JP2000313916A - High frequency induction heating apparatus - Google Patents

High frequency induction heating apparatus

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JP2000313916A
JP2000313916A JP11120162A JP12016299A JP2000313916A JP 2000313916 A JP2000313916 A JP 2000313916A JP 11120162 A JP11120162 A JP 11120162A JP 12016299 A JP12016299 A JP 12016299A JP 2000313916 A JP2000313916 A JP 2000313916A
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JP
Japan
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inductor
gear
tooth
positioning
frequency heating
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JP11120162A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoji Yamaguchi
祥司 山口
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency induction heating apparatus which can execute uniform and good hardening and tempering to a gear, etc. SOLUTION: In the high frequency induction heating apparatus for executing the induction heating while shifting an inductor 2 disposed near a tooth of the gear 1 in the tooth trace direction, a laser beam irradiating device 4 is used and the inductor 2 and the upper surface of the tooth are irradiated with the beam and this reflected beam is detected with an image pickup unit 5. Based on this detected value, a shifting device 3 is controlled so as to keep the interval between the tooth of the gear 1 and the inductor 2 shifted in the tooth trace direction always to a fixed value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械に用いら
れる歯車等の素材表面層の焼入れや焼戻し等に使用され
る高周波加熱装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency heating apparatus used for quenching or tempering a surface layer of a material such as a gear used in a construction machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、歯車の歯を高周波焼入れする場合
には、高周波誘導子を歯の形状に合わせて製作し、この
誘導子を歯スジ方向(歯車の歯幅方向)に移動させなが
ら加熱および冷却をして焼入れを行う方法が一般的に用
いられている。歯の近傍に配設された誘導子に高周波電
流を流すと、誘導渦電流が歯の素材表面層に集中して生
じ、この電流のジュール熱によって素材表面層の焼入れ
を行う。そのため、誘導子と歯との隙間間隔は非常に重
要なファクターであり、この間隔の大小によって加熱対
象物へのエネルギー伝達効率が変化して加熱温度が変化
することになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, when induction hardening of a gear tooth is performed, a high-frequency inductor is manufactured according to the shape of the tooth, and the inductor is heated while being moved in the direction of the tooth line (the width direction of the gear). In addition, a method of performing quenching by cooling is generally used. When a high-frequency current is caused to flow through an inductor disposed near a tooth, an induced eddy current is concentrated in the material surface layer of the tooth, and the material surface layer is quenched by the Joule heat of the current. Therefore, the gap between the inductor and the tooth is a very important factor, and the size of this gap changes the energy transfer efficiency to the object to be heated and changes the heating temperature.

【0003】通常は、相対位置を一定に保ったまま誘導
子と連動する接触検知治具を設け、その治具が歯に接触
するまで誘導子を歯に近接させ、その後、誘導子と歯と
の間隔が所定値になるまで後退させて誘導子の位置決め
を行う。誘導子が位置決めされたならば、誘導子を歯ス
ジ方向に移動させながら高周波焼入れを行う。
[0003] Usually, a contact detection jig is provided in conjunction with the inductor while keeping the relative position constant, and the inductor is brought close to the tooth until the jig contacts the tooth. Is retracted until the distance between the two reaches a predetermined value to position the inductor. Once the inductor is positioned, induction hardening is performed while moving the inductor in the direction of the teeth.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように誘導子を歯スジ方向に移動させながら焼入れを
行う方法では、焼入れ開始前に接触検知治具を用いて誘
導子を正確に位置決めしても、歯スジ方向に移動してい
る最中の誘導子と歯との間隔が変化するおそれがある。
上述した従来の方法では、移動中の誘導子と対象物との
位置関係まで把握することができず、間隔の変化により
加熱温度が変化して焼入れムラが発生するおそれがあっ
た。
However, as described above, in the method of performing quenching while moving the inductor in the tooth streak direction, the inductor is accurately positioned using a contact detection jig before the start of quenching. In addition, the distance between the inductor and the teeth during the movement in the tooth streak direction may change.
In the above-mentioned conventional method, the positional relationship between the moving inductor and the target object cannot be grasped, and the heating temperature changes due to a change in the interval, which may cause uneven quenching.

【0005】また、接触検知治具を対象物に接触させる
ため、その際に接触検知治具が変形するおそれがある。
そのような場合、誘導子の計測位置と実際の位置との間
にズレが生じ、位置検出の信頼性が損なわれるという欠
点があった。
[0005] Further, since the contact detection jig is brought into contact with an object, the contact detection jig may be deformed at that time.
In such a case, a gap occurs between the measured position of the inductor and the actual position, and the reliability of position detection is impaired.

【0006】本発明の目的は、歯車等に対して均一で良
好な焼入れ・焼戻しを行うことができる高周波加熱装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a high-frequency heating apparatus capable of uniformly and favorably quenching and tempering gears and the like.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図1および図4に対応付けて説明する。 (1)請求項1の発明は、加熱対象物1の近傍に配設さ
れた誘導子2を、対象物2の表面に沿って移動させつつ
高周波加熱を行う高周波加熱装置に適用され、誘導子2
の位置を計測する計測装置4,5と、計測装置4,5の
計測値に基づいて、対象物1とその表面に沿って移動す
る誘導子2との間隔を常に一定値に保つ補正装置3,1
0とを備えて上述の目的を達成する。 (2)請求項2の発明は、歯車1の歯の近傍に配設され
た誘導子2を、歯の歯スジ方向に移動させつつ高周波加
熱を行う高周波加熱装置に適用され、誘導子2および歯
の両方に架けわたすように線状に光を照射すると共に、
誘導子2および歯からの反射光を検出して、歯に対する
誘導子2の位置を計測する計測装置4,5と、計測装置
4,5の計測値に基づいて、歯とその歯スジ方向に移動
する誘導子2との間隔を常に一定値に保つ補正装置3,
10とを備えて上述の目的を達成する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 4. FIG. (1) The invention according to claim 1 is applied to a high-frequency heating device that performs high-frequency heating while moving an inductor 2 disposed in the vicinity of a heating target 1 along the surface of the target 2, 2
Measuring devices 4 and 5 for measuring the position of the object, and a correcting device 3 for always maintaining a constant distance between the target 1 and the inductor 2 moving along the surface thereof based on the measurement values of the measuring devices 4 and 5. , 1
The above object is achieved by providing 0. (2) The invention of claim 2 is applied to a high-frequency heating device that performs high-frequency heating while moving the inductor 2 disposed in the vicinity of the teeth of the gear 1 in the direction of the teeth of the teeth. Along with irradiating light linearly so as to span both teeth,
Measuring devices 4 and 5 for detecting the position of the inductor 2 with respect to the tooth by detecting the reflected light from the inductor 2 and the tooth, and based on the measured values of the measuring devices 4 and 5, the tooth and its tooth streak direction Correction device 3 that always keeps the distance between moving inductor 2 and constant constant
10 to achieve the above object.

【0008】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
In the meantime, in the section of the means for solving the above-mentioned problems which explains the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments of the present invention are used to make the present invention easy to understand, but the present invention However, the present invention is not limited to the embodiment.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図1〜図9を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図1は本発明による高周波
加熱装置の実施の形態を示す図であり、高周波加熱装置
の概略構成を示す斜視図である。焼き入れの対象物であ
る歯車1は、例えば、下部走行体上に上部旋回体が設け
られる油圧ショベル等の建設機械に用いられる旋回用歯
車であり、環状体の内側に歯が形成された内歯車であ
る。なお、図1では歯車1の一部分のみを図示した。2
は高周波焼入れに用いられる誘導子である。歯車1の一
例を記すと、外径=1200(mm)、歯幅=95(mm)、歯
数=90、歯の高さ=50(mm)である。また、この歯車
1に用いられる誘導子2のz方向の厚さは10〜20(m
m)程度である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a view showing an embodiment of a high-frequency heating device according to the present invention, and is a perspective view showing a schematic configuration of the high-frequency heating device. The gear 1 to be quenched is, for example, a turning gear used for a construction machine such as a hydraulic shovel provided with an upper turning body on a lower traveling body, and has a tooth formed inside an annular body. Gears. FIG. 1 shows only a part of the gear 1. 2
Is an inductor used for induction hardening. To describe an example of the gear 1, the outer diameter is 1200 (mm), the tooth width is 95 (mm), the number of teeth is 90, and the height of the teeth is 50 (mm). The thickness of the inductor 2 used in the gear 1 in the z direction is 10 to 20 (m
m).

【0010】3は誘導子2を歯車1の歯に対して位置決
めすると共に、焼入れの際に誘導子2を歯スジ方向に沿
って移動させる移動装置である。移動装置3は、一軸ス
テージ301、一軸ステージ301上に載置されるxy
ステージ302、xyステージ302に載置されるzス
テージ303、および誘導子2が取り付けられる取付部
304とを備えている。一軸ステージ301は誘導子2
の粗位置決めに用いられ、xyステージ302は粗位置
決め後の微小位置決めに用いられ、zステージ303は
z方向の微小位置決めおよび焼き入れの際の誘導子2の
歯スジ方向への移動に用いられる。
Reference numeral 3 denotes a moving device for positioning the inductor 2 with respect to the teeth of the gear 1 and moving the inductor 2 along the direction of the tooth line during quenching. The moving device 3 includes a uniaxial stage 301 and xy mounted on the uniaxial stage 301.
The stage includes a stage 302, a z stage 303 mounted on the xy stage 302, and a mounting section 304 to which the inductor 2 is mounted. The uniaxial stage 301 is the inductor 2
The xy stage 302 is used for fine positioning after the coarse positioning, and the z stage 303 is used for fine positioning in the z direction and movement of the inductor 2 in the tooth streak direction at the time of quenching.

【0011】誘導子2が固定される取付部304には、
位置計測装置であるレーザ光照射装置4および撮像装置
5が固定されている。そのため、誘導子2,レーザ光照
射装置4および撮像装置5は、x,y、z方向のそれぞ
れに一体で移動することになる。レーザ光照射装置4は
x方向およびy方向に沿った一対の線状光を誘導子2お
よび歯車1の上面に照射するものであり、赤外線領域以
外の波長を有する光を発生する。また、撮像装置4は誘
導子2および歯車1の上面で反射されたレーザ光を検知
するものであり、例えば、CCDカメラなどが用いられ
る。
The mounting portion 304 to which the inductor 2 is fixed includes
The laser beam irradiation device 4 and the imaging device 5 which are position measuring devices are fixed. Therefore, the inductor 2, the laser beam irradiation device 4, and the imaging device 5 move integrally in each of the x, y, and z directions. The laser light irradiation device 4 irradiates a pair of linear lights along the x direction and the y direction onto the upper surfaces of the inductor 2 and the gear 1, and generates light having a wavelength outside the infrared region. The imaging device 4 detects laser light reflected on the top surfaces of the inductor 2 and the gear 1, and for example, a CCD camera or the like is used.

【0012】高周波焼入れの場合には、撮像装置5で観
察する部分が加熱部分であって歯車1自身から赤外線が
放射されるため、レーザ光としては上述したように赤外
線領域以外の光を用いる。また、本発明は高周波焼戻し
についても同様に適用することができるが、その場合に
は歯車1は焼入れの場合ほど高温とならず赤熱しないの
で、可視光で観察することが可能である。
In the case of induction hardening, since the portion to be observed by the imaging device 5 is a heated portion and infrared rays are radiated from the gear 1, the light outside the infrared region is used as the laser beam as described above. Further, the present invention can be similarly applied to induction tempering. In this case, since the gear 1 does not become hot and does not glow as in the case of quenching, it can be observed with visible light.

【0013】図2は取付部304に固定された誘導子
2,レーザ光照射装置4および撮像装置5を示す図であ
り、(a)は側面図、(b)は誘導子2に照射されたレ
ーザ光を示す図である。撮像装置5は、その光軸が誘導
子2の上面に対して垂直となるように設置されている。
一方、レーザ光照射装置4は、誘導子2の上面に照射さ
れる線状光L2(後述する)が撮像装置5の光軸に対し
て所定の角度θをなすように設置される。この角度θ
は、レーザ光照射装置4の取付スペースや位置計測のし
やすさ等を考慮して設定される。図2(b)のL1はy
方向の線状光を、L2はx方向の線状光をそれぞれ示し
ており、撮像装置5の光軸上で互いに交わる。なお、レ
ーザ光照射装置4としては、線状光でなくスポット光を
x方向およびy方向に走査するものでも良い。
FIGS. 2A and 2B are views showing the inductor 2, the laser beam irradiating device 4 and the image pickup device 5 fixed to the mounting portion 304. FIG. 2A is a side view, and FIG. It is a figure showing a laser beam. The imaging device 5 is installed so that its optical axis is perpendicular to the upper surface of the inductor 2.
On the other hand, the laser light irradiation device 4 is installed such that linear light L2 (described later) applied to the upper surface of the inductor 2 makes a predetermined angle θ with respect to the optical axis of the imaging device 5. This angle θ
Is set in consideration of the mounting space of the laser beam irradiation device 4, ease of position measurement, and the like. L1 in FIG. 2B is y
L2 indicates linear light in the x direction, and L2 indicates linear light in the x direction, and crosses each other on the optical axis of the imaging device 5. The laser beam irradiation device 4 may scan the spot light in the x and y directions instead of the linear light.

【0014】図1に戻って、6は粗位置決め用の位置決
め治具であり、誘導子2を粗位置決めする際に用いられ
る一対の接触子6aを備えている。位置決め治具6は一
軸ステージ301に固定されていて、一軸ステージ30
1によってy軸方向に駆動される。図3は粗位置決めし
たときの位置決め治具6と歯車1との関係を示す図であ
り、一軸ステージ301(図1)を駆動して接触子6a
の先端が歯車1の歯溝部分に接触するように位置決めす
る。接触子6aが歯車1と接触すると、位置決め治具6
から図示しない制御装置10(後述する図4を参照)へ
信号が送信され、一軸ステージ301の移動が停止され
る。
Returning to FIG. 1, reference numeral 6 denotes a positioning jig for coarse positioning, which includes a pair of contacts 6a used for coarsely positioning the inductor 2. The positioning jig 6 is fixed to the uniaxial stage 301,
1 driven in the y-axis direction. FIG. 3 is a view showing the relationship between the positioning jig 6 and the gear 1 when coarse positioning is performed, and the uniaxial stage 301 (FIG. 1) is driven to drive the contact 6a.
Is positioned so that the tip of the gear contacts the tooth groove portion of the gear 1. When the contact 6a comes into contact with the gear 1, the positioning jig 6
, A signal is transmitted to the control device 10 (not shown) (see FIG. 4 described later), and the movement of the uniaxial stage 301 is stopped.

【0015】このように誘導子2を粗位置決めした後、
さらにxyステージ302,zステージ303を駆動し
て微小位置決めを行う。7は歯車1と噛合するピニオン
ギアであり、このピニオンギア7を図示しないモータで
回動することにより歯車1を回転させる。すなわち、歯
車1の一カ所の歯溝に関する焼入れが終了したならば、
いったん誘導子2および位置決め治具6を歯溝部分から
逃がした後に(例えばz方向に逃がした後に)ピニオン
ギア7を用いて歯車1を回転し、隣接する次の歯溝に誘
導子2を挿入してその部分の焼入れを行う。
After coarsely positioning the inductor 2 in this way,
Further, the xy stage 302 and the z stage 303 are driven to perform fine positioning. Reference numeral 7 denotes a pinion gear that meshes with the gear 1. The pinion gear 7 is rotated by a motor (not shown) to rotate the gear 1. That is, if the quenching for one tooth space of the gear 1 is completed,
Once the inductor 2 and the positioning jig 6 have been released from the tooth space (for example, after having been released in the z direction), the gear 1 is rotated using the pinion gear 7 and the inductor 2 is inserted into the next adjacent tooth space. And quenching the part.

【0016】図4は高周波加熱装置の構成を示すブロッ
ク図である。305〜307は移動装置3の各ステージ
301〜303を駆動するモータであり、高周波加熱装
置の制御装置10により制御される。また、308およ
び309はxyステージ302のxおよびy方向位置を
それぞれ検出する位置センサであり、310はzステー
ジ303のz方向位置を検出する位置センサである。位
置センサ308〜310で検出された位置データは制御
装置10へ送られ、それらの位置データに基づいてxy
ステージ302,zステージ303の位置制御が行われ
る。12はピニオンギア7を回動するモータであり、1
3はピニオンギア7の回転数を検出するロータリーエン
コーダ等の回転角センサである。制御装置10は回転角
センサ13で検出された回転角に基づいて歯車1の回転
角度を演算し、モータ12を駆動して歯車1を1ピッチ
分だけ回転させる。11は誘導子2の電源、14は撮像
装置5の画像を出力するモニタ、15は高周波加熱装置
にオペレータからの指示を入力するための入力装置であ
り、装置の起動・停止や種々のデータを入力することが
できる。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the high-frequency heating device. Reference numerals 305 to 307 denote motors for driving the stages 301 to 303 of the moving device 3, which are controlled by the control device 10 of the high-frequency heating device. Reference numerals 308 and 309 denote position sensors for detecting the positions of the xy stage 302 in the x and y directions, respectively, and reference numeral 310 denotes a position sensor for detecting the position of the z stage 303 in the z direction. The position data detected by the position sensors 308 to 310 are sent to the control device 10 and xy based on those position data.
Position control of the stage 302 and the z stage 303 is performed. Reference numeral 12 denotes a motor for rotating the pinion gear 7;
Reference numeral 3 denotes a rotation angle sensor such as a rotary encoder that detects the number of rotations of the pinion gear 7. The control device 10 calculates the rotation angle of the gear 1 based on the rotation angle detected by the rotation angle sensor 13 and drives the motor 12 to rotate the gear 1 by one pitch. 11 is a power supply of the inductor 2, 14 is a monitor for outputting an image of the imaging device 5, and 15 is an input device for inputting an instruction from an operator to the high-frequency heating device, and starts and stops the device and various data. Can be entered.

【0017】[微小位置決めおよび焼入れ中の位置補正
について]次に、歯車1に対する誘導子2の微小位置決
め、および焼入れ最中の誘導子2の位置補正について説
明する。まず、図5を用いて微小位置決め時におけるy
方向の位置決めについて説明する。図5において(a)
は歯車1および誘導子2の平面図、(b)は撮像装置5
によって取り込んだ画像を示す図である。y位置決めを
行う場合には、図5(a)に示すようにy軸方向に沿っ
た線状光L1を歯車1および誘導子2上に照射する。図
5の(b)に示すL11は上述した線状光L1の画像で
あり、点a1および点a2は図5(a)の点A1および
点A2に対応する点である。得られた画像上の点a1,
a2のy座標y1,y2から、点A1,A2のy座標Y
1,Y2を算出し、誘導子2と歯車1の歯底面との隙間
間隔(Y1−Y2)を算出する。そして、この隙間間隔
(Y1−Y2)が所定値になるようにxyステージ30
2をy方向に移動して停止する。このようにして、誘導
子2のy方向に関する微小位置決めが行われる。なお、
画像上の点a1,a2の座標から点A1,A2の座標を
求める演算は、図4の制御装置10において行われる。
[Regarding Fine Positioning and Position Correction During Hardening] Next, fine positioning of the inductor 2 with respect to the gear 1 and position correction of the inductor 2 during hardening will be described. First, referring to FIG.
The positioning in the direction will be described. In FIG. 5, (a)
Is a plan view of the gear 1 and the inductor 2, and FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an image captured by the above. When performing y-positioning, as shown in FIG. 5A, linear light L1 along the y-axis direction is irradiated onto the gear 1 and the inductor 2. L11 shown in FIG. 5B is an image of the linear light L1 described above, and points a1 and a2 are points corresponding to points A1 and A2 in FIG. 5A. Point a1, on the obtained image
From the y-coordinates y1 and y2 of a2, the y-coordinate Y of points A1 and A2
1, Y2 is calculated, and the gap interval (Y1-Y2) between the inductor 2 and the tooth bottom surface of the gear 1 is calculated. Then, the xy stage 30 is adjusted so that the gap interval (Y1-Y2) becomes a predetermined value.
2 is moved in the y direction and stopped. In this manner, minute positioning of the inductor 2 in the y direction is performed. In addition,
The calculation for obtaining the coordinates of the points A1 and A2 from the coordinates of the points a1 and a2 on the image is performed by the control device 10 in FIG.

【0018】一方、xおよびz方向の位置決めを行う場
合には、図6(a)のようにx軸方向に沿った線状光L
2を誘導子2および歯車1上に斜め方向から照射する。
図6の(b)および(c)はこのときに得られる画像を
示したものであり、(b)は誘導子2および歯車1の上
面のz位置が一致している場合を示し、(c)は誘導子
2の上面が歯車1の上面よりz軸正方向にずれている場
合を示している。図6において、L21,L22,a3
〜a6は線状光L2および点A3〜A6の画像である。
以下では図6(c)の場合を例にx位置決めを説明する
が、図6(b)の場合も同様の方法でx位置決めが行わ
れる。なお、図6(c)の画像L21に対する画像L2
2のずれについては後述する。
On the other hand, when positioning in the x and z directions is performed, as shown in FIG.
2 is irradiated onto the inductor 2 and the gear 1 from an oblique direction.
FIGS. 6B and 6C show images obtained at this time, and FIG. 6B shows a case where the z positions of the top surfaces of the inductor 2 and the gear 1 match, and FIG. () Shows a case where the upper surface of the inductor 2 is shifted from the upper surface of the gear 1 in the positive direction of the z-axis. In FIG. 6, L21, L22, a3
Aa6 are images of the linear light L2 and points A3 to A6.
Hereinafter, x-positioning will be described by taking the case of FIG. 6C as an example. However, in the case of FIG. 6B, x-positioning is performed in the same manner. Note that the image L2 with respect to the image L21 in FIG.
The deviation of 2 will be described later.

【0019】図6(a)に示すように、誘導子2は歯車
1に対してx正方向に偏った位置にあり、図示左側の隙
間間隔は図示右側のそれより小さくなっている。そのた
め、画像の点a3〜点a6のx座標x3〜x6から算出
される点A3〜A6のx座標をX3〜X6とすれば、次
式(1)で示すような関係が成立している。
As shown in FIG. 6A, the inductor 2 is located at a position deviated in the positive x direction with respect to the gear 1, and the gap on the left side in the figure is smaller than that on the right side in the figure. Therefore, if the x-coordinates of the points A3 to A6 calculated from the x-coordinates x3 to x6 of the points a3 to a6 in the image are X3 to X6, the relationship represented by the following equation (1) is established.

【数1】X3−X4<X5−X6 …(1) そこで、左右の隙間間隔(X3−X4)および(X5−
X6)が等しくなるようにxyステージ302をx軸の
負方向に駆動し、これらが等しくなったならば停止す
る。
X3-X4 <X5-X6 (1) Therefore, the left and right gap intervals (X3-X4) and (X5-X4)
The xy stage 302 is driven in the negative x-axis direction so that X6) becomes equal, and stops when they become equal.

【0020】このようにして、誘導子2のx方向に関す
る微小位置決めが行われると、誘導子2が歯車1に対し
てz軸負方向にずれている場合には図6(c)から図7
(b)に示すような画像に変化し、点a3および点a4
間の間隔と点a5および点a6間の間隔とが等しくな
る。
In this manner, when the fine positioning of the inductor 2 in the x direction is performed, when the inductor 2 is displaced in the negative direction of the z-axis with respect to the gear 1, FIGS.
The image changes to an image as shown in (b), and points a3 and a4
The interval between them becomes equal to the interval between points a5 and a6.

【0021】次に、z方向の位置決めについて説明す
る。この場合、誘導子2の上面のz位置と歯車1の上面
のz位置とが等しくなるように位置決めする。図7
(a)は誘導子2が歯車1に対してz軸正方向にずれて
いる場合を説明する図であり、歯車1の上面に対して誘
導子2の上面は距離zだけずれている。レーザ光照射装
置4から照射される線状光L2は撮像装置5の光軸に対
して角度θだけ傾いているので、点A4は点A3に対し
てy軸負方向にずれることになる。このずれの大きさY
dは次式(2)により求まる。
Next, positioning in the z direction will be described. In this case, the positioning is performed so that the z position on the upper surface of the inductor 2 and the z position on the upper surface of the gear 1 are equal. FIG.
(A) is a figure explaining the case where the inductor 2 is displaced with respect to the gear 1 in the positive direction of the z-axis. The upper surface of the inductor 2 is displaced from the upper surface of the gear 1 by a distance z. Since the linear light L2 emitted from the laser light irradiation device 4 is inclined by the angle θ with respect to the optical axis of the imaging device 5, the point A4 is shifted in the negative y-axis direction with respect to the point A3. The size of this shift Y
d is obtained by the following equation (2).

【数2】Yd=z・tanθ …(2)## EQU2 ## Yd = z · tan θ (2)

【0022】図7(b)において、画像L21およびL
22は式(2)のYdに対応する間隔ydだけy方向に
ずれている。そこで、このずれydがyd=0となるよ
うにzステージ303を移動することにより、誘導子2
のz位置の微小位置決めが行われる。この場合、ydか
らYdを算出し、得られたYdを用いて式(2)から移
動距離zを逆算すれば良い。図7(c)はz位置決めが
行われた後の画像を示したものであり、上述した図6
(b)に示す状態からx位置決めを行った場合にも同様
の画像となる。以上のようにして、x方向、y方向、z
方向の位置決めを行うことにより、焼入れ前の微小位置
決めが完了する。
In FIG. 7B, images L21 and L21
Numeral 22 is shifted in the y direction by an interval yd corresponding to Yd in equation (2). Therefore, by moving the z stage 303 so that the displacement yd becomes yd = 0, the inductor 2
Of the z position is finely positioned. In this case, Yd may be calculated from yd, and the moving distance z may be calculated backward from Equation (2) using the obtained Yd. FIG. 7C shows an image after the z positioning is performed, and FIG.
Similar images are obtained when x positioning is performed from the state shown in FIG. As described above, x direction, y direction, z
By performing the positioning in the direction, the minute positioning before quenching is completed.

【0023】さらに、誘導子2をzステージ303でz
方向に移動させつつ焼入れ行う場合の、誘導子2の位置
補正も同様にして行うことができる。この場合、補正は
x方向およびy方向について行われる。y方向に関して
は、図5に示す点a1およびa2のy座標の差(y1−
y2)をモニターし、差(y1−y2)が所定間隔(一
定値)に対応する値からずれたならば、そのずれを打ち
消すようにxyステージ302を駆動する。一方、x方
向に関しては、図6(c)に示す点a3およびa4間の
x方向間隔と点a5およびa6間のx方向間隔とが等し
くなるようにxyステージ302を駆動する。
Further, the inductor 2 is moved to the z stage 303 by z
In the case where quenching is performed while moving in the direction, the position of the inductor 2 can be similarly corrected. In this case, the correction is performed in the x direction and the y direction. In the y direction, the difference (y1-y) between the y-coordinates of points a1 and a2 shown in FIG.
y2) is monitored, and if the difference (y1-y2) deviates from the value corresponding to the predetermined interval (constant value), the xy stage 302 is driven so as to cancel the deviation. On the other hand, in the x direction, the xy stage 302 is driven such that the x-direction interval between points a3 and a4 and the x-direction interval between points a5 and a6 shown in FIG.

【0024】ところで、誘導子2を取付部304に固定
する際に誘導子2がy軸に対して傾いてしまったり、歯
車1の回転角度が正確でない場合には、図8(a)に示
すように誘導子2が歯車1の歯溝部に対して傾いてしま
うことになる。このような不都合も、レーザ光照射装置
4および撮像装置5を用いることによって解消すること
ができる。
By the way, when the inductor 2 is inclined with respect to the y-axis when the inductor 2 is fixed to the mounting portion 304, or when the rotation angle of the gear 1 is not accurate, FIG. As described above, the inductor 2 is inclined with respect to the tooth space of the gear 1. Such inconvenience can be solved by using the laser beam irradiation device 4 and the imaging device 5.

【0025】例えば、誘導子2がy軸に対して傾いてい
る場合には、誘導子2上の線状光L2の画像L22は図
8(b)に示すようになる。図8(b)では分かり易い
ように誘導子2も図示した。点Oは画面の中心を示して
おり、撮像装置5の光軸に対応する位置である。誘導子
2が正しく固定されている場合には線状光L2の画像L
22は中心Oに対して対称となるが、誘導子2がy軸に
対して傾いていると図8(b)に示すように非対称とな
る。そこで、オペレータは、中心Oおよび点a4間の距
離と中心Oおよび点a5間の距離とが等しくなるように
誘導子2を固定し直せば良い。
For example, when the inductor 2 is inclined with respect to the y-axis, an image L22 of the linear light L2 on the inductor 2 is as shown in FIG. FIG. 8B also shows the inductor 2 for easy understanding. Point O indicates the center of the screen, and is a position corresponding to the optical axis of the imaging device 5. When the inductor 2 is correctly fixed, the image L of the linear light L2
22 is symmetric with respect to the center O, but becomes asymmetric as shown in FIG. 8B when the inductor 2 is inclined with respect to the y-axis. Therefore, the operator may fix the inductor 2 again so that the distance between the center O and the point a4 is equal to the distance between the center O and the point a5.

【0026】一方、歯車1が正しく位置決めされていな
い場合には、歯車1上のレーザ光の画像L22は図8
(c)に示すようになる。図8(c)では分かり易いよ
うに歯車1も図示した。この場合も、画面の中心Oおよ
び点a3間の距離と中心Oおよび点a6間の距離とが等
しくなるように歯車1を回転させれば、歯車1は正しい
位置に位置決めされることになる。
On the other hand, when the gear 1 is not correctly positioned, the image L22 of the laser beam on the gear 1 is shown in FIG.
The result is as shown in FIG. FIG. 8C also shows the gear 1 for easy understanding. Also in this case, if the gear 1 is rotated so that the distance between the center O and the point a3 of the screen is equal to the distance between the center O and the point a6, the gear 1 is positioned at a correct position.

【0027】[焼入れ手順の説明]次いで、本実施の形
態の高周波加熱装置を用いた焼入れの手順を、図9に示
すフローチャートを用いて説明する。まずステップS1
において粗位置決めを行ったならば、ステップS2へ進
んで微小位置決めを行う。次いで、ステップS3で高周
波焼入れを開始し、zステージ303により誘導子2を
歯スジに沿って移動させる。ステップS4は位置補正を
行うステップであり、上述したようにして誘導子2のx
およびy方向の位置補正を行う。
[Explanation of Quenching Procedure] Next, a quenching procedure using the high-frequency heating device of the present embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG. First, step S1
After the coarse positioning has been performed in step 2, the process proceeds to step S2 to perform fine positioning. Next, induction hardening is started in step S3, and the inductor 2 is moved along the tooth line by the z stage 303. Step S4 is a step of performing position correction, and as described above, x of the inductor 2
And position correction in the y direction.

【0028】ステップS5は、位置センサ309により
検出される誘導子2のz位置から、一カ所の歯溝部分の
歯幅全体について焼き入れが終了したか否かを判定する
ステップであり、終了と判定されるとステップS6へ進
んで焼入れを停止し、終了していないと判定されるとス
テップS4へ戻る。そして、歯幅全体について焼き入れ
が終了するまで、所定の時間間隔でステップS4が繰り
返し実行される。ステップS7は歯車1の全ての歯の焼
入れが終了したか否かを判定するステップであり、終了
と判定されると一連の処理を終了し、終了していないと
判定されるとステップS8へ進んで誘導子2および位置
決め治具6を逃がしてから歯車1を所定角度[=360
度/(歯数)]だけ回転してステップS1へ戻る。すな
わち、歯車1の歯数がNの場合には、ステップS1〜ス
テップS6の処理をN回行うことになる。
Step S5 is a step for judging, from the z position of the inductor 2 detected by the position sensor 309, whether or not quenching has been completed for the entire tooth width of one tooth space portion. If it is determined, the process proceeds to step S6 to stop quenching, and if it is determined that the process is not completed, the process returns to step S4. Step S4 is repeatedly executed at predetermined time intervals until the quenching is completed for the entire tooth width. Step S7 is a step of determining whether or not quenching of all the teeth of the gear 1 has been completed. When it is determined that the quenching has been completed, a series of processes is completed, and when it is determined that it has not been completed, the process proceeds to step S8. After the inductor 2 and the positioning jig 6 are released by the above, the gear 1 is set at a predetermined angle [= 360
[Degree / (number of teeth)]] and returns to step S1. That is, when the number of teeth of the gear 1 is N, the processes of steps S1 to S6 are performed N times.

【0029】上述した実施の形態では、ピニオンギア7
を用いた歯車1の回転も制御装置10で制御して、歯車
1の全ての歯の焼入れを一連の作業として自動的に行う
ように構成したが、歯溝部分一カ所毎の誘導子2の位置
決めから焼入れまでの作業を制御装置10により自動的
に行い、歯車1の回転は手動で行うようにしても良い。
すなわち、図9のフローチャートのステップS1〜ステ
ップS6までのプログラムを制御装置10に入力してこ
の部分の作業を自動的に行い、ステップS7とステップ
S8の作業はオペレータが行うようにする。この時、粗
位置決め用の一軸ステージ301の駆動を手動で行うよ
うにしても良く、その場合、位置決め治具6は接触時に
制御装置10へ信号を発するものでなくても良い。
In the embodiment described above, the pinion gear 7
The control device 10 also controls the rotation of the gear 1 using the gears, so that the quenching of all the teeth of the gear 1 is automatically performed as a series of operations. The operation from positioning to quenching may be performed automatically by the control device 10, and the rotation of the gear 1 may be performed manually.
That is, the program of steps S1 to S6 in the flowchart of FIG. 9 is input to the control device 10 to automatically perform the work of this part, and the work of steps S7 and S8 is performed by the operator. At this time, the single-axis stage 301 for coarse positioning may be driven manually. In this case, the positioning jig 6 does not need to emit a signal to the control device 10 at the time of contact.

【0030】以上説明したように、本実施の形態では、
歯車1の歯と誘導子2との間隔が一定となるように誘導
子2の位置を補正しつつ高周波焼入れを行うので、均質
で良好な焼入れを行うことができる。また、誘導子2の
位置決めや位置補正の際の位置計測を非接触で行うよう
にしたので、歯車1との接触による不都合が生じること
が無く、常に信頼性の高い計測を行うことができる。ま
た、本実施の形態では、歯車1の歯の焼入れを例に説明
したが、歯車に限らず他の加熱対象物の高周波加熱にも
適用することができる。
As described above, in the present embodiment,
Since induction hardening is performed while correcting the position of the inductor 2 so that the distance between the teeth of the gear 1 and the inductor 2 is constant, uniform and good hardening can be performed. In addition, since the positioning of the inductor 2 and the position measurement at the time of position correction are performed in a non-contact manner, there is no inconvenience due to the contact with the gear 1, and highly reliable measurement can be always performed. Further, in the present embodiment, quenching of the teeth of the gear 1 has been described as an example, but the present invention is not limited to the gear, but can be applied to high-frequency heating of other objects to be heated.

【0031】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、歯車1は対象物を、レーザ光
照射装置4および撮像装置5は計測装置を、移動装置3
および制御装置10は補正装置をそれぞれ構成する。
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the gear 1 is an object, the laser beam irradiation device 4 and the imaging device 5 are measuring devices, and the moving device 3
The control device 10 constitutes a correction device.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対象物または歯車の歯と誘導子との間隔が一定となるよ
うに誘導子の位置を補正しつつ高周波加熱を行うので、
均質で良好な加熱を行うことができる。特に、請求項2
では、歯に対する誘導子の位置の計測を非接触で行うよ
うにしたので、計測装置と歯車との干渉を避けることが
でき、干渉等による計測装置の信頼性の低下を防止する
ことができる。
As described above, according to the present invention,
Since high-frequency heating is performed while correcting the position of the inductor so that the distance between the object or gear teeth and the inductor is constant,
Uniform and good heating can be performed. In particular, claim 2
Since the measurement of the position of the inductor with respect to the tooth is performed in a non-contact manner, interference between the measuring device and the gears can be avoided, and a decrease in the reliability of the measuring device due to interference or the like can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による高周波加熱装置の概略構成を示す
斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a high-frequency heating device according to the present invention.

【図2】誘導子2,レーザ光照射装置4および撮像装置
5を示す図であり、(a)は側面図、(b)は誘導子2
に照射されたレーザ光を示す図。
2A and 2B are diagrams showing an inductor 2, a laser beam irradiation device 4, and an imaging device 5, wherein FIG. 2A is a side view, and FIG.
FIG. 3 is a view showing a laser beam applied to the laser beam.

【図3】粗位置決めしたときの位置決め治具6と歯車1
との関係を示す図。
FIG. 3 shows a positioning jig 6 and a gear 1 when coarse positioning is performed.
FIG.

【図4】高周波加熱装置の構成を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a high-frequency heating device.

【図5】y方向の位置決めを説明する図であり、(a)
は歯車1および誘導子2の平面図、(b)は画像を示す
図。
5A and 5B are diagrams for explaining positioning in the y direction, and FIG.
FIG. 3 is a plan view of the gear 1 and the inductor 2, and FIG.

【図6】x方向の位置決めを説明する図であり、(a)
は歯車1および誘導子2の平面図、(b)および(c)
は画像を示す図。
6A and 6B are diagrams for explaining positioning in the x direction, and FIG.
Is a plan view of the gear 1 and the inductor 2, (b) and (c).
FIG.

【図7】z方向の位置決めを説明する図であり、(a)
は線状光L2が照射された誘導子2および歯車1の側面
図、(b)および(c)は画像を示す図。
FIGS. 7A and 7B are views for explaining positioning in the z direction, and FIG.
FIG. 3B is a side view of the inductor 2 and the gear 1 irradiated with the linear light L2, and FIGS.

【図8】歯車1と誘導子2とが相対的に傾いている場合
を説明する図であり、(a)は歯車1および誘導子2の
平面図、(b)は誘導子2が傾いている場合の画像、
(c)は歯車1が傾いている場合の画像。
FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating a case where the gear 1 and the inductor 2 are relatively inclined. FIG. 8A is a plan view of the gear 1 and the inductor 2, and FIG. Image if
(C) is an image when the gear 1 is tilted.

【図9】高周波焼入れの手順を説明するためのフローチ
ャート。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the procedure of induction hardening.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 歯車 2 誘導子 3 移動装置 4 レーザ光照射装置 5 撮像装置 6 位置決め治具 7 ピニオンギア 10 制御装置 11 電源 REFERENCE SIGNS LIST 1 gear 2 inductor 3 moving device 4 laser beam irradiation device 5 imaging device 6 positioning jig 7 pinion gear 10 control device 11 power supply

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱対象物の近傍に配設された誘導子
を、前記対象物の表面に沿って移動させつつ高周波加熱
を行う高周波加熱装置において、 前記誘導子の位置を計測する計測装置と、 前記計測装置の計測値に基づいて、前記対象物とその表
面に沿って移動する前記誘導子との間隔を常に一定値に
保つ補正装置とを備えることを特徴とする高周波加熱装
置。
1. A high-frequency heating device that performs high-frequency heating while moving an inductor disposed near a heating target along a surface of the target, and a measuring device that measures a position of the inductor. A high-frequency heating device comprising: a correction device that always keeps a constant distance between the object and the inductor that moves along the surface thereof based on a measurement value of the measurement device.
【請求項2】 歯車の歯の近傍に配設された誘導子を、
前記歯の歯スジ方向に移動させつつ高周波加熱を行う高
周波加熱装置において、 前記誘導子および前記歯の両方に架けわたすように線状
に光を照射すると共に、前記誘導子および前記歯からの
反射光を検出して、前記歯に対する前記誘導子の位置を
計測する計測装置と、 前記計測装置の計測値に基づいて、前記歯とその歯スジ
方向に移動する前記誘導子との間隔を常に一定値に保つ
補正装置とを備えることを特徴とする高周波加熱装置。
2. An inductor disposed near a gear tooth,
In a high-frequency heating device that performs high-frequency heating while moving in the tooth streak direction of the tooth, while irradiating light linearly so as to extend over both the inductor and the tooth, reflection from the inductor and the tooth A measuring device that detects light and measures the position of the inductor with respect to the tooth; and, based on a measurement value of the measuring device, always keeps a distance between the tooth and the inductor that moves in the direction of the tooth line. A high-frequency heating device comprising: a correction device for maintaining the value at a value.
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