JP2002194437A - クランクシャフトの高周波低歪み焼入方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランクシャフトの焼入後のピン部の歪みを
少なくして、該クランクシャフトの曲がり量と、そのバ
ラツキを少なくする。 【解決手段】 クランクシャフト（被加工物：ワーク）
１００のピン部及びジャーナル部（例えば、ピン部１２
０）に高周波誘導加熱コイル２を載置し、ワーク１００
をその中心軸を中心に回転させて、高周波誘導加熱コイ
ル２を該ピン部等に追従させつつ、高周波誘導加熱し、
しかる後に該ピン部等を冷却して、その表面を焼入する
に際し、ワーク１００の両端を、チャック機構２６に取
り付け、該ピン部等を、高周波誘導加熱後、冷却中に、
押さえローラ機構４１により、該ワーク１００の中央位
置３Ｊを径方向に押圧し、その曲がりを矯正しながら、
チャック機構２６を介して、ワーク１００の長手方向の
一端を、往復動機構５１により押圧し、該ピン部等の歪
みを少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ガソリン
エンジン又はジーゼルエンジン用のクランクシャフトの
ピン部とジャーナル部を低歪みで高周波焼入する高周波
低歪み焼入方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、この種の４気筒（４
Ｌ）のクランクシャフト１００は、鍛造加工によりピン
部１Ｐ（１２０），２Ｐ（１４０），３Ｐ（１６０），
４Ｐ（１８０）とジャーナル部１Ｊ（１１０），２Ｊ
（１３０），３Ｊ（１５０），４Ｊ（１７０），５Ｊ
（１９０）とが一体成型されている。従来、前記クラン
クシャフト１００のピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐとジ
ャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊの高周波焼入
は、該クランクシャフト１００を、その中心軸Ｘのまわ
りに回転させながら、該ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐ
とジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊに、それ
ぞれ高周波誘導加熱コイルを載置し、前記回転に追従し
て誘導加熱後、冷却を行い高周波焼入れを施工してい
る。

【０００３】前記ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐ及びジ
ャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊの形状は、該
ジャーナル部同士及び該ピン部同士は同じのため、前記
ピン部４Ｐとジャーナル部５Ｊとを例に説明する。該ピ
ン部４Ｐ（１８０）の形状は、図５に示すように円柱部
１８１と、該円柱部１８１に続くＲ部１８２と、該Ｒ部
１８２に続き前記クランクシャフト１００の軸方向に直
角に形成されたスラスト部１８３から成り、前記ジャー
ナル部５Ｊ（１９０）も同様に、円柱部１９１と、Ｒ部
１９２と、スラスト部１９３から成る。

【０００４】図５に示す硬化層１８７は、前記円柱部１
８１と、フィレット形状部を含む前記Ｒ部１８２と、ス
ラスト部１８３が、連続して焼入れによって得られ、硬
化層１９７は、前記円柱部１９１と、フィレット形状部
を含む前記Ｒ部１９２と、スラスト部１９３が、連続し
て焼入れによって得られたものである。このような焼入
れの仕方をフィレットＲ焼入れと称している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、前記
クランクシャフト１００のフィレットＲ焼入れにおい
て、通常の加工順序は、前記クランクシャフト１００、
すなわち被加工物であるワーク１００の軸心から１／２
ストローク離れたところに位置する前記ピン部１Ｐ，２
Ｐ，３Ｐ，４Ｐを全て焼入れし、その後、該ワーク１０
０の曲がりを吸収するように、該ワーク１００の軸心に
位置する前記ジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５
Ｊを焼入れすることで、該ワーク１００の曲がりを少な
くしている。

【０００６】前記ワーク１００は、前記ピン部１Ｐ，４
Ｐとピン部２Ｐ，３Ｐとでは、そのピン部トップの向き
が、１８０度異なることから、はじめに、同一向きであ
る前記ピン部２Ｐ，３Ｐを焼入れし、次いで、他の同一
向きである前記ピン部１Ｐ，４Ｐを焼入れしている。
（この場合、はじめに、前記ピン部１Ｐ，４Ｐを焼入れ
し、次いで、前記ピン部２Ｐ，３Ｐを焼入れしてもよ
い。）しかし、この焼入工程では、ピン部２Ｐ，３Ｐを
同時に焼き入れしたもので、ワーク１００の曲がりにか
なりのバラツキを生じるものがあった。

【０００７】図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、
前記ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐにおける焼入前後の
歪みが同程度であれば、ピン部２Ｐ，３Ｐは、ピン部１
Ｐ，４Ｐよりもワーク１００の長手方向で中央部分に位
置することから、該ワーク１００の曲がりは、大きくな
る。従って、それぞれの偏心量(ワーク１００の軸心と
ジャーナル部３Ｊの軸心間の距離)Ｈ1，Ｈ2は、Ｈ1＜Ｈ
2となる。これにより、ピン部２Ｐ，３Ｐの焼入後の曲
がりが大きいものは、その次に、ピン部１Ｐ，４Ｐを焼
入れしても、あまり小さくならず、その後、前記ワーク
１００軸心上にあるジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４
Ｊ，５Ｊを、全て焼入れしても曲がり量の基準値(ＴＩ
Ｒ：０．３ｍｍ以下)を遙かに超えていた。

【０００８】該ワーク１００である前記クランクシャフ
ト１００の曲がりが大きいものは、焼入後の研磨加工に
支障を生じた。研磨後の完成寸法が決まっているため、
研磨代に限りがあり、該ワーク１００の曲がり量が大き
いものは、研磨残りが生じ、製品として使用できないも
のがあるという問題点があった。

【０００９】図７（ａ）ないし図７（ｃ）に示すよう
に、前記ワーク１００のピン部２Ｐ，３Ｐを、同時にフ
ィレットＲ焼入れしたときの該ワーク１００の伸び、縮
みの状態を示す。該ワーク１００は、その両端をチャッ
ク機構２００のチャック２０１，２０２にて支持されて
いる。このチャック機構２００は、該ワーク１００の伸
び、縮みに追従できるように、該ワーク１００の加熱、
冷却中、前記チャック機構２００の一方のチャック２０
２側が、摺動自在（フリー）に支持するように、使用さ
れている。これは、両チャック２０１，２０２の位置を
固定した場合、加熱に伴う該ワーク１００の伸びによ
り、ある方向に該ワーク１００が曲がることを防止する
ためである。しかしながら、冷却が終了しても、該ワー
ク１００の全長が加熱前と同じではなく、僅かに伸びて
いた。しかも、この伸び量にバラツキを生じていたとい
う問題点があった。

【００１０】次いで、図８に、前記ピン部２Ｐの硬化層
１４７パターンと歪みの関係及び曲がり量への影響を示
す。該ピン部２Ｐにおいて、軸心ら遠い頂部１４４と軸
心に近い底部１４５との形状が大きく異なっている。頂
部１４４は、スラスト部１４３の面の高さが低く、底部
１４５はスラスト部１４３の面の高さが高い。さらに、
底部１４５側には、振り子であるバランスウエイトを形
造る場合もあるため、前記頂部１４４部に比べて、質量
が多い。このため、ビン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐを焼
入れする場合、質量の違いから前記底部１４５に対し
て、前記頂部１４４の加熱出力を１０％ないし３０％程
度下げて加熱している。

【００１１】前記頂部１４４側と底部１４５側との硬化
層１４７の深さの違いと、ピン部２Ｐにおける形状の違
いとにより、焼入後のスラスト部間の寸法Ｃが変化す
る。この寸法Ｃの変化に伴い、ピン部２ＰがＡ又はＢ方
向に移動する。該ピン部２Ｐは中央ジャーナル部３Ｊの
となりに位置することから、該ピン部２Ｐの移動につら
れて、前記中央ジャーナル部３Ｊが移動することで、ワ
ーク１００全体の曲がってしまう（ピン部３Ｐの焼入れ
における曲がり量は、ピン部２Ｐと３Ｐは前記中央ジャ
ーナル部３Ｊを中心に対称的に位置していることから、
同様の傾向となる）という問題点があった。

【００１２】本発明はかかる点を鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、クランクシャフトのピ
ン部の焼入後、該ピン部の歪みを少なくして、該クラン
クシャフトの曲がり量を少なくし、かつそのバラツキが
少ないクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法とその
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、クランクシャフトのピン部及びジャ
ーナル部の円柱部の外周上に高周波誘導加熱コイルを載
置し、前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転
せしめて前記高周波誘導加熱コイルを前記円柱部外周に
追従させつつ、前記円柱部、フィレットＲ部及びフィレ
ット部を高周波誘導加熱し、しかる後に前記ピン部及び
ジャーナル部を冷却して、前記ピン部及びジャーナル部
の表面を焼入するに際し、その長手方向の両端が、チャ
ック機構に取り付けられた前記クランクシャフトの前記
ピン部を、高周波誘導加熱後、冷却中に、押さえローラ
機構により、該クランクシャフトのほぼ中央位置を径方
向に押圧し、その曲がりを矯正するとともに、前記チャ
ック機構を介して、前記クランクシャフトの長手方向の
一端を、往復動機構により押圧しながら、前記ピン部の
歪みを少なくする方法である。

【００１４】前記往復動機構は、前記チャック機構に取
り付けられた前記クランクシャフトの加熱時又は冷却時
における、長手方向の伸び、縮みに追従して、後退、前
進するとともに、冷却終了までに、前記クランクシャフ
トを加熱前の位置に押圧、固定する方法である。

【００１５】前記押さえローラ機構は、前記ピン部を高
周波誘導加熱後、冷却時のみ、前記クランクシャフトを
押圧を開始し、ある一定時間経過後、前記押圧を停止す
る方法である。

【００１６】クランクシャフトのピン部及びジャーナル
部の円柱部の外周上に高周波誘導加熱コイルを載置し、
前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転せしめ
て前記高周波誘導加熱コイルを前記円柱部外周に追従さ
せつつ、前記円柱部、フィレットＲ部及びフィレット部
を高周波誘導加熱し、しかる後に前記ピン部及びジャー
ナル部を冷却して、前記ピン部及びジャーナル部の表面
を焼入する装置において、前記高周波誘導加熱コイル
は、半開放殼形で、前記円柱部のそれぞれを跨ぐように
形成されるとともに、前記クランクシャフトの長手方向
の両端を取り付けるためのチャック機構と、該チャック
機構を介して、前記クランクシャフトの長手方向の一端
を押圧する往復動機構と、該チャック機構に取り付けら
れた前記クランクシャフトのほぼ中央位置を径方向に押
圧する押さえローラ機構とを備え、前記ピン部を高周波
誘導加熱後、冷却中に、前記押さえローラ機構により、
該クランクシャフトの曲がりを矯正するとともに、前記
チャック機構を介して、前記クランクシャフトの長手方
向の一端を、前記往復動機構により押圧しながら、前記
ピン部の歪みを少なくする装置である。

【００１７】前記往復動機構は、前記チャック機構に取
り付けられた前記クランクシャフトの加熱時又は冷却時
における、長手方向の伸び又は縮みに追従して、流体圧
シリンダにより、後退又は前進するとともに、冷却終了
までに、前記クランクシャフトを加熱前の位置に押圧、
固定するように構成される装置である。

【００１８】本発明のクランクシャフトの高周波低歪み
焼入方法とその装置は、以上のように構成されているの
で、クランクシャフトのピン部の焼入後、該ビン部の歪
みを少なくして、該クランクシャフトの曲がり量を少な
く、かつそのバラツキを少なくする。このため、該クラ
ンクシャフトは、その曲がりが少なく安定することで、
後工程における研磨加工において、研磨残りがなくな
り、完成寸法の安定した製品に形成することができる。
同時に、該クランクシャフトの高周波焼入の品質の向上
を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１は、本
発明のクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法とその
装置の一実施の形態を示す、高周波低歪み焼入装置の構
成外観図、図２は、前記クランクシャフトのピン部及ぴ
ジャーナル部の円柱部をフィレットＲ焼入れするために
使用されるフィレットＲ焼入用半開放殼形高周波誘導加
熱コイル(以下、単に高周波加熱コイルという)の構成
図、図３は、図１の押さえローラ機構を示す右側面図で
あり、図４及び図５に記載された構成要素と同一要素に
は、同一符号を付してその説明を省略する。本実施の形
態に示す高周波低歪み焼入装置１により、４気筒エンジ
ンのクランクシャフト（被加工物としてのワーク）１０
０の全ピン部及びジャーナル部の高周波低歪み焼入処理
を行う。

【００２０】図１において、前記高周波低歪み焼入装置
１は、被加工物である、材質が鋼材または炭素鋼材から
なる前記ワーク１００を、高周波誘導加熱、冷却の工程
の内で、該ワーク１００の曲がりを矯正しながら、焼入
処理を行う装置である。該高周波低歪み焼入装置１は、
該ワーク１００の全ピン部及びジャーナル部のそれぞれ
を高周波焼入する、図１には省略の、図２に示す高周波
加熱コイル２と、図１に示す該ワーク１００を搬入し、
所定位置に配置するとともに、焼入後、外部に搬出する
搬送装置２１と、該ワーク１００を支持するチャック機
構２６と、前記チャック機構２６のチャック２６ａ，２
６ｂを保持するとともに、該ワーク１００の中心軸を中
心にある一定回転で回転駆動させる回転駆動装置３１
と、加熱された前記ワーク１００を冷却焼入中、該ワー
ク１００の曲がりを矯正する押さえローラ機構４１と、
前記チャック機構２６を介して、前記ワーク１００の長
手方向の一端を押圧する往復動機構５１とから構成され
る。

【００２１】前記高周波加熱コイル２は、図２に示すよ
うに、前記ワーク１００のピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４
Ｐとジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊのそれ
ぞれの円柱部１２１，‥‥‥，１８１；１１１，１３
１，‥‥‥，１９１をフィレットＲ焼入れするために、
複数個（本実施の形態では、９個）、使用される。

【００２２】それぞれの該高周波加熱コイル２は、黄銅
製の一対の側板(コイル保持板)３ａ，３ｂと、この側板
３ａ，３ｂ間に取付けられた半開放殼形の高周波加熱コ
イル頭部４，４と、該高周波加熱コイル頭部４，４に給
電線５，５を介して、１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの高周波電
力を供給する高周波電源６と、前記側板３ａ，３ｂの下
端に取付られて前記高周波加熱コイル頭部４，４の下方
位置に配置された焼入冷却用の一対の冷却液噴射環７，
７と、前記高周波電源６と前記給電線５とを接続するた
めの一対の接続端子８，８と、接続端子８，８および給
電線５，５を保持するために前記側板３ａ，３ｂの上端
側に取付けられた絶縁性材料からなるブロック９と、前
記ワーク１００の誘導加熱される円柱部（例えば、前記
ジャーナル部５Ｊ（１９０））と前記高周波加熱コイル
頭部４，４との間を、僅かな隙間で保つための複数箇所
（本実施の形態では、３箇所で、前記高周波加熱コイル
頭部４，４のほぼ真上の中央部分と、それらの両端部
分）に添うように装着される、セラミック製又は超硬製
の接触部１０，１０とをそれぞれ具備している。

【００２３】ここで、前記高周波加熱コイル２は、前記
それぞれの上方で、図示しない支持機構によって直下状
態で保持されている。そして、前記ワーク１００の中心
軸Ｘを中心に回転されるのに伴い、図示しないワーク追
従機構により、前記高周波加熱コイル頭部４，４が、前
記誘導加熱される円柱部、例えば、ジャーナル部５Ｊ
（１９０）の円柱部１９１上に載置された状態のまま、
前記高周波加熱コイル２が該円柱部１９１に追従して移
動し得るように構成されている。（以下、代表的に、前
記ジャーナル部５Ｊについて説明する）

【００２４】なお、前記誘導加熱される前記ジャーナル
部５Ｊの円柱部１９１の外周面には、前記３箇所に前記
接触子１０，１０が当接され、これにより高周波加熱コ
イル頭部４，４の半円状部と、前記円柱部１９１の外周
面とが、僅かな所定間隔を隔てられており、この状態
で、該円柱部１９１が前記高周波誘導加熱コイル頭部
４，４により高周波誘導加熱されるようになっている。

【００２５】また、前記一対の冷却液噴射環７，７に
は、冷却液供給用バイブ２０がそれぞれ接続されてお
り、図示しない冷却供給源から、これらの前記パイプ２
０を通してそれぞれの冷却液噴射環７，７に供給される
ので、前記円柱部１９１を誘導加熱後、前記冷却液噴射
環７，７から所定のタイミングで冷却液が、加熱された
前記ジャーナル部５Ｊに向けて噴射され、これを冷却す
るように構成されている。

【００２６】図１において、前記チャック機構２６は、
チャック２６ａ，２６ｂからなり、前記ワーク１００
は、その長手方向の両端を、前記チャック２６ａ，２６
ｂにより、固定、支持される。そして、前記一方のチャ
ック２６ａは、回転駆動装置３１のヘッドセンタユニッ
ト３２に、前記他方のチャック２６ｂは、前記回転駆動
装置３１のテールセンタユニット３３にそれぞれ回転自
在に保持される。なお、前記回転駆動装置３１のヘッド
センタユニット３２とテールセンタユニット３３は、前
記ワーク１００の長手方向に、往復動機構５１のそれぞ
れの流体圧シリンダ装置（流体圧によりピストンを駆動
させる）５２，５３により駆動可能になっている。高周
波焼入中は、前記流体圧シリンダ装置５２は、固定位置
に静止状態にある。

【００２７】特に、前記往復動機構５１の流体圧シリン
ダ装置５３は、前記ワーク１００の高周波加熱及び冷却
による伸び、縮みに追従できるように、該シャフト１０
０の長手方向に、前記回転駆動装置３１のテールセンタ
ユニット３３を駆動する。つまり、前記流体圧シリンダ
装置５３により、該ワーク１００のピン部が加熱中は、
その伸びにより、テールセンタユニツト３３が摺動しな
がら後退し、該ピン部が前記高周波加熱コイル２の冷却
液噴射環７，７による冷却中は、その縮みにより、該テ
ールセンタユニツト３３が摺動しながら前進させる。さ
らに、冷却を開始して、ある一定時間経過後、前記往復
動機構５１の流体圧シリンダ装置５３は、前記テールセ
ンタユニット３３を押圧するように、前進させて、前記
ワーク１００を、加熱前の位置に移動し、固定するよう
に構成されている。このような構成により、冷却後の該
シャフト１００伸び量のバラツキが低減されている。

【００２８】図３に示す前記押さえローラ機構４１は、
焼入中の前記ワーク１００の径方向の曲がりを矯正する
機構で、該ワーク１００のジャーナル部の径方向を、２
個のローラ４２ａ，４２ｂで押圧するため、該ローラ４
２ａ，４２ｂが回転自在に配設される押圧軸４３と、前
記押圧軸４３を垂直方向に駆動するため、本装置１の下
面に装着される流体圧シリンダ装置４４とからなる。前
記押さえローラ機構４１は、該ワーク１００の長手方向
の中央に位置するジャーナル部３Ｊの下部に配置され、
図３に示すように、駆動時、上昇する前記押圧軸４３に
より、前記ローラ４２ａ，４２ｂの当接点が、焼入前の
状態で、僅かな隙間をもって設置されている。

【００２９】前記高周波加熱コイル２による加熱及び冷
却、前記回転駆動装置の駆動及び停止、前記押さえロー
ラ機構４１の流体圧シリンダ装置４４の駆動及び停止、
前記往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３の駆動及
び停止などについては、全て、図示しない制御装置６１
により制御されている。

【００３０】従来は、図６に示すように、該ワーク１０
０のピン部２Ｐ，３Ｐを同時加熱するときには、該ワー
ク１００の長手中央に位置するジャーナル部３Ｊが、該
ワーク１００の軸心からかなり変化、移動することか
ら、加熱時に従来の押さえローラ機構を使用して該シャ
フトを矯正した場合、該ワーク１００に変形応力を及ぼ
す可能性があった。このため、本実施の形態では、高周
波加熱コイル２内において、加熱後、焼入するための冷
却液を噴射し、ある一定時間経過後、前記押さえローラ
機構４１を前記装置１の下部より上昇させ、該ワーク１
００の径方向を押圧して矯正している。

【００３１】前記ワーク１００の長手方向の両端を、前
記チャック機構２６により固定して、該ワーク１００の
長手方向の一端を、前記チャック２６ｂを介して、前記
往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３により押圧す
るとともに、その径方向に前記押さえローラ機構４１に
より、該ワーク１００を冷却しながら矯正することで、
焼入後に該前記ワーク１００に発生する曲がりのバラツ
キを少なくし、かつ、曲がり量をも少なくしている。

【００３２】次いで、前記高周波低歪み焼入装置１によ
り、前記ワーク１００の全ピン部及びジャーナル部の高
周波誘導加熱と焼入処理を行う際の操作手順について説
明する。 （１）まず、前記ワーク１００を、その軸方向を水平に
して、図示しないガイドビームに載置する。 （２）次に、搬送装置３１により前記ワーク１００を上
昇させ、前記高周波低歪み焼入装置１の前記高周波加熱
コイル２の位置まで前進させ、該ワーク１００の両端を
前記チャック機構２６のチャック２６ａ，２６ｂに支持
させ、前記回転駆動装置３１のヘッドセンタユニット３
２とテールセンタユニット３３を介して、該装置１に水
平に配置する。

【００３３】（３）前記ワーク１００を保持した状態
で、そのピン部２Ｐ，３Ｐのそれぞれに対応する、前記
高周波加熱コイル２のユニットを下降し、該高周波加熱
コイル２内に前記ワーク１００を挿入、配置させる。 （４）〜（９）までの一連の制御は、前記制御装置６１
により行われる。 （４）前記ワーク１００を搬入、配置後、前記回転駆動
装置３１により、該ワーク１００を、その中心軸を中心
にある一定回転で回転駆動させる。

【００３４】（５）前記ピン部２Ｐ，３Ｐを、前記高周
波加熱コイル２，２により、ある一定時間、同時に誘導
加熱する。すなわち、所定周波数の高周波電流により同
時に誘導加熱し、その表面が所定の焼入温度まで加熱さ
れる。このとき、加熱された前記ワーク１００の長手方
向の伸びに応じて、前記往復動機構５１の流体圧シリン
ダ装置５３を駆動しながら、前記テールセンタユニット
３３を前記チャック２６ｂとともに、後退させる。 （６）所要時間回転、加熱後、該ワーク１００を回転し
たまま、前記高周波加熱コイル２，２ヘの通電を遮断
し、高周波誘導加熱を停止する。

【００３５】（７）前記加熱工程終了後、加熱された前
記ワーク１００保持した状態で、該高周波加熱コイル
２，２の冷却液噴射環７，７から冷却液を、前記ピン部
２Ｐ，３Ｐに向けて噴射し、冷却、焼入を開始する。あ
る一定時間経過後、前記押さえローラ機構４１の流体圧
シリンダ装置４４を駆動させて、前記押圧軸４３を介し
て前記ローラ４２ａ，４２ｂを、該ワーク１００のジャ
ーナル部３Ｊに当接させ、該ワーク１００の長手方向の
曲がりの矯正を開始する。 （８）前記冷却の開始から、前記一定時間と同じか、又
は異なる他の一定時間経過後、前記往復動機構５１の流
体圧シリンダ装置５３を駆動して、前記ワーク１００の
冷却による縮みに追従するように、前記回転駆動装置３
１のテールセンタユニット３３を前進させるとともに、
前記冷却、焼入処理の終了までに、該ワーク１００を、
加熱前の位置に移動させ、固定する。前記押さえローラ
機構４１の流体圧シリンダ装置４４を、前記冷却焼入処
理の終了までに後退させる。（ここで、前記ある一定時
間とは、前記ワーク１００の種類又はロットにおいて、
それぞれ任意の時間に設定することができる。）

【００３６】（９）次いで、所定の冷却時間後、冷却液
の噴射を停止するとともに、該ワーク１００の回転を停
止する。 （１０）前記ピン部１Ｐ，４Ｐは、前記ピン部２Ｐ，３
Ｐと同様に焼入れされる。この工程の終了で、該ワーク
１００の前記全ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐの焼入れ
が完了する。 （１１）前記チャック機構２６のチャック２６ａ，２６
ｂにより、該ワーク１００の支持を解除し、該搬送装置
３１により該ワーク１００を下降させ、次の所定位置に
搬出する。 （１２）前記全ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐの焼入後
のワーク１００を、本装置１又は他の高周波焼入装置に
て、前記ジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊの
焼入れ行う。（この場合の焼入順序としては、ジャーナ
ル部２Ｊの後，４Ｊを焼入れし、次いで、１Ｊ，３Ｊ，
５Ｊを同時に焼入をする。） 焼入完了後、外部の所定位置に搬出する。

【００３７】［実施例］ 本実施の形態における具体的
な実施例を、以下に示す。 （１）ワーク（被加工物）：４気筒クランクシャフト （ａ）材質：Ｓ３７Ｃ （ｂ）ピン部寸法：ピン径φ４５ｍｍ、ピン幅２０ｍｍ （２）高周波誘導加熱条件（ピン部２Ｐ，３Ｐの同時焼
入れ） （ａ）周波数：２０ｋＨｚ （ｂ）出力：１１１ｋＷ （ｃ）加熱時間：１２sec （ｄ）回転数：３０rpm （３）冷却条件 （ａ）冷却液：ユーコンクェンチャントＡ（７％） （ｂ）液温：３０℃ （ｃ）流量：１２Ｌ／min （ｄ）冷却時間：２０sec

【００３８】前記加工条件によりビン部を全てフィレッ
トＲ焼入れを施したときの、前記クランクシャフト１０
０の試料数Ｎ＝１０本での曲が量とその方向を表１に示
す。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１によれば、曲がり量の測定は、検心台
を使用し、該クランクシャフト１００を両センタで受
け、該ワーク１００を回転させ、ジャーナル部３Ｊの外
径部にダイヤルゲージを当て、そのダイヤルゲージの目
盛の最大値（MAX）と最小値（MIN）の差より求めた。そ
の曲がりの方向は、ピン部１Ｐを時計文字盤の１２時と
して、ダイヤルゲージでの値が最大値（MAX）を示す部
位を、ジャーナル部１Ｊ側から見た時の方向であり、１
時単位で測定した。曲がり値は、焼入前でＴＩＲが０．
０５ｍｍから０．１１ｍｍであり、全ピン部の焼入後
は、ＴＩＲが０．１６ｍｍから０．２０ｍｍになった。
前記試料数の中の曲がり量の幅（最大値−最小値)は、
焼入前で、０．０９ｍｍに対して、全ピン部の焼入後
で、０．０４ｍｍと少なくなった。

【００４１】さらに、従来の方法と比較すると、曲がり
量及ぴその幅において、本発明の方法の方が少なくなっ
ている。ピン部での曲がり量が安定することで、次ぎに
加工されるジャーナル部の焼入れにおいても、曲がりの
バラツキが少なくなり、後工程における研磨加工に問題
を生じるレベルではなくなった。

【００４２】以上、本発明の技術は、前記実施の形態に
おける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果
たす他の態様の手段によってもよく、また、本発明の技
術は、前記構成の範囲内において、押さえローラ機構の
上昇とチャック機構の押圧するタイミングを、それぞれ
前記ワークの種類又はロットに対応して、任意の時間に
設定することが可能である。また、前記押さえローラ機
構の下降とチャック機構の押圧を解除するタイミングも
また、それぞれに応じて、任意の時間に設定することが
可能である。その他、前記構成の範囲内において、種々
の変更、付加が可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
クランクシャフトの高周波低歪み焼入方法によれば、そ
の長手方向の両端が、チャック機構に取り付けられた前
記クランクシャフトのピン部を、高周波誘導加熱後、冷
却中に、押さえローラ機構により、該クランクシャフト
のほぼ中央位置を径方向に押圧し、その曲がりを矯正す
るとともに、前記チャック機構を介して、前記クランク
シャフトの長手方向の一端を、往復動機構により押圧し
ながら、前記ピン部の歪みを少なくするので、クランク
シャフトの焼入後のピン部の歪みを少なくして、該クラ
ンクシャフトの曲がり量を少なく、かつそのバラツキを
少なくすることができる。

【００４４】本発明のクランクシャフトの高周波焼入冷
却装置によれば、前記高周波誘導加熱コイルは、半開放
殼形で、前記円柱部のそれぞれを跨ぐように形成される
とともに、前記クランクシャフトの長手方向の両端を取
り付けるためのチャック機構と、該チャック機構を介し
て、前記クランクシャフトの長手方向の一端を押圧する
往復動機構と、該チャック機構に取り付けられた前記ク
ランクシャフトのほぼ中央位置を径方向に押圧する押さ
えローラ機構とを備え、前記ピン部を高周波誘導加熱
後、冷却中に、前記押さえローラ機構により、該クラン
クシャフトの曲がりを矯正するとともに、前記チャック
機構を介して、前記クランクシャフトの長手方向の一端
を、前記往復動機構により押圧しながら、前記ピン部の
歪みを少なくするので、クランクシャフトの焼入後のピ
ン部の歪みを少なくして、該クランクシャフトの曲がり
量を少なく、かつそのバラツキを少なくすることができ
る。

【００４５】そして、前記クランクシャフトの曲がり量
を安定させて、次工程である研磨加工に支障が生じな
く、安定した精度により該クランクシャフトを加工する
ことができ、全体の作業性を向上させることができると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクランクシャフトの高周波低歪み焼入
方法とその装置の一実施の形態を示す、高周波低歪み焼
入装置の構成外観図である。

【図２】前記クランクシャフトのピン部及ぴジャーナル
部の円柱部をフィレットＲ焼入れするために使用される
フィレットＲ焼入用の半開放殼形高周波誘導加熱コイル
(高周波加熱コイル）の構成図である。

【図３】図１の押さえローラ機構を示す右側面図であ
る。

【図４】４気筒エンジン用のクランクシャフトの正面図
である。

【図５】図４のクランクシャフトの従来の焼入部の形状
とフィレットＲ焼入れの硬化層パターンを示す部分断面
図である。

【図６】図４のクランクシャフトの従来のピン部の焼入
後の曲がりへの影響を示す断面図で、図６（ａ）は、ピ
ン部１Ｐ，４Ｐを同時に焼入れしたときの偏心量Ｈ1を
示し、図６（ｂ）は、ピン部２Ｐ，３Ｐを同時に焼入れ
したときの偏心量Ｈ2を示す。

【図７】図４のクランクシャフトを従来のチャック機構
に取り付け、ピン部２Ｐ，３Ｐを同時に、加熱、冷却し
たときの該クランクシャフト（ワーク）の伸び、縮みを
示す図で、図７（ａ）は加熱前、図６（ｂ）は加熱直
後、図６（ｃ）は冷却後の状態を示す図である。

【図８】図７のピン部２Ｐの硬化層パターンと歪みの関
係及び曲がりを示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 高周波低歪み焼入装置 ２ 高周波加熱コイル ４ 高周波加熱コイル頭部 ６ 高周波電源 ７ 冷却液噴射環 １０ 接触部 ２１ 搬送装置 ２６ チャック機構 ２６ａ，２６ｂ チャック ３１ 回転駆動機構 ３２ ヘッドセンタユニット ３３ テールセンタユニット ４１ 押さえローラ機構 ４２ａ，４２ｂ ローラ ４３ 駆動軸 ４４，５２，５３ 流体圧シリンダ装置 ５１ 往復動機構 ６１ 制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランクシャフトのピン部及びジャーナ
   ル部の円柱部の外周上に高周波誘導加熱コイルを載置
   し、前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転せ
   しめて前記高周波誘導加熱コイルを前記円柱部外周に追
   従させつつ、前記円柱部、フィレットＲ部及びフィレッ
   ト部を高周波誘導加熱し、しかる後に前記ピン部及びジ
   ャーナル部を冷却して、前記ピン部及びジャーナル部の
   表面を焼入するに際し、 その長手方向の両端が、チャック機構に取り付けられた
   前記クランクシャフトの前記ピン部を、高周波誘導加熱
   後、冷却中に、押さえローラ機構により、該クランクシ
   ャフトのほぼ中央位置を径方向に押圧し、その曲がりを
   矯正するとともに、前記チャック機構を介して、前記ク
   ランクシャフトの長手方向の一端を、往復動機構により
   押圧しながら、前記ピン部の歪みを少なくすることを特
   徴とするクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法。
2. 【請求項２】 前記往復動機構は、前記チャック機構に
   取り付けられた前記クランクシャフトの加熱時又は冷却
   時における、長手方向の伸び、縮みに追従して、後退、
   前進するとともに、冷却終了までに、前記クランクシャ
   フトを加熱前の位置に押圧、固定することを特徴とする
   請求項１に記載のクランクシャフトの高周波低歪み焼入
   方法。
3. 【請求項３】 前記押さえローラ機構は、前記ピン部を
   高周波誘導加熱後、冷却時のみ、前記クランクシャフト
   を押圧を開始し、ある一定時間経過後、前記押圧を停止
   することを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフ
   トの高周波低歪み焼入方法。
4. 【請求項４】 クランクシャフトのピン部及びジャーナ
   ル部の円柱部の外周上に高周波誘導加熱コイルを載置
   し、前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転せ
   しめて前記高周波誘導加熱コイルを前記円柱部外周に追
   従させつつ、前記円柱部、フィレットＲ部及びフィレッ
   ト部を高周波誘導加熱し、しかる後に前記ピン部及びジ
   ャーナル部を冷却して、前記ピン部及びジャーナル部の
   表面を焼入する装置において、 前記高周波誘導加熱コイルは、半開放殼形で、前記円柱
   部のそれぞれを跨ぐように形成されるとともに、前記ク
   ランクシャフトの長手方向の両端を取り付けるためのチ
   ャック機構と、該チャック機構を介して、前記クランク
   シャフトの長手方向の一端を押圧する往復動機構と、該
   チャック機構に取り付けられた前記クランクシャフトの
   ほぼ中央位置を径方向に押圧する押さえローラ機構とを
   備え、前記ピン部を高周波誘導加熱後、冷却中に、前記
   押さえローラ機構により、該クランクシャフトの曲がり
   を矯正するとともに、前記チャック機構を介して、前記
   クランクシャフトの長手方向の一端を、前記往復動機構
   により押圧しながら、前記ピン部の歪みを少なくするこ
   とを特徴とするクランクシャフトの高周波低歪み焼入装
   置。
5. 【請求項５】 前記往復動機構は、前記チャック機構に
   取り付けられた前記クランクシャフトの加熱時又は冷却
   時における、長手方向の伸び又は縮みに追従して、流体
   圧シリンダにより、後退又は前進するとともに、冷却終
   了までに、前記クランクシャフトを加熱前の位置に押
   圧、固定するように構成されることを特徴とする請求項
   ４に記載のクランクシャフトの高周波低歪み焼入装置。