JP6243593B2

JP6243593B2 - 焼入装置

Info

Publication number: JP6243593B2
Application number: JP2012172446A
Authority: JP
Inventors: 典山邨
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: JP2014031543A

Description

この発明は、熱処理炉から排出されたワークの焼入れに用いられる焼入装置に関し、特に小物製品の焼入れに好適な焼入装置に関する。

従来、熱処理炉において加熱した処理品を水や油などの冷却液を貯留する液槽に浸漬して焼入れを行い、コンベアを使用して処理品を液槽から引き上げる焼入装置が提案されている。特に、特許文献１には、処理品が小物である場合に好適な焼入れ装置であって、熱処理炉から油槽に垂直に投入するための筒状のシュート部を備えることが開示されている。

特開平３−２１９００８号公報

特許文献１に開示された焼入装置で、形状が均一で小粒な製品（例えば、ベアリング用のコロなど。）を処理する場合、タクトタイムの短縮のため、多数を纏めて処理していた。処理品の投入量、投入間隔としては、例えば、10 kg／回、115秒毎が設定される。熱処理炉で加熱された処理品は、シュート部を通過してコンベア上に落下するが、コンベア上で多数が集まって塊になるので、塊の中心部に位置する処理品は冷却速度が周囲に位置するものよりも遅く焼入れ不良となる問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、多数が纏めて液槽に投入される小粒の処理品を、焼入れ不良なく処理することが可能な焼入装置を提供することを目的とする。

焼入装置は、熱処理炉から排出される加熱された多数の処理品（ベアリング用のコロなど。）を冷却液に浸漬し焼入れを行うものである。本発明の焼入装置は、液槽、シュート部、および回転ドラムを備える。液槽は、熱処理炉の下方に配置され、冷却液を貯留する。シュート部は熱処理炉から排出される処理品を液槽内へ落下させる。回転ドラムは、液槽内に配設されてシュート部から多数の処理品が投入され、軸周りに回転されて投入された多数の処理品を揺動させる。

この構成によると、処理品である多数の小粒製品を回転ドラム内に収容して、冷却液を貯留する液槽内で回転させることで、処理品の塊が冷却液中でほぐされて小分けされる。これにより、焼入不良の発生が防止される。

このような回転ドラムは、その軸方向が略水平となるように配置される。そして、回転ドラムは、軸方向における一方の端面にシュート部から多数の処理品が投入される受入口が形成され、該軸方向における他方の端面に多数の処理品を液槽内へ排出する排出口が形成されている。さらに、回転ドラムの内周面に、スパイラル状に搬送スクリューが一体に形成される。

このような回転ドラムの構成により、回転ドラムが回転されると、内部に収容された処理品が、回転ドラム内周面の搬送スクリューによって受入口から排出口に向かって軸方向に搬送され、排出口から排出される。つまり、回転ドラムの回転によって処理品をほぐしながら、回転ドラム内から処理品を取り出すことが可能となる。

なお、回転ドラムの内周面であって、搬送スクリューのピッチ間に、複数の突部をスパイラル状に周設すると、処理品の塊をより効率よくほぐすことが出来る。

さらに、焼入装置は、噴出管および給液手段を備える。噴出管は、回転ドラムの内部に挿入される。また、噴出管は、冷却液を噴出させる複数の孔を有する。給液手段は、冷却液を噴出管に供給するように構成される。加熱された処理品の焼入れ処理により回転ドラム内の冷却液は昇温するが、噴出管から噴出される新たな冷却液によって冷却される。これにより、回転ドラム内の冷却液は温度上昇が抑制され、焼入れに適した温度に維持される。

噴出管は、その軸方向が回転ドラムの軸方向と平行に配設され、複数の孔は、冷却液を軸方向に対する径方向に噴出させるように設けられる。これにより、回転ドラム内を軸方向に搬送される多数の処理品に対して効率良く冷却液を供給出来る。なお、噴出管を回転ドラムと軸を一致させて設けると、最も冷却液の供給効率が高くなる。又、孔は、搬送スクリューの隣接するスクリューに囲まれた１つのピッチの範囲内において、噴出管の軸方向に複数設けられると共に、噴出管の周方向にも複数設けられていることが好ましい。

噴出管は、回転ドラム内に配設される部分が回転ドラムの軸方向の略全範囲にわたって設けられる。これにより、回転ドラムの軸方向においてすべての処理品に対して直接に噴出管より冷却液を供給することができ、より確実に処理品を冷却することが出来る。

給液装置の具体例としては、循環手段と冷却手段を備える構成が挙げられる。循環手段は液槽外に設けられ、液槽から冷却液を送出し、液槽との間で循環させる。冷却手段は、循環手段と液槽との間に設けられ、循環手段により液槽から送出された冷却液を冷却する。

シュート部の出口部は斜めに回転ドラムに挿入することで、スムーズに処理品を回転ドラム内に投入することが出来るようになる。その角度は４５°程度が望ましい。

また、処理品の投入量に応じて、回転ドラムの駆動モータの回転数を任意に変更可能に構成することで、処理品の搬送速度、ひいては処理速度をきめ細かく変更することが可能となる。

本発明によると、多数が纏めて液槽内に投入される小粒の処理品を、焼入れ不良なく処理することが可能となる。

この発明の一実施形態に係る焼入装置を示す概略構成図であり、冷却液を貯留する液槽を一点鎖線で示している。図１で一点鎖線で示される液槽を拡大した説明的な断面図である。液槽内に配置される回転ドラムの内部構造を拡大した断面図である。回転ドラムの支持構造を、軸方向に対して直交する断面で示す断面図である。

以下に、この発明の実施の形態に係る焼入装置を説明する。焼入装置は、熱処理炉から排出される加熱された処理品を冷却液に浸漬し焼入を行うものである。本発明の焼入装置は、形状が均一な小粒製品の焼入れ処理に最適化されたものである。このような処理品の例としては、ベアリング用のコロが挙げられる。

図１は、この発明の一実施形態に係る焼入装置を示す概略構成図であり、冷却液を貯留する液槽を一点鎖線で示している。図２は、図１で一点鎖線で示される液槽を拡大した説明的な断面図である。

図１に示すように、焼入装置１は、熱処理炉１０から排出される加熱された処理品を冷却液に浸漬し焼入を行うものである。焼入装置１は、熱処理炉１０、液槽２０、シュート部３０、回転ドラム４０、およびコンベア５０を備える。

熱処理炉１０内には、加熱源１１、およびコンベア１２が配設される。熱処理炉１０内では、加熱源１１によって加熱された多数の処理品Ｗがコンベア１２によって搬送される。熱処理炉１０の搬送方向終端側の底面には、シュート部３０が設けられる。多数の処理品Ｗは図２に示すように、多数が纏めてシュート部３０を通して回転ドラム４０内に投入される。

液槽２０は、熱処理炉１０の下方に配置され、冷却液を貯留する。冷却液としては水や油が使用され、処理品の大きさ、形状、焼入温度等の条件によって適宜選択される。

シュート部３０は筒状を呈し、熱処理炉１０から排出される多数の処理品Ｗを液槽２０内へ落下させるように構成される。シュート部３０の出口部は４５°程度の角度で傾斜している。この傾斜によって、後述する回転ドラム４０内に滑らかに多数の処理品Ｗを投入することが出来る。

図３は回転ドラムの詳細を示す断面図である。回転ドラム４０は、その軸方向が略水平となるように液槽２０内に回転自在に支持されている。回転ドラム４０の両端面は開放されており、一方の端面（図では、左端面。）に開口する受入口４０Ａに、シュート部３０の出口部が挿入されている。回転ドラム４０の他方の端面（図では、右端面。シュート部３０に接続される側の端面と反対側に位置する端面。）には、排出口４０Ｂが開口する。

回転ドラム４０の内周面には、スパイラル状に搬送スクリュー４１が一体に形成されている。回転ドラム４０が回転すると搬送スクリュー４１も共に回転し、回転ドラム４０内に収容された多数の処理品Ｗが、受入口４０Ａ側から排出口４０Ｂ側（図３の矢印Ｒ１の方向。）へ搬送される。

この搬送中、多数が集まって塊となった処理品Ｗは重力によって回転ドラム４０の底部近傍に存在するが、回転ドラム４０の回転速度は十分に遅く設定されているので、静摩擦が優勢となる角度範囲では、処理品Ｗは回転ドラム４０の回転に伴って上昇し、やがて重力によって動摩擦が優勢になると回転ドラム４０の内周面に沿って滑り落ちる。これによって、多数の処理品Ｗの塊は揺動されてほぐされ、小分けされる。なお、回転ドラム４０の内周面の断面形状は、円形に限らない。例えば、多角形を採用すれば、円形の場合に比べて多数の処理品Ｗをより効果的にほぐすことが可能となる。

図４は、回転ドラム４０の支持構造を、軸方向に直交する断面で示す図である。図２、図３には図示を省略したが、回転ドラム４０の上下には、後述する支持ローラ４３を支持するための構造体４２が堅牢に築かれている。構造体４２は、回転ドラム４０の周囲に配置される、４つが１組となった枢支片４２１を有する。各枢支片４２１には、支持ローラ４３が枢支される。支持ローラ４３の軸方向は、回転ドラム４０の軸方向に一致するように設定される。回転ドラム４０は、４つの支持ローラ４３の外周面における１箇所で接するように支持される。このような支持構造によって、回転ドラム４０は、液槽２０内で回転自在に支持される。

また、図４に示すように、回転ドラム４０の内周面には、複数の突部（タンブリングバー）４４がスパイラル状に周設される。複数の突部４４は、搬送スクリュー４１（図３参照。）のピッチ間に位置しており、搬送される多数の処理品Ｗをほぐす機能を有している。

次に、回転ドラム４０の駆動部の構造を説明する。図３に示すように、回転ドラム４０の外周における排出口４０Ｂ側の端部（図では、右端部。）には、リング状のスプロケット４５が装着されている。また、図２に示すように、液槽２０に貯留される冷却液の液面よりも上方に、駆動側のスプロケット４６が配置される。２つのスプロケット４５，４６の間に無端状のチェーン４７が張架される。駆動側スプロケット４６は駆動モータ４８によって回転駆動される。駆動側スプロケット４６の回転力は、チェーン４７を介して回転ドラム４０に取付けられたスプロケット４５に伝達され、回転ドラム４０を回転させる。

駆動モータ４８は、インバータ制御部４９によって、多数の処理品Ｗの投入量に応じて回転数を任意に変更可能に構成される。例えば、多数の処理品Ｗの投入量が少ない場合は、多数の処理品Ｗが塊になりにくいので、回転ドラム４０をそれほどゆっくり回転させる必要がない。この場合は、駆動モータ４８の回転数を増大させて搬送速度を上昇させることで、焼入れ処理のタクトタイムの短縮を優先することが出来る。

次に、回転ドラム４０内の冷却液を冷却する冷却手段の構造を説明する。図３に示すように、回転ドラム４０の内部には、排出口４０Ｂの外側から噴出管７０が軸方向に挿入された状態で固定されている。噴出管７０は、その軸方向が回転ドラム４０の軸方向と平行に配設される。好ましくは、噴出管７０の軸と回転ドラム４０の軸とは一致していることが良い。噴出管７０は、回転ドラム４０の外側に張り出す延長部の一端に流入口７０１が形成され、回転ドラム４０の内部に挿入された胴体部の周囲に複数の噴出孔７０２が周設された構造である。噴出管７０の胴体部は回転ドラム４０の軸方向の略全範囲に延在している。複数の噴出孔７０２は、冷却液を径方向に噴出させる。噴出管７０の延長部と胴体部とはパッキンなどのシール部材を介して連結されている。

噴出管７０の流入口７０１には、冷却液を噴出管７０に供給する給液手段が接続される。本実施形態では、給液手段は、ポンプ７１（循環手段の一例。）およびクーラ７２（冷却手段の一例。）を有する。液槽２０と噴出管７０との間は配管で接続されて循環経路が形成される。ポンプ７１およびクーラ７２は循環経路における液槽２０外に配置される部分に配設される。クーラ７２は循環経路におけるポンプ７１の下流側であって、ポンプ７１と液槽２０とを繋ぐ配管の途中に設けられる。液槽２０内の冷却液はポンプ７１の動作によって前記循環経路に吸引され、クーラ７２で冷却されて噴出管７０に供給される。なお、給液手段は上記の構成に限られるものではなく、液槽２０とは別の場所に冷却用として貯留された冷却液を噴出管７０に供給するものでも良い。

上記給液手段の動作によって、噴出管７０の噴出孔７０２からは、回転ドラム４０の中心から径方向に冷却液が噴出される（図３の矢印Ｒ２参照。）。回転ドラム４０の内部の冷却液は、加熱された多数の処理品Ｗの焼入によって昇温するが、噴出管７０から噴出される新たな冷却液により冷却されるため、温度上昇を抑えて焼入に適した温度に維持することが可能となる。噴出管７０は回転ドラム４０の軸方向と一致して設けられ、噴出管７０の孔から冷却液が径方向に噴出されるので、回転ドラム４０内を軸方向に搬送される多数の処理品Ｗに対して効率良く冷却液を供給できる。特に、本実施形態のように、噴出管７０の軸を回転ドラム４０の軸に一致させた場合には、冷却液をより効率良く供給できることになる。しかも、噴出管７０の胴体部は回転ドラム４０の軸方向の略全範囲にわたって存在するので、回転ドラム４０内のすべての処理品Ｗに対して直接に噴出管７０より冷却液を供給することができる。

また、本実施形態の給液手段によると、液槽２０に貯留された所定量の冷却液を循環して再利用するので、追加の冷却液が不要であり、ランニングコストの削減が図られる。

回転ドラム４０の排出口４０Ｂから小分けされて排出される多数の処理品Ｗは、コンベア５０上に落下し、コンベア５０によって液槽２０から搬出される。その後、処理品Ｗは次工程へ送られ、焼戻しなどの後処理が実施されることになる。

以上説明したように、本発明によると、処理品である多数の小粒製品を回転ドラム内に収容して、冷却液を貯留する液槽２０内で回転させることで、処理品の塊が冷却液中でほぐされて小分けされる。これにより、焼入不良の発生が防止される。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、この発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｗ…処理品
１…焼入装置
１０…熱処理炉
１１…加熱源
１２…コンベア
２０…液槽
３０…シュート部
４０…回転ドラム
４０Ａ…受入口
４０Ｂ…排出口
４１…搬送スクリュー
４２…構造体
４３…支持ローラ
４４…突部
４５，４６…スプロケット
４７…チェーン
４８…駆動モータ
４９…インバータ制御部
５０…コンベア
７０…噴出管
７１…ポンプ
７２…クーラ
４２１…枢支片
７０１…流入口
７０２…噴出孔

Claims

熱処理炉から排出される多数の処理品を冷却液に浸漬させて焼入れを行うための焼入装置であって、
前記熱処理炉の下方に配置され、前記冷却液を貯留する液槽と、
前記熱処理炉から排出される前記処理品を前記液槽内へ落下させるシュート部と、
軸方向が略水平となるように前記液槽内に配設された回転ドラムであって、その内周面に一体に形成されたスパイラル状の搬送スクリューと、前記軸方向における一方の端にて前記シュート部から前記多数の処理品が投入される受入口と、前記軸方向における他方の端にて前記多数の処理品を前記液槽内へ排出する排出口とを有し、軸周りに回転することにより、前記受入口から投入された前記多数の処理品を、揺動させつつ、前記受入口から前記排出口へ搬送する、回転ドラムと、
前記回転ドラムの内部に挿入されると共に、前記回転ドラムと軸が一致するように配設された噴出管であって、軸方向に対する径方向に前記冷却液を噴出させる複数の孔を有する噴出管と、
前記冷却液を前記噴出管に供給する給液装置と、
を備え、
前記孔は、前記搬送スクリューの隣接するスクリューに囲まれた１つのピッチの範囲内において、前記噴出管の軸方向に複数設けられると共に、前記噴出管の周方向にも複数設けられている、
焼入装置。
前記噴出管は、前記回転ドラム内に配設される部分が前記回転ドラムの軸方向の略全範囲にわたって設けられる、請求項１に記載の焼入装置。
前記シュート部の出口部は斜めに前記回転ドラム内に挿入されている、請求項１または２に記載の焼入装置。
前記給液装置は、
前記液槽外に設けられ、前記液槽から前記冷却液を送出し、前記液槽との間で循環させる循環手段と、
前記循環手段と前記液槽との間に設けられ、前記循環手段により前記液槽から送出された前記冷却液を冷却する冷却手段と、
を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の焼入装置。