JP7284437B2

JP7284437B2 - 移動焼入れ装置

Info

Publication number: JP7284437B2
Application number: JP2022049100A
Authority: JP
Inventors: 明仁山根; 利行秦; 千尋小塚
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-05-31
Anticipated expiration: 2039-02-18
Also published as: JP2022075967A; JP7092185B2; EP3778932A1; JPWO2019187765A1; EP3778932A4; WO2019187765A1; EP3778932B1

Description

本発明は、移動焼入れ装置に関する。
本願は、２０１８年３月２６日に、日本国に出願された特願２０１８－０５８８０７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、ボールねじ軸等の軸状体に移動焼入れを行う移動焼入れ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の移動焼入れ装置では、上下方向に沿うように配置されたボールねじ軸（軸状体）に対して、加熱装置及び冷却装置（冷却部）が上下方向に沿って移動できる。
加熱装置は、高周波加熱コイルと、高周波加熱コイルを収容する加熱ハウジングと、を備えている。加熱装置では、加熱ハウジング内に窒素ガス等を充満させて無酸素状態に保った状態で、高周波加熱コイルにより軸状体が加熱処理される。

冷却装置は、加熱ハウジングの下方に配置されている。冷却装置は、一対の冷却液供給室と、一対の冷却液供給管路と、冷却液貯留室と、を備えている。各冷却液供給室は、Ｃ形形状である。一対の冷却液供給室内に、軸状体が挿入されている。各冷却液供給室の内周には、噴射孔が軸状体に向けて複数形成されている。
冷却液供給管路は、冷却液供給室にそれぞれ接続されている。一対の冷却液供給室の下端には、冷却液貯留室の下端を閉塞するように、排出制御板が取付けられている。排出制御板には、ボールねじ軸を挿入する挿入穴が設けられている。挿入穴とボールねじ軸の外表面との間には、環状隙間が形成される。

このように構成された冷却装置では、一対の冷却液供給管路により一対の冷却液供給室に供給された冷却液が、各冷却液供給室の噴射孔より冷却液貯留室に供給される。供給された冷却液はボールねじ軸を冷却し、環状隙間から排出される。

日本国特開２００８－２４０１０１号公報

特許文献１の移動焼入れ装置を用いて、本体部と、本体部の軸線方向の一部に設けられ本体部よりも外径が大きい大径部と、を備える軸状体を移動焼入れする場合を考える。この場合、本体部の外径と大径部の外径との違いにより環状隙間の大きさが変化する。このため、環状隙間から排出される冷却液の流量が変化し、ボールねじ軸を安定して冷却できないという問題がある。
そこで、上下方向に貫通する貫通孔が形成された冷却環（冷却部）を移動焼入れ装置に備え、この冷却環を用いて軸状体を冷却することが検討されている。この移動焼入れ装置では、冷却環内に軸状体が挿入される。貫通孔の内周面に形成された噴射孔から冷却液を軸状体に噴射することにより、軸状体が冷却される。

しかしながら、この移動焼入れ装置では、冷却液が本体部から大径部に向かって流れると、冷却液が大径部上を流れて軸状体の径方向外側に飛散するという問題がある。飛散した冷却液は、大径部の下方に配置された本体部を冷却できない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、本体部よりも外径の大きい大径部を備える軸状体を効率的に冷却できる移動焼入れ装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の態様を提案している。

（１）本発明の一態様に係る移動焼入れ装置は、本体部と、前記本体部の軸線方向の一部に設けられ前記本体部よりも外径が大きい大径部と、を備え、前記軸線が上下方向に沿うように配置される軸状体に、移動焼入れを行う装置であって、前記軸状体を加熱する加熱部と；上下方向に貫通して前記軸状体が挿通される貫通孔、及び、前記貫通孔の内周面に形成されて冷却液を噴射する噴射孔を有する冷却部と；上端の内径よりも下端の内径の方が小さく、少なくとも一部が前記冷却部よりも下方に配置されて前記軸状体が挿通される案内筒と；を備え、前記案内筒として、前記軸状体の径方向外側に飛散した前記冷却液の一部が内周面に当たり、前記冷却液が前記軸状体を再び冷却するように配置された第１案内筒と、少なくとも一部が前記第１案内筒よりも下方に配置可能であり、前記第１案内筒よりも下方に流れ出た前記冷却液が内周面に当たり、前記冷却液が前記軸状体を再び冷却するように配置された第２案内筒と、を備える。

（２）上記（１）に記載の移動焼入れ装置において、前記第１案内筒が固定された第１支持筒と；前記第２案内筒が固定され、前記第１支持筒内に少なくとも一部が挿入可能な第２支持筒と；前記第１支持筒に設けられた係止部と；前記第２支持筒に設けられ、前記係止部が下方から係止する被係止部と；を備えてもよい。

（付記項）
（ａ）本発明の一態様に係る移動焼入れ装置は、本体部と、前記本体部の軸線方向の一部に設けられ前記本体部よりも外径が大きい大径部と、を備え、前記軸線が上下方向に沿うように配置される軸状体に、移動焼入れを行う装置であって、前記軸状体を加熱する加熱部と；上下方向に貫通して前記軸状体が挿通される貫通孔、及び、前記貫通孔の内周面に形成されて冷却液を噴射する噴射孔を有する冷却部と；上端の内径よりも下端の内径の方が小さく、少なくとも一部が前記冷却部よりも下方に配置されて前記軸状体が挿通される案内筒と；を備える。

この態様によれば、軸状体は、加熱部により加熱された後で、冷却部により冷却される。冷却部の噴射孔から噴射され、軸状体を冷却して径方向外側に飛散した冷却液の一部は、案内筒の内周面に当たる。案内筒は、上端の内径よりも下端の内径の方が小さく形成されているため、重力の作用を受けて案内筒内で下方に向かって流れ落ちる冷却液は、案内筒の内周面に沿って軸状体に近づくように流れる。軸状体に近づくように流れた冷却液の一部は、軸状体を再び冷却する。従って、大径部を備える軸状体を効率的に冷却することができる。

（ｂ）上記（ａ）に記載の移動焼入れ装置において、前記案内筒の内径は、上方から下方に向かうに従い漸次小さくなってもよい。
この場合、案内筒の内周面に当たった冷却液を、軸状体に近づくようにより確実に流すことができる。

（ｃ）上記（ａ）または（ｂ）に記載の移動焼入れ装置において、以下のようにしてもよい：前記案内筒が、前記貫通孔の下端を囲うように配置され；前記案内筒の上端が、前記貫通孔の下端と同じ高さ位置か、または、前記貫通孔の下端よりも上方に配置されている。
この場合、冷却部の貫通孔から軸状体に吐出され、そして下方に向かって流れ落ちる冷却液を、案内筒の内周面に対してより確実に当て、この冷却液を用いて軸状体を再び冷却することができる。

（ｄ）上記（ａ）～（ｃ）の何れか１項に記載の移動焼入れ装置において、前記案内筒として、第１案内筒と、少なくとも一部が前記第１案内筒よりも下方に配置可能な第２案内筒と、を備えてもよい。
この場合、第１案内筒よりも下方に流れ出た冷却液を第２案内筒の内周面に当て、第２案内筒の内周面に沿って流れて軸状体に近づく冷却液を用いて軸状体を再び冷却することができる。

（ｅ）上記（ｄ）に記載の移動焼入れ装置において、前記第１案内筒が固定された第１支持筒と；前記第２案内筒が固定され、前記第１支持筒内に少なくとも一部が挿入可能な第２支持筒と；前記第１支持筒に設けられた係止部と；前記第２支持筒に設けられ、前記係止部が下方から係止する被係止部と；を備えてもよい。
この場合、第１支持筒内に第２支持筒の少なくとも一部が挿入した状態から、第２支持筒に対して第１支持筒を上方に移動させる。第１支持筒に設けられた係止部が第２支持筒に設けられた被係止部に被係止部の下方から係止すると、第１支持筒及び第２支持筒が一体となって上方に移動する。
このように、第１案内筒が固定された第１支持筒及び第２案内筒が固定された第２支持筒を、第１支持筒を上方に移動させるだけで、第１支持筒内に第２支持筒の少なくとも一部が挿入された全体としての上下方向の長さが比較的短い状態から、係止部が被係止部に係止した全体としての上下方向の長さが比較的長い状態に、切り替えることができる。

上記態様の移動焼入れ装置によれば、大径部を備える軸状体を効率的に冷却することができる。

本発明の一実施形態の移動焼入れ装置の一部を破断して模式的に示す側面図である。同移動焼入れ装置の第１支持部を示す平面図であって、図１のＡ－Ａ矢視図である。同移動焼入れ装置の動作を説明する要部の縦断面図である。同移動焼入れ装置の動作を説明する要部の縦断面図である。同移動焼入れ装置の動作を説明する要部の縦断面図である。同移動焼入れ装置の変形例における要部の縦断面図である。本発明の一実施形態の他の変形例における要部を示す図であって、各支持部が伸び状態のときの縦断面図である。図７に示す変形例において各支持部が縮み状態のときの縦断面図である。本発明の一実施形態のさらに他の変形例における要部を示す図であって、各案内筒及び連結部材が伸び状態のときの斜視図である。本発明の一実施形態のさらに他の変形例における要部を示す図であって、各案内筒及び連結部材が伸び状態のときの縦断面図である。

以下、本発明に係る移動焼入れ装置の一実施形態を、図１から図１０を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の移動焼入れ装置１は、鉄道車両用の車軸等の軸状体１０１に、高周波電流を用いて移動焼入れを行うための装置である。
まず、軸状体１０１について説明する。軸状体１０１は、本体部１０２と、本体部１０２の軸線Ｃ方向の一部に設けられ本体部１０２よりも径（外径）が大きい大径部１０３，１０４，１０５，１０６と、を備えている。

本体部１０２、及び、４つの大径部１０３，１０４，１０５，１０６（以下、大径部１０３等とも言う）は、それぞれ円柱状に形成されている。本体部１０２及び大径部１０３等のそれぞれの中心軸は、共通軸と同軸に配置されている。この共通軸は、軸線Ｃと一致する。
大径部１０３等は、互いの外径がほぼ等しく形成されている。大径部１０３，１０４，１０５，１０６は、下方から上方に向かってこの順に、互いに離間した位置に配置されている。これら大径部１０３，１０４，１０５，１０６は、それぞれ、上方から下方に向かって末広がりに広がる円錐台形状の外周面を持つ上部ａと、上部ａの下に連なるとともに上方から下方に向かって外径が一定である円柱形状の外周面を持つ中央部ｂと、中央部ｂの下に連なるとともに上方から下方に向かって先細りに狭まる逆円錐台形状の外周面を持つ下部ｃとを有する。
軸状体１０１は、軸線Ｃが上下方向（鉛直方向）に沿うように配置されている。

なお、軸状体１０１が備える大径部１０３等の数は４つに限定されず、１つから３つでもよいし、５つ以上でもよい。大径部１０３等は、互いの外径が異なっていてもよい。
また、大径部１０３，１０４，１０５，１０６は、それぞれ、軸線Ｃを含む縦断面視での上部ａ及び下部ｃの形状が、直線形状となっている。しかし、上部ａ及び下部ｃの形状は、直線形状のみに限らず、凸型の湾曲形状または凹型の湾曲形状、もしくはこれらを組み合わせた曲線形状であってもよい。
軸状体１０１は、フェライト相である、炭素鋼、鉄（Ｆｅ）を９５重量％以上含有する低合金鋼等の導電性を有する材料で形成されている。

図１に示すように、移動焼入れ装置１は、支持部６と、加熱部１１と、冷却環（冷却部）１６と、第１支持部２１と、第２支持部３１と、第３支持部４１と、制御部６１と、を備えている。なお、以下の説明において、第１支持部２１、第２支持部３１、第３支持部４１のそれぞれを、単に、支持部２１，３１，４１と呼ぶ場合がある。
支持部６は、下方センター７と、上方センター８と、を備えている。下方センター７は、本体部１０２の下端部を本体部１０２の下方から支持している。上方センター８は、本体部１０２の上端部を本体部１０２の上方から支持している。下方センター７及び上方センター８は、軸線Ｃが上下方向に沿うように軸状体１０１を同軸に支持している。

加熱部１１は、コイル部材１２と、カーレントトランス１３と、を備えている。
コイル部材１２は、コイルの素線を螺旋状に巻いた環状に形成されている。コイル部材１２の内径は、軸状体１０１の最大外径よりも大きい。コイル部材１２の内部には、軸状体１０１が挿通される。
カーレントトランス１３は、コイル部材１２の各端部に電気的及び機械的に連結されている。カーレントトランス１３は、コイル部材１２に高周波電流を流す。

冷却環１６は、本実施形態では環状に形成されている。冷却環１６には、上下方向に貫通する、平面視で円形をなす貫通孔１７が形成されている。冷却環１６の貫通孔１７内には、軸状体１０１が同軸に挿通される。冷却環１６内には内部空間１６ａが形成されている。冷却環１６のうち、貫通孔１７をなす内周面には、複数の噴射孔１８が周方向に等角度間隔で互いに離間して形成されている。各噴射孔１８は、内部空間１６ａに連通している。冷却環１６は、コイル部材１２よりも下方に配置されている。
冷却環１６には、ポンプ１９が連結されている。ポンプ１９は、水等の冷却液Ｌを冷却環１６の内部空間１６ａ内に供給する。内部空間１６ａに供給された冷却液Ｌは、複数の噴射孔１８を通して軸状体１０１に向かって噴射され、軸状体１０１を冷却する。
なお、冷却環（冷却部）１６の形状は環状に限定されず、例えば、平面視で四角枠形状を有する直方体等でもよい。

図１及び図２に示すように、第１支持部２１は、第１案内筒（案内筒）２２と、第１支持筒２３と、第１係止部（係止部）２４と、を備えている。
第１案内筒２２は、軸線が上下方向に沿う円筒状に形成されている。第１案内筒２２の内径及び外径は、上方から下方に向かうに従い、それぞれ漸次小さくなる。第１案内筒２２の下端の内径は、軸状体１０１の最大外径よりも大きい。第１案内筒２２の外形は、いわゆる逆円錐台状である。すなわち、第１案内筒２２の内周面は、図１に示す縦断面視した場合、上方から下方に向かうに従って、軸状体１０１に近付く傾斜面をなしている。第１案内筒２２は、冷却環１６よりも下方に配置されている。第１案内筒２２内には、軸状体１０１が挿通される。
なお、第１案内筒２２は、上端の内径よりも下端の内径の方が小さく、かつ下方に向かうに従い内径が大きくならないように形成されていれば、形状は特に限定されない。すなわち、第１案内筒２２の内周面の縦断面視における形状が、本実施形態では直線形状となっているが、凸型の湾曲形状または凹型の湾曲形状であってもよい。または、上方から下方に向かう途中位置に段差等の不連続部分が有ってもよい。

第１支持筒２３は、軸線が上下方向に沿う円筒状に形成されている。第１支持筒２３の内径及び外径は、上下方向の位置によらずそれぞれ一定である。第１支持筒２３の内径は、第１案内筒２２の上端における外径よりも小さい。第１支持筒２３は、第１案内筒２２と同軸でかつ、第１案内筒２２の径方向外側（周囲）に配置されている。第１支持筒２３の上端部は、第１案内筒２２の上端部に固定されている。
第１係止部２４は、円筒状に形成され、第１支持筒２３の下端部に設けられている。第１係止部２４の内径及び外径は、上方から下方に向かうに従い、それぞれ漸次小さくなる。すなわち、第１係止部２４の内周面は、図１に示す縦断面視した場合、上方から下方に向かうに従って、軸線Ｃに近付く傾斜面をなしている。

第１支持部２１を構成する第１案内筒２２、第１支持筒２３、及び第１係止部２４は、ステンレス鋼や樹脂等で形成されている。
第１支持部２１は、冷却環１６よりも下方に配置されている。

図１に示すように、第２支持部３１は、第２案内筒（案内筒）３２と、第２支持筒３３と、第２係止部（係止部）３４と、第２被係止部（被係止部）３５と、を備えている。第２案内筒３２、第２支持筒３３、第２係止部３４は、第１支持部２１の第１案内筒２２、第１支持筒２３、第１係止部２４とそれぞれ同様に構成され、外径及び内径のみが異なる。
第２案内筒３２の上端における外径は、第１支持筒２３の内径よりも小さい。第２案内筒３２の上端における内径は、第１案内筒２２の下端における外径よりも大きい。
第２支持筒３３の外径は、第１係止部２４の下端における内径よりも小さい。第２支持筒３３の上端部は、第２案内筒３２の上端部に固定されている。第２支持筒３３の上端部は、第１支持筒２３内及び第１係止部２４内にそれぞれ挿入可能である。なお、第２支持筒３３全体が、第１支持筒２３内に挿入可能であるとしてもよい。

第２被係止部３５は、円環状に形成され、第２支持筒３３の上端部に設けられている。第２被係止部３５は、第２支持筒３３の上端位置で外周面から径方向外側に突出している。第２被係止部３５の外径は、第１支持筒２３の内径よりも小さく、第１係止部２４の下端における内径よりも大きい。第２被係止部３５は、上下方向において第１案内筒２２と第１係止部２４との間に配置されている。第２被係止部３５には、第１係止部２４が第２被係止部３５の下方から係止する。これにより、第１支持部２１と第２支持部３１とが連結される。

第３支持部４１は、第３案内筒（案内筒）４２と、第３支持筒４３と、第３被係止部（被係止部）４５と、を備えている。第３案内筒４２、第３支持筒４３、第３被係止部４５は、第２支持部３１の第２案内筒３２、第２支持筒３３、第２被係止部３５とそれぞれ同様に構成され、外径及び内径のみが異なる。

第３案内筒４２の上端における外径は、第２支持筒３３の内径よりも小さい。第３案内筒４２の上端における内径は、第２案内筒３２の下端における外径よりも大きい。
第３支持筒４３の外径は、第２係止部３４の下端における内径よりも小さい。第３支持筒４３の上端部は、第３案内筒４２の上端部に固定されている。第３支持筒４３の上端部は、第２支持筒３３内及び第２係止部３４内にそれぞれ挿入可能である。
第３被係止部４５の外径は、第２支持筒３３の内径よりも小さく、第２係止部３４の下端における内径よりも大きい。第３被係止部４５は、上下方向において第２案内筒３２と第２係止部３４との間に配置されている。第３被係止部４５には、第２係止部３４が第３被係止部４５の下方から係止する。これにより、第２支持部３１と第３支持部４１とが連結される。

なお、本実施形態では、移動焼入れ装置１が３つの支持部２１，３１，４１を備えるが、移動焼入れ装置が備える支持部の数に特に制限はなく、１つ又は２つでもよいし、４つ以上でもよい。移動焼入れ装置が１つの支持部を備える場合等には、支持部は第１案内筒２２のみで構成されてもよい。
移動焼入れ装置１が備える支持部２１，３１，４１（案内筒２２，３２，４２）の数は、軸状体１０１の大径部１０３，１０４，１０５，１０６の数に等しくてもよいし、多くてもよいし、少なくてもよい。案内筒２２，３２，４２の合計の上下方向の長さが長い方が、より上下方向に広範囲にわたって飛散する冷却液Ｌを確実に捉えて、この冷却液Ｌを再び軸状体１０１に近づけることができるので、なお望ましい。

以上のように構成された支持部２１，３１，４１は、３つの支持部２１，３１，４１によるいわゆる３重の入れ子（テレスコピック）構造になっている。支持部２１，３１，４１は、図１に示すように支持部２１，３１，４１全体としての上下方向の長さが比較的短い縮み状態Ｐ１と、図４に示すように支持部２１，３１，４１全体としての上下方向の長さが比較的長い伸び状態Ｐ２と、に切り替えることができる。支持部２１，３１，４１は、下方に向かうに従い、漸次、外径が小さくなる。
図１に示す縮み状態Ｐ１では、第１案内筒２２と第２案内筒３２とは、上下方向で互いに一部が重なっている。同様に、第２案内筒３２と第３案内筒４２とは、上下方向で互いに一部が重なっている。

図１に示すように、加熱部１１、冷却環１６、ポンプ１９、及び第１支持部２１は、支え板５１に固定されている。支え板５１には、ピニオンギヤ５１ａが回転自在に固定されている。支え板５１には、ピニオンギヤ５１ａを回転駆動するモータ５２が取付けられている。
支え板５１は、図示されないガイドレールを介してラック５４に連結されている。支え板５１は、前記ガイドレールにより、ラック５４に対して相対的に上下方向に移動自在となっている。そして、ピニオンギヤ５１ａが、ラック５４の歯に対して噛合している。そのため、制御部６１がモータ５２を駆動させると、ピニオンギヤ５１ａが回転し、ラック５４に対して支え板５１が上方又は下方に移動する。

制御部６１は、図示しない演算回路とメモリを備えている。前記メモリには、前記演算回路を駆動するための制御プログラム等が記憶されている。
制御部６１は、カーレントトランス１３、ポンプ１９、及びモータ５２に接続され、これらを制御する。

次に、以上のように構成された移動焼入れ装置１の動作について説明する。
図１に示すように、予め、制御部６１はモータ５２を駆動して、加熱部１１のコイル部材１２が軸状体１０１の本体部１０２の下端部に対向するように配置する。このとき、支持部２１，３１，４１が縮み状態Ｐ１であるため、支持面７ａに第３支持部４１が接触した状態であっても、第１支持部２１を、コイル部材１２及び冷却環１６よりも下方の位置に配置することができる。この縮み状態Ｐ１では、支持部４１の案内筒４２の内周面上端が支持部３１の案内筒３２の外周面下端を支持し、支持部３１の案内筒３２の内周面上端が支持部２１の案内筒２２の外周面下端を支持する。これにより、支持部２１，３１，４１が同軸配置されてかつ上下方向の全長が最短となる。
制御部６１は、カーレントトランス１３を駆動してコイル部材１２に高周波電流を流す。制御部６１は、ポンプ１９を駆動して、冷却環１６の複数の噴射孔１８から冷却液Ｌを冷却環１６の内方に向かって噴射する。制御部６１は、モータ５２を駆動して、ラック５４に対して支え板５１を上方に移動させる。

コイル部材１２に高周波電流を流すことにより、本体部１０２の下端部に電磁誘導による電流が流れ、本体部１０２自身が持つ電気抵抗により本体部１０２の下端部が加熱される。加熱された本体部１０２の下端部は、オーステナイト相になる。コイル部材１２は、上方に移動しながら軸状体１０１を加熱する。
図３に示すように、コイル部材１２の下方に配置された冷却環１６が本体部１０２の下端部に対向する位置まで上昇する。冷却環１６から噴射する冷却液Ｌにより本体部１０２の下端部が冷却され、本体部１０２の下端部がマルテンサイト相になる。こうして、本体部１０２の下端部が移動焼入れ（ｔｒａｖｅｒｓｅｈａｒｄｅｎｉｎｇ）される。
本体部１０２の下端部を冷却した冷却液Ｌは、例えば本体部１０２の外面に沿って下方に向かって流れる。

コイル部材１２が上方に移動するとともに、第１支持部２１が上方に移動する。例えば、第１支持筒２３に設けられた第１係止部２４が第２支持筒３３に設けられた第２被係止部３５に第２被係止部３５の下方から係止すると、第１支持部２１及び第２支持部３１が一体となって上方に移動する。このとき、縮み状態Ｐ１に比べて、支持部２１，３１，４１全体としての上下方向の長さが伸びている。
第２案内筒３２は、その上部における重なり部分を除き、第１案内筒２２よりも下方に配置される。このように、第２案内筒３２の下端部（一部）のみが第１案内筒２２よりも下方に配置されてもよい。

図４に示すように、軸状体１０１における大径部１０３と大径部１０４との間に配置された本体部１０２に対向する位置まで、冷却環１６が上昇する。このとき、冷却環１６から本体部１０２に噴射された冷却液Ｌは、本体部１０２から大径部１０３に向かって流れ、さらに大径部１０３の上部ａの外周面（傾斜面）に沿って流れる。大径部１０３上を流れた冷却液Ｌの一部は、矢印Ａ１で示すように軸状体１０１の径方向外側に飛散する。
飛散した冷却液Ｌの一部は、第１案内筒２２の内周面に当たる。第１案内筒２２の内径は上方から下方に向かうに従い漸次小さくなるように形成されているため、重力の作用を受けて第１案内筒２２内で下方に向かって流れ落ちる冷却液Ｌは、第１案内筒２２に沿って軸状体１０１に近づくように流れる。すなわち、矢印ａ１～ａ３に示すように軸状体１０１に近づくように流れ、そして、この冷却液Ｌの一部が軸状体１０１を再び冷却する。より具体的には、軸状体１０１に近づくように流れる冷却液Ｌの一部が、大径部１０３の下部ｃ及びこの下部ｃの下方に連なる本体部１０２を冷却する。すなわち、第１案内筒２２によって冷却液Ｌの流れの向きを変えることにより、軸状体１０１のうちで冷却液Ｌが流れづらい部分にも冷却液Ｌを行き渡らせることが可能である。

このとき、例えば、第２支持筒３３に設けられた第２係止部３４が第３支持筒４３に設けられた第３被係止部４５に第３被係止部４５の下方から係止すると、支持部２１，３１，４１が一体となって上方に移動する。支持部２１，３１，４１全体としての上下方向の長さが比較的長い、伸び状態Ｐ２になる。
伸び状態Ｐ２になった支持部２１，３１，４１において、案内筒２２，３２，４２が上下方向に隙間なく配置されていると、飛散する冷却液Ｌを確実に捉えて、この冷却液Ｌを再び軸状体１０１に近づけることができるので、なお望ましい。このように構成することは、移動焼入れ装置が２つの案内筒を備える場合、及び４つ以上の案内筒を備える場合も同様に望ましい。

図５に示すように、本体部１０２の上端部に対向する位置まで冷却環１６が上昇し、本体部１０２の上端部を移動焼入れする。第１案内筒２２よりも下方に流れ出た冷却液Ｌと、大径部１０５からその周囲に流れる冷却液Ｌとを、第２案内筒３２の内周面に当てて流れの向きを変える。そして、この冷却液Ｌを用いて矢印Ａ２で示すように軸状体１０１を再び冷却することができる。さらに、第２案内筒３２よりも下方に流れ出た冷却液Ｌと、大径部１０４からその周囲に流れる冷却液Ｌとを、第３案内筒４２の内周面に当てて流れの向きを変える。そして、この冷却液Ｌを用いて矢印Ａ３で示すように軸状体１０１を再び冷却することができる。
軸状体１０１を冷却しながら下方に流れていく冷却液Ｌは、徐々に流速が下がっていく傾向にある。一方、図５に示すように、上方から下方に向かって第１案内筒２２，第２案内筒３２，第３案内筒４２の順に、各内周面の径寸法が先細りに小さくなっていくため、下方に行くほど、軸状体１０１との距離が近付けられている。そのため、流下とともに流速が下がっても冷却液Ｌを軸状体１０１に確実に近付けて供給することが可能となっている。
本体部１０２の上端部の移動焼入れが終了すると、軸状体１０１全体の移動焼入れが終了する。

以上説明したように、本実施形態の移動焼入れ装置１によれば、軸状体１０１は、加熱部１１により加熱された後で、冷却環１６により冷却される。冷却環１６の噴射孔１８から噴射され、軸状体１０１を冷却して径方向外側に飛散した冷却液Ｌの一部は、第１案内筒２２の内周面に当たる。第１案内筒２２の内径は上方から下方に向かうに従い小さくなるため、重力の作用を受けて第１案内筒２２内で下方に向かって流れ落ちる冷却液Ｌは、軸状体１０１に近づくように流れる。軸状体１０１に近づくように流れた冷却液Ｌの一部は、軸状体１０１を再び冷却する。従って、大径部１０３等を備える軸状体１０１を効率的に冷却することができる。
その結果、冷却液Ｌにより軸状体１０１が充分に冷却されず、軸状体１０１が復熱するのを防ぐことができる。
第１案内筒２２の内径は上方から下方に向かうに従い小さくなるため、第１案内筒２２の内周面に当たった冷却液Ｌを、軸状体１０１に近づくようにより確実に流すことができる。

移動焼入れ装置１は、第１案内筒２２、及び第１案内筒２２よりも下方に配置可能な第２案内筒３２を備える。これにより、第１案内筒２２よりも下方に流れ出た冷却液Ｌを第２案内筒３２の内周面に当て、第２案内筒３２に沿って流れて軸状体１０１に近づく冷却液Ｌを用いて軸状体１０１を再び冷却することができる。

移動焼入れ装置１は、第１支持筒２３、第１係止部２４、第２支持筒３３、及び第２被係止部３５を備える。第１支持筒２３内に第２支持筒３３の少なくとも一部を挿入した状態から、第２支持筒３３に対して第１支持筒２３を上方に移動させる。第１支持筒２３に設けられた第１係止部２４が第２支持筒３３に設けられた第２被係止部３５に第２被係止部３５の下方から係止すると、第１支持筒２３及び第２支持筒３３が一体となって上方に移動する。
このように、第１案内筒２２及び第２案内筒３２が固定された第１支持筒２３及び第２支持筒３３を、第１支持筒２３を上方に移動させるだけで、第１支持筒２３内に第２支持筒３３の少なくとも一部が挿入された支持筒２３，３３全体としての上下方向の長さを、比較的短い縮み状態Ｐ１から、第１係止部２４が第２被係止部３５に係止した支持筒２３，３３全体としての上下方向の長さが比較的長い伸び状態Ｐ２に、切り替えることができる。

本実施形態の移動焼入れ装置１の支持部２１，３１，４１は、以下に説明するようにその構成を様々に変えることができる。
図６に示すように、本変形例の移動焼入れ装置１Ａの第１案内筒２２Ａは、冷却環１６の貫通孔１７の下端（冷却環１６の下端）をその周囲より囲うように配置されてもよい。この変形例では、第１案内筒２２Ａの上端は、貫通孔１７の下端と同等の位置（同じ高さ位置）か、貫通孔１７の下端よりも上方に配置されている。第１案内筒２２Ａの、上下方向において冷却環１６との重なっている部分よりも下方の部分は、冷却環１６よりも下方に位置している。
本変形例の移動焼入れ装置１Ａのように構成すると、冷却環１６の各噴射孔１８から噴射されて軸状体１０１に当たった後に下方に向かって流れ落ちる冷却液Ｌを、矢印Ａ４で示すように第１案内筒２２Ａの内周面により確実に当て、この冷却液Ｌを用いて軸状体１０１を再び冷却することができる。

図７に示すように、下方に向かうに従い漸次、外径が大きくなる、第３支持部７１、第２支持部７６、及び第１支持部８１を採用してもよい。なお、図７及び図８では軸状体１０１との位置関係を示すために軸線Ｃも図示している。
これら第３支持部７１、第２支持部７６、及び第１支持部８１は、図７に示すように全体としての上下方向の長さが比較的長い伸び状態Ｐ３と、図８に示すように全体としての上下方向の長さが比較的短い縮み状態Ｐ４と、に切り替えることができる。

図７及び図８に示すように、第３支持部７１は、前述の第３案内筒４２、第３支持筒４３、及び第３係止部（係止部）７３を備えている。
この変形例では、第３支持筒４３の内径、外径は、第３案内筒４２の上端における内径、外径にそれぞれ等しい。第３支持筒４３の下端部は、第３案内筒４２の上端部に固定されている。
第３係止部７３は、円環状に形成され、第３支持筒４３の下端部に設けられている。第３係止部７３は、第３支持筒４３から径方向外側に突出している。

第２支持部７６は、前述の第２案内筒３２、第２支持筒３３、及び第２被係止部（被係止部）７７、第２係止部（係止部）７８を備えている。第２案内筒３２、第２支持筒３３、第２係止部７８は、第３支持部７１の第３案内筒４２、第３支持筒４３、第３係止部７３と同様に構成され、外径及び内径のみが異なる。第２支持筒３３の内径は、第３係止部７３の外径よりも大きい。
第２被係止部７７は、円筒状に形成され、第２支持筒３３の上端部に設けられている。第２被係止部７７の内径及び外径は、下方から上方に向かうに従い、それぞれ漸次小さくなる。第２被係止部７７の上端における内径は、第３係止部７３の外径よりも小さい。第２案内筒３２の下端における内径は、第３係止部７３の外径よりも小さい。

第１支持部８１は、前述の第１案内筒２２、第１支持筒２３、及び第１被係止部（被係止部）８２を備えている。第１案内筒２２、第１支持筒２３、第１被係止部８２は、第２支持部７６の第２案内筒３２、第２支持筒３３、第２被係止部７７と同様に構成され、外径及び内径のみが異なる。第１支持筒２３の内径は、第２係止部７８の外径よりも大きい。
第１被係止部８２の上端における内径は、第２係止部７８の外径よりも小さい。第１案内筒２２の下端における内径は、第２係止部７８の外径よりも小さい。

このように構成された第３支持部７１、第２支持部７６、及び第１支持部８１は、図７に示す伸び状態Ｐ３のときに、第２被係止部７７に第３係止部７３が第２被係止部７７の下方から係止している。これにより、第３支持部７１と第２支持部７６とが連結されている。第１被係止部８２に第２係止部７８が第１被係止部８２の下方から係止している。これにより、第２支持部７６と第１支持部８１とが連結されている。
一方で、第３支持部７１、第２支持部７６、及び第１支持部８１は、図８に示す縮み状態Ｐ４のときに、第２案内筒３２に第３係止部７３が第２案内筒３２の上方から係止している。これにより、第２支持部７６に対して第３支持部７１が下方に移動できない。第１案内筒２２に第２係止部７８が第１案内筒２２の上方から係止している。これにより、第１支持部８１に対して第２支持部７６が下方に移動できない。

図９に示すように、第１案内筒２２と第２案内筒３２とが、複数（本変形例では３本）の連結部材８６で接続されてもよい。図９では、軸状体１０１との位置関係を示すために軸線Ｃも図示している。
複数の連結部材８６は、軸線Ｃ周りに等角度間隔ごとに配置されている。連結部材８６は、いわゆる入れ子構造を有している。例えば、連結部材８６は、大径筒８７と、小径筒８８と、を備えている。小径筒８８は、大径筒８７内に同軸に挿入可能であり、大径筒８７に対して大径筒８７の長手方向の所望の位置で保持される。大径筒８７の端部が第２案内筒３２の内周面に固定され、小径筒８８の端部が第１案内筒２２の外周面に固定されている。
大径筒８７及び小径筒８８全体としての上下方向の長さを比較的長くすると、案内筒２２，３２及び連結部材８６が伸び状態になる。一方で、大径筒８７及び小径筒８８全体としての上下方向の長さを比較的短くすると、案内筒２２，３２及び連結部材８６が縮み状態になる。

図１０に示すように、第１案内筒２２と第２案内筒３２とが、複数の連結部材９１で接続されてもよい。図１０では、軸状体１０１との位置関係を示すために軸線Ｃも図示している。
連結部材９１は、紐やワイヤ等の線状部材９１ａで形成されている。線状部材９１ａが紐で形成される場合には、紐は耐熱性を有する材料で形成されることが好ましい。
例えば、案内筒２２，３２の上端部における外縁部には、図示しない連通孔がそれぞれ形成されている。案内筒２２，３２の連通孔内に挿入した線状部材９１ａで結び目９１ｂを形成することにより、線状部材９１ａが案内筒２２，３２に固定されている。
この変形例では、線状部材９１ａを上下方向に張った状態にすると、案内筒２２，３２及び複数の連結部材９１が伸び状態になる。一方で、線状部材９１ａを弛んだ状態にすると、案内筒２２，３２及び複数の連結部材９１が縮み状態になる。
以上、下方に向かうに従い、支持部（案内筒、支持筒）の外径が漸次小さくなる例、大きくなる例をそれぞれ示した。しかし、例えば前述の図９に示す変形例のように、各支持部の外径を互いに等しくしてもよい。飛散する冷却液Ｌを確実に捉えて、冷却液Ｌを再び軸状体１０１に近づけることができれば、支持部の外径の大小によらず効果が期待できる。

以上、本発明の一実施形態及び各種変形例について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれらのみに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、軸状体１０１は鉄道車両用の車軸であるとしたが、軸状体１０１はこれに限られず、ボールねじ軸等でもよい。

本発明によれば、本体部よりも外径の大きい大径部を有する軸状体を効率的に冷却できる移動焼入れ装置が提供可能になる。

１，１Ａ移動焼入れ装置
１１加熱部
１６冷却環（冷却部）
１７貫通孔
１８噴射孔
２２，２２Ａ第１案内筒（案内筒）
２４第１係止部（係止部）
３２第２案内筒（案内筒）
３４，７８第２係止部（係止部）
３５，７７第２被係止部（被係止部）
４２第３案内筒（案内筒）
４５第３被係止部（被係止部）
７３第３係止部（係止部）
８２第１被係止部（被係止部）
１０１軸状体
１０２本体部
１０３，１０４，１０５，１０６大径部
Ｃ軸線
Ｌ冷却液

Claims

本体部と、前記本体部の軸線方向の一部に設けられ前記本体部よりも外径が大きい大径部と、を備え、前記軸線が上下方向に沿うように配置される軸状体に、移動焼入れを行う装置であって、
前記軸状体を加熱する加熱部と；
上下方向に貫通して前記軸状体が挿通される貫通孔、及び、前記貫通孔の内周面に形成されて冷却液を噴射する噴射孔を有する冷却部と；
上端の内径よりも下端の内径の方が小さく、少なくとも一部が前記冷却部よりも下方に配置されて前記軸状体が挿通される案内筒と；
を備え、
前記案内筒として、
前記軸状体の径方向外側に飛散した前記冷却液の一部が内周面に当たり、前記冷却液が前記軸状体を再び冷却するように配置された第１案内筒と、
少なくとも一部が前記第１案内筒よりも下方に配置可能であり、前記第１案内筒よりも下方に流れ出た前記冷却液が内周面に当たり、前記冷却液が前記軸状体を再び冷却するように配置された第２案内筒と、
を備える移動焼入れ装置。
前記第１案内筒が固定された第１支持筒と；
前記第２案内筒が固定され、前記第１支持筒内に少なくとも一部が挿入可能な第２支持筒と；
前記第１支持筒に設けられた係止部と；
前記第２支持筒に設けられ、前記係止部が下方から係止する被係止部と；
を備える請求項１に記載の移動焼入れ装置。