特許 6324650 後熱処理装置及び後熱処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6324650

(24)【登録日】2018年4月20日

(45)【発行日】2018年5月16日

(54)【発明の名称】後熱処理装置及び後熱処理方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 9/04 20060101AFI20180507BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20180507BHJP

   C21D 1/26 20060101ALI20180507BHJP

   C21D 1/42 20060101ALI20180507BHJP

   C21D 9/50 20060101ALI20180507BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20180507BHJP

【ＦＩ】

   C21D9/04 A

   C21D9/04 B

   B23K31/00 B

   C21D1/26 R

   C21D1/42 C

   C21D9/50 101Z

   G01B11/00 A

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-511168(P2018-511168)

(86)(22)【出願日】2017年6月13日

(86)【国際出願番号】JP2017021740

【審査請求日】2018年3月5日

(31)【優先権主張番号】特願2016-147354(P2016-147354)

(32)【優先日】2016年7月27日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000208695

【氏名又は名称】第一高周波工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101878

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 茂

(72)【発明者】

【氏名】杉山 健治

(72)【発明者】

【氏名】松本 信彦

(72)【発明者】

【氏名】原田 龍太

【審査官】 市川 篤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１０１５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１０５１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−３７１５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３０４９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−２５６８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ ９／０４

Ｂ２３Ｋ ３１／００

Ｃ２１Ｄ １／２６

Ｃ２１Ｄ １／４２

Ｃ２１Ｄ ９／５０

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
前記レールの長手方向に沿って所定ピッチ毎に該レール表面の変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段が所定ピッチ毎に検出した変位が、所定の閾値を所定回数連続して越える場合に溶接部の開始地点と判断し、前記所定の閾値を所定回数連続して下回る場合に溶接部の終了地点と判断する制御手段と、
前記制御手段により検出された溶接部の位置に基づき加熱処理を行う加熱手段と、
を備えることを特徴とする後熱処理装置。

【請求項2】

前記変位検出手段は、レーザ光を前記レール表面に照射し、その反射光を受光することにより変位検出を行うことを特徴とする請求項１に記載された後熱処理装置。

【請求項3】

溶接されたレールの後熱処理を行う後熱処理方法であって、
前記レールの長手方向に沿って所定ピッチ毎に該レール表面の変位を検出する工程と、
前記所定ピッチ毎に検出した変位が、所定の閾値を所定回数連続して越える場合に、その地点を溶接部の開始地点として検出する工程と、
前記所定ピッチ毎に検出した変位が、前記所定の閾値を所定回数連続して下回る場合に、その地点を溶接部の終了地点として検出する工程と、
前記検出された溶接部の位置に基づき加熱処理を行う工程と、
を含むことを特徴とする後熱処理方法。

【請求項4】

前記レールの長手方向に沿って所定ピッチ毎に該レール表面の変位を検出する工程において、
レーザ光を前記レール表面に照射し、その反射光を受光することにより変位検出を行うことを特徴とする請求項３に記載された後熱処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５４７７４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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、従来は作業員が溶接部Ｗを目視により確認し、溶接部中心に基づいて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、レール溶接部Ｗの確認作業が前記のように目視など人的作業である場合には、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、レール溶接部を自動的に検出し、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、溶接部を自動的に検出し後熱処理する方法については開示されていなかった。

【0007】

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、溶接部を自動的に検出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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、前記レールの長手方向に沿って所定ピッチ毎に該レール表面の変位を検出する変位検出手段と、前記変位検出手段が所定ピッチ毎に検出した変位が、所定の閾値を所定回数連続して越える場合に溶接部の開始地点と判断し、前記所定の閾値を所定回数連続して下回る場合に溶接部の終了地点と判断する制御手段と、前記制御手段により検出された溶接部の位置に基づき加熱処理を行う加熱手段と、を備えることに特徴を有する。
尚、前記変位検出手段は、レーザ光を前記レール表面に照射し、その反射光を受光することにより変位検出を行うことが望ましい。

【0009】

このような構成によれば、溶接によりロングレールとされたレールの溶接部に対し、レールの長さ方向に沿って、所定ピッチで測定した変位が、閾値を所定回数連続して越える場合に溶接部の開始地点と判断し、閾値を所定回数連続して下回る場合に溶接部の終了地点と判断する。
これにより自動的に溶接部の中心位置を検出することができ、誘導加熱コイルの適切な配置場所を決定することができる。
また、適切な溶接部の位置の検出から溶接部の加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、閾値を所定回数連続して越える場合に溶接部の開始地点と判断するため、スパッタなどの幅の狭い異物を誤検出することがなく、また、レーザ光を用いた変位検出によって、低い高さの溶接部に対しても高精度に検出することができる。

【0010】

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、溶接されたレールの後熱処理を行う後熱処理方法であって、前記レールの長手方向に沿って所定ピッチ毎に該レール表面の変位を検出する工程と、前記所定ピッチ毎に検出した変位が、所定の閾値を所定回数連続して越える場合に、その地点を溶接部の開始地点として検出する工程と、前記所定ピッチ毎に検出した変位が、前記所定の閾値を所定回数連続して下回る場合に、その地点を溶接部の終了地点として検出する工程と、前記検出された溶接部の位置に基づき加熱処理を行う工程と、を含むことに特徴を有する。
尚、前記レールの長手方向に沿って所定ピッチ毎に該レール表面の変位を検出する工程において、レーザ光を前記レール表面に照射し、その反射光を受光することにより変位検出を行うことが望ましい。

【0011】

このような方法によれば、溶接によりロングレールとされたレールの溶接部に対し、レールの長さ方向に沿って、所定ピッチで測定した変位が、閾値を所定回数連続して越える場合に溶接部の開始地点と判断し、閾値を所定回数連続して下回る場合に溶接部の終了地点と判断する。
これにより自動的に溶接部の中心位置を検出することができ、誘導加熱コイルの適切な配置場所を決定することができる。
また、適切な溶接部の位置の検出から溶接部の加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、閾値を所定回数連続して越える場合に溶接部の開始地点と判断するため、スパッタなどの幅の狭い異物を誤検出することがなく、また、レーザ光を用いた変位検出によって、低い高さの溶接部に対しても高精度に検出することができる。

【発明の効果】

【0012】

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、溶接部を自動的に検出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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の後熱処理装置の平面図である。

【図2】図２は、図１の後熱処理装置の側面図である。

【図3】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】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】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】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】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】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】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】図１０は、溶接により繋いだレールの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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と一対のガードレール５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）が配置されている。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。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。

【0021】

一方、ガイドレール５上には、スライダ５ａ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の先端側にクランプ取り付け板１４が支持されている。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。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４本のドグシャフト１３によって適切に設定されている。

【0022】

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。

【0023】

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のように接続することでレール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。
また、前記ブラケット１２には、センサ２３が取り付けられており、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、これを検出するようになっている。センサ２３が検出動作した際の第２コイル部材１０Ｂの位置が適切な位置とされる。
また、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が設けられている。そのため、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。

【0024】

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（変位検出手段）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、その反射波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。

【0025】

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（加熱手段）を形成するように、それぞれ分割された銅管からなるコイル部材１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｄ１、１０ｄ２を有している。

【0026】

第１コイル部材１０Ａにおいて、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。

【0027】

一方、第２コイル部材１０Ｂにおいて、コイル部材１０ａ２、１０ｂ２、１０ｃ２、１０ｄ２の上端は、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。

【0028】

図５に示すように、第１コイル部材１０Ａ側のコイル部材１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ１、１０ｄ１の上端は、第２コイル部材１０Ｂ側のコイル部材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側のコイル部材１０ａ１、１０ｂ１、１０ｃ１、１０ｄ１の下端は、第２コイル部材１０Ｂ側のコイル部材１０ａ２、１０ｂ２、１０ｃ２、１０ｄ２の下端とそれぞれ互いに当接する。

【0029】

このとき、コイル上端側のステー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、コイル下端側のステー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。
尚、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。

【0030】

前記のようにして結合された第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。

【0031】

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。

【0032】

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）。

【0033】

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）。

【0034】

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）。

【0035】

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。

【0036】

溶接部Ｗの中央位置が決定されると、制御部５０は図９（ａ）の状態から先ず第１コイル部材１０Ａをレール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の移動が停止される（図６のステップＳ６）。

【0037】

一方、制御部５０は第２コイル部材１０ＢをレールＲ側に移動開始させ、第２コイル部材１０Ｂが第１コイル部材１０Ａと接触してステー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が挿入されると、センサ２３が作動し第２コイル部材１０Ｂの移動が停止される（図６のステップＳ７）。

【0038】

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（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（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）。

【0039】

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、１ｃ、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。

【0040】

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）。

【0041】

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）。

【0042】

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、溶接によりロングレールとされたレールＲの溶接部Ｗに対し、レールＲの長さ方向に沿ってレーザ変位計３５からレーザ照射し、所定ピッチで測定した変位が、閾値を所定回数（例えば５回）連続して越える場合に溶接部Ｗの開始地点と判断し、閾値を所定回数（例えば５回）連続して下回る場合に溶接部Ｗの終了地点と判断するものとした。
これにより自動的に溶接部Ｗの中心位置を検出することができ、誘導加熱コイルの適切な配置場所を決定することができる。
また、適切な溶接部Ｗの位置の検出から溶接部Ｗの加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。
また、閾値を所定回数（例えば５回）連続して越える場合に溶接部Ｗの開始地点と判断するため、スパッタなどの幅の狭い異物を誤検出することがなく、また、レーザ光を用いた変位検出によって、低い高さの溶接部Ｗに対しても高精度に検出することができる。

【0043】

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。

【符号の説明】

【0044】

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
５ ガイドレール
６ 支持台
７ 第三基台
８ 整合トランス装置
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（加熱手段）
１０ｂ 誘導加熱コイル（加熱手段）
１０ｃ 誘導加熱コイル（加熱手段）
１０ｄ 誘導加熱コイル（加熱手段）
１１ 第四基台
１２ ブラケット
１３ ドグシャフト
１４ クランプ取り付け板
１５ 第一基台
１６ 油圧クランプ装置
１７ 油圧クランプ装置
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
２２ 支持板
２３ センサ
２４ スプリング
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（変位検出手段）
５０ 制御部（制御手段）
Ｒ レール
Ｗ 溶接部

【要約】

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、溶接部を自動的に検出し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の長手方向に沿って所定ピッチ毎に該レール表面の変位を検出する変位検出手段３５と、前記変位検出手段が所定ピッチ毎に検出した変位が、所定の閾値を所定回数連続して越える場合に溶接部の開始地点と判断し、前記所定の閾値を所定回数連続して下回る場合に溶接部の終了地点と判断する制御手段２と、前記制御手段により検出された溶接部の位置に基づき加熱処理を行う加熱手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄと、を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】