WO2018020873A1 - 後熱処理装置及び後熱処理方法 - Google Patents

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健治 杉山
信彦 松本
龍太 原田
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第一高周波工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a post heat treatment apparatus and a post heat treatment method, and more particularly, to a post heat treatment apparatus and a post heat treatment method for automatically detecting a welded portion of a rail connected by welding and removing the residual stress of the welded portion by heating again.
  • the rail R includes a head r ⁇ b> 1 where contact with a wheel occurs, a leg r ⁇ b> 2 that contacts a sleeper, and a column part r ⁇ b> 3 that connects the head r ⁇ b> 1 and the leg r ⁇ b> 2.
  • fatigue cracks may occur in the horizontal direction starting from the column portion r3 of the rail or the column portion r3 due to repeated passage of vehicles including a heavy load freight vehicle.
  • the fatigue crack is affected by a strong tensile residual stress in the vertical direction (circumferential direction) generated in the column portion r3 in the welded portion W. This tensile residual stress is caused by a temperature gradient between the welded portion W and its periphery during welding.
  • Patent Document 1 discloses an induction heating coil that is disposed at a predetermined distance (20 mm or more and 300 mm or less) in the length direction from the rail welding center and that heats the entire circumference of the rail.
  • a post heat treatment apparatus is disclosed. According to this apparatus, the residual stress existing in the welded portion can be effectively reduced by heating at a high heating rate using the electromagnetic induction coil. Further, since the induction heating coil heats the entire circumference of the rail, an increase in residual stress in the rail length direction can be suppressed.
  • a dielectric heating coil is automatically arranged at a predetermined position based on the welded portion. It is an object of the present invention to provide a post heat treatment apparatus and a post heat treatment method capable of performing heat treatment at an appropriate position.
  • a post-heat treatment apparatus for performing post-heat treatment of a welded rail, and includes a welded portion detection unit that detects a position of a welded portion on the rail.
  • an induction heating coil having a cross-sectional similar shape of the rail is formed by being joined to each other, and all of the rail is placed at a predetermined position of the rail based on the weld detected by the weld detection means.
  • a first coil member and a second coil member arranged so as to cover the circumference; a first coil moving means for moving the first coil member to a position spaced a predetermined distance from the rail; and the second coil member.
  • a second coil moving means for moving the first coil moving position to a position at a predetermined distance from the rail and a position where it is joined to the first coil member, the first coil moving means and the second coil Clamping means for pressing down the joint between the first coil member and the second coil member that are moved by the moving means and joined together, and the first coil member and the second coil in a state where the joint is pressed down by the clamping means.
  • a current applying means for applying a predetermined current to the induction heating coil formed by the coil member.
  • the first coil moving means includes a first guide rail laid in a direction orthogonal to the rail, a first slider for moving the first coil member along the first guide rail, and the first coil A first sensor that detects a predetermined position of the slider on the first guide rail, and the second coil moving means includes a second guide rail laid in a direction orthogonal to the rail, A second slider that moves the second coil member along the second guide rail; and a second sensor that detects a predetermined position of the second slider on the second guide rail, the first sensor
  • the movement of the first slider and the second slider along the first guide rail and the second guide rail is preferably stopped based on the detection operation of the second sensor.
  • the second coil moving means is further supported by a first support member fixed to the second slider, and supported by the first support member so as to be movable back and forth in a direction perpendicular to the length direction of the rail.
  • Each of the first coil member and the second coil member includes a set of coil members each including a plurality of coil members so as to form a plurality of dielectric heating coils by being joined to each other.
  • the joint portions of the plurality of coil members are arranged by at least one stay paired with the joining partner side, and a through hole is formed in one of the paired pair and the other stay is formed in the other stay.
  • a positioning pin to be inserted into the through hole is formed.
  • the clamp means includes a clamp arm that presses the one stay against the other stay at a joint between the first coil member and the second coil member, and a link mechanism that rotatably supports the clamp arm. And a rotation driving means for rotating the clamp arm by the link mechanism.
  • the positions of the first coil member and the second coil member in the rail length direction are automatically set based on the center position. can do. Further, at the position in the rail length direction, the first coil member and the second coil member are brought into contact with each other so as to surround the entire circumference of the rail, and for example, in a through hole of a stay provided on the first coil member side The positioning pin of the stay provided on the second coil member side is inserted. Thereby, the 1st coil member and the 2nd coil member can be joined, without mutually shifting.
  • the joint portion can be brought into close contact. Furthermore, since the one stay is pressed against the other stay by the clamp arm and clamped, the first coil member and the second coil member can be firmly joined, and the formed induction heating coil is subjected to heat treatment. It is possible to apply a large current required for. In addition, since the position from the position of the welded portion to the post heat treatment of the rail can be automatically performed, a stable quality rail can be obtained after the post heat treatment.
  • the post-heat treatment method includes a first coil member and a first coil member disposed so as to cover the entire circumference of the rail at a predetermined position of the rail based on the rail welded portion.
  • a step of moving the first coil member to a position spaced a predetermined distance from the rail at a predetermined position of the rail based on the detected weld, and a second distance of the second coil member from the rail A position of the first coil member and a position where the first coil member is joined to the first coil member;
  • the step of moving the first coil member to a position spaced apart from the rail by a predetermined distance includes moving the first coil member by the first slider that is movable along the first guide rail perpendicular to the rail.
  • the second coil member is moved closer to the rail by a second slider movable along a second guide rail orthogonal to the rail.
  • a second sensor that detects a predetermined position on the second guide rail that the second slider has further advanced by a predetermined distance after the second coil member contacts the first coil member. And stopping the movement of the second slider that moves along the second guide rail based on the detection operation of the second sensor, wherein the second coil member is connected to the first coil member.
  • the first support member fixed to the second slider is used to A second support member that supports the second coil member is supported via the member, and the second coil member contacts the first coil member in a state where the elastic member is compressed. It is desirable to.
  • the positions of the first coil member and the second coil member in the rail length direction can be automatically set based on the center position. . Further, when the first coil member and the second coil member are brought into contact with each other so as to surround the entire circumference of the rail at the position in the rail length direction, the first coil member is moved by the urging force of the elastic member. Since it presses with respect to a coil member, a junction part can be stuck. Furthermore, since the joined portion is pressed and clamped by the clamp arm, the first coil member and the second coil member can be firmly joined, and a large current necessary for the heat treatment is applied to the formed induction heating coil. can do. In addition, since the position from the position of the welded portion to the post heat treatment of the rail can be automatically performed, a stable quality rail can be obtained after the post heat treatment.
  • a dielectric heating coil in a post heat treatment apparatus that performs post heat treatment on a welded portion of a rail, can be automatically arranged at a predetermined position based on the welded portion, and heat treatment can be performed at an appropriate position on the rail.
  • a post heat treatment apparatus and a post heat treatment method can be provided.
  • FIG. 1 is a plan view of a post heat treatment apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the post heat treatment apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the post-heat treatment apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the first coil member and the second coil member in a separated state.
  • FIG. 5 is a perspective view of a state in which the first coil member and the second coil member are joined.
  • FIG. 6 is a flow showing a series of operations of the post-heat treatment apparatus according to the present invention.
  • FIGS. 7A to 7C are state transition diagrams showing the operation of the laser displacement meter for detecting the welded portion.
  • FIG. 8 is a side view schematically showing a laser displacement meter and a rail for explaining an operation of detecting a start point and an end point of a welded portion.
  • FIGS. 9A to 9D are state transition diagrams for explaining the clamping operation for the first coil member and the second coil member for surrounding the periphery of the rail.
  • FIG. 10 is a perspective view of rails connected by welding.
  • the post-heat treatment apparatus and post-heat treatment method according to the present invention automatically detects the welded portion of the rail connected by welding, and further performs heat treatment, thereby remaining in the rail welded portion. This is for removing the residual tensile stress.
  • FIG. 1 is a plan view of a post heat treatment apparatus of the present invention.
  • 2 is a side view of the post heat treatment apparatus of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the illustrated post-heat treatment apparatus 1 includes a first base 15 on which a rail R (target to be heat-treated) connected by welding is disposed above, and the rail R on the first base 15 (in the Y direction). And a pair of guide rails 2 laid.
  • the post-heat treatment apparatus 1 includes a second base 3 that is supported by a slider 2 a that can move along the guide rail 2 and that is long in a direction orthogonal to the guide rail 2 (X direction).
  • the second base 3 is movable along the longitudinal direction (Y direction) of the guide rail 2 by the slider 2a.
  • the guide rail 2 includes, for example, a ball screw and a stepping motor that rotates the ball screw around its axis, and the slider 2a is moved by the rotation of the ball screw.
  • the same configuration can be adopted for other guide rails and sliders that move along the guide rails.
  • a pair of guide rails 4 (first guide rail, first coil) in the direction orthogonal to the rail R (X direction) on both the left and right sides of the rail R.
  • Moving means and a pair of guard rails 5 (second guide rail, second coil moving means) are laid.
  • a box-shaped support base 6 is slidably provided via a slider 4a (first slider).
  • a third base 7 is disposed on the support base 6, and a matching transformer device 8 (high-frequency current transformer, high-frequency current transformer, which is supplied with a high-frequency current from a high-frequency inverter device (not shown) is disposed on the third base 7.
  • Current application means is arranged.
  • One side surface (on the rail R side) of the matching transformer device 8 is provided with a support plate 22 having a conductive wire connected to its output terminal, and a plurality of coil supports which are a support plate 22 and a plate-like support member.
  • the first coil member 10 ⁇ / b> A is supported by 9.
  • the coil support 9 is made of a lightweight and high strength material such as FRP.
  • the first coil member 10A Since the first coil member 10A is supported on one side of the matching transformer device 8 as described above, the first coil member 10A can move in the X direction along the guide rail 4 together with the matching transformer device 8, and can move forward and backward with respect to the rail R.
  • the first coil member 10 ⁇ / b> A has one shape obtained by dividing the cross-sectional similarity of the rail R into two parts (in this embodiment, it is not symmetrical), and is close to the rail R. The periphery of one side can be covered with a predetermined interval.
  • the matching transformer device 8 and the first coil member 10 ⁇ / b> A are electrically connected via a conductive wire provided in the support plate 22.
  • a dog shaft 20 for detecting an appropriate proximity position, and a sensor 21 (first sensor) , First coil moving means) is provided on the third base 7, when the first coil member 10A approaches the rail R.
  • the dog shaft 20 is provided so as to protrude toward the rail R, and the sensor 21 is detected by the tip of the dog shaft 20 coming into contact with the rail R (the slider 4a is in a predetermined position on the guide rail 4). To detect). Further, the position of the first coil member 10A when the sensor 21 is operated is the appropriate position.
  • a rectangular plate-like fourth base 11 is horizontally disposed via a slider 5 a (second slider), and is slidable in the X direction.
  • a bracket 12 first support member
  • a vertical surface 12a of the bracket 12 is provided as shown in FIGS. It is directed to the rail R side.
  • Dog shafts 13 projecting to the rail R side are attached to four locations on the vertical surface 12a in the vertical and horizontal directions.
  • the clamp attachment plate 14 (second support member) is supported by the distal end sides of the four dog shafts 13 so as to be able to advance and retract in the X direction within a predetermined range.
  • the distance between the vertical surface 12a of the bracket 12 and the clamp mounting plate 14 is variable within the predetermined range.
  • a spring 24 (elastic member) is provided at the center of the four dog shafts 13, one end of which is fixed to the bracket 12 and the other end is fixed to the clamp mounting plate 14. While the second clamp member 10B is not in contact with the first clamp member 10A due to the biasing force in the extension direction of the spring 24, the distance between the vertical surface 12a of the bracket 12 and the clamp mounting plate 14 is variable. It is in the maximum state.
  • the clamp mounting plate 14 is held in a state in which the one surface 14a is directed perpendicular to the rail R.
  • hydraulic clamp devices 16 and 17 (rotation drive means and clamp means) are provided on the upper and lower parts, respectively.
  • the hydraulic clamping devices 16 and 17 have clamp arms 18 and 19, respectively, which can be rotated by link mechanisms 18a and 19a.
  • a plurality of coil supports 32 made of, for example, FRP are attached to the central portion of the surface 14a of the clamp attachment plate 14, and the second coil member 10B is supported by the coil supports 32.
  • the second coil member 10 ⁇ / b> B can move in the X direction along the guide rail 4, and can advance and retreat with respect to the rail R.
  • the second coil member 10B has a shape similar to the cross-section of the rail R by being coupled to the first coil member 10A, and both of them are close to each other and joined to each other as shown in FIG.
  • the surrounding area can be completely covered with the interval of
  • the spring 24 is provided between the bracket 12 and the clamp mounting plate 14 so as to absorb the impact when the second coil member 10B comes into contact with the first coil member 10A.
  • a sensor 23 (second sensor, second coil moving means) is attached to the bracket 12.
  • the slider 5a (bracket 12) further advances a predetermined distance against the repulsive force of the spring 24, and the sensor 23 detects this (detects the position of the slider 5a on the guide rail 5).
  • the sensor 23 performs the detection operation, the movement of the slider 5 a stops, and the bracket 12 stopped together with this presses the clamp mounting plate 14 by the urging force of the spring 24.
  • the second coil member 10B is configured to be crimped to the first coil member at the joint.
  • a guide rail 31 extending in the X direction via a bracket 30 is provided on the first base 3, and a laser is placed on a slider 31 a that slides along the guide rail 31.
  • An arm 33 for holding a displacement meter 35 (welding portion detection means) is provided.
  • the laser light emitted by the laser displacement meter 35 is directed vertically downward, and the displacement can be measured by receiving the reflected light.
  • the laser displacement meter 35 can be moved in the Y direction by the guide rail 2, and can be moved in the X direction by the guide rail 31. Therefore, the laser displacement meter 35 can see the height displacement of the surface of the rail R across the rail R at any position in the length direction of the rail R.
  • FIGS. 4 is a perspective view of the first coil member and the second coil member in a separated state
  • FIG. 5 is a perspective view of a state in which the first coil member 10A and the second coil member 10B are joined.
  • the first coil member 10 ⁇ / b> A and the second coil member 10 ⁇ / b> B are divided so that, for example, four one-turn induction heating coils 10 a, 10 b, 10 c, and 10 d are formed.
  • a set of coil members 10a1, 10b1, 10c1, 10d1 made of copper pipes and a set of 10a2, 10b2, 10c2, 10d2 are provided.
  • the upper ends of the pair of coil members 10a1, 10b1, 10c1, and 10d1 are fixed to a single square bar-like stay 25 for holding them in an aligned state. It is fixed to a single square bar-like stay 26 for holding in an aligned state. Further, through holes 25 a are formed at both ends of the stay 25, and through holes 26 a are formed at both ends of the stay 26.
  • the upper ends of the pair of coil members 10a2, 10b2, 10c2, and 10d2 are fixed to a single rectangular bar-like stay 27 for holding them in an aligned state, and the lower ends are It is fixed to a single square bar-like stay 28 for holding them together. Further, positioning pins 27 a are provided at both ends of the stay 27, and positioning pins 28 a are provided at both ends of the stay 28.
  • the upper ends of the set of coil members 10a1, 10b1, 10c1, and 10d1 on the first coil member 10A side are the upper ends of the set of coil members 10a2, 10b2, 10c2, and 10d2 on the second coil member 10B side.
  • the upper end contacts each other.
  • the lower ends of the pair of coil members 10a1, 10b1, 10c1, and 10d1 on the first coil member 10A side are respectively in contact with the lower ends of the pair of coil members 10a2, 10b2, 10c2, and 10d2 on the second coil member 10B side. Touch.
  • the stay 25 and stay 27 on the coil upper end side make a pair
  • the stay 26 and stay 28 on the coil lower end side make a pair.
  • the positioning pins 27a at both ends of the stay 27 are inserted into the through holes 25a at both ends of the stay 25, and the positioning pins 28a at both ends of the stay 28 are inserted into the through holes 26a at both ends of the stay 26.
  • the hydraulic clamping devices 16 and 17 are operated in a state where the positioning pins 27a and 28a are inserted into the through holes 25a and 26a, and the clamp arm 18 presses the stay 25 against the stay 27 side. As a result, the stay 26 is pressed against the stay 28 (the joint is clamped).
  • a silver plate member 29 is provided at the joint between the first coil member 10A and the second coil member 10B in order to ensure electrical connection.
  • the silver plate member 29 is desirably provided so as to be replaceable in order to improve maintainability.
  • the first coil member 10A and the second coil member 10B joined as described above form the four induction heating coils 10a, 10b, 10c, and 10d as described above. These heat the entire circumference of the rail R at a predetermined position by supplying a high-frequency current.
  • the induction heating coils 10a, 10b, 10c, and 10d are disposed two on each side of the rail R with the welding center interposed therebetween, spaced apart from the welding center by a predetermined distance in the length direction. It will be.
  • the post-heat treatment apparatus 1 includes a control unit 50 (control means) including a computer that detects the position of the rail welded portion W based on the detection result of the laser displacement meter 35 and performs overall operation control.
  • the control unit 50 has, for example, an operation panel (such as a touch panel having an information display function) that can be operated by an operator, and can perform input setting of a threshold value of the bead height used for detection of the welded portion W. It is configured.
  • the control unit 50 detects that the rail R is placed by a sensor (not shown) (step S1 in FIG. 6).
  • the control unit 50 controls the slider 31a to move on the guide rail 31 toward the rail R (in the X direction) as shown in FIG. 7A in order to detect the welded portion W of the rail R.
  • the laser from the laser displacement meter 35 is stopped at a position where it hits the top surface of the rail R, for example (step S2 in FIG. 6).
  • the top surface of the rail R is irradiated with laser light, but any position other than the rail bottom surface may be used.
  • the control unit 50 moves the slider 2a along the guide rail 2 at a predetermined speed. That is, as shown in FIG. 7B, the laser displacement meter 35 is controlled to move along the rail R in a state where the laser beam is applied to the top surface of the rail R (step S3 in FIG. 6).
  • the control unit 50 can adjust the bead height as schematically shown in FIG.
  • the previous measurement point is detected as the start point of the welded portion W (step S4 in FIG. 6).
  • the previous measurement point is detected as the end of the weld W, as shown in FIG.
  • the center of the start point and the end point is recognized as the welding center, and positioning in the rail length direction is performed (step S5 in FIG. 6).
  • the control unit 50 sets the center position (in the Y direction) of the first coil member 10A and the second coil member 10B to the position (position in the Y direction).
  • the first coil member 10A is first started to move to the rail R side (along the X axis) from the state of FIG.
  • the sensor 21 is activated, and the movement of the first coil member 10A in the X direction is stopped (step S6 in FIG. 6).
  • the control unit 50 starts moving the second coil member 10B to the rail R side (along the X axis). Then, the second coil member 10B comes into contact with the first coil member 10A, the positioning pin 27a of the stay 27 is inserted into the through hole 25a of the stay 25, and the positioning pin 28a of the stay 28 is inserted into the through hole 26a of the stay 26. The Further, when the slider 5a advances a predetermined distance along the guide rail 5 against the repulsive force of the spring 24, the sensor 23 is activated and the movement of the slider 5a is stopped (step S7 in FIG. 6).
  • the spring 24 absorbs the impact, so that mechanical damage to the coil is greatly reduced, and the first coil member 10A and the first coil member after the movement stop are reduced. The positional deviation of the two-coil member 10B is prevented. Further, since the second coil member 10B is joined to the first coil member 10A in a state where the spring 24 is compressed, the second coil member 10B is crimped to the first coil member 10A by the biasing force in the extending direction of the spring 24. Is done.
  • the hydraulic clamp device 16 is operated, the clamp arm 18 is rotated by the link mechanism 18a, and the stay 25 side having the through hole 25a is pressed against the stay 27 side by the arm tip. (Clamp the joint). Further, the hydraulic clamp device 17 is operated, the clamp arm 19 is rotated by the link mechanism 19a, and the stay 26 side having the through hole 26a is pressed against the stay 28 side by the arm tip (clamping the joint portion).
  • the first coil member 10A and the second coil member 10B are firmly coupled, and the induction heating coils 10a, 10b, 10c, and 10d that cover the entire circumference of the rail R at predetermined positions. Is formed (step S8 in FIG. 6).
  • two induction heating coils 10a, 10b, 10c, and 10d are provided on both sides of the center of the welded portion W of the rail R, and a predetermined distance (for example, 20 mm to 300 mm) from the welding center in the length direction. And the following). That is, the residual stress existing in the welded portion can be effectively reduced by heating at a high heating rate using the electromagnetic induction coil from a position separated from the welding center by a predetermined distance. In addition, since the induction heating coils 10a, 10b, 10c, and 10d heat the entire circumference of the rail R, an increase in residual stress in the length direction of the rail R can be suppressed.
  • a high-frequency current is supplied from a high-frequency inverter device (not shown) to the matching transformer device 8, and the current transformed in the matching transformer device 8 is supplied to the induction heating coils 10a, 10b, 10c, and 10d.
  • part of the rail R is induction-heated (step S9 of FIG. 6).
  • step S10 in FIG. 6 the control unit 50 drives the hydraulic clamp devices 16 and 17 to rotate the clamp arms 18 and 19 to release the clamp (step S11 in FIG. 6). Then, the first coil member 10A and the second coil member 10B are retracted and separated from each other, and the operation is completed (step S12 in FIG. 6).
  • the control unit 50 detects the position of the welded portion W of the rail R using the laser displacement meter 35, the first coil member 10A and The position of the second coil member 10B in the rail length direction can be automatically set. Further, at the position in the rail length direction, the first coil member 10A and the second coil member 10B are brought into contact with each other so as to surround the entire circumference of the rail R, and the stay 25 provided on the first coil member 10A side. , 26 are inserted into positioning holes 27a, 28a of stays 27, 28 provided on the second coil member 10B side. Accordingly, the first coil member 10A and the second coil member 10B can be joined without being displaced from each other.
  • the joint portion can be brought into close contact.
  • the stays 25 and 26 are pressed against the stays 27 and 28 by the clamp arms 18 and 19 and clamped, the first coil member 10A and the second coil member 10B can be firmly joined and formed.
  • a large current required for the heat treatment can be applied to the induction heating coils 10a to 10d.
  • the process from the detection of the position of the weld W to the post-heat treatment of the rail R can be automatically performed, the rail R having a stable quality can be obtained after the post-heat treatment.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the present invention can also be applied to a case where a plurality of welded portions of the rails connected to each other are continuously detected and post-heat treated.
  • the laser displacement meter 35 is used as the displacement detection means.
  • the present invention is not limited to displacement detection using a laser, and can be realized by using other elements such as ultrasonic waves. it can.
  • the positioning pins 27a and 28a formed on the stays 27 and 28 are inserted into the through holes 25a and 26a formed on the stays 25 and 26.
  • the present invention is not limited to this configuration, and positioning pins may be formed on the stays 25 and 26 and through holes may be formed on the stays 27 and 28.

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Abstract

レールの溶接部に後熱処理を行う後熱処理装置において、溶接部に基づく所定位置に誘電加熱コイルを自動的に配置し、レールの適切な位置で加熱処理を行うことのできる後熱処理装置及び後熱処理方法を提供する。レールＲ上の溶接部Ｗの位置を検出する溶接部検出手段と、誘導加熱コイルを形成する第１コイル部材１０Ａ及び第２コイル部材１０Ｂと、前記第１コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置まで移動させる第１コイル移動手段４と、前記第２コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置であって、且つ前記第１コイル部材と接合する位置まで移動させる第２コイル移動手段５と、第１コイル部材と第２コイル部材との接合部を押さえ込むクランプ手段１６，１７と、形成された誘導加熱コイルに所定の電流を印加する電流印加手段８と、を備える。

Description

後熱処理装置及び後熱処理方法
　本発明は、後熱処理装置及び後熱処理方法に関し、特に溶接により繋いだレールの溶接部を自動検出し、再度加熱することにより該溶接部の残留応力を除去する後熱処理装置及び後熱処理方法に関する。
　騒音、振動等の発生の低減、或いは保守コストを低減するため、レール継ぎ目を溶接してロングレールとする技術が一般化されている。
　図１０に基づき説明すると、少なくとも２本のレールＲ１、Ｒ２が、その端面間で溶接され、溶接部Ｗを有するレールＲとなる。図１０に示すようにレールＲは、車輪との接触が生じる頭部ｒ１、枕木と接する脚部ｒ２、頭部ｒ１と脚部ｒ２とを連結する柱部ｒ３を有する。
　溶接部Ｗにおいては、重荷重である貨物車両を始めとした車両の繰り返しの通過によりレールの柱部ｒ３中に、又は柱部ｒ３を起点として水平方向に疲労亀裂が発生する場合がある。この疲労亀裂は、溶接部Ｗにおいて柱部ｒ３に生じる鉛直方向（周方向）の強い引張残留応力が影響する。この引張残留応力は、溶接の際の溶接部Ｗとその周辺との温度勾配により生じるものである。
　このような残留応力を低減するため、特許文献１には、レールの溶接中心から長さ方向に所定距離（２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下）離間して配置され、レールの全周を加熱する誘導加熱コイルを備える後熱処理装置が開示されている。
　この装置によれば、電磁誘導コイルを用いた速い加熱速度の加熱により溶接部に存在する残留応力を効果的に低減することができる。
　また、誘導加熱コイルがレールの全周を加熱するため、レールの長さ方向の残留応力の増加を抑制することができる。
特許第５４７７４５３号公報
　ところで、特許文献１に開示された方法によりレール溶接部に対し後熱処理を施す場合、従来は作業員の手作業により溶接部中心に基づく所定位置に誘導加熱コイルを配置し加熱作業を行っていた。
　しかしながら、誘導加熱コイルの配置作業が前記のように人的作業である場合には、煩わしい上に、経験を積んだ作業員でなければ適切な位置からのずれが生じる虞があり、後熱処理後の品質が安定しないという課題があった。
　即ち、後熱処理後に安定した品質のレールを効率的に得るには、溶接部中心を基準とする所定位置において自動的に誘電加熱コイルを配置し、加熱処理することが望ましい。
　しかしながら、特許文献１に開示された装置にあっては、誘電加熱コイルを自動的に配置し後熱処理する方法については開示されていなかった。
　本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、レールの溶接部に後熱処理を行う後熱処理装置において、溶接部に基づく所定位置に誘電加熱コイルを自動的に配置し、レールの適切な位置で加熱処理を行うことのできる後熱処理装置及び後熱処理方法を提供することを目的とする。
　前記した課題を解決するために、本発明に係る後熱処理装置は、溶接されたレールの後熱処理を行う後熱処理装置であって、前記レール上の溶接部の位置を検出する溶接部検出手段と、後熱処理の際、互いに接合されることにより前記レールの断面相似形をなす誘導加熱コイルを形成し、前記溶接部検出手段により検出された溶接部に基づくレールの所定位置に、前記レールの全周を覆うように配置される第１コイル部材及び第２コイル部材と、前記第１コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置まで移動させる第１コイル移動手段と、前記第２コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置であって、且つ前記第１コイル部材と接合する位置まで移動させる第２コイル移動手段と、前記第１コイル移動手段及び第２コイル移動手段により移動され互いに接合した第１コイル部材と第２コイル部材との接合部を押さえ込むクランプ手段と、前記クランプ手段により前記接合部が押さえ込まれた状態で、前記第１コイル部材及び前記第２コイル部材により形成された誘導加熱コイルに所定の電流を印加する電流印加手段と、を備えることに特徴を有する。
　尚、前記第１コイル移動手段は、前記レールに対し直交する方向に敷設された第１ガイドレールと、前記第１コイル部材を前記第１ガイドレールに沿って移動させる第１スライダと、前記第１スライダの前記第１ガイドレール上の所定の位置を検出する第１センサとを有し、前記第２コイル移動手段は、前記レールに対し直交する方向に敷設された第２ガイドレールと、前記第２コイル部材を前記第２ガイドレールに沿って移動させる第２スライダと、前記第２スライダの前記第２ガイドレール上の所定の位置を検出する第２センサとを有し、前記第１センサ及び第２センサの検出動作に基づき、前記第１ガイドレール及び第２ガイドレールに沿った前記第１スライダ及び第２スライダの移動が停止されることが望ましい。
　また、前記第２コイル移動手段は、更に前記第２スライダに固定された第１支持部材と、前記第１支持部材に対し前記レールの長さ方向と直交する方向に進退自在に支持されると共に前記第２コイル部材を支持する第２支持部材と、前記第１支持部材と第２支持部材との間に設けられた弾性部材とを有し、前記第２センサは、前記第１コイル部材に前記第２コイル部材が当接し、さらに前記弾性部材を圧縮しながら前記第２スライダが所定距離進んだ位置を検出し、前記第２スライダの移動が停止されることが望ましい。
　また、前記第１コイル部材及び前記第２コイル部材は、互いに接合することにより複数の誘電加熱コイルを形成するように、複数のコイル部材からなる一組のコイル部材をそれぞれ有し、前記一組のコイル部材において、複数のコイル部材の接合部は、接合相手側と対をなす少なくとも１本のステーにより配列され、前記対をなす一方のステーには、貫通孔が形成され、他方のステーには、前記貫通孔に挿入される位置決めピンが形成されていることが望ましい。
　また、前記クランプ手段は、前記第１コイル部材と第２コイル部材との接合部において前記一方のステーを他方のステーに対して押さえ込むクランプアームと、前記クランプアームを回動自在に支持するリンク機構と、前記クランプアームを前記リンク機構により回動させる回動駆動手段とを有することが望ましい。
　このような構成によれば、溶接部検出手段によりレールの溶接部の位置を検出するため、その中心位置に基づき第１コイル部材と第２コイル部材のレール長さ方向の位置を自動的に設定することができる。
　また、前記レール長さ方向の位置において、レールの全周を囲むように第１コイル部材と第２コイル部材とが互いに当接され、例えば第１コイル部材側に設けられたステーの貫通孔に第２コイル部材側に設けられたステーの位置決めピンが挿入される。これにより、第１コイル部材と第２コイル部材とを互いに位置ずれすることなく接合することができる。
　また、弾性部材の付勢力により第２コイル部材を第１コイル部材に対し押さえ付けるため、接合部を密着させることができる。
　更に、クランプアームにより前記一方のステーを他方のステー側に押さえ込みクランプ固定するため、第１コイル部材と第２コイル部材とを強固に接合することができ、形成された誘導加熱コイルに対し加熱処理に必要な大電流を印加することができる。
　また、溶接部の位置の検出からレールの後熱処理までを自動的に行うことができるため、後熱処理後に安定した品質のレールを得ることができる。
　また、前記した課題を解決するために、本発明に係る後熱処理方法は、レールの溶接部に基づくレールの所定位置において、前記レールの全周を覆うように配置される第１コイル部材及び第２コイル部材を互いに接合して前記レールの断面相似形をなす誘導加熱コイルを形成し、前記レールの後熱処理を行う後熱処理方法であって、前記レール上の溶接部の位置を検出する工程と、前記検出された溶接部に基づくレールの所定位置において、第１コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置まで移動させるステップと、第２コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置であって、且つ前記第１コイル部材と接合する位置まで移動させるステップと、前記互いに接合した第１コイル部材と第２コイル部材との接合部をクランプアームにより押さえ込み、前記レールの断面相似形をなす誘導加熱コイルを形成するステップと、前記クランプアームにより前記接合部が押さえ込まれた状態で、前記第１コイル部材及び前記第２コイル部材により形成された誘導加熱コイルに所定の電流を印加するステップと、を含むことに特徴を有する。
　尚、第１コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置まで移動させるステップは、前記レールに直交する第１ガイドレールに沿って移動可能な第１スライダにより、前記第１コイル部材を前記レールに対し近接方向に移動させるステップと、前記第１スライダの前記ガイドレール上の所定の位置を第１センサにより検出するステップと、前記第１センサの検出動作に基づき、前記第１ガイドレールに沿って移動する第１スライダの移動を停止させるステップとを含み、第２コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置であって、且つ前記第１コイル部材と接合する位置まで移動させるステップは、前記レールに直交する第２ガイドレールに沿って移動可能な第２スライダにより、前記第２コイル部材を前記レールに対し近接方向に移動させるステップと、前記第２コイル部材が前記第１コイル部材に当接した後、前記第２スライダが更に所定距離進んだ前記第２ガイドレール上の所定の位置を第２センサにより検出するステップと、前記第２センサの検出動作に基づき、前記第２ガイドレールに沿って移動する第２スライダの移動を停止させるステップと、を含み、前記第２コイル部材が前記第１コイル部材に当接した後、前記第２スライダが更に所定距離進んだ前記第２ガイドレール上の所定の位置を第２センサにより検出するステップにおいて、前記第２スライダに固定された第１支持部材により、弾性部材を介して、前記第２コイル部材を支持する第２支持部材が支持され、前記弾性部材が圧縮された状態で前記第２コイル部材が前記第１コイル部材に当接することが望ましい。
　このような方法によれば、レールの溶接部の位置を検出することにより、その中心位置に基づき第１コイル部材と第２コイル部材のレール長さ方向の位置を自動的に設定することができる。
　また、前記レール長さ方向の位置において、レールの全周を囲むように第１コイル部材と第２コイル部材とが互いに当接される際、弾性部材の付勢力により第２コイル部材を第１コイル部材に対し押さえ付けるため、接合部を密着させることができる。
　更に、クランプアームにより接合部を押さえ込みクランプ固定するため、第１コイル部材と第２コイル部材とを強固に接合することができ、形成された誘導加熱コイルに対し加熱処理に必要な大電流を印加することができる。
　また、溶接部の位置の検出からレールの後熱処理までを自動的に行うことができるため、後熱処理後に安定した品質のレールを得ることができる。
　本発明によれば、レールの溶接部に後熱処理を行う後熱処理装置において、溶接部に基づく所定位置に誘電加熱コイルを自動的に配置し、レールの適切な位置で加熱処理を行うことのできる後熱処理装置及び後熱処理方法を提供することができる。
図１は、本発明の後熱処理装置の平面図である。 図２は、図１の後熱処理装置の側面図である。 図３は、図１の後熱処理装置のＡ－Ａ矢視断面図である。 図４は、分離状態の第１コイル部材と第２コイル部材の斜視図である。 図５は、第１コイル部材と第２コイル部材とを接合した状態の斜視図である。 図６は、本発明に係る後熱処理装置の一連の動作を示すフローである。 図７（ａ）～（ｃ）は、溶接部を検出するためのレーザ変位計の動作を示す状態遷移図である。 図８は、溶接部の開始地点と終了地点を検出する動作を説明するためのレーザ変位計及びレールを模式的示した側面図である。 図９（ａ）～（ｄ）は、レールの周囲を囲むための第１コイル部材と第２コイル部材とに対するクランプ動作を説明するための状態遷移図である。 図１０は、溶接により繋いだレールの斜視図である。
　以下、本発明に係る後熱処理装置及び後熱処理方法の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。尚、本発明に係る後熱処理装置及び後熱処理方法は、溶接により繋いだレールの溶接部を自動的に検出し、更に加熱処理を行うものであって、それによりレール溶接部に残存していた引張残存応力を除去するためのものである。
　図１は、本発明の後熱処理装置の平面図である。また、図２は図１の後熱処理装置の側面図であり、図３は図１のＡ－Ａ矢視断面図である。
　図示する後熱処理装置１は、溶接によって連結されたレールＲ（被熱処理対象）が上方に配置される第一基台１５と、前記第一基台１５上にレールＲと平行に（Ｙ方向に）敷設された一対のガイドレール２とを備える。
　また後熱処理装置１は、前記ガイドレール２に沿って移動可能なスライダ２ａによって支持され、ガイドレール２に直交する方向（Ｘ方向）に長く形成された第二基台３を備える。第二基台３は、スライダ２ａによってガイドレール２の長手方向（Ｙ方向）に沿って移動可能となされている。
　尚、図示しないが、ガイドレール２内には、例えばボールねじとそれを軸周りに回転させるステッピングモータが内蔵され、前記ボールねじの回転によりスライダ２ａが移動する構造となっている。また、以下の説明において、他のガイドレールとそれに沿って移動するスライダについても同様の構成を採用することができる。
　また、図３に示すように前記第二基台３上には、レールＲの左右両側において、レールＲに直交する方向（Ｘ方向）に一対のガイドレール４（第１ガイドレール、第１コイル移動手段）と一対のガードレール５（第２ガイドレール、第２コイル移動手段）とがそれぞれ敷設されている。
　一対のガイドレール４上には、スライダ４ａ（第１スライダ）を介して箱形の支持台６がスライド移動可能に設けられている。また、支持台６の上には、第三基台７が配置され、この第三基台７上には図示しない高周波インバータ装置から高周波電流が供給される整合トランス装置８（高周波変流器、電流印加手段）が配置されている。
　整合トランス装置８の（レールＲ側の）一側面にはその出力端子に接続された導電線を内設した支持板２２が設けられ、支持板２２及び板状の支持部材である複数のコイルサポート９によって第１コイル部材１０Ａが支持されている。尚、コイルサポート９は、軽量かつ強度の高い材料、例えばＦＲＰによって形成されている。
　前記のように第１コイル部材１０Ａは整合トランス装置８の一側面側に支持されるため、整合トランス装置８とともにガイドレール４に沿ってＸ方向に移動可能とされ、レールＲに対し進退可能とされている。
　前記第１コイル部材１０Ａは、図３に示すようにレールＲの断面相似形を２分割した一方の形（本実施形態では左右対称ではない）を有しており、レールＲに近接することにより、その片側周囲を、所定間隔を空けて覆うことができるようになっている。前記整合トランス装置８と第１コイル部材１０Ａとは前記支持板２２に内設された導電線を介して電気的に接続されている。
　また、図１に示すように第三基台７上には、前記第１コイル部材１０ＡがレールＲに近接する際、適切な近接位置を検出するためのドグシャフト２０、及びセンサ２１（第１センサ、第１コイル移動手段）が設けられている。
　前記ドグシャフト２０は、レールＲ側に突出して設けられ、その先端がレールＲに当接することによりセンサ２１が検出動作するようになっている（スライダ４ａがガイドレール４上の所定位置にあることを検出する）。また、センサ２１が動作した際の第１コイル部材１０Ａの位置が、その適切な位置とされる。
　一方、ガイドレール５上には、スライダ５ａ（第２スライダ）を介して矩形板状の第四基台１１が水平に配置され、Ｘ方向にスライド移動可能となっている。図３に示すように前記第四基台１１上には、鉛直方向に高く延びるブラケット１２（第１支持部材）が設けられ、図１、図３に示すようにこのブラケット１２の垂直面１２ａがレールＲ側に向けられている。
　前記垂直面１２ａの上下左右の４箇所には、レールＲ側に突出するドグシャフト１３が取り付けられている。また、これら４本のドグシャフト１３の先端側により、クランプ取り付け板１４（第２支持部材）が所定範囲内でＸ方向に進退自在に支持されている。そのため、ブラケット１２の垂直面１２ａとクランプ取り付け板１４との間の距離は、前記所定範囲内で可変とされている。また、前記４本のドグシャフト１３の中央には、一端側がブラケット１２に固定され、他端側がクランプ取り付け板１４に固定されたスプリング２４（弾性部材）が設けられている。前記スプリング２４の伸長方向の付勢力により、第２クランプ部材１０Ｂが第１クランプ部材１０Ａに当接しない間は、前記ブラケット１２の垂直面１２ａとクランプ取り付け板１４との間の距離は、可変範囲内で最大の状態となされている。
　また、前記クランプ取り付け板１４は、レールＲに対し垂直に片面１４ａを向けた状態で保持されている。前記クランプ取り付け板１４のレールＲ側に臨む面１４ａにおいて、その上部及び下部には、それぞれ油圧クランプ装置１６、１７（回転駆動手段、クランプ手段）が設けられている。油圧クランプ装置１６、１７は、それぞれクランプアーム１８、１９を有し、それらはリンク機構１８ａ、１９ａによって回動可能となっている。
　また、前記クランプ取り付け板１４の面１４ａにおいて、その中央部には、例えばＦＲＰからなる複数のコイルサポート３２が取り付けられ、それらコイルサポート３２によって第２コイル部材１０Ｂが支持されている。第２コイル部材１０Ｂはガイドレール４に沿ってＸ方向に移動可能とされ、レールＲに対し進退可能とされている。
　前記第２コイル部材１０Ｂは、第１コイル部材１０Ａと結合することでレールＲの断面相似形となる形状となっており、双方が近接し図３のように接合することでレールＲに対し所定の間隔を保った状態で、その周囲を完全に覆うことができる。
　尚、前記したように前記ブラケット１２とクランプ取り付け板１４との間にはスプリング２４が設けられており、第２コイル部材１０Ｂが第１コイル部材１０Ａに当接した際の衝撃を吸収するようになされている。
　また、前記ブラケット１２には、センサ２３（第２センサ、第２コイル移動手段）が取り付けられている。ガイドレール５に沿って第２コイル部材１０ＢがレールＲに近接し、第１コイル部材１０Ａに当接すると、スプリング２４の反発力に抗して更にスライダ５ａ（ブラケット１２）が所定距離を進みセンサ２３がこれを検出するようになっている（ガイドレール５上のスライダ５ａの位置を検出する）。センサ２３が検出動作した際にスライダ５ａの移動は停止し、これとともに停止したブラケット１２がスプリング２４の付勢力によりクランプ取り付け板１４を押圧する。これにより第２コイル部材１０Ｂが第１コイル部材に対し接合部において圧着されるように構成されている。
　また、図１、図２に示すように第一基台３上には、ブラケット３０を介してＸ方向に延びるガイドレール３１が設けられ、このガイドレール３１に沿ってスライドするスライダ３１ａ上にレーザ変位計３５（溶接部検出手段）を保持するアーム３３が設けられている。レーザ変位計３５が発射するレーザ光は垂直下方に向けられており、その反射光を受光することにより変位を測定することができる。
　この構成において、レーザ変位計３５は、ガイドレール２によりＹ方向に移動可能であり、ガイドレール３１によりＸ方向に移動可能となっている。そのため、レーザ変位計３５は、レールＲの長さ方向のいずれの位置においてもレールＲの上を横切って、レールＲ表面の高さ変位を見ることができる。
　続いて、図４、図５に基づき第１コイル部材１０Ａ、及び第２コイル部材１０Ｂの構成についてより詳しく説明する。図４は分離状態の第１コイル部材と第２コイル部材の斜視図であり、図５は第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂとを接合した状態の斜視図である。
　図４、図５に示すように第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂとは接合した状態で例えば４つの一巻きの誘導加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを形成するように、それぞれ分割された銅管からなる一組のコイル部材１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ１、１０ｄ１と、一組の１０ａ２、１０ｂ２、１０ｃ２、１０ｄ２とを有している。
　第１コイル部材１０Ａにおいて、一組のコイル部材１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ１、１０ｄ１の上端は、それらを揃えた状態で保持するための一本の角棒状のステー２５に固定され、下端は、それらを揃えた状態で保持するための一本の角棒状のステー２６に固定されている。また、前記ステー２５の両端部には貫通孔２５ａがそれぞれ形成され、ステー２６の両端部には貫通孔２６ａがそれぞれ形成されている。
　一方、第２コイル部材１０Ｂにおいて、一組のコイル部材１０ａ２、１０ｂ２、１０ｃ２、１０ｄ２の上端は、それらを揃えた状態で保持するための一本の角棒状のステー２７に固定され、下端は、それらを揃えて保持するための一本の角棒状のステー２８に固定されている。また、前記ステー２７の両端部には位置決めピン２７ａがそれぞれ設けられ、ステー２８の両端部には位置決めピン２８ａがそれぞれ設けられている。
　図５に示すように、第１コイル部材１０Ａ側の一組のコイル部材１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ１、１０ｄ１の上端は、第２コイル部材１０Ｂ側の一組のコイル部材１０ａ２、１０ｂ２、１０ｃ２、１０ｄ２の上端とそれぞれ互いに当接する。また、第１コイル部材１０Ａ側の一組のコイル部材１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ１、１０ｄ１の下端は、第２コイル部材１０Ｂ側の一組のコイル部材１０ａ２、１０ｂ２、１０ｃ２、１０ｄ２の下端とそれぞれ互いに当接する。
　このとき、コイル上端側のステー２５とステー２７とは対をなし、コイル下端側のステー２６とステー２８とは対をなす。そして、ステー２５両端の貫通孔２５ａにステー２７両端の位置決めピン２７ａが挿入され、ステー２６両端の貫通孔２６ａにステー２８両端の位置決めピン２８ａが挿入される。これにより、４つの各誘導加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの接合部の位置ずれが生じることがない構造となっている。
　また、前記貫通孔２５ａ、２６ａに位置決めピン２７ａ、２８ａが挿入された状態で、前記の油圧クランプ装置１６、１７が作動し、クランプアーム１８によりステー２５をステー２７側に押さえ付け、クランプアーム１９によりステー２６をステー２８側に押さえ付ける（接合部をクランプする）ようになっている。
　また、第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂとの接合部には、電気的接続を確実なものとするために銀板部材２９が設けられている。この銀板部材２９はメンテナンス性向上のために取替自在に設けられることが望ましい。
　前記のようにして接合された第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂは、前記のように４つの誘導加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを形成する。これらは、高周波電流が供給されることによりレールＲの所定位置の全周を加熱するものである。
　これらの誘導加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを使用する際には、レールＲの溶接中心を挟んだ両側にそれぞれ２つずつ、この溶接中心から長さ方向に所定距離離間して配置されることになる。
　また、後熱処理装置１は、前記レーザ変位計３５の検出結果に基づきレール溶接部Ｗの位置検出を行うとともに、全体の動作制御を行うコンピュータからなる制御部５０（制御手段）を備えている。
　制御部５０は、例えば作業員が操作できる操作パネル（情報表示機能を備えたタッチパネルなど）を有し、溶接部Ｗの検出に用いるビード高さの閾値の入力設定などを行うことができるように構成されている。
　続いて、本発明に係る後熱処理装置の動作について図６のフローに基づき、図７（ａ）～（ｃ）並びに図８（ａ）～（ｄ）の状態遷移の図を用いながら説明する。
　先ず、後熱処理装置１上に被後熱処理対象であるレールＲが配置されると、制御部５０は、図示しないセンサによりレールＲが配置されたことを検出する（図６のステップＳ１）。
　次いで、制御部５０は、レールＲの溶接部Ｗを検出するために図７（ａ）に示すようにスライダ３１ａがガイドレール３１上をレールＲに向けて（Ｘ方向に）移動するよう制御し、レーザ変位計３５からのレーザが例えばレールＲの頭頂面に当たる位置で停止させる（図６のステップＳ２）。尚、本実施の形態ではレールＲの頭頂面にレーザ光を照射するものとするが、レール底面以外であれば、いずれの位置でもよい。
　レーザ変位計３５のＸ方向の位置が決定すると、制御部５０はスライダ２ａをガイドレール２に沿って所定速度で移動させる。即ち、図７（ｂ）に示すようにレーザ変位計３５がレールＲの頭頂面に対しレーザ光を当てた状態でレールＲに沿って移動するよう制御する（図６のステップＳ３）。
　ここで、レーザ変位計３５の送りピッチをｐ、溶接部Ｗのビード高さ閾値をｔ、ビード幅閾値を５ｐとした場合、制御部５０は、図８に模式的に示すようにビード高さ閾値ｔよりも大きな変化が５回（５ｐの長さ分）連続した場合に、５つ前の測定地点を溶接部Ｗの開始地点として検出する（図６のステップＳ４）。
　その後、ビード高さ閾値ｔよりも小さな変化が５回（５ｐの長さ分）連続した場合に、５つ前の測定地点を溶接部Ｗの終了として検出し、図７（ｃ）に示すようにそれら開始地点と終了地点の中央を溶接中心と認識してレール長さ方向の位置決めを行う（図６のステップＳ５）。
　尚、このようなレーザ光を用いた検出方法によれば、一般的なビード高さ１ｍｍよりも低い溶接部の場合であっても、ビード高さ閾値ｔを０．５ｍｍ程度まで引き下げることにより、より低い高さの溶接部にも対応することができる。
　また、ビード高さ閾値ｔよりも大きな変化が５ｐの長さ続いた場合に溶接部Ｗを認識するため、図８に示すスパッタなどの幅の小さい異物の誤検出を防止することができる。
　溶接部Ｗのレール長さ方向中心位置が決定されると、制御部５０はその位置（Ｙ方向の位置）に第１コイル部材１０Ａ、及び第２コイル部材１０Ｂの（Ｙ方向の）中心位置を合わせ、図９（ａ）の状態から先ず第１コイル部材１０Ａを（Ｘ軸に沿って）レールＲ側に移動開始させる。
　図９（ｂ）に示すようにドグシャフト２０がレールＲに当接するとセンサ２１が作動し、第１コイル部材１０ＡのＸ方向の移動が停止される（図６のステップＳ６）。
　一方、制御部５０は第２コイル部材１０Ｂを（Ｘ軸に沿って）レールＲ側に移動開始させる。そして、第２コイル部材１０Ｂが第１コイル部材１０Ａに当接し、ステー２５の貫通孔２５ａにステー２７の位置決めピン２７ａが挿入され、ステー２６の貫通孔２６ａにステー２８の位置決めピン２８ａが挿入される。更に、スプリング２４の反発力に抗してスライダ５ａがガイドレール５に沿って所定距離進むと、センサ２３が作動しスライダ５ａの移動が停止される（図６のステップＳ７）。
　ここで、第２コイル部材１０Ｂが第１コイル部材１０Ａに接触する際、スプリング２４が衝撃を吸収するため、コイルに対する機械的ダメージは大幅に軽減され、移動停止後の第１コイル部材１０Ａ及び第２コイル部材１０Ｂの位置ずれが防止される。
　また、スプリング２４が圧縮された状態で第２コイル部材１０Ｂが第１コイル部材１０Ａに接合されるため、スプリング２４の伸長方向の付勢力により第２コイル部材１０Ｂは第１コイル部材１０Ａに対し圧着される。
　次いで、図９（ｃ）に示すように油圧クランプ装置１６が作動し、リンク機構１８ａによってクランプアーム１８が回動し、アーム先端によって貫通孔２５ａを有するステー２５側をステー２７側に対して押さえ込む（接合部をクランプする）。また、油圧クランプ装置１７が作動し、リンク機構１９ａによってクランプアーム１９が回動し、アーム先端によって貫通孔２６ａを有するステー２６側をステー２８側に対して押さえ込む（接合部をクランプする）。
　これにより図９（ｄ）に示すように、強固に第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂとが結合され、レールＲの所定位置の全周を覆う誘導加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが形成される（図６のステップＳ８）。
　また、このとき、誘導加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、レールＲの溶接部Ｗの中心を挟んだ両側にそれぞれ２つずつ、この溶接中心から長さ方向に所定距離（例えば２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下）離間して配置されることになる。即ち、このように溶接中心から所定距離離間した位置からの電磁誘導コイルを用いた速い加熱速度の加熱により、溶接部に存在する残留応力を効果的に低減することができる。また、誘導加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄがレールＲの全周を加熱するため、レールＲの長さ方向の残留応力の増加を抑制することができる。
　続いて、図示しない高周波インバータ装置から整合トランス装置８に高周波電流が供給され、整合トランス装置８において変流された電流が誘導加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに供給される。これによりレールＲの所定部位が誘導加熱される（図６のステップＳ９）。
　加熱処理が終了すると（図６のステップＳ１０）、制御部５０は油圧クランプ装置１６、１７を駆動し、クランプアーム１８、１９を回動させてクランプを解除する（図６のステップＳ１１）。
　そして、第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂとをそれぞれ後退させて分離し、作業完了となる（図６のステップＳ１２）。
　以上のように本発明に係る実施の形態によれば、制御部５０がレーザ変位計３５を用いてレールＲの溶接部Ｗの位置を検出するため、その中心位置に基づき第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂのレール長さ方向の位置を自動的に設定することができる。
　また、前記レール長さ方向の位置において、レールＲの全周を囲むように第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂとが互いに当接され、第１コイル部材１０Ａ側に設けられたステー２５，２６の貫通孔２５ａ、２６ａに第２コイル部材１０Ｂ側に設けられたステー２７，２８の位置決めピン２７ａ、２８ａが挿入される。これにより、第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂとを互いに位置ずれすることなく接合することができる。
　また、スプリング２４の付勢力により第２コイル部材１０Ｂを第１コイル部材１０Ａに対し押さえ付けるため、接合部を密着させることができる。
　更に、クランプアーム１８、１９により前記ステー２５、２６をステー２７、２８側に押さえ込みクランプ固定するため、第１コイル部材１０Ａと第２コイル部材１０Ｂとを強固に接合することができ、形成された誘導加熱コイル１０ａ～１０ｄに対し加熱処理に必要な大電流を印加することができる。
　また、溶接部Ｗの位置の検出からレールＲの後熱処理までを自動的に行うことができるため、後熱処理後に安定した品質のレールＲを得ることができる。
　尚、前記実施の形態においては、２本を繋いだレールの１つの溶接部Ｗを検出し、後熱処理する例を示したが、本発明にあっては、その例に限定されず、複数本を繋いだレールの複数の溶接部を連続的に検出し、それを後熱処理する場合にも適用することができる。
　また、本実施の形態においては、変位検出手段としてレーザ変位計３５を用いるものとしたが、レーザを用いた変位検出に限定されず、超音波等、その他の素子を用いても実現することができる。
　また、前記実施の形態においては、ステー２５，２６に形成された貫通孔２５ａ、２６ａに、ステー２７，２８に形成された位置決めピン２７ａ、２８ａを挿入するものとしたが、本発明にあっては、その構成に限定されず、ステー２５、２６に位置決めピンを形成し、ステー２７、２８に貫通孔を形成するようにしてもよい。
　１　　　　　後熱処理装置
　２　　　　　ガイドレール
　２ａ　　　　スライダ
　３　　　　　第二基台
　４　　　　　ガイドレール（第１ガイドレール）
　５　　　　　ガイドレール（第２ガイドレール）
　６　　　　　支持台
　７　　　　　第三基台
　８　　　　　整合トランス装置（電流印加手段）
　９　　　　　コイルサポート
　１０Ａ　　　第１コイル部材
　１０Ｂ　　　第２コイル部材
　１０ａ　　　誘導加熱コイル
　１０ｂ　　　誘導加熱コイル
　１０ｃ　　　誘導加熱コイル
　１０ｄ　　　誘導加熱コイル
　１１　　　　第四基台
　１２　　　　ブラケット（第１支持部材）
　１３　　　　ドグシャフト
　１４　　　　クランプ取り付け板（第２支持部材）
　１５　　　　第一基台
　１６　　　　油圧クランプ装置（回動駆動手段、クランプ手段）
　１７　　　　油圧クランプ装置（回動駆動手段、クランプ手段）
　１８　　　　クランプアーム
　１８ａ　　　リンク機構
　１９　　　　クランプアーム
　１９ａ　　　リンク機構
　２０　　　　ドグシャフト
　２１　　　　センサ（第１センサ）
　２２　　　　支持板
　２３　　　　センサ（第２センサ）
　２４　　　　スプリング（弾性部材）
　２５　　　　ステー
　２５ａ　　　貫通孔
　２６　　　　ステー
　２６ａ　　　位置決めピン
　２７　　　　ステー
　２７ａ　　　貫通孔
　２８　　　　ステー
　２８ａ　　　位置決めピン
　２９　　　　銀板部材
　３０　　　　ブラケット
　３１　　　　ガイドレール
　３１ａ　　　スライダ
　３２　　　　コイルサポート
　３３　　　　アーム
　３５　　　　レーザ変位計（溶接部検出手段）
　５０　　　　制御部
　Ｒ　　　　　レール
　Ｗ　　　　　溶接部

Claims (7)

  1. 　溶接されたレールの後熱処理を行う後熱処理装置であって、
    　前記レール上の溶接部の位置を検出する溶接部検出手段と、
    　後熱処理の際、互いに接合されることにより前記レールの断面相似形をなす誘導加熱コイルを形成し、前記溶接部検出手段により検出された溶接部に基づくレールの所定位置に、前記レールの全周を覆うように配置される第１コイル部材及び第２コイル部材と、
    　前記第１コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置まで移動させる第１コイル移動手段と、
    　前記第２コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置であって、且つ前記第１コイル部材と接合する位置まで移動させる第２コイル移動手段と、
    　前記第１コイル移動手段及び第２コイル移動手段により移動され互いに接合した第１コイル部材と第２コイル部材との接合部を押さえ込むクランプ手段と、
    　前記クランプ手段により前記接合部が押さえ込まれた状態で、前記第１コイル部材及び前記第２コイル部材により形成された誘導加熱コイルに所定の電流を印加する電流印加手段と、
    　を備えることを特徴とする後熱処理装置。
  2. 　前記第１コイル移動手段は、
    　前記レールに対し直交する方向に敷設された第１ガイドレールと、前記第１コイル部材を前記第１ガイドレールに沿って移動させる第１スライダと、前記第１スライダの前記第１ガイドレール上の所定の位置を検出する第１センサとを有し、
    　前記第２コイル移動手段は、
    　前記レールに対し直交する方向に敷設された第２ガイドレールと、前記第２コイル部材を前記第２ガイドレールに沿って移動させる第２スライダと、前記第２スライダの前記第２ガイドレール上の所定の位置を検出する第２センサとを有し、
    　前記第１センサ及び第２センサの検出動作に基づき、前記第１ガイドレール及び第２ガイドレールに沿った前記第１スライダ及び第２スライダの移動が停止されることを特徴とする請求項１に記載された後熱処理装置。
  3. 　前記第２コイル移動手段は、
    　更に前記第２スライダに固定された第１支持部材と、前記第１支持部材に対し前記レールの長さ方向と直交する方向に進退自在に支持されると共に前記第２コイル部材を支持する第２支持部材と、前記第１支持部材と第２支持部材との間に設けられた弾性部材とを有し、
    　前記第２センサは、前記第１コイル部材に前記第２コイル部材が当接し、さらに前記弾性部材を圧縮しながら前記第２スライダが所定距離進んだ位置を検出し、前記第２スライダの移動が停止されることを特徴とする請求項２に記載された後熱処理装置。
  4. 　前記第１コイル部材及び前記第２コイル部材は、互いに接合することにより複数の誘電加熱コイルを形成するように、複数のコイル部材からなる一組のコイル部材をそれぞれ有し、
    　前記一組のコイル部材において、複数のコイル部材の接合部は、接合相手側と対をなす少なくとも１本のステーにより配列され、
    　前記対をなす一方のステーには、貫通孔が形成され、他方のステーには、前記貫通孔に挿入される位置決めピンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された後熱処理装置。
  5. 　前記クランプ手段は、
    　前記第１コイル部材と第２コイル部材との接合部において前記一方のステーを他方のステーに対して押さえ込むクランプアームと、
    　前記クランプアームを回動自在に支持するリンク機構と、
    　前記クランプアームを前記リンク機構により回動させる回動駆動手段とを有することを特徴とする請求項４に記載された後熱処理装置。
  6. 　レールの溶接部に基づくレールの所定位置において、前記レールの全周を覆うように配置される第１コイル部材及び第２コイル部材を互いに接合して前記レールの断面相似形をなす誘導加熱コイルを形成し、前記レールの後熱処理を行う後熱処理方法であって、
    　前記レール上の溶接部の位置を検出する工程と、
    　前記検出された溶接部に基づくレールの所定位置において、第１コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置まで移動させるステップと、
    　第２コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置であって、且つ前記第１コイル部材と接合する位置まで移動させるステップと、
    　前記互いに接合した第１コイル部材と第２コイル部材との接合部をクランプアームにより押さえ込み、前記レールの断面相似形をなす誘導加熱コイルを形成するステップと、
    　前記クランプアームにより前記接合部が押さえ込まれた状態で、前記第１コイル部材及び前記第２コイル部材により形成された誘導加熱コイルに所定の電流を印加するステップと、
    　を含むことを特徴とする後熱処理方法。
  7. 　第１コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置まで移動させるステップは、
    　前記レールに直交する第１ガイドレールに沿って移動可能な第１スライダにより、前記第１コイル部材を前記レールに対し近接方向に移動させるステップと、
    　前記第１スライダの前記ガイドレール上の所定の位置を第１センサにより検出するステップと、
    　前記第１センサの検出動作に基づき、前記第１ガイドレールに沿って移動する第１スライダの移動を停止させるステップとを含み、
    　第２コイル部材を前記レールに対し所定距離を空けた位置であって、且つ前記第１コイル部材と接合する位置まで移動させるステップは、
    　前記レールに直交する第２ガイドレールに沿って移動可能な第２スライダにより、前記第２コイル部材を前記レールに対し近接方向に移動させるステップと、
    　前記第２コイル部材が前記第１コイル部材に当接した後、前記第２スライダが更に所定距離進んだ前記第２ガイドレール上の所定の位置を第２センサにより検出するステップと、
    　前記第２センサの検出動作に基づき、前記第２ガイドレールに沿って移動する第２スライダの移動を停止させるステップと、を含み、
    　前記第２コイル部材が前記第１コイル部材に当接した後、前記第２スライダが更に所定距離進んだ前記第２ガイドレール上の所定の位置を第２センサにより検出するステップにおいて、
    　前記第２スライダに固定された第１支持部材により、弾性部材を介して、前記第２コイル部材を支持する第２支持部材が支持され、前記弾性部材が圧縮された状態で前記第２コイル部材が前記第１コイル部材に当接することを特徴とする請求項６に記載された後熱処理方法。
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