JP2002363639A - 高周波誘導加熱コイルの追従不良検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の高周波加熱コイルによりワークを加熱す
る場合、いずれかの高周波加熱コイルがワークの追従を
外れたとき、該加熱コイルを検出し、表示する。 【解決手段】 クランクシャフト（ワーク）１００のピ
ン部及びジャーナル部に高周波誘導加熱コイル２ａ、２
ｂ，‥‥を載置し、前記クランクシャフトを回転せしめ
前記加熱コイルを追従させつつ、ワークを高周波加熱す
るに際し、高周波発振機６の出力電流値若しくはそれぞ
れの整合部１１ａ，１１ｂ，‥‥への入力電流値、又は
該高周波発振機の出力電力値若しくはそれぞれの前記整
合部への入力電力値、又は前記高周波加熱コイルに流れ
るコイル電流値を検出し、加熱中の定常状態時における
それぞれの値と比較し、前記高周波誘導加熱コイルの追
従許容範囲を逸脱するとき、前記ワークへの追従不良を
検出するとともに、どの高周波誘導加熱コイルが追従不
良であるかを判定して、表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クランクシャフト
等のワークを焼入するための高周波加熱装置に使用され
ることを主とし、その高周波誘導加熱コイルの前記ワー
クへの追従不良を検出する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に示すように、例えば、ガソリンエ
ンジン（またはジーゼルエンジン）用の４気筒のクラン
クシャフト１００は、鍛造加工によりピン部１２０，１
４０，１６０，１８０とジャーナル部１１０，１３０，
１５０，１７０，１９０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１２０，１４
０，１６０，１８０とジャーナル部１１０，１３０，１
５０，１７０，１９０の高周波焼入れは、該クランクシ
ャフト１００を中心軸Ｘのまわりに回転させながら、該
ピン部１２０，１４０，１６０，１８０とジャーナル部
１１０，１３０，１５０，１７０，１９０に、それぞれ
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)を載置し、前記回転に追従して加熱、冷却を行い
高周波焼入れを施工している。

【０００３】前記ピン部及ぴジャーナル部の形状は、図
１０に示すジャーナル部１１０及びピン部１２０により
説明すると、該ジャーナル部１１０は、円柱部１１１
と、該円柱部１１１に続くＲ部１１２と、該Ｒ部１１２
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１１３とから成り、前記ピン部１２
０についても同様である。図１０に示す硬化層１１７
は、前記円柱部１１１のみの焼入れによって得られたも
のであり、同様に、前記ピン部１２０の硬化層１２７は
円柱部１２１のみの焼入れによって得られる。このよう
な焼入れの仕方を平焼入れと称している。このことから
前記クランクシャフト１００の高周波加熱において、複
数箇所を同時加熱することは生産性及び焼入れ品質の向
上から進められていることである。

【０００４】前記高周波加熱コイルに高周波電力を給電
する、整合部としてのディスクタイプトランスＴは、前
記クランクシャフト１００のピン部１２０，１４０，１
６０，１８０及びジャーナル部１１０，１３０，１５
０，１７０，１９０を複数を同時に焼入れすることか
ら、できるだけクランクシャフト軸方向の幅を薄くした
タイプが使用される。それに使用される前記高周波加熱
コイルも焼入部分である前記クランクシャフト１００の
ピン部及ぴジャーナル部に合うように薄型形状をしてい
る。

【０００５】図１１に、前記クランクシャフト１００の
ピン及ぴジャーナルのそれぞれの円柱部を平焼入れする
ために使用される高周波加熱コイル２ａ、２ｂ，２ｃ，
２ｄを示す。この高周波加熱コイル２ａは、黄銅製の一
対の側板(保持板)３，３と、この側板３，３に取付けら
れた半開放鞍型の高周波加熱コイル頭部４，４と、この
高周波加熱コイル頭部４，４にリード５，５を介して、
加熱電力を供給する高周波電源（高周波発振機）６と、
前記側板３，３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る焼入冷却用の一対
の冷却液噴射環７，７と、前記高周波電源６とリード
５，５を接続するための一対の接続端子８，８と、該接
続端子８，８及ぴリード５，５を保持するために側板
３，３の上端に取付けられた絶縁性材料から成るブロッ
ク９と、ワーク(例えぱ前記ジャーナル部１１０など)と
前記高周波加熱コイル頭部４，４との間の間隔を、僅か
な隙間で保つための複数のセラミック製、又は超硬性の
接触子（チップ部材）１０，１０をそれぞれ具備してい
る。なお、１４は、前記冷却液噴射環７，７に冷却液を
供給する管である。

【０００６】前記高周波加熱コイル２ａは、図１２に示
す前記ディスクタイプトランスＴを載置した追従機構１
５によって直下状態で保持されている。そして、クラン
クシャフト１００の中心軸Ｘを中心に回転されるのに伴
い、前記ワークの前記追従機構１５により、前記高周波
加熱コイル頭部４，４が前記ピン部１２０（又はジャー
ナル部１１０など）の上に載置された状態のまま、前記
高周波加熱コイル２ａが該ピン部１２０に追従して移動
し得るように構成されている。なお、前記ピン部１２０
の円柱部外周面には、前記３組の接触子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、該ピン部１２０の外周面とが僅かな所定間隔を
隔てて該ピン部１２０上に載置された状態で、該ピン部
１２０が高周波加熱コイル頭部４，４にて高周波誘導加
熱されるようになっている

【０００７】焼入品質は、前記接触子１０，１０によ
り、ワーク（例えば、前記ピン部１２０）と前記高周波
加熱コイル２ａのとの隙間に大きな影響がある。この隙
間が基準値に対して広くなると焼入範囲は狭く、そして
浅くなり、逆に狭くなると焼入範囲は広く、そして深く
なる。

【０００８】前述のように、前記クランクシャフト１０
０の焼入れは、ピン部とジャーナル部の焼入れからなる
が、どちらもワークを回転させて焼入れを行っている。
前記ジャーナル部の軸心は、図１３に示すように、中心
軸Ｘ上にあり、前記高周波加熱コイル２と前記ディスク
タイプトランスＴとは、焼入れ時、ほとんど同一の位置
での焼入れとなる。しかし、前記ピン部については、該
ピン部が回転軸に対して離れた位置にあり、前記高周波
加熱コイル２ａと前記ディスクタイプトランスＴとは、
焼入れ時に偏心回転して前記ピン部を焼入することにな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、前記接触子１０，１０による、前記ワークと前
記高周波加熱コイル２ａとの隙間が焼入れ品質に影響を
与えており、この隙間により焼入範囲は大きく変化する
ことになる。前記ジャーナル部の焼入の場合は、前記高
周波加熱コイル２ａと前記ディスクタイプトランスＴと
は、焼入れ時ほとんど同一位置での焼入であるから、通
常の焼入において、定期的な隙間確認で問題はない。し
かし、前記ピン部は、自転しつつ、前記クランクシャフ
ト１００の中心軸Ｘから偏心した公転軌道を回転しなが
ら焼入れされるため、前記接触子１０，１０による、前
記ワークと前記高周波加熱コイル２との隙間のほかに、
前記追従機構１５の駆動状態を確認しなければ、満足で
きる焼入れ品質は得られないことになる。

【００１０】つまり、図１２に示す、前記ディスクタイ
プトランスＴを載置する前記追従機構１５の荷重が軽い
場合は、前記ピン部の焼入れにおいて、図１３に示す上
死点から下死点への移行途中に前記ワークの回転に対し
て、前記ワークと、前記高周波加熱コイル２ａの上端の
接触子１０との隙間が開いてしまう。このように、前記
ピン部の上死点から下死点への移行時は、前記追従機構
１５に不具合がある場合には、焼入れ品質にも問題が生
じるという問題点があった。

【００１１】前記高周波加熱コイル２の前記接触子１０
と前記ワークとの、追従時における接触状態の確認は、
該ワークが回転運動して焼入れ行っていることと前記追
従機構１５の配置とを考えると、難しいものとなる。ま
た、前記高周波加熱コイル２ａの前記追従機構１５の追
従状態が良好に見える場合でも、電気的には不十分な状
態もあり、実際に加熱をした上で該ワークの焼入れ状態
は、該ワークの目視による確認となる。

【００１２】前記高周波加熱コイル２が単数（１台）で
の加熱の場合は、高周波電源６からの加熱条件（高周波
出力電圧、出力電流、電力、又は駆動周波数）を比較す
るか、又は前記高周波電源６自身が有する保護回路等の
アラームにより、異常状況を判断することも可能である
が、複数の前記高周波加熱コイル２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄによる同時加熱の場合は、前記加熱条件によっては高
周波電源６自身のアラーム回路が動作することなく加熱
が完了することがある。このような状態では、加熱の良
否をひとつ一つ目視で確認しなけれぱならず、大変な労
力と時間とを必要とする問題点があった。

【００１３】これを電気的にみると、前記高周波加熱コ
イル２ａ，‥‥の前記ワークへの追従状態が外れた場
合、前記高周波電源６から高周波電圧一定制御にて出力
されている場合には、監視対象として、前記高周波加熱
コイル２ａ，‥‥のコイル電圧を測定する手段がある
が、大幅に追従状態が外れた場合はともかく、僅かな追
従のはずれの場合は、ほとんど変化の度合いは表れにく
く、監視対象としては難しい。その他に前記高周波電源
６の発振周波数、又は高周波出力電圧が上げられるが、
これらの値もほとんど変化しにくい。

【００１４】いま、図１４に前記高周波加熱コイル２ａ
の前記追従機構１５が、前記ワークから外れた場合の例
を示す。図１４に示す加熱時間に対する波形は、前記ク
ランクシャフト１００のピン部の焼入れ時の加熱電力の
変化を示す電力パターンである。この焼入れは、該ワー
クの回転角度により焼入設定電圧を変えており、図１３
の前記クランクシャフト１００の回転動作を参照しなが
ら説明すると、該ワークが上死点（０゜）から下死点
（１８０゜）へ下降する９０゜の点から、下死点（１８
０゜）から上死点へ上昇する２７０゜までの範囲で焼入
設定電圧を上げ、反対に、前記回転角度２７０゜の点か
ら、上死点（０゜）を経過して前記９０゜の点までの範
囲で焼入設定電圧を下げる二段階設定を行っている。

【００１５】図１４に示す波形は、前記ディスクタイプ
トランスＴを載置する追従機構１５の荷重が軽い場合
で、前記ワークの上死点から下死点への移行時に、前記
高周波加熱コイル２ａが該ワークから離れて（外れて）
しまったときの電力パターンである。すなわち、図１４
のパターンにおいて、前記クランクシャフト１００の回
転が９０゜から１８０゜に移行するときに、電力が瞬間
的に降下していることが分かる。

【００１６】このような場合、前記高周波電源６から高
周波電圧一定制御にて出力されている場合に大きな変化
を示すのが、高周波電流と加熱コイル電流であり、ほか
に高周波電力が挙げられる。これは高周波電流一定制御
の場合には、高周波電圧が変数となり、高周波電力一定
制御の場合には、高周波電圧、高周波電流が変数とな
る。しかし、高周波電力一定制御の場合、高周波電圧、
高周波電流の変動分は、前述の電圧制御や電流制御より
も少なく、高周波一定電圧又は高周波一定電流の方が変
化の度合いは大きい。また、加熱時の前記高周波電流、
電圧及び高周波電力の状態変化は常に変動しており、前
記ワークの位置、角度による出力可変制御を行う場合
は、この変化幅を観測して、パターン判定する方法では
監視制御として複雑となり回路的に難しいという問題点
があった。

【００１７】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、複数の高周波加熱コイ
ルによりワークを加熱する場合で、いずれかの高周波加
熱コイルが前記ワークへの追従を外れたとき、速やかに
追従不良を検出し、どの高周波加熱コイルが追従不良に
なったかを容易に判定し、表示するとともに、ワークに
安定した焼入れ品質が得られる高周波誘導加熱コイルの
追従不良検出方法を提案することにある。

【００１８】

【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、前記円柱部等のワークを高周波誘導加熱
するに際し、以下のとおりである。

【００１９】高周波発振機からそれぞれの整合部を介し
て、それぞれの高周波誘導加熱コイルに電力を供給し
て、前記ワークを高周波誘導加熱中に、前記高周波発振
機の出力電流値若しくは前記それぞれの整合部への入力
電流値、又は前記高周波発振機の出力電力値若しくは前
記それぞれの整合部への入力電力値、又は前記高周波誘
導加熱コイルに流れるコイル電流値を検出し、加熱中の
定常状態時におけるそれぞれの値と比較し、前記高周波
誘導加熱コイルの追従許容範囲を逸脱するとき、前記ワ
ークへの追従不良を検出するとともに、どの高周波誘導
加熱コイルが追従不良であるかを判定して、表示し、か
つアラームを出力する高周波誘導加熱コイルの追従不良
検出方法である。

【００２０】前記高周波発振機の出力電流値若しくは前
記それぞれの整合部への入力電流値、又は前記高周波発
振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整合部への入
力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに流れるコイ
ル電流値のそれぞれの加熱時間に対するパターンを監視
し、加熱中の定常状態時におけるそれぞれの上下限を有
する前記パターンと比較し、前記高周波誘導加熱コイル
の追従許容範囲を逸脱するとき、前記ワークへの追従不
良を検出するとともに、どの高周波誘導加熱コイルが追
従不良であるかを判定して、表示し、かつアラームを出
力する高周波誘導加熱コイルの追従不良検出方法であ
る。

【００２１】前記高周波発振機の出力電流値若しくは前
記それぞれの整合部への入力電流値、又は前記高周波発
振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整合部への入
力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに流れるコイ
ル電流値と、ワークの回転角度とをそれぞれ検出し、加
熱中の定常状態時におけるそれぞれの値と比較し、前記
高周波誘導加熱コイルの追従許容範囲を逸脱するとき、
前記ワークへの追従不良を検出するとともに、どの高周
波誘導加熱コイルが追従不良であるかを判定して、表示
し、かつアラームを出力する高周波誘導加熱コイルの追
従不良検出方法である。

【００２２】前記複数の整合部のそれぞれに入力される
入力電流は、ロゴスキーコイル形の電流検出手段により
検出される高周波誘導加熱コイルの追従不良検出方法で
ある。

【００２３】前記高周波誘導加熱コイルに流れるコイル
電流は、ロゴスキーコイル形の電流検出手段により前記
整合部の出力側にて検出される高周波誘導加熱コイルの
追従不良検出方法である。

【００２４】以上のほか、さらに次のような３つの追従
不良検出方法がある。前記高周波発振機の出力電流値若
しくは前記それぞれの整合部への入力電流値、又は前記
高周波発振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整合
部への入力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに流
れるコイル電流値のうち、いずれかの２つの値を検出
し、加熱中の定常状態時における、前記２つの値に対応
する２つの値とそれぞれ比較し、前記検出された２つの
値が、ともに前記高周波誘導加熱コイルの追従許容範囲
を逸脱するとき、前記ワークへの追従不良を検出すると
ともに、どの高周波誘導加熱コイルが追従不良であるか
を判定して、表示し、かつアラームを出力する方法であ
る。

【００２５】前記高周波発振機の出力電流値若しくは前
記それぞれの整合部への入力電流値、又は前記高周波発
振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整合部への入
力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに流れるコイ
ル電流値のうち、いずれかの２つの値のそれぞれ加熱時
間に対するパターンを監視し、加熱中の定常状態時にお
ける、前記２つのパターンに対応する上下限を有する２
つのパターンとそれぞれ比較し、前記監視された２つの
パターンが、ともに前記高周波誘導加熱コイルの追従許
容範囲を逸脱するとき、前記ワークへの追従不良を検出
するとともに、どの高周波誘導加熱コイルが追従不良で
あるかを判定して、表示し、かつアラームを出力する方
法である。

【００２６】前記高周波発振機の出力電流値若しくは前
記それぞれの整合部への入力電流値、又は前記高周波発
振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整合部への入
力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに流れるコイ
ル電流値のうち、いずれかの２つの値と、ワークの回転
角度とをそれぞれ検出し、加熱中の定常状態時におけ
る、前記２つの値に対応する２つの値とワークの回転角
度とをそれぞれ比較し、前記検出された２つの値とワー
クの回転角度が、ともに前記高周波誘導加熱コイルの追
従許容範囲を逸脱するとき、前記ワークへの追従不良を
検出するとともに、どの高周波誘導加熱コイルが追従不
良であるかを判定して、表示し、かつアラームを出力す
る方法である。

【００２７】本発明は、無効電力補償用の整合部コンデ
ンサと給電用ディスクタイプトランスで構成される整合
部の入力側、又は出力側に、高周波電流検出器を配設す
ることで、ディスクタイプトランスを載置する追従機構
の、前記ワークへの追従不良の検出を行うものである。

【００２８】

【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。 ［第１実施例］図１は、本発明の高周波焼入方法の実施
の形態の第１実施例を示す回路図で、高周波電源として
の高周波発振機からそれぞれの整合部を経て高周波加熱
コイルへの入力電流、入力電力を、前記整合部の入力側
から監視する図、図２は、図１中の整合部入力信号判定
回路部の構成回路図である。

【００２９】図１において、回路構成は、前記ワーク
（前記クランクシャフト１００の各ピン部及びジャーナ
ル部）の各焼入れ部にそれぞれ配設される複数の整合部
（ここでは４つの整合部としているがこれはいくつでも
構わない）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの入力側に
それぞれロゴスキータイプの高周波電流検出器２０ａ，
２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを、そして、前記高周波発振機
６の出力側に高周波電圧検出器５０を配設する。それら
の検出器２０ａ，‥‥，２０ｄ，５０から得られる高周
波電流信号２１ａ，２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと高周波電
圧信号５１を、図２に示す整合部入力信号判定回路部３
０に入力する。

【００３０】ここで、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはそれぞ
れの高周波加熱コイル、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２
ｄは切替器で、前記高周波発振機６から出力される高周
波加熱電力を、前記整合部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄを介して、前記高周波加熱コイル２ａ，２ｂ、２
ｃ、２ｄに供給するため、図示しない制御装置により切
り替えられる。前記整合部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄは、それぞれ無効電力補償用の整合部コンデンサＣ
と、給電用ディスクタイプトランスＴとで構成されてい
る。

【００３１】前記整合部入力信号判定回路３０は、図２
に示すように、高周波電力検出回路３１、高周波電流検
出回路３２、高周波電力判定回路３３、高周波電流判定
回路３４、追従動作判定回路３５及び上下限設定回路３
６の６回路で構成されている。前記整合部入力信号判定
回路部３０には、そのほか、前記ワークの回転角を検知
する図示しないロータリーエンコーダより出力される角
度信号と、加熱時間信号が入力されている。

【００３２】前記高周波電流信号２１ａ，‥‥，２１ｄ
と前記高周波電圧信号５１は、前記高周波電力検出回路
３１と前記高周波電流検出回路３２に入力される。前記
高周波電力検出回路３１は、それぞれの整合部１１ａ，
‥‥，１１ｄの高周波電力信号を出力し、高周波電流検
出回路３２は、それぞれの整合部１１ａ，‥‥，１１ｄ
の高周波電流信号を出力する。そして、出力されたそれ
ぞれの前記高周波電力信号及ぴそれぞれの前記高周波電
流信号は、前記高周波電力判定回路３３と前記高周波電
流判定回路３４にそれぞれ入力される。

【００３３】前記高周波電力判定回路３３及び前記高周
波電流判定回路３４は、それぞれに上下限設定信号が入
力されている。これらの設定信号は、前記上下限設定回
路３６より出力されるが、この回路は加熱時間を変数と
して、高周波電力、高周波電流の上下限設定値を変化さ
せるようになっている。

【００３４】つまり、前述のように、高周波電力値及ぴ
高周波電流値は、焼入状態の経過とともに変化するもの
であり、これをパターン化して、図３に示すように、時
間経過とともに上下限値を変化させている。これによ
り、リアルタイムでの監視を行うことが可能となる。ま
た、図３の場合は、加熱時間の経過Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，
Ｔ４とともに、４パターンとしたが、これは前記高周波
電力及び前記高周波電流の時間変化の度合いにより、パ
ターンを変化（１〜数十パターン）させることも可能で
ある。

【００３５】前記高周波電力検出回路３１及び前記高周
波電流検出回路３２から、それぞれ出力される前記高周
波電流信号及び前記高周波電力信号は、それぞれ前記高
周波電力判定回路３３及び前記高周波電流判定回路３４
に入力される。これらの判定回路３３，３４には、前記
上下限設定回路３６より上下限設定信号が入力されてお
り、上下限設定値を越えた場合は、それぞれの前記判定
回路３３，３４からアラーム信号(例えば、高周波電力
アラーム及び高周波電流アラーム)が出力される。それ
らのアラーム信号は、前記追従動作判定回路３５に入力
される。該追従動作判定回路３５には、ワーク（クラン
クシャフト）の回転角を検知する図示しないロータリエ
ンコーダより出力される角度信号が入力されている。

【００３６】このため、前記追従動作判定回路３５にお
いて、前述のように、前記クランクシャフト１００のピ
ン部の焼入については、図１３に示すように、該ビン部
の上死点から下死点までの変化を精密に測定すれぱよい
ので、前記ロータリエンコーダより出力された角度信号
を基に、各ピン部の位置を確認しながら、前記高周波電
力信号及び前記高周波電流信号の合否を判定する。な
お、前記ジャーナル部の場合は、上死点や下死点という
位置関係はないので、角度による測定は必要としない。
よって、前記ワークの回転角検知範囲内に、前記２つの
信号（高周波電力信号及ひ前記高周波電流信号）が合致
したときのみ、追従異常としてアラームを出力する。な
お、これらの回路はシーケンサ等での構成も可能であ
る。

【００３７】［第２実施例］図４は、本発明の高周波焼
入方法の第２実施例を示す回路図で、高周波電源として
の高周波発振機からそれぞれの整合部を経て高周波加熱
コイルへ入力電流を、前記それぞれの整合部の出力側か
ら監視する図、図５は、図４中のコイル電流信号判定回
路部の構成回路図である。図４において、図１と同一部
材には同一符号を付して、その説明を省略する。前記第
２実施例において、図１の回路図に代えて、図４に示す
回路図により、前記それぞれの高周波加熱コイル２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄへの入力電流を監視する方法である。

【００３８】図４の回路構成は、前記ワーク（前記クラ
ンクシャフト１００の各ピン部及びジャーナル部）の各
焼入れ部にそれぞれ配設される複数の整合部（ここでは
４つの整合部としているがこれはいくつでも構わない）
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの出力側にそれぞれロ
ゴスキータイプの高周波電流検出器２０ａ，２０ｂ、２
０ｃ、２０ｄを配設する。それらの検出器２０ａ，‥
‥，２０ｄから得られる加熱コイル電流信号２１ａ，２
１ｂ、２１ｃ、２１ｄを、図５に示すコイル電流信号判
定回路部４０に入力する。前記コイル電流信号判定回路
部４０には、そのほか、前記ワークの回転角を検知する
図示しないロータリーエンコーダより出力される角度信
号と、加熱時間信号が入力されている。

【００３９】前記コイル電流信号判定回路部４０は、図
５に示すように、加熱コイル電流検出回路４１、加熱コ
イル電流判定回路４２、追従動作判定回路４３及び上下
限設定回路４４の４回路で構成されている。前記加熱コ
イル電流信号２１ａ，‥‥，２１ｄは、前記加熱コイル
電流検出回路４１に入力され、該加熱コイル電流検出回
路４１から、それぞれの加熱コイルのコイル電流信号を
出力する。そして、出力されるそれぞれの該加熱コイル
電流信号は、前記加熱コイル電流判定回路４２に入力さ
れる。

【００４０】該加熱コイル電流判定回路４２には、それ
ぞれの前記加熱コイル電流信号に対して、それぞれに前
記上下限設定信号が入力されている。これらの上下限設
定信号は、前記上下限設定回路４４より出力されるが、
この回路４４は、加熱時間を変数として、加熱コイル電
流の上下限設定値を変化させるようにする。これをパタ
ーン化して、図３と同様に、時間経過とともに上下限値
を変化させている。これによりリアルタイムでの前記加
熱コイル電流のそれぞれの監視を行うことが可能とな
る。

【００４１】これも、前述のように、パターンを変化
（１〜数十パターン）させることも可能である。前記加
熱コイル電流判定回路４２にて、加熱コイル電流値が上
下限値を外れた場合は、加熱コイル電流アラーム信号を
出力する。この出力されるアラーム信号は、前記追従動
作判定回路４３に入力され、それぞれ対応する追従機構
について、外部に表示信号やアラーム信号を出力する。
この回路４３には、前記ワークのクランクシャフト１０
０の回転角を検知するロータリエンコーダより出力され
る角度信号が入力されている。

【００４２】前述のように、ピン部の焼入については、
図１３に示すように、該ピン部の上死点から下死点まで
の変化を精密に測定すれぱよいので、前記ロータリエン
コーダより出力される信号を基に、各ピン部の位置を確
認しながら、前記加熱コイル電流アラーム信号を判断
し、前記クランクシャフト１００の回転角検知範囲内
に、加熱コイル電流アラーム信号が合致したときのみ、
追従異常としてアラーム出力するようにしている。前記
ジャーナル部の場合は、上死点や下死点という位置関係
はないので、角度による測定は必要としない。なお、こ
れらの回路はシーケンサ等での構成も可能である。

【００４３】ところで、前記加熱コイル電流を測定する
方法として使用されるロゴスキータイプの高周波電流検
出器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのプローブが、図
６に示すように、前記高周波加熱コイル２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄのそれぞれの前記コイルリード５に１回巻き付
けられている。ここで使用される前記ロゴスキータイプ
の高周波電流検出器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ
は、図７（ａ）に示すように、プローブ２２として、１
本の細い長い可撓性の中空チューブ２２ａ内に導電線２
３を貫通し、該中空チューブ２２ａの貫通端２３ｂか
ら、該導電線２３により該中空チューブ２２ａの外周面
に一定な間隔でコイル状に巻回されたものである。使用
される前記中空チューブ２２ａの材質は絶縁性の高いも
のを使用し、該チューブ２２ａの外周面に巻回される前
記導電線２３も、前記高周波加熱コイル２ａ，‥‥，２
ｄの電圧値のよりも高い電圧に対して十分な耐電圧値を
有するものが使用される。

【００４４】前記電流検出器２０ａ，‥‥，２０ｄは、
前記プローブ２２の出力端に５０Ωの同軸ケーブル２４
を接続するとともに、５０Ωの終端抵抗を接続して、前
記高周波加熱コイル２ａ，‥‥，２ｄへの入力電流値を
電圧値に変換している。前記高周波加熱コイル２ａ，‥
‥，２ｄへの入力電流と電圧の変換比率は、前記中空チ
ューブ２２ａに巻回されるコイルの回数で決定される。
また、前記プローブ２２を、図７（ｂ）に示すように、
前記高周波加熱コイル２ａ，‥‥，２ｄへのそれぞれの
リード５に１回巻き付けるため、前記中空チューブ２２
ａと前記同軸ケープル２４の一端との接続点に、該中空
チューブ２２ａの巻き始めの先端部分を機械的に接続す
るための筒状の保持部材２６が設けられている。前記同
軸ケープル２４の他端には、ＢＮＣコネクタ２５が接続
されている。ここで、使用される前記ロゴスキーコイル
形高周波電流検出器２０ａ，‥‥，２０ｄは、図１２に
示す前記整合部３ａ，‥‥，３ｄのディスク型変成器Ｔ
内に設置することも可能であり、この場合、前記高周波
加熱コイル２ａ，‥‥，２ｄへの取り替え時の、前記プ
ローブ２２の取り替えも必要がなくなる。

【００４５】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、種々の変更、付加が
可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
高周波誘導加熱コイルの追従不良検出方法によれば、高
周波発振機からそれぞれの整合部を介して、それぞれの
高周波誘導加熱コイルに電力を供給して、ワークを高周
波誘導加熱中に、前記高周波発振機の出力電流値若しく
は前記それぞれの整合部への入力電流値、又は前記高周
波発振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整合部へ
の入力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに流れる
コイル電流値を検出し、加熱中の定常状態時におけるそ
れぞれの値と比較し、前記高周波誘導加熱コイルの追従
許容範囲を逸脱するとき、前記ワークへの追従不良を検
出するとともに、どの高周波誘導加熱コイルが追従不良
であるかを判定して、表示し、かつアラームを出力する
ので、複数の高周波加熱コイルによりワークを加熱する
場合で、いずれかの高周波加熱コイルがワークへの追従
を外れたとき、速やかに追従不良を検出し、どの高周波
加熱コイルが追従不良になったかを容易に判定し、表示
し、かつアラームを出力することができるとともに、前
記ワークに安定した焼入れ品質を得ることができる。

【００４７】特に、加熱中において前記高周波誘導加熱
コイルの追従不良を検出できるため、連続生産における
焼入品質の不良品の発生を防止することができ、生産効
率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】本発明の高周波焼入方法の第１実施例を示す回
路図で、高周波電源としての高周波発振機からそれぞれ
の整合部を経て高周波加熱コイルへの入力電流、入力電
力を、前記整合部の入力側から監視する追従不良検出回
路図である。

【図２】図１のなかの整合部入力信号判定回路部の構成
回路図である。

【図３】図１のそれぞれの整合部を経て高周波加熱コイ
ルへの、加熱時間に対する入力電流又は入力電力の変化
パターンで、上下限値が設定されたパターンを示す図で
ある。

【図４】本発明の第２実施例を示す回路図で、高周波発
振機からそれぞれの整合部を経て高周波加熱コイルへの
入力電流を、前記整合部の出力側から監視する追従不良
検出回路図である。

【図５】図４のなかの加熱コイル電流信号判定回路部の
構成回路図である。

【図６】加熱コイル電流検出器を取り付けた状態を示す
クランクシャフト平焼入用半開放鞍型高周波加熱コイル
単体の構成外観図である。

【図７】図７（ａ）は、高周波入力電流を検出するロゴ
スキーコイル形プローブを有する高周波電流検出器の外
観図、図７（ｂ）は、該電流検出器の使用状態を示す図
である。

【図８】それぞれの整合部と高周波加熱コイルとを示す
構成外観図である。

【図９】４気筒エンジンのクランクシャフトの正面図で
ある。

【図１０】焼入部の形状と平焼入の硬化層パターンを示
す図である。

【図１１】クランクシャフト平焼入用半開放鞍型高周波
加熱コイル単体の構成外観図である。

【図１２】クランクシャフト高周波焼入装置の追従機構
単体の構成外観図である。

【図１３】クランクシャフトの回転時におけるピン部に
位置を説明する図である。

【図１４】高周波加熱コイルへの、加熱時間に対する入
力電力パターンで、ディスクタイプトランスを支持する
追従機構が、ワークから外れた場合を示す図である。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 高周波加熱コイル（高周波誘
導加熱コイル） ４ａ 高周波加熱コイル頭部 ６ 高周波発振機（高周波電源） １０ 接触子 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 整合部 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 切替器 １５ 追従機構 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 高周波電流検出器
（ロゴスキーコイル形） ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 入力電流信号 ３０ 整合部入力信号判定回路部 ３１ 高周波電力検出回路 ３２ 高周波電流検出回路 ３３ 高周波電力判定回路 ３４ 高周波電流判定回路 ３５ 追従動作判定回路 ３６ 上下限設定回路 ４０ コイル電流信号判定回路部 ４１ 加熱コイル電流検出回路 ４２ 加熱コイル電流判定回路 ４３ 追従動作判定回路 ４４ 上下限設定回路 ５０ 高周波電圧検出器 ５１ 入力電圧信号 １００ ワーク（クランクシャフト） Ｃ 整合コンデンサ Ｔ ディスク形変成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 6/10 ３３１ Ｈ０５Ｂ 6/10 ３３１

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、前記円柱部等のワークを高周波誘導加熱す
   るに際し、 高周波発振機からそれぞれの整合部を介して、それぞれ
   の高周波誘導加熱コイルに電力を供給して、前記ワーク
   を高周波誘導加熱中に、前記高周波発振機の出力電流値
   若しくは前記それぞれの整合部への入力電流値、又は前
   記高周波発振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整
   合部への入力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに
   流れるコイル電流値を検出し、加熱中の定常状態時にお
   けるそれぞれの値と比較し、前記高周波誘導加熱コイル
   の追従許容範囲を逸脱するとき、前記ワークへの追従不
   良を検出するとともに、どの高周波誘導加熱コイルが追
   従不良であるかを判定して、表示し、かつアラームを出
   力することを特徴とする高周波誘導加熱コイルの追従不
   良検出方法。
2. 【請求項２】 前記高周波発振機の出力電流値若しくは
   前記それぞれの整合部への入力電流値、又は前記高周波
   発振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整合部への
   入力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに流れるコ
   イル電流値のそれぞれの加熱時間に対するパターンを監
   視し、加熱中の定常状態時におけるそれぞれの上下限を
   有する前記パターンと比較し、前記高周波誘導加熱コイ
   ルの追従許容範囲を逸脱するとき、前記ワークへの追従
   不良を検出するとともに、どの高周波誘導加熱コイルが
   追従不良であるかを判定して、表示し、かつアラームを
   出力することを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導
   加熱コイルの追従不良検出方法。
3. 【請求項３】 前記高周波発振機の出力電流値若しくは
   前記それぞれの整合部への入力電流値、又は前記高周波
   発振機の出力電力値若しくは前記それぞれの整合部への
   入力電力値、又は前記高周波誘導加熱コイルに流れるコ
   イル電流値と、ワークの回転角度とをそれぞれ検出し、
   加熱中の定常状態時におけるそれぞれの値と比較し、前
   記高周波誘導加熱コイルの追従許容範囲を逸脱すると
   き、前記ワークへの追従不良を検出するとともに、どの
   高周波誘導加熱コイルが追従不良であるかを判定して、
   表示し、かつアラームを出力することを特徴とする請求
   項１に記載の高周波誘導加熱コイルの追従不良検出方
   法。
4. 【請求項４】 前記複数の整合部のそれぞれに入力され
   る入力電流は、ロゴスキーコイル形の電流検出手段によ
   り検出されることを特徴とする請求項１ないし請求項３
   に記載の高周波誘導加熱コイルの追従不良検出方法。
5. 【請求項５】 前記高周波誘導加熱コイルに流れるコイ
   ル電流は、ロゴスキーコイル形の電流検出手段により前
   記整合部の出力側にて検出されることを特徴とする請求
   項１ないし請求項３に記載の高周波誘導加熱コイルの追
   従不良検出方法。