JPH05263125A

JPH05263125A - 全自動高周波焼入れ装置

Info

Publication number: JPH05263125A
Application number: JP8928892A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Nakayama; 正一中山; Nobuo Takagi; 信男高木; Hideo Mamiya; 英夫間宮; Satoshi Katsumura; 聖史勝村
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-12

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、直線方向の案
内面２５に支持されて移動するロボット３０を備え、ロ
ボットアーム先端のハンドは高周波焼入れヘッド１００
を交換自在に装着する。ロボット３０の移動経路に沿っ
て、第１の焼入れステーションＳ₁と、第２の焼入れス
テーションＳ₂を配設する。第１のステーションＳ₁は、
直線状の焼入れ面を有するワーク１０を焼入れ加工し、
第２のステーションＳ₂は、円筒状のワークを焼入れ加
工する。焼入れステーションに隣接して交換用の焼入れ
ヘッドを格納するストッカー８５を設ける。ロボット３
０は多種類のワークに適応した交換ヘッドを自動的に装
備して全自動の焼入れ加工を実行する。

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。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５７−７９
１１５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。

【０００３】

【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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】高周波焼入れ装置は、直
線方向に移動するロボットのアーム先端のハンドに交換
自在に装着される高周波焼入れヘッドを備える。ロボッ
トの移動経路に平行に複数の焼入れステーションを配設
し、第１のステーションは直線方向の焼入れ面をもつワ
ークをとりつけるテーブルを備え、第２のステーション
は円筒状のワークを垂直に保持するテーブルを備える。
焼入れステーションに隣接して交換用ヘッドのストッカ
ーを設け、各種の焼入れヘッドを格納する。

【０００５】

【作用】ロボットはワークに対応してストッカーの交換
ヘッドを装着し、ワークの高周波焼入れを自動的に実行
する。ロボットハンドの操作の自由度は高いので、多種
の形状の焼入れ面に、焼入れ加工を施すことができる。

【０００６】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す全自動高周波焼
入れ装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は
図１のＢ−Ｂ矢視図、図４は図１のＣ−Ｃ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、フ
ロアー５上に建設される構築物２０を有し、構築物２０
の前面に第１のステーションＳ₁と第２のステーション
Ｓ₂が配設される。構築物２０の前面壁には案内面２５
が設けられ、案内面２５に全体を符号３０で示すロボッ
トが支持される。ロボット３０のベース３２は案内面２
５に対して摺動自在に支持され、サーボモータ２２によ
り駆動される送りネジにより水平方向に移動する。

【０００７】ロボット３０は例えば５軸制御される型式
のもので、アーム３５の先端部のハンド５０は５軸方向
に制御される。アーム３５の上部には、高周波トランス
５５がとりつけられ、ハンド５０には高周波焼入れヘッ
ド１００が交換自在に支持される。ロボット３０のベー
ス３２には横架４０が立設される。横架４０の先端には
ワイヤー４２の一端部が固定され、ワイヤー４２の他端
部にはバランスウエイト４６がとりつけられる。横架上
を走行するキャリヤ４１から垂下する滑車４４はワイヤ
ー４３を介して高周波トランス５５を支持する。このカ
ウンターバランサー機構により、ロボットアーム３５の
先端にかかる負荷が軽減される。構築物２０の天井２１
上には高周波発振器５４が載置され高周波電流を高周波
トランス５５に供給する。

【０００８】第１の焼入れステーションＳ₁は、例えば
工作機械のベッドの摺動面等の平面の焼入れ面を有する
ワークに対するステーションである。フロアー５上に置
かれたテーブル８０は焼入れ水の水受け部を有する。ワ
ーク１０の焼入れ面１２がロボットの走行軸に平行にな
るようにワーク１０をテーブル１０上に載せる。焼入れ
水はライン８００を介して構築物２０のフロアー５上に
置かれたオイルパン８４に回収される。

【０００９】第２の焼入れステーションＳ₂は、スピン
ドル等の円筒状のワーク１０Ａを焼入れるためのもの
で、テーブル８２上にとりつけたチャック８２０により
スピンドル１０Ａを直立に支持する。テーブル８２は水
受けを有し、焼入れ水はライン８２２を介してオイルパ
ン８４に回収される。第２の焼入れステーションＳ₂に
隣接してヘッドストッカー８５が配設される。ヘッドス
トッカー８５は棚８５０を備え、交換用の高周波焼入れ
ヘッド１００Ａ、１００Ｂ、……が格納される。交換ヘ
ッドの格納方法としては、拡大図Ｆが示すように、スタ
ンド８５５を利用してヘッドの軸線が垂直となるように
保持することもでき、またはスタンド８５２を利用して
ヘッドの軸線を水平に保持することもできる。本全自動
高周波焼入れ装置１は、操作ボックス９０からの指令に
より制御される。操作ボックス９０は、ロボット３０の
ＮＣ制御装置や高周波発振器５４等の制御を実行する。

【００１０】図２は、第１の焼入れステーションＳ₁で
の焼入れ加工の状態を示す。ロボット３０のアーム３５
の先端部にはハンド５０が軸５１まわりに回動自在にと
りつけられ、ハンド５０には焼入れヘッド１００がとり
つけられる。焼入れヘッド１００のコイル１２０は、ワ
ーク１０の焼入れ面１２の形状に適した形状を有する。
図示の実施例にあっては、ワーク１０は工作機械のベッ
ドであり、焼入れ面１２は紙面に対して垂直方向に延び
る摺動面である。焼入れヘッド１００のコイル１２０を
焼入れ面１２に接近させ、この状態でロボット３０を案
内面２５に沿って移動しつつ高周波焼入れを施す。図２
の円Ｈは工作機械のベッドであるワーク１０Ｂが、いわ
ゆるスラントタイプの摺動面１２Ｂを有する場合を示
す。ハンド５０はスラント摺動面１２Ｂに合わせて角度
調整され、ワークに適応するヘッド１００に交換され
る。

【００１１】図３は第２の焼入れステーションＳ₂での
焼入れ加工の状態を示す。ワーク１０Ａは工作機械のス
ピンドルであって、円筒部に焼入れを施す。ワーク１０
Ａはテーブル８２上に設けたチャック８２０で垂直に保
持される。ロボットハンド５０にとりつけた焼入れヘッ
ド１００は、円筒状のワーク１０Ａを囲むリング状のコ
イル１２０を有する。ハンド５０を矢印Ｚ方向に送って
外周面を高周波焼入れする。カウンターバランサー機構
により、焼入れヘッド１００を円滑にＺ方向に送ること
ができる。

【００１２】図４はロボット３０のハンド５０がヘッド
ストッカー８５に格納されたヘッドと交換する状態を示
す。ヘッドストッカー８５は、交換用のヘッド１００
Ａ、１００Ｂ、……をヘッドの軸線が垂直になるように
格納したり、またはスタンド８５２を用いてヘッド１０
０Ｅの軸線が水平になるように格納することができる。
ロボット３０のハンド５０はアーム３５に対して、軸５
１を中心に回動するので、垂直、水平のいずれの向きの
ヘッドに対して交換することができる。

【００１３】図５はハンド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。
ハンド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。

【００１４】第１の結合手段６５は、ハンドに固着され
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６６０を支持する。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６７０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６
７２の先端部には押圧部材６７４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６６２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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】

【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制御される自由度の高いロ
ボットを備えた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多種類の
ワークに対して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平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図。

【図４】図１のＣ−Ｃ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

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線方向の案内面と、案内面に支持され
て移動するロボットアームと、案内面に平行に配設され
る複数の焼入れステーションと、ロボットアームにとり
つけられる高周波電流用のトランスと、ロボットアーム
の先端ハンドに交換自在に装着される高周波焼入れヘッ
ドと、交換用の高周波焼入れヘッドを格納するストッカ
ーを備えてなる全自動高周波焼入れ装置。
【請求項２】直線方向の案内面を設けた構築物と、構
築物に支持される高周波発振器を備える請求項１記載の
全自動高周波焼入れ装置。
【請求項３】ロボットアームはカウンターバランサー
機構を備える請求項１記載の全自動高周波焼入れ装置。
【請求項４】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。
【請求項５】ロボットのハンドは結合装置を備え、こ
の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。