JPH04123244U

JPH04123244U - 高周波焼入装置の焼入れコイル位置計測補正装置

Info

Publication number: JPH04123244U
Application number: JP1991024040U
Authority: JP
Inventors: 進赤沼; 勇菊池
Original assignee: 日立精機株式会社
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1992-11-06

Abstract

(57)【要約】【目的】焼入れコイルと被焼入れ面間の相対距離を自
動的に計測し、相対距離に変化があれば、焼入れコイル
の位置を所定距離に補正する装置を提供することであ
る。【構成】焼入れ処理を行う焼入れヘッド本体と、被焼
入れ面に対して所定の間隔を有して覆うように配設され
高周波電流の供給により前記焼入れ面を所定の温度に加
熱する焼入れコイルとを有し、この焼入れコイルを前記
被焼入れ面に沿って相対移動させて高周波焼入れを行う
高周波焼入装置において、被焼入れ面と焼入れコイルと
の相対距離を一定に維持するために、前記被加工物の歪
みを検知し、前記焼入れコイルと被焼入れ面との相対距
離を補正するように構成するとともに、歪み検知センサ
を１８０度旋回させて計測可能としたため、対象位置に
ある２個所の被焼入れ面に対応することができるように
なった。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、高周波焼入れ処理される被加工物表面に近接された焼入れコイルに高周波電流を流し、被加工物中に交番磁界により誘起される渦電流と、一部ヒステリシスに起因する発熱を用いて被加工物表面の焼入れ処理を行う高周波焼入装置において、被加工物と焼入れコイルとの距離を常に一定に維持し、焼入れ処理の被加工物の品質の均一安定を図る高周波焼入装置の焼入れコイル位置計測補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械のベッド等の摺動面は通常高周波焼入処理を行っている。かかる高周波焼入処理を行なう高周波焼入装置は、図５（ａ）に示すように、ベッドＢの摺動面等焼入れ部に所定距離（図５（ｂ）のΔｌ）に近接された焼入れコイルＨｃに高周波電流を流し、被焼入れ部に交番磁界により誘起される渦電流と、一部ヒステリシスに起因する発熱を用いて被焼入れ面を所定温度まで加熱した後、冷却水により急冷して焼入れ処理を行うものである。なお、この図においては、焼入れコイルＨｃと被焼入れ面との相対距離を所定の間隔Δｌに維持したままベッドＢの被焼入れ面に沿った方向（図５（ａ）の矢印Ｘの方向）に移動させながら高周波焼入れ処理を行うものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、高周波焼入装置による高周波焼入れ処理は、被加工物の一部表面に加熱・急冷を行うため、内部組織の変化や冷却度の差などの原因で被焼入れ面に歪みδを生じる（図５（ｃ）参照）。そして、かかる歪みが生じた時、焼入れコイルＨｃと被焼入れ面との相対距離を補正せずに焼入れコイルＨｃを前記移動方向に移動させると、焼入れ温度が変化し硬度等被加工物の品質を保てなかったり、焼入れコイルＨｃと被焼入れ面が接触し、焼入れコイルＨｃが破損するという不具合が生じてしまう。そこで、かかる不具合を防止するために、焼入れ処理に熟練した作業者が目視により焼入れコイルＨｃと被焼入れ面間との相対距離を絶えず監視し、相対距離に変化があれば、焼入れコイルＨｃの位置を手動によりその都度補正していた。しかし、このように高周波焼入装置の作動中、熟練した作業者が常時監視していなければならない状態は、高周波焼入装置の自動化を阻害するという問題点を生じていた。この考案は、前記問題点に鑑みて創案されたものであり、この目的は焼入れコイルと被焼入れ面間の相対距離を自動的に計測し、相対距離に変化があれば、焼入れコイルの位置を所定距離に補正する高周波焼入装置の焼入れコイル位置計測補正装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するために、この考案の高周波焼入装置の焼入れコイル位置計測補正装置は、焼入れ処理を行う被加工物の被焼入れ面に対して前記移動方向に相対移動する焼入れヘッド本体と、この焼入れヘッド本体に設けられ被焼入れ面に対して所定の間隔を有して覆うように配設され高周波電流の供給により前記焼入れ面を所定の温度に加熱する焼入れコイルとを有し、この焼入れコイルを前記被焼入れ面に沿って相対移動させて高周波焼入れを行う高周波焼入装置において、前記移動方向と直交する平面内において直交する２方向の前記被焼入れ面に当接し、前記焼入れコイルと前記被焼入れ面との相対距離を計測する歪み検知センサと、前記焼入れヘッド本体に前記焼入れコイルに対して前記移動方向前方に所定量離間して設けられ、前記歪み検知センサを前記移動方向に直交する平面内で１８０度旋回可能に保持する歪み検知センサ保持手段と、前記歪み検知センサの計測値と前記焼入れコイルと前記焼入れ面との相対距離の目標値とを比較演算し、この差が所定量を超えた場合に前記焼入れヘッド本体と前記被焼入れ面との相対位置を前記直交する方向に補正移動させる位置補正手段とからなり、高周波焼入れ処理中に前記被焼入れ面が歪みを生じても前記焼入れコイルと前記被焼入れ面との相対距離を常に一定に維持することを特徴とする。

【０００５】

【作用】

前記構成により、前記焼入れコイルと同一の焼入れヘッド本体の取付け面に固定された歪み検知センサで被焼入れ面との相対距離の変化量を計測し、この変化量を用いて焼入れヘッド本体の位置を補正するため、前記焼入れコイルと前記被焼入れ面との相対距離を所定の範囲内に常時維持するための計測補正制御を行うことができる。この考案の歪み検知センサは、１８０度旋回させることにより、対象位置にある２箇所の焼入れ部の歪み検知を行うことができる。

【０００６】

【実施例】

以下にこの考案にかかる高周波焼入装置の焼入れコイル位置計測補正装置の一実施例を図面に基づき説明する。図１はこの考案の焼入れコイル位置計測手段の説明図、図２はこの考案の動作の説明図、図３はこの考案を制御する計測補正装置のブロック図、図４はこの考案の処理を説明する流れ図である。図１においてこの考案の焼入れコイル位置計測手段Ａの構造を説明する。１ａ，１ｂは電気マイクロメータ等を用いた歪み検知センサであり、ベッドＢとの接触する先端部の位置の変化を検知するものである。また、歪み検知上面センサ（以下、上面センサと記載）１ａはベッドＢの摺動面の上面部の焼入れコイル移動方向の歪みを計測し、歪み検知側面センサ（以下、側面センサと記載）１ｂはベッドＢの摺動面の側面部の歪みを計測するように、Ｌ型ホルダ２に固定されている。Ｌ型ホルダ２は一端および中間部に側面センサ１ｂを嵌入する取付け穴および上面センサ１ａを締付部材２ａを介して取付ける取付け穴が穿設されている。上面センサ１ａ，側面センサ１ｂをＬ型ホルダ２および締付部材２ａに固定する場合は、上面センサ１ａ，側面センサ１ｂを嵌入して後、すり割り部をボルトにより締め付ける。更に、Ｌ型ホルダ２の他端は、後述するバー４に対して止ネジ、キーを介して一体に固定されている。

【０００７】３は上面センサ１ａ，側面センサ１ｂおよびＬ型ホルダ２を焼入れヘッド本体５０に保持するための保持部材である。この保持部材３は円筒形状よりなり、その一端に焼入れヘッド本体５０にネジ止めするための鍔部を有し、他端の外径部はオネジが形成されている。バー４はＬ型ホルダ２と保持部材３とを繋ぐものである。このバー４は丸棒形状よりなり、保持部材３側にキー６が固定され、その端面にはストッパ７固定用のネジ孔が加工されている。５は筒体であり、この筒体５は段付円筒形状を形成し、大径円筒側の内径部にはメネジが加工され、小径円筒側の内径部にはバー４のキー６用のキー溝が１８０度対向した位置に２個所形成されている。この筒体５にキー６およびストッパ７を配設したバー４を挿入し、前記１８０度位置に対向したキー溝のいずれかにキー６を嵌入した後、止めネジ８をネジ穴にねじ込むことによってバー４の回転方向および軸線方向に固定する。なお、バー４を１８０度回転する場合は、１８０度対向した位置のキー溝にキー６を嵌入する。バー４に固定されたストッパ７は、バー４が筒体５に対して下端に位置したとき、筒体５の基準面５ａに当接して軸方向の位置決めを行うものである。９はナットであり、このナット９は予め保持部材３のネジ部にねじ込まれ、保持部材３に筒体５をねじ込み上面センサ１ａ，側面センサ１ｂを調整後、筒体５を締め付ける。

【０００８】このように、焼入れコイル位置計測手段Ａは上面センサ１ａの先端が被焼入れ面の上面に接し、側面センサ１ｂの先端が前記被焼入れ面の側面に接するように配設されている。また、この焼入れコイル位置計測手段Ａは、図２に示すように、焼入れコイルＨｃの移動方向の前側に所定量離間して配設されている。このため、被焼入れ面の焼入れ最終端に達する前に焼入れコイル位置計測手段Ａが被焼入れ面よりはずれることが生じる。その場合には、この離間量内では歪みの差はほとんど生じないため、歪み検知センサの出力値が大幅に変化する直前の出力値データを保持して焼入れ処理を続行する。そして、図１で実線で示した上面センサ１ａ，側面センサ１ｂは、図２のベッドのＢ₁側被焼入れ面で歪みを検知する場合を示し、ベッドのＢ₂側被焼入れ面の歪みを検知する場合には、二点鎖線で示した状態に上面センサ１ａ，側面センサ１ｂを旋回する。すなわち、止ネジ８をゆるめ、バー４を上昇させて筒体５のキー溝とバー４のキー６との係合を離脱させる。そして、バー４を１８０度旋回させた後下降させて、筒体５の他方のキー溝とキー６を係合させる。止ネジ８をねじ込んで筒体５とバー４を固定する。このようにして、Ｂ₁側とＢ₂側のどちら側の被焼入れ面も歪み検知が行えるように、上面センサ１ａ，側面センサ１ｂの位置を変えることができる。

【０００９】図３において、１１はこの制御部の中央処理装置（ＣＰＵ）、１２はＣＲＴ等の表示手段、１３はキーボード等の入力手段である。１４ａ，１４ｂは上面センサ１ａ，側面センサ１ｂからの信号を増幅するアンプ、１５ａ，１５ｂは上面センサ１ａ，側面センサ１ｂからの信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換部であり、ＣＰＵ１１のバスライン１１ａに接続するためのインタフェースでもある。１６は側面センサ１ｂの測定方向がどちらの方向かを入力するための切替えスイッチであり、図２に示す被焼入れ部Ｂ₁側から被焼入れ部Ｂ₂側に、あるいはその逆方向に側面センサ１ｂの測定方向を切り替えたかを入力するために用いるものである。１６ａはこの切替えスイッチ１６のインタフェースである。１７は設定メモリであり、この設定メモリ１７には焼入れコイルＨｃと被焼入れ面との相対距離の目標値ｌ、およびその目標値ｌに対して許容できる範囲を示す許容値が予め設定され記憶されている。

【００１０】１８は焼入れベット本体５０、焼入れコイルＨｃ等を被焼入れ面に沿って移動させるサーボモータ２３を制御する位置制御部であり、ＣＰＵ１１の指令により焼入れベット本体５０の移動を制御する。２３ａはサーボアンプであり、サーボモータ２３より位置制御部１８、サーボアンプ２３ａに指令に対しフィードバックされる。２４、２６は焼入れコイルＨｃと被焼入れ面との上下方向および側面方向の相対距離を制御する軸制御部であり、ＣＰＵ１１の指令により焼入れコイルＨｃと被焼入れ面との相対距離をサーボモータ２５，２７、サーボアンプ２５ａ，２７ａによって制御し、相対距離の目標値ｌが常に許容値内に維持されるようにする。２０は焼入れコイルＨｃに流す電流値、周波数などを制御する高周波制御手段、２１は上面センサ１ａ，側面センサ１ｂの出力より求められた計測値と前記設定メモリ１７に記憶されている目標値ｌとの差より補正値を求める補正値演算手段、２２は焼入れベット本体５０が被焼入れ面に沿って移動し、焼入れ処理を行うプログラムを記憶するＮＣプログラムメモリである。

【００１１】次に、図４の流れ図に沿って、この考案の処理を説明する。なお、ＮＣプログラムメモリ２２には、焼入れコイルＨｃが被焼入れ面に沿って移動し焼入れ処理を行うプログラムが記憶されているものとする。また、設定メモリ１７には焼入れコイルＨｃと被焼入れ面との相対距離の目標値ｌ、およびその目標値ｌに対する許容値が予め設定され記憶されているものとする。

【００１２】処理が起動すると、ＣＰＵ１１は上面センサ１ａ，側面センサ１ｂをＯＮとし（ステップ３１）、プログラムに従って高周波制御手段２０を制御し、焼入れコイルＨｃに高周波電流を供給して焼入れ処理を開始するとともに、焼入れコイルＨｃを例えば、被焼入れ面Ｂ₁に沿って移動する（ステップ３２）。ついで、補正値演算手段２１において上面センサ１ａ，側面センサ１ｂにより検知されたセンサ出力値と設定メモリ１７に設定された許容値を比較する（ステップ３３）。センサ出力値が許容値より大きい場合はステップ３４に進む。つぎに、その許容値を超えたのが上面センサ１ａであるか否かを判断する（ステップ３４）。もし、上面センサ１ａの場合には、補正値演算手段２１にて、設定メモリ１７内の目標値（上下方向）と上面センサ出力値から求められた計測値により補正値を求め（ステップ３６）、サーボモータ２５を位置制御部２４に制御させて補正移動させる（ステップ３９）。

【００１３】もし、ステップ３４において、側面センサ１ｂと判断された場合には、測定方向切替えスイッチ１６によって、側面センサ１ｂが図１において右向きか左向きかを判断する。右向き（被焼入れ部Ｂ₁側焼入れ処理）の場合には、補正値演算手段２１において側面センサ出力値から求められた計測値と設定メモリ１７内の目標値（側面方向）により補正値を求める（ステップ３７）。なお、本実施例では相対距離ｌが目標値になったとき、センサ出力値を「０」に調整してあるため、計測値は目標値にセンサ出力値を加算したものとなる。ステップ３５において左向き（被焼入れ部Ｂ₂側焼入れ処理）と判断された場合には、側面センサ出力値が右向きの時と「＋」「−」が反転して出力されるため、補正値演算手段２１において側面センサ出力値の符号を反転させてから、センサ出力値から求められる計測値と目標値とにより補正値を求める（ステップ３８）。そして、サーボモータ２７を位置制御部２６に制御させて補正移動させる（ステップ４０）。すなわち、ステップ３９およびステップ４０によって焼入れコイルＨｃの被焼入れ面に対する相対距離が目標値に補正される。

【００１４】ステップ４１において、ＣＰＵ１１は焼入れ処理中かどうか判断し、焼入れ処理中であれば、ステップ３３からの処理を繰り返し、焼入れ処理中でなければ、高周波制御手段２０の制御をＯＦＦにするとともに、焼入れコイルＨｃの移動を終了する（ステップ４２）。ついで、上面センサ１ａ，側面センサ１ｂをＯＦＦとして（ステップ４３）、この考案の処理を終了する。

【００１５】前記実施例では、歪み検知センサの旋回動作を手動操作で説明しているが、シリンダ、ロータリアクチェータ等を使用して自動化してもよい。また、測定方向切替えスイッチで歪み検知センサがどちらの旋回位置にいるかを入力しているが、リミットスイッチ等で直接旋回位置を検出して入力してもよい。さらに、ＮＣプログラム内に旋回位置データを指示する指令データを挿入する方式で入力してもよい。そして、歪み検知センサは、電気マイクロメータで説明を行っているが、エアマイクロメータ、デジタルスケールなど他の検知手段であってもよい。要するに、焼入れコイル（焼入れヘッド本体）と被焼入れ面との相対距離が計測できるものであればよい。また、相対距離が所定量変化した場合に接点信号を出力する検知スイッチであってもよい。さらに、相対距離が所定変化した場合に接点信号を出力するスイッチであってもよい。この場合の補正量はあらかじめ設定してある設定量分補正することになる。そして、被焼入れ物と焼入れコイル（焼入れヘッド本体）との相対移動を焼入れコイル側を移動させる構成で説明しているが、被焼入れ物側を移動させる構成であってもよい。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案の高周波焼入装置の焼入れコイル位置計測補正装置は、被焼入れ面と焼入れコイルとの相対距離を一定に維持するために、前記被加工物の歪みを検知し、前記焼入れコイルと被焼入れ面との相対距離を補正することができる。また、作業者の目視による監視を省略できるため、高周波焼入装置を自動化していく上で非常に有効である。さらに、この考案の高周波焼入装置の焼入れコイル位置計測補正装置は、歪み検知センサを１８０度旋回させて計測可能としたため、対象位置にある２個所の被焼入れ面に対応することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の焼入れコイル位置計測手段の説明図
である。

【図２】この考案の動作の説明図である。

【図３】この考案を制御する計測補正装置のブロック図
である。

【図４】この考案の処理を説明する流れ図である。

【図５】従来の高周波焼入装置の説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ歪み検知センサ２Ｌ型ホルダ３保持部材４バー５筒体６キー７ストッパ１１ＣＰＵ１６測定方向切換スイッチ１７設定メモリ２１補正値演算手段

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】焼入れ処理を行う被加工物の被焼入れ面
に対して前記移動方向に相対移動する焼入れヘッド本体
と、この焼入れヘッド本体に設けられ被焼入れ面に対し
て所定の間隔を有して覆うように配設され高周波電流の
供給により前記焼入れ面を所定の温度に加熱する焼入れ
コイルとを有し、この焼入れコイルを前記被焼入れ面に
沿って相対移動させて高周波焼入れを行う高周波焼入装
置において、前記移動方向と直交する平面内において直
交する２方向の前記被焼入れ面に当接し、前記焼入れコ
イルと前記被焼入れ面との相対距離を計測する歪み検知
センサと、前記焼入れヘッド本体に前記焼入れコイルに
対して前記移動方向前方に所定量離間して設けられ、前
記歪み検知センサを前記移動方向に直交する平面内で１
８０度旋回可能に保持する歪み検知センサ保持手段と、
前記歪み検知センサの計測値と前記焼入れコイルと前記
焼入れ面との相対距離の目標値とを比較演算し、この差
が所定量を超えた場合に前記焼入れヘッド本体と前記被
焼入れ面との相対位置を前記直交する方向に補正移動さ
せる位置補正手段とからなり、高周波焼入れ処理中に前
記被焼入れ面が歪みを生じても前記焼入れコイルと前記
被焼入れ面との相対距離を常に一定に維持することを特
徴とする高周波焼入装置の焼入れコイル位置計測補正装
置。