JP5616728B2 - 焼入れ装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、この連続焼入れ炉は、加熱処理済みのワークを搬送コンベアの終端で落下させて油槽内に投入しているため、ワークの落下時に、焼入れ油の油面や油槽内の引き上げコンベア、搬送コンベアと油槽との間に設けられた案内シュート等にワークが衝突し、ワークに打ち傷や変形が生じる場合がある。また、焼入れ油に落下したときのワークの姿勢が一定ではないため、冷却ムラが生じやすく、焼入れ変形量も大きくなる傾向にある。したがって、特許文献1又は2に記載された連続焼入れ炉では、ワークの歩留まりが悪く、焼入れ後の矯正が必要になるケースも多くなるという欠点がある。
また、油槽からワークを引き上げるために、引き上げコンベアという大掛かりな機構が必要となり、この引き上げコンベアを設置するために大きな油槽が必要で、その設置スペースが増大するとともに、大量の焼入れ油が必要になるという欠点もある。
冷却液を貯留する冷却液槽と、
水平面に沿った周回軌道上に所定のピッチで配列され、かつワークを一定の姿勢で個別に保持する複数のワーク保持体と、
前記冷却液槽の外部に配置され、前記複数のワーク保持体を前記周回軌道に沿って循環させる移動機構と、
前記冷却液槽の外部に配置され、前記ワーク保持体を昇降させることで、当該ワーク保持体によって保持されたワークを前記冷却液槽に貯留された冷却液の上方位置と当該冷却液の内部との間で上下方向に移動させる昇降機構と、を備えており、
前記周回軌道上の所定位置にワーク投入領域とワーク引上領域とが設定され、
前記昇降機構は、前記ワーク投入領域と前記ワーク引上領域とにおいて前記ワーク保持体を昇降させる昇降制御手段を有しており、
前記移動機構は、前記冷却液槽に貯留された冷却液の上方位置に配置された、鉛直軸回りに回転可能な回転台と、この回転台を回転させる回転駆動部と、を有しており、
前記ワーク保持体は、前記鉛直軸に平行な軸心を有するとともに前記回転台に対して上下方向に摺動可能に支持された支持ロッドと、この支持ロッドの下端部に設けられてワークを保持する保持部材とを有していることを特徴とする。
この構成によれば、ワーク引上領域において冷却液から引き上げられたワークに対してガスを吹き付けることで、当該ワークに付着した冷却液を吹き飛ばすことができる。
この構成によれば、ガスが吹き付けられることによってワークから吹き飛ばされた冷却液は、冷却液槽の外部へ飛び出すことはほとんどなく、周囲を冷却液で汚してしまうこともない。
このような構成によって、ワークの均一な冷却が可能となり、冷却ムラを防止することができる。
この構成によれば、冷却液に投入された直後のワークに冷却液を噴射することができるので、冷却ムラをより確実に防止することができる。
この構成によれば、ワーク引上領域においてワーク保持体を上昇させてワークを取り出した後、ワーク投入領域においてワーク保持体に新たなワークを供給するまでの間、ワーク保持体を上昇させた状態で維持することができるので、ワーク保持体の無駄な昇降動作をなくすことができる。
これにより、簡単な構成で複数のワーク保持体を周回軌道上で循環させることができる。
前記昇降機構は、前記ワーク引上領域及び前記ワーク投入領域において、前記係合部材に下側から係合する被係合部材と、この被係止部材を昇降させる昇降駆動部と、を有していることが好ましい。
前記載置具は、ワークを3箇所以上で支持する支持部と、
当該載置具を上下方向に貫通し、冷却液を上下方向に流通可能な貫通部と、を備えていることが好ましい。
このような構成により、支持部によってワークを一定の姿勢で安定して保持することが可能になるとともに、貫通部を流通する冷却液によって冷却性能を向上させ、冷却ムラの発生を防止することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る焼入れ装置10の正面図(一部断面図)、図2は、同焼入れ装置10の側面図(一部断面図)、図3は、図2のIII−III矢示図である。
本実施の形態の焼入れ装置10は、例えば搬送コンベアによって連続的に搬送されながら加熱炉によって加熱処理された複数のワークW(例えば、環状部材である転がり軸受の外輪や内輪)を順次焼入れ油18に浸漬して焼入れするための装置である。この焼入れ装置10には、図3に示されるように、ロボットハンドR等を利用して加熱処理済みのワークWが供給されるとともに焼入れ済みのワークWが取り出される。
ワーク保持体13は、図5に示されるように、長尺に形成されていて上下方向(鉛直方向)に沿った軸心を有する支持ロッド20と、この支持ロッド20の下端部に設けられ、ワークWを保持するワーク受け部材(保持部材)21と、支持ロッド20の上端に設けられ、後述する昇降機構15の被係合部材49に係合する係合部材22と、を有している。本実施の形態の焼入れ装置10には、6個のワーク保持体13が設けられている。支持ロッド20は、外周面に軸方向に延びるスプライン溝が形成されたスプライン軸とされている。係合部材22は、支持ロッド20の上端に嵌合する筒部22aと、この筒部22aの上端に設けられた平面視四角形状の係合板22bとを有している。
図1及び図2に示されるように、油槽12の底壁16の中央部には支持柱29が立設され、この支持柱29に移動機構14が支持されている。移動機構14は、支持柱29の上端に回転自在に支持された回転台32と、この回転台32を回転駆動する回転駆動部33と、この回転駆動部33を動作制御する回転制御手段(図示略)とを有している。回転台32及び回転駆動部33は、油槽12に貯留された焼入れ油18の油面よりも上方に配置されている。
回転台32の外周部には、周方向に一定のピッチで複数の貫通孔37が形成されている。本実施の形態の回転台32には、ワーク保持体13と同数の6個の貫通孔37が形成されており、各貫通孔37のピッチ角度は60°とされている。
図1及び図2に示されるように、昇降機構15は、前述のワーク投入領域A1とワーク引上領域A2とのそれぞれにおいて、ワーク保持体13を上下に昇降させ、焼入れ油18に対するワークの投入と引き上げとを可能にするものであり、ワーク投入用の昇降機構15Aと、ワーク引上用の昇降機構15Bとから構成されている。
図1及び図3に示されるように、ワーク投入領域A1には、下降位置Lにあるワーク保持体13に保持されたワークWに向けて焼入れ油18を噴射する焼入れ油噴射機構55が設けられている。この焼入れ油噴射機構55は、平面視において、ワーク保持体13の載置具25の外径よりもやや大きな内径を有する略円環状(C字形状)の噴射部材56と、この噴射部材56に接続された配管部材57と、配管部材57を介して噴射部材56に焼入れ油18を供給する噴射ポンプ58とを備えている。配管部材57は、固定部材59を介して油槽12の側壁17aに固定されている。
図11は、焼入れ装置10の動作タイミングを示すタイムチャートである。以下、このタイムチャートを参照して、焼入れ装置10の動作を説明する。
なお、以下においては、ワーク投入領域A1に配置されたワーク保持体13を除く他の全てのワーク保持体13にワークWが保持された状態で、ワーク投入領域A1に配置されたワーク保持体13に対して新たなワークWを供給する状況から説明をスタートする。このとき、ワーク投入領域A1では、ワーク投入用の昇降機構15Aによってワーク保持体13が上昇位置Hに配置され、ワーク引上領域A2では、ワーク引上用の昇降機構15Bによってワーク保持体13が下降位置Lに配置されている。
次いで、エア吹付機構63が作動し、中間位置Mでワーク保持体13に保持されているワークWに所定時間(例えば、20秒)エアが吹き付けられる(T5)。これにより、ワークWに付着した焼入れ油18が吹き飛ばされる。所定時間経過後、エア吹付機構63が停止すると、ワーク引上用の昇降機構15Bが再び作動し、ワーク保持体13が上昇位置Lまで上昇する(T6)。
以上の動作が終了すると、再び、上述のT1以降の動作が繰り返し行われる。
また、ワークWを周回軌道上で循環させながら焼入れを行うことができるので、油槽12を小型に構成した場合であっても充分な焼入れ時間を確保することができる。
上記実施の形態では、ワーク投入領域A1とワーク引上領域A2とが別々の場所に設定されていたが、同一の場所に設定されていてもよい。この場合、昇降機構15は1つで足りることになる。
複数のワーク保持体13の周回軌道は、必ずしも円形でなくても良い。例えば、円形以外の環状(多角形状、楕円形状、長円形状等)に配索されて循環するチェーンやベルト等の索状体を回転台の代わりに使用し、この索状体に対して所定のピッチで複数のワーク保持体13を支持することも可能である。
本発明の焼入れ装置は、連続加熱炉によって加熱処理されたワークだけでなく、浸炭焼入れ、高周波焼入れ等の過程で加熱処理されたワークを冷却するためにも使用することができる。
Claims (9)
- 加熱処理済みのワークを冷却液に浸漬して焼入れする焼入れ装置であって、
冷却液を貯留する冷却液槽と、
水平面に沿った周回軌道上に所定のピッチで配列され、かつワークを一定の姿勢で個別に保持する複数のワーク保持体と、
前記冷却液槽の外部に配置され、前記複数のワーク保持体を前記周回軌道に沿って循環させる移動機構と、
前記冷却液槽の外部に配置され、前記ワーク保持体を昇降させることで、当該ワーク保持体によって保持されたワークを前記冷却液槽に貯留された冷却液の上方位置と当該冷却液の内部との間で上下方向に移動させる昇降機構と、を備えており、
前記周回軌道上の所定位置にワーク投入領域とワーク引上領域とが設定され、
前記昇降機構は、前記ワーク投入領域と前記ワーク引上領域とにおいて前記ワーク保持体を昇降させる昇降制御手段を有しており、
前記移動機構は、前記冷却液槽に貯留された冷却液の上方位置に配置された、鉛直軸回りに回転可能な回転台と、この回転台を回転させる回転駆動部と、を有しており、
前記ワーク保持体は、前記鉛直軸に平行な軸心を有するとともに前記回転台に対して上下方向に摺動可能に支持された支持ロッドと、この支持ロッドの下端部に設けられてワークを保持する保持部材とを有していることを特徴とする焼入れ装置。 - 前記ワーク保持体は、前記支持ロッドの上端部に設けられた係合部材を有しており、
前記昇降機構は、前記ワーク引上領域及び前記ワーク投入領域において、前記係合部材に下側から係合する被係合部材と、この被係止部材を昇降させる昇降駆動部と、を有している請求項1に記載の焼入れ装置。 - 前記昇降駆動部及び前記被係合部材は、前記周回軌道上における前記ワーク引上領域及び前記ワーク投入領域に対応する位置に配置されている請求項2に記載の焼入れ装置。
- 前記保持部材は、上面にワークを載置させる載置具を備えており、
前記載置具は、ワークを3箇所以上で支持する支持部と、
当該載置具を上下方向に貫通し、冷却液を上下方向に流通可能な貫通部と、を備えている請求項1〜3のいずれか1項に記載の焼入れ装置 - 前記ワーク引上領域において、前記冷却液槽に貯留された冷却液から引き上げられたワークにガスを吹き付けるガス吹付機構を更に備えている請求項1〜4のいずれか1項に記載の焼入れ装置。
- 前記ガス吹付機構は、前記冷却液槽の内部でかつ前記冷却液の液面の上方においてワークにガスを吹き付ける請求項5に記載の焼入れ装置。
- 前記冷却液の内部において、前記ワーク保持体によって保持されたワークの外周全体に冷却液を噴射する冷却液噴射機構を更に備えている請求項1〜6のいずれか1項に記載の焼入れ装置。
- 前記冷却液噴射機構は、前記ワーク投入領域において前記冷却液の内部のワークに冷却液を噴射する請求項7に記載の焼入れ装置。
- 前記昇降機構は、前記ワーク引上領域と前記ワーク投入領域との間における前記ワーク保持体の移動中、当該ワーク保持体を上昇させた状態に保持する高さ保持部を有している請求項1〜8のいずれか1項に記載の焼入れ装置。
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