JP3949485B2

JP3949485B2 - シリンダブロックの誘導加熱焼入装置と焼入方法

Info

Publication number: JP3949485B2
Application number: JP2002093626A
Authority: JP
Inventors: 真奥村; 嘉昌田中
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003286519A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジンなどのシリンダブロックのように、高負荷で使用されるシリンダ内面に部分的に分割した焼入層を形成する場合などに、その焼入部と誘導加熱コイルの関係位置を精密に制御して加熱焼入れするシリンダブロックの誘導加熱焼入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンのように高負荷のシリンダの内面には、斑模様の部分的な焼入硬化部を形成させる内面焼入れが施される。かかるシリンダブロックの内面焼入れに対して、出願人は、さきに特開平７−１６１４６１号及び特開平７−２７２８４５号記載の誘導加熱コイル及び誘導焼入方法を提案した。
【０００３】
このような誘導加熱による焼入れにおいては、シリンダと誘導加熱コイルの中心が偏心してシリンダ内面と誘導加熱コイル外面の隙間間隔に差が生ずると、加熱面に温度差が生じてシリンダ内周の焼入れ模様の形状にむらが生ずるとともに、焼入層の深さにも深浅を生ずる。このむらを無くするためにはシリンダ中心と誘導加熱コイルの中心が数十ミクロン単位に正確に一致するように誘導加熱コイルの位置を設定して加熱焼入れしなければならない。しかし、複数のシリンダを有するシリンダブロックの焼入れにおいてはこの設定に非常な手間が掛かり、量産焼入れが困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明者らは、これを解決するために、先にシリンダブロックの精密誘導加熱熱処理装置を開示した（特開平８−２２５８４６号公報）。この熱処理装置は、加熱コイルを固定して、シリンダブロックを積載したワークテーブルを移動してシリンダブロックのシリンダを順次加熱焼入れするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のシリンダブロックの焼入れは、通常冷却液を満たした冷却液槽中にブロックを沈めた状態で加熱して焼入れするため、上記熱処理装置ではワークテーブルを移動する際にブロックを沈めた冷却液槽の液面が波打つという問題点がある。このために次のシリンダを焼入れするには、液面の波が静まってから焼入れしなければならず時間がかかって生産能力が低下するという問題点がある。
【０００６】
また、前記の焼入装置では、シリンダ位置の偏差を１箇所づつ測定しながら焼入れするために測定・焼入れに時間がかかるという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、シリンダブロックの冷却液槽を固定し、測定手段や加熱コイルを移動することにより液槽の冷却液の波打を抑制し、また複数のシリンダ位置の偏差を１回で測定して焼入れすることによりシリンダブロックを効率的に加熱焼入れするシリンダブロックの誘導加熱焼入装置と方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のシリンダ内面を焼入れするシリンダブロックの誘導加熱焼入装置は、被焼入シリンダブロックを基準位置に載置して冷却液に浸漬する冷却液槽が設けられた固定ワークテーブルと、該冷却液槽に載置されたブロックのシリンダ位置を計測する移動する位置測定手段と、シリンダ内面を誘導加熱する移動する加熱コイルと、前記位置測定手段により計測した座標値に基づき前記加熱コイルを所定シリンダの焼入れ箇所に位置させて加熱する加熱コイル制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
シリンダブロックの誘導加熱焼入れを行う際に冷却槽の冷却液中でシリンダの焼入れ部を誘導加熱・焼入れを行うと、急速加熱、急速冷却ができるので確実な焼入れを行うことができる。前記の特開平８−２２５８４６号公報に開示した焼入装置は、このための冷却槽を備え、この冷却槽を移動して複数のシリンダを順次焼入れするものである。しかし、前述のように冷却槽を移動すると冷却液の波打ちが生ずるために迅速な連続した焼入れができないという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は加熱コイルを移動し冷却槽を固定することを特徴とするものである。すなわち本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置は、シリンダブロックを沈めた冷却槽を載置するワークテーブルを固定し、シリンダ位置を計測する位置測定手段と、誘導加熱コイルとを移動して加熱焼入れするので、冷却槽が動かず冷却液の波打ちがない。このために速やかな焼入れができ生産能力が向上する。
【００１１】
また本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置の前記位置測定手段は２以上のシリンダ位置を同時に測定できる測定ヘッドを備え、該測定ヘッドにより計測したそれぞれのシリンダ位置座標に基づき前記加熱コイルを所定シリンダの焼入れ箇所に位置させる加熱コイル制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
このように位置測定手段により複数のシリンダ位置の偏差を同時に計測し、その測定値に応じて対応するシリンダ位置に加熱コイルを位置させることにより、従来の１シリンダごとに位置測定して加熱コイルを位置させる従来装置に比して計測時間が大幅に短縮され生産効率を向上することができる。例えば測定ヘッドをシリンダ数だけ備えて全部のシリンダの位置偏差を同時に測定すれば、シリンダを１個づつ測定して加熱コイルを移動する従来方法に比して測定時間と加熱コイル移動時間を数分の１に短縮できる。
【００１３】
また本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置は、同時に複数のシリンダに挿入される複数の加熱コイルと、前記位置測定手段により計測したそれぞれのシリンダ位置座標に基づき前記加熱コイルを所定シリンダの焼入れ箇所に位置させ、該焼入れ箇所が個別または複数同時に加熱されるように該シリンダに対応する加熱コイルに電力を切り換えて入力する加熱コイル制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
すなわち、例えば２個の加熱コイルを備えて２個のシリンダに挿入し、位置測定手段の計測値に基づいてそれぞれの加熱コイルを所定のシリンダ位置に合わせて、対応する加熱コイルに切り換えて電力を入力することにより２個のシリンダが迅速に加熱焼入れすることができる。こうすれば、１シリンダごとに加熱コイルを挿入抽出して加熱焼入れする場合より大幅に時間が短縮できる。また、シリンダの加工の際に２シリンダを同時にボーリング加工して加工誤差の少ない場合など、２個のシリンダ位置の偏差値が同じ場合は２個のコイルに同時に入力して２個のシリンダを同時加熱焼入れすることができる。
【００１５】
また本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置は、前記被焼入シリンダブロックを基準位置に載置する冷却液槽が設けられた固定ワークテーブルと、前記誘導加熱コイルを該ブロックのシリンダ列に平行のＸ方向に往復移動させるＸｈテーブルと、該Ｘ方向に直交したＹ方向に往復移動させるＹｈテーブルと、シリンダ軸線のＺ方向に往復移動させるＺｈテーブルからなる加熱テーブルと、前記加熱テーブルの位置座標を計測記憶する座標記憶手段と、前記加熱テーブルを駆動して前記誘導加熱コイルを所定シリンダの焼入れ箇所に位置させる加熱テーブル制御手段とを備えることが簡易に上記目的を達成するために望ましい。
【００１６】
また、前記被焼入シリンダブロックを基準位置に載置する冷却液槽が設けられた固定ワークテーブルと、該ブロックのシリンダの位置を計測する位置測定手段を該ブロックのシリンダ列に平行のＸ方向に往復移動させるＸｍテーブルと、該Ｘ方向に直交したＹ方向に往復移動させるＹｍテーブルと、シリンダ軸線のＺ方向に往復移動させるＺｍテーブルからなる計測テーブルと、前記計測テーブルの位置座標を計測記憶する座標記憶手段と、前記計測テーブルを駆動して前記位置測定手段を所定シリンダの焼入れ箇所に位置させる計測テーブル制御手段とを備えることが簡易に上記目的を達成するために望ましい。
【００１７】
すなわち、前記加熱テーブルと計測テーブルを別個のテーブルで駆動することにより、迅速な計測と焼入れ加熱ができるので、生産能力を上げることができる。また、前記加熱テーブルと計測テーブルは固定ワークテーブルの片側に集中して配設することも可能であるが、前記加熱テーブルと前記計測テーブルを前記固定ワークテーブルを挟んで両側に配設することが保守点検の容易のために望ましい。
【００１８】
また、前記位置測定手段と加熱コイルの設定位置を検証する基準部材が前記固定ワークテーブル上に設けられることにより、作業開始時や作業途中に位置測定手段と加熱コイルの設定位置のずれなどを早期に発見して対処するために望ましい。
【００１９】
前記基準部材は被焼入シリンダとほぼ同内径の複数の基準リングが被焼入シリンダ間隔に一列に配列された部材からなり、前記位置測定手段は前記基準リングの内径の偏差を測定する内径測定器からなることが簡易に上記位置を確正するために望ましい。
【００２０】
前記誘導加熱コイルは、θ方向に回転可能に前記Ｚｈテーブルに保持され、前記制御手段は前記誘導加熱コイルの回転を駆動制御する制御部を備えることによりシリンダ内面に斑模様の焼入れ層を形成させるためには望ましい。
【００２１】
また、本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼入方法は、固定ワークテーブル上に被焼入シリンダブロックを基準位置に載置して冷却液に浸漬する冷却液槽を設け、該冷却液槽の基準位置にマスタシリンダブロックを載置し、位置測定手段を移動して該マスタブロックのシリンダ位置を計測し、誘導加熱コイルを移動して該シリンダ位置に中心を一致させて設定位置とし、被焼入シリンダブロックを前記マスタブロックに置き換えて前記冷却液槽の基準位置に載置し、前記位置測定手段により該被焼入シリンダブロックのシリンダ位置の前記設定位置からの偏差を計測し、該計測した偏差値を補正して誘導加熱コイルをシリンダ中心に位置させて誘導加熱焼入れすることを特徴とするものである。
【００２２】
このように被焼入シリンダブロックと同形状のマスタブロックを使用して基準値を設定し、ワークテーブルに載置した被焼入シリンダブロックのシリンダ位置のずれだけを補正し、加熱コイルを位置させて焼入れすることにより、極めて簡易に正確な位置設定と焼入れが可能になる。この際被焼入シリンダブロックを固定し、位置測定手段と加熱コイルを移動するので迅速な焼入れ作業ができる。
【００２３】
この操作の具体的内容については、後記する実施形態において詳細に説明するが、上記の各動作は制御手段により自動的に行われるので、被焼入シリンダの位置設定が簡易にでき迅速正確な誘導加熱焼入れができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態について具体的に説明する。図１は本発明実施形態のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置の正面図、図２はその上面図、図３は図１のＡ−Ａ視図、図４は制御手段のブロック図である。本実施形態では図示した４シリンダのシリンダブロックの場合について説明する。６シリンダ、８シリンダの場合も同様である。
【００２５】
図１〜３において、共通のベースフレーム１０上に固定されたワークテーブル１１を挟んで両側に加熱ユニット５と計測ユニット６とが設けられている。中央のワークテーブル１１上に冷却槽４１が設けられ、被焼入シリンダブロック（以下ワークブロックという）がシリンダ列を図のＸ方向にして冷却槽４１中に載置される。ワークブロックＷを冷却液中に浸積する冷却槽４１には冷却液が注水パイプ４３から供給されて、オーバーフローした液は図示しないオーバーフローパイプから排出され、焼入れ後に排水パイプ４４から冷却液タンク４５に排出されるようになっている。これにより、ワークブロックＷは冷却液に浸積したまま、シリンダに挿入された加熱コイル２３に通電することにより誘導加熱され、誘導加熱コイルの電流が遮断されると浸積している冷却液により冷却されてシリンダ内面が焼入れされる。
【００２６】
ワークブロックＷには基準孔が設けられ、冷却槽４１の底面に設けられた図示しない基準のノックピンをこれに嵌入させることによりワークブロックはワークテーブル１１上の基準位置に載置される。本実施例では図示しないが、ワークブロックＷを冷却液に浸積した状態で、または浸積しないで、シリンダの焼入加熱面に冷却液を吹き付けながら焼入冷却することもできる。
【００２７】
ワークテーブル１１上には冷却槽４１に並んでワークブロックＷのシリンダ列と同一線上に基準部材である基準リング３６が固定されている。この基準リング３６は、ワークブロックのシリンダと同一内径の同数の４個のリングがシリンダ間隔と同一間隔にしてシリンダ列線上に配設されている。
【００２８】
次に加熱ユニット５について説明する。図１のワークテーブル１１の右側のベースフレーム１０上に設けられた加熱Ｘテーブル（Ｘｈテーブル）１３は、レール１２上をパルスモータ１４、ボールねじ１５によりシリンダ列と平行にＸ方向に往復駆動される。加熱Ｘテーブル１３上に設けられたレール１６上を、加熱Ｙテーブル（Ｙｈテーブル）１８がパルスモータ等の駆動装置１７によりＸ軸に直角のＹ方向（シリンダ列に直交）に往復駆動される。
【００２９】
加熱Ｙテーブル１８上に設けられた縦フレーム２６にレール１９が設けられ、レール１９上を加熱Ｚテーブル（Ｚｈテーブル）２１が駆動装置２０によりワークブロックＷのシリンダ軸線方向（すなわちベースフレームに垂直）に往復移動駆動される。加熱Ｚテーブル２１には高周波トランスを収納する電源ボックス２２が載設され、電源ボックス２２に誘導加熱コイル２３が支持軸２４によりを支持されている。これにより、誘導加熱コイル２３はシリンダ軸線方向（すなわちベースフレームに垂直）に移動するとともに、駆動装置２５によってθ方向に回転駆動されるようになっている。図では２個の誘導加熱コイル２３が示されているが簡単のためにまず誘導加熱コイル２３が１個の場合について説明する。これらのパルスモータなどの駆動装置や後記する駆動手段は制御手段１００により送られるパルス信号により駆動されるようになっている。
【００３０】
誘導加熱コイル２３は詳細を省略するが、特開平７−１６１４６１号などに示すシリンダ内面に斑模様の部分分割焼入層を形成させるコイルが使用されている。
【００３１】
次に計測ユニット６について説明する。計測ユニット６も加熱ユニット５と同様構成のＸ−Ｙ−Ｚテーブルからなる。すなわちワークテーブル１１を挟んで加熱ユニット５と反対側のベースフレーム１０上に設けられた計測Ｘテーブル（Ｘｍテーブル）５３がレール５２上をパルスモータ５１、ボールねじ５０によりシリンダ列と平行にＸ方向に往復駆動される。計測Ｘテーブル５３上に設けられたレール５４上を計測Ｙテーブル（Ｙｍテーブル）５５がパルスモータ等の駆動装置５６によりＸ軸に直角のＹ方向（シリンダ列に直交）に往復駆動される。
【００３２】
計測Ｙテーブル５５上に設けられた縦フレーム５７にレール５８が設けられ、レール５８上を計測Ｚテーブル（Ｚｍテーブル）５９が駆動装置６０によりワークブロックＷのシリンダ軸線方向（すなわちベースフレームに垂直）に往復移動駆動される。これらの駆動手段も加熱ユニットと同様に制御手段１００から送られるパルス信号により駆動される。
【００３３】
Ｚテーブル５９には測定ボックス３３が固定され、測定ボックス３３に位置測定手段である内径測定ヘッド３２を有する内径測定器３１がシリンダ数と同数の４個取り付けられている。内径測定器３１としては触針型電子プローブを使用した。かかる内径測定器によればＸ−Ｙ方向の偏差が容易に計測でき、これにより４箇所のシリンダ位置が同時に測定できる。
【００３４】
図４に示す制御手段１００は、制御部１０１と記憶部１０２からなり、前記加熱ユニット５と計測ユニット６を制御する。記憶部１０２はシリンダブロックの焼入れの各段階における加熱Ｘｈ−Ｙｈ−Ｚｈテーブル位置のテーブル座標と、計測Ｘｍ−Ｙｍ−Ｚｍテーブル位置のテーブル座標の測定値及び動作位置を記憶する。
【００３５】
制御部１０１は、記憶部１０２に記憶された座標値から、後述する準備段階、焼入段階において、加熱Ｘｈ−Ｙｈ−Ｚｈテーブル１３、１８、２１及び誘導加熱コイル２３を所定の移動・回転したり、また計測Ｘｍ−Ｙｍ−Ｚｍテーブルと内径測定器３１を移動する各駆動装置１４、１７、２０、２５及び５１、５６、６０などに信号を送るようになっている。
【００３６】
以下、上記構成の誘導加熱焼入装置により、シリンダ間隔がＡの４シリンダを有するシリンダブロックを焼入れする動作について説明する。
【００３７】
本発明構成の誘導加熱焼入装置の動作は、マスタブロックＭの各シリンダボアの位置座標の設定および誘導加熱コイルの位置座標の設定の準備段階と、ワークブロックＷの各シリンダボアの位置座標の計測との誘導加熱焼入れの焼入段階とに分けられる。
【００３８】
図５は準備段階のマスタブロックＭのシリンダ位置の座標設定と誘導加熱コイルの位置座標の設定の工程のフローチャート、図６はワークブロックＷの各シリンダボアの位置座標の計測と誘導加熱焼入れのフローチャートである。
【００３９】
［準備段階］
図５を用いて準備段階の動作について説明する。すでに４個の内径測定ヘッド３２は間隔をＡにしてシリンダ列に平行に計測ボックス３３に取り付けられているとする。測定ヘッド３２の取り付けは、基準リング３６の位置で４個のリングに測定ヘッド３２を挿入して中心のずれを測定しながら測定ヘッド３２を固定すれば正確に取り付けできるので、取り付け方法の詳細は省略する。
【００４０】
まず、ワークブロックＷと同形状のマスタブロックＭを、シリンダ列線をＸ軸に平行にして固定ワークテーブル上の基準位置に載置する（ＳＴＥＰ１）。
【００４１】
計測Ｘｍ−Ｙｍ−Ｚｍテーブルを移動し（ＳＴＥＰ２）、４個の測定ヘッド３２をマスタブロックの４個のシリンダに挿入しシリンダの中心とほぼ一致させ、その位置のＸｍ−Ｙｍテーブル座標値を（Ｘｍ０，Ｙｍ０）とする（ＳＴＥＰ３）。そして、測定ヘッド３２の第１、第２、第３、第４のすべてのシリンダの振れを０に設定する（ＳＴＥＰ４）。これにより各シリンダ中心が０点設定される。
【００４２】
次に、計測Ｘｍ−Ｙｍ−Ｚｍテーブルを基準部材位置に移動し（ＳＴＥＰ５）、４個の内径測定ヘッド３２を４個の基準リング３６に挿入して、その位置の計測テーブルＸｍ−Ｙｍの座標値を（Ｘｍｓ，Ｙｍｓ）とする（ＳＴＥＰ６）。そして測定ヘッド３２で計測した第１、第２…第ｎ基準リング中心のＸ−Ｙ方向の振れ量を（ｍｓ１ａ，ｍｓ１ｂ），（ｍｓ２ａ，ｍｓ２ｂ），…（ｍｓｎａ，ｍｓｎｂ）とする（ＳＴＥＰ７）。この座標値と振れ量を記憶しておくことにより、作業の開始時や中途に測定ヘッドのずれが生じていないかどうかをチェックできる。
【００４３】
測定ヘッドの設定が終了すると計測Ｘｍ−Ｙｍ−Ｚｍテーブルを待機位置に移動する（ＳＴＥＰ８）。
【００４４】
続いて加熱コイルの位置の設定を行う。加熱Ｘｈ−Ｙｈ−Ｚｈテーブルを移動し（ＳＴＥＰ９）、加熱コイル２３をマスタシリンダの第１シリンダに挿入してその中心を一致させ、すなわち測定ヘッド３２の振れ量を０にして一致点のテーブルＸｈ−Ｙｈの座標値を（Ｘｈ１，Ｙｈ１）にする（ＳＴＥＰ１０）。
【００４５】
加熱Ｘｍ−Ｙｍ−Ｚｍテーブルを移動し（ＳＴＥＰ１１）、加熱コイル２３を順次マスタシリンダの第２…第ｎシリンダに挿入し、その中心が一致した加熱Ｘｈ−Ｙｈテーブルの座標値を、それぞれ（Ｘｈ２，Ｙｈ２）…（Ｘｈｎ，Ｙｈｎ）にする（ＳＴＥＰ１２）。
【００４６】
次に加熱Ｘｈ−Ｙｈテーブルを基準部材３１の位置に移動し（ＳＴＥＰ１３）、加熱コイル２３を基準リング３６の第１リングに挿入して、その中心を一致させ、すなわち加熱コイル２３の振れ量を０にして一致点の加熱テーブルＸｈ−Ｙｈの座標値を（Ｘｈｓ，Ｙｈｓ）にする（ＳＴＥＰ１４）。この座標値を記憶しておくことにより、作業の開始時や中途に加熱コイルのずれが生じていないかどうかをチェックできる。
【００４７】
加熱コイルの設定が終了すると、加熱Ｘｈ−Ｙｈテーブルを待機位置に移動し（ＳＴＥＰ１５）、マスタブロックをワークテーブルから積み降す（ＳＴＥＰ１６）。
【００４８】
そして、計測テーブル座標がＸｍ０，Ｙｍ０で測定ヘッドの振れ量が０のときに、加熱テーブルが座標値（Ｘｈ１，Ｙｈ１）、（Ｘｈ２，Ｙｈ２）…（Ｘｈｎ，Ｙｈｎ）に順次移動駆動されて加熱コイルが所定のシリンダの焼入れ位置に位置するように、制御手段１００の記憶部１０２と制御部１０１を設定する。（ＳＴＥＰ１７）。上記の動作を行うことにより準備段階が終了する。
【００４９】
［焼入れ段階］
次に図６を用いて焼入れ段階について説明する。まず計測、加熱テーブルは待機位置にある（ＳＴＥＰ１８）。被焼入ブロック（以下ワークブロックという）を、シリンダ列線をＸ軸に平行にして固定ワークテーブル上の基準位置に載置する（ＳＴＥＰ１９）。このとき、ワークブロックＷの各シリンダボアの位置は、前述のマスタブロックＭの各シリンダボアとほぼ同位置に位置するが、載置の精度や個別のワークブロック加工の精度によりやや位置がずれるため、このまま前述のマスタブロックの各シリンダの位置座標を用いては精度の高い誘導加熱焼入れすることはできない。そこで、このマスタブロックとワークブロックの位置の偏差を修正する必要がある。以下その動作を説明する。
【００５０】
スタートスイッチ１０５をオンにすると（ＳＴＥＰ２０）、制御手段１００の信号により計測Ｘｍ−Ｙｍテーブルが待機位置から座標Ｘｍ０，Ｙｍ０に移動し（ＳＴＥＰ２１）、測定ヘッド３２がワークシリンダの４個のシリンダに挿入され（ＳＴＥＰ２２）、４個の測定ヘッド３２１〜３２４により各シリンダの振れが同時に計測される。この計測された第１、第２、第３、第４シリンダの中心の振れ量をＸ，Ｙ方向にそれぞれ（ｍａ１，ｍｂ１），（ｍａ２，ｍｂ２），…（ｍａｎ，ｍｂｎ）とする（ＳＴＥＰ２３）。各シリンダの振れの測定が終わると、計測Ｘｍ−Ｙｍテーブルが待機位置に移動する（ＳＴＥＰ２４）。
【００５１】
このように本発明の焼入装置では、複数のシリンダ位置が同時に計測されるので、従来の１シリンダごとに測定した場合に比して計測時間が大幅に短縮され作業能率が向上する。
【００５２】
ワークシリンダの位置測定が終わると、加熱Ｘｈ−Ｙｈテーブルが座標値（Ｘｈ１＋ｍａ１，Ｙｈ１＋ｍｂ１）に移動する（ＳＴＥＰ２５）。この位置でＺｈテーブルが移動して加熱コイル２３が第１ワークシリンダに挿入される（ＳＴＥＰ２６）。これにより、加熱コイルはシリンダの中心に位置することになる。ここで加熱コイル２３に通電されて第１シリンダが加熱急冷して焼入れされる（ＳＴＥＰ２７）。
【００５３】
この焼入れ冷却において、ワークブロックＷは冷却槽４１の冷却液中で誘導加熱されているので、通電加熱後に電源を切ると、加熱部がただちに冷却液により急冷されることになる。これにより、誘導加熱後の急速冷却ができ高い硬度の焼入層を能率良く得ることができる。
【００５４】
第１ワークシリンダの焼入れが終了すると（ＳＴＥＰ２８）、加熱コイル２３が第１ワークシリンダから抽出される（ＳＴＥＰ２９）。
【００５５】
同様にして第２…第ｎワークシリンダが順次焼入れされる（ＳＴＥＰ３０〜３４）。すべてのシリンダが焼き入れされると、加熱Ｘｈ−Ｙｈテーブルが待機位置に移動する（ＳＴＥＰ３５）。これらの動作は、すべて制御部１０１のパルス信号制御により自動的に行われる。焼入れが完了するとスタートスイッチ１０５をオフにして（ＳＴＥＰ３６）、ワークブロックをワークテーブルから積み下ろし（ＳＴＥＰ３７）焼入れが終了する。
【００５６】
なお、上記工程において、ＳＴＥＰ２０でスタートスイッチ１０５がオンにされると注水パイプ４１から冷却槽４１に冷却液が注入され、ＳＴＥＰ３３で焼入れが完了すると排水パイプ４４から冷却液が排出されるが説明は省略する。
【００５７】
上述の各シリンダの焼入れの際にワークの冷却槽は固定され、内径測定器と加熱コイルが移動して焼入れ動作が行われ冷却槽の液面が安定するので連続して焼き入れができ作業能率が上がる。
【００５８】
上記のシリンダ内面焼入れにおいて、シリンダ内面に斑模様の複数列の部分焼入層を形成させる場合には、特開平７ー１６１４６１号などの加熱コイルを使用して、駆動装置２５により加熱コイルを所定角度θに回動させて焼入れすることにより、所定の斑焼入層を得ることができる。
【００５９】
上記実施形態では、加熱コイルが１個の場合について述べたが、図２および３に図示したように加熱コイルを２個備える場合について説明する。ここでは加熱コイルは第１と第３シリンダ、または第２と第４シリンダに挿入されるように配設されている。
【００６０】
２個の加熱コイル２３、２３´を第１、第３シリンダに挿入し、まず測定ヘッド３２の第１シリンダの測定値に対応させて加熱コイル２３を移動し、第１シリンダの中心に置き加熱コイル２３に電力を入力して第１シリンダを加熱焼入れする。
【００６１】
次に測定ヘッド３２の第３シリンダの測定値に対応させて加熱コイル２３´を移動し、第３シリンダの中心に置き加熱コイル２３´に電力を切り換えて入力して第３シリンダを加熱焼入れする。この際、加熱コイルはシリンダから抽出しないで挿入したままで２個のシリンダが焼入れされる。
【００６２】
同様にして第２、第４シリンダを焼入れする。このようにすれば、電力の切り換えを行うだけで加熱コイルの挿入抽出を繰り返す事なく２個のシリンダの焼入れが行われるので、一層焼入れ時間を短縮できる。
【００６３】
また、シリンダブロックの加工精度と載置の精度が高く測定ヘッド３２の２個のシリンダの振れ量が等しい場合には、２個のコイルに同時に通電して２個のシリンダを同時に焼入れすることもできる。
【００６４】
上述したように本発明の構成の誘導加熱焼入装置は、上記の焼入段階の操作が制御手段１００の制御部１０１、記憶部１０２により自動的に制御されるので量産焼入れが可能である。また、シリンダブロックの各シリンダボアと誘導加熱コイルの中心が正確に設定されるので円周間隔の差異が少なく、シリンダ内面に形成される斑模様の部分焼入層の場合にもむらが生ずることがない。
【００６５】
また、ワークテーブルの冷却槽を固定しているので、連続焼入れが能率よくでき、かつ複数の位置測定手段を備えて全シリンダの位置測定が１回でできるので測定時間が大幅に短縮され、一層能率が上がる。また、複数の加熱コイルを備えて電力の入力を切り換えるだけで加熱焼入れすることによりさらに生産能率が向上する。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置によれば、精度が高く能率のよい焼入れが可能になり、シリンダブロックの焼入れ作業の量産ができて作業コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置の正面図である。
【図２】図１の上面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ視図である。
【図４】本発明実施形態の制御手段のブロック図である。
【図５】本発明実施形態の誘導加熱焼入装置の準備段階の動作のステップを示すフローチャートである。
【図６】本発明実施形態の誘導加熱焼入装置の焼入段階の動作のステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
５加熱ユニット、６計測ユニット、１０ベースフレーム、１１ワークテーブル、１２レール、１３加熱Ｘテーブル、１４パルスモータ、１５ボールねじ、１６レール、１７駆動装置、１８加熱Ｙテーブル、１９レール、２０駆動装置、２１加熱Ｚテーブル、２２電源ボックス、２３誘導加熱コイル、２４支持軸、２５回転駆動装置、２６縦フレーム、３０レール、３１内径測定器（位置測定手段）、３２測定ヘッド、３３計測ボックス、３６基準リング（基準部材）、４１冷却槽、４３注水パイプ、４４排水パイプ４５冷却液タンク、５１パルスモータ、５２レール、５３計測Ｘテーブル、５４レール、５５計測Ｙテーブル、５６駆動装置、５７縦フレーム、５８レール、５９計測Ｚテーブル、６０駆動装置、１００制御手段、１０１制御部、１０２記憶部、１０４操作スイッチ、１０５スタートスイッチ、Ｍマスタブロック、Ｗワークブロック

Claims

シリンダ内面を焼入れするシリンダブロックの誘導加熱焼入装置において、被焼入シリンダブロックを基準位置に載置して冷却液に浸漬する冷却液槽が設けられた固定ワークテーブルと、該冷却液槽に載置されたブロックのシリンダ位置を計測する移動する位置測定手段と、シリンダ内面を誘導加熱する移動する加熱コイルと、前記位置測定手段により計測した座標値に基づき前記加熱コイルを所定シリンダの焼入れ箇所に位置させて加熱する加熱コイル制御手段とを備えたことを特徴とするシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
前記位置測定手段は２以上のシリンダ位置を同時に測定できる測定ヘッドを備え、該測定ヘッドにより計測したそれぞれのシリンダ位置座標に基づき前記加熱コイルを所定シリンダの焼入れ箇所に位置させる加熱コイル制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
同時に複数のシリンダに挿入される複数の加熱コイルと、前記位置測定手段により計測したそれぞれのシリンダ位置座標に基づき前記加熱コイルを所定シリンダの焼入れ箇所に位置させ、該焼入れ箇所が個別または複数同時に加熱されるように該シリンダに対応する加熱コイルに電力を切り換えて入力する加熱コイル制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
前記被焼入シリンダブロックを基準位置に載置する冷却液槽が設けられた固定ワークテーブルと、前記誘導加熱コイルを該ブロックのシリンダ列に平行のＸ方向に往復移動させるＸｈテーブルと、該Ｘ方向に直交したＹ方向に往復移動させるＹｈテーブルと、シリンダ軸線のＺ方向に往復移動させるＺｈテーブルからなる加熱テーブルと、前記加熱テーブルの位置座標を計測記憶する座標記憶手段と、前記加熱テーブルを駆動して前記誘導加熱コイルを所定シリンダの焼入れ箇所に位置させる加熱テーブル制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
前記被焼入シリンダブロックを基準位置に載置する冷却液槽が設けられた固定ワークテーブルと、該ブロックのシリンダの位置を計測する位置測定手段を該ブロックのシリンダ列に平行のＸ方向に往復移動させるＸｍテーブルと、該Ｘ方向に直交したＹ方向に往復移動させるＹｍテーブルと、シリンダ軸線のＺ方向に往復移動させるＺｍテーブルからなる計測テーブルと、前記計測テーブルの位置座標を計測記憶する座標記憶手段と、前記計測テーブルを駆動して前記位置測定手段を所定シリンダの焼入れ箇所に位置させる計測テーブル制御手段とを備えたことを特徴とする請求項４に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
前記加熱テーブルと前記計測テーブルが前記固定ワークテーブルを挟んで両側に配設されたことを特徴とする請求項５に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
前記位置測定手段と加熱コイルの設定位置を検証する基準部材が前記固定ワークテーブル上に設けられたことを特徴とする請求項５に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
前記基準部材は被焼入シリンダとほぼ同内径の複数の基準リングが被焼入シリンダ間隔に一列に配列された部材からなり、前記位置測定手段は前記基準リングの内径の偏差を測定する内径測定器からなることを特徴とする請求項７に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
前記誘導加熱コイルは、θ方向に回転可能に前記Ｚｈテーブルに保持され、前記制御手段は前記誘導加熱コイルの回転を駆動制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項３に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼入装置。
シリンダ内面を焼入れするシリンダブロックの誘導加熱焼入において、固定ワークテーブル上に被焼入シリンダブロックを基準位置に載置して冷却液に浸漬する冷却液槽を設け、該冷却液槽の基準位置にマスタシリンダブロックを載置し、位置測定手段を移動して該マスタブロックのシリンダ位置を計測し、誘導加熱コイルを移動して該シリンダ位置に中心を一致させて設定位置とし、被焼入シリンダブロックを前記マスタブロックに置き換えて前記冷却液槽の基準位置に載置し、前記位置測定手段により該被焼入シリンダブロックのシリンダ位置の前記設定位置からの偏差を計測し、該計測した偏差値を補正して誘導加熱コイルをシリンダ中心に位置させて誘導加熱焼入れすることを特徴とするシリンダブロックの誘導加熱焼入方法。