JP5214350B2 - 焼入装置、被処理物の焼入方法、及び、これらに用いられる載置台 - Google Patents

Description

本発明は、機械部品等の被処理物の焼入れを行うための焼入装置、被処理物の焼入方法、及び、これらに用いられる載置台に関する。

従来、鋼製の機械部品等の被処理物の焼入れを行うための焼入装置は、焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷するための焼入れ油等の冷却液が貯留された冷却槽を有している。上記焼入装置は、加熱された被処理物を、当該焼入装置に設けられた昇降装置のフォーク上に載置台を介して載置し、このフォークごと冷却液に浸漬し、焼入れ（急冷）を行う。
上記焼入装置の冷却槽には、当該冷却槽の底部に冷却液の吐出口を備え、この吐出口から上方に向けて冷却液を吐出することで冷却液を冷却槽内で循環させる循環装置が配置されている。循環装置は、吐出口からの冷却液の流れを当該冷却液に浸漬された被処理物に導き、所定の冷却速度を確保しつつ焼入れが行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３５０７５６号公報

上記従来の焼入装置では、フォークに被処理物を載置した状態でフォークごと被処理物を冷却液に浸漬させるため、冷却槽の底部側からの冷却液の流れが当該フォークにより妨げられ、被処理物に対して冷却液の流れを均等に導くことができない場合があった。
例えば、バスケット内に多数の環状部材等の機械部品を積み重ねることで三次元に配置された被処理物を熱処理する場合、当該被処理物に対して冷却液の流れを均等に導くことができないと、バスケット内の各環状部材等の機械部品の冷却速度が不均一となり、各環状部材等の機械部品に生じる変形や歪みの量のばらつきが大きくなる。
各環状部材等の機械部品に生じる変形や歪みの量のばらつきが大きくなると、熱処理後の加工工程で、旋削や研磨によって各環状部材等の機械部品の変形や歪みを除去したり、サイジング等の塑性加工によって変形や歪みを除去するに当たって、その加工時間が長時間に及ぶ場合があり、生産効率の低下を招いてしまう。

そこで、冷却液の流速や流量等の循環条件を調整することで、冷却液の流れをある程度均等に導くように設定することが行われている。
例えば、所定の大きさの環状部材等の機械部品を所定の個数、配置とした、ある被処理物に対して冷却液の流速や流量等の循環条件を適切な値として設定した場合、この被処理物についての各環状部材等の機械部品に生じる変形や歪みの量のばらつきが抑制される。

しかし、上記被処理物とは、環状部材等の機械部品の大きさや個数、配置が異なる他の被処理物を熱処理する場合、冷却液の流速や流量等の循環条件を変える必要があり、この手間がかかる上、多量に貯留されている冷却液の温度も再調整が必要となる。このように、好適な循環条件は、被処理物の大きさや個数等によって異なるので、循環条件を被処理物に応じて適切に調整するのに作業時間を要し、生産効率が低下してしまう。

また、ある被処理物では好適な循環条件であっても、他の異なる被処理物を熱処理した場合には、上記と同様、各環状部材等の機械部品に生じる変形や歪みの量のばらつきが大きくなり、この場合にも、後の加工工程の加工時間の増大化により生産効率の低下を招くこととなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、生産効率を低下させることなく、被処理物（各環状部材等の機械部品）に生じる変形や歪みの量のばらつきが大きくなるのを抑制することができる焼入装置等を提供することを目的とする。

本発明者らは、焼入れのための冷却液が貯留された冷却槽を有する焼入装置を用い、多数の環状部材等の機械部品を三次元に積み重ねてなる被処理物の焼入れ（急冷）を行う上において、被処理物の品質にばらつきが生じるのを抑制すべく鋭意研究を重ねていた。その過程で、循環よる冷却液の流れが被処理物に対して均等に導かれていないことに着目し、種々の実験を行った。その結果、被処理物が載置される載置台に整流板を設ければ、被処理物の大きさや個数等に影響を受けることなく、冷却液の流れが被処理物に対して不均等に導かれるのを抑制することができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明に係る焼入装置は、被処理物を焼入れするための焼入装置であって、焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷するための冷却液が貯留された冷却槽と、上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能な載置台と、前記載置台の下面を支承する支承部と、前記冷液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記吐出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路及び前記載置台を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有し、前記載置台は、前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、前記整流板は、鉛直方向に対して傾斜させた状態で設けられていることを特徴としている。
なお、前記整流板は、鉛直方向に対して角度調整可能に傾斜させた状態で設けることも可能である。

また、本発明に係る焼入装置は、多数の環状部材等の機械部品を積み重ねた状態で三次元に配置した被処理物を焼入れするための焼入装置であって、焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷するための冷却液が貯留された冷却槽と、上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能な載置台と、前記載置台の下面を支承する支承部と、前記冷却液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記吐出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路及び前記載置台を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有し、前記載置台は、前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、前記整流板は、鉛直方向に対して傾斜させた状態で設けられていることを特徴としている。
なお、前記整流板は、鉛直方向に対して角度調整可能に傾斜させた状態で設けることも可能である。

上記のように構成された焼入装置によれば、載置台が有する整流板によって、循環手段による冷却液の流れを支持部材の上方に導くように整流することができるため、冷却液の流れが被処理物に対して不均等に導かれるのを抑制することができる。この結果、各環状部材等の機械部品の冷却速度が不均一となるのを抑制でき、その品質にばらつきが生じるのを抑制することができる。
また、冷却液の流れを載置台が有する整流板によって整流するので、環状部材等の機械部品の大きさや個数等に影響を受けることなく、冷却液の流れが被処理物に対して不均等に導かれるのを抑制できる。このため、載置台に載置される各環状部材等の機械部品の大きさや個数、配置にかかわらず、熱処理後の各環状部材等の機械部品に生じる変形や歪みの量のばらつきが大きくなることを抑制でき、生産効率の低下を抑制できる。

また、本発明に係る前記整流板は、鉛直方向に対して傾斜させた状態で設けられているので、冷却液の流れの一部を容易に支持部材の支承部の上方に導くことができる。さらに、整流板は、角度調整可能であるので、装置の使用初期における整流板の角度設定を容易に行うことができる。

また、本発明は、被処理物の焼入方法であって、上述の焼入装置を用い、前記載置台の上面に前記被処理物を載置し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させることを特徴している。
上記構成の焼入方法によれば、上述のように、熱処理後の被処理物の変形や歪みの量のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。

本発明は、焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷し焼入れするための冷却液が貯留された冷却槽と、前記冷却液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記吐出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有する焼入装置に用いられる載置台であって、前記支持部材が有する支承部によってその下面が支承され、上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能であり、前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、前記整流板は、鉛直方向に対して傾斜させた状態で設けられていることを特徴としている。
なお、前記整流板は、鉛直方向に対して角度調整可能に傾斜させた状態で設けることも可能である。

また、本発明の載置台は、上述の焼入方法に用いられることを特徴としている。

上記構成の載置台によれば、上述のように、熱処理後の被処理物の変形や歪みの量のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。

本発明の焼入装置、被処理物の焼入方法、及び、載置台によれば、生産効率を低下させることなく、熱処理後の被処理物（各環状部材等の機械部品）の変形や歪みの量のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る焼入装置の構成の一例を示す模式図である。
焼入装置１は、被処理物を焼入（急冷）するための装置であり、その一側面側には、被処理物を焼入れ温度に加熱するための加熱炉２が接続されている。本実施形態における焼入装置１は、接続されている加熱炉２とともに、いわゆるバッチ（２室式）熱処理装置を構成している。
加熱炉２は、加熱ヒータや、ファンといった炉内雰囲気の制御装置等を有しており、被処理物Ｗの加熱や浸炭等を行う。加熱炉２と、焼入装置１との間には、それぞれ両者を仕切る加熱炉用扉２ａ、焼入装置用扉１ａが設けられている。両扉１ａ，２ａは、油圧シリンダ１ｂ，２ｂによって開閉可能であり、加熱炉２内部を開放、閉鎖する。

焼入装置１の他側面側には、被処理物Ｗを当該焼入装置１内に搬入するための搬入口１ｃと、搬入口１ｃを開閉可能に閉鎖する搬入扉１ｄとが設けられている。また、搬入口１ｃの正面には、焼入装置１内に搬入する被処理物Ｗを載置するための搬入台４が設置されている。被処理物Ｗは、パレットとしての機能を有する載置台８の上面に載置されて、焼入装置１内に搬入される。以後、被処理物Ｗは、焼入装置１及び加熱炉２による熱処理が完了するまで、載置台８の上面に載置された状態で搬送される。

図２は、載置台８の上面に載置した被処理物Ｗの態様を示す斜視図である。被処理物Ｗは、多数の機械部品の一例としての環状部材ｗ１を積み重ねた状態で三次元に配置されて構成されている。多数の環状部材ｗ１は、互いに上下に位置するもの同士の端面が接触しないように積み重ねられている。
これら多数の環状部材ｗ１は、例えば金網等で形成され後述の焼入れ油が通過可能なバスケットＢ内に収容されており、各段の環状部材ｗ１が各段ごとに配置された保持治具によって保持された金網上に配置されることによって、上下に位置するもの同士の端面が接触しないように、積み重ねられた状態で保持されている。

図１に戻って、焼入装置１の内部には、油槽５と、被処理物Ｗを当該焼入装置１内部で搬送するための搬送装置６とが設けられている。
油槽５は、加熱した被処理物Ｗを焼入れ（急冷）するための冷却液としての焼入れ油Ｙを貯留している。油槽５の上方、すなわち、焼入装置１内の上部空間は、搬入口１ｃから搬入される被処理物Ｗが加熱炉２へ向かって通過するための通路となっている。
図３は、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。図１及び図３を参照して、油槽５には、焼入れ油Ｙを循環するための循環装置７が設けられている。この循環装置７は、油槽５の外部に配置されたモータ７ａと、焼入れ油Ｙに浸漬されているとともにモータ７ａによって駆動され焼入れ油Ｙの流れを発生させる循環羽根７ｂと、油槽５の底面に吐出口７ｃを備え循環羽根７ｂが発生する焼入れ油Ｙの流れを吐出口まで導く流路管７ｄとを有している。循環装置７は、流路管７ｄの上端から焼入れ油Ｙを吸引する。吐出口７ｃは、上方に開口しており、図３中矢印のように焼入れ油Ｙを上方に向けて吐出する。これによって、循環装置７は、被処理物Ｗの下方から上方に向かう焼入れ油Ｙの流れを発生させつつ、焼入れ油Ｙを油槽５内で循環させる。

搬送装置６は、被処理物Ｗが載置されるフォーク６ａと、フォーク６ａを支持している昇降アーム６ｂと、昇降アーム６ｂを昇降させる油圧シリンダ６ｃとを有している。フォーク６ａ及び昇降アーム６ｂは、焼入装置１の内部に配置されており、油圧シリンダ６ｃによって、フォーク６ａが焼入装置１内における油槽５の焼入れ油Ｙより上方に位置する上昇位置、この上昇位置よりもさらに上方の最上昇位置、及び、油槽５内の焼入れ油Ｙの底部に位置する最下降位置、それぞれの間を昇降する。

フォーク６ａは、一対の長尺部材であるフォーク本体６ａ１を互いに平行に配置することで構成されており、その上部に被処理物Ｗが載置される。またフォーク６ａは、図示しない駆動装置によって加熱炉２側に伸縮可能であり、最上昇位置に位置するときに伸縮することで、載置される被処理物Ｗを加熱炉２と焼入装置１との間で搬送することができる。

被処理物Ｗが搬入口１ｃより焼入装置１内に搬入される際、搬送装置６は、フォーク６ａを上昇位置とし、搬入口１ｃに向かって伸長させる。これによって、被処理物Ｗが上面に載置された載置台８を搬入台４から移送し、フォーク６ａに載置することができる。搬送装置６は、被処理物Ｗが載置された載置台８を支持部材としてのフォーク６ａによって下方から支持する。以後、被処理物Ｗは載置台８ごと搬送される。
搬送装置６は、被処理物Ｗが載置された載置台８をフォーク６ａに載置した後、フォーク６ａを最上昇位置まで上昇させ、さらに収縮させることで焼入装置１内に搬送する。
その後、搬送装置６は、フォーク６ａを加熱炉２側に伸長することで、被処理物Ｗを加熱炉２に搬送する。

所定の熱処理条件によって被処理物Ｗに対する加熱が終了すると、搬送装置６は、フォーク６ａを伸長収縮させることによって、加熱炉２内において焼入れ温度に加熱されている被処理物Ｗを当該加熱炉２から取り出し、再度焼入装置１内に搬送する。その後、搬送装置６は、フォーク６ａによって被処理物Ｗを支持しつつ、フォーク６ａ及び昇降アーム６ｂを下降させ、被処理物Ｗを載置台８及びフォーク６ａごと焼入れ油Ｙに浸漬し、焼入れを行う。

本実施形態の焼入装置１において、搬送装置６が、フォーク６ａ及び昇降アーム６ｂ下降に伴って被処理物Ｗを油槽５の焼入れ油Ｙに浸漬させたとき、循環装置７は、図３に示すように、吐出口７ｃから吐出される焼入れ油Ｙを被処理物Ｗに導くとともに焼入れ油Ｙを循環させる。

ここで、搬送装置６のフォーク６ａは、一対のフォーク本体６ａ１を平行に配置して構成されており、図３のように、一対のフォーク本体６ａ１が載置台８の下面を支承するとともに載置台８下面の両端側を下方に少し離れて覆っている。フォーク６ａは、一対のフォーク本体６ａ１間を焼入れ油Ｙが通過する通路６ａ２として構成している。すなわち、支持部材としてのフォーク６ａは、載置台８の下面を支承する支承部としての一対のフォーク本体６ａ１と、この一対のフォーク本体６ａ１の間で構成された焼入れ油Ｙを上下方向に通過させる通路６ａ２とを有している。

また、載置台８についても、焼入れ油Ｙが上下方向に通過可能に構成されている。
図４（ａ）は、載置台８の上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）中、ｂ−ｂ線矢視断面図である。載置台８は、耐熱鋼板等を用いて形成されており、帯状の板材を方形状に形成した外枠９と、外枠９の内側に横断配置されている梁１０と、梁１０を貫通して直交するとともに外枠９の内側に横断配置されている整流板１１とを有している。
整流板１１は、図の場合、四本配置されており、図４（ｂ）に示すように、外枠９の鉛直方向に平行な中心線Ｃに対して対称に配置されている。この内、内側に配置された一対の内側整流板１１ａは、それぞれ、中心線Ｃに対して角度αだけ傾斜させて配置されており、外側に配置された一対の外側整流板１１ｂは、それぞれ、中心線Ｃに対して、角度αよりも大きい値である角度βだけ傾斜させて配置されている。このように、各整流板１１は、載置台８の下面８ｂから上面８ａに向かって中心線Ｃから離間する方向に傾斜させ、上面８ａに向けて間隔が開くように配置されている。さらに、各整流板１１は、それぞれの下側端部が、載置台８をフォーク６ａに載置したときに、一対のフォーク本体６ａ１の間の範囲に収まるように配置されている。
なお、これら整流板１１は、外枠９を挿通させたボルト９ａによって固定されており、このボルト９ａを緩めることによって各整流板１１の傾斜角度を適宜調整することができる。
上記構成の載置台８は、外枠９に梁１０及び整流板１１を横断配置することで、上面８ａに被処理物Ｗを載置できるとともに焼入れ油Ｙが上下方向に通過可能である。

図３に戻って、以上のように、載置台８は焼入れ油Ｙが上下方向に通過可能であるので、循環装置７による、吐出口７ｃから上方に向かう焼入れ油Ｙの流れは、一対のフォーク本体６ａ１の間の通路６ａ２を通過し、さらに、前記通路６ａ２を通過した焼入れ油Ｙの流れは、載置台８を通過し、被処理物Ｗに導かれる。
被処理物Ｗは、上述のように、多数の環状部材ｗ１を積み重ねたものなので、被処理物Ｗに導かれた焼入れ油Ｙは、環状部材ｗ１の内周側や、隣接する環状部材ｗ１同士の隙間を通過することができる。
これにより循環装置７は、吐出口７ｃからの焼入れ油Ｙの流れを、一対のフォーク本体６ａ１の間で構成される通路６ａ２、及び載置台８を通して、被処理物Ｗに導き、その後、再び流路管７ｄの上端から吸引することで、循環させることができる。

また、載置台８の整流板１１は、上述のように、載置台８の下面８ｂから上面８ａに向かって中心線Ｃから離間する方向に傾斜させるとともに、それぞれの下側端部が、一対のフォーク本体６ａ１の間の通路６ａ２の範囲に収まるように配置されている。このため、焼入れ油Ｙの流れが、フォーク６ａによって通路６ａ２の範囲のみから上方に向かうように制限されたとしても、制限された焼入れ油Ｙの流れを、傾斜した整流板１１によって、載置台８の上側側方に整流し、フォーク本体６ａ１の上方側に導くことができる。

このように、本実施形態の焼入装置１によれば、載置台８が有する整流板１１によって、循環装置７による焼入れ油Ｙの流れを支持部材の支承部としてのフォーク６ａの上方に導くように整流することができるため、焼入れ油Ｙの循環条件等に関わらず、焼入れ油Ｙの流れが被処理物Ｗに対して不均等に導かれるのを抑制することができる。この結果、機械部品の一例としての各環状部材ｗ１の冷却速度が不均一となるのを抑制でき、その品質にばらつきが生じるのを抑制することができる。
また、焼入れ油Ｙの流れを載置台８の整流板１１によって整流するので、被処理物Ｗを構成する機械部品の一例としての環状部材ｗ１の大きさや個数等に影響を受けることなく、焼入れ油Ｙの流れが不均等に導かれるのを抑制できる。このため、機械部品の一例としての環状部材ｗ１の大きさや個数に応じた焼入れ油Ｙの循環条件の調整を必要とせず、載置台８に載置される機械部品の一例としての各環状部材ｗ１の大きさや個数、配置にかかわらず、熱処理後の機械部品の一例としての各環状部材ｗ１に生じる変形や歪みの量のばらつきが大きくなることを抑制できる。

また、本実施形態において、載置台８の整流板１１は、中心線Ｃに対する傾斜角度を調整することができるので、焼入れ油Ｙの流れをフォーク６の配置に応じて当該フォーク６ａの上方に導くように傾斜角度α，βを好適な値に容易に調整することができる。

なお、本発明の焼入装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、載置台の整流板の数や、配置、その形状等は、適宜変更することができる。
また、上記実施形態によれば、昇降手段の支持部材の支承部をフォーク６ａとした場合を例示したが、前記支承部は載置台８を載せるものであればいかなる形状でもよい。この場合にも、載置台８の整流板１１は、下側端部が支承部を避ける位置から焼入れ油Ｙを導入し、上側端部が支承部の上方に焼入れ油Ｙを導くように形成されていることが好ましい。さらに具体的には、載置台８の整流板１１は、下側端部が支承部を避ける位置に配置され、上側端部が支承部の上方に向けて配置されるように傾斜していることが好ましい。

次に、本発明者らが行った、本発明の焼入装置による被処理物（多数の機械部品の一例としての環状部材）の品質のばらつきを評価するための検証試験の結果について説明する。
本発明の実施例品としては、上述の載置台８を用いた焼入装置を用意し、比較例品としては、実施例品の載置台８の外枠９と同様の外枠に、整流板に代えて鉛直方向に平行な梁を３本横断配置した載置台を用いた焼入装置をそれぞれ用意した。
試験方法としては、ＣＡＥ等によって油槽内における焼入れ油Ｙの流れの状態に関するシミュレーションを行い、両者の焼入れ油Ｙの流れの状態の比較を行った。さらに、両者を用いて実際に焼入れを行い、そのときの焼入れ品質に対する焼入れ油の循環条件が及ぼす影響を検証した。

図５は、油槽内における焼入れ油の流れの状態を流速分布としてシミュレーションを行った結果を示す図であり、（ａ）は実施例品、（ｂ）は比較例品の結果である。図中、領域Ｒ１は、流速０．１ｍ／秒未満、領域Ｒ２は、流速０．１〜０．２ｍ／秒、領域Ｒ３は、流速０．２ｍ／秒以上の範囲をそれぞれ示している。なお、このシミュレーションにおいては、同一の循環条件に設定し、被処理物が載置されていない状態で、液状の焼入れ油Ｙのみが流動するときの流速を解析している。
図５において、比較例品では、流速０．１ｍ／秒以上の領域（領域Ｒ２＋領域Ｒ３）が、載置台の上面の内、中央付近のみに現れているのに対して、実施例品では、流速０．１ｍ／秒以上の領域がフォーク６ａ（フォーク本体６ａ１）の上方にも現れている。このため、流速０．１ｍ／秒以上の領域は、載置台の上面側の幅広い領域において現れている。この結果より、実施例品によれば、載置台の上面側において、焼入れ油Ｙの流れをより均一に整流していることが判る。

次に、実際に焼入れしたときの被処理物（多数の機械部品の一例としての環状部材）の焼入れ品質に対する焼入れ油Ｙの循環条件が及ぼす影響を検証した結果について説明する。
実際に焼入れを行った被処理物Ｗとしては、図２に示すように多数の環状部材ｗ１を所定のバスケットＢ内に三次元に積み重ねたものを用いた。具体的には、環状部材ｗ１としてのＪＩＳ６２０７相当の軸受用外輪（外径７２ｍｍ、軸方向幅１７ｍｍ）をバスケットＢ内に、１段１６個で１０段に積み、縦横及び高さ方向がそれぞれ４００ｍｍとなるように前記外輪を配置した。そして、上記被処理物を８３０℃で保持し、その後油温８０℃に設定された焼入れ油Ｙに浸漬することで焼入れを行った。このとき、焼入れ油Ｙの循環条件としては、循環装置のモータ回転数を調整することで、異なる条件を２水準設定した。具体的には、実施例品及び比較例品のそれぞれについて、循環装置のモータ回転数を３０Ｈｚ，７０Ｈｚの２水準に設定することで焼入れ油Ｙの吐出量が異なる条件で焼入れ（急冷）を行い、焼入れを行った被処理物（多数の外輪）を得た。

外輪の焼入れ品質としては、当該外輪の焼入れ前後の楕円歪みを測定し、この楕円歪みの変化量について、多数の外輪それぞれについて算出し、その平均値及び数値範囲を求めることで評価した。なお、楕円歪みとは、上記外輪の最大外径寸法と最小外径寸法の差であり、楕円歪みの変化量とは、焼入れ前後における楕円歪みの差である。すなわち、楕円歪みの変化量のばらつきが小さければ、外輪個々における焼入れ時の冷却速度にばらつきがなく、冷却時の焼入れ油Ｙの流れが被処理物Ｗに対して均等に導かれていると評価することができる。

図６は、外輪の楕円歪みの変化量と、焼入れ油Ｙの循環条件との関係を示すグラフである。図６において、縦軸は楕円歪みの変化量、横軸は循環装置のモータ回転数を示しており、黒塗りの丸印は実施例品の平均値、白抜きの丸印は比較例品の平均値を示している。また、丸印それぞれに対応して上下に配された横線は、それぞれの最大値及び最小値を示している。
図６において、楕円歪みの変化量の平均値について、実施例品と比較例品とを比較すると、いずれの循環条件においても大きな差異は見られない。
しかし、楕円歪みの変化量の最大値に着目すると、比較例品においては、モータ回転数が７０Ｈｚの場合、３０Ｈｚのときと比較すると、５０μｍ以上その最大値が大きくなっている。一方、実施例品においては、循環条件に関わらず、最大値についても同程度である。

この結果から、比較例品においては、焼入れ油Ｙの循環条件であるモータ回転数に応じて、楕円歪みの変化量の値の幅に大きく変化が現れており、循環条件によって、被処理物を構成する外輪個々における冷却速度のばらつきが生じていることが推測できる。つまり、比較例品では、循環条件の相違が、外輪の品質のばらつきに影響を及ぼしていると言える。
これに対して、実施例品では、モータ回転数の設定に関わらず、楕円歪みの変化量の最大値は安定しており、品質のばらつきが比較例品と比べて抑制されていることが判る。また、実施例品では、循環条件の相違が、外輪の品質のばらつきにほとんど影響を及ぼしていないことも推測できる。
上記両試験の結果、本発明に係る実施例品によれば、焼入れ油Ｙの循環条件の相違に関係なく、焼入れ油の流れを多数の外輪に対して均等に導くことができ、焼入れ品質のばらつきが抑制できることが判った。
また、上述の外輪のような環状部材のみならず、環状部材以外の他の機械部品等についても同様の効果が期待できることはいうまでもない。

以上のように、上記検証試験の結果より、本発明の焼入装置によれば、被処理物（多数の機械部品の一例としての環状部材）に生じる変形や歪みの量のばらつきが大きくなるのを抑制できることが明らかとなった。

本発明の一実施形態に係る焼入装置の構成を示す模式図である。 載置台の上面に載置した被処理物の態様を示す斜視図である。 図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 （ａ）は、載置台の上面図、（ｂ）は、（ａ）中、ｂ−ｂ線矢視断面図である。 油槽内における焼入れ油の流れの状態を流速分布としてシミュレーションを行った結果を示す図であり、（ａ）は実施例品、（ｂ）は比較例品の結果である。 外輪の楕円歪みの変化量と、焼入れ油Ｙの循環条件との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 焼入装置
５ 油槽（冷却槽）
６ 搬送装置（昇降手段）
６ａ フォーク（支持部材）
６ａ１ フォーク本体（支承部）
６ａ２ 通路
７ 循環装置（循環手段）
７ｃ 吐出口
８ 載置台
１１ 整流板
Ｗ 被処理物
ｗ１ 環状部材
Ｙ 焼入れ油（冷却液）

Claims (8)

1. 被処理物を焼入れするための焼入装置であって、
   焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷するための冷却液が貯留された冷却槽と、
   上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能な載置台と、
   前記載置台の下面を支承する支承部と、前記冷却液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、
   前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記吐出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路及び前記載置台を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有し、
   前記載置台は、前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、
   前記整流板は、鉛直方向に対して傾斜させた状態で設けられていることを特徴とする焼入装置。
2. 被処理物を焼入れするための焼入装置であって、
   焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷するための冷却液が貯留され冷却槽と、
   上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能な載置台と、
   前記載置台の下面を支承する支承部と、前記冷却液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理
   物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、
   前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記吐出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路及び前記載置台を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有し、
   前記載置台は、前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、
   前記整流板は、鉛直方向に対して角度調整可能に傾斜させた状態で設けられていることを特徴とする焼入装置。
3. 多数の環状部材を積み重ねた状態で三次元に配置した被処理物を焼入れするための焼入装置であって、
   焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷するための冷却液が貯留された冷却槽と、
   上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能な載置台と、
   前記載置台の下面を支承する支承部と、前記冷却液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、
   前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記吐出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路及び前記載置台を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有し、
   前記載置台は、前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、
   前記整流板は、鉛直方向に対して傾斜させた状態で設けられていることを特徴とする焼入装置。
4. 多数の環状部材を積み重ねた状態で三次元に配置した被処理物を焼入れするための焼入装置であって、
   焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷するための冷却液が貯留された冷却槽と、
   上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能な載置台と、
   前記載置台の下面を支承する支承部と、前記冷却液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記吐出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路及び前記載置台を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有し、
   前記載置台は、前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、
   前記整流板は、鉛直方向に対して角度調整可能に傾斜させた状態で設けられていることを特徴とする焼入装置。
5. 被処理物の焼入方法であって、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の焼入装置を用い、
   前記載置台の上面に前記被処理物を載置し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させることを特徴とする被処理物の焼入方法。
6. 焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷し焼入れするための冷却液が貯留された冷却槽と、前記冷却液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、
   前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記吐出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有する焼入装置に用いられる載置台であって、
   前記支持部材が有する支承部によってその下面が支承され、
   上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能であり、
   前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、
   前記整流板は、鉛直方向に対して傾斜させた状態で設けられていることを特徴とする載置台。
7. 焼入れ温度に加熱されている被処理物を急冷し焼入れするための冷却液が貯留された冷却槽と、
   前記冷却液を上下方向に通過させる通路とを備えている支持部材を有し、前記支持部材の下降に伴って前記被処理物を前記冷却液に浸漬させる昇降手段と、前記冷却液を上方に向けて吐出する吐出口を前記冷却槽の底部に備え、前記出口からの前記冷却液の流れを、前記支持部材の通路を通して、前記冷却液に浸漬させた被処理物に導いた後、再び前記吐出口に導く循環手段と、を有する焼入装置に用いられる載置台であって、
   前記支持部材が有する支承部によってその下面が支承され、
   上面に前記被処理物が載置されるとともに前記冷却液が上下方向に通過可能であり、
   前記通路を通過する冷却液の流れの一部を前記支持部材の支承部の上方に導く整流板を有しており、
   前記整流板は、鉛直方向に対して角度調整可能に傾斜させた状態で設けられていることをいることを特徴とする載置台。
8. 請求項５に記載の焼入方法に用いられることを特徴とする載置台。

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