JP2010126794A - Mechanism for detecting rotation of workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、長尺状のワークを高周波焼入装置で焼き入れする際の、ワークの回転数を検出する機構に関するものである。 The present invention relates to a mechanism for detecting the rotational speed of a workpiece when a long workpiece is quenched by an induction hardening apparatus.
通常、長尺状のワークを高周波焼き入れする際にはワークは回転駆動され、ワークの周面は高周波焼入装置の加熱導体に順に対向して均一に加熱される。すなわち、ワークの端部が回転駆動装置に連結され、ワークは回転駆動装置によって回転駆動されながら周面が一様に誘導加熱される。
このようなワークの回転駆動装置を備えた高周波焼入装置が、例えば特許文献1に開示されている。
For example, Patent Literature 1 discloses an induction hardening apparatus including such a workpiece rotation driving device.
ところで、ワークの両端を支持する際に、ワークの一端のみに回転駆動装置を装着し、他端を従動回転するように支持すると、ケレーに対応しにくいワークは、回転負荷が大きくなるために焼き入れに必要な回転速度を得にくい。そのため、ワークの両端に回転駆動装置を接続し、両端を同時に回転駆動することが考えられる。
また、ケレーに対応できるワークでも、表面に凹凸がないとワークの回転を直接的に検出しにくく、また、ワークの表面に凹凸があっても、その凹凸がコイル内にあればワークの回転を検出するのは困難である。
By the way, when supporting both ends of a work, if a rotation drive device is attached to only one end of the work and the other end is supported so as to be driven to rotate, the work that is difficult to cope with Keley is baked because the rotational load increases. It is difficult to obtain the rotation speed necessary for putting. For this reason, it is conceivable to connect a rotational drive device to both ends of the workpiece and to rotationally drive both ends simultaneously.
Also, even with a workpiece that can handle kelay, it is difficult to detect the rotation of the workpiece directly if there is no unevenness on the surface, and even if the surface of the workpiece is uneven, if the unevenness is in the coil, the workpiece can be rotated. It is difficult to detect.
図5は、長尺状のワークを焼き入れする従来の高周波焼入装置におけるワーク回転検出機構の正面略図である。図5に示すワーク回転検出機構30は、駆動軸26と一体に回転する回転指標24と、回転指標24の回転を検出するセンサ25とを有している。駆動軸26にはワーク29の一端を支持する支持軸21が設けられている。また、ワーク29の他端側は、別の駆動軸23と一体に回転する支持軸22で支持されている。すなわちワーク29の一端側は支持軸21で回転可能に支持されており、他端側は支持軸22で回転可能に支持されている。よってワーク29は、両駆動軸26,23の駆動力が支持軸21,22を介して伝達されて回転駆動される。
FIG. 5 is a schematic front view of a workpiece rotation detection mechanism in a conventional induction hardening apparatus for quenching a long workpiece. A workpiece
ワーク29は、支持軸21,22で支持されるまでは、上下に移動可能なV字受台27上に載置されており、高周波焼入装置にワーク29を設置する際には、V字受台27を上方に移動させて、ワーク29の中心を支持軸21,22の回転中心と一致させ、図示しない駆動装置によって駆動軸23をワーク29側へ移動させ、ワーク29の両端が支持軸21,22で挟持される。ワーク29が両端支持されるとV字受台27が下降し、さらにワーク29の上方で待機させていた加熱導体部28(加熱コイル)をワーク29に接近させる。加熱導体部28には、図示しない交流電源及びインバータで構成される高周波電源が接続されており、高周波電流を流すことができる。
Until the
ワーク29の誘導加熱を開始する際には、まず、支持軸21,22によってワーク29を所定の回転速度で回転させ、その後に高周波電源から加熱導体部28に電力を供給する。ここで、ワーク29が所定の回転速度で回転しているか否かはセンサ25によって監視される。すなわちセンサ25は、駆動軸26に取り付けられた回転指標24を検出することにより、ワーク29の回転速度を認識する。例えばセンサ25の照射位置が固定された検出光25aに対して、単位時間当たりに回転指標24が通過した回数をカウントすることにより、ワーク29の回転速度を監視することができる。
When starting the induction heating of the
上述のようにセンサ25は、ワーク29を支持する支持軸21と一体の駆動軸26の回転速度を検出する。ここで回転指標24をワーク29に装着し、ワーク29の回転速度を直接検出できればよいが、回転指標24をワーク29に装着すると誘導加熱の邪魔になるだけではなく、多数のワーク29を焼き入れする際には、各ワーク毎に回転指標24を装着しなければならず、非常に手間である。そのため回転指標24はワーク29に装着するわけにはいかず、ワーク29を支持する駆動軸26に装着されている。
As described above, the
ところで、誘導加熱されたワーク29は昇温し歪むことがある。前述のように誘導加熱中はV字受台27がワーク29の下方に退避しているが、歪んだワーク29がV字受台27に接触することがある。その結果、駆動軸(支持軸21,22)とワーク29の間ですべりが生じ、駆動軸26が所定の回転速度で回転していても、ワーク29の回転速度が低下してしまうことがある。しかし従来は、ワーク29の回転速度の検出が、前述のように駆動軸26の回転速度を検出することで代用されていたため、駆動軸(支持軸21,22)とワーク29の間にすべりが生じると、適切にワーク29の回転速度を検出することができなかった。
Incidentally, the induction-heated
そこで本発明は、高周波焼入装置でワークを誘導加熱する際に、適切にワークの回転速度を検出することができるワーク回転検出機構を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a workpiece rotation detection mechanism that can appropriately detect the rotation speed of a workpiece when the induction heating of the workpiece is performed with an induction hardening apparatus.
上記課題を解決するための請求項1の発明は、長尺状のワークを焼き入れする高周波焼入装置に設けられるワーク回転検出機構であって、前記ワークの一方の端部に連結される第1回転駆動手段と、ワークの他方の端部に連結される第2回転駆動手段とを備えており、前記第2回転駆動手段は、駆動軸と、ワークの他方の端部に接続される第1接続部と、回転抵抗を有する軸受部と、前記駆動軸に一体に接続される第2接続部とを有しており、前記第1接続部と第2接続部とが軸受部で連結されており、前記第1接続部の回転速度を検出する第1センサを設けたことを特徴とするワーク回転検出機構である。 The invention of claim 1 for solving the above-mentioned problem is a work rotation detection mechanism provided in an induction hardening apparatus for hardening a long work, and is connected to one end of the work. 1st rotation drive means and the 2nd rotation drive means connected with the other edge part of a workpiece | work, The said 2nd rotation drive means is connected to a drive shaft and the other edge part of a workpiece | work. 1 connection portion, a bearing portion having a rotational resistance, and a second connection portion integrally connected to the drive shaft, and the first connection portion and the second connection portion are coupled by the bearing portion. The workpiece rotation detecting mechanism is provided with a first sensor for detecting a rotation speed of the first connecting portion.
請求項1の発明では、ワークの一方の端部に連結される第1回転駆動手段と、ワークの他方の端部に連結される第2回転駆動手段とを備えているので、ワークは両駆動手段によって回転駆動可能である。
また、第2回転駆動手段は、駆動軸と、ワークの他方の端部に接続される第1接続部と、回転抵抗を有する軸受部と、前記駆動軸に一体に接続される第2接続部とを有しており、前記第1接続部と第2接続部とが軸受部で連結されているので、ワークに外力が作用すると、ワークに接続される第1接続部と、駆動軸に接続される第2接続部とが軸受部で相対的に回転移動することができる。さらに第2回転駆動手段の第1接続部の回転速度を検出する第1センサを設けた。仮にワークの回転速度が変化すると、第1接続部の回転速度も変化するので、第1センサによってワークの回転速度の変化を検出することができる。
In the first aspect of the invention, since the first rotation driving means connected to one end of the workpiece and the second rotation driving means connected to the other end of the workpiece are provided, the workpiece is driven in both directions. It can be rotationally driven by means.
The second rotation driving means includes a drive shaft, a first connection portion connected to the other end portion of the workpiece, a bearing portion having a rotation resistance, and a second connection portion integrally connected to the drive shaft. When the external force acts on the workpiece, the first connection portion and the second connection portion are connected to the drive shaft by the bearing portion. The second connecting portion to be rotated can be relatively rotated by the bearing portion. Furthermore, the 1st sensor which detects the rotational speed of the 1st connection part of a 2nd rotation drive means was provided. If the rotation speed of the workpiece changes, the rotation speed of the first connection portion also changes, so that a change in the rotation speed of the workpiece can be detected by the first sensor.
請求項2の発明は、第1接続部に、前記第1センサが検知する回転指標を設けたことを特徴とする請求項1に記載のワーク回転検出機構である。 A second aspect of the present invention is the workpiece rotation detection mechanism according to the first aspect, wherein a rotation index detected by the first sensor is provided in the first connection portion.
請求項2の発明では、第1接続部に第1センサが検知する回転指標を設けた。よって第1センサは、第1接続部に設けた回転指標を検出する。すなわち第1接続部1の回転速度が、回転指標によって検出し易くなる。ここで第1接続部は、第2接続部と回転抵抗を有する軸受部を介して連結されているので、駆動軸の回転速度が一定であっても、ワークに外力が作用して回転速度が変化すると第1接続部の回転速度も変化する。よって、個々のワークに回転指標を設けることなくワークの回転速度の変化を検出することができるので、多数のワークを焼き入れする際に、ワークの交換を速やかに行うことができ、作業効率が向上する。 In the invention of claim 2, the rotation index detected by the first sensor is provided in the first connecting portion. Therefore, the first sensor detects the rotation index provided at the first connection portion. That is, the rotation speed of the first connection unit 1 is easily detected by the rotation index. Here, since the first connecting portion is connected to the second connecting portion via a bearing portion having rotational resistance, even if the rotational speed of the drive shaft is constant, external force acts on the workpiece and the rotational speed is reduced. When it changes, the rotational speed of the first connecting portion also changes. Therefore, since it is possible to detect a change in the rotation speed of a workpiece without providing a rotation index for each workpiece, when a large number of workpieces are quenched, workpieces can be replaced quickly, and work efficiency can be improved. improves.
請求項3の発明は、ワークの回転速度が、誘導加熱時に必要な回転速度範囲内に入っているか否かを判定する第1判定手段を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のワーク回転検出機構である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the first determination means for determining whether or not the rotational speed of the workpiece is within a rotational speed range required at the time of induction heating. The workpiece rotation detection mechanism described in 1.
請求項3の発明では、第1判定手段によって、ワークの回転速度が誘導加熱時に必要な回転速度範囲内に入っているか否かが判定されるので、ワークの周面を均一に焼き入れすることができる。 In the invention of claim 3, since it is determined by the first determination means whether or not the rotational speed of the work is within the rotational speed range necessary for induction heating, the peripheral surface of the work is uniformly quenched. Can do.
請求項4の発明は、ワークの回転速度が前記回転速度範囲内に入っていないと前記第1判定手段が判定すると、警報を発することを特徴とする請求項3に記載のワーク回転検出機構である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the work rotation detection mechanism according to the third aspect, when the first determination means determines that the rotation speed of the work is not within the rotation speed range, an alarm is issued. is there.
請求項4の発明を実施すると、ワークの焼き入れ環境が不良になったことを作業者が認識することができるようになる。 When the invention of claim 4 is carried out, the operator can recognize that the work hardening environment has become poor.
請求項5の発明は、第2回転駆動手段の駆動軸に第2センサを設け、第1センサと第2センサが検出した回転数の差が所定範囲内に入っているか否かを判定する第2判定手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のうちのいずれかに記載のワーク回転検出機構である。 According to a fifth aspect of the present invention, a second sensor is provided on the drive shaft of the second rotation driving means, and a first determination is made as to whether or not the difference between the rotational speeds detected by the first sensor and the second sensor is within a predetermined range. The workpiece rotation detection mechanism according to claim 1, further comprising a second determination unit.
請求項5の発明では、第2回転駆動手段の駆動軸に第2センサを設け、第1センサと第2センサが検出した回転数の差が所定範囲内に入っているか否かを判定する第2判定手段を設けたので、ワークの回転数の低下を精度良く検出することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the second sensor is provided on the drive shaft of the second rotation driving means, and the first sensor determines whether or not the difference between the rotational speeds detected by the first sensor and the second sensor is within a predetermined range. Since the 2 determination means is provided, it is possible to accurately detect a decrease in the rotational speed of the workpiece.
本発明を実施すると、ワークに外力が作用してワークの回転速度が変化したことを良好に検出することができる。 By carrying out the present invention, it is possible to satisfactorily detect that an external force has acted on the workpiece and the rotation speed of the workpiece has changed.
図1は、長尺状のワークを焼き入れする本発明を実施した高周波焼入装置のワーク回転検出機構20の正面略図である。図1では高周波焼入装置のうち、ワーク9を誘導加熱する加熱コイル8(加熱導体部)と、ワーク9を回転駆動する第1回転駆動装置50(第1回転駆動手段)と第2回転駆動装置51(第2回転駆動手段)とが描写されている。
FIG. 1 is a schematic front view of a workpiece
第1回転駆動装置50は、図示しない駆動源で駆動される第1駆動軸10と、第1駆動軸10に装着された支持軸11とを備えている。支持軸11はワーク9の一端側9aを支持すると共にワーク9を回転駆動する。また、第1駆動軸10は、図示しない駆動機構によって図1で見て左右方向に移動可能である。
The first
第2回転駆動装置51は、図示しない駆動源で駆動される第2駆動軸12と、第1接続部1と第2接続部2とを備えている。第1接続部1は、ワーク9の他端側9bを支持する支持軸である。第2接続部2は、第2駆動軸12に対して一体に回転可能に設けられている。さらに第1接続部1と第2接続部2とは、軸受部3を介して接続されている。軸受部3は、第1接続部1と第2接続部2とを回転可能に接続するが、第1接続部1と第2接続部2とが相対的に回転する際に抵抗を付与する。すなわち、第2駆動軸12が駆動されると、第2接続部2は第2駆動軸12と一体に回転するが、第1接続部1は、ワーク9に外力が作用しない限りは第2接続部2と一体に回転する。
The second
次に、回転検出機構20について説明する。
図1に示すように第1接続部1には、回転指標4が設けられている。回転指標4は、第1接続部1と一体に回転する。また、回転指標4の近傍には第1センサ5が配置されている。第1センサ5は、赤外線センサ等の光センサである。第1センサ5から照射される検出光5aは、第1接続部1に向けて固定して照射されており、第1接続部1が回転すると回転指標4が検出光5aを横切る。第1センサ5は、回転指標4が検出光5aを横切ることをもって第1接続部1の回転を検出する。すなわち第1センサ5は、単位時間当たりに回転指標4が検出光5aを横切る回数をカウントすることによって、第1接続部1の回転速度を算出(検出)する。
Next, the
As shown in FIG. 1, the first connection portion 1 is provided with a rotation index 4. The rotation indicator 4 rotates integrally with the first connection portion 1. A
また、第2駆動軸12には回転指標18が一体に固着されており、第2駆動軸12の近傍には第2センサ6が配置されている。第2センサ6も第1センサ5と同様の光センサであり、第2センサ6は、回転指標18が第2センサ6の検出光6aを横切ることをもって第2駆動軸12の回転速度を検出する。
Further, a
第1センサ5と第2センサ6は、図2に示すように検出信号を判定装置13(第1,第2判定手段)に伝送する。図2は、本発明のワーク回転検出機構の信号系統図である。図2に示すようにワーク回転検出機構20は、CPU14とメモリ15とを有する判定装置13を備えている。
The
判定装置13は、第1センサ5及び第2センサ6から送られた検出信号に基づいて、ワーク9(図1)の回転状態を判定する。すなわち、第2センサ6によって検出された第2駆動軸12の回転速度と、第1センサ5によって検出された第1接続部1の回転速度とが所定範囲内に収まっていれば、ワーク9は適正に回転しているものと判定される。
The determination device 13 determines the rotation state of the workpiece 9 (FIG. 1) based on the detection signals sent from the
ここで判定装置13のメモリ15には、第2駆動軸12の回転速度に対応する許容されるワーク9の回転速度が記憶されている。すなわち、第2駆動軸12が駆動されると、所定以上の摩擦抵抗を有する軸受部3を介して第1接続部1とワーク9とが回転駆動される。ワーク9は、第2駆動軸12と同じ方向に同じ回転速度で回転駆動する第1駆動軸10(支持軸11)からも駆動力が付与されるので、第2駆動軸12(第2接続部2),第1接続部1,ワーク9,第1駆動軸10(支持軸11)は、通常は一体に同じ回転速度で回転する。
Here, the memory 15 of the determination device 13 stores an allowable rotation speed of the
ただし、ワーク9に外力が作用すると、ワーク9の回転速度が低下し、ワーク9の一端側9aと支持軸11(第1駆動軸10)との間ですべりが生じる。しかし、ワーク9の他端側9bと第1接続部1の間ではすべりは生じず、第1接続部1の回転速度は低下し、第1接続部1と第2接続部2とは軸受部3で相対的に回動する。
However, when an external force is applied to the
判定装置13のCPU14は、第1接続部1の回転速度が、メモリ15に記憶された所定範囲内に入っているか否かを判定する。仮に第1接続部1の回転速度が、所定範囲内に入っていれば何もせず、逆に所定範囲内に入っていなければ警報器16を点滅又は鳴音させると共に、高周波電源17を遮断する。
The
以上説明した第1接続部1,第2接続部2,軸受部3,第1センサ5,第2センサ6,回転指標4,回転指標18,判定装置13によってワーク回転検出機構20が構成されている。
The work
次に、ワーク回転検出機構20の動作について説明する。
焼き入れ対象のワーク9を高周波焼入装置に設置する際には、まず下方に退避しているV字受台7上にワーク9を載置する。V字受台7は昇降可能であり、ワーク9が載置されると上方移動し、ワーク9の回転中心と第1駆動軸10(支持軸11)及び第2駆動軸12(第1接続部1)の中心とを一致させる。また、様々な長さのワーク9に対応できるように、第1駆動軸10は図示しない駆動装置によって左右方向に移動できるようになっている。すなわち第1駆動軸10は、予め図1で見て右方に退避している。
Next, the operation of the workpiece
When the
ワーク9の中心が前述の所定の位置に一致すると、第1駆動軸10が左方へ移動し、ワーク9の両端(一端側9a,他端側9b)が支持軸11と第1接続部1とで挟持され、回転駆動可能に支持される。その後、V字受台7は下方へ退避する。この状況は、図1のIII−III矢視図である図3に描写されている。図3においてV字受台7は、二点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで下方に退避し、V字受台7はワーク9から離れる。
When the center of the
また、ワーク9の上方には高周波電流が流れる加熱コイル8(加熱導体部)が配置されている。加熱コイル8はワーク9の直径に対応した半開放鞍型コイルであり、図示しない駆動機構によって上下に移動可能である。ワーク9が第1回転駆動装置50(支持軸11)及び第2回転駆動装置51(第1接続部1)で回転可能に支持されると、上方に退避させた加熱コイル8を下方に移動させ、ワーク9に近接させる。図3に示すように加熱コイル8は、ワーク9に近接するように二点鎖線で示す位置に配置される。この状態で第1駆動軸10(支持軸11)及び第2駆動軸12(第1接続部1)を回転駆動すると、ワーク9が所定の速度で回転する。
A heating coil 8 (heating conductor portion) through which high-frequency current flows is disposed above the
ワーク9には回転指標が設けられていないが、回転指標4が設置された第1接続部1の回転速度が第1センサ5で検出され、第1接続部1の回転速度の変化の仕方をもってワーク9の回転速度の変化を検出することができる。すなわち、第1駆動軸10と第2駆動軸12とが所定の回転速度で回転駆動されていても、ワーク9に障害物が接触する等によって外力が作用するとワーク9の回転速度が下がるが、ワーク9の回転速度が下がると第1接続部1の回転速度も下がり、この第1接続部1の回転速度が下がったことをもってワーク9の回転速度が下がったことを検出することができる。
Although the
ワーク9の回転速度が下がると、ワーク9と支持軸11との間ですべりが生じるが、ワーク9と第1接続部1との間にはすべりは生じず、第1接続部1は軸受部3によって第2駆動軸12(第2接続部2)に対して相対的に回転する。すなわち、第1接続部1とワーク9の間の摩擦力は、軸受部3の回転抵抗よりも大きくなるように設定されている。
When the rotation speed of the
よって、第2センサ6によって検出された駆動軸12の回転速度に変化がないにも係わらず、第1センサ5で検出された第1接続部1の回転速度が下がっている場合には、判定装置13はワーク9の回転速度が下がっていると判定する。すなわち第1接続部1と第2接続部2の間に回転抵抗を有する軸受部3が設けられているので、第2接続部2は第2駆動軸12に対して相対的に回転することができる。よって、第2駆動軸12が一定速度で回転していても、第1接続部1はワーク9の回転速度の低下の影響を受けて回転速度が低下する。
Therefore, if the rotation speed of the first connecting portion 1 detected by the
歪んだワーク9に接触する可能性があるのはV字受台7である。図4は、ワーク9にV字受台7が接触している状態を示す部分正面図である。図4に示すように誘導加熱されて昇温したワーク9は、歪んでV字受台7に接触箇所9aで接触している。このような状態になるとワーク9の回転が阻害される。その結果、第1接続部1が第2駆動軸12(第2接続部2)に対して軸受部3で回転し、この第1接続部1の回転速度が第1センサ5で検知されて、判定装置13はV字受台7にワーク9が接触したと判定する。
It is the V-shaped
上述の例では、第1センサ5と第2センサ6とを使用する場合を説明した。しかし、第1センサ5のみでも本発明は実施可能である。すなわち、第1接続部1は第2接続部2(第2駆動軸12)に対して軸受部3を介して接続されているので、第1接続部1側に回転抵抗が生じると、第1接続部1は第2接続部2の回転についてゆけず、両者に回転速度差が生じる。よって、第2駆動軸12が回転駆動されているにも係わらず、第1接続部1の回転速度が所定以上に低下すると、第1接続部1が支持するワーク9の回転速度が低下していると判定することができる。
In the above-described example, the case where the
そこで、判定装置13のメモリ15に、予め第2駆動軸12の回転速度に対する第1接続部1の許容回転速度範囲を記憶しておき、第1センサ5で検出された回転速度が、メモリ15に記憶された回転速度範囲内に入っているか否かを判定装置13(第2判定手段)で判定するのが好ましい。
Therefore, the allowable rotational speed range of the first connection unit 1 with respect to the rotational speed of the
1 第1接続部
2 第2接続部
3 軸受部
4 回転指標
5 第1センサ
6 第2センサ
7 V字受台
8 加熱コイル(加熱導体部)
9 ワーク
10 第1駆動軸(第1回転駆動手段)
11 支持軸
12 第2駆動軸(第2回転駆動手段)
13 判定装置(第1,第2判定手段)
18 回転指標
20 ワーク回転検出機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st connection part 2 2nd connection part 3 Bearing part 4
9
11
13 determination device (first and second determination means)
18
Claims (5)
前記ワークの一方の端部に連結される第1回転駆動手段と、ワークの他方の端部に連結される第2回転駆動手段とを備えており、
前記第2回転駆動手段は、駆動軸と、ワークの他方の端部に接続される第1接続部と、回転抵抗を有する軸受部と、前記駆動軸に一体に接続される第2接続部とを有しており、前記第1接続部と第2接続部とが軸受部で連結されており、
前記第1接続部の回転速度を検出する第1センサを設けたことを特徴とするワーク回転検出機構。 A workpiece rotation detection mechanism provided in an induction hardening apparatus for quenching a long workpiece,
A first rotation driving means connected to one end of the work; and a second rotation driving means connected to the other end of the work,
The second rotation driving means includes a drive shaft, a first connection portion connected to the other end of the workpiece, a bearing portion having a rotation resistance, and a second connection portion integrally connected to the drive shaft. And the first connection part and the second connection part are connected by a bearing part,
A workpiece rotation detection mechanism comprising a first sensor for detecting a rotation speed of the first connection portion.
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