JP3701783B2 - 誘導加熱による自動焼入装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車部品の焼入れ熱処理などの大量生産品の誘導加熱による自動焼入装置に関するものである。主として傘付軸部材の焼入れを対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車部品などの量産焼入れ処理には誘導加熱による焼入装置が多く使用されており、これにはインデックステーブルを使用した自動焼入装置などが知られている（例えば実公平４−５０号公報など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら前記実公平４−５０号公報などに記載の従来の装置ではワークの搬送は自動で行われるが誘導加熱コイル部への挿入抽出は人手によっているため、一台の機械に一人の作業員がつきっきりになり、重量物の長時間の連続作業のために多数の人手を要しコストが高くなるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明者は、先にこのような問題点を解決した有孔部材の自動誘導加熱装置を提案した（特願平９−１８８９４３号）。本発明はその他の種々な量産部品の焼入れを完全自動化して一層コストを低減し省力を可能にする誘導加熱による自動焼入装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱による自動焼入装置は、傘付軸部材の誘導加熱焼入装置において、誘導加熱コイルと冷却手段とを有する焼入部と該焼入部の両側の軸心上に等距離に二叉状の素材ワーク受け及び焼入ワーク受けが設けられた本体と、該本体上に設けられたワークを把持して前記素材ワーク受けと焼入部と焼入ワーク受けとの間を前記軸心方向に移動するワーク移動手段と、前記本体の素材ワーク受け及び焼入ワーク受け側にそれぞれ設けられた前記軸心方向に走行する素材ワークマニピュレータと焼入ワークマニピュレータと、前記素材ワークマニピュレータ側に設けられた素材ワークを積載して前記走行線に直行して積載位置から供給位置に移動させる１以上の平面テーブルからなる素材ワークストッカと、前記焼入ワークマニピュレータ側に設けられた焼入ワークを前記走行線に直行して排出位置から取下位置に移動させる１以上の平面テーブルからなる焼入ワークストッカとが配設され、前記ワーク移動手段は、前記本体上方に配設されたガイドビーム上を移動するスライダと、該スライダに上下移動可能に支持された支持アームと、該支持アームに前記素材ワーク受けと焼入部との間隔をおいて設けられたワークを抽出把持する２個の把持部材とからなり、前記素材及び焼入ワークマニピュレータは、前記素材ワークストッカ上に水平に載置された傘付軸部材の軸部を把持抽出・移動し、前記素材ワーク受けに垂直にして装入し、また前記焼入ワーク受けに垂直に載置された焼入ワークの軸部を把持抽出・移動し、前記焼入ワークストッカ上に軸部を水平にして載置するように、前記軸部を把持する把持爪と該把持爪を回転する回転部材とが設けられて前記軸方向に移動する移動体からなり、前記素材及び焼入ワークストッカは、チエンリンクに傘付軸部材の軸部を水平に載置する積載部材を備えたチエンコンベアからなり、前記誘導加熱・冷却手段、ワーク移動手段、素材及び焼入ワークマニピュレータ及び前記素材及び焼入ワークストッカの作動を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
即ち、本発明の誘導加熱による自動焼入装置は、主として傘付軸部材の誘導加熱焼入れを目的とするものである。ここで傘付軸部材とは段付き軸部材や軸付歯車など複雑な形状のものも含む。なお、ここで素材ワークとは焼入れ前の傘付軸部材をいい、焼入ワークとは焼入れ後の傘付軸部材をいう。
【０００７】
本発明の誘導加熱による自動焼入装置は、本体の焼入部の軸心上の両側に素材ワーク受け及び焼入ワーク受けが設けられ、ワーク移動手段により素材ワーク受けから素材ワークを抽出し、焼入位置に移動して誘導加熱コイルと冷却手段により加熱焼入れする。焼入れされた焼入ワークはワーク移動手段により焼入位置から焼入ワーク受けに移動される。
【０００８】
前記ワーク移動手段は、把持部材を上下移動可能に支持したスライダがガイドビーム上を移動して、把持部材で把持されたワークを素材ワーク受けと焼入部と焼入ワーク受けの間を移動させる。このとき把持部材は支持アームに素材ワーク受けと焼入部との間隔をおいて設けられており、素材ワーク受け、焼入部及び焼入ワーク受けは等間隔に置かれているので、把持部材は同時に２個のワークを把持して移動することができ、従来の１個のスライダに１個の把持部材を設けた焼入装置に比し簡単な設備で作業能率を大幅に向上させることができる。
【０００９】
本体の両側に焼入部の軸心上を走行する素材ワークマニピュレータと焼入ワークマニピュレータとがそれぞれ配設され、素材ワークは素材ワークマニピュレータにより素材ワークストッカから素材ワーク受けに移動され、焼入れされた焼入ワークは焼入ワーク受けから焼入ワークストッカに移動される。このとき、素材及び焼入ワークストッカ上にはワークは軸を水平に置かれており、素材ワーク受け等では垂直に置かれるので、ワークの軸部を把持するワークマニピュレータの把持爪は９０度回転して、ワークをワーク受けに垂直に載置するようになっている。このように、マニピュレータは回転自在な自在腕によりワークを掴持する爪部の向きを自在に変えることができるので、ワークストッカに積載するワークの方向を焼入れの際の保持方向と異なる方向にすることもでき、ワークストッカの積載量を増加し、複雑な形状のワークの積載が容易になり長時間の無人運転が可能になる。
【００１０】
素材ワークマニピュレータ側に素材ワークを積載して積載位置から供給位置に移動させる素材ワークストッカが配設され、焼入ワークマニピュレータ側に焼入ワークを排出位置から取下位置に移動させる焼入ワークストッカが配設されている。このワークストッカは２個以上併設することにより、大量のワークの積載ができるので、長時間の無人運転に便利である。このようにワークを移動するワークマニピュレータと直行方向にワークストッカを設けることができるので、複数のワークストッカを設けることが容易になり、複数のワークストッカを交互に使用することにより一層長時間の無人運転が可能になる。
【００１１】
また、この素材及び焼入ワークストッカは、チエンリンクに傘付軸部材の軸部を水平に載置する積載部材を備えたチエンコンベアからなる。ここで水平とは完全な水平ではなく、ワークの形状により角度を持たせてもよい。
これにより、素材ワークストッカの積載位置でチエンリンクの積載部材の上に軸が水平におかれたワークは、チエンコンベアの回転により供給位置に移動されて、素材ワークマニピュレータにより本体の素材ワーク受けに移動され、焼入れ後のワークは、焼入ワークマニピュレータにより焼入ワーク受けから焼入ワークストッカの排出位置に移動され、同様に排出位置でチエンコンベア上に移載されて取下位置に移動される。
【００１２】
前記誘導加熱・冷却手段、ワーク移動手段、素材及び焼入ワークマニピュレータ及び前記素材及び焼入ワークストッカの作動は制御手段により制御されて自動運転されるので無人操業をすることができる。
【００１３】
また、本発明の誘導加熱による自動焼入装置は、焼入位置前に設けられた素材ワークの寸法検知手段と、焼入位置の後に設けられた焼入ワークの未焼入検知手段の一方または双方を備え、前記制御手段には前記寸法検知手段または未焼入検知手段の不具合信号により警報を発し、そして、または全ラインを停止する駆動制御部を備えることが望ましい。
【００１４】
また、前記焼入ワークの未焼入検知手段は、誘導加熱コイルに付加される電力が規定範囲か否かを検知する誘導電力検知と、冷却手段の冷却液流量が規定値内か否かを検知する冷却液量検知と、焼入れ面の反射光を検知する光反射型センサとにより構成され、いずれかの検知値が規定値外のときは前記不具合信号が発せられるようにすることが望ましい。
【００１５】
すなわち、素材ワークの寸法検知手段は例えばワークの加熱面が所定の位置にあるかどうかを検知する。かかる寸法検知手段を焼入位置の前に設けることによって、ワークの加熱面と誘導加熱コイルとの間隔を所定間隔に維持するものである。これはワークの寸法が不良であったり、あるいは載置の仕方が不良だったりするとワークの加熱面の高さが変動してワークが誘導加熱コイルに接触して破損したり、あるいはワークの加熱面と誘導加熱コイルの間隔が大きくなり過ぎて加熱が所定温度に達しないという事故の発生を防止するためである。この寸法検知手段は非接触位置検知センサによることが望ましい。
【００１６】
また、焼入ワークの未焼入検知手段は、焼入れされないワークが成品に混入することを防ぐためである。これを加熱位置の後に設けることにより、何らかの原因により高周波電源が作動しなかったり、あるいはコイルとワークの間隔が大きすぎて加熱温度が低く所定の焼入れが行われなかった場合などの焼入れ不良が排除される。
【００１７】
本発明では未焼入検知手段として光反射型センサを用いた。これは、正常に焼入れされたワークは焼入面に酸化被膜が生じて機械加工の金属光沢面に比し光の反射率が低下することに着目したものである。未焼入検知手段としては誘導電流による方法など他の方法もあるが、光の反射率による方法は例がなく、本発明の装置は他の方法に比し簡易かつ安価に未焼入れの判断が可能である点に特徴がある。このときワークを自転させて全円周について検知するようにすれば焼むらが発見できる。また、未焼入検知手段として誘導加熱コイルの付加電力の電力が規定内にあるか、冷却手段の冷却液の流量が規定値内にあるかどうかを検知する誘導電力検知と冷却液量検知とを組み合わせることにより一層確実に未焼入ワークの混入が防止できる。焼入れ後の成品ワークは通常積み重ねて取り扱われるので端面を焼入れした場合には焼入面が見えない場合があり前段階で確実に排除することが要求され、本発明の未焼入検知手段はこれに適応できる。
【００１８】
上記寸法検知手段、未焼入検知手段により不具合が検知されたときは、制御手段により全ラインを停止させるか、そして、または警報を発するようにすれば無人でも安心して作業ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の誘導加熱による自動焼入装置の実施形態について説明する。本実施形態で焼入れするワーク２の１例は図１に示すスピンドルナックルなどのような傘部２ａと軸部２ｂとを有する軸材である。図２は本実施形態の自動焼入装置の平面図、図３はその本体の正面図、図４はマニピュレータの詳細を示す図である。
【００２０】
図２に示すように本実施形態の自動焼入装置は、中央の本体４０の一方側に素材ワークマニピュレータ１１３と他方側に焼入ワークマニピュレータ２１３が配設され、それぞれのマニピュレータの側に素材ワークストッカ１１０と焼入ワークストッカ２１０が配設されている。
【００２１】
本体４０には図２、３に示すように、フレーム３６のほぼ中央に誘導加熱コイル６１と冷却手段６４とを備えた焼入部４１が設けられている。焼入部４１の両側等距離に素材ワーク受け４２及び焼入ワーク受け４３が設けられている。素材ワーク受け４２及び焼入ワーク受け４３は２叉爪状をなし、この２叉部でワーク２の軸部を垂直に受けるようになっている。
【００２２】
本体４０には、スライダ３２とチャック３３ａ，３３ｂで構成されるワーク移動手段３０が配設されている。スライダ３２は、本体４０の焼入部４１の上方にフレーム３６に直立した支持柱３５に支持されたガイドビーム３１上をスライドして移動する。スライダ３２には、支持アーム３７がエアシリンダ３４により上下可動に支持され、この支持アーム３７に２つのチャック３３ａ，３３ｂが設けられている。２つのチャック３３ａと３３ｂは、ワーク受けと焼入部の間隔と同間隔に装着されている。これにより、２つのチャック３３ａと３３ｂに把持されたワーク２が素材ワーク受け４２と焼入ワーク受け４３の軸線方向にスライドして移動される。
【００２３】
素材ワーク受け４２の近傍にワークの寸法検知手段５５を設ける。寸法検知手段５５としては渦電流式変位センサが望ましい。寸法検知手段５５の不具合信号は図５の制御手段７０の検知部７６に出力される。
【００２４】
高周波電源の不調などの原因で焼入れされないワークが混入することを防止するために、焼入ワーク受け４３の近傍に未焼入検知手段５６が設けられる。
【００２５】
本体４０の両側に、前記素材ワーク受け４２と焼入ワーク受け４３の軸線方向に移動する素材ワークマニピュレータ１１３と、焼入ワークマニピュレータ２１３がそれぞれ配設されている。
【００２６】
マニピュレータ１１３、２１３は詳細を図４に示すように、ワーク２の軸部を掴持する開閉爪８１と、この開閉爪８１を支持して回転かつ前後移動駆動される自在腕８３とを備えている。開閉爪８１は開閉駆動部８２により開閉されてワーク２の軸部２ｂを掴持または開放する。自在腕８３は腕駆動部８４により保持されて回転かつ水平移動駆動される。前記開閉爪８１を回転する回転手段により、ワークを掴持する方向を水平垂直が自在に変更できるので、ワークストッカに積載するワークの方向と焼入れの際の保持方向とを異なる方向にすることができる。これにより、複雑な形状のワークの積載が容易になりワークストッカの積載量を増加することができて長時間の無人運転が可能になる。
【００２７】
腕駆動部８４は台車８５上に固定され、台車８５は図示しない走行手段により前記軸線方向に延長して付設されたレール８６上を走行する。これにより、素材ワークマニピュレータ１１３は、素材ワークを素材ワークストッカ１１０の供給位置Ｂから抽出して走行し、本体４０の素材ワーク受け４１に載置する。同様に、焼入ワークマニピュレータ２１３は焼入ワークを焼入ワーク受け４２から抽出して走行し、焼入ワークストッカ２１０の排出位置Ｃの所定位置に積載する。
【００２８】
素材ワークマニピュレータ１１３と焼入ワークマニピュレータ２１３の前面に、それぞれ供給位置Ｂ及び排出位置Ｃを向けて、２面の素材及び焼入ワークストッカ１１０及び２１０が配設されている。
【００２９】
素材ワークストッカ１１０、焼入ワークストッカ２１０は、それぞれワーク２を前記軸線に直行して平面に移動させる２連の素材ワークテーブル１１１、１１２及び焼入ワークテーブル２１１、２１２からなっている。素材及び焼入ワークテーブル１１１、１１２及び２１１、２１２は、それぞれ単独のモータ１１１ａ、１１２ａ及び２１１ａ、２１２ａで駆動されるチエンコンベアからなり、詳細を図４に示すようにチエンリンク１５のチエンプレート１７に積載部材１６が固着されスプロケット１８により駆動される。ワーク２は図２、図３に示すように積載部材１６に横にして積載される。そして、素材ワーク２は積載位置Ａで素材ワークテーブル１１１、１１２に積載されて移動し、供給位置Ｂで素材ワークマニピュレータ１１３により抽出されて本体４０の素材ワーク受け４２に移送される。また、焼入れされた焼入ワーク２は焼入ワーク受け４３から抽出移送されて、排出位置Ｃで焼入ワークテーブル２１１、２１２に積載され、取下位置Ｄから取下される。
【００３０】
図５は制御手段７０の構成を示すブロック図である。図において、前記焼入ワーク受け４３近傍の未焼入検知手段５６は、光反射型センサ５７と、誘導加熱コイル６１に付加される電力を検知する誘導電力検知６２と、冷却手段の冷却液の流量を検知する冷却液量検知６５とからなる。
【００３１】
熱処理前の素材ワークの機械加工した金属光沢面は正常に焼入れされると酸化膜が生じて光反射率が変化する。光反射型センサ５７は、このワークの焼入面の光反射率を検出して未焼入ワークの有無を検査するもので、反射率が規定範囲を外れると不具合信号が出力される。これにより焼入不良のワークの混入が防止される。
【００３２】
未焼入検知手段５６の誘導電力検知６２は誘導加熱コイル６１に付加される電力が所定値以下のとき、冷却液量検知６５は冷却手段６４の冷却液の流量が規定値以下のときに不具合信号を出力する。即ち、未焼入検知手段５６では、光反射型センサ５７、誘導電力検知６２、冷却液量検知６５のいずれかに不具合が発生したときは制御手段７０の検知部７６に信号が出力されて装置が停止されるようになっているので未焼入ワークの混入が完全に防止される。
【００３３】
サイクルタイム設定７２は、設定されたサイクルタイムに誘導加熱コイル６１、冷却手段６４を駆動する。カウンタ７３は処理ワークの個数を設定する。カウンタ７３にワーク処理個数を入力しておくと、所定個数の焼入れが完了すると装置は自動的に停止する。
【００３４】
検知部７６は、ワーク寸法検知手段５５及び未焼入検知手段５６の不具合の信号により駆動制御部７７に出力して装置の各機器を停止させ、警報５８を作動させる。いずれかに不具合が検知されたときは検知部７６を介して駆動制御部７７に停止、警報の信号が出力される。
【００３５】
駆動制御部７７は、前記サイクルタイム設定、カウンタ、各検知手段の信号により素材、焼入ワークストッカ、素材、焼入マニピュレータ、ワーク移送手段、誘導加熱コイル、冷却手段などを駆動・停止させる。
【００３６】
以下、上記構成の本発明の誘導焼入装置の動作について説明する。素材ワーク２は、ワークストッカ１１０の素材ワークテーブル１１１、１１２に、図４に示すチエンリンク１５の積載部材１６の上に交互に向きを変えて横積みに積載される。積載が終わると、素材ワークテーブル１１１を駆動してワーク２を供給位置Ｂ方向に移動させ、供給位置Ｂで素材ワーク２を素材ワークマニピュレータ１１３の開閉爪８１により抽出する。
【００３７】
マニピュレータ１１３の開閉爪８１を図４の実線に示すように開の状態で自在腕８３を前進させ、開閉爪８１を閉にして素材ワーク２の軸部２ｂを掴んだ後、図の鎖線のように後退させる。ここでワーク２はワークテーブルに横積みされているので、傘部を上にして軸部２ｂを垂直方向に変えるように開閉爪を左右いずれかに９０度回転させる。そして台車８５を本体４０の素材ワーク受け４２の位置まで走行させ、ワーク２を素材ワーク受け４２に載せて開閉爪８１を開放する。これにより、素材ワーク２は素材ワーク受け４２に垂直に載置される。
【００３８】
素材ワーク２が素材ワーク受け４２に載置されると、開閉爪８１は後退して台車８５はテーブル１１２の供給位置Ｂに移動する。次々と素材ワークを同様に抽出してテーブル１１２のワークがなくなると、テーブル１１１に積載されたワークについて同様に抽出する。
【００３９】
本体４０の素材ワーク受け４２に載置された素材ワーク２は、素材ワーク受け４２の位置でワーク移動手段３０のエアシリンダ３４により上下動される一方のチャック３３ａに把持抽出される。同時に他方のチャック３３ｂに焼入部４１で焼入れされた焼入ワーク２が把持抽出される。両チャック３３ａ，３３ｂに把持された素材ワークと焼入ワークはガイドビーム３１上を焼入ワーク受け４３方向に移動され、エアシリンダ３４により素材ワーク２が焼入位置でセットされると同時に焼入れされた焼入ワーク２が焼入ワーク受け４３に装入される。
【００４０】
素材ワーク受け４２から焼入部４１に移動された素材ワーク２は、誘導加熱コイル６１により加熱され、冷却手段６４により急冷されて焼入れされる。
【００４１】
焼入れされて焼入ワーク受け４３に移動された焼入ワーク２は、前記素材ワークの抽出と逆の動作により焼入ワークマニピュレータ２１３に把持されてテーブル２１１の排出位置Ｃに走行し、素材ワークと逆の動作で焼入ワークテーブル２１１の積載部材１６に積載される。焼入ワークを積載したテーブル２１１を素材ワークテーブルと逆方向に回転させて焼入れワークが次々と積載され、取下位置Ｄで取下される。テーブル２１１が一杯になるとテーブル２１２に積載する。
【００４２】
上記のようにワークマニピュレータでワークを移動することにより、複雑な形状の部材の取り扱いが容易になるとともに、複数の素材または焼入ワークストッカを設けることが可能になる。このように複数のワークストッカを交互に使用することにより、ストッカに多数のワークを積載することができ一層長時間の無人運転が可能になる。
【００４３】
以上述べたように、本発明の実施形態の誘導加熱による自動焼入装置によれば、ワークの装入から焼入れを完了したワークのストックまで完全自動化して行われ、長時間の自動運転が可能になるので、作業人員の削減とコストの低減ができる。
【００４４】
とくに本発明の自動焼入装置は、１個の支持アームに２個以上の把持部材を設けて１度の動作で２工程のワークを移動できるので簡単な構造で大幅に能率が向上する。また、作業工程中に寸法検知手段と未焼入検知手段を設けており、ワークの寸法不良や不具合を自動的に検知して異状があると装置を停止するので、無人で作業しても、ワークが加熱コイルに接触して破損したり加熱不良のワークが混在したりすることがなく、安定した熱処理作業ができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明構成の誘導加熱による自動焼入装置によれば、自動車部品の焼入れなど量産品の焼入れが、少ない人員で安価にでき、信頼性の高い焼入成品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明実施形態のワークの断面図である。
【図２】 本発明実施形態の誘導加熱による自動焼入装置の平面図である。
【図３】 本発明実施形態の誘導加熱による自動焼入装置の本体の正面図
【図４】 本発明実施形態のマニピュレータの詳細図である。
【図５】 本発明実施形態の誘導加熱による自動焼入装置の制御手段の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ ワーク、１５ チエンリンク、１６ 積載部材、１７ チエンプレート、１８ スプロケット、３０ ワーク移動手段、３１ ガイドビーム、３２ スライダ、３３ チャック（把持部材）、３４ エアシリンダ、３５ 支持柱、 ３６ フレーム、３７ 支持アーム、４０ 本体、４１ 焼入部、４２ 素材ワーク受け、４３ 焼入ワーク受け、５５ ワーク寸法検知手段、５６ 未焼入検知手段、５７ 光反射型センサ、５８ 警報器、６１ 誘導加熱コイル、６２ 誘導電力検知、６４ 冷却手段、６５ 冷却液量検知、７２ サイクルタイム設定、７３ カウンタ、８１ 開閉爪、８２ 開閉駆動部、８３ 自在腕、８４ 腕駆動部、８５ 台車、８６ レール、１１０ 素材ワークストッカ、１１１ 素材ワークテーブル、１１２ 素材ワークテーブル、１１３ 素材ワークマニピュレータ、２１０ 焼入ワークストッカ、２１１ 焼入ワークテーブル、２１２ 焼入ワークテーブル、２１３ 焼入ワークマニピュレータ、Ａ 積載位置、Ｂ 供給位置、Ｃ 排出位置、Ｄ 取下位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車部品の焼入れ熱処理などの大量生産品の誘導加熱による自動焼入装置に関するものである。主として傘付軸部材の焼入れを対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車部品などの量産焼入れ処理には誘導加熱による焼入装置が多く使用されており、これにはインデックステーブルを使用した自動焼入装置などが知られている（例えば実公平４−５０号公報など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら前記実公平４−５０号公報などに記載の従来の装置ではワークの搬送は自動で行われるが誘導加熱コイル部への挿入抽出は人手によっているため、一台の機械に一人の作業員がつきっきりになり、重量物の長時間の連続作業のために多数の人手を要しコストが高くなるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明者は、先にこのような問題点を解決した有孔部材の自動誘導加熱装置を提案した（特願平９−１８８９４３号）。本発明はその他の種々な量産部品の焼入れを完全自動化して一層コストを低減し省力を可能にする誘導加熱による自動焼入装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱による自動焼入装置は、傘付軸部材の誘導加熱焼入装置において、誘導加熱コイルと冷却手段とを有する焼入部と該焼入部の両側の軸心上に等距離に二叉状の素材ワーク受け及び焼入ワーク受けが設けられた本体と、該本体上に設けられたワークを把持して前記素材ワーク受けと焼入部と焼入ワーク受けとの間を前記軸心方向に移動するワーク移動手段と、前記本体の素材ワーク受け及び焼入ワーク受け側にそれぞれ設けられた前記軸心方向に走行する素材ワークマニピュレータと焼入ワークマニピュレータと、前記素材ワークマニピュレータ側に設けられた素材ワークを積載して前記走行線に直行して積載位置から供給位置に移動させる１以上の平面テーブルからなる素材ワークストッカと、前記焼入ワークマニピュレータ側に設けられた焼入ワークを前記走行線に直行して排出位置から取下位置に移動させる１以上の平面テーブルからなる焼入ワークストッカとが配設され、前記ワーク移動手段は、前記本体上方に配設されたガイドビーム上を移動するスライダと、該スライダに上下移動可能に支持された支持アームと、該支持アームに前記素材ワーク受けと焼入部との間隔をおいて設けられたワークを抽出把持する２個の把持部材とからなり、前記素材及び焼入ワークマニピュレータは、前記素材ワークストッカ上に水平に載置された傘付軸部材の軸部を把持抽出・移動し、前記素材ワーク受けに垂直にして装入し、また前記焼入ワーク受けに垂直に載置された焼入ワークの軸部を把持抽出・移動し、前記焼入ワークストッカ上に軸部を水平にして載置するように、前記軸部を把持する把持爪と該把持爪を回転する回転部材とが設けられて前記軸方向に移動する移動体からなり、前記素材及び焼入ワークストッカは、チエンリンクに傘付軸部材の軸部を水平に載置する積載部材を備えたチエンコンベアからなり、前記誘導加熱・冷却手段、ワーク移動手段、素材及び焼入ワークマニピュレータ及び前記素材及び焼入ワークストッカの作動を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
即ち、本発明の誘導加熱による自動焼入装置は、主として傘付軸部材の誘導加熱焼入れを目的とするものである。ここで傘付軸部材とは段付き軸部材や軸付歯車など複雑な形状のものも含む。なお、ここで素材ワークとは焼入れ前の傘付軸部材をいい、焼入ワークとは焼入れ後の傘付軸部材をいう。
【０００７】
本発明の誘導加熱による自動焼入装置は、本体の焼入部の軸心上の両側に素材ワーク受け及び焼入ワーク受けが設けられ、ワーク移動手段により素材ワーク受けから素材ワークを抽出し、焼入位置に移動して誘導加熱コイルと冷却手段により加熱焼入れする。焼入れされた焼入ワークはワーク移動手段により焼入位置から焼入ワーク受けに移動される。
【０００８】
前記ワーク移動手段は、把持部材を上下移動可能に支持したスライダがガイドビーム上を移動して、把持部材で把持されたワークを素材ワーク受けと焼入部と焼入ワーク受けの間を移動させる。このとき把持部材は支持アームに素材ワーク受けと焼入部との間隔をおいて設けられており、素材ワーク受け、焼入部及び焼入ワーク受けは等間隔に置かれているので、把持部材は同時に２個のワークを把持して移動することができ、従来の１個のスライダに１個の把持部材を設けた焼入装置に比し簡単な設備で作業能率を大幅に向上させることができる。
【０００９】
本体の両側に焼入部の軸心上を走行する素材ワークマニピュレータと焼入ワークマニピュレータとがそれぞれ配設され、素材ワークは素材ワークマニピュレータにより素材ワークストッカから素材ワーク受けに移動され、焼入れされた焼入ワークは焼入ワーク受けから焼入ワークストッカに移動される。このとき、素材及び焼入ワークストッカ上にはワークは軸を水平に置かれており、素材ワーク受け等では垂直に置かれるので、ワークの軸部を把持するワークマニピュレータの把持爪は９０度回転して、ワークをワーク受けに垂直に載置するようになっている。このように、マニピュレータは回転自在な自在腕によりワークを掴持する爪部の向きを自在に変えることができるので、ワークストッカに積載するワークの方向を焼入れの際の保持方向と異なる方向にすることもでき、ワークストッカの積載量を増加し、複雑な形状のワークの積載が容易になり長時間の無人運転が可能になる。
【００１０】
素材ワークマニピュレータ側に素材ワークを積載して積載位置から供給位置に移動させる素材ワークストッカが配設され、焼入ワークマニピュレータ側に焼入ワークを排出位置から取下位置に移動させる焼入ワークストッカが配設されている。このワークストッカは２個以上併設することにより、大量のワークの積載ができるので、長時間の無人運転に便利である。このようにワークを移動するワークマニピュレータと直行方向にワークストッカを設けることができるので、複数のワークストッカを設けることが容易になり、複数のワークストッカを交互に使用することにより一層長時間の無人運転が可能になる。
【００１１】
また、この素材及び焼入ワークストッカは、チエンリンクに傘付軸部材の軸部を水平に載置する積載部材を備えたチエンコンベアからなる。ここで水平とは完全な水平ではなく、ワークの形状により角度を持たせてもよい。
これにより、素材ワークストッカの積載位置でチエンリンクの積載部材の上に軸が水平におかれたワークは、チエンコンベアの回転により供給位置に移動されて、素材ワークマニピュレータにより本体の素材ワーク受けに移動され、焼入れ後のワークは、焼入ワークマニピュレータにより焼入ワーク受けから焼入ワークストッカの排出位置に移動され、同様に排出位置でチエンコンベア上に移載されて取下位置に移動される。
【００１２】
前記誘導加熱・冷却手段、ワーク移動手段、素材及び焼入ワークマニピュレータ及び前記素材及び焼入ワークストッカの作動は制御手段により制御されて自動運転されるので無人操業をすることができる。
【００１３】
また、本発明の誘導加熱による自動焼入装置は、焼入位置前に設けられた素材ワークの寸法検知手段と、焼入位置の後に設けられた焼入ワークの未焼入検知手段の一方または双方を備え、前記制御手段には前記寸法検知手段または未焼入検知手段の不具合信号により警報を発し、そして、または全ラインを停止する駆動制御部を備えることが望ましい。
【００１４】
また、前記焼入ワークの未焼入検知手段は、誘導加熱コイルに付加される電力が規定範囲か否かを検知する誘導電力検知と、冷却手段の冷却液流量が規定値内か否かを検知する冷却液量検知と、焼入れ面の反射光を検知する光反射型センサとにより構成され、いずれかの検知値が規定値外のときは前記不具合信号が発せられるようにすることが望ましい。
【００１５】
すなわち、素材ワークの寸法検知手段は例えばワークの加熱面が所定の位置にあるかどうかを検知する。かかる寸法検知手段を焼入位置の前に設けることによって、ワークの加熱面と誘導加熱コイルとの間隔を所定間隔に維持するものである。これはワークの寸法が不良であったり、あるいは載置の仕方が不良だったりするとワークの加熱面の高さが変動してワークが誘導加熱コイルに接触して破損したり、あるいはワークの加熱面と誘導加熱コイルの間隔が大きくなり過ぎて加熱が所定温度に達しないという事故の発生を防止するためである。この寸法検知手段は非接触位置検知センサによることが望ましい。
【００１６】
また、焼入ワークの未焼入検知手段は、焼入れされないワークが成品に混入することを防ぐためである。これを加熱位置の後に設けることにより、何らかの原因により高周波電源が作動しなかったり、あるいはコイルとワークの間隔が大きすぎて加熱温度が低く所定の焼入れが行われなかった場合などの焼入れ不良が排除される。
【００１７】
本発明では未焼入検知手段として光反射型センサを用いた。これは、正常に焼入れされたワークは焼入面に酸化被膜が生じて機械加工の金属光沢面に比し光の反射率が低下することに着目したものである。未焼入検知手段としては誘導電流による方法など他の方法もあるが、光の反射率による方法は例がなく、本発明の装置は他の方法に比し簡易かつ安価に未焼入れの判断が可能である点に特徴がある。このときワークを自転させて全円周について検知するようにすれば焼むらが発見できる。また、未焼入検知手段として誘導加熱コイルの付加電力の電力が規定内にあるか、冷却手段の冷却液の流量が規定値内にあるかどうかを検知する誘導電力検知と冷却液量検知とを組み合わせることにより一層確実に未焼入ワークの混入が防止できる。焼入れ後の成品ワークは通常積み重ねて取り扱われるので端面を焼入れした場合には焼入面が見えない場合があり前段階で確実に排除することが要求され、本発明の未焼入検知手段はこれに適応できる。
【００１８】
上記寸法検知手段、未焼入検知手段により不具合が検知されたときは、制御手段により全ラインを停止させるか、そして、または警報を発するようにすれば無人でも安心して作業ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の誘導加熱による自動焼入装置の実施形態について説明する。本実施形態で焼入れするワーク２の１例は図１に示すスピンドルナックルなどのような傘部２ａと軸部２ｂとを有する軸材である。図２は本実施形態の自動焼入装置の平面図、図３はその本体の正面図、図４はマニピュレータの詳細を示す図である。
【００２０】
図２に示すように本実施形態の自動焼入装置は、中央の本体４０の一方側に素材ワークマニピュレータ１１３と他方側に焼入ワークマニピュレータ２１３が配設され、それぞれのマニピュレータの側に素材ワークストッカ１１０と焼入ワークストッカ２１０が配設されている。
【００２１】
本体４０には図２、３に示すように、フレーム３６のほぼ中央に誘導加熱コイル６１と冷却手段６４とを備えた焼入部４１が設けられている。焼入部４１の両側等距離に素材ワーク受け４２及び焼入ワーク受け４３が設けられている。素材ワーク受け４２及び焼入ワーク受け４３は２叉爪状をなし、この２叉部でワーク２の軸部を垂直に受けるようになっている。
【００２２】
本体４０には、スライダ３２とチャック３３ａ，３３ｂで構成されるワーク移動手段３０が配設されている。スライダ３２は、本体４０の焼入部４１の上方にフレーム３６に直立した支持柱３５に支持されたガイドビーム３１上をスライドして移動する。スライダ３２には、支持アーム３７がエアシリンダ３４により上下可動に支持され、この支持アーム３７に２つのチャック３３ａ，３３ｂが設けられている。２つのチャック３３ａと３３ｂは、ワーク受けと焼入部の間隔と同間隔に装着されている。これにより、２つのチャック３３ａと３３ｂに把持されたワーク２が素材ワーク受け４２と焼入ワーク受け４３の軸線方向にスライドして移動される。
【００２３】
素材ワーク受け４２の近傍にワークの寸法検知手段５５を設ける。寸法検知手段５５としては渦電流式変位センサが望ましい。寸法検知手段５５の不具合信号は図５の制御手段７０の検知部７６に出力される。
【００２４】
高周波電源の不調などの原因で焼入れされないワークが混入することを防止するために、焼入ワーク受け４３の近傍に未焼入検知手段５６が設けられる。
【００２５】
本体４０の両側に、前記素材ワーク受け４２と焼入ワーク受け４３の軸線方向に移動する素材ワークマニピュレータ１１３と、焼入ワークマニピュレータ２１３がそれぞれ配設されている。
【００２６】
マニピュレータ１１３、２１３は詳細を図４に示すように、ワーク２の軸部を掴持する開閉爪８１と、この開閉爪８１を支持して回転かつ前後移動駆動される自在腕８３とを備えている。開閉爪８１は開閉駆動部８２により開閉されてワーク２の軸部２ｂを掴持または開放する。自在腕８３は腕駆動部８４により保持されて回転かつ水平移動駆動される。前記開閉爪８１を回転する回転手段により、ワークを掴持する方向を水平垂直が自在に変更できるので、ワークストッカに積載するワークの方向と焼入れの際の保持方向とを異なる方向にすることができる。これにより、複雑な形状のワークの積載が容易になりワークストッカの積載量を増加することができて長時間の無人運転が可能になる。
【００２７】
腕駆動部８４は台車８５上に固定され、台車８５は図示しない走行手段により前記軸線方向に延長して付設されたレール８６上を走行する。これにより、素材ワークマニピュレータ１１３は、素材ワークを素材ワークストッカ１１０の供給位置Ｂから抽出して走行し、本体４０の素材ワーク受け４１に載置する。同様に、焼入ワークマニピュレータ２１３は焼入ワークを焼入ワーク受け４２から抽出して走行し、焼入ワークストッカ２１０の排出位置Ｃの所定位置に積載する。
【００２８】
素材ワークマニピュレータ１１３と焼入ワークマニピュレータ２１３の前面に、それぞれ供給位置Ｂ及び排出位置Ｃを向けて、２面の素材及び焼入ワークストッカ１１０及び２１０が配設されている。
【００２９】
素材ワークストッカ１１０、焼入ワークストッカ２１０は、それぞれワーク２を前記軸線に直行して平面に移動させる２連の素材ワークテーブル１１１、１１２及び焼入ワークテーブル２１１、２１２からなっている。素材及び焼入ワークテーブル１１１、１１２及び２１１、２１２は、それぞれ単独のモータ１１１ａ、１１２ａ及び２１１ａ、２１２ａで駆動されるチエンコンベアからなり、詳細を図４に示すようにチエンリンク１５のチエンプレート１７に積載部材１６が固着されスプロケット１８により駆動される。ワーク２は図２、図３に示すように積載部材１６に横にして積載される。そして、素材ワーク２は積載位置Ａで素材ワークテーブル１１１、１１２に積載されて移動し、供給位置Ｂで素材ワークマニピュレータ１１３により抽出されて本体４０の素材ワーク受け４２に移送される。また、焼入れされた焼入ワーク２は焼入ワーク受け４３から抽出移送されて、排出位置Ｃで焼入ワークテーブル２１１、２１２に積載され、取下位置Ｄから取下される。
【００３０】
図５は制御手段７０の構成を示すブロック図である。図において、前記焼入ワーク受け４３近傍の未焼入検知手段５６は、光反射型センサ５７と、誘導加熱コイル６１に付加される電力を検知する誘導電力検知６２と、冷却手段の冷却液の流量を検知する冷却液量検知６５とからなる。
【００３１】
熱処理前の素材ワークの機械加工した金属光沢面は正常に焼入れされると酸化膜が生じて光反射率が変化する。光反射型センサ５７は、このワークの焼入面の光反射率を検出して未焼入ワークの有無を検査するもので、反射率が規定範囲を外れると不具合信号が出力される。これにより焼入不良のワークの混入が防止される。
【００３２】
未焼入検知手段５６の誘導電力検知６２は誘導加熱コイル６１に付加される電力が所定値以下のとき、冷却液量検知６５は冷却手段６４の冷却液の流量が規定値以下のときに不具合信号を出力する。即ち、未焼入検知手段５６では、光反射型センサ５７、誘導電力検知６２、冷却液量検知６５のいずれかに不具合が発生したときは制御手段７０の検知部７６に信号が出力されて装置が停止されるようになっているので未焼入ワークの混入が完全に防止される。
【００３３】
サイクルタイム設定７２は、設定されたサイクルタイムに誘導加熱コイル６１、冷却手段６４を駆動する。カウンタ７３は処理ワークの個数を設定する。カウンタ７３にワーク処理個数を入力しておくと、所定個数の焼入れが完了すると装置は自動的に停止する。
【００３４】
検知部７６は、ワーク寸法検知手段５５及び未焼入検知手段５６の不具合の信号により駆動制御部７７に出力して装置の各機器を停止させ、警報５８を作動させる。いずれかに不具合が検知されたときは検知部７６を介して駆動制御部７７に停止、警報の信号が出力される。
【００３５】
駆動制御部７７は、前記サイクルタイム設定、カウンタ、各検知手段の信号により素材、焼入ワークストッカ、素材、焼入マニピュレータ、ワーク移送手段、誘導加熱コイル、冷却手段などを駆動・停止させる。
【００３６】
以下、上記構成の本発明の誘導焼入装置の動作について説明する。素材ワーク２は、ワークストッカ１１０の素材ワークテーブル１１１、１１２に、図４に示すチエンリンク１５の積載部材１６の上に交互に向きを変えて横積みに積載される。積載が終わると、素材ワークテーブル１１１を駆動してワーク２を供給位置Ｂ方向に移動させ、供給位置Ｂで素材ワーク２を素材ワークマニピュレータ１１３の開閉爪８１により抽出する。
【００３７】
マニピュレータ１１３の開閉爪８１を図４の実線に示すように開の状態で自在腕８３を前進させ、開閉爪８１を閉にして素材ワーク２の軸部２ｂを掴んだ後、図の鎖線のように後退させる。ここでワーク２はワークテーブルに横積みされているので、傘部を上にして軸部２ｂを垂直方向に変えるように開閉爪を左右いずれかに９０度回転させる。そして台車８５を本体４０の素材ワーク受け４２の位置まで走行させ、ワーク２を素材ワーク受け４２に載せて開閉爪８１を開放する。これにより、素材ワーク２は素材ワーク受け４２に垂直に載置される。
【００３８】
素材ワーク２が素材ワーク受け４２に載置されると、開閉爪８１は後退して台車８５はテーブル１１２の供給位置Ｂに移動する。次々と素材ワークを同様に抽出してテーブル１１２のワークがなくなると、テーブル１１１に積載されたワークについて同様に抽出する。
【００３９】
本体４０の素材ワーク受け４２に載置された素材ワーク２は、素材ワーク受け４２の位置でワーク移動手段３０のエアシリンダ３４により上下動される一方のチャック３３ａに把持抽出される。同時に他方のチャック３３ｂに焼入部４１で焼入れされた焼入ワーク２が把持抽出される。両チャック３３ａ，３３ｂに把持された素材ワークと焼入ワークはガイドビーム３１上を焼入ワーク受け４３方向に移動され、エアシリンダ３４により素材ワーク２が焼入位置でセットされると同時に焼入れされた焼入ワーク２が焼入ワーク受け４３に装入される。
【００４０】
素材ワーク受け４２から焼入部４１に移動された素材ワーク２は、誘導加熱コイル６１により加熱され、冷却手段６４により急冷されて焼入れされる。
【００４１】
焼入れされて焼入ワーク受け４３に移動された焼入ワーク２は、前記素材ワークの抽出と逆の動作により焼入ワークマニピュレータ２１３に把持されてテーブル２１１の排出位置Ｃに走行し、素材ワークと逆の動作で焼入ワークテーブル２１１の積載部材１６に積載される。焼入ワークを積載したテーブル２１１を素材ワークテーブルと逆方向に回転させて焼入れワークが次々と積載され、取下位置Ｄで取下される。テーブル２１１が一杯になるとテーブル２１２に積載する。
【００４２】
上記のようにワークマニピュレータでワークを移動することにより、複雑な形状の部材の取り扱いが容易になるとともに、複数の素材または焼入ワークストッカを設けることが可能になる。このように複数のワークストッカを交互に使用することにより、ストッカに多数のワークを積載することができ一層長時間の無人運転が可能になる。
【００４３】
以上述べたように、本発明の実施形態の誘導加熱による自動焼入装置によれば、ワークの装入から焼入れを完了したワークのストックまで完全自動化して行われ、長時間の自動運転が可能になるので、作業人員の削減とコストの低減ができる。
【００４４】
とくに本発明の自動焼入装置は、１個の支持アームに２個以上の把持部材を設けて１度の動作で２工程のワークを移動できるので簡単な構造で大幅に能率が向上する。また、作業工程中に寸法検知手段と未焼入検知手段を設けており、ワークの寸法不良や不具合を自動的に検知して異状があると装置を停止するので、無人で作業しても、ワークが加熱コイルに接触して破損したり加熱不良のワークが混在したりすることがなく、安定した熱処理作業ができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明構成の誘導加熱による自動焼入装置によれば、自動車部品の焼入れなど量産品の焼入れが、少ない人員で安価にでき、信頼性の高い焼入成品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明実施形態のワークの断面図である。
【図２】 本発明実施形態の誘導加熱による自動焼入装置の平面図である。
【図３】 本発明実施形態の誘導加熱による自動焼入装置の本体の正面図
【図４】 本発明実施形態のマニピュレータの詳細図である。
【図５】 本発明実施形態の誘導加熱による自動焼入装置の制御手段の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ ワーク、１５ チエンリンク、１６ 積載部材、１７ チエンプレート、１８ スプロケット、３０ ワーク移動手段、３１ ガイドビーム、３２ スライダ、３３ チャック（把持部材）、３４ エアシリンダ、３５ 支持柱、 ３６ フレーム、３７ 支持アーム、４０ 本体、４１ 焼入部、４２ 素材ワーク受け、４３ 焼入ワーク受け、５５ ワーク寸法検知手段、５６ 未焼入検知手段、５７ 光反射型センサ、５８ 警報器、６１ 誘導加熱コイル、６２ 誘導電力検知、６４ 冷却手段、６５ 冷却液量検知、７２ サイクルタイム設定、７３ カウンタ、８１ 開閉爪、８２ 開閉駆動部、８３ 自在腕、８４ 腕駆動部、８５ 台車、８６ レール、１１０ 素材ワークストッカ、１１１ 素材ワークテーブル、１１２ 素材ワークテーブル、１１３ 素材ワークマニピュレータ、２１０ 焼入ワークストッカ、２１１ 焼入ワークテーブル、２１２ 焼入ワークテーブル、２１３ 焼入ワークマニピュレータ、Ａ 積載位置、Ｂ 供給位置、Ｃ 排出位置、Ｄ 取下位置
Claims (3)
- 傘付軸部材の誘導加熱焼入装置において、誘導加熱コイルと冷却手段とを有する焼入部と該焼入部の両側の軸心上に等距離に二叉状の素材ワーク受け及び焼入ワーク受けが設けられた本体と、該本体上に設けられたワークを把持して前記素材ワーク受けと焼入部と焼入ワーク受けとの間を前記軸心方向に移動するワーク移動手段と、前記本体の素材ワーク受け及び焼入ワーク受け側にそれぞれ設けられた前記軸心方向に走行する素材ワークマニピュレータと焼入ワークマニピュレータと、前記素材ワークマニピュレータ側に設けられた素材ワークを積載して前記走行線に直行して積載位置から供給位置に移動させる１以上の平面テーブルからなる素材ワークストッカと、前記焼入ワークマニピュレータ側に設けられた焼入ワークを前記走行線に直行して排出位置から取下位置に移動させる１以上の平面テーブルからなる焼入ワークストッカとが配設され、前記ワーク移動手段は、前記本体上方に配設されたガイドビーム上を移動するスライダと、該スライダに上下移動可能に支持された支持アームと、該支持アームに前記素材受けと焼入部との間隔をおいて設けられたワークを抽出把持する２個の把持部材とからなり、前記素材及び焼入ワークマニピュレータは、前記素材ワークストッカ上に水平に載置された傘付軸部材の軸部を把持抽出・移動し、前記素材ワーク受けに垂直にして装入し、また前記焼入ワーク受けに垂直に載置された焼入ワークの軸部を把持抽出・移動し、前記焼入ワークストッカ上に軸部を水平にして載置するように、前記軸部を把持する把持爪と該把持爪を回転する回転部材とが設けられて前記軸方向に移動する移動体からなり、前記素材及び焼入ワークストッカは、チエンリンクに傘付軸部材の軸部を水平に載置する積載部材を備えたチエンコンベアからなり、前記誘導加熱・冷却手段、ワーク移動手段、素材及び焼入ワークマニピュレータ及び前記素材及び焼入ワークストッカの作動を制御する制御手段を備えたことを特徴とする誘導加熱による自動焼入装置。
- 焼入位置前に設けられた素材ワークの寸法検知手段と、焼入位置の後に設けられた焼入ワークの未焼入検知手段の一方または双方を備え、前記制御手段には前記寸法検知手段または未焼入検知手段の不具合信号により警報を発し、そして、または全ラインを停止する駆動制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱による自動焼入装置。
- 前記焼入ワークの未焼入検知手段は、誘導加熱コイルに付加される電力が規定範囲か否かを検知する誘導電力検知と、冷却手段の冷却液流量が規定値内か否かを検知する冷却液量検知と、焼入れ面の反射光を検知する光反射型センサとにより構成され、いずれかの検知値が規定値外のときは前記不具合信号が発せられることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱による自動焼入装置。
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