JP5700971B2 - 回転チャック機構のワーク確認装置及びワーク熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークのカップ部に対して焼入れ或いは焼戻し等の熱処理を施す際などに使用される回転チャック機構のワーク確認装置及びワーク熱処理装置に関するものである。

カップ部を有し、且つ該カップ部が熱処理されるワークとしては、具体的には等速ジョイントのアウタレースが挙げられる。アウタレースは、一端が開いたカップ部と、カップ部の奥行側端面より一体に突出するステム軸部（中実軸）又は筒軸部を有する。アウタレースは、機械的強度を増すために、カップ部内面に焼入れ及び焼戻しが施されると共に、ステム軸部の外面又は筒軸部のスプライン孔に焼入れ及び焼戻しが施される。カップ部を上位にして内面を熱処理すると、冷却液がカップ部に溜まるので熱処理することができない。そのためステム軸部又は筒軸部を上位にして保持し、カップ部内面を熱処理する。

アウタレースには、図１に示すように大別して４種類の形態がある。またアウタレースには、種々の大きさのものがある。

トリポード型と称されるアウタレースには２種類ある。図１（ａ），（ｂ）に示すアウタレースＷ１及び図１（ｃ），（ｄ）に示すアウタレースＷ２は、トリポード型と称され、位相を１２０°ずつ異ならせた三つの深い溝を有するカップ部Ｗ１１又はＷ２１を有する。アウタレースＷ１は、カップ部Ｗ１１の奥行側端面より突出するステム軸部（中実軸）Ｗ１２を有する。アウタレースＷ２は、カップ部Ｗ２１の奥行側端面より突出する筒軸部内に筒軸部Ｗ２２を有する。

トリポード型のアウタレースＷ１，Ｗ２のカップ部Ｗ１１又はＷ２１の溝に対する熱処理（焼入れ及び焼戻し）は、加熱コイルとカップ部Ｗ１１又はＷ２１との軸心を一致させ、且つ位相を高精度に一致させてから、加熱コイルをカップ部の内部に相対的に挿入する。アウタレースを回転させないで三つの溝に三つの柱状の加熱コイルを近接状態に収容し、外面に冷却液を噴射して冷却しながら内面を誘導加熱し、その後、内面に冷却液を噴射して冷却する。

ステム軸部Ｗ１１の熱処理は、半開放鞍型の加熱コイルを近接させるか又は螺旋状に巻かれた加熱コイルを外側に配置し、アウタレースＷ１を回転させてステム軸部の外面を誘導加熱し、その後、外面に冷却液を噴射して冷却することで行う。
筒軸部Ｗ２２の熱処理は、マルチターン型の加熱コイルをスプライン孔に収容し、アウタレースＷ２を回転させ、外面に冷却液を噴射して冷却しながら内面の筒軸部Ｗ２２を誘導加熱し、その後スプライン孔内面に冷却液を噴射して冷却する。

バーフォード型と称されるアウタレースには２種類ある。図１（ｅ），（ｆ）に示すアウタレースＷ３及び図１（ｇ），（ｈ）に示すアウタレースＷ４は、バーフォード型と称され、例えば６〜１２個の浅い溝を有するカップ部Ｗ３１又はＷ４１を有する。アウタレースＷ３はカップ部Ｗ３１の奥行側端面より突出するステム軸部Ｗ３２を有し、アウタレースＷ４はカップ部Ｗ４１の奥行側端面より突出する筒軸部内に筒軸部Ｗ４２を有する。

バーフォード型のアウタレースＷ３，Ｗ４のカップ部Ｗ３１又はＷ４１の溝に対する熱処理（焼入れ及び焼戻し）は、加熱コイルとカップ部Ｗ３１又はＷ４１との軸心を一致させてから、加熱コイルをカップ部の内部に相対的に挿入し、アウタレースを回転させて外面に冷却液を噴射し冷却しながら内面を誘導加熱し、その後、内面に冷却液を噴射して冷却する。

ステム軸部Ｗ３２の熱処理は、半開放鞍型の加熱コイルを近接させるか又は螺旋状に巻かれた加熱コイルを外側に配置し、アウタレースＷ３を回転させてステム軸部の外面を誘導加熱し、その後外面に冷却液を噴射して冷却する。
筒軸部Ｗ４２の熱処理は、マルチターン型の加熱コイルをスプライン孔に収容し、アウタレースＷ４を回転させて筒軸部Ｗ４２を誘導加熱し、その後スプライン孔内面に冷却液を噴射して冷却する。

上記のように、アウタレースＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４のカップ部の溝に対する熱処理、ステム軸部Ｗ１２，Ｗ３２に対する熱処理、筒軸部Ｗ２２，Ｗ４２に対する熱処理は、それぞれ形状が同一ではないので共通の加熱コイルを用いることができない。従って、加熱コイル及び冷却ノズルを交換して熱処理している。

等速ジョイントのアウタレースをワークとする熱処理装置に関し、カップ部の熱処理機構は、従来はカップ部を固定し、焼入れヘッドを回転自在かつ昇降自在に備えた構成が一般的に採用されている。しかし、この構成は、焼入れヘッドの構造が複雑になっているので、焼入れヘッドを固定し、カップ部を回転自在かつ昇降自在に備えた構成とする方が技術的に有利である。このような構造のカップ部の熱処理機構については、例えば特許文献１〜３がある。

特許文献１に記載された高周波焼入装置は、焼入れテーブルに三股状のアームとコレットチャックとセンタ軸と回転手段と加熱コイル及び冷却ジャケットとを備えている。三股状のアームは１２０°毎に間欠回転自在、かつ昇降自在であり、コレットチャックはアームの各揺動端の貫通孔内に備えられ、センタ軸はコレットチャックの内側に備えられている。そして、アームの各揺動端の上面に備えられた回転手段が、センタ軸を回転させる。加熱コイル及び冷却ジャケットからなるヘッド軸部に対し、コレットチャック及びセンタ軸に銜えられたワークのカップ部が下降時に近接状態に被さる。第１の位置でワークをチャックし、第２の位置でカップ部を加熱コイルに被せ、第３の位置でチャック解除する。

特許文献２に記載された高周波焼入装置によれば、カップ部加熱コイルと回転センタ機構とを有してなる。回転センタ機構は、等速ジョイントの軸部をチャックして冷却槽と共に回転させる構成である。バーフォード型の等速ジョイントのカップ部が冷却槽底部の開口を塞ぎ、高周波加熱コイルは冷却槽の下方から冷却槽底部の開口を通してカップ部内に近接状態に位置される。冷却槽に冷却液を貯溜した状態でカップ部を回転させつつ、カップ部の内部に挿入された高周波加熱コイルを固定した状態でカップ部の溝部を加熱し、加熱後、溝部に内側冷却ジャケットから冷却液を噴射しカップ部内面を高周波焼入れする。

特許文献３に記載された高周波焼入装置によれば、第２の焼入ステーションで、ワークのカップ部内面の焼入れを行う。バーフォード型のワークを対象とするときは、第２の焼入ステーションは、ワークが加熱部に搬送されると、カップ部内に、加熱コイル及び冷却ジャケットを挿入し、カップセンタ機構等を動作させセンタ軸を下降しセンタ軸でワークを位置決めし回転される。次いで、加熱コイルに高周波電流を流しカップ部内面を誘導加熱すると共に、カップ部外の冷却ジャケットにより冷却液を噴射しワークの外面を冷却する。続いて、外内の冷却ジャケットから冷却液を噴射してカップ部の内外面を冷却する。

特開昭６１−２１７５２４号公報 特開平１１−１５２５１４号公報 特開２００４−１６９１３３号公報

特許文献１，２，３に記載された高周波焼入装置によれば、（１）コレットチャックがワーク上部を芯出しできていない状態にチャックしてしまう場合に、これを修正する構成が含まれていない。（２）コレットチャックがワーク上部をチャックした後に、ワークが芯出しできた状態を確認する手段を備えていない。（３）コレットチャックがワーク上部をチャックした後にチャック力が弛む等によりワークがずれ下がる場合に、これを修正する構成が含まれていない。

さらに、特許文献２に記載された高周波焼入装置によれば、（４）冷却槽へ水を供給する時間及び冷却槽から水を排出する時間が多くかかり、タクト（１個当りの処理時間）が長くかかりすぎる。（５）ワークを高速に回転させることはできない。また、特許文献３に記載された高周波焼入装置によれば、カップセンタ機構にチャック機能を有し昇降自在且つ回転自在なセンタ軸を備えているとしているが、具体的な構成が示されていない。

ワークの芯出しを行うことの意義は、ワークと加熱コイルとが接触して電気的故障に繋がることを回避すること及びギャップを均一に保つことで、均一な熱処理が行われることを確保することにある。
カップ部をカップ部熱処理ヘッドに対し、真上から下降してカップ部熱処理ヘッドに精密に同心状態且つ近接状態に被せると、熱処理ヘッドの表面とカップ部の内面とのギャップは、周囲のどの位置でも、例えば０．５〜１．５ｍｍに保持される。
これによって均一な熱処理が行われるのであるが、ワークが精密に芯出しされない場合には、ギャップが均一にならないために熱処理が均一に行われず、ワークと加熱コイルとの電気的故障が生じ易くなる。
従って、ワークの芯出しを行うことができる機構や確認手段を有していることが、ワークの熱処理装置においては必要である。

しかるに、特許文献１，２，３に記載された高周波焼入装置によれば、芯出しができていないチャック状態やワークがずれ下がる状態が生じたときに、装置が稼動を続行して、電気的故障を生じたり、ときには装置が稼動できなくなる虞がある。

本発明は、上述した点に鑑み案出されたもので、ワークの芯出し又は位置確認を容易に行える回転チャック機構のワーク確認装置を提供することを一目的とする。

また本発明は、ワークの芯ずれや位置ずれを防止してワークのカップ部の熱処理を行うことができる、ワーク熱処理装置を提供することを他の目的とする。

また本発明は、回動時の回転モーメント及び振れ回りを小さく抑えることができ、ワークをチャックして二つの位置間を高速で回動して精密に位置決めすることができ、ワーク１個当りの熱処理時間を大幅に短縮できるワーク熱処理装置を提供することを他の目的とする。

また本発明は、電気的故障に繋がる虞や、装置が稼動できなくなる虞が極めて少ないハンドリングを実現するワーク熱処理装置を提供することが他の目的である。

上記目的を達成するため、本発明は、ワーク確認装置を有し、ワークの外周をチャックして回転可能な回転チャック機構と、回転チャック機構を対向配置可能な熱処理ヘッドとを備え、カップ部と軸部とを有するワークを軸部が上位となるように回転チャック機構によりチャックして移送し、カップ部を熱処理ヘッドに近接状態に被せてカップ部の内面の熱処理を行うワーク熱処理装置であって、
間欠回動される回動軸と、回動軸周りに配設された複数の籠形ブラケットと、複数の籠形ブラケットをそれぞれ回動軸に対して昇降する複数の昇降手段と、を備え、各籠形ブラケットに、昇降手段の駆動源としてのサーボモータと、回転チャック機構及び回転チャック機構を回転させるチャック回転用モータと、ワーク確認装置とがそれぞれ装着され、籠形ブラケット同士、昇降手段同士、ワーク確認装置同士、回転チャック機構及びチャック回転用モータ同士が、回動軸の軸線に対してそれぞれ対称となるように配置され、
回転チャック機構には、ワークの端部と対向するように中心孔が貫通して設けられ、ワーク確認装置は、中心孔内に挿通されたロッドと、ロッドの先端に回転自在に備えられて回転チャック機構から出没自在に配置された当接ピースと、ロッドの後端側に備えられロッドを進退させるエアシリンダと、を有し、
回転チャック機構でワークをチャックする前には、当接ピースをワークの端部に係合させて押圧することでワークの芯出しが可能で、回転チャック機構でワークをチャックした後には、当接ピースでワークの一端部を押圧しロッドを追随させて検知することでワークの位置確認及び位置ずれ確認が可能であることを特徴としている。

回動軸は、熱処理ヘッドが設置される機器設置プレートの上面より上側の回動軸中間部と、中段プレートの下側に設けられたボスに回転可能に支持され、回動軸中間部の下端と連結された回動軸下部と、回動軸中間部の上端と連結され、且つ装置フレームの上部に軸支された回動軸上部と、を有してなる組立体であり、回動軸中間部に、複数の回転チャックユニットが備えられる揺動板が組み付けられ、回動軸上部には、各機器に繋がるケーブル類が収容された籠が備えられているのがよい。

本発明における回転チャック機構のワーク確認装置によれば、回転チャック機構にワークの端部と対向するように回転軸に沿って中心孔が設けられ、中心孔内に回転チャック機構から出没自在な当接ピースが配置され、当接ピースをワークの端部に当接させるように構成されているので、ワークの位置確認又は芯出しを容易に行うことができる。

本発明におけるワーク熱処理装置によれば、上記のようなワーク確認装置を有する回転チャック機構を備えていて、回転チャック機構によりチャックして移送し、カップ部を熱処理ヘッドに近接状態に被せてカップ部の内面の熱処理を行うように構成されている。そのため回転チャック機構にチャックされたワークの位置確認又は芯出しを行うことができ、カップ部をカップ部熱処理ヘッドに近接状態に被せる際に、ワークが芯ずれ又は位置ずれして熱処理ヘッドに接触してしまうことを回避できる。よって本発明によれば、電気的故障に繋がる虞や装置が稼動できなくなる虞が極めて少ないハンドリングを実現するワーク熱処理装置を提供することができる。

また本発明によれば、回動軸と一体に回動する全ての構成要素が、回動軸に関してバランスよく配置されて全体の重心が回動軸の軸線に一致し、しかも、全ての構成要素が回動軸からの回転半径を小さく抑えられて回転モーメントが小さく抑えられる配置構成を実現できる。このため回動軸を高速で反転を繰り返すことができる。
従って、本発明によれば、回動時の回転モーメント及び振れ回りを小さく抑えることができ、ワークをチャックして二つの位置間を高速で回動して精密に位置決めすることができ、ワーク１個当りの熱処理時間を大幅に短縮できるワーク熱処理装置を提供することができ、従来よりも合計の熱処理サイクル時間（タクト）を大幅に短縮でき、生産性の向上につながる。

本発明の熱処理装置の処理対象及び従来の熱処理装置の処理対象に係る４種類の等速ジョイントのアウタレースを示す図である。 本発明の第１実施形態のワーク熱処理装置に係り、上側の四つの引き戸と、下側の四つの倹飩式戸を取り除いて装置内部を視た正面図である。 図２に示すワーク熱処理装置のテーブル式搬送機構とワーク下部熱処理部を抽出した平面図である。 図３からワーク下部熱処理部のハンドリング手段を除外した平面図である。 ワーク下部熱処理部のハンドリング手段を示す正面図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ矢視図である。 一部を断面して示す図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。 ハンドリング手段の一部を示す縦断面図である。 ワーク下部用熱処理ヘッドの取付状態を示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るワーク下部の熱処理装置について説明する。ワーク下部の熱処理装置は、図１に示す４種類のアウタレースについて何れか１種類を処理対象のワークとしている。加熱コイル、ワーク受具等を段取り換えすることで４種類のアウタレースが処理対象となりうる汎用性を備えている。アウタレースは、カップ部を下位にし、上位となるステム軸部又は筒軸部を回転可能にチャックして、カップ部内面の熱処理を行うので、説明の便宜上、カップ部をワーク下部とも称し、またステム軸部又は筒軸部をワーク上部とも称する。なお、カップ部の熱処理を行う装置部分と、ステム軸部又は筒軸部の熱処理を行う装置部分がそれぞれワークの熱処理装置の一部であることから、ワーク下部熱処理部、ワーク上部熱処理部と称するものとする。

〔第１実施形態〕
図２に示すように、ワークの熱処理装置１は、往復移動自在な複数のテーブルで搬送ラインを分担してワークＷの順送り搬送を行うテーブル式搬送機構１０と、テーブル式搬送機構により搬送されたワークＷを第１及び第２のガントリで受け取り、ワークを順送りに吊上搬送を行うガントリ式搬送機構２０とで、ワークを搬送する手段が構成される。

図２〜図４に示すようにワークの熱処理装置１は、テーブル式搬送機構１０を構成する第１テーブル１１上に載置されたワークＷに対し、仮位相合わせを行う仮位相決め機構３０と、仮位相合わせが行われたワークＷを第２テーブル１２に移載し、且つ本位相決めピン４２に被せて本位相決めする本位相決め機構４０と、第３ステーションＣに対応して備えられ、本位相合わせを終えテーブル式搬送機構で搬送されるワークについて、カップ部内面に対して熱処理を行うワーク下部熱処理部５０と、カップ部内面の熱処理を終え第１ガントリ２１で搬送されるワークＷについてステム軸部の外面又は筒軸部の内面の熱処理を行うワーク上部熱処理部６０と、第６ステーションＦに対応して備えられたアフタークール部７０と、を有してなる。これらは、中段プレート１００上で、且つ図示しない中仕切り正面壁（正面壁）の前側に備えられている。

テーブル式搬送機構１０は、各ステーション区間を同期して往復する第１，第２，第３テーブル１１，１２，１３を有してなり、ワークＷを第１〜第４ステーションＡ〜Ｄに順送りに搬送する。ガントリ式搬送機構２０は、各ステーション区間を同期して往復する第１，第２ガントリ２１，２２を有してなり、第４〜第６ステーションＤ〜Ｆに順送りに吊上げ搬送する。

ワーク上部熱処理部６０は、第５ステーションＥに搬送されたワークＷを、間欠回転テーブル６１でワンステップ回動させ突き上げて、ワーク上部用加熱ユニット６５のワーク上部用加熱コイル（図示しない）で誘電加熱し、間欠回転テーブル６１に戻して環状冷却ジャケット６２でワーク上部の冷却を行う。

ワークの熱処理装置１は、ワーク下部熱処理部５０の熱処理ヘッド５６、ワーク上部用加熱ユニット６５のワーク上部用加熱コイル（図示しない）、ワーク受具等を段取り換えすることで、図１に示す４種類のアウタレースが処理対象となりうる汎用性を備えている。

〔ワーク下部熱処理部５０の構成〕
ワーク下部熱処理部５０は、図５〜図７に示すハンドリング手段５１と、図９に示す熱処理ヘッド５６と、を有してなる。ワーク下部熱処理部５０は、ハンドリング手段５１によって熱処理ヘッド５６に近接状態に被せ、且つ必要に応じて回転させるワークＷに対し、熱処理ヘッド５６でカップ部内面の熱処理を行う。

〔ハンドリング手段５１の構成〕
図５に示すように、ハンドリング手段５１は、第１のサーボモータ５３ｃによって往復して間欠回動される回動軸５３ａと、回動軸５３ａ周りに固定された揺動板５３ｂと、揺動板５３ｂに備えられた複数の回転チャックユニット（符号なし）と、を有してなる。回転チャックユニットには、回転チャック機構５２と、第２のサーボモータ５４ｆを含み回転チャック機構５２を昇降させる昇降手段５４と、が含まれている。回動軸５３ａと揺動板５３ｂは、複数の回転チャックユニットを水平面内に往復間欠回動する手段である。この実施形態では、２個の回転チャックユニットを備えている。すなわち、ハンドリング手段５１は、回動軸５３ａの軸線に関して対称に二つの回転チャックユニットを備えている。

図３〜図５に示すように、ハンドリング手段５１は、回転チャック機構５２によってワーク上部をチャックし必要に応じて回転させることができ、これに加えて、２個の回動軸５３ａを、第３ステーションＣとカップ部熱処理位置Ｇとの二位置間を交互に往復間欠回動を行う動作と、第３ステーションＣとカップ部熱処理位置Ｇの各位置で昇降手段５４によって回転チャック機構５２を昇降させる動作と、を行わせることができる。
これによって、ハンドリング手段５１は、第３ステーションＣでは回転チャック機構５２がワークＷを着脱し、カップ部熱処理位置Ｇでは回転チャック機構５２がワークＷのカップ部を熱処理ヘッド５６に近接状態に被せ、且つ必要に応じて回転させることができる。
さらに、回転チャック機構５２にはワーク確認装置であるワーク確認手段５５を備えているから、ハンドリング手段５１は、エアシリンダ５５ｄで昇降されるロッド５５ａの下端に備えた当接ピース５５ｂによってワークＷの位置確認と芯出しと位置ずれ確認を行う機能を備えている。

図５，図７に示すように、昇降手段５４は、回転チャック機構５２を取り囲み回転チャック機構５２のハウジング５２ａを支持する籠形ブラケット５４ａと、籠形ブラケット５４ａを支持し揺動板５３ｂに対向している昇降基板５４ｂと、第２のサーボモータ５４ｆを含み昇降基板５４ｂを揺動板５３ｂに対して昇降させる駆動手段と、を有してなる。
昇降基板５４ｂを揺動板５３ｂに対し昇降させる駆動手段は、昇降基板５４ｂと揺動板５３ｂとに備えられた係合ガイド手段（直動ガイドとスライダ）５４ｃと、揺動板５３ｂの上端に設置され揺動板５３ｂに回転可能、且つ軸方向移動不能に固定されたボールねじ５４ｄと、昇降基板５４ｂに固定されかつボールねじ５４ｄに螺合したボールナットランナ５４ｅと、揺動板５３ｂの上端に設置されボールねじ５４ｄを回転する第２のサーボモータ５４ｆと、を有してなる。昇降手段５４は、第２のサーボモータ５４ｆが、ボールねじ５４ｄを回転することでボールナットランナ５４ｅを昇降し、昇降基板５４ｂを昇降する。
さらに、回転チャックユニットには回転チャック機構５２のチャック部分を回転させるチャック回転用モータ５２ｃを備えている。

〔回転チャックユニットの構成〕
図５〜図７に示すように、一つの回転チャックユニット（符号なし）は、１個の回転チャック機構５２が主体であり、該回転チャック機構５２に対し、籠形ブラケット５４ａと、回動軸５３ａ周りに配設された揺動板５３ｂに、籠形ブラケット５４ａを係合して回動軸５３ａに対して昇降させる第２のサーボモータ５４ｆを含む昇降手段５４と、エアシリンダ５５ｄで回転チャック機構５２の回転軸に沿う中心孔に通したロッド５５ａを下降させて、当接ピース５５ｂをワーク上端に当接して該ワークＷの位置確認と芯出しと位置ずれ確認を行うワーク確認手段５５と、が付設されてなる組立体である。ハンドリング手段５１は、複数の回転チャックユニットを揺動板５３ｂに備えている。

〔回動軸５３ａの構成〕
図５に示すように、回動軸５３ａは、回動軸下部５３ａ_１と、回動軸中間部５３ａ_２と、回動軸上部５３ａ_３と、を継ぎ足して構成されている。回動軸中間部５３ａ_２は、上下端にフランジを有し、下端のフランジが回動軸下部５３ａ_１の上端に載置され、且つボルトで固定されている。回動軸中間部５３ａ_２上端のフランジに回動軸上部５３ａ_３の下端のフランジが載置されかつボルトで固定されている。回動軸上部５３ａ_３は装置フレームの上部梁部によって回転可能に支持されている。回動軸上部５３ａ_３には、各機器に繋がるケーブル類が収容された籠５７が備えられている。この構成により、組立性が向上する。

揺動板５３ｂは回動軸中間部５３ａ_２の中途の角筒部を挟んで、該回動軸中間部５３ａ２に固定されている。揺動板５３ｂは複数の回転チャックユニットを回動軸５３ａに装着するために設けられている。揺動板５３ｂは複数の回転チャックユニットを回動軸５３ａの軸線に対して対称的に組み付けられる形状に形成されている。ここではハンドリング手段５１の重心が略軸線に一致するように、回転チャックユニット５３ａの数に応じて、周方向に均等に配置することで、対称的に組み付けられている。

図５に示すように、回動軸５３ａの回動軸下部５３ａ_１は、下端がボス５３ｇより突き出していて、この下端が巻掛機構を介して機器設置プレート（中段プレート）１００の下側に設置された第１のサーボモータ５３ｃの出力軸と連結されている。従って、回動軸５３ａは、第１のサーボモータ５３ｃによって駆動される。回動軸下部５３ａ_１は、ボス５３ｇで回転可能、且つ軸方向移動不能に支持されている。ボス５３ｇは、機器設置プレート（中段プレート）１００に開けられた孔に上から通されフランジ部が機器設置プレート（中段プレート）１００にボルトで固定されている。回動軸５３ａは、第１のサーボモータ５３ｃによる駆動制御によって、１８０°回動したら停止し、所定時間経過したら反対方向に１８０°回動し所定時間停止することを１サイクルとして反復回転する。

図２に示すように、ハンドリング手段５１は、第３ステーションＣに位置されるワークＷのワーク上部の外周を回転チャック機構５２でチャックする。回転チャック機構５２は、ワークＷの種類がバーフォード型であるときは、該ワークＷを毎秒３回転以上で回転する。

図８は、回転チャック機構５２の一設計例に係る断面図を示している。回転チャック機構５２は、籠形ブラケット５４ａに支持されるハウジング５２ａと、ハウジング５２ａに回転可能に支持された筒軸５２ｂと、筒軸５２ｂを回転するチャック回転用モータ５２ｃ（図５，６）と、ハウジング５２ａより下側に位置する筒軸５２ｂの下端に備えられたシリンダ組立体５２ｄと、複動式のピストン５２ｅと、三つのチャック爪５２ｆと、揺動リンク５２ｇと、を有してなる。
チャック回転用モータ５２ｃ（図５，図６参照）は、籠形ブラケット５４ａの側面に備えられ、出力軸がタイミングベルト巻掛機構（回転伝達手段）５２ｋを介して筒軸５２ｂの上端と連結され筒軸５２ｂを回転する。
三つのチャック爪５２ｆは、シリンダ組立体５２ｄの下端面に突出し、１２０°ずつ異なる水平放射方向に摺動自在に備えられている。
ピストン５２ｅと揺動リンク５２ｇはシリンダ組立体５２ｄ内に備えられ、揺動リンク５２ｇは、ピストン５２ｅと各チャック爪５２ｆとの間に備えられ、二つの揺動端をピストン５２ｅと各チャック爪５２ｆに係合され、ピストン５２ｅの往復動を揺動運動に変え、各チャック爪５２ｆの開閉動となるように伝達する。

従って、回転チャック機構５２は、チャック回転用モータ５２ｃにより筒軸５２ｂを回転し、シリンダ組立体５２ｄ及びその内部の一切の構造を筒軸５２ｂと一体に回転する。下側のシリンダ室５２ｈに高圧空気が流入するときは、三つのチャック爪５２ｆを閉動しワーク上部をチャックすることができ、上側のシリンダ室５２ｉに高圧空気が流入するときは、三つのチャック爪５２ｆが開動しチャック解除することができる。

〔ワーク確認手段〕
図８に示すように、回転チャック機構５２はワーク確認手段５５を備えている。ワーク確認手段５５は、回転チャック機構５２にワークＷの端部と対向するように、回転チャック機構５２の回転軸に沿って貫通して設けられた中心孔に、ロッド５５ａを挿通して該ロッド５５ａの先端に備えられ、上記回転チャック機構から出没自在である当接ピース５５ｂをワーク上端に当接して、該ワークＷの位置確認と芯出しと位置ずれ確認を行う。

ワーク確認手段５５は、回転チャック機構５２の中心孔に挿通されたロッド５５ａと、ロッド５５ａの下端に回転自在、且つ交換可能に備えられた当接ピース５５ｂと、回転チャック機構５２の中心孔に備えられロッド５５ａを昇降可能に案内するスライドロータリーブッシュ５５ｃと、ロッド５５ａを進退させるエアシリンダ５５ｄと、を有してなる。エアシリンダ５５ｄは、シリンダ本体を回転チャック機構５２のハウジング５２ａに支持されピストンロッドの上端に備えた連結具５５ｅを介して、ロッド５５ａの上端の回転継手部５５ｆを回転可能に支持する。
エアシリンダ５５ｄは、回転チャック機構５２によるワークＷのチャックに先行してピストンロッドを縮小してロッド５５ａを下降させ、ロッド５５ａの下端に備えられた当接ピース５５ｂをワーク上端の凹部又は孔周縁に係合し押圧させる。これによって、ワークの芯出しが行われる。さらに、エアシリンダ５５ｄは、チャック動作工程に入る前にピストンを動作フリーとし、三つのチャック爪５２ｆが閉動しワーク上端がチャックされると、再びピストンロッドを縮小する方向に動作し、当接ピース５５ｂをワーク上端の凹部又は孔周縁に係合し押圧させる。

図８に示すように、ワークＷが回転チャック機構５２の真下位置に搬送されてくると、エアシリンダ５５ｄがピストンロッドを縮小させ回転チャック機構５２の中心孔に通されたロッド５５ａを下降し、当接ピース５５ｂがワーク上端の凹部又は孔周縁に係合し押圧することでワークＷを芯出しする。
次いで、回転チャック機構５２が昇降手段５４（図５）により下降されていく。このとき、回転チャック機構５２がワーク上部をチャックする動作工程に入る前に、エアシリンダ５５ｄがピストンを動作フリーとするので、回転チャック機構５２は無理なく下降されていく。回転チャック機構５２がワーク上端のチャック位置に対応され下降停止されると、当接ピース５５ｂで芯出しされたワークＷを回転チャック機構５２の三つのチャック爪５２ｆがチャックする。このため、三つのチャック爪５２ｆがワークＷを確実に芯出し状態にチャックでき、チャック爪５２ｆ間にワークＷを挟むことはない。

ワーク確認手段５５は、エアシリンダ５５ｄが位置確認及び位置ずれ確認機能を備えていることで、ワークＷの位置確認及び位置ずれ確認を行う。ワークの自重作用と当接ピースのワークへの押圧が常に作用していることに加え、供給路破損等による高圧空気の供給停止、チャック爪の磨耗、チャック機構内部の高圧空気封止部材の損傷、潤滑剤の付着による滑りなどが生じることに起因して、ワークＷの位置ずれを起こすことがある。回転チャック機構５２が位置ずれを起こした場合、例えば、１．０ｍｍを超えて位置ずれを起こすとカップ部とコイルとが接触するなどにより電気的故障を生じる虞がある。
そのため、エアシリンダ５５ｄには、ピストンロッドが例えば、０．５ｍｍ移動する毎に１パルスを出力し得る構成のものが採用されており、ワークＷの位置確認及び位置ずれ確認が可能となっている。このエアシリンダ５５ｄは、回転チャック機構がワーク上部をチャックした後に再度縮小作動し、当接ピース５５ｂをワーク上端の凹部に引き続き押圧させるようになっている。チャック後に位置ずれがあると、ロッド５５ａが追随し、ピストンロッドが縮小してずれ寸法が０．５ｍｍに達すると１パルスを出力する。コントローラは、このときのパルスを位置ずれ検知信号として入力し、１パルス入力すると、装置の稼動を停止し、ワークＷが加熱コイルに接触しない小さな位置ずれの段階で、装置の稼動を中断することができ、停止原因（位置ずれ）を知らせる。

〔チャック確認手段〕
図８に示すように、回転チャック機構５２には、突起５２ｎと近接センサ５２ｍとを有してなるチャック確認手段が付設されている。突起５２ｎは各チャック爪５２ｆの外端より外方へ張り出して付設されている。近接センサ５２ｍは、回転チャック機構５２の回転時に突起５２ｎが近接するようにハウジング５２ａと一体的に備えられている。

チャック確認手段は、回転チャック機構５２でワーク上部をチャックしたときに、近接センサ５２ｍで突起５２ｎとのギャップを検出してチャック動作したことの確認を行い、そして、回転チャック機構５２が回転動作をしたときに、近接センサ５２ｍで突起５２ｎとのギャップを検出しパルスを得ることでチャックが回転したことの確認を行い、さらに、パルスをカウントして回転速度の検出を行う。なお、チャック確認手段は、少なくとも何れか一つの働きをすればよい。

〔カップ部熱処理ヘッド５６の構成〕
図９に示すように、カップ部熱処理ヘッド５６は、熱処理ヘッド本体５６１と、外面用冷却ジャケット５６２と、を有して構成される。熱処理ヘッド本体５６１は、熱処理ヘッド固定手段５７及び給電クランプ５８によって支持され、外面用冷却ジャケット５６２は熱処理ヘッド固定手段５７より立ち上げる支柱に支持される。熱処理ヘッド本体５６１は、図１（ａ），（ｂ）に示すアウタレースＷ１に適用するものを示している。熱処理ヘッド本体５６１は、基板５６１ａが熱処理ヘッド固定手段５７のコイルベース５７ａに載置され、且つコイルベース５７ａに備えた一対のトグルクランプ機構５７ｂによりコイルベース５７ａに固定される。熱処理ヘッド本体５６１は、基板５６１ａと、給電クランプ５８を介して誘導電流を給電されるカップ部加熱コイル５６１ｂと、内面用冷却ジャケット５６１ｃと、逆噴射ジャケット５６１ｄと、を含んで構成されている。熱処理ヘッド本体５６１を熱処理ヘッド固定手段５７に載置固定するだけで内面用冷却ジャケット５６１ｃの入口及び逆噴射ジャケット５６１ｄへの給水通路が接続される。
カップ部熱処理ヘッド５６は、カップ部外面冷却手段（冷却ジャケット）５６ｄがワークＷのカップ部外面を冷却しながら、カップ部加熱コイル５６１ｂがカップ部の内面を誘導加熱し、次いでワークＷのカップ部外面を冷却しながら、内面用冷却ジャケット５６１ｃがカップ部の内面を冷却できる。加熱が終了し、且つ内面用冷却ジャケット５６１ｃによる冷却が終了する。次いで、逆噴射ジャケット５６１ｄが冷却水を噴射しカップ部の全内面を冷却し、外面用冷却ジャケット５６２及び逆噴射ジャケット５６１ｄによる冷却が終了する。

〔複数の回転チャックユニットの構成要素の配置〕

複数の回転チャックユニットを構成している、各籠形ブラケット５４ａ同士、各回転チャック機構５２同士、チャック回転用モータ同士、各第２のサーボモータ５４ｄ同士、各エアシリンダ５５ｄ同士が、回動軸５３ａに関してそれぞれ対称となるように配設されている。
この構成により、回動軸に抱かれ該回動軸と一体に回動する全ての構成要素が、回動軸に関してバランスよく配置され全体の重心が回動軸の軸線に一致し、しかも、全ての構成要素が回動軸からの回転半径を小さく抑えられて回転モーメントが小さく抑えられる配置構成を実現できる。
このため、第１のサーボモータ５３ｃが回動軸を高速で反転を繰り返すことができる。

上記構成のワークの熱処理装置１によれば、ワーク確認手段５５を備えているので、ワークＷを下降してカップ部をカップ部熱処理ヘッド５６に近接状態に被せる際に、ワークＷが芯ずれ又は位置ずれしてカップ部熱処理ヘッド５６に接触してしまうことを回避できる。従って、電気的故障に繋がる虞、装置が稼動できなくなる虞が極めて少ないハンドリングを実現することができる。

また上記構成のワークの熱処理装置１によれば、チャック回転用モータ５２ｃに抱かれ該チャック回転用モータ５２ｃと一体に回動する全ての構成要素が、チャック回転用モータ５２ｃに関してバランスよく配置され全体の重心が回動軸の軸線に一致し、しかも、全ての構成要素がチャック回転用モータ５２ｃからの回転半径を小さく抑えられて回転モーメントが小さく抑えられる配置構成を実現できる。このため、第１のサーボモータ５３ｃがチャック回転用モータ５２ｃを高速で反転を繰り返すことができる。
従って、ワークの熱処理装置１は、回動時の回転モーメント及び振れ回りを小さく抑えることができて、ワークをチャックして二つの位置間を高速で回動して精密に位置決めすることができ、ワーク１個当りの熱処理時間を大幅に短縮でき、ワークのハンドリングが従来よりも大幅に短縮され、合計の熱処理サイクル時間（タクト）の短縮、生産性の向上につながる。

〔その他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲には、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々、設計変更した形態が含まれる。この実施形態に記載している構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

（１）上記の実施形態では、両側で一対の回転チャックユニットを備えている構成を示したが、四つの回転チャックユニットが回動軸５３ａの軸線に関して対称に備えられ、複数の回転チャックユニットを構成している、各籠形ブラケット同士、各回転チャック機構５２同士、チャック回転用モータ５２ｃ同士、各第２のサーボモータ５４ｄ同士、各エアシリンダ５５ｄ同士が、上記回動軸５３ａの軸線に関してそれぞれ対称となるように配設された構成であってもよい。

（２）本発明は、ハンドリング手段が、搬送ラインの一方の位置に複数の回転チャック機構を備えると共に、カップ部内面の熱処理を行う位置に同数の回転チャック機構を備えていて、両位置で回転チャック機構を昇降自在であり、且つ両位置間を往復間欠回動自在であり、そして、回転チャック機構が、搬送ラインの一方の位置に搬送されてくる複数のワークを把持し他方の位置へハンドリングし、他方の位置で把持した複数のワークのカップ部をそれぞれ熱処理ヘッドに近接状態に被せ、カップ部内面の熱処理を終えたら、搬送ラインの一方の位置にワークを戻す構成を含むものである。

（３）籠形ブラケット５４ａは、回転チャック機構５２を囲んで支持すると共に、他の構成要素を支持するために籠形に形成されている。ここでいう籠形とは、回転チャック機構５２を囲んで支持し、両側面が他の構成要素を支持する面になっていれば足りる。

Ｗ…ワーク、
５１…ハンドリング手段、
５２…回転チャック機構、
５２ａ…籠形ブラケット、
５２ｂ…筒軸、
５２ｃ…チャック回転用モータ、
５３ａ…回動軸、
５３ａ１…回動軸下部、
５３ａ_２…回動軸中間部、
５３ａ_３…回動軸上部、
５３ｂ…揺動板、
５３ｃ…第１のサーボモータ、
５４…昇降手段、
５４ｅ…第２のサーボモータ、
５５…ワーク確認手段、
５５ａ…ロッド、
５５ｂ…当接ピース、
５５ｄ…エアシリンダ、
５６…熱処理ヘッド、
５７…籠、
１００…機器設置プレート（中段プレート）

Claims (2)

1. ワーク確認装置を有してワークの外周をチャックして回転可能な回転チャック機構と、該回転チャック機構を対向配置可能な熱処理ヘッドとを備え、カップ部と軸部とを有するワークを上記軸部が上位となるように上記回転チャック機構によりチャックして移送し、上記カップ部を上記熱処理ヘッドに近接状態に被せて該カップ部の内面の熱処理を行うワーク熱処理装置であって、
   間欠回動される回動軸と、該回動軸周りに配設された複数の籠形ブラケットと、該複数の籠形ブラケットをそれぞれ上記回動軸に対して昇降する複数の昇降手段と、を備え、
   上記各籠形ブラケットに、上記昇降手段の駆動源としてのサーボモータと、上記回転チャック機構及び該回転チャック機構を回転させるチャック回転用モータと、上記ワーク確認装置とがそれぞれ装着され、
   上記籠形ブラケット同士、上記昇降手段同士、上記ワーク確認装置同士、上記回転チャック機構及びチャック回転用モータ同士が、上記回動軸の軸線に対してそれぞれ対称となるように配置され、
   上記回転チャック機構には、上記ワークの端部と対向するように中心孔が貫通して設けられ、
   上記回転チャック機構の上記ワーク確認装置は、上記中心孔内に挿通されたロッドと、該ロッドの先端に回転自在に備えられて上記回転チャック機構から出没自在に配置された当接ピースと、上記ロッドの後端側に備えられ該ロッドを進退させるエアシリンダと、を有し、
   上記回転チャック機構で上記ワークをチャックする前には上記当接ピースを上記ワークの端部に係合させて押圧することで、上記ワークの芯出しが可能で、
   上記回転チャック機構で上記ワークをチャックした後には上記当接ピースで上記ワークの一端部を押圧し上記ロッドを追随させて検知することで、上記ワークの位置確認及び位置ずれ確認が可能である、ワーク熱処理装置。
2. 前記回動軸は、前記熱処理ヘッドが設置される機器設置プレートの上面より上側の回動軸中間部と、中段プレートの下側に設けられたボスに回転可能に支持され上記回動軸中間部の下端と連結された回動軸下部と、上記回動軸中間部の上端と連結されかつ装置フレームの上部に軸支された回動軸上部と、を有してなる組立体であり、
   上記回動軸中間部に、上記複数の回転チャックユニットが備えられる上記揺動板が組み付けられ、
   上記回動軸上部には、各機器に繋がるケーブル類が収容された籠が備えられている、請求項１に記載のワーク熱処理装置。