JP7448933B2 - Heat treatment system and heat treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、長尺状のワークの熱処理を行う熱処理システム及び熱処理方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment system and a heat treatment method for heat treating a long workpiece.
一般的に、ワークに焼き入れ等の熱処理を行うことで目的の性質を得る処理が知られている。従来より、様々な熱処理装置が広く利用されている中で、例えば、長尺状のワークに対して熱処理を行う熱処理装置として、一対のロボットアームに設けられたハンド部を用いてワークの長手方向両端部を把持した状態でワークを回転させながら、加熱コイルによってワークの熱処理を行う高周波焼入れ装置が開示されている（特許文献１）。 Generally, it is known that a workpiece is subjected to heat treatment such as hardening to obtain desired properties. Conventionally, various heat treatment apparatuses have been widely used. For example, as a heat treatment apparatus that performs heat treatment on a long workpiece, a hand section installed on a pair of robot arms is used to perform heat treatment on a long workpiece in the longitudinal direction of the workpiece. An induction hardening apparatus has been disclosed that heat-treats a workpiece using a heating coil while rotating the workpiece while gripping both ends thereof (Patent Document 1).
しかし、特許文献１に開示されているような高周焼入れ装置では、ワークの長手方向両端部をハンド部が把持する必要があるため、熱処理を行う箇所がワークの長手方向端部に至る場合、当該熱処理を行う事が困難である。
また、生産性の向上を目的に、熱処理前後におけるワークの搬入出を含めた自動化を実現することが望ましい。
However, in the high-frequency hardening apparatus as disclosed in
Furthermore, for the purpose of improving productivity, it is desirable to realize automation including loading and unloading of workpieces before and after heat treatment.
そこで、本発明の目的は、長尺状のワークの全長に渡って熱処理が可能であると共に、ワークの搬入出を含めた熱処理工程の自動化を実現することができる熱処理システム及び熱処理方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a heat treatment system and a heat treatment method that can heat treat the entire length of a long workpiece and can automate the heat treatment process including loading and unloading of the workpiece. There is a particular thing.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、長尺状のワークを加熱可能な加熱部を備えた熱処理装置に、ワークを所定の送り方向で加熱部に通過させて熱処理を行う熱処理システムであって、送り方向で熱処理装置の上流側で前記ワークを送る上流側ロボットと、送り方向で熱処理装置の下流側で前記ワークを受け取る下流側ロボットと、上流側ロボット及び下流側ロボットにそれぞれ設けられ、ワークを把持可能な把持部と、ワークの端部をワークの軸方向から保持可能な保持部とを備えた受け渡しハンドと、熱処理装置の上流側に設けられ、ワークを、加熱部への搬入姿勢で支持可能な上流側ワーク支持手段と、熱処理装置の下流側に設けられ、ワークを、加熱部からの搬出姿勢で支持可能な下流側ワーク支持手段と、を備え、上流側では、上流側ロボットが、受け渡しハンドの把持部によってワークを把持して、ワークを上流側ワーク支持手段に支持させた後、保持部によってワークの上流側の端部を保持する一方、下流側では、下流側ロボットが、受け渡しハンドの保持部によってワークの下流側の端部を保持し、上流側ロボットと下流側ロボットとによってワークを送り方向に移動させることで、ワークを加熱部に通過させて熱処理を行い、下流側ロボットは、加熱部を通過して下流側ワーク支持手段に支持されたワークを、受け渡しハンドの把持部によって搬出することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、熱処理前のワークを収納し、上流側ロボットによるワークの取り出しを許容する搬入部と、熱処理後のワークを収納し、下流側ロボットによる熱処理後のワークの返却を許容する搬出部とを備えるストッカを設けることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、熱処理装置が、高周波焼き入れ機であり、加熱部は、誘導加熱手段と冷却手段とを備えることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、熱処理装置によって加熱された状態のワークを挟持することでワークの歪みを抑制する歪み抑制装置を熱処理装置の下流側近傍に設けることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、長尺状のワークを加熱可能な加熱部を備えた熱処理装置に、ワークを所定の送り方向で加熱部に通過させて熱処理を行う熱処理方法であって、送り方向で熱処理装置の上流側で前記ワークを送る上流側ロボットと、送り方向で熱処理装置の下流側で前記ワークを受け取る下流側ロボットと、上流側ロボット及び下流側ロボットにそれぞれ設けられ、ワークを把持可能な把持部と、ワークの端部をワークの軸方向から保持可能な保持部とを備えた受け渡しハンドと、熱処理装置の上流側に設けられ、ワークを、加熱部への搬入姿勢で支持可能な上流側ワーク支持手段と、熱処理装置の下流側に設けられ、ワークを、加熱部からの搬出姿勢で支持可能な下流側ワーク支持手段と、を用い、上流側ロボットが、受け渡しハンドの把持部によってワークを把持し、ワークを上流側ワーク支持手段に支持させる工程と、上流側ロボットが、受け渡しハンドの保持部によってワークの上流側の端部を保持する工程と、下流側ロボットが、受け渡しハンドの保持部によってワークの下流側の端部を保持する工程と、上流側ロボットと下流側ロボットとによってワークを送り方向に移動させることで、ワークを加熱部に通過させて熱処理を行う工程と、下流側ロボットが、加熱部を通過して下流側ワーク支持手段に支持されたワークを、受け渡しハンドの把持部によって搬出する工程と、を実行することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５の構成において、ワークを挟持してワークの歪みを抑制する歪み抑制装置が熱処理装置の下流側近傍に設けられ、熱処理を行う工程の後、歪み抑制装置が、加熱された状態のワークを挟持することでワークの歪みを抑制する工程を実行することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention as set forth in
The invention according to
According to a third aspect of the invention, in the configuration of the first or second aspect, the heat treatment apparatus is an induction hardening machine, and the heating section includes an induction heating means and a cooling means.
In the invention according to
The invention according to
In the invention described in
請求項１及び５に記載の発明によれば、一対のロボットによって長尺状のワークの長手方向両端部を保持した状態で熱処理を行うため、ワークの長手方向全長に渡って熱処理を施すことができる。また、受け渡しハンドに把持部を設けたことで、ワークの搬入及び搬出をも上流側ロボット及び下流側ロボットが担うため、ワークの搬入出を含めた熱処理工程の自動化を実現できることから、生産性が向上する。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、ストッカに熱処理前のワーク及び熱処理後のワークを収納可能とすると共に、上流側ロボット及び下流側ロボットによるストッカへのワークの搬入出を許容したことで、システムの自動化を促進できる。また、搬入出を含むシステム全体の省スペース化を図ることができ、設置する際におけるレイアウトの自由度を向上させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、ワークの搬入出を含めた高周波焼き入れ工程の自動化を実現でき、生産性を向上することができる。
請求項４及び６に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れか又は請求項５の効果に加え、加熱に起因して生じるワークの歪みを抑制することで、高い製品精度でワークに熱処理を施すことができる。
According to the inventions recited in
According to the invention recited in
According to the invention described in
According to the inventions described in
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、熱処理システムを示す説明図である。
図１に示すように、熱処理システム１は、任意の横断面形状を有する長尺筒状のワークＷを加熱可能な加熱部９を備える熱処理装置２によって、ワークＷを所定の送り方向で加熱部９に通過させて熱処理を行う。
以下、熱処理システム１の構成の説明において、熱処理装置２の右側を送り方向の上流側、左側を送り方向の下流側として説明する。
熱処理装置２の右側には、多関節型の上流側ロボット３が設けられ、左側には、多関節型の下流側ロボット４が設けられる。
熱処理装置２の正面には、ストッカ５が設けられ、熱処理装置２の右側には、上流側ワーク支持手段である３台の上流側置台６，６，６が設けられ、熱処理装置２の左側には、下流側ワーク支持手段である２台の下流側置台７，７が設けられる。各置台６，６，６，７，７の上部には、ローラＲが設けられ、ワークＷの移動を円滑に行えるようになっている。なお、上流側置台６，６，６及び下流側置台７，７は、任意の駆動手段によって上下動可能に設けられる。
また、熱処理装置２と最も熱処理装置側に配置された下流側置台７との間であって、熱処理装置２の左側の直近に、歪み抑制装置８が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a heat treatment system.
As shown in FIG. 1, the
Hereinafter, in describing the configuration of the
An articulated
A
Further, a
本実施の形態において、熱処理装置２は高周波焼き入れ機であり、加熱部９は、送り方向を螺旋軸として設置された誘導加熱手段である加熱コイル９ａと、送り方向に開口してワークＷの通過を許容する冷却手段であるシャワージャケット９ｂと、カバー９ｃとを備える。熱処理装置として高周波焼き入れ機を用いることで、熱処理の強度調整の容易化や処理時間の短時間化等を実現することができる。また、ワークＷの搬入出を含めた高周波焼き入れ工程の自動化を実現でき、生産性を向上することができる。
なお、シャワージャケット９ｂは、図示しないチラーに配管を介して接続されており、加熱されたワークＷがシャワージャケット９ｂを通過する際、チラーからシャワージャケット９ｂに供給された水が、シャワージャケット９ｂの開口部に設けられた図示しないノズルからワークＷに向けて吐出してワークＷを冷却する。カバー９ｃによって、冷却時に使用された水が周囲に飛び散ることを防止している。
In this embodiment, the
The
図２は、上流側ロボットの受け渡しハンドを示す斜視図であり、図３（Ａ）は、下流側ロボットの受け渡しハンドを示す斜視図、図３（Ｂ）は、保持部の中央縦断面を示す断面図である。
図２に示すように、上流側ロボット３の受け渡しハンド（以下、駆動ハンド１０）には、図示しないチューブに接続された継手部１１ａを介して外部から供給されるエアを駆動源としてチャック１１ｂを開閉可能な把持部１１と、把持部１１の垂直方向に延びる略棒状の保持部１２とが基台１４に設けられ、駆動ハンド１０は、基台１４の中央付近に設けられた連結部１５で上流側ロボット３に連結されている。また、保持部１２は、先細りテーパ状の先端部１２ａが形成されており、ワークＷの端部に嵌合可能となっている。加えて、保持部１２は、駆動モータ１３によって、保持部１２の軸方向を回転軸として回転可能である。
一方、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、下流側ロボット４の受け渡しハンド（以下、従動ハンド１６）には、図示しないチューブに接続された継手部１７ａを介して外部から供給されるエアを駆動源としてチャック１７ｂを開閉可能な把持部１７と、把持部１７の垂直方向に延びる略棒状の保持部１８とが基台２２に設けられ、従動ハンド１６は、基台２２の中央付近に設けられた連結部２３で下流側ロボット４に連結されている。従動ハンド１６の保持部１８は、棒状部１９と、外筒２０とに分けられ、棒状部１９と外筒２０との間にはコイルバネ等の付勢手段２１が挿入され、棒状部１９を外筒２０からの突出方向に付勢している。棒状部１９は、先細りテーパ状の先端部１８ａが形成されており、ワークＷの端部に嵌合可能となっている。また、外筒２０には、棒状部１９から延びるシャフト１９ａが挿入されており、外筒２０の下流ロボット側の外側でシャフト１９ａの端部には抜け止め１９ｂが形成され、抜け止め１９ｂが外筒２０に当接することで、棒状部１９は、外筒２０からの突出状態で保持されている。このように棒状部１９と外筒２０との間に付勢手段２１を挿入することで、熱処理によってワークＷに生じる軸方向の熱膨張に起因する全長の変化分を吸収し、安定した稼働を可能とする。
FIG. 2 is a perspective view showing the delivery hand of the upstream robot, FIG. 3(A) is a perspective view showing the delivery hand of the downstream robot, and FIG. 3(B) is a central longitudinal section of the holding part. FIG.
As shown in FIG. 2, the delivery hand (hereinafter referred to as the drive hand 10) of the
On the other hand, as shown in FIGS. 3(A) and 3(B), the delivery hand (hereinafter referred to as the driven hand 16) of the
図４（Ａ）は、ストッカを示す斜視図、図４（Ｂ）は側面図である。
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ストッカ５は、搬入部２４と、搬出部２７とを備える。搬入部２４には、熱処理前のワークＷを収納する第１のワーク収納部２４ａと、上方に開口する取り出し開口２４ｂとが、前方から後方へ向けて下り傾斜して設けられ、ワークＷは、下り傾斜に対して垂直に延びる向きで収納される。また、搬入部２４には、第１のワーク収納部２４ａと取り出し開口２４ｂとの間に、第１のワーク収納部２４ａに収納されたワークＷを一つずつ取り出し開口２４ｂへ送るための爪部２５が設けられる。爪部２５は、前後に並ぶ２つの爪２５ａ，２５ｂを具備し、爪２５ａ，２５ｂは、ワークＷが後方へ流れることを妨げる第１の位置と、第１の位置から上方へ退避してワークＷが後方へ流れることを許容する第２の位置との間で上下動可能となっている。また、取り出し開口２４ｂへ流れてきたワークＷの転落を防止し、取り出し開口２４ｂにおいてワークＷを保持するための受けブロック２６が設けられる。
一方、搬出部２７には、熱処理後のワークＷを収納する第２のワーク収納部２７ａと、取り出し開口２４ｂより後方で上方に開口する返却開口２７ｂとが、後方から前方へ向けて下り傾斜して設けられる。
FIG. 4(A) is a perspective view showing the stocker, and FIG. 4(B) is a side view.
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
On the other hand, the
図５（Ａ）～（Ｃ）は、図４（Ａ）のＡ－Ａ断面図における丸枠Ｂの部分を示す拡大図であって、図５（Ａ）は、収納時を示す説明図、（Ｂ）は、ワーク排出直前を示す説明図、（Ｃ）は、ワーク排出時の説明図である。
ここで、爪部２５の動きを説明する。
図５（Ａ）に示すように、ワークＷの収納時において、爪部２５は、爪２５ａが第１の位置をとり且つ前方の爪２５ｂが第２の位置をとるため、爪２５ａが、最も後方にあるワークＷ１を保持すると共に、ワークＷ１の自重による第１のワーク収納部２４ａから取り出し開口２４ｂへの移動を妨げている。
ワークＷ１を取り出し開口２４ｂへ移動させるために、爪部２５を作動させると、まず、図５（Ｂ）に示すように、爪２５ｂは、第１の位置に移動する。この時、最も後方にあるワークＷ１が爪２５ａに保持されると共に、ワークＷ１のすぐ前方にあるワークＷ２も爪２５ｂに保持される。続いて、図５（Ｃ）に示すように、爪２５ａは、図５（Ｂ）に示した状態から、第２の位置へ移動する。すると、ワークＷ２，Ｗ３，Ｗ４・・・を第１のワーク収納部２４ａに残したまま、矢印で示すように、ワークＷ１のみを取り出し開口２４ｂへ移動させることができる。
これらの動作を繰り返すことで、第１のワーク収納部２４ａからワークＷを一つずつ取り出し開口２４ｂへ移動させることができるため、後述する上流側ロボット３によるワークＷのストッカ５からの取り出しを円滑に行う事ができる。従って、熱処理システム１の搬入出を含めた自動化を促進できる。
5(A) to (C) are enlarged views showing the portion of the round frame B in the AA sectional view of FIG. 4(A), and FIG. 5(A) is an explanatory view showing the state of storage; (B) is an explanatory diagram showing just before the workpiece is discharged, and (C) is an explanatory diagram when the workpiece is discharged.
Here, the movement of the
As shown in FIG. 5A, when the workpiece W is stored, the
When the
By repeating these operations, the workpieces W can be moved one by one from the first
図６（Ａ）は、歪み抑制装置を示す斜視図、図６（Ｂ）は、待機時の歪み抑制装置を示す側面図、図６（Ｃ）は、作動時の歪み抑制装置を示す側面図である。
図６（Ａ）に示すように、歪み抑制装置８は、上方抑え部８ａと、下方抑え部８ｂと、上方抑え部８ａ及び下方抑え部８ｂが取り付けられたスタンド８ｃとからなる。また、上方抑え部８ａ及び下方抑え部８ｂは、左右方向を回転軸として回転自在なローラＲを２つずつ備えている。さらに、上方抑え部８ａ及び下方抑え部８ｂは、任意の駆動手段を用いて、スタンド８ｃの長手方向に沿って移動可能に取り付けられている。歪み抑制装置８の待機時には、図６（Ｂ）に示すように、下方抑え部８ｂは、上方抑え部８ａとの間に大きな空間を擁した状態で待機し、歪み抑制装置８の作動時には、図６（Ｃ）に示すように、上方抑え部８ａは下方へ、下方抑え部８ｂは上方へ移動し、各ローラＲがワークＷを挟持する。
熱処理装置２によって熱処理された直後のワークＷは、その形状が歪み易い状態にあるため、歪み抑制装置８を熱処理装置２の下流側直近に設けることで、ワークＷの歪みを抑制することができる。
FIG. 6(A) is a perspective view showing the strain suppressing device, FIG. 6(B) is a side view showing the strain suppressing device during standby, and FIG. 6(C) is a side view showing the strain suppressing device during operation. It is.
As shown in FIG. 6(A), the
The workpiece W immediately after being heat treated by the
続いて、熱処理システム１を用いたワークＷの熱処理方法について説明する。
図７（Ａ）は、キャリブレーション用治具を取り付けた下流側ロボットの受け渡しハンドを示す斜視図、図７（Ｂ）は、キャリブレーション用治具を取り付けた上流側ロボットの受け渡しハンドを示す斜視図、図７（Ｃ）は、キャリブレーション動作の説明図である。
後述するように、熱処理時において、上流側ロボット３の動きに追従して下流側ロボット４が動くことから、ワークＷの熱処理を行う前に、上流側ロボット３の駆動ハンド１０と下流側ロボット４の従動ハンド１６との位置合わせのためのキャリブレーション工程を実行する。
まず、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、従動ハンド１６にキャリブレーション用治具Ｃ１を、駆動ハンド１０にキャリブレーション用治具Ｃ２を取り付ける。キャリブレーション用治具Ｃ１，Ｃ２は、先端に半円状の切欠部Ｃ１ａ，Ｃ２ａが形成されている。
その後、図７（Ｃ）に示すように、上流側ロボット３及び下流側ロボット４を作動させてキャリブレーション用治具Ｃ１，Ｃ２の切欠部Ｃ１ａ，Ｃ２ａを合わせることで、駆動ハンド１０の位置と従動ハンド１６の位置とのキャリブレーションを行う。
キャリブレーション工程終了後、キャリブレーション用治具Ｃ１，Ｃ２は、駆動ハンド１０及び従動ハンド１６から取り外す。
Next, a method for heat treating the workpiece W using the
FIG. 7(A) is a perspective view showing the delivery hand of the downstream robot with the calibration jig attached, and FIG. 7(B) is a perspective view showing the delivery hand of the upstream robot with the calibration jig attached. 7C are explanatory diagrams of the calibration operation.
As will be described later, during heat treatment, the
First, as shown in FIGS. 7A and 7B, the calibration jig C1 is attached to the driven
Thereafter, as shown in FIG. 7(C), the
After the calibration process is completed, the calibration jigs C1 and C2 are removed from the driving
図８は、上流側ロボットが上流側ワーク支持手段にワークを支持させる工程を示す説明図である。なお、以下の説明で用いる図８－１２において、ストッカ５を省略しているが、実際には、図１に示す位置にストッカ５が配置されている。
まず、ストッカ５の爪部２５を駆動させることで、１つのワークＷが取り出し開口２４ｂへ自重により移動する。
続いて、取り出し開口２４ｂへ移動したワークＷを、上流側ロボット３が、把持部１１によって、ワークＷの短手方向から把持し、上流側置台６，６，６の上方へ移動させ、搬入する。引き続き、上流側ロボット３は、図８に示すように、上流側置台６，６，６にワークＷを支持させる。このようにして、上流側ロボット３が上流側置台６，６，６にワークを支持させる工程を実行する。この時、上流側ロボット３及び駆動ハンド１０は、ワークＷの軸方向が送り方向と一致した状態（搬入姿勢）となるようにワークＷを把持する。さらに、上流側置台６，６，６は、後述するようにワークＷを送る際、ワークＷを支持するため、上昇した状態にある。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a process in which the upstream robot causes the upstream work supporting means to support the work. Although the
First, by driving the
Subsequently, the
図９は、一対のロボットがワークの長手方向両端部を保持した状態の熱処理システムを示す説明図である。
ワークＷを上流側置台６，６，６に支持させた後、上流側ロボット３は、駆動ハンド１０の保持部１２の先端部１２ａを、ワークＷの軸方向に沿ってワークＷの長手方向一端部（図９における右側端部）に嵌合させ、左側へ向けてワークＷを移動させる。
一方、下流側ロボット４は、従動ハンド１６の保持部１８の先端部１８ａが加熱部９を通過して右側へ突出した状態で待機している。この時、下流側置台７，７はそれぞれ、移動する従動ハンド１６との干渉を避けるため、下方に移動した状態にある。
そして、上流側ロボット３は、図９に示すように、ワークＷの長手方向他端部（図９における左側端部）が、待機している下流側ロボット４の保持部１８の先端部１８ａに嵌合するまで、ワークＷを移動させる。このようにして、上流側ロボット３及び下流側ロボット４が、ワークＷの端部を軸方向から保持する工程を実行する。
ワークＷの長手方向他端部を加熱部９の上流側で受け、ワークＷの端部を軸方向から保持することで、ワークＷを長手方向全長に渡って露出させることができる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a heat treatment system in which a pair of robots holds both longitudinal ends of a workpiece.
After supporting the work W on the upstream mounting tables 6, 6, 6, the
On the other hand, the
Then, as shown in FIG. 9, the
By receiving the other end of the work W in the longitudinal direction on the upstream side of the
図１０は、熱処理工程の最中を示す説明図である。
次に、上流側ロボット３及び下流側ロボット４が連動し、ワークＷの端部を軸方向から保持した状態で、送り方向の下流側である左方向へ向けて、ワークＷの軸方向に沿って、ワークＷを移動させる。この時、駆動ハンド１０に設けられた駆動モータ１３によって、保持部１２を回転させることで、ワークＷを、ワークＷの軸方向を回転軸として回転させながら移動させることができる。ワークＷの移動に際し、上流側置台６，６，６及び下流側置台７，７はそれぞれ、ワークＷの移動と共に左方向へ移動する駆動ハンド１０及び従動ハンド１６との干渉を避けるため、ワークＷの移動に合わせて下方へ移動する。駆動ハンド１０及び従動ハンド１６が各置台６，６，６，７，７の上方を通過し、それぞれが干渉しない状態になると、各置台６，６，６，７，７はそれぞれ個別に上昇して、ワークＷを支持できる位置に戻る。
上述のように、一対のロボット３，４によって両端部を保持され、回転しながら移動するワークＷは、図１０に示すように、加熱部９を通過する際、加熱コイル９ａによって加熱され、熱処理行程が実行される。また、ワークＷの熱処理と同時に、加熱コイル９ａの下流側では、シャワージャケット９ｂに供給された水が熱処理直後のワークＷへ向けて吐出による冷却が随時行われる。熱処理によってワークＷに生じる軸方向の熱膨張に起因する全長の変化分は、従動ハンド１６の付勢手段２１によって吸収されるため、安定した稼働が可能である。
一方、熱処理装置２の下流側では、歪み抑制装置８が作動してワークＷを挟持し、熱処理によって生じるワークＷの歪みを抑制している。このように、加熱に起因して生じるワークＷの歪みを抑制することで、高い製品精度でワークＷに熱処理を施すことができる。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the middle of the heat treatment process.
Next, the
As described above, the workpiece W, which is held at both ends by the pair of
On the other hand, on the downstream side of the
図１１は、熱処理工程の終盤を示す説明図である。
上述のように熱処理工程が実行され、図１１に示すように、下流側ロボット４と下流側置台７，７とが干渉しない位置までワークＷが移動すると、下流側置台７，７は上昇し、下方からワークＷを支持する。
その後、ワークＷの熱処理が終了すると、上流側ロボット３及び下流側ロボット４は、熱処理後のワークＷを下流側置台７，７上に載置した状態で、ワークＷの両端部を開放する。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the final stage of the heat treatment process.
The heat treatment process is performed as described above, and as shown in FIG. 11, when the work W moves to a position where the
Thereafter, when the heat treatment of the workpiece W is completed, the
図１２は、下流側ロボットが下流側ワーク支持手段に支持されたワークを把持する工程を示す説明図である。
下流側置台７，７上に載置されたワークＷは、図１２に示すように、下流側ロボット４の把持部１７によって把持され、引き続きストッカ５の返却開口２７ｂへ搬出される。この時、下流側ロボット４及び従動ハンド１６は、ワークＷの軸方向が送り方向と一致した状態（搬出姿勢）となるようにワークＷを把持する。返却開口２７ｂに運び込まれたワークＷは、第２のワーク収納部２７ａの傾斜により前方へ向けて自重により移動することで、返却開口２７ｂに空きが生じ、次の熱処理後のワークＷを受け入れ可能となる。
一方、上流側ロボット３は、下流側ロボット４によるワークＷのストッカ５への搬出とほぼ同時に、取り出し開口２４ｂから新たなワークＷを搬入してもよい。つまり、上流側ロボット３によるワークＷの搬入と下流側ロボット４によるワークＷの搬出とをほぼ同時に行い、連続してワークＷの熱処理を行うことで、生産性を向上させることができる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a process in which the downstream robot grips the workpiece supported by the downstream workpiece support means.
As shown in FIG. 12, the work W placed on the downstream placing tables 7, 7 is gripped by the
On the other hand, the
上述のように、ワークＷの搬入及び搬出を含めた熱処理工程を上流側ロボット３及び下流側ロボット４を用いることで自動化できるため、生産性が向上する。
また、ストッカ５に熱処理前のワークＷ及び熱処理後のワークＷを収納可能とすると共に、上流側ロボット３及び下流側ロボット４によるワークＷの搬入出を許容したことで、より生産性を向上できる。
As described above, the heat treatment process including the loading and unloading of the workpiece W can be automated by using the
In addition, by making it possible to store the work W before heat treatment and the work W after heat treatment in the
上記形態の熱処理システム１は、長尺筒状のワークＷを加熱可能な加熱部９を備えた熱処理装置２に、ワークＷを送り方向で加熱部９に通過させて熱処理を行うものであって、熱処理装置２の上流側で前記ワークを送る上流側ロボット３と、熱処理装置２の下流側で前記ワークを受け取る下流側ロボット４と、上流側ロボット３及び下流側ロボット４にそれぞれ設けられ、ワークＷを把持可能な把持部１１，１７と、ワークＷの端部をワークＷの軸方向から保持可能な保持部１２，１８とを備えた駆動ハンド１０及び従動ハンド１６と、熱処理装置２の上流側に設けられ、ワークＷを、加熱部９への搬入姿勢で支持可能な上流側置台６，６，６と、熱処理装置２の下流側に設けられ、ワークＷを、加熱部９からの搬出姿勢で支持可能な下流側置台７，７と、を備え、上流側では、上流側ロボット３が、駆動ハンド１０の把持部１１によってワークＷを把持して、ワークＷを上流側置台６，６，６に支持させた後、保持部１２によってワークＷの上流側の端部を保持する一方、下流側では、下流側ロボット４が、従動ハンド１６の保持部１８によってワークＷの下流側の端部を保持し、上流側ロボット３と下流側ロボット４とによってワークＷを送り方向に移動させることで、ワークＷを加熱部９に通過させて熱処理を行い、下流側ロボット４は、加熱部９を通過して下流側置台７，７に支持されたワークＷを、従動ハンド１６の把持部１７によって搬出する。
このようにして構成される熱処理システム１によれば、一対のロボット３，４によって長尺筒状のワークＷの長手方向両端部を保持した状態で熱処理を行うため、ワークＷの長手方向全長に渡って熱処理を施すことができる。また、駆動ハンド１０及び従動ハンド１６に把持部１１，１７を設けた事で、ワークＷの搬入及び搬出をも上流側ロボット３及び下流側ロボット４が担うため、ワークＷの搬入出を含めた熱処理工程の自動化を実現できることから、生産性が向上する。
The
According to the
また、熱処理前のワークＷを収納し、上流側ロボット３によるワークＷの取り出しを許容する搬入部２４と、熱処理後のワークＷを収納し、下流側ロボット４による熱処理後のワークＷの返却を許容する搬出部２７とを備えるストッカ５を設ける。
よって、ストッカ５に熱処理前のワークＷ及び熱処理後のワークＷを収納可能とすると共に、上流側ロボット３及び下流側ロボット４によるストッカ５へのワークＷの搬入出を許容したことで、システムの自動化を促進できる。また、搬入出を含むシステム全体の省スペース化を図ることができ、設置する際におけるレイアウトの自由度を向上させることができる。
Further, there is a carry-in
Therefore, by making it possible to store the work W before heat treatment and the work W after heat treatment in the
また、熱処理装置２が、高周波焼き入れ機であり、加熱部９は、加熱コイル９ａとシャワージャケット９ｂとを備える。
よって、ワークＷの搬入出を含めた高周波焼き入れ工程の自動化を実現でき、生産性を向上することができる。
Further, the
Therefore, automation of the induction hardening process including loading and unloading of the work W can be realized, and productivity can be improved.
また、熱処理装置２によって加熱された状態のワークＷを挟持することでワークＷの歪みを抑制する歪み抑制装置８を熱処理装置２の下流側近傍に設ける。
よって、加熱に起因して生じるワークＷの歪みを抑制することで、高い製品精度でワークＷに熱処理を施すことができる。
Further, a
Therefore, by suppressing the distortion of the workpiece W caused by heating, the workpiece W can be heat-treated with high product accuracy.
以上は、本発明を図示例に基づいて説明したものであり、その技術範囲はこれに限定されるものではない。
例えば、熱処理装置は、焼き入れ機に限定されず、焼き戻し機や焼き鈍し機、焼きならし機であっても良い。
また、加熱コイルの巻数や径、長さ等は任意に設定可能である。
また、加熱部は、ワークに対して所望の熱処理を行うことができるものであれば良く、レーザ加熱器等を用いても良い。
また、上流側ロボット及び下流側ロボットは、ワークの搬入出を含めた熱処理工程を自動で行うことができれば、その構造や駆動方法は限定されず、また、熱処理装置に対する配置も任意に設定可能である。
また、受け渡しハンドの把持部は、ワークの把持が可能であれば、エア以外の駆動源を利用しても良い。
また、受け渡しハンドの形状は、任意に設計可能であり、例えば、保持部が把持部の対向方向に延びる等しても良い。さらに、受け渡しハンドは、保持部及び把持部以外に、全く異なる機能を発揮する部位を備えていても良い。
また、ワークの送り方向は、適宜、設定可能であり、傾斜があっても良い。
また、上流側ワーク支持手段及び下流側ワーク支持手段は、置台以外のものを用いても良いし、複数種類のワーク支持手段の組み合わせであっても良い。
The present invention has been described above based on illustrated examples, and the technical scope thereof is not limited thereto.
For example, the heat treatment device is not limited to a hardening machine, but may be a tempering machine, an annealing machine, or a normalizing machine.
Further, the number of turns, diameter, length, etc. of the heating coil can be set arbitrarily.
Further, the heating section may be any device as long as it can perform desired heat treatment on the workpiece, and a laser heater or the like may be used.
Furthermore, as long as the upstream robot and the downstream robot can automatically perform the heat treatment process, including loading and unloading of workpieces, their structure and driving method are not limited, and their arrangement with respect to the heat treatment equipment can be set arbitrarily. be.
Further, the gripping section of the transfer hand may use a driving source other than air as long as it can grip the workpiece.
Further, the shape of the delivery hand can be arbitrarily designed, for example, the holding part may extend in the direction opposite to the gripping part. Furthermore, the delivery hand may include a portion that performs a completely different function in addition to the holding portion and the gripping portion.
Moreover, the feeding direction of the workpiece can be set as appropriate, and may be inclined.
Further, the upstream work support means and the downstream work support means may be other than the stand, or may be a combination of multiple types of work support means.
１・・熱処理システム、２・・熱処理装置、３・・上流側ロボット、４・・下流側ロボット、５・・ストッカ、６・・上流側置台、７・・下流側置台、８・・歪み抑制装置、９・・加熱部、１０・・駆動ハンド、１１・・把持部、１２・・保持部、１６・・従動ハンド、１７・・把持部、１８・・保持部、Ｗ・・ワーク。 1. Heat treatment system, 2. Heat treatment equipment, 3. Upstream robot, 4. Downstream robot, 5. Stocker, 6. Upstream mounting table, 7. Downstream mounting table, 8. Distortion suppression. Apparatus, 9.. Heating section, 10.. Driving hand, 11.. Gripping section, 12.. Holding section, 16.. Driven hand, 17.. Gripping section, 18.. Holding section, W.. Workpiece.
Claims (6)
前記送り方向で前記熱処理装置の上流側で前記ワークを送る上流側ロボットと、
前記送り方向で前記熱処理装置の下流側で前記ワークを受け取る下流側ロボットと、
前記上流側ロボット及び前記下流側ロボットにそれぞれ設けられ、前記ワークを把持可能な把持部と、前記ワークの端部を前記ワークの軸方向から保持可能な保持部とを備えた受け渡しハンドと、
前記熱処理装置の前記上流側に設けられ、前記ワークを、前記加熱部への搬入姿勢で支持可能な上流側ワーク支持手段と、
前記熱処理装置の前記下流側に設けられ、前記ワークを、前記加熱部からの搬出姿勢で支持可能な下流側ワーク支持手段と、を備え、
前記上流側では、前記上流側ロボットが、前記受け渡しハンドの前記把持部によって前記ワークを把持して、前記ワークを前記上流側ワーク支持手段に支持させた後、前記保持部によって前記ワークの前記上流側の端部を保持する一方、
前記下流側では、前記下流側ロボットが、前記受け渡しハンドの前記保持部によって前記ワークの前記下流側の端部を保持し、
前記上流側ロボットと前記下流側ロボットとによって前記ワークを前記送り方向に移動させることで、前記ワークを前記加熱部に通過させて熱処理を行い、
前記下流側ロボットは、前記加熱部を通過して前記下流側ワーク支持手段に支持された前記ワークを、前記受け渡しハンドの前記把持部によって搬出することを特徴とする熱処理システム。 A heat treatment system that performs heat treatment by passing the workpiece through the heating section in a predetermined feeding direction in a heat treatment apparatus equipped with a heating section capable of heating a long workpiece, the heat treatment system comprising:
an upstream robot that sends the workpiece upstream of the heat treatment apparatus in the feeding direction;
a downstream robot that receives the workpiece downstream of the heat treatment apparatus in the feeding direction;
a transfer hand that is provided on each of the upstream robot and the downstream robot, and includes a gripping part that can grip the workpiece, and a holding part that can hold an end of the workpiece from an axial direction of the workpiece;
upstream work support means that is provided on the upstream side of the heat treatment apparatus and is capable of supporting the workpiece in a posture of carrying it into the heating section;
downstream work support means provided on the downstream side of the heat treatment apparatus and capable of supporting the workpiece in a posture for carrying it out from the heating section;
On the upstream side, the upstream robot grips the workpiece with the gripping part of the transfer hand, supports the workpiece on the upstream workpiece support means, and then holds the workpiece upstream with the holding part. while holding the side edges;
On the downstream side, the downstream robot holds the downstream end of the workpiece with the holding part of the transfer hand,
By moving the workpiece in the feeding direction by the upstream robot and the downstream robot, the workpiece is passed through the heating section and heat treated;
The heat treatment system is characterized in that the downstream robot carries out the workpiece, which has passed through the heating section and is supported by the downstream workpiece support means, using the gripping section of the transfer hand.
前記熱処理後のワークを収納し、前記下流側ロボットによる前記熱処理後の前記ワークの返却を許容する搬出部とを備えるストッカを設けることを特徴とする請求項１に記載の熱処理システム。 a loading section that stores the workpiece before the heat treatment and allows the upstream robot to take out the workpiece;
2. The heat treatment system according to claim 1, further comprising a stocker that stores the work after the heat treatment and includes a carry-out section that allows the downstream robot to return the work after the heat treatment.
前記加熱部は、誘導加熱手段と冷却手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱処理システム。 The heat treatment device is an induction hardening machine,
The heat treatment system according to claim 1 or 2, wherein the heating section includes an induction heating means and a cooling means.
前記送り方向で前記熱処理装置の上流側で前記ワークを送る上流側ロボットと、
前記送り方向で前記熱処理装置の下流側で前記ワークを受け取る下流側ロボットと、
前記上流側ロボット及び前記下流側ロボットにそれぞれ設けられ、前記ワークを把持可能な把持部と、前記ワークの端部を前記ワークの軸方向から保持可能な保持部とを備えた受け渡しハンドと、
前記熱処理装置の前記上流側に設けられ、前記ワークを、前記加熱部への搬入姿勢で支持可能な上流側ワーク支持手段と、
前記熱処理装置の前記下流側に設けられ、前記ワークを、前記加熱部からの搬出姿勢で支持可能な下流側ワーク支持手段と、を用い、
前記上流側ロボットが、前記受け渡しハンドの前記把持部によって前記ワークを把持し、前記ワークを前記上流側ワーク支持手段に支持させる工程と、
前記上流側ロボットが、前記受け渡しハンドの前記保持部によって前記ワークの前記上流側の端部を保持する工程と、
前記下流側ロボットが、前記受け渡しハンドの前記保持部によって前記ワークの前記下流側の端部を保持する工程と、
前記上流側ロボットと前記下流側ロボットとによって前記ワークを前記送り方向に移動させることで、前記ワークを前記加熱部に通過させて熱処理を行う工程と、
前記下流側ロボットが、前記加熱部を通過して前記下流側ワーク支持手段に支持された前記ワークを、前記受け渡しハンドの前記把持部によって搬出する工程と、
を実行することを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method in which a heat treatment apparatus equipped with a heating section capable of heating a long workpiece is subjected to heat treatment by passing the workpiece through the heating section in a predetermined feeding direction, the method comprising:
an upstream robot that sends the workpiece upstream of the heat treatment apparatus in the feeding direction;
a downstream robot that receives the workpiece downstream of the heat treatment apparatus in the feeding direction;
a transfer hand that is provided on each of the upstream robot and the downstream robot, and includes a gripping part that can grip the workpiece, and a holding part that can hold an end of the workpiece from an axial direction of the workpiece;
upstream work support means that is provided on the upstream side of the heat treatment apparatus and is capable of supporting the workpiece in a posture of carrying it into the heating section;
using a downstream work supporting means provided on the downstream side of the heat treatment apparatus and capable of supporting the work in a posture for carrying it out from the heating section;
a step in which the upstream robot grips the workpiece with the gripping portion of the transfer hand and causes the upstream workpiece support means to support the workpiece;
a step in which the upstream robot holds the upstream end of the workpiece using the holding section of the transfer hand;
a step in which the downstream robot holds the downstream end of the workpiece using the holding section of the transfer hand;
moving the workpiece in the feeding direction by the upstream robot and the downstream robot to cause the workpiece to pass through the heating section and perform heat treatment;
a step in which the downstream robot carries out the workpiece, which has passed through the heating section and is supported by the downstream workpiece support means, using the gripping section of the transfer hand;
A heat treatment method characterized by carrying out.
前記熱処理を行う工程の後、前記歪み抑制装置が、加熱された状態の前記ワークを挟持することで前記ワークの歪みを抑制する工程を実行することを特徴とする請求項５に記載の熱処理方法。 A strain suppressing device that clamps the workpiece and suppresses distortion of the workpiece is provided near the downstream side of the heat treatment device,
6. The heat treatment method according to claim 5, wherein after the step of performing the heat treatment, the distortion suppressing device performs a step of suppressing distortion of the workpiece by clamping the heated workpiece. .
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