(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの熱処理を行う連続式熱処理炉に用いられるプッシャーユニットであって、
縦断面形状が円形のプッシャーロッドとを備え、
前記プッシャーロッドの回転軸に対して平面視において垂直な回転軸を有する支持ローラーと、
前記プッシャーロッドの回転軸に対して平行な回転軸を有するサイドローラーとが設けられ、
前記サイドローラーは、前記プッシャ―ロッドが回転時において、接触可能に設けられている、連続式熱処理炉用プッシャーユニット。
【請求項２】
前記サイドローラーが複数設けられ、
平面視において、各サイドローラーの回転軸の間に前記プッシャーロッドの回転軸が存在するような位置関係で各サイドローラーが配置されている、請求項１に記載の連続式熱処理炉用プッシャーユニット。
【請求項３】
各サイドローラーが平面視において対向するように配置されている、請求項２に記載の連続式熱処理炉用プッシャーユニット。
【請求項４】
対向する一対のサイドローラーが複数組設けられ、
前記プッシャーロッドの後端側に設けられた前記対向する一対のサイドローラーの間隔が、前記プッシャーロッドの先端側に設けられた前記対向する一対のサイドローラーの間隔よりも狭い、請求項３に記載の連続式熱処理炉用プッシャーユニット。
【請求項５】
前記プッシャーロッドの搬送方向の伸縮動作および周方向の回転動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記プッシャーロッドの回転時において、前記プッシャーロッドを第１の回転方向に第１の角度回転させる第１の回転制御を行った後に、前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に前記第１の角度よりも小さい第２の角度回転させる第２の回転制御を行い、
前記第１の回転制御と前記第２の回転制御を繰り返し実施して前記プッシャーロッドを目標角度まで回転させるように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の連続式熱処理炉用プッシャーユニット。
【請求項６】
前記サイドローラーの後端部にテーパ―加工が施されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の連続式熱処理炉用プッシャーユニット。
【請求項７】
前記支持ローラーの表面に硬質コーティングが施されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の連続式熱処理炉用プッシャーユニット。
【請求項８】
前記サイドローラーの表面に硬質コーティングが施されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の連続式熱処理炉用プッシャーユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載された連続式熱処理炉用プッシャーユニットを備えた、ワークの熱処理を行う連続式熱処理炉。
【請求項１０】
ワークの搬送方向が変化する折り返し部を有し、
ワークを搬送方向に引いて搬送する第１の前記プッシャーユニットと
ワークを搬送方向に押して搬送する第２の前記プッシャーユニットとを備えている、請求項９に記載の連続式熱処理炉。
【請求項１１】
ワークの熱処理を行う連続式熱処理方法であって、
請求項１〜８のいずれか一項に記載された連続式熱処理炉用プッシャーユニットを用い、
前記プッシャーユニットが備えるプッシャーロッドを回転させる際に、
前記プッシャーロッドを第１の回転方向に第１の角度回転させる第１の回転動作を行った後に、前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に前記第１の角度よりも小さい第２の角度回転させる第２の回転動作を行い、
前記第１の回転動作と前記第２の回転動作を繰り返し実施して前記プッシャーロッドを目標角度まで回転させる、連続式熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸炭処理等を行う連続式熱処理炉用のプッシャーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの浸炭処理等を行う熱処理炉として、特許文献１のような連続式熱処理炉がある。特許文献１の連続式熱処理炉は、炉壁を貫通するように設けられた円筒状のプッシャーロッドを備えている。このプッシャーロッドの外周面には、プッシャーロッドの外方に向かって突出する爪（係合部）が設けられている。各爪は、プッシャーロッドの伸縮方向に沿って所定の間隔をおいて複数設けられている。また、プッシャーロッドは、周方向に回転可能に構成されている。
【０００３】
このようなプッシャーロッドを用いた連続式熱処理炉においては、ワークが載置されたトレイにプッシャーロッドの爪を当て、その状態でプッシャーロッドを前進あるいは後退させることでワークを移動させる。このため、炉の稼働時においては、プッシャーロッドの前進動作や後退動作、回転動作が繰り返し行われる。
【０００４】
プッシャーロッドは、熱変形により先端部が垂れ下がるおそれがある。これに対し、従来は、図１に示すようなプッシャーロッド５０を支持するロッド受け台５１が設けられていた。ロッド受け台５１は、プッシャーロッド５０の回転軸に垂直な回転軸を有する支持ローラー５２を備えている。これにより、プッシャーロッド５０の先端部を支持しつつ、プッシャーロッド５０の前進後退動作を阻害しないようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−６３１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ロッド受け台の支持ローラーはプッシャーロッドと点接触しているため、プッシャーロッドの前進後退時および回転時において、支持ローラーとプッシャーロッドの接触部分が摩耗する。また、図２に示すように、プッシャーロッド５０の回転時には、プッシャーロッド５０が支持ローラー５２の回転軸方向に沿ってずれることがある。このような横ずれが生じた状態でプッシャーロッド５０が前進あるいは後退すると、プッシャーロッド５０が支持ローラー５２の表面を擦るようにして初期位置に戻ろうとする。これにより、支持ローラー５２の表面が摩耗しやすくなる。また、プッシャーロッド５０の横ずれが大きくなると摩耗範囲（図２中斜線部）も拡大してしまう。このため、支持ローラー５２の交換頻度も高くなってしまう。
【０００７】
また、横ずれが生じた状態でプッシャーロッドの前進後退動作を行うと、トレイを搬送方向に沿って真っ直ぐ移動させられないことも懸念される。さらに、横ずれによって摩耗範囲が拡大すると、支持ローラーの表面に凹凸が形成され、支持ローラーに載せるプッシャーロッドの位置精度が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、連続式熱処理炉に用いられるプッシャーロッドの熱変形による先端部の垂れ下がり、および、横ずれを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、ワークの熱処理を行う連続式熱処理炉に用いられるプッシャーユニットであって、縦断面形状が円形のプッシャーロッドとを備え、前記プッシャーロッドの回転軸に対して平面視において垂直な回転軸を有する支持ローラーと、前記プッシャーロッドの回転軸に対して平行な回転軸を有するサイドローラーとが設けられ、前記サイドローラーは、前記プッシャ―ロッドが回転時において、接触可能に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係るプッシャーユニットは、サイドローラーが設けられていることにより、プッシャーロッドに横ずれが生じたとしても、プッシャーロッドがサイドローラーに接触することになる。このとき、サイドローラーはプッシャーロッドを押し返すような向きに回転する。これにより、プッシャーロッドが初期位置近傍に戻されることになり、プッシャーロッドの横ずれを抑制することができる。
【００１１】
別の観点による本発明は、ワークの熱処理を行う連続式熱処理炉であって、上記の連続式熱処理炉用プッシャーユニットを備えていることを特徴としている。
【００１２】
さらに別の観点による本発明は、ワークの熱処理を行う連続式熱処理方法であって、上記の連続式熱処理炉用プッシャーユニットを用い、前記プッシャーユニットが備えるプッシャーロッドを回転させる際に、前記プッシャーロッドを第１の回転方向に第１の角度回転させた後、前記第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に、前記第１の角度よりも小さい第２の角度回転させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、連続式熱処理炉に用いられるプッシャーロッドの横ずれを抑制することができる。これにより、支持ローラーの摩耗範囲を小さくすることができると共に、プッシャーロッドの位置精度の低下も防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のロッド受け台の概略構成を示す図である。
【図２】従来のロッド受け台を用いた場合のプッシャーロッドの回転時の状態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る連続式熱処理炉の概略構成を示す横断面図である。なお、プッシャーロッド及びロッド受け台の構成を見やすくするため、炉の一部の構成を破線で示している。
【図４】本発明の実施形態に係るプッシャーロッドの爪部を示す、プッシャーロッドの先端側から見た側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るロッド受け台の概略構成を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るロッド受け台の概略構成を示す正面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るロッド受け台の概略構成を示す、プッシャーロッドの先端側から見た側面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るロッド受け台を用いた場合のプッシャーロッドの回転時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るプッシャーユニットについて、図面を参照しながら説明する。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。
【００１６】
本実施形態に係るプッシャーユニット１は、図３に示すような連続式熱処理炉に用いられる。本実施形態の連続式熱処理炉は、ワークＷに浸炭焼入れ処理を施す連続式浸炭炉１０である。
【００１７】
本実施形態の連続式浸炭炉１０は、炉内においてワークＷの搬送方向Ｔが途中で１８０度変化する折り返し部Ｒを有する。搬送経路の途中には、複数の仕切扉１１が設けられており、各仕切扉１１で囲まれた領域がワークＷに所定の処理を施す処理室となる。本実施形態に係る連続式浸炭炉１０は、搬送方向Ｔに沿って順に、第１昇温室１２、第２昇温室１３、第１浸炭室１４、第２浸炭室１５、第３浸炭室１６、拡散室１７、降温室１８、焼入れ室１９を備えている。なお、第１昇温室１２には、トレイ（不図示）に載置されたワークＷが搬入される搬入口２０が設けられ、ワークＷは昇降リフト２１により炉の下方から搬入される。
【００１８】
ワークＷを搬送するプッシャーユニット１は、搬送方向Ｔに沿って延びるプッシャーロッド２と、搬送方向Ｔに沿ってプッシャーロッド２を伸縮および周方向に回転させる駆動機構３と、駆動機構３の動作を制御する制御装置３０を備えている。本実施形態では、プッシャーユニットが３つ設けられている。具体的には、第１昇温室１２から第２浸炭室１５までワークＷを引いて搬送する第１プッシャーユニット１ａ、第３浸炭室１６から焼入れ室１９までワークＷを押して搬送する第２プッシャーユニット１ｂ、第２浸炭室１５から第３浸炭室１６までワークＷを押して搬送する第３プッシャーユニット４０である。
【００１９】
なお、本実施形態においては、第１プッシャーユニット１ａと第２プッシャーユニット１ｂは実質的に同一の構成であるため、以下の説明においては第１プッシャーユニット１ａ（以下、「プッシャーユニット１」という）を例に挙げて、その構成を説明する。第３プッシャーユニット４０は周知の構成であるため説明は省略する。
【００２０】
図４に示すように、プッシャーロッド２は、縦断面形状（ロッドの伸縮方向に直交する鉛直断面形状）が円形となるように形成されている。このプッシャーロッド２の外周面には、プッシャーロッド２の外方に突出する複数の爪２ａが設けられている。プッシャーロッド２は、搬送されるワークＷの下方に設けられており、駆動機構３（図３）によって回転するように構成されている。プッシャーロッド２は、例えばＳＵＳ３１０Ｓ等で形成される。
【００２１】
また、図３に示すように、プッシャーユニット１は、プッシャーロッド２を支持する２つのロッド受け台４を備えており、各ロッド受け台４はプッシャーロッド２の下方に設けられている。図５〜図７に示すように、各ロッド受け台４の上面には、プッシャーロッド２の回転軸ＡＰに対して平面視において垂直な回転軸ＡＲを有する支持ローラー５が設けられている。支持ローラー５はプッシャーロッド２の下部に接するように配置され、プッシャーロッド２を下方から支持している。
【００２２】
また、図５〜図７に示すように、各ロッド受け台４の上面には、プッシャーロッド２の回転軸ＡＰに対して平行な回転軸ＡＳを有する２つのサイドローラー６が設けられている。各サイドローラー６は、プッシャーロッド２の下方、かつ、支持ローラー５の後方（プッシャーロッド２の後端側）に配置されている。また、図５に示すように、各サイドローラー６は、平面視において互いに対向するように配置されており、この一対のサイドローラー間にプッシャーロッド２が存在するような位置関係で配置されている。
【００２３】
本実施形態においては、各サイドローラー６と初期位置にあるプッシャーロッド２が接触しないような間隔で配置されている。なお、サイドローラー間の間隔は、プッシャーロッド２の径や材料、支持ローラー５の材料あるいはサイドローラー６の径や材料、及び、抑制すべきプッシャーロッド２の横ずれ量などに応じて適宜決定される。また、サイドローラー６は、プッシャーロッド２の回転開始から回転終了までの間にプッシャーロッド２とサイドローラー６が接触可能に設けられていれば良い。プッシャーロッド２が回転動作を終了するまでに１度でもサイドローラー６に接触すれば、後述のプッシャーロッド２の横ずれ抑制効果を得ることは可能である。
【００２４】
また、図３に示すように、本実施形態においては、プッシャーユニット１が備える２つのロッド受け台４のうち、プッシャーロッド２の先端側に位置する第１のロッド受け台４ａのサイドローラー６の間隔Ｄ１と、プッシャーロッド２の後端側に位置する第２のロッド受け台４ｂのサイドローラー６の間隔Ｄ２が異なっている。具体的には、間隔Ｄ２が間隔Ｄ１より狭くなっている。
【００２５】
図５，図６に示すように、サイドローラー６の両端部にはテーパ―加工が施されている。このため、サイドローラー６の両端部のロール外径は、サイドローラー６の中央部のロール外径よりも小さくなっている。これにより、プッシャーロッド２の前進時において、プッシャーロッド２がサイドローラー６の側面６ａに接触することを防いでいる。
【００２６】
また、支持ローラー５とサイドローラー６の表面には、硬質コーティングが施されている。本実施形態においては、支持ローラー５とサイドローラー６の表面にステライトNo.6が溶射されている。これにより、支持ローラー５とサイドローラー６の表面の摩擦係数を低下させることができると共に、耐摩耗性の向上を図ることができる。その結果、支持ローラー５及びサイドローラー６の交換頻度を少なくすることができる。なお、支持ローラー５およびサイドローラー６は、例えばＳＵＳ３１０Ｓ等で形成される。
【００２７】
本実施形態に係るプッシャーユニット１は以上のように構成される。このように構成されたプッシャーユニット１でワークＷを搬送する際には、まず、爪２ａを水平に寝かせた状態でプッシャーロッド２を前進させる。その後、プッシャーロッド２を９０度回転させ、プッシャーロッド２を後退させる。これにより、爪２ａとワークＷが載置されたトレイ（不図示）が接触し、ワークＷを搬送方向Ｔに沿って搬送することができる。そして、ワークＷを１室分移動させた後、再度爪２ａを寝かせた状態にしてプッシャーロッド２を前進させる。このような動作を繰り返すことにより、後続のワークＷを次々に搬送していく。
【００２８】
この搬送動作の過程においてプッシャーロッド２が回転する際には、図８の破線で示すように、プッシャーロッド２が支持ローラー５の回転軸方向に沿って転がるように移動する。そうすると、プッシャーロッド２を挟み込むように配置されたサイドローラー６にプッシャーロッド２が接触する。このとき、サイドローラー６がプッシャーロッド２の弾性力によって、プッシャーロッド２を初期位置に戻すような向きに回転する。これにより、プッシャーロッド２が初期位置近傍に戻されることになり、プッシャーロッド２の横ずれを抑制することができる。
【００２９】
即ち、本実施形態に係るプッシャーユニット１によれば、サイドローラー６が設けられていることにより、プッシャーロッド２の横ずれを抑制することができる。このため、プッシャーロッド２が常に初期位置近傍に存在することになり、支持ローラー５の表面を擦るようなプッシャーロッド２の移動が少なくなる。これにより、支持ローラー５の摩耗範囲を縮小することができると共に摩耗量も少なくなる。その結果、支持ローラー５の交換頻度が少なくすることができる。また、プッシャーロッド２の位置精度も向上させることができる。
【００３０】
なお、プッシャーロッド２の回転時におけるプッシャーロッド２の弾性力は、プッシャーロッド２の先端に近いほど小さく、プッシャーロッド２の回転時においてはプッシャーロッド２が弓なり状に曲がりやすい。このため、回転したプッシャーロッド２が、プッシャーロッド２の先端に近い位置に配置されたサイドローラーに接触しても、プッシャーロッド２の弾性力が小さいために、そのサイドローラーが回転しにくくなる。これにより、プッシャーロッド２が初期位置近傍に戻らず、そのサイドローラーを乗り越えてしまうことが懸念される。この場合には、サイドローラーの間隔を広げることが考えられるが、そうすると、プッシャーロッド２の横ずれ量を抑制する効果が小さくなるおそれがある。
【００３１】
したがって、サイドローラーは、プッシャーロッド２の後端寄り（例えば、炉の全長の１／２の位置よりも後端側）に配置することが好ましい。これにより、プッシャーロッド２の回転時に、弾性力の大きいプッシャーロッド２の後端付近がサイドローラーに接触するため、サイドローラーが回転しやすく、より確実にプッシャーロッド２を初期位置近傍に戻すことができる。
【００３２】
また、本実施形態のように、第２のロッド受け台４ｂのサイドローラー間隔Ｄ２を第１のロッド受け台４ａのサイドローラー間隔Ｄ１よりも狭くすれば、弓なり状に曲がるプッシャーロッド２の形状に合わせてサイドローラー６を接触させることができる。これにより、第１のロッド受け台４ａおよび第２のロッド受け台４ｂに配置された各サイドローラー６が回転しやすくなり、プッシャーロッド２の横ずれを抑制する効果を高めることができる。
【００３３】
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。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、サイドローラー６を第２昇温室１３と降温室１８に２つずつ設けることとしたが、サイドローラー６の数や配置はこれに限定されず、炉の構造やプッシャーロッド２の長さ等に応じて適宜決定される。例えば、サイドローラー６は、対向するように配置されていなくても良い。平面視において、各サイドローラー６の回転軸ＡＳの間にプッシャーロッド２の回転軸ＡＰが存在するような位置関係で配置されていれば、各サイドローラー６の前後位置が異なっていても、プッシャーロッド２の横ずれを抑制することができる。また、サイドローラー６は、プッシャーロッド２の両側ではなく、片側にのみ設けても良い。この場合であっても、プッシャーロッド２をサイドローラー６が配置された方向に回転させるように制御すれば、プッシャーロッド２の横ずれを抑制することができる。また、上記実施形態では、サイドローラー６の前方に支持ローラー５を設けることとしたが、サイドローラー６の後方に支持ローラー５を設けても良い。また、サイドローラー６は、支持ローラー５と異なる処理室に配置しても良い。
【００３５】
また、上記実施形態では、サイドローラー６の両端部にテーパ―加工を施したが、テーパ―加工は少なくとも後端部（サイドローラー６の２つの端部のうち、相対的にプッシャーロッド２の根元側に近い端部）に施されていれば良い。これにより、プッシャーロッド２とサイドローラー側面６ａとの接触を回避することができる。また、ローラー表面の硬質コーティングは、支持ローラー５又はサイドローラー６のいずれか一方にだけ施しても良い。
【００３６】
また、制御装置３０は、プッシャーロッド２の回転時において、プッシャーロッド２を第１の回転方向に第１の角度回転させる第１の回転制御を行った後に、第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向に第１の角度よりも小さい第２の角度回転させる第２の回転制御を行い、第１の回転制御と第２の回転制御を繰り返し実施してプッシャーロッド２を目標角度まで回転させるように構成されていても良い。例えば、プッシャーロッド２を１８０度回転させる場合には、プッシャーロッド２を時計回りに７０度回転させた後、反時計回りに１０度回転させることを３回繰り返しても良い。このように、プッシャーロッド２の回転時において、１度の回転で目標角度まで回転させずに、逆方向への回転を挟んで段階的に目標角度まで回転させる。これにより、プッシャーロッド２のサイドローラー６への乗り上げを防ぐことができる。これにより、サイドローラー６の間隔を狭めることが可能となり、プッシャーロッド２の横ずれを更に抑制することができる。これに加え、サイドローラー６の径を小さくすることもでき、サイドローラー６を小型化することか可能となる。
【００３７】
また、上記実施形態では、折り返し部Ｒで搬送方向Ｔを１８０度変化させることとしたが、変化させる角度は例えば９０度であっても良い。また、折り返し部Ｒは複数あっても良い。本発明に係るプッシャーユニットは、折り返し部を有する連続式熱処理炉に適用することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ワークの浸炭処理等を行う連続式熱処理炉に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    プッシャーユニット
１ａ  第１プッシャーユニット
１ｂ  第２プッシャーユニット
２    プッシャーロッド
２ａ  爪
３    駆動機構
４    ロッド受け台
４ａ  第１のロッド受け台
４ｂ  第２のロッド受け台
５    支持ローラー
６    サイドローラー
６ａ  サイドローラーの側面
１０  連続式浸炭炉
１１  仕切扉
１２  第１昇温室
１３  第２昇温室
１４  第１浸炭室
１５  第２浸炭室
１６  第３浸炭室
１７  拡散室
１８  降温室
１９  焼入れ室
２０  搬入口
２１  昇降リフト
３０  制御装置
４０  第３プッシャーユニット
ＡＰ  プッシャーロッドの回転軸
ＡＲ  支持ローラー回転軸
ＡＳ  サイドローラー回転軸
Ｒ    折り返し部
Ｔ    搬送方向
Ｗ    ワーク
【図１】
0006485806.tif 000002
【図２】
0006485806.tif 000003
【図３】
0006485806.tif 000004
【図４】
0006485806.tif 000005
【図５】
0006485806.tif 000006
【図６】
0006485806.tif 000007
【図７】
0006485806.tif 000008
【図８】
0006485806.tif 000009