JP3970675B2 - クランクシャフト用誘導加熱装置 - 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回転させながら全てのピン部又はジャーナル部の外周面を同時に誘導加熱するクランクシャフト用誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒エンジン等のクランクシャフトの各ピン部等の外周面に円周方向に沿って所定の硬化層を形成しようとする場合、以下のようなクランクシャフト用誘導加熱装置を利用するのが一般的である。
【０００３】
同装置は、クランクシャフトのピン部等の上に跨がる誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルに与える電力を生成する高周波電源と、高周波電源と誘導加熱コイルとの間に接続されるカレントトランスと、クランクシャフトの回転角度に応じて誘導加熱コイルに与える電力を各々調整する電力バランス手段等を有した基本構成となっている。具体的な従来例としては、特公昭６１−８８７号公報に開示されたもの（これを第１の従来例とする）、特開２０００−１２９３６０号公報に開示されたものがある（これを第２の従来例とする）。
【０００４】
同装置において電力バランス手段が必要不可欠であるのは次のような理由に基づいている。クランクシャフトはピン部の両側にジャーナル部が連結された構造となっている。そのため、クランクシャフトを回転させてピン部を公転運動させる過程で、ピン部が下死点付近に位置したときには、誘導加熱コイルがジャーナル部の間に挟まれる形になり、ヒートマスが極端に大きくなる。よって、誘導加熱コイルに与える電力をクランクシャフトのピン部の位置に関係なく一定にすると、ピン部の外周面に均一な硬化層を形成することが困難になり、これを是正するために電力バランス手段が備えられている。
【０００５】
第１の従来例の電力バランス手段は、コイル内に挿入されるコアの挿入量に応じてインダクタンスが可変可能な構造の可変リアクトルが用いられており、これが誘導加熱コイルとカレントトランスとの間に接続されている。即ち、クランクシャフトの回転角度又はピン部の位置に応じて可変リアクトルのコアを移動させ、当該誘導加熱コイルに与える電力を調整するようになっている。
【０００６】
一方、第２の従来例の電力バランス手段としては高周波可変出力電源が用いられている。即ち、クランクシャフトの回転角度を検出し、この検出結果に基づいて高周波可変出力電源を制御し、これにより誘導加熱コイルに与える電力を調整するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例による場合、高周波電源が１台で良いものの、可変リアクトルに流れる電流が大きいことから、大型の可変リアクトルを用いることが必要になり、これに伴って装置全体がコスト高になるという問題がある。
【０００８】
一方、第２の従来例による場合、例えば、４気筒用クランクシャフトについては２台の高周波可変出力電源が必要になり、６気筒用クランクシャフトについては３台の高周波可変出力電源が必要になる。もっとも、クランクシャフトのピン部を一度に誘導加熱せず複数回に分けて処理するようにすると、１台の高周波可変出力電源で良いことになるが、誘導加熱処理の効率化を図ることは非常に困難になる。
【０００９】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであり、その主たる目的とするところは、高周波電源が１台でありながらクランクシャフトの全てのピン部等の外周面を同時に誘導加熱することが可能なクランクシャフト用誘導加熱装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るクランクシャフト用誘導加熱装置はクランクシャフトを回転させながら全てのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を誘導加熱する装置であって、クランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の上に各々配置される誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルの前段に各々設けられたカレントトランスと、カレントトランスの前段に各々並列接続された力率補償コンデンサと、誘導加熱コイルに供給すべき高周波電力を生成する共通の高周波電源が接続される高周波電力入力端子と、高周波電力入力端子と力率補償コンデンサとの間に各々設けられており且つ少なくとも可変リアクトルを用いて誘導加熱コイルに印加すべき電圧を各々変化させる電圧可変回路と、クランクシャフトの回転角度を検出するための検出部と、クランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を円周方向に所定の加熱パターンで各々誘導加熱するために検出部の検出結果に応じて可変リアクトルのインダクタンスを各々調整する電力制御部とを具備している。電圧可変回路については、高周波電力入力端子の一端と力率補償コンデンサの一端との間に設けられた可変リアクトルと、前記力率補償コンデンサの両端に前記可変リアクトルを介して並列接続された共振コンデンサとを有した構成となっている。
【００１１】
ここでいうクランクシャフトの代表的な例としては、配置上の位相が互いに異なるピン部を有した構造となっているものがある。可変リアクトルについては、コイルに挿入される磁性体部材の挿入量に応じてインダクタンスが可変可能な構造のものを用いると良い。
【００１２】
より好ましくは、高周波電力入力端子と誘導加熱コイルとの間の電気的接続を各々開閉する開閉器を備えるようにし、電力制御部により開閉器の開閉を制御するようにしても良い。この場合の電力制御部は、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱開始時の位置をいずれも一定にするために前記検出部の検出結果に応じて前記開閉器の開閉を順次的に切り換える機能を有した構成のものを用いることが望ましい。また、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱終了時の位置をいずれも一定にするために前記検出部の検出結果に応じて前記開閉器の開閉を順次的に切り換える機能を有した構成のものを用いることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はクランクシャフト用誘導加熱装置の電源回路を中心とした部分的構成図、図２は同装置の電力制御部を中心とした部分的構成図、図３は同装置の可変リアクトルの概略構成図で、図４は同装置の開閉器の内部回路の例を示す図である。
【００１４】
ここに掲げるクランクシャフト用誘導加熱装置は、図２に示すＶ型６気筒のクランクシャフト１００を対象としており、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆをピン部１１０ａ〜１１０ｆの上に各々配置した状態で、クランクシャフト１００を回転させて、これによりピン部１１０ａ〜１１０ｆを誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆとともに公転運動させると、この過程でピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面を同時に誘導加熱するようになっている。その後、図外のワーク移動機構によりクランクシャフト１０を若干移動させて、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆをジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの上に配置し、この状態でピン部１１０ａ〜１１０ｆの場合と同様にジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの外周面を同時に誘導加熱するようになっている。
【００１５】
なお、図中３００はクランクシャフト１００を回転させるモータであり、３１０、３２０はクランクシャフト１００の両側を各々軸支する軸受である。
【００１６】
誘導コイル１０ａ〜１０ｆについては、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆ及びジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの上に各々配置され、ここでは半開放鞍型コイルを用いており、カレントトランス２０ａ〜２０ｆの下面に各々取り付けられている。
【００１７】
カレントトランス２０ａ〜２０ｆについては、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆの前段に各々設けられており、ここではディスク型のものを用いている。
【００１８】
カレントトランス２０ａ〜２０ｆは重量が大きいことから、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆ等とともに図外のワイヤ・スプリング機構により各々吊り下げられており、これにより誘導コイル１０ａ〜１０ｆを含めた全自重がクランクシャフト１０のピン部１１０ａ〜１１０ｆ等に直接に作用しないようになっている。
【００１９】
図中２００は誘導コイル１０ａ〜１０ｆに供給すべき高周波電力を生成する共通の高周波電源である。高周波電源２００により生成された高周波電力についはて電源回路Ａ、カレントトランス２０ａ〜２０ｆを順次的に介して誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに各々供給されるようになっている。
【００２０】
同装置の最も大きな特徴は、クランクシャフト１００について配置上の位相（ここでは６０°）が互いに異なるピン部１１０ａ〜１１０ｆを有する構造であるにもかかわらず、１台の高周波電源２００でもって全てのピン部１１０ａ〜１１０ｆ又はジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの外周面を円周方向に所定の加熱パターンで同時に誘導加熱することができるという点である。その具体的な構成は以下の通りである。
【００２１】
同装置は、図１に示すように誘導コイル１０ａ〜１０ｆ及びカレントトランス２０ａ〜２０ｆに加えて、カレントトランス２０ａ〜２０ｆの前段に各々並列接続された力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆと、高周波電源２００が接続される高周波電力入力端子６０と、高周波電力入力端子６０と力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆとの間に各々設けられており且つ可変リアクトル４１ａ〜４１ｆと共振コンデンサ４２ａ〜４２ｆを用いて誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに印加すべき電圧を各々変化させる電圧可変回路４０ａ〜４０ｆと、高周波電力入力端子６０と誘導コイル１０ａ〜１０ｆとの間の電気的接続を各々開閉する開閉器５０ａ〜５０ｆと、図２に示すようにクランクシャフト１００の回転角度を検出するための検出部７０と、検出部７０の検出結果に応じて可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々調整するとともに開閉器５０ａ〜５０ｆの開閉を各々制御する機能を有した電力制御部８０とを具備している。なお、図２中に示された電源回路Ａは、図１で示す開閉器５０ａ〜５０ｆ、電圧可変回路４０ａ〜４０ｆ及び力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆからなる回路ブロックである。以下、各構成部について詳しく説明する。
【００２２】
電圧可変回路４０ａ〜４０ｆは、高周波電力入力端子６０の一端と力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆの一端との間に設けられた可変リアクトル４１ａ〜４１ｆと、力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆの両端に可変リアクトル４１ａ〜４１ｆを介して並列接続された共振コンデンサ４２ａ〜４２ｆとを有した構成となっている。即ち、可変リアクトル４１ａ〜４１ｆと力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆとからなるＬＣ回路と、力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆとカレントトランス２０ａ〜２０ｆ等とを含めて、並列共振回路が各々構成されている。
【００２３】
可変リアクトル４１ａについては、ここでは図３に示すようにコイル４１１ａに挿入される磁性体部材４１２ａの挿入量に応じてインダクタンスが可変可能な構造のものを用いている。磁性体部材４１２ａの材質については、ファライト、珪素鋼、銅、アルミ等を適宜用いると良い。即ち、強磁性体や常磁性体のものだけでなく、銅等の反磁性体のものを用いてもかまわない。これらの材質からなる棒状体を１本又は複数本束ねて磁性体部材４１２ａを作製している。また、磁性体部材４１２ａには、電力制御部８０から出力された信号に基づいて動作する図外の直線移動機構（例えば、シリンダ機構やボールネジ機構等）が連結され、同機構によりコイル４１１ａに挿入される磁性体部材４１２ａの挿入量が変化するようになっている。
【００２４】
可変リアクトル４１ｂ〜４１ｆについても可変リアクトル４１ａと全く同一である。即ち、可変リアクトル４１ａ〜４１ｆの各インダクタンスは、電力制御部８０から出力された各信号に基づいて別々に調整されるようになっている。
【００２５】
開閉器５０ａ〜５０ｆについては電磁リレー又は双方向性半導体スイッチを用いており、電力制御部８０から出力される信号に基づいて別々にオンオフ動作をするようになっている。ただ、電磁リレーを用いる場合には、図４に示すような２つの接点回路を有するものを用いると良い。即ち、図中上側の接点回路の接点を最初に開閉させ、このとき発生する突入電流を同回路に含まれる抵抗により吸収し、所定時間経過後に図中下側の設定回路の接点を開放させるようにする。
【００２６】
検出部７０についてはレゾルバ等のエンコーダ等を用いている。モータ３００のシャフト等に連結されており、クランクシャフト１００の回転角度を電気信号に変換して電力制御部８０に出力するようになっている。
【００２７】
電力制御部８０については同装置の全体を制御するシーケンサ又はマイクロコンピュータである。所定のシーケンスプログラムに従って、モータ３００や図外のワーク移動機構を動作させる他、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆ等の外周面を円周方向に所定の加熱パターンで各々誘導加熱するために検出部７０の出力信号に応じて可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々調整するようになっている（これを第１の機能とする）。また、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの誘導加熱を行うに当たり全てのピン部１１０ａ〜１１０ｆにおける加熱開始時及び加熱終了時の位置をいずれも一定にするために検出部７０の出力信号に応じて開閉器５０ａ〜５０ｆの開閉を順次的に切り換えるようになっている（これを第２の機能とする）。
【００２８】
まず、第１の機能について説明する。クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面を円周方向にＲ焼入れをして均等な深さの硬化層を形成するには、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが下死点付近にある場合と上死点付近にある場合とでは誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに与える各電力、即ち、可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを個別に変化させることが必要になる。
【００２９】
そこでクランクシャフト２０の回転角度と可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスとの最適な対応関係を予め求めておき、これをデータテーブルとして電力制御部８０内のメモリに記録しておく。そして、検出部７０によりクランクシャフト１００の回転角度が検出されると、電力制御部８０は、当該検出結果に応じて上記データテーブルを参照して可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々求めるとともに、求められた通りに可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々調整する。すると、結果として、クランクシャフト２０のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面に円周方向に沿って所定の硬化層が形成されることになる。
【００３０】
もっとも、フラット焼入ではなく、フィレット焼入を行う場合、最終T.I.R を最小にするため円周方向に不均一な硬化層を敢えて形成することが必要になることから、このような焼入れ等に備えて、電力制御部８０内のメモリには別のデータテーブルを複数種予め用意している。即ち、スイッチパネル等である入力部８１を通じてフラット焼入を含めたこれらの焼入れの仕様が設定されると、電力制御部８０は当該仕様に対応したデータテーブルを参照して当該焼入の仕様に応じた適切な電力制御を行うようになっている。
【００３１】
クランクシャフト２０のジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの外周面を円周方向に誘導加熱する際には、ジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄがピン部１１０ａ〜１２０ｇとは異なり公転運動しないことから、クランクシャフト１００の回転角度に応じて誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに与える各電力、即ち、可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを個別に変化させることは基本的に不要である。ところが、ジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄをフラット焼入れではなく、フィレット焼入れ等をする際には、ピン部１１０ａ〜１１０ｆの場合と同様に円周方向に不均一な硬化層を敢えて形成することが必要になる場合がある。
【００３２】
このことからジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの焼入れを行う場合においても、電力制御部８０内のメモリにピン部１１０ａ〜１２０ｆの場合と同様なデータベースを予め用意している。そして、入力部８１を通じてフィレット焼入等の仕様が設定されたときには、電力制御部８０は、ピン部１１０ａ〜１２０ｆの場合と全く同様に当該データベースを参照して可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々求めるとともに、求められた通りに可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々調整するようにしている。
【００３３】
次に第２の機能について説明する。クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面を誘導加熱する際には、電力制御部８０の第１の機能により、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが下死点付近の位置にあるときには、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに与える各電力が最大（可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスが最小）になる一方、上死点付近の位置にあるときには、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに与える各電力が最小（可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスが最大）になる。しかもクランクシャフト２０のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面には所定の硬化層を形成することが必要になるので、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが誘導加熱される時間はいずれも一定である。
【００３４】
このことからピン部１１０ａ〜１１０ｆにおける加熱開始時又は加熱終了時の位置が一定でなければ、結果として、ピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面に形成される硬化層が各ピン毎に不均一になる。
【００３５】
そこで、電力制御部８０においては、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面の誘導加熱を開始する際には、クランクシャフト１００を回転させた後、検出部７０の出力信号を監視し、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが所定位置（ここでは下死点）に来た各タイミングで、開閉器５０ａ〜５０ｆを各々オンにするようにしている。また、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面の誘導加熱を終了する際には、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが所定位置（ここでは下死点）に来た各タイミングで、開閉器５０ａ〜５０ｆを各々オフにするようにしている。
【００３６】
以上のように構成された同装置の動作について説明し、併せて電力制御部８０のシーケンスプログラムの内容について説明する。
【００３７】
まず、クランクシャフト１００を図外のワーク移動機構にセットした状態で同装置のスイッチをオンにすると、同機構が動作し、これによりクランクシャフト１００の両側が軸受３１０、３２０の間に挟み込まれ、この状態でクランクシャフト１００が誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆの下方位置に搬送され、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの上に誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆが各々置かれて跨がることになる。
【００３８】
次いで、モータ３００が動作し、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆが下死点に来た各タイミングで、開閉器５０ａ〜５０ｆが各々オンにされ、これに伴って高周波電源２００により生成された高周波電力が誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに順次的に供給される。
【００３９】
このようにクランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの誘導加熱が開始されると、クランクシャフト１００の回転角度に応じて可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスが個別に調整され、これに伴って誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに供給される電力が周期的に各々変化する。
【００４０】
そして所定時間が経過すると、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆが下死点に来た各タイミングで、開閉器５０ａ〜５０ｆが各々オフにされ、これに伴って誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆへの高周波電力の供給が順次的に停止される。ピン部１１０ａ〜１１０ｆの誘導加熱が終了すると、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆの近くに各々配置された図外の冷却ジャケットが動作し、これによりピン部１１０ａ〜１１０ｆが一斉に冷却される。ピン部１１０ａ〜１１０ｆの冷却が終了すると、モータ３００が停止する。
【００４１】
その後、図外のワーク移動機構が動作し、これによりクランクシャフト１００が若干移動し、クランクシャフト１００のジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの上に誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｄが各々置かれて跨がることになる。
【００４２】
すると、モータ３００が動作するとともに、開閉器５０ａ〜５０ｄが一斉にオンにされ、これに伴って高周波電源２００の高周波電力が誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｄに一斉に供給される。その後、所定時間が経過すると、開閉器５０ａ〜５０ｄが一斉にオフにされ、これに伴って誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆへの高周波電力の供給が一斉に停止される。ジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの誘導加熱の終了すると、上記冷却ジャケットが動作し、これによりジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄが一斉に冷却される。ジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの冷却が終了すると、モータ３００が停止する。
【００４３】
このような過程を経てクランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１００ｆ及びジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの外周面に円周方向に所定の硬化層が形成される。これは入力部８１を通じて他の焼入れ等の仕様が設定された場合についても全く同様である。
【００４４】
以上のように構成された同装置による場合、高周波電源２００が１台でありながら、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１００ｆ及びジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄに所望の硬化層が形成され、この点で装置の高性能化を図ることが可能になる。
【００４５】
なお、本発明に係るクランクシャフト用誘導加熱装置はＶ型６気筒のクランクシャフトだけでなく、直列型の６気筒用クランクシャフトや４気筒用クランクシャフスト等にも当然に適用可能である。各種のクランクシャフトを誘導加熱するのに必要なデータを電力制御部８０に予め用意しておき、クランクシャフトの種類等を入力部８１を通じて設定するようにすると、Ｖ型６気筒の場合と全く同様に誘導加熱することが可能になる。また、クランクシャフトのジャーナル部の誘導加熱を行った後にピン部の誘導加熱するようにしたり、誘導加熱コイルの数を増やしてクランクシャフトのピン部とジャーナル部との双方を同時に誘導加熱するようにしてもかまわない。
【００４６】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項１、２又は３に係るクランクシャフト用誘導加熱装置による場合、カレントトランスの前段に設けられた可変リアクトルのインダクタンスがクランクシャフトの回転角度に応じて変化し、これに伴って誘導加熱コイルに供給される電力が個別に調節される構成となっているので、１台の高周波電源でありながらクランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を同時に誘導加熱することが可能になり、誘導加熱処理の効率化及び装置の高性能化を図る上でメリットがある。しかも可変リアクトル及び共振コンデンサがカレントトランスの一次側に設けられていることから、小型の可変リアクトルを用いることが可能になる。
【００４７】
本発明の請求項４に係るクランクシャフト用誘導加熱装置による場合、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱開始時の位置がいずれも一定にされる構成となっているので、クランクシャフトの全てのピン部に対する加熱が一定となり、ひいては全てのピン部に所定の硬化層を形成することが可能になり、この点で装置の高性能化を図ることができる。
【００４８】
本発明の請求項５に係るクランクシャフト用誘導加熱装置による場合、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱開始時だけでなく加熱終了時の位置がいずれも一定にされる構成となっているので、装置の高性能化を一層を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であって、クランクシャフト用誘導加熱装置の電源回路を中心とした部分的構成図である。
【図２】同装置の電力制御部を中心とした部分的構成図である。
【図３】同装置の可変リアクトルの概略構成図である。
【図４】同装置の開閉器の内部回路の例を示す図である。
【符号の説明】
１００ クランクシャフト
１１０ａ〜１１０ｆ ピン部
１２０ａ〜１２０ｄ ジャーナル部
２００ 高周波電源
１０ａ〜１０ｆ 誘導加熱コイル
２０ａ〜２０ｆ カレントトランス
３０ａ〜３０ｆ 力率補償コンデンサ
４０ａ〜４０ｆ 電圧可変回路
４１ａ〜４１ｆ 可変リアクトル
４２ａ〜４２ｆ 共振コンデンサ
５０ａ〜５０ｆ 開閉器
６０ 高周波電力入力端子
７０ 検出部
８０ 電力制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトを回転させながら全てのピン部又はジャーナル部の外周面を同時に誘導加熱するクランクシャフト用誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒エンジン等のクランクシャフトの各ピン部等の外周面に円周方向に沿って所定の硬化層を形成しようとする場合、以下のようなクランクシャフト用誘導加熱装置を利用するのが一般的である。
【０００３】
同装置は、クランクシャフトのピン部等の上に跨がる誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルに与える電力を生成する高周波電源と、高周波電源と誘導加熱コイルとの間に接続されるカレントトランスと、クランクシャフトの回転角度に応じて誘導加熱コイルに与える電力を各々調整する電力バランス手段等を有した基本構成となっている。具体的な従来例としては、特公昭６１−８８７号公報に開示されたもの（これを第１の従来例とする）、特開２０００−１２９３６０号公報に開示されたものがある（これを第２の従来例とする）。
【０００４】
同装置において電力バランス手段が必要不可欠であるのは次のような理由に基づいている。クランクシャフトはピン部の両側にジャーナル部が連結された構造となっている。そのため、クランクシャフトを回転させてピン部を公転運動させる過程で、ピン部が下死点付近に位置したときには、誘導加熱コイルがジャーナル部の間に挟まれる形になり、ヒートマスが極端に大きくなる。よって、誘導加熱コイルに与える電力をクランクシャフトのピン部の位置に関係なく一定にすると、ピン部の外周面に均一な硬化層を形成することが困難になり、これを是正するために電力バランス手段が備えられている。
【０００５】
第１の従来例の電力バランス手段は、コイル内に挿入されるコアの挿入量に応じてインダクタンスが可変可能な構造の可変リアクトルが用いられており、これが誘導加熱コイルとカレントトランスとの間に接続されている。即ち、クランクシャフトの回転角度又はピン部の位置に応じて可変リアクトルのコアを移動させ、当該誘導加熱コイルに与える電力を調整するようになっている。
【０００６】
一方、第２の従来例の電力バランス手段としては高周波可変出力電源が用いられている。即ち、クランクシャフトの回転角度を検出し、この検出結果に基づいて高周波可変出力電源を制御し、これにより誘導加熱コイルに与える電力を調整するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例による場合、高周波電源が１台で良いものの、可変リアクトルに流れる電流が大きいことから、大型の可変リアクトルを用いることが必要になり、これに伴って装置全体がコスト高になるという問題がある。
【０００８】
一方、第２の従来例による場合、例えば、４気筒用クランクシャフトについては２台の高周波可変出力電源が必要になり、６気筒用クランクシャフトについては３台の高周波可変出力電源が必要になる。もっとも、クランクシャフトのピン部を一度に誘導加熱せず複数回に分けて処理するようにすると、１台の高周波可変出力電源で良いことになるが、誘導加熱処理の効率化を図ることは非常に困難になる。
【０００９】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであり、その主たる目的とするところは、高周波電源が１台でありながらクランクシャフトの全てのピン部等の外周面を同時に誘導加熱することが可能なクランクシャフト用誘導加熱装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るクランクシャフト用誘導加熱装置はクランクシャフトを回転させながら全てのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を誘導加熱する装置であって、クランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の上に各々配置される誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルの前段に各々設けられたカレントトランスと、カレントトランスの前段に各々並列接続された力率補償コンデンサと、誘導加熱コイルに供給すべき高周波電力を生成する共通の高周波電源が接続される高周波電力入力端子と、高周波電力入力端子と力率補償コンデンサとの間に各々設けられており且つ少なくとも可変リアクトルを用いて誘導加熱コイルに印加すべき電圧を各々変化させる電圧可変回路と、クランクシャフトの回転角度を検出するための検出部と、クランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を円周方向に所定の加熱パターンで各々誘導加熱するために検出部の検出結果に応じて可変リアクトルのインダクタンスを各々調整する電力制御部とを具備している。電圧可変回路については、高周波電力入力端子の一端と力率補償コンデンサの一端との間に設けられた可変リアクトルと、前記力率補償コンデンサの両端に前記可変リアクトルを介して並列接続された共振コンデンサとを有した構成となっている。
【００１１】
ここでいうクランクシャフトの代表的な例としては、配置上の位相が互いに異なるピン部を有した構造となっているものがある。可変リアクトルについては、コイルに挿入される磁性体部材の挿入量に応じてインダクタンスが可変可能な構造のものを用いると良い。
【００１２】
より好ましくは、高周波電力入力端子と誘導加熱コイルとの間の電気的接続を各々開閉する開閉器を備えるようにし、電力制御部により開閉器の開閉を制御するようにしても良い。この場合の電力制御部は、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱開始時の位置をいずれも一定にするために前記検出部の検出結果に応じて前記開閉器の開閉を順次的に切り換える機能を有した構成のものを用いることが望ましい。また、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱終了時の位置をいずれも一定にするために前記検出部の検出結果に応じて前記開閉器の開閉を順次的に切り換える機能を有した構成のものを用いることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はクランクシャフト用誘導加熱装置の電源回路を中心とした部分的構成図、図２は同装置の電力制御部を中心とした部分的構成図、図３は同装置の可変リアクトルの概略構成図で、図４は同装置の開閉器の内部回路の例を示す図である。
【００１４】
ここに掲げるクランクシャフト用誘導加熱装置は、図２に示すＶ型６気筒のクランクシャフト１００を対象としており、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆをピン部１１０ａ〜１１０ｆの上に各々配置した状態で、クランクシャフト１００を回転させて、これによりピン部１１０ａ〜１１０ｆを誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆとともに公転運動させると、この過程でピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面を同時に誘導加熱するようになっている。その後、図外のワーク移動機構によりクランクシャフト１０を若干移動させて、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆをジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの上に配置し、この状態でピン部１１０ａ〜１１０ｆの場合と同様にジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの外周面を同時に誘導加熱するようになっている。
【００１５】
なお、図中３００はクランクシャフト１００を回転させるモータであり、３１０、３２０はクランクシャフト１００の両側を各々軸支する軸受である。
【００１６】
誘導コイル１０ａ〜１０ｆについては、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆ及びジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの上に各々配置され、ここでは半開放鞍型コイルを用いており、カレントトランス２０ａ〜２０ｆの下面に各々取り付けられている。
【００１７】
カレントトランス２０ａ〜２０ｆについては、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆの前段に各々設けられており、ここではディスク型のものを用いている。
【００１８】
カレントトランス２０ａ〜２０ｆは重量が大きいことから、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆ等とともに図外のワイヤ・スプリング機構により各々吊り下げられており、これにより誘導コイル１０ａ〜１０ｆを含めた全自重がクランクシャフト１０のピン部１１０ａ〜１１０ｆ等に直接に作用しないようになっている。
【００１９】
図中２００は誘導コイル１０ａ〜１０ｆに供給すべき高周波電力を生成する共通の高周波電源である。高周波電源２００により生成された高周波電力についはて電源回路Ａ、カレントトランス２０ａ〜２０ｆを順次的に介して誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに各々供給されるようになっている。
【００２０】
同装置の最も大きな特徴は、クランクシャフト１００について配置上の位相（ここでは６０°）が互いに異なるピン部１１０ａ〜１１０ｆを有する構造であるにもかかわらず、１台の高周波電源２００でもって全てのピン部１１０ａ〜１１０ｆ又はジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの外周面を円周方向に所定の加熱パターンで同時に誘導加熱することができるという点である。その具体的な構成は以下の通りである。
【００２１】
同装置は、図１に示すように誘導コイル１０ａ〜１０ｆ及びカレントトランス２０ａ〜２０ｆに加えて、カレントトランス２０ａ〜２０ｆの前段に各々並列接続された力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆと、高周波電源２００が接続される高周波電力入力端子６０と、高周波電力入力端子６０と力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆとの間に各々設けられており且つ可変リアクトル４１ａ〜４１ｆと共振コンデンサ４２ａ〜４２ｆを用いて誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに印加すべき電圧を各々変化させる電圧可変回路４０ａ〜４０ｆと、高周波電力入力端子６０と誘導コイル１０ａ〜１０ｆとの間の電気的接続を各々開閉する開閉器５０ａ〜５０ｆと、図２に示すようにクランクシャフト１００の回転角度を検出するための検出部７０と、検出部７０の検出結果に応じて可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々調整するとともに開閉器５０ａ〜５０ｆの開閉を各々制御する機能を有した電力制御部８０とを具備している。なお、図２中に示された電源回路Ａは、図１で示す開閉器５０ａ〜５０ｆ、電圧可変回路４０ａ〜４０ｆ及び力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆからなる回路ブロックである。以下、各構成部について詳しく説明する。
【００２２】
電圧可変回路４０ａ〜４０ｆは、高周波電力入力端子６０の一端と力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆの一端との間に設けられた可変リアクトル４１ａ〜４１ｆと、力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆの両端に可変リアクトル４１ａ〜４１ｆを介して並列接続された共振コンデンサ４２ａ〜４２ｆとを有した構成となっている。即ち、可変リアクトル４１ａ〜４１ｆと力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆとからなるＬＣ回路と、力率補償コンデンサ３０ａ〜３０ｆとカレントトランス２０ａ〜２０ｆ等とを含めて、並列共振回路が各々構成されている。
【００２３】
可変リアクトル４１ａについては、ここでは図３に示すようにコイル４１１ａに挿入される磁性体部材４１２ａの挿入量に応じてインダクタンスが可変可能な構造のものを用いている。磁性体部材４１２ａの材質については、ファライト、珪素鋼、銅、アルミ等を適宜用いると良い。即ち、強磁性体や常磁性体のものだけでなく、銅等の反磁性体のものを用いてもかまわない。これらの材質からなる棒状体を１本又は複数本束ねて磁性体部材４１２ａを作製している。また、磁性体部材４１２ａには、電力制御部８０から出力された信号に基づいて動作する図外の直線移動機構（例えば、シリンダ機構やボールネジ機構等）が連結され、同機構によりコイル４１１ａに挿入される磁性体部材４１２ａの挿入量が変化するようになっている。
【００２４】
可変リアクトル４１ｂ〜４１ｆについても可変リアクトル４１ａと全く同一である。即ち、可変リアクトル４１ａ〜４１ｆの各インダクタンスは、電力制御部８０から出力された各信号に基づいて別々に調整されるようになっている。
【００２５】
開閉器５０ａ〜５０ｆについては電磁リレー又は双方向性半導体スイッチを用いており、電力制御部８０から出力される信号に基づいて別々にオンオフ動作をするようになっている。ただ、電磁リレーを用いる場合には、図４に示すような２つの接点回路を有するものを用いると良い。即ち、図中上側の接点回路の接点を最初に開閉させ、このとき発生する突入電流を同回路に含まれる抵抗により吸収し、所定時間経過後に図中下側の設定回路の接点を開放させるようにする。
【００２６】
検出部７０についてはレゾルバ等のエンコーダ等を用いている。モータ３００のシャフト等に連結されており、クランクシャフト１００の回転角度を電気信号に変換して電力制御部８０に出力するようになっている。
【００２７】
電力制御部８０については同装置の全体を制御するシーケンサ又はマイクロコンピュータである。所定のシーケンスプログラムに従って、モータ３００や図外のワーク移動機構を動作させる他、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆ等の外周面を円周方向に所定の加熱パターンで各々誘導加熱するために検出部７０の出力信号に応じて可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々調整するようになっている（これを第１の機能とする）。また、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの誘導加熱を行うに当たり全てのピン部１１０ａ〜１１０ｆにおける加熱開始時及び加熱終了時の位置をいずれも一定にするために検出部７０の出力信号に応じて開閉器５０ａ〜５０ｆの開閉を順次的に切り換えるようになっている（これを第２の機能とする）。
【００２８】
まず、第１の機能について説明する。クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面を円周方向にＲ焼入れをして均等な深さの硬化層を形成するには、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが下死点付近にある場合と上死点付近にある場合とでは誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに与える各電力、即ち、可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを個別に変化させることが必要になる。
【００２９】
そこでクランクシャフト２０の回転角度と可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスとの最適な対応関係を予め求めておき、これをデータテーブルとして電力制御部８０内のメモリに記録しておく。そして、検出部７０によりクランクシャフト１００の回転角度が検出されると、電力制御部８０は、当該検出結果に応じて上記データテーブルを参照して可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々求めるとともに、求められた通りに可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々調整する。すると、結果として、クランクシャフト２０のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面に円周方向に沿って所定の硬化層が形成されることになる。
【００３０】
もっとも、フラット焼入ではなく、フィレット焼入を行う場合、最終T.I.R を最小にするため円周方向に不均一な硬化層を敢えて形成することが必要になることから、このような焼入れ等に備えて、電力制御部８０内のメモリには別のデータテーブルを複数種予め用意している。即ち、スイッチパネル等である入力部８１を通じてフラット焼入を含めたこれらの焼入れの仕様が設定されると、電力制御部８０は当該仕様に対応したデータテーブルを参照して当該焼入の仕様に応じた適切な電力制御を行うようになっている。
【００３１】
クランクシャフト２０のジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの外周面を円周方向に誘導加熱する際には、ジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄがピン部１１０ａ〜１２０ｇとは異なり公転運動しないことから、クランクシャフト１００の回転角度に応じて誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに与える各電力、即ち、可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを個別に変化させることは基本的に不要である。ところが、ジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄをフラット焼入れではなく、フィレット焼入れ等をする際には、ピン部１１０ａ〜１１０ｆの場合と同様に円周方向に不均一な硬化層を敢えて形成することが必要になる場合がある。
【００３２】
このことからジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの焼入れを行う場合においても、電力制御部８０内のメモリにピン部１１０ａ〜１２０ｆの場合と同様なデータベースを予め用意している。そして、入力部８１を通じてフィレット焼入等の仕様が設定されたときには、電力制御部８０は、ピン部１１０ａ〜１２０ｆの場合と全く同様に当該データベースを参照して可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々求めるとともに、求められた通りに可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスを各々調整するようにしている。
【００３３】
次に第２の機能について説明する。クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面を誘導加熱する際には、電力制御部８０の第１の機能により、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが下死点付近の位置にあるときには、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに与える各電力が最大（可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスが最小）になる一方、上死点付近の位置にあるときには、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに与える各電力が最小（可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスが最大）になる。しかもクランクシャフト２０のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面には所定の硬化層を形成することが必要になるので、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが誘導加熱される時間はいずれも一定である。
【００３４】
このことからピン部１１０ａ〜１１０ｆにおける加熱開始時又は加熱終了時の位置が一定でなければ、結果として、ピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面に形成される硬化層が各ピン毎に不均一になる。
【００３５】
そこで、電力制御部８０においては、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面の誘導加熱を開始する際には、クランクシャフト１００を回転させた後、検出部７０の出力信号を監視し、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが所定位置（ここでは下死点）に来た各タイミングで、開閉器５０ａ〜５０ｆを各々オンにするようにしている。また、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの外周面の誘導加熱を終了する際には、ピン部１１０ａ〜１１０ｆが所定位置（ここでは下死点）に来た各タイミングで、開閉器５０ａ〜５０ｆを各々オフにするようにしている。
【００３６】
以上のように構成された同装置の動作について説明し、併せて電力制御部８０のシーケンスプログラムの内容について説明する。
【００３７】
まず、クランクシャフト１００を図外のワーク移動機構にセットした状態で同装置のスイッチをオンにすると、同機構が動作し、これによりクランクシャフト１００の両側が軸受３１０、３２０の間に挟み込まれ、この状態でクランクシャフト１００が誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆの下方位置に搬送され、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの上に誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆが各々置かれて跨がることになる。
【００３８】
次いで、モータ３００が動作し、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆが下死点に来た各タイミングで、開閉器５０ａ〜５０ｆが各々オンにされ、これに伴って高周波電源２００により生成された高周波電力が誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに順次的に供給される。
【００３９】
このようにクランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆの誘導加熱が開始されると、クランクシャフト１００の回転角度に応じて可変リアクトル４１ａ〜４１ｆのインダクタンスが個別に調整され、これに伴って誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆに供給される電力が周期的に各々変化する。
【００４０】
そして所定時間が経過すると、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１１０ｆが下死点に来た各タイミングで、開閉器５０ａ〜５０ｆが各々オフにされ、これに伴って誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆへの高周波電力の供給が順次的に停止される。ピン部１１０ａ〜１１０ｆの誘導加熱が終了すると、誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆの近くに各々配置された図外の冷却ジャケットが動作し、これによりピン部１１０ａ〜１１０ｆが一斉に冷却される。ピン部１１０ａ〜１１０ｆの冷却が終了すると、モータ３００が停止する。
【００４１】
その後、図外のワーク移動機構が動作し、これによりクランクシャフト１００が若干移動し、クランクシャフト１００のジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの上に誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｄが各々置かれて跨がることになる。
【００４２】
すると、モータ３００が動作するとともに、開閉器５０ａ〜５０ｄが一斉にオンにされ、これに伴って高周波電源２００の高周波電力が誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｄに一斉に供給される。その後、所定時間が経過すると、開閉器５０ａ〜５０ｄが一斉にオフにされ、これに伴って誘導加熱コイル１０ａ〜１０ｆへの高周波電力の供給が一斉に停止される。ジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの誘導加熱の終了すると、上記冷却ジャケットが動作し、これによりジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄが一斉に冷却される。ジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの冷却が終了すると、モータ３００が停止する。
【００４３】
このような過程を経てクランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１００ｆ及びジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄの外周面に円周方向に所定の硬化層が形成される。これは入力部８１を通じて他の焼入れ等の仕様が設定された場合についても全く同様である。
【００４４】
以上のように構成された同装置による場合、高周波電源２００が１台でありながら、クランクシャフト１００のピン部１１０ａ〜１００ｆ及びジャーナル部１２０ａ〜１２０ｄに所望の硬化層が形成され、この点で装置の高性能化を図ることが可能になる。
【００４５】
なお、本発明に係るクランクシャフト用誘導加熱装置はＶ型６気筒のクランクシャフトだけでなく、直列型の６気筒用クランクシャフトや４気筒用クランクシャフスト等にも当然に適用可能である。各種のクランクシャフトを誘導加熱するのに必要なデータを電力制御部８０に予め用意しておき、クランクシャフトの種類等を入力部８１を通じて設定するようにすると、Ｖ型６気筒の場合と全く同様に誘導加熱することが可能になる。また、クランクシャフトのジャーナル部の誘導加熱を行った後にピン部の誘導加熱するようにしたり、誘導加熱コイルの数を増やしてクランクシャフトのピン部とジャーナル部との双方を同時に誘導加熱するようにしてもかまわない。
【００４６】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項１、２又は３に係るクランクシャフト用誘導加熱装置による場合、カレントトランスの前段に設けられた可変リアクトルのインダクタンスがクランクシャフトの回転角度に応じて変化し、これに伴って誘導加熱コイルに供給される電力が個別に調節される構成となっているので、１台の高周波電源でありながらクランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を同時に誘導加熱することが可能になり、誘導加熱処理の効率化及び装置の高性能化を図る上でメリットがある。しかも可変リアクトル及び共振コンデンサがカレントトランスの一次側に設けられていることから、小型の可変リアクトルを用いることが可能になる。
【００４７】
本発明の請求項４に係るクランクシャフト用誘導加熱装置による場合、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱開始時の位置がいずれも一定にされる構成となっているので、クランクシャフトの全てのピン部に対する加熱が一定となり、ひいては全てのピン部に所定の硬化層を形成することが可能になり、この点で装置の高性能化を図ることができる。
【００４８】
本発明の請求項５に係るクランクシャフト用誘導加熱装置による場合、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱開始時だけでなく加熱終了時の位置がいずれも一定にされる構成となっているので、装置の高性能化を一層を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であって、クランクシャフト用誘導加熱装置の電源回路を中心とした部分的構成図である。
【図２】同装置の電力制御部を中心とした部分的構成図である。
【図３】同装置の可変リアクトルの概略構成図である。
【図４】同装置の開閉器の内部回路の例を示す図である。
【符号の説明】
１００ クランクシャフト
１１０ａ〜１１０ｆ ピン部
１２０ａ〜１２０ｄ ジャーナル部
２００ 高周波電源
１０ａ〜１０ｆ 誘導加熱コイル
２０ａ〜２０ｆ カレントトランス
３０ａ〜３０ｆ 力率補償コンデンサ
４０ａ〜４０ｆ 電圧可変回路
４１ａ〜４１ｆ 可変リアクトル
４２ａ〜４２ｆ 共振コンデンサ
５０ａ〜５０ｆ 開閉器
６０ 高周波電力入力端子
７０ 検出部
８０ 電力制御部
Claims (5)
- クランクシャフトを回転させながら全てのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を誘導加熱するクランクシャフト用誘導加熱装置において、クランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の上に各々配置される誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルの前段に各々設けられたカレントトランスと、カレントトランスの前段に各々並列接続された力率補償コンデンサと、誘導加熱コイルに供給すべき高周波電力を生成する共通の高周波電源が接続される高周波電力入力端子と、高周波電力入力端子と力率補償コンデンサとの間に各々設けられており且つ少なくとも可変リアクトルを用いて誘導加熱コイルに印加すべき電圧を各々変化させる電圧可変回路と、クランクシャフトの回転角度を検出するための検出部と、クランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を円周方向に所定の加熱パターンで各々誘導加熱するために検出部の検出結果に応じて可変リアクトルのインダクタンスを各々調整する電力制御部とを具備しており、前記電圧可変回路は、高周波電力入力端子の一端と力率補償コンデンサの一端との間に設けられた可変リアクトルと、前記力率補償コンデンサの両端に前記可変リアクトルを介して並列接続された共振コンデンサとを有した構成となっていることを特徴とするクランクシャフト用誘導加熱装置。
- 請求項１記載のクランクシャフト用誘導加熱装置において、前記クランクシャフトは配置上の位相が互いに異なるピン部を有した構造となっていることを特徴とするクランクシャフト用誘導加熱装置。
- 請求項１又は２記載のクランクシャフト用誘導加熱装置において、前記可変リアクトルは、コイルに挿入される磁性体部材の挿入量に応じてインダクタンスが可変可能な構造となっていることを特徴とするクランクシャフト用誘導加熱装置。
- クランクシャフトを回転させながら全てのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を誘導加熱するクランクシャフト用誘導加熱装置において、クランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の上に各々配置される誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルの前段に各々設けられたカレントトランスと、カレントトランスの前段に各々並列接続された力率補償コンデンサと、誘導加熱コイルに供給すべき高周波電力を生成する共通の高周波電源が接続される高周波電力入力端子と、高周波電力入力端子と力率補償コンデンサとの間に各々設けられており且つ少なくとも可変リアクトルを用いて誘導加熱コイルに印加すべき電圧を各々変化させる電圧可変回路と、クランクシャフトの回転角度を検出するための検出部と、クランクシャフトのピン部及び／又はジャーナル部の外周面を円周方向に所定の加熱パターンで各々誘導加熱するために検出部の検出結果に応じて可変リアクトルのインダクタンスを各々調整する電力制御部と、高周波電力入力端子と誘導加熱コイルとの間の電気的接続を各々開閉する開閉器を備えており、前記電力制御部は、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱開始時の位置をいずれも一定にするために前記検出部の検出結果に応じて前記開閉器の開閉を順次的に切り換える機能を有した構成となっていることを特徴とするクランクシャフト用誘導加熱装置。
- 請求項４記載のクランクシャフト用誘導加熱装置において、前記電力制御部は、クランクシャフトのピン部の誘導加熱を行うに当たり全てのピン部における加熱終了時の位置をいずれも一定にするために前記検出部の検出結果に応じて前記開閉器の開閉を順次的に切り換える機能を有した構成となっていることを特徴とするクランクシャフト用誘導加熱装置。
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