JP6641117B2 - Cooling device, heat treatment device, heat treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、環状部を有するワークの熱処理に用いられる冷却装置及び熱処理装置、並びに環状部を有するワークの熱処理方法に関する。 The present invention relates to a cooling device and a heat treatment apparatus used for heat treatment of a work having an annular portion, and a heat treatment method for a work having an annular portion.
特許文献1に記載された冷却装置は、環状(筒状)ワークを支持する支持部と、環状ワークの内側に配置されるジャケット部と、支持部及びジャケット部を環状ワークの中心軸まわりに一体に回転させる回転手段とを備え、ジャケット部の外周面には、冷却液の噴射口が周方向及び中心軸方向に間隔をあけて複数設けられている。
The cooling device described in
回転手段によって支持部及びジャケット部並びに支持部に支持された環状ワークが回転されながら、環状ワークの外周を囲む誘導加熱コイルによって環状ワークの外周面が誘導加熱される。併せて、ジャケット部の各噴射口から冷却液が噴射され、環状ワークの内周面が冷却される。これにより、環状ワークのズブ焼入、即ち周壁の肉厚全体に焼きが入ることが防止される。 The outer peripheral surface of the annular work is induction-heated by the induction heating coil surrounding the outer periphery of the annular work while the support section, the jacket section, and the annular work supported by the support section are rotated by the rotating means. At the same time, a cooling liquid is injected from each injection port of the jacket portion to cool the inner peripheral surface of the annular work. This prevents sub-hardening of the annular work, that is, hardening of the entire thickness of the peripheral wall.
特許文献1に記載された冷却装置では、ジャケット部と環状ワークとが一体に回転され、ジャケット部の外周面に設けられた各噴射口から噴射される冷却液は、環状ワークの内周面の同じ箇所にかかることになる。このため、環状ワークの内周面において冷却ムラが生じ、冷却ムラに起因して割れや歪が発生する虞がある。
In the cooling device described in
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、ワークの環状部に対する熱処理において、環状部の内周面を均一に冷却して熱処理品質を高めることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to improve the heat treatment quality by uniformly cooling the inner peripheral surface of the annular portion in the heat treatment of the annular portion of the work.
本発明の一態様の冷却装置は、環状部を有するワークを支持する支持部と、前記ワークの前記環状部の内側に配置され、前記環状部の内周面に冷却液をかけるジャケット部と、前記ワークの前記環状部と同軸の回転軸まわりに前記支持部及び前記ジャケット部を一体に回転可能に支持する回転軸部と、を備え、前記ワークの前記環状部の内周面に対向する前記ジャケット部の外周面に、前記冷却液を噴射するスリットが全周に亘って連続して設けられており、前記ジャケット部は、前記スリットと全周に亘って連通する環状の液溜め部をさらに有する。 A cooling device according to one embodiment of the present invention includes a support portion that supports a work having an annular portion, a jacket portion that is disposed inside the annular portion of the work, and that applies a coolant to an inner peripheral surface of the annular portion, A rotating shaft portion that supports the support portion and the jacket portion so as to be integrally rotatable around a rotation axis that is coaxial with the annular portion of the work, wherein the work portion faces the inner peripheral surface of the annular portion of the work. On the outer peripheral surface of the jacket portion, a slit for injecting the cooling liquid is provided continuously over the entire circumference, and the jacket portion further includes an annular liquid reservoir communicating with the slit over the entire circumference. Have .
また、本発明の一態様の熱処理装置は、前記冷却装置を含んで前記ワークを保持し、前記ワーク及び前記冷却装置の前記ジャケット部を一体に回転させる回転駆動部と、前記ワークの前記環状部の外周を囲む誘導加熱コイルと、を備え、前記回転駆動部によって前記ワークと前記冷却装置の前記ジャケット部とを回転させながら、前記誘導加熱コイルによって前記ワークの前記環状部の外周面を誘導加熱し、且つ前記ジャケット部の前記スリットから冷却液を噴射して前記環状部の内周面を冷却する。 In addition, the heat treatment apparatus according to one aspect of the present invention includes a rotation driving unit that holds the work including the cooling device, and integrally rotates the work and the jacket portion of the cooling device, and the annular portion of the work. An induction heating coil surrounding the outer periphery of the work, and the induction heating coil induction-heats the outer peripheral surface of the annular portion of the work while the work and the jacket of the cooling device are rotated by the rotation drive unit. The cooling liquid is sprayed from the slit of the jacket portion to cool the inner peripheral surface of the annular portion.
また、本発明の一態様の熱処理方法は、ワークの環状部の内側に、外周面に全周に亘って連続するスリットが設けられ且つ前記スリットと全周に亘って連通する環状の液溜め部を有する冷却ジャケットを配置し、前記ワーク及び前記冷却ジャケットを、前記ワークの前記環状部の中心軸まわりに一体に回転させながら、前記環状部の外周面を誘導加熱し、且つ前記冷却ジャケットの前記スリットから冷却液を噴射して前記環状部の内周面を冷却する。 Further, in the heat treatment method according to one aspect of the present invention, in the annular portion of the work, an annular liquid reservoir may be provided in which an outer peripheral surface is provided with a slit that is continuous over the entire circumference and communicates with the slit over the entire circumference. Disposing a cooling jacket having an outer peripheral surface of the annular portion while rotating the work and the cooling jacket integrally around a central axis of the annular portion of the work; and Cooling liquid is injected from the slit to cool the inner peripheral surface of the annular portion.
本発明によれば、ワークの環状部に対する熱処理において、環状部の内周面を均一に冷却して熱処理品質を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the heat treatment with respect to the annular part of a workpiece | work, the inner peripheral surface of an annular part can be cooled uniformly and heat treatment quality can be improved.
図1及び図2は、本発明の実施形態を説明するための、冷却装置及び熱処理装置の一例を示す。 1 and 2 show an example of a cooling device and a heat treatment device for explaining an embodiment of the present invention.
熱処理装置1は、環状部3を有するワーク2を環状部3の中心軸まわりに回転させながら、環状部3の外周面を誘導加熱し、且つ環状部3の内周面を冷却して環状部3の内周面の過度の温度上昇を抑制するものであり、例えば焼入処理では環状部3のズブ焼入を防止する。
The
ワーク2は、図示の例では、複数のギア歯4が環状部3の外周面に設けられた歯車であり、環状部3は略円形状の基板部5の片面側で基板部5の外周縁に立設されている。また、基板部5の中央部には軸孔6が穿設されている。
In the illustrated example, the work 2 is a gear in which a plurality of
熱処理装置1は、環状部3の中心軸まわりにワーク2を回転させる回転駆動部10と、環状部3の内周面に冷却液をかけて環状部3の内周面を冷却する冷却装置11と、冷却装置11に冷却液を供給するポンプ装置12と、環状部3の外周面を誘導加熱する誘導加熱コイル13と、誘導加熱コイル13に高周波の電力を供給する図示しない電源装置と、を備える。
The
冷却装置11は、ワーク2を支持する支持部20と、ワーク2の環状部3の内側に配置されるジャケット部21と、鉛直な回転軸Aまわりに支持部20及びジャケット部21を一体に回転可能に支持する回転軸部22と、を有する。
The
回転軸部22は、回転軸A上に配置されたシャフト30と、ハウジング31とを含み、シャフト30が挿通されるハウジング31の軸孔32の両端部には、シャフト30を回転可能に支持するベアリング33がそれぞれ取り付けられている。
The rotating
シャフト30には、回転軸Aに沿って上側端部からハウジング31の軸孔32に収容されている中間部まで延びる縦孔35、及び縦孔35と交差する複数の横孔36が設けられており、横孔36は軸孔32の中でシャフト30の外周面にそれぞれ開口している。軸孔32は一対のベアリング33によって密封されており、ハウジング31には、密封された軸孔32に連通する給液口37が設けられている。
The
ポンプ装置12から供給される冷却液は、給液口37から軸孔32に流入し、そして、横孔36及び縦孔35によって構成される流路34を通ってジャケット部21に導かれる。
The cooling liquid supplied from the
ジャケット部21は、ジャケット本体40と、アタッチメント41とで構成されている。
The
ジャケット本体40は、略円柱状に形成された基部42と、基部42の一方の端部の外周縁から外径側に略円形状に広がるフランジ部43を有する。アタッチメント41は、略円板状に形成された底壁部44と、底壁部44の片面側で底壁部44の外周縁に立設された略円筒状の周壁部45とを有する。
The
アタッチメント41の底壁部44がシャフト30の上側端部に固定され、アタッチメント41はシャフト30に固定されている。そして、ジャケット本体40の基部42がアタッチメント41の底壁部44及び周壁部45によって囲われる凹部に嵌り込み、ジャケット本体40はアタッチメント41に固定されている。
The
ジャケット本体40がアタッチメント41に固定された状態で、ジャケット本体40のフランジ部43は、アタッチメント41の周壁部45の突端に隙間をあけて重なり、フランジ部43と周壁部45の突端との間の隙間によって、ジャケット部21の外周面の全周に亘って連続するスリット46が形成される。
In a state where the
ジャケット本体40及びアタッチメント41には、シャフト30の上側端部に開口する回転軸部22の流路34とスリット46とを接続する流路が設けられており、流路34を経てジャケット部21に導かれた冷却液はスリット46から噴射される。流路34とスリット46とを接続する流路については後述する。
The
支持部20は、図示の例ではジャケット本体40によって構成されている。ジャケット本体40はワーク2の環状部3の内側に配置され、ジャケット本体40の上面にワーク2の基板部5が載置される。ジャケット本体40の上面中央部には、基板部5の軸孔6に嵌合する凸部47が形成されており、凸部47が軸孔6に嵌り込むことによって、ワーク2はジャケット本体40を回転可能に支持するシャフト30と同軸に配置される。
The
ワーク2を回転させる回転駆動部10は、上記のとおりワーク2を支持する冷却装置11を含み、図示の例では昇降シャフト50と、モータ51とをさらに含む。
The
昇降シャフト50は、ジャケット本体40の上面に載置されたワーク2の基板部5をジャケット本体40との間に挟み込んでワーク2を保持する。
The elevating
モータ51は、図示の例では冷却装置11のシャフト30を回転駆動する。シャフト30に固定されたジャケット本体40及び昇降シャフト50によって保持されたワーク2は、シャフト30の回転に伴いシャフト30と同軸の環状部3の中心軸まわりに回転される。そして、ジャケット本体40及びジャケット本体40が固定されたアタッチメント41もまた、ワーク2と一体に、環状部3の中心軸まわりに回転される。なお、モータ51によって昇降シャフト50を回転駆動するようにしてもよい。
The
誘導加熱コイル13は、略円環状に形成されており、ジャケット本体40及び昇降シャフト50によって保持されたワーク2の環状部3の外周を囲んで配置される。
The
以上の熱処理装置1の構成において、まず、昇降シャフト50及びジャケット本体40によってワーク2を保持し、ワーク2を環状部3の中心軸まわりに回転させる。そしてワーク2を回転させながら、電源装置から誘導加熱コイル13に高周波の電力を供給して環状部3の外周面を誘導加熱し、且つポンプ装置12から冷却装置11に冷却液を供給し、ジャケット部21のスリット46から冷却液を噴射して環状部3の内周面を冷却する。これにより、環状部3の内周面側の過度の温度上昇を抑制し、焼入処理においては環状部3のズブ焼入を防止して、環状部3の外周面側の表層部のみ(図示の例では、複数のギア歯4のみ)に硬化層を形成することができる。
In the configuration of the
そして、冷却液を噴射するスリット46が、ワーク2の環状部3の内周面に対向するジャケット部21の外周面の全周に亘って連続して設けられていることにより、ジャケット部21がワーク2と一体に回転されていても、冷却液が環状部3の内周面に全周に亘ってかかる。これにより、環状部3の内周面を均一に冷却でき、冷却ムラに起因する割れや歪の発生を抑制してワーク2の熱処理品質を高めることができる。
Since the
次に、冷却装置11において冷却液をスリット46に導くジャケット部21の流路について説明する。
Next, the flow path of the
上記のとおり、ポンプ装置12から供給される冷却液は、回転軸部22の給液口37から軸孔32に流入し、そして、横孔36及び縦孔35によって構成される流路34を通ってジャケット部21に導かれる。
As described above, the coolant supplied from the
回転軸部22の流路34はシャフト30の上側端部に開口しており、シャフト30の上側端部に固定されたアタッチメント41には、回転軸Aに沿って底壁部44を貫通して流路34に接続される貫通孔60が設けられている。
The
アタッチメント41に固定されたジャケット本体40には、アタッチメント41の底壁部44に接する底面から回転軸Aに沿って延び、貫通孔60に接続される縦孔61と、縦孔61からジャケット本体40の基部42の外周面に達する複数の分岐流路62とが設けられている。複数の分岐流路62は、縦孔61を中心にして略等しい角度をあけて放射状に設けられおり、図2に示す例では略60度おきに六本の分岐流路62が設けられている。
The
そして、アタッチメント41の周壁部45の内周は、底壁部44からジャケット本体40の基部42の外周面における分岐流路62の開口位置までの下側部分に対して、分岐流路62の開口位置から周壁部45の突端までの上側部分が相対的に大径に形成されている。基部42は周壁部45の小径な下側部分に嵌合し、基部42と周壁部45の大径な上側部分との間には、環状の空間として構成され、スリット46と全周に亘って連通する液溜め部63が設けられている。
The inner periphery of the
冷却液は、回転軸部22の流路34から貫通孔60及び縦孔61を介して分岐流路62に流入し、各分岐流路62を通って液溜め部63に送られ、液溜め部63に一旦溜められてスリット46から噴射される。
The cooling liquid flows from the
スリット46と全周に亘って連通する液溜め部63に冷却液を一旦溜めることにより、スリット46における冷却液の圧力を均一化でき、環状部3の内周面をより均一に冷却することが可能となる。
By temporarily storing the cooling liquid in the
さらに、流路34から放射状に延びる複数の分岐流路62を通して冷却液を液溜め部63に送ることにより、液溜め部63の各部に冷却液を偏りなく供給できる。これにより、スリット46における冷却液の圧力をさらに均一化でき、環状部3の内周面を一層均一に冷却することが可能となる。
Further, by sending the coolant to the
好ましくは、図示の例のように、分岐流路62とスリット46とが回転軸A上において異なる位置に設けられ、分岐流路62の開口は周壁部45の内周面に対向して配置される。これにより、冷却液が液溜め部63にてより確実に分散され、スリット46における冷却液の圧力をさらに均一化でき、環状部3の内周面を一層均一に冷却することが可能となる。
Preferably, as in the illustrated example, the
1 熱処理装置
2 ワーク
3 環状部
10 回転駆動部
11 冷却装置
12 ポンプ装置
13 誘導加熱コイル
20 支持部
21 ジャケット部
22 回転軸部
30 シャフト
34 流路
46 スリット
62 分岐流路
63 液溜め部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ワークの前記環状部の内側に配置され、前記環状部の内周面に冷却液をかけるジャケット部と、
前記ワークの前記環状部と同軸の回転軸まわりに前記支持部及び前記ジャケット部を一体に回転可能に支持する回転軸部と、
を備え、
前記ワークの前記環状部の内周面に対向する前記ジャケット部の外周面に、前記冷却液を噴射するスリットが全周に亘って連続して設けられており、
前記ジャケット部は、前記スリットと全周に亘って連通する環状の液溜め部をさらに有する冷却装置。 A support portion for supporting a work having an annular portion,
A jacket portion that is disposed inside the annular portion of the work and that applies a coolant to an inner peripheral surface of the annular portion;
A rotation shaft portion that supports the support portion and the jacket portion integrally and rotatably around a rotation axis that is coaxial with the annular portion of the work,
With
On the outer peripheral surface of the jacket portion facing the inner peripheral surface of the annular portion of the work, a slit for injecting the cooling liquid is provided continuously over the entire circumference ,
The cooling device, wherein the jacket further includes an annular liquid reservoir communicating with the slit over the entire circumference.
前記回転軸部は、前記回転軸に沿って前記冷却液を前記ジャケット部に導く流路を有し、
前記ジャケット部は、前記流路から放射状に延び、前記流路と前記液溜め部とを接続する複数の分岐流路をさらに有する冷却装置。 The cooling device according to claim 1 ,
The rotating shaft portion has a flow path that guides the coolant to the jacket portion along the rotating shaft,
The cooling device, wherein the jacket portion radially extends from the flow channel and further includes a plurality of branch flow channels connecting the flow channel and the liquid reservoir.
前記複数の分岐流路と前記スリットとは前記回転軸上において異なる位置に配置されている冷却装置。 The cooling device according to claim 2 , wherein
The cooling device, wherein the plurality of branch channels and the slit are arranged at different positions on the rotation axis.
前記ワークの前記環状部の外周を囲む誘導加熱コイルと、
を備え、
前記回転駆動部によって前記ワークと前記冷却装置の前記ジャケット部とを回転させながら、前記誘導加熱コイルによって前記ワークの前記環状部の外周面を誘導加熱し、且つ前記ジャケット部の前記スリットから冷却液を噴射して前記環状部の内周面を冷却する熱処理装置。 A rotation driving unit that holds the work including the cooling device according to any one of claims 1 to 3 , and integrally rotates the jacket of the work and the cooling device,
An induction heating coil surrounding the outer periphery of the annular portion of the work,
With
While rotating the work and the jacket of the cooling device by the rotation drive unit, the induction heating coil heats the outer peripheral surface of the annular portion of the work by induction heating, and the cooling liquid flows through the slit of the jacket. A heat treatment apparatus for injecting water to cool an inner peripheral surface of the annular portion.
前記ワーク及び前記冷却ジャケットを、前記ワークの前記環状部の中心軸まわりに一体に回転させながら、前記環状部の外周面を誘導加熱し、且つ前記冷却ジャケットの前記スリットから冷却液を噴射して前記環状部の内周面を冷却する熱処理方法。 On the inner side of the annular portion of the work, a cooling jacket having an annular liquid reservoir portion provided with a slit continuous over the entire outer circumference on the outer peripheral surface and communicating with the slit over the entire circumference is arranged.
While the work and the cooling jacket are integrally rotated around the central axis of the annular portion of the work, the outer peripheral surface of the annular portion is induction-heated, and a coolant is injected from the slit of the cooling jacket. A heat treatment method for cooling an inner peripheral surface of the annular portion.
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