JP3499501B2 - 棒状ワーク焼入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、例えばクランクシ
ャフト等の棒状ワークの１箇所又は複数箇所の外面焼入
に使用される棒状ワーク焼入装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】自動車エンジン用クランクシャフトは、
周知のように、軸方向に間欠的に設けられた複数のジャ
ーナル部の間に複数のピン部を偏心して設けた構造にな
っている。これらのジャーナル部及びピン部には、従来
より表面焼入が実施されている。この表面焼入をピン部
について図５により説明する。 【０００３】棒状ワークとしてのクランクシャフト１０
を水平に支持し、そのピン部１１，１１・・に加熱ユニ
ット２０，２０・・を上方からセットする。加熱ユニッ
ト２０，２０・・は、クランクシャフト１０のピン部１
１，１１・・に対応してその軸方向に配列されている。
なお、１２はクランクシャフト１０のジャーナル部であ
る。 【０００４】各加熱ユニット２０は、トランス２１と、
その下方に連結された加熱コイル２２とを備えている。
これらは、クランクシャフト１０の回転に伴うピン部１
１の旋回運動に追従するように、クランクシャフト１０
の中心に直角な２方向に移動自在に支持されている。加
熱コイル２２は、ピン部１１の外面に上方からほぼ半周
にわたって対向する半開放鞍型コイルである。 【０００５】焼入作業では、クランクシャフト１０を回
転させながらトランス２１に高周波電力を供給する。こ
れにより、ピン部１１，１１・・の各外面が全周にわた
って誘導加熱される。加熱後、図示されない冷却装置に
より、ピン部１１，１１・・の各外面を急冷することに
より、各外面が同時に焼入される。 【０００６】クランクシャフト１０のジャーナル部１
２，１２・・の場合も同様に各外面が同時に焼入され
る。最近では、ピン部１１，１１・・とジャーナル部１
２，１２・・を同時焼入する技術も開発されている。 【０００７】このようなクランクシャフト１０の外面焼
入では、クランクシャフト１０の種類が変わると、ピン
部１１，１１・・及びジャーナル部１２，１２・・の軸
方向のピッチが変わるために、加熱ユニット２０，２０
・・のセット位置をクランクシャフト１０の軸方向で変
更することが必要になる。この段取り替えのために、加
熱ユニット２０，２０・・は、クランクシャフト１０の
軸方向に沿って設けられたガイドレール３０により軸方
向に移動可能に支持されており、それぞれを独立に移動
させることにより、クランクシャフト１０の品種に応じ
た位置出しが行われる。 【０００８】そして、これまでは、この位置出し作業
は、次の３つの方法により行われていた。 【０００９】１つは、図６（ａ）に示すように、スケー
ル１を用いて目視及び手動により加熱ユニット２０，２
０・・を所定位置へ位置決めする方法である。２つ目
は、図６（ｂ）に示すように、加熱ユニット２０，２０
・・の各間にスケールブロック２，２・を挟んで、加熱
ユニット２０，２０・・を所定位置へ位置決めする方法
であり、先の方法と同様に手動で行われる。３つ目の方
法は、図６（ｃ）に示すように、加熱ユニット２０，２
０・・に対応して設けた駆動部３，３・・により、加熱
ユニット２０，２０・・を独立して機械的に駆動して所
定位置へ自動誘導するものである。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スケー
ル１やスケールブロック２，２・を用いる方法では、作
業に手数がかかり、作業性がよくない。駆動部３，３・
・による自動誘導では、作業性に優れるが、加熱ユニッ
ト２０，２０・・のそれぞれに駆動部３が必要な上に、
それぞれの駆動部３の構造が複雑なため、装置が大掛か
りとなり、コスト及び専有面積等の増大が大きな問題と
なる。また、加熱ユニット２０，２０の間隔を狭める場
合には、干渉を避けるため内側の加熱ユニット２０から
先に駆動させなければならないので動作時間が長くなり
がちである。 【００１１】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如き棒状ワークの品種変
更に伴う段取り替えを簡単に実施でき、しかも装置の大
型化及び価格上昇を効果的に抑制できる棒状ワーク焼入
装置を提供することを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る棒状ワーク焼入装置は、棒状ワークの
外面に軸方向の複数箇所を焼入する棒状ワーク焼入装置
において、焼入位置に支持される棒状ワークの軸方向に
沿って配列されており、それぞれが棒状ワークの軸方向
に移動自在に支持されると共に、棒状ワークの外面の軸
方向一部に対向してその複数の焼入箇所を誘導加熱する
複数の移動式の加熱ユニットと、複数の加熱ユニットの
近傍で回転自在に支持されたドラム状の回転体であっ
て、複数種類の棒状ワークの焼入箇所に対応した加熱ユ
ニット間のピッチ間隔が得られるように複数の加熱ユニ
ットを回転により軸方向に各々移動させる位置出し部材
と、位置出し部材を回転させる手段とを備えており、前
記位置出し部材は、複数の加熱ユニットに各々設けられ
た係合ピンと係合する複数のカム溝が外周面に設けられ
ている。 【００１３】 【００１４】 【００１５】 【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棒状
ワーク焼入装置の側面図、図２は同棒状ワーク焼入装置
の正面図、図３は同棒状ワーク焼入装置に使用されてい
る位置出し部材の斜視図である。 【００１６】本実施形態に係る棒状ワーク焼入装置は、
図１に示すように、クランクシャフト１０のピン部１
１，１１・・の外面同時焼入に使用される。クランクシ
ャフト１０は、回転駆動機構を兼ねる支持機構により、
焼入位置に水平に支持されている。 【００１７】この棒状ワーク焼入装置は、クランクシャ
フト１０の複数のピン部１１，１１・・に各対応してそ
の軸方向に配列された複数の加熱ユニット２０，２０・
・と、加熱ユニット２０，２０・・をクランクシャフト
１０の軸方向に移動可能に支持する水平なガイドレール
３０と、加熱ユニット２０，２０・・の位置出しを行う
ために加熱ユニット２０，２０・・の側方に設けられた
回転式の位置出し部材４０と、位置出し部材４０を回転
駆動する駆動部５０とを備えている。 【００１８】各加熱ユニット２０は、図２に示すよう
に、ガイドレール３０に沿って移動する可動ベース２３
と、可動ベース２３から一方の側面側へ延出した揺動式
の支持アーム２４と、支持アーム２４の先端部に回動自
在に吊り下げられたトランス２１と、トランス２１の下
方に連結された加熱コイル２２と、可動ベース２３の他
方の側面に取り付けられたスライドブロック２５とを備
えている。 【００１９】支持アーム２４は、基端部が可動ベース２
３に回動自在に連結されており、これにより、基端部を
中心として全体が上下に揺動し得る。支持アーム２４の
先端部は、スプリング２６により、トランス２１及び加
熱コイル２２の重量にほぼ釣り合う力で上方へ弾性的に
引っ張られている。これにより、加熱コイル２２は、ク
ランクシャフト１０のピン部１１に所定荷重で載置さ
れ、且つクランクシャフト１０の回転に伴うピン部１１
の旋回運動に追従し得る。なお、加熱コイル２２はピン
部１１の外面に上方からほぼ半周にわたって対向する半
開放鞍型コイルである。 【００２０】スライドブロック２５は、ガイドレール３
０に側方から嵌合する断面がコ字形状の部材であり、ガ
イドレール３０の長手方向に移動自在である。このスラ
イドブロック２５とガイドレール３０の組合せによっ
て、加熱ユニット２０はクランクシャフト１０の軸方向
に移動自在に支持されている。そして、加熱ユニット２
０と位置出し部材４０との係合のために、スライドブロ
ック２５の下面には、係合ピン２７が下方へ突出して取
り付けられている。 【００２１】位置出し部材４０は、図３に示すように、
回転ドラム４１からなる。この回転ドラム４１は、ガイ
ドレール３０の下方に平行状態で配置されている。回転
ドラム４１の外周面には、回転ドラム４１の周方向に延
び軸方向に湾曲した複数のカム溝４２，４２・・が、加
熱ユニット２０，２０・・に対応して設けられている。
各カム溝４２には、対応する加熱ユニット２０のスライ
ドブロック２５に取り付けられた係合ピン２７の下端部
が、上方から挿入されている。係合ピン２７の下端部に
は、摩擦低減のためにローラ２８が取り付けられてい
る。 【００２２】回転ドラム４１が駆動部５０により回転駆
動されると、加熱ユニット２０，２０・・は、カム溝４
２，４２・・の各湾曲形状に応じてクランクシャフト１
０の軸方向に移動し、この移動によってクランクシャフ
ト１０の品種に応じた異なる位置に固定される。 【００２３】即ち、クランクシャフト１０の品種とし
て、ここではＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類を想定する。各品
種では、ピン部１１，１１・・の軸方向でのピッチが相
違する。そこで、回転ドラム４１の外周面に９０°間隔
で４つのユニット固定位置ａ，ｂ，ｃ，ｄを設定し、第
１のユニット固定位置ａが、係合ピン２７，２７・・が
挿入される回転ドラム４１真上の作動位置に移動したと
きに、加熱コイル２２，２２・・がＡ品種のピン部１
１，１１・・に位置合わせされるように、第１のユニッ
ト固定位置でのカム溝４２，４２・・のピッチを決定す
る。同様に、第２，３，４のユニット固定位置ｂ，ｃ，
ｄでのカム溝４２，４２・・の各ピッチを、品種Ｂ，
Ｃ，Ｄでのピン部１１，１１・・の各ピッチに合わせて
それぞれ決定する。これにより、加熱ユニット２０，２
０・・は回転ドラム４１の回転に伴う移動によって、ク
ランクシャフト１０の品種に応じた異なる位置に固定さ
れる。 【００２４】駆動部５０は、モータ及び減速機等からな
り、回転ドラム４１を周方向へ制御駆動することによ
り、回転ドラム４１の外周面に９０°間隔で設定された
４つのユニット固定位置ａ，ｂ，ｃ，ｄを、係合ピン２
７，２７・・が挿入される作動位置（回転ドラム４１の
真上位置）へ選択的に移動させる。 【００２５】次に、本実施形態に係る棒状ワーク焼入装
置の機能について説明する。 【００２６】Ａ品種のクランクシャフト１０のピン部１
１，１１・・を外面焼入する場合は、回転ドラム４１の
第１のユニット固定位置ａが、係合ピン２７，２７・・
が挿入される作動位置へ移動するように、回転ドラム４
１が回転駆動される。これにより、加熱ユニット２０，
２０・・がクランクシャフト１０の軸方向に移動し、加
熱ユニット２０，２０・・の加熱コイル２２，２２・・
が、Ａ品種のクランクシャフト１０のピン部１１，１１
・・に位置合わせされ固定される。 【００２７】Ｂ品種のクランクシャフト１０のピン部１
１，１１・・を外面焼入する場合は、回転ドラム４１の
第２のユニット固定位置ｂが、係合ピン２７，２７・・
が挿入される作動位置へ移動するように、回転ドラム４
１が回転駆動される。回転ドラム４１の回転運動は、カ
ム溝４２，４２・・により、スライドブロック２５，２
・・の直進運動に変換される。これにより、加熱ユニッ
ト２０，２０・・がクランクシャフト１０の軸方向に移
動し、加熱ユニット２０，２０・・の加熱コイル２２，
２２・・が、Ｂ品種のクランクシャフト１０のピン部１
１，１１・・に位置合わせされ固定される。 【００２８】Ｃ，Ｄ品種のクランクシャフト１０のピン
部１１，１１・・を外面焼入する場合も同様に、回転ド
ラム４１の第３，４のユニット固定位置ｃ，ｄが、係合
ピン２７，２７・・が挿入される作動位置へ移動するよ
うに、回転ドラム４１が回転駆動されることにより、加
熱ユニット２０，２０・・の加熱コイル２２，２２・・
が、Ｃ，Ｄ品種のクランクシャフト１０のピン部１１，
１１・・に位置合わせされる。 【００２９】このように、本実施形態に係る棒状ワーク
焼入装置では、加熱ユニット２０，２０・・間で共用さ
れる単一の位置出し部材４０の回転動作により、加熱ユ
ニット２０，２０・・がクランクシャフト１０の軸方向
に駆動され、その回転位置により、加熱ユニット２０，
２０・・が異なる位置に固定されることにより、クラン
クシャフト１０の品種に応じた位置出しが行われる。 【００３０】図４は本発明の他の実施形態に係る棒状ワ
ーク焼入装置に使用されている位置出し部材の斜視図で
ある。 【００３１】本実施形態に係る棒状ワーク焼入装置は、
位置出し部材４０が、図１〜図３に示した棒状ワーク焼
入装置と相違する。 【００３２】ここにおける位置出し部材４０は、加熱ユ
ニット２０，２０・・と係合する複数の櫛形部４３，４
３・・が回転方向の複数位置に放射状に設けられた回転
体からなる。各櫛形部４３には、加熱ユニット２０，２
０・・のスライドブロック２５，２５・・に設けられた
係合ピン２７，２７・・が嵌合する複数の凹部４４，４
４・・が設けられている。そして、凹部４４，４４・・
は、櫛形部４３，４３・・によって異なる位置に設けら
れている。 【００３３】即ち、クランクシャフト１０の品種として
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類を想定した場合、４つの櫛形部
４３，４３・・のうちの一つ（第１の櫛形部４３）が、
係合ピン２７，２７・・が挿入される回転ドラム４１真
上の作動位置に移動したときに、加熱コイル２２，２２
・・がＡ品種のピン部１１，１１・・に位置合わせされ
るように、その櫛形部４３での凹部４４，４４・・のピ
ッチが決定されている。同様に、第２，３，４の櫛形部
４３，４３，４３での凹部４４，４４・・の各ピッチ
が、品種Ｂ，Ｃ，Ｄでのピン部１１，１１・・の各ピッ
チに合わせてそれぞれ決定されている。 【００３４】駆動部５０は、モータ及び減速機等からな
り、櫛形部４３，４３・・を、係合ピン２７，２７・・
が挿入される作動位置（回転ドラム４１の真上位置）へ
選択的に移動させるべく、位置出し部材４０を周方向へ
制御駆動する。 【００３５】なお、各凹部４４は、位置出し部材４０の
回転運動を係合ピン２７，２７・・の直進運動に変換す
るため、換言すれば、位置出し部材４０の回転に伴って
係合ピン２７，２７・・を対応する凹部４４，４４・・
内へ導入するために、開口部近傍が両側へテーパ状に開
いている。 【００３６】本実施形態に係る棒状ワーク焼入装置で
も、図１〜図３に示した棒状ワーク焼入装置と同様、位
置出し部材４０の回転により、加熱ユニット２０，２０
・・がクランクシャフト１０の軸方向へ移動して、クラ
ンクシャフト１０の品種に応じた異なる位置に固定され
る。 【００３７】なお、上述の実施形態は、クランクシャフ
ト１０のピン部１１，１１・・を焼入する装置への適用
例であるが、ジャーナル部１２，１２・・を焼入する装
置や両方を焼入する装置にも適用可能であり、更に、ク
ランクシャフト以外の棒状ワークの軸方向複数箇所を焼
入する装置にも適用可能である。 【００３８】また、上述した実施の形態では、駆動部５
０をモータ及び減速機等からなるとしたが、手動ハンド
ルやインデックスユニットを用いてもよい。 【００３９】 【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明に係る棒
状ワーク焼入装置は、複数の加熱ユニット間で共用され
る単一の位置出し部材の回転動作により、複数の加熱ユ
ニットを棒状ワークの軸方向に駆動し、その回転位置に
より、複数の加熱ユニットを異なる位置に固定すること
により、棒状ワークの品種に応じた位置出しを行うの
で、クランクシャフトの如き棒状ワークの品種変更に伴
う段取り替えを効率よく簡単に実施することができ、し
かも、装置の大型化及び価格上昇を効果的に抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態に係る棒状ワーク焼入装置の
側面図である。 【図２】同棒状ワーク焼入装置の正面図である。 【図３】同棒状ワーク焼入装置に使用されている位置出
し部材の斜視図である。 【図４】本発明の他の実施形態に係る棒状ワーク焼入装
置に使用されている位置出し部材の斜視図である。 【図５】従来の棒状ワーク焼入装置の側面図である。 【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来の棒状ワーク焼入装
置おいて加熱ユニットを位置出しするときの作業の説明
図である。 【符号の説明】 １０ クランクシャフト（棒状ワーク） １１ ピン部 １２ ジャーナル部 ２０ 加熱ユニット ２１ トランス ２２ 加熱コイル ２５ スライドブロック ２７ 係合ピン ３０ ガイドレール ４０ 位置出し部材 ４１ 回転ドラム ４２ カム溝 ４３ 櫛形部 ４４ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 9/00 - 9/44,9/50 C21D 1/02 - 1/84 H05B 6/44

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 棒状ワークの外面に軸方向の複数箇所を
   焼入する棒状ワーク焼入装置において、焼入位置に支持
   される棒状ワークの軸方向に沿って配列されており、そ
   れぞれが棒状ワークの軸方向に移動自在に支持されると
   共に、棒状ワークの外面の軸方向一部に対向してその複
   数の焼入箇所を誘導加熱する複数の移動式の加熱ユニッ
   トと、複数の加熱ユニットの近傍で回転自在に支持され
   たドラム状の回転体であって、複数種類の棒状ワークの
   焼入箇所に対応した加熱ユニット間のピッチ間隔が得ら
   れるように複数の加熱ユニットを回転により軸方向に各
   々移動させる位置出し部材と、位置出し部材を回転させ
   る手段とを備えており、前記位置出し部材は、複数の加
   熱ユニットに各々設けられた係合ピンと係合する複数の
   カム溝が外周面に設けられていることを特徴とする棒状
   ワーク焼入装置。