JP2015010251A - 高周波焼入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導コイルの取り替えを自動的に行うことが可能な高周波焼入装置を開発することである。
【解決手段】産業用ロボット２のアーム３に基端側部材６を設ける。基端側部材６は、スライド部材４０，係合溝５７ａ，５７ｂ、基端側接点４３ａ，４３ｂ、冷却液供給口、冷却液回収口を有する。コイルユニット５は、左右の係合部材２８ａ，２８ｂ、コイル側接点３０ａ,３０ｂ、冷却液導入口、冷却液排出口を有する。コイルユニット５の左右の係合部材２８ａ，２８ｂが、基端側部材６の係合溝５７ａ，５７ｂを通過して内部に入り込み、係合部材２８ａ，２８ｂと係合溝５７ａ，５７ｂの間にスライド部材４０が配置されると、基端側部材６とコイルユニット５の各接点同士と、冷却液を流通させる各開口同士が接合される。スライド部材４０を外すと、基端側部材６とコイルユニット５は分離可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、高周波焼入装置に関するものである。

鋼製のワークを硬化させる方法の一つに焼入がある。焼入は、ワークを加熱して一定の温度まで上昇し、その後に急冷して行う。
ワークを加熱する方法には、加熱炉を使用する方法と、誘導加熱を利用する方法がある。誘導加熱を利用する焼入は、高周波焼入と称されている。高周波焼入は、高周波電源と、誘導コイルを使用して行う焼入方法である。
即ち高周波焼入は、誘導コイルに高周波電流を通電し、この状態の誘導コイルをワークに近接させる。その結果、ワークに渦電流（誘導電流）が発生し、ワークが誘導加熱され、ワーク自身が赤熱する。そして赤熱したワークを急冷してワークの組成をマルテンサイト化する。

高周波焼入れは、短時間で処理が可能であり、且つ、表面側だけを焼入れ硬化させることができることから、機械部品の焼入れに広く活用されている。

特開２０１１−２３３３３９号公報 特開２０１１−５８０５９号公報

一般に、高周波焼入は、大量生産に適する技術であり、多品種少量生産には不向きであると言われている。
即ち高周波焼入は、前記した様にワークを誘導加熱して赤熱させるものであるため、昇温に要する時間が加熱炉を利用する場合に比べて極めて短い。
その一方で、高周波焼入は、ワークの形状に対応した誘導コイルを使用してワークを加熱する必要があり、ワークが変わるたびに誘導コイルを取り替える必要があるため、段取り時間が掛かる。
即ち高周波焼入は、誘導コイルをワークに近接させてワークに誘導電流を発生させるものであるため、誘導コイルとワークとの間の距離を一定に保つ必要がある。そのため処理対象が変わると、使用する誘導コイルも変える必要がある。

ここで誘導コイルは重いので、装置から取り外したり固定するのに力を要する。また誘導コイルを取り替える際には、誘導コイルに電流を流すための配線を接続しなおす必要がある。さらに焼入処理を行う際に誘導コイル自身も昇温するため、誘導コイルに冷却水が通水される場合が多い。そのため誘導コイルを取り替える際には、冷却水の配管を接続し直す必要があり、それに要する時間も掛かってしまう。

ここで、高周波焼入装置に機械的なチャックを設け、当該チャックで誘導コイルを保持させる方策が考えられる。
しかしながらこの方策は、装置が大がかりになってしまうという問題がある。即ち前記した様に、誘導コイルは重いので、これを保持するチャックは、相当に大型のものを採用せざるを得ない。
またチャックを駆動するためのシリンダ等の装置をチャックの近傍に搭載することとなり、ますます重量が増してしまう。また高周波焼入は、ワークの表面に沿って誘導コイルを移動させたり、ワークを急冷する際に一時的に誘導コイルを退避させる場合が多いが、シリンダ等の装置がワークを移動させる際の妨げになる。
さらに、チャックを利用する方策では、電気接続や冷却水配管のやり替えを自動的に行うことは困難である。

そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、誘導コイルの取り替えを自動的に行うことが可能な高周波焼入装置を開発することを課題とするものである。

上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、誘導コイルが設けられたコイルユニットと、移動手段に固定された基端側部材と、コイルユニットを保管するコイル保管部とを有し、コイルユニットは、誘導コイルに電気的につながるコイル側接点と、冷却液導入口と冷却液排出口とを有し、基端側部材は、コイルユニットを一体的に保持する結合状態と、コイルユニットを分離可能な分離可能状態とを切り換える係脱切り換え機構を有し、係脱切り換え機構には外力によって操作されて結合状態と分離可能状態とを切り換える操作部があり、さらに基端側部材には、基端側接点と冷却液供給口と冷却液回収口とを有し、コイルユニットが基端側部材と結合状態にあるとき、コイルユニットの一部が基端側部材と係合してコイルユニットが基端側部材に接合され、コイルユニットのコイル側接点と、冷却液導入口と、冷却液排出口とがそれぞれ基端側部材の基端側接点と、冷却液供給口と、冷却液回収口とに接合された状態となり、コイル保管部は、コイルユニットを保管することが可能であると共に、アクチェータが設置されており、コイルユニットを基端側部材に結合した状態で移動手段によってコイルユニットをコイル保管部に移動させ、コイル保管部に設置されたアクチェータによって基端側部材の操作部を動かして切り換え機構を結合状態から分離可能状態に切り換え、コイルユニットを基端側部材から切り離すことが可能であり、且つコイルユニットを保持していない状態の基端側部材を移動手段によってコイル保管部に保管されているコイルユニットに近接し、コイル保管部に設置されたアクチェータによってコイルユニットの操作部を動かして切り換え機構を結合状態にしてコイルユニットを基端側部材に保持することが可能であることを特徴とする高周波焼入装置である。

本発明の高周波焼入装置は、コイルユニットと、移動手段に固定された基端側部材と、コイルユニットを保管するコイル保管部とを有している。
コイルユニットは、誘導コイルを主要部品とするものであり、コイル側接点や冷却液の出入り口がユニット化されたものである。
基端側部材は、コイルユニットを接合するための部材であり、コイルユニットを一体的に保持する結合状態と、コイルユニットを分離可能な分離可能状態とを切り換える係脱切り換え機構を有している。
ここで本発明で採用する基端側部材は、係脱切り換え機構を動作させるためのアクチェータを持たず、これに代わって操作部が設けられている。即ち本発明の基端側部材では、外力によって操作部を操作することにより結合状態と分離可能状態とを切り換えられる。そして本発明では、操作部を操作するための外力は、コイル保管部に設けられたアクチェータから供給される。
そのため本発明の高周波焼入装置では、基端側部材の重量が軽く、また体積も小さい。 本発明の高周波焼入装置では、コイルユニットが基端側部材と結合状態にあるとき、コイルユニットの一部が基端側部材と係合してコイルユニットが基端側部材に接合され、コイルユニットのコイル側接点と、冷却液導入口と、冷却液排出口とがそれぞれ基端側部材の基端側接点と、冷却液供給口と、冷却液回収口とに接合された状態となるから、電気接続や冷却液通路同士の接続についても自動的に行うことができる。
コイルユニットの冷却液導入口から導入された冷却液は、誘導コイル内を循環して冷却液排出口に至る場合と、ワークに向けて噴射供給される場合とがある。

請求項２に記載の発明は、係脱切り換え機構は、スライド部材を有し、スライド部材の一部が操作部を構成しており、当該操作部を操作してスライド部材を摺動させることにより、スライド部材とコイルユニットとの接触位置が変化してコイルユニットが移動し、コイルユニットのコイル側接点と、冷却液導入口と、冷却液排出口とがそれぞれ基端側部材の基端側接点と、冷却液供給口と、冷却液回収口とに接合されることを特徴とする請求項１に記載の高周波焼入装置である。

本発明の高周波焼入装置では、スライド部材を利用した係脱切り換え機構が採用されている。
本発明の高周波焼入装置では、操作部を操作してスライド部材を摺動させ、スライド部材とコイルユニットとの接触位置を変化させてコイルユニットをいずれかの方向に移動させ、コイルユニットを結合状態にする。

請求項３に記載の発明は、前記スライド部材は、傾斜面を有し、コイルユニットの一部が傾斜面と接触することを特徴とする請求項２に記載の高周波焼入装置である。

本発明の高周波焼入装置では、スライド部材が傾斜面を有している。そのためスライド部材を摺動させると、コイルユニットがスライド部材の摺動方向に対して交差する方向に移動する。

請求項４に記載の発明は、コイルユニットの一部に係合部があり、前記スライド部材は、開口を有し、当該開口には前記係合部が通過可能な大きさを持った大開口部と、当該大開口部と連続し、前記係合部が通過不能な小開口部とがあり、結合状態においては小開口部の近傍が前記係合部と接していることを特徴とする請求項２又は３に記載の高周波焼入装置である。

本発明の高周波焼入装置は、スライド部材に係合部が通過可能な大きさを持った大開口部を有しているから、コイルユニットの一部を当該開口に挿通することができる。またスライド部材には、大開口部と連続し、係合部が通過不能な小開口部がある。そのためコイルユニットを大開口部に挿通させた状態で、スライド部材を摺動させることにより、コイルユニットの脱落を阻止することができる。

請求項５に記載の発明は、コイルユニットはユニット側フランジ部材を有し、当該ユニット側フランジ部材の一方の面側に誘導コイルがあり、他方の面側にコイル側接点があり、当該ユニット側フランジ部材の表面であってコイル側接点側に冷却液導入口と冷却液排出口とが開口し、基端側部材には基端側フランジ部材があり、基端側フランジ部材にはコイル側接点が通過可能な挿通開口と、冷却液供給口と、冷却液回収口とが開口し、ユニット側フランジ部材と基端側フランジ部材とが合致することによってコイルユニットの冷却液導入口及び冷却液排出口と、基端側部材の冷却液供給口及び冷却液回収口とが接合されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高周波焼入装置である。

本発明の高周波焼入装置では、コイルユニットはユニット側フランジ部材があり、基端側部材には基端側フランジ部材がある。そしてこれらのフランジ部材には、冷却液を流通させる冷却液導入口等が設けられており、両フランジを合わせた際に冷却液導入口等が合致し、冷却液配管が接続される。

本発明の高周波焼入装置は、誘導コイルの取り替えを自動的に行うことが可能であり、多品種少量生産を行う高周波焼入装置に適している。

本発明の実施形態の高周波焼入装置の全体斜視図である。 図１の高周波焼入装置における産業用ロボット（移動装置）の先端部であり、基端側部材にコイルユニットが接合された状態を示す斜視図である。 図１の高周波焼入装置における産業用ロボット（移動装置）の先端部であり、基端側部材とコイルユニットが分離された状態を示す斜視図である。 図１の高周波焼入装置で採用するコイルユニットの構造を示す透視斜視図である。 図１の高周波焼入装置で採用する基端側部材の構造を示す分解斜視図である。 図１の高周波焼入装置で採用する基端側部材の一部破断斜視図であり、スライド部材の近傍を示す。 図１の高周波焼入装置で採用する基端側部材を裏面側から観察した斜視図である。 基端側部材の開口にコイルユニットの先端部分を差し込んだ状態を示す、一部破断斜視図である。 基端側部材の開口にコイルユニットの先端部分を差し込んだ状態を示す、断面図である。 基端側部材にコイルユニットが接続された状態を示す、断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、基端側部材にコイルユニットを結合する手順を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、基端側部材からコイルユニットを取り外す手順を示す説明図である。 図１の高周波焼入装置のコイル保管部の断面斜視図である。 図１の高周波焼入装置のコイル保管部にコイルユニットが配置された状態を示す断面斜視図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の高周波焼入装置１は、産業用ロボット２を移動手段とするものであり、産業用ロボット２のアーム３でコイルユニット５を保持する。
即ち本実施形態の高周波焼入装置１は、産業用ロボット２のアーム３に基端側部材６が取り付けられており、当該基端側部材６にコイルユニット５が接続されている。
また本実施形態の高周波焼入装置１は、コイル保管部８を有している。さらに、実際に焼入を行う、作業エリア１０がある。
以下、順次説明する。

産業用ロボット２は、公知のそれと同様に、複数のアーム３及び関節１１を有し、８程度の自由度を持つものである。

コイルユニット５は、図３、図４に示すように、略「コ」の字状の枠体１２に誘導コイル１５が取り付けられたものである。
枠体１２は、図３に示す様に天面を形成するユニット側フランジ部材２０と、左右の側壁部２１，２２の３面を有し、他の３面が開放された構造をしている。
ユニット側フランジ部材２０の表面には、２個の位置決め孔２３ａ，２３ｂが設けられている。
またユニット側フランジ部材２０の表面には、冷却液導入口２５ａ，２５ｂ，２５ｃと冷却液排出口２６ａ，２６ｂ，２６ｃの組み合わせを３組備えている。

図４に示す様に、誘導コイル１５は、小型の半開放鞍型コイルであり、２つの４分の１円弧部３２ａ，３２ｂと、２つの直線部３３ａ，３３ｂと、一つの２分の１円弧部３５が直列に接続されたものである。よって、誘導コイル１５は、ワークに対してワークの半径方向に接近及び離間することができる。
また、誘導コイル１５は、銅合金等の良導体で構成された中空の導線で構成されており、誘導コイル１５の内部を冷却液が流通する。
コイルユニット５には、誘導コイル１５に電気的につながるコイル側接点３０ａ，３０ｂが設けられている。即ちコイル側接点３０ａ，３０ｂは、給電部３１ａ，３１ｂを介して誘導コイル１５に電気的につながっている。

コイル側接点３０ａ，３０ｂは、図４の姿勢を基準として水平に配された銅合金等の良導体で構成されたバーである。コイル側接点３０ａ，３０ｂには、銀メッキが施されている（図示せず）。
前記した様に、コイル側接点３０ａ，３０ｂと、誘導コイル１５との間は、銅合金等の良導体で構成された給電部３１ａ，３１ｂによって接続されている。
誘導コイル１５は、図３，図４の様に、コイル本体２８が枠体１２内にあり、コイル側接点３０ａ，３０ｂは枠体１２の外にある。すなわち、給電部３１ａ、３１ｂは、枠体１２のユニット側フランジ部材２０を貫通している。

ユニット側フランジ部材２０を中心に考えると、ユニット側フランジ部材２０の一方の面側に誘導コイル１５があり、他方の面側にコイル側接点３０ａ，３０ｂがある。そしてユニット側フランジ部材２０の表面であってコイル側接点３０ａ，３０ｂ側に冷却液導入口２５ａ，２５ｂ，２５ｃと冷却液排出口２６ａ，２６ｂ，２６ｃとが開口している。

誘導コイル１５のコイル側接点３０ａ，３０ｂはユニット側フランジ部材２０から突出した位置にあり、コイル側接点３０ａ，３０ｂの表面は、ユニット側フランジ部材２０の表面と平行に配置されている。
また給電部３１ａ，３１ｂであって、枠体１２の外にある部分は、ユニット側フランジ部材２０に対して垂直に突出している。そのため給電部３１ａ，３１ｂとコイル側接点３０ａ，３０ｂを一方の側面側から観察すると、「Ｔ」状を呈している。
即ちコイル側接点３０ａ，３０ｂは、給電部３１ａ，３１ｂの先端に対して、９０度方向両側に突出した突出部３２を有している。

前記した様に給電部３１ａ，３１ｂとコイル側接点３０ａ，３０ｂを一方の側面側から観察すると、「Ｔ」状を呈しており、直立姿勢の給電部３１ａ，３１ｂに対して、図面右側に突出した右側突出部２７ａと、左側に突出した左側突出部２７ｂとがある。そして本実施形態では、右側突出部２７ａの下面に、右係合部材２８ａが設けられ、左側突出部２７ｂの下面に左係合部材２８ｂが設けられている。
右係合部材２８ａは、二つのコイル側接点３０ａ，３０ｂの右側突出部２７ａに跨がって設けられている。同様に左係合部材２８ｂは、二つのコイル側接点３０ａ，３０ｂの左側突出部２７ｂに跨がって設けられている。

右係合部材２８ａ及び左係合部材２８ｂは、いずれも絶縁性を有した樹脂であって、相当の硬度を有している。右係合部材２８ａ及び左係合部材２８ｂの底面は、傾斜面と水平面を有する形状をしている。

給電部３１ａ，３１ｂ及び誘導コイル１５の内部は空洞であって、冷却液流路（図示せず）が形成されている。そして図４の様に、冷却液導入口２５ａと冷却液排出口２６ａの枠体１２の内部側の開口が、チューブ３６ａ，３６ｂを介して冷却液流路（図示せず）に接続されている。

コイル側接点３０ａ，３０ｂ同士の間及び給電部３１ａ，３１ｂには、図示しない絶縁板が挟まれている。

次に基端側部材６について説明する。基端側部材６は、基端側枠３８と、スライド部材４０と、基端側接点４３ａ，４３ｂとを有している。
基端側枠３８は、天面と底面を含む４面が囲まれた枠である。
即ち基端側枠３８は、天面となる取り付け壁４１と、底面となる基端側フランジ部材４５とを有し、さらに両者を接続する側面壁４６ａ，４６ｂを有している。基端側枠３８は、４面が囲まれた枠であり、内部は空洞である。
取り付け壁４１の下には、図９の様にバネ７と基端側接点４３ａ，４３ｂを配置する収容室７７が設けられている。収容室７７には、開口７８（挿通開口）が設けられている。

基端側フランジ部材４５には、図７に示す様に、中央部分に大きな開口７８が設けられている。基端側フランジ部材４５は、前述したユニット側フランジ部材２０と合致するものであり、ユニット側フランジ部材２０の表面に設けられた開口等に対応する部材が存在する。即ち基端側フランジ部材４５には、図７に示す様に、底側表面から２個の位置決めピン４７ａ，４７ｂが突出している。
また、基端側フランジ部材４５の底側表面には、冷却液供給口４８ａ，４８ｂ，４８ｃと冷却液回収口５０ａ，５０ｂ，５０ｃが設けられている。また冷却液供給口４８ａ，４８ｂ，４８ｃ及び冷却液回収口５０ａ，５０ｂ，５０ｃにはそれぞれオーリング４４が設けられている。

さらに、基端側フランジ部材４５に加圧気体供給口を設け、コイルユニット５のユニット側フランジ部材２０にも当該加圧気体供給口に接合される加圧気体導入口を設け、加圧気体導入口と噴射ノズル（図示せず）とを配管接続し、加圧気体をワークに向けて噴射してもよい。すなわち、長尺状のワークを移動焼入れする場合には、ワークの誘導加熱中の部位に冷却液が飛散しないように、加圧気体で冷却液を吹き飛ばすのが望ましい。

基端側枠３８の側面壁４６ａ，４６ｂには、係合溝５７ａ，５７ｂが設けられている。係合溝５７ａ，５７ｂは、側面壁４６ａ，４６ｂのユニット側フランジ部材２０の近傍であって、ユニット側フランジ部材２０に対して平行に延びている。係合溝５７ａ，５７ｂは、側面壁４６ａ，４６ｂの内側に設けられており、側面壁４６ａ，４６ｂの全幅に至る長さをもっている。即ち側面壁４６ａの係合溝５７ａと、側面壁４６ｂの係合溝５７ｂは、対向する位置にある。

また、基端側枠３８の側面壁４６ａ，４６ｂの外側には、近接センサ６６ａ、６６ｂが設けられている。近接センサ６６ａ、６６ｂは、側面壁４６ａ，４６ｂに対して直交しており、センサ部が、ユニット側フランジ部材２０（下方）側を向いている。各近接センサ６６ａ、６６ｂは、誘導コイル１５までの距離を検出し、両センサによる検出値は、図示しない制御装置に入力される。両センサによる検出値に差がある場合には、制御装置は、基端側部材６にコイルユニット５が正常に接続されていないと判定し、図示しない警報装置を作動させて警報を発する。近接センサ６６ａ、６６ｂとしては、例えば赤外線センサを採用することができる。

スライド部材４０は、厚さが５ｍｍから１５ｍｍ程度の薄い部材であり、平面視が略正方形の枠状の部材である。即ちスライド部材４０には、中央に開口５１が設けられている。開口５１は、図５の様に、面積の大きな大開口部５２と、面積の小さな小開口部５３が合体したものである。
ここで、大開口部５２の幅Ｗａ（図５）は、前記した誘導コイル１５のコイル側接点３０ａ，３０ｂの幅ｗ（図２）よりも広く、コイル側接点３０ａ，３０ｂ及び左右の係合部材２８ａ，２８ｂが挿通可能である。
これに対して小開口部５３の幅Ｗｂは、コイル側接点３０ａ，３０ｂの幅ｗよりも狭く、コイル側接点３０ａ，３０ｂ及び左右の係合部材２８ａ，２８ｂが通過することはできない。
ただし、小開口部５３の幅Ｗｂは、給電部３１ａ，３１ｂの突出部３２の幅よりも広く、突出部３２は小開口部５３を通過することができる。

スライド部材４０の小開口部５３の両脇側であって、大開口部５２の近傍部分には傾斜面５５ａ，５５ｂが形成されている。傾斜面５５ａ，５５ｂは、小開口部５３側から大開口部５２に向かって、厚さが薄くなって行く方向に傾斜する平面である。

本実施形態では、スライド部材４０の枠を形成する４辺の内、大開口部５２に面する辺が開放側操作部７０（解除側操作部）として機能し、小開口部５３に面する辺が接合側操作部７１として機能する。また残る２辺は、ガイド部７２ａ，７２ｂとして機能する。

基端側接点４３ａ，４３ｂは、前記したコイル側接点３０ａ，３０ｂと同等の幅を有する接点であり、表面に銀メッキが施されている（図示せず）。また、基端側接点４３ａ，４３ｂは中空であり、内部には図示しない配管（チューブ）を介して冷却液が循環供給される。

次に、基端側部材６の各部材の関係について説明する。
本実施形態では、スライド部材４０は、その両脇部分が基端側枠３８の係合溝５７ａ，５７ｂに係合している。より具体的には、スライド部材４０のガイド部７２ａ，７２ｂが、基端側枠３８の係合溝５７ａ，５７ｂと係合している。
そのためスライド部材４０が構成する平面は、ユニット側フランジ部材２０の内面側が構成する平面に対して平行に配置されている。そしてスライド部材４０は、前記した係合溝５７ａ，５７ｂ内を摺動することができる。
即ちスライド部材４０は、ユニット側フランジ部材２０の内面側との間で平行状態を維持しつつ、スライドすることができる。

また基端側接点４３ａ，４３ｂは、基端側枠３８内の取り付け壁４１側に設けられている。本実施形態では、基端側接点４３ａ，４３ｂは、その一部が収容室７７内にあり、下面が収容室７７の開口７８に対向している。
そして基端側接点４３ａ，４３ｂは、バネ７によって開口７８側に向かって押圧されている。

次に、コイル保管部８について説明する。
コイル保管部８は、図１３、図１４の様に、二段の棚であり、図１の様に複数の保管部区画６５を有している。即ちコイル保管部８は、図１３、図１４の様に、下棚８０と、上棚８１を有している。そして各保管部区画６５には、下棚８０に設けられたユニット保持部８２と、上棚８１に設けられた２台のアクチェータ８３，８５が配置されている。
即ちユニット保持部８２は、下棚８０に設けられた正方形の開口８４と、当該開口８４の周囲に配された複数の押さえ部材８６によって構成されている。

また上棚８１についても開口８８が設けられており、前記したアクチェータ８３，８５は、開口の近傍に対向して設けられている。
本実施形態では、アクチェータ８３，８５は、いずれもエアーシリンダであり、ロッドの先端に押圧部材８７が取り付けられている。また本実施形態では、一方のアクチェータ８３が、接合用アクチェータ８３として機能し、他方が解除用アクチェータ８５として機能する。一つのアクチェータが接合用と解除用を兼用してもよい。すなわち、ロッドの先端（押圧部材８７）にスライド部材４０を固定又は係合し、ロッドを伸長又は収縮させてスライド部材４０を往復移動させてもよい。

さらに、コイルユニット５側の右係合部材２８ａ，左係合部材２８ｂと、基端側部材６側のスライド部材４０，係合溝５７ａ，５７ｂによって係脱切り換え機構が構成されている。係脱切り換え機構のうちのスライド部材４０が接合用アクチェータ８３、解除用アクチェータ８５に押圧操作されて、基端側部材６とコイルユニット５の係脱が切り換えられる。

次に作業エリア１０について説明する。
本実施形態では、作業エリア１０は、各種のワークを焼入することができる様に、図１に示す様に、３種類のワーク保持手段９０，９１，９２を備えている。また、図１に示す様に、作業エリア１０は略Ｌ字形の作業台１０ａを有しており、産業用ロボット２がＬ字の屈曲部分付近に配置されている。そのため、アーム３が作業エリア１０の全体に届き易くなっている。また、作業台１０ａは、側壁１３と底壁１４を有している。側壁１３と底壁１４によって、作業台１０ａは、上方が開口した器状を呈しており、ワークを冷却した冷却液を受けることができる。ワーク保持手段９０〜９２は、作業台１０ａの底壁１４上に配置されている。

ワーク保持手段９０は、ワークを横持ち支持して回転させる機能を備えたものであり、図示しないモータの動力を受けて回転する保持部材９３（チャック）と、これに対向する支持部材９５（センタピン）が設けられている。ワーク保持手段９０で保持されたワークは、移動焼入れされる。すなわち、ワークに沿って誘導コイル１５を移動させ、ワークを順に誘導加熱する。また、枠体１２には、図示しない冷却ジャケットが誘導コイル１５に近接して設けられており、ワークにおける誘導コイル１５によって誘導加熱された箇所に順に冷却液を噴射供給する。

ワーク保持手段９１は、ワークを縦姿勢で保持して回転させる機能を備えたものであり、図示しないモータの動力を受けて回転する保持部材９６が上向きに設けられている。ワーク保持手段９１の両側には冷却ジャケット６１，６２が設けられている。すなわち、２つの冷却ジャケット６１，６２の間にワーク保持手段９１が配置されている。各冷却ジャケット６１，６２には、図示しない冷却液供給管が接続されている。各冷却ジャケット６１，６２は、ワーク保持手段９１によって保持されて回転するワークに冷却液を噴射供給することができる。

ワーク保持手段９２は、定盤である。ワーク保持手段９２の近傍には、図示しない冷却液ノズルが設けられており、ワークに冷却液を噴射供給することができる。

次に、本実施形態の高周波焼入装置１の機能について、実際の作業手順に従って説明する。
作業の前提として、作業エリア１０のいずれかのワーク保持手段９０、９１、９２にワークが設置されている。またコイル保管部８には、図１４の様に、複数のコイルユニット５が保管されている。なお各コイルユニット５は、いずれも誘導コイル１５の形状が異なるものである。ただし、各コイルユニット５の枠体１２の形状は共通であり、いずれも同一形状のユニット側フランジ部材２０を備えている。
誘導コイル１５は、枠体１２内に収まっている必要はなく、枠体１２と一体化されていればよい。
また産業用ロボット２のアーム３には、基端側部材６だけが図示しないねじで固定されている。

最初の工程として、産業用ロボット２に、所望のコイルユニット５を取り付ける。実施形態の高周波焼入装置１では、コイルユニット５の取り付けが自動で行われる。
即ち産業用ロボット２を動作させて、基端側部材６をコイル保管部８に移動する。そしてアーム３に固定された基端側部材６を所望のコイルユニット５の真上の位置に一旦停止させる。この時の、基端側部材６と、コイルユニット５の位置関係は、図１１（ａ）の通りである。

その後、産業用ロボット２を動作させて、図１１（ｂ）の様に基端側部材６を降下させ、基端側部材６の基端側フランジ部材４５に設けられている開口７８に、コイルユニット５のコイル側接点３０ａ，３０ｂ及び左右の係合部材２８ａ，２８ｂを挿入する。
このとき、図８に示す様に、コイルユニット５のコイル側接点３０ａ，３０ｂ及び左右の係合部材２８ａ，２８ｂは、図８、図９の様に、スライド部材４０の大開口部５２を通過して、基端側部材６の基端側枠３８の内に入る。
また基端側フランジ部材４５の下面に設けられている２個の位置決めピン４７ａ，４７ｂが、ユニット側フランジ部材２０の表面に設けられた２個の位置決め孔２３ａ，２３ｂに入る。

そしてこの状態で、接合用アクチェータ８３のロッドを伸ばし、先端に取り付けられた押圧部材８７で、スライド部材４０の接合側操作部７１を押す。
押圧されたスライド部材４０は、係合溝５７ａ，５７ｂに沿って摺動する。その結果、図９の様に給電部３１ａ，３１ｂの左右の突出部２７ａ，２７ｂ（左右の係合部材２８ａ，２８ｂ）が、スライド部材４０の大開口部５２（図６）にあった状態から、図１０の様に左右の係合部材２８ａ，２８ｂがスライド部材４０の小開口部５３（図６）にある状態となる。
そしてその過程で、スライド部材４０の傾斜面５５ａ，５５ｂが、コイルユニット５のコイル側接点３０ａ，３０ｂの下に設けられた係合部材２８ａ，２８ｂと接触し、さらに傾斜面５５ａ，５５ｂが発生させる垂直方向の分力によって、係合部材２８ａ，２８ｂを持ち上げる。即ちスライド部材４０の傾斜面５５ａ，５５ｂが、コイルユニット５の係合部材２８ａ，２８ｂの下に押し込まれることにより、コイルユニット５が上昇し、基端側部材６側に引き寄せられる。

その結果、コイルユニット５のユニット側フランジ部材２０が基端側部材６の基端側フランジ部材４５と合致する。
そしてユニット側フランジ部材２０の冷却液導入口２５ａ，２５ｂ，２５ｃが、基端側フランジ部材４５の冷却液供給口４８ａ，４８ｂ，４８ｃと合致する。またユニット側フランジ部材２０の冷却液排出口２６ａ，２６ｂ，２６ｃが、基端側フランジ部材４５の冷却液回収口５０ａ，５０ｂ，５０ｃと合致する。
そして前記した様に、基端側フランジ部材４５の冷却液供給口４８ａ，４８ｂ，４８ｃ及び冷却液回収口５０ａ，５０ｂ，５０ｃにはそれぞれオーリング４４が設けられているから、基端側フランジ部材４５側の各孔（冷却液供給口４８ａ〜４８ｃ，冷却液回収口５０ａ〜５０ｃ）と、ユニット側フランジ部材２０の各孔（冷却液導入口２５ａ〜２５ｃ，冷却液排出口２６ａ〜２６ｃ）とは液密性を保った状態で接合される。

コイルユニット５が上昇し、基端側部材６側に引き寄せられることによって、コイルユニット５のコイル側接点３０ａ，３０ｂが上昇する。そして図１０の様に、コイル側接点３０ａ，３０ｂが基端側接点４３ａ，４３ｂと接触する。ここで、基端側接点４３ａ，４３ｂは、バネ７によって常時外側（下側）に向かって押圧されており、コイル側接点３０ａ，３０ｂは、常時バネ７の付勢力によって基端側接点４３ａ，４３ｂに押し付けられている。

本実施形態では、この様に、スライド部材４０を移動することにより、基端側部材６がコイルユニット５を一体的に保持する結合状態とすることができる。
そしてこの際には、スライド部材４０の小開口部５３の近傍の平坦部分が、コイルユニット５の係合部材２８ａ，２８ｂと接触し、コイルユニット５が基端側部材６から脱落することはない。
またコイルユニット５のコイル側接点３０ａ，３０ｂが基端側部材６の基端側接点４３ａ，４３ｂと接触し、誘導コイル１５が電気的に接続される。
さらにユニット側フランジ部材２０の各冷却液導入口２５ａ，２５ｂ，２５ｃが、基端側フランジ部材４５の各冷却液供給口４８ａ，４８ｂ，４８ｃと合致し、ユニット側フランジ部材２０の各冷却液排出口２６ａ，２６ｂ，２６ｃが、基端側フランジ部材４５の各冷却液回収口５０ａ，５０ｂ，５０ｃと合致して各冷却水配管についても接続が完了する。

こうしてコイルユニット５を基端側部材６に接続した後、産業用ロボット２を動作させてコイルユニット５を作業エリア１０に移動し、ワークを誘導加熱（焼入）する。

またコイルユニット５を交換する際には、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示す手順を経る。すなわち、産業用ロボット２を動作させ、コイルユニット５の元保管されていたコイル保管部８に移動する。そして上棚８１に設けられた開口８８に、コイルユニット５を入れる。その後、解除用アクチェータ８５のロッドを伸ばし、先端に取り付けられた押圧部材８７で、スライド部材４０の開放側操作部７０を押す。
押圧されたスライド部材４０は、係合溝５７ａ，５７ｂに沿って摺動する。その結果、図１０の様に突出部３２がスライド部材４０の小開口部５３にあった状態から、図９の様に給電部３１ａ，３１ｂの突出部３２がスライド部材４０の大開口部５２にある状態となり、左右の係合部材２８ａ，２８ｂと、スライド部材４０との係合関係が解除される。
その結果、コイルユニット５は、基端側部材６と分離可能な状態となる。基端側部材６は、コイルユニット５を分離可能な分離可能状態に切り換わる。
そのため産業用ロボット２を動作させて、基端側部材６を真上に上昇させると、コイルユニット５は、基端側部材６を離れる。

そして産業用ロボット２を動作させて、次に使用するコイルユニット５が保管されたコイル保管部８に基端側部材６を移動させ、先述した動作を繰り返して新たなコイルユニット５を基端側部材６に接続する。

以上説明した実施形態では、ユニット側フランジ部材２０の表面には、冷却液導入口２５ａ，２５ｂ，２５ｃと冷却液排出口２６ａ，２６ｂ，２６ｃがあり、基端側フランジ部材４５には、冷却液供給口４８ａ，４８ｂ，４８ｃと冷却液回収口５０ａ，５０ｂ，５０ｃが設けられている。そのため本実施形態の高周波焼入装置１では、３系統の冷却回路を有し、その内の２系統が、誘導コイル１５と連通しており、誘導コイル１５内に冷却液を循環供給する。誘導コイル１５内の冷却液流路は、コイル側接点３０ａ，３０ｂに至っており、誘導コイル１５内を循環する冷却液は、コイル側接点３０ａ，３０ｂにも流れる。誘導コイル１５に連通する冷却回路は、１系統であってもよい。また、残りの１系統は、枠体１２に設置された図示しない冷却ジャケットと連通しており、冷却ジャケットに冷却液を供給する。

また、ワーク保持手段９１で保持されるワークを焼入れする場合には、当該ワークに適合したコイルユニット５が基端側部材６に接続される。当該コイルユニット５には、冷却液導入口２５ａ〜２５ｃと冷却ジャケット（図示せず）が設けられていない。そのため、基端側部材６の基端側フランジ部材４５の冷却液供給口４８ｃは、ユニット側フランジ部材２０によって閉塞される。又は、ユニット側フランジ部材２０の冷却液導入口２５ｃに栓（図示せず）が施され、当該栓によって基端側フランジ部材４５の冷却液供給口４８ａ〜４８ｃは閉塞される。そして、誘導加熱されて昇温したワークには、作業エリア１０に配置された冷却ジャケット６１，６２から冷却液が噴射供給される。

以上説明した実施形態では、係脱切り換え機構のスライド部材４０を摺動させることによってコイルユニット５を基端側部材６側に引き寄せたが、代わりに、カムを回動させることによって同様の作用を発揮させることもできる。すなわち、コイルユニット５側の右係合部材２８ａ，左係合部材２８ｂと、基端側部材６側の係合溝５７ａ，５７ｂの間に各々カムを配置し、当該カムを回動させてカムを右係合部材２８ａ，左係合部材２８ｂ，係合溝５７ａ，５７ｂに押圧させ、コイルユニット５と基端側部材６を係合させたり、カムを回動させて当該カムの右係合部材２８ａ，左係合部材２８ｂ，係合溝５７ａ，５７ｂに対する押圧を解除してコイルユニット５と基端側部材６の係合を解除することも可能である。

以上説明した実施形態では、アーム３を有する産業用ロボット２を採用したが、産業用ロボット２の代わりに、ガイドレールを有するＸＹテーブルを使用し、基端側部材６をガイドレールに沿って移動させるようにしてもよい。

１ 高周波焼入装置
２ 産業用ロボット（移動手段）
５ コイルユニット
６ 基端側部材
８ コイル保管部
２０ ユニット側フランジ部材
２５ａ〜２５ｃ 冷却液導入口
２６ａ〜２６ｃ 冷却液排出口
２８ａ 右係合部材
２８ｂ 左係合部材
３０ａ，３０ｂ コイル側接点
４０ スライド部材
４３ａ，４３ｂ 基端側接点
４５ 基端側フランジ部材
４８ａ〜４８ｃ 冷却液供給口
５０ａ〜５０ｃ 冷却液回収口
５１ スライド部材の開口
５２ 大開口部
５３ 小開口部
５５ａ，５５ｂ 傾斜面
７０ 開口側操作部
７１ 接合側操作部
７８ 開口（挿通開口）
８３ 接合用アクチェータ
８５ 解除用アクチェータ

Claims (5)

1. 誘導コイルが設けられたコイルユニットと、移動手段に固定された基端側部材と、コイルユニットを保管するコイル保管部とを有し、
   コイルユニットは、誘導コイルに電気的につながるコイル側接点と、冷却液導入口と冷却液排出口とを有し、
   基端側部材は、コイルユニットを一体的に保持する結合状態と、コイルユニットを分離可能な分離可能状態とを切り換える係脱切り換え機構を有し、係脱切り換え機構には外力によって操作されて結合状態と分離可能状態とを切り換える操作部があり、さらに基端側部材には、基端側接点と冷却液供給口と冷却液回収口とを有し、
   コイルユニットが基端側部材と結合状態にあるとき、コイルユニットの一部が基端側部材と係合してコイルユニットが基端側部材に接合され、コイルユニットのコイル側接点と、冷却液導入口と、冷却液排出口とがそれぞれ基端側部材の基端側接点と、冷却液供給口と、冷却液回収口とに接合された状態となり、
   コイル保管部は、コイルユニットを保管することが可能であると共に、アクチェータが設置されており、
   コイルユニットを基端側部材に結合した状態で移動手段によってコイルユニットをコイル保管部に移動させ、コイル保管部に設置されたアクチェータによって基端側部材の操作部を動かして係脱切り換え機構を結合状態から分離可能状態に切り換え、コイルユニットを基端側部材から切り離すことが可能であり、
   且つコイルユニットを保持していない状態の基端側部材を移動手段によってコイル保管部に保管されているコイルユニットに近接し、コイル保管部に設置されたアクチェータによってコイルユニットの操作部を動かして係脱切り換え機構を結合状態にしてコイルユニットを基端側部材に保持することが可能であることを特徴とする高周波焼入装置。
2. 係脱切り換え機構は、スライド部材を有し、スライド部材の一部が操作部を構成しており、当該操作部を操作してスライド部材を摺動させることにより、スライド部材とコイルユニットとの接触位置が変化してコイルユニットが移動し、コイルユニットのコイル側接点と、冷却液導入口と、冷却液排出口とがそれぞれ基端側部材の基端側接点と、冷却液供給口と、冷却液回収口とに接合されることを特徴とする請求項１に記載の高周波焼入装置。
3. 前記スライド部材は、傾斜面を有し、コイルユニットの一部が傾斜面と接触することを特徴とする請求項２に記載の高周波焼入装置。
4. コイルユニットの一部に係合部があり、前記スライド部材は、開口を有し、当該開口には前記係合部が通過可能な大きさを持った大開口部と、当該大開口部と連続し、前記係合部が通過不能な小開口部とがあり、結合状態においては小開口部の近傍が前記係合部と接していることを特徴とする請求項２又は３に記載の高周波焼入装置。
5. コイルユニットはユニット側フランジ部材を有し、当該ユニット側フランジ部材の一方の面側に誘導コイルがあり、他方の面側にコイル側接点があり、当該ユニット側フランジ部材の表面であってコイル側接点側に冷却液導入口と冷却液排出口とが開口し、
   基端側部材には基端側フランジ部材があり、基端側フランジ部材にはコイル側接点が通過可能な挿通開口と、冷却液供給口と、冷却液回収口とが開口し、
   ユニット側フランジ部材と基端側フランジ部材とが合致することによってコイルユニットの冷却液導入口及び冷却液排出口と、基端側部材の冷却液供給口及び冷却液回収口とが接合されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高周波焼入装置。

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