
However, it is possible to select, for example, a cylindrical coil spring as the second elastic member (spring A) and set the load change characteristic with respect to the deformation amount to be linear.

また本発明の拘束焼入れ装置において、フレーム（１０）は支持台（１）と平行に延在している上方部材（１１）と下方部材（１３）とを有し、上方部材（１１）の上方には板状部材（押えプレート１６）が取り付けられており、上方部材（１１）には貫通孔（１１ａ）が形成され、第１の弾性部材（バネＢ）は第２の弾性部材（バネＡ）と隔てる境界部材（２１）と板状部材（１６）との間に挟持されており、境界部材（２１）と一体構造（相対運動のない連結構造も可）であるロッド（１７）が雄ネジ（１７ａ）で板状部材（１６）の雌ネジと螺合し、ロッド（１７）を回転することにより境界部材（２１）と板状部材（１６）との距離が変化するのが好ましい（請求項３）。 In the constrained quenching apparatus of the present invention, the frame (10) has an upper member (11) and a lower member (13) extending in parallel with the support base (1), and is located above the upper member (11). A plate-like member (presser plate 16) is attached to the upper member (11), a through hole (11a) is formed in the upper member (11), and the first elastic member (spring B) is the second elastic member (spring A). The rod (17), which is sandwiched between the boundary member (21) and the plate-like member (16) separated from each other) and is integral with the boundary member (21) (a connecting structure without relative motion is also possible). It is preferable that the distance between the boundary member (21) and the plate member (16) is changed by screwing the female screw of the plate member (16) with the screw (17a) and rotating the rod (17) ( Claim 3).

ここで、板状部材（１６）と第１の弾性部材（Ｂ）の間、または境界部材（２１）と第２の弾性部材（Ａ）の間にスペーサーを介在させることが可能である（請求項４）。 Here, it is possible to interpose a spacer between the plate-like member (16) and the first elastic member (B) or between the boundary member (21) and the second elastic member (A). Item 4).

上述する構成を具備する本発明によれば、第１の弾性部材（バネＢ）及び第２の弾性部材（バネＡ）を介してフレーム（１０）による下方のローラー（下方のローラー）側へ加圧する力が加圧部材に伝達されるが、第１の弾性部材（バネＢ）には初期圧下力（Ｐ_Ｍ）が作用し、第１の弾性部材（バネＢ）のバネ定数は、第１の弾性部材（バネＢ）が初期圧下状態からさらに圧下された場合における第２の弾性部材（バネＡ）よりも小さいので、図３、図５、図６で示すような特性を具現することができる。
係る特性を実現した本発明の拘束焼入れ装置では、ワーク（２）を加圧する初期の段階では、ワーク（２）を圧下する力（加圧する力）が小さいので、冷却液の噴流だけでは除去できないワーク表面の酸化スケールは、小さな圧下力と冷却液噴射との同時作用により十分に除去される。つづいて、ワーク（２）がマルテンサイト変態温度に近くなるに伴って、必要な圧下力がワーク（２）に負荷されるので、焼入れによる曲がりを確実に防止あるいは是正することができる。 According to the present invention having the above-described configuration, it is added to the lower roller (lower roller) side by the frame (10) via the first elastic member (spring B) and the second elastic member (spring A). The pressing force is transmitted to the pressure member, but the initial reduction force (P _M ) acts on the first elastic member (spring B), and the spring constant of the first elastic member (spring B) is the first Since the elastic member (spring B) is smaller than the second elastic member (spring A) when the elastic member (spring B) is further reduced from the initial reduction state, the characteristics shown in FIGS. 3, 5, and 6 can be realized. it can.
In the constrained quenching apparatus according to the present invention that realizes such characteristics, in the initial stage of pressurizing the work (2), the force for pressing the work (2) (force to pressurize) is small, so it cannot be removed only by the jet of cooling liquid. The oxide scale on the workpiece surface is sufficiently removed by the simultaneous action of a small reduction force and coolant injection. Subsequently, as the work (2) approaches the martensite transformation temperature, the necessary rolling force is applied to the work (2), so that bending due to quenching can be reliably prevented or corrected.

ワーク（２）が荷重を受け始めてからのフレーム（１０）の移動量が、図３における点Ｍよりも大きい側の領域になれば、フレーム（１０）の移動量とワーク（２）に作用する圧下力の特性は、バネ定数が小さい第１の弾性部材（バネＢ）の特性に従うので、フレーム（１０）の移動量が大きくても、それに対応する圧下力の変化量は小さくなる。
その結果、各ワークが圧下荷重を受け始める時点（ワーク２が荷重を受け始めてからのフレーム１０の移動量）にバラツキがあったとしても、ワーク（２）に作用する圧下力にはほとんど差異が無くなり、ワーク（２）に均一な圧下力を作用させることができる。 If the movement amount of the frame (10) after the work (2) starts to receive a load is an area on the side larger than the point M in FIG. 3, the movement amount of the frame (10) and the work (2) are affected. Since the characteristics of the reduction force follow the characteristics of the first elastic member (spring B) having a small spring constant, even if the movement amount of the frame (10) is large, the corresponding change amount of the reduction force is small.
As a result, even if there is a variation in the time point when each workpiece starts to receive the rolling load (the amount of movement of the frame 10 after the workpiece 2 begins to receive the load), there is almost no difference in the rolling force acting on the workpiece (2). As a result, a uniform rolling force can be applied to the workpiece (2).

ワーク（２）に均一な圧下力を作用させることができるため、本発明によれば、一部の加圧部品（上下のローラー、軸受など）にのみ、多大な圧下力（フレーム１０による圧下力）が作用してしまうことがなく、当該加圧部品の破損が防止される。したがって、装置全体の寿命を延長することができる。
また、当該加圧部品を交換する頻度が激減し、部品交換のために費やされた時間やコストを低減することができる。 Since a uniform reduction force can be applied to the workpiece (2), according to the present invention, a large reduction force (a reduction force by the frame 10) is applied only to some pressure components (upper and lower rollers, bearings, etc.). ) Does not act, and the pressurizing part is prevented from being damaged. Therefore, the lifetime of the entire apparatus can be extended.
Further, the frequency of exchanging the pressure component is drastically reduced, and the time and cost spent for exchanging the component can be reduced.

さらに、従来技術において、前記加圧部品が破損して交換している際に、ワーク（２）が加熱装置内に滞留してしまった場合には、当該ワーク（２）が過熱（いわゆる「オーバーヒート」）して、酸化スケールの過度発生、脱炭層深さの増加、オーステナイト結晶粒の粗大化などの品質不良の原因となっていた。
これに対して本発明によれば、前記加圧部品の破損が防止されるので、加熱時間の過度の増加による品質低下も防止できる。 Furthermore, in the prior art, when the workpiece (2) stays in the heating device when the pressurized part is damaged and replaced, the workpiece (2) is overheated (so-called “overheat”). ”), Resulting in poor quality such as excessive generation of oxide scale, increase in decarburized layer depth, and coarsening of austenite crystal grains.
On the other hand, according to the present invention, since the damage of the pressurizing component is prevented, it is possible to prevent quality deterioration due to excessive increase in heating time.

さらに本発明によれば、第１の弾性部材（バネＢ）及び第２の弾性部材（バネＡ）を利用して、かつ、第１の弾性部材（バネＢ）には初期圧下力（Ｐ_Ｍ）が作用しているので、従来の弾性装置では困難であった特性、すなわち図３、図５、図６で示すような特性を具現することができる。 Further according to the present invention, by using the first elastic member (spring B) and a second elastic member (spring A), and the first elastic member (spring B) Initial pressure force (P _M Therefore, the characteristics which are difficult with the conventional elastic device, that is, the characteristics shown in FIGS. 3, 5, and 6 can be realized.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る拘束（加圧）焼入れ装置Ｚを示している。ここで、第１実施形態では、４本のワーク２を同時に拘束（加圧）焼入れする構成になっている。そして図２は、図１の拘束（加圧）焼入れ装置Ｚにおいて、１本のワーク２を拘束（加圧）焼入れする機構を示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a restraint (pressurization) quenching apparatus Z according to the first embodiment of the present invention. Here, in the first embodiment, the four workpieces 2 are constrained (pressurized) and quenched at the same time. 2 shows a mechanism for restraining (pressurizing) quenching one workpiece 2 in the restraining (pressurizing) quenching apparatus Z of FIG.

図１において、拘束（加圧）焼入れ装置Ｚは、基台である支持台１と、丸棒状の複数のワーク２を上下で支持するローラー４と、ワーク２を加圧する加圧ユニット１５と、初期状態で加圧ユニット１５を支持する圧下（加圧）フレーム１０を有している。 In FIG. 1, a restraint (pressurization) quenching apparatus Z includes a support base 1 that is a base, a roller 4 that supports a plurality of round bar-shaped works 2 up and down, a pressure unit 15 that pressurizes the work 2, A pressing (pressurizing) frame 10 that supports the pressing unit 15 in the initial state is provided.

ローラー４は、ワーク２を上方から支持する上方のローラー５と、ワーク２を下方から支持する２本の下方のローラー６、６で構成されている。
下方のローラー６、６は、図示しない回転装置によって、支持台１に対して回転可能に支持されている。
上方のローラー５は、加圧ユニット１５の下端部に回転自在に取り付けられている。そして、上方のローラー５の上方には、加圧ユニット１５を介して、圧下（加圧）フレーム１０が配置されている。 The roller 4 includes an upper roller 5 that supports the workpiece 2 from above, and two lower rollers 6 and 6 that support the workpiece 2 from below.
The lower rollers 6 and 6 are rotatably supported with respect to the support stand 1 by a rotating device (not shown).
The upper roller 5 is rotatably attached to the lower end portion of the pressure unit 15. A reduction (pressure) frame 10 is disposed above the upper roller 5 via a pressure unit 15.

圧下（加圧）フレーム１０は、下方部材１３と、上方部材１１と、支持部材１２とで構成されており、下方部材１３は支持台１に近い位置に配置され、上方部材は上方に配置されている。そして、下方部材１３及び上方部材１１は支持台１に平行に配置されており、垂直方向へ延在する支持部材１２により接続されている。
上方部材１１には貫通孔１１ａが形成されており、貫通孔１１ａにはコイルバネＢの上部が収容されている。
上方部材１１の上部には板状の押えプレート１６が配置されており、押えプレート１６は、複数の連結ボルト１８によって上方部材１１に固定されている。 The reduction (pressurization) frame 10 includes a lower member 13, an upper member 11, and a support member 12. The lower member 13 is disposed at a position close to the support base 1, and the upper member is disposed above. ing. The lower member 13 and the upper member 11 are arranged in parallel to the support base 1 and are connected by a support member 12 extending in the vertical direction.
A through hole 11a is formed in the upper member 11, and the upper portion of the coil spring B is accommodated in the through hole 11a.
A plate-shaped presser plate 16 is disposed on the upper member 11, and the presser plate 16 is fixed to the upper member 11 by a plurality of connecting bolts 18.

図２において、加圧ユニット１５は、下端部を形成する小径部１５ｂと、小径部１５ｂの上部に形成された大径部１５ａとを有している。
大径部１５ａの底部（小径部１５ｂとの境界の段差部、肩部）１５ｅは、下方部材１３の上面１３ｆに当接している。そして、加圧ユニット１５の小径部１５ｂは、下方部材１３に穿孔された貫通孔１３ｈに挿入されている。
小径部１５ｂの内部には、上方のローラー５が回転自在に収容されており、上方のローラー５の下端部は、小径部１５の下端部１５ｆより下方に突出している。 In FIG. 2, the pressurizing unit 15 has a small diameter portion 15 b that forms a lower end portion, and a large diameter portion 15 a that is formed above the small diameter portion 15 b.
A bottom portion (stepped portion or shoulder portion at the boundary with the small diameter portion 15 b) 15 e of the large diameter portion 15 a is in contact with the upper surface 13 f of the lower member 13. The small diameter portion 15 b of the pressurizing unit 15 is inserted into a through hole 13 h drilled in the lower member 13.
The upper roller 5 is rotatably accommodated inside the small diameter portion 15 b, and the lower end portion of the upper roller 5 projects downward from the lower end portion 15 f of the small diameter portion 15.

大径部１５ａの上部には穴１５ｃが形成され、穴１５ｃにはコイルバネＡが収容されている。コイルバネＡは円錐状に形成されており、そのバネは非線形の特性を有している。
コイルバネＡは、その大径側端部が、穴１５ｃの底部１５ｄに接して収容されている。コイルバネＡの小径側端部は、境界部材２１の底部２１ｂに接している。
ロッド１７は境界部材２１と一体的に構成されており、境界部材２１の下方にピン部２１ａを形成している。ここで、ロッド１７と境界部材２１とは、相対運動がない連結構造となっていてもよい。そして、ピン部２１ａは、コイルバネＡを位置決めする機能を有している。 A hole 15c is formed in the upper portion of the large diameter portion 15a, and the coil spring A is accommodated in the hole 15c. The coil spring A is formed in a conical shape, and the spring has non-linear characteristics.
The coil spring A is accommodated such that the end on the large diameter side is in contact with the bottom 15d of the hole 15c. The small-diameter side end of the coil spring A is in contact with the bottom 21 b of the boundary member 21.
The rod 17 is configured integrally with the boundary member 21, and forms a pin portion 21 a below the boundary member 21. Here, the rod 17 and the boundary member 21 may have a connection structure without relative motion. The pin portion 21a has a function of positioning the coil spring A.

ロッド１７において、境界部材２１の上部はステム部１７ｄを構成している。ステム部１７ｄの上部には雄ネジ１７ａが形成されており、雄ネジ１７ａには押えプレート１６とロックナット１９が螺合している。
境界部材２１と押えプレート１６との間の領域にはバネＢが取り付けられ、バネＢの特性は線形である。
ロッド１７を回転させることにより、境界部材２１と、押えプレート１６との間の距離が伸長または短縮し、バネＢに初期圧下量を与えている。バネＢの初期圧下量を調整した後、ロックナット１９を回転して、ロッド１７の位置つまりバネＢの初期圧下量を固定する。
後述するように、図３におけるＭ点付近では、バネＡとバネＢのバネ定数を比較すると、バネＡのバネ定数がバネＢのバネ定数に比較して、はるかに大きい。すなわち、
バネＡのバネ定数≫バネＢのバネ定数である。 In the rod 17, the upper part of the boundary member 21 constitutes a stem portion 17d. A male screw 17a is formed on the upper portion of the stem portion 17d, and a presser plate 16 and a lock nut 19 are screwed into the male screw 17a.
A spring B is attached to a region between the boundary member 21 and the presser plate 16, and the characteristic of the spring B is linear.
By rotating the rod 17, the distance between the boundary member 21 and the presser plate 16 is extended or shortened, and an initial reduction amount is given to the spring B. After adjusting the initial reduction amount of the spring B, the lock nut 19 is rotated to fix the position of the rod 17, that is, the initial reduction amount of the spring B.
As will be described later, when the spring constants of the spring A and the spring B are compared near the point M in FIG. 3, the spring constant of the spring A is much larger than the spring constant of the spring B. That is,
Spring constant of spring A >> Spring constant of spring B

図１、図２を参照して説明した構成を具備する拘束（加圧）焼入れ装置Ｚによれば、コイルバネＡ、コイルバネＢ、加圧部材１５を介して、フレーム１０で発生する押圧力あるいは荷重がローラー４へ伝達される。 According to the restraint (pressure) quenching apparatus Z having the configuration described with reference to FIGS. 1 and 2, the pressing force or load generated in the frame 10 via the coil spring A, the coil spring B, and the pressure member 15. Is transmitted to the roller 4.

次に図３を参照して、バネＡとバネＢの特性について説明する。
図３は、上述した拘束（加圧）焼入れ装置Ｚにおけるワーク２あるいはローラー４を加圧する特性、換言すればバネＡ及びバネＢによって総合的に得られるバネ特性を示している。
図３において、縦軸はフレーム１０の移動に伴ってワーク２が受けた荷重、横軸はワーク２が荷重を受け始めてからのフレーム１０の移動量すなわちバネＡ及びバネＢによる総合的なたわみ量である。 Next, the characteristics of the spring A and the spring B will be described with reference to FIG.
FIG. 3 shows the characteristics of pressurizing the workpiece 2 or the roller 4 in the above-described restraint (pressurization) quenching apparatus Z, in other words, the spring characteristics comprehensively obtained by the spring A and the spring B.
In FIG. 3, the vertical axis indicates the load received by the work 2 as the frame 10 moves, and the horizontal axis indicates the movement amount of the frame 10 after the work 2 starts to receive the load, that is, the total deflection amount by the spring A and the spring B. It is.

図３において、全体を符号Ｋで示す特性（バネＡ及びバネＢによって総合的に得られるバネ特性）は、たわみ量が０〜Ｍ間の領域では、符号Ｋ０で示す非線形な特性となる。そして、非線形な特性Ｋ０（バネＡの特性）は、バネ定数が小さい特性Ｋ１と、バネ定数が大きい特性Ｋ２とで構成されている。
バネ特性Ｋにおいて、たわみ量がＭ〜Ｎの領域では、符号Ｋ３で示す特性（バネＢの特性）であり、特性Ｋ３はバネ定数の小さい特性となっている。 In FIG. 3, the characteristic indicated by the symbol K as a whole (the spring characteristic obtained comprehensively by the spring A and the spring B) is a non-linear characteristic indicated by the symbol K0 in the region where the deflection amount is between 0 and M. The nonlinear characteristic K0 (characteristic of the spring A) is composed of a characteristic K1 having a small spring constant and a characteristic K2 having a large spring constant.
In the spring characteristic K, in the region where the amount of deflection is M to N, the characteristic is indicated by the symbol K3 (the characteristic of the spring B), and the characteristic K3 has a small spring constant.

ワーク２の表面に酸化スケールが除去されずに残留した状態で、当該ワークに大きな圧下力を負荷すると、ワーク２の表面が酸化スケールによって凹み、表面欠陥が生じてしまう。そのため、フレーム１０による加圧の初期には、ワーク２に負荷される荷重（圧下力）を小さくし、ワーク２が回転して酸化スケールが除去されるまで、大きな荷重が負荷されないようにすることが好ましい。係る理由により、図３において符号Ｋ１で示す領域では、フレーム１０の移動量に比較して、フレーム１０による圧下力の増加が少ない特性となっている。
また、図３において、符号Ｋ２で示す領域では、ワーク２から酸化スケールが完全に除去された後、マルテンサイト変態が進行しているので、ワーク２の曲がりを矯正するのに必要な圧下力をワーク２へ負荷するべく、フレーム１０の移動量に対して圧下力の増加が大きい特性となっている。 If a large rolling force is applied to the workpiece 2 in a state where the oxide scale remains without being removed on the surface of the workpiece 2, the surface of the workpiece 2 is dented by the oxide scale, resulting in surface defects. Therefore, at the initial stage of pressurization by the frame 10, the load applied on the workpiece 2 (the rolling force) is reduced so that a large load is not applied until the workpiece 2 rotates and the oxide scale is removed. Is preferred. For this reason, the region indicated by the symbol K1 in FIG.
In FIG. 3, in the region indicated by reference numeral K 2, the martensitic transformation has progressed after the oxide scale has been completely removed from the work 2, so the rolling force required to correct the bending of the work 2 is increased. In order to load the workpiece 2, the increase in the rolling force is large with respect to the movement amount of the frame 10.

図３において、線形の特性を示す符号Ｋ３の領域では、フレーム１０の移動量が増加しても、ワーク２へ作用する圧下力はほとんど変化していない。
ここで、図３における点Ｍの荷重（圧下力）は、ワーク２の曲がり（焼入れ過程の熱応力とマルテンサイト変態応力とによる曲がり）を抑制するのに必要な圧下力（最小圧力）よりも、若干小さい程度である。 In FIG. 3, in the region indicated by the symbol K 3 indicating a linear characteristic, even if the moving amount of the frame 10 increases, the rolling force acting on the workpiece 2 hardly changes.
Here, the load (rolling force) at point M in FIG. 3 is less than the rolling force (minimum pressure) necessary to suppress the bending of the work 2 (bending due to thermal stress and martensitic transformation stress in the quenching process). A little smaller.

図１及び図２においては、バネＡは円錐型のコイルバネである。一方、バネＢは円筒型のコイルバネである。
ここで、バネＡとしては、ピッチを変化させた不などピッチコイルバネ、またはバネの径が変化するテーパーコイルバネを使用してもよい。 1 and 2, the spring A is a conical coil spring. On the other hand, the spring B is a cylindrical coil spring.
Here, as the spring A, a non-pitch coil spring in which the pitch is changed, or a taper coil spring in which the diameter of the spring is changed may be used.

図１、図２で示す拘束焼入れ装置Ｚにおいて、加熱されたワーク２に対して冷却液を噴射する機構については、例えば、図１２で示すような機構を用いることができる。ここで、冷却液を噴射する機構については、図１２で示す機構のみならず、公知技術をそのまま適用することができる。
また、図１では明示されていないが、１つのワーク２に対する拘束焼入れについて、バネＡ及びバネＢは、各加圧ユニット１５について、入口側に２個、出口側に２個ずつ設けられている。 In the constrained quenching apparatus Z shown in FIGS. 1 and 2, for example, a mechanism as shown in FIG. 12 can be used as the mechanism for injecting the coolant to the heated workpiece 2. Here, as the mechanism for injecting the coolant, not only the mechanism shown in FIG. 12 but also a known technique can be applied as it is.
Further, although not explicitly shown in FIG. 1, two springs A and two springs A and B are provided on the inlet side and two on the outlet side, respectively, for restraint quenching of one workpiece 2. .

図３で示すような特性を得るための構造について、図４〜図７を参照して説明する。
図１、図２で示すバネＢは、図４で示す特性（点線で示す特性）を有しており、バネＢの変形量（図４の横軸）が大きくても、バネＢに作用する荷重（図４の縦軸）の変化は小さい。すなわち、バネＢのバネ定数が小さい。 A structure for obtaining the characteristics shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS.
The spring B shown in FIGS. 1 and 2 has the characteristics shown in FIG. 4 (characteristics indicated by dotted lines), and acts on the spring B even if the amount of deformation of the spring B (horizontal axis in FIG. 4) is large. The change in load (vertical axis in FIG. 4) is small. That is, the spring constant of the spring B is small.

一方、バネＡは図５で示す特性（図５における曲線状の特性）を有し、バネＡのバネ定数は、初期段階では小さく、それから急に大きくなる。
図５では、バネＡの特性と、バネＢの特性とが示されている。
図５において、変形量が小さい領域（図５の横軸における左側の領域）ではバネＡの特性に依存する。そして、荷重が一定の数値に到達した後（図５における点Ｍより右側の領域）には、バネＡの特性から、バネＢの特性に切り換わる。図５で明示されているように、あるいは上述したように、バネＢの特性は、バネＡの特性に比較して、傾斜が緩やかであり、バネ定数が小さい。 On the other hand, the spring A has the characteristics shown in FIG. 5 (curved characteristics in FIG. 5), and the spring constant of the spring A is small in the initial stage and then suddenly increases.
In FIG. 5, the characteristics of the spring A and the characteristics of the spring B are shown.
In FIG. 5, the region where the amount of deformation is small (the region on the left side of the horizontal axis in FIG. 5) depends on the characteristics of the spring A. Then, after the load reaches a certain value (region on the right side from the point M in FIG. 5), the characteristic of the spring A is switched to the characteristic of the spring B. As clearly shown in FIG. 5 or as described above, the characteristics of the spring B have a gentler slope and a smaller spring constant than the characteristics of the spring A.

点Ｍに対応する圧下力（図３や図５における点Ｍの縦軸の座標）が、バネＢにおける初期圧下力Ｐ_Ｍである。
初期圧下力Ｐ_Ｍは、ワーク２の曲がり（焼入れ過程の熱応力とマルテンサイト変態応力とによる曲がり）を抑制するのに必要な圧下力よりも若干小さくなるように、雄ネジ１７ａで調節されている。
第１実施形態において、バネＢについて初期圧下力Ｐ_Ｍを設定した場合が図示されているが、バネＡについても、初期圧下力Ｐ_０１（図示せず）を設定することが可能である。その場合、バネＡの初期圧下力Ｐ_０１は、バネＢの初期圧下力Ｐ_Ｍよりも小さい数値に設定される。 Rolling force corresponding to the point M (vertical axis of the coordinate of the point M in FIGS. 3 and 5) is, the initial rolling force P _M in spring B.
Initial rolling force P _M is the workpiece 2 bends to be slightly smaller than rolling force required to inhibit (bending by the thermal stress and martensite transformation stress hardening process), it is regulated by a male screw 17a Yes.
In the first embodiment, if you set the initial rolling force P _M is shown for spring B, and spring A is also possible to set the initial rolling force P _{01 (not} shown). In that case, the initial rolling force P ₀₁ of the spring A is set to a numerical value smaller than the initial rolling force P _M of the spring B.

第１実施形態に係る拘束焼入れ装置Ｚの加圧ユニットで、ワーク２が荷重を受け始めてからのフレーム１０の移動量とローラー４（ワーク２）に作用する圧下力との関係あるいは特性が図３で示すようになれば、各ワークが圧下荷重を受け始める時点（ワーク２が圧下荷重を受け始めてからのフレーム１０の移動量）にバラツキが存在しても、ローラー４に作用する圧下力は均一となる。
図６を参照して、その理由を説明する。 FIG. 3 shows the relationship or characteristic between the amount of movement of the frame 10 after the work 2 starts to receive a load and the rolling force acting on the roller 4 (work 2) in the pressurizing unit Z of the constrained quenching apparatus Z according to the first embodiment. If the workpieces start to receive the rolling load (the amount of movement of the frame 10 after the workpiece 2 starts to receive the rolling load), the rolling force acting on the roller 4 is uniform. It becomes.
The reason will be described with reference to FIG.

図６において、横軸はワーク２が圧下荷重を受け始めてからのフレーム１０の移動量を示し、縦軸はローラー４に作用する圧下力あるいは圧下荷重を示している。
図６において、フレーム１０の移動量が点Ｍよりも右側の領域Ｋ３では、バネＢのバネ定数がバネＡよりはるかに小さいので、フレーム１０の移動量の増加は主にバネＢの変形の増加に変わる。そのため図６において、符号Ｋ３で示す特性を示す領域では、従来の線形な特性（図６では点線Ｓで示す特性）を有する場合に比較して、横軸のフレーム移動量の変化量Δｙに対する縦軸の圧下力（圧下荷重）の変化量ΔＬが小さい。
すなわち、図３で示すような特性を有していれば、図６において、フレーム１０の移動量が点Ｍよりも右側の領域Ｍ〜Ｎ（領域Ｋ３）では、ワーク２が荷重を受け始めてからのフレーム１０の移動量にバラツキΔｙが存在しても、ローラー４に作用する圧下力のバラツキ（図６ではΔＬ）は非常に小さくなる。そのため、図３で示すような特性を有していれば、点Ｍよりも右側の領域Ｍ〜Ｎ（領域Ｋ３）において、ローラー４に作用する圧下力は、ほぼ一定となる。
そして、ローラー４に作用する圧下力が一定となる結果、特定のローラー４のみが破損してしまうことが防止される。 In FIG. 6, the horizontal axis indicates the amount of movement of the frame 10 after the workpiece 2 starts to receive the reduction load, and the vertical axis indicates the reduction force or the reduction load acting on the roller 4.
In FIG. 6, in the region K3 on the right side of the point M where the moving amount of the frame 10 is, the spring constant of the spring B is much smaller than that of the spring A. Therefore, the increase of the moving amount of the frame 10 mainly increases the deformation of the spring B. Changes to. Therefore, in FIG. 6, in the region indicating the characteristic indicated by the symbol K 3, the vertical axis relative to the change amount Δy of the frame movement amount is compared with the case where the conventional linear characteristic (characteristic indicated by the dotted line S in FIG. 6) is present. The amount of change ΔL of the shaft rolling force (rolling load) is small.
That is, if the characteristics shown in FIG. 3 are present, in FIG. 6, in the regions M to N (region K3) on the right side of the point M in FIG. Even if there is a variation Δy in the amount of movement of the frame 10, the variation in the rolling force acting on the roller 4 (ΔL in FIG. 6) becomes very small. Therefore, if it has characteristics as shown in FIG. 3, the rolling force acting on the roller 4 is substantially constant in the regions M to N (region K3) on the right side of the point M.
As a result of the constant reduction force acting on the roller 4, only the specific roller 4 is prevented from being damaged.

図７は、同一のフレーム１０に連結された図２で示す２つのユニットにおけるフレームの移動量とローラー４あるいはワーク２への荷重（圧下力）との特性を、比較して示している。
図７の（１）、（２）で示すように、同一のフレーム１０に連結されたユニットであっても、特性が異なっている。すなわち、図７の（１）、（２）において、同一のフレーム１０に連結されているため、（１）、（２）における横軸の数値（フレーム移動量）は同一である。しかし、ワーク２への荷重（縦軸の数値）は、図７の（１）と（２）では相違している。
図７の（１）、（２）における符号「Ｈ」は、フレーム１０の移動量の増加を吸収する主要な弾性体がバネＡからバネＢに変化した点Ｍからの、バネＢの変形量（たわみ量）の増加量を示している。図７（１）、（２）における「Ｈ」の差が、ワーク２が荷重を受け始めてからのフレーム１０移動量のバラツキΔｙ（図６を参照して説明）に相当する。 FIG. 7 shows a comparison between the characteristics of the moving amount of the frame and the load (rolling force) on the roller 4 or the work 2 in the two units shown in FIG. 2 connected to the same frame 10.
As shown by (1) and (2) in FIG. 7, even the units connected to the same frame 10 have different characteristics. That is, in (1) and (2) of FIG. 7, since they are connected to the same frame 10, the horizontal axis values (frame movement amounts) in (1) and (2) are the same. However, the load on the work 2 (the numerical value on the vertical axis) is different between (1) and (2) in FIG.
The sign “H” in (1) and (2) of FIG. 7 indicates the amount of deformation of the spring B from the point M at which the main elastic body that absorbs the increase in the amount of movement of the frame 10 changes from the spring A to the spring B. The amount of increase in (deflection) is shown. The difference between “H” in FIGS. 7A and 7B corresponds to the variation Δy (described with reference to FIG. 6) of the movement amount of the frame 10 after the workpiece 2 starts to receive a load.

図３、図６を参照して上述したように、符号「Ｈ」で示す変化量はバネＢが初期圧縮からさらに圧縮された領域であり、バネＢのバネ定数は小さいため、図７（１）、（２）における「Ｈ」が相違しても、「Ｈ」に相当する縦軸の荷重の変化量は図７の（１）と（２）ではほとんど相違しない。すなわち、図７の（１）で示す特性のユニットと、図７の（２）で示す特性のユニットにおいて、ローラー４に作用する圧下荷重はほぼ同一となる。
なお、発明者の研究によれば、図７に示す変形量Ｈのバラツキが１．５ｍｍ以内であれば、各ワークに負荷される圧下力（圧下荷重）のバラツキは３％以内に抑えられる。 As described above with reference to FIGS. 3 and 6, the amount of change indicated by the symbol “H” is a region where the spring B is further compressed from the initial compression, and the spring constant of the spring B is small. ), Even if “H” in (2) is different, the amount of change in the load on the vertical axis corresponding to “H” is hardly different between (1) and (2) in FIG. That is, in the unit having the characteristics shown in (1) of FIG. 7 and the unit having the characteristics shown in (2) of FIG. 7, the rolling load acting on the roller 4 is almost the same.
According to the inventor's research, if the variation in the deformation amount H shown in FIG. 7 is within 1.5 mm, the variation in the rolling force (rolling load) applied to each workpiece can be suppressed to within 3%.

次に図８を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態に係る拘束（加圧）焼入れ装置Ｚ２では、バネＡが円筒型のコイルバネで形成されている。バネＡは、線形の特性を有していてもよいし、あるいは、非線形の特性を有していてもよい。ただし、線形の特性を有するバネＡは、ワーク２の表面に生じた酸化スケールがワーク母材に残存する程度が低く、冷却液の噴射のみで十分に除去できる場合に適用することが望ましい。
図８において、円筒型のコイルバネＡのバネ定数は、バネＢのバネ定数の８倍以上であることが好ましい。
図８の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図７の第１実施形態と同様である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the restraint (pressurization) quenching apparatus Z2 according to the second embodiment, the spring A is formed of a cylindrical coil spring. The spring A may have a linear characteristic, or may have a non-linear characteristic. However, it is desirable to apply the spring A having a linear characteristic when the oxide scale generated on the surface of the work 2 remains low on the work base material and can be sufficiently removed only by injection of the coolant.
In FIG. 8, the spring constant of the cylindrical coil spring A is preferably 8 times or more the spring constant of the spring B.
Other configurations and operational effects in the second embodiment of FIG. 8 are the same as those of the first embodiment of FIGS.

図９、図１０は、本発明の第３実施形態に係る拘束（加圧）焼入れ装置Ｚ３示している。
以下、図９、図１０の第３実施形態について、図１〜図８の各実施形態とは相違する点を主として説明する。
図９において、バネＢと押えプレート１６との間にスペーサー２２が介在している。図９では明確には示されていないが、スペーサー２２を、バネＡと境界部材２１との間に介在させてもよい。
スペーサー２２を設けることにより、バネＡ及びバネＢに対して初期圧下力（予圧）を付与することができる。 9 and 10 show a restraint (pressurization) quenching apparatus Z3 according to a third embodiment of the present invention.
Hereinafter, the third embodiment of FIGS. 9 and 10 will be described mainly with respect to differences from the embodiments of FIGS.
In FIG. 9, a spacer 22 is interposed between the spring B and the presser plate 16. Although not clearly shown in FIG. 9, the spacer 22 may be interposed between the spring A and the boundary member 21.
By providing the spacer 22, an initial reduction force (preload) can be applied to the spring A and the spring B.

図１〜図８の各実施形態において、ワーク２が荷重を受け始めてからのフレーム１０の移動量（図３、図６、図１０の横軸）とローラー４に負荷される圧下荷重（図３、図６、図１０の縦軸）との特性は、図１０において、Ｏ→Ｍ→Ｎで示すような特性となっている。
これに対して、図９で示すようにスペーサー２２を設けることにより、ワーク２が圧下荷重を受け始めてからのフレーム１０の移動量と、ローラー４に負荷される圧下荷重との特性は、図１０のＯ１→Ｍ１→Ｎで示す特性、あるいはＯ２→Ｍ２→Ｎ２で示すような特性に変化する。
図１０で明らかなように、図９で示すようにスペーサー２２を設ければ、ローラー４に負荷される圧下荷重の大きさと、必要な圧下荷重となるまでのフレーム１０の移動量は、簡単に調整することができる。 1 to 8, the moving amount of the frame 10 after the workpiece 2 starts to receive a load (horizontal axis in FIGS. 3, 6, and 10) and the rolling load applied to the roller 4 (FIG. 3). , And the vertical axis in FIGS. 6 and 10 are the characteristics indicated by O → M → N in FIG. 10.
On the other hand, by providing the spacer 22 as shown in FIG. 9, the characteristics of the amount of movement of the frame 10 after the workpiece 2 starts to receive the rolling load and the rolling load applied to the roller 4 are shown in FIG. The characteristic changes to O1 → M1 → N, or O2 → M2 → N2.
As can be seen from FIG. 10, if the spacer 22 is provided as shown in FIG. 9, the magnitude of the rolling load applied to the roller 4 and the amount of movement of the frame 10 until the necessary rolling load is reached can be easily achieved. Can be adjusted.

図９、図１０の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図８の実施形態と同様である。 Other configurations and operational effects in the third embodiment shown in FIGS. 9 and 10 are the same as those in the embodiment shown in FIGS.

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.

本発明の第１実施形態を示す正面図。The front view which shows 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における１つのユニットを示す正面図。The front view which shows one unit in 1st Embodiment of this invention. 図２のユニットにおけるフレーム移動量とローラーへの圧下荷重との特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram of a frame moving amount and a rolling load on a roller in the unit of FIG. 2. 第１実施形態における第１のバネの特性図。The characteristic view of the 1st spring in 1st Embodiment. 第１実施形態における第２のバネの特性図。The characteristic view of the 2nd spring in 1st Embodiment. 第１実施形態の作用を説明する図３と同様な特性図。The characteristic view similar to FIG. 3 explaining the effect | action of 1st Embodiment. 第１実施形態の作用を説明する図６とは別の特性図。The characteristic view different from FIG. 6 explaining the effect | action of 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態における１つのユニットを示す正面図。The front view which shows one unit in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態における１つのユニットを示す正面図。The front view which shows one unit in 3rd Embodiment of this invention. 図９のユニットにおけるフレーム移動量とローラーへの圧下荷重との特性図。FIG. 10 is a characteristic diagram of a frame moving amount and a rolling load applied to a roller in the unit of FIG. 9. 従来の拘束焼入れ装置の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the conventional restraint hardening apparatus. 図１１のローラー周辺を示す部分拡大図。The elements on larger scale which show the roller periphery of FIG. ワークに負荷される圧下力（加圧力）の不均一性を示す図。The figure which shows the nonuniformity of the rolling force (pressing force) loaded on a workpiece | work. バネの線形の特性を示す図。The figure which shows the linear characteristic of a spring. バネを用いた弾性装置の非線形の特性を示す図。The figure which shows the non-linear characteristic of the elastic apparatus using a spring. バネを用いた弾性装置の非線形の特性を示す図１５とは別の図。The figure different from FIG. 15 which shows the nonlinear characteristic of the elastic device using a spring.

Explanation of symbols

Ａ、Ｂ・・・・バネ
１・・・・・・基台、支持台
２・・・・・・ワーク
４・・・・・・ローラー
５・・・・・・上方のローラー
６・・・・・・下方のローラー
１０・・・・・加圧フレーム、圧下フレーム
１１・・・・・上方部材
１１ａ・・・・貫通孔
１２・・・・・支持部材
１３・・・・・下方部材
１６・・・・・板状部材、押えプレート
１７・・・・・ロッド
１７ａ・・・・雄ネジ
１８・・・・・連結ボルト
１９・・・・・ロックナット
２１・・・・・境界部材
２２・・・・・スペーサー A, B ... ・ Spring 1 ・・・・・・ Base, Support stand 2 ・・・ Work 4 ・・・・・・・・ Roller 5 ・・・・・・ Upper roller 6 ・・・... Lower roller 10 ... Pressure frame, reduction frame 11 ... Upper member 11a ... Through hole 12 ... Support member 13 ... Lower member 16 ··· Plate member, presser plate 17 ··· Rod 17a ··· Male screw 18 · · · Connection bolt 19 · · · Lock nut 21 · · · Boundary member 22 ·····spacer

Claims

A base, upper and lower rollers for supporting the workpiece, and a frame for pressing the upper roller toward the lower roller, the upper roller being accommodated in the pressing member, the first elastic member and the second roller A force that presses the lower roller side by the frame through the elastic member is transmitted to the pressure member, the spring constant of the first elastic member is smaller than that of the second elastic member, and the first elastic member is attached to the frame. A constrained quenching device, wherein a device for applying an initial pressure is attached.

The load change characteristic with respect to the deformation amount is linear in the first elastic member, and the load change characteristic with respect to the deformation amount is small in the second elastic member, and thereafter the load change with respect to the deformation amount increases. Restraint quenching equipment.

The frame has an upper member and a lower member extending in parallel with the support base, a plate-like member is attached above the upper member, a through hole is formed in the upper member, and the first member The elastic member is sandwiched between the boundary member separated from the second elastic member and the plate-like member, and the rod, which is an integral structure with the boundary member, is screwed with the female screw of the plate-like member with the male screw. The constraining and quenching apparatus according to claim 1, wherein the distance between the boundary member and the plate-like member is changed by rotation.

The constrained hardening apparatus according to claim 3, wherein a spacer is interposed between the plate-like member and the first elastic member, or between the boundary member and the second elastic member.