JPH1121620A

JPH1121620A - 誘導加熱による自動焼入装置

Info

Publication number: JPH1121620A
Application number: JP9188943A
Authority: JP
Inventors: Zenkichi Takaishi; 善吉高石; Kaname Fukuyama; 要福山; Noboru Iwasaki; 登岩崎
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-01-26

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】被処理ワーク１は、素材ワークストッカ１
１０から素材ワークリフタ１２０により抽出され、素材
ワーク移送手段１３０によりインデックステーブル５０
上の供給位置Ａに移送され、インデックステーブル５０
により割出し回転されて、そのＢ位置で高さ検知手段５
５により高さ検知され、Ｃ位置で誘導加熱・冷却手段６
１，６２により焼入れされ、Ｄ位置で未焼入検知手段５
６により正常に焼入れされたか否かを検査されて抽出位
置Ｅに移動され、焼入ワーク移送手段２３０により焼入
ワークリフタ２２０に移送され、焼入ワークストッカ２
１０に積載される。上記動作は制御手段７０により自動
制御駆動される。

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
処理など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
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】そこで本発明は、この様な量産部品の焼入
れを完全自動化して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、供給位置の素
材ワークストッカから素材ワークを１個づつ抽出してイ
ンデックステーブル上の装入位置に移動する素材ワーク
移動手段と、該素材ワークを装入位置から焼入位置を経
て抽出位置に移動させるように割出し回転するインデッ
クステーブルと、該インデックステーブルの焼入位置に
設けられた誘導加熱・冷却手段と、前記焼入位置で焼入
れされ抽出位置に移動された焼入ワークを該抽出位置か
ら抽出して排出位置の焼入ワークストッカに移動積載す
る焼入ワーク移動手段と、該焼入ワークをストックする
焼入ワークストッカと、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、インデックステ
ーブルおよび誘導加熱・冷却手段の作動を制御する制御
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明の誘導加熱による自動焼入装
置の前記素材ワークストッカは素材ワークを積載するキ
ャリアと該キャリアをストック位置から供給位置に移動
するキャリア移動手段とを備え、前記素材ワーク移動手
段は前記供給位置のキャリアに積載された素材ワークを
素材ワーク移送手段のワーク把持高さまで上下移動駆動
される素材ワークリフタと、該素材ワークリフタ上の素
材ワークを把持して前記インデックステーブル上の装入
位置に移送し該装入位置に載置する素材ワーク移送手段
とから構成され、前記焼入ワーク移動手段は前記インデ
ックステーブルの抽出位置に移動された焼入ワークを把
持して焼入ワークリフタまで移送し該焼入ワークリフタ
に積載する焼入ワーク移送手段と、該焼入ワーク移送手
段により移送された焼入ワークを受け取り前記排出位置
の焼入ワークストッカのキャリアに積載するように上下
移動駆動される焼入ワークリフタとから構成され、前記
焼入ワークストッカは焼入ワークを積載するキャリアと
該キャリアを排出位置からストック位置に移動するキャ
リア移動手段を備え、前記制御手段は前記素材および焼
入ワークリフタ、素材および焼入ワーク移送手段、イン
デックステーブルおよび誘導加熱・冷却手段の作動を制
御する駆動制御部を備えることが望ましい。

【０００７】また、前記ワークは前記キャリアに積み上
げて積載され、前記素材および焼入ワークリフタは前記
ストッカキャリアの下部ワークを支持してワークを積み
上げたまま上下する支持部材と、該支持部材を上下駆動
するリフト部と、該支持部材に積載されたワーク位置を
検出する位置検出手段とを備えて前記ストッカキャリア
の供給位置および排出位置に配設され、前記素材ワーク
移送手段および焼入ワーク移送手段は、前記素材または
焼入ワークリフタに積み上げられたワークを上から１個
づつ把持して抽出する把持部材と、該把持部材を前記素
材ワークリフタとインデックステーブル上の装入位置と
の間または前記インデックステーブルの抽出位置と焼入
ワークリフタとの間を往復移動させる把持部材移送手段
とを備え、前記制御手段には前記把持部材が前記素材ワ
ークリフタから素材ワークを把持抽出し、または前記把
持部材が前記焼入ワークリフタに焼入ワークを把持放出
してワークリフタの最上段のワーク位置が変化したと
き、前記位置検出手段が該ワーク位置を検出して前記ワ
ークリフタの支持部材を所定位置に上下移動させる駆動
制御部を備えることが望ましい。

【０００８】すなわち、本発明の誘導加熱による自動焼
入装置は、素材ワークを所定個数積み上げた素材ワーク
ストッカのキャリアを移動して供給位置に置き、このキ
ャリアに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、位置検出手段が一番上のワーク
を検知してそのワークが所定位置にあるように素材ワー
クリフタを上下に移動する。例えば、１０個の素材ワー
クを積載したキャリアからワークを受け取ったリフタ
は、まず最上部のワークが所定の抽出される位置まで上
昇し、この位置で最上部のワークが１個抽出されると次
のワークが所定の抽出される高さ位置になるようにリフ
タがワーク１個分の高さに相当する所定ピッチ上昇す
る。これを１０回繰り返してワークが次々と抽出されて
リフタ上のワークが空になると、キャリア移動手段によ
り空のキャリアが移動されてワークを積載した次のキャ
リアが供給位置に移動される。

【０００９】前記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によって、上から１個
づつ抽出されてインデックステーブル上の装入位置に移
送され、インデックステーブルの装入位置に載置され
る。装入位置に載置された素材ワークはインデックステ
ーブルが割り出し回転して装入位置から焼入位置に移動
される。そして焼入位置に設けられた誘導加熱・冷却手
段により焼入れされる。焼入れが終わるとインデックス
テーブルが回転して焼入ワークは抽出位置に移動され
る。抽出位置に移動された焼入ワークは、焼入ワーク移
送手段により抽出されて焼入ワークリフタ位置に移送さ
れ焼入ワークリフタに積み重ねて積載される。このとき
焼入ワークリフタは、焼入ワークが１個づつ上に重ねて
積載されるように所定ピッチで下方に移動するので、焼
入ワーク移送手段から焼入ワークリフタへの積載が容易
に行える。焼入ワークリフタにワークが所定個数積み上
げられて満杯になると、焼入ワークは積み上げられたま
ま排出位置にある焼入ワークストッカのキャリアに移さ
れ、この満杯のキャリアはキャリア移動手段によって移
動されて次の空のキャリアが排出位置に位置される。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。

【００１０】また、前記ワークは貫通穴を有する部材か
らなるときは、前記キャリアは該ワークの貫通孔に挿通
して所定個数のワークを積み重ねて保持する直立ピンを
備え、前記キャリア移動手段は複数の前記キャリアを連
結したチエンコンベアから構成され、前記素材または焼
入ワークリフタの支持部材は前記キャリアの直立ピンに
積載された最下部ワークを前記直立ピンを挟んで支持す
る二又爪部を有し、前記把持手段はワークを１個づつ把
持して上下移動駆動されるチャック部を有し、前記把持
部材移送手段は前記素材ワークリフタとインデックステ
ーブル上の装入位置との間、または前記インデックステ
ーブルの抽出位置と焼入れワークリフタとの間に設けら
れたビーム上を往復スライドするスライダにより構成さ
れることが望ましい。

【００１１】すなわち、素材ワークが例えばハブ部品の
ように中心に貫通孔を有する円板状部材などの場合に
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多数の部材の積み重ねなどが容易
である。そこで本発明では、チエンコンベアに連結され
たキャリアに直立ピンを設け、この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。こ
の複数のキャリアをチエンコンベアで回転して供給位置
や排出位置に移動することにより連続操業が容易にな
る。

【００１２】また、ワークリフタの支持部材はその二又
爪部でキャリアの直立ピンを挟んだ状態で直立ピンに積
載された最下部ワークを支持してキャリアに積み重ねら
れたままワークを持ち上げる。そして、一番上のワーク
が位置検出手段によって検知され、このワークが所定の
高さに位置するように上下駆動される。これによってワ
ーク移送手段によりワークを１個づつ抽出して把持する
位置が一定高さになり、一定位置で把持できるので動作
時間を短縮できる。

【００１３】また、供給位置または排出位置のワークリ
フタに積載されたワークは、ワーク移送手段の把持部材
のチャックにより上のワークから１個づつ把持されて取
り上げられ、または１個づつ上に開放されて積載され
る。この把持部材のチャックはスライダに保持されて、
前記供給位置と装入位置間及び前記抽出位置と排出位置
間に設けられたビーム上を往復スライドしてワークを１
個づつこれらの位置間を移送する。このとき把持部材の
チャックは上下移動されるので、移送が障害なく行われ
る。

【００１４】また、本発明の自動焼入装置において、前
記インデックステーブルの回転方向の前記装入位置と焼
入位置との間の高さ検知位置に素材ワークの高さ検知手
段が設けられ、前記焼入位置と抽出位置との間の未焼入
検知位置に焼入ワークの未焼入検知手段が設けられ、前
記制御手段は前記高さ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。

【００１５】また、この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
とが望ましく、前記高さ検知手段は被処理ワークとセン
サとの間隔を検知する非接触位置検知センサにより構成
されることが望ましい。

【００１６】すなわち、素材ワークの高さ検知手段はワ
ークの加熱面が所定の位置にあるかどうかを検知する。
かかる高さ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。これはワークをインデックス
テーブルの上に載置したときに、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
高さ検知手段としては非接触位置検知センサによること
が簡易である。また、ワークを自転回転させるようにす
ればワークの傾きによる事故を防止できる。

【００１７】また、被処理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。

【００１８】本発明では、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、未焼入検知手段と
して光反射型センサを用いた。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両検知とを組み
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は焼入面が見えない
ため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。

【００１９】上記高さ検知手段、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。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図１は本発明実施形態の誘
導加熱による自動焼入装置の平面図、図２は図１のＫ視
側面図である。図３はリフタの詳細を示す側面図、図４
はインデクッステーブルの公転、自転機構を示す概念
図、図５は本実施形態に用いたワークの一例を示す図で
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。

【００２１】図５に示すように本実施形態のワーク１
は、フランジ４とその上下にボス２及び３を有し中心に
貫通孔５と下部に拡径部６が設けられた部材で、上部ボ
スの端面２ａを誘導加熱焼入れするものである。部材の
寸法は図に示した。もとより他の形状寸法のワークも本
発明の焼入装置により焼入れできる。

【００２２】素材ワークストッカ１１０は、フレーム１
１１上を走行する１２個のキャリア１２を設けたチエン
コンベア（キャリア移動手段）からなり、キャリア１２
はモータ１８により駆動される駆動スプロケット１５と
従動スプロケット１６の間に懸張されたチエン１７によ
り駆動されてフレーム１１１上を走行する。各キャリア
１２は前記チエン１７のリンクに接続され、その下部に
はローラ１４が設けられて円滑にフレーム１１１上を走
行できるようになっている。各キャリア１２には直立ピ
ン１３が垂直に植設され、ワーク１の貫通孔５をこの直
立ピン１３に挿通して１つのキャリアに１０個のワーク
１を１０段に重ねて積載できる。これにより素材ワーク
ストッカ１１０には最大１２０個のワーク１が積載でき
る。

【００２３】素材ワークストッカ１１０と焼入ワークス
トッカ２１０はインデックステーブル５０を挟んで対象
に配設され、同一構造であるので各構成部には同一の記
号を使用する。

【００２４】素材ワークリフタ１２０は、供給位置Ｇに
あるキャリア１２からワーク１を抽出できる位置に配設
され、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１２０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２
２が上下駆動され、フォーク２１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。

【００２５】焼入ワークリフタ２２０も排出位置Ｈのキ
ャリア１２にワークを積載する位置に配設されるほかは
素材ワークリフタ１１０と全く同一であるので各構成部
には同一の記号を使用する。

【００２６】素材ワーク移送手段１３０の把持部材は、
ガイドビーム１３１上を走行するスライダ３２に支持さ
れた３爪エアーチャック３３から構成される。ガイドビ
ーム１３１は素材ワークリフタ１２０の供給位置Ｇとイ
ンデックステーブル５０の装入位置Ａとの間の上方に配
設され、支持柱３５によりフレーム３６上に固定されて
いる。スライダ３２は、図示しないエアシリンダにより
駆動されてガイドビーム１３１上の供給位置Ｇから装入
位置Ａまでの間を往復駆動されるようになっている。エ
アーチャック３３はスライダ（把持部材移動手段）３２
に設けられたエアシリンダ３４のロッド３４ａの先端に
固着され、その３爪でワーク１の上部ボス２の外径部を
掴持して上下動すると共に、スライダ３２により往復移
動してワーク１を把持した状態で図１のＧ位置からＡ位
置に移送する。

【００２７】焼入ワーク移送手段２３０は、素材ワーク
移送手段１３０と対称に配置されてスライダ３２がガイ
ドビーム２３１上を図１の抽出位置Ｅと排出位置Ｈとの
間を往復走行するようになっており（図ではガイドビー
ム２３１は切断して示す）、両者の各構成部は全く同一
であるので同一の記号を使用する。

【００２８】インデックステーブル５０の回転テーブル
５１には、円周上の６等分角された位置に６個のワーク
装着軸５３が回転自在に軸支されており、このワーク装
着軸５３が図１に示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの位置に
停止するように回転駆動装置５２により回転角６０度ご
とに割り出し公転駆動される。そしてワーク装着軸５３
はＢ，Ｃ，Ｄの位置にきたときに自転駆動されるように
なっている。図４は回転テーブル５１の裏側から見たワ
ーク装着軸５３の自転機構を示す概念図である。ワーク
装着軸５３の軸は回転テーブル５１に回転自在に軸支さ
れ、その頭部はテーブルの上面に露出され、軸のテーブ
ル裏側にはギア４１が固着されている。フレーム３６の
Ｂ，Ｃ，Ｄの位置には、モータ４４のプーリ４５とベル
ト４６により回転駆動されるプーリ４３と同一軸に一体
にされたギア４２が回転自在に軸支されている。これに
より、Ｂ，Ｃ，Ｄの位置にきたワーク装着軸５３のギア
４１はＢ，Ｃ，Ｄ位置のギア４２と噛み合いモータ４４
に駆動されて自転する。

【００２９】回転テーブル５１上のＡ位置にワーク１を
載置するとワーク１の下部拡径部６がワーク装着軸５３
の頭部に嵌入して、ワーク１が位置決めされると共に
Ｂ，Ｃ，Ｄ位置で自転する駆動力が伝達される。すなわ
ち、装入位置Ａで停止したワーク装着軸５３上にワーク
１を載置し回転テーブル５１を公転させると、Ｂ，Ｃ，
Ｄ位置ではワーク１は自転しながら高さ検知、誘導加熱
・冷却及び未焼入検知され、Ｅ位置に公転移動するとワ
ーク１の自転は停止してワーク１は停止状態で抽出され
る。

【００３０】誘導加熱コイル６１は、ワーク１の焼入面
と所定間隔を持つような高さにして焼入位置Ｃに設けら
れ、誘導電源６０から電力が付加される。誘導加熱され
たワーク１を冷却液により急冷する冷却手段６４が誘導
加熱コイル６１と同じ位置に設けられている。また、誘
導電源６０、冷却手段６４の回路に後述する未焼入検知
手段を構成する誘導電力力検知６２、冷却液量検知６５
がそれぞれ設けられている。

【００３１】インデックステーブルの回転方向の装入位
置Ａと焼入位置Ｃとの間の第１検知位置Ｂにワークの高
さ検知手段５５が設けられている。高さ検知手段５５と
しては渦電流式変位センサを第１検知位置Ｂのワーク１
の上面から一定間隔が得られる位置に配設したが、他方
式の検知手段を使用することも可能である。なお、ワー
ク１は第１検知位置Ｂでは前述のように自転するのでワ
ークが回転しながら全円周に亘って高さが検知される。
これによってワークの傾きによる誘導加熱不良が防止さ
れる。高さ検知手段５５の不具合信号は制御手段７０の
検知部７６に出力される。

【００３２】ワークが高周波電源の不調など何らかの原
因で焼入れされないで抽出位置Ｅに混入することを防止
するために、未焼入検知手段５６が設けられている。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。

【００３３】光反射型センサ５７は焼入位置Ｃと抽出位
置Ｅとの間の第２検知位置Ｄに設けられ、ワークの焼入
れ面の光反射率を検出して焼入れの可否を検査するもの
である。即ち、熱処理前の素材ワークの機械加工した金
属光沢面が焼入位置Ｃで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ので、これを検知して未焼入
ワークを検出するものである。光反射型センサ５７は、
第２検知位置Ｄのワーク１の上面から一定間隔をおいて
配設した。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。なお、ワーク１は第２検知位置
Ｄでは前述のように自転するのでワークが回転しながら
全円周に亘って焼入れ面が検知され、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。

【００３４】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が出力される。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。

【００３５】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。

【００３６】処理個数カウント７３は、熱処理ワーク個
数を計数するものである。１つのキャリアに装入するワ
ーク数を入力しておくと、１つのキャリアのワークの熱
処理が終了すると、次のキャリアを待機位置に移動させ
るようにストッカのチエンコンベアを回転させることも
できる。

【００３７】リフタ光電管２８は前述のようにはキャリ
ア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１２０、２２０のフォーク
２１に積載された最上部のワークが抽出され、あるいは
最上部に積載されると、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１３０または２３０のチャック３３により抽出ま
たは積載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が上死点または下死点に達し素材ワー
クリフタ１２０のワークが空になったとき、あるいは焼
入ワークリフタ２２０が満杯になったことを検出したと
きは、素材ワークストッカ１１０または焼入ワークスト
ッカ２１０を駆動して、次のワークを積載した素材ワー
クキャリア１２を供給位置Ｇに、あるいは次の空の焼入
ワークキャリア１２を排出位置Ｈに移動させる。

【００３８】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、ワーク高さ検知手段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。

【００３９】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各ストッカ、リフタ、移送
手段、インデクッステーブル、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。

【００４０】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、素材ワーク
ストッカ１１０に積載されたワーク１は、素材ワークリ
フタ１２０により取り上げられ、素材ワーク移送手段１
３１によりＧ位置からＡ位置に移送され、インデックス
テーブル５０により回転移動され、Ｂ位置で高さ検知、
Ｃ位置で焼入れされ、Ｄ位置で未焼入検知され、Ｅ位置
で焼入ワーク移送手段２３１により抽出されてＨ位置に
移送され、焼入ワークリフタ２２０に受け取られて、焼
入ワークストッカ２１０に積載される。

【００４１】以上の動作を図７および８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、所定個数のワーク１を素材ワークストッカ１１
０のキャリア１２の直立ピン１３に積み重ねて積載する
（（ａ）ＳＴ１）。本実施形態では各キャリアの直立ピ
ン１３に図３のワークを１０個づつ積載できるようにな
っている。

【００４２】次に制御手段７０に数値設定（（ａ）ＳＴ
２）する。サイクルタイム設定７２に加熱、冷却のサイ
クルタイムを、処理個数カウント７３に処理ワーク数を
入力する。例えば本実施形態ではサイクルタイムを１２
ｓｅｃ、処理ワーク数を１２０個とした。そして、素材
ワークストッカ１１０のチエンコンベアを割出し回転さ
せてワーク１を積載したキャリア１２が図１の供給位置
Ｇに来るようにする（（ａ）ＳＴ３）。

【００４３】ここで作業をスタートする（（ａ）ＳＴ
４）。このとき素材ワークリフタ１２０のフォーク２１
の高さはキャリア１２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）、その爪でキャリア１２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１０個のワーク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、素
材ワーク移送手段１３０のエアーチャック３３が下降し
てワーク１を把持する高さにされる。

【００４４】フォーク２１がこの高さに達すると、素材
ワーク移送手段１３０の供給位置Ｇにあるスライダ３２
の上死点にあるエアーチャック３３（（ｃ）ＳＴ１）が
エアシリンダ３４により下降して（（ｃ）ＳＴ２）、ワ
ーク１の上部ボス２の外径をチャッキングし（（ｃ）Ｓ
Ｔ３）、チャッキングすると上昇する（（ｃ）ＳＴ
４）。エアーチャック３３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１３１
上をスライドして供給位置Ｇから回転テーブル５１上の
装入位置Ａに移動する（（ｃ）ＳＴ６）。

【００４５】上記の動作により素材ワークリフタ１２０
のフォーク２１上から１個のワークが抽出されると、リ
フタ光電管２８が検知して次のワークが前記チャックの
把持高さにくるように、ワークの高さ分だけフォーク２
１が上昇する。このワーク抽出動作が繰り返されてワー
ク１が１個づつ抽出され、フォーク２１上のワーク１が
空になってフォーク２１が上死点に達すると（（ｂ）Ｓ
Ｔ６）、リフタ光電管２８が検知して制御手段７０によ
りフォーク２１が後退、下降駆動され（（ｂ）ＳＴ
７）、最下部で待機する（（ｂ）ＳＴ８）。これは素材
ワークキャリアが空になることであり、素材ワークコン
ベアも回転駆動されて、ワークを積載した次のキャリア
が供給位置Ｇに移動される（（ａ）ＳＴ６〜８）。そし
て前記の動作が繰り返されて作業が継続される。

【００４６】上記（ｃ）ＳＴ６の動作でスライダ３２が
Ａ位置に達すると（（ｃ）ＳＴ６）、エアーチャック３
３が下降し（（ｃ）ＳＴ７）、チャックを開放する
（（ｃ）ＳＴ８）。チャックが開放されると、ワーク１
は回転テーブル５１のＡ位置にあるワーク装着軸５３の
上に載置される（（ｄ）ＳＴ１）。これにより、ワーク
１の拡径部６がワーク装着軸５３の頭部が嵌装され、後
述するＢ，Ｃ，Ｄ位置においてワークの自転の駆動力が
伝達される。この嵌装の際にワーク１に寸法不良などが
あると、ワーク装着軸５３との嵌合が不十分になり上部
端面の高さが変動して、誘導コイル６１との間の間隔が
所定値にならない場合がある。これを排除する工程につ
いては後述する。チャック３３が開放されてワーク１ａ
が回転テーブル５１のＡ位置に置かれるとエアーチャッ
ク３３は上昇して（（ｃ）ＳＴ９）スライダ３２が元の
供給位置Ｇに移動して次のワークに対して待機する
（（ｃ）ＳＴ１０）。

【００４７】上記動作によりワーク１ａが回転テーブル
５１のＡ位置に載置されると（（ｄ）ＳＴ１）、回転テ
ーブル５１は６０度割出し回転されて、ワーク１ａは高
さ検知位置Ｂに移動される（（ｄ）ＳＴ２）。ワーク１
ａがＢ位置に移動されると、前述の図４のようにワーク
装着軸５３のギヤ４１がモータ４４により駆動されるギ
ヤ４２と噛み合い、ワーク１ａは自転駆動される。Ｂ位
置の上方にはワークの高さ検知手段５５が設けられてお
り、ワーク１は自転しながらその上端面２ａが規定高さ
の範囲内にあるかどうかを検知される（（ｄ）ＳＴ
３）。ワーク１が寸法不良であったり、載置の状態が異
常でワーク１の上端面２ａが所定範囲を外れたことが高
さ検知手段５５により検知されると、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
（（ｄ）ＳＴ４）。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。

【００４８】ワーク１が規定範囲にあるときは回転テー
ブル５１は６０度割出し回転して、ワーク１ａは焼入位
置Ｃに移動される（（ｄ）ＳＴ５）。ワーク１が焼入位
置Ｃに移動されると、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の上端面２ａ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（（ｄ）ＳＴ６）。この際に前述の
ようにワーク装着軸５３のギヤ４１がモータ４４により
駆動されるギヤ４２と噛み合いワーク１は自転駆動され
ているので全周が均等に加熱・冷却される。誘導加熱時
間、冷却液噴射時間は前述のサイクルタイム設定により
設定されており（（ａ）ＳＴ２）、また、誘導加熱コイ
ル６１に付加される電力と冷却液の流量が規定値内にあ
るかどうかが誘導電力検知６２と冷却液量検知６５によ
り検知され、後記する光反射型センサと共にワークの未
焼入検知手段として未焼入ワークを排除する。

【００４９】上記焼入れが完了したワーク１は、回転テ
ーブル５１が６０度割出し回転して未焼入検知位置Ｄに
移動される（（ｄ）ＳＴ７）。Ｄ位置でもＣ位置と同様
にワーク１ｂがモータ４４により駆動されて自転する。
Ｄ位置の上方には光反射型センサ５７が設けられてお
り、ワーク１の上端面２ａの光反射率を検知する
（（ｄ）ＳＴ８）。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。

【００５０】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（（ｄ）ＳＴ９）。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。

【００５１】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、回転テーブル５１は６０度割出し回転
されワーク１ｂは抽出位置Ｅに移動する（（ｄ）ＳＴ１
０）。ワーク１ｂがＥ位置に移動すると、Ｅ位置上死点
にある（（ｅ）ＳＴ１）焼入ワーク移送手段２３０のエ
アチャック３３が下降し、下死点に達すると（（ｅ）Ｓ
Ｔ２）、その爪でワーク１の上ボス２をチャッキングし
た後（（ｅ）ＳＴ３）、上昇する（（ｅ）ＳＴ４）。エ
アチャック３３が上昇して上死点に達すると（（ｅ）Ｓ
Ｔ５）、スライダ３２がスライドして抽出位置Ｅから焼
入ワークストッカ２１１の排出位置Ｈに移動し（（ｅ）
ＳＴ６）、Ｈ位置に達するとエアチャック３３が下降し
て（（ｅ）ＳＴ７）、チャックを開放した後（（ｅ）Ｓ
Ｔ８）、上死点まで上昇して（（ｅ）ＳＴ９）、スライ
ダ３２が移動して元の抽出位置Ｅに戻って次のワークに
待機する（（ｅ）ＳＴ１０）。

【００５２】エアチャック３３が開放されると、焼入ワ
ークリフタ２２０のフォーク２１は上死点前進位置にあ
り（（ｆ）ＳＴ１）、ワーク１はフォーク２１上に積載
される（（ｆ）ＳＴ２）。ワーク１ｂがフォーク２１の
上に積載されると、リフト光電管２８により検出され
（（ｆ）ＳＴ３）、フォーク２１は次のワークを受けと
る位置までワーク１個分の高さ下降して停止する
（（ｆ）ＳＴ４）。

【００５３】以上の動作が繰り返されて、フォーク２１
が下降しながらその上に次々とワーク１ｂが積み重ねて
積載される。Ｈ位置には焼入ワークストッカ２１０のキ
ャリア１２の直立ピン１３が位置しているので（（ｇ）
ＳＴ１）、ワーク１はキャリア１２の直立ピン１３に挿
嵌されるようにしてフォーク２１の上に積載されてい
く。

【００５４】ワークが１個づつフォーク２１上に積み重
ねられ、１０個のワークが積み重ねられて満杯が検出さ
れると（（ｆ）ＳＴ５）、フォーク２１は下死点まで下
降して後退する（（ｆ）ＳＴ６）。すると、積み重ねら
れたワーク１はフォーク２１から離れて焼入ワークスト
ッカ２１０のキャリア１２の直立ピン１３に移載される
（（ｇ）ＳＴ２）。後退したフォーク２１は再び上昇し
（（ｆ）ＳＴ７）、次のワークを受け取る元の上死点に
達すると前進位置に前進する（（ｆ）ＳＴ８）。これに
より、１０個のワーク１が直立ピン１３に積載されたＨ
位置のキャリア１２は焼入ワークチエンコンベアに駆動
されて移動し（（ｇ）ＳＴ３）、次の空のキャリア１２
がＨ位置におかれる（（ｇ）ＳＴ４）。

【００５５】上記ＳＴ１（ａ）からＳＴ５（ｇ）までの
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。前述のように、本実施形態のワークの素材ワークス
トッカ１１０の最大積載量は１２０個であるので、カウ
ンター設定を１２０個で設定すれば素材ワークストッカ
１１０の最大積載量のワークの処理が終了したときに停
止するが、それより少ない設定数にすることもできる
し、作業中に素材ワークストッカ１１０に新しいワーク
を積載することによりさらに多い数の設定も可能であ
る。

【００５６】図３に示す寸法形状のワークを連続焼入れ
した本実施形態では、サイクルタイムを１２ｓｅｃ／個
に設定したことにより１時間に３００個の能力が得られ
た。これにより、ワークストッカ１１０に１２０個を積
載した場合は２４分間無人で稼働できた。従来の人手で
インデックステーブルにワークを装着した場合には、ワ
ーク単重が１．８ｋｇと重いので、２人の作業者で３０
ｓｅｃ／個以下にすることは負荷が多すぎてできなかっ
た。そのために１２０個の作業には２人で１時間を要し
た。

【００５７】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
行われるので、作業人員の削減とコストの低減ができ
る。

【００５８】また、作業工程中に高さ検知手段と未焼入
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。

【００５９】

【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２】図１のＫ視側面図である。

【図３】ワークリフタの詳細側面図である。

【図４】ワークの自転機構を説明する概念図である。

【図５】本発明実施形態に使用したワークの形状寸法の
１例を示す図である。

【図６】本発明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。

【符号の説明】

１ワーク２上部ボス３下部ボス４フランジ５貫通孔６拡径部１２キャリア１３直立ピン１４ローラ１５駆動スプロケット１６從動スプロケット１７チエン１８モータ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）３２スライダ（把持部材移送手段）３３エアチャック（把持部材）３４エアシリンダ３５支持柱３６フレーム４１ギア４２ギア４３プーリ４４モータ４５プーリ４６ベルト５０インデックステーブル５１回転テーブル５２回転駆動手段５３ワーク装着軸５５ワーク高さ検知手段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処理個数カウント７４タイマー７５カウンタ７６検知部７７駆動制御部１１０素材ワークストッカ１１１フレーム１２０素材ワークリフタ１３０素材ワーク移送手段２１０焼入ワークストッカ２１１フレーム２２０焼入ワークリフタ２３０焼入ワーク移送手段Ａ装入位置Ｂ高さ検知位置Ｃ焼入位置Ｄ未焼入検知位置Ｅ抽出位置Ｆ空き位置Ｇ供給位置Ｈ排出位置

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、供給位置の素材ワークストッカから素材ワー
クを１個づつ抽出してインデックステーブル上の装入位
置に移動する素材ワーク移動手段と、該素材ワークを装
入位置から焼入位置を経て抽出位置に移動させるように
割出し回転するインデックステーブルと、該インデック
ステーブルの焼入位置に設けられた誘導加熱・冷却手段
と、前記焼入位置で焼入れされ抽出位置に移動された焼
入ワークを該抽出位置から抽出して排出位置の焼入ワー
クストッカに移動積載する焼入ワーク移動手段と、該焼
入ワークをストックする焼入ワークストッカと、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、インデックステーブルおよび誘導加熱・冷却手
段の作動を制御する制御手段と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】前記素材ワークストッカは素材ワークを
積載するキャリアと該キャリアをストック位置から供給
位置に移動するキャリア移動手段とを備え、前記素材ワ
ーク移動手段は前記供給位置のキャリアに積載された素
材ワークを素材ワーク移送手段のワーク把持高さまで上
下移動駆動される素材ワークリフタと、該素材ワークリ
フタ上の素材ワークを把持して前記インデックステーブ
ル上の装入位置に移送し該装入位置に載置する素材ワー
ク移送手段とから構成され、前記焼入ワーク移動手段は
前記インデックステーブルの抽出位置に移動された焼入
ワークを把持して焼入ワークリフタまで移送し該焼入ワ
ークリフタに積載する焼入ワーク移送手段と、該焼入ワ
ーク移送手段により移送された焼入ワークを受け取り前
記排出位置の焼入ワークストッカのキャリアに積載する
ように上下移動駆動される焼入ワークリフタとから構成
され、前記焼入ワークストッカは焼入ワークを積載する
キャリアと該キャリアを排出位置からストック位置に移
動するキャリア移動手段を備え、前記制御手段は前記素
材および焼入ワークリフタ、素材および焼入ワーク移送
手段、インデックステーブルおよび誘導加熱・冷却手段
の作動を制御する駆動制御部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】前記ワークは前記キャリアに積み上げて
積載され、前記素材および焼入ワークリフタは前記スト
ッカキャリアの下部ワークを支持してワークを積み上げ
たまま上下する支持部材と、該支持部材を上下駆動する
リフト部と、該支持部材に積載されたワーク位置を検出
する位置検出手段とを備えて前記ストッカキャリアの供
給位置および排出位置に配設され、前記素材ワーク移送
手段および焼入ワーク移送手段は、前記素材または焼入
ワークリフタに積み上げられたワークを上から１個づつ
把持して抽出する把持部材と、該把持部材を前記素材ワ
ークリフタとインデックステーブル上の装入位置との間
または前記インデックステーブルの抽出位置と焼入ワー
クリフタとの間を往復移動させる把持部材移送手段とを
備え、前記制御手段には前記把持部材が前記素材ワーク
リフタから素材ワークを把持抽出し、または前記把持部
材が前記焼入ワークリフタに焼入ワークを把持放出して
ワークリフタの最上段のワーク位置が変化したとき、前
記位置検出手段が該ワーク位置の変化を検出して前記ワ
ークリフタの支持部材を所定位置に上下移動させる駆動
制御部を備え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、前記キャリアは該ワークの貫通孔に挿通して所定個
数のワークを積み重ねて保持する直立ピンを備え、前記
キャリア移動手段は複数の前記キャリアを連結したチエ
ンコンベアから構成され、前記素材または焼入ワークリ
フタの支持部材は前記キャリアの直立ピンに積載された
最下部ワークを前記直立ピンを挟んで支持する二又爪部
を有し、前記把持手段はワークを１個づつ把持して上下
移動駆動されるチャック部を有し、前記把持部材移送手
段は前記素材ワークリフタとインデックステーブル上の
装入位置との間、または前記インデックステーブルの抽
出位置と焼入ワークリフタとの間に設けられたビーム上
を往復スライドするスライダにより構成されたことを特
徴とする請求項１から３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５】前記インデックステーブルの回転方向の
前記装入位置と焼入位置との間の高さ検知位置に素材ワ
ークの高さ検知手段が設けられ、前記焼入位置と抽出位
置との間の未焼入検知位置に焼入ワークの未焼入検知手
段が設けられ、前記制御手段は前記高さ検知手段または
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
を特徴とする請求項１から４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６】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５に記載の誘導加熱による自動焼入装
置。
【請求項７】前記高さ検知手段は被処理ワークとセン
サとの間隔を検知する非接触位置検知センサにより構成
されることを特徴とする請求項５または６に記載の誘導
加熱による自動焼入装置。
【請求項８】前記インデックステーブルの前記高さ検
知位置、焼入位置、及び未焼入検知位置において被処理
ワークを自転回転させる自転回転駆動手段を備えたこと
を特徴とする請求項５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。