JP3350452B2 - クランクシャフトの高周波焼入方法及び高周波焼入装置 - Google Patents
クランクシャフトの高周波焼入方法及び高周波焼入装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒エンジンに
使用されるクランクシャフトの高周波焼入方法及び高周
波焼入装置に関する。
使用されるクランクシャフトの高周波焼入方法及び高周
波焼入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多気筒エンジンに使用されるクランクシ
ャフトの各ピン部には、高周波誘導加熱を用いた表面焼
入が施される。この高周波焼入の一般的な方法を、図３
に基づき４気筒エンジン用クランクシャフトの場合につ
いて説明する。
ャフトの各ピン部には、高周波誘導加熱を用いた表面焼
入が施される。この高周波焼入の一般的な方法を、図３
に基づき４気筒エンジン用クランクシャフトの場合につ
いて説明する。
【０００３】クランクシャフト１０は、その中心軸方向
に間隔をあけて設けられた４つのピン部１１，１２，１
３，１４を有している。４つのピン部１１，１２，１
３，１４は中心軸に対して偏心した位置にあり、両端の
２つのピン部１１，１４の位相は中央の２つのピン部１
２，１３の位相に対して１８０°ずれている。
に間隔をあけて設けられた４つのピン部１１，１２，１
３，１４を有している。４つのピン部１１，１２，１
３，１４は中心軸に対して偏心した位置にあり、両端の
２つのピン部１１，１４の位相は中央の２つのピン部１
２，１３の位相に対して１８０°ずれている。
【０００４】高周波焼入装置は、クランクシャフト１０
を水平に支持して回転させる手段と、クランクシャフト
１０の４つのピン部１１，１２，１３，１４をそれぞれ
加熱する４つの加熱コイル２１，２２，２３，２４とを
備えている。各加熱コイルは、下方に開放する半開放鞍
型コイルであって、各ピン部の外面に上方から対向して
おり、クランクシャフト１０の回転に伴う各ピン部の旋
回動作にそれぞれ追従するように構成されている。そし
て、４つの加熱コイル２１，２２，２３，２４はカレン
トトランス４１，４２，４３，４４の二次側にそれぞれ
接続され、カレントトランス４１，４２，４３，４４の
一次側は、スイッチ３１，３２，３３，３４を介して高
周波電源５０に並列に接続されている。
を水平に支持して回転させる手段と、クランクシャフト
１０の４つのピン部１１，１２，１３，１４をそれぞれ
加熱する４つの加熱コイル２１，２２，２３，２４とを
備えている。各加熱コイルは、下方に開放する半開放鞍
型コイルであって、各ピン部の外面に上方から対向して
おり、クランクシャフト１０の回転に伴う各ピン部の旋
回動作にそれぞれ追従するように構成されている。そし
て、４つの加熱コイル２１，２２，２３，２４はカレン
トトランス４１，４２，４３，４４の二次側にそれぞれ
接続され、カレントトランス４１，４２，４３，４４の
一次側は、スイッチ３１，３２，３３，３４を介して高
周波電源５０に並列に接続されている。
【０００５】ところで、このような高周波焼入装置を用
いたピン部１１，１２，１３，１４の表面焼入では、各
ピン部のヒートマスがその旋回角度位相により変化す
る。即ち、ピン部はクランクシャフト１０の回転に伴っ
てその中心軸回りを自転しながら公転するが、加熱コイ
ルは常にピン部外面に上方から対向し、自転を伴わずに
公転するため、ピン部外面のほぼ上半部を加熱する。こ
のため、ピン部が下死点近傍に位置するときは、加熱部
が両側のジャーナル部に挟まれ、加熱部から両側のジャ
ーナル部への熱逸散が顕著な状態になるが、ピン部が上
死点近傍に位置するときは、加熱部が単独で上方に突出
するため、この熱逸散が抑制される状態になる。従っ
て、ピン部の旋回角度位相によるヒートマス変化は避け
られないものとなる。
いたピン部１１，１２，１３，１４の表面焼入では、各
ピン部のヒートマスがその旋回角度位相により変化す
る。即ち、ピン部はクランクシャフト１０の回転に伴っ
てその中心軸回りを自転しながら公転するが、加熱コイ
ルは常にピン部外面に上方から対向し、自転を伴わずに
公転するため、ピン部外面のほぼ上半部を加熱する。こ
のため、ピン部が下死点近傍に位置するときは、加熱部
が両側のジャーナル部に挟まれ、加熱部から両側のジャ
ーナル部への熱逸散が顕著な状態になるが、ピン部が上
死点近傍に位置するときは、加熱部が単独で上方に突出
するため、この熱逸散が抑制される状態になる。従っ
て、ピン部の旋回角度位相によるヒートマス変化は避け
られないものとなる。
【０００６】このピン部のヒートマス変化のため、焼入
では加熱コイルの出力をピン部の旋回角度位相に応じて
調整し、焼入範囲及び焼入深さをピン部の全周にわたっ
て均一化する必要がある。また、その出力調整の方法と
しては、高周波電源５０の出力調整によるものが一般的
である。
では加熱コイルの出力をピン部の旋回角度位相に応じて
調整し、焼入範囲及び焼入深さをピン部の全周にわたっ
て均一化する必要がある。また、その出力調整の方法と
しては、高周波電源５０の出力調整によるものが一般的
である。
【０００７】ところが、両端の２つのピン部１１，１４
と中央の２つのピン部１２，１３とでは位相が１８０°
ずれているため、高周波電源５０の出力を調整すること
はできない。なぜなら、高周波電源５０の出力を調整す
ると、４つの加熱コイル２１，２２，２３，２４は同期
して同等に出力調整されるからである。このため、４つ
のピン部を位相によって２グループに分け、高周波電源
５０の出力を調整しながら一方のグループを焼入した
後、同様に他方のグループを焼入する手順が踏まれる。
この２回焼入のために、スイッチ３１，３２，３３，３
４が切り替え操作される。
と中央の２つのピン部１２，１３とでは位相が１８０°
ずれているため、高周波電源５０の出力を調整すること
はできない。なぜなら、高周波電源５０の出力を調整す
ると、４つの加熱コイル２１，２２，２３，２４は同期
して同等に出力調整されるからである。このため、４つ
のピン部を位相によって２グループに分け、高周波電源
５０の出力を調整しながら一方のグループを焼入した
後、同様に他方のグループを焼入する手順が踏まれる。
この２回焼入のために、スイッチ３１，３２，３３，３
４が切り替え操作される。
【０００８】しかしながら、このような２回焼入では、
能率の低下が大きな問題になる。この問題を解決するた
めに、全てのピン部を同時に焼入する技術が特公昭６１
−８８７号公報により提示されている。この技術は本出
願人が先に開発したもので、カレントトランス４１，４
２，４３，４４の各一次側又は各二次側に誘導方式の疑
似負荷をそれぞれ設けたものである。
能率の低下が大きな問題になる。この問題を解決するた
めに、全てのピン部を同時に焼入する技術が特公昭６１
−８８７号公報により提示されている。この技術は本出
願人が先に開発したもので、カレントトランス４１，４
２，４３，４４の各一次側又は各二次側に誘導方式の疑
似負荷をそれぞれ設けたものである。
【０００９】全ピン同時焼入では、高周波電源５０の出
力は一定に固定され、代わりに誘導方式の疑似負荷が各
カレントトランスに設けられる。各疑似負荷はテーパ形
状の導体からなり、トランスリードの一部に設けたイン
ダクタ（コイル）がこの導体に非接触で外嵌し、このイ
ンダクタがクランクシャフト１０の回転角度位相に対応
して導体の軸方向に往復移動することにより、インダク
タの内側に位置する疑似負荷の有効体積が変化し、二次
側の出力が調整される。
力は一定に固定され、代わりに誘導方式の疑似負荷が各
カレントトランスに設けられる。各疑似負荷はテーパ形
状の導体からなり、トランスリードの一部に設けたイン
ダクタ（コイル）がこの導体に非接触で外嵌し、このイ
ンダクタがクランクシャフト１０の回転角度位相に対応
して導体の軸方向に往復移動することにより、インダク
タの内側に位置する疑似負荷の有効体積が変化し、二次
側の出力が調整される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような誘導疑似負
荷を用いた全ピン同時焼入技術によると、高周波電源５
０の出力を一定にしたまで、加熱コイル２１，２２，２
３，２４の各出力がピン部１１，１２，１３，１４の旋
回角度位相に対応して調節されるので、理論上はピン部
１１，１２，１３，１４の各外面が全周にわたって均一
に加熱され、焼入される。しかし、実際は出力の調整範
囲が狭く、全ピン同時の全周均一焼入は困難であった。
荷を用いた全ピン同時焼入技術によると、高周波電源５
０の出力を一定にしたまで、加熱コイル２１，２２，２
３，２４の各出力がピン部１１，１２，１３，１４の旋
回角度位相に対応して調節されるので、理論上はピン部
１１，１２，１３，１４の各外面が全周にわたって均一
に加熱され、焼入される。しかし、実際は出力の調整範
囲が狭く、全ピン同時の全周均一焼入は困難であった。
【００１１】加熱コイル２１，２２，２３，２４の各出
力を比較的広範囲に調整できる技術としては、カレント
トランス４１，４２，４３，４４の各二次側に出力バラ
ンサを設けるものが、実開昭６３−６８７７号公報によ
り提示されている。この技術も本出願人が先に開発した
ものであり、基本的には前述した技術と同様に、誘導方
式の疑似負荷を用いるものである。
力を比較的広範囲に調整できる技術としては、カレント
トランス４１，４２，４３，４４の各二次側に出力バラ
ンサを設けるものが、実開昭６３−６８７７号公報によ
り提示されている。この技術も本出願人が先に開発した
ものであり、基本的には前述した技術と同様に、誘導方
式の疑似負荷を用いるものである。
【００１２】即ち、各出力バランサは、トランスリード
の途中に設けられたインダクタ（コイル）と、これに進
退可能に挿入される棒状の導体部とにより構成されてい
る。疑似負荷である導体部は、ここではフェライト、空
間、銅を軸方向に重ねあわせた構造になっており、イン
ダクタの内側にこれらを選択的に位置させることによ
り、出力の調整を行う。
の途中に設けられたインダクタ（コイル）と、これに進
退可能に挿入される棒状の導体部とにより構成されてい
る。疑似負荷である導体部は、ここではフェライト、空
間、銅を軸方向に重ねあわせた構造になっており、イン
ダクタの内側にこれらを選択的に位置させることによ
り、出力の調整を行う。
【００１３】この技術では、疑似負荷の材質が変更され
るので、有効体積が変更されるものよりも、出力の調整
範囲は広くなる。しかし、この技術を適用しても、全ピ
ン同時の全周均一焼入は依然として困難であった。
るので、有効体積が変更されるものよりも、出力の調整
範囲は広くなる。しかし、この技術を適用しても、全ピ
ン同時の全周均一焼入は依然として困難であった。
【００１４】即ち、出力バランサを用いても出力の調整
比はせいぜい２０％である。一方、全ピン同時の全周均
一焼入を行うためには、少なくても３０％以上の調整比
が必要である。この調整比は、現状では高周波電源の出
力調整でしか得られない。
比はせいぜい２０％である。一方、全ピン同時の全周均
一焼入を行うためには、少なくても３０％以上の調整比
が必要である。この調整比は、現状では高周波電源の出
力調整でしか得られない。
【００１５】本発明はかかる事情に鑑みて創案されたも
のであり、クランクシャフトの全ピン部を同時に且つ均
一に焼入できる高周波焼入方法及び高周波焼入装置を提
供することを目的とする。
のであり、クランクシャフトの全ピン部を同時に且つ均
一に焼入できる高周波焼入方法及び高周波焼入装置を提
供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る高周波焼入方法は、位相が１８０°異
なる２種類のピン部を有するクランクシャフトを支持
し、支持されたクランクシャフトの中心軸を挟んで対向
する２位置のうちの一方から、２種類のピン部のうちの
一方のピン部外面に加熱コイルを対向させると共に、２
位置のうちの他方から、２種類のピン部のうちの他方の
ピン部外面に加熱コイルを対向させ、支持されたクラン
クシャフトを回転させる一方、全ての加熱コイルの出力
を互いに同等に保ちつつ前記クランクシャフトの回転角
度に応じて変化させるようにしたことを特徴とする。
に、本発明に係る高周波焼入方法は、位相が１８０°異
なる２種類のピン部を有するクランクシャフトを支持
し、支持されたクランクシャフトの中心軸を挟んで対向
する２位置のうちの一方から、２種類のピン部のうちの
一方のピン部外面に加熱コイルを対向させると共に、２
位置のうちの他方から、２種類のピン部のうちの他方の
ピン部外面に加熱コイルを対向させ、支持されたクラン
クシャフトを回転させる一方、全ての加熱コイルの出力
を互いに同等に保ちつつ前記クランクシャフトの回転角
度に応じて変化させるようにしたことを特徴とする。
【００１７】また、本発明に係る高周波焼入装置は、位
相が１８０°異なる２種類のピン部を有するクランクシ
ャフトの各ピン部外面を高周波誘導加熱して焼入する高
周波焼入装置であって、出力調節が可能な高周波電源
と、前記クランクシャフトを支持して回転させる手段
と、支持されたクランクシャフトの中心軸を挟んで対向
する２位置に配置され、その一方が、２種類のピン部の
うちの一方のピン部外面に対向し、他方が、２種類のピ
ン部のうちの他方のピン部外面に対向し、いずれもがク
ランクシャフトの回転に伴う各ピン部の旋回動作にそれ
ぞれ追従するように構成された２種類の加熱コイルと、
各加熱コイルに対応して設けられ、一次側が前記高周波
電源に並列に接続され、二次側が各加熱コイルにそれぞ
れ接続された複数のカレントトランスとを具備してい
る。
相が１８０°異なる２種類のピン部を有するクランクシ
ャフトの各ピン部外面を高周波誘導加熱して焼入する高
周波焼入装置であって、出力調節が可能な高周波電源
と、前記クランクシャフトを支持して回転させる手段
と、支持されたクランクシャフトの中心軸を挟んで対向
する２位置に配置され、その一方が、２種類のピン部の
うちの一方のピン部外面に対向し、他方が、２種類のピ
ン部のうちの他方のピン部外面に対向し、いずれもがク
ランクシャフトの回転に伴う各ピン部の旋回動作にそれ
ぞれ追従するように構成された２種類の加熱コイルと、
各加熱コイルに対応して設けられ、一次側が前記高周波
電源に並列に接続され、二次側が各加熱コイルにそれぞ
れ接続された複数のカレントトランスとを具備してい
る。
【００１８】本発明に係る高周波焼入方法及び高周波焼
入装置では、多気筒エンジンに使用されるクランクシャ
フトのうち、特に位相が１８０°異なる２種類のピン部
を有するクランクシャフトがワークとされる。そして、
２種類のピン部に対しては、クランクシャフトの中心軸
を挟んで対向する２位置から加熱コイルが対向される。
つまり、ピン部を位相によってＡグループとＢグループ
に分けると、Ａグループのピン部を加熱する加熱コイル
Ａと、Ｂグループのピン部を加熱する加熱コイルＢは、
クランクシャフトの中心軸を挟んで反対の側からピン部
の外面に対向するのである。こうすると、加熱コイルに
対するピン部の相対位置が全ピンで同一となる。
入装置では、多気筒エンジンに使用されるクランクシャ
フトのうち、特に位相が１８０°異なる２種類のピン部
を有するクランクシャフトがワークとされる。そして、
２種類のピン部に対しては、クランクシャフトの中心軸
を挟んで対向する２位置から加熱コイルが対向される。
つまり、ピン部を位相によってＡグループとＢグループ
に分けると、Ａグループのピン部を加熱する加熱コイル
Ａと、Ｂグループのピン部を加熱する加熱コイルＢは、
クランクシャフトの中心軸を挟んで反対の側からピン部
の外面に対向するのである。こうすると、加熱コイルに
対するピン部の相対位置が全ピンで同一となる。
【００１９】即ち、Ａグループのピン部が、そのピン部
を加熱する加熱コイルＡに対して上死点にあるとき、Ｂ
グループのピン部は実際には下死点にあるが、そのピン
部を加熱する加熱コイルＢは、クランクシャフトの中心
軸を挟んで加熱コイルＡの反対側にあるため、加熱コイ
ルＢからＢグループのピン部を見た場合、そのピン部は
上死点に位置することになる。このため、両グループの
ピン部では、実際の位相は１８０°異なるものの、加熱
コイルに対するピン部の相対位置は全ピンで同一とな
る。
を加熱する加熱コイルＡに対して上死点にあるとき、Ｂ
グループのピン部は実際には下死点にあるが、そのピン
部を加熱する加熱コイルＢは、クランクシャフトの中心
軸を挟んで加熱コイルＡの反対側にあるため、加熱コイ
ルＢからＢグループのピン部を見た場合、そのピン部は
上死点に位置することになる。このため、両グループの
ピン部では、実際の位相は１８０°異なるものの、加熱
コイルに対するピン部の相対位置は全ピンで同一とな
る。
【００２０】このように、加熱コイルに対するピン部の
相対位置が全ピンで同一となれば、各ピン部の位相差に
よるヒートマス変化の違いはなくなり、その結果、各加
熱コイルの出力をグループに関係なく同じように調整す
ればよく、この調整は高周波電源の出力調整により広範
囲に行うことができるのである。
相対位置が全ピンで同一となれば、各ピン部の位相差に
よるヒートマス変化の違いはなくなり、その結果、各加
熱コイルの出力をグループに関係なく同じように調整す
ればよく、この調整は高周波電源の出力調整により広範
囲に行うことができるのである。
【００２１】従って、本発明に係る高周波焼入方法及び
高周波焼入装置では、位相が１８０°異なる２種類のピ
ン部を、同時に且つ均一に焼入することが可能になる。
高周波焼入装置では、位相が１８０°異なる２種類のピ
ン部を、同時に且つ均一に焼入することが可能になる。
【００２２】なお、位相が異なる２種類のクランクピン
に反対側から加熱コイルを対向させる焼入技術は特開平
９−１１１３５３号公報に記載されているが、ここにお
けるクランクシャフトは多気筒用エンジンに使用される
ものではなく、２種類のクランクピンの位相の違いは僅
かである。従って、加熱コイルを反対側から対向させて
も、本発明のようにクランクピンの位相差によるヒート
マスの違いを吸収することは不可能である。加熱コイル
を反対側から対向させる目的は、加熱コイルの相互衝突
を防止することと判断される。
に反対側から加熱コイルを対向させる焼入技術は特開平
９−１１１３５３号公報に記載されているが、ここにお
けるクランクシャフトは多気筒用エンジンに使用される
ものではなく、２種類のクランクピンの位相の違いは僅
かである。従って、加熱コイルを反対側から対向させて
も、本発明のようにクランクピンの位相差によるヒート
マスの違いを吸収することは不可能である。加熱コイル
を反対側から対向させる目的は、加熱コイルの相互衝突
を防止することと判断される。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る高周
波焼入装置の概略側面図、図２は同高周波焼入装置の概
略正面図である。
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る高周
波焼入装置の概略側面図、図２は同高周波焼入装置の概
略正面図である。
【００２４】本発明の実施形態に係る高周波焼入装置
は、４気筒エンジン用クランクシャフト１０に設けられ
た４つのピン部１１，１２，１３，１４の表面焼入に使
用されるものであって、そのクランクシャフト１０を水
平に支持する一対のセンターピン６０，６０と、一方の
センターピン６０を回転させることによりクランクシャ
フト１０を回転させる回転駆動部７０と、水平に支持さ
れたクランクシャフト１０の４つのピン部１１，１２，
１３，１４をそれぞれ加熱する４つの加熱コイル２１，
２２，２３，２４と、加熱コイル２１，２２，２３，２
４にそれぞれ通電を行う４つのカレントトランス４１，
４２，４３，４４とを備えている。
は、４気筒エンジン用クランクシャフト１０に設けられ
た４つのピン部１１，１２，１３，１４の表面焼入に使
用されるものであって、そのクランクシャフト１０を水
平に支持する一対のセンターピン６０，６０と、一方の
センターピン６０を回転させることによりクランクシャ
フト１０を回転させる回転駆動部７０と、水平に支持さ
れたクランクシャフト１０の４つのピン部１１，１２，
１３，１４をそれぞれ加熱する４つの加熱コイル２１，
２２，２３，２４と、加熱コイル２１，２２，２３，２
４にそれぞれ通電を行う４つのカレントトランス４１，
４２，４３，４４とを備えている。
【００２５】クランクシャフト１０の４つのピン部１
１，１２，１３，１４は中心軸に対して偏心した位置に
あり、両端の２つのピン部１１，１４の位相は中央の２
つのピン部１２，１３の位相に対して１８０°ずれてい
る。
１，１２，１３，１４は中心軸に対して偏心した位置に
あり、両端の２つのピン部１１，１４の位相は中央の２
つのピン部１２，１３の位相に対して１８０°ずれてい
る。
【００２６】４つの加熱コイル２１，２２，２３，２４
及びカレントトランス４１，４２，４３，４４は、ピン
部１１，１２，１３，１４の位相によって２グループに
分けられている。両端のピン部１１，１４に対応する加
熱コイル２１，２４及びカレントトランス４１，４４
は、クランクシャフト１０の中心軸を挟む一方の側に配
置され、中央のピン部１２，１３に対応する加熱コイル
２２，２３及びカレントトランス４２，４３は、クラン
クシャフト１０の中心軸を挟む他方の側に配置されてい
る。
及びカレントトランス４１，４２，４３，４４は、ピン
部１１，１２，１３，１４の位相によって２グループに
分けられている。両端のピン部１１，１４に対応する加
熱コイル２１，２４及びカレントトランス４１，４４
は、クランクシャフト１０の中心軸を挟む一方の側に配
置され、中央のピン部１２，１３に対応する加熱コイル
２２，２３及びカレントトランス４２，４３は、クラン
クシャフト１０の中心軸を挟む他方の側に配置されてい
る。
【００２７】更に具体的には、加熱コイル２１，２２，
２３，２４は、いずれもクランクシャフト１０の側に開
放する半開放鞍型コイルである。
２３，２４は、いずれもクランクシャフト１０の側に開
放する半開放鞍型コイルである。
【００２８】カレントトランス４１，４４は、クランク
シャフト１０の中心軸に直角な水平方向のガイド４５Ａ
と鉛直方向のガイド４６Ａにより、これら２方向へ移動
可能に支持されている。カレントトランス４１，４４の
各出力リード４７Ａには加熱コイル２１，２４がそれぞ
れ接続されている。加熱コイル２１，２４は、上述した
通り、クランクシャフト１０の中心軸を挟む一方の側に
配置され、クランクシャフト１０のピン部１１，１４の
各外面に真横から対向している。
シャフト１０の中心軸に直角な水平方向のガイド４５Ａ
と鉛直方向のガイド４６Ａにより、これら２方向へ移動
可能に支持されている。カレントトランス４１，４４の
各出力リード４７Ａには加熱コイル２１，２４がそれぞ
れ接続されている。加熱コイル２１，２４は、上述した
通り、クランクシャフト１０の中心軸を挟む一方の側に
配置され、クランクシャフト１０のピン部１１，１４の
各外面に真横から対向している。
【００２９】同様に、カレントトランス４２，４３は、
クランクシャフト１０の中心軸に直角な水平方向のガイ
ド４５Ｂと鉛直方向のガイド４６Ｂにより、これら２方
向へ移動可能に支持されている。カレントトランス４
２，４３の各出力リード４７Ｂには加熱コイル２２，２
３がそれぞれ接続されている。加熱コイル２２，２３
は、上述した通り、クランクシャフト１０の中心軸を挟
む他方の側に配置され、クランクシャフト１０のピン部
１２，１３の各外面に真横から対向している。
クランクシャフト１０の中心軸に直角な水平方向のガイ
ド４５Ｂと鉛直方向のガイド４６Ｂにより、これら２方
向へ移動可能に支持されている。カレントトランス４
２，４３の各出力リード４７Ｂには加熱コイル２２，２
３がそれぞれ接続されている。加熱コイル２２，２３
は、上述した通り、クランクシャフト１０の中心軸を挟
む他方の側に配置され、クランクシャフト１０のピン部
１２，１３の各外面に真横から対向している。
【００３０】即ち、両端のピン部１１，１４に対応する
加熱コイル２１，２４と、中央のピン部１２，１３に対
応する加熱コイル２２，２３は、位相が１８０°ずれて
配置されており、前者は所謂９：００の位置にあるのに
対し、後者は所謂３：００の位置に設けられている。そ
して、クランクシャフト１０のピン部１１，１４に加熱
コイル２１，２４をセットしたり、クランクシャフト１
０の回転に伴うピン部１１，１４の旋回動作に加熱コイ
ル２１，２４を追従させるために、カレントトランス４
１，４４は、クランクシャフト１０の中心軸に直角な２
方向へ移動可能に支持されており、同様に、カレントト
ランス４２，４３は、クランクシャフト１０のピン部１
２，１３に加熱コイル２２，２３をセットしたり、クラ
ンクシャフト１０の回転に伴うピン部１２，１３の旋回
動作に加熱コイル２２，２３を追従させるために、クラ
ンクシャフト１０の中心軸に直角な２方向へ移動可能に
支持されている。
加熱コイル２１，２４と、中央のピン部１２，１３に対
応する加熱コイル２２，２３は、位相が１８０°ずれて
配置されており、前者は所謂９：００の位置にあるのに
対し、後者は所謂３：００の位置に設けられている。そ
して、クランクシャフト１０のピン部１１，１４に加熱
コイル２１，２４をセットしたり、クランクシャフト１
０の回転に伴うピン部１１，１４の旋回動作に加熱コイ
ル２１，２４を追従させるために、カレントトランス４
１，４４は、クランクシャフト１０の中心軸に直角な２
方向へ移動可能に支持されており、同様に、カレントト
ランス４２，４３は、クランクシャフト１０のピン部１
２，１３に加熱コイル２２，２３をセットしたり、クラ
ンクシャフト１０の回転に伴うピン部１２，１３の旋回
動作に加熱コイル２２，２３を追従させるために、クラ
ンクシャフト１０の中心軸に直角な２方向へ移動可能に
支持されている。
【００３１】カレントトランス４１，４２，４３，４４
を２方向へ移動させる方法としては、例えばクランクシ
ャフト１０のピン部１１，１２，１３，１４の旋回動作
を、加熱コイル２１，２２，２３，２４を介してカレン
トトランス４１，４２，４３，４４に伝達する機械的な
方法と、クランクシャフト１０の回転角度位相に基づい
てカレントトランス４１，４２，４３，４４を制御駆動
する電気的な方法とがある。
を２方向へ移動させる方法としては、例えばクランクシ
ャフト１０のピン部１１，１２，１３，１４の旋回動作
を、加熱コイル２１，２２，２３，２４を介してカレン
トトランス４１，４２，４３，４４に伝達する機械的な
方法と、クランクシャフト１０の回転角度位相に基づい
てカレントトランス４１，４２，４３，４４を制御駆動
する電気的な方法とがある。
【００３２】カレントトランス４１，４２，４３，４４
の一次側は、高周波電源５０に並列に接続されている。
高周波電源５０は、制御部９０により、クランクシャフ
ト１０の回転角度位相に基づいて出力が調整される。
の一次側は、高周波電源５０に並列に接続されている。
高周波電源５０は、制御部９０により、クランクシャフ
ト１０の回転角度位相に基づいて出力が調整される。
【００３３】具体的には、ピン部１１，１４が９：００
の位置にあるときを起点として、３：００の位置に向か
うに連れて電源電圧が上昇し、３：００の位置で最大電
圧となった後、９：００の位置に向かうに連れて電源電
圧が低下し、９：００の位置で最低電圧となるように、
高周波電源５０の出力が調整される。これにより、ピン
部１２，１３については、３：００の位置にあるときを
起点として、９：００の位置に向かうに連れて電源電圧
が上昇し、９：００の位置で最大電圧となった後、３：
００の位置に向かうに連れて電源電圧が低下し、３：０
０の位置で最低電圧となるように、高周波電源５０の出
力が調整されることになる。
の位置にあるときを起点として、３：００の位置に向か
うに連れて電源電圧が上昇し、３：００の位置で最大電
圧となった後、９：００の位置に向かうに連れて電源電
圧が低下し、９：００の位置で最低電圧となるように、
高周波電源５０の出力が調整される。これにより、ピン
部１２，１３については、３：００の位置にあるときを
起点として、９：００の位置に向かうに連れて電源電圧
が上昇し、９：００の位置で最大電圧となった後、３：
００の位置に向かうに連れて電源電圧が低下し、３：０
０の位置で最低電圧となるように、高周波電源５０の出
力が調整されることになる。
【００３４】次に、本発明の実施形態に係る高周波焼入
装置の機能について説明する。
装置の機能について説明する。
【００３５】加熱コイル２１，２２，２３，２４を両側
に退避させた状態でセンターピン６０，６０間にクラン
クシャフト１０をセットする。加熱コイル２１，２２，
２３，２４を両側から接近させてピン部１１，１２，１
３，１４の各外面にそれぞれ対向させる。この状態で回
転駆動部７０を作動させてクランクシャフト１０を回転
させ、同時に高周波電源５０を作動させ、その出力を制
御部９０により制御する。クランクシャフト１０が１回
転するときの状況は以下の通りである。
に退避させた状態でセンターピン６０，６０間にクラン
クシャフト１０をセットする。加熱コイル２１，２２，
２３，２４を両側から接近させてピン部１１，１２，１
３，１４の各外面にそれぞれ対向させる。この状態で回
転駆動部７０を作動させてクランクシャフト１０を回転
させ、同時に高周波電源５０を作動させ、その出力を制
御部９０により制御する。クランクシャフト１０が１回
転するときの状況は以下の通りである。
【００３６】ピン部１１，１４が９：００の位置にある
とき、ピン部１２，１３は３：００の位置にある。いず
れのピン部も、それぞれの加熱コイルの側から見れば、
加熱コイルの側に最も接近しており、ヒートマスは最小
である。このとき、高周波電源５０の出力は最小であ
る。
とき、ピン部１２，１３は３：００の位置にある。いず
れのピン部も、それぞれの加熱コイルの側から見れば、
加熱コイルの側に最も接近しており、ヒートマスは最小
である。このとき、高周波電源５０の出力は最小であ
る。
【００３７】ピン部１１，１４が３：００の位置に接近
するとき、ピン部１２，１３は９：００の位置に接近す
る。いずれのピン部も、それぞれの加熱コイルの側から
離反し、ヒートマスは増大する。このとき、高周波電源
５０の出力は増大する。
するとき、ピン部１２，１３は９：００の位置に接近す
る。いずれのピン部も、それぞれの加熱コイルの側から
離反し、ヒートマスは増大する。このとき、高周波電源
５０の出力は増大する。
【００３８】ピン部１１，１４が３：００の位置に到達
したとき、ピン部１２，１３は９：００の位置に到達す
る。いずれのピン部も、それぞれの加熱コイルの側から
最も離反し、ヒートマスは最大となる。このとき、高周
波電源５０の出力は最大となる。
したとき、ピン部１２，１３は９：００の位置に到達す
る。いずれのピン部も、それぞれの加熱コイルの側から
最も離反し、ヒートマスは最大となる。このとき、高周
波電源５０の出力は最大となる。
【００３９】ピン部１１，１４が９：００の位置に接近
するとき、ピン部１２，１３は３：００の位置に接近す
る。いずれのピン部も、それぞれの加熱コイルの側に接
近し、ヒートマスは減少する。このとき、高周波電源５
０の出力は減少する。
するとき、ピン部１２，１３は３：００の位置に接近す
る。いずれのピン部も、それぞれの加熱コイルの側に接
近し、ヒートマスは減少する。このとき、高周波電源５
０の出力は減少する。
【００４０】ピン部１１，１４が９：００の位置に戻っ
たとき、ピン部１２，１３は３：００の位置に戻る。い
ずれのピン部も、それぞれの加熱コイルの側に最も接近
し、ヒートマスは最小となる。このとき、高周波電源５
０の出力は最小となる。
たとき、ピン部１２，１３は３：００の位置に戻る。い
ずれのピン部も、それぞれの加熱コイルの側に最も接近
し、ヒートマスは最小となる。このとき、高周波電源５
０の出力は最小となる。
【００４１】このように、本発明の実施形態に係る高周
波焼入装置では、ピン部１１，１４を加熱する加熱コイ
ル２１，２４の位置的な位相を、ピン部１２，１３を加
熱する加熱コイル２２，２３の位置的な位相に対して１
８０°ずらせているため、ピン部１１，１４の位相とピ
ン部１２，１３の位相が１８０°ずれているいるにもか
かわらず、各ピン部の加熱コイルに対する相対位置は同
じになり、それぞれのヒートマス変化が揃う。その結
果、高周波電源５０の出力を調整し、加熱コイル２１，
２２，２３，２４の出力を同期して同等に制御すること
により、ピン部１１，１２，１３，１４の各外面は同時
に全周が均一に加熱される。
波焼入装置では、ピン部１１，１４を加熱する加熱コイ
ル２１，２４の位置的な位相を、ピン部１２，１３を加
熱する加熱コイル２２，２３の位置的な位相に対して１
８０°ずらせているため、ピン部１１，１４の位相とピ
ン部１２，１３の位相が１８０°ずれているいるにもか
かわらず、各ピン部の加熱コイルに対する相対位置は同
じになり、それぞれのヒートマス変化が揃う。その結
果、高周波電源５０の出力を調整し、加熱コイル２１，
２２，２３，２４の出力を同期して同等に制御すること
により、ピン部１１，１２，１３，１４の各外面は同時
に全周が均一に加熱される。
【００４２】加熱が終わると、ピン部１１，１２，１
３，１４の各外面に焼入液を散布して焼入層を形成す
る。
３，１４の各外面に焼入液を散布して焼入層を形成す
る。
【００４３】上記実施形態では、ピン部１１，１４を加
熱する加熱コイル２１，２４を９：００の位置に配置
し、ピン部１２，１３を加熱する加熱コイル２２，２３
を３：００の位置に配置しているが、位相差として１８
０°が確保されるならば、この配置に限定されないこと
は言うまでもない。また、その位相差については、完全
に１８０°である必要はなく、若干のずれは許容され
る。
熱する加熱コイル２１，２４を９：００の位置に配置
し、ピン部１２，１３を加熱する加熱コイル２２，２３
を３：００の位置に配置しているが、位相差として１８
０°が確保されるならば、この配置に限定されないこと
は言うまでもない。また、その位相差については、完全
に１８０°である必要はなく、若干のずれは許容され
る。
【００４４】対象ワークについては、４気筒エンジン用
クランクシャフトに限定されるものではなく、位相が１
８０°異なる２種類のピン部を有するものであれば、そ
の種類は問わない。例えば、２気筒エンジン用クランク
シャフト、８気筒エンジン用クランクシャフトが対象ワ
ークとなる。
クランクシャフトに限定されるものではなく、位相が１
８０°異なる２種類のピン部を有するものであれば、そ
の種類は問わない。例えば、２気筒エンジン用クランク
シャフト、８気筒エンジン用クランクシャフトが対象ワ
ークとなる。
【００４５】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明に係るクラン
クシャフトの高周波焼入方法及び高周波焼入装置は、位
相が１８０°異なる２種類のピン部を有するクランクシ
ャフトの各ピン部を高周波焼入するに当たり、２種類の
ピン部の位相差に応じて加熱コイルの位置的な位相を違
え、クランクシャフトの回転に伴う各ピン部のヒートマ
ス変化を揃えることにより、これまで不可能であった全
ピン同時の均一焼入を可能にし、これにより焼入能率を
飛躍的に高め、焼入コストを大幅に低減する。
クシャフトの高周波焼入方法及び高周波焼入装置は、位
相が１８０°異なる２種類のピン部を有するクランクシ
ャフトの各ピン部を高周波焼入するに当たり、２種類の
ピン部の位相差に応じて加熱コイルの位置的な位相を違
え、クランクシャフトの回転に伴う各ピン部のヒートマ
ス変化を揃えることにより、これまで不可能であった全
ピン同時の均一焼入を可能にし、これにより焼入能率を
飛躍的に高め、焼入コストを大幅に低減する。
【図１】本発明の実施形態に係る高周波焼入装置の概略
側面図である。
側面図である。
【図２】同高周波焼入装置の概略正面図である。
【図３】従来の高周波焼入装置の概略構成図である。
１０ クランクシャフト １１，１２，１３，１４ ピン部 ２１，２２，２３，２４ 加熱コイル ３１，３２，３３，３４ スイッチ ４１，４２，４３，４４ カレントトランス ５０ 高周波電源 ６０ センターピン ７０ 回転駆動部 ９０ 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 6/40 Ｈ０５Ｂ 6/40 6/44 6/44 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 9/00 - 9/44 C21D 9/50 C21D 1/02 - 1/84 H05B 6/06 - 6/10 H05B 6/36 - 6/44
Claims (3)
- 【請求項１】 位相が１８０°異なる２種類のピン部を
有するクランクシャフトを支持し、支持されたクランク
シャフトの中心軸を挟んで対向する２位置のうちの一方
から、２種類のピン部のうちの一方のピン部外面に加熱
コイルを対向させると共に、２位置のうちの他方から、
２種類のピン部のうちの他方のピン部外面に加熱コイル
を対向させ、支持されたクランクシャフトを回転させる
一方、全ての加熱コイルの出力を互いに同等に保ちつつ
前記クランクシャフトの回転角度に応じて変化させるよ
うにしたことを特徴とするクランクシャフトの高周波焼
入方法。 - 【請求項２】 全ての加熱コイルの出力を互いに同等に
保ちつつ前記クランクシャフトの回転角度に応じて変化
させるに当たり、各加熱コイルにカレントトランスを介
して接続される共通の高周波電源の出力を前記クランク
シャフトの回転角度に応じて変化させるようにしたこと
を特徴とする請求項１に記載の高周波焼入方法。 - 【請求項３】 位相が１８０°異なる２種類のピン部を
有するクランクシャフトの各ピン部外面を高周波誘導加
熱して焼入する高周波焼入装置であって、出力調節が可
能な高周波電源と、前記クランクシャフトを支持して回
転させる手段と、支持されたクランクシャフトの中心軸
を挟んで対向する２位置に配置され、その一方が、２種
類のピン部のうちの一方のピン部外面に対向し、他方
が、２種類のピン部のうちの他方のピン部外面に対向
し、いずれもがクランクシャフトの回転に伴う各ピン部
の旋回動作にそれぞれ追従するように構成された２種類
の加熱コイルと、各加熱コイルに対応して設けられ、一
次側が前記高周波電源に並列に接続され、二次側が各加
熱コイルにそれぞれ接続された複数のカレントトランス
とを具備することを特徴とするクランクシャフトの高周
波焼入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21976798A JP3350452B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | クランクシャフトの高周波焼入方法及び高周波焼入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21976798A JP3350452B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | クランクシャフトの高周波焼入方法及び高周波焼入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000038617A JP2000038617A (ja) | 2000-02-08 |
| JP3350452B2 true JP3350452B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=16740694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21976798A Expired - Lifetime JP3350452B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | クランクシャフトの高周波焼入方法及び高周波焼入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3350452B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104388642A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-04 | 上海振华重工机械配套有限公司 | 分段式滑轮感应器 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4875651B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-02-15 | 電気興業株式会社 | クランクシャフトの高周波誘導加熱装置 |
| JP5349941B2 (ja) * | 2008-12-12 | 2013-11-20 | 富士電子工業株式会社 | 焼入方法及び焼入装置 |
| JP6450546B2 (ja) * | 2014-09-08 | 2019-01-09 | 高周波熱錬株式会社 | 誘導加熱方法及び装置 |
| CN108034799A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-05-15 | 湖北汽车工业学院 | 一种在线生产曲轴同步热处理装置 |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP21976798A patent/JP3350452B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104388642A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-04 | 上海振华重工机械配套有限公司 | 分段式滑轮感应器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000038617A (ja) | 2000-02-08 |
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