JP2009249694A - 高周波焼入装置の監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加熱環境を監視することによって焼入の品質を保ち、ワークと加熱コイルの位置関係を監視することができる高周波焼入装置の監視装置を提供する。
【解決手段】カムシャフト３の複数のカム１１〜１４を同時に焼入する高周波焼入装置であって、焼入時には各カム１１〜１４に環状の加熱コイル５が配置され、加熱コイル５の中心Ｃ２はカムシャフト３の回転中心Ｃ１とは一致しておらず、さらに加熱コイル５が所定の円軌道Ａに沿って回転するように加熱コイル５を移動させると共にカムシャフト３を回転させる高周波焼入装置において、加熱コイル５が前記円軌道Ａに沿って回転する際の回転角度と、カムシャフト３の回転角度とを監視する監視手段を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、カムやクランクシャフト等のワークの周面を焼入することができる高周波焼入装置に関するものである。

カムシャフトのカムを焼入する際に、カムの周面を均一に加熱し、焼入深さを略均一化するための技術が、特許文献１や特許文献２に開示されている。
特許第３４９９４８６号公報 特許第３５２２６３６号公報

特許文献１及び特許文献２に開示されている構成は、いずれも環状の加熱コイルの中にカムを配置し、カムシャフトの回転軸（カムの中心）と加熱コイルの中心とをずらし、焼入時に加熱コイルを移動させてカムから加熱コイルまでの距離を一定に保ち、カムの特定の箇所が他の箇所よりも深く焼入されることを回避することができるものである。

すなわち、加熱コイルの中心が所定の円軌道上を公転移動するように、加熱コイルは駆動装置によって駆動されるが、特許文献１に開示されている構成と特許文献２に開示されている構成とでは、駆動装置が相違するだけである。
これら特許文献１及び特許文献２に開示されている構成を採用すると、ワークであるカムの周面を略均一に加熱することができる。

また、特許文献１又は特許文献２に開示されている構成では、複数のカムを備えたカムシャフトであっても、カムシャフトの回転軸に対するカムの角度位置のずれ（位相差）を勘案し、各カム毎に加熱コイルとの位置関係が同様に変化するように加熱コイルを配置することにより、各カムの周面を同時に焼入することができる。これにより、カムを個々に焼入するよりも、カムシャフトを極めて短時間で焼入を完了することができるようになる。

ところで、上述のように加熱コイルとカムを駆動すると、焼入するうちに、何らかの事情によってカムと加熱コイルとの想定した位置関係が崩れる可能性があることが判明した。特に、複数のカムを同時に焼入する際には、各カム毎にその影響が出る。

仮に、同一のカムシャフト上の複数のカムを同時に焼入する際に、いずれか一つでもカムと加熱コイルとの位置関係が崩れると、焼入が不均一になり、カムシャフトの所定の品質を保つことが難しくなる。また、クランクシャフト等の他のワークを焼入する場合においても、事情は同じである。

そこで本発明は、カム等のワークを焼入する高周波焼入装置において、ワークの加熱環境を監視することによって焼入の品質を保つことを課題とし、そのためにワークと加熱コイルの位置関係を監視することができる高周波焼入装置の監視装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、焼入時にはワークの周囲に環状の加熱コイルが配置され、前記加熱コイルの中心はワークの回転中心とは一致しておらず、さらに加熱コイルを所定の円軌道に沿って回転移動させると共にワークを回転させる高周波焼入装置において、加熱コイルが前記円軌道に沿って回転移動する際の回転位置と、ワークの回転角度とを監視する監視手段を設けたことを特徴とする高周波焼入装置の監視装置。

請求項１の発明では、加熱コイルが円軌道に沿って回転移動する際の回転位置と、ワークの回転角度とを監視する監視手段を設けたので、ワークの加熱環境（焼入環境）を監視することができるようになる。よって、カムの加熱環境が変化したことを速やかに検出することができる。

請求項２の発明は、カムを焼入する高周波焼入装置であって、焼入時にはカムの周囲に環状の加熱コイルが配置され、前記加熱コイルの中心はカムの回転中心とは一致しておらず、さらに加熱コイルを所定の円軌道に沿って回転移動させると共にカムを回転させる高周波焼入装置において、加熱コイルが前記円軌道に沿って回転移動する際の回転位置と、カムの回転角度とを監視する監視手段を設けたことを特徴とする高周波焼入装置の監視装置である。

請求項２の発明では、加熱コイルが円軌道に沿って回転移動する際の回転位置と、カムの回転角度とを監視する監視手段を設けたので、カムの加熱環境（焼入環境）を監視することができるようになる。よって、カムの加熱環境が変化したことを速やかに検出することができる。

請求項３の発明は、カムシャフトの複数のカムを同時に焼入する高周波焼入装置であって、焼入時には各カムに環状の加熱コイルが配置され、加熱コイルの中心はカムシャフトの回転中心とは一致しておらず、さらに加熱コイルを所定の円軌道に沿って回転移動させると共にカムシャフトを回転させる高周波焼入装置において、加熱コイルが前記円軌道に沿って回転移動する際の回転位置と、カムシャフトの回転角度とを監視する監視手段を設けたことを特徴とする高周波焼入装置の監視装置である。

請求項３の発明では、加熱コイルが円軌道に沿って回転する際の回転位置と、カムシャフトの回転角度とを監視する監視手段を設けたので、カムシャフトの加熱環境（焼入環境）を監視することができるようになる。よってカムシャフトの加熱環境が変化したことを速やかに検出することができる。

請求項４の発明は、加熱コイルの回転位置は、予め設定されたワーク，カム又はカムシャフトの回転角度範囲に対応していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の高周波焼入装置の監視装置である。

請求項４の発明では、加熱コイルの回転位置が、予め設定されたワーク，カム又はカムシャフトの回転角度範囲に対応しているので、焼入の品質を所定以上に確保することができる。

請求項５の発明は、加熱コイルの回転位置が、前記予め設定されたワーク，カム又はカムシャフトの回転角度範囲から外れると焼入を中断することを特徴とする請求項４に記載の高周波焼入装置の監視装置である。

請求項５の発明では、加熱コイルの回転位置が、前記予め設定されたワーク，カム又はカムシャフトの回転角度範囲から外れると焼入を中断するようにしたので、ワーク，カム又はカムシャフトの加熱環境が変化したことを速やかに検出し、不均一に焼入されたワーク，カム又はカムシャフトを量産することを回避することができる。

請求項６の発明は、前記監視手段は、加熱コイルの回転位置を検出する第一検出手段と、ワーク，カム又はカムシャフトの回転角度を検出する第二検出手段とを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の高周波焼入装置の監視装置である。

請求項６の発明では、監視手段が、加熱コイルの回転位置を検出する第一検出手段と、ワーク，カム又はカムシャフトの回転角度を検出する第二検出手段とを有しているので、加熱コイルの回転位置とワーク，カム又はカムシャフトの回転角度とを確実に検出することができる。

請求項７の発明は、加熱コイルの回転角度とワーク，カム又はカムシャフトの回転角度の差が、予め設定した所定角度に達すると、加熱コイルの移動速度とワーク，カム又はカムシャフトの回転速度のうちの少なくともいずれか一方を前記差が小さくなるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかに記載の高周波焼入装置の監視装置である。

請求項７の発明では、加熱コイルの回転速度とワーク，カム又はカムシャフトの回転速度のうちの少なくともいずれか一方を制御する制御手段を設けた。これにより、加熱コイルの回転角度とワーク，カム又はカムシャフトの回転角度の差が予め設定した所定角度に達した際に、前記差が小さくなるようにすることができる。

よって、加熱コイルの回転角度とワーク，カム又はカムシャフトの回転角度の差が、焼入品質に深刻な悪影響を及ぼすほど大きくなる前に、加熱コイルの回転速度とワーク，カム又はカムシャフトの回転速度のうちの少なくともいずれか一方を制御することにより、ワーク，カム又はカムシャフトの所定の焼入品質を保つことができる。

ここで、加熱コイルの回転は所定の円軌道上を移動する公転であるが、ワーク，カム又はカムシャフトの回転は自転である。すなわち、加熱コイルの回転速度とは公転速度を意味し、ワーク，カム又はカムシャフトの回転速度とは自転速度を意味している。加熱コイルが公転する際には、所定の円軌道上を移動するので、請求項１〜請求項６では「加熱コイルの回転位置」と表現したが、請求項７では、公転速度と自転速度とを比較するので、「加熱コイルの回転速度」と表現した。

本発明では、加熱コイルが円軌道に沿って回転する際の回転位置とカム又はカムシャフトの回転角度とを監視する監視手段を設けることにより、加熱コイルの回転位置とカム又はカムシャフトの回転角度を把握することができる。よって、加熱コイルの回転位置と、カム又はカムシャフトの回転角度の相対的な変化をもって、焼入する際の加熱環境の変化を監視し、焼入が不均一になることを回避することができる。

図１は、本発明の監視装置を実装することができる高周波焼入装置を複数個並置した状態の斜視図であり、図２（ａ）〜図２（ｄ）は、各々図１の一つの高周波焼入装置の斜視図である。高周波焼入装置１は、従来採用されている周知の構成を有しており、図１及び図２（ａ）〜図２（ｄ）では、高周波焼入装置１のトランス６から加熱コイル５までを描写している。

加熱コイル５は、導体４の一部が湾曲及び屈曲して環状（輪形状）に形成されている。また、導体４の他の部分はトランス６内に収容されている。トランス６内には、図示しない高周波電源から延びる別の導体も収容されており、この別の導体によって導体４には電磁誘導によって高周波の誘導電流が生じるようになっている。さらに高周波の誘導電流によって導体４自体が過熱損耗することを防止するために、導体４の内部には冷却液を通すための通路が形成されている。

この加熱コイル５の輪の内部には、ワークであるカムシャフト３が貫通する。そして、カムシャフト３の各々のカム１１〜１４の半径方向外方に、ちょうど加熱コイル５がくるように各加熱コイル５とカムシャフト３との位置調整が行われる。カムシャフト３の回転中心Ｃ１と加熱コイル５の中心Ｃ２とは一致していない。すなわち、加熱コイル５の中心Ｃ２は、カムシャフト３の回転中心Ｃ１に対して距離Ｌだけ偏芯している。

図２（ａ）に示すように、トランス６には駆動装置７が設けられている。駆動装置７は、回転軸８，カム９，及び座１０を有している。回転軸８は、カム９と一体固着されている。カム９は、図示しない軸受を介して座１０と接続されている。

一方、回転軸８は、図示しない回転駆動装置によって回転駆動されるようになっている。よって、回転軸８が回転すると、カム９が座１０をリフトアップ又はリフトダウンさせる。その結果、トランス６と加熱コイル５とが一体に回転移動（公転）し、加熱コイル５の中心Ｃ２は円（円軌道）Ａを描く。すなわち、加熱コイル５は、円Ａ（所定の円軌道）上を回転移動（公転移動）する。円Ａの中心は、カムシャフト３の回転中心Ｃ１と一致している。

トランス６には、このように構成された駆動装置７が、上下に二つ設けられている。二つの駆動装置７の各々のカム９の位相は同じである。すなわち、上方の駆動装置７のカム９が座１０をリフトさせる際には、下方の駆動装置７のカム９も同様に座１０をリフトさせる。

図１では、上述した加熱コイル５の中心Ｃ２と円Ａとを描写する都合上、カムシャフト３を輪切りにして表示している。図１に示すように、カムシャフト３の各カム１１〜１４は、互いに位相が９０度間隔でずれている。

図２（ｂ）において実線で示すトランス６（加熱コイル５）は、図２（ａ）の位置から、駆動装置７の回転軸８を矢印Ｂ１で示す方向に９０度回転させた後の位置に配置されている。また、図２（ｃ）において実線で示すトランス６（加熱コイル５）は、図２（ａ）の位置から、駆動装置７の回転軸８を矢印Ｂ２で示す方向に１８０度回転させた後の位置に配置されている。さらに、図１（ｄ）において実線で示すトランス６（加熱コイル５）は、図２（ａ）の位置から、駆動装置７の回転軸８を矢印Ｂ３で示す方向に２７０度回転させた後の位置に配置されている。
その結果、加熱コイル５の中心Ｃ２は、円Ａ上を移動する。すなわち、加熱コイル５は円Ａを描きながら移動（公転移動）する。

また、カムシャフト３は、加熱コイル５の上記公転移動に連動して回転駆動され、加熱コイル５が１周する間にカムシャフト３が１回転（自転）するように設定されている。

ところで、カム１１〜１４の周面を焼入する際に、トップ部Ｔとベース部Ｅの焼入深さに差が生じないように、トップ部Ｔとベース部Ｅとを均一に加熱するのが好ましい。

そこで、上述のように加熱コイル５の公転の周期とカムシャフト３の自転速度とを設定すると、トップ部Ｔと、ベース部Ｅとを均一に加熱することができるようになる。

逆に、加熱コイル５の公転の周期に対するカムシャフト３の自転速度（一回転するのに要する時間）が変化すると、トップ部Ｔと、ベース部Ｅとを均一に加熱することができなくなり、カム１１〜１４のトップ部Ｔとベース部Ｅの焼入深さに差が生じてしまう。また、加熱コイル５の公転の周期とカムシャフト３の自転速度（一回転するのに要する時間）とが完全に一致していなくても、焼入深さに深刻な差が生じない許容範囲が存在する。この許容範囲は、予め実験によって求められており、詳しくは後述する。

以下、本発明の監視装置２の構成を詳述する。
加熱コイル５の中心Ｃ２とカムシャフト３の回転中心Ｃ１の位置関係を、図１に拡大して描写した。駆動装置７の回転軸８（カム９）が回転（自転）すると、座１０を介してトランス６及び加熱コイル５がリフトアップ又はリフトダウンされ、その結果、加熱コイル５の中心Ｃ２が円（円軌道）Ａを描きながら公転する。円Ａの中心はカムシャフト３の回転中心Ｃ１と一致しており、回転中心Ｃ１は固定されている。

以上のように構成された高周波焼入装置１に図３に示す監視装置２を設ける。図３は高周波焼入装置１と本発明の監視装置２の接続関係を示す系統図である。また、図６（ａ），図６（ｂ）は、カムシャフトの回転（自転）角度と加熱コイルの回転（公転）角度とを対比させたグラフである。図６（ａ）及び図６（ｂ）のグラフにおいて、縦軸はワーク及び加熱コイルの位置であり、横軸はゼロ度から３６０度までの角度である。

図３に示すように監視装置２は、制御装置１５，第一検出器１８，及び第二検出器１９を備えている。制御装置１５は、ＣＰＵ１６，メモリ１７，ＲＯＭ１７ａを備えている。ＲＯＭ１７ａには、予め求められたワーク（カムシャフト３）の回転角度ｒ１に対する加熱コイル５の回転角度ｒ２の許容範囲が記憶されている。ここで許容範囲とは、カムのトップ部Ｔとベース部Ｅの焼入深さに深刻な差異が生じない範囲を予め実験によって求めたものである。

図６（ａ）に示すように、ワークの回転角度と加熱コイル５の回転角度は本来なら一致しているべきであり、これが何らかの理由によってずれると、例えば図６（ｂ）に示すように、両者のグラフに角度差Ｓが生じる。制御装置１５は、角度差Ｓが所定値Ｐを超えているか否かを判定する。

ここで「所定値Ｐ」について説明する。
カム又は加熱コイルのいずれかの回転速度が変化し、設定よりも回転角度が小さくなる場合と、設定よりも回転角度が大きくなる場合とがあり得る。回転速度が遅くなると、設定よりも回転角度が小さくなるが、上述した「所定値Ｐを超える」とは、設定値から回転角度がＰ／２（所定値Ｐの半分）を超えて外れるということである。すなわち、設定値を挟んで所定値Ｐが設定されており、角度が進む方向と遅れる方向のいずれにも許容範囲は存在する。

加熱コイル５の回転角度ｒ２は、第一検出器１８によって駆動装置７による回転軸８の回転角度として検出され、その検出値がメモリ１７に記憶される。また、カムシャフト３の回転角度ｒ１は、第二検出器１９によってワーク回転駆動装置２０による回転角度として検出され、その検出値がメモリ１７に記憶される。

制御装置１５内では、ＣＰＵ１６が第一検出器１８によって検出された検出値と第二検出器１９によって検出された検出値とを比較し、両者の差がＲＯＭ１７ａに記憶されている所定値Ｐを超えているか否かを判定する。

仮に、両者の差が所定値Ｐを超えている場合には、前述の加熱コイル５の公転の周期とカムシャフト３の自転速度（一回転するのに要する時間）の差が焼入に悪影響を及ぼす程に開いており、ＣＰＵ１６は、直ちに高周波焼入装置１に停止信号を送り、ワーク（カムシャフト３）の焼入作業を中止する。逆に両者の差が所定値Ｐの範囲内の場合には、加熱コイル５の公転の周期とカムシャフト３の自転速度の差が焼入に悪影響を及ぼすほどに開いておらず、カム１１〜１４の焼入作業は良好に行われており、焼入作業は続行可能である。

カムの焼入状況を監視する手順を、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の監視装置を実施する際の流れ図である。
図５に示す流れ図では、焼入を開始してから焼入の監視を完了するまでの各段階をステップ０からステップ９に分けている。まずステップ０に至る前に、焼入するカムシャフト３のカム１１〜１４に対応した駆動装置７を高周波焼入装置１に装着する。駆動装置７が高周波焼入装置１に対して取り外し可能であると、焼入するカムシャフト３のカムの大きさ，形状に応じた偏心量のカム９（駆動装置７）を採用することができるようになる。すなわち、同じ高周波焼入装置１で複数種類のワークを焼き入れすることができるようになる。

次に、高周波焼入装置１にワーク（カムシャフト３）を設置する。すなわち、高周波焼入装置１（加熱コイル５）とワークとを相対的に位置調整して設置し、さらに、加熱コイル５の公転の周期とカムシャフト３の自転速度（一回転するのに要する時間）とを、上述の許容範囲内（所定値Ｐの範囲内）で一致させる。

そして、ステップ０において焼入を開始すると共に監視装置２による監視をステップ１（ステップ０と実質的に同時であってもよい）で開始する。
具体的には、ステップ２において図３に示す第一検出器１８が加熱コイル５を駆動する駆動装置７の回転角度ｒ２を検出し、また、第二検出器１９がカムシャフト３の回転駆動装置２０の回転角度ｒ１を検出する。

そして監視装置２の制御装置１５が、ｒ１とｒ２の差を演算し、さらにステップ３において演算値「ｒ１−ｒ２」の絶対値が、ＲＯＭ１７ａに記憶されている所定値Ｐを超えているか否かを判定する。
仮に、演算値「ｒ１−ｒ２」の絶対値が、ＲＯＭ１７ａに記憶されている所定値Ｐを超えている場合には、加熱コイル５の公転の周期と、カムシャフト３の自転速度（一回転するのに要する時間）の差が、焼入が不均一になる程に開いており、この場合には制御装置１５（ＣＰＵ１６）はステップ８で焼入停止準備に入り、焼入を停止するべく指令信号を高周波焼入装置１へ送信し、所定時間が経過した後のステップ９において焼入を停止する。図示していないが、ステップ８では異常警報を発し、作業者に焼入が正常に行われていないことを報知するのが好ましい。また、ステップ８からステップ９に至るまでの所定時間が経過する間に、ワーク（カムシャフト３）の温度を低下させる。

逆に、ステップ３で演算値「ｒ１−ｒ２」の絶対値が、ＲＯＭ１７ａに記憶されている所定値Ｐより小さいと制御装置１５が判定した場合には、加熱コイル５の公転の周期と、カムシャフト３の自転速度（一回転するのに要する時間）の差が小さい又はゼロであり、カムの焼入は良好に行われており、ステップ４へ進み焼入作業を続行する。

次に、制御装置１５は、ステップ５において、当該カムシャフト３の焼入を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。未だ所定時間（焼入に必要な時間）が経過していなければ、ステップ２へ戻り、上述の動作を繰り返す。
ステップ５で所定時間（焼入に必要な時間）が経過すると、焼入作業を終了し、カムの焼入は完了し（ステップ６）、ステップ７で監視装置２による監視も終了する。ここでは、焼入時における加熱後の急冷工程の説明は割愛した。その後、カムシャフト３を高周波焼入装置１から取り外し、別のカムシャフトを高周波焼入装置１に設置する。

図５に示す流れ図の代わりに、図８に示す流れ図に沿って監視装置を実施することもできる。図８は、本発明の監視装置を実施する際の図５とは別の流れ図である。図８の流れ図は、ステップ３以降にステップ１０とステップ１１とが設けられている点で図５の流れ図と相違しているが、それ以外は図５の流れ図と同じである。よって、ここでは重複する説明は省略し、相違するステップのみを説明する。

図８のステップ３において、ワーク回転角度ｒ１と加熱コイル回転角度ｒ２との差が所定の範囲を逸脱している場合には、ステップ１０へ進む。ステップ１０では、制御装置１５(図３)が、ワークの回転速度と加熱コイルの回転速度のうちの少なくともいずれか一方を制御し、ワーク回転角度ｒ１と加熱コイル回転角度ｒ２の差を小さくする制御を実施する。

そしてステップ１１において、制御装置１５は、両者の回転角度差が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する。両者の差が所定の範囲内であればステップ４へ進み、その後の流れは図５に示す流れと同じである。また、両者の差が所定の範囲内でなければ、ステップ８からステップ９を経て制御装置１５は焼入作業を停止するべく高周波焼入装置１を制御する。

図８のステップ１１で、両者の回転角度差が広がることを阻止すれば、高周波焼入装置１の運転を停止する事態を回避することができる。
しかし、制御装置１５の制御が効かず、ステップ１１で両者の差が縮まらない場合には、高周波焼入装置１の運転を停止し、適切なメンテナンスを実施するのが好ましい。

以上、説明した監視装置２では、加熱コイル５を回転駆動する駆動装置７の駆動源は、１台のサーボモータを備えたものであったが、２台のサーボモータを備えた駆動装置で加熱コイル５を回転駆動することもできる。その際における監視方法も、基本的には上述した方法で可能である。

加熱コイル５を２台のサーボモータで平面方向（Ｘ−Ｙ軸方向）と鉛直方向（Ｚ軸方向）に各々移動させる場合には、図７（ａ）に示すようにグラフは３つになる。図７（ａ），図７（ｂ）は、カムシャフトの回転角度ｒ１と、加熱コイルの水平方向の移動変位量ｒ３と、上下方向の移動変位量ｒ４とを示すグラフである。

水平方向と鉛直方向（上下方向）の変位量には９０度の位相差が生じる。水平方向と鉛直方向の変位量は、各々のサーボモータの回転角度によって検出する。３つのグラフを図７（ａ）に示すように初期設定した場合、仮に何らかの理由によっていずれかのグラフが初期値から外れると、３つのグラフの相関関係は例えば図７（ｂ）に示すようになる。図７（ｂ）に示す例では、カムの回転速度が落ち、回転角度ｒ１が設定値よりも所定値Ｐの半分を超えて逸脱する角度差Ｓが生じている。

いずれかのグラフが設定値から所定値Ｐの半分以上逸脱したことを検出することにより、加熱コイル５の公転の周期とカムシャフト３の自転速度（一回転するのに要する時間）の差が、焼入が不均一になる程度まで開いたことを検出することができるようになる。よって、焼入を停止して高周波焼入装置１のメンテナンスを行うことにより、焼入が不均一になることを最小限（焼入が不均一になったその１つのカムシャフトのみ）に押さえることができる。

すなわち、焼入が不均一になることに気付かなければ、不均一に焼入されたカムシャフトを量産してしまう恐れがあるが、本発明を実施することによって、焼入の良否を判定することができるようになり、検出値が設定値から所定値Ｐ（所定値Ｐの半分）を超えて外れている場合には、それ以降に焼入を行うカムシャフトは、メンテナンス後の良好な状態の高周波焼入装置１によって焼入を行うことができる。不均一に焼入されたカムシャフトが量産されてしまうと莫大な損害が生じるが、本発明の監視装置２を実施することにより、損害をただ一つのカムシャフトに限定することができ、しかも、当該カムシャフトの焼入が不均一になったことを直ちに検出することができるので、高周波焼入装置１のメンテナンスを早期に実施することが可能になる。

図３に示す監視装置２の代わりに、図４に示すＰＬＣ２１とサーボ機構２２，２３とで構成される監視装置２ａを採用することもできる。ＰＬＣ２１は、ＣＰＵ１６と位置決めユニット２４，２５とを備えている。位置決めユニット２４は、加熱コイル６（トランス）を駆動するサーボ機構２２と接続されており、位置決めユニット２５は、ワーク３を回転駆動するサーボ機構２３と接続されている。

サーボ機構２２，２３の構成は図示していないが、サーボ機構２２，２３は、検出部と、増幅部と、サーボモータとを備えた周知のものである。検出部は、現在のサーボモータの回転位置を検出して位置決めユニット２４，２５によって決定されたサーボモータの基準回転位置と比較し、増幅部は、検出位置と基準回転位置の差を増幅し、サーボモータは、増幅信号を駆動力に変換し回転位置を修正する機能を有している。そして図４に示すように、サーボ機構２２は加熱コイル５（トランス６に装着された駆動装置７の回転軸８）を回転駆動し、サーボ機構２３はカムシャフト３を回転駆動する。

サーボ機構２２，２３によって、位置修正ができない程度まで加熱コイル５とカムシャフト３の回転位置がずれた場合には、ＣＰＵ１６は図示しない警報装置によって異常警報を発すると共に、冷却液を噴射したり、所定時間が経過するのを待つことにより、カムシャフト３の温度を低下させてから高周波焼入装置１による焼入作業を停止させる。図４に示す監視装置２ａは、周知のＰＬＣ２１とサーボ機構２２，２３とを採用することによって容易に構成することができる。

本発明の監視装置は、上述のようなカムシャフト以外のワークに対しても実施することができる。図９は、本発明の監視装置を実装することができる複数の高周波焼入装置をクランクシャフトに設置した状態の斜視略図である。

クランクシャフト３０は、６つのピン部Ｐ１〜Ｐ６を備えている。各ピン部の周囲には高周波焼入装置３１の加熱コイルＱ１〜Ｑ６が各々配置されている。前述のカムシャフト３の場合と同様に、これらの加熱コイルＱ１〜Ｑ６は、各ピン部Ｐ１〜Ｐ６の回転移動位置に応じて公転移動する。このようなクランクシャフト３０（各ピン部Ｐ１〜Ｐ６）の自転動作と、複数の高周波焼入装置３１（加熱コイルＱ１〜Ｑ６）の公転動作とが、前述の監視装置によって監視されている。監視装置が、両者の動作に所定以上の差を認めたときには、その差が小さくなるようにクランクシャフト３０の自転速度、及び／又は、高周波焼入装置３１の公転速度を調整する。

本発明の監視装置を実装することができる複数の高周波焼入装置の斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、各々図１の一つの高周波焼入装置の斜視図である。 高周波焼入装置と、本発明の監視装置の接続関係を示す系統図である。 高周波焼入装置と、図３とは別の本発明の監視装置の接続関係を示す系統図である。 本発明の監視装置を実施する際の流れ図である。 （ａ），（ｂ）は、駆動装置の駆動源を１台のサーボモータで構成した場合のワークの回転角度と加熱コイルの回転（公転）角度の関係を示すグラフである。 （ａ），（ｂ）は、駆動装置の駆動源を２台のサーボモータで構成した場合のワークの回転角度と加熱コイルの回転（公転）角度の関係を示すグラフである。 本発明の監視装置を実施する際の図５とは別の流れ図である。 本発明の監視装置を実装することができる複数の高周波焼入装置をクランクシャフトに設置した状態の斜視略図である。

符号の説明

１ 高周波焼入装置
２、２ａ 監視装置
３ カムシャフト（ワーク）
５ 加熱コイル
６ トランス
７ 駆動装置
８ 回転軸
９ カム
１１〜１４ カムシャフトのカム
１５ 制御装置
１８ 第一検出器
１９ 第二検出器
２０ ワーク回転駆動装置
Ａ 円軌道（所定の円軌道）

Claims (7)

1. 焼入時にはワークの周囲に環状の加熱コイルが配置され、前記加熱コイルの中心はワークの回転中心とは一致しておらず、さらに加熱コイルを所定の円軌道に沿って回転移動させると共にワークを回転させる高周波焼入装置において、加熱コイルが前記円軌道に沿って回転移動する際の回転位置と、ワークの回転角度とを監視する監視手段を設けたことを特徴とする高周波焼入装置の監視装置。
2. カムを焼入する高周波焼入装置であって、焼入時にはカムの周囲に環状の加熱コイルが配置され、前記加熱コイルの中心はカムの回転中心とは一致しておらず、さらに加熱コイルを所定の円軌道に沿って回転移動させると共にカムを回転させる高周波焼入装置において、加熱コイルが前記円軌道に沿って回転移動する際の回転位置と、カムの回転角度とを監視する監視手段を設けたことを特徴とする高周波焼入装置の監視装置。
3. カムシャフトの複数のカムを同時に焼入する高周波焼入装置であって、焼入時には各カムに環状の加熱コイルが配置され、加熱コイルの中心はカムシャフトの回転中心とは一致しておらず、さらに加熱コイルを所定の円軌道に沿って回転移動させると共にカムシャフトを回転させる高周波焼入装置において、加熱コイルが前記円軌道に沿って回転移動する際の回転位置と、カムシャフトの回転角度とを監視する監視手段を設けたことを特徴とする高周波焼入装置の監視装置。
4. 加熱コイルの回転位置は、予め設定されたワーク，カム又はカムシャフトの回転角度範囲に対応していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の高周波焼入装置の監視装置。
5. 加熱コイルの回転位置が、前記予め設定されたワーク，カム又はカムシャフトの回転角度範囲から外れると焼入を中断することを特徴とする請求項４に記載の高周波焼入装置の監視装置。
6. 前記監視手段は、加熱コイルの回転位置を検出する第一検出手段と、ワーク，カム又はカムシャフトの回転角度を検出する第二検出手段とを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の高周波焼入装置の監視装置。
7. 加熱コイルの回転角度とワーク，カム又はカムシャフトの回転角度の差が、予め設定した所定角度に達すると、加熱コイルの移動速度とワーク，カム又はカムシャフトの回転速度のうちの少なくともいずれか一方を前記差が小さくなるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかに記載の高周波焼入装置の監視装置。

Images