JP2019040800A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを効率良くかつ精度良く加熱することのできる誘導加熱装置を低コストに提供する。【解決手段】回転可能なワークＷを搬送する搬送装置１０と、搬送中のワークＷを誘導加熱する加熱用コイル３とを備え、搬送装置１０が、相互に離間して平行に配置され、相手側と協働して直線状のワーク搬送路Ｐを形成するセラミックス製の第１及び第２軸部材１１，１２と、両軸部材１１，１２の少なくとも一方をその軸線回りに回転駆動させる回転機構６とを有する誘導加熱装置２である。第２軸部材１２が螺旋状凸部を有するねじ軸で構成され、螺旋状凸部によって第２軸部材１２に画成される螺旋溝内にワークＷが配置される。両軸部材１１，１２のそれぞれが、軸方向に連ねて設けられた分割軸結合体で構成されると共に、軸方向の所定箇所に設けた支持ユニット３０により支持されている。【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱装置に関し、特に、ワークを搬送しながら誘導加熱する誘導加熱装置に関する。

例えば、転がり軸受を構成する転動体のように、高い機械的強度や硬度を要求されるワークの製造過程においては、ワークに必要とされる機械的強度等を付与するための熱処理が実施される。この熱処理は、熱処理対象のワークを狙い温度に加熱する加熱工程や、加熱されたワークを冷却する冷却工程などを含む。加熱工程は、メッシュベルト型連続炉などの雰囲気加熱炉、あるいは、誘導加熱装置を用いて実施することができる（例えば、特許文献１）。特に、誘導加熱であれば、ワークのみを直接加熱することができるために高いエネルギー効率を達成できることに加え、コンパクトな熱処理設備を実現できる、という利点がある。

特許文献１の誘導加熱装置は、ワークを案内移動させる案内管と、案内管内を移動するワークを誘導加熱する加熱コイルと、案内管の入口側に配置され、案内管内にワークを順次押し込む押し込み手段とを備える。この誘導加熱装置では、後続のワークが案内管内に押し込まれるのに伴って案内管内のワークに送り力が付与される。

特開２００５−３３１００５号公報 特開２００９−８４６６４号公報

特許文献１の誘導加熱装置では、ワークが一定姿勢で案内管内を移動しながら誘導加熱されるため、ワークのうち、案内管との接触領域と、それ以外の領域との間で加熱温度に差が生じ易い。このため、加熱完了後のワークに温度ムラが発生し易く、その結果、ワークに所望の機械的強度を付与することができない可能性がある。係る問題は、例えば特許文献２に記載されているように、ワークの姿勢を変化させ得るような振動を案内管に与えることによって可及的に解消し得るとも考えられる。しかしながら、案内管に振動を与えたとしても、ワークの姿勢を適切に変化させながらワークを誘導加熱できるとは限らない。

そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ね、ワーク（詳細には、転がり軸受の転動体のように回転（自転）可能なワーク。以下同様。）を搬送しながら誘導加熱する誘導加熱装置であって、上記の問題を可及的に解消し得る誘導加熱装置を着想した。具体的には、相互に離間して平行に配置され、相手側と協働して直線状のワーク搬送路を形成する非磁性材料製の第１軸部材及び第２軸部材と、両軸部材の径方向外側に配置された加熱用コイルとを備え、両軸部材の少なくとも一方が、外周に沿って螺旋状凸部が設けられたねじ軸で構成されると共に軸線回りに回転駆動され、かつ、螺旋状凸部によってねじ軸の外周に画成される螺旋溝内にワークを配置可能とした誘導加熱装置である（この誘導加熱装置の詳細構造は、後述する本発明の実施形態で説明する）。係る構成を有する誘導加熱装置であれば、螺旋溝内にワークを配置した状態でねじ軸を回転駆動すると、ワークに対し、ワークをワーク搬送路に沿って搬送するための送り力と、ワークを回転させるための回転力とを同時に付与することができる。従って、ワークを搬送・回転させながら誘導加熱することが可能となり、ワークを効率良く、かつ精度良く加熱することが可能となる。

上記の誘導加熱装置においては、複数のワークを効率良くかつ精度良く加熱するために、ワークよりも大幅に長寸の加熱用コイルが使用される場合がある。具体例を挙げると、例えば全長寸法が１０ｍｍ程度のワークを加熱するために、全長寸法が２０００ｍｍを超える加熱用コイルが使用される場合がある。この場合には、少なくとも加熱用コイルと同程度の全長寸法を有する長寸の軸部材を使用する必要があり、以下に示すような種々の問題が生じ得る。

まず、両軸部材は、ワークが搬送される直線状のワーク搬送路を形成することから、各種非磁性材料の中でも特に高い耐熱性と剛性を併せ持つセラミックスで作製される。しかしながら、セラミックスは一般に難加工材料であるため、長寸の軸部材を一部品で作製しようとすると、軸部材の作製に多大な手間とコストが必要になる。また、セラミックスが高剛性を有する材料であるといえども、長寸の軸部材を使用する場合には、軸部材がその自重等によって撓み易くなる。軸部材に撓みが生じると、ワークを適切に搬送する（ワークに送り力及び回転力を適切に付与する）ことができず、その結果、ワークを精度良く加熱できなくなる。

以上の実情に鑑み、本発明の目的は、ワーク（回転可能なワーク）を効率良くかつ精度良く加熱することのできる誘導加熱装置を低コストに提供することにある。

上記の目的を達成するために創案された本発明は、回転可能なワークを搬送する搬送装置と、搬送装置によって搬送されているワークを誘導加熱する加熱用コイルとを備えた誘導加熱装置であって、搬送装置が、相互に離間して平行に配置され、相手側と協働して直線状のワーク搬送路を形成するセラミックス製の第１軸部材及び第２軸部材と、両軸部材の少なくとも一方をその軸線回りに回転駆動させる回転機構とを有し、少なくとも上記一方の軸部材が、外周に沿って螺旋状凸部が設けられたねじ軸からなり、かつ、螺旋状凸部によってねじ軸の外周に画成される螺旋溝内にワークを配置可能に構成されており、両軸部材のそれぞれが、その軸方向に連ねて設けられた分割軸の結合体で構成されると共に、その軸方向の所定箇所に設けた支持ユニットにより支持されていることを特徴とする。

なお、本発明でいう回転可能なワークとしては、例えば、転がり軸受の転動体を挙げることができる。ここでいう転がり軸受とは、玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受などを含む概念である。従って、転動体とは、玉（ボール）、円筒ころ、円すいころおよび針状ころなどを含む概念である。

上記のように、セラミックス製の第１軸部材及び第２軸部材のそれぞれを、複数の分割軸の結合体で構成すれば、分割軸同士の結合作業は追加的に必要になるものの、各分割軸は、その軸方向寸法が第１（第２）軸部材を一部品で作製する場合よりも短くなる分、その作製コストは第１（第２）軸部材を一部品で作製する場合よりも大幅に少なくて済む。そして、この作製コストの低減分は、分割軸同士の結合作業が追加されることにより生じるコスト増大分を上回る。このため、長寸の第１及び第２軸部材を低コストに作製することが可能となる。また、両軸部材を支持する支持ユニットを設けておけば、特に、長寸の軸部材が使用される場合であっても、軸部材が撓み難くなる。これにより、ワークを精度良く支持・搬送することが可能となり、ワークを精度良く加熱することができる。以上に示す作用効果が相俟って、本発明によれば、ワークを効率良くかつ精度良く加熱することのできる誘導加熱装置を低コストに提供することができる。

隣り合う２つの分割軸の結合部を上記支持ユニットで支持すれば、両軸部材の撓み防止を図る上で特に有利である。

隣り合う２つの分割軸は、両分割軸の軸線に沿って延びた穴部に嵌合される第１結合部材と、両分割軸の外周に嵌合される第２結合部材とを用いて結合することができる。このような構成によれば、分割軸相互間の芯出しを容易に行いつつ、分割軸同士を強固に結合することができる。

支持ユニットは、第１軸部材を支持する第１軸受と、第２軸部材を支持する第２軸受とを備えるものとすることができる。この場合、第１軸受及び第２軸受のそれぞれを、第１軸部材及び第２軸部材の周方向に離間した複数箇所に配置すれば、両軸部材を精度良く支持することができるので、ワークの支持・搬送精度を高める上で有利となる。

以上に示す本発明は、特に、全長寸法（軸方向寸法）が７００ｍｍ以上の第１軸部材及び第２軸部材を使用する場合に好ましく適用することができる。

以上から、本発明によれば、熱処理対象のワークを効率良くかつ精度良く加熱することのできる誘導加熱装置を低コストに提供することができる。

（ａ）図は、本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置を備えた熱処理設備の全体構造を示す模式図、（ｂ）図は、支持ユニットの配置態様を説明するための模式図である。 本発明の実施形態に係る誘導加熱装置の部分正面図である。 誘導加熱装置の左側面図である。 誘導加熱装置の部分拡大平面図である。 （ａ）図は、搬送装置の部分拡大平面図、（ｂ）図は、（ａ）図のＡ−Ａ線矢視概略断面図である。 搬送装置を構成する第１軸部材の部分拡大図である。 搬送装置を構成する第２軸部材の部分拡大図である。 （ａ）図は、支持ユニットを図２中の矢印Ｂ方向から見た図、（ｂ）図は、（ａ）図を同図中に示す矢印Ｃ方向から見た図である。 （ａ）図は、搬送装置の部分拡大平面図であって、搬送されるワークの姿勢を異ならせた場合を示す図、（ｂ）図は、（ａ）図のＡ−Ａ線矢視概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る搬送装置の要部横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置２を備えた熱処理設備１の全体構造を示す模式図である。同図に示す熱処理設備１は、ワークＷに焼入硬化処理を施すために使用されるものであって、ワークＷを直線状のワーク搬送路Ｐに沿って搬送しながら狙い温度に誘導加熱し、その後、ワークＷを冷却するように構成されている。なお、以下では、転がり軸受の一種である円すいころ軸受の転動体（円すいころ）に焼入硬化処理を施す場合を代表例にとり、本発明の実施形態を説明する。要するに、本実施形態のワークＷは、図４及び図５（ａ）（ｂ）等に示すような円すいころ（の基材）であり、その全長寸法（軸方向寸法）Ｙは１０ｍｍ程度である。

図１（ａ）に示すように、熱処理設備１は、ワークＷを直線状のワーク搬送路Ｐに沿って搬送しながら狙い温度に誘導加熱する誘導加熱装置２と、誘導加熱装置２から排出されたワークＷを冷却する冷却装置としての冷却部２０とを備える。冷却部２０は、例えば、焼入油等の冷却液が貯留された冷却液漕で構成される。

図１（ａ）及び図２に示すように、誘導加熱装置２は、直線状のワーク搬送路Ｐに沿ってワークＷを搬送する搬送装置１０と、搬送装置１０によって搬送されているワークＷを誘導加熱する加熱用コイル３と、加熱用コイル３に高周波電流を供給する高周波電源４と、高周波電源４の出力等を制御する制御装置５と、加熱用コイル３等を支持した枠体９とを備える。加熱用コイル３は、導電性金属からなる管状体（例えば、銅管）を螺旋状に巻き回すことで形成された、いわゆる多巻きコイルである。なお、図２は、誘導加熱装置２の一部（ワークＷの投入側の一部）を抜き出して示す部分正面図であり、同図では加熱用コイル３を一つだけ詳細に示しているが、本実施形態の誘導加熱装置２は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、ワーク搬送路Ｐ（ワークＷの搬送方向）に沿って連ねて設けられた複数（４つ）の加熱用コイル３を備える。

図１（ｂ）及び図２に示すように、枠体９は、相互に離間して立設された複数（６つ）の基枠９Ａを備え、各加熱用コイル３は、その両端位置に立設された基枠９Ａに対し、基枠９Ａ同士を連結する横桟９Ｂ及び横桟９Ｂに取り付け固定されたボルト部材を介して固定的に支持されている。加熱用コイル３の全長寸法Ｌ［図１（ａ）参照）］や配置個数は、ワークＷの狙いの加熱温度、大きさ、搬送速度等に応じて決定付けられるが、各加熱用コイル３の全長寸法Ｌは例えば７００ｍｍ程度とされる。従って、ワークＷの搬送方向に沿って４つの加熱用コイル３が連ねて設けられた本実施形態の誘導加熱装置２は、全長寸法が３０００ｍｍを超える。

図２及び図４に示すように、搬送装置１０は、相互に離間して平行に延び、加熱用コイル３の内周に配置された第１軸部材１１及び第２軸部材１２と、両軸部材１１，１２の少なくとも一方（本実施形態では双方。詳細は後述する。）をその軸線回りに回転駆動させる回転機構６とを備える。両軸部材１１，１２は、図５（ｂ）に示すように、その中心を同一平面上（同一高さ）に位置させた状態で枠体９に対して回転自在に支持されている。両軸部材１１，１２の軸方向寸法（全長寸法）は、少なくとも加熱用コイル３の全長寸法と同程度とされ、本実施形態の両軸部材１１，１２は、図１（ａ）に示すように、加熱用コイル３よりも長寸である。

図４及び図５（ａ）に示すように、第１軸部材１１は、外径面１１ａが径一定の円筒面に形成された円柱軸からなり、第２軸部材１２は、外周に沿って螺旋状凸部１３が設けられたねじ軸からなる。第１軸部材１１及び第２軸部材１２は、何れも、全体が非磁性材料の一種であるセラミックスで形成される。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、炭化ケイ素等を使用することができる。

図４及び図５（ａ）（ｂ）に示すように、螺旋状凸部１３によって第２軸部材１２の外周に画成される螺旋溝１４の溝底面１５は、これに対向する第１軸部材１１の外径面１１ａと協働してワーク支持部１６を形成し、本実施形態では、このワーク支持部１６でワークＷの外周面が接触支持される。螺旋状凸部１３のピッチ及び幅寸法は、螺旋溝１４の溝幅Ｘ１とワークＷの軸方向寸法Ｙとの間に、Ｙ＜Ｘ１の関係式が成立するように設定されている。以上から、搬送装置１０には、第１軸部材１１と第２軸部材１２の協働により、それぞれがワークＷを接触支持可能なワーク支持部１６がワークＷの搬送方向に離間した複数箇所に形成される。

図２〜図４に示すように、回転機構６は、サーボモータ等の電動モータ７と、電動モータ７の回転動力を両軸部材１１，１２に伝達する動力伝達機構８とを備える。動力伝達機構８は、図３及び図４に示すように、小ギヤ８ａを有し、連結ピン１７を介して第１軸部材１１の軸方向一方側の端部に連結されたギヤ軸１８Ａと、小ギヤ８ｂを有し、連結ピン１７を介して第２軸部材１２の軸方向一方側の端部に連結されたギヤ軸１８Ｂと、枠体９に回転自在に支持され、両小ギヤ８ａ，８ｂに噛合した大ギヤ８ｃと、電動モータ７の出力軸に連結された駆動プーリ８ｄと、大ギヤ８ｃに連結された従動プーリ８ｅと、両プーリ８ｄ，８ｅの外周面に架け渡された無端状のベルト部材（チェーンでも良い）８ｆとを備える。小ギヤ８ａ，８ｂの歯面のピッチは同一であり、また、大ギヤ８ｃのうち、小ギヤ８ａに噛合する歯面のピッチと小ギヤ８ｂに噛合する歯面のピッチは同一である。以上の構成を有する動力伝達機構８により、電動モータ７が駆動されると、両軸部材１１，１２は同一方向に同一速度で回転駆動される。電動モータ７は、図示外の電源および図１に示す制御装置５と電気的に接続されており、制御装置５から出力される信号に基づいて所定の速度で回転駆動される。

以上の構成を有する熱処理設備１を用いた場合、ワークＷに対する焼入硬化処理は以下の態様で実施される。

まず、電動モータ７を駆動することにより、両軸部材１１，１２をこれらの軸線回りに同一方向に回転駆動させ（図４中の白抜き矢印参照）、併せて、加熱用コイル３に通電する。そして、図４中に示すワーク投入位置から搬送装置１０に対してワークＷを投入し、ワークＷの外周面をワーク支持部１６で接触支持する。ワーク支持部１６は、ねじ軸からなる第２軸部材１２に画成された螺旋溝１４の溝底面１５で形成されることから、電動モータ７が駆動されて両軸部材１１，１２がその軸線回りに回転駆動している間、ワーク支持部１６で接触支持されたワークＷには、これをワーク搬送路Ｐに沿って搬送するための送り力が連続的に付与される。これにより、ワークＷは、ワーク搬送路Ｐに沿って搬送されながら、通電状態の加熱用コイル３の対向領域を通過することによって狙い温度に誘導加熱される。加熱用コイル３から排出されたワークＷは、冷却部２０に貯留された冷却液中に投下され、所定の温度域に冷却されて焼入硬化する。

上記態様でワークＷを搬送する際、ワークＷを接触支持した両軸部材１１，１２が同一方向に回転駆動されることから、ワークＷには、図５（ａ）（ｂ）中に黒塗り矢印で示すように、ワークＷをその軸線回りに回転させる回転力が連続的に付与される。

以上より、搬送装置１０の駆動中、ワーク支持部１６で接触支持されたワークＷには、ワーク搬送路Ｐに沿う方向の送り力に加え、ワークＷをその軸線回りに回転させるための回転力が連続的に付与される。このため、ワーク搬送路Ｐに沿って搬送されるワークＷは、その軸線回りに回転しながら誘導加熱されることになる。これにより、ワークＷの各部を均一に誘導加熱することができ、加熱完了後のワークＷに温度ムラが発生するのを効果的に防止することができる。従って、加熱完了後のワークＷを冷却すると、周方向及び断面方向の各部で機械的強度に差がない高品質のワークＷを得ることができる。

特に、本実施形態の回転機構６は、両軸部材１１，１２を同一方向に同一速度で回転駆動させるように構成されていることから、ワーク支持部１６で接触支持されたワークＷを滑らかに連続回転させることができる。また、両軸部材１１，１２が非磁性材料であるセラミックスで形成されることから、ワークＷと両軸部材１１，１２の接触部分で伝熱冷却が生じるのを可及的に防止することができる。従って、加熱完了後のワークＷに温度ムラが生じるのを一層効果的に防止することができる。

本実施形態では、図４中に示すワーク投入位置から、搬送装置１０に対して所定の間隔を空けてワークＷを一個ずつ投入することにより、複数のワークＷを相互に離間した状態で搬送しながら、複数のワークＷを同時に誘導加熱するようにしている。この場合、搬送中のワークＷが相互に接触してワークＷ同士が溶着する、各ワークＷが隣接するワークＷの熱影響を受ける、などといった問題発生を可及的に防止することができるので、ワークＷを一層精度良く加熱することができる。なお、例えば、螺旋溝１４の溝幅Ｘ１とワークＷの軸方向寸法Ｙとの間に、Ｘ１＜２Ｙの関係式が成立するようにしておけば、各ワーク支持部１６では単一のワークＷのみが接触支持されることになる。この場合、複数のワークＷを確実に相互に離間した状態で搬送・加熱することができるので、各ワークＷが隣接するワークＷの熱影響を受ける可能性を一層効果的に低減することができる。

また、以上で説明した搬送装置１０であれば、特許文献１のように後続のワークによる押し込みがなくても、ワークＷを搬送することができる。そのため、誘導加熱装置２は、加熱対象のワークＷが一個又は数個程度の小ロットである場合にも好ましく適用することができる汎用性に優れたものであり、しかも各ワークＷを精度良く加熱することができる。

以上で説明した誘導加熱装置２においては、搬送装置１０を構成する第１軸部材１１及び第２軸部材１２の形状精度や枠体９に対する回転精度が、ワークＷの搬送精度、ひいてはワークＷの加熱精度に大きく影響する。特に、本実施形態の誘導加熱装置２は、前述したように、全長寸法が長大であることから、全体が難加工材料であるセラミックスで形成される第１軸部材１１及び第２軸部材１２のそれぞれを単一部品で構成することは、両軸部材１１，１２に必要とされる形状精度や両軸部材１１，１２の作製コスト等を考慮すると現実的ではない。また、セラミックスは高い剛性を有する材料ではあるものの、軸部材１１，１２の両端を支持するだけでは、両軸部材１１，１２に撓みが生じてワークＷの搬送精度に悪影響が及ぶ。

そこで、本実施形態の誘導加熱装置２は、搬送装置１０を構成する第１軸部材１１及び第２軸部材１２のそれぞれを、その軸方向に連ねて設けられた複数の分割軸の結合体（本実施形態では４つの分割軸の結合体）で構成すると共に、搬送装置１０に、両軸部材１１，１２を支持（回転自在に支持）するための支持ユニット３０をワークＷの搬送方向に離間した複数箇所に設けている。以下、このような特徴的構成について詳細に説明する。

まず、図６に示す第１軸部材１１の部分拡大図に基づき、第１軸部材１１の特徴的構成を説明する。同図に示すように、第１軸部材１１を構成する分割軸２１は、外径面が径一定の円筒面に形成された円柱軸からなり、その軸方向寸法は例えば７００ｍｍ程度とされる。隣り合う２つの分割軸２１，２１は、両分割軸２１，２１（第１軸部材１１）の軸線に沿って延びる穴部２１ａに嵌合された第１結合部材としての連結ピン２３と、両分割軸２１，２１の外周に嵌合された筒状の第２結合部材２４とを用いて結合一体化されている。

分割軸２１のうち、隣接する分割軸２１と結合される端部には、上記の穴部２１ａと、筒状の第２結合部材２４が嵌合される小径部２１ｂとが設けられており、小径部２１ｂは、分割軸２１の外周部を所定厚み肉取りすることで形成されている。第２結合部材２４の外径面は、第２結合部材２４を分割軸２１の小径部２１ｂに嵌合した際、第１軸部材１１の外径面１１ａと同一面上に位置する。以上のような連結構造を採用することにより、分割軸２１相互間での芯出しが適切になされると共に分割軸２１同士が強固に結合され、しかも外周面１１ａにワークＷの円滑搬送を阻害するような段差が存在しない高精度の第１軸部材１１を容易に得ることができる。

隣り合う２つの分割軸２１，２１の間で回転トルクを適切に伝達可能とするため（隣り合う２つの分割軸２１，２１が相対回転するのを防止するため）、両分割軸２１，２１は第１軸部材１１の回転方向で互いに係合している。本実施形態では、隣り合う２つの分割軸２１，２１のうち、一方の分割軸２１の端部に設けた半円筒状の凸部２１ｃ（及び凹部２１ｄ）と、他方の分割軸２１の端部に設けた半円筒状の凹部２１ｄ（及び凸部２１ｃ）とを互いに嵌合することにより、両分割軸２１，２１が第１軸部材１１の回転方向で互いに係合している。また、分割軸２１と第２結合部材２４とが相対回転するのを防止するため、分割軸２１と第２連結部材２４とは第１軸部材１１の回転方向で互いに係合している。本実施形態では、分割軸２１の端部に設けた半円筒状の凸部（及び凹部）と、第２連結部材２４の端部に設けた半円筒状の凹部（及び凸部）とを互いに嵌合することにより、分割軸２１と第２連結部材２４とが第１軸部材１１の回転方向で互いに係合している。

次に、図７に示す第２軸部材１２の部分拡大図に基づき、第２軸部材１２の特徴的構成を説明する。同図に示すように、第２軸部材１２を構成する分割軸２２は、外周に螺旋状凸部１３が設けられた中実のねじ軸からなり、その軸方向寸法は例えば７００ｍｍ程度とされる。隣り合う２つの分割軸２２，２２は、両分割軸２２，２２の軸線に沿って延びる穴部２２ａに嵌合された第１結合部材としての連結ピン２３と、両分割軸２２，２２の外周に嵌合された筒状の第２結合部材２５とを用いて結合一体化されている。

分割軸２２のうち、隣接する分割軸２２と結合される端部には、上記の穴部２２ａと、筒状の第２結合部材２５が嵌合される小径部２２ｂとが設けられており、小径部２２ｂは、螺旋状凸部１３を含め、分割軸２２の外周部を所定厚み肉取りすることで形成されている。一方、第２結合部材２５は、分割軸２２の小径部２２ｂに嵌合される筒部２５ａと、螺旋状凸部１３を構成する凸状のねじ部２５ｂとを一体に有し、筒部２５ａの外径面は、第２結合部材２５を分割軸２２の小径部２２ｂに嵌合した際、第２軸部材１２に画成される螺旋溝１４の溝底面１５と同一面上に位置する。以上のような構造を採用することにより、分割軸２２相互間での芯出しが適切になされると共に分割軸２２同士が強固に結合され、しかも螺旋溝１４の溝底面１５にワークＷの円滑搬送を阻害するような段差が存在しない高精度の第２軸部材１２を容易に得ることができる。

隣り合う２つの分割軸２２，２２が相対回転するのを防止するため、両分割軸２２，２２は第２軸部材１２の回転方向で互いに係合している。本実施形態では、隣り合う２つの分割軸２２，２２のうち、一方の分割軸２２の端部に設けた半円筒状の凸部２２ｃ（及び凹部２２ｄ）と、他方の分割軸２２の端部に設けた半円筒状の凹部２２ｄ（及び凸部２２ｃ）とを互いに嵌合することにより、両分割軸２２，２２が第２軸部材１２の回転方向で互いに係合している。また、分割軸２２と第２結合部材２５が相対回転するのを防止するため、分割軸２２と第２結合部材２５とは第２軸部材１２の回転方向で互いに係合している。本実施形態では、分割軸２２の端部に設けた半円筒状の凸部（及び凹部）と、第２結合部材２５の端部に設けた半円筒状の凹部（及び凸部）とを互いに嵌合することにより、分割軸２２と第２結合部材２５とが第２軸部材１２の回転方向で互いに係合している。

上記の支持ユニット３０は、少なくとも、第１軸部材１１を構成する分割軸２１同士の結合部、および第２軸部材１２を構成する分割軸２２同士の結合部を支持するように設けられている。逆に言えば、第１軸部材１１を構成する分割軸２１は、支持ユニット３０の軸方向範囲内で隣接する分割軸２１と結合され、第２軸部材１２を構成する分割軸２２は、支持ユニット３０の軸方向範囲内で隣接する分割軸２２と結合される。本実施形態では、図１（ｂ）に模式的に示すように、枠体９を構成する一部の基枠９Ａに支持ユニット３０が取り付け固定されている。

図８（ａ）は、支持ユニット３０を図２中の矢印Ｂ方向から見た図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）を同図中に示す矢印Ｃ方向から見た図である。なお、図８（ｂ）においては、図８（ａ）中に示す第１軸受３１と第２軸受３２のうち、最上部に位置する軸受３１，３２の図示を省略している。図８（ａ）（ｂ）に示すように、支持ユニット３０は、第１軸部材１１の外径面１１ａを支持する第１軸受３１と、第２軸部材１２の外径面（螺旋状凸部１３の外径面）を支持する第２軸受３２と、両軸受３１，３２を回転自在に支持したケーシング３３とを備える。

ケーシング３３は、ワークＷの搬送方向に離間して配置された一対の板状部材３３ａ，３３ａと、両板状部材３３ａ，３３ａを連結するボルト３３ｂ及びナット３３ｃとを有し、各板状部材３３ａには、その表裏両面に開口した貫通穴３３ａ１が設けられている。この貫通穴３３ａ１は、両軸部材１１，１２を挿通させるための穴として、また、ワークＷを通過させるための穴として活用される。板状部材３３ａ、ボルト３３ｂ及びナット３３ｃは、何れも、非磁性材料で形成される。非磁性材料としては、両軸部材１１，１２と同様のセラミックス、あるいは耐熱性に優れた樹脂材料（例えばＰＥＥＫ）を使用することができ、ここでは樹脂材料を使用している。

第１軸受３１は、第１軸部材１１の周方向に離間した複数箇所（本実施形態では３箇所）に配置され、また、第２軸受３２は、第２軸部材１２の周方向に離間した複数箇所（本実施形態では３箇所）に配置されている。従って、第１軸部材１１の外径面１１ａ及び第２軸部材１２の外径面は、それぞれ、その周方向に離間した３箇所が支持ユニット３０によって支持（接触支持）される。第１軸受３１及び第２軸受３２は、何れも、セラミックスや樹脂材料等の非磁性材料で形成され、ここではセラミックスで形成される。

なお、ねじ軸からなる第２軸部材１２の外径面（螺旋状凸部１３の外径面）を適切に支持するため、第２軸受３２のうち、第２軸部材１２の外径面を実質的に支持する軸受面の軸方向寸法Ｚは、螺旋状凸部１３のピッチ寸法Ｘ２［図５（ａ）参照］よりも大きく設定される（Ｚ＞Ｘ２）。また、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、いわゆる中逃げ形状の第１軸受３１を採用しているが、これは、隣接する第２軸受３２（の軸受面）との干渉を避けるための措置である。すなわち、本実施形態では、両軸部材１１，１２の支持精度を考慮すると、３つの第１軸受３１のうち、図８（ａ）中、最も下側に配置された第１軸受３１を、これが第２軸部材１２を下方側から支持する第２軸受３２［図８（ａ）中、最も下側に配置された第２軸受３２］に接触する程度に近接配置する必要があったため、中逃げ形状の第１軸受３１を採用している。従って、両軸部材１１，１２の形状等によっては、他の形状の軸受３１，３２が採用される場合も当然に有り得る。要するに、第１軸受３１及び第２軸受３２の形状、配置箇所および配置個数等は、第１軸部材１１及び第２軸部材１２の形状、質量および回転速度などに応じて適宜設定される。

以上で説明したように、本実施形態に係る誘導加熱装置２には、ワークＷの支持・搬送用治具として使用される第１軸部材１１及び第２軸部材１２を支持するための支持ユニット３０が設けられる。このような支持ユニット３０を設けておけば、本実施形態のように、軸方向寸法が長大な第１軸部材１１及び第２軸部材１２が使用される場合であっても、両軸部材１１，１２が撓み難くなる。これにより、ワークＷを精度良く支持・搬送することが可能となり、複数のワークＷを効率良くかつ精度良く加熱することができる。

また、第１軸部材１１及び第２軸部材１２は、それぞれ、その軸方向に連ねて設けられた分割軸２１，２２の結合体で構成される。この場合、分割軸同士の結合作業は追加的に必要となるものの、各分割軸２１（２２）は、その軸方向寸法が第１軸部材１１（第２軸部材１２）を一部品で作製する場合よりも短くなる分、その作製コストは、第１軸部材１１（第２軸部材１２）を一部品で作製する場合よりも大幅に少なくてすむ。そして、この作製コストの低減分は、分割軸２１（２２）同士の結合作業が追加されることにより生じるコスト増大分を大幅に上回る。

特に、本実施形態では、隣り合う２つの分割軸２１（２２）を、両分割軸の軸線に沿って延びた穴部２１ａ（２２ａ）に嵌合される第１結合部材としての連結ピン２３と、両分割軸の外周に嵌合される第２結合部材２４（２５）とを用いて連結したので、分割軸２１（２２）相互間の芯出しを行いつつ、分割軸２１（２２）同士を強固にかつ精度良く結合することができる。従って、軸方向寸法が長大でありながら、各部の精度に優れ、ワークＷを適切に支持・搬送可能な第１及び第２軸部材１１，１２を低コストに作製することが可能となる。

以上で述べた作用効果が相俟って、本発明によれば、ワークＷを効率良くかつ精度良く加熱することのできる誘導加熱装置２を低コストに提供することが可能となる。

以上で説明した実施形態では、図５（ａ）（ｂ）に示すようにワーク支持部１６でワークＷの外周面を接触支持し、ワークＷをその軸方向に沿って搬送するようにしたが、ワーク支持部１６によるワークＷの支持態様はこれに限られない。

すなわち、ワークＷは、例えば図９（ａ）（ｂ）に示すように、その一端面を第２軸部材１２の螺旋溝１４の溝底面１５で接触支持すると共に、その外周面を円柱軸からなる第１軸部材１１の外径面１１ａで接触支持するようにしても構わない。この場合、ワークＷは、その軸線をワーク搬送路Ｐの延びる方向に対して交差（直交）させた状態でワーク搬送路Ｐに沿って搬送されることになる。

図５（ａ）（ｂ）に示したように、ワーク支持部１６でワークＷの外周面を接触支持した場合、ワークＷは、その外周面が第１軸部材１１の外径面１１ａおよび第２軸部材１２の溝底面１５に対してすべり接触しながら搬送される。これに対し、図９（ａ）（ｂ）に示す態様でワークＷを支持した場合には、ワークＷは、その外周面が第１軸部材１１の外径面１１ａ及び第２軸部材１２の螺旋状凸部１３に対して主に転がり接触しながら搬送される。このため、図９（ａ）（ｂ）に示す態様でワークＷを支持・搬送した場合には、ワークＷの外周面と両軸部材１１，１２との接触範囲（接触面積）を、図５（ａ）（ｂ）に示す態様でワークＷを支持・搬送する場合よりも減じることができる。従って、加熱完了後のワークＷの外周面に温度ムラが発生するのを防止する上で、また、ワークＷの外周面にキズ等の微小欠陥が生じるのを防止する上で有利となる。特に、ワークＷが、本実施形態のように円すいころ（の基材）、あるいは円筒ころ（の基材）である場合などには、図９（ａ）（ｂ）に示す態様でワークＷを支持・搬送するのが好ましい。円すいころや円筒ころの外周面は、転がり軸受を構成する内輪および外輪の軌道面に沿って転動する面であり、高い形状精度や機械的強度を要求される面であるからである。

以上、本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置２について説明を行ったが、誘導加熱装置２には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。

例えば、以上で説明した実施形態のように、両軸部材１１，１２を回転駆動させる場合、両軸部材１１，１２の軸線回りの回転速度は、必ずしも同一とする必要はなく、互いに異ならせても構わない。両軸部材１１，１２の回転速度を互いに異ならせるには、例えば、第１軸部材１１に連結される小ギヤ８ａおよびこれに噛合う大ギヤ８ｃの歯面のピッチと、第２軸部材１２に連結される小ギヤ８ｂおよびこれに噛合う大ギヤ７ｃの歯面のピッチとを互いに異ならせれば良い。また、両軸部材１１，１２を回転駆動させる場合でも、上述した回転機構６とは異なる構成の回転機構６を採用しても構わない。例えば、電動モータを２つ設け、一方の電動モータの出力軸に第１軸部材１１を連結すると共に、他方の電動モータの出力軸に第２軸部材１２を連結することも可能である。

また、以上で説明した実施形態では、第１軸部材１１及び第２軸部材１２を同一方向に同一速度で回転駆動（同期回転）させることにより、ワーク支持部１６で支持したワークＷにその軸線回りの回転力を付与するようにしたが、このような回転力は、ねじ軸からなる軸部材（以上で説明した実施形態では第２軸部材１２）のみを回転駆動させることによってもワークＷに付与することができる。従って、回転機構６は、ねじ軸からなる軸部材のみを回転駆動させるものであっても構わない。この場合、回転機構６には、両軸部材１１，１２を同期回転させるための複雑な機構（動力伝達機構８）を設けずとも足りるので、搬送装置１０の簡素化・低コスト化を図ることができる。

また、以上で説明した実施形態では、第１及び第２軸部材１１，１２のうち、一方の軸部材（第２軸部材１２）のみをねじ軸で構成したが、他方の軸部材（第１軸部材１１）もねじ軸で構成することが可能である。

また、支持ユニット３０は、第１軸部材１１及び第２軸部材１２のうち、分割軸２１（２２）同士の連結部のみならず、連結部以外の部位を支持するように設けることも可能である。

さらに、以上で説明した実施形態では、第１軸部材１１及び第２軸部材１２を両者の中心が同一平面上（同一高さ）に位置するように配置したが、両軸部材の配置高さは、例えば図１０に示すように、相互に異ならせても構わない。図１０では、相対的に下方側に配置した断面略Ｌ字状の第１軸部材１１’のみでワークＷを接触支持し、相対的に上方側に配置したねじ軸からなる第２軸部材１２をその軸線回りに回転駆動させることにより、第１軸部材１１’で支持され、第２軸部材１２の螺旋溝１４内に配置されたワークＷに送り力および回転力を付与するようにしている。この場合、第１軸部材１１’とワークＷの接触面積を極力減じる観点から、第１軸部材１１’のワーク支持面を図示例のような凹凸形状とし、ワークＷを点接触支持するようにするのが好ましい。

また、以上では、誘導加熱装置２による加熱対象のワークＷとして、円すいころ軸受を構成する円すいころを例示したが、誘導加熱装置２は、他の回転可能なワークＷ、例えば、玉軸受を構成する玉（ボール）、円筒ころ軸受を構成する円筒ころ、あるいは針状ころ軸受を構成する針状ころ等、その他の転がり軸受の転動体を誘導加熱する場合にも好ましく用いることができる。また、本発明の実施形態に係る誘導加熱装置２は、上述した各種転動体等の中実のワークＷのみならず、中空のワークＷを誘導加熱する場合にも好ましく用いることができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得る。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 熱処理設備
２ 誘導加熱装置
３ 加熱用コイル
６ 回転機構
１０ 搬送装置
１１ 第１軸部材
１２ 第２軸部材
１３ 螺旋状凸部
１４ 螺旋溝
１５ 溝底面
１６ ワーク支持部
２１ 分割軸
２１ａ 穴部
２２ 分割軸
２２ａ 孔部
２３ 連結ピン（第１結合部材）
２４ 第２結合部材
２５ 第２結合部材
３０ 支持ユニット
３１ 第１軸受
３２ 第２軸受
Ｐ ワーク搬送路
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 回転可能なワークを搬送する搬送装置と、該搬送装置によって搬送されている前記ワークを誘導加熱する加熱用コイルとを備えた誘導加熱装置であって、
   前記搬送装置が、相互に離間して平行に配置され、相手側と協働して直線状のワーク搬送路を形成するセラミックス製の第１軸部材及び第２軸部材と、両軸部材の少なくとも一方をその軸線回りに回転駆動させる回転機構とを有し、
   両軸部材のうち、少なくとも前記一方の軸部材が、その外周に沿って螺旋状凸部が設けられたねじ軸で構成され、かつ、前記螺旋状凸部によって前記ねじ軸の外周に画成される螺旋溝内に前記ワークが配置可能に構成されており、
   両軸部材のそれぞれが、その軸方向に連ねて設けられた分割軸の結合体で構成されると共に、その軸方向の所定箇所に設けた支持ユニットにより支持されていることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 隣り合う２つの前記分割軸の結合部が前記支持ユニットで支持されている請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 隣り合う２つの前記分割軸は、両分割軸の軸線に沿って延びた穴部に嵌合された第１結合部材と、両分割軸の外周に嵌合された第２結合部材とを用いて結合されている請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
4. 前記支持ユニットは、前記第１軸部材を支持する第１軸受と、前記第２軸部材を支持する第２軸受とを備え、
   前記第１軸受は、前記第１軸部材の周方向に離間した複数箇所に配置され、前記第２軸受は、前記第２軸部材の周方向に離間した複数箇所に配置されている請求項１〜３の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
5. 前記ワークが、転がり軸受の転動体である請求項１〜４の何れか一項に記載の誘導加熱装置。

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