JP2013087343A - 多軸部材の熱処理装置及び加熱コイル - Google Patents

Abstract

【課題】多軸部材の複数の軸部を熱処理する際、振れの増加を抑えることができる多軸部材の熱処理装置を提供すると共に、その熱処理装置に適した加熱コイルを提供する。
【解決手段】軸線Ｌｃ，Ｌｅの向きを揃えて複数の軸部１１を一軸方向に配置した多軸部材１０における軸部１１を熱処理する装置であり、複数の軸部１１の軸線Ｌｃ，Ｌｅが略垂直となるように多軸部材１０を全長の両端側で支持する支持機構２２と、軸部１１を誘導加熱する加熱コイル３０と、を備え、加熱コイル３０は軸部１１を環状に囲む分割コイル３３，３４を備え、分割コイル３３，３４が軸線Ｌｃ，Ｌｅに対して交差方向に開閉可能となっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の軸部が軸線の向きを揃えて一方向に配置された多軸部材を熱処理する装置及び加熱コイルに関する。

複数の軸部が軸線の向きを揃えて一方向に配置された多軸部材の各軸部を熱処理するための装置や加熱コイルが知られている。
下記特許文献１〜３では、クランクシャフトのような多軸部材に中心軸から偏心して設けられたピン部のような軸部を熱処理する装置及び加熱コイルが提案されている。ここでは、加熱する際に多軸部材を横方向に配置している。そして、水平に配置した多軸部材の軸部の周囲に直交方向から加熱コイルを配置して、多軸部材の中心軸を中心に回転させ、加熱コイルを軸部に追従させつつ加熱している。

下記特許文献４には、多軸部材のピン部やジャーナル部等の軸部を精度よく、しかも効率よく加熱することが可能な加熱誘導子が提案されている。この加熱誘導子では、断面四角形状の角筒導体部材を半円弧状に形成し、この角筒導体部材を並列に配置した構成部材を用い、各構成部材の角筒導体部材同士を接続することで、例えば２ターンの加熱導体子を構成している。

特開２００２−１７３７１１号公報 特開２００２−１９４４３７号公報 特開２００２−２２６９１８号公報 特許第３５９５３５３号公報

しかしながら従来の熱処理装置や加熱コイルでは、一つの多軸部材に設けられた多数の軸部を熱処理すると、各軸部における加熱時及び冷却時の微少の変形が互いに影響し合い、各軸部の振れが増加することが明らかになった。多軸部材に負荷される荷重が大きい場合や各軸部における加熱状態が不均一な場合には、その傾向が大きかった。

例えば上記文献１では、段落番号００３３に記載されているように、全長１５００ｍｍのクランクシャフトの焼き入れした場合、焼き入れ後の曲がりが０．４５ｍｍとなり、０．９ｍｍ程度の振れが生じていた。
特許文献２では、表１に示されているように、４気筒クランクシャフトの焼き入れ前の曲がりが０．０９〜０．１０ｍｍで、振れが０．１８〜０．２０ｍｍであったものが、焼き入れ後には０．１６ｍｍ〜０．２０ｍｍの曲がりで、０．３６〜０．４０ｍｍの振れになっていた。
特許文献３では、表２に示されているように、４気筒クランクシャフトの焼き入れ前の曲がりが０．１１ｍｍで、振れが０．２２ｍｍであったものが、ピン部及びジャーナル部の焼き入れ後には曲がりが０．１７ｍｍで、振れが０．３４ｍｍとなっていた。

そこで、本発明は多軸部材の複数の軸部を熱処理する際、振れの増加を抑えることができる多軸部材の熱処理装置を提供すると共に、そのような熱処理装置に適した加熱コイルを提供することを目的とする。

上記目的を達成する多軸部材の熱処理装置は、複数の軸部が軸線の向きを揃えて一方向に配置された多軸部材における各軸部を熱処理する装置であり、各軸部の軸線が略垂直となるように多軸部材を全長の両端側で支持する支持機構と、軸部を誘導加熱する加熱コイルと、を備え、加熱コイルは、多軸部材の軸部を環状に囲む分割コイルを備え、分割コイルが軸線に対して交差方向に開閉可能となっている。

この多軸部材の熱処理装置では、支持機構により多軸部材を非回転に支持した状態で、加熱コイルにより軸部を誘導加熱するのがよい。
この多軸部材の熱処理装置では、多軸部材と加熱コイルとの相対位置を調整する位置合わせ機構を備えているのがよい。
位置合わせ機構は、好ましくは支持機構を動作させることで加熱コイルに対する軸部の位置を軸線方向及び軸線の交差方向に調整する構成にする。
その場合、位置合わせ機構は支持機構により多軸部材を回動することで、軸部の位置を軸線の交差方向に調整する構成とするのが好適である。
この位置合わせ機構は、支持機構に支持された多軸部材の軸部における外表面の位置を検知する検知器を有し、検知器の検知結果に基づいて軸部の位置を調整するのがよい。

上記目的を達成する加熱コイルは、互いに近接して接続すると共に互いに離間して分離する複数に分割されたコイル構成部品の組立体からなり、各コイル構成部品は、略１周の第１環状路を形成するように接続可能な第１分割コイルと、第１環状路と略同形状の第２環状路を形成するように接続可能な第２分割コイルと、第１分割コイル及び第２分割コイルを離間して並べた状態で支持される支持体と、コイル構成部品の両端側に設けられて分割されたコイル構成部品同士を接続する接続部とを備え、各接続部を接続することで、第１分割コイル及び第２分割コイルがそれぞれ接続されて第１環状路及び第２環状路を形成すると共に第１環状路及び第２環状路とが直列に接続される加熱コイルであって、互いに接続される接続部の一方は、凹部を形成するように板状片がコイル構成部品の移動方向に突出して雌型接続部を構成し、他方は凹部に嵌合可能な板状片が移動方向に突出した雄型接続部を構成する。

本発明の多軸部材の熱処理装置によれば、支持機構により各軸部の軸線が略垂直となるように多軸部材を支持して、加熱コイルにより各軸部を加熱するので、各軸部に自重が略鉛直方向に負荷された状態で加熱できる。そのため各軸部に軸線と交差方向に負荷される荷重を極力小さくでき、加熱時の表面温度で変形が生じ易い状態となっても、各軸部の振れを小さく抑えることができる。
また支持機構により多軸部材を全長における両端側で支持して、分割コイルを軸線に対して交差方向に開閉させることで、各軸部を分割コイルで環状に囲むことができる。そのため複数の軸部を加熱する際に多軸部材を支持し直す必要がなく、その分多軸部材の複数の軸部を精度よく熱処理することができる。

本発明の加熱コイルによれば、複数に分割されたコイル構成部品の接続部の一方には、凹部を形成するように板状片がコイル構成部品の移動方向に突出して雌型接続部を構成し、他方には凹部に嵌合可能な板状片がコイル構成部品の移動方向に突出して雄型接続部を構成している。そのため、コイル構成部品が閉じて第１及び第２環状路が形成された状態では、雄型接続部が雌型接続部に嵌合して十分な接触面積を容易に確保できる上、コイル構成部品を十分な強度で接合することができる。それ故第１及び第２環状路をそれぞれ第１分割コイル及び第２分割コイルにより分割して形成していても、所定形状に第１及び第２環状路を精度よく形成でき、相対位置の微少なズレが生じることを確実に防止できる。
その結果、分割コイルを離接させてワークを加熱する熱処理装置で精度よく熱処理を行うことが可能であり、上述のような多軸部材の熱処理装置に好適に使用することができる。

本発明の実施形態において熱処理される多軸部材の概略断面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態において熱処理される他の多軸部材の例を示す概略側面図である。 本発明の実施形態における熱処理装置の概略側面図である。 本発明の実施形態における熱処理装置の概略平面図である。 本発明の実施形態における加熱コイルの概略平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態における加熱コイルの断面を示す図５のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は半円形状部付近を内側から見た図５のＤ矢視図である。 （ａ）は本発明の実施形態における接続部の断面を示す図５のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は図５のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施形態における加熱コイルの通電状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態における加熱コイルの動作を示し、（ａ）は分割コイルが離間した状態を示す平面図であり、（ｂ）は分割コイルが接続された状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。
［多軸部材］
本発明の多軸部材は、一方向に互いに隣接又は離間して配置された複数の軸部を有し、各軸部の軸線の向きがその一方向に沿うように揃えられた部材である。
この多軸部材の多くは使用時に回転中心となる中心軸線を有し、この中心軸線と直交する方向に軸部同士が重ならないように、中心軸線に沿う方向に複数の軸部が互いに隣接又は離間して配置されている。各軸部の軸線は中心軸線と略同軸となる位置或いは偏心した位置に配置されている。なお中心軸線は基準となる仮想の直線であり、使用時に回転しない多軸部材の場合、例えば一軸方向の投影形状における中心又は重心であってもよい。

このような多軸部材としては、例えば互いに異なる形態を有する複数の軸部が一軸方向に軸線の向きを揃えて配置された部材や、互いに略同じ形態を有する複数の軸部が一軸方向に軸線の向きを揃えて互いに離間して配置された部材であってもよい。ここで形態とは、例えば一軸方向における断面形状、該一軸方向と直交する方向における位置、周方向における向きなどである。

具体的には、図１に示すように、複数の軸部１１と、隣り合う軸部１１同士を偏心させて連結する複数の偏心部１２とが、中心軸線Ｌｃに沿う方向に配置されたクランクシャフトのような多軸部材１０であってもよい。
また図２（ａ）に示すように、互いに形状、位置又は位相が異なる複数の軸部１１が、一軸方向に隣接又は離間して配置されたカムシャフトのような多軸部材１０であってもよい。図では断面円形の軸部１１と断面略長円形状の軸部１１とが、中心軸線Ｌｃに沿って交互に隣接して配置されており、断面略長円形状の軸部１１同士の位相が互いに異なっている。
さらに図２（ｂ）に示すように、互いに形状、位置及び位相が略同じ複数の軸部１１が、一軸方向に離間して配置されたカムシャフトのような多軸部材１０であってもよい。図では、同じ断面略長円形を有する複数の軸部１１がそれぞれ同じ位相で、中心軸線Ｌｃに沿って互いに離間して配置されている。

これらの多軸部材１０では、少なくとも一部の軸部１１が中心軸線Ｌｃに対して非対称となる表面形状を有しているのがよい。中心軸線Ｌｃに対して非対象となる表面形状とは、例えば中心軸線Ｌｃに対して線対称とならない形状である。

多軸部材１０における複数の軸部１１は、熱処理される部位となっている。各軸部１１における熱処理される領域は各軸部１１の表面であり、周方向の一部であってもよいが、全周であるのが好適である。また軸方向の一部であっても、略全長であってもよい。

各軸部１１の形状は、軸線と直交する断面が円形であっても、非円形であってもよい。非円形の場合、後述するように、多軸部材１０を非回転状態で加熱することで容易に均一に加熱できる。非円形の断面形状は、例えば楕円形状やカム等のように、曲線が連続した各種の形状であっても、三角形、四角形等の多角形であってもよい。また中空軸形状であってもよく、中実軸形状であってもよい。
なお軸線と直交する断面形状が軸線に沿って一定の柱状又は板状であるのがよいが、テーパ形状等のように断面形状が軸線に沿って変化するものであっても、後述する加熱コイルにより熱処理可能である。

本実施形態の熱処理装置を以下で説明するため、多軸部材１０の例として図１に示すものを用いる。他の形態の多軸部材であっても同様に適用可能である。
図１では、互いに略同じ方向の軸線Ｌｃ，Ｌｅを有する複数の軸部１１と、隣り合う軸部１１同士を偏心させて連結する複数の偏心部１２と、を備えて、一方向に長尺に形成された部材である。図では、軸部１１及び偏心部１２の数を省略して記載している。
この多軸部材１０は中心軸線Ｌｃに対して各軸部１１が同心又は偏心して配置され、各軸部１１及び偏心部１２の配置及び形状により中心軸線Ｌｃ周りの重量バランスが釣り合っている。また複数の軸部１１の偏心軸線Ｌｅと中心軸線Ｌｃとの間の距離が等しくなっている。そして中心軸線Ｌｃ及び偏心軸線Ｌｅは略平行となっている。

各軸部１１には、中心軸線Ｌｃを中心に形成されたジャーナル軸部１１と、偏心軸線Ｌｅを中心に形成されたピン軸部１１とが含まれている。ジャーナル軸部１１とピン軸部１１とは長手方向に交互に設けられている。各軸部１１はそれぞれ円柱形状を有し、ジャーナル軸部１１がピン軸部１１より太く形成されている。

偏心部１２は、それぞれ各軸部１１の軸線Ｌｃ，Ｌｅに対して直交方向に配置された略板状に形成されている。偏心部１２の側面は、軸部１１付近を除いて軸線Ｌｃ，Ｌｅと直交する平面となっている。なお詳細な図示は省略しているが、各偏心部１２には中心軸線Ｌｃに対してピン軸部１１の反対側にウエイトが形成されている。

［熱処理装置の全体構成］
熱処理装置２０は、多軸部材１０の各軸部１１を熱処理する装置である。図３及び図４に示すように、熱処理装置２０は、コラム部２１と、コラム部２１に装着されて多軸部材１０を略鉛直に配置して支持する支持機構２２と、支持機構２２に支持された多軸部材１０を加熱する加熱コイル３０を備えた加熱冷却機構２３と、多軸部材１０と加熱コイル３０との相対位置を調整する位置合わせ機構２４と、を備えている。

［支持機構］
支持機構２２は、図１及び図３に示すように、複数の軸部１１の軸線Ｌｃ，Ｌｅが略鉛直となるように多軸部材１０の全長の両端側を支持するもので、コラム部２１に上下一対設けられている。
この支持機構２２は上部支持部２２ａと下部支持部２２ｂとを備え、それぞれ多軸部材１０の両端部を中心軸線Ｌｃが中心となるように支持する。上部支持部２２ａは略円錐形状に形成され、多軸部材１０の上端部に設けられたテーパ穴１３に当接して支持する。下部支持部２２ｂは中心軸線Ｌｃに対して直交方向に設けられた複数の爪により下端部を周囲からチャックして支持する。
ここでは支持機構２２により多軸部材１０を支持すると、中心軸線Ｌｃを略鉛直方向に配向した状態で多軸部材１０がしっかりと固定される。その際、中心軸線Ｌｃ方向の圧縮力は多軸部材１０が確実に静止できる範囲で過剰に負荷されないようにするのがよい。

［加熱冷却機構］
加熱冷却機構２３は、軸部１１を誘導加熱する加熱コイル３０と、加熱コイル３０を移動可能に支持する加熱コイル移動部２５と、を備える。
加熱コイル３０は、図５及び図６に示すように、中心軸線Ｌｃに対して略直交方向となる水平方向に相対移動することで複数に分割されたコイル構成部品３１の組立体を備える。
コイル構成部品３１は、絶縁材等からなる支持体３２と、支持体３２に支持された第１分割コイル３３及び第２分割コイル３４と、支持体３２の両面を覆うと共に第１分割コイル３３及び第２分割コイル３４の側面を覆う絶縁プレート３５と、これらを着脱可能に支持する枠部３６と、を備える。
第１分割コイル３３及び第２分割コイル３４は支持体３２に支持されることで、互いに離間して略平行に並べた状態で一体化されている。

コイル構成部品３１の第１分割コイル３３及び第２分割コイル３４は、略同一形状でそれぞれ多軸部材１０の各軸部１１の形状に対応した半円形状部３７と、半円形状部３７の一端側から延長された一端側リード部３８と、半円形状部３７の他端側から延長された他端側リード部３９と、各リード部３８，３９に設けられた接続部４０と、を備える。
一端側リード部３８と他端側リード部３９とに設けられた各接続部４０は、それぞれコイル構成部品３１の両端側に、対向する開閉方向に離接可能に配置されている。

接続部４０は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、板状片４１が凹部４２を形成するように上下に離間してコイル構成部品３１の開閉方向に突出した雌型接続部４０と、凹部４２に嵌合可能な板状片４１が開閉方向に突出した雌型接続部４０とを備える。図中の符号４３は絶縁材料である。
図５に示すように、他端側リード部３９の接続部４０が接続されると、第１分割コイル３３が接続されて略１周の第１環状路が形成される。また第２分割コイル３４が接続されて略１周の第２環状路が形成される。
一端側リード部３８の接続部４０が接続されると、第１分割コイル３３の一端側と第２分割コイル３４の一端側とが接続される。これにより、図８に示すように、第１環状路と第２環状路とが直列に接続され、２ターンの加熱コイル３０が構成される。
残りの第１分割コイル３３の一端側リード部３８と第２分割コイル３４の一端側リード部３８とには図示しない電力供給部が接続されている。

この第１分割コイル３３及び第２分割コイル３４は、図６（ａ）に示すように、導電性の中空多角形パイプにより形成されており、それぞれコイル冷却用の冷却水の導入口及び排出口が設けられている。
また支持体３２には、図６（ａ）（ｂ）に示すように、内部にワーク冷却用の冷却水通路４４が設けられており、焼き入れ処理する際、第１分割コイル３３の半円形状部３７と第２分割コイル３４の半円形状部３７との間に設けられた多数の吐出口４５から冷却水を軸部１１に吐出可能となっている。この吐出口４５はそれぞれ半円形状部３７に沿う長孔形状に形成されており、非回転状態の軸部１１に対して広い範囲に冷却水を吹き付けることで、均一な冷却を可能にしている。

加熱コイル移動部２５は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、コイル構成部品３１を各軸線Ｌｃ，Ｌｅに対して交差方向に開閉させるものであり、加熱コイル移動部２５は、コイル構成部品３１の一部が略水平に配置されたベース部４６上のレールに移動可能に支持され、コイル構成部品３１の他の一部がベース部４６上に固定されて構成されている。
この加熱コイル移動部２５では、コイル構成部品３１の一部をコイル構造部材３１の他の一部側に移動させることで、コイル構成部品３１を近接させて接続部４０を接続できる。これにより、図１に示すように、加熱コイル３０が偏心部１２間に挿入された状態で、第１環状路及び第２環状路が軸部１１を環状に囲むように形成される。
コイル構成部品３１を逆方向に移動させることで、図９（ａ）に示すように、接続部４０の接続が解除され、分割コイル３３，３４を離間させて分離することで広く開口させることができる。

［位置合わせ機構］
位置合わせ機構２４は、支持機構２２を動作させることで多軸部材１０と加熱コイル３０との相対位置を多軸部材１０の軸線方向となる略鉛直方向と、軸線Ｌｃ，Ｌｅの交差方向となる略水平方向とに調整するように構成されている。この実施形態では、更に加熱冷却機構２３を動作させることで水平方向の相対位置を調整することも可能となっている。
具体的には、位置合わせ機構２４は、図３及び図４に示すように、コラム部２１に対して支持機構２２の上部支持部２２ａと下部支持部２２ｂとをそれぞれ独立に上下動させるリフター５１と、下部支持部２２ｂを回動させる回転駆動部５２と、加熱コイル移動部２５のベース部４６を水平方向に移動させるスライド駆動部５３と、を備えている。

この位置合わせ機構２４は、支持機構２２により多軸部材１０を支持した状態で、リフター５１により上部支持部２２ａ及び下部支持部２２ｂを所定間隔を保ちつつ上下動させることで、加熱コイル３０に対する多軸部材１０の位置を上下に調整することができる。また回転駆動部５２により下部支持部２２ｂを回動させることで、多軸部材１０の偏心軸部１１の位置を偏心量及び回動量に応じて水平方向に調整することができる。そして、多軸部材１０の中心軸線Ｌｃと上部支持部２２ａ及び下部支持部２２ｂの中心とが一致していない場合には、スライド駆動部５３により加熱コイル３０の位置を水平方向に調整することができる。

この位置合わせ機構２４には、多軸部材１０の位置及び位相を検出するための検知器５５が設けられており、支持機構２２に支持された軸部１１の外表面の位置を検知することで多軸部材１０の位置及び位相の検出結果を得、この結果に基づいて位置合わせ機構２４を精度よく制御する。
検知器５５としては、例えば光電センサ等の非接触式ものであっても、マイクロゲージ、専用治具等による接触式のものであってもよい。図４では光電センサの例を示している。

［熱処理装置の動作］
このような熱処理装置２０により多軸部材１０の各軸部１１の熱処理を行うには次のようにする。
まず、図５に示すように、各軸部１１の形状に応じた第１及び第２分割コイル３４を有するコイル構成部品３１を加熱冷却機構２３に装着する。
図３に示すように、加熱冷却機構２３のベース部４６に固定されたコイル構成部品３１を位置合わせ機構２４により所定位置に配置する。このとき各半円形状部３７の中心軸線Ｌｃと支持機構２２の上部支持部２２ａ及び下部支持部２２ｂの中心とを一致させる。
加熱コイル移動部２５のレールに支持されたコイル構成部品３１の一部を後退させて、分割コイル３３，３４間を拡開させる。この状態で支持機構２２の上部支持部２２ａと下部支持部２２ｂとにより、多軸部材１０を中心軸線Ｌｃが鉛直方向となるように支持させる。そして位置合わせ機構２４のリフター５１により上部支持部２２ａと下部支持部２２ｂを上下動させ、熱処理対象となる軸部１１の上下方向の位置を加熱コイル３０の位置に一致させる。

ジャーナル軸部１１を熱処理する場合には、図５に示すように、加熱コイル移動部２５によりコイル構成部品３１を移動させて、コイル構成部品３１の接続部４０を接続する。コイル構成部品３１の接続部４０が接続されると、図８に示すように、２ターンの加熱コイル３０が形成され、第１環状路及び第２環状路とジャーナル軸部１１との間がそれぞれ略全周にわたり略均一のギャップとなる。
このとき接続部４０では雌型接続部４０の凹部４２に雌型接続部４０が嵌合されることで確実に接続することができる。また接続部４０が接続されることで加熱コイル３０全体が十分な剛性を確保できる。

その後、図示しない電源から高周波電力が供給されることで、ジャーナル軸部１１が誘導加熱される。このとき支持機構２２により多軸部材１０を非回転状態、即ち、静止した状態で支持したままにする。
所定時間の加熱が終了した段階で、給電を停止し、必要に応じて吐出口４５から冷却水を吐出し、所定温度に降温することでジャーナル軸部１１の熱処理を終了する。

次に他の軸部１１の熱処理を行うには、図３に示すように、コイル構成部品３１を移動させて広く開口させ、リフター５１により上部支持部２２ａと下部支持部２２ｂを上下動させ、次の熱処理対象となる軸部１１の上下位置を加熱コイル３０の位置に一致させる。
ピン軸部１１を熱処理する場合には、支持機構２２の回転駆動部５２により下部支持部２２ｂを回動させることで、ピン軸部１１の位置を偏心軸線Ｌｅの交差方向に調整し、偏心軸線Ｌｅを所定の位相で配置する。このとき図４に示すように、検知器５５によりピン軸部１１を所定位置で検知することで、精密に所定の位相に配置することが可能である。
なおピン軸部１１がジャーナル軸部１１と異なる形状の場合には、コイル構成部品３１を適切なものに交換しておく。
その後、ジャーナル軸部１１の熱処理と同様にしてピン軸部１１の熱処理を行う。

このようにして熱処理対象である全ての軸部１１の熱処理を行い、その後支持機構２２から多軸部材１０を取り外し、多軸部材１０の熱処理を終了する。

［実施形態における作用効果］
以上のような熱処理装置２０によれば、支持機構２２により複数の軸部１１の軸線Ｌｃ，Ｌｅが略鉛直となるように多軸部材１０を支持して、加熱コイル３０により各軸部１１を加熱できるので、各軸部１１に自重が略鉛直方向に負荷された状態で加熱できる。そのため各軸部１１に負荷される軸線Ｌｃ，Ｌｅと交差方向の荷重を極力小さくすることができ、加熱時の表面温度で変形が生じ易い状態となっても、各軸部１１の振れを小さく抑えることができる。
また支持機構２２により多軸部材１０の全長における両端側を支持し、位置合わせ機構２４により多軸部材１０と加熱コイル３０との相対位置を調整すると共に、分割コイル３３，３４を中心軸線Ｌｃに対して交差方向に開閉させることで、各軸部１１を分割コイル３３，３４で環状に囲むことができる。そのため複数の軸部１１を加熱する際に多軸部材１０を支持し直す必要がなく、多軸部材１０の複数の軸部１１を精度よく熱処理することができる。

この熱処理装置２０では、支持機構２２が多軸部材１０を非回転状態で支持した状態で、加熱コイル３０により軸部１１を誘導加熱するため、回転による位置ずれや誤差等が生じるおそれがない。そのため位置合わせ機構２４で精度よく各軸部１１と加熱コイル３０とを位置合わせすることで、軸部１１材を高精度に加熱できる。しかも支持機構２２は多軸部材１０を所定位置や所定向きで精度よく配置できれば足り、多軸部材１０を継続して精度よく回転させるための構造を設ける必要がない。そのため支持機構２２を簡素化できる。その結果、支持機構２２を簡素化させつつ高精度の熱処理が可能である。

この熱処理装置２０では、位置合わせ機構２４が支持機構２２を変位させることで、多軸部材１０の位置を軸線Ｌｃ，Ｌｅ方向及び軸線Ｌｃ，Ｌｅの交差方向に調整可能であるので、位置合わせ機構２４の構成を簡素化できる。

この熱処理装置２０の加熱コイル３０によれば、コイル構成部品３１を接続するための接続部４０として、板状片４１が凹部４２を形成するように離間してコイル構成部品３１の開閉方向に突出した雌型接続部４０と、凹部４２に嵌合可能な板状片４１がコイル構成部品３１の開閉方向に突出した雌型接続部４０とからなるものを用いている。そのため、コイル構成部品３１が閉じて第１及び第２環状路が形成された状態では、十分な接触面積を容易に確保できる上、コイル構成部品３１を十分な強度で接合することができる。これにより第１及び第２環状路を第１分割コイル３３及び第２分割コイル３４により形成していても、精度よく所定形状に第１及び第２環状路を形成でき、相対位置の微少なズレが生じることを確実に防止できる。
その結果、分割コイルを離接させてワークを加熱する熱処理装置で精度よく熱処理を行うことが可能であり、上述のような熱処理装置２０に好適に使用することができる。

なお、上記実施の形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば上記では、非回転状態で加熱する例について説明したが、この装置では位置調整時と同様にして多軸部材１０を回転しつつ加熱してもよい。
上記では、各軸部１１が断面円形の例について説明したが、この熱処理装置２０では多軸部材１０を非回転状態で加熱するため、各軸部１１の断面形状は適宜選択でき、多角形形状であっても加熱コイル３０により加熱可能であれば熱処理可能である。
上記では、一つの加熱コイル３０により軸部１１を一つずつ誘導加熱した例について説明したが、複数個の加熱コイルを上下に軸部１１の配置間隔に合わせて配置することで、複数の軸部１１を同時に加熱処理することも可能である。その場合、同時に加熱処理する軸部１１が互いに偏心している場合には、それに応じて加熱コイル３０を予め偏心位置に配置すればよい。
さらに２個のコイル構成部品３１に分割コイルを２本配置した例について説明したが、３個以上のコイル構成部品であってもよく、分割コイルの数も適宜変更可能である。例えば１ターンでよければ分割コイルを１本配置すればよく、所望のターン数に応じて分割コイルの数を調整することで各種の加熱コイル３０を構成することも可能である。また分割コイルを支持する支持体３２は全体が絶縁材からなるものでも、分割コイルとの間に絶縁材が配置されていてもよい。

以下、本発明の実施例について説明する。
この実施例では、５個のジャーナル軸部１１（Ｊ１〜Ｊ５）と４個のピン軸部１１（Ｐ１〜Ｐ４）とを備え、略同一形状に形成された６本の多軸部材１０を、上記実施形態の熱処理装置２０を用いて熱処理し、各軸部１１の振れを測定した。

多軸部材１０の材質はＳＣＭ４４０Ｃであり、全長が５００ｍｍ、各ジャーナル軸部１１の直径が５４ｍｍ、長さが２５ｍｍであり、ピン軸部１１の直径が４８ｍｍ、長さが２２ｍｍであった。
熱処理は、一方の端部側のピン軸部１１から順次４個のピン軸部１１を熱処理し、その後一方の端部側のジャーナル軸部１１から順次５個のジャーナル軸部１１を熱処理した。
熱処理条件は、ジャーナル軸部１１については１２０ＫＷ、１．２ｓｅｃとし、ピン軸部１１については１００ＫＷ、１．２ｓｅｃとした。
振れの測定は、各軸部１１の熱処理を行う毎に、５カ所のジャーナル軸部１１について測定した。
結果を表１に示す。

表１から明らかなように、一つの軸部１１についての熱処理を行うたびに、各ジャーナル軸部１１の振れが変動している。そして、いずれの結果においても、本実施例では複数の軸部１１の熱処理を行うことで、振れが増加することを防止できていた。
なお上記実施例では多軸部材１０の材質としてＳＣＭ４４０Ｃを用いた例について説明したが、他の材料であってもよく、例えばＳ４０Ｃ等の他の鉄鋼材料であっても同様の結果を得られることは言うまでもない。

Ｌｃ 中心軸線
Ｌｅ 偏心軸線
１０ 多軸部材
１１ 軸部
１２ 偏心部
１３ テーパ穴
２０ 熱処理装置
２１ コラム部
２２ 支持機構
２２ａ 上部支持部
２２ｂ 下部支持部
２３ 加熱冷却機構
２４ 位置合わせ機構
２５ 加熱コイル移動部
３０ 加熱コイル
３１ コイル構成部品
３２ 支持体
３３ 第１分割コイル
３４ 第２分割コイル
３５ 絶縁プレート
３６ 枠部
３７ 半円形状部
３８ 一端側リード部
３９ 他端側リード部
４０ 接続部
４１ 板状片
４２ 凹部
４３ 絶縁材料
４４ 冷却水通路
４５ 吐出口
４６ ベース部
５１ リフター
５２ 回転駆動部
５３ スライド駆動部
５５ 非接触式センサ

Claims (7)

1. 複数の軸部が軸線の向きを揃えて一方向に配置された多軸部材における上記各軸部を熱処理する装置であり、
   上記各軸部の軸線が略垂直となるように上記多軸部材を全長の両端側で支持する支持機構と、上記軸部を誘導加熱する加熱コイルと、を備え、
   上記加熱コイルは、上記多軸部材の軸部を環状に囲む分割コイルを備え、該分割コイルが上記軸線に対して交差方向に開閉可能である、多軸部材の熱処理装置。
2. 前記支持機構により前記多軸部材を非回転状態で支持した状態で、前記加熱コイルにより前記軸部を誘導加熱する、請求項１に記載の多軸部材の熱処理装置。
3. 前記多軸部材と前記加熱コイルとの相対位置を調整する位置合わせ機構を備えている、請求項１又は２に記載の多軸部材の熱処理装置。
4. 前記位置合わせ機構は、前記支持機構を動作させることで前記加熱コイルに対する軸部の位置を軸線方向及び軸線の交差方向に調整する、請求項３に記載の多軸部材の熱処理装置。
5. 前記位置合わせ機構は、前記支持機構により前記多軸部材を回動することで、前記軸部の位置を前記軸線の交差方向に調整する、請求項４に記載の多軸部材の熱処理装置。
6. 前記位置合わせ機構は、前記支持機構に支持された前記多軸部材の軸部における外表面の位置を検知する検知器を有し、該検知器の検知結果に基づいて上記軸部の位置を調整する、請求項３乃至５の何れかに記載の多軸部材の熱処理装置。
7. 互いに近接して接続すると共に互いに離間して分離する複数に分割されたコイル構成部品の組立体からなり、
   各コイル構成部品は、略１周の第１環状路を形成するように接続可能な第１分割コイルと、上記第１環状路と略同形状の第２環状路を形成するように接続可能な第２分割コイルと、該第１分割コイル及び第２分割コイルを離間して並べた状態で支持する支持体と、該コイル構成部品の両端側に設けられ分割された上記コイル構成部品同士を接続する接続部と、を備え、
   上記各接続部を接続することで、上記第１分割コイル及び上記第２分割コイルがそれぞれ接続されて上記第１環状路及び上記第２環状路を形成すると共に上記第１環状路及び上記第２環状路とが直列に接続される加熱コイルであって、
   互いに接続される上記接続部の一方は、凹部を形成するように板状片が上記コイル構成部品の移動方向に突出して雌型接続部を構成し、他方は上記凹部に嵌合可能な板状片が上記移動方向に突出して雄型接続部を構成する、加熱コイル。

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