JP6831098B2 - ターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、ターンテーブル上にワークを設置し、ターンテーブルを回転させることによって、加熱ステーションや冷却ステーション等にワークを移動させることができるターンテーブルを有する高周波誘導装置に関するものである。

高周波焼入では、ワークは高周波誘導加熱された後、急冷される。
ところが、多数のワークを高周波焼入するのは非常に煩雑であり、多大な時間がかかる。そこで、複数のワークを順に円滑に高周波焼入することができるターンテーブルを有する高周波焼入装置が創案され、この様な高周波焼入装置が、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されているターンテーブル型高周波焼入装置はターンテーブルを有しており、ターンテーブルの周縁付近の部位には、ワークを設置するワーク設置部が設けられている。
また、ターンテーブルの周囲には、取付・取外ステーション、加熱ステーション、第１，第２冷却ステーションの四つの領域が環状に設けられている。ターンテーブルが回転すると、ワーク設置部は、取付・取外ステーション、加熱ステーション、第１，第２冷却ステーションの順に移動する。

特許文献１のターンテーブル型高周波焼入装置では、加熱ステーションで高周波誘導加熱されて焼入温度に昇温した第１ワークが第１冷却ステーションに移動して冷却される。また、第１ワークが加熱ステーションから冷却ステーションに移動するときに、第１ワークとは別の第２ワークが取付・取外ステーションから加熱ステーションに移動し高周波誘導加熱される。さらに第２ワークが取付・取外ステーションから加熱ステーションに移動したときに、第１ワーク及び第２ワークとは別の第３ワークが取付・取外ステーションでターンテーブルのワーク設置部に設置される。
すなわち、先行するワークの熱処理が完了し当該ワークを高周波焼入装置から取外してから後続のワークを高周波焼入装置に設置するのではなく、特許文献１のターンテーブル型高周波焼入装置の様に、先行するワークが高周波焼入装置から取外される前に後続のワークの熱処理を開始できるようにすることにより、多数のワークの熱処理に要する全体の時間を短縮することができる。

ところで、加熱ステーションでは、ワーク設置部は設置されたワーク毎に回転駆動されており、回転するワークに対して高周波電流が供給されている加熱コイルが近接対向し、ワークの周面が均一に誘導加熱される。このように、加熱ステーションでは、ワーク設置部（ワーク）は回転駆動されている。

一方、ターンテーブルのワーク設置部に対してワークを装着する取付ステーションや、熱処理されたワークをターンテーブルから取外す取外ステーションでは、ワーク設置部は回転しておらず、停止したワーク設置部にワークが設置され、また、停止した状態のワーク設置部に設置されているワークが取り外される。すなわち、ワーク設置部は、回転駆動されていなければならないときと、回転が停止されていなければならないときとがある。

そこで特許文献１に開示されているターンテーブル型高周波焼入装置では、ワーク設置部に従動ギヤを設け、加熱ステーションには駆動ギヤを設けている。そして、ターンテーブルが回転し、加熱ステーションに公転移動してきたワーク設置部の従動ギヤが、加熱ステーションに設けられた駆動ギヤと係合する。すなわち、加熱ステーションでは、駆動ギヤの動力が従動ギヤに伝達され、ワーク設置部がワークを設置した状態で回転（自転）する。
また、取付ステーションや取外ステーションには駆動ギヤは設けられていない。すなわち、取付ステーションや取外ステーションでは、ワーク及びワーク設置部は回転しない。よって、作業者は、ワーク設置部に対してワークを安全に着脱することができる。

実公平８−９１５３号公報

ところで、特許文献１に開示されているターンテーブル型高周波焼入装置では、以下の様な点が危惧されている。

すなわち、駆動ギヤは、加熱ステーションに配置されていてターンテーブルの回転に追従せず、ターンテーブルの回転中心の周囲を移動（公転移動）しない。そして、ターンテーブルと一体に回転移動（公転）するワーク設置部の従動ギヤが、駆動ギヤに接近し、両ギヤの歯同士が衝突して係合する。

駆動ギヤの歯に従動ギヤの歯が衝突すると、従動ギヤの歯は衝撃を和らげる様に衝突する向きとは逆向きに回転して逃げることができるが、駆動ギヤは衝突によって回転することはなく、従動ギヤの歯を跳ね返すだけであり、駆動軸や歯そのものに負荷が掛かる。

また、駆動ギヤは位置が固定されており、ターンテーブルが所定角度（例えば９０度）回転する毎に公転移動してくる従動ギヤと係合する。
一方、従動ギヤはターンテーブルと共に回転移動（公転）し、同一の従動ギヤは、ターンテーブルが一周（３６０度）回転すると、駆動ギヤと再度係合する。
すなわち、駆動ギヤの歯には、ターンテーブルが所定角度（例えば９０度）回転する毎に別の従動ギヤの歯が衝突して係合するが、同一の従動ギヤの歯は、ターンテーブルが一周回転するまでは駆動ギヤの歯と衝突して係合することがない。
そのため、従動ギヤの歯よりも駆動ギヤの歯の方が頻繁に衝突を繰り返し、破損し易い。

そこで本発明は、位置が固定された駆動ギヤと、ターンテーブルに設けられていてターンテーブルが回転すると移動する従動ギヤが係合する際の衝撃を和らげることができるターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、間欠的に回転するターンテーブルに、ワークを設置する複数のワーク設置領域が設けられ、前記各ワーク設置領域にはワークを設置するワーク設置部材があり、前記ターンテーブルの周囲に、加熱ステーションを含む複数のステーションがあり、前記加熱ステーションには誘導加熱コイルと、外部駆動装置があり、前記各ワーク設置領域は、前記ターンテーブルの回転によって公転的に移動し、加熱ステーションに至ったワーク設置部材を外部駆動装置によって回転し、ワーク設置部材に設置されたワークを回転しつつ誘導加熱コイルによってワークを誘導加熱するターンテーブルを有する高周波焼入装置であって、前記各ワーク設置領域にはワーク設置部材と直接又は間接的に係合する少なくとも一つの従動ギヤを有し、外部駆動装置はモータと駆動ギヤと前記モータと駆動ギヤとの間で回転力を伝達する回転力伝達機構を有し、前記回転力伝達機構にワンウェイクラッチが含まれ、外部駆動装置の駆動ギヤを従動ギヤに係合させてワーク設置部材を回転させ、前記ターンテーブルが回転することによって移動する前記従動ギヤの公転的な移動速度が、前記駆動ギヤの歯の周速と同じか、又は速いことを特徴とするターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置である。

請求項１に記載の発明では、ワーク設置部材と直接又は間接的に係合する少なくとも一つの従動ギヤを有するので、従動ギヤが回転するとワーク設置部材も回転する。すなわち、ワーク設置部材に設置されたワークも回転する。
加熱ステーションにある外部駆動装置の回転力伝達機構にワンウェイクラッチが含まれているので、駆動ギヤに回転駆動方向の外力が作用すると、駆動ギヤは設定された回転駆動速度を超えた回転速度で回転することができる。すなわち、駆動ギヤは回転方向の外力が作用すると加速して回転することができる。そのため、この外力による駆動ギヤに作用する衝撃が緩和される。
また、駆動ギヤの係合相手から駆動ギヤに回転方向と逆向きの外力を受けても、ワンウェイクラッチは係合相手に対して確実に回転駆動力を伝達することができる。
従動ギヤは公転的に移動して外部駆動装置の駆動ギヤに係合し、両ギヤが係合する際には、両ギヤの歯同士が衝突する。その結果、両ギヤの歯には衝突の衝撃が生じる。
ここで、ターンテーブルが回転することによって移動する従動ギヤの公転的な移動速度が、駆動ギヤの歯の周速と同じであると、両ギヤはほとんど衝突することなく係合する。よって、両ギヤに作用する衝撃は小さい。
また、従動ギヤの移動速度が駆動ギヤの歯の周速より速いと、従動ギヤの歯が駆動ギヤの歯を駆動ギヤの回転方向に押圧するように両ギヤの歯は衝突する。すなわち、駆動ギヤの歯の回転方向の後方側の歯面に、従動ギヤの歯が追突する。
このとき、駆動ギヤ側にワンウェイクラッチが設けられていなければ、従動ギヤの歯が駆動ギヤの歯に追突しても、駆動ギヤは歯の回転方向に加速して回転することはなく、設定された回転速度を維持し、衝突した従動ギヤの歯をはね返してしまう。そのため、駆動ギヤは、衝突の衝撃を真面（まとも）に受けることとなり、大きな負荷が掛かる。
ところが、本発明では、駆動ギヤ側にワンウェイクラッチが設けられているので、駆動ギヤの歯が従動ギヤの歯と衝突して回転方向に押圧されると、ワンウェイクラッチの作用によって、駆動ギヤは瞬間的に加速して設定された回転速度を超えた速度で回転し、両ギヤの歯の衝突の衝撃を緩和することができる。
また、従動ギヤは自由回転することができるので、従動ギヤの歯が駆動ギヤの歯と衝突すると、従動ギヤは、当該従動ギヤの歯が衝突した駆動ギヤの歯から離れる向きに自転する。
そのため、両ギヤの歯同士の衝突の衝撃は、この従動ギヤの自転によっても緩和される。よって、外部駆動装置の回転力伝達機構及び駆動ギヤと従動ギヤは破損しにくく、耐久性が高い。
そしてその後、駆動ギヤは、設定された回転速度で回転して従動ギヤと係合する。
その結果、駆動ギヤ側から従動ギヤ側へ動力が伝達され、ワーク設置部材及びワークが回転する。
ここで、公転的に移動するとは、各ワーク設置領域がターンテーブルの回転中心の周囲を周回することを意味している。すなわち、公転的に移動するとは、各ワーク設置領域が、ターンテーブルの回転中心までの距離を一定に保った状態でターンテーブルの回転中心の周りを移動することである。
また、従動ギヤの公転的な移動速度とは、従動ギヤ自身が自転しない状態で従動ギヤがターンテーブルと共に回転移動するときの従動ギヤの周速を意味している。すなわち、駆動ギヤの歯と衝突する従動ギヤの歯は、ターンテーブルが回転することによってターンテーブルの中心の周りを移動する。従動ギヤの歯の移動速度は、ターンテーブルの中心から当該歯までの距離と、ターンテーブルの回転角速度の積である。

請求項２に記載の発明は、ワーク設置部材と一体に回転する動力伝達ギヤが設けられており、前記動力伝達ギヤが前記従動ギヤと係合していることを特徴とする請求項１に記載のターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置である。

請求項２に記載の発明では、ワーク設置部材と一体に回転する動力伝達ギヤが設けられており、動力伝達ギヤが従動ギヤと係合しているので、ワーク設置部材には駆動ギヤとの衝突の衝撃が直接作用しない。そのため、ワーク設置部材を保護することができる。

請求項３に記載の発明は、各ワーク設置領域には複数の前記ワーク設置部材が設けられており、各ワーク設置部材に設けられた前記動力伝達ギヤ同士が係合していることを特徴とする請求項２に記載のターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置である。

請求項３に記載の発明では、各ワーク設置領域には複数のワーク設置部材が設けられており、各ワーク設置部材に設けられた動力伝達ギヤ同士が係合しているので、各動力伝達ギヤは互いに動力伝達する。そのため、従動ギヤは、いずれかの動力伝達ギヤに動力を伝達すれば、全ての動力伝達ギヤが同期して回転する。すなわち、従動ギヤの位置を任意に選定することができ、レイアウトの自由度が高い。

請求項４に記載の発明は、前記動力伝達ギヤのいずれかが前記従動ギヤであることを特徴とする請求項３に記載のターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置である。

請求項４に記載の発明では、動力伝達ギヤのいずれかが従動ギヤであるので、動力伝達ギヤとは別に従動ギヤを設ける必要がなく、ワーク設置領域内の構造を簡素化することができる。

本発明のターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置では、位置が固定された駆動ギヤの歯と、ターンテーブルに設けられていてターンテーブルが回転すると移動する従動ギヤの歯とが衝突して係合する際に、両ギヤに掛かる衝突の衝撃が緩和される。

ターンテーブルと各ステーションの関係を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置のターンテーブルとワーク駆動部を示す斜視図である。 （ａ）は、ターンテーブルに設置されたワーク設置部の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 ワーク駆動部の駆動ギヤ部分の斜視図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図４のＤ−Ｄ断面図である。 固定された位置で回転する駆動ギヤに対して公転移動する従動ギヤが接近して係合する状態を示す模式図であり、（ａ）は、従動ギヤが駆動ギヤに接近している状態を示し、（ｂ）は、従動ギヤが駆動ギヤに係合する直前の状態を示し、（ｃ）は、従動ギヤが駆動ギヤと係合し、さらに、従動ギヤの公転移動が停止した状態を示している。 図７（ｂ）から図７（ｃ）に至る途中の状態の両ギヤの接触部分の部分拡大図であり、自転する駆動ギヤの歯の自転方向の後方側の歯面に、従動ギヤの歯の公転移動方向の前方側の歯面が衝突したときの状態を示す。 図８の状態から駆動ギヤの歯及び従動ギヤの歯がそれぞれ移動し、従動ギヤの歯の公転移動方向の前方側の歯面が、駆動ギヤの歯の自転方向の後方側の歯面から離れ、従動ギヤの当該歯における公転移動方向の後方側の歯面に、駆動ギヤの別の歯の自転方向の前方側の歯面が当接した状態を示す部分拡大図である。 図９の後、駆動ギヤと従動ギヤとが係合し、従動ギヤが駆動ギヤから動力伝達されて自転を開始した状態を示す部分拡大図である。 本発明の実施形態に係るターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置の制御系統図である。

以下、図面を参照しながら説明する。

図１に示す様に、高周波焼入装置１（高周波誘導加熱装置）はターンテーブル１０、誘導加熱コイル５０、冷却ジャケット５１を有している。

図２に示す様に、ターンテーブル１０は円板状の天板１０ａ，ターンテーブル回転軸１１，ターンテーブル駆動モータ４等を有している。天板１０ａの中心には、鉛直に起立したターンテーブル回転軸１１が一体に接続されている。すなわち、ターンテーブル回転軸１１によって天板１０ａは水平姿勢で支持されている。

ターンテーブル回転軸１１は、ターンテーブル駆動モータ４の図示しない出力軸とベベルギヤ等を介して係合しており、ターンテーブル駆動モータ４の動力を天板１０ａに伝達する機能を有している。

ターンテーブル駆動モータ４は、天板１０ａ及びターンテーブル回転軸１１を矢印Ａ方向に所定角度（本実施形態では９０度）ずつ間欠的に回転させて停止させる機能を有している。すなわち、ターンテーブル駆動モータ４は、天板１０ａを９０度単位で回転させ、天板１０ａをその９０度毎の回転位置で停止させることができる。
ターンテーブル駆動モータ４の動作は、図１１に示す制御装置２によって制御されている。すなわち、制御装置２の指令によってターンテーブル駆動モータ４は動作する。

図１に示す様に、円板状の天板１０ａの外周縁近傍の部分には、矢印３０ａ〜３０ｄで示す四つのワーク設置領域が設けられている。各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄは、ワークが設置される領域である。また、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄは、天板１０ａの中心角９０度間隔で設けられている。天板１０ａが回転すると、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄは、天板１０ａの回転中心の周囲を公転的に移動する。

ここで、公転的に移動するとは、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄがターンテーブル１０の回転中心の周囲を周回することを意味している。すなわち、公転的に移動するとは、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄが、ターンテーブル１０の回転中心までの距離を一定に保った状態でターンテーブル１０の回転中心の周りを移動することである。
換言すると、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄの公転移動とは、天板１０ａの回転中心周りに各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄが周回することを意味している。すなわち、ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄは、天板１０ａの外縁付近に一体的に固定されており、天板１０ａが回転すると、各ワーク設置領域３０ａは、天板１０ａの外縁部分と共に回転中心周りを回転移動する。

各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄには、図３（ｂ）に示す様な複数（四つ）の設置孔２２と一つの設置孔２７が設けられている。設置孔２２及び設置孔２７は、天板１０ａを貫通する貫通孔である。各設置孔２２には、各々ワーク設置部材１６が装着されており、設置孔２７には従動ギヤ部材１７が装着されている。すなわち、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄには、それぞれ従動ギヤ部材１７と複数（四つ）のワーク設置部材１６が設けられている。

図１，図２，図３（ａ）に示す様に、四つのワーク設置部材１６は、円板状の天板１０ａの外周縁付近に弦をなす様に一列に並んで配置されている。また、従動ギヤ部材１７は、四つのワーク設置部材１６の並びの端に配置されており、天板１０ａの外縁からの距離が、四つのワーク設置部材１６よりも外側になるように配置されている。すなわち、四つの設置孔２２と一つの設置孔２７は、四つのワーク設置部材１６と一つの従動ギヤ部材１７がこの様な配列となる様に天板１０ａに設けられている。

次に、ワーク設置部材１６について説明する。
図３（ｂ）に示す様に、ワーク設置部材１６は、外殻部２３，蓋部２４，ワーク載置部１８，回転軸１９，動力伝達ギヤ１５を有している。

外殻部２３は筒状であって天板１０ａの設置孔２２に固定される部位である。
外殻部２３の上方には小径部があり、下方には大径部がある。また、小径部と大径部の境界には段２８が形成されている。小径部が設置孔２２に挿通されており、段２８が天板１０ａの下面に当接している。また、段２８は、天板１０ａの上方から天板１０ａを貫通するねじ（図示せず）によってねじ止めされている。これにより、外殻部２３が天板１０ａに固定され、外殻部２３（ワーク設置部材１６）は、天板１０ａに対して上下方向及び水平方向の移動が規制されている。

回転軸１９は、筒状の外殻部２３の内部を貫通しており、外殻部２３と回転軸１９は、上下に配置された軸受２９ａ，２９ｂを介して接続されている。すなわち、回転軸１９は外殻部２３（天板１０ａ）に回転可能に支持されている。また、回転軸１９は、天板１０ａを上下に貫通している。

天板１０ａの上面側には、回転軸１９の周囲を覆う蓋部２４が装着されている。蓋部２４には回転軸１９を貫通させる貫通孔２４ａが設けられている。すなわち、回転軸１９は、蓋部２４の貫通孔２４ａを貫通して蓋部２４の上方に突出している。
蓋部２４は、外殻部２３（段２８）と共に共通のねじ（図示せず）で天板１０ａに固定されている。

回転軸１９の上端には、ワーク載置部１８が固定されている。ワーク載置部１８は、上端が開口した器状の部位であり、ワークを載置する部位である。

動力伝達ギヤ１５は、回転軸１９の下部に一体に取付けられている。すなわち、動力伝達ギヤ１５は、天板１０ａより下方の高さ位置の回転軸１９に装着されている。

以上説明した様に、ワーク設置部材１６では、回転軸１９，ワーク載置部１８，動力伝達ギヤ１５が一体化されており、これらが一体に回転する。

次に従動ギヤ部材１７について説明する。
従動ギヤ部材１７は、回転軸２０，従動ギヤ２１，外殻部２５，蓋部２６を有している。

外殻部２５は、ワーク設置部材１６の外殻部２３と同様の構造を有しており、天板１０ａの設置孔２７に挿通されていて、外殻部２３と同様に天板１０ａにねじ止めされている。
回転軸２０は、筒状の外殻部２５の内部を貫通しており、外殻部２５に対して軸受３１ａ，３１ｂを介して回転可能に固定されている。
従動ギヤ２１は、回転軸２０における天板１０ａよりも下方の高さ位置に固定されている。
すなわち、従動ギヤ部材１７では、回転軸２０と従動ギヤ２１が一体化されており、外殻部２５（天板１０ａ）に対して回転可能である。

この様に、従動ギヤ部材１７は、ワーク設置部材１６と似た様な構造を有しているが、ワーク載置部１８を有していない点がワーク設置部材１６の構造と大きく相違している。また、ワーク載置部１８を有しないことに伴い、回転軸２０の長さがワーク設置部材１６の回転軸１９よりも若干短い。
さらに、蓋部２６には、ワーク設置部材１６の蓋部２４の様な貫通孔２４ａが設けられていない。すなわち、蓋部２６は、回転軸２０の周囲及び上部を覆っている。

従動ギヤ部材１７の外殻部２５が天板１０ａの設置孔２７に固定されているため、従動ギヤ部材１７は、天板１０ａに対して上下方向及び水平方向の移動が規制されている。

図３（ｂ）に示す様に、同一のワーク設置領域（３０ａ〜３０ｄ）内の各ワーク設置部材１６の動力伝達ギヤ１５は、直線状に並んでおり、隣接する動力伝達ギヤ１５同士が互いに係合している。また、従動ギヤ２１は、これらの動力伝達ギヤ１５とは一直線上にはないが、直線状に並んだ動力伝達ギヤ１５の列の一方の端付近に配置されていて、端に配置された動力伝達ギヤ１５と係合している。すなわち、各動力伝達ギヤ１５は従動ギヤ２１を介して動力が付与されると一斉に回転する。

次に、天板１０ａの周囲に視点を移すと、天板１０ａの周囲には、図１に示す様に、取付ステーション６，取付確認ステーション７，加熱・冷却ステーション８，取出ステーション９の四つの領域がこの順に環状に設けられている。よって、天板１０ａが回転すると、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄが、取付ステーション６，取付確認ステーション７，加熱・冷却ステーション８，取出ステーション９の順に移動する。

取付ステーション６は、天板１０ａのワーク設置部材１６にワークを取り付けるための領域である。
取付確認ステーション７は、ワーク設置部材１６のワーク載置部１８にワークが確実に設置されているか否かを確認するための領域である。
加熱・冷却ステーション８は、ワークを高周波誘導加熱及び冷却するための領域であり、ワークを高周波焼入するための領域である。
取出ステーション９は、ワークを天板１０ａから取り出すための領域である。

図１に示す様に、加熱・冷却ステーション８には、誘導加熱コイル５０，冷却ジャケット５１，ワーク駆動部１２（外部駆動装置）が設けられている。

誘導加熱コイル５０は、図示しない高周波誘導加熱装置の一部を構成しており、本実施形態では四つの誘導加熱コイル５０が設けられている。すなわち、誘導加熱コイル５０は、ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄの各々に設けられたワーク設置部材１６の数に対応する数だけ設けられている。
各誘導加熱コイル５０には高周波電源３（図１１）から高周波電流が供給され、誘導加熱コイル５０がワークに近接することによって、ワーク表面に高周波の誘導電流を励起させてワークを誘導加熱することができる。誘導加熱コイル５０への高周波電流の供給と供給の遮断は、図１１に示す制御装置２によって制御されている。
また、高周波焼入装置１には、誘導加熱コイル５０をワーク設置部材１６に設置されたワークに対して近接及び離間させる移動装置（図示せず）が設けられている。この図示しない移動装置の動作も図１１に示す制御装置２で制御されている。

冷却ジャケット５１は、四つの噴射ノズル５１ａを有している。各噴射ノズル５１ａには、図示しない冷却液供給源から冷却液が導かれている。そして、ワークに向けて冷却液を噴射供給することができる。冷却液の噴射と噴射の停止は、図１１に示す制御装置２によって制御されている。

また、高周波焼入装置１には、冷却ジャケット５１（各噴射ノズル５１ａ）をワーク設置部材１６に設置されたワークに対して近接及び離間させる移動装置（図示せず）が設けられている。この図示しない移動装置の動作も図１１に示す制御装置２で制御されている。

ワーク駆動部１２（外部駆動装置）は、図２に示す様に、ワーク駆動モータ５，駆動ギヤ１３，回転力伝達機構１４を有している。

回転力伝達機構１４は、図６に示す様に、回転軸３２，３３を有しており、回転軸３２にはギヤ３４が設けられており、回転軸３３にはギヤ３５が設けられている。回転軸３２，３３は、鉛直姿勢で固定されており、ギヤ３４，３５は噛み合っている。
下方側の回転軸３２は、ワーク駆動モータ５の出力軸（図示せず）と連結されており、出力軸から動力が伝達されている。また、回転軸３３には駆動ギヤ１３が設けられている。すなわち、回転力伝達機構１４（回転軸３２）は、ワーク駆動モータ５の図示しない出力軸と動力伝達されており、駆動ギヤ１３は駆動モータ５で駆動される。
すなわち、回転力伝達機構１４は複数の回転軸が互いに動力伝達可能に係合して構成されている。

また、回転力伝達機構１４は、ワンウェイクラッチ４０（図５）を有している。ワンウェイクラッチ４０は、回転軸３３と駆動ギヤ１３の間に設けられている。すなわち、駆動ギヤ１３は外歯ギヤであり、駆動ギヤ１３の内周側に回転軸３３が設けられており、ワンウェイクラッチ４０は、両者の間に配置されている。換言すると、ワンウェイクラッチ４０は、回転力伝達機構１４に含まれている。

ワンウェイクラッチ４０は、周知のカムクラッチであり、駆動ギヤ１３が矢印Ｃ（図５）で示す回転駆動方向の外力が作用して押圧されると、駆動ギヤ１３は矢印Ｃ方向に加速して回転することができる。すなわち、駆動ギヤ１３は、矢印Ｃ方向の外力に逆らわないように回転することができる。換言すると、駆動ギヤ１３は、矢印Ｃ方向に空回りすることができる。

なお、ワンウェイクラッチ４０は、回転力伝達機構１４のいずれの箇所に設けてもよい。すなわち、回転力伝達機構１４は、複数のシャフト（軸部材）をカップリングして繋いで構成することもでき、そのカップリング部分にワンウェイクラッチ４０を設けてもよい。また、ワンウェイクラッチ４０は、回転力伝達機構１４（回転軸３２）におけるワーク駆動モータ５（図２）の出力軸との接続部分に設けることもできる。なお、回転力伝達機構１４は、一本の回転軸で構成してもよい。

ワーク駆動モータ５の動作は、図１１に示す制御装置２によって制御されている。

次に、高周波焼入装置１の大まかな動作について説明し、その後、本発明の特徴的な構成を有するワーク駆動部１２（外部駆動装置）と、天板１０ａに設けられたワーク設置領域３０ａ（３０ｂ〜３０ｄ）について説明する。

高周波焼入装置１では、図１に示す取付ステーション６において、ワーク設置領域３０ａの各ワーク設置部材１６（ワーク載置部１８）にワークが設置される。ワークが設置されると、制御装置２（図１１）によってターンテーブル駆動モータ４（図２，図１１）が駆動され、天板１０ａ（ターンテーブル１０）が図１に示す矢印Ａ方向に９０度回転して停止し、ワーク設置領域３０ａは取付確認ステーション７に移動する。

取付確認ステーション７では、ワーク設置領域３０ａの各ワーク設置部材１６にワークが確実に取り付けられていることが作業者又は適宜設けられたセンサによって確認される。ワーク設置部材１６におけるワークの設置状態が正常であることが確認されると、ターンテーブル駆動モータ４（図２，図１１）が駆動され、天板１０ａは矢印Ａ方向に９０度回転して停止し、ワーク設置領域３０ａは加熱・冷却ステーション８に移動する。

このとき、ワーク設置領域３０ａの従動ギヤ部材１７の従動ギヤ２１は、ターンテーブル１０（天板１０ａ）の回転中心周りを公転的に移動する。公転的に移動するとは、従動ギヤ２１がターンテーブル１０の回転中心の周囲を周回することを意味している。すなわち、公転的に移動するとは、従動ギヤ２１が、ターンテーブル１０の回転中心までの距離を一定に保った状態でターンテーブル１０の回転中心の周りを移動することである。

また、従動ギヤ２１の公転的な移動速度はＶ１である。
ここで、従動ギヤ２１の公転的な移動速度とは、従動ギヤ２１自身が自転しない状態で従動ギヤ２１がターンテーブル１０と共に回転移動するときの従動ギヤ２１の周速を意味している。すなわち、駆動ギヤ１３の歯と衝突する従動ギヤ２１の歯は、ターンテーブル１０が回転することによってターンテーブル１０の中心の周りを移動する。従動ギヤ２１の歯の公転的な移動速度Ｖ１は、ターンテーブル１０の中心から当該歯までの距離と、ターンテーブル１０の回転角速度の積である。

そして、ワーク設置領域３０ａの従動ギヤ部材１７の従動ギヤ２１は、加熱・冷却ステーション８に設けられた駆動ギヤ１３と係合する。よって、ワーク設置領域３０ａの各ワーク設置部材１６ａ〜１６ｄの各動力伝達ギヤ１５は、駆動ギヤ１３から従動ギヤ２１を介して動力が伝達可能な状態となる。従動ギヤ２１と駆動ギヤ１３の係合の仕方については後述する。

加熱・冷却ステーション８では、制御装置２（図１１）による制御によってワーク設置領域３０ａの各ワーク設置部材１６に取り付けられたワークに誘導加熱コイル５０が接近して近接し、高周波電源３が稼働し、誘導加熱コイル５０に高周波電流が通電される。
一方、ワーク（ワーク設置部材１６）は、ワーク駆動部１２（外部駆動装置）によって回転駆動され、停止する誘導加熱コイル５０が、ワークの全周に渡って順次近接対向し、ワークの全周に渡って高周波の誘導電流が励起され、一様に高周波誘導加熱される。

ワークが焼入温度に達すると、制御装置２は、誘導加熱コイル５０をワークから離間させ、さらに冷却ジャケット５１の噴射ノズル５１ａをワークに接近させ、噴射ノズル５１ａから冷却液（焼入液）を噴射供給する。これにより、ワークが急冷されて高周波焼入が完了する。

ワークの高周波焼入が完了すると、制御装置２は、天板１０ａを矢印Ａ方向に９０度回転させ、ワーク設置領域３０ａは取出ステーション９に移動する。その際、ワーク設置領域３０ａの従動ギヤ部材１７の従動ギヤ２１と、ワーク駆動部１２の駆動ギヤ１３の係合が外れ、ワーク載置部１８及びワークの回転（自転）が停止する。

取出ステーション９では、ワークがワーク設置領域３０ａから取り出される。

以上では、ワーク設置領域３０ａに着目してその動作を説明したが、その他のワーク設置領域３０ｂ〜３０ｄにおいても、ワーク設置領域３０ａとタイミングをずらして同様の動作が行われる。すなわち、ターンテーブル１０が９０度回転する毎に、各ステーションでは、それぞれの工程が実施される。

具体的には、ワーク設置部材１６にワークが設置されたワーク設置領域３０ａが、取付ステーション６から取付確認ステーション７に移動したとき、ワーク設置領域３０ｂは取付ステーション６に移動し、ワーク設置領域３０ｂの各ワーク設置部材１６にワークが取り付けられる。

また、取付確認ステーション７において、各ワーク設置部材１６へのワークの取付状態が正常であることが確認されたワーク設置領域３０ａが加熱・冷却ステーション８に移動したとき、取付ステーション６において、各ワーク設置部材１６にワークが設置されたワーク設置領域３０ｂが取付確認ステーション７に移動すると共に、ワーク設置領域３０ｃが取付ステーション６に移動する。

さらに、加熱・冷却ステーション８において、ワークが熱処理されたワーク設置領域３０ａが取出ステーション９に移動したとき、ワーク設置領域３０ｂは加熱・冷却ステーション８に移動し、ワーク設置領域３０ｃは取付確認ステーション７に移動し、ワーク設置領域３０ｄが取付ステーション６に移動する。

そして、取出ステーション９でワーク設置領域３０ａから熱処理が完了したワークが取り出されるタイミングでは、加熱・冷却ステーション８でワーク設置領域３０ｂのワーク設置部材１６上の各ワークが高周波誘導加熱及び冷却され、取付確認ステーション７では、ワーク設置領域３０ｃのワーク設置部材１６に対するワークの取付状態が確認され、取付ステーション６では、ワーク設置領域３０ｄにワークが取り付けられる。

すなわち、ターンテーブル１０の天板１０ａ上では、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄ毎に各々別の動作が同時に実施されており、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄに取付けられたワークは、タイミングをずらして順に熱処理されて、天板１０ａから取り出される。

次に、ワーク駆動部１２（外部駆動装置）と、天板１０ａに設けられたワーク設置領域３０ａ（３０ｂ〜３０ｄ）について説明する。

図１，図２に示す様に、加熱・冷却ステーション８には、ワーク駆動部１２（外部駆動装置）が設置されている。ワーク駆動部１２の駆動ギヤ１３は、加熱・冷却ステーション８における固定位置でワーク駆動モータ５によって回転駆動されている。

上述の様にターンテーブル１０（天板１０ａ）が回転すると、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄの従動ギヤ部材１７の従動ギヤ２１が公転移動する。すなわち、各領域の従動ギヤ２１は天板１０ａの回転中心（図２に示すターンテーブル回転軸１１の軸芯）の周囲を周回移動する。
そして、ワーク設置領域３０ａが加熱・冷却ステーション８に移動する際には、ワーク設置領域３０ａの従動ギヤ部材１７の従動ギヤ２１が固定位置で回転駆動されている駆動ギヤ１３に接近して係合する。

図７（ａ）に示す様に、駆動ギヤ１３は定位置で矢印Ｃ方向に回転しており、駆動ギヤ１３の各歯の周速は速度Ｖ２である。すなわち、駆動ギヤ１３の各歯の歯先の円周方向の移動速度はＶ２である。

一方、従動ギヤ２１は公転軌道Ｒ上を速度Ｖ１で公転移動する。すなわち、従動ギヤ２１の歯は、速度Ｖ１でターンテーブル１０（天板１０ａ）の回転中心の周囲を移動している。ここで公転軌道Ｒは、天板１０ａが回転した際における天板１０ａの回転中心（図２に示すターンテーブル回転軸１１の軸芯）周りの従動ギヤ部材１７（従動ギヤ２１）の移動軌跡である。

従動ギヤ２１における駆動ギヤ１３の歯と係合する歯の公転軌道の半径は、従動ギヤ２１の半径分だけ公転軌道Ｒの半径よりも大きくなり、従動ギヤ２１の中心の公転移動速度に対し、駆動ギヤ１３の歯と係合する歯の公転移動速度Ｖ１は若干速くなる。ここでは便宜上、従動ギヤ２１の歯が公転軌道Ｒ上を速度Ｖ１で移動するものとしている。
また、各速度の大小関係は、Ｖ１＞Ｖ２である。

図７（ｂ）に示す様に、従動ギヤ２１が駆動ギヤ１３に接近し、さらに図７（ｃ）に示す様に両ギヤは係合する。図７（ｂ）の状態から図７（ｃ）の状態に至るときには、両ギヤは次の様に動作する。

公転移動速度Ｖ１が駆動ギヤ１３の歯の周速Ｖ２よりも速い（Ｖ１＞Ｖ２）ため、図８に示す様に、従動ギヤ２１の歯４１の移動方向前方側の歯面４１ａが、駆動ギヤ１３の歯４２の回転方向後方側の歯面４２ａに衝突し、駆動ギヤ１３の歯４２が押圧力Ｆで押圧される。

すなわち、駆動ギヤ１３は、矢印Ｃで示す回転方向に押圧力Ｆで押圧される。駆動ギヤ１３の歯４２は、ワンウェイクラッチ４０の作用によって駆動ギヤ１３の矢印Ｃ方向（回転方向）に加速して本来の周速Ｖ２を超えた速さで回転移動する。すなわち、駆動ギヤ１３は、衝突の衝撃を緩和する様に空回りする。また、従動ギヤ２１の歯４１は、駆動ギヤ１３の衝突した歯４２から離れる方向（後方）に移動する。
その結果、図９に示す様に、駆動ギヤ１３の次の歯４３（歯４２の回転方向後方側の歯）の回転方向前方側の歯面４３ａと、従動ギヤ２１の歯４１の移動方向後方側の歯面４１ｂとが衝突して係合する。

従動ギヤ２１の歯４１の歯面４１ｂは、駆動ギヤ１３の歯４３の歯面４３ａを、駆動ギヤ１３の回転方向とは逆方向に押圧するが、ワンウェイクラッチ４０（図５）の作用によって駆動ギヤ１３は、歯４３の周速Ｖ２を維持した状態で回転を継続する。そして、図１０に示す様に両ギヤが係合し、従動ギヤ２１が周速Ｖ２で回転駆動される。すなわち、従動ギヤ２１の歯４１の移動方向後方側の歯面４１ｂが、駆動ギヤ１３の歯４３の回転移動方向の前方側の歯面４３ａに押圧され、従動ギヤ２１は周速Ｖ２で回転駆動される。ここで、駆動ギヤ１３と従動ギヤ２１の基準ピッチ円直径は同じである。
ちなみに、従動ギヤ２１の公転移動は、ワーク設置領域３０ａが加熱・冷却ステーション８への移動が完了した図８に示す状態となった時点で停止する。すなわち、このとき従動ギヤ２１の公転移動速度Ｖ１がゼロとなる。

この様に、両ギヤが係合する際には、駆動ギヤ１３，従動ギヤ２１の双方が互いに衝突の衝撃を緩和する方向に動き、両ギヤの衝突の衝撃は緩和される。

駆動ギヤ１３と従動ギヤ２１とが係合したことにより、従動ギヤ２１を介して駆動ギヤ１３と各ワーク設置部材１６の動力伝達ギヤ１５とが動力伝達可能となる。よって、各ワーク設置部材１６に取り付けられたワークは回転する。

次に、ワーク設置領域３０ａの各ワーク設置部材１６に取り付けられた各ワークの熱処理が完了すると、制御装置２（図１１）は、ターンテーブル駆動モータ４を駆動し、天板１０ａを９０度回転させる。その結果、ワーク設置領域３０ａは、取出ステーション９に移動する。

その際、従動ギヤ２１は、公転移動速度Ｖ１（＞Ｖ２）で移動するので、両ギヤの歯同士の位置関係は、図９に示す様な、従動ギヤ２１の歯４１の後方側の歯面４１ｂが駆動ギヤ１３の歯４３の回転方向前方側の歯面４３ａに押圧されている状態から、図８に示す様な、従動ギヤ２１の歯４１の前方側の歯面４１ａが駆動ギヤ１３の歯４２の後方側の歯面４２ａに当接（衝突）した状態になる。

そして、駆動ギヤ１３が衝突の衝撃によって回転駆動方向に一瞬加速して元の回転速度（周速Ｖ２）に戻り、従動ギヤ２１は、速度Ｖ１で移動（公転移動）し、従動ギヤ２１の歯４１は、図８に示す様に、駆動ギヤ１３の歯４２の後方側の歯面４２ａに当接した状態を保ちながら速度Ｖ１で移動する。その際、従動ギヤ２１は、図８で見て反時計回りに回転する。すなわち、両ギヤが係合している間は、従動ギヤ２１の歯４１は駆動ギヤ１３の歯４２を越えて移動することができないため、従動ギヤ２１は、公転軌道Ｒ上を速度Ｖ１（Ｖ１＞Ｖ２）で公転移動しながら、駆動ギヤ１３による回転駆動方向とは逆方向に回転する。

そして、両ギヤが離間して係合が外れると、従動ギヤ２１は速度Ｖ１で公転移動を続け、従動ギヤ２１の回転（自転）は停止し、駆動ギヤ１３はそのまま速度Ｖ２で回転し続ける。

すなわち、従動ギヤ２１の歯４１の歯面４１ａが歯４２の歯面４２ａに衝突した際には、駆動ギヤ１３はワンウェイクラッチ４０の作用によって回転駆動方向に加速して回転する。
その後、ワークの熱処理が完了し、ターンテーブル１０が回転を開始すると、従動ギヤ２１が公転移動を開始し、公転移動開始当初は両ギヤの歯面４１ａ，４２ａの接触状態が保たれ、従動ギヤ２１の公転移動がある程度進むと両ギヤの係合が外れる。このときにおいても、両ギヤの衝突の衝撃は小さく、両ギヤの耐久性は高い。

さらに、駆動ギヤ１３には、ワーク設置領域３０ｂの従動ギヤ２１が、上述の手順の様にして係合する。

ここで、従動ギヤ２１の公転移動速度Ｖ１と駆動ギヤ１３の歯の周速Ｖ２が、Ｖ１＝Ｖ２であると、駆動ギヤ１３と従動ギヤ２１はＶ１＞Ｖ２の場合よりも衝突の衝撃は小さく、両ギヤの耐久性はさらに向上する。

図３（ａ），図３（ｂ）に示す例では、従動ギヤ部材１７（従動ギヤ２１）は、ワーク設置部材１６（動力伝達ギヤ１５）の並びの端に配置されているが、従動ギヤ部材１７（従動ギヤ２１）の位置は任意に選定することができる。例えば、従動ギヤ部材１７（従動ギヤ２１）の両側にワーク設置部材１６（動力伝達ギヤ１５）を配置してもよい。

本実施形態では、天板１０ａ（ターンテーブル１０）に従動ギヤ部材１７（従動ギヤ２１）を設け、従動ギヤ２１を駆動ギヤ１３に衝突させて係合させた場合について説明した。この場合には、ワーク設置部材１６に衝突の衝撃が作用せず、ワーク設置部材１６を保護することができる。

一方、従動ギヤ部材１７（従動ギヤ２１）を設けず、いずれかのワーク設置部材１６に設けた動力伝達ギヤ１５を駆動ギヤ１３に衝突させて係合させることもできる。この場合には、駆動ギヤ１３と係合する動力伝達ギヤ１５が、従動ギヤ部材１７の従動ギヤ２１の機能を果たす。この様にすると、従動ギヤ部材１７を省略できる分だけ高周波焼入装置１の構造を簡素化することができる。

また、本実施形態では、ワーク設置部材１６を各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄ毎に四つ設けた場合について説明したが、ワーク設置部材１６は、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄ毎に一つ乃至三つずつ設けることもできる。また、レイアウトの制約がなければ、各ワーク設置領域３０ａ〜３０ｄ毎に五以上のワーク設置部材１６を設けてもよい。

１ 高周波焼入装置（高周波誘導加熱装置）
８ 加熱・冷却ステーション
１０ ターンテーブル
１２ ワーク駆動部（外部駆動装置）
１３ 駆動ギヤ
１４ 回転力伝達機構
１５ 動力伝達ギヤ
１６ ワーク設置部材
２１ 従動ギヤ
３０ａ〜３０ｄ ワーク設置領域
４０ ワンウェイクラッチ
５０ 誘導加熱コイル
Ｖ１ 従動ギヤの公転移動速度
Ｖ２ 駆動ギヤの回転速度

Claims (4)

1. 間欠的に回転するターンテーブルに、ワークを設置する複数のワーク設置領域が設けられ、前記各ワーク設置領域にはワークを設置するワーク設置部材があり、前記ターンテーブルの周囲に、加熱ステーションを含む複数のステーションがあり、前記加熱ステーションには誘導加熱コイルと外部駆動装置があり、前記各ワーク設置領域は、前記ターンテーブルの回転によって公転的に移動し、加熱ステーションに至ったワーク設置部材を外部駆動装置によって回転し、ワーク設置部材に設置されたワークを回転しつつ誘導加熱コイルによってワークを誘導加熱するターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置であって、
   前記各ワーク設置領域にはワーク設置部材と直接又は間接的に係合する少なくとも一つの従動ギヤを有し、
   外部駆動装置はモータと駆動ギヤと前記モータと駆動ギヤとの間で回転力を伝達する回転力伝達機構を有し、前記回転力伝達機構にワンウェイクラッチが含まれ、
   外部駆動装置の駆動ギヤを従動ギヤに係合させてワーク設置部材を回転させ、
   前記ターンテーブルが回転することによって移動する前記従動ギヤの公転的な移動速度が、前記駆動ギヤの歯の周速と同じか、又は速いことを特徴とするターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置。
2. ワーク設置部材と一体に回転する動力伝達ギヤが設けられており、前記動力伝達ギヤが前記従動ギヤと係合していることを特徴とする請求項１に記載のターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置。
3. 各ワーク設置領域には複数の前記ワーク設置部材が設けられており、各ワーク設置部材に設けられた前記動力伝達ギヤ同士が係合していることを特徴とする請求項２に記載のターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置。
4. 前記動力伝達ギヤのいずれかが前記従動ギヤであることを特徴とする請求項３に記載のターンテーブルを有する高周波誘導加熱装置。

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