JP2004238639A - 熱処理治具 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークが傷つくのを防止可能な熱処理治具を提供する。
【解決手段】熱処理治具１０は、ワーク２８を受入れてワーク２８姿勢を維持する凹部１９の複数個が列に沿って形成されているホルダー１２と、その列の両端においてホルダー１２に固定される一組の支持部材２４と、その一組の支持部材２４間に架け渡されてワーク２８が反ホルダー１２側に所定距離以上移動するのを規制する棒状部材２５を備えている。そして、棒状部材２５が支持部材２４に対してスライド可能である。
上記の熱処理治具１０は、棒状部材２５によってワーク２８が反ホルダー１２側に所定距離以上移動するのを規制している。このため、ワーク２８がホルダー１２の凹部１９から抜出して互いにぶつかり合い、傷ついてしまうのを防止することができる。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理治具に関するものである。詳しくは、ワークが熱処理治具から抜出してしまうのを防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ワークを受入れてワーク姿勢を維持する凹部が形成された熱処理治具が知られている。例えば、特許文献１に記載の熱処理治具は、平行に伸びる複数本の連結棒を備え、各連結棒に複数の保持部材が取り付けられている。この熱処理治具は、円板状のワークを受入れてワーク姿勢を維持するためのものであり、複数本の連結棒は、ワーク下半分の外周に当接する位置に配置されており、各保持部材には略Ｖ字状の溝が形成されている。この熱処理治具によると、複数枚の円板状ワークを連結棒の方向に沿って順序良く受入れて各ワークを立った姿勢に維持することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２５１７４１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】熱処理の一種であるガス焼入れでは、熱処理炉中で加熱して高温になったワークに低温のガスを勢いよく吹き付けてワークを冷却する。上述した特許文献１の熱処理治具では、ワークに冷却用のガスが吹き付けられると、熱処理治具からワークが抜出すことがある。熱処理治具から抜出したワークは、互いにぶつかり合い傷ついてしまう。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、ワークが傷つくのを防止可能な熱処理治具を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用と効果】請求項１に記載の熱処理治具は、ワークを受入れてワーク姿勢を維持する凹部の複数個が列に沿って形成されているホルダーと、その列の両端においてホルダーに固定される一組の支持部材と、その一組の支持部材間に架け渡されてワークが反ホルダー側に所定距離以上移動するのを規制する棒状部材を備えている。そして、棒状部材が支持部材に対してスライド可能である。
上記の熱処理治具は、棒状部材によってワークが反ホルダー側に所定距離以上移動するのを規制している。このため、ワークがホルダーの凹部から抜出して互いにぶつかり合い、傷ついてしまうのを防止することができる。また、支持部材に対して棒状部材がスライド可能とされている。このため、熱処理治具が加熱されて高温となり、ホルダーと支持部材と棒状部材との間に熱膨張量の差が生じても、その差は支持部材に対して棒状部材がスライドすることによって吸収される。従って、ホルダーや支持部材や棒状部材の熱膨張量の差による熱処理治具の変形や破壊を防止することができる。
【０００７】
請求項１に記載の熱処理治具において、ホルダーと支持部材の間に、離脱禁止用ロック部材を付加することが好ましい（請求項２）。
上記の熱処理治具は、ホルダーと支持部材の間に、離脱禁止用ロック部材が付加されている。よって、ホルダーから支持部材が離脱してしまうことが確実に防止される。
【０００８】
請求項２に記載の熱処理治具において、ホルダーと支持部材の間、支持部材とロック部材の間、並びにホルダーとロック部材の間のそれぞれに、熱処理時の熱膨張の差を吸収するクリアランスが確保されていることが好ましい（請求項３）。
上記の熱処理治具は、ホルダーと支持部材の間、支持部材とロック部材の間、並びにホルダーとロック部材の間のそれぞれに、熱処理時の熱膨張の差を吸収するクリアランスが確保されている。よって、熱処理時の熱膨張の差による熱処理治具の変形や破壊を防止することができる。
【０００９】
請求項１または２または３に記載の熱処理治具において、ホルダーと棒状部材の熱膨張率が同じであることが好ましい（請求項４）。
ホルダーと棒状部材の熱膨張率が同じであると、ホルダーと棒状部材の温度変化による熱処理治具の変形や破壊をより防止することができる。
【００１０】
請求項５に記載の熱処理治具は、ワークを受入れてワーク姿勢を維持する凹部が形成されているホルダーを備えている。本発明の熱処理治具は、ワークよりもホルダーの熱膨張率が小さく、常温の状態では凹部とワークとの間に隙間があり、熱処理のためにワークとホルダーが昇温されて熱膨張すると凹部側壁がワークに密着する。
上記の熱処理治具は、熱処理のためにワークとホルダーが昇温されて熱膨張すると凹部側壁がワークに密着する。凹部側壁がワークに密着すると、ワークがホルダーの凹部から抜出して互いにぶつかり合い、傷ついてしまうのを防止することができる。
【００１１】
請求項１から５のいずれかに記載の熱処理治具において、ホルダーは、モリブデンまたはタングステンを主体とする材料から形成されていることが好ましい（請求項６）。
モリブデンやタングステンは熱膨張率が小さい。このため、ホルダーをモリブデンまたはタングステンを主体とする材料から形成すると、ホルダーの熱膨張量を抑制することができる。
【００１２】
請求項７に記載の熱処理治具は、脱着可能な複数の部材で構成されたホルダーを備えている。そして、一方の部材よりも他方の部材の熱膨張率が小さく、常温の状態では一方の部材と他方の部材との間に隙間があり、熱処理のためにホルダーが昇温されて熱膨張すると一方の部材と他方の部材が密着する。
上記の熱処理治具は、熱処理のためにホルダーが昇温されて熱膨張すると一方の部材と他方の部材が密着する。このため、部材どうしが分離してしまい、ホルダーから外れたワークが互いにぶつかり合い、傷ついてしまうのが防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（第１実施形態）
熱処理治具は、ホルダーと抜止め具とを備えている。ホルダーは２枚のプレートがピンによって所定間隔離れ、かつ並行な状態で結合されている。プレートの上部には、長手方向に連なる１５個の凹部が形成されている。板状のワークは、プレートの凹部にセットされ、立った姿勢に維持される。
抜止め具は、２つの係止ブロックと、係止ブロックに回動可能に取り付けられたフックと、係止ブロックにスライド可能に挿通された２本のバーから構成されている。係止ブロックは、フックによってホルダーの両端部に係止される。係止ブロックがホルダーに係止されると、ホルダーの凹部にセットされたワークの上にワークが架け渡される。
（第２実施形態）
熱処理治具は、２枚のプレートがピンによって所定距離はなれ、かつ並行な状態で結合されている。プレートの上部には、長手方向に連なる１５個の凹部が形成されている。板状のワークは、プレートの凹部にセットされ、立った姿勢に維持される。プレートは、モリブデンを主体とする材料から形成されている。
（第３実施形態）
熱処理治具は、基台とバーを備えている。基台の断面は略Ｕ字状であり、側壁の上部にそれぞれ対向した位置関係で凹部が形成されている。凹部は、当接面を有している。バーは丸棒状であり、その両端部が基台の凹部に差込まれることにより、水平に支持される。常温では、バーの端面と凹部の当接面との間には隙間があいている。ワークは円筒状である。ワークは、バーに吊り下げられて熱処理治具にセットされる。基台はモリブデンを主体とする材料から形成されている。バーは鉄製である。
【００１４】
【実施例】
（第１実施例）
本発明の第１実施例に係る熱処理治具１０について、図面を参照しながら説明する。
熱処理治具１０は、ホルダー１２と、抜止め具２２とを備えている。まず、図１、図２を参照しながら、ホルダー１２の構成を説明する。ホルダー１２は、同形状の２枚のプレート１４、５本のピン１８とから構成されている。図１に示されているように、プレート１４の上部には、長手方向に連なる１５個の凹部１９が形成されている。また、プレート１４の両側端部には、長手方向に切れ込んだスリット１６が形成されている。図２に示されているように、プレート１４どうしは、ピン１８によって結合されている。
【００１５】
図３、図４に示されているように、抜止め具２２は、同形状の２つの係止ブロック２４、２つのフック２６、２本のバー２５から構成されている。図５、図６に良く示されているように、係止ブロック２４には、２つの貫通穴２４ｂが形成されている（図６においては、バー２５とフック２６の図示を省略している）。そして、丸棒状のバー２５の両端部が、係止ブロック２４の貫通穴２４ｂに挿通されている。バー２５の両端には、膨出したストッパ２５ａが形成されている。ストッパ２５ａが形成されているので、係止ブロック２４からバー２５が外れてしまうのが防止されている。
フック２６は、丸棒を曲げ成形して製作されている。フック２６の両方の端部２６ａは、係止ブロック２４に形成された受入穴２４ａに差込まれている。従ってフック２６は、端部２６ａを中心として係止ブロック２４に対して回動することができる。
図５に良く示されているように、係止ブロック２４には、上部よりも幅が狭い差込み部２４ｃと、載置面２４ｅが形成されている。図６に良く示されているように、係止ブロック２４には、当接面２４ｄが形成されている。
【００１６】
板状のワーク２８を熱処理治具１０にセットするときには、図７に示されているように、プレート１４の凹部１９にワーク２８を１枚づつ立てた状態で差し込む。次に、図８に示されているように、係止ブロック２４の載置面２４ｅをプレート１４に載せることにより、係止ブロック２４をホルダー１２の両端部に載置する。このときには、図９に示されているように、係止ブロック２４の差込み部２４ｃをホルダー１２の側端に配置されたピン１８の外側でプレート１４とプレート１４の間に差込む。そして、図８に示されているように、フック２６を回動してプレート１４のスリット１６に係止させる。
【００１７】
上述したように、係止ブロック２４は、ホルダー１２の側端に配置されたピン１８の外側に載置される。このため、係止ブロック２４のホルダー１２の内側方向への移動は、ピン１８に当接面２４ｄが当接することによって禁止される。また、係止ブロック２４をホルダー１２の外側方向に移動させようとすると、バー２５のストッパ２５ａが係止ブロック２４に当接し、反対側の係止ブロック２４をホルダー１２内側方向に引く。すると、反対側の係止ブロック２４の当接面２４ｄがピン１８に当接する。すなわち、係止ブロック２４のホルダー１２外側方向への移動は、反対側の係止ブロック２４によって禁止される。また、係止ブロック２４の上方への移動は、フック２６がプレート１４のスリット１６に係止することによって禁止される。
係止ブロック２４がホルダー１２の両端部に係止されると、図８に示されているように、バー２５はワーク２８の上に架け渡される。
なお、係止ブロック２４の当接面２４ｄとピン１８との間に隙間を設けることもできる。このように構成すると、係止ブロックは、ホルダー１２に対して隙間分だけ長手方向にスライドすることができる。
【００１８】
ワーク２８を熱処理する際には、ワーク２８に外力が作用する。例えば、熱処理の一種であるガス焼入れでは、熱処理炉中でワーク２８を加熱して高温にしてから、低温のガスを勢いよくワーク２８に吹き付けて冷却する。本実施例の熱処理治具１０は、ホルダー１２の凹部１９に差し込まれたワーク２８の上に、抜止め具２２のバー２５が架け渡されている。このため、ワーク２８に冷却用のガスが吹き付けられても、ホルダー１２の凹部１９からワーク２８が抜出し、飛散してしまうことが防止されている。ワーク２８の飛散が防止されていると、ワーク２８どうしがぶつかり合って傷つくことがない。
【００１９】
また、抜止め具２２のバー２５は、係止ブロック２４の貫通穴２４ｂに挿通されているので、係止ブロック２４に対してスライドすることができる。このため、熱処理治具１０が熱処理炉中で加熱されて高温になり、ホルダー１２とバー２５の熱膨張量に差が生じても、その差は係止ブロック２４に対してバー２５がスライドすることにより吸収される。なお、ホルダー１２は、熱膨張率が小さい（例えば、モリブデンやタングステン）を主体とする材料から形成されていることが好ましい。ホルダー１２の材質を熱膨張率が小さいものにすると、ホルダー１２の熱膨張量を少なくすることができる。ホルダー１２の熱膨張量を少なくすることができると、クリアランス設計を最小にすることができ、セット時のガタを少なくすることができる。なお、バー２５も、熱膨張率が小さい（例えば、モリブデンやタングステン）を主体とする材料から形成してもよい。
【００２０】
（第２実施例）
本発明の第２実施例に係る熱処理治具５０について、図面を参照しながら説明する。
熱処理治具５０は、同形状の２枚のプレート５２、５本のピン１８とから構成されている。プレート５２どうしは、第１実施例と同様にピン１８によって結合されている。プレート５２の上部には、長手方向に連なる１５個の凹部５４が形成されている。プレート５２は、モリブデン製である。
図１１に良く示されているように、凹部５４の下部には、上部よりも幅が狭い掴持部５４ａが形成されている。
【００２１】
ワーク２８を熱処理治具５０にセットするときには、図１２に示されているように、プレート５２の凹部５４にワーク２８の下端部２８ａを差し込み、立った姿勢にする。プレート５２の材質であるモリブデンは、熱膨張率が非常に小さい。このため、モリブデンよりも熱膨張率が大きいワークを熱処理治具５０にセットし、熱処理炉中で加熱して昇温させると、熱膨張差によって凹部５４の掴持部５４ａの側壁がワーク２８の下端部２８ａを掴持する。
例えば、ワーク２８の材質が鉄であるとすると、その熱膨張率は「１４．６×１０^−６／℃」である。また、プレート５２の材質であるモリブデンの熱膨張率は「５．７×１０^−６／℃」である。
従って、図１２に示されているように、ワーク２８の幅をＷ_１、掴持部５４ａの幅をＷ_２とすると、次式が成立する場合にワーク２８の熱膨張量がプレート５２のそれを上廻る。
１４．６×１０^−６Ｗ_１Ｔ≧１＋５．７×１０^−６Ｗ_２Ｔ
ここで、Ｔは昇温した温度である。
よって、 Ｗ_１≧０．９９９９９１１Ｗ_２
すなわち、上式が成立するようにＷ_１、Ｗ_２を設定することにより、ワーク２８はプレート５２の掴持部５４ａによって確実に掴持される。
【００２２】
上述したようにワーク２８をセットした熱処理治具５０を熱処理炉中で加熱して昇温させると、プレート５２の熱膨張量は小さく、ワーク２８の熱膨張量は大きいので、図１３に示されているように、ワーク２８の下端部２８ａは掴持部５４ａによって掴持される。ワーク２８の下端部２８ａが掴持部５４ａによって掴持されていると、冷却用ガスの吹き付け等の外力がワーク２８に作用しても、熱処理治具５０からワーク２８が抜出すことはない。従って、ワーク２８が熱処理治具５０から抜出して飛散し、ワーク２８どうしでぶつかり合って傷ついてしまうのが防止される。
プレート５２の材質は、モリブデン以外の熱膨張率が小さいもの（例えば、タングステン）とすることもできる。
【００２３】
（第３実施例）
本発明の第３実施例に係る熱処理治具７０について、図面を参照しながら説明する。熱処理治具７０は、中空状のワーク７７を熱処理するのに用いられる。
図１４に示されているように、熱処理治具７０は、基台７２と、バー７４を備えている。基台７２の材質はモリブデン、バー７４の材質は鉄である。なお、基台７２の材質は、モリブデン以外の熱膨張率が小さいもの（例えば、タングステン）であってもよい。基台７２の断面は略Ｕ字状であり、並行に立設された側壁７２ａ、７２ｂを備えている。側壁７２ａ、７２ｂの上部には、凹部７２ｃが形成されている。丸棒状のバー７４は、両方の端部７４ａがそれぞれ基台７２の凹部７２ｃに差込まれ、基台７２によって水平に支持される。図１５に示されているように、凹部７２ｃには、当接面７２ｄが形成されている。熱処理治具７０の温度が常温の場合には、当接面７２ｄとバー７４の端面７４ｂとの間には、隙間Ｌがあいている。
【００２４】
ワーク７７を熱処理する際には、ワーク７７を吊り下げた状態のバー７４を基台７２にセットする。上述したように、基台７２の材質はモリブデンであり、バー７４の材質は鉄である。鉄の熱膨張率は、モリブデンのそれよりも大きい。このため、熱処理炉中でワーク７７と熱処理治具７０を加熱して昇温すると、図１６に示されているように、バー７４の端面７４ｂが基台７２の当接面７２ｄに当接する。端面７４ｂが当接面７２ｄに当接すると、バー７４は基台７２に対して固定される。このため、冷却用ガスの吹き付け等の外力がワーク７７とバー７４に作用しても、基台７２からバー７４が外れることはない。基台７２からバー７４が外れないと、バー７４からワーク７７が抜出し、ワーク７７どうしがぶつかり合って外周を傷つけてしまうことが防止される。
【００２５】
なお、ホルダー、バー、基台等を、モリブデンを主体とする材料から形成する場合に、その好ましい含有率は９５重量％以上であり、より好ましい含有率は９９重量％以上である。また、ホルダー、バー、基台等を、タングステンを主体とする材料から形成する場合に、その好ましい含有率は９５重量％以上であり、より好ましい含有率は９９重量％以上である。
【００２６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るホルダーの側面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図。
【図３】第１実施例に係る抜止め具の側面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線矢視図。
【図５】図３のＶ−Ｖ線矢視図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線矢視図。
【図７】第１実施例のホルダーにワークがセットされた状態。
【図８】第１実施例のホルダーに抜止め具が係止された状態。
【図９】第１実施例のホルダーに係止ブロックが載置された状態の拡大図。
【図１０】第２実施例に係るホルダーの側面図。
【図１１】第２実施例のホルダーの凹部の拡大図。
【図１２】第２実施例のホルダーの凹部にワークがセットされた状態を示す（常温時）。
【図１３】第２実施例のホルダーの凹部にワークがセットされた状態を示す（高温時）。
【図１４】第３実施例の熱処理治具の斜視図。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図（常温時）。
【図１６】図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図（高温時）
【符号の説明】
１０：熱処理治具（第１実施例）
１２：ホルダー
１４：プレート
１６：スリット
１８：ピン
１９：凹部
２２：抜止め具
２４：係止ブロック、２４ａ：受入穴、２４ｂ：貫通穴、２４ｃ：差込み部、２４ｄ：当接面、２４ｅ：載置面
２５：バー、２５ａ：ストッパ
２６：フック、２６ａ：端部
２８：ワーク、２８ａ：下端部
５０：熱処理治具（第２実施例）
５２：プレート
５４：凹部、５４ａ：掴持部
７０：熱処理治具（第３実施形態）
７２：基台、７２ａ：側壁、７２ｂ：側壁、７２ｃ：凹部、７２ｄ：当接面
７４：バー、７４ａ：端部、７４ｂ：端面
７７：ワーク

Claims (7)

1. ワークを受入れてワーク姿勢を維持する凹部の複数個が列に沿って形成されているホルダーと、その列の両端においてホルダーに固定される一組の支持部材と、その一組の支持部材間に架け渡されてワークが反ホルダー側に所定距離以上移動するのを規制する棒状部材を備え、その棒状部材が支持部材に対してスライド可能であることを特徴とする熱処理治具。
2. ホルダーと支持部材の間に、離脱禁止用ロック部材を付加したことを特徴とする請求項１に記載の熱処理治具。
3. ホルダーと支持部材の間、支持部材とロック部材の間、並びにホルダーとロック部材の間のそれぞれに、熱処理時の熱膨張の差を吸収するクリアランスが確保されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理治具。
4. ホルダーと棒状部材の熱膨張率が同じであることを特徴とする請求項１または２または３に記載の熱処理治具。
5. ワークを受入れてワーク姿勢を維持する凹部が形成されているホルダーを備え、
   ワークよりもホルダーの熱膨張率が小さく、常温の状態では凹部とワークとの間に隙間があり、熱処理のためにワークとホルダーが昇温されて熱膨張すると凹部側壁がワークに密着することを特徴とする熱処理治具。
6. ホルダーは、モリブデンまたはタングステンを主体とする材料から形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の熱処理治具。
7. 脱着可能な複数の部材で構成されたホルダーを備え、
   一方の部材よりも他方の部材の熱膨張率が小さく、常温の状態では一方の部材と他方の部材との間に隙間があり、熱処理のためにホルダーが昇温されて熱膨張すると一方の部材と他方の部材が密着することを特徴とする熱処理治具。

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