JP6403959B2

JP6403959B2 - 浸炭焼入れ設備

Info

Publication number: JP6403959B2
Application number: JP2014043824A
Authority: JP
Inventors: 北斗畠中; 泰浩小山
Original assignee: Dowa Thermotech Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Dowa Thermotech Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2034-03-06
Also published as: EP2915888A1; JP2015168842A; EP2915888B1

Description

本発明は、被処理体の浸炭焼入れ処理を行う浸炭焼入れ設備に関する。

低合金鋼等（以下、「被処理体」という）の耐摩耗性を向上させるためには、被処理体の表面層に炭素を侵入固溶させる浸炭処理を行うことが一般的となっている。通常、浸炭処理を行う際には予熱処理や焼入れ処理等も行われる。本明細書においては、このような予熱処理や焼入れ処理等を含め、被処理体の浸炭処理を行う際に一般的に行われる一連の処理のことを「浸炭焼入れ処理」という。

近年、浸炭焼入れ処理を被処理体の機械加工工程の一工程として組み入れ、被処理体の機械加工と浸炭焼入れ処理をオンラインで行うことが求められている。このようなオンライン機械加工製造システムの構築を可能にする浸炭焼入れ設備としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。

特許文献１及び特許文献２に記載された浸炭焼入れ設備では、浸炭処理や焼入れ処理等の熱処理をそれぞれ独立した処理室で行ういわゆるバッチ式の処理方法を採用している。これらの浸炭焼入れ設備では、浸炭焼入れ処理の工程の中で最も長い処理時間を要する浸炭処理を複数の浸炭室で分担して行うことにより、機械加工工程のラインスピードに合わせた浸炭焼入れ処理を行っている。

特開平１０−５３８０９号公報特開２００２−２９４４２９号公報

生産性向上のためには、オンライン機械加工製造システムに組み込まれる浸炭焼入れ処理時間を更に短縮することが必要となるが、従来の浸炭焼入れ設備では、各処理室への被処理体の搬送の連携性については考慮されていなかった。このため、浸炭焼入れ処理時間を短縮することが困難な状況となっている。

例えば、特許文献１や特許文献２に記載された浸炭焼入れ設備においては、浸炭処理後の被処理体を浸炭室から搬出する際、及び、これから浸炭処理を行う次の被処理体を浸炭室に搬入する際に、浸炭室に設けられた被処理体が通過する開口の開閉を行う搬送口扉を開けることとしている。このような場合、被処理体の搬送にかかる時間分、浸炭焼入れ処理時間が長くなるのはもちろんのこと、搬送口扉を開ける都度、浸炭室の温度が低下することになる。

このとき、浸炭室内の温度が適切な浸炭温度（８５０℃〜１１００℃程度）を下回るような場合には、被処理体への浸炭効率が落ちることとなり、被処理体の十分な浸炭処理を行うためには浸炭処理時間をある程度確保しておかなければならない。特に、浸炭室の容積が小さい場合には搬送口扉を開けた際の、浸炭室の温度低下も大きくなるため、より長く浸炭処理時間を確保しておかなければならない。

更に、浸炭室からの被処理体の搬出後から次の被処理体の搬入までの間隔が短い場合には、次の被処理体を搬入するまでの間に浸炭室の温度が上がりきらないまま、次の被処理体が浸炭室に搬入されることになる。即ち、次の被処理体の搬入のための搬送口扉の開扉により、浸炭室の温度が再度低下することになり、その結果、浸炭効率が更に低下してしまう。このため、浸炭処理時間をより長く確保しておくことが必要となってしまう。

また、浸炭焼入れ処理にかかる時間を短縮するためには、従来よりも多くの浸炭室を設けることも考えられるが、浸炭室の設置コストや設置スペースの問題から浸炭室の増設が困難な場合もある。

また、以上の説明では、浸炭室における被処理体の搬入出時の問題点について説明したが、他の処理室（昇温室、焼入れ室、焼き戻し室等）における搬入出時にも同様の問題が起きる。即ち、従来の浸炭焼入れ設備においては、各処理室における処理時間をある程度確保しておく必要があるため、浸炭焼入れ処理全体にかかる時間を短縮させることは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被処理体の浸炭焼入れ処理にかかる時間を短縮することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、被処理体に浸炭焼入れ処理に係る少なくとも１つの処理を施す処理室と、被処理体を搬送する搬送装置と、前記処理室内に設けられ、前記処理室内に搬送された被処理体が載置される載置台と、前記載置台を昇降させる昇降装置とを備え、前記搬送装置に、被処理体を支持して前記処理室内及び前記処理室外に搬送する搬送アームが設けられた、被処理体の浸炭焼入れ処理を行う浸炭焼入れ設備であって、前記処理室は、被処理体の受け渡しを行う受渡部と、前記受渡部の上部に設けられた、被処理体の熱処理を行う熱処理部とを有し、前記受渡部に配置され、前記載置台及び前記搬送アームに対し被処理体の受け渡しを行う回転台と、前記回転台を回転させる回転台駆動装置とを備え、前記回転台は、既に処理が施された被処理体を支持する第１の支持部と、次に処理が施される被処理体を支持する第２の支持部とを有し、平面視において、前記第１の支持部と前記第２の支持部とが前記回転台の回転軸を挟み込むように、前記第１の支持部、前記回転台の支柱、前記第２の支持部が直線状に配置されるような位置関係で設けられ、前記昇降装置は、前記受渡部と前記熱処理部との間で前記載置台を昇降させるように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、処理室からの被処理体の搬出と処理室への次の被処理体の搬入を搬送口扉の開扉時に同時に行うことができる。

前記回転台駆動装置に前記回転台を昇降させる昇降機構が設けられていても良い。平面視における前記回転台の外形が長方形状であり、前記第１の支持部と前記第２の支持部は、前記回転台の回転軸を挟むように設けられていても良い。平面視における前記回転台の回転軸を対称点として、前記第１の支持部と前記第２の支持部とが点対称位置に設けられていても良い。

前記被処理体は、円形形状を有しており、前記第１の支持部及び前記第２の支持部の少なくともいずれかには、前記被処理体を支持する少なくとも３つの回転台支持ピンが設けられていても良い。前記搬送アームには、前記被処理体を支持する少なくとも３つの搬送用支持ピンが設けられており、前記載置台には、前記被処理体を支持する少なくとも３つの載置台支持ピンが設けられていても良い。

前記被処理体は、円形状の上面部と円筒状の側面部から成る形状であって前記第１の支持部及び前記第２の支持部の少なくともいずれかにおいて、前記被処理体の側面部の内径と略同一直径の円周上に前記回転台支持ピンが設けられていても良い。また、前記載置台において、前記被処理体の側面部の内径と略同一直径の円周上に前記載置台支持ピンが設けられていても良い。また、前記搬送アームにおいて、前記被処理体の側面部の内径と略同一直径の円周上に前記搬送用支持ピンが設けられていても良い。

本発明によれば、処理室からの被処理体の搬出と処理室への次の被処理体の搬入を搬送口扉の開扉時に同時に行うことができる。これにより、被処理体の搬入出にかかる時間を短縮することができる。また、搬送口扉の開閉頻度を少なくすることができるため、処理室内の温度低下を抑制することができる。これにより、処理室内が適正温度に達するまでの時間を短縮することができるため、結果として処理室における処理時間を短縮することができる。

本発明の実施形態に係る浸炭焼入れ設備における各処理室等の概略配置図である。第１浸炭室の内部を示す概略図である。図１中のＡ−Ａ断面図である。搬送アームの補助ピンについての説明図である。本発明の実施形態に係る浸炭処理工程における被処理体の搬送動作を示す図である。本発明の実施形態に係る浸炭処理工程における被処理体の搬送動作を示す図である。円形状の上面部と円筒状の側面部から成る被処理体の支持態様を示す図である。図７中のＢ−Ｏ−Ｂ縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について、平面視において円形状の被処理体Ｗを浸炭焼入れ処理する浸炭焼入れ設備１に基づいて説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示すように、浸炭焼入れ設備１は、昇温室２、浸炭室３（第１浸炭室３ａ、第２浸炭室３ｂ、第３浸炭室３ｃ）及び焼入れ室４（以下、「各処理室」という場合もある）を備えており、各処理室は一列に並んで順に配置されている。また、浸炭焼入れ設備１は、各処理室への被処理体Ｗの搬入及び各処理室からの被処理体Ｗの搬出を行う搬送装置５を備えている。搬送装置５は、被処理体を支持して移動させる搬送アーム４０を備えた搬送部６と、各処理室の配置列に並行して設けられた搬送路７から構成されている。搬送装置５は、搬送部６を搬送路７に沿って移動させる構成を有している。搬送部６は、搬送アーム４０を各処理室に向かって水平方向に伸縮させる機構を有している。

浸炭焼入れ設備１においては、１つの処理室内（例えば昇温室２）において所定の処理が施された被処理体Ｗを当該処理室の下流にある処理室（例えば第１浸炭室３ａ）に順々に搬送し、各処理室でそれぞれ所定の処理が施されることにより被処理体Ｗの浸炭焼入れ処理が終了する。なお、本実施形態における浸炭処理は、第１〜第３浸炭室３ａ〜３ｃにおいて順に浸炭処理されることにより、一連の浸炭処理が完了する。

以下、第１浸炭室３ａの構成に基づいて浸炭焼入れ設備１の説明を行う。図２は、第１浸炭室３ａの内部を示す概略図である。なお、図２における搬送アーム４０は、後述する回転台６０との間で被処理体Ｗの受け渡しを行うことが可能な所定の位置まで伸びている状態にある。また、図２における回転台６０は、搬送アーム４０に対して被処理体Ｗの受け渡しを行うことができ、且つ、後述する載置台３０に対して被処理体Ｗの受け渡しを行うことができる位置で回転が停止した状態にある。即ち、図２における回転台６０は、被処理体Ｗを受け渡すことが可能な受渡姿勢となっている。

第１浸炭室３ａは、搬送アーム４０で搬送された被処理体Ｗの受け渡しを行う受渡部２０と、受渡部２０の上部に隣接して設けられた熱処理部２１とから成る２室構成となっている。熱処理部２１には、被処理体Ｗを加熱する例えば誘導加熱コイル２２が設けられている。

受渡部２０と熱処理部２１との間は開口しており、受渡部２０の天井面に設けられた仕切扉２７が開いている状態では、受渡部２０の雰囲気と熱処理部２１の雰囲気は連通している。仕切扉２７は、引分けタイプのスライド扉であり、後述する載置台３０の上昇時においても仕切扉２７を閉じることが可能なように、各扉本体２７ａ，２７ｂの先端部には、それぞれ昇降装置２３の昇降ロッド２４の径と略同一な径の半円状の孔（不図示）が設けられている。

熱処理部２１の下方には、被処理体Ｗを載置する載置台３０が設けられ、載置台３０は、第１浸炭室３ａの外部に設けられた昇降装置２３の昇降ロッド２４に接続されている。即ち、載置台３０は、昇降装置２３により昇降可能に構成されている。昇降ロッド２４は、第１浸炭室３ａの受渡部２０の下面を貫通するように設けられており、昇降ロッド２４と受渡部２０との貫通部分における隙間は密閉されている。なお、昇降ロッド２４の形状は特に限定されず、横断面が方形状のものであっても良い。即ち、載置台３０に接続可能な部材（昇降部材）であれば良い。

受渡部２０の搬送装置側の側壁には、搬送アーム４０が通過可能な搬送口２５が設けられている。また、受渡部２０の搬送装置側の側壁外部には、搬送口２５の開閉を行う搬送口扉２６が設けられている。搬送口扉２６は扉開閉機構（不図示）により昇降移動することができるよう設けられている。

また、受渡部２０には、被処理体Ｗを載置可能な回転台６０が設けられている。回転台６０の中央下面は、第１浸炭室３ａの外部に設けられた駆動装置６１の駆動ロッド６２（回転台６０の支柱）に接続されており、駆動装置６１は、駆動ロッド６２を回転及び昇降させる構成を有している。即ち、回転台６０は、駆動装置６１により回転可能及び昇降可能に構成されている。駆動ロッド６２は、載置台３０と搬送口２５との間において第１浸炭室３ａの受渡部２０の下面を貫通するように設けられており、駆動ロッド６２と受渡部２０の下面との隙間は密閉されている。なお、駆動ロッド６２の形状は特に限定されず、横断面が方形状のものであっても良い。即ち、回転台６０に接続可能な部材（駆動部材）であれば良い。

また、回転台６０には、第１の被処理体Ｗを支持する第１の支持部６３と、第２の被処理体Ｗを支持する第２の支持部６４が設けられている。第１の支持部６３は載置台３０の上方に位置しており、第２の支持部６４は、図２に示す縦断面視において駆動ロッド６２の回転軸Ｒに対して第１の支持部６３の線対称位置にある。なお、図２に示す搬送アーム４０は、第２の支持部６４の上方に位置している。回転台６０から載置台３０及び搬送アーム４０に被処理体Ｗを受け渡す際、及び、載置台３０及び搬送アーム４０から回転台６０に被処理体Ｗを受け渡す際には、回転台６０の第１の支持部６３あるいは第２の支持部６４において被処理体Ｗの受け渡しを行う。

図３は、図２中のＡ−Ａ断面図（Ａ−Ａ断面における平面視）である。なお、図３においては、回転台６０の第１の支持部６３で被処理体Ｗが支持されている場合及び第２の支持部６４で被処理体Ｗが支持されている場合の被処理体Ｗの外形を破線で示している。また、回転台６０の第２の支持部６４に載置台３０があると仮定した場合の載置台３０の外形も破線で示している。また、回転台６０に接続する駆動ロッド６２の外形を一点鎖線で示している。

図３に示すように、載置台３０は、平面視において中央の円板３１と、円板３１から放射状に突出した３つの突出部（以下、「支持羽根３２」という）が一体になって形成されている。これらの各支持羽根同士のなす角度は互いに等しくなっており（本実施形態では１２０°）、各支持羽根３２の先端には、被処理体Ｗを支持する載置台支持ピン３３が設けられている。即ち、被処理体Ｗは載置台支持ピン３３により３点支持される。なお、各支持羽根３２及び載置台支持ピン３３の材質は、耐熱用ステンレス等が適用される。

回転台６０は、平面視において長方形形状を有しており、第１の支持部６３と第２の支持部６４とが回転台６０の駆動ロッド６２の回転軸Ｒを挟み込むようにして、第１の支持部６３、駆動ロッド６２、第２の支持部６４が直線状に配置されるような位置関係で設けられている。回転台６０の第１の支持部６３及び第２の支持部６４には各々、昇降する載置台３０が通過可能な第１の空間部６５及び第２の空間部６６が設けられている。第１の空間部６５は、載置台３０の平面視における外形に沿って回転台６０の母材部分をくり抜いたような形状を有しており、第２の空間部６６は、平面視における駆動ロッド６２の回転軸Ｒを対称点として、第１の空間部６５の点対称形状を有している。

また、図３に示すように、回転台６０の第１の支持部６３及び第２の支持部６４には各々、昇降する回転台６０が後述する搬送アーム４０の各突出部４４に接触しないように第１の切欠き部６７及び第２の切欠き部６８が設けられている。第１の切欠き部６７は、各突出部４４の平面視における外形に沿って回転台６０の端部をくり抜いたような形状を有しており、第２の切欠き部６８は、平面視における駆動ロッド６２の回転軸Ｒを対称点として、第１の切欠き部６７の点対称形状を有している。

したがって、点対称形状を有する第１の空間部６５及び第２の空間部６６、第１の切欠き部６７及び第２の切欠き部６８が回転台６０に設けられていることにより、回転台６０が１８０°回転した場合であっても、載置台３０の昇降時や回転台６０の昇降時において各部品同士が接触することはない。

また、回転台６０の第１の支持部６３と第２の支持部６４とが、平面視における駆動ロッド６２の回転軸Ｒを対称点とした点対称位置に配置されていることにより、回転台６０が１８０°回転した場合であっても、載置台３０の上方に到達する第１の支持部６３あるいは第２の支持部６４の水平面上の位置は変わらない。即ち、載置台３０を水平移動させることなく、昇降移動のみで被処理体Ｗの受渡しを行うことができる。このため、載置台３０の水平移動機構や回転機構等を設ける必要がない。

さらに、第１の支持部６３と第２の支持部６４とが、平面視における駆動ロッド６２の回転軸Ｒを対称点とした点対称位置に配置されていることにより、第１の支持部６３と第２の支持部６４の双方に被処理体Ｗが載置された際に、２つの被処理体同士が最も離れた位置で支持されることになる。これにより、熱処理前の被処理体の影響による熱処理後の被処理体の温度低下を防止することができる。なお、本実施形態のように、平面視において第１の支持部６３、回転台６０の駆動ロッド６２、第２の支持部６４が直線状に配置されるような位置関係で設けられていれば、各支持部６３，６４が点対称位置に配置されていなかったとしても、各支持部６３，６４に支持された被処理体同士の距離をある程度離すことができる。このため、熱処理後の被処理体の温度低下を防止することができる。

また、回転台６０の第１の支持部６３及び第２の支持部６４の所定の位置には、被処理体Ｗを支持する回転台支持ピン６９が設けられており、被処理体Ｗは回転台支持ピン６９により３点支持される。なお、回転台支持ピン６９の材質は、耐熱用ステンレス等が適用される。

図２，図３に示すように、回転台６０の第２の支持部６４の上方に位置する搬送アーム４０の先端部４１は、平面視において三叉形状を有している。その三叉形状部は、回転台６０の第２の空間部６６に載置台３０があると仮定したときに、載置台３０の円板３１の中心に向かうようにして搬送アーム本体４５から突出している（突出部４４）。各突出部４４は、平面視において載置台３０の各支持羽根間で被処理体Ｗを支持できるように設けられ、各突出部同士のなす角度は互いに等しくなっている（本実施形態では１２０°）。各突出部４４の先端付近には、被処理体Ｗの搬送時に被処理体Ｗを支持する搬送用支持ピン５０が設けられており、被処理体Ｗは搬送用支持ピン５０により３点支持される。

また、図２〜図４に示すように、搬送用支持ピン５０で支持された被処理体Ｗの側面と対向する位置には、被処理体Ｗが搬送用支持ピン５０の適正位置に載置されるように誘導する補助ピン７０が設けられている。適正位置とは、例えば被処理体Ｗの中心と載置台３０（円板３１）の中心が一致する位置である。また、各補助ピン７０は、被処理体Ｗの落下を防止する役割も有している。また、各補助ピン７０の被処理体Ｗの側面に対向する側の一部は、ピン上端に向かって細くなっていくようなテーパー状に形成されている（テーパー部７０ａ）。

図４に示すように、例えば、被処理体Ｗを搬送用支持ピン５０に載置する際に被処理体Ｗが適正な載置位置からずれていた場合には、被処理体Ｗが各補助ピン７０のテーパー部７０ａに沿って移動することにより正しい位置に誘導される。これにより、回転台６０と搬送アーム４０との間で被処理体Ｗの受け渡しを行う際に、搬送用支持ピン５０に対する被処理体Ｗの載置位置が被処理体ごとに異ならずに常に同一となる。さらに、搬送用支持ピン５０に被処理体Ｗを載置した時点では、被処理体Ｗの側面に対向して（または接して）いる各補助ピン７０により被処理体Ｗの位置ずれや落下が規制される。このため、被処理体Ｗの搬送中に搬送用支持ピン５０に対する被処理体Ｗの載置位置のずれや落下が規制される。なお、搬送用支持ピン５０及び補助ピン７０の材質は、耐熱用ステンレス等が適用される。

また、各載置台支持ピン３３と回転台６０の第１の支持部６３及び第２の支持部６４の各回転台支持ピン６９は、被処理体Ｗを受け渡す際に平面視において同一円周上に配置されるように設けられていることが好ましい。これにより、被処理体Ｗを載置台３０から回転台６０に受け渡す際や回転台６０から載置台３０に受け渡す際に被処理体Ｗの傾き等を軽減させることができ、被処理体Ｗが適正な載置位置からずれることを抑制することができる。同様に、各搬送用支持ピン５０と回転台６０の第１の支持部６３及び第２の支持部６４の各回転台支持ピン６９は、被処理体Ｗを受け渡す際に平面視において同一円周上に配置されるように設けられていることが好ましい。

浸炭焼入れ設備１は、以上のように構成されている。なお、図示はしていないが、浸炭焼入れ設備１は、排気機構や浸炭ガス導入機構等の一般的な真空浸炭処理を行う上で必要な構成を備えている。また、以上の説明では、図１に示す昇温室２、第２浸炭室３ｂ、第３浸炭室３ｃ、焼入れ室４の構成については説明していないが、各処理室の基本的構成は第１浸炭室３ａと同様である。例えば、焼入れ室４においては、上記誘導加熱コイル２２に代えて、熱処理部２１に冷却ガスを導入する機構を設けることによりガス焼入れを行っている。

次に、浸炭焼入れ設備１を用いて行う浸炭処理工程における被処理体Ｗ１，Ｗ２の搬送方法の一例について、図５（ａ）〜（ｆ）及び図６（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。なお、図５（ａ）〜（ｆ）及び図６（ａ），（ｂ）においては、被処理体Ｗの支持ピンや誘導加熱コイル等の一部の構成部品の図示を省略している。

まず、図５（ａ）に示すように、被処理体Ｗ１に対して第１浸炭室３ａの熱処理部２１で浸炭処理を行う。次に、図５（ｂ）に示すように、仕切扉２７を開け、被処理体Ｗ１が載置された載置台３０を下降させる。このとき、載置台３０は回転台６０の第１の空間部６５を通過し、被処理体Ｗ１が回転台６０の第１の支持部６３から載置台３０に受け渡される。その後、搬送口扉２６を開ける。

続いて、図５（ｃ）に示すように、被処理体Ｗ２が支持された搬送アーム４０を前進させて、第１浸炭室３ａの受渡部２０に被処理体Ｗ２を搬入する。このとき、回転台６０の第２の支持部６４の上方に被処理体Ｗ２が位置するまで搬送アーム４０を前進させる。なお、被処理体Ｗ２は、第１浸炭室３ａの上流にある昇温室２において浸炭処理に適した温度まで昇温した状態にある。

次に、図５（ｄ）に示すように、回転台６０を搬送アーム４０の上方まで上昇させる。このとき、搬送アーム４０の各突出部４４が回転台６０の第２の切欠き部６８を通り抜けるようにして回転台６０が上昇し、被処理体Ｗ２が搬送アーム４０から回転台６０の第２の支持部６４に受け渡される。

そして、図５（ｅ）に示すように、回転台６０を１８０°回転させる。その後、図５（ｆ）に示すように、回転台６０を搬送アーム４０の下方に下降させる。このとき、被処理体Ｗ１が回転台６０の第１の支持部６３から搬送アーム４０に受け渡される。

続いて、図６（ａ）に示すように、搬送アーム４０を後退させて、受渡部２０から浸炭処理を終えた被処理体Ｗ１を搬出する。そして、図６（ｂ）に示すように、被処理体Ｗ２が載置された載置台３０を熱処理部２１まで上昇させる。このとき、回転台６０の第２の支持部６４から載置台３０に被処理体Ｗ２が受け渡される。その後、仕切扉２７及び搬送口扉２６を閉じ、真空排気を行った後に被処理体Ｗ２に対して浸炭処理が行われる。

以上、本実施形態によれば、第１浸炭室３ａからの被処理体Ｗ１の搬出及び第１浸炭室３ａへの被処理体Ｗ２の搬入を搬送口扉２６の開扉時に同時に行うことができる。これにより、被処理体Ｗ１の搬出と被処理体Ｗ２の搬入を別々のタイミングで行っていた従来の浸炭方法よりも搬送口扉２６の開閉頻度を少なくすることができる。その結果、被処理体Ｗ１，Ｗ２の搬入出にかかる時間を短縮することができ、第１浸炭室３ａにおける処理時間を短縮することが可能となる。

また、第１浸炭室３ａに対する被処理体の搬入出を同じタイミングで行うことができるため、熱処理部２１から受渡部２０への被処理体Ｗ１の搬出と、受渡部２０から熱処理部２１への被処理体Ｗ２の搬入も仕切扉２７の１度の開扉で行うことができる。即ち、仕切扉２７の開閉頻度も少なくすることができる。これにより、熱処理部２１は、熱処理部２１よりも温度が低い受渡部２０の雰囲気の影響を受ける頻度が少なくなり、熱処理部２１内の温度低下を抑制することができる。このため、熱処理部２１内が浸炭に適した温度に達するまでの時間を短縮することができ、結果として、第１浸炭室３ａにおける処理時間を短縮することができる。

また、被処理体Ｗ１の搬出及び被処理体Ｗ２の搬入は、第１浸炭室３ａのみならず、図１に示す昇温室２、第２浸炭室３ｂ、第３浸炭室３ｃ、焼入れ室４においても同様に行われる。このため、各処理室における処理時間もそれぞれ短縮することができるため、浸炭焼入れ処理全体にかかる時間を大幅に短縮することが可能となる。

さらに、本実施形態のように、被処理体Ｗを１個ずつ処理する浸炭焼入れ設備１においては、被処理体Ｗの搬入出を行う頻度が多くなるため、被処理体Ｗの搬入出を同じタイミングで行うことによる処理時間短縮の効果が特に大きくなる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、被処理体Ｗを第１〜第３浸炭室３ａ〜３ｃで順に浸炭処理することにより、一連の浸炭処理が完了することとしたが、第１浸炭室３ａ、第２浸炭室３ｂ、第３浸炭室３ｃのそれぞれの浸炭室３ａ〜３ｃにおいて１つの被処理体Ｗに対する浸炭処理を完了させても良い。この場合、昇温室２から搬出された被処理体Ｗ２は、第１〜第３浸炭室３ａ〜３ｃのうち、被処理体Ｗ１が搬入されていない浸炭室３ａ〜３ｃに搬入される。

また、各処理室の配置や数は、上記実施形態で説明したものに限定されることはない。例えば、浸炭室３を１つとする構成にした場合、あるいは上記実施形態で説明していない処理室（例えば焼き戻し室）に上記実施形態で説明した被処理体Ｗの搬送方法を適用した場合であっても、被処理体Ｗの搬入出時間を短縮することができる。即ち、本発明は、処理室の用途に限定されることなく、被処理体に浸炭焼入れ処理に係る少なくとも１つの処理を施す処理室に適用することにより、上記実施形態で説明した作用効果を享受することができる。なお、浸炭焼入れ処理に係る処理とは、予熱、浸炭、拡散、冷却、焼入れ（ガス焼入れを含む）等の一般的な浸炭焼入れ処理において必要とされる処理である。また、上記実施形態においては、浸炭焼入れ設備１において真空浸炭処理を行うこととしたが、浸炭方法はこれに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、仕切扉２７が引分けタイプのスライド扉であるとしたが、例えば観音開きタイプの扉であっても良い。また、仕切扉２７が設けられる箇所も特に限定されず、受渡部２０と熱処理部２１の連通する雰囲気が遮断されるように仕切扉２７が設けられていれば良い。また、被処理体Ｗの処理を行う処理室は、上記実施形態のように受渡部２０と熱処理部２１から成る２室構成でなくても良い。例えば、被処理体Ｗの受け渡しと熱処理を１室で行う構成としても良い。この場合であっても、搬送口扉の１度の開扉で被処理体の搬入出を行うことができるため、被処理体の搬入出にかかる時間を短縮することができる。また、搬送口扉の開閉頻度が少ないために、処理室内よりも温度が低い処理室の外部雰囲気に接触する頻度も少なくなり、処理室内の温度低下を防ぐことができる。

また、上記実施形態では、回転台６０を昇降させることにより、回転台６０と搬送アーム４０との間で被処理体Ｗを受け渡すこととしたが、例えば、回転台６０に昇降機構を設けずに搬送アーム４０に昇降機構を設け、搬送アーム４０を昇降させることにより、回転台６０と搬送アーム４０との間で被処理体Ｗを受け渡しても良い。当然のことながら、回転台６０と搬送アーム４０の双方に昇降機構を設けても良い。

即ち、回転台６０と搬送アーム４０との間において被処理体Ｗを受け渡す方法は、各処理室の形状や被処理体Ｗの加熱手段等に応じて適宜変更されるものであり、搬送アーム４０で搬送される被処理体Ｗを回転台６０に載置するために回転台６０と搬送アーム４０とを相対的に近接させる相対移動機構が設けられていれば被処理体Ｗを受け渡すことは可能である。なお、被処理体Ｗの搬送手順についても上記実施形態で説明したものに限定されない。

また、載置台３０の支持羽根３２の数や各支持羽根同士のなす角度、及び、搬送アーム４０の突出部４４の数や各突出部同士のなす角度は、上記実施形態で説明したものに限定されることはない。さらに、載置台３０の形状や搬送アーム４０の形状も上記実施形態で説明したものに限定されることはない。また、回転台６０の形状は、載置台３０の形状や搬送アーム４０の形状に応じて適宜変更される。

また、載置台支持ピン３３、搬送用支持ピン５０及び回転台支持ピン６９の数や配置は、被処理体Ｗの形状やサイズに応じて適宜変更されるものである。即ち、各支持ピンに被処理体Ｗを載置した際に、被処理体Ｗが傾かない状態で支持できる数（少なくとも３つ）及び配置であれば良い。また、上記実施形態では、補助ピン７０の被処理体Ｗの側面に対向する側の一部をテーパー状に形成することとしたが、全部をテーパー状に形成しても良い。

また、各支持ピンを設けなくても、上記実施形態で説明した被処理体の搬送動作を行うことは可能である。ただし、各支持ピンで被処理体を支持することで被処理体との接触面積を小さくすることができるため、被処理体の加熱時や冷却時における被処理体内部の温度変化を均一にすることができる。これにより、被処理体の熱処理歪の発生を抑制することができる。また、各支持ピンと被処理体との接触面積が小さいことにより、被処理体の下面における浸炭と被処理体の他の部分における浸炭を均一に進行させることができる。これにより、被処理体の浸炭処理品質を向上させることができる。

また、上記実施形態においては、被処理体Ｗを１個ずつ処理することとしたが、搬送アーム４０や載置台３０で支持することが可能な治具を用い、その治具で２個以上の被処理体Ｗを固定することで２個以上の被処理体を同時に処理しても良い。なお、被処理体Ｗを１個ずつ処理する浸炭焼入れ設備においては、被処理体Ｗの搬入出を行う頻度が多くなるため、上記実施形態で説明した処理時間短縮の効果が特に大きくなる。

また、上記実施形態で説明した「円形状の被処理体」には、円柱形状や円環形状をなす被処理体に加えて、例えば、図７，図８に示すような円形状の上面部Ｗ_tと円筒状の側面部Ｗ_sから成る被処理体も含まれる。円形状の被処理体の具体例は機械部品のギア等である。

図７，図８に示すように、被処理体Ｗが円形状の上面部Ｗ_tと円筒状の側面部Ｗ_sから成る形状のもの、即ち円形状のお盆を伏せたような下向き凹形状の被処理体Ｗの場合、搬送アーム４０の３つの搬送用支持ピン５０を下向き凹部の内側において上面部Ｗ_t及び側面部Ｗ_sに接する（または非常に近い状態とする）ように搬送アーム４０上に配置することで、被処理体Ｗを３点支持する。このように被処理体Ｗの側面部Ｗ_sの内径と略同一直径の円周上に搬送用支持ピン５０を配置しておけば、搬送用支持ピン５０が被処理体Ｗの側面部Ｗ_sに接するような状態で被処理体Ｗを支持することができるため、被処理体Ｗの位置規制を行うことができる。

また、被処理体Ｗが円形状の上面部Ｗ_tと円筒状の側面部Ｗ_sから成る形状を有している場合、載置台支持ピン３３の配置や回転台支持ピン６９の配置も搬送用支持ピン５０と同様に配置することが好ましい。即ち、被処理体Ｗの下向き凹部の内側において上面部Ｗ_t及び側面部Ｗ_sに接する（または非常に近い状態とする）ように少なくとも３つの載置台支持ピン３３や回転台支持ピン６９を配置すれば良い。これにより、被処理体Ｗの載置台３０上に支持すると共に被処理体Ｗの位置規制を行うこともできる。

また、被処理体Ｗの形状は、円形に限定されるものでもない。その他の形状であっても、被処理体Ｗを支持可能な搬送アーム４０と載置台３０と回転台６０とを備え、搬送アーム４０−回転台６０間、及び、載置台３０−回転台６０間で被処理体Ｗを受け渡すことが可能な構成となっていれば、上記実施形態で説明した効果を享受することができる。例えば、図７，図８に示すような「円形状の上面部Ｗ_t」と「円筒状の側面部Ｗ_s」ではなく、「上面部」と「側面部」から成る、縦断面形状が下向き凹形状となる被処理体Ｗであっても良い。

この場合、被処理体を搬送アーム４０で支持した際に被処理体の側面部の内壁に接して又は近接して前記被処理体の位置規制を行うように搬送用支持ピン５０が配置されていれば、搬送用支持ピン５０により被処理体Ｗの位置規制を行うことができる。例えば、横断面が四角形の角筒状の被処理体であれば、搬送用支持ピン５０を４本設け、「側面部」の１つの内側面に対して１本の搬送用支持ピン５０が接するようにしておけば、被処理体の位置規制を行うことができる。また、被処理体を載置台３０で支持した際に被処理体の側面部の内壁に接して又は近接して前記被処理体の位置規制を行うように載置台支持ピン３３が配置されていれば、載置台支持ピン３３により被処理体Ｗの位置規制を行うことができる。同様に、被処理体を回転台６０で支持した際に被処理体の側面部の内壁に接して又は近接して前記被処理体の位置規制を行うように回転台支持ピン６９が配置されていれば、回転台支持ピン６９により被処理体Ｗの位置規制を行うことができる。

本発明は、被処理体の浸炭焼入れ処理に適用することができる。

１浸炭焼入れ設備
２昇温室
３浸炭室
３ａ第１浸炭室
３ｂ第２浸炭室
３ｃ第３浸炭室
４焼入れ室
５搬送装置
６搬送部
７搬送路
２０受渡部
２１熱処理部
２２誘導加熱コイル
２３昇降装置
２４昇降ロッド
２５搬送口
２６搬送口扉
２７仕切扉
２７ａ扉本体
２７ｂ扉本体
３０載置台
３１円板
３２支持羽根
３３載置台支持ピン
４０搬送アーム
４１搬送アーム先端部
４２第１の支持部
４３第２の支持部
４４突出部
４５搬送アーム本体
４６側部突出部
４７第１の開口
４８第２の開口
４９空間部
５０搬送用支持ピン
６０回転台
６１駆動装置
６２駆動ロッド（回転台支柱）
６３第１の支持部
６４第２の支持部
６５第１の空間部
６６第２の空間部
６７第１の切欠き部
６８第２の切欠き部
６９回転台支持ピン
７０補助ピン
７０ａテーパー部
Ｒ回転軸
Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）被処理体
Ｗ_t 上面部
Ｗ_s 側面部

Claims

被処理体に浸炭焼入れ処理に係る少なくとも１つの処理を施す処理室と、被処理体を搬送する搬送装置と、前記処理室内に設けられ、前記処理室内に搬送された被処理体が載置される載置台と、前記載置台を昇降させる昇降装置とを備え、前記搬送装置に、被処理体を支持して前記処理室内及び前記処理室外に搬送する搬送アームが設けられた、被処理体の浸炭焼入れ処理を行う浸炭焼入れ設備であって、
前記処理室は、
被処理体の受け渡しを行う受渡部と、
前記受渡部の上部に設けられた、被処理体の熱処理を行う熱処理部とを有し、
前記受渡部に配置され、前記載置台及び前記搬送アームに対し被処理体の受け渡しを行う回転台と、
前記回転台を回転させる回転台駆動装置とを備え、
前記回転台は、既に処理が施された被処理体を支持する第１の支持部と、次に処理が施される被処理体を支持する第２の支持部とを有し、
平面視において、前記第１の支持部と前記第２の支持部とが前記回転台の回転軸を挟み込むように、前記第１の支持部、前記回転台の支柱、前記第２の支持部が直線状に配置されるような位置関係で設けられ、
前記昇降装置は、前記受渡部と前記熱処理部との間で前記載置台を昇降させるように構成されている、浸炭焼入れ設備。
前記回転台駆動装置に前記回転台を昇降させる昇降機構が設けられている、請求項１に記載の浸炭焼入れ設備。
平面視における前記回転台の回転軸を対称点として、前記第１の支持部と前記第２の支持部とが点対称位置に設けられている、請求項１又は２に記載の浸炭焼入れ設備。
前記第１の支持部及び前記第２の支持部の少なくともいずれかには、前記被処理体を支持する少なくとも３つの回転台支持ピンが設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の浸炭焼入れ設備。
被処理体は、上面部と側面部から成る形状であって、前記回転台で前記被処理体を支持した際に前記被処理体の側面部の内壁に接して又は近接して前記被処理体の位置規制を行うように前記回転台支持ピンが設けられている、請求項４に記載の浸炭焼入れ設備。
前記搬送アームには、前記被処理体を支持する少なくとも３つの搬送用支持ピンが設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の浸炭焼入れ設備。
被処理体は、上面部と側面部から成る形状であって、前記搬送アームで前記被処理体を支持した際に前記被処理体の側面部の内壁に接して又は近接して前記被処理体の位置規制を行うように前記搬送用支持ピンが設けられている、請求項６に記載の浸炭焼入れ設備。
前記載置台には、前記被処理体を支持する少なくとも３つの載置台支持ピンが設けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の浸炭焼入れ設備。
前記被処理体は、上面部と側面部から成る形状であって、前記載置台で前記被処理体を支持した際に前記被処理体の側面部の内壁に接して又は近接して前記被処理体の位置規制を行うように前記載置台支持ピンが設けられている、請求項８に記載の浸炭焼入れ設備。
前記受渡部と前記熱処理部の連通する雰囲気を遮断する仕切扉が設けられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の浸炭焼入れ設備。