JPH11189821A

JPH11189821A - 誘導加熱による自動焼入装置

Info

Publication number: JPH11189821A
Application number: JP9366053A
Authority: JP
Inventors: Zenkichi Takaishi; 善吉高石; Kaname Fukuyama; 要福山
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-13
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JP3701783B2

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない作業員で安定した焼入れができる誘導
加熱による自動焼入装置。【解決手段】ワーク移送手段３０の支持アーム３７に
所定間隔に装着された２個のチャック３３ａ，３３ｂを
備え、供給位置Ａで回転テーブル１２の直立ピン１３に
装入された素材ワーク１は、抽出位置Ｂでワークリフタ
２０のフォーク２１により上昇されて、チャック３３ａ
により抽出把持される。同時に焼入位置Ｃで誘導加熱焼
入れされた焼入ワークがチャック３３ｂにより抽出把持
される。両ワークを把持したチャック３３ａ，３３ｂは
スライダ３２により排出位置Ｄに移動され、チャック３
３ａの素材ワークが焼入位置Ｃにセットされ、チャック
３３ｂの焼入ワークが排出位置Ｄのシュート３８に放出
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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、素材ワー
クをストックする素材ワークストッカと、焼入ワークを
ストックする焼入ワークストッカと、該素材ワークスト
ッカの抽出位置と焼入ワークストッカの排出位置との中
間等距離の焼入位置に設けられた誘導加熱・冷却手段
と、素材ワークストッカの供給位置から素材ワークを１
個づつ抽出して焼入位置に移動させる素材ワーク移動手
段と、該焼入位置で焼入れされた焼入ワークを焼入位置
から排出位置の焼入ワークストッカに移動する焼入ワー
ク移動手段とを備え、前記素材および焼入ワークストッ
カ、素材および焼入ワーク移動手段および誘導加熱・冷
却手段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】また、前記素材ワークおよび焼入ワーク移
送手段は、ワークを抽出把持する２個以上の把持部材が
所定間隔をおいて設けられた支持アームと、該支持アー
ムを上下移動可能に保持するスライダと、前記供給位
置、焼入位置及び排出位置の間を該スライダをスライド
して移動させるガイドビームとを備えることが望まし
い。

【０００７】即ち、素材ワークは支持アームに装着され
た把持部材に抽出把持されてスライダの移動により素材
ワークトッカから焼入位置に移動され、この焼入位置に
設けられた誘導加熱コイルにより所定温度に加熱された
後、冷却手段により冷却して焼入れされる。焼入れされ
た焼入ワークは、再び把持部材に抽出把持されてスライ
ダの移動により焼入位置から焼入ワークストッカの排出
位置に移動され取下位置で取り下ろされる。

【０００８】この際、素材ワークおよび焼入ワーク移送
手段として１個の支持アームに所定間隔に設けて例えば
２個の把持部材を設けるようにすれば、１回の支持アー
ムの動作により一度に２個のワークを抽出把持すること
ができるので能率が向上する。ここで所定間隔とは、供
給位置と焼入位置と排出位置は等間隔に設けられている
ので、この間隔と同じ間隔に２個の把持部材を設けるこ
とをいう。これにより、２個の把持部材の一方を供給位
置に位置させると他方は焼入位置に位置し、スライダを
移動して一方の把持部材を焼入位置に位置させると他方
は排出位置に位置することになる。したがって、支持ア
ームを上下して供給位置の素材ワークと焼入位置の焼入
れされた焼入ワークを同時に抽出把持し、スライダを排
出方向に移動して素材ワークを焼入位置に装着し、同時
に焼入ワークを排出位置で焼入ワークストッカに積載す
ることができ簡単な機構で能率が大幅に向上する。

【０００９】また、前記素材または焼入ワークストッカ
のいずれか一方または双方は、ワークを積載して積載位
置と供給位置または排出位置と取下位置に移動させるよ
うに割出し回転する回転テーブルからなることが望まし
い。

【００１０】即ち、素材ワークストッカを回転テーブル
にすると、その積載位置で素材ワークを積載し、回転テ
ーブルを割出し回転して供給位置に移動して供給位置の
素材ワークを素材ワーク移送手段により焼入位置に移動
することができる。素材および焼入ワークストッカは双
方とも回転テーブルにしても良いし、いずれか一方例え
ば焼入れストッカは受箱に集積するようにしても良い。

【００１１】また、ワークが貫通穴を有する部材からな
るときは、前記回転テーブルにはワークの貫通孔に挿通
し積み重ねて積載する複数の直立ピンを円周上に備え、
前記素材ワークおよび焼入ワーク移送手段には該直立ピ
ンに挿通積載されたワークを積み上げたまま上下移動さ
せるリフト部とその最上部のワークの位置を検出する位
置検出手段とを備えたワークリフタと、該ワークリフタ
に積載された最上部のワークを１個づつ抽出把持して所
定位置に移動しあるいは所定位置から移動したワークを
ワークリフタの最上部に積載するワーク移動手段とを備
えることが望ましい。

【００１２】即ち、素材ワークが貫通孔を有する部材の
場合には、この貫通孔を基準にして取り扱うようにすれ
ばワークの位置決めが容易である。そこで本発明では、
回転テーブルに設けた直立ピンにワークの貫通孔を挿通
して所定個数のワークを積み重ねて積載する。これによ
って積載したワークが崩れることなく１個のキャリアに
多数のワークを積載することができる。

【００１３】このような部材の焼入れの場合に、供給位
置にある回転テーブルの直立ピンに挿通して積載された
素材ワークを素材ワークリフタが積み上げたまま受け取
り、位置検出手段により検知させて一番上のワークが素
材ワーク移動手段の把持部材により把持される位置にな
るように素材ワークリフタを上下に駆動する。素材ワー
クリフタのリフト部は直立ピンに積載されたワークを支
持して最上部のワークが把持部材により把持される位置
まで上昇する。この位置で最上部のワークが１個把持抽
出されて空になると位置検出手段により検知されて次の
ワークが把持される位置までワーク１個分の高さリフト
部が上昇する。これを繰り返して１つの直立ピンのワー
クが空になると、回転テーブルが回転して次のワークが
積載された直立ピンが供給位置に移動される。

【００１４】素材ワークリフタに積み上げられた素材ワ
ークは、素材ワーク移送手段の把持部材によって、上か
ら１個づつ抽出把持されて焼入位置に移動され、焼入位
置で焼入れさて排出位置に移動される。上記の動作は制
御手段により自動的に制御駆動されるので無人操業をす
ることができる。

【００１５】焼入ワークストッカも素材ワークストッカ
と同様の回転テーブルで構成しても良いが、例えばヒン
ジボールのような小型の部材の焼入れの場合には素材ワ
ークストッカは排出位置のシュートと受箱とにすること
ができる。

【００１６】ワークが軸部材のときは、前記回転テーブ
ルには該ワークの軸部を支持して載置する複数のワーク
支持部を円周上に備え、前記素材ワークおよび焼入ワー
ク移送手段には素材ワーク回転テーブルのワーク支持部
に積載されたワークを１個づつ抽出把持して焼入位置に
移動しあるいは焼入位置から移動したワークを焼入ワー
ク回転テーブルのワーク支持部に積載するワーク移動手
段とを備えることが構造が簡易な点で望ましい。ワーク
支持部はいかなる形式でもよいが、例えば回転テーブル
の円周上に複数の貫通孔を設けてこれをワーク支持部と
し、この貫通孔に軸部材の軸部を挿入して保持すれば簡
易である。前記のワーク移動手段により供給位置の貫通
孔からワークを抽出して焼入位置、排出位置に移動させ
ることは前述の動作と同様である。

【００１７】また、本発明の誘導加熱による自動焼入装
置は、誘導加熱コイルと冷却手段とを有する焼入部と、
該焼入部に等距離の両側に設けられた素材ワーク受け及
び焼入ワーク受けとを備えた本体と該本体の両側に配設
された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１以上の平面テーブルからなる素材ワークスト
ッカと、焼入ワークを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、前記素材ワークストッカに積載された素材ワークを
抽出把持して前記素材ワーク受けに積載する素材ワーク
マニピュレータと、前記焼入ワーク受けから焼入ワーク
を抽出把持して焼入ワークストッカに積載する焼入ワー
クマニピュレータとを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１８】前記マニピュレータは前記ワークを掴持・
開放する爪部と、掴持したワークの向きを変更するよう
に前記爪部を回転自在かつ前後移動可能に支持する自在
腕と、該自在腕を前記素材ワークストッカと素材ワーク
受けとの間または前記焼入ワーク受けと焼入ワークスト
ッカとの間を移動させる走行部とを備えることが望まし
い。

【００１９】即ち、例えばチエン駆動などの平面テーブ
ルに多数のワークを載置して、供給位置の素材ワークを
１個づつ素材ワークマニピュレータにより抽出把持し、
このマニピュレータを走行させて本体の素材ワーク受け
に載置する。ここに載置されたワークは前記と同様にワ
ーク移動手段により素材ワーク受け、焼入部、焼入ワー
ク受けに移動される。焼入ワーク受けに移動された焼入
ワークは、焼入ワークマニピュレータにより抽出把持さ
れて移動し、焼入ワークストッカの排出部に積載され
る。そして取下部で取下げされる。

【００２０】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。

【００２１】また、ワークマニピュレータでワークを移
動することにより、それぞれ複数の素材または焼入ワー
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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の第１実施形
態について具体的に説明する。図１は本発明第１実施形
態の誘導加熱による自動焼入装置の正面図、図２は本発
明第１実施形態の誘導加熱による自動焼入装置の平面
図、図３はリフタの詳細を示す側面図である。図４は本
第１実施形態に用いたワークを示す図である。以下、熱
処理前の素材ワーク及び熱処理後の焼入ワークを総称し
て単にワーク１という。

【００２９】ワーク１は図４に示すヒンジボールなどの
ような球体１ａに貫通孔１ｂが設けられた部材で、貫通
孔１ｂの内径円筒面を誘導加熱焼入れするものである。

【００３０】素材ワークストッカ１０は、駆動装置１１
で割出し回転される回転テーブル１２の上にワーク１の
貫通孔１ｂを重ねて挿通する直立ピン１３が植設されて
いる。本実施例では直立ピン１３は４本であるが、その
数は自由である。ワーク１は図２の装入位置Ａで回転テ
ーブル１２の直立ピン１３にその貫通孔１ａを挿通して
所定個数が重ねて装入される。そして、回転テーブル１
２が図の矢印方向に回転して抽出位置Ｂでワーク１は抽
出される。

【００３１】素材ワークリフタ２０は抽出位置Ｂにある
直立ピン１３からワーク１を抽出できる位置に配設され
ている。素材ワークリフタ２０は詳細を図３に示すよう
にフォーク２１（支持部材）とリフト部２２から構成さ
れる。フォーク２１（支持部材）は直立ピン１３を挟ん
でワーク１の下部を支持する２又の爪部を有し、リフト
部２２内の図示しないエアーシリンダによりＸ方向に前
進後退駆動されるスライドバー２６の先端に固定されて
いる。リフト部２２は、直立したガイドバー２５をガイ
ドとしてモータ２３により駆動されるスクリュ２４によ
り上下Ｚ方向に往復駆動される。これにより、直立ピン
１３に積み重ねられた最下部のワーク１がフォーク２１
の爪部で支持され昇降駆動される。素材ワークリフタ２
０の上側に設けられたリフタ光電管２８（位置検出手
段）によりフォーク２１上に積載されたワーク１の最上
部のワーク位置が検出されて制御手段７０の駆動制御部
７７を介してリフト部２２が上下駆動され、フォーク２
１上のワークを上から１個づつ抽出したときに次のワー
クが所定の最上部の抽出高さになるようにされる。

【００３２】素材ワーク移送手段３０の２個のチャック
（把持部材）３３ａ，３３ｂは３爪エアーチャック、マ
グネットチャックなどが使用され、支持アーム３７に抽
出位置Ｂと焼入位置Ｃの間隔と等しい間隔で支持され
（焼入位置Ｃと排出位置Ｄの間隔とも等しい）、同期作
動する。支持アーム３７はエアシリンダ３４により上下
移動可能にスライダ３２に保持されており、スライダ３
２は供給位置Ｂと排出位置Ｄの間の上方に配設されたガ
イドビーム３１の上を走行する。焼入位置Ｃは抽出位置
Ｂと排出位置Ｄとの中間等距離に配設されているので、
一方のチャック３３ａが抽出位置Ｂの直立ピン１３から
素材ワーク１を抽出すると同時に他方のチャック３３ｂ
が焼入れを完了した焼入ワーク１を焼入位置Ｃから抽出
し、それぞれ抽出したワークを保持したままスライダ３
２により排出方向に移動する。

【００３３】スライダが移動して一方のチャック３３ａ
が焼入位置Ｃに位置すると、他方のチャック３３ｂは排
出位置Ｄに位置することになる。この位置でエアシリン
ダ３４により両チャック３３ａ，３３ｂが下降してチャ
ックが開放されると、一方のチャック３３ａにより素材
ワーク１が焼入位置Ｃに装入されると同時に他方のチャ
ック３３ｂにより焼入ワーク１がシュート３８上に放出
されて受箱３９に収容される。このように本発明の装置
は、１個のスライダに２個の把持部材を設けているので
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。

【００３４】焼入位置Ｃには、誘導電源６０から電力が
付加されてワーク１の内径円筒面を加熱する誘導加熱コ
イル６１と、加熱後冷却液を噴射して急冷する冷却手段
６４とが設けられている。また、ワーク１は焼入位置で
図示しない回転手段により回転しながら加熱、冷却され
て焼入れされる。焼入位置Ｃの近傍にワークの寸法検知
手段５５を設けることが可能である。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の不具合信号は制御手段７０の検知部７６に出力さ
れる。

【００３５】フレームの排出位置Ｄには開口するシュー
ト３８が設けられ、排出位置Ｄ上でチャック３３ｂによ
り開放されたワーク１はシュート３８の蓋３８ａの上に
載置され、未焼入検知手段５６により検知されて良品の
みが落下して受箱３９に入るようになっている。

【００３６】高周波電源の不調など何らかの原因で焼入
れされないワークが混入することを防止するために未焼
入検知手段５６が排出位置Ｄの近傍に設けられている。
未焼入検知手段５６は、図６に示すように光反射型セン
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。

【００３７】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。排出位置Ｄ近傍に設けられた光反射型セン
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ある。ワークの未焼
入れの検出方法としては他の検知方式も使用できるが、
本発明のように光反射率の変化を検出する方式の例はな
く、本発明は安価で効率がよい点で他の方法に優れる。
これにより焼入れむらが生じたワークの混入が防止され
る。光反射型センサ５７の反射率が規定範囲を外れると
不具合信号が出力される。

【００３８】また、図６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は冷却手段の冷却液の流量が規定値以下に
なった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６
２、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。

【００３９】図６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、サイクルタイム設定７２はワー
ク１の誘導加熱時間、冷却液噴出時間などを設定するも
のである。設定されたサイクルタイムは制御部７１のタ
イマ７４に記憶されて駆動制御部７７に出力され、誘導
加熱コイル６１、冷却手段６４を駆動する。

【００４０】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。また、１つの直立ピンに装入するワーク数を入力し
ておくと、１つの直立ピンのワークの熱処理が終了する
と、次の直立ピンを待機位置に移動させるように回転テ
ーブルを回転させることができる。

【００４１】リフタ光電管２８は前述のように直立ピン
に積載された最上部のワークの高さ位置に設けられた光
電管であり、ワークリフタ２０のフォーク２１に積載さ
れた最上部のワークが抽出されると、これを検出して検
知部７６に出力し、駆動制御部７７を介して、次のワー
クがワーク移送手段３０のチャック３３により抽出され
る位置にフォーク２１を上下駆動する。また、フォーク
２１が上死点に達し素材ワークリフタ２０のワークが空
になったことを検出したときは、回転テーブル１２を駆
動して、次のワークを積載した直立ピン１３を供給位置
Ｂに移動させる。

【００４２】検知部７６は、前記ワークリフタのリフタ
光電管２８の位置信号を受けてワークリフタを駆動する
ほか、ワーク寸法検知手段５５または未焼入検知手段５
６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を作動させるものであ
る。未焼入検知手段５６は前述のように光反射型センサ
５７、誘導電力検知６２、冷却液量検知６５からなり、
この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。

【００４３】駆動制御部７７は、前記タイマー、カウン
タ、各検知手段の信号により回転テーブル、ワークリフ
タ、ワーク移送手段、誘導加熱コイル、冷却手段などを
駆動・停止させるものである。

【００４４】以下、上記構成の本発明の自動焼入装置の
動作を説明する。全体の動きを説明すると、供給位置Ａ
で回転テーブル１２の直立ピン１３に積載された素材ワ
ーク１は回転テーブル１２により矢印の方向に回転して
抽出位置Ｂに移動する。この位置でワーク１は素材ワー
クリフタ２０により積み重ねられたまま１個分づつ上に
移動され、１個づつ素材ワーク移送手段３０の一方のチ
ャック３３ａにより把持抽出されてスライダ３２により
抽出位置Ｂから焼入位置Ｃに移送される。焼入位置Ｃで
誘導加熱コイル６１、冷却手段６４により加熱冷却して
焼入れされた焼入ワーク１は、焼入位置Ｃで素材ワーク
移送手段３０の他方のチャック３３ｂにより把持抽出さ
れて焼入位置Ｃから排出位置Ｄに移送され、チャック３
３ｂが開放されてワーク１はシュート３８に落下し受箱
３９にストックされる。

【００４５】以上の動作において、チャック３３ａと３
３ｂは１本の支持腕３７の両端に抽出位置Ｂと焼入位置
Ｃの間隔（焼入位置Ｃと排出位置Ｄの間隔も同じ）に固
着されて同期して作動するので、チャック３３ａによる
供給位置Ｂの素材ワーク１の把持抽出とチャック３３ｂ
による焼入位置Ｃの焼入ワーク１の把持抽出が同時に行
われる。また、スライダ３２を排出側にスライドさせて
支持腕３７を下降させチャックを開放すると、チャック
３３ａに把持されている素材ワーク１は焼入位置Ｃにセ
ットし、同時にチャック３３ｂに把持されている焼入ワ
ーク１を排出位置Ｄで解放してシュート３８に排出でき
る。このように本発明の焼入装置では、１個のスライダ
に２個の把持部材を設けることにより、簡単な設備で作
業能率を向上させることができる。

【００４６】以上の動作を図７のフローチャートを用い
てさらに詳細に説明する。まず熱処理作業に先立って、
所定個数の素材ワーク１を回転テーブル１２の直立ピン
１３に積み重ねて積載する（（ａ）ＳＴ１）。

【００４７】次にサイクルタイム設定７２に加熱、冷却
のサイクルタイムを、カウンタ７３に処理ワーク数など
を入力して制御手段７０に数値設定（（ａ）ＳＴ２）す
る。そして、回転テーブル１２を割出し回転させてワー
ク１を積載した直立ピン１３が図１の供給位置Ｂに来る
ようにする（（ａ）ＳＴ３）。

【００４８】ここで作業をスタートする（（ａ）ＳＴ
４）。このときワークリフタ２０のフォーク２１の高さ
は直立ピン１３に積載された最下部のワークの下側で後
退位置にある（（ｂ）ＳＴ１）。スタートするとフォー
ク２１がワークの位置まで前進して（（ｂ）ＳＴ２）、
その爪で直立ピン１３の最下部のワーク１の下側を支持
して上昇する（（ｂ）ＳＴ３）。このときフォーク２１
はワーク１を積み重ねたまま持ち上げて上昇し、積載さ
れた一番上のワーク１が図３のリフタ光電管２８により
検出され（（ｂ）ＳＴ４）、所定位置で停止する
（（ｂ）ＳＴ５）。この所定位置はワーク移送手段３０
のチャック３３が下降してワーク１を把持する高さにさ
れ、ここで最上部のワーク１がワーク移送手段３０によ
り１個づつ抽出される。

【００４９】ワーク移送手段３０により直立ピン１３の
ワーク１が１個づつ抽出されてフォーク２１が上死点に
達し、フォーク２１上の直立ピン１３のワーク１が空に
なるとリフタ光電管２８が「ワーク空」を検知し
（（ｂ）ＳＴ６）、フォーク２１が下降、後退駆動され
（（ｂ）ＳＴ７）、最下部で待機する（（ｂ）ＳＴ
８）。こうして直立ピン１３が空になると回転テーブル
１２が回転駆動されてワークを積載した次の直立ピンが
抽出位置Ｃに移動される（（ａ）ＳＴ５〜６）。

【００５０】このときワーク移送手段３０の支持アーム
３７は供給位置Ｂ側の上死点にある（（ｃ）ＳＴ１）。
直立ピン１３の最上部のワーク１がフォーク２１により
所定高さに上げられると、ワーク移送手段３０の支持ア
ーム３７がエアシリンダ３４により下降して（（ｃ）Ｓ
Ｔ２）、一方のチャック３３ａが抽出位置Ｂのワーク１
をチャッキングし、同時に他方のチャック３３ｂが焼入
位置Ｃの焼入ワーク１をチャッキングし（（ｃ）ＳＴ
３）、チャッキングすると支持アーム３７が上昇する
（（ｃ）ＳＴ４）。支持アーム３７が上昇して上死点に
達すると（（ｃ）ＳＴ５）、スライダ３２がガイドビー
ム３１上をスライドして排出位置Ｄ方向に移動する
（（ｃ）ＳＴ６）。

【００５１】上記（ｃ）ＳＴ１〜５の動作によりチャッ
ク３３ａと３３ｂが素材ワークと焼入ワークを把持した
状態でスライダ３２が排出位置Ｄ方向に移動すると
（（ｃ）ＳＴ６）、支持アーム３７が下降し（（ｃ）Ｓ
Ｔ７）、チャックが開放される（（ｃ）ＳＴ８）。チャ
ックが開放されると、一方のチャック３３ａに把持され
た素材ワーク１が焼入位置Ｂにセットされ他方のチャッ
ク３３ｂに把持された焼入ワークが排出位置Ｄでシュー
ト３８上に放出される。（（ｃ）ＳＴ８）。

【００５２】焼入位置Ｂにセットされた素材ワーク１は
寸法検知手段５５により寸法検知され（（ｅ）ＳＴ1
0）、寸法不良が検知されると、制御手段７０により全
ラインがストップされ警報５８が発せられる（（ｅ）Ｓ
Ｔ11）。これによりワークの寸法不良を排除し、誘導加
熱コイルがワークに接触して破損したり、あるいは間隔
があき過ぎて焼入れ硬さが不足することが防止される。

【００５３】素材ワーク１が規定範囲にあると検知され
ると、誘導加熱コイル６１に高周波電源６０から電力が
付加されてワーク１の焼入面が所定温度に誘導加熱さ
れ、冷却手段により冷却液が噴射されて急冷焼入れされ
る（（ｅ）ＳＴ12）。この加熱冷却の際にワークは図示
しない回転手段により回転されながら加熱冷却される。
加熱時間、冷却液噴射時間は前述のサイクルタイム設定
により設定されている（（ａ）ＳＴ２）。

【００５４】一方、チャック３３ｂから排出位置Ｄでシ
ュート３８上に放出された焼入ワーク１（（ｃ）ＳＴ
９）は、光反射型センサ５７により光反射率が検知され
て未焼入検知される（（ｆ）ＳＴ10）。正常に焼入れが
行われていないと表面に酸化膜が発生せず金属光沢を有
するために反射率が高く、正常に焼入れが行われている
と薄茶色の酸化膜が生ずるので反射率が低くなる。した
がってこの光反射率が規定範囲内にあれば正常に焼入れ
が行われたと判断できる。

【００５５】未焼入検知手段５６はこの光反射型センサ
５７と前述の誘導電力検知６２、冷却液量検知６５とに
より構成され、いずれかの検知値が規定値内から外れた
ときは制御手段７０により全ラインがストップし警報５
８が発せられる（（ｆ）ＳＴ11）。これにより正常に焼
入れされないワークが成品に混入することが防止され
る。

【００５６】未焼入検知手段５６のいずれの検知値も規
定値内のときは、シュート３８の蓋３８ａが開いて焼入
ワーク１は落下して受け箱３９に収納される（（ｆ）Ｓ
Ｔ12）。上記の動作が繰り返されて、制御手段のカウン
タ７５に設定された個数の焼入れが全て完了するとライ
ンがストップする。

【００５７】チャック３３が開放されると支持アーム３
７は上昇して（（ｃ）ＳＴ13）スライダ３２が元の抽出
位置Ｂ方向に移動して次のワークに対して待機する
（（ｃ）ＳＴ14）。

【００５８】本実施形態では焼入ワークストッカとして
シュートと受け箱で構成したが、焼入ワークストッカも
素材ワークストッカと同様に回転テーブルにすることも
できる。

【００５９】次に本発明の誘導加熱による自動焼入装置
の第２実施形態について説明する。図８は本発明の第２
実施形態の自動焼入装置の正面図である。第２実施形態
の自動焼入装置により焼入れするワーク２の１例は図５
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。

【００６０】第２実施形態では、図８に示すように素材
ワークストッカ３１０、焼入ワークストッカ３１０´と
もに、第１実施形態と同様な回転テーブル３１２が設け
られている。回転テーブル３１２にはワーク２の軸部２
ｂを挿通して積載する複数の装入孔（ワーク支持部）３
１２ａが円周上に設けられている。

【００６１】第２実施形態の自動焼入装置の動作も第１
実施形態と同様であるので簡単に説明する。即ち、素材
ワーク２は素材ワークストッカ３１０の回転テーブル３
１２の供給位置で装入孔３１２ａに軸部２ｂを挿入して
積載され、抽出位置で支持アーム３７の一方のチャック
３３ａに抽出把持される。同時に他方のチャック３３ａ
は焼入位置の焼入ワーク２を抽出把持する。両チャック
３３ａ，３３ｂに素材ワークと焼入ワークを把持した支
持アーム３７はスライダ３２によりスライドビーム上を
排出方向に移動され、素材ワーク２を焼入位置でセット
すると同時に焼入ワークを焼入ワークストッカ３１０´
の回転テーブル３１２の装入孔３１２ａに軸部２ｂを挿
通して積載する。こうして回転テーブル３１２を回転し
て素材ワークを供給し焼入れワークを取下ろすことによ
り連続的に作業が継続できる。

【００６２】図９は第３実施形態の自動焼入装置の平面
図、図１０はその本体の正面図、図１１はマニプレータ
の詳細を示す図である。本第３実施形態で焼入れするワ
ーク２は第２実施形態と同様に図５に示す傘付軸であ
る。

【００６３】図９に示すように第３実施形態の自動焼入
装置は、本体４０の一方側に素材ワークストッカ１１０
と他方側に焼入ワークストッカ２１０が配設されてい
る。素材ワークストッカ１１０、焼入ワークストッカ２
１０はそれぞれ平面に移動する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、２１
２からなっている。素材及び焼入ワークテーブル１１
１、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１１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５、図９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は供給側Ａから素材ワー
クテーブル１１１、１１２に積載され抽出側Ｂから抽出
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は焼入ワーク受け４３から抽
出移送されて焼入ワークテーブル２１１、２１２に排出
側Ｃから積載されて取下側Ｄから取下ろされる。

【００６４】本体４０は図１０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、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４
３は２又爪状をなし、この２又部でワーク１の軸部を受
けるようになっている。

【００６５】本体４０の上方には支持柱３５に支持され
たガイドビーム３１が設けられている。ガイドビーム３
１上をスライドするスライダ３２に支持アーム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がワーク受け
と焼入部の間隔と同間隔に装着されている。そしてスラ
イダ３２が素材ワーク受け４２と焼入ワーク受け４３の
方向に移動する。

【００６６】素材及び焼入ワークテーブル１１１、１１
２及び２１１、２１２の抽出側Ｂと排出側Ｃの前面にそ
れぞれ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が配設されている。

【００６７】マニピュレータ１１３、２１３は詳細を図
１１に示すように、ワーク２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８
２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により保持されると
ともに回転かつ水平移動駆動される。これによって開閉
爪８１の向きを変えてワークを掴持する方向を自在に変
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、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。

【００６８】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ワークストッカ１１
０、２１０の送り方向に直角に延長して付設されたレー
ル８６上を走行する。即ち、素材ワークマニピュレータ
１１３は素材ワークストッカ１１０の抽出位置Ｂの所定
位置から素材ワークを抽出して走行し、素材ワークを本
体４０の素材ワーク受け４１に載置する。また焼入ワー
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Ｄの所定位置に積載する。

【００６９】以下、上記第３実施形態の誘導焼入装置の
動作について簡単に説明する。素材ワーク２は図５、図
９に示すようにワークストッカ１１０の素材ワークテー
ブル１１１、１１２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、例えば、
まず素材ワークテーブル１１１を駆動してワーク２を抽
出側Ｂ方向に移動させる。そしてまず供給位置Ｂ側にあ
るイの位置の素材ワーク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。

【００７０】素材ワーク２のイの位置で、マニピュレー
タ１１３の開閉爪８１を図１１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は横積みされ
ているので、軸部２ｂを垂直方向に変えるように開閉爪
を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を開放するとイの位置
の素材ワーク２は素材ワーク受け４２に載置される。

【００７１】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１
１２のロの素材ワークの位置に走行して移動する。ロ、
ハ…の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。

【００７２】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、ワーク移動手段３０の支持アーム３
７に保持されたチャック３３ａにより素材ワーク受け４
２から焼入部４１に移動され、同時に焼入部４１で焼入
れされた焼入ワーク２はチャック３３ｂにより焼入部４
１から焼入ワーク受け４３に移動される。本体４０にお
ける焼入動作とワークの移動は前記第１、第２実施形態
と同様であるので省略する。

【００７３】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
の所定位置、例えば図のニの位置に走行し、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。同様にして次の焼入ワークをホ…の位置
に積載しテーブル２１１を焼入ワークテーブルと逆方向
に回転させて焼入れワークを次々と積載していく。テー
ブル２１１が一杯になるとテーブル２１２に積載さす
る。そして取下部Ｄで取下ろされる。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】

【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】本発明第１実施形態の誘導加熱による自動焼入
装置の正面図である。

【図２】本発明第１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】ワークリフタの詳細側面図である。

【図４】第１実施形態のワークの断面図である。

【図５】第２、第３実施形態のワークの断面図である。

【図６】本発明第１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。

【図７】本発明第１実施形態の誘導加熱による自動焼入
装置の動作を示すフローチャートである。

【図８】本発明第２実施形態の誘導加熱による自動焼入
装置の正面図である。

【図９】本発明第３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１０】本発明第３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である。

【図１１】本発明第３実施形態のマニピュレータの詳細
図である。

【符号の説明】

１ワーク２ワーク１０素材ワークストッカ１１駆動装置１２回転テーブル１３直立ピン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２０ワークリフタ２１フォーク（支持部材）２２リフト部２３モータ２４スクリュー２５ガイドバー２６スライドバー２８リフタ光電管（位置検出手段）３０ワーク移送手段３１ガイドビーム３２スライダ（ワーク移動手段）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３８シュート３９受箱４０本体４１焼入部４２素材ワーク受け４３焼入ワーク受け５５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６０高周波電源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７０制御手段７２サイクルタイム設定７３カウンタ７４タイマー７６検知部７７駆動制御部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３１０素材ワークストッカ３１２回転テーブル３１２ａ挿入孔（ワーク支持部）Ａ供給位置Ｂ抽出位置Ｃ焼入位置Ｄ排出位置Ｇ取下位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素材ワークをストックする素材ワークス
トッカと、焼入ワークをストックする焼入ワークストッ
カと、該素材ワークストッカの抽出位置と焼入ワークス
トッカの排出位置との中間等距離の焼入位置に設けられ
た誘導加熱・冷却手段と、素材ワークストッカの供給位
置から素材ワークを１個づつ抽出して焼入位置に移動さ
せる素材ワーク移動手段と、該焼入位置で焼入れされた
焼入ワークを焼入位置から排出位置の焼入ワークストッ
カに移動する焼入ワーク移動手段とを備え、前記素材お
よび焼入ワークストッカ、素材および焼入ワーク移動手
段および誘導加熱・冷却手段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。
【請求項２】前記素材ワークおよび焼入ワーク移送手
段は、ワークを抽出把持する２個以上の把持部材が所定
間隔をおいて設けられた支持アームと、該支持アームを
上下移動可能に保持するスライダと、前記供給位置、焼
入位置及び排出位置の間を該スライダをスライドして移
動させるガイドビームと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。
【請求項３】前記素材または焼入ワークストッカのい
ずれか一方または双方は、ワークを積載して積載位置と
供給位置または排出位置と取下位置に移動させるように
割出し回転する回転テーブルからなることを特徴とする
請求項１または２に記載の誘導加熱による自動焼入装
置。
【請求項４】前記ワークは貫通穴を有する部材からな
り、前記回転テーブルには該ワークの貫通孔に挿通し積
み重ねて積載する複数の直立ピンを円周上に備え、前記
素材ワークおよび焼入ワーク移送手段には該直立ピンに
挿通積載されたワークを積み上げたまま上下移動させる
リフト部とその最上部のワークの位置を検出する位置検
出手段とを備えたワークリフタと、該ワークリフタに積
載された最上部のワークを１個づつ抽出把持して所定位
置に移動しあるいは所定位置から移動したワークをワー
クリフタの最上部に積載するワーク移動手段とを備えた
ことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱による自動
焼入装置。
【請求項５】前記ワークは軸部材からなり、前記回転
テーブルには該ワークの軸部を支持して載置する複数の
ワーク支持部を円周上に備え、前記素材ワークおよび焼
入ワーク移送手段には素材ワーク回転テーブルのワーク
支持部に積載されたワークを１個づつ抽出把持して焼入
位置に移動しあるいは焼入位置から移動したワークを焼
入ワーク回転テーブルのワーク支持部に積載するワーク
移動手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２
に記載の誘導加熱による自動焼入装置。
【請求項６】誘導加熱コイルと冷却手段とを有する焼
入部と、該焼入部に等距離の両側に設けられた素材ワー
ク受け及び焼入ワーク受けとを備えた本体と該本体の両
側に配設された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１以上の平面テーブルからなる素材ワ
ークストッカと、焼入ワークを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、前記素材ワークストッカに積載された素材ワ
ークを抽出把持して前記素材ワーク受けに積載する素材
ワークマニピュレータと、前記焼入ワーク受けから焼入
ワークを抽出把持して焼入ワークストッカに積載する焼
入ワークマニピュレータとを備えたことを特徴とする請
求項１または２に記載の誘導加熱による自動焼入装置。
【請求項７】前記マニピュレータは前記ワークを掴持
・開放する爪部と、掴持したワークの向きを変更するよ
うに前記爪部を回転自在かつ前後移動可能に支持する自
在腕と、該自在腕を前記素材ワークストッカと素材ワー
ク受けとの間または前記焼入ワーク受けと焼入ワークス
トッカとの間を移動させる走行部とを備えたことを特徴
とする請求項６に記載の誘導加熱による自動焼入装置。
【請求項８】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から７
のいずれかに記載の誘導加熱による自動焼入装置。
【請求項９】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８に記載の誘導加熱による自動
焼入装置。