特許 7667053 加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-14

(45)【発行日】2025-04-22

(54)【発明の名称】加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 23/04 20060101AFI20250415BHJP

   B23B 5/12 20060101ALI20250415BHJP

   B23Q 11/08 20060101ALI20250415BHJP

   B23Q 7/04 20060101ALI20250415BHJP

   C21D 1/10 20060101ALI20250415BHJP

【ＦＩ】

B23P23/04

B23B5/12

B23Q11/08 Z

B23Q7/04 A

C21D1/10 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021160623

(22)【出願日】2021-09-30

(65)【公開番号】P2023050500

(43)【公開日】2023-04-11

【審査請求日】2024-06-07

(73)【特許権者】

【識別番号】390029089

【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【氏名又は名称】白井 達哲

(74)【代理人】

【氏名又は名称】内田 敬人

(74)【代理人】

【識別番号】100197538

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 功

(74)【代理人】

【識別番号】100176751

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 耕平

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 亮介

(72)【発明者】

【氏名】須永 頼匡

(72)【発明者】

【氏名】坂本 大樹

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】実開平０４－１０６１３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－２１４７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１９４４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２４９４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０８２１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３０２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７１０８１４８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】米国特許第０４７４２６０９（ＵＳ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０４３３１７５０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開昭５２－０４３７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第１２０５２７１（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｐ ２３／００－２５／００

Ｂ２３Ｂ １／００－２５／０６

Ｂ２３Ｑ １１／００－１３／００

Ｂ２３Ｑ ７／００－７／１８

Ｃ２１Ｄ １／０２－１／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、
前記ケース内を第１空間と第２空間に区画する区画部材と、
前記第１空間内に設けられ、鋼材を支持する鋼材支持手段と、
前記第１空間内に設けられ、前記鋼材を切削する刃具を保持する刃具保持手段と、
前記第２空間内に設けられ、前記鋼材を加熱する誘導加熱手段と、
前記鋼材を前記第１空間と前記第２空間の間で搬送する搬送手段と、
を備えた加工装置。

【請求項2】

前記ケース内において前記鋼材を冷却する冷却手段をさらに備えた請求項１に記載の加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼材を加工して製品を製造する場合に、鋼材に切削加工を施す場合がある。また、鋼材に焼入処理を施して、表層部を硬化させる場合もある。切削加工と焼入処理の双方を行う場合において、生産性の向上が要望されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－２３８２５３号公報

【文献】特開２０１９－０３０９１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態の目的は、生産性が高い加工装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態に係る加工装置は、ケースと、前記ケース内に設けられ、鋼材を支持する鋼材支持手段と、前記ケース内に設けられ、前記鋼材を切削する刃具を保持する刃具保持手段と、前記ケース内に設けられ、前記鋼材を加熱する誘導加熱手段と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明の実施形態によれば、生産性が高い加工装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る加工装置を示す正面図である。

【図2】実施形態に係る加工装置の加工部を示す正面図である。

【図3】（ａ）～（ｃ）は、実施形態に係る加工装置の動作を示す図である。

【図4】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係る加工装置の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜第１の実施形態＞
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る加工装置を示す正面図である。
図２は、本実施形態に係る加工装置の加工部を示す正面図である。
図２においては、加工部のケースの正面部材及びドアの図示を省略し、加工部の内部を示している。

【0009】

本実施形態に係る加工装置１は、鋼材Ｓに切削加工と焼入処理を施す加工装置である。図１に示すように、本実施形態に係る加工装置１においては、支持台１０が設けられている。支持台１０上には、加工部２０が設けられている。また、支持台１０上であって加工部２０の側方には、制御部３０が設けられている。

【0010】

図１及び図２に示すように、加工部２０には、ケース２１、区画部材２２、鋼材支持手段２３、刃具保持手段２４、搬送手段２５、誘導加熱手段２６、及び、冷却手段２７が設けられている。

【0011】

区画部材２２、鋼材支持手段２３、刃具保持手段２４、搬送手段２５、及び、誘導加熱手段２６は、ケース２１内に配置されている。なお、本明細書において、ある手段が「ケース２１内に配置されている」とは、少なくともその手段における鋼材Ｓに直接作用する部分がケース２１内に配置されていることをいい、必ずしもその手段の全体がケース２１内に配置されていなくてもよい。例えば、加工部２０の各手段に電力を供給する電源ユニット（図示せず）は、支持台１０の内部に設けられていてもよい。また、各手段の制御回路は、制御部３０に設けられている。

【0012】

ケース２１には、壁材２１ａ及びドア２１ｂが設けられており、ドア２１ｂには窓２１ｃが設けられている。壁材２１ａは、ケース２１の正面以外の５面、すなわち、底面、天面、両側面及び背面を構成し、さらに、正面におけるドア２１ｂ以外の部分を構成している。ドア２１ｂは壁材２１ａに開閉可能に取り付けられている。作業者は、ドア２１ｂを開けることにより、ケース２１の内部にアクセスできる。また、ドア２１ｂを閉めることにより、ケース２１の内部で発生した切削屑が外部に飛散したり、誘導加熱によって生じた熱が外部に伝達したり、冷却手段２７から吐出された冷却液が外部に漏洩することを抑制できる。更に、作業者はドア２１ｂを閉めた状態で、窓２１ｃを介してケース２１の内部を視認できる。

【0013】

図２に示すように、区画部材２２は、ケース２１の内部を空間Ｆ１及び空間Ｆ２に区画する。但し、空間Ｆ１の一部と空間Ｆ２の一部との間には区画部材２２が設けられておらず、鋼材Ｓが通過可能な通路Ｃとなっている。通路Ｃは、例えば、区画部材２２の上方である。空間Ｆ１内には、鋼材支持手段２３及び刃具保持手段２４が配置されている。空間Ｆ２内には、誘導加熱手段２６及び冷却手段２７の一部が配置されている。搬送手段２５は、空間Ｆ１と空間Ｆ２との間で鋼材Ｓを搬送する。

【0014】

鋼材支持手段２３には、鋼材Ｓの一端を保持し、鋼材Ｓを回転させる主軸台２３ａと、鋼材Ｓの他端を回転可能に支持する心押台２３ｂが設けられている。心押台２３ｂは鋼材Ｓを主軸台２３ａに向けて付勢する。鋼材支持手段２３は、主軸台２３ａと心押台２３ｂとで鋼材Ｓを挟むことにより、鋼材Ｓを回転可能に支持する。

【0015】

刃具保持手段２４の先端部には、刃物台２４ａが設けられている。刃物台２４ａは、鋼材Ｓを加工する刃具Ｂを保持する。刃物台２４ａは刃具Ｂを回転可能な構成になっていてもよい。刃具Ｂは、例えばバイトである。刃具保持手段２４は、刃物台２４ａを三次元的に移動させることにより、鋼材Ｓの任意の位置に刃具Ｂを押し当てることができる。刃物台２４ａは、複数の種類の刃具Ｂを保持していてもよい。この場合は、刃物台２４ａを自転させることにより、使用する刃具Ｂを切り替えることができる。

【0016】

搬送手段２５は、例えば、ロボットアーム等のアクチュエータにより構成されている。搬送手段２５は、鋼材Ｓを保持し、通路Ｃを介して空間Ｆ１と空間Ｆ２との間で鋼材Ｓを移動させる。

【0017】

誘導加熱手段２６には、例えば、コイル２６ａが設けられている。コイル２６ａは、例えば、鋼材Ｓを囲むことが可能な位置に配置されている。誘導加熱手段２６はコイル２６ａに高周波電流を流すことにより、鋼材Ｓの表層部分に誘導電流を流し、鋼材Ｓを加熱することができる。

【0018】

冷却手段２７には、ノズル２７ａと、冷却液供給手段２７ｂが設けられている。ノズル２７ａは、ケース２１の空間Ｆ２内に配置されており、空間Ｆ２内を移動可能であると共に、鋼材Ｓに対して冷却液を噴射可能である。冷却液は例えば水である。冷却液供給手段２７ｂには、タンク、配管及びポンプ（図示せず）が設けられている。冷却液供給手段２７ｂは、タンク内に冷却液を保持し、ポンプ及び配管によって冷却液をノズル２７ａに供給する。また、ケース２１の空間Ｆ２内に放出された冷却液は、配管を介してタンクに戻される。冷却液供給手段２７ｂは、例えば、支持台１０内に配置されていてもよい。冷却手段２７は、誘導加熱された鋼材Ｓを急冷し、焼入処理を効果的に施すことができる。

【0019】

なお、冷却手段２７はコイル２６ａと一体的に構成されていてもよい。例えば、コイル２６ｂにジャケットが取り付けられており、このジャケットにノズル２７ａの噴射口が設けられていてもよい。

【0020】

制御部３０は、加工部２０の動作を制御する。制御部３０には、演算部３１、インターフェース部３２及び通信部３３が設けられている。演算部３１には、例えば、ＣＰＵ（central processing unit：中央演算処理装置）及びメモリが設けられている。演算部３１は、例えば、刃具保持手段２４及び搬送手段２５を数値制御（ＮＣ：Numerical Control）する。

【0021】

インターフェース部３２は、作業者との間で情報をやりとりする。インターフェース部３２には、例えば、タッチパネル、表示パネル、及び、キーボード等が設けられている。通信部３３は、外部との間で電気的な手段で情報をやりとりする。例えば、加工部２０を制御するプログラムは、通信部３３を介して外部から入力されてもよい。

【0022】

次に、本実施形態に係る加工装置１の動作について説明する。
図３（ａ）～図４（ｂ）は、本実施形態に係る加工装置の動作を示す図である。
図３（ａ）～図４（ｂ）は、加工部２０の内部のみを示している。また、図を見やすくするために、各工程において使用しない構成要素は、適宜図示を省略している。

【0023】

図１に示すように、加工装置１の演算部３１には、予め通信部３３を介して、制御プログラムがインストールされている。作業者は、インターフェース部３２を介して、演算部３１に必要な情報を入力する。

【0024】

そして、図１及び図３（ａ）に示すように、作業者はケース２１のドア２１ｂを開き、鋼材Ｓを空間Ｆ１内の鋼材支持手段２３に装着する。鋼材Ｓは、例えば、丸棒材である。このとき、主軸台２３ａが鋼材Ｓの一端を保持し、心押台２３ｂが鋼材Ｓの他端を回転可能に支持する。心押台２３ｂは、鋼材Ｓを主軸台２３ａに向けて付勢する。その後、作業者はドア２１ｂを閉め、インターフェース部３２を操作して、加工装置１に加工を開始させる。以後の動作は、演算部３１によって制御される。

【0025】

図３（ｂ）に示すように、刃具保持手段２４が刃物台２４ａに取り付けられた刃具Ｂを鋼材Ｓに押し付ける。これにより、鋼材Ｓが所定の形状に切削加工される。このとき、鋼材支持手段２３と刃具保持手段２４が協働することにより、鋼材Ｓを加工する。例えば、鋼材支持手段２３が鋼材Ｓを固定的に保持し、刃具保持手段２４が刃具Ｂを回転させることにより、鋼材Ｓを加工してもよい。又は、鋼材支持手段２３の主軸台２３ａが鋼材Ｓを回転させつつ、刃具保持手段２４が刃具Ｂを鋼材Ｓに押し付けることにより、旋盤のように鋼材Ｓを加工してもよい。

【0026】

次に、図３（ｃ）に示すように、搬送手段２５が加工後の鋼材Ｓを把持すると共に、鋼材支持手段２３が鋼材Ｓを解放する。そして、搬送手段２５が鋼材Ｓを、空間Ｆ１から通路Ｃを介して空間Ｆ２に搬送する。

【0027】

次に、図４（ａ）に示すように、誘導加熱手段２６がコイル２６ａを移動させつつ、コイル２６ａに高周波電流を流すことにより、鋼材Ｓを誘導加熱する。このとき、コイル２６ａが鋼材Ｓに対して相対的に移動することにより、鋼材Ｓの全体又は一部が加熱される。

【0028】

次に、図４（ｂ）に示すように、冷却手段２７がノズル２７ａを移動させつつ、ノズル２７ａから鋼材Ｓに向けて冷却液を吐出する。このとき、ノズル２７ａが鋼材Ｓに対して相対的に移動することにより、鋼材Ｓの全体又は一部が冷却される。これにより、鋼材Ｓが急冷されて、表層部分が焼き入れされる。この結果、鋼材Ｓの表層部分が硬化する。なお、冷却手段２７による冷却は、鋼材Ｓのうち、誘導加熱手段２６によって加熱された部分のみに対して施す。このようにして、鋼材Ｓが所定の製品に加工される。

【0029】

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、加工装置１のケース２１内に、鋼材支持手段２３、刃具保持手段２４及び誘導加熱手段２６が設けられている。これにより、加工装置１によって、鋼材Ｓの刃具Ｂによる切削加工と誘導加熱による焼入処理を、ケース２１内で連続して行うことができる。このため、加工装置１は製品の生産性が高い。

【0030】

また、本実施形態においては、加工装置１が冷却手段２７を備えており、冷却手段２７のノズル２７ａがケース２１内に配置されている。これにより、誘導加熱手段２６によって加熱された鋼材Ｓをケース２１内で急冷することができる。この結果、鋼材Ｓの焼入処理を精密に制御できる。

【0031】

更に、本実施形態においては、ケース２１内に区画部材２２が設けられており、ケース２１の内部を空間Ｆ１と空間Ｆ２に区画している。そして、空間Ｆ１内に鋼材支持手段２３及び刃具保持手段２４を配置し、空間Ｆ２内に誘導加熱手段２６及び冷却手段２７を配置している。これにより、空間Ｆ１内で鋼材Ｓを切削したときに、切削屑等が空間Ｆ２内を汚染することを抑制できる。また、空間Ｆ２内で鋼材Ｓを誘導加熱したときに、空間Ｆ１内の構造物が熱の影響を受けることを抑制できる。更に、空間Ｆ２内で鋼材Ｓを冷却したときに、冷却液が空間Ｆ１内に侵入することを抑制できる。

【0032】

なお、図４（ｂ）に示す加熱工程と、図４（ｂ）に示す冷却工程は、時間的に重複して行ってもよい。すなわち、コイル２６ａを鋼材Ｓに対して相対的に移動させて誘導加熱しつつ、ノズル２７ａをコイル２６ａの後を追うように移動させて冷却してもよい。この場合は、鋼材Ｓの各部が順次加熱され、その直後に冷却される。この結果、加熱工程及び冷却工程に要する時間を短縮し、焼入処理をより精密に制御できると共に、生産性をより向上させることができる。

【0033】

前述の実施形態は、本発明を具現化した例であり、本発明はこの実施形態には限定されない。例えば、前述の実施形態において、いくつかの構成要素又は工程を追加、削除又は変更したものも本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0034】

１：加工装置
１０：支持台
２０：加工部
２１：ケース
２１ａ：壁材
２１ｂ：ドア
２１ｃ：窓
２２：区画部材
２３：鋼材支持手段
２３ａ：主軸台
２３ｂ：心押台
２４：刃具保持手段
２４ａ：刃物台
２５：搬送部材
２６：誘導加熱手段
２６ａ：コイル
２７：冷却手段
２７ａ：ノズル
２７ｂ：冷却液供給手段
３０：制御部
３１：演算部
３２：インターフェース部
３３：通信部
Ｂ：刃具
Ｃ：通路
Ｆ１、Ｆ２：空間
Ｓ：鋼材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】