JPH05230522A - 全自動高周波焼入れ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波焼入れ装置において、焼入れヘッドを
交換可能として段取り替えの自動化を図る。 【構成】 全自動高周波焼入れ装置１は、ベッド２０上
に設けた案内面２５上を摺動するコラム３０を有する。
コラム３０は垂直方向の案内面３５を有し、クロスビー
ム４０を支持する。クロスビーム４０には水平方向に移
動するサドル５０が支持される。ベッド２０に平行に設
けられるテーブル８０はワークを載せるとともに、水受
けを兼ね、焼入れ水を回収する。テーブル８０に隣接し
て設けられるストッカー８５は交換用の高周波焼入れヘ
ッド１００を格納する。サドル５０は高周波電流用トラ
ンスを装備するとともに、結合装置を介して高周波焼入
れヘッド１００を交換自在に支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は焼入れヘッドの自動交換
装置を有する全自動高周波焼入れ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば工作機械のベッドの摺動面やスピ
ンドル等の部品には、表面硬度を向上するために焼入れ
加工を施す。高周波焼入れ装置は、ワークの焼入れ面を
高周波誘導により加熱し、加熱面を冷却水等により急速
に冷却して焼入れ層を形成する。ワークの焼入れ面を効
果的に誘導加熱するには、焼入れ面に対して高周波焼入
れコイルをできるだけ近接して配設して、コイルに高周
波電流を供給することが好ましい。ワークの焼入れ面の
断面形状は、種々の形状が存在するので、各断面形状に
最適な形状を有する高周波焼入れコイルを用意する必要
がある。

【０００３】例えば特開昭５７−６３６２６号公報は、
左右対象形の焼入れ面に対して、同一のコイルを旋回し
て使用する装置が開示されている。また、特開昭５７−
７９１１５号公報は、２つの焼入れ面を同時に加熱する
２つのコイルの角度を調節可能とした焼入れ装置が開示
されている。従来の高周波焼入れ装置にあっては、ワー
クに対するコイルの相対移動はＮＣ制御されていたが、
焼入れコイルの交換は手動により行われており、段取り
替えやコイルの芯出し作業に多大な工数を要していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高周波焼入れヘッド
は、高周波電流を供給するコイル部材のほかに、焼入れ
用の水やコイルを冷却する冷却水の供給装置を装備す
る。さらに、焼入れ時に発生するスラッジの除去用にエ
アーの供給装置をも装備する。これらの電気、水、エア
ーの接続を必要とするヘッドを交換するには長時間の作
業を要していた。本発明は、これらの接続を自動的に達
成する高周波焼入れヘッドの自動交換装置を備えた全自
動高周波焼入れ装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】高周波焼入れ装置は、ワ
ークを載せるテーブルに平行に設けたベッド上を移動す
るコラムを有する。コラムは上下動するクロスビームを
支持し、クロスビームは水平方向に移動するサドルを支
持する。サドルは結合装置を介して高周波焼入れヘッド
を交換自在に装備する。ベッドに平行に設けたストッカ
ーは交換用の高周波焼入れヘッドを格納する。ＮＣ制御
されるサドルは、必要に応じてストッカーのヘッドと交
換して全自動による焼入れ加工を実行する。高周波焼入
れヘッドは高周波コイルと焼入れ水の噴射ノズルを有
し、結合装置を介してサドルに対して交換自在に着脱さ
れる。

【０００６】

【作用】高周波焼入れコイルや冷却水等のノズルを有す
る焼入れヘッドは、自動的に着脱できるので、多数の交
換ヘッドを用意しておき、高周波焼入れ装置はヘッドを
自動的に交換して全自動運転をすることができる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す全自動高周波焼
入れ装置の側面図、図２は平面図、図３は図１のＡ−Ａ
矢視図、図４は図１のＢ−Ｂ矢視図である。全体を符号
１で示す全自動高周波焼入れ装置は、ベッド２０上に案
内面２５を有し、案内面２５上にリニアガイド３２を介
してコラム３０が摺動自在に支持される。ベッド２０上
にはサーボモータ２２により駆動されるねじ軸２４が配
設され、コラム３０のＸ軸方向の移動を制御する。コラ
ム３０は垂直方向の案内面３５を有し、クロスビーム４
０を摺動自在に支持する。コラム３０に設けたサーボモ
ータ３４と、サーボモータ３４に連結されたねじ軸３６
は、クロスビーム４０を上下方向であるＺ軸に沿う移動
を制御する。

【０００８】クロスビーム４０は、水平方向の案内面４
５を有し、サドル５０を水平方向であるＹ軸に沿って摺
動自在に支持する。サドル５０内には高周波電源用のト
ランス５５等が装備される。サドル５０の先端には結合
装置６０が設けられ、結合装置６０を介して高周波焼入
れヘッド１００が交換自在にとりつけられる。高周波焼
入れヘッド１００は、高周波コイル１２０を備え、ワー
ク１０の焼入れ部１２の表面を加熱し、焼入れ水等によ
り急速に冷却して焼入れ層とを形成する。焼入れ水等は
ワークテーブルを兼ねる水受け部８０により回収され
る。

【０００９】ワークテーブルを兼ねる水受け部８０に隣
接して焼入れヘッドストッカー８５が設けられる。この
ストッカー８５は例えば２段の棚８５０を有し、各棚に
固定したスタンド８５２に交換用の高周波焼入れヘッド
１００が保持される。高周波焼入れヘッド１００は、ワ
ークの形状等に応じてコイルの形状が異なる複数の高周
波焼入れヘッド１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、……が
準備される。コラム３０のＸ軸移動の制御、クロスビー
ム４０のＺ軸移動の制御、サドル５０のＹ軸移動の制御
はＮＣ制御され、高周波焼入れヘッドへの高周波電流や
焼入れ水、冷却水、エアー等の制御も自動化される。

【００１０】図５はサドル５０の結合装置と高周波焼入
れヘッドの側面図、図６は図５のＡ矢視図、図７は図５
のＢ矢視図、図８は図６のＣ矢視図、図９は図５のＤ−
Ｄ断面図、図１０は図９のＥ部の詳細図、図１１は図５
のＦ−Ｆ断面図、図１２は図９のＧ−Ｇ断面図である。
サドル５０側に設けられる結合装置６０は、第１の結合
手段６５と、第２の結合手段７０を備える。第１の結合
手段６５は、サドルに固着されるベース６５０を有し、
ベース６５０は絶縁板６５２を介して第１のリード板６
６０を支持する。

【００１１】ベース６５０には、エアシリンダ等のアク
チュエータ６７０がとりつけられ、アクチュエータ６７
０のピストンロッド６７２は、絶縁部材６８０、ボルト
部材６８２を介して第２のリード板６６２を支持する。
第２のリード部材６６２は第１のリード部材６６０に対
して平行に配設され、第２のリード部材６６２を支持す
る絶縁部材６８０は、ピストンロッド６７２に遊嵌され
る。したがって、第２のリード部材６６２は第１のリー
ド部材６６０に対して離接自在である。アクチュエータ
６７０のピストンロッド６７２の先端部には押圧部材６
７４がとりつけられ、押圧部材６７４により第２のリー
ド板６６２を押圧する。ピストンロッド６７２の先端部
は金属製の板材６７３に係合され、金属板６７３の前面
に絶縁板６７４が貼付けてある。第２のリード部材６６
２には高周波電流が供給されるが、第２のリード部材は
アクチュエータ等とは電気的に絶縁されている。

【００１２】第２の結合手段７０は、シリンダ部７００
と、シリンダ部７００から突出する係合部７２０を有す
る。シリンダ部７００は焼入れ水供給口７０１、コイル
冷却水通路７０３、エア供給口７０５、電気コネクタ７
０７等が設けてある。高周波焼入れヘッド１００は、リ
ード板１１０と結合ブラケット１５０とを有し、リード
板１１０は焼入れコイル１２０に連結される。金属材料
でつくられる結合カップリング１５０は、係合部７２０
が挿入される受け部１６０を有し、両者は適宣の結合手
段により着脱される。結合カップリング１５０は絶縁部
材１７０を介してリード板１１０を支持する。高周波焼
入れヘッド１００には、焼入れ水のカプラー１５１、１
５２、リード板冷却水のカプラー１５３、焼入コイル冷
却水のカプラー１５４、エアーカプラー１５５、連結パ
イプ１５６、電気カプラー１５７等が設けられる。

【００１３】図８、図９、図１０はリード部材の詳細を
示すものであって、第１のリード部材６６０と第２のリ
ード部材６６２は、それぞれ内部に冷却水通路６６０
Ａ、６６２Ａを有し、両通路はホース６６４で連結され
る。両リード部材６６０、６６２は絶縁材６６３を挾ん
でサドル５０側に支持される。図１１は焼入れコイルに
連結されるリード１１０の断面を示す。リード１１０は
銅板１１２と銅板１１２の周囲に設けられる銅パイプ１
１４からなり、２枚のリード板がマイカ１１３を挾んで
積層される。図１２は第２のリード部材６６２に設けら
れる冷却水通路６６２Ａの平面形状を示し、第１のリー
ド部材６６０にも同様の冷却水通路が設けられる。両通
路はホース６６４で連結される。

【００１４】図１３は高周波焼入れヘッドの装着状況を
示す側面図、図１４は平面図である。高周波焼入れヘッ
ド１００は、第１の結合手段６５と、第２の結合手段７
０により本機側に結合される。第１の結合手段はリード
部材を介してヘッド１００のコイル１２０に高周波電流
を供給する。第２の結合手段７０は焼入れ水ホース７１
１、冷却水ホース７１３、エアーホース７１５が接続さ
れる。ヘッド１００はカップリング１５０に取り付けら
れる支持部材２００を有する。支持部材２００はベーク
ライト板等によりつくられ、コイル１２０を支持する。
支持部材２００には、焼入れ水の噴射ノズルを有するジ
ャケット２１０が取り付けられ、また、エアーノズル２
００も取り付けられる。

【００１５】高周波焼入れヘッド１００は、ワーク１０
に対して相対的に移動する。ホース１８５を介してエア
ーノズル２２０に送られるエアーは、ワーク１０の表面
のゴミ等を除去する。リード板１１０を介してコイル１
２０に供給される高周波電流は、ワーク１０の表面を焼
入れ温度まで誘導加熱する。リード板１１０、コイル１
２０の加熱を防止するために、ホース１８３を介して冷
却水が供給される。ホース１８１を介して噴射ノズルへ
送られる焼入れ水は、加熱されたワーク１０を急激に冷
却して、焼入れ層を形成する。

【００１６】この高周波焼入れヘッドは以上のように高
周波電流を供給する結合手段と、焼入れ水、冷却水、エ
アー等を供給する結合手段を別体に構成し、確実な結合
を達成するので、高周波焼入れヘッドを自動交換するこ
とができる。高周波焼入れコイルは、ワークの形状に合
せて種々の形状のものを用意する必要がある。エアーや
焼入れ水用のノズルもコイルの形状に合せて製作する
が、これらのコイルとノズルをヘッドとして一体化し、
ヘッド全体を交換するので、ワークに合せてヘッドを自
動交換できる。

【００１７】図１５及び図１６は形状の異なるコイルと
ノズルを有する高周波焼入れヘッドの側面図と平面図で
ある。焼入れ対象となるワーク１０Ａは、例えば工作機
械のスピンドルであって、円筒の外周部に焼入れ層を形
成するものである。高周波焼入れヘッド１００Ａはリー
ド板１１０と結合カップリング１５０を有し、カップリ
ング１５０にはリング状の支持部材２１０Ａが取り付け
られる。支持部材２１０Ａの内側にはリング状のコイル
１２０Ａが取り付けられる。コイルの上部には銅パイプ
２３０を設け、この銅パイプ２３０内に冷却水を流して
コイル１２０Ａを冷却する。支持部材２１０Ａに設けた
ノズルにパイプ１８１から焼入れ水を供給して焼入れを
施す。

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上のように、高周波焼入れ装
置にあって、高周波電流を流すコイルと、コイルの冷却
部材、焼入れ水噴射ノズル、エアーノズル等を一体に組
み込んだヘッドを本機側に交換自在に取り付けることに
よりヘッドの自動交換を達成するものである。ヘッドの
本機側への結合手段として、高周波電流を流すリード板
の結合手段と、水やエアーのカップリングとを別体に設
け、リード板はエアーシリンダを用いたバイス方式によ
り挾んで固定し、流体のカップリングはワンタッチの継
手としてある。したがってヘッドは電気と流体の接続を
含めて機械的に確実に着脱される。高周波焼入れヘッド
を自動交換できるので、ＮＣ制御される高周波焼入れ装
置は、ワークの変更に対して交換ヘッドのストッカーか
ら必要なヘッドを選択して装着し、焼入れ加工を施すの
で無人化による全自動の焼入れが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する高周波焼入れ装置の側面図。

【図２】本発明を実施する高周波焼入れ装置の平面図。

【図３】図１のＡ−Ａ矢視図。

【図４】図１のＢ−Ｂ矢視図。

【図５】高周波焼入れヘッド取付部の側面図。

【図６】図５のＡ矢視図。

【図７】図５のＢ矢視図。

【図８】図５のＣ矢視図。

【図９】図５のＤ−Ｄ断面図。

【図１０】図９のＥ部詳細図。

【図１１】図５のＦ−Ｆ断面図。

【図１２】図９のＧ−Ｇ断面図。

【図１３】高周波焼入れヘッドの結合状態を示す側面
図。

【図１４】高周波焼入れヘッドの結合状態を示す平面
図。

【図１５】高周波焼入れヘッドの結合状態を示す側面
図。

【図１６】高周波焼入れヘッドの結合状態を示す平面
図。

【符号の説明】

１ 全自動高周波焼入れ装置 １０ ワーク ２０ べッド ３０ コラム ４０ クロスビーム ５０ サドル ６０ 結合装置 １００ 高周焼入れヘッド １１０ リード板 １２０ 焼入れコイル １５０ 結合カップリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝村 聖史 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 ヤマザキマザック株式会社本社工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッドと、ワークを載せるテーブルと、
   テーブルに対して互に直交する３つの制御軸により制御
   されるサドルと、高周波焼入れヘッドを格納するストッ
   カーとを備え、高周波焼入れヘッドは高周波コイルと焼
   入れ水の噴射ノズルを有し、結合装置を介してサドルに
   対して交換自在に着脱される全自動高周波焼入れ装置。
2. 【請求項２】 高周波焼入れヘッドを格納するストッカ
   ーは、一定間隔毎にとりつけられたスタンドを有し、各
   スタンドは交換用の高周波焼入れヘッドを保持する請求
   項１記載の全自動高周波焼入れ装置。
3. 【請求項３】 サドルに設けられる結合装置は、対向す
   る板状のリード部材でヘッド側の焼入れコイルに連通す
   るリード板を挾持する第１の結合手段と、焼入れ水の供
   給通路のカプラーを備えてヘッド側の結合部材を機械的
   に結合するカップリングを有する第２の結合手段を備え
   る請求項１記載の全自動高周波焼入れ装置。