JP5839410B2 - 熱処理システムおよび熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の中空円筒形状ワーク（例えば、履帯のブッシュ）の内周面側を連続的に冷却する技術に関する。より詳細には、複数の中空円筒形状ワークを熱処理（焼入れ）するに際して、加熱された複数のワークの内周面側を連続的に冷却する技術に関する。

中空円筒形状のワークには、例えば建設車両の履帯用部品の一つであるブッシュが含まれる。ただし、ブッシュに限定される訳ではない。
履帯用ブッシュのような中空円筒形状ワークでは、内周面、その近傍領域である内周部、外周面、その近傍領域である外周部において、耐摩耗性を確保するための硬さが要求される。それとともに、前記内周部と前記外周部との間の部分である肉厚芯部においては、割れを防止するための靱性が要求される。
そして、履帯用ブッシュのような中空円筒形状ワークを均質に、しかも生産性良く熱処理するためには、ワークを連続的に熱処理することが望ましい。

中空円筒形状ワークを連続的に熱処理するという要求に対して、本出願人は、焼入れが第１工程の焼入れと第２工程の焼入れに分かれており、
前記第１工程の焼入れでは、中空円筒形状ワークを、間隔を空けずに連続に横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、前記ワークの肉厚全体にわたってＡｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、
ワークが加熱部から隔たった冷却部に至るまでの時間を利用してワークの温度を長手方向、肉厚方向で均一にし、
ワークの温度がＡｒ_３点まで下がる前に冷却を開始してワークを外周面側のみから冷却し、ワークの肉厚全体にわたって焼入れ硬化し、
前記第２工程の焼入れでは、肉厚全体にわたって焼入れ硬化された前記ワークを、間隔を空けずに連続に横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、ワークの外周面および前記外周面と前記外周面から肉厚の１／４より深く１／２より浅い距離隔たった位置との間の部分であるワークの外周部を、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、
該誘導加熱終了後でかつ該誘導加熱直後に、前記ワークを、間隔を空けずに連続に横送りしつつ、ワークを外周面側のみから冷却することにより、前記ワークの、ワーク肉厚の１／４〜１／２の距離だけ前記ワークの外周面から隔たった位置を有効硬さにし、該外周部有効硬さ位置よりも外周面側の部分および外周面では有効硬さ以上の硬さにし、該外周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ未満の硬さにするとともに、前記ワークの、ワーク肉厚の１／２未満の距離だけ前記ワークの内周面から隔たった位置を有効硬さにし、該内周部有効硬さ位置よりも内周面側の部分であるワークの内周部および内周面では有効硬さ以上の硬さにし、該内周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ未満の硬さにする中空円筒形状ワークの熱処理方法を提案している（特許文献１参照）。ここで、肉厚芯部とは、前記外周部と前記内周部との間に存在し、後述する第２工程の焼入れの後に硬さが有効硬さ未満になる部分をいう。

係る従来技術（特許文献１）は有用ではあるが、前記第２工程の焼入れにおいて、ワークの寸法、（外周面側のみからの）誘導加熱終了から（外周面側のみからの）冷却開始までの経過時間によっては、内周部の硬さを確保することができない恐れがあり、最悪の場合には、ワークの内周面が軟化してしまう恐れがあった。
これに対して、中空円筒形状のワークの中空領域に内周面冷却ノズルを配置し、ワークの外周面側の加熱と、ワークの外周面側の冷却に加えて、内周面冷却ノズルによるワークの内周面側を冷却する技術も存在する（特許文献２参照）。

しかし、ワークの中空領域に内周面冷却ノズルを配置する場合には、熱処理（焼入れ）を終了したワークを内周面冷却ノズルから取り外さない限り、ワークを搬出することができない。そのため、係る従来技術（特許文献２）では、内周面冷却ノズルによりワークの内周面側を冷却する工程に加えて、熱処理（焼入れ）を終了したワークから内周面冷却ノズルを外す工程と、熱処理ラインからワークを取り出す工程と、新たなワークを熱処理ラインに入れる工程と、内周面冷却ノズルを新たなワークの中空領域に配置する工程が必要になる。
これ等の工程（ワーク内周中空領域への内周面冷却ノズルの出し入れ、および熱処理ラインへのワークの出し入れ）を実行しなければならないため、上記従来技術（特許文献２）を適用するためには、いわゆる「バッチ式」にせざるを得ない。そのため、上記従来技術（特許文献２）では、ワークの内周面側を連続して、かつ均質に冷却することはできず、連続処理を行っている熱処理ラインにおいて、上記従来技術（特許文献２）を適用することは困難である。

特許第４１８７３３４号公報 特許第３８５６５４５号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ワークの外周面側の加熱と、ワークの外周面側の冷却に加えて、ワークの内周面側を冷却することができて、しかも、ワークの内周面側を均質にかつ連続して冷却することができる熱処理システムおよび熱処理方法の提供を目的としている。

本発明の熱処理システムは、連続して搬送される中空円筒形状ワーク（１１）の熱処理システム（２００）であり、
中空円筒形状ワーク（１１）を搬送する搬送装置（ワーク搬送用ローラ１８、１９）と、
中空円筒形状ワーク（１１）を外周面側から加熱する加熱装置（加熱コイル１６）と、
中空円筒形状ワーク（１１）を外周面側から冷却する冷却装置（冷却ジャケット１７）と、
噴射口から中空円筒形状ワーク（１１）の内周面の冷却範囲に向って冷却媒体を噴射する搬出側噴射装置（２２Ｎ：例えば搬出側ノズル）および搬入側噴射装置（２１Ｎ：例えば搬入側ノズル）とを備え、
前記熱処理システム（２００）の作動中は、搬入側噴射装置（２１Ｎ）または搬出側噴射装置（２２Ｎ）の少なくとも一方が、前記冷却領域で中空円筒形状ワーク（１１）の内周面の冷却範囲に向って冷却媒体を噴射するようにしたことを特徴としている。

本発明の熱処理システムは、
搬出側噴射装置（２２Ｎ）を、搬送中の中空円筒形状ワーク（１１）と干渉しない搬出側退避位置と、冷却領域の間を移動せしめる搬出側噴射装置（２２Ｎ）の移動装置と、
搬入側噴射装置（２１Ｎ）を、搬送中の中空円筒形状ワーク（１１）と干渉しない搬入側退避位置と、冷却領域の間を移動せしめる搬入側噴射装置（２１Ｎ）の移動装置とを備え、
中空円筒形状ワーク（１１）を搬出する場合には、搬入側噴射装置（２１Ｎ）を冷却領域に移動して、搬入側噴射装置（２１Ｎ）から冷却媒体を噴射し、搬出側噴射装置（２２Ｎ）を搬送中の中空円筒形状ワーク（１１）と干渉しない搬出側退避位置まで移動する（搬入側噴射装置２１Ｎからの冷却媒体の噴射と、搬出側噴射装置２２Ｎの搬出側退避位置までの移動を同時に行う場合も含む）第１の機能と、
新たな中空円筒形状ワーク（１１）を搬入する場合には、搬出側噴射装置（２２Ｎ）を冷却領域に移動し、搬出側噴射装置（２２Ｎ）から冷却媒体を噴射し、搬入側噴射装置（２１Ｎ）を搬送中の中空円筒形状ワーク（１１）と干渉しない搬入側退避位置まで移動する（搬出側噴射装置２２Ｎからの冷却媒体の噴射と、搬入側噴射装置２１Ｎの搬入側退避位置までの移動を同時に行う場合も含む）第２の機能を有することが好ましい。
この場合、第１の機能に係る制御または第２の機能に係る制御の何れか一方を実行している場合に他方の制御を実行しない第３の機能を有するように構成することができる。

本発明の熱処理方法は、連続して搬送される中空円筒形状ワーク（１１）の熱処理方法において、
搬送装置（１８、１９）により搬送される中空円筒形状ワーク（１１）を加熱装置（１６）により外周面側から加熱する工程と、
搬送装置（１８、１９）により搬送される中空円筒形状ワーク（１１）を冷却装置（１７）により外周面側から冷却する工程と、
冷却領域で、搬出側噴射装置（２２Ｎ）および／または搬入側噴射装置（２１Ｎ）から中空円筒形状ワーク（１１）内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射する工程とを有し、
前記噴射する工程では、前記冷却領域において、搬入側噴射装置（２１）または搬出側噴射装置（２２）の少なくとも一方が中空円筒形状ワーク（１１）の内周面の冷却範囲に向って冷却媒体を噴射することを特徴としている。

本発明の熱処理方法は、
搬出側噴射装置（２２Ｎ）の移動装置（２２）により、搬出側噴射装置（２２Ｎ）を、搬送中の中空円筒形状ワーク（１１）と干渉しない搬出側退避位置と、冷却領域の間で移動する工程と、
搬入側噴射装置（２１Ｎ）の移動装置（２１）により、搬入側噴射装置（２１Ｎ）を、搬送中の中空円筒形状ワーク（１１）と干渉しない搬入側退避位置と、冷却領域の間で移動する工程とを有し、
中空円筒形状ワーク（１１）内周面の冷却範囲を冷却するに際して、
中空円筒形状ワーク（１１）を搬出する場合には、搬入側噴射装置（２１Ｎ）を冷却領域に位置させて、搬入側噴射装置（２１Ｎ）から冷却媒体を噴射する工程と、搬出側噴射装置（２２Ｎ）を搬送中の中空円筒形状ワーク（１１）と干渉しない搬出側退避位置に位置させる工程を有するとともに、
新たな中空円筒形状ワーク（１１）を搬入する場合には、搬出側噴射装置（２２Ｎ）を冷却領域に位置させて、搬出側噴射装置（２２Ｎ）から冷却媒体を噴射する工程と、搬入側噴射装置（２１Ｎ）を搬送中の中空円筒形状ワーク（１１）と干渉しない搬入側退避位置に位置させる工程とを有することが好ましい。
この場合、搬出側噴射装置（２２Ｎ）の退避工程または搬入側噴射装置（２１Ｎ）の退避工程の何れか一方の工程が行われている場合には、他方の工程は行われないように構成することができる。

本発明の熱処理方法において、第１工程の焼入れと第２工程の焼入れの誘導加熱を行い、
前記第１工程の焼入れでは、中空円筒形状ワークを、間隔を空けずに連続に横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、前記ワークの肉厚全体にわたってＡｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、ワークが加熱部から隔たった冷却部に至るまでの時間を利用してワークの温度を長手方向、肉厚方向で均一にし、ワークの温度がＡｒ_３点まで下がる前に冷却を開始してワークを外周面側から冷却し、ワークの肉厚全体にわたって焼入れ硬化し、
前記第２工程の焼入れの誘導加熱では、肉厚全体にわたって焼入れ硬化された前記ワークを横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、ワークの外周面および外周部を、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に加熱するのが好ましい。

また本発明の熱処理方法において、第１工程の焼入れと第２工程の焼入れの誘導加熱を行い、
前記第１工程の焼入れでは、中空円筒形状ワークを、前記ワークの外周面側のみから、前記ワークの肉厚全体にわたってＡｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、前記誘導加熱直後に、冷却を開始してワークを外周面側のみから冷却し、ワークの肉厚全体にわたって焼入れ硬化し、
前記第２工程の焼入れの誘導加熱では、肉厚全体にわたって焼入れ硬化された前記ワークを横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、ワークの外周面および外周部を、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に加熱するのが好ましい。

上述した本発明において、中空円筒形状ワーク（１１）内周面の冷却範囲は、加熱装置（１６）による外周面側からの加熱（誘導加熱）の影響がワーク（１１）の内周部および内周面に及び始め（冷却媒体がワーク１１の内周面に噴射されていない場合に）、ワーク（１１）内周面の温度が昇温し始める位置（Ｐ２：図６参照）と、（冷却媒体がワーク１１の内周面に噴射されていない場合に）、冷却装置（１７）による外周面側の冷却により、いったん低温焼もどし温度を超えたワーク（１１）内周面の温度が、低温焼もどし温度以下になる位置（Ｐ３：図６参照）の間の領域を包含する範囲であることが望ましい。
そして、搬出側噴射装置（２２Ｎ）および／または搬入側噴射装置（２１Ｎ）からの冷却媒体は、当該冷却範囲に対して噴射される。
本発明の実施に際して、中空円筒形状のワーク（１１）は、履帯のブッシュが好ましい。しかし、中空円筒形状のワークが、履帯のブッシュに限定される訳ではない。

上述する構成を具備する本発明によれば、中空円筒形状ワーク（１１）を連続的に搬送して熱処理するシステムにおいて、中空円筒形状ワーク（１１）の内周面および内周部を、冷却範囲において、確実に冷却することができ、ワーク（１１）を外周面側から加熱する場合であっても、ワーク（１１）の内周面が低温焼もどし温度を超える温度に加熱される以前に、および、ワーク（１１）の内周部が有効硬さ未満の硬さに焼もどしされる温度に昇温する以前に、ワーク（１１）の内周面および内周部は確実に冷却され、内周面および内周部の硬さを確保することができる。したがって、ワーク（１１）の内周面および内周部が軟化することを防止できる。

ここで本発明によれば、中空円筒形状ワーク（１１）の搬出時および搬入時においても、ワーク（１１）は、それぞれ、搬出側噴射装置（２２Ｎ）および／または搬入側噴射装置（２１Ｎ）と干渉することがなく、ワーク１１の内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射することができるので、当該冷却範囲を常に冷却し続けることができる。

本発明によれば、中空円筒形状ワーク（１１）を、内周面側から加熱することなく、外周面および外周部ならびに内周面および内周部を有効硬さ以上の硬さにするとともに、肉厚芯部を有効硬さ未満の硬さにする熱処理を、連続的に行うことができる。
ここで有効硬さは、鉄鋼材料を硬化するべく焼入れしたときに「硬化した」とみなすことができる硬さレベルをいい、中空円筒形状ワーク（１１）に要求される耐摩耗性のレベルおよび中空円筒形状ワーク（１１）の鉄鋼素材の炭素含有量によって異なる。

本発明を適用するのに適した熱処理ラインを示す平面図である。 図１の装置において第１工程の焼入れを行う装置の正面図である。 図１の装置において第２工程の焼入れを行う装置の正面図である。 第２工程の焼入れにおける冷却部の断面図である。 本発明の実施形態を示すブロック図の例である。 図５のＡ部拡大図である。 実施形態において、ワーク内周面側を連続的に冷却する手順を示すフローチャートの例である。 実施形態において、ワークを搬入する手順を示すフローチャートの例である。 搬出側噴射装置のみがワーク内に配置されてワーク内周面側を冷却し、搬入側噴射装置がワークから退避している状態を示す説明図である。 搬出側噴射装置および搬入側噴射装置によりワーク内周面側を冷却し、最も搬出側に位置するワークが検出される位置にある状態を示す説明図である。 搬入側噴射装置のみがワーク内に配置されてワーク内周面側を冷却し、搬出側噴射装置をワークから退避させた状態を示す説明図である。 最も搬出側に位置するワークが搬出されている状態を示す説明図である。 搬出側噴射装置および搬入側噴射装置をワーク内に配置した状態を示す説明図である。 搬出側噴射装置のみがワーク内に配置されてワーク内周面側を冷却し、搬入側噴射装置をワーク内から退避させた状態を示す説明図である。 ワークが搬送されて新たなワークが搬入された状態を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態の説明に先立って、図１〜図４を参照して、本発明を適用するのに適した熱処理を実施する熱処理装置について説明する。

図１〜図４で実施される熱処理（本発明を適用するのに適した熱処理）は、第１工程の焼入れと第２工程の焼入れを行うように構成されている。
第１工程の焼入れでは、図１において「Ｑ１」と表示した領域において、中空円筒形状ワーク１１の肉厚全体にわたって焼入れを行う。
前記第１工程の焼入れでは、中空円筒形状ワーク（ワーク：例えば、履帯のブッシュ）１１を、ワーク軸芯まわりに回転させながら、ワーク１１同士の間に間隔を空けることなく、連続的に水平方向へ（図1では白抜きの矢印で示すように右方から左方へ）搬送する。
ワーク１１の間隔を空けずに連続的に搬送することにより、治具が不要になり、入熱が治具に奪われるのを防止することができる。また、ワーク１１の長手方向端部の一時停止加熱をする必要がなくなる。さらに、連続加熱することにより、各ワーク１１を長手方向で均一に加熱でき、ワーク１１の長手方向の温度差を少なくすることができる。
ここで、縦方向（鉛直方向）にワーク１１を連続的に搬送すると、熱処理装置の高さ方向寸法が大きくなり過ぎてしまい、熱処理における各種作業に不便となり、装置を設置する建屋の天井との干渉の問題を生じてしまう。そのため、図１〜図４で示す熱処理では、ワーク１１を横方向（水平方向）に送っている。

加熱コイル（電磁誘導加熱装置）１２において、ワーク１１は外周面側から誘導加熱される。そして、ワーク１１の肉厚全体にわたってＡｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃（望ましくは、Ａｃ_３点＋５０℃）以下の温度に誘導加熱する。
誘導加熱では、誘導電源の周波数を選定することにより、加熱深さを正確に設定することができる。加熱コイル１２による誘導加熱に際しては、誘導電源の周波数は、中空円筒形状ワーク１１の肉厚全体が前記温度に加熱されるように選定される。

上述した第１工程の焼入れにおいては、図２で示すように、ワーク１１は、回転する一対のワーク搬送用ローラ１４、１５に載置された状態で搬送される。ワーク１１の搬送は、ワーク搬送用ローラ１４、１５を回転させることによってワーク１１を回転させ、一対のワーク搬送用ローラ１４、１５のうち一方を、ワーク１１の進行方向に若干下傾させることにより行われる。
図１で示すように、ワーク搬送用ローラ１４は長手方向に複数部分１４ａ、１４ｂ、１４ｃに分割されており、軸１４ｄで一体的に回転するように連結されている。同ように、ワーク搬送用ローラ１５も長手方向に複数部分１５ａ、１５ｂ、１５ｃに分割されており、軸１５ｄで一体的に回転するように連結されている。

図１において、加熱コイル１２と冷却ジャケット１３は一定の間隔をあけて設けられており、加熱コイル１２で誘導加熱されたワーク１１は、その後、一定時間経過した後に、冷却ジャケット１３で冷却される。そして、加熱コイル１２で誘導加熱された後、冷却ジャケット１３で冷却されるまでの時間で、ワーク１１の放熱および熱伝導によって、ワーク１１の温度は長手方向、肉厚方向で実質的に均一になる。
加熱コイル１２で誘導加熱された後、時間の経過と共に、ワーク１１の温度は、放熱により徐々に低下していく。ワークの温度がＡｒ_３点まで下がる前に、冷却ジャケット１３からの冷却媒体により、ワーク１１を外周面側のみから冷却して、ワーク１１の肉厚全体にわたって焼入れ硬化する。ワーク１１の肉厚全体がＡｒ_３点以上から急冷されるので、ワーク１１の肉厚全体が焼入れ硬化する。これにより、ワーク１１の全肉厚がほぼ同一の硬さとなり、金属組織はマルテンサイト組織となる。

また、図示されていないが、第１工程の焼入れにおいて、中空円筒形状ワーク１１を、加熱コイル１２により、ワーク１１の外周面側のみから、ワーク１１の肉厚全体にわたってＡｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に誘導加熱した後に、冷却ジャケット１３により、ワーク１１を外周面側のみから冷却してもよい。
ここで、第１工程の焼入れにおける加熱は、全肉厚硬化の熱処理がなされるのであれば加熱コイル１２に限定される訳ではなく、加熱炉、その他の加熱手段を用いることが可能である。

次に、第２工程の焼入れを説明する。係る第２工程の焼入れでは、ワーク１１の外周面および外周部に再焼入れを施す。
第２工程の焼入れは、第１工程の焼入れが施された後、すなわち、肉厚全体にわたって焼入れ硬化しているワーク１１に対して行われ、図１において「Ｑ２」と表示されている領域において行われる。
第２工程の焼入れでは、ワーク１１を、ワーク軸芯まわりに回転させながら、ワーク同士の間に間隔をあけずに、連続して、水平方向に搬送する（横送りする）。そして、加熱コイル１６によって、外周面側から、ワーク１１の外周面および外周部を、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃（望ましくは、Ａｃ_３点＋５０℃）以下の温度に誘導加熱する。
誘導加熱温度の上限を、Ａｃ_３点＋２００℃（望ましくは、Ａｃ_３点＋５０℃）にしたのは、第２工程の焼入れでワーク１１の外周面および外周部に生成するマルテンサイト組織の結晶粒を微細に保ち、以って、使用中の割れの発生を防止する（割れが発生しても進展し難くする）ためである。

ここで、第２工程の焼入れで誘導加熱される外周部は、中空円筒形状ワーク１１の外周面と、外周面からワークの肉厚の１／４〜１／２の深さだけ隔たった位置との間の部分を意味している。
ただし、ワークのサイズ（肉厚）によっては、外周部の範囲は、中空円筒形状ワーク１１の外周面と、外周面からワークの肉厚の１／４〜１／２の深さだけ隔たった位置との間でなくてもよい。例えば、外周面と、外周面からワークの肉厚の１／５〜１／３の深さだけ隔たった位置との間であってもよい。

ワーク１１の回転および水平方向の搬送は、図３で示すように、回転する一対のワーク搬送用ローラ１８、１９（一方のローラはワーク１１の送り方向に対して若干下傾させてある）上にワーク１１を載せることにより行う。
ワーク搬送用ローラ１８は、長手方向に複数部分１８ａ、１８ｂに分割されており、軸１８ｃで一体的に回転するように連結されている。ワーク搬送用ローラ１９も長手方向に複数部分１９ａ、１９ｂに分割されており、軸１９ｃで一体的に回転するように連結されている。

加熱コイル１６によって外周面側から加熱されたワーク１１を、加熱直後（加熱終了から３秒以下、望ましくは２秒以下、さらに望ましくは１秒以下の時間内）に、したがって、ワーク１１の温度が外周面および外周部（ワークの外周面とワークの肉厚の１／４より深く１／２より浅い距離だけワークの外周面から隔たった位置との間にある部分）でＡｃ_３点以上、肉厚芯部（外周部と内周部との間に存在し、第２工程の焼入れの後に硬さが有効硬さ未満になる部分）で４００〜７００℃（高温焼もどし温度）、内周部（ワークの内周面と、ワークの肉厚の１／２より小の距離だけワークの内周面から隔たった位置との間にある部分）で高温焼もどし温度未満、内周面で低温焼もどし温度以下、となっている間に（外周面側からの入熱が、内周部および内周面に伝導し、内周部が高温焼もどし温度に達する前で、内周面が低温焼もどし温度を超える前）、図４で示すように、冷却ジャケット１７からワーク１１の外周面に冷却媒体を噴射することによって、ワーク１１を外周面側から冷却する。なお、図４において、ワーク送り方向は符号Ｆで示されている。また、符号Ｊｃは冷却媒体のジェットを示す。
外周面側から冷却することによって、ワーク１１の肉厚の１／４〜１／２の深さだけワークの外周面から隔たった位置を有効硬さにし、該外周部有効硬さ位置よりも外周面側の部分および外周面では有効硬さ以上の硬さにし、該外周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ未満の硬さにすると共に、ワーク１１の肉厚の１／２未満の深さだけワーク１１の内周面から隔たった位置を有効硬さにして、ワーク１１における内周部有効硬さ位置よりも内周面側の部分および内周面を有効硬さ以上の硬さにし、ワーク１１における内周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分を有効硬さ未満の硬さにしている。

しかし、図１〜図４を参照して説明した熱処理（本発明を適用するのに適した熱処理）のみでは、ワーク１１の寸法、第２工程の焼入れの誘導加熱終了からワークの外周面側のみからの冷却開始までの経過時間によっては、内周面および内周部の硬さを確保することができない恐れがあり、最悪の場合には、ワーク１１の内周面が軟化してしまう。
そのため、本発明の図示の実施形態によれば、冷却ジャケット１７から冷却媒体を噴射して、ワーク１１を外周面側から冷却することに加えて、加熱コイル１６によって外周面側から誘導加熱されたワーク１１内周面の冷却範囲（後述）に、冷却媒体を直接噴射して冷却している。
これにより、内周面および内周部の硬さを確保して、ワーク１１の内周面が軟化してしまうことを防止している。
それに加えて、本発明の図示の実施形態では、連続して搬送されて加熱コイル１６で誘導加熱されて搬送されるワーク１１を、いわゆるバッチ処理をすることなく、その内周面側を連続的に冷却することができる。

以下、図５〜図１６を参照して、連続して搬送されるワーク１１の内周面における冷却範囲（後述）に、連続的に冷却媒体を直接噴射する本発明の実施形態について説明する。
先ず、図５を参照して、本発明の熱処理システムを説明する。
図５で示す熱処理システムは全体が符号２００で示されており、図１において「Ｑ２」と表示された領域を構成している。
構成を明確に表現するため、図５では、ワーク搬送用ローラ１８、１９（図３）は省略されている。また、ワーク１１（１１−１〜１１−３）は、その長手方向の断面で示されている。
図５、図６、図９〜図１５において、図中の左側が「搬出側」であり、図中の右側が「搬入側」である。そして、図５、図６、図９〜図１５において、ワーク１１の搬送方向を矢印Ｆで示している。

図５において、熱処理システム２００は、加熱コイル１６と、冷却ジャケット１７と、搬入側エアシリンダ２１と、搬出側エアシリンダ２２と、圧力源（例えば、高圧エアタンク）２３と、搬入側流路切換弁２４と、搬出側流路切換弁２５と、搬入装置３０とを備えている。なお、搬入側エアシリンダ２１および搬出側エアシリンダ２２は、油圧式、電動式など、他の方式のアクチュエータでもよい。
図示の明確化のため、図５、図６、図９〜図１５においては、回転する一対のワーク搬送用ローラ１８、１９（図３参照）を省略して表現している。
図５では、エアシリンダのピストンロッド２１ｒおよび２２ｒが伸張している状態が示されている。

搬入側エアシリンダ２１のピストンロッド２１ｒは、冷却媒体噴射装置（以下、「搬入側噴射装置」と記載する）２１Ｎを構成している。図５では明示されていないが、搬入側噴射装置２１Ｎ内には冷却媒体を供給するラインが設けられており、当該ラインは、ラインＬｗ６を介して、冷却媒体圧送装置２６に連通している。
一方、搬出側エアシリンダ２２のピストンロッド２２ｒも、冷却媒体噴射装置（以下、「搬出側噴射装置」と記載する）２２Ｎを構成している。搬出側噴射装置２２Ｎ内にも冷却媒体を供給するラインが設けられており、当該ラインは、ラインＬｗ７を介して、冷却媒体圧送装置２７に連通している。
なお、冷却媒体圧送装置２６、２７は、図５では別体に示されているが、同一機器で構成することも可能である。

図示はされていないが、ワーク１１の搬出確認のためのセンサＬＳ１や搬入確認のためのセンサＬＳ２を使用せず、ワーク１１の搬送速度やワーク１１の全長等に基づいてワーク搬出、ワーク搬入の見込みの時間を計算し、計算された時間によって各種装置の作動を制御することも可能である。また、作業者の目視により各種装置の作動を制御することも可能である。
図示の実施形態では、自動制御の信頼性を高めるために、センサを用いた制御を例示して説明しているものであり、本発明の技術範囲を限定している訳ではない。

ここで、明確には図示されていないが、図１の「Ｑ１」と示された領域と、「Ｑ２」と示された領域の境界部分では、上述した第１工程の焼入れが完了したワーク１１は、搬入装置３０（図５参照）で待機している。
なお、第１工程の焼入れでは、ワーク１１の肉厚全体にわたってＡｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃、望ましくはＡｃ_３点＋５０℃以下の温度に加熱している。そして、冷却ジャケット１３からの冷却媒体により、ワーク１１を冷却して、ワーク１１の肉厚全体にわたって焼入れ硬化させている。第１工程の焼入れにおける加熱は、誘導加熱に限らず、加熱炉内の加熱など、他の加熱方法でもよい。また、第１工程の焼入れにおける冷却も、肉厚全体にわたって硬化することができるものであれば、外周面側からの冷却に限らず、内周面側からの冷却でもよく、外周面側および内周面側の両側からの冷却でもよい。
搬入装置３０で待機しているワーク１１は、搬入可能なタイミングで、搬入装置３０から図５の熱処理システム２００に搬入される。搬入の詳細についても、後述する。

搬入装置３０で待機していたワーク１１（１１−１〜１１−３）は、搬送用ローラ１８、１９（図５では図示を省略）によって、図５において右側（搬入側）から左側（搬出側）へ搬送される。
そして、加熱コイル１６で誘導加熱されつつある、あるいは、誘導加熱されたワーク１１の内周面における冷却範囲（図６を参照して後述）は、搬出側噴射装置２２Ｎおよび／または搬入側噴射装置２１Ｎから噴射する冷却媒体により冷却される。

搬出側噴射装置２２Ｎおよび／または搬入側噴射装置２１Ｎは、互いに対向する側の先端近傍に冷却媒体噴射用の噴射孔が形成されている。図６において、搬出側噴射装置２２Ｎの噴射孔は符号２２ｎで示されており、搬入側噴射装置２１Ｎの噴射孔は符号２１ｎで示されている。
図６において、噴射孔２１ｎ、２２ｎから出ている矢印は、噴射されている冷却媒体を示している。ただし、噴射孔の位置、数および噴射されている冷却媒体の向きについて、図示は一例であり、ワーク１１の内周面および内周部の冷却範囲が確実に冷却できれば、図示の例には限定されない。
図５、図６において、搬出側噴射装置２２Ｎの噴射孔２２ｎ（図６）は、搬出側噴射装置２２Ｎの冷却媒体供給ライン（図示せず）、ラインＬｗ７（図５）を介して、冷却媒体圧送装置２７（図５）に連通している。そして、搬入側噴射装置２１Ｎの噴射孔２１ｎ（図６）は、搬入側噴射装置２１Ｎの冷却媒体供給ライン（図示せず）、ラインＬｗ６（図５）を介して、冷却媒体圧送装置２６（図５）に連通している。

図５において、搬出側噴射装置２２Ｎは、搬出側エアシリンダ２２が伸長することにより、ワーク１１の移動方向（搬送方向：図５では左右方向）と平行に、搬入側（図５では右側）へ向って伸長する。そして、搬出側エアシリンダ２２が収縮することにより、搬出側（図５では左側）に収縮する。
搬入側噴射装置２１Ｎは、搬入側エアシリンダ２１が伸長することにより、ワーク１１の移動方向と平行に、搬出側（図５では左側）へ向って伸長する。そして、搬入側エアシリンダ２１が収縮することにより、搬入側（図５では右側）に収縮する。

図５で示す熱処理システム２００では、図１〜図３を参照して説明した熱処理における「第２工程の焼入れ」をワーク１１に施している。上述したように、図５、図６、図９〜図１５において、ワーク１１の搬送方向は矢印Ｆで示されている。
すなわち、加熱コイル１６によって、ワーク１１の外周面側から、ワーク１１の外周面および外周部を、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度、望ましくは、Ａｃ_３点＋５０℃以下の温度に誘導加熱し、その直後、冷却ジャケット１７により、ワーク１１を外周面側から冷却する。
それと共に、図５で示す熱処理システム２００では、加熱コイル１６により外周面および外周部が誘導加熱されつつある、あるいは、誘導加熱されたワーク１１の内周面に、搬出側噴射装置２２Ｎおよび／または搬入側噴射装置２１Ｎから冷却媒体を直接噴射して、ワーク１１の内周面における冷却範囲を冷却している。

搬出側噴射装置２２Ｎおよび／または搬入側噴射装置２１Ｎから冷却媒体が噴射されるワーク１１内周面側の冷却範囲については、図６で詳細に示されている。
図６において、符号Ｐ１は加熱コイル１６による外周面側からの誘導加熱の影響が、ワーク１１の外周面に及び始める位置を模式的に示している。そして符号Ｐ２は、加熱コイル１６による外周面側からの誘導加熱の影響がワーク１１の内周部および内周面に及び、（冷却媒体がワーク１１の内周面に噴射されていない場合に）ワーク１１の内周面の温度が昇温し始める位置を示している。さらに符号Ｐ３は、（冷却媒体がワーク１１の内周面に噴射されていない場合に）いったん低温焼もどし温度を超えたワーク１１の内周面の温度が、冷却ジャケット１７による外周面側からの冷却により、低温焼もどし温度以下になる位置を示している。ワーク１１の内周面に冷却媒体を噴射せず、ワーク１１の内周面および内周部を冷却しない場合には、ワーク１１の内周面の温度が上昇して低温焼もどし温度を超えたり、ワーク１１の内周部が高温焼もどし温度に達する場合がある。

少なくとも、ワーク１１の内周面に冷却媒体を噴射することによりワーク１１の内周面および内周部を冷却していなければ、ワーク１１の内周面の温度が昇温し始める位置Ｐ２と、ワーク１１の内周面に冷却媒体を噴射することによりワーク１１の内周面および内周部を冷却していない場合、いったん低温焼もどし温度を超えたワーク１１の内周面の温度が、冷却ジャケット１７による外周面側からの冷却により、再び低温焼もどし温度以下になる位置Ｐ３の間の領域は、ワーク１１の内周面に冷却媒体を噴射せずにワーク１１の内周面および内周部を冷却しない場合は、軟化する恐れがある。これに対して、内周面の位置Ｐ２〜Ｐ３の間を含む範囲（冷却範囲）に冷却媒体を噴射してやれば、内周面および内周部の昇温を防止して、軟化を防止できる。
換言すれば、ワーク１１の内周面に対して、搬出側噴射装置２２Ｎおよび／または搬入側噴射装置２１Ｎから冷却媒体を噴射して冷却する範囲（冷却範囲）は、ワーク１１の長手方向において、上述したＰ２〜Ｐ３間の領域を包含する必要がある。
前記冷却範囲は、ワーク１１の進行方向で、概ね、加熱コイル１６の入口付近から冷却ジャケット１７の中央付近までの範囲である。

ここで、図６における位置Ｐ１〜Ｐ３は、あくまでも例示である。位置Ｐ１〜Ｐ３は、ワーク１１の肉厚、ワーク１１の搬送速度、加熱コイル１６の加熱能力、Ａｃ_３点その他により、ケース・バイ・ケースで異なる。
また図６では、位置Ｐ１はワーク１１の外周面の点として示されており、位置Ｐ２、Ｐ３はワーク１１の内周面の点として示されている。しかし、位置Ｐ１はワーク１１の外周面における円周方向全域に亘っており、位置Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ、ワーク１１の内周面における円周方向全域に亘っている。

図６では、図示の簡略化のため、搬出側噴射装置２２Ｎから噴射される冷却媒体はワーク１１の内周面における図６上方の領域にのみ噴射されているように示されており、搬入側噴射装置２１Ｎから噴射される冷却媒体はワーク１１の内周面における図６下方の領域にのみ噴射されているように示されている。
しかし、搬出側噴射装置２２Ｎから噴射される冷却媒体も、搬入側噴射装置２１Ｎから噴射される冷却媒体も、ワーク１１の内周面における冷却範囲について、ワーク１１の内周面の円周方向全域に噴射されている。

図５、図９〜図１５においても、明確には図示されてはいないが、搬出側噴射装置２２Ｎからの冷却媒体がワーク１１内周面に噴射される範囲と、搬入出側噴射装置２１Ｎからの冷却媒体がワーク１１内周面に噴射される範囲は同一であり、ワーク１１の内周面におけるＰ２〜Ｐ３間を包含する領域（冷却範囲）に噴射される。
図６では、搬出側噴射装置２２Ｎからの冷却媒体はワーク１１の半径方向外方へ噴射されており、搬入出側噴射装置２１Ｎからの冷却媒体はワーク１１の半径方向に対して（ワーク１１の軸方向あるいは長手方向について）傾斜した方向に噴射されているが、冷却媒体噴射方向は図示の方向に限定される訳ではない。冷却媒体が、ワーク１１の内周面における冷却範囲の内周面全域に噴射されるのであれば、特に限定はしない。

中空円筒形状のワーク１１を、加熱コイル１６により、外周面側から、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度、望ましくは、Ａｃ_３点＋５０℃以下の温度に誘導加熱されている間、あるいは、誘導加熱された後、内周面側から冷却しない場合には、伝熱によりワーク１１の内周面側まで加熱されて、ワーク１１の内周面および内周部が軟化してしまう可能性がある。
これに対して本発明の図示の実施形態では、図６で示すように、搬出側噴射装置２２Ｎおよび／または搬入側噴射装置２１Ｎによりワーク１１の内周面に冷却媒体を噴射して、冷却範囲（加熱コイル１６による外周面側からの誘導加熱の影響がワーク１１の内周部および内周面に及び始め、冷却媒体がワーク１１の内周面に噴射されていない場合、ワーク１１の内周面の温度が昇温し始める位置Ｐ２と、冷却媒体がワーク１１の内周面に噴射されていない場合、冷却ジャケット１７による外周面側からの冷却により、ワーク１１の内周面の温度が低温焼もどし温度以下になる位置Ｐ３の間を包含する範囲）が冷却される。そのため、ワーク１１の内周面および内周部が軟化するのを防止することができる。

次に、主として図７に基づいて、図９〜図１６をも参照しつつ、熱処理システム２００によりワーク１１の内周面側を冷却する手順について説明する。
図７のステップＳ１では、コントロールユニット５０は、システム２００の運転開始条件を充足しているか否かを判断する。そして、運転開始条件を充足するまでシステム２００の運転を待機する（ステップＳ１がＮＯのループ）。
システム２００の運転開始条件を充足したならば（ステップＳ１がＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。

図示の実施形態では、ステップＳ１で判断される主な運転開始条件は、以下のようなものがある。
（１） 搬出側噴射装置２２Ｎが冷却媒体を噴射可能な状態である。
（２） 冷却ジャケット１７から冷却媒体が噴射可能な状態である。
ここで、条件（１）、（２）の双方か、あるいは何れか一方のみを充足すれば、システム２００の運転開始条件を充足したと判断するように設定することができる。また、上記（１）、（２）とは異なる条件を、運転開始条件として設定することもできる。

図７のステップＳ２で、熱処理システム２００の運転が開始され、先ず、図９で示すように、搬出側噴射装置２２Ｎが伸長して、噴射孔２２ｎが冷却範囲に冷却媒体を噴射することが可能な領域（冷却領域、搬入側端部）まで到達しており、当該冷却領域において搬出側噴射装置２２Ｎからワーク１１の内周面の冷却範囲に対して冷却媒体が噴射される。
図９では、ワーク１１−２、１１-３の内周面の冷却範囲に冷却媒体が噴射されている状態が示されている。そして、ステップＳ３に進む。なお、搬出側噴射装置２２Ｎの搬入側端部とは、搬出側噴射装置２２Ｎが伸張して噴射孔２２ｎから噴射された冷却媒体が、位置Ｐ２、Ｐ３を包含する冷却範囲に噴射される位置を意味している。
図９では図示されていない搬入側噴射装置２１Ｎは収縮した状態で搬入側（図９では右側）端部に退避した状態（搬入側噴射装置２１Ｎは、新たに搬入されるワーク１１−４（図１５参照）と干渉しない搬入側退避位置まで移動した状態）である。

図７のステップＳ３では、コントロールユニット５０は、搬出確認センサＬＳ１により、最も搬出側に位置しているワーク１１（１１−１）が、搬出されるべき位置（搬出位置）に到達したか否かを判断する。
最も搬出側に位置しているワーク１１−１が搬出されるべき位置に到達したことを搬出確認センサＬＳ１が検知していなければ（ステップＳ３がＮＯ）、搬出側噴射装置２２Ｎから冷却媒体が噴射されて、ワーク１１の内周面側の冷却範囲を冷却している状態が維持される。
最も搬出側に位置しているワーク１１−１が搬出されるべき位置に到達したことを搬出確認センサＬＳ１が検知したならば（ステップＳ３がＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、搬入側噴射装置２１Ｎに前進指令を与える。その場合、例えば、搬入側エアシリンダ２１を伸張させる。そして、ステップＳ５に進む。

図７のステップＳ５では、搬入側噴射装置２１Ｎが伸長して、噴射孔２１ｎからワーク１１の内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射することができる位置あるいは領域（冷却領域、搬出側端部）に到達したか否かを判断する。なお、搬入側噴射装置２１Ｎの搬出側端部とは、搬入側噴射装置２１Ｎが伸長して噴射孔２１ｎから噴射された冷却媒体が、位置Ｐ２、Ｐ３を包含する冷却範囲に噴射される位置を意味している。
搬入側噴射装置２１Ｎが搬出側端部に到達したならば（ステップＳ５がＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。そしてステップＳ６で、搬入側噴射装置２１Ｎからワーク１１内周面の冷却位置に冷却媒体を噴射する（図１０）。

図１０に示すように、搬入側噴射装置２１Ｎが搬出側端部にあり、かつ、搬出側噴射装置２２Ｎが搬入側端部にある場合でも、搬入側噴射装置２１Ｎと搬出側噴射装置２２Ｎとが互いに干渉することがないように構成されている。

ここで、図示の実施形態では、搬入側噴射装置２１Ｎは搬出側端部に到達してから冷却媒体を噴射しているが（図１０参照）、冷却媒体噴射開始のタイミングはこれに限定されるものではない。
「冷却媒体噴射開始位置」としては、搬入側噴射装置２１Ｎにおける「搬出側端部」に限定されるものではなく、ワーク１１の内周面における冷却範囲に冷却媒体を噴射できる位置であれば、種々の条件に対応して、ケース・バイ・ケースで設定することができる。
なお、搬入側噴射装置２１Ｎは、ワーク１１を搬入するとき以外は冷却領域にあり、ワーク１１の冷却範囲に冷却媒体を噴射するようにしてもよい。

図７のステップＳ６では、搬入側噴射装置２１Ｎからワーク１１内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射させた後（図１０）、ステップＳ７に進み、コントロールユニット５０は、搬出側噴射装置２２Ｎに退避指令を与え、搬出側エアシリンダ２２を収縮させる。そして、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、コントロールユニット５０は、冷却媒体圧送装置２７に制御信号を発信して冷却媒体の供給を遮断し、以って、搬出側噴射装置２２Ｎからの冷却媒体の噴射を停止させる。そして、ステップＳ９に進む。なお、冷却媒体圧送装置２７に制御信号を発信することに代えて、冷却媒体供給ラインに電磁弁を介装し、当該電磁弁を開閉制御することも可能である。

ステップＳ９では、搬出側エアシリンダ２２を収縮させ、図１１で示すように、搬出側噴射装置２２Ｎを搬送中のワーク１１と干渉しない位置（搬出側退避位置）まで退避させる。図１１は、搬出側エアシリンダ２２が既に退避した状態（搬出側噴射装置２２Ｎを搬出側退避位置まで移動した状態であり、ワーク１１の搬出を待機している状態）を示している。そして、ステップＳ１０に進む。
搬出側噴射装置２２Ｎからの冷却媒体の噴射が停止していなくても、搬出側噴射装置２２Ｎを搬出側退避位置まで移動させることが可能であり、ワーク１１の搬出には支障がない。ただし図示の実施形態では、冷却媒体の飛散を考慮して、冷却媒体の噴射を停止した後に、搬出側噴射装置２２Ｎを搬出側退避位置まで移動している。そして、図１１の状態では搬出側噴射装置２２Ｎからの冷却媒体の噴射を停止している。
図１１において、搬入側噴射装置２１Ｎからの冷却媒体は、ワーク１１の内周面の冷却範囲に噴射されている。

図７のステップＳ１０では、搬出確認センサＬＳ１が、ワーク１１を検知していれば（ステップＳ１０がＹＥＳ）、図９〜図１１で示すように、最も搬出側に位置しているワーク１１−１は、未だに搬出されていないので、図１１で示す状態を続行する（ステップＳ１０がＹＥＳのループ）。

一方、搬出確認センサＬＳ１が、ワーク１１を検知しなくなれば（ステップＳ１０がＮＯ）、図１２で示すように、最も搬出側、あるいは、図９〜図１１で最も左側に位置しているワーク１１−１が搬出されたと判断する。そして、ステップＳ１１に進み、搬出側噴射装置２２Ｎに前進指令を与え、搬出側エアシリンダ２２を伸張させる。そして、ステップＳ１２に進む。
図１２では、ワーク１１−１が搬出される態様として、ワーク１１−１が落下している状態で示されているが、本発明におけるワークの搬出は、落下に限定されるものではない。例えば、図示しない搬出装置（例えば、産業用ロボットハンド等）により、ワーク１１−１を取り出すことにより、ワーク１１−１を搬出する場合もある。
図１２においても、搬入側噴射装置２１Ｎからの冷却媒体は、ワーク１１内周面の冷却範囲に噴射されている。

ステップＳ１２では、搬出側噴射装置２２Ｎが搬入側端部に到達したか否かを判断する。搬出側噴射装置２２Ｎが搬入側端部に到達していなければ（ステップＳ１２がＮＯ）、搬出側噴射装置２２Ｎが搬入側端部に到達するまで待機する（ステップＳ１２のＮＯのループ）。
搬出側噴射装置２２Ｎが搬入側端部に到達したならば（ステップＳ１２がＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、冷却媒体圧送装置２７からの冷却媒体の供給を再開して、搬出側噴射装置２２Ｎから冷却媒体を噴射して、ワーク１１内周面の冷却範囲を冷却する（図１３）。そして、ステップＳ１４に進む。
図１３において、明確には図示されていないが、搬入側噴射装置２１Ｎから噴射される冷却媒体と、搬出側噴射装置２２Ｎから噴射される冷却媒体は、共に、ワーク１１内周面の冷却範囲に噴射されている。

「冷却媒体噴射開始位置」としては、搬出側噴射装置２２Ｎにおける「搬入側端部」に限定されるものではなく、搬出側噴射装置２２Ｎからワーク１１内周面の冷却範囲に対して冷却媒体を噴射できる位置あるいは領域であれば、種々の条件に対応して、ケース・バイ・ケースで設定することができる。
なお、搬出側噴射装置２２Ｎは、ワーク１１を搬出するとき以外は冷却領域にあり、ワーク１１の冷却範囲に冷却媒体を噴射するようにしてもよい。

ステップＳ１４では、コントロールユニット５０は、搬入側噴射装置２１Ｎに退避指令を与え、搬入側エアシリンダ２１を収縮させる（図１４参照）。
ステップＳ１５で、コントロールユニット５０は、冷却媒体圧送装置２６からの冷却媒体の供給を遮断して、搬入側噴射装置２１Ｎにおける冷却媒体の噴射を停止させる。搬入側噴射装置２１Ｎからの冷却媒体の噴射が停止していなくても、搬入側噴射装置２１Ｎを搬入側退避位置まで移動させることが可能であるが、冷却媒体の飛散を考慮して、冷却媒体の噴射を停止した後に、搬入側噴射装置２１Ｎを搬入側退避位置まで移動することが好ましい。
搬入側噴射装置２１Ｎにおける冷却媒体の噴射を停止したならばステップＳ１６に進み、搬入側噴射装置２１Ｎに退避指令を与え、搬入側エアシリンダ２１を収縮させる。
図１４は、搬入側エアシリンダ２１が既に退避した状態を示している。

図７のステップＳ１６で搬入側エアシリンダ２１を退避したならば、ステップＳ１７で、熱処理システム２００の作業を終了するか否かを判断する。熱処理システム２００の作業を終了するのであれば（ステップＳ１７がＹＥＳ）、そのまま制御を終える。熱処理システム２００の作業を続行するのであれば、ステップＳ３まで戻り、再びステップＳ３以降の工程を繰り返す。

次に、主として図８のフローチャートに基づいて、新たなワークの搬入前の状態を示す図１４、新たなワークを搬入した状態を示す図１５をも参照して、新たなワーク１１−４を熱処理システム２００に搬入する手順について説明する。
図８のステップＳ２１において、コントロールユニット５０は、搬入装置３０の作動準備が整っているか否かを判断する。搬入装置３０の作動準備が整っていれば（ステップＳ２１がＹＥＳ）、ステップＳ２２に進む。
搬入装置３０の作動準備が整っていなければ（ステップＳ２１がＮＯ）、ステップＳ２５へ進む。

ステップＳ２２では、コントロールユニット５０は、搬入確認センサＬＳ２がワークを検出しているか否か、すなわち、新たなワーク１１が搬入可能か否かを判断する。
最も搬入側（図１４の最も右側）に位置しているワーク１１（１１−３）が、搬入確認センサＬＳ２の直下の位置に存在していれば（ステップＳ２２がＹＥＳ：図１４に示す状態ではない）、新たなワーク１１−４を一対のワーク搬送用ローラ１８、１９（図３参照：図５では図示せず）上に搬入することは困難であると判断して、ステップＳ２５に進む。
一方、搬入確認センサＬＳ２がワーク１１を検出せず、ワーク１１（１１−３）が存在していなければ（ステップＳ２２がＮＯ：図１４で示す状態）、新たなワーク１１−４を搬入することが可能な条件の一部が充足されていると判断して、ステップＳ２３に進む。
図１４、図１５において、搬出側噴射装置２２Ｎは、ワーク１１内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射している。

ステップＳ２３では、搬入側噴射装置２１Ｎが搬送中のワーク１１と干渉しない位置（搬入側退避位置）に戻っているか否かを判断する。搬入側噴射装置２１Ｎが搬入側退避位置に戻っていれば（ステップＳ２３がＹＥＳ）、新たなワーク１１−４を搬入しても搬入側噴射装置２１Ｎと干渉しないので、新たなワーク１１−４を搬入することができる条件が充足されたと判断して、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、熱処理システム２００に新たなワーク１１−４を搬入する（図１４、図１５の状態）。そして、ステップＳ２６に進む。ワーク１１−４を搬入する態様は、図１４、図１５では明示されていないが、例えば産業用ロボットハンド（図示せず）その他の汎用装置により、行うことが可能である。特に、搬入装置については、限定するものではない。
一方、搬入側噴射装置２１Ｎが搬入側退避位置に戻っていなければ（図８のステップＳ２３がＮＯ）、新たなワーク１１−４を搬入した際に搬入側噴射装置２１Ｎと干渉してしまうので、新たなワーク１１−４の搬入は困難だと判断する。そして、ステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５では、熱処理システム２００に新たなワーク１１−４を搬入せず（搬入装置３０は待機状態）、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、コントロールユニット５０は、ワーク１１の搬入作業を終了するか否かを判断する。ワーク１１の搬入作業を終了するのであれば（ステップＳ２６がＹＥＳ）、そのまま制御を終了する。
未だワークの搬入作業を続行するのであれば（ステップＳ２６がＮＯ）、ステップＳ２１まで戻り、再びステップＳ２１以降の制御を繰り返す。

本発明の図示の実施形態によれば、搬出確認センサＬＳ１が、最も搬出側に位置している中空円筒形状ワーク１１−１が搬出されるべき位置（搬出位置）に到達したことを検出していない限りは、搬出側エアシリンダ２２を伸長して、搬出側噴射装置２２Ｎをワーク１１内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射できる位置あるいは領域まで移動し、搬出側噴射装置２２Ｎからワーク１１内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射する。
その状態では、加熱コイル１６により、外周面および外周部を、例えば、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度で加熱された中空円筒形状ワーク１１の内周面および内周部は、その内周面の冷却範囲に、搬出側噴射装置２２Ｎから冷却媒体（例えば、冷却水、冷却油、空気、噴霧等も包含する）を噴射することにより、冷却される。

また、搬出確認センサＬＳ１が最も搬出側に位置しているワーク１１−１が搬出されるべき位置（搬出位置）に到達したことを検出したならば、搬出側噴射装置２２Ｎは退避状態となるが、搬出側噴射装置２２Ｎが退避するのに先立って、搬入側噴射装置２１Ｎからワーク１１の内周面の冷却範囲に冷却媒体が噴射され、ワーク１１の内周面および内周部が冷却される。
すなわち、本発明の図示の実施形態によれば、外周面および外周部を加熱された中空円筒形状ワーク１１の内周面における冷却範囲（図６において、位置Ｐ２〜Ｐ３の間を包含する範囲）は、搬出側噴射装置２２Ｎおよび／または搬入側噴射装置２１Ｎから噴射される冷却媒体により、常に冷却されている。そのため、ワーク１１の内周部（ワーク１１内周面とワーク１１のワーク肉厚の１／２より小さい距離だけワーク１１内周面から隔たった位置との間にある部分）および内周面は、内周部が伝熱により高温焼もどし温度に達する以前の段階、内周面が伝熱により低温焼もどし温度を超える以前の段階で、確実に冷却され、内周面および内周部の硬さを確保することができる。したがって、ワーク１１の内周部および内周面が軟化するのを防止することができる。

また、本発明の図示の実施形態によれば、搬出確認センサＬＳ１が最も搬出側に位置しているワーク１１−１が搬出されるべき位置（搬出位置）に到達したことを検出したならば、搬出側エアシリンダ２２を収縮して、搬出側噴射装置２２Ｎの先端部（搬入側端部）を搬送中の中空円筒形状ワーク１１から外れた位置（収縮位置）まで移動する。そのため、搬出するべきワーク１１−１は、搬出側噴射装置２２Ｎと干渉することなく、熱処理システム外に搬出される。
搬出側噴射装置２２Ｎの先端部（搬入側端部）が搬送中の中空円筒形状ワーク１１から外れた位置（収縮位置）に移動している間は、搬入側エアシリンダ２１を伸長して、搬入側噴射装置２１Ｎからワーク１１内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射する。そのため、図示の実施形態によれば、ワーク１１内周面の冷却範囲は、搬出側噴射装置２２Ｎおよび／または搬入側噴射装置２１Ｎからの冷却媒体が常に噴射されている。そして、内周面の冷却範囲が冷却された中空円筒形状ワーク１１を、搬出側噴射装置２２Ｎと干渉することなく、搬出することができる。
また、加熱装置１６による中空円筒形状ワーク１１の外周面側からの誘導加熱と中空円筒形状ワーク１１の内周面側からの冷却を、冷却後のワーク１１を搬出する度毎に中断せずに、連続して行うことができる。換言すれば、本発明の図示の実施形態によれば、ワーク１１の内周面側からの冷却を、いわゆる「バッチ式」で行う必要がない。そのため、本発明の図示の実施形態は、連続して熱処理を行っているラインについて、容易に適用することができる。

本発明の図示の実施形態では、搬入確認センサＬＳ２が最も搬入側に位置しているワーク１１−３を検出しておらず、かつ、搬入側エアシリンダ２１が収縮して、搬入側噴射装置２１Ｎの先端部（搬出側端部）が搬送中の中空円筒形状ワーク１１から外れた位置（収縮位置）に移動している場合に、搬入装置３０により、新たな中空円筒形状ワーク１１−４を搬送装置（搬送ローラ）１８、１９に搬入する。そのため、新たなワーク１１−４を搬送装置（搬送ローラ）１８、１９に搬入する際に、新たなワーク１１−４が既に搬送中のワーク１１−３と干渉することはなく、かつ、搬入側噴射装置２１Ｎに干渉することもない。
したがって、搬出のみならず、新たなワーク１１−４の搬入に際しても、熱処理システム２００を停止することなく、連続運転することが保証される。

本発明の図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
また、本発明の図示の実施形態では、搬入側噴射装置２１Ｎは搬出側端部に到達してから冷却媒体を噴射しているが（図１０参照）、搬入側噴射装置２１Ｎから冷却媒体をワーク１１内周面の冷却範囲に噴射できる位置あるいは領域であれば、「冷却媒体噴射開始位置」として設定することができる。
同ように、搬出側噴射装置２２Ｎの「冷却媒体噴射開始位置」も、「搬入側端部」ではなく、搬出側噴射装置２２Ｎから冷却媒体をワーク１１内周面の冷却範囲に噴射できる位置あるいは領域であれば、種々の条件に対応して、ケース・バイ・ケースで設定してもよい。

ここで、図示の実施形態では、噴射装置２１Ｎ、２２Ｎは冷却媒体の噴射を停止した後に退避するように制御されているが、あくまでも、冷却媒体の周囲への飛散を防止するための好ましい実施形態に過ぎない。冷却媒体の噴射開始位置や、冷却媒体の噴射停止位置は、特に限定するべきものではない。
本発明において、「加熱手段」としては誘導加熱が好適であるが、レーザー、イオンビーム等も適用可能であり、本発明では、これ等も包含する。さらに、第１工程の焼入れにおける焼入れの加熱手段としては、加熱炉を用いることも可能である。

１１・・・ワーク
１２、１６・・・加熱コイル
１３、１７・・・冷却ジャケット
１４、１５、１８、１９・・・ワーク搬送用ローラ
２１・・・搬入側エアシリンダ
２１Ｎ・・・搬入側噴射装置
２２・・・搬出側エアシリンダ
２２Ｎ・・・搬出側噴射装置
２３・・・高圧エアタンク
２４・・・搬入側流路切換弁
２５・・・搬出側流路切換弁
２６、２７・・・冷却媒体圧送装置
３０・・・搬入装置
５０・・・制御手段／コントロールユニット
２００・・・熱処理システム

Claims (6)

1. 連続して搬送される中空円筒形状ワークの熱処理システムにおいて、
   中空円筒形状ワークを搬送する搬送装置と、
   中空円筒形状ワークを外周面側から加熱する加熱装置と、
   中空円筒形状ワークを外周面側から冷却する冷却装置と、
   噴射口から中空円筒形状ワークの内周面の冷却範囲に向って冷却媒体を噴射する搬出側噴射装置および搬入側噴射装置とを備え、
   前記熱処理システムの作動中は、搬入側噴射装置または搬出側噴射装置の少なくとも一方が、前記冷却領域で中空円筒形状ワークの内周面の冷却範囲に向かって冷却媒体を噴射するようにしたことを特徴とする熱処理システム。
2. 前記熱処理システムは、
   搬出側噴射装置を、搬送中の中空円筒形状ワークと干渉しない搬出側退避位置と、冷却領域の間を移動せしめる搬出側噴射装置の移動装置と、
   搬入側噴射装置を、搬送中の中空円筒形状ワークと干渉しない搬入側退避位置と、冷却領域の間を移動せしめる搬入側噴射装置の移動装置とを備え、
   中空円筒形状ワークを搬出する場合には、搬入側噴射装置を冷却領域まで移動して、搬入側噴射装置から冷却媒体を噴射し、搬出側噴射装置を搬送中の中空円筒形状ワークと干渉しない搬出側退避位置まで移動する第１の機能と、
   新たな中空円筒形状ワークを搬入する場合には、搬出側噴射装置を冷却領域まで移動し、搬出側噴射装置から冷却媒体を噴射し、搬入側噴射装置を搬送中の中空円筒形状ワークと干渉しない搬入側退避位置まで移動する第２の機能を有することを特徴とする請求項１に記載の熱処理システム。
3. 連続して搬送される中空円筒形状ワークの熱処理方法において、
   搬送装置により搬送される中空円筒形状ワークを加熱装置により外周面側から加熱する工程と、
   搬送装置により搬送される中空円筒形状ワークを冷却装置により外周面側から冷却する工程と、
   冷却領域で、搬出側噴射装置および／または搬入側噴射装置から中空円筒形状ワークの内周面の冷却範囲に冷却媒体を噴射する工程とを有し、
   前記噴射する工程では、前記冷却領域において、搬入側噴射装置または搬出側噴射装置の少なくとも一方が中空円筒形状ワークの内周面の冷却範囲に向かって冷却媒体を噴射することを特徴とする熱処理方法。
4. 前記熱処理方法は、
   搬出側噴射装置の移動装置により、搬出側噴射装置を、搬送中の中空円筒形状ワークと干渉しない搬出側退避位置と、冷却領域の間で移動する工程と、
   搬入側噴射装置の移動装置により、搬入側噴射装置を、搬送中の中空円筒形状ワークと干渉しない搬入側退避位置と、冷却領域の間で移動する工程とを有し、
   中空円筒形状ワーク内周面の冷却範囲を冷却するに際して、
   中空円筒形状ワークを搬出する場合には、搬入側噴射装置を冷却領域に位置させて、搬入側噴射装置から冷却媒体を噴射する工程と、搬出側噴射装置を搬送中の中空円筒形状ワークと干渉しない搬出側退避位置に位置させる工程を有するとともに、
   新たな中空円筒形状ワークを搬入する場合には、搬出側噴射装置を冷却領域に位置させて、搬出側噴射装置から冷却媒体を噴射する工程と、搬入側噴射装置を搬送中の中空円筒形状ワークと干渉しない搬入側退避位置に位置させる工程を有することを特徴とする請求項３に記載の熱処理方法。
5. 第１工程の焼入れと第２工程の焼入れの誘導加熱を行い、
   前記第１工程の焼入れでは、中空円筒形状ワークを、間隔を空けずに連続に横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、前記ワークの肉厚全体にわたってＡｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、ワークが加熱部から隔たった冷却部に至るまでの時間を利用してワークの温度を長手方向、肉厚方向で均一にし、ワークの温度がＡｒ_３点まで下がる前に冷却を開始してワークを外周面側から冷却し、ワークの肉厚全体にわたって焼入れ硬化し、
   前記第２工程の焼入れの誘導加熱では、肉厚全体にわたって焼入れ硬化された前記ワークを横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、ワークの外周面および外周部を、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項３、４の何れかに記載の熱処理方法。
6. 第１工程の焼入れと第２工程の焼入れの誘導加熱を行い、
   前記第１工程の焼入れでは、中空円筒形状ワークを、前記ワークの外周面側のみから、前記ワークの肉厚全体にわたってＡｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、前記誘導加熱直後に、冷却を開始してワークを外周面側のみから冷却し、ワークの肉厚全体にわたって焼入れ硬化し、
   前記第２工程の焼入れの誘導加熱では、肉厚全体にわたって焼入れ硬化された前記ワークを横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、ワークの外周面および外周部を、Ａｃ_３点以上でかつＡｃ_３点＋２００℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項３、４の何れかに記載の熱処理方法。

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