(57)【要約】      （修正有）【課題】金属棒材の焼入れ部分が曲がることのない金属棒材の部分焼入れ装置を提供する。【解決手段】処理前の金属棒材ａが供給される第１の位置Ａと、金属棒材ａを垂直に保持する第２の位置Ｂと、処理後の金属棒材ａを受ける第３の位置Ｃとに移送するアーム１を備えた搬送装置２を設けるとともに、第２の位置Ｂでアーム１に保持された金属棒材ａの下方の延長上に焼入れ装置３を配置する。アーム１には、金属棒材ａをクランプするクランプ装置２２と、クランプ装置２２でクランプされた金属棒材ａを往復動させる往復作動装置２９とを設ける。アーム１が第１の位置Ａにあるときにクランプ装置２２で金属棒材ａをクランプし、第２の位置Ｂに移送したときに往復作動装置２９によりアーム１に保持された垂直の金属棒材ａを下方に往復移動させて焼入れ装置３で金属棒材ａの一端部を焼入れ処理し、第３の位置Ｃに移送したときに金属棒材ａを開放させる。【選択図】図２
0003180811.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
焼入れ処理前の金属棒材が供給される第１の位置と、上記金属棒材を垂直に保持する第２の位置と、焼入れ処理後の金属棒材を受ける第３の位置とに移送するアームを備えた搬送装置を設けるとともに、上記第２の位置で上記アームに保持された金属棒材の下方の延長上に焼入れ装置を配置し、
上記アームには、上記金属棒材ａをクランプするクランプ装置と、クランプ装置でクランプされた金属棒材を上下方向に往復動させる往復作動装置とを設け、
上記アーム１が第１の位置にあるときに上記クランプ装置で上記金属棒材をクランプし、上記第２の位置に移送したときに上記往復作動装置により上記アームに保持された垂直の金属棒材を下方に往復移動させて焼入れ装置で金属棒材の一端部を焼入れ処理し、上記第３の位置に移送したときに上記クランプ装置にクランプされた上記金属棒材ａを開放させる
ことを特徴とする金属棒材の部分焼入れ装置。
【請求項２】
上記搬送装置は、上記アームを歯車の中心軸の端部に固定し、上記歯車にラックを噛合させ、ラックを往復動させることにより上記アームを１８０°回転可能とする反転駆動装置によって構成し、上記アームを第１の位置においては水平に、第２の位置においては垂直に、第３の位置においては水平になるように移送させることを特徴とする、請求項１に記載の金属棒材の部分焼入れ装置。
【請求項３】
上記アームには、上記アームを固定するクランプ装置とともに、上記金属棒材の焼入れと反対側の振れを防止する振れ止め装置を設けたことを特徴とする、請求項２に記載の金属棒材の部分焼入れ装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、鉄等の金属棒材の一部を焼入れ処理するための装置に冠する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、刈払い機には、エンジンと刈払い用の回転刃との間に、エンジンの回転を回転刃に伝達するためのシャフトが設けられている。シャフトは鉄などの金属の中空部材であるが、回転刃側の一端にはスプラインが形成され、このスプラインが回転刃側の歯車に噛合している。スプライン部分は硬く強くなければ摩耗しやすくなるので、長期間繰り返し使用することは期待できない。そのため、スプライン部分のみを焼入れ処理して硬化させることが行われている。
【０００３】
焼入れ処理は、シャフトを水平に保持した状態で、その先端（スプライン部分）を焼入れ装置に挿脱させることによって行われる。ところが、焼入れによって加熱された部分は軟化するから自重によって下方に垂れ下がる。そのため、焼入れは、シャフトを回転させながら焼入れ装置に挿入することにより行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６９０３１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、それでも、垂れ下がりによる曲がりは発生する。これにより、シャフトの中心と焼入れ部分の中心は一致しないので、スプライン部分と回転カッターの歯車との噛み合わせは正しく行われないから、運転時にノイズが発生し、噛み合わせ部分の磨耗が早く、耐久性が損なわれる。
【０００６】
そこで、本考案は、上記問題点を解消し、金属棒材の焼入れ部分が曲がることのない金属棒材の部分焼入れ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る考案は、焼入れ処理前の金属棒材が供給される第１の位置と、上記金属棒材を垂直に保持する第２の位置と、焼入れ処理後の金属棒材を受ける第３の位置とに移送するアームを備えた搬送装置２を設けるとともに、上記第２の位置で上記アームに保持された金属棒材の下方の延長上に焼入れ装置を配置し、上記アームには、上記金属棒材をクランプするクランプ装置と、クランプ装置でクランプされた金属棒材を上下方向に往復動させる往復作動装置とを設け、上記アームが第１の位置にあるときに上記クランプ装置で上記金属棒材をクランプし、上記第２の位置に移送したときに上記往復作動装置により上記アームに保持された垂直の金属棒材を下方に往復移動させて焼入れ装置で金属棒材の一端部を焼入れ処理し、上記第３の位置に移送したときに上記クランプ装置にクランプされた上記金属棒材を開放させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る考案は、請求項１において、上記搬送装置は、上記アームを歯車の中心軸の端部に固定し、上記歯車にラックを噛合させ、ラックを往復動させることにより上記アームを１８０°回転可能とする反転駆動装置によって構成し、上記アームを第１の位置においては水平に、第２の位置においては垂直に、第３の位置においては水平になるように移送させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る考案は、請求項２において、上記アームには、上記アームを固定するクランプ装置とともに、上記金属棒材の焼入れと反対側の振れを防止する振れ止め装置を設けたことを特徴とする。
【考案の効果】
【００１０】
請求項１に係る考案によれば、第２の位置でアームに垂直に保持された金属棒材の先端部分は、往復作動装置により下方に往復移動する際に焼入れ処理されるが、この焼入れ処理は、金属棒材がその延長方向に沿って上下に移動することによって行うものであるから、先端部分ａ１が加熱されて軟化してもその軸心からずれる方向に曲がることはない。したがって、焼入れ処理後も金属棒材の軸心は先端部分も含め真直状態が維持されるので、他の部品と組み合わせ作動するような場合であっても、組み合わせは正しく行われるから、運転時にノイズが発生したり無用な磨耗が生じたりすることがなく、焼入れ部分および他の部品の耐久性がともに大幅に向上する。
【００１１】
請求項２に係る考案によれば、搬送装置を、アームを１８０°回転可能とする反転駆動装置によって構成し、焼入れは第１の位置と第３の位置との間でアームと金属棒材を垂直状態にして焼入れ処理する方式であるから、焼入れ装置の水平方向の設置スペースは小さくてもよく、未処理の金属棒材の供給台と処理済みの金属棒材の受け台との間の距離を短くすることができる。
【００１２】
請求項３に係る考案によれば、金属棒材はクランプ装置によって固定されるとともに、振れ止め装置によって振れが防止されるので、アームに安定的に保持される。また、振れ止め装置は金属棒材を固定するものではないから、クランプ装置が移動しても振れ止め装置の位置は移動させる必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案に係る金属棒材の部分焼入れ装置の要部の平面図
【図２】金属棒材の部分焼入れ装置の要部の正面図
【図３】反転駆動装置の平面図
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は上記反転駆動装置の作動態様説明図
【図５】クランプ装置の説明図
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は焼入れ装置の作動態様説明図
【考案を実施するための形態】
【００１４】
本考案の金属棒材ａの部分焼入れ装置を、図１〜図６に基づいて説明する。
【００１５】
図１は金属棒材ａの部分焼入れ装置の全体図で、この装置は、金属棒材ａを第１の位置Ａと第２の位置Ｂと第３の位置Ｃに移動させるアーム１を備えた搬送装置２と、上記金属棒材ａを焼入れ処理する焼入れ装置３とから構成され、搬送装置２によって初期位置である第１の位置Ａに供給された金属棒材ａの一部（先端部分）ａ１を長いアーム１に保持した状態で第２の位置Ｂに移動させて焼入れ装置３で焼入れ処理し、その後第３の位置Ｃに移動させて金属棒材ａを開放し、再び第１の位置Ａに復帰して次位の金属棒材ａを待つように設定されている。
【００１６】
金属棒材ａは中空（中実でもよい）に形成され、その先端には焼入れ部ａ１が形成されている。焼入れ部ａ１は前述のスプライン部分に相当する部分である。なお、図２において、アーム１又はその周辺部材は一部省略され、Ａ、Ｂ、Ｃの各位置における状態はすべて実線で示している。
【００１７】
第１の位置Ａは、供給台４に設けられた棒材供給装置（図示せず）によって１本の金属棒材ａが供給台４の先端に水平状態で供給される位置である。第２の位置Ｂは、第１の位置Ａと第３の位置Ｃの中間で、金属棒材ａを垂直に保持する位置で、金属棒材ａの下方に対応する位置には焼入れ装置３が設けられている。第３の位置Ｃは第２の位置Ｂをはさんで第１の位置Ａと反対側の位置で、この位置に金属棒材ａの受け台５が設けられている。第１の位置Ａと第２の位置Ｂ、第２の位置Ｂと第３の位置Ｃとはそれぞれ９０°をなしている。搬送装置２に設けられたアーム１は水平状態の第１の位置Ａと垂直の第２の位置Ｂと水平状態の第３の位置Ｃを扇形に回動するように設けられている。
【００１８】
次に、搬送装置２はアーム１を１８０°回転させる反転駆動装置によって構成されている。反転駆動装置２は、図２、図３および図４（ａ）第１の位置Ａと第２の位置Ｂと第３の位置Ｃにある金属棒材ａの中心線の交点に歯車６を配置し、歯車６の下部にはラック部材７を配置し、歯車６と噛合するラック部材７を第１のシリンダ装置１０と第２のシリンダ装置１１とによって水平方向に移動させるものである。歯車６は固定台１２に設けた１対のピローブロック１３に軸受けされた中心軸１４に固定されている。歯車６の下部にはラック部材７がその長手方向に移動可能に配置され、ラック部材７のラック８は歯車６に噛合している。第１のシリンダ装置１０と第２のシリンダ装置１１は直列でかつ一体的に配置され、第１のシリンダ装置１０のピストンロッド１５の先端はラック部材７の端部に連結され、第２のシリンダ装置１１のピストンロッド１６の先端は固定台１２の固定金具１７に連結されている。そして、アーム１は中心軸１４の一方の端部に中心軸１４の軸心のまわりに回転するように固定されている。アーム１は中心軸１４の中心を通るように設けられ、その基部にはバランスウエイト１８が固定されている。
【００１９】
上記構成により、図４（ａ）の状態から第１のシリンダ装置１０のみを伸長方向に作動させてラック部材７を移動させることにより、ラック８と噛合する歯車６が回転するので、この回転に追従して第１の位置Ａにあったアーム１が９０°回動して同図（ｂ）に示す第２の位置Ｂに至る。次に、第２のシリンダ装置１１を伸長方向に作動させて第１のシリンダ装置１０とラック部材７を同方向にさらに移動させることにより、歯車６とともにさらにアーム１が９０°回動して同図（ｃ）に示す第３の位置Ｃに反転移動する。このようにして、アーム１は初期の第１の位置Ａから第３の位置Ｃまで１８０°回動する。さらに、第１のシリンダ装置１０と第２のシリンダ装置１１を同時に縮小方向に復帰作動させると、ラック部材７は逆方向に移動するから、歯車６とともにアーム１も逆方向に１８０°回動し、同図（ａ）に示す初期位置（第１の位置Ａ）に復帰作動する。
【００２０】
ところで、アーム１は３個のアーム材を長手方向に連結したもので、その外側には２個のスライドレール２０が設けられ、図５に示すように、スライドレール２０には金属棒材ａをクランプするクランプ装置２２と後述のシリンダ装置２７、２８がスライド可能に設けられている。クランプ装置２２はスライドレール２０に直接にスライド可能に設けられた固定クランプ２３とその反対側の可動クランプ２４と可動クランプ２４を作動させるシリンダ装置２５とから構成され、可動クランプ２４を固定クランプ２３側に作動させることにより、クランプ装置２２内に落下してきた金属棒材ａをクランプするようにしたものである。なお、金属棒材ａは直接には図示しない受け部材に受け止められるが、このとき同時にクランプ装置２２にも落とし込まれるのである。
【００２１】
なお、金属棒材ａが図２のように長いときは、アーム１とともに９０°揺動して急停止したとき、クランプされた部位から遠い側の端部では慣性による振れが発生する。そのため、アーム１の先端には振れ止め装置２６が設けられている。これは図示しないが、クランプ装置２と基本的にほぼ同じ構成で、固定クランプと可動クランプとの間に金属棒材ａの直径よりもわずかに大きい間隔が形成されるようにすることにより、金属棒材ａの焼入れと反対側がみだりに振れないように保持するものである。振れ止め装置は金属棒材ａを固定するものではないから、上述のクランプ装置２２が移動しても振れ止め装置２６の位置は移動させる必要がない。また、振れ止め装置２６の位置は金属棒材ａの長さに従って変更すればよく、また金属棒材ａが短いときは、振れ止め装置２６は作動させなくてもよい。
【００２２】
また、アーム１には、クランプ装置２２でクランプされた金属棒材ａをその延長方向に往復動させる往復作動装置２９として、図６（ａ）に示すように、直列に連結されたシリンダ装置２７、２８がアーム１に沿ってスライド可能に設けられている。そして、一方のシリンダ装置２７はスライドレール２０に沿ってスライド可能に設けられ、そのピストンロッド３０の先端はクランプ装置２２に固定され、他方のシリンダ装置２８のピストンロッド３１の先端はアーム１の固定金具３２に固定されている。シリンダ装置２８は初期状態で両シリンダ装置２７、２８は伸長状態となっている。往復作動装置２９はアーム１が垂直になっているときに作動する。そして、一方のシリンダ装置２７を縮小作動させることにより、同図（ｂ）に示されるように、クランプ装置２２はスライドレール２０に沿って下方にスライドし、さらに他方のシリンダ装置２８を縮小作動させることにより、同図（ｃ）に示されるように、一方のシリンダ装置２７とともにクランプ装置２２はアーム１に沿ってさらに下方にスライドする。さらに両シリンダ装置２７、２８を同時に伸長方向に作動させると、２つのクランプ装置２２は同図（ａ）に示される上端の初期位置まで復帰作動する。このように、クランプ装置２２にクランプされた金属棒材ａを上下方向に移動させることができる。
【００２３】
次に、第２の位置Ｂに保持された金属棒材ａの下方には焼入れ装置３が配置されている。焼入れ装置３は上部の高周波誘導加熱装置３３と下部の冷却タンク（冷却装置を構成する）３４とから構成され、２つとも第２の位置Ｂにある垂直の金属棒材ａの延長上に配置され、反転駆動装置２の後方の装置本体２１（図１参照）に固定されている。高周波誘導加熱装置３３はワークコイルに交流電流を流して磁界を発生させ、金属棒材ａの先端部分ａ１をワークコイルの内側に挿入することで、磁界が金属の先端部分ａ１に渦電流を発生させ、上記先端部分ａ１のみを加熱するもので、ワークコイルは上下方向に向けられている。また、冷却タンク３４の内部には冷却媒（水または油）が満たされている。冷却タンク３４の深さは金属棒の先端焼入れ部分の長さよりも深い。冷却媒は公知の循環装置を介して常に冷却適正温度になるように設定されている。
【００２４】
なお、シリンダ装置２７の作動によって金属棒材ａが作動する距離は、金属棒材ａの先端部分ａ１の先端から高周波加熱装置のワークコイルの下部までの距離であり、シリンダ装置２８の作動によって金属棒材ａが作動する距離は、ワークコイルの下部から冷却装置のタンクの底部近くまでとなっている。
【００２５】
次に、搬送装置２の使用態様について説明する。まず、図１に示す供給台４上にある複数の金属棒材ａは棒材供給装置により、１本ずつ供給台４の一側の第１の位置Ａに端部が揃った状態で供給される。第１の位置Ａにはアーム１が水平に配置されており、上記金属棒材ａは図５のクランプ装置２２の固定クランプ２３と可動クランプ２４との間に供給される。金属棒材ａが供給されたことを感知した信号によりクランプ装置２２が作動して金属棒材ａをクランプし、同時に振れ止め装置２６(図２参照)が作動してアーム１に金属棒材ａを保持する。これに伴い、反転駆動装置２が作動してラック部材７が移動することにより歯車６が９０°回動するので、図６（ａ）に示すように、アーム１は金属棒材ａを保持した状態で、水平な第１の位置Ａから垂直の第２の位置Ｂに移動する。このとき、金属棒材ａは焼入れ装置３の直上部に位置する。アーム１が第２の位置Ｂに移動したことを感知した信号により往復作動装置２９の上部のシリンダ装置２７が同図（ｂ）に示されるように縮小方向に作動し、クランプ装置２２とともに金属棒材ａが下方の延長方向に移動し、その先端部ａ１は高周波誘導加熱装置３３のワークコイルの中に挿入され、瞬間的に加熱される。さらに下部のシリンダ装置２８が同図（ｃ）のように縮小方向に作動するので、金属棒材ａの先端部ａ１はさらに下方に移動して冷却タンク３４で急冷され、焼入れ処理が完了する。その後、２つのシリンダ装置２７、２８が逆方向に作動して金属棒材ａを初期位置まで引き上げる。引き上げ感知信号を受けて反転駆動装置２が作動してアーム１は反転し、図１に示す水平な第３の位置Ｃに移動する。ここでクランプ装置２２が開放作動して焼入れ処理された金属棒材ａは受け台５上に供給される。その後、反転駆動装置２によりアーム１は第３の位置Ｃから第１の位置Ａに復帰作動して、次の金属棒材ａがクランプ装置２２上に供給されるのを待つ。そして、同様の作動を繰り返すことにより、供給台４上の金属棒材ａは順次焼入れ処理されて受け台５上に供給されていく。
【００２６】
上述のように、金属棒材ａの先端部分ａ１の焼入れ処理は、まず金属棒材ａを垂直に保持した後、その延長方向に沿って上下に移動することによって行うものであるから、先端部分ａ１が高周波誘導加熱装置３３で加熱されて軟化しても軸心からずれる方向に曲がることはない。したがって、焼入れ処理後も金属棒材ａの軸心は先端部分ａ１も含め真直状態が維持されるので、例えば、金属棒材ａが刈払い機のシャフトで、スプライン部分を焼入れ処理した場合、スプラインと回転カッターの歯車との噛み合わせは正しく行われるから、運転時にノイズが発生したり、噛み合わせ部分に無用な磨耗が生じたりすることがなく、耐久性が大幅に向上する。
【００２７】
また、搬送装置２を、アーム１を１８０°回転可能とする反転駆動装置によって構成し、焼入れは第１の位置Ａと第３の位置Ｃとの間でアーム１と金属棒材ａを垂直状態にして焼入れ処理する方式であるから、焼入れ装置３の水平方向の設置スペースは小さくてもよく、未処理の金属棒材ａの供給台４と処理済みの金属棒材ａの受け台５との間の距離を短くすることができる。従来のように、金属棒材を水平にした状態でさらに焼入れ処理する場合には、水平の方向にかなりのスペースを必要とする。
【００２８】
なお、上記各シリンダ装置はエアで駆動するものでも油圧で駆動するものでもよい。
【００２９】
また、金属棒材ａの搬送装置２は、金属棒材を反転駆動装置によって構成される形態に限定されない。例えば、第１の位置〜第３の位置をいずれも金属棒材を垂直に保持する位置とし、第１の位置で垂直の金属棒材をクランプし、公知の水平移動装置によって垂直状態の金属棒材を水平に移動させ、第２の位置で前述と同じ要領で焼入れ処理し、その後第３の位置に水平移動させるようにしてもよい。また、第１の位置と第２の位置又は第２の位置と第３の位置を共通にし、例えば第１の位置に垂直の状態で供給された金属棒材ａをクランプした後、同じ位置（第２の位置）で金属棒材を垂直にして上下動させて焼入れ処理をし、さらに第３の位置に移送させるという構成であってもよい。
【００３０】
さらに、焼入れ装置は、上部の高周波焼入れ装置と下部の冷却装置とから構成されたものに限定されない。焼入れ装置と冷却装置とを同じ位置に設け、焼入れと冷却とをほぼ同時に行う構成であってもよい。この場合、金属棒材は第２の位置で１度上下動させるだけでよい。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ          
ａ    金属棒材
Ａ    第１の位置
Ｂ    第２の位置
Ｃ    第３の位置
１    アーム
２    搬送装置（反転駆動装置）
３    焼入れ装置
６    歯車
７    ラック部材
８    ラック
２２  クランプ装置
２６  振れ止め装置
２９  往復作動装置
【図１】
0003180811.tif 000003
【図２】
0003180811.tif 000004
【図３】
0003180811.tif 000005
【図４】
0003180811.tif 000006
【図５】
0003180811.tif 000007
【図６】
0003180811.tif 000008