JP2012031489A - ラックバーの焼入治具 - Google Patents

Abstract

【課題】焼入に必要な各部材をベースに一体化してユニット化することにより、各種ラックバーの焼入に容易に対応できて焼入作業の段取り時間の短縮化が図れると共に、ラックバーの種類に係わらず、焼入精度の均一化を図ることが可能なラックバーの焼入治具を提供する。
【解決手段】ラックバーの長手方向に沿って所定間隔で対向配置されラックバーの歯面もしくは背面が接触可能な一対の通電電極部材と、該一対の通電電極部材の下部を支持すると共にそれぞれ端子部が設けられた一対の導電部材と、ラックバーの略両端部を支持する支持部材と、一対の接触電極間に配置された冷却水噴射部材と、を備え、これらの各部材が、平面視略長方形状の板状に形成され高周波焼入装置の治具セット台に位置決め状態で着脱可能なベース上に一体的に配置されてユニット化されていることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ラックバーの歯面や背面を高周波電流を利用して焼き入れする高周波焼入装置に使用して好適なラックバーの焼入治具に関する。

従来、この種の高周波焼入装置としては、例えば特許文献１に開示されている。この高周波焼入装置は、電気的絶縁材を介して第１導体と第２導体を組み合わされてなる単位導体と、第１接触電極と、第２接触電極と、冷却手段を備えた近接導体と、ラックバーを上方から押圧する油圧シリンダ等を備えている。そして、ラックバーの歯面を焼入れする場合には、歯面側に両接触電極を接触させて高周波電流を直接通電し、ラックバーの背面を焼入れする場合には、ラックバーの上下位置を逆に設定して背面側に両接触電極を接触させて高周波電流を直接通電するようにしたものである。

特開平１０−１８３２３４号公報

しかしながら、このような高周波焼入装置にあっては、ワークとしてのラックバーを支える油圧シリンダや、第一接触電極、第２接触電極及び冷却手段等がそれぞれ別体で焼入装置自体に配置されているため、ラックバーの長さや外径等の形状が異なると、それに併せて第１接触電極や第２接触電極あるいは油圧シリンダの位置等を調整する必要がある。その結果、ラックバーを交換する際の、各部材の調整や交換作業自体に時間が掛かる等、段取り時間が長くなり易く、製造コストがアップすると共に、ラックバーの形状（種類）に係わらず焼入精度の均一化（再現性）を図ることが難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、焼入に必要な各部材をベースに一体化してユニット化することにより、各種ラックバーの焼入に容易に対応できて焼入作業の段取り時間の短縮化が図れると共に、ラックバーの種類に係わらず、焼入精度の均一化等を図ることが可能なラックバーの焼入治具を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ラックバーの長手方向に沿って所定間隔で対向配置され前記ラックバーの歯面もしくは背面が接触可能な一対の通電電極部材と、該一対の通電電極部材の下部を支持すると共にそれぞれ端子部が設けられた一対の導電部材と、前記ラックバーの略両端部を支持する支持部材と、前記一対の接触電極部材間に配置された冷却水噴射部材と、を備え、これらの各部材が、平面視略長方形状の板状に形成され高周波焼入装置の治具セット台に位置決め状態で着脱可能にセットされるベース上に、一体的に配置されてユニット化されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記導電部材の端子部が、前記ベースの長手方向の略中間位置に側方に突出する状態で設けられていることを特徴とする。さらに、請求項３に記載の発明は、前記各部材の少なくとも一つに識別マークが設けられていることを特徴とし、この場合、前記識別マークは、請求項４に記載の発明のように、電気的識別手段によって識別可能であることが好ましい。また、請求項５に記載の発明は、前記一対の支持部材のうち、一方はラックバーの先端を軸方向に支持し、他方はラックバーの略基端側を下方から支持することを特徴とする。また、請求項６に記載の発明は、前記ベースの長手方向の両端部に取手が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、ラックバーの歯面もしくは背面の焼き入れに必要な通電電極部材、導電部材、支持部材及び冷却水噴射部材からなる各部材が、平面視略長方形状の板状のベース上に一体的に配置されてユニット化されているため、各種ラックバーに対応した所定のユニットを高周波焼入装置の治具セット台にセットするだけで、各部材を予め所定位置に配置したユニット化された焼入治具により各種ラックバーの焼入に容易に対応できて、例えば各部材間の調整が不要になる等、焼入作業の段取り時間の短縮化を図ることができると共に、ラックバーの種類に係わらず、焼入精度の均一化や焼入精度の再現性を容易に図ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、導電部材の端子部がベース板の長手方向の略中間位置に側方に突出する状態で設けられているため、一対の通電電極部材の長さ等を略同一にして、各電極部材に高周波電流をバランス良く供給できて、ラックバーの歯面や背面の焼入精度を向上させることができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、各部材の少なくとも一つに識別マークが設けられているため、この識別マークで対応するラックバーを確実かつ容易に識別できて、ラックバー交換時の段取り時間の一層の短縮化を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、識別マークが電気的識別手段によって識別可能であるため、例えば焼入治具がセットされる高周波焼入装置に電気的識別手段を設けることで、セットされた焼入治具が適正か否か等の判断を高周波焼入装置の制御部により自動的に判断できて、ラックバー交換時の段取り時間のより一層の短縮化と焼入精度の一層の向上を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明の効果に加え、一対の支持手段のうち、一方がラックバーの先端を軸方向に支持し、他方がラックバーの略基端側を下方から支持するため、ラックバーの焼入治具へのセットや取り外しを簡単かつ確実に行うことができて、ラックバー交換時の段取り時間のより一層の短縮化と、ラックバーの焼入精度のより一層の向上を図ることができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５に記載の発明の効果に加え、ベースの長手方向の両端部に取手が設けられているため、例えばこの取手をロボットや手等で持つことにより焼入治具を持ち運びできて、高周波焼入装置の治具セット台への焼入治具のセットや取り外しを一層容易に行うことができる。

本発明に係わる焼入治具をセット可能な高周波焼入装置の斜視図 同その治具セット台の斜視図 同その平面図 同その正面図 同焼入治具の縦断面図 同その平面図 同図５のＡ部の拡大図 同図６の右側面図 同その縦断面図

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図９は、本発明に係わるラックバーの焼入治具の一実施形態を示している。本発明に係わる焼入治具１は、図１に示す高周波焼入装置２にセットされる。この高周波焼入装置２はコラム３を有し、このコラム３の略中央前部には治具セット台４が配置されると共に、この治具セット台４の上方に位置して焼入治具１にセットされたラックバーＷの歯面Ｗａと背面Ｗｂを反転させたり、あるいはラックバーＷを後述する支持部材１８ａ、１８ｂにセットしたり取り外す等の、ラックバーＷに対して所定の動作を行うワーク制御装置５が配置されている。また、コラム３の右側には、操作盤６ａを有する焼入制御装置６が配置されると共に、コラム３の所定位置には、所定周波数の高周波電流を出力可能な電源装置７と、後述する冷却ジャケット１９に冷却水を供給可能な冷却水供給装置８等が配置されている。

前記治具セット台４は、図２〜図４に示すように、略直方体形状の架台１０を有し、この架台１０の上面後方側に焼入治具１が着脱（セット・アンセット）可能に配置されている。また、架台１０の上面の右側には、例えばラックバーＷの上下方向の向きを検出可能なセンサ１１ａを有するラックバー判別装置１１が配置されると共に、架台１０上面の後方側にもセットされたラックバーＷの位置等を検出可能なセンサ１２が配置されている。さらに、架台１０の焼入治具１の前方側には、焼入が完了したラックバーＷを複数本の傾斜した桟１３ａにより前方に排出可能な自動排出装置１３が配置されている。

この治具セット台４上にセットされる焼入治具１は、図５〜図９に示す如く構成されている。すなわち、焼入治具１は、平面視長方形状の所定板厚の例えば金属板からなり、下面の四隅に治具セット台４の位置決め孔に嵌合可能な位置決め突起１５ａが設けられたベース１５を有している。このベース１５上には、一対の通電電極部材１６ａ、１６ｂと、この通電電極部材１６ａ、１６ｂの下部を支持すると共に該電極部材１６ａ、１６ｂに電気的に接続された一対の導電部材１７ａ、１７ｂと、ラックバーＷの先端側Ｗｃ及び基端側Ｗｄを支持する支持部材としての先端支持部材１８ａ及び基端側支持部材１８ｂと、前記通電電極部材１６ａ、１６ｂ間に配置された冷却水噴射部材としての冷却ジャケット１９が、所定位置に固定的に配置されることで、これらの各部材がベース１５に一体化されてユニット化されている。

前記一対の通電電極部材１６ａ、１６ｂは、銅板により断面略Ｌ字形状に形成されて、ラックバーＷの歯面Ｗａもしくは背面Ｗｂに接触可能な垂直な接触部をそれぞれ有し、各通電電極部材１６ａ、１６ｂの水平な固定部が対応する導電部材１７ａ、１７ｂにボルト２０によりそれぞれ固定されて、接触部間の間隔が該接触部上に載置されるラックバーＷの歯面Ｗａ等の長さに対応するように設定されている。

前記一対の導電部材１７ａ、１７ｂは、所定板厚の銅板により形成されて、絶縁部材２１を介して積層配置されると共に、その一方の端部に前記通電電極部材１６ａ、１６ｂの固定部が前記ボルト２０により固定されている。また、各導電部材１７ａ、１７ｂは、複数個（図では６個）のネジ２２により前記ベース１５に固定されると共に、一対の導電部材１７ａ、１７ｂの他方の端部は、ベース１５の長手方向の略中間位置から側方（ベースの後方側）に突出して、該突出部分が端子部２３ａ、２３ｂ（図８参照）を形成している。この端子部２３ａ、２３ｂに、図示しない銅板等からなる導体の一方の端部が接続され、この導体の他方の端部が前記高周波電源装置７の出力端子に接続されている。

前記支持部材としての先端支持部材１８ａは、図５及び図６に示すように、ベース１５の左端部に固定されたブロック２５上に図６の矢印イ方向に移動可能な移動板２６と、この移動板２６の先端に固定されラックバーＷの先端側Ｗｃに嵌合可能な嵌合支持部２７を有している。また、移動板２６には、位置調整ボルト２８が挿通される２条の長孔が設けられており、この長孔に対応してブロック２５に設けたネジ孔に位置調整ボルト２８を螺合することで移動板２６が所定位置に固定されて、ラックバーＷの先端側Ｗｃが所定位置に設定支持されるようになっている。

また、支持部材としての基端側支持部材１８ｂは、図５に示すように、ベース１５の右端部に固定されたブロック２９上にボルト３０により連結された支持部３１を有し、この支持部３１内には、ボルト３０の先端側に嵌装されたスプリング３２が内蔵されている。このスプリング３２によって、支持部３１がブロック２９に対して弾性支持され、ラックバーＷの外周面形状に対応した支持部３１の円弧面からなる上面で、ラックバーＷの基端側Ｗｂの所定位置が下方から所定位置に設定支持されるようになっている。

前記冷却水噴射部材としての冷却ジャケット１９は、前記一対の通電電極部材１６ａ、１６ｂ間に配置され、内部に冷却水流路３３ａが形成された箱形状のジャケット本体３３を有している。このジャケット本体３３の上面には、図７に示すように、ラックバーＷの歯面Ｗａ形状に対応した多数の噴射孔３３ｂが形成され、この噴射孔３３ｂから前記冷却水供給装置８からホースやホースコネクタ３４を介して供給される冷却水が、上方に向けて所定圧で噴射されるようになっている。

なお、焼入治具１の前記ベース１５の左右端部には、取手３５が側方であるベース１５の長手方向に突出する状態で固定されており、この取手３５を作業者が手で持ったり、あるいはクレーンやロボット等で持つことにより、焼入治具１が持ち運び（運搬）可能となっている。また、焼入治具１のベース１５の上面の例えば右端前部には、図６に示すように、識別マーク３６が設けられている。この識別マーク３６は、例えば所定色の塗料や刻印等によってベース１５に付与されており、この識別マーク３６が、前記高周波焼入装置２に配置された例えばカメラ等からなる所定のセンサ（電気的識別手段）により電気的信号として検出されるようになっている。この識別マーク３６は、ベース１５の右端前部に限らず、ベース１５の他の部位や、焼入治具１を形成する各部材の適宜位置に設けることができる。

次に、前記焼入治具１の動作（使用方法）の一例について説明する。先ず、高周波焼入装置２で焼入されるラックバーＷの歯面Ｗａや背面Ｗｂの長さ等の形態に応じた焼入治具１を予め準備する。このとき、各焼入治具１の一対の通電電極部材１６ａ、１６ｂ間の対向距離や、冷却ジャケット１９のジャケット本体３３の噴射孔３３ｂの位置や内径、先端支持部材１８ａの移動板２６の位置、基端側支持部材１８ｂの支持部３１の上面形状等は、対応するラックバーＷの形態に応じて予め所定に設定されている。また、各焼入治具１のベース１５には、各焼入治具１に対応して互いに異なる識別マーク３６が付与されており、また、各焼入治具１のベース１５の大きさは、全て同一に設定されている。

そして、焼入するラックバーＷに対応した焼入治具１を、その取手３４を利用して高周波焼入装置２の治具セット台４の上面の位置決め孔に位置決め突起１５ａを嵌合させて、焼入治具１を治具セット台４にセットする。なお、このセット状態においては、所定長さの位置決め突起１５と位置決め孔の嵌合により焼入治具１と治具セット台４が位置決めされるが、例えばクランプや固定ネジ等の固定機構により、焼入治具１と治具セット台４を強固に固定する構造を採用しても良い。焼入治具１を治具セット台４にセットしたら、この焼入治具１の支持部材１８ａ、１８ｂでラックバーＷを支持する。このときの支持は、ラックバーＷの先端側Ｗｃの孔に先端支持部材１８ａの嵌合支持部２７を嵌合させ、ラックバーＷの基端側Ｗｄを基端側支持部材１８ｂの支持部３１上面に載置状態とさせることにより行う。

また、この支持状態において、ラックバーＷは、その歯面Ｗａが下方に位置し背面Ｗｂが上方に位置するようにセットさせると共に、歯面Ｗａの両端部に前記通電電極部材１６ａ、１６ｂの接触部を接触させる。そして、ラックバーＷのセット状態がセンサ１１ａ、１２等で検出されると、焼入可能な状態となり、高周波焼入装置２の焼入制御装置６の制御により、高周波電源７が作動して通電電極部材１６ａ、１６ｂの接触部を介してラックバーＷの歯面Ｗａに高周波電流が通電される。この高周波電流が所定時間通電されると、ラックバーＷの歯面Ｗａが所定温度まで通電加熱され、所定時間が経過した時点で、冷却ジャケット１９から冷却水が所定時間噴射される。この通電加熱と冷却水による急速冷却でラックバーＷの歯面Ｗａが焼入される。

ラックバーＷの歯面Ｗａが焼入されると、ワーク制御装置５が作動して歯面Ｗａが焼入されたラックバーＷを支持部材１８ａ、１８ｂから取り外して持ち上げ１８０度回転させる。そして、この１８０度回転したラックバーＷを再び支持部材１８ａ、１８ｂで支持させると共に、背面Ｗｂの所定位置に一対の通電電極部材１６ａ、１６ｂの接触部を接触させ、この状態で、高周波電源７から所定時間高周波電流を通電する。また、通電加熱後に、冷却ジャケット１９から冷却水を噴射させて、ラックバーＷの背面Ｗｂを焼き入れする。これにより、ラックバーＷの歯面Ｗａと背面Ｗｂが焼き入れされ、この焼き入れが完了したラックバーＷは、支持部材１８ａ、１８ｂによる支持が解除されて、例えばラックバーＷの下方に位置する自動排出装置１３の桟１３ａの先端が上昇することで、傾斜している桟１３ａに沿って治具セット台４の前方に排出される。

一方、所定形態の全てのラックバーＷの焼入作業が終了し、他の異なるラックバーＷを焼入する場合は、次にようにして行う。すなわち、治具セット台４にセットされている焼入治具１を、その取手３５を利用して治具セット台４上から取り外し、次に焼き入れしようとするラックバーＷに対応した焼入治具１を前述したと同様に治具セット台４にセットする。この治具セット台４にセットされた焼入治具１も、焼き入れするラックバーＷに応じて、各部材が所定位置に設定されていることから、焼入治具１を治具セット台４にセットするだけで、従来のような位置調整作業等を一々行う必要がなくなり、焼入治具１の交換が簡単かつスムーズに行える。

そして、このセットされた焼入治具１を使用して、ラックバーＷの歯面Ｗａと背面Ｗｂを前述したと同様にして焼き入れする。つまり、前記焼入治具１の場合、予め一定形状に形成されたベース１５上に、各ラックバーＷの形態に応じた通電電極部材１６ａ、１６ｂ、導電部材１７ａ、１７ｂ、支持部材１８ａ、１８ｂ及び冷却ジャケット１９を固定することで、各部材とベース１５が一体となり各ラックバーＷに対応したユニットが形成され、このユニットを焼き入れすべきラックバーＷに応じて交換することで、各種ラックバーＷの歯面Ｗａや背面Ｗｂの焼き入れが可能となる。

このように、前記実施形態の焼入治具１においては、ラックバーＷの歯面Ｗａもしくは背面Ｗｂの焼き入れに必要な一対の通電電極部材１６ａ、１６ｂ、一対の導電部材１７ａ、１７ｂ、先端支持部材１８ａと基端側支持部材１８ｂ及び冷却ジャケット１９からなる各部材が、平面視略長方形状の平板状のベース１５上に一体的に配置されてユニット化されているため、各種ラックバーＷの焼き入れにユニット化された所定の焼入治具１を使用することで各種ラックバーＷの焼き入れに的確に対応することができる。

その結果、同一形状のベース１５を有する所定の焼入治具１を治具セット台４上にセットするだけで、各部材の位置調整等が不要となり、例えば異なる形態のラックバーＷを連続して焼き入れする場合の、焼入作業の段取り時間の短縮化が図れると共に、ラックバーＷの種類に係わらず、同一形態の各ラックバーＷの焼入精度の均一化や、異なる形態のラックバーＷにおける焼入精度の均一再現性を図り、常に安定した焼入品質の各種ラックバーＷを容易に得ることができる。

また、導電部材１７ａ、１７ｂの端子部２３ａ、２３ｂがベース１５の長手方向の略中間位置に側方に突出する状態で設けられているため、一対の通電電極部材１６ａ、１６ｂの長さを略同一に設定し、各通電電極部材１６ａ、１６ｂの接触部に高周波電流をバランス良く供給できて、ラックバーＷの歯面Ｗａや背面Ｗｂの焼入精度を向上させることができる。さらに、ベース１５等の各部材の少なくとも一つに識別マーク３６が設けられているため、この識別マーク３６で対応するラックバーＷを高周波焼入装置２に設けた電気的識別手段で確実かつ容易に識別できて、例えばセットされた焼入治具１が正常である場合にのみ、焼入作業を行うことができる等、焼入作業の効率化や段取り時間の一層の短縮化、焼入精度の一層の向上を図ることができる。

また、一対の支持部材１８ａ、１８ｂのうち、一方がラックバーＷの先端側Ｗｃを軸方向に支持し、他方がラックバーＷの略基端側Ｗｄを下方から支持するため、ラックバーＷの焼入治具１へのセットを簡単かつ確実に行うことができて、ラックバー交換時の段取り時間のより一層の短縮化と、ラックバーＷの焼入精度のより一層の向上を図ることができる。またさらに、ベース１５の長手方向の両端部に取手３５が設けられているため、例えばこの取手３５をロボットや手等で持つことにより焼入治具１を持ち運びできて、高周波焼入装置２への治具セット台４に対する焼入治具１のセットや取り外しを容易に行うことができる。

なお、前記実施形態においては、焼入治具１がラックバーＷの歯面Ｗａと背面Ｗｂの両面を焼き入れする高周波焼入装置２に使用される場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばラックバーＷの歯面Ｗａのみを焼き入れしたり、歯面Ｗａを焼き入れし背面Ｗｂは焼き鈍しする高周波焼入装置２等にも使用することができる。また、前記実施形態における、焼入治具１のベース１５の形状や、該ベース１５への各部材の配置位置、支持部材１８ａ、１８ｂの構成、治具セット台４の形態等は、一例であって、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更することができる。

本発明は、ラックバーの歯面や背面を通電加熱で焼き入れする高周波焼入装置への適用に限らず、例えば通電加熱と加熱コイルによる誘導加熱を併用した高周波焼入装置等にセット可能な焼入治具にも利用できる。

１・・・焼入治具、２・・・高周波焼入装置、４・・・治具セット台、５・・・ワーク制御装置、６・・・焼入制御装置、７・・・高周波電源装置、８・・・冷却水供給装置、１１・・・ラックバー判別装置、１３・・・自動排出装置、１３ａ・・・桟、１５・・・ベース、１５ａ・・・位置決め突起、１６ａ、１６ｂ・・・通電電極部材、１７ａ、１７ｂ・・・導電部材、１８ａ・・・先端側支持部材、１８ｂ・・・基端側支持部材、１９・・・冷却ジャケット、２３ａ、２３ｂ・・・端子部、３３・・・ジャケット本体、３５・・・取手、３６・・・識別マーク、Ｗ・・・ラックバー、Ｗａ・・・歯面、Ｗｂ・・・背面、Ｗｃ・・・先端側、Ｗｄ・・・基端側。

Claims (6)

1. ラックバーの長手方向に沿って所定間隔で対向配置され前記ラックバーの歯面もしくは背面が接触可能な一対の通電電極部材と、該一対の通電電極部材の下部を支持すると共にそれぞれ端子部が設けられた一対の導電部材と、前記ラックバーの略両端部を支持する支持部材と、前記一対の接触電極部材間に配置された冷却水噴射部材と、を備え、これらの各部材が、平面視略長方形状の板状に形成され高周波焼入装置の治具セット台に位置決め状態で着脱可能にセットされるベース上に、一体的に配置されてユニット化されていることを特徴とするラックバーの焼入治具。
2. 前記導電部材の端子部は、前記ベースの長手方向の略中間位置に側方に突出する状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載のラックバーの焼入治具。
3. 前記各部材の少なくとも一つに識別マークが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のラックバーの焼入治具。
4. 識別マークは、電気的識別手段によって識別可能であることを特徴とする請求項３に記載のラックバーの焼入治具。
5. 前記一対の支持部材のうち、一方はラックバーの先端を軸方向に支持し、他方はラックバーの略基端側を下方から支持することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のラックバーの焼入治具。
6. 前記ベースの長手方向の両端部に取手が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のラックバーの焼入治具。

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