WO2019044768A1

WO2019044768A1 - 熱処理システムおよび熱処理方法

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Publication number: WO2019044768A1
Application number: PCT/JP2018/031575
Authority: WO
Inventors: 恵理平山; 練二夏目; 直樹中川; 慎太郎鈴木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2020-02-28
Also published as: JP6890503B2; JP2019039053A

Abstract

浸炭熱処理炉（２）と、熱処理炉（２）内に投入されるアセンブリ（Ａ）を組み立てる組立装置（２０）とを備え、アセンブリ（Ａ）が、環状ワーク（Ｗ）を相互に非接触の状態で複数個吊り下げ支持した軸状の治具（１０）と、治具（１０）の両端を支持した容器（１３）とを含む熱処理システム（１）であって、組立装置（２０）は、所定姿勢で保持された治具（１０）に対して環状ワーク（Ｗ）を一個ずつ吊り下げていくワーク取付作業を繰り返し実行可能な組立ロボット（２１）と、治具（１０）に設けられたワーク支持部（１２）の位置情報を取得する組立用検出装置（４０）とを備え、ワーク取付作業の実行時、組立用検出装置（４０）が取得した上記位置情報に基づいて、組立ロボット（２１）に装着されたワーク取付作業用ハンド（５１）の位置制御が行われる。

Description

熱処理システムおよび熱処理方法

　本発明は、熱処理システムおよび熱処理方法に関し、特に、環状ワークに浸炭熱処理を施す際に適用される熱処理システムおよび熱処理方法に関する。

　例えばスラスト軸受の軌道輪や転がり軸受の軌道輪等、鋼材からなる環状の機械部品（以下、これを「環状ワーク」という。）の製造過程では、これらに必要とされる硬度や機械的強度を付与するための熱処理として浸炭熱処理が実施される場合がある（例えば特許文献１）。特許文献１では、環状ワークを相互に非接触の状態で複数個吊り下げ支持した軸状の治具と、この治具の両端を支持した容器とを含むアセンブリを組み立てた後、このアセンブリを加熱室、浸炭室および冷却室などが連続的に設けられた連続式の熱処理炉（浸炭熱処理炉）に投入するようにしている。これにより、複数の環状ワークに同時に浸炭熱処理を施すことができ、しかも各環状ワークに精度良く浸炭熱処理を施すことができる。

特開平１１－２１６３１号公報

　上記態様で環状ワークに浸炭熱処理を施すにあたり、治具を繰り返し使用すると、熱処理炉に繰り返し投入される（加熱および加熱後の冷却が繰り返される）治具には反り・曲がり等の変形が生じる。治具の変形態様には個体間でばらつきがあることから、治具に対する環状ワークの取り付け作業（を含むアセンブリの組立作業）や、熱処理済の環状ワークを治具から取り外す作業（を含むアセンブリの解体作業）を自動化した場合（例えば、三次元動作可能なアームを有する産業用ロボットによって上記作業を自動で実行するようにした場合）には作業ミスが生じ易い。作業ミスが生じると、その都度復旧作業が必要となるため、アセンブリの組立作業、アセンブリ（を構成する複数の環状ワーク）に対する浸炭熱処理、およびアセンブリの解体作業が並行して実行される熱処理工程の生産性が低下する。そのため、アセンブリの組立作業および／または解体作業の大半を人手作業で行っており、熱処理工程の自動化が進まないのが実情である。

　例えば、熱変形し難い材料で形成された治具を使用する、あるいは治具の交換頻度を上げる、などの対策を講じれば、アセンブリの組立作業および／または解体作業を自動化した場合でも上記作業ミスの発生頻度を低減し、熱処理工程を効率良くかつ低コストに実施することが可能になるとも考えられる。しかしながら、熱変形し難い材料で形成された治具を使用しても熱変形を完全に防止できるわけではなく、また、治具の交換頻度を上げると、上記作業の自動化によるコスト低減分が治具費の増大によって相殺されてしまう。

　以上の実情に鑑み、本発明は、複数の環状ワークに同時に浸炭熱処理を施す熱処理（浸炭熱処理）工程を自動化可能とし、浸炭熱処理工程の生産性を高めることを目的とする。

　上記の目的を達成するために創案された本発明は、少なくとも浸炭室および冷却室を有する熱処理炉と、熱処理炉内に投入されるアセンブリを組み立てる組立装置とを備え、アセンブリが、熱処理対象の環状ワークを相互に非接触の状態で複数個吊り下げ支持した軸状の治具と、治具の両端を支持した容器とを含む熱処理システムであって、組立装置は、所定姿勢で保持された治具に環状ワークを一個ずつ吊り下げていくワーク取付作業を繰り返し実行可能な組立ロボットと、所定姿勢で保持された治具が有するワーク支持部の位置情報を取得する組立用検出装置とを備え、ワーク取付作業の実行時、組立用検出装置で取得された上記位置情報に基づいて、組立ロボットに装着されたワーク取付作業用ハンドの位置制御が行われることを特徴とする。

　上記構成の熱処理システムによれば、組立ロボットによるワーク取付作業の実行時には、治具のワーク支持部の位置に応じて組立ロボットに装着されたワーク取付作業用ハンド（およびこれに保持される環状ワーク）の位置を制御（補正）することができるので、反り等の変形が生じた治具が使用される場合でも、ワーク取付作業の実行時に作業ミスが生じるのを効果的に防止することができる。そのため、アセンブリの組立作業の一部を自動化しても特段の問題は生じず、組立作業に介在する人手作業を適切に減じることが可能となる。これにより、浸炭熱処理工程の生産性を高めることが可能となる。

　組立用検出装置は、撮像画像に基づいて上記位置情報を取得するもの、すなわち、カメラ等の撮像装置を備えたものとすることができる。これにより、正確な上記位置情報を容易に取得することができる。

　組立ロボットは、組立装置内で治具を搬送する治具搬送作業および容器を搬送する容器搬送作業が実行可能であると共に、ワーク取付作業用ハンド、組立装置内での治具搬送作業用ハンドおよび容器搬送作業用ハンドの群から選択される一のハンドから他のハンドへの自動交換が実行可能なものとすることができる。係る構成を採用すれば、アセンブリの組立作業の自動化を推進することができるので、浸炭熱処理工程の生産性を一層高めることが可能となる。

　本発明に係る熱処理システムには、熱処理炉外に搬出されたアセンブリを解体する解体装置をさらに設けることもできる。解体装置は、所定姿勢で保持された治具（熱処理済の環状ワークを吊り下げ支持した状態で所定姿勢で保持された治具）から環状ワークを一個ずつ取り外すワーク取外し作業を繰り返し実行可能な解体ロボットと、取外し対象の環状ワークの位置情報を取得する解体用検出装置とを備え、ワーク取外し作業の実行時、解体用検出装置が取得した上記位置情報に基づいて、解体ロボットに装着されたワーク取外し作業用ハンドの位置制御が行われるように構成できる。

　係る構成であれば、熱処理後の治具（熱処理炉から搬出された治具）に反り等の変形が生じていても、その変形量に応じて解体ロボットに装着されたワーク取外し用ハンドの位置制御を行うことができるので、ワーク取外し作業の実行時における作業ミスの発生を効果的に防止することができる。これにより、アセンブリの解体作業の一部を自動化しても特段の問題は生じず、解体作業に介在する人手作業を適切に減じることが可能となるので、浸炭熱処理工程の生産性をより一層高めることが可能となる。

　解体用検出装置は、組立用検出装置と同様に、撮像画像に基づいて上記位置情報を取得するもの、すなわち、カメラ等の撮像装置を備えたものとすることができる。

　解体ロボットは、解体装置内で治具を搬送する治具搬送作業および容器を搬送する容器搬送作業が実行可能であると共に、ワーク取外し作業用ハンド、解体装置内での治具搬送作業用ハンドおよび容器搬送作業用ハンドの群から選択される一のハンドから他のハンドへの自動交換が実行可能なものとすることができる。係る構成を採用すれば、アセンブリの解体作業の自動化を推進することができる。

　本発明に係る熱処理システムには、治具（熱処理済の環状ワークが取り外された空の治具）および容器（治具が取り外された空の容器）のそれぞれを、解体装置から組立装置に向けて搬送する容器搬送装置および治具搬送装置をさらに設けることができる。このようにすれば、治具および容器を熱処理システム内で循環使用することが可能となり、治具および容器を人手作業で準備・補充等する必要がなくなるので、浸炭熱処理工程の自動化を推進する上で有利となる。

　本発明に係る熱処理システムは、ロット数が大きい環状ワーク、例えば、スラスト軸受の軌道輪や転がり軸受の軌道輪に浸炭熱処理を施す場合に好ましく適用することができる。

　また、上記の目的を達成するため、本発明では、環状ワークを相互に非接触の状態で複数個吊り下げ支持した軸状の治具と、この治具の両端を支持した容器とを含むアセンブリを組み立てた後、このアセンブリを、少なくとも浸炭室および冷却室を有する熱処理炉に投入することにより、複数の環状ワークのそれぞれに浸炭熱処理を施す熱処理方法であって、アセンブリの組み立てを、所定姿勢で保持された治具に対して環状ワークを一個ずつ吊り下げていくワーク取付作業を繰り返し実行可能な組立ロボットを用いて実行し、上記ワーク取付作業の実行時、所定姿勢で保持された治具が有するワーク支持部の位置情報に基づいて、組立ロボットに装着したワーク取付作業用ハンドの位置制御を行うことを特徴とする熱処理方法を提供する。

　以上から、本発明によれば、複数の環状ワークに同時に浸炭熱処理を施す浸炭熱処理工程で実施される各種作業の少なくとも一部を自動化することができる。これにより、浸炭熱処理工程の生産性を高めることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る熱処理システムの全体構造を示す概略平面図である。アセンブリの斜視図である。組立装置の一部を概念的に示す側面図である。組立装置の一部を概念的に示す平面図である。組立装置（および解体装置）の部分概略図である。解体装置の一部を概念的に示す側面図である。解体装置の一部を概念的に示す平面図である。組立ロボットの作業フロー図である。解体ロボットの作業フロー図である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

　図１は、本発明の一実施形態に係る熱処理システムの全体構造を示す概略平面図である。同図に示す熱処理システム１は、鋼材からなる環状ワークＷ（ここでは、スラスト軸受の軌道輪）に浸炭熱処理としての浸炭焼入れ焼戻しを施すために使用されるものであって、熱処理炉２と、熱処理炉２に投入されるアセンブリＡ（熱処理対象の環状ワークＷを含む複数部材の組立体。詳細は後述する。）を組み立てる組立装置２０と、熱処理炉２外に搬出されたアセンブリＡを解体する解体装置３０と、組立装置２０と解体装置３０の間に設置された容器搬送装置８および治具搬送装置９とを備える。組立装置２０は、熱処理炉２の入口付近の組立エリアに設置され、解体装置３０は、熱処理炉２の出口付近の解体エリアに設置されている。以下の説明では、熱処理対象（熱処理前）の環状ワークと熱処理済の環状ワークとを区別するため、前者を「環状ワークＷ」と、また、後者を「環状ワークＷ’」ともいう。

　熱処理炉２は、その入口側から出口側に向けて加熱室３、浸炭室４、冷却室５および焼戻し室６が連続的に設けられた連続式の浸炭熱処理炉であり、上記アセンブリＡは、搬送コンベア等の炉内搬送装置（図示せず）によって熱処理炉２内を搬送され、上記の各室３～６に順に投入される（図１中の二点鎖線を参照）。そして、アセンブリＡが加熱室３内に位置している間に各環状ワークＷが所定温度に加熱され、アセンブリＡが浸炭室４内に位置している間に各環状ワークＷに浸炭処理が施される。また、アセンブリＡが冷却室５内に位置している間に各環状ワークＷが所定温度に冷却されて焼入れされ、アセンブリＡが焼戻し室６内に位置している間に各環状ワークＷが焼戻しされる。

　浸炭室４では、公知の各種浸炭用ガスを用いて環状ワークＷに浸炭処理を施す、いわゆるガス浸炭、真空浸炭又はプラズマ浸炭（イオン浸炭）の何れかが実行される。また、冷却室５は、冷却媒体に不活性ガス（例えば窒素ガス）等の冷却ガスを用いる、いわゆるガス冷却室とされる。冷却ガスは、冷却室５への充填圧力等を調整することによって環状ワークＷの冷却速度を制御することができるため、環状ワークＷに所望の硬度や機械的強度を付与し易く、また、熱処理歪みの発生を抑制あるいは防止できるという利点がある。

　容器搬送装置８および治具搬送装置９は、それぞれ、解体装置３０でアセンブリＡが解体されることにより生じる空の容器１３および空の治具１０を、解体装置３０（が設置された解体エリア）から組立装置２０（が設置された組立エリア）に向けて搬送する。これらの搬送装置８，９には、例えば、ローラコンベア、ベルトコンベア、スラットコンベア等のコンベア装置が採用される。

　図２に基づき、熱処理炉２に投入されるアセンブリＡの詳細を説明する。図２に示すように、アセンブリＡは、環状ワークＷを複数個吊り下げ支持した軸状の治具１０（以下、これを「サブアセンブリＡ’」ともいう）と、サブアセンブリＡ’を構成する治具１０の両端を支持した容器１３とを含む。図２は、サブアセンブリＡ’を支持した容器１３を三段積みしたアセンブリＡを示しているが、環状ワークＷ（容器１３）のサイズによっては、サブアセンブリＡ’を支持した容器１３が一段のみのアセンブリＡや、サブアセンブリＡ’を支持した容器を二段積み又は四段積み以上したアセンブリＡが熱処理炉２に投入される場合もある。また、図２では、サブアセンブリＡ’を二列配置した容器１３を示しているが、環状ワークＷのサイズによっては、サブアセンブリＡ’が一列のみ配置される容器１３が使用される場合や、サブアセンブリＡ’が三列以上配置される容器１３が使用される場合もある。

　治具１０は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、軸状部１１と、軸状部１１の長手方向（軸方向）に沿って所定間隔で設けられたワーク支持部１２とを有する。ワーク支持部１２は、軸状部１１の長手方向に沿って交互に設けられた凹部と凸部のうちの凹部で構成され、環状ワークＷを１個ずつ吊り下げ支持する。そのため、図３Ａに示すように、治具１０に複数個の環状ワークＷを吊り下げ支持したとき、隣り合う２つの環状ワークＷは相互に非接触の状態に保持される。これにより、上記アセンブリＡを熱処理炉２に投入すると、各環状ワークＷの表層部全域に浸炭層（を含む硬化層）を精度良く形成することができる。

　図２に示すように、容器１３は、互いに平行な一対の第１壁部１３ａと、互いに平行な一対の第２壁部１３ｂとを有する平面視矩形状の枠体からなり、天板や底板は有していない。各第１壁部１３ａには治具１０の端部を支持するための切欠き状の治具支持部１３ｃがそれぞれ設けられており、一対の治具支持部１３ｃで治具１０の両端部を支持すると、治具１０に吊り下げ支持された環状ワークＷは第１壁部１３ａおよび第２壁部１３ｂとは非接触の状態で容器１３の内側に収容される。このとき、環状ワークＷの上端部は容器１３の上端部よりも所定寸法下方側に、また、環状ワークＷの下端部は容器１３の下端部よりも所定寸法上方側に位置するようになっている。そのため、図２に示すように、容器１３を段積みしたときでも、上下で隣り合う環状ワークＷ同士の接触は回避される。容器１３の第２壁部１３ｂにはフランジ部１３ｄが設けられており、後述する組立ロボット２１に装着される容器搬送作業用ハンド５３および解体ロボット３１に装着される容器搬送作業用ハンド５６（図４参照）は、フランジ部１３ｄを把持して容器１３を搬送する。

　図１に示すように、組立装置２０は、三次元動作可能なアーム部を有する組立ロボット２１と、組立ロボット２１の周囲に設置されたワーク支持台２２、治具固定台２３、治具支持台２４、ハンド支持台２５およびアセンブリ（容器）支持台２６と、ワーク移載用ロボット２８とを備える。この組立装置２０は、ワーク搬送装置２７によって図示外の前工程から搬送されてくる環状ワークＷを用いてアセンブリＡを組み立てる。

　ワーク支持台２２は、熱処理システム１の稼働時に、ワーク移載用ロボット２８によってワーク搬送装置２７から移載される環状ワークＷを一時的に支持（仮置き）する。

　治具固定台２３は、環状ワークＷを吊り下げ支持するための治具１０を所定の姿勢で固定的に保持する。本実施形態の治具固定台２３は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、治具１０の一端が取り付けられる取り付け穴２３ａを有し、この取り付け穴２３ａに治具１０の一端が取り付けらると、治具１０が横姿勢（治具１０の長手方向を水平方向に沿わせた姿勢）で保持される。治具支持台２４は、所定個数の治具１０を支持しており、アセンブリＡ（サブアセンブリＡ’）の組立時には、治具支持台２４に支持された治具１０、あるいは治具搬送装置９によって解体装置３０から搬送されてくる治具１０の何れかが治具固定台２３に取り付けられる。

　図３Ｂに示すように、治具固定台２３には、この固定台２３に治具１０が横姿勢で固定的に保持されたとき、治具１０に設けられたワーク支持部１２の位置情報を取得（検出）するための組立用検出装置４０が設置されている。組立用検出装置４０は、治具固定台２３に保持される治具１０の側方に配置され、治具１０の側面画像を撮像可能な撮像装置４１と、治具１０を挟んで撮像装置４１のレンズ面４１ａと対向配置された面発光パネル（平面照明）４２と、撮像装置４１に電気的に接続された制御装置４３とを具備する。制御装置４３は、組立ロボット２１（図１参照）の動作を制御するために各種情報から指令情報を演算し、動作指令を組立ロボット２１に対して出力するものである。すなわち、制御装置４３は、撮像装置４１が撮像した治具１０の側面画像のデータを取り込み、このデータに基づいて各ワーク支持部１２の位置情報（鉛直方向および水平方向の位置情報）を検出すると共に、この位置情報およびワークサイズ等に基づき動作指令を組立ロボット２１に対して出力する。

　面発光パネル４２は、発光しない平板状の部材に置き換えても構わないが、撮像装置４１が撮像した治具１０のシルエットを際立たせ、各ワーク支持部１２の正確な位置情報を取得可能とする上では面発光パネル４２を使用するのが好ましい。

　ハンド支持台２５は、図４に概念的に示すように、組立ロボット２１のアーム部先端に装着される各種ハンド、ここでは、ワーク取付作業用ハンド５１、治具搬送作業用ハンド５２および容器搬送作業用ハンド５３を支持する。ワーク取付作業用ハンド５１は、ワーク支持台２２に支持された環状ワークＷを一個取得し、取得した環状ワークＷを治具固定台２３（図１参照）に横姿勢で保持された治具１０のワーク支持部１２に対して吊り下げる作業（ワーク取付作業）を実行するためのハンドであり、ここでは環状ワークＷの側面（端面）を吸着可能な吸着パッド５１ａを備えたものが使用される。治具搬送作業用ハンド５２は、組立装置２０内（図１参照）で治具１０（環状ワークＷを吊り下げ支持しているか否かは問わない）を搬送する治具搬送作業を実行するためのハンドであり、ここでは治具１０の端部を把持可能な一対のチャック爪５２ａを備えたものが使用される。容器搬送作業用ハンド５３は、組立装置２０内で容器１３（治具１０を支持しているか否かは問わない）を搬送する容器搬送作業を実行するためのハンドであり、ここでは容器１３のフランジ部１３ｄを把持可能な一対のチャック爪５３ａを備えたものが使用される。

　図４に示すように、組立ロボット２１のアーム部先端には、各種ハンドの装着および交換作業を自動で実行するためのハンドチェンジャーの雄部５０ａが取り付けられており、各ハンド５１～５３は、ハンドチェンジャーの雄部５０ａと結合する雌部５０ｂを備えている。これにより、熱処理システム１の稼働時（組立ロボット２１の作動時）には、図３Ｂに示す制御装置４３から出力される動作指令に基づき、組立ロボット２１によって実行される各種作業に応じた一のハンドが組立ロボット２１のアーム部先端に自動で装着され、また、組立ロボット２１によって実行される作業が切り換わる時には、アーム部先端に装着された上記一のハンドが他のハンドに自動的に交換される。

　本実施形態のアセンブリ支持台２６は、図１に示すように、第１支持台２６Ａと、熱処理炉２の入口に隣接配置された第２支持台２６Ｂとを有する。詳細な図示は省略しているが、第２支持台２６Ｂは、その上面で支持するアセンブリＡに対して熱処理炉２内に向かう方向の搬送力を付与可能に構成されており、アセンブリＡの完成後には、所定のタイミングでアセンブリＡを熱処理炉２内に自動投入する。

　図１に示すように、解体装置３０は、熱処理炉２外に搬出されたアセンブリＡを解体するためのものであり、三次元動作可能なアーム部を有する解体ロボット３１と、解体ロボット３１の周囲に設置されたワーク支持台３２、治具固定台３３、治具支持台３４、ハンド支持台３５およびアセンブリ支持台３６と、ワーク移載用ロボット３８とを備える。

　アセンブリ支持台３６は、熱処理炉２の出口に隣接配置され、熱処理炉２外に搬出されたアセンブリＡを受け取る第１支持台３６Ａと、第１支持台３６Ａに隣接配置された第２支持台３６Ｂとを有する。

　ワーク支持台３２は、治具１０から取り外された環状ワークＷ’を一時的に支持（仮置き）する。このワーク支持台３２に支持された環状ワークＷ’は、ワーク移載用ロボット３８によってワーク搬送装置３７に移載された後、ワーク搬送装置３７によって図示外の後工程に搬送される。

　治具固定台３３は、アセンブリＡ（サブアセンブリＡ’）の解体作業を実行するに際し、環状ワークＷ’を吊り下げ支持した治具１０（サブアセンブリＡ’を構成する治具１０）を所定の姿勢で固定的に保持する。本実施形態では、図５Ａに示すように、組立装置２０に設けられた治具固定台２３（図３Ａ参照）と同様の構造を有する治具固定台３３が使用され、治具１０を横姿勢で保持する。治具支持台３４は、全ての環状ワークＷ’が取り外されることによって空になった治具１０を支持する。

　図５Ｂに示すように、治具固定台３３には、この固定台３３に環状ワークＷ’を吊り下げ支持した治具１０が横姿勢で固定的に保持されたとき、治具１０が吊り下げ支持した各環状ワークＷ’の位置情報（例えば、各環状ワークＷ’の上端部の位置情報）を取得するための解体用検出装置４４が設置されている。解体用検出装置４４は、組立装置２０に設けられた組立用検出装置４０（図３Ｂ参照）と同様に、治具固定台３３に保持される治具１０の側方に配置され、治具１０および環状ワークＷ’の側面画像を撮像可能な撮像装置４５と、治具１０（サブアセンブリＡ’）を挟んで撮像装置４５のレンズ面４５ａと対向配置された面発光パネル（平面照明）４６と、撮像装置４５に電気的に接続された制御装置４７とを具備する。制御装置４７は、解体ロボット３１（図１参照）の動作を制御するために各種情報から指令情報を演算し、動作指令を出力するものである。すなわち、制御装置４７は、撮像装置４５が撮像した治具１０および環状ワークＷ’の側面画像のデータを取り込み、このデータに基づいて各環状ワークＷ’の位置情報（鉛直方向および水平方向の位置情報）を検出すると共に、この位置情報およびワークサイズ等に基づき動作指令を解体ロボット３１に対して出力する。

　図４に併せて示すように、ハンド支持台３５は、解体ロボット３１のアーム部先端に装着される各種ハンド、ここでは、ワーク取外し作業用ハンド５４、治具搬送作業用ハンド５５および容器搬送作業用ハンド５６を支持する。ワーク取外し作業用ハンド５４は、治具固定台３３に固定的に保持された治具１０から環状ワークＷ’を一個取得し、取得した環状ワークＷ’をワーク支持台３２に移載するワーク取外し作業を実行するために用いられるハンドであり、前述したワーク取付作業用ハンド５１と同様のものが使用される。治具搬送作業用ハンド５５は、解体装置３０内（図１参照）で治具１０を搬送する作業を実行するために用いられるハンドであり、前述した治具搬送作業用ハンド５２と同様のものが使用される。容器搬送作業用ハンド５６は、解体装置３０内で容器１３を搬送する作業を実行するために用いられるハンドであり、前述した容器搬送作業用ハンド５３と同様のものが使用される。また、解体ロボット３１のアーム部先端には、各ハンド５４～５６の装着および交換作業を自動で実行するためのハンドチェンジャーの雄部５０ａが取り付けられており、各ハンド５４～５６は、ハンドチェンジャーの雄部５０ａに結合される雌部５０ｂを備えている。

　以上の構成を有する熱処理システム１の連続稼働時には、アセンブリＡの組立作業、アセンブリＡを構成する複数の環状ワークＷに対する浸炭熱処理、およびアセンブリＡの解体作業が同時的に実行される。

　以下、以上で説明した組立装置２０の動作態様、すなわちアセンブリＡの組立に際して組立ロボット２１およびワーク移載ロボット２８がそれぞれ実行する作業について説明する。図６を参照して組立ロボット２１が順に実行する作業を簡単に説明すると、組立ロボット２１は、治具搬送作業としての治具固定作業Ｓ１１と、ワーク取付作業Ｓ１２と、治具搬送作業としての治具移載作業Ｓ１３と、容器搬送作業としての容器移載作業Ｓ１４とを自動で実行する。一方、移載ロボット２８はワーク移載作業を自動で実行する。以下、各作業の詳細を説明する。

　［ワーク移載作業］
　熱処理設備１が稼働され、図示外の前工程から搬送コンベア２７によって環状ワークＷが搬送されてくると、ワーク移載用ロボット２８は環状ワークＷを搬送コンベア２７からワーク支持台２２に移載する。このワーク移載作業は、前工程から環状ワークＷが搬送されてくる間、継続して実行される。

　［治具固定作業Ｓ１１］
　ワーク支持台２２に環状ワークＷが移載されてくると組立ロボット２１が作動し、そのアーム部先端にハンド支持台２５に支持された治具搬送作業用ハンド５２が装着される。治具搬送作業用ハンド５２を装着した組立ロボット２１は、治具支持台２４に予め支持された治具１０を一個取得し、取得した治具１０を治具固定台２３の取り付け孔２３ａに取り付ける治具固定作業Ｓ１１を実行する。なお、熱処理設備１が連続稼働され、解体装置３０に設けた解体ロボット３１によって環状ワークＷ’が取り外された空の治具１０が治具搬送装置９によって組立装置２０に返送されている間、組立ロボット２１に装着された治具搬送作業用ハンド５２は、治具搬送装置９によって返送されてくる治具１０を取得する。

　［ワーク取付作業Ｓ１２］
　治具固定作業Ｓ１１の完了後、組立ロボット２１のアーム部先端に装着された治具搬送作業用ハンド５２がハンド支持台２５に支持されたワーク取付作業用ハンド５１に自動で交換される。ハンド交換後、組立ロボット２１は、ワーク支持台２２に支持された環状ワークＷを一個取得（吸着）し、取得した環状ワークＷを治具固定台２３に横姿勢で保持された治具１０のワーク支持部１２に対して吊り下げるワーク取付作業Ｓ１２を実行する。このワーク取付作業Ｓ１２は、所定回数（通常は、ワーク支持部１２の個数に応じた回数）繰り返し実行される。これにより、治具１０に所定個数の環状ワークＷが吊り下げ支持されたサブアセンブリＡ’が完成する。

　図３Ｂを参照して説明したように、組立装置２０には組立用検出装置４０が設けられており、組立ロボット２１がワーク取付作業Ｓ１２を実行するときには、組立用検出装置４０によって取得されたワーク支持部１２の位置情報に基づく動作指令が制御装置４３から組立ロボット２１に入力される。組立ロボット２１は、入力された動作指令に基づき、そのアーム部先端に装着されたワーク取付作業用ハンド５１の位置（特に鉛直方向位置）を補正しながらワーク取付作業Ｓ１２を実行する。すなわち、組立ロボット２１によるワーク取付作業Ｓ１２の実行時には、組立用検出装置４０で取得されたワーク支持部１２の位置情報に基づいて、組立ロボット２１に装着されたワーク取付用ハンド５１の位置制御が行われる。

　そのため、反り等の変形が生じた治具１０が使用されている場合でも、その変形（変形量）に応じて組立ロボット２１に装着されたワーク取付作業用ハンド５１（およびこれに保持される環状ワークＷ）の位置制御を行うことができるので、ワーク取付作業Ｓ１２の実行時に作業ミスが生じるのを効果的に防止することができる。これにより、サブアセンブリＡ’の組立作業を自動化しても特段の問題は生じず、アセンブリＡの組立作業に介在する人手作業を適切に減じることができる。

　なお、ワーク支持部１２の位置情報は、ワーク取付作業Ｓ１２の実行前に１回だけ取得（検出）するようにしても良いし、ワーク取付作業Ｓ１２が実行される毎に取得するようにしても良い。治具１０の変形量は、環状ワークＷの支持個数によって変化する可能性があることから、ワーク取付作業Ｓ１２が実行される毎にワーク支持部１２の位置情報を取得するようにすれば、ワーク取付作業Ｓ１２の作業ミスの発生確率を低減する上で有利となる。

　［治具移載作業Ｓ１３］
　ワーク取付作業Ｓ１２の完了後、組立ロボット２１のアーム部先端に装着されたワーク取付作業用ハンド５１が、ハンド支持台２５に支持された治具搬送作業用ハンド５２に自動で交換される。ハンド交換後、組立ロボット２１は、所定個数の環状ワークＷを吊り下げ支持してなる治具１０（サブアセンブリＡ’）を治具固定台２３から取り外し、取り外したサブアセンブリＡ’をアセンブリ支持台２６の第１支持台２６Ａに載置された容器１３に取り付ける治具移載作業Ｓ１３を実行する。本実施形態の容器１３は、図２に示すように、治具１０（サブアセンブリＡ’）を二列支持可能であることから、組立ロボット２１は、以上で説明した治具固定作業Ｓ１１～治具移載作業Ｓ１３を計２サイクル実行する。

　［容器移載作業Ｓ１４］
　治具移載作業Ｓ１３の完了後（本実施形態では治具固定作業Ｓ１１～治具移載作業Ｓ１３が２サイクル実行された後）、組立ロボット２１のアーム部先端に装着された治具搬送作業用ハンド５２が、ハンド支持台２５に支持された容器搬送作業用ハンド５３に自動で交換される。ハンド交換後、組立ロボット２１は、アセンブリ支持台２６の第１支持台２６Ａに載置された容器１３を取得し、取得した容器１３を第２支持台２６Ｂに移載する容器移載作業Ｓ１４を実行する。容器１３の移載後、組立ロボット２１は、空の容器１３を取得し、取得した容器１３をアセンブリ支持台２６の第１支持台２６Ａに載置する。なお、組立ロボット２１は、図示外の容器置き場、あるいは容器搬送装置８によって解体装置３０から組立装置２０に向けて返送されてくる空の容器１３を取得する。

　サブアセンブリＡ’を支持した容器１３を三段積みしてなるアセンブリＡが熱処理炉２に投入される本実施形態では、組立ロボット２１は、以上で説明した治具固定作業Ｓ１１～容器移載作業Ｓ１４を計３サイクル実行する。３サイクル実行すると、アセンブリ支持台２６の第２支持台２６Ｂにおいて、サブアセンブリＡ’を支持した容器１３が三段積みされることになる。これにより、図２に示すアセンブリＡが完成する。完成したアセンブリＡは熱処理炉２内に投入され、アセンブリＡに含まれる複数の環状ワークＷのそれぞれに対して浸炭熱処理としての浸炭焼入れ焼戻しが施される。

　以上で説明したように、本実施形態の熱処理システム１では、熱処理炉２に投入されるアセンブリＡの組立時に実行される全ての作業が、組立ロボット２１によって自動で実行される。そのため、アセンブリＡの組立に際して人手作業が実質的に不要となるので、複数の環状ワークＷに対して同時に浸炭熱処理を施す浸炭熱処理工程の生産性を格段に高めることが（浸炭熱処理工程を効率良くかつ低コストに実施することが）可能となる。

　次に、前述した解体装置３０の動作態様、すなわちアセンブリＡの解体に際して解体ロボット３１およびワーク移載ロボット３８がそれぞれ自動で実行する作業について説明する。図７を参照して解体ロボット３１が実行する作業を簡単に説明すると、解体ロボット３１は、容器搬送作業としての第１の容器移載作業Ｓ２１と、治具搬送作業としてのサブアセンブリ取外し作業Ｓ２２と、ワーク取外し作業Ｓ２３と、治具搬送作業としての治具取外し作業Ｓ２４と、容器搬送作業としての第２の容器移載作業Ｓ２５とを順に実行する。一方、ワーク移載ロボット３８は、解体ロボット３１がワーク取外し作業Ｓ２３を実行することによってワーク支持台３２に支持された環状ワークＷ’をワーク搬送装置３７に移載する。以下、各作業の詳細を説明する。

　［第１の容器移載作業Ｓ２１］
　熱処理炉２外にアセンブリＡが搬出され、当該アセンブリＡがアセンブリ支持台３６の第１支持台３６Ａに載置されると、解体ロボット３１が作動し、そのアーム部先端にハンド支持台３５に支持された容器搬送作業用ハンド５６が装着される。容器搬送作業用ハンド５６を装着した解体ロボット３１は、アセンブリ支持台３６の第１支持台３６Ａに載置されたアセンブリＡのうち、最上段の容器１３を取得し、取得した容器１３をアセンブリ支持台３６の第２支持台３６Ｂに移載する第１の容器移載作業Ｓ２１を実行する。

　［サブアセンブリ取外し作業Ｓ２２］
　第１の容器移載作業Ｓ２１の完了後、解体ロボット３１のアーム部先端に装着された容器搬送作業用ハンド５６がハンド支持台３５に支持された治具搬送作業用ハンド５５に自動で交換される。ハンド交換後、解体ロボット３１は、第２支持台３６Ｂに載置された容器１３が支持しているサブアセンブリＡ’を取得して取り外し、取り外したサブアセンブリＡ’の治具１０を治具固定台３３の取り付け穴３３ａに取り付けるサブアセンブリ取外し作業Ｓ２２を実行する。

　［ワーク取外し作業Ｓ２３］
　サブアセンブリ取外し作業Ｓ２２の完了後、解体ロボット３１のアーム部先端に装着された治具搬送作業用ハンド５５がハンド支持台３５に支持されたワーク取外し用ハンド５４に自動で交換される。ハンド交換後、解体ロボット３１は、治具固定台３３に横姿勢で保持されたサブアセンブリＡ’（治具１０）から環状ワークＷ’を一個取得（吸着）して取り外し、取り外した環状ワークＷ’をワーク支持台３２に移載するワーク取外し作業Ｓ２３を実行する。このワーク取外し作業Ｓ２３は、治具１０に吊り下げ支持された環状ワークＷ’の個数に応じた回数繰り返し実行される。

　図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明したように、解体装置３０には解体用検出装置４４が設けられており、解体ロボット３１がワーク取外し作業Ｓ２３を実行するときには、治具１０に支持された環状ワークＷ’の位置情報（特に鉛直方向の位置情報）が解体用検出装置４４によって取得（検出）され、取得された環状ワークＷ’の位置情報に基づく動作指令が制御装置４７から解体ロボット３１に入力される。解体ロボット３１は、入力された動作指令に基づき、そのアーム部先端に装着されたワーク取外し作業用ハンド５４の位置を補正しながらワーク取外し作業Ｓ２３を実行する。すなわち、解体ロボット３１によるワーク取外し作業Ｓ２３の実行時には、解体用検出装置４４で取得された環状ワークＷ’の位置情報に基づいて、解体ロボット３１に装着されたワーク取外し用ハンド５４の位置制御が行われる。

　そのため、熱処理炉２から非出された治具１０に反り等の変形が生じていても、その変形量に応じて解体ロボット３１に装着されたワーク取外し作業用ハンド５４（およびこれに保持される環状ワークＷ’）の位置制御が行われるので、ワーク取外し作業Ｓ２３の実行時における作業ミスの発生を効果的に防止することができる。これにより、アセンブリＡ（サブアセンブリＡ’）の解体作業を自動化しても特段の問題は生じず、アセンブリＡの解体作業に介在する人手作業を適切に減じることができる。

　環状ワークＷ’の位置情報は、ワーク取外し作業Ｓ２３の実行前に１回だけ取得するようにしても良いし、ワーク取外し作業Ｓ２３が実行される毎に取得するようにしても良い。治具１０の変形量は、環状ワークＷ’の支持個数によって変化する可能性があることから、ワーク取外し作業Ｓ２３が実行される毎に環状ワークＷ’の位置情報を取得するようにすれば、解体ロボット２１によるワーク取外し作業Ｓ２３の実行時における作業ミスの発生確率を低減する上で有利となる。

　［治具取外し作業Ｓ２４］
　ワーク取外し作業Ｓ２３の完了後、解体ロボット３１のアーム部先端に装着されたワーク取外し作業用ハンド５４が、ハンド支持台３５に支持された治具搬送作業用ハンド５５に自動で交換される。ハンド交換後、解体ロボット３１は、全ての環状ワークＷ’が取り外された治具１０を治具固定台３３から取り外し、取り外した治具１０を治具支持台３４あるいは治具搬送装置９に移載する治具取外し作業Ｓ２４を実行する。熱処理システム１の連続稼働中、取り外された治具１０は治具搬送装置９に移載された後、治具搬送装置９によって組立装置２０に返送される。本実施形態の容器１３は、図２に示すように、治具１０（サブアセンブリＡ’）を二列支持していることから、解体ロボット３１は、以上で説明したサブアセンブリ取外し作業Ｓ２２～治具取外し作業Ｓ２４を計２サイクル実行する。

　［第２の容器移載作業Ｓ２５］
　サブアセンブリ取外し作業Ｓ２２～治具取外し作業Ｓ２４を２サイクル実行した後、解体ロボット３１のアーム部先端に装着された治具搬送作業用ハンド５５が、ハンド支持台３５に支持された容器搬送作業用ハンド５６に自動で交換される。ハンド交換後、解体ロボット３１は、アセンブリ支持台３６の第２支持台３６Ｂに載置された容器１３（サブアセンブリＡ’が取り外されることによって空になった容器１３）を取得し、取得した空の容器１３を容器搬送装置８に移載する第２の容器移載作業Ｓ２５を実行する。容器搬送装置８に移載された容器１３は、組立装置２０に返送され、再度アセンブリＡの組立に供される。

　アセンブリＡが三段積みされたアセンブリＡで構成される本実施形態では、解体ロボット３１は、以上で説明した第１の容器移載作業Ｓ２１～第２の容器移載作業Ｓ２５を計３サイクル実行する。これにより、熱処理炉２外に搬出されたアセンブリＡの解体作業が完了する。

　以上で説明したように、本実施形態の熱処理システム１では、熱処理炉２外に搬出されたアセンブリＡの解体時に実行される全ての作業が、解体ロボット３１によって自動で実行される。そのため、アセンブリＡの解体作業を実行する際の人手作業が実質的に不要となるので、浸炭熱処理工程の生産性を一層高めることができる。

　また、本実施形態の熱処理システム１は、治具１０および容器１３のそれぞれを解体装置３０から組立装置２０に向けて搬送（返送）する治具搬送装置９および容器搬送装置８を備えているので、少なくとも熱処理システム１が連続稼働され、熱処理システム１による熱処理工程が連続して実行されている間（アセンブリＡの組立作業、アセンブリＡを構成する複数の環状ワークＷに対する熱処理およびアセンブリＡの解体作業が同時的に実行されている間）は、治具１０および容器１３を繰り返し使用することができる。これにより、少なくとも熱処理システム１が連続稼働されている間は、治具１０および／または容器１３を人手作業で準備・補充等する必要がなくなるため、浸炭熱処理工程の完全自動化を実現することができる。

　以上のことから、本実施形態に係る熱処理システム１は、複数の環状ワークＷに対して同時に施すべき浸炭熱処理を極めて効率良くかつ低コストに実施することができる、という特徴を有する。

　以上、本発明の一実施形態に係る熱処理システム１について説明したが、熱処理システム１には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。

　例えば、以上で説明した実施形態では、組立ロボット２１によるワーク取付作業Ｓ１２の実行時に、撮像装置４１が撮像した治具１０の画像（画像データ）に基づいて治具１０に設けられたワーク支持部１２の位置情報を取得するようにしたが、ワーク支持部１２の位置情報は、レーザ変位センサ等の変位センサを用いて取得することも可能である。すなわち、組立装置２０に設けた組立用検出装置４０は、撮像装置４１に替えて変位センサを備えたもので構成することも可能である。解体装置３０に設けた解体用検出装置４４についても同様である。

　また、以上で説明した実施形態では、横姿勢で固定的に保持された治具１０のワーク支持部１２に対して環状ワークＷを吊り下げていくワーク取付作業Ｓ１２を実行すると共に、横姿勢で固定的に保持された治具１０から環状ワークＷ’を取り外すワーク取外し作業Ｓ２３を実行するようにしたが、治具１０で支持された環状ワークＷ（Ｗ’）が脱落等せず、検出装置４０，４４によって上記作業Ｓ１２，Ｓ２３を実行する際の位置情報取得に支障がなければ、治具１０は、その長手方向が水平方向に対して多少傾いた傾斜姿勢で保持するようにしても構わない。

　また、以上では、環状ワークＷの一例としてスラスト軸受の軌道輪を挙げたが、本発明に係る熱処理システム１は、ロット数が大きいその他の環状ワークＷ、例えば転がり軸受の軌道輪に浸炭熱処理を施す場合にも好ましく用いることができる。

　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得る。すなわち、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１　　　　熱処理システム
２　　　　熱処理炉
４　　　　浸炭室
５　　　　冷却室
８　　　　容器搬送装置
９　　　　治具搬送装置
１０　　　治具
１２　　　ワーク支持部
１３　　　容器
２０　　　組立装置
２１　　　組立ロボット
３０　　　解体装置
３１　　　解体ロボット
４０　　　組立用検出装置
４１　　　撮像装置
４４　　　解体用検出装置
４５　　　撮像装置
５１　　　ワーク取付作業用ハンド
５２　　　治具搬送作業用ハンド
５３　　　容器搬送作業用ハンド
５４　　　ワーク取外し作業用ハンド
５５　　　治具搬送作業用ハンド
５６　　　容器搬送作業用ハンド
Ａ　　　　アセンブリ
Ａ’　　　サブアセンブリ
Ｓ１１　　治具固定作業（治具搬送作業）
Ｓ１２　　ワーク取付作業
Ｓ１３　　治具移載作業（治具搬送作業）
Ｓ１４　　容器移載作業（容器搬送作業）
Ｓ２１　　第１の容器移載作業（容器搬送作業）
Ｓ２２　　サブアセンブリ取外し作業（治具搬送作業）
Ｓ２３　　ワーク取外し作業
Ｓ２４　　治具取外し作業（治具搬送作業）
Ｓ２５　　第２の容器移載作業（容器搬送作業）

Claims

　少なくとも浸炭室および冷却室を有する熱処理炉と、該熱処理炉内に投入されるアセンブリを組み立てる組立装置とを備え、前記アセンブリが、環状ワークを相互に非接触の状態で複数個吊り下げ支持した軸状の治具と、該治具の両端を支持した容器とを含む熱処理システムであって、
　前記組立装置は、所定姿勢で保持された前記治具に対して環状ワークを一個ずつ吊り下げていくワーク取付作業を繰り返し実行可能な組立ロボットと、所定姿勢で保持された前記治具が有するワーク支持部の位置情報を取得する組立用検出装置とを備え、
　前記ワーク取付作業の実行時、前記組立用検出装置が取得した前記位置情報に基づいて、前記組立ロボットに装着されたワーク取付作業用ハンドの位置制御が行われることを特徴とする熱処理システム。
　前記組立用検出装置は、撮像画像に基づいて前記位置情報を取得する請求項１に記載の熱処理システム。
　前記組立ロボットは、前記組立装置内で前記治具を搬送する治具搬送作業および前記容器を搬送する容器搬送作業が実行可能であると共に、前記ワーク取付作業用ハンド、前記組立装置内での治具搬送作業用ハンドおよび容器搬送作業用ハンドの群から選択される一のハンドから他のハンドへの自動交換が実行可能である請求項１又は２に記載の熱処理システム。
　前記熱処理炉外に搬出された前記アセンブリを解体する解体装置をさらに備え、
　前記解体装置は、所定姿勢で保持された前記治具から環状ワークを一個ずつ取り外すワーク取外し作業を繰り返し実行可能な解体ロボットと、取外し対象の環状ワークの位置情報を取得する解体用検出装置とを備え、
　前記ワーク取外し作業の実行時、前記解体用検出装置が取得した前記位置情報に基づいて、前記解体ロボットに装着されたワーク取外し作業用ハンドの位置制御が行われる請求項１～３の何れか一項に記載の熱処理システム。
　前記解体用検出装置は、撮像画像に基づいて取外し対象の環状ワークの位置情報を取得する請求項４に記載の熱処理システム。
　前記解体ロボットは、前記解体装置内で前記治具を搬送する治具搬送作業および前記容器を搬送する容器搬送作業が実行可能であると共に、前記ワーク取外し作業用ハンド、前記解体装置内での治具搬送作業用ハンドおよび容器搬送作業用ハンドの群から選択される一のハンドから他のハンドへの自動交換が実行可能である請求項４又は５に記載の熱処理システム。
　前記治具および前記容器のそれぞれを、前記解体装置から前記組立装置に向けて搬送可能な治具搬送装置および容器搬送装置をさらに備える請求項４～６の何れか一項に記載の熱処理システム。
　環状ワークがスラスト軸受の軌道輪又は転がり軸受の軌道輪である請求項１～７の何れか一項に記載の熱処理システム。
　環状ワークを相互に非接触の状態で複数個吊り下げ支持した軸状の治具と、該治具の両端を支持した容器とを含むアセンブリを組み立てた後、該アセンブリを、少なくとも浸炭室および冷却室を有する熱処理炉に投入することにより、複数の環状ワークのそれぞれに浸炭熱処理を施す熱処理方法であって、
　前記アセンブリの組み立てを、所定姿勢で保持された前記治具に対して環状ワークを一個ずつ吊り下げていくワーク取付作業を繰り返し実行可能な組立ロボットを用いて実行し、前記ワーク取付作業の実行時、所定姿勢で保持された前記治具が有するワーク支持部の位置情報に基づいて、前記組立ロボットに装着したワーク取付作業用ハンドの位置制御を行うことを特徴とする熱処理方法。