JP5821114B2 - 加熱装置用治具、加熱装置、熱処理装置及び加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、環形状のワークを誘導加熱する加熱装置用の治具並びにその治具を用いた加熱装置、熱処理装置及び加熱方法に関する。

従来、環形状のワークを加熱するには、例えばチャック機構等の支持部でワークを支持し、ワークを回転させつつ加熱コイルで加熱していた。環形状を有する大きなワークを加熱するために、チャック機構等でワークを挟持せずに加熱する熱処理装置が提案されている。

特許文献１では、大きな軸受軌道輪等を加熱可能な高周波熱処理装置が開示されている。この技術では、大きなリング状品を搬送し、位置合わせしてリング状品を回転台に支持させ、馬蹄形の加熱コイルをリング状品の円周方向の複数箇所に配置し、回転台と共にリング状品を回転させながら複数の加熱コイルにより加熱している。

特許文献２では、環状部品全体に高周波熱処理を行う装置が開示されている。この技術では、大きな環状部品を搬送し、環状部品を複数の支持ローラ上に載置して支持させ、環状部品の外径面又は内径面を三つ以上の位置決めローラで押圧して位置決めし、環状部品を回転させつつ加熱コイルで誘導加熱している。

特開２００５−３２５４０９号公報 特開２００９−２８７０７４号公報

しかしながら、従来の熱処理装置のような加熱装置では、ワークを適宜な搬入用支持具を用いて搬入し、回転台や支持ローラ等の加熱用の治具に位置合わせして支持させ、この状態で加熱し、加熱後には適宜な搬出用支持具を用いて搬出していた。搬入時、加熱時、搬出時にそれぞれワークを治具や支持具に載せ替える必要があった。ワークが大きい場合、搬入時や搬出時には重心を調整して安定して搬送できるようにしなければならず、加熱時には所望の加熱が実現できるようにワークを精度よく位置合わせしなければならなかった。また、搬送時と加熱時とにそれぞれワークを支持するための構造を設けるため構成が複雑であった。特許文献１のような熱処理装置の場合には、回転台がワークを固定して回転可能なものでなければならず、ワークに応じた回転台が必要で汎用性が十分ではなかった。

そこで、本発明では、汎用性が高く、搬送時及び加熱時に載せ替えることなくワークを支持できる簡素な構成の加熱装置用治具を提供することを第１の目的とする。また汎用性が高く、ワークの搬送及び加熱を容易に行える簡素な構成の加熱装置、熱処理装置及び加熱方法を提供することを第２の目的とする。

第１の目的を達成する加熱装置用治具は、環形状のワークを搬送時及び加熱時に支持するための加熱装置用治具であって、中央構造部と、中央構造部と連結して配置され、ワークが中央構造部を囲んで載置されるワーク支持部と、を備え、ワーク支持部は中央構造部周囲に周方向に配列して搬送時及び加熱時にワークを載置する複数の回転ローラを有し、中央構造部は、ワーク支持部にワークを載置した状態で吊り下げるための搬送用接続手段と、複数の回転ローラを回転駆動する回転駆動機構と、回転駆動機構に駆動力を入力するための駆動用接続手段と、を備え、回転駆動機構に入力された駆動力により複数の回転ローラが回転駆動することでワークを環形状に沿って回転させる。

駆動用接続手段は支持部に支持されるワークより上方に配置されているのがよい。
好ましくは、伝達部は、回転中心に沿って配置されて駆動用接続手段に連結された駆動軸と、複数の回転ローラに連結された複数の従動軸と、を備え、駆動軸の駆動ギヤと複数の従動軸の各従動ギヤとが噛合している。
支持部は、ワークの内周又は外周を位置合わせするワーク位置合わせ手段を備え、ワーク位置合わせ手段は複数の回転ローラから上方に突設されていると好ましい。

上記目的を達成する加熱装置は、上記のような加熱装置用治具と、治具にワークを載置する搬入セクションと、治具に載置されたワークを回転させつつ加熱部により加熱する加熱セクションと、搬送用接続手段を接続した状態で、治具を吊り下げて搬入セクションと加熱セクションとの間を搬送する搬送機構と、を備えている。

加熱装置は、搬送機構は搬入セクションと加熱セクションとの間を移動可能なベース部を備え、ベース部には搬送用接続手段に接続する吊り下げ手段と駆動用接続手段に接続する駆動手段とが設けられ、吊り下げ手段と搬送用接続手段とを接続することで駆動手段と駆動用接続手段が接続されるのがよい。

好ましくは、駆動手段と駆動用接続手段とは縦方向に係脱可能に構成され、吊り下げ手段と搬送用接続手段とは横方向に係脱可能に構成されている。
吊り下げ手段は横方向にスライドする係止ピンを周方向に複数本有し、搬送用接続手段は中央構造部の係止ピンに対応する位置に係止ピンより大きい係止孔を有し、係止孔が上側で係止ピンに対応する幅で、下側で係止ピンより広い略三角形状を呈すると好ましい。

搬送機構は、搬入セクションと加熱セクションとの間に設けられた搬送レールを備え、ベース部は搬送レールに沿って移動する横行ベース部と、吊り下げ手段を有して横行ベース部に対して昇降可能に連結された昇降ベース部とを備え、横行ベース部には昇降ベース部を昇降させるリフタと、昇降ベース部の上昇時に上方へ付勢する付勢手段を備えるのがよい。
好ましくは、加熱セクションには、治具を周方向に対して位置決めする周方向位置決め手段を備えている。

吊り下げ手段に吊り下げ可能な段取り用治具と、段取り用治具を配置可能な段取りセクションとを備え、搬送レールが段取りセクションまで延設され、段取り用治具が加熱セクションにおける加熱部の配置に対応した位置に加熱部の構成部品を保持可能に構成されていると好ましい。

上記目的を達成する熱処理装置は、上記のような加熱装置からなり、加熱セクションの下に冷却セクションを備え、治具を下降することで治具に載置されたワークを冷却セクションに配置して冷却可能となっている。
加熱セクションには、治具を下方から支持し下向きに解放するストッパを備えるのがよい。
好ましくは、駆動手段は、治具を冷却セクションに配置した状態で、冷却セクションより上方に配置されるように昇降ベース部に設けられている。

上記第２の目的を達成するため、環形状のワークを搬送して加熱するワークの加熱方法は、中央構造部と、この中央構造部に連結して該中央構造部の周囲に周方向に配列して設けられた複数の回転ローラと、を備えた治具を搬入セクションに配置し、中央構造部を囲むようにワークを複数の回転ローラ上に載置し、治具を中央構造部で吊り下げて搬入セクションから加熱セクションへ搬送し、加熱セクションで中央構造部へ入力される駆動力を複数の回転ローラに伝達して回転駆動することで、ワークを環形状に沿って回転させつつ加熱コイルによりワークを誘導加熱する。

本発明の加熱装置用治具によれば、搬送時から加熱時まで同じ治具を用いてワークを支持することができるため、搬送時にワークを支持するための構造と加熱時にワークを支持するための構造とを別々に設ける必要がない。しかもワーク支持部に載置できるワークの大きさや形状などの制限が少ない。そのため、汎用性が高く、搬送時及び加熱時に載せ替えることなくワークを支持できる簡素な構成の加熱装置用治具を提供することができる。

本発明の加熱装置、熱処理装置及び加熱方法によれば、治具に載置して回転させることができるワークであれば、同じ治具に載置した状態のまま、搬入セクションと加熱セクションとの間を搬送でき、加熱セクションで加熱できる。そのため、汎用性が高く、ワークの搬送及び加熱を容易に行える簡素な構成の加熱装置、熱処理装置及び加熱方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る熱処理装置の平面図である。 本発明の実施形態に係る熱処理装置の側面図であり、手前側に設けられた加熱部を省略して示している。 本発明の実施形態に係る熱処理装置用治具の平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る熱処理装置用治具及び昇降ベース部の縦断面図、（ｂ）は加熱用治具における中央構造部の部分側面図である。 実施形態の搬送機構における搬送ローダ部の平面図である。 実施形態の搬送機構に係る図５のＡ−Ａ概略断面図である。 実施形態の搬送機構に係る図６のＢ−Ｂ概略断面図である。 実施形態の搬送機構に係る図５のＣ−Ｃ概略断面図である。 実施形態の熱処理装置における昇降ベース部を下降した状態を示す部分側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態の搬送機構に係る昇降ベース部と治具の接続動作を説明する図である。 実施形態の加熱セクションを示す概略平面図である。 実施形態の加熱セクションにおける治具ストッパ及びワーク押さえ部の側面図である。 （ａ）は実施形態の加熱セクションにおける加熱部及び変位手段の側面図、（ｂ）は部分平面図、（ｃ）は背面図である。 実施形態の加熱セクションにおける位置検出部の部分側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態の熱処理装置における加熱セクション及び冷却セクションの動作を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態の熱処理装置における焼入方法を説明する図である。 （ａ）は実施形態の熱処理装置における加熱コイルを示す正面図、（ｂ）は変形例の加熱コイルにおけるワークとの対向部分の形状を示す部分正面図である。 変形例の加熱コイルにおけるワークとの対向部分の形状を示す部分正面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、大型の加熱対象物を焼入れするための旋回型焼入装置の例を用いて説明する。加熱対象物は、直径が１ｍ以上、ここでは３ｍ以上の円環形状を有し、大型の旋回輪や大型の軸受などを構成する内輪及び外輪等である。この加熱対象物の加熱部位は全周で略一定の形状を有する。

［全体構成］
熱処理装置１０は、図１及び図２に示すように、ワークＷを支持する治具１００と、ワークＷを搬入及び搬出する搬入搬出セクション３００と、治具１００を吊り下げて搬送する搬送機構２００と、治具１００に載置されたワークＷを回転させつつ加熱する加熱セクション４００と、加熱セクション４００の下方に設けられた冷却セクション５００と、搬入搬出セクション３００とは反対側に設けられた段取りセクションとしての部品交換セクション６００と、を備える。

［治具］
治具１００は、図３及び図４に示すように、ワークＷを載置するワーク支持部１１０と、ワーク支持部１１０の中央に設けられた中央構造部１３０と、中央構造部１３０へ入力される駆動力をワーク支持部１１０へ伝達して、ワーク支持部１１０に載置されたワークＷを環形状に沿って回転させる伝達部としての回転駆動機構１５０とを備える。

ワーク支持部１１０は、中央構造部１３０の下部に接合されて放射方向に延びる複数の放射架台１１１と、各放射架台１１１の先端側に放射方向に沿って配置された回転ローラ１１２とを備える。放射架台１１１及び回転ローラ１１２は周方向に少なくとも３個以上、ここでは８個設けられ、円周方向に均等な間隔で配列されている。互いに隣接する放射架台１１１間は空間となっている。

図４（ａ）に示すように、各回転ローラ１１２は芯材１１３の周囲にセラミックス製の円筒材１１４固定された構造を有し、芯材１１３の両端が放射架台１１１の耐熱性軸受１１５に回転可能に支持されている。この実施形態では、各円筒材１１４の側周面が全長に渡り一定直径に形成され、側周面のワークＷとの接触部位が略水平となっている。各円筒材１１４はワークＷに応じて材質、形状等を適宜変更可能である。例えば円筒材１１４の側周面に凹凸が設けられていない形状であっても、多数の溝等の凹凸が設けられた形状であってもよい。

各放射架台１１１には、図４（ａ）に示すように、ワークＷの内周又は外周を位置合わせするワーク位置合わせローラ１２１が備えられている。このワーク位置合わせローラ１２１は各回転ローラ１１２から上方に突設されて略鉛直方向の軸周りに回転自在となっている。

中央構造部１３０は、図４（ａ）に示すように、ワーク支持部１１０の中央から上方に突出する円筒状の接続突部１３１を備える。接続突部１３１の内部には、回転駆動機構１５０のギヤボックス１５１及び駆動軸１５２が配置され、接続突部１３１と駆動軸１５２とが同軸となっている。

接続突部１３１には、搬送ローダ部２２０により治具１００全体を吊り下げるための搬送用接続手段１３２が設けられ、接続突部１３１の内側には、駆動軸１５２の端部に固定された駆動用接続手段１３３が配置されている。搬送用接続手段１３２は、接続突部１３１の周囲に周方向に均等位置となるように開設された複数の係止孔１３４からなる。各係止孔１３４は図４（ｂ）に示すように、それぞれ略三角形形状に形成されている。駆動用接続手段１３３は噛み合いクラッチ機構１４０を構成するための第１噛み合い部材１４１からなる。

搬送用接続手段１３２及び駆動用接続手段１３３の各接続位置となる係止孔１３４及び第１噛み合い部材１４１は、複数の回転ローラ１１２上に支持されるワークＷの上端縁より上方となるように配置されている。

回転駆動機構１５０は、中央構造部１３０及びワーク支持部１１０に設けられ、中央構造部１３０の上端側に入力される駆動力を回転ローラ１１２まで伝達するように構成されている。回転駆動機構１５０は、中央構造部１３０の中心に鉛直方向に配設された駆動軸１５２と、ワーク支持部１１０の各放射架台１１１上に配設されて回転ローラ１１２と中央構造部１３０との間を連結する従動軸１５３とを備える。駆動軸１５２と従動軸１５３とはギヤボックス１５１内で連結されている。

駆動軸１５２の上端側には搬送機構２００から駆動力が入力される駆動用接続手段１３３が設けられ、下端側には駆動ギヤ１５４が固定されている。各従動軸１５３の一端側にはそれぞれ従動ギヤ１５５が設けられ、他端側にはユニバーサルジョイント１５６を介してそれぞれ回転ローラ１１２の芯材１１３が連結されている。
ギヤボックス１５１内では、駆動軸１５２の同一の駆動ギヤ１５４に対して各従動軸１５３の従動ギヤ１５５が噛合している。駆動ギヤ１５４に対する各従動ギヤ１５５のギヤ比は全て同一となっている。

図４（ａ）に示すように、中央構造部１３０の底部には、中央構造部１３０を位置決めするための底部位置決め孔１２３が設けられ、複数の放射架台１１１の先端には、放射架台１１１を周方向に位置決めするためのカムフォロア１２５が設けられている。

このような治具１００では、図３及び図４（ａ）に示すように、ワーク支持部１１０の複数の回転ローラ１１２上にワークＷが載置される。ワーク位置合わせローラ１２１にワークＷの内周面又は外周面が当接することでワークＷの大きな位置ずれが防止される。
この状態で、ワークＷを載置した治具１００全体を中央構造部１３０において吊り下げ可能となる。また中央構造部１３０の駆動用接続手段１３３から駆動力が入力されると、各回転ローラ１１２が回転し、ワークＷが環形状に沿って回転する。

［搬入搬出セクション］
図１及び図２に示すように、搬入搬出セクション３００には、前工程からのワークＷを搬入及び搬出するための搬入搬出位置Ｐ１と、治具１００を搬送機構２００と接続及び解除するための吊り下げ位置Ｐ２と、が設けられている。搬入搬出セクション３００は、搬入架台３１１と、搬入架台３１１上に搬入搬出位置Ｐ１から吊り下げ位置Ｐ２まで略平行に設けられた搬入搬出レール３１３と、搬入搬出レール３１３に沿って移動する搬入搬出台車３１５と、搬入搬出台車３１５を移動させる搬送駆動部３１７と、を備える。

搬入搬出台車３１５には、図４（ａ）に示すように、治具１００を支持するための治具支持構造３２０が備えられている。治具支持構造３２０は、治具１００の底部位置決め孔１２３に嵌合して中央構造部１３０を所定位置に配置するための嵌合突起３２１と、嵌合突起３２１の周囲に設けられて中央構造部１３０の底部を当接して支持する中央支持台３２３と、各放射架台１１１の先端底部を当接して支持する先端支持台３２５と、各放射架台１１１先端のカムフォロア１２５を収容して周方向に位置決めする位置決め凹部３２７とを備える。

この搬入搬出セクション３００では、搬入搬出位置Ｐ１に搬入搬出台車３１５を配置してワークＷを治具１００のワーク支持部１１０に載置する。搬送駆動部３１７により搬入搬出台車３１５を搬入搬出位置Ｐ１から吊り下げ位置Ｐ２へ移動させて停止させる。これにより治具１００の中央構造部１３０が吊り下げ位置Ｐ２に所定の向きで精度よく配置される。

［搬送機構］
搬送機構２００は、図１及び図２に示すように、各セクションの上方に配設された搬送レール２１０と、搬送レール２１０に沿って移動する搬送ローダ部２２０とを有する。
フレーム２０には、搬入搬出セクション３００、加熱及び冷却セクション４００，５００、部品交換セクション６００の上方に略水平に連続して一対の横枠材２１が配設されており、一対の横枠材２１のそれぞれに搬送レール２１０が互いに平行となるように設けられている。

図５及び図６に示すように、一方の搬送レール２１０の側面側には、搬送ローダ部２２０のピニオン２３７が噛合する直線状のラック２１２が略全長に連続して設けられている。図８に仮想線で示すように、搬送レール２１０の端部には搬送ローダ部２２０を所定位置に停止させるためのレール用ストッパ２１３が設けられている。図８には搬入搬出セクション３００側の端部におけるレール用ストッパ２１３が示されているが、部品交換セクション６００側の端部でも同様のレール用ストッパ２１３が設けられている。

搬送ローダ部２２０は、図５及び図６に示すように、搬送レール２１０上に配置されて搬送レール２１０に沿って移動する横行ベース部２３０と、横行ベース部２３０を移動させるための横行機構２３１と、横行ベース部２３０の下方に連結されて横行ベース部２３０と共に移動する昇降ベース部２４０と、横行ベース部２３０に対して昇降ベース部２４０を昇降させるための昇降機構２６０と、を備える。

横行ベース部２３０は、図５及び図８に示すように、一対の搬送レール２１０の間隔以上の幅を有する横行架台２３２と、横行架台２３２の幅方向中間部に立設された横行支柱２３３とを備える。
横行機構２３１は、図５及び図６に示すように、横行架台２３２を一対の搬送レール２１０上で移動可能に支持する転動輪やスライダー等の横行支持体２３４と、横行架台２３２に固設されて回転速度を調整可能なギヤドモータ等からなる横行駆動モータ２３５と、横行駆動モータ２３５の出力軸２３６に接続されて搬送レール２１０のラック２１２と噛合するピニオン２３７とを備える。

昇降ベース部２４０は、図６及び図７に示すように、昇降支持台２４２と、昇降支持台２４２の両端側の上方に一体に設けられた昇降補助台２４３とを備え、昇降機構２６０を介して横行ベース部２３０に装着されている。昇降支持台２４２は、治具１００の搬送用接続手段１３２に接続するための吊り下げ手段２４５と、治具１００の駆動用接続手段１３３に接続して駆動軸１５２を駆動するための回転駆動手段２４６と、を備える。

吊り下げ手段２４５は、図４（ａ）、図６及び図７に示すように、昇降支持台２４２から下方へ突設されて治具１００の接続突部１３１の上端側を収容する筒状の吊り下げ突部２４７と、吊り下げ突部２４７における治具１００の係止孔１３４に対応する位置に設けられた複数の係止具２４８とを備える。

各係止具２４８は、吊り下げ突部２４７に固定された保持体２４９と、保持体２４９に保持されて横方向にスライドする係止ピン２５１と、係止ピン２５１を駆動するエアーシリンダ等の係止駆動部２５２とをそれぞれ備える。図４（ｂ）に示すように、治具１００の係止孔１３４は係止ピン２５１より大きい略三角形状に形成されており、下側では係止ピン２５１より広く上側で係止ピン２５１に対応する幅となっている。

回転駆動手段２４６は、図４（ａ）及び図６に示すように、昇降支持台２４２に固定されたサーボモータ等からなる回転駆動モータ２５５と、回転駆動モータ２５５の出力軸２５６に取り付けられた第２噛み合い部材１４２と、第２噛み合い部材１４２を出力軸２５６に沿って下方へ付勢するスプリング等の噛み合い付勢手段２５７とを備える。

回転駆動手段２４６は治具１００の駆動用接続手段１３３と上下方向に係脱される。治具１００の駆動軸１５２の第１噛み合い部材１４１に回転駆動モータ２５５の出力軸２５６の第２噛み合い部材１４２が噛み合うことで、噛み合いクラッチ機構１４０が構成される。そして噛み合いクラッチ機構１４０により回転駆動手段２４６と治具１００の駆動用接続手段１３３が接続された状態で、ワークＷを回転させるための回転駆動部３０が構成される。

昇降機構２６０は、図６乃至図８に示すように、昇降ベース部２４０を昇降させる昇降リフタ２６１と、昇降ベース部２４０の上昇時に上方へ付勢する昇降付勢手段２６２と、昇降時に昇降ベース部２４０を案内する昇降ガイド部２６３とを備える。
昇降リフタ２６１は、横行ベース部２３０の横行支柱２３３上部に固定されたサーボモータ等からなる昇降駆動モータ２６５と、昇降駆動モータ２６５の出力軸２６６に固定されて回転可能に略鉛直方向に配置されたネジ軸２６７と、ネジ軸２６７に螺合してネジ軸２６７の回動により昇降する昇降プレート２６８と、この昇降プレート２６８と昇降ベース部２４０の昇降支持台２４２との間を連結して縦方向に配置された４本の昇降連結ロッド２７１と、を備える。

昇降ガイド部２６３は、下端側で昇降支持台２４２に固定されて上端側で互いに連結プレート２７３により連結された４本の昇降ガイドロッド２７４と、横行ベース部２３０の横行架台２３２に固定されて各昇降ガイドロッド２７４を昇降自在に支持する４個の昇降軸受２７５とを備える。４本の昇降ガイドロッド２７４は略鉛直方向に配置されており、上下に昇降自在となっている。
昇降付勢手段２６２は、横行架台２３２に固定された２本のエアー等の流体圧シリンダ２７７を備え、各流体圧シリンダ２７７の進退ロッド２７８が略鉛直方向に配置されて昇降補助台２４３に固定されている。

このような搬送機構２００において、搬送ローダ部２２０を搬送レール２１０上で走行させるには、図５及び図６に示すように、横行駆動モータ２３５を駆動してラック２１２に噛合したピニオン２３７を正転又は逆転する。レール用ストッパ２１３や図６に示す位置検出センサ２７９等により、搬送ローダ部２２０は搬入搬出セクション３００、加熱及び冷却セクション４００，５００、部品交換セクション６００の上方で所定位置に精度よく停止できる。

搬送機構２００において、治具１００を搬送ローダ部２２０に接続して吊り下げるには、搬送ローダ部２２０の横行ベース部２３０を所定位置に停止させる。その状態で、昇降ベース部２４０を下降させ、吊り下げ手段２４５を治具１００の搬送用接続手段１３２に接続し、回転駆動手段２４６を治具１００の回転駆動機構１５０に接続し、昇降ベース部２４０を上昇させる。

昇降機構２６０により昇降ベース部２４０を下降するには、図６及び図８に示すように、昇降リフタの昇降駆動モータ２６５でネジ軸２６７を回転させることで、昇降プレート２６８を下降させて昇降ベース部２４０を下降させる。流体圧シリンダ２７７の進退ロッド２７８は昇降ベース部２４０に従動して下方へ引き出される。昇降ベース部２４０を下降させた状態を図９に示す。
昇降ベース部２４０を上昇するには、ネジ軸２６７を逆回転させる。このとき流体圧シリンダ２７７に流体圧を供給することで進退ロッド２７８により昇降ベース部２４０を上方へ付勢する。これにより昇降付勢手段２６２により付勢しつつ昇降リフタ２６１で昇降ベース部２４０を上方へ移動させる。

吊り下げ手段２４５を治具１００の搬送用接続手段１３２に接続するには、搬送ローダ部２２０を治具１００に対して精度よく停止させる。これにより昇降ベース部２４０と治具１００の中央構造部１３０とが所定の相対位置及び相対向きとなる。
図１０（ａ）に示すように、昇降ベース部２４０を下降させ、吊り下げ突部２４７の内側に治具１００の接続突部１３１を挿入する。図１０（ｂ）に示すように、昇降ベース部２４０を所定高さまで下降させ、係止具２４８と搬送用接続手段１３２との高さを合わせる。その際、接続突部１３１の上端を吊り下げ突部２４７の内側における頂部に当接させることで高さを合せてもよい。

図１０（ｃ）に示すように、吊り下げ手段２４５と治具１００の搬送用接続手段１３２とが所定の相対位置に配置された状態で、各係止ピン２５１を横方向に前進させる。すると、各係止ピン２５１は、搬送用接続手段１３２の係止孔１３４に挿入され、接続突部１３１の係止孔１３４に係止する。これにより吊り下げ手段２４５と接続突部１３１とが連結される。係止ピン２５１を横方向に後退させると、係止孔１３４から離脱して係止状態が解除される。

図４（ｂ）に示すように、係止孔１３４が係止ピン２５１上側で狭く下側で広い略三角形に形成されている。そのため、係止ピン２５１を係止孔１３４の下側に挿入及び離脱することで容易に係脱できる。係止孔１３４に係止ピン２５１を挿入した状態で、昇降ベース部２４０を上昇させて治具１００を吊り上げると、係止ピン２５１が係止孔１３４の上側に係止されるため、治具１００を搬送ローダ部２２０に対して精度よく位置合わせできる。

回転駆動手段２４６と治具１００の駆動用接続手段１３３との接続は、吊り下げ手段２４５と搬送用接続手段１３２との接続と合わせて行なわれる。
図１０（ａ）に示すように、昇降ベース部２４０を治具１００上方の所定位置から下降させると、図１０（ｂ）に示すように、回転駆動モータ２５５の第２噛み合い部材１４２が治具１００の接続突部１３１内に挿入され、治具１００に設けられた駆動用接続手段１３３の第１噛み合い部材１４１と縦方向に噛合する。この状態で、図１０（ｃ）に示すように、係止具２４８と搬送用接続手段１３２とを横方向に係止すると、昇降ベース部２４０と治具１００の接続突部１３１とが接続状態となり、第１噛み合い部材１４１と第２噛み合い部材１４２との噛合状態が維持される。

第２噛み合い部材１４２が噛み合い付勢手段２５７により下方へ付勢されているため、第１噛み合い部材１４１と第２噛み合い部材１４２との縦方向の相対位置に自由度があり、接続時には円滑に接続できる。接続状態では適度な圧力で噛合した状態を維持できる。
図１０（ｃ）のように回転駆動手段２４６と治具１００の駆動用接続手段１３３が接続されることで、図４（ａ）に示すように、回転駆動手段２４６の駆動力が回転駆動機構１５０を介して回転ローラ１１２に伝達され、回転駆動部３０により回転ローラ１１２が回転駆動可能となる。

［加熱セクション］
加熱セクション４００は、図２、図１１及び図１２に示すように、フレーム２０の加熱冷却架台４０上に配設されて治具１００を所定位置に保持する治具保持機構４１０と、治具１００に載置されたワークＷを押さえるワーク押さえ部４２０と、治具１００に載置されたワークＷを加熱する加熱部４５０と、を備える。

治具保持機構４１０及び加熱部４５０は、治具１００の中心、即ちワークＷの回転中心Ｃに対して周囲に複数設けられている。治具保持機構４１０は治具１００の放射架台１１１及び回転ローラ１１２に対応する位置に設けられている。治具保持機構４１０は全ての放射架台１１１及び回転ローラ１１２に対応する位置に設けられていてもよいが、ここでは一部となる複数の放射架台１１１及び回転ローラ１１２に対応する位置、具体的には４カ所に略等間隔に設けられている。
治具１００の互いに隣接する放射架台１１１の間隙にワークＷの加熱位置Ｐ３が設定され、各加熱部４５０は加熱位置Ｐ３に対応するように設けられている。各加熱部４５０はワークＷの回転中心Ｃに対して周方向に略均等に配設されるのが好適である。

治具保持機構４１０は、図１２に示すように、治具１００を周方向に位置決めするための周方向位置決め手段４１１と、治具１００を高さ方向に位置決めするための高さ方向位置決め手段４１２とを備える。

高さ方向位置決め手段４１２は、図１２に示すように、冷却セクション５００における水槽５１０内に揺動自在に設けられて治具１００を下方から支持する治具ストッパ４１３と、加熱冷却架台４０のストッパ支柱４１に設けられて治具ストッパ４１３を揺動させるストッパ駆動シリンダ４１４と、治具ストッパ４１３とストッパ駆動シリンダ４１４のロッド４１５とを連結するリンク４１６とを備える。ロッド４１５が横方向に進退すると治具ストッパ４１３がストッパ支点４１７を中心に揺動し、支持端４１８が治具１００の支持位置と下方の解放位置の間で変位する。

周方向位置決め手段４１１は、図１２に示すように、後述する冷却セクション５００の水槽５１０内に立設された複数本の案内レール４１９を備える。案内レール４１９は上端側が解放された案内溝４１９ａを有し、略鉛直方向に配設されている。治具１００の放射架台１１１における先端のカムフォロア１２５が案内溝４１９ａに収容されることで、治具１００が昇降する際に各放射架台１１１が案内され、各位置において治具１００が周方向及び径方向に位置決めされる。

ワーク押さえ部４２０は、一部又は全ての高さ方向位置決め手段４１２上に設けられている。図１２に示すように、ワーク押さえ部４２０は、加熱冷却架台４０のストッパ支柱４１上に設けられた揺動台４２１と、揺動台４２１を揺動させるエアーシリンダ等の押圧駆動部４２２とを備える。揺動台４２１にはエアーシリンダ等からなる進退駆動部４２４が取り付けられ、進退駆動部４２４の進退ロッド４２８の先端に押さえブラケット４２９が固定されている。押さえブラケット４２９に設けられた回動軸４３１によりローラブラケット４３２が回動可能に支持され、ローラブラケット４３２に押さえローラ４２５が回動自在に支持されている。回動軸４３１は進退ロッド４２８と略直交して略水平に配置され、押さえローラ４２５は回動軸４３１と略直交して略水平に配置されている。

揺動台４２１は揺動支点４２６を中心に揺動する。進退駆動部４２４は、揺動台４２１と共に揺動し且つワークＷの回転中心Ｃから放射方向に沿って進退する。押さえローラ４２５は進退駆動部４２４により揺動及び進退し、さらに回動軸４３１により揺動する。そのため押さえローラ４２５は治具１００上のワークＷに当接して略水平方向の軸周りに回転する。

各加熱部４５０は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、加熱位置Ｐ３で治具１００上のワークＷを誘導加熱する加熱コイル４５１と、内部に変成器等を収容して加熱コイル４５１を支持する支持ボックス４５２と、支持ボックス４５２を変位させて加熱コイル４５１を変位させる変位手段４６０と、を備える。加熱部４５０にはさらにワークＷの表面位置を検出するための位置検出部４８０が設けられている。本実施形態では、加熱コイル４５１の上下方向、左右方向、ワークＷの回転中心Ｃからの距離等を予め調整するための位置調整ハンドル４６１などが設けられているが、詳細な図示は省略している。

加熱コイル４５１は、図１３（ａ）（ｃ）に示すように、ワークＷの全周のうちの加熱位置Ｐ３に配置される部位の表面に所定の間隙で対向配置可能な形状を有する。本実施形態では、平面視においてワークＷの加熱部位の弧形状に対応した形状であって、ワークＷの縦断面形状に対応した縦断面形状となっている。
例えば、加熱コイル４５１はワークＷの周方向の所定領域において、略一定断面のパイプ状、棒状或いは板状のコイル材料を上下に繰り返し蛇行させた形状としてもよい。具体的には、図１７（ａ）に示すように、全長で中空部が連続するように角パイプを接合し、両端に冷却液の入口４５１ｂ及び出口４５１ｃを設け、ワークＷと対向する部位が複数の屈曲部４５１ｄで屈曲したジグザク形状であってもよい。図１７（ｂ）に示すように、ワークＷに対向する部位が、断面丸形のパイプを複数の湾曲部４５１ｅで湾曲したジグザグ形状であってもよい。
支持ボックス４５２は、加熱時に加熱コイル４５１に通電可能であって、加熱コイル４５１を安定して支持するものであってもよい。

変位手段４６０は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、支持ボックス４５２を上下に変位させる上下変位部４６２と、支持ボックス４５２をワークＷの回転中心Ｃからの放射方向に沿って水平方向に変位させる水平変位部４６３と、を備える。

上下変位部４６２は、加熱冷却架台４０上に固定された変位架台４２と、変位架台４２上に配置された下架台４６４と、変位架台４２に対して下架台４６４を上下動させる上下駆動機構４６５とを備える。
上下駆動機構４６５は、下架台４６４に固定されて上下方向に配置された変位ガイドロッド４６６及び縦変位ネジ軸４６７と、変位架台４２に固定されて変位ガイドロッド４６６を上下動可能に支持する変位軸受４６８と、変位架台４２に固定されたサーボモータ等からなる上下駆動モータ４６９と、変位架台４２に設けられて上下駆動モータ４６９の回転により縦変位ネジ軸４６７を上下動させる連結体４７１とを備える。

水平変位部４６３は、下架台４６４上にワークＷの放射方向に対して略直交方向に配設された第１変位レール４７２と、第１変位レール４７２上を移動可能な上架台４７３と、上架台４７３を第１変位レール４７２に沿って移動させる第１変位駆動機構４７４と、上架台４７３上にワークＷの放射方向に沿って配設された第２変位レール４７５とを備え、第２変位レール４７５上に移動可能に支持された支持ボックス４５２を第２変位レール４７５に沿って移動させる第２変位駆動機構４７６とを備える。

第１及び第２変位駆動機構４７４，４７６は、それぞれサーボモータ等からなる変位駆動モータ４７７と、変位駆動モータ４７７と連結されて第１又は第２変位レール４７２，４７５に沿って配設された回転駆動される横変位ネジ軸４７８と、上架台４７３又は支持ボックス４５２に設けられて横変位ネジ軸４７８と螺合した変位突部４７９とを備える。ワークＷの放射方向に対して略直交方向に加熱コイル４５１を予め位置合わせ可能であれば、第１変位駆動機構４７４を設けなくてもよい。

位置検出部４８０は、図１１に示すように、各加熱位置Ｐ３の上流側に配置されている。本実施形態では２つの加熱位置Ｐ３毎に、その上流側に配置される治具１００の放射架台１１１と対応する位置に配置されている。
各位置検出部４８０は、図１４に示すように、加熱冷却架台４０の位置検出支柱４３上に設けられた位置検出台４４に装着されている。各位置検出部４８０は、位置検出支柱４３に第１進退機構４８１を介して装着された径方向位置検出具４８３と、第２進退機構４８２を介して装着された軸方向位置検出具４８４とを備える。径方向位置検出具４８３と軸方向位置検出具４８４とは互いに直交方向に配設されている。

第１及び第２進退機構４８１，４８２は、エアーシリンダ等からなる進退用駆動手段４８５と、進退用駆動手段４８５のロッド４８６と平行な複数のガイドロッド４８７と、を備える。各進退機構４８１，４８２は、ロッド４８６及びガイドロッド４８７により、各位置検出具４８３，４８４の検出方向に沿う倒れが防止されている。

径方向位置検出具４８３及び軸方向位置検出具４８４は、それぞれワークＷの表面に当接して転動可能な耐熱性の接触子４８８と、接触子４８８をワークＷ側に付勢しつつ接触子４８８の進退量を検出する変化量検出部４８９とを備える。各変化量検出部４８９としては、例えばリニアセンサ付エアーシリンダを使用できる。
径方向位置検出具４８３はワークＷの回転中心Ｃから放射方向に沿うワークＷの表面位置の変化を検出し、軸方向位置検出具４８４はワークＷの回転中心Ｃの軸線に沿うワークの表面位置の変化を検出する。

このような加熱セクション４００において、ワークＷを加熱位置Ｐ３に配置するには図２に示す搬送ローダ部２２０により治具１００を所定位置に配置する。
図１５（ａ）に示すように、水平変位部４６３により全ての加熱コイル４５１をワークＷの回転中心Ｃから離間させ、ワークＷが昇降可能な空間を形成する。その際、図１２に示す押さえローラ４２５や図１４に示す各位置検出具４８３，４８４もワークＷの回転中心Ｃからできるだけ離間させておく。この状態で、図９に示すように、昇降ベース部２４０を下降させることで、治具１００を下降させる。

治具１００が下降すると、図１２に示すように、治具保持機構４１０の周方向位置決め手段４１１において、放射架台１１１の先端に設けられているカムフォロア１２５が案内レール４１９の案内溝４１９ａに挿入され、治具１００が周方向に位置合わせされる。高さ方向位置決め手段４１２の治具ストッパ４１３が突出状態で、治具１００の放射架台１１１における先端側の底部が治具ストッパ４１３の支持端４１８に当接し、治具１００上のワークＷが所定位置に配置される。

治具保持機構４１０では、周方向位置決め手段４１１及び高さ方向位置決め手段４１２により、治具１００の複数の放射架台１１１の先端の位置が周方向及び高さ方向に規制される。これにより、加熱時に安定して治具１００を配置でき、ワークＷを治具上で安定して回転させることができる。治具１００の周方向、ワークＷを誘導加熱する際に磁力が作用したり、ワークの回転時や停止時に慣性力が作用したりする場合であっても、治具１００の位置ずれを防止できる。

この加熱セクション４００において、治具１００上のワークＷを加熱するには次のようにする。
図１５（ｂ）に示すように、治具１００上のワークＷを加熱セクション４００の所定位置に配置した状態で、上下変位部４６２及び水平変位部４６３により、各加熱部４５０の加熱コイル４５１を移動させて、各加熱位置Ｐ３で加熱コイル４５１をワークＷの表面に対向配置する。

この状態で治具１００の回転ローラ１１２によりワークＷを環形状に沿って回転させる。ワーク押さえ部４２０では、図１２に示すように、押さえローラ４２５が進退駆動部４２４により前進し、押圧駆動部４２２により下降する。押さえローラ４２５がワークＷの最上部となる面や縁を押さえ、ワークＷの表面に従動して回転する。ワークＷは上方から押さえローラ４２５で押さえられることで安定して回転する。

各位置検出部４８０では、図１４に示すように、径方向位置検出具４８３及び軸方向位置検出具４８４の接触子４８８をワークＷに当接させる。ワークＷが回転すると、表面に接した接触子４８８が転動しつつワークＷ表面の変位に応じて進退する。接触子４８８の変位量を変化量検出部４８９において検出することで、ワークＷ表面の上下方向の変位及び水平方向の変位が検出される。
例えばワークＷの周方向における任意の位置を基準位置とし、接触子４８８の進退量を測定することでワークＷの周方向の各位置における基準位置からの変位量が検出される。ワークＷが環状体であるためワークＷが１回転することで元の位置にもどる。

各位置検出部４８０の各位置検出具４８３，４８４により測定されるワークＷ表面の変位量が図示しない制御部に伝達される。制御部では、ワークＷの変位量と回転駆動モータ２５５の回転速度に基づいて、各検出位置を通過したワークＷ表面の各部位が、直後の下流で各加熱部４５０を通過するタイミングとその位置とが精度よく得られる。そのため、各部位が加熱位置Ｐ３を通過する際、変位手段４６０によりその位置に対応するように加熱コイル４５１を変位させることで、常時、加熱コイル４５１とワークＷ表面との間隙を安定させることができる。

この状態で、各支持ボックス４５２から各加熱コイル４５１へ誘導加熱を行うように通電することで、ワークＷを加熱する。これによりワークＷの全周を均一に精度よく加熱する。

［冷却セクション］
冷却セクション５００は、図２、図１２及び図１３に示すように、加熱セクション４００の下方に設けられた水槽５１０と、水槽５１０内に配置された冷却部としての複数の冷却ジャケット５２０と、加熱セクション４００と共通の複数の案内レール４１９と、治具１００の放射架台１１１の底部を支持する複数の当接突部５２５とを備える。
水槽５１０は冷却液の飛散を防止するように治具１００及びワークＷを囲んで設けられている。複数の冷却ジャケット５２０はワークＷに対して冷却液を吹き付けるようにワークＷの内周側及び外周側に対向して配置され、ワークＷの周方向の複数位置に略均等に配設されている。

このような冷却セクション５００において、ワークＷを冷却するには、図１２に示すように、加熱セクション４００における高さ方向位置決め手段４１２の治具ストッパ４１３を下方へ揺動して解放する。図９に示すように、搬送ローダ部２２０によりワークＷを支持する治具１００を下降させる。治具１００を一端上昇させることなくそのまま下降させてもよい。治具１００上のワークＷを回転させたまま下降させてもよい。

搬送ローダ部２２０の昇降ベース部２４０を下降させると、図１２に示すように、治具１００のカムフォロア１２５が案内レール４１９に案内されて下降し、当接突部５２５に当接して治具１００が停止する。回転駆動手段２４６及び各接続手段１３２，１３３は冷却セクション５００より上方に配置される。
図１５（ｃ）のように、ワークＷが冷却セクション５００の所定位置に配置された状態で、ワークＷを回転させつつ冷却ジャケット５２０から冷却液を噴射する。これによりワークＷ全体を均一に冷却することができる。

［部品交換セクション］
図１及び図２に示す段取りセクションとしての部品交換セクション６００は、加熱セクション４００や冷却セクション５００の部品を交換する際に使用される。この実施形態では、加熱セクション４００の加熱コイル４５１をワークに応じて交換する例について説明する。
部品交換セクション６００は、図１及び図２に示すように、部品交換架台５０と、部品交換架台５０上に設けられた部品交換レール６１０と、部品交換レール６１０上を移動可能な部品交換台車６１５と、部品交換台車６１５に載置された部品交換治具６２０とを備える。

部品交換治具６２０は、加熱セクション４００の加熱コイル４５１を搬送するもので、治具１００と同様の接続突部１３１と、接続突部１３１から放射方向に設けられた複数の支持アーム６２１と、を備える。接続突部１３１は、複数の支持アーム６２１の中心から上方に突出して設けられ、治具１００と同様に係止孔１３４を有する。そのため搬送機構２００の吊り下げ手段２４５に吊り下げ可能である。
複数の支持アーム６２１は、加熱セクション４００における複数の加熱部４５０の各支持ボックス４５２に対応する向きとなるように、接続突部１３１から放射状に設けられている。各支持アーム６２１の先端には詳細な図示は省略しているが、加熱コイル４５１を保持する保持部を備える。

部品交換台車６１５は、部品交換治具６２０の支持アーム６２１を各支持ボックス４５２の向きに一致させた状態で、部品交換治具６２０を載置し、段取り位置Ｐ４と吊り下げ位置Ｐ５との間を移動可能に構成されている。
部品交換台車６１５が吊り下げ位置Ｐ５に停止した状態では、部品交換治具６２０の接続突部１３１が搬送ローダ部２２０の昇降ベース部２４０により接続できる位置に配置される。

このような部品交換セクション６００において、加熱コイル４５１の交換を行うには、段取り位置Ｐ４において部品交換治具６２０に複数の加熱コイル４５１を各支持アーム６２１に所定向きで保持させる。部品交換台車６１５を吊り下げ位置Ｐ５に移動する。搬送機構２００の搬送ローダ部２２０を部品交換セクション６００上部に移動させ、昇降ベース部２４０を下降させる。治具１００と同様にして、昇降ベース部２４０の吊り下げ突部２４７に接続突部１３１を接続する。
その状態で昇降ベース部２４０を上昇させた後、搬送ローダ部２２０を加熱セクション４００の上部まで移動させる。昇降ベース部２４０を下降させることで、部品交換治具６２０に保持された各加熱コイル４５１を各支持ボックス４５２に対応する近接位置に配置する。そして各加熱コイル４５１を各支持ボックス４５２に装着する。

［焼入方法］
次に、熱処理装置１０を用いてワークＷを焼入処理する方法について説明する。
本実施形態の焼入方法では、ワークＷに応じて各部を設定する準備工程と、ワークＷを搬入して治具１００に載置する搬入工程と、ワークＷを載置した治具１００を搬送する搬送工程と、治具１００上のワークＷを誘導加熱する加熱工程と、治具１００上のワークＷを冷却する冷却工程と、焼入後のワークＷを搬出する搬出工程とを備える。

準備工程では、加熱処理対象のワークＷの大きさや形状に応じて各部の設定を行う。加熱コイル４５１のような加熱部４５０の構成部品を加熱部４５０に装着するには、図１及び図２に示す部品交換セクション６００及び部品交換治具６２０を利用して行うことができる。
部品交換セクション６００において、部品交換台車６１５上で部品交換治具６２０の各支持アーム６２１にそれぞれ加熱コイル４５１を保持させる。図１６(ｃ)に示すように、搬送機構２００の搬送ローダ部２２０により部品交換治具６２０を搬送し、部品交換治具６２０に保持された各加熱コイル４５１を各加熱部４５０の支持ボックス４５２に対応する位置に配置する。その状態で各加熱コイル４５１を支持ボックス４５２に装着する。装着後、部品交換治具６２０は搬送機構２００を逆に動作させることで部品交換セクション６００に返送する。

搬入工程では、図１及び図２に示す搬入搬出セクション３００で加熱処理対象のワークＷを搬入し、治具１００に載置して搬送可能な状態にする。
搬入搬出セクション３００の搬入搬出位置Ｐ１において、搬入搬出台車３１５上に治具１００を配置した状態で、治具１００にワークＷを載置する。図３に示すように、ワークＷは治具１００の複数の回転ローラ１１２上に、中央構造部１３０を囲むと共に、一方の端面を下向きにして載置される。
搬入搬出台車３１５を吊り下げ位置Ｐ２に移動して停止させることで、ワークＷが載置された治具１００を所定の位置に配置する。

搬送工程では、図１及び図２に示す搬入搬出セクション３００からワークＷが載置された治具１００を搬送機構２００の搬送ローダ部２２０により吊り下げて加熱セクション４００に搬送する。
図１６（ａ）に示すように、搬送機構２００における搬送ローダ部２２０の昇降ベース部２４０を下降させ、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、搬入搬出セクション３００の吊り下げ位置Ｐ２に配置された治具１００の中央構造部１３０に、昇降ベース部２４０の吊り下げ手段２４５を接続する。
搬送ローダ部２２０の昇降ベース部２４０を上昇させた後、図１６（ｂ）に示すように、搬送ローダ部２２０を加熱セクション４００上に移動させる。図１５（ａ）に示すように、治具１００を下降させて治具１００に載置されたワークＷを加熱セクション４００に配置する。

加熱工程では、図１及び図２に示す加熱セクション４００で治具１００上に載置されたワークＷを誘導加熱する。
図１５（ｂ）に示すように、変位手段４６０により各加熱コイル４５１をワークＷ表面の各加熱位置Ｐ３に所定の間隙で対向配置する。治具１００が治具保持機構４１０により保持された状態で、回転駆動部３０により回転ローラ１１２を回転させ、ワークＷを環形状に沿って回転させる。回転駆動部３０によりワークＷの周速を一定に保ち、位置検出具４８３，４８４及び変位手段４６０によりワークＷと各加熱コイル４５１との間の間隔を一定に保つ。この状態で、全ての加熱コイル４５１に各支持ボックス４５２から所定時間給電し、ワークＷ全周を均一に加熱する。

冷却工程では、図１５（ｃ）に示すように、加熱終了後に搬送ローダ部２２０の昇降ベース部２４０を下降させ、冷却セクション５００に治具１００上に載置されたワークＷを配置する。ワークＷを回転させながら、複数位置に設けられた冷却ジャケット５２０からワークＷに冷却液を噴射し、ワークＷ全体を冷却する。

冷却工程後には、再び図１６（ｂ）に示すように、昇降ベース部２４０を上昇させ、図１６（ａ）のように搬入搬出セクション３００の吊り下げ位置Ｐ２まで移動させ、仮想線で示すように搬入搬出セクション３００で治具１００を搬入搬出台車３１５に載置して、搬入搬出位置Ｐ１まで移動させ、後工程へ搬出する。
これによりワークＷの焼入処理を終了する。

［熱処理装置用治具の効果］
以上のような熱処理装置１０の熱処理装置用治具１００によれば、ワークＷをワーク支持部１１０に支持した状態で搬送用接続手段１３２により吊り下げることができ、ワーク支持部１１０に載置されたワークＷを環形状に沿って回転させる駆動力を駆動用接続手段１３３により伝達部としての回転駆動機構１５０に入力できる。そのため搬送時から加熱時まで同じ治具１００を用いてワークＷを支持することができ、ワークＷを搬送して加熱する際にワークＷを載せかえたり位置決めする手間を無くすことができる。

これらの搬送用接続手段１３２と駆動用接続手段１３３とが中央構造部１３０に備えられている。そのため中央構造部１３０を吊り下げ手段２４５と回転駆動手段２４６とに接続しておくことで、ワークＷを吊り下げて搬送することができると共にワークＷを回転させて加熱することができる。従って、搬送時にワークＷを支持するための構造と加熱時にワークＷを支持するための構造とを別々に設ける必要がなく、中央構造部１３０を接続することで両方の接続を実現できる。そのため構成を簡素化できる。

しかも回転ローラ１１２上にワークＷを載置することができ、ワーク支持部１１０の回転ローラ１１２によりワークＷを固定せずに支持して回転させることができる。そのためワークＷの大きさや形状などの制限が少なくて自由度が大きく、異なる形状のワークＷであっても共通に使用することができ、汎用性が高い。従って、汎用性が高く、搬送時及び加熱時に載せ替えることなくワークＷを支持できる簡素な構成の熱処理装置用治具１００が得られる。

この熱処理装置用治具１００では、駆動用接続手段１３３の接続位置がワーク支持部１１０に支持されるワークＷより上方に配置されている。そのためワークＷを冷却する際に冷却液が回転駆動手段２４６に接触することを防止できる。

この熱処理装置用治具１００では、回転駆動機構１５０が駆動軸１５２と複数の回転ローラ１１２に連結された複数の従動軸１５３とを備え、駆動軸１５２の駆動ギヤ１５４と複数の従動軸１５３の各従動ギヤ１５５とが噛合している。そのため駆動用接続手段１３３から入力される駆動力により駆動軸１５２を回転することで、複数の従動軸１５３をそれぞれ回転駆動できる。よって駆動力を調整することで複数の回転ローラ１１２の回転速度を調整でき、ワークＷの回転速度を容易に安定して調整できる。

この熱処理装置用治具１００では、ワーク支持部１１０がワークＷの内周又は外周を位置合わせするワーク位置合わせローラ１２１を備えている。そのためワーク位置合わせローラ１２１をワークＷの位置ずれが許容される範囲に配置しておけば、熱処理装置用治具１００に対してワークＷの重心が極端に偏心した状態で載置されることを防止でき、搬送時にバランスを保つことができる。また複数の回転ローラ１１２により形成される軌道に対して極端に偏心した状態でワークＷが載置されることを防止でき、加熱時に確実にワークＷを環形状に沿って回転させることができる。

［熱処理装置及び方法における効果］
この熱処理装置用治具１００を用いた熱処理装置１０によれば、ワークＷを同じ治具１００に載置した状態のまま、搬入搬出セクション３００と加熱セクション４００との間を搬送でき、加熱セクション４００で加熱できる。そのため治具１００に載置して回転させることができるワークＷであれば、搬入搬出セクション３００で治具１００に位置合わせして載置した状態のままワークＷを搬送及び加熱することができる。
これにより異なる形状のワークＷであっても共通に使用できて汎用性が高く、搬入搬出セクション３００と加熱セクション４００とでワークＷを載せ替える必要がなくてワークＷの搬送及び加熱を容易に行え、治具１００や搬送機構２００を共通に使用できて構成も簡素である。
従って、汎用性が高く、ワークＷの搬送及び加熱を容易に行える簡素な構成の熱処理装置１０が得られる。

この熱処理装置１０では、昇降ベース部２４０には搬送用接続手段１３２に接続する吊り下げ手段２４５と駆動用接続手段１３３に接続する回転駆動手段２４６とが設けられ、吊り下げ手段２４５と搬送用接続手段１３２とを接続することで回転駆動手段２４６と駆動用接続手段１３３を接続できる。そのため複数の接続手段を一体化でき、ワークＷの搬送から加熱までの複数の接続動作を纏めて行える。よって構成及び動作をより簡素化できる。

この熱処理装置１０では、回転駆動手段２４６と駆動用接続手段１３３とは縦方向に係脱可能に構成され、吊り下げ手段２４５と搬送用接続手段１３２とが横方向に係脱できる。そのため治具１００に対して昇降ベース部２４０を所定位置に配置して下降させれば回転駆動手段２４６と駆動用接続手段１３３とを接続できる。ワークＷの荷重が作用する吊り下げ手段２４５と搬送用接続手段１３２との接続方向が横方向であるため、ワークＷの荷重が大きくても十分な接続強度を確保できる。回転駆動手段２４６と駆動用接続手段１３３との接続方向と、吊り下げ手段２４５と搬送用接続手段１３２の接続方向とが異なるため、吊り下げ手段２４５と搬送用接続手段１３２とを接続状態で維持できれば、回転駆動手段２４６と駆動用接続手段１３３との接続状態を維持でき、回転駆動手段２４６の接続状態を維持するための機構が不要である。従って、各部の接続構造を簡素化できる。

この熱処理装置１０では、駆動軸１５２と同軸に接続突部１３１が設けられている。そのため駆動軸１５２を回転駆動手段２４６に接続した状態で接続突部１３１を吊り下げ手段２４５に接続すれば、回転駆動手段２４６により回転ローラ１１２を回転可能な状態で、ワーク支持部１１０に載置されたワークＷをバランスよく吊り下げ手段２４５により吊り下げることができる。

この熱処理装置１０では、回転駆動モータ２５５の出力軸２５６が下降することで駆動軸１５２に設けられて縦方向に係止可能な噛み合いクラッチ機構１４０が構成される。そのため、下降させるだけで係止でき、動作を簡素化できる。

この熱処理装置１０では、搬送用接続手段１３２が中央構造部１３０における係止ピン２５１に対応する位置に係止ピン２５１より大きい係止孔１３４を有し、係止孔１３４が係止ピン２５１より広い略三角形状を有している。そのため、吊り下げ手段２４５で吊り下げることで係止孔１３４に対して係止ピン２５１を上昇させれば、中央構造部１３０の係止孔１３４が係止ピン２５１に案内されて芯出しされ、治具１００を容易に芯出しされた状態で吊り下げることができる。よってワークＷを支持した治具１００を安定して搬送することができる。

この熱処理装置１０では、搬送機構２００は、横行ベース部２３０に昇降ベース部２４０を昇降させる昇降リフタ２６１の他、昇降ベース部２４０を上方に付勢する昇降付勢手段２６２を備えるので、ワークＷを上昇させる際、昇降付勢手段２６２により昇降ベース部２４０を上方に付勢できる。そのためワークＷの重量が大きくても、昇降ベース部２４０を上昇させるために必要な昇降リフタ２６１の駆動力を小さくできる。一方、ワークＷ下降時にはワークＷの重量が負荷された昇降ベース部２４０を下降させるため、昇降ベース部２４０を下降させるために必要な昇降リフタ２６１の駆動力は小さくてよい。その結果、ワークＷの重量が大きくても昇降リフタ２６１に要求される駆動力を小さくでき、昇降リフタ２６１を小型化できる。

この熱処理装置１０では、加熱セクション４００の下に冷却セクション５００を備え、治具１００を下降することで治具１００に載置されたワークＷを冷却セクション５００に配置して冷却可能となっている。そのため水平方向に移動することなく治具１００を下降すればワークＷを容易に冷却セクション５００に配置でき、加熱後に短時間で冷却を開始できる。しかも加熱セクション４００の下に冷却セクション５００があれば、加熱部４５０に冷却液が接触し難いため防水構造を簡素化又は省略できる。

この熱処理装置１０では、加熱セクション４００の下に冷却セクション５００を設けていても、治具１００を下方から治具ストッパ４１３で支持すれば、加熱時に治具１００を安定して所定位置に配置することができ、精度よく加熱を行える。しかも、加熱セクション４００の治具ストッパ４１３が下向きに解放できるため、加熱後に治具１００を冷却セクション５００に移動させる際、容易且つ短時間で解放することができ、加熱されたワークＷの冷却をより短時間で開始できる。

この熱処理装置１０では、回転駆動手段２４６が昇降ベース部２４０に設けられている。そのため冷却セクション５００で回転駆動手段２４６をワークＷより上方に配置でき、回転駆動手段２４６に冷却液が接触し難くて防水構造を簡素化又は省略できる。

この熱処理装置１０では、加熱セクション４００には、治具１００を周方向に対して位置決めする周方向位置決め手段４１１を備えている。そのため周方向位置決め手段４１１により、搬送機構２００により加熱セクション４００に搬送された治具１００を水平方向に位置決めすることができることに加え、誘導加熱する際に磁力により治具１００が移動したり、ワークＷの回転を変化させた際の反力により治具１００が移動することを防止できる。よって精度よく加熱することが可能である。

この熱処理装置１０では、加熱セクション４００には、複数の加熱部４５０が周方向に略等間隔で配設されている。そのためワーク支持部１１０によりワークＷを回転させながら複数の加熱部４５０で加熱すれば、大きなワークＷであっても全周を均等に加熱することができる。

この熱処理装置１０では、部品交換セクション６００に配置された部品交換治具６２０に、加熱セクション４００における加熱部４５０の配置に対応した位置に加熱部４５０の加熱コイル４５１や他の構成物品を保持でき、この部品交換治具６２０を搬送機構２００の吊り下げ手段２４５に接続できる。そのため段取り変えの作業が容易にできる。

上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば上記では加熱対象物のワークＷを加熱して冷却することで焼入処理する熱処理装置について説明したが、冷却を行わない他の加熱装置であっても本発明は適用可能である。
加熱対象のワークＷは、円形断面の円環形状を有するものに限らず、楕円等の他の形状を有する環形状のワークであっても本発明を適用することが可能である。
ワークＷの周方向における複数位置に加熱コイル４５１を配置して加熱する所謂一発焼入れを行う例について説明したが、加熱コイル４５１をワークＷの周方向における一カ所に配置して加熱する所謂移動焼入れについても、同様に適用可能である。その場合、加熱セクション４００では、一つの加熱位置に加熱コイル４５１及び変位手段４６０を配置して稼働させればよい。
上記はワークＷの表面を焼入れした例であるが、例えばワークＷの互いに対向位置の内表面と外表面とに、加熱コイルを配置して加熱するなどにより、ワークＷの深部まで加熱してもよい。その場合、内表面に配置される加熱コイルと外表面に配置される加熱コイルとを同一又は別のコイルにより構成でき、両者を同一の変位手段４６０により位置を調整するように構成してもよい。

図示例のように、ワーク支持部１１０が中央構造部１３０から放射状に延びる複数の放射架台１１１を有することなく、平面視で円形や多角形形状の板状体や、複数の材料を平面的或いは立体的に組み合わせたフレームなどにより構成することも可能である。上記ワーク支持部１１０は、端面を下向きにした状態でワークＷを載置するものであるが、ワークＷを支持して環形状に沿って回転できればその構造は特に限定されない。例えばワークＷを斜めに傾斜或いは立てた状態で載置して環形状に沿って回転するようにしてもよい。
上記回転駆動部３０は、回転駆動機構１５０を介して治具１００に設けられた複数の回転ローラ１１２の全てを回転駆動するように構成したが、ワークＷを回転駆動できれば複数の回転ローラ１１２の一部を回転駆動するものであってもよい。
上記では、位置検出部４８０により検出されたワークＷの表面の変位量に基づいてその後の２つの加熱コイル４５１の位置を調整したが、この数及び位置は適宜変更可能である。

上記実施形態では、ワークＷとして軸受の外輪を加熱する例について説明したが、内輪であっても加熱することができ、その場合加熱コイル４５１をワークＷの外周表面の形状に形成して外側から対向させればよい。
さらにワークＷは、軸受に限定されるものではなく、他の用途に使用される環形状のワークであっても本発明を同様に適用可能であり、加熱又は熱処理する部位もワークＷの内周面や外周面に限られるものではない。例えばワークＷの側面を加熱する場合には、加熱コイル４５１は、周方向に連続した側面形状に対応した形状のものを使用することができる。その場合、加熱コイル４５１としては、図１８に示すように、ワークＷに対向する部位が角パイプからなり、角パイプをワーク内側及び外側の複数の屈曲部４５１ｆと、屈曲部４５１ｆ間に設けられた屈曲部４５１ｇとで屈曲させてジグザク形状に形成したものであってもよい。この加熱コイル４５１では、回転中心Ｃから遠い部位における周方向の長さが回転中心Ｗから近い部位における周方向の長さに比べて長く構成されていてもよい。

上記実施形態では、加熱コイル４５１とワークＷとの間隙を一定に保つために、回転駆動モータ２５５の回転速度と位置検出具４８３，４８４の検出値を利用していた。しかし、図１２に仮想線で示すように、一部のワーク押さえ部４２０に、押さえローラ４２５の回転を検出してワーク表面の周速を測定する速度検出部４２７を設け、回転駆動モータ２５５の回転速度の代わりに、速度検出部４２７の検出値を用いてもよい。
このようにすれば、回転ローラ１１２とワークＷとの間で滑りが生じ、回転駆動部３０の速度と実際のワークＷの回転速度とにズレが生じる場合でも、精度よく加熱コイル４５１とワークＷとの間隙を一定に保つことができる。

上記実施形態では、加熱セクション４００において、各位置検出具４８３，４８４で測定されたワークＷの変位量と回転速度とに基づき、各加熱位置Ｐ３におけるワークＷの変位に加熱コイル４５１を追従させて各加熱コイル４５１とワークＷとを所定の相対位置に配置していた。しかし他の方法により加熱コイル４５１とワークＷとを所定の相対位置に配置することも可能である。例えば、加熱セクション４００に配置されたワークＷを、加熱開始前に予めワークＷの変位量を測定してワークＷの中心の位置を求め、そのワークＷの中心の位置に対して予め各加熱コイル４５１を変位させて所定の相対位置に配置し、その状態で通電することで、加熱中に加熱コイル４５１を変位させることなくワークＷの加熱処理を行うことも可能である。

Ｗ ワーク
Ｃ 回転中心
Ｐ１ 搬入搬出位置
Ｐ２ 吊り下げ位置
Ｐ３ 加熱位置
Ｐ４ 段取り位置
Ｐ５ 吊り下げ位置
１０ 熱処理装置（加熱装置）
２０ フレーム
２１ 横枠材
３０ 回転駆動部
４０ 加熱冷却架台
４１ ストッパ支柱
４２ 変位架台
４３ 位置検出支柱
４４ 位置検出台
５０ 部品交換架台
１００ 治具
１１０ ワーク支持部
１１１ 放射架台
１１２ 回転ローラ
１１３ 芯材
１１４ 円筒材
１１５ 耐熱性軸受
１２１ ワーク位置合わせローラ（ワーク位置合わせ手段）
１２３ 底部位置決め孔
１２５ カムフォロア
１３０ 中央構造部
１３１ 接続突部
１３２ 搬送用接続手段
１３３ 駆動用接続手段
１３４ 係止孔
１４０ 噛み合いクラッチ機構
１４１ 第１噛み合い部材
１４２ 第２噛み合い部材
１５０ 回転駆動機構（伝達部）
１５１ ギヤボックス
１５２ 駆動軸
１５３ 従動軸
１５４ 駆動ギヤ
１５５ 従動ギヤ
１５６ ユニバーサルジョイント
２００ 搬送機構
２１０ 搬送レール
２１２ ラック
２１３ レール用ストッパ
２２０ 搬送ローダ部
２３０ 横行ベース部
２３１ 横行機構
２３２ 横行架台
２３３ 横行支柱
２３４ 横行支持体
２３５ 横行駆動モータ
２３６ 出力軸
２３７ ピニオン
２４０ 昇降ベース部
２４２ 昇降支持台
２４３ 昇降補助台
２４５ 吊り下げ手段
２４６ 回転駆動手段
２４７ 吊り下げ突部
２４８ 係止具
２４９ 保持体
２５１ 係止ピン
２５５ 回転駆動モータ
２５６ 出力軸
２５７ 噛み合い付勢手段
２６０ 昇降機構
２６１ 昇降リフタ
２６２ 昇降付勢手段
２６３ 昇降ガイド部
２６５ 昇降駆動モータ
２６６ 出力軸
２６７ ネジ軸
２６８ 昇降プレート
２７１ 昇降連結ロッド
２７３ 連結プレート
２７４ 昇降ガイドロッド
２７５ 昇降軸受
２７７ 流体圧シリンダ
２７８ 進退ロッド
２７９ 位置検出センサ
３００ 搬入搬出セクション
３１１ 搬入架台
３１３ 搬入搬出レール
３１５ 搬入搬出台車
３１７ 搬送駆動部
３２０ 治具支持構造
３２１ 嵌合突起
３２３ 中央支持台
３２５ 先端支持台
３２７ 位置決め凹部
４００ 加熱セクション
４１０ 治具保持機構
４１１ 周方向位置決め手段
４１２ 高さ方向位置決め手段
４１３ 治具ストッパ
４１４ ストッパ駆動シリンダ
４１５ ロッド
４１６ リンク
４１７ ストッパ支点
４１８ 支持端
４１９ 案内レール
４１９ａ 案内溝
４２０ ワーク押さえ部
４２１ 揺動台
４２２ 押圧駆動部
４２４ 進退駆動部
４２５ 押さえローラ
４２６ 揺動支点
４２７ 速度検出部
４２８ 進退ロッド
４２９ 押さえブラケット
４３１ 回動軸
４３２ ローラブラケット
４５０ 加熱部
４５１ 加熱コイル
４５２ 支持ボックス
４６０ 変位手段
４６１ 位置調整ハンドル
４６２ 上下変位部
４６３ 水平変位部
４６４ 下架台
４６５ 上下駆動機構
４６６ 変位ガイドロッド
４６７ 縦変位ネジ軸
４６８ 変位軸受
４６９ 上下駆動モータ
４７１ 連結体
４７２ 第１変位レール
４７３ 上架台
４７４ 第１変位駆動機構
４７５ 第２変位レール
４７６ 第２変位駆動機構
４７７ 変位駆動モータ
４７８ 横変位ネジ軸
４７９ 変位突部
４８０ 位置検出部
４８１ 第１進退機構
４８２ 第２進退機構
４８３ 径方向位置検出具
４８４ 軸方向位置検出具
４８５ 進退用駆動手段
４８６ ロッド
４８７ ガイドロッド
４８８ 接触子
４８９ 変化量検出部
５００ 冷却セクション
５１０ 水槽
５２０ 冷却ジャケット
５２５ 当接突部
６００ 部品交換セクション（段取りセクション）
６１０ 部品交換レール
６１５ 部品交換台車
６２０ 部品交換治具（段取り用治具）
６２１ 支持アーム

Claims (15)

1. 環形状のワークを搬送時及び加熱時に支持するための加熱装置用治具であって、
   中央構造部と、前記中央構造部と連結して配置され、前記ワークが前記中央構造部を囲んで載置されるワーク支持部とを備え、
   前記ワーク支持部は、前記中央構造部周囲に周方向に配列して前記搬送時及び加熱時に前記ワークを載置する複数の回転ローラを有し、
   前記中央構造部は、前記ワーク支持部に前記ワークを載置した状態で吊り下げるための搬送用接続手段と、前記複数の回転ローラを回転駆動する回転駆動機構と、該回転駆動機構に駆動力を入力するための駆動用接続手段と、を備え、
   前記回転駆動機構に入力された駆動力により前記複数の回転ローラを回転駆動することで前記ワークを前記環形状に沿って回転させる、加熱装置用治具。
2. 前記駆動用接続手段は、前記ワーク支持部に支持される前記ワークより上方に配置されている、請求項１に記載の加熱装置用治具。
3. 前記回転駆動機構は、回転中心に沿って配置されて前記駆動用接続手段に連結された駆動軸と、前記複数の回転ローラに連結された複数の従動軸と、を備え、前記駆動軸の駆動ギヤと前記複数の従動軸の各従動ギヤとが噛合している、請求項１又は２に記載の加熱装置用治具。
4. 前記ワーク支持部は、前記ワークの内周又は外周を位置合わせするワーク位置合わせ手段を備え、該ワーク位置合わせ手段は前記複数の回転ローラから上方に突設されている、請求項１乃至３の何れかに記載の加熱装置用治具。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の加熱装置用治具と、
   該治具に前記ワークを載置する搬入セクションと、
   前記治具に載置された前記ワークを回転させつつ加熱部により加熱する加熱セクションと、
   前記搬送用接続手段に接続した状態で、前記治具を吊り下げて前記搬入セクションと前記加熱セクションとの間を搬送する搬送機構と、を備えた加熱装置。
6. 前記搬送機構は前記搬入セクションと前記加熱セクションとの間を移動可能なベース部を備え、該ベース部には前記搬送用接続手段に接続する吊り下げ手段と前記駆動用接続手段に接続する駆動手段とが設けられ、前記吊り下げ手段と前記搬送用接続手段を接続することで前記駆動手段と前記駆動用接続手段が接続される、請求項５に記載の加熱装置。
7. 前記駆動手段と前記駆動用接続手段とは縦方向に係脱可能に構成され、前記吊り下げ手段と前記搬送用接続手段とは横方向に係脱可能に構成されている、請求項６に記載の加熱装置。
8. 前記吊り下げ手段は横方向にスライドする係止ピンを周方向に複数本有し、前記搬送用接続手段は前記中央構造部の前記係止ピンに対応する位置に前記係止ピンより大きい係止孔を有し、該係止孔が上側で前記係止ピンに対応する幅で、下側で前記係止ピンより広い略三角形状を呈する、請求項７に記載の加熱装置。
9. 前記搬送機構は、前記搬入セクションと前記加熱セクションとの間に設けられた搬送レールを備え、前記ベース部は前記搬送レールに沿って移動する横行ベース部と、前記吊り下げ手段を有して前記横行ベース部に対して昇降可能に連結された昇降ベース部とを備え、前記横行ベース部には前記昇降ベース部を昇降させるリフタと、前記昇降ベース部の上昇時に上方へ付勢する付勢手段を備える、請求項６に記載の加熱装置。
10. 前記加熱セクションは、前記治具を周方向に対して位置決めする周方向位置決め手段を備えている、請求項５乃至９の何れかに記載の加熱装置。
11. 前記吊り下げ手段に吊り下げ可能な段取り用治具と、前記段取り用治具を配置可能な段取りセクションとを備え、前記搬送レールが該段取りセクションまで延設され、前記段取り用治具が前記加熱セクションにおける前記加熱部の配置に対応した位置に前記加熱部の構成部品を保持可能に構成されている、請求項９に記載の加熱装置。
12. 請求項５乃至１１の何れかに記載の加熱装置からなり、前記加熱セクションの下に冷却セクションを備え、前記治具を下降することで該治具に載置された前記ワークを前記冷却セクションに配置して冷却する、熱処理装置。
13. 前記加熱セクションは、前記治具を下方から支持し下向きに解放するストッパを備える、請求項１２に記載の熱処理装置。
14. 前記駆動手段は、前記治具を前記冷却セクションに配置した状態で、前記冷却セクションより上方に配置されるように前記昇降ベース部に設けられている、請求項１２又は１３に記載の熱処理装置。
15. 環形状のワークを搬送して加熱するワークの加熱方法であって、
    中央構造部と、該中央構造部と連結して該中央構造部の周囲に周方向に配列して設けられた複数の回転ローラと、を備えた治具を搬入セクションに配置し、
    前記中央構造部を囲むように前記ワークを前記複数の回転ローラ上に載置し、
    前記治具を前記中央構造部で吊り下げて前記搬入セクションから加熱セクションへ搬送し、
    該加熱セクションで前記中央構造部へ入力される駆動力を前記複数の回転ローラに伝達して回転駆動することで、前記ワークを前記環形状に沿って回転させつつ加熱コイルにより該ワークを誘導加熱する、ワークの加熱方法。

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