JP3723316B2 - クランクシャフト焼入装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトを高周波焼入れするクランクシャフト焼入装置に関し、特に、焼入れ品質を向上する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7〜9に、従来のクランクシャフト焼入装置による焼入れの要領を示す。
図7、9に示すように、クランクシャフト50の焼入れには、コイル体57に高周波電流を通電してジャーナル部及びピン部を焼入れしていた。
しかし、クランクシャフトの端部に形成されるジャーナル部例えば、1番ジャーナル51の焼入れを行う場合には、図8に示すように、コイル体57の位置の固定が1番アーム55だけで、反対側はフリーとなってコイル体57の位置が固定されない。従って、コイル体57の通電時に、1番アーム55の側壁との磁場反力により一点鎖線のようにコイル体57が移動する。このようなコイル体57の移動は、加熱部位を変え、意図する箇所に焼入れができないという不具合が生じた。
【0003】
そこで、1番ジャーナル51の焼入れ時には、作業者が、図7に示すように、キャップリング56を端部に装着してコイルの移動を抑制していた。
また、加熱後のクランクシャフト50の冷却は、クランクシャフト50全部を水槽に浸潤していた。
なお、各ジャーナル51、53等、ピン52、54等の加熱については、複数のコイルと加熱導体を使用して焼入れ硬化層の深さ精度を向上させた技術があるが構造が複雑で高価である(実開平7ー278673号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のクランクシャフト焼入装置では、クランクシャフト50の端部にキャップリング56を装着することで、製造工数の増加を招き、また、装着にバラツキが生じることで、焼入れ精度が安定しなかった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、キャップリングの装着作業を省略することで、焼入れ精度の向上及び焼入れ作業の工数低減を図ったクランクシャフト焼入装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このため請求項1に係る発明は、
クランクシャフトの両端部を回転自由に支持するワーク支持装置と、該クランクシャフトのジャーナル部或いはピン部にかぶさる加熱コイルにより、該ジャーナル部或いはピン部を高周波焼入れする高周波焼入装置と、該高周波焼入装置における加熱コイルを架装するコイル体を押圧する押圧装置と、を含んで構成され、前記押圧装置は、前記クランクシャフトの最端部に形成されたジャーナル部であってアーム部にのみ隣接しているジャーナル部の焼入れをする際に、前記ジャーナル部にかぶせた前記加熱コイルを架装するコイル体を、前記ジャーナル部が位置するクランクシャフトの端部外方からクランクシャフトの軸方向へ押圧する構成とした。
【0006】
上記のように、本発明のクランクシャフト焼入装置は、ワーク支持装置でクランクシャフトの両端部を回転自由に支持し、高周波焼入装置の加熱コイルがクランクシャフトのジャーナル部或いはピン部にかぶさりクランクシャフトを回転させながらジャーナル部或いはピン部を全周にわたって高周波焼入れする。ただし、クランクシャフトの最端部に形成されたジャーナル部であってアーム部にのみ隣接しているジャーナル部の焼入れをする際には、押圧装置でジャーナル部にかぶせた加熱コイルを架装するコイル体を、ジャーナル部が位置するクランクシャフトの端部外方からクランクシャフトの軸方向へ押圧するので、高周波焼入装置が磁場反力によって移動せず所定の位置に保持される。従って、クランクシャフト端部のジャーナル部の焼入れが、精度よくできる。
【0007】
請求項2に係る発明は、
前記押圧装置は、アクチュエータで作動する複数の押圧体によりコイル体を押圧する構成とした。
上記のように、押圧体を複数にしたので、高周波焼入装置の加熱コイル近傍が堅固に所定の位置に保持される。また、アクチュエータで押圧体を作動させ押圧させるようにしたので、自動化が促進される。
【0008】
請求項3に係る発明は、
前記ワーク支持装置は、ベッドと、該ベッド上面に設けられ、クランクシャフトの一端をチャックし回転させる主軸台と、前記ベッド上面に設けられ、前記クランクシャフトの他端を回転自由に支持する芯押し台と、を含んで構成した。
上記のように、ベッド上面にクランクシャフトの一端をチャックし、回転させる主軸台と、主軸台と一対になってクランクシャフトの他端を回転自由に支持する芯押し台と、を設けたので、クランクシャフトの支持が迅速に、精度良くできる。また、焼入れ時のクランクシャフトの回転を焼入れ部位及び焼入れ条件に適合した回転速度に設定できる。
【0009】
請求項4に係る発明は、
前記高周波焼入装置には、前記クランクシャフトの焼入れ時に、該クランクシャフトを冷却する冷却水噴射装置が備えられた構成とした。
上記のように、クランクシャフトの焼入れ時にクランクシャフトの冷却を冷却水噴射装置で行うようにしたので、加熱後の冷却を管理(水量、時間等)できるようになった。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下図面1〜6を参照して本発明の実施例を説明する。
なお、クランクシャフトに関する符号は、従来技術(図7、8)の説明で使用した符号をそのまま使用する。
図2〜4は、クランクシャフト焼入装置1の全体構成を示している。
【0011】
クランクシャフト焼入装置1は、クランクシャフト50を焼入れ可能な状態に支持するワーク支持装置10と、クランクシャフト50のジャーナル部及びピン部を高周波焼入れする高周波焼入装置20と、クランクシャフト50の端部に形成されたジャーナル部を焼き入れする際に、高周波焼入装置20が磁場反力によって移動してしまうことを抑制する押圧装置30(図5、6参照)と、を含んで構成されている。
【0012】
ワーク支持装置10は、図2、3に示すように、ベッド11と、ベッド11上に設けられてクランクシャフト50の一端をチャックし、モータ16の動力でクランクシャフト50を回転させる主軸台15と、クランクシャフト50の他端をスピンドル13で回転自由に支持する芯押し台12と、を含んで構成されている。
【0013】
芯押し台12は、図5、6に示すように、架台12aと、架台12aに固定された芯押しシリンダ13aと、芯押しシリンダ13aに摺動可能に装着された円錐先端を有するスピンドル13と、スピンドル13を芯押しして固定する手動ハンドル14と、を含んで構成されている。また、芯押し台12は、図示しない電動モータによって主軸台15に対し近づき或いは遠ざかるように摺動する。
【0014】
高周波焼入装置20は、本実施例では、5つの加熱体23が吊設され、前記ワーク支持装置10上を移動してクランクシャフト50の焼入れをするよう構成されている。
加熱体23は、図1に示すように、図示しない電源からの供給電圧を変圧するディスクトランス25と、ディスクトランス25によって変圧された電圧により高周波誘導加熱をさせる加熱コイル24と、ディスクトランス25及び加熱コイル24等を架装するコイル体26と、を含んで構成されている。
【0015】
加熱コイル24は、コイル体26の下端に位置するクランクシャフト50を跨いで挟み込む円弧状をなし、その巾方向はクランクシャフト50における焼入れ部位の寸法に適合するような巾寸法に形成されている。加熱コイル24の周囲を、冷却水が循環できるようにコイル冷却水配管28が配設されている。
また、クランクシャフト50の焼入れ作業を行う際に、加熱コイル24の下方からクランクシャフト50を冷却するための冷却水噴射装置40が、コイル体26の下端に設けられている。
【0016】
冷却水噴射装置40は、図1(A)に示すように、一対の噴射ノズル41L、41Rと、ノズル冷却水配管42、43と、を含んで構成されている。噴射ノズル41L、41Rは、加熱されたクランクシャフト50を下方から冷却水を噴射して冷却するように、噴口を斜め上方に向けて取り付けられている。また、ノズル冷却水配管42、43は、前記コイル冷却水配管28とは別経路を経て給水されるようにコイル体26に配設されている。
【0017】
押圧装置30は、図5、6に示すように、エアシリンダ等のアクチュエータ33と、アクチュエータ33の作動に伴って移動し、高周波焼入装置20の加熱コイル24の近傍を押圧する押圧体32と、押圧体32と共に動くシリンダロッド34と、シリンダロッド34と押圧体32を連結すると共に押圧体32の曲げ剛性を付与する支持片35と、シリンダロッド34をアクチュエータ33と水平同方向に摺動可能に軸支する支持シリンダ36と、を含んで構成されている。
【0018】
押圧装置30は、芯押しシリンダ13aに対し軸対称に架台12aに配設されている。また、アクチュエータ33は、クランクシャフト50の1番アーム55の高さと略同じ位置でかつ、アクチュエータ33の軸心即ち、スピンドル13の軸心に近い位置に固定されている。なお、本実施例では、2つの押圧体32によって2点で押圧しているが、面を広く押圧するようにしてもよい。
【0019】
次に、作用について説明する。
図2、3において、クランクシャフト50は、ワーク支持装置10上に主軸台15と芯押し台12によって回転自由に支持される。主軸台15によってクランクシャフト50の一端がチャックされ、他端の1番ジャーナル51が芯押し台12のスピンドル13で支持される。
【0020】
次に、高周波焼入装置20が、クランクシャフト50の上部にかぶさるように移動する。
そして、加熱部位に応じた加熱体23がクランクシャフト50を跨ぐように降下する。
次に、所定の位置に置かれた加熱体23のコイル体26を、アーム部の1番アーム55と相対する方向から、即ち、スピンドル13の芯押し方向から押圧して保持する。即ち、加熱コイル24の近傍の押圧部A(図1)を、アクチュエータ33から押出された押圧体32の先端でコイル体26の外方から押して保持する。押圧体32の動きにつられて、支持片35を介してシリンダロッド34が支持シリンダ36から引き出される。シリンダロッド34は、押圧体32の剛性を付与する。
【0021】
次に、高周波焼入装置20のディスクトランス25から加熱コイル24に通電され、クランクシャフト50の焼入れ部H1が、誘導加熱されて焼入れされる。このとき、加熱コイル24への通電によって1番アーム55を壁とする磁場の反力でコイル体26は力を受けるが、押圧体34によってコイル体26が押圧されているので、コイル体26は移動せずに所定の位置を保持する。
【0022】
高周波焼入装置20の作動によるクランクシャフト50の加熱に合わせて、ワーク支持装置10の主軸台15がモータ16によって回転し、クランクシャフト50を回転させる。この回転によって1番ジャーナル51の焼入れ部H1は全周にわたって加熱される。加熱時の加熱コイル24の温度上昇を防ぐために、コイル冷却水配管28から加熱コイル24に冷却水が供給される。
【0023】
クランクシャフト50の加熱後、冷却水噴射装置40の噴射ノズル41L、41Rから加熱部H1に向かって冷却水が噴出される。これにより、クランクシャフト50の焼入れを行い硬化層を得る。
なお、クランクシャフト50の1番ジャーナル部以外では、ジャーナル部もピン部も両側にアーム部を有しているので、押圧装置30の作動は不要となる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1によれば、押圧装置を設けることによって、クランクシャフトの1番ジャーナル部を加熱する際に必要であったキャップリングの装着が不要となり、焼入れ精度の向上及び焼入れ作業の工数低減を図ることができる。
【0025】
また、請求項2によれば、押圧体を複数としたので、高周波焼入装置の加熱コイル近傍の保持の精度と信頼性が高くなる。また、押圧体をアクチュエータで作動させるようにしたので適正な押圧力で、精度よく加熱コイル近傍を所定位置に保持し精度の良い焼入れができる。さらに、アクチュエータを使用することで自動化が促進される。
【0026】
また、請求項3によれば、ワーク支持装置は、ベッド上の主軸台と芯押し台とによってクランクシャフトを回転自由に支持しているので、クランクシャフトの支持を迅速に、精度よく行うことができる。また、焼入れ時のクランクシャフトの回転速度を適切に設定できる。
また、請求項4によれば、クランクシャフトをワーク支持装置に支持させたままで、クランクシャフトの焼入れを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るクランクシャフト焼入れ装置の高周波焼入れ装置の一実施例を示し、(A)は正面図、(B)は側面図を示す
【図2】 本発明のクランクシャフト焼入装置全体を示す正面図
【図3】 同上の上面図
【図4】 同上の側面図
【図5】 芯押し台及び押圧装置を示す上面図
【図6】 同上の側面図
【図7】 従来のクランクシャフトとキャップリングを示す側面図
【図8】 従来の1番ジャーナルとコイルの関係を示す説明図
【図9】 同上の側面図
【符号の説明】
1 クランクシャフト焼入装置
10 ワーク支持装置
11 ベッド
12 芯押し台
15 主軸台
20 高周波焼入装置
30 押圧装置
32 押圧体
33 アクチュエータ
40 冷却水噴射装置
50 クランクシャフト
51、53 ジャーナル部
52、54 ピン部
55 1番アーム

Claims (4)

  1. クランクシャフトの両端部を回転自由に支持するワーク支持装置と、該クランクシャフトのジャーナル部或いはピン部にかぶさる加熱コイルにより、該ジャーナル部或いはピン部を高周波焼入れする高周波焼入装置と、該高周波焼入装置における加熱コイルを架装するコイル体を押圧する押圧装置と、を含んで構成され、
    前記押圧装置は、前記クランクシャフトの最端部に形成されたジャーナル部であってアーム部にのみ隣接しているジャーナル部の焼入れをする際に、前記ジャーナル部にかぶせた前記加熱コイルを架装するコイル体を、前記ジャーナル部が位置するクランクシャフトの端部外方からクランクシャフトの軸方向へ押圧することを特徴とするクランクシャフト焼入装置。
  2. 前記押圧装置は、アクチュエータで作動する複数の押圧体によりコイル体を押圧する構成である請求項1記載のクランクシャフト焼入装置。
  3. 前記ワーク支持装置は、ベッドと、該ベッド上面に設けられ、クランクシャフトの一端をチャックし回転させる主軸台と、前記ベッド上面に設けられ、前記クランクシャフトの他端を回転自由に支持する芯押し台と、を含んで構成された請求項1又は2に記載のクランクシャフト焼入装置。
  4. 前記高周波焼入装置には、前記クランクシャフトの焼入れ時に、該クランクシャフトを冷却する冷却水噴射装置が備えられた構成である請求項1〜3のいずれか1つに記載のクランクシャフト焼入装置。
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