JP4397108B2 - クランクシャフトの高周波焼入方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等に用いられるクランクシャフトのピン部を焼入すると共に、クランクシャフトの一端側のフランジ部又はクランクシャフトの他端側の軸部（スプライン部若しくはシール部）を焼入するための高周波焼入方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等に用いられるクランクシャフトとしては種々の型式のものがあるが、図４はその一例としての４気筒エンジン用クランクシャフト１を示している。このクランクシャフト１は、鍛造加工による一体成形品であって、図４に示すように、同一の軸線に沿って延びる５個のジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５と、互いに隣り合うジャーナル部の間に１個ずつ配設された合計４個のピン部Ｐ１〜Ｐ４と、互いに隣り合うピン部とジャーナル部との間に１個ずつ配置された合計８個のカウンターウエイトＫ１〜Ｋ８と、一端側のジャーナル部１Ｊに同軸状に一体成形されたフランジ部Ｆと、他端側のジャーナル部５Ｊに同軸状に一体成形された軸部（スプライン部若しくはシール部）Ｓとをそれぞれ備えている。
【０００３】
ピン部Ｐ１及びＰ４とピン部Ｐ２及びＰ３とは位相が互いに１８０゜ずれた位置に配置されているが、これらの形状はそれぞれ同一に構成されている。なお、図４において、Ｘは、各ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５の中心を結ぶ直線であってクランクシャフト１の回転中心軸（軸線）であり、Ｙ１及びＹ２はピン部Ｐ１，Ｐ４及びＰ２，Ｐ３の中心軸（軸線）である。
【０００４】
上述の如きクランクシャフト１にあっては、例えば、第１の焼入ステーションにおいてピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆに高周波焼入処理を施し、しかる後に、第２の焼入ステーションにおいてジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５に高周波焼入処理を施すようにしている。この場合には、まず、第１の焼入ステーションにおいて、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４を所要の焼入温度に高周波誘導加熱して焼入冷却液にて急冷することにより前記ピン部Ｐ１〜Ｐ４の焼入処理を行った後に、クランクシャフト１のフランジ部Ｆを所要の焼入温度に高周波誘導加熱して焼入冷却液にて急冷することにより前記フランジ部Ｆの焼入処理を行なうようにしている。そして、後続の第２の焼入ステーションにおいて、クランクシャフト１のジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５を焼入処理するようにしている。
【０００５】
図５は、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆを焼入処理するために従来より使用されている高周波焼入装置２を示すものである。この高周波焼入装置２には、図示を省略したが、被焼入体（被加熱体）であるクランクシャフト１を保持して回転中心軸Ｘを中心に回転駆動するためのクランクシャフト回転駆動機構が備えられており、このクランクシャフト回転駆動機構にてクランクシャフト１の回転中心軸Ｘが水平方向に配置された状態の下でクランクシャフト１が回転中心軸Ｘを中心に回転駆動されるようになっている。
【０００６】
また、クランクシャフト１がクランクシャフト回転駆動機構によって保持された状態の下では、図５に示すように、クランクシャフト１の各ピン部Ｐ１〜Ｐ４の上部位置には、ピン部加熱用の半開放鞍型高周波誘導加熱コイル（第１の高周波誘導加熱コイル）３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（以下、単に加熱コイル３ａ〜３ｄと記載する）が図５及び図６に示す如く対応配置されるようになっている。これらの加熱コイル３ａ〜３ｄは、電力供給用のディスクトランス４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの下端部にそれぞれ固定されており、加熱コイル３ａ〜３ｄ及びディスクトランス４ａ〜４ｄを一体に結合して成る組合体５が図６に示す如くリンク式追従機構６の下部に取付けられている。そして、加熱コイル３ａ〜３ｄがリンク式追従機構６に対して吊下状態で支持されている。さらに、組合体５及びリンク式追従機構６から成るアッセンブリ７は、ピン部加熱ステーションに配設された図外の昇降機構にて上下方向に移動可能に保持されている。
【０００７】
一方、上述のリンク式追従機構６は、例えば平行四辺形のリンク機構から成り、加熱コイル３ａ〜３ｄがクランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４の上に載置された状態の下でクランクシャフト１が回転中心軸Ｘを中心に回転されるのに伴い、加熱コイル３ａ〜３ｄ及びディスクトランス４ａ〜４ｄをそれぞれ一体に結合して成る４組の組合体５が、リンク式追従機構６により前記回転中心軸Ｘを中心とする各ピン部Ｐ１〜Ｐ４の公転にそれぞれ追従して、互いに別個独立に昇降・揺動移動するように構成されている。また、リンク式追従機構６の１辺を構成するリンク部分は、図外の高周波電源（電力整合盤）に接続された電力供給用リード導体８となされている。そして、この電力供給用リード導体８に前記ディスクトランス４ａ〜４ｄがそれぞれ接続され、所要の高周波電力が電力供給用リード導体８及び各ディスクトランス４ａ〜４ｄをそれぞれ介して加熱コイル３ａ〜３ｄに供給されるようになっている。
【０００８】
一方、この加熱ステーションには、図５に示すように、ピン部加熱用の加熱コイル３ａ〜３ｄの他にクランクシャフト１のフランジ部Ｆを所要の焼入温度に高周波誘導加熱するための第２の高周波誘導加熱コイル９（以下、単に加熱コイル９と記載する）が配設されている。この加熱コイル９は、図外のクランクシャフト回転駆動機構に保持されるクランクシャフト１の保持位置の一側部に配置されると共に、図外のシリンダにより水平方向に沿って移動される移動体１０と一緒に直線移動されるようになっている。
【０００９】
また、図示を省略したが、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆに対応する下方位置には、焼入冷却液噴射ジャケットがそれぞれ配置されている。
【００１０】
このような構成の高周波焼入装置２を用いてクランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆを所要の焼入温度に高周波誘導加熱する際の動作について説明すると、次の通りである。
【００１１】
まず、被焼入体であるクランクシャフト１を図外のクランクシャフト回転駆動機構に装着してその回転中心軸Ｘを水平方向に保持すると、アッセンブリ７が図外の昇降機構により所定の待機位置から下降移動され、４つの加熱コイル３ａ〜３ｄがクランクシャフト１の４つのピン部Ｐ１〜Ｐ４の上にそれぞれ僅かな隙間を隔てて載置される。次いで、クランクシャフト１が図外のクランクシャフト回転駆動機構により回転中心軸Ｘを中心に矢印α方向（図６参照）に回転駆動されると共に、図外の高周波電源（電力整合盤）からの高周波電力が電力供給用リード導体８及びディスクトランス４ａ〜４ｄを順次に介して加熱コイル３ａ〜３ｄに供給される。これに伴い、各加熱コイル３ａ〜３ｄがリンク式追従機構６の機能により各ピン部Ｐ１〜Ｐ４の上に載置された状態のままピン部Ｐ１〜Ｐ４の回動（クランクシャフト１の回転中心軸Ｘの周りを回る公転動作）に追従し、この追従移動の間にピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面が加熱コイル３ａ〜３ｄにて所要の焼入温度に高周波誘導加熱される。
【００１２】
しかる後に、加熱コイル３ａ〜３ｄへの高周波電源の供給が遮断される一方、クランクシャフト１の回転駆動が継続された状態の下で図外の焼入冷却液噴射ジャケットから焼入冷却液が加熱状態の前記ピン部Ｐ１〜Ｐ４に噴射され、ピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面焼入がなされる。そして、クランクシャフト１の回転駆動が停止されると共に、アッセンブリ７が図外の昇降機構にて上方に移動されて加熱コイル３ａ〜３ｄがピン部Ｐ１〜Ｐ４から離間されてアッセンブリ７が所定の待機位置にロックされる。
【００１３】
ピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面焼入後に、図外のシリンダが作動されて移動体１０が直線移動されるのに伴い、加熱コイル９がクランクシャフト１のフランジ部Ｆに向けて矢印β方向（図５参照）に移動され、フランジ部Ｆの外周面に対向する位置に配置される。次いで、クランクシャフト１が再び回転駆動されると共に、前記加熱コイル９に高周波電力が供給され、これにより前記フランジ部Ｆの外周面が所要の焼入温度に高周波誘導加熱される。しかる後に、加熱コイル９への高周波電源の供給が遮断されると共に、クランクシャフト１の回転駆動が維持された状態の下で図外の焼入冷却液噴射ジャケットから加熱状態のフランジ部Ｆの外周面に焼入冷却液が噴射され、フランジ部Ｆの表面焼入がなされる。しかる後に、クランクシャフト１の回転駆動が停止されると共に、図外のシリンダにて移動体１０が作動されるのに伴って加熱コイル９が前記フランジ部Ｆから離間されて所定の待機位置に復動される。
【００１４】
このようにして、図５に示す第１の焼入ステーションにおいてクランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆの表面焼入を施行した後に、当該クランクシャフト１が図外の移載・搬送装置により後続の第２焼入ステーション（図示省略）に搬送され、この第２焼入ステーションおいてクランクシャフト１のジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５に焼入処理が施される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の如き従来のクランクシャフトの高周波焼入方法及び装置では、次のような問題点がある。すなわち、クランクシャフトの複数のピン部（４気筒エンジン用クランクシャフト１の場合には、４個のピン部Ｐ１〜Ｐ４）を同時に表面焼入し、その後にフランジ部（例えば、クランクシャフト１のフランジ部Ｆ）を焼入処理するようにしているため、１本のクランクシャフトを焼入処理するのに要する時間が長くなり、焼入処理の効率が悪いという問題点がある。
【００１６】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、クランクシャフトの焼入処理を短時間で行ない得て、クランクシャフトの焼入処理効率の向上を図り得るようなクランクシャフトの高周波焼入方法及び装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るクランクシャフトの高周波焼装置では、被焼入体であるクランクシャフトのピン部の上に載置された状態で、前記クランクシャフトの回転駆動に伴う前記ピン部の回転動作に追従しながら、前記ピン部の表面を高周波誘導加熱する第１の高周波誘導加熱コイルと、前記クランクシャフトの一端側にあるフランジ部又は前記クランクシャフトの他端側にある軸部を高周波誘導加熱する第２の高周波誘導加熱コイルと、前記第１の高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱された前記ピン部に焼入冷却液を噴射する第１の焼入冷却液噴射機構と、前記第２の高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱された前記フランジ部又は軸部に焼入冷却液を噴射する第２の焼入冷却液噴射機構と、前記第１の高周波誘導加熱コイルにて前記ピン部を高周波誘導加熱した後に前記第１の焼入冷却液噴射機構から焼入冷却液を噴射して前記ピン部を焼入冷却する時に、前記焼入冷却液が前記フランジ部又は軸部にかかるのを防止する焼入冷却液飛散防止機構と、前記第１の高周波誘導加熱コイル及び前記第２の高周波誘導加熱コイルを取付けた電力供給用のディスクトランスと、前記ディスクトランスに回転可能に取付けられたローラベアリングと、前記第１の高周波誘導加熱コイル、前記第２の高周波誘導加熱コイル、及び電力供給用のディスクトランスを結合して、かつ上下方向に移動可能に構成された組合体とをそれぞれ具備し、前記焼入冷却液飛散防止機構は、前記第１の高周波誘導加熱コイルが前記ピン部の上に載置されることに伴って焼入すべき前記フランジ部又は軸部とこれに最も近いピン部との間に挿入配置される焼入冷却液飛散防止用カバーと、前記焼入冷却液飛散防止用カバーの上方にて湾曲して円弧状に形成された帯状部材から成る揺動ガイドとを備え、前記焼入冷却液飛散防止用カバーは、前記クランクシャフトのジャーナル部が入り込む凹部と、前記凹部から先端部が突出する位置決め用のチップとを備え、かつヒンジ軸を中心に回動可能に構成され、前記揺動ガイドの一端部が、前記焼入冷却液飛散防止用カバーに結合され、前記揺動ガイドの他端部から中間部にかかる部分が、前記ローラベアリングと当接して摺動可能に配置され、前記ピン部の焼入冷却の際に前記組合体が待機位置から下降することに伴って、前記揺動ガイドが前記ローラベアリングによって円弧方向に案内されることに応じて、前記焼入冷却液飛散防止用カバーが前記ヒンジ軸を中心に回動し、前記焼入冷却液飛散防止用カバーに設けられた凹部内に前記ジャーナル部が挿入配置され、前記凹部内に前記ジャーナル部が入り込んだ状態の下で前記チップの先端部を前記ジャーナル部の周面に当接させることによって、前記焼入冷却液飛散防止用カバーが、定位置に保たれ、かつ前記ピン部の焼入冷却と同時に前記フランジ部又は軸部を焼入処理する際に、前記フランジ部又は軸部とこれに最も近い前記ピン部との間を仕切るように構成されており、前記ピン部の焼入冷却時に、前記ピン部を焼入冷却するための焼入冷却液が前記軸部にかかるのを前記焼入冷却液飛散防止機構にて防止しながら、前記フランジ部又は軸部の焼入処理を行なうように構成されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、図１〜図３において、図４〜図６と同様の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
図１〜図３は、４気筒エンジン用クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆに焼入処理を施すために用いられる高周波焼入装置２０を示すものであって、この高周波焼入装置２０は、前記ピン部Ｐ１〜Ｐ４を冷却しながらフランジ部Ｆの焼入を行なうようにしたものである。
【００２０】
本実施形態に係る高周波焼入装置２０は、図１及び図２に示すように、従来の装置に設けられている各種部品に加えて焼入冷却液飛散防止機構２１が付設されている。この焼入冷却液飛散防止機構２１は、焼入冷却液飛散防止用カバー２２と、この焼入冷却液飛散防止用カバー２２に一端部２３ａが溶接結合された揺動ガイド２３とをそれぞれ具備している。
【００２１】
上述の焼入冷却液飛散防止用カバー２２は、図２及び図３に示すように、クランクシャフト１のフランジ部Ｆ側のジャーナル部Ｊ１に対応するＵ字形凹部２４を有する平板状のカバー本体２２ａと、このカバー本体２２ａから突設するように取付けられた支持片２２ｂと、この支持片２２ｂの先端部に固定されたヒンジ片２２ｃとで構成されている。そして、ヒンジ片２２ｃは、固定台２５に設けられたヒンジ軸２６に回動可能に取付けられており、これにより焼入冷却液飛散防止用カバー２２は、ヒンジ軸２６を中心に回動可能に固定台２５に組付けられている。さらに、カバー本体２２ａには、その先端部がＵ字形凹部２４に僅かに突出するセラミックチップ（位置決め用のチップ）２７が固定配置されている。
【００２２】
一方、上述の揺動ガイド２３は、湾曲状に成形された帯状部材から成り、その他端側部分２３ｂは、図１において最左端側のディスクトランス４ａに回転自在に取付けられたローラベアリング２８に沿って摺接しつつ案内移動されるように配設されている。なお、ローラベアリング２８は、ディスクトランス４ａにのみ取付けられており、他のディスクトランス４ｂ〜４ｄにはローラベアリング２８は取付けられていない。かくして、加熱コイル３ａ〜３ｄをクランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４の上に載置すべくアッセンブリ７が所定の待機位置から下降移動されるのに伴って、図２に示す状態から図３に示す状態となる。すなわち、アッセンブリ７の下降移動に伴い、揺動ガイド２３がローラベアリング２８上を摺動移動（スライド）しつつ図３において矢印γで示す円弧方向（揺動ガイド２３の他端部２３ｂがローラベアリング２８から遠ざかる方向）に移動される。これに応じて、焼入冷却液飛散防止用カバー２２がヒンジ軸２６を中心に図３において矢印β方向に回動され、カバー本体２２ａのＵ字形凹部２４内にクランクシャフト１のジャーナル部Ｊ１が挿入配置されるように構成されている。
【００２３】
なお、図３に示す状態の下では、カバー本体２２ａのＵ字形凹部２４に僅かに突出するセラミックチップ２７の先端部が当接されるため、焼入冷却液飛散防止用カバー２２とジャーナル部Ｊ１との間に僅かな間隔が存在する状態でしかもこれら相互間に接触を生じることなく、Ｕ字形凹部２４内にジャーナル部Ｊ１が挿通されて収容配置されるようになっている。
【００２４】
また、本実施形態の高周波焼入装置２０にあっては、図示を省略したが、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４に対応する下方位置に第１の焼入冷却液噴射機構を構成する焼入冷却液噴射ジャケットが配置されると共に、クランクシャフト１のフランジ部Ｆに対応する下方位置に第２の焼入冷却液噴射機構を構成する焼入冷却液噴射ジャケットがそれぞれ配置されている。
【００２５】
次に、上述の如き構成の高周波焼入装置２０を用いて本発明の高周波焼入方法を施行して、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆを焼入する際の動作を以下に説明する。
【００２６】
まず、クランクシャフト１が図外のクランクシャフト回転駆動機構にセッティングされると、図外の昇降機構によりアッセンブリ７が下降移動されて加熱コイル３ａ〜３ｄがクランクシャフト１の４個のピン部Ｐ１〜Ｐ４の上にそれぞれ載置される。この時、加熱コイル３ａ，３ｄが上死点位置にあるピン部Ｐ１，Ｐ４の上に載置されると共に、加熱コイル３ｂ，３ｃが下死点位置にあるピン部Ｐ２，Ｐ３の上に載置される。一方、加熱コイル３ａ〜３ｄが下降する際にはディスクトランス４ａも一緒に下降移動するので、このディスクトランス４ａに取付けられているローラーベアリング２８も同時に下降移動される。従って、揺動ガイド２３はこのローラーベアリング２８上に沿って図３において矢印γ向にスライドされ、これに伴って焼入冷却液飛散防止用カバー２２がヒンジ軸２６を支点として図３において矢印δ方向に回動される。
【００２７】
そして、焼入冷却液飛散防止用カバー２２のＵ字形凹部２４内にクランクシャフト１のジャーナル部Ｊ１が挿通配置され、クランクシャフト１のフランジ部Ｆとジャーナル部Ｊ１との間に焼入冷却液飛散防止用カバー２２のカバー本体２２ａが配置される。この場合、カバー本体２２ａに取付けられたセラミックチップ２７の先端部がジャーナル部Ｊ１の最上箇所に当接された状態で焼入冷却液飛散防止用カバー２２が前記セラミックチップ２７を介してジャーナル部Ｊ１上に載置され、クランクシャフト１のフランジ部Ｆとジャーナル部Ｊ１との間に焼入冷却液飛散防止用カバー２２のカバー本体２２ａが仕切板若しくは遮蔽板として配置される。
【００２８】
しかる後に、クランクシャフト１が図外のクランクシャフト回転駆動機構により図３において矢印α方向に回転駆動され、各加熱コイル３ａ〜３ｄがリンク式追従機構６にて各ピン部Ｐ１〜Ｐ４にそれぞれ追従移動される状態の下でピン部Ｐ１〜Ｐ４の高周波誘導加熱が開始される。なお、クランクシャフト１がその回転中心軸Ｘを中心として回転駆動されても、焼入冷却液飛散防止用カバー２２のセラミックチップ２７が載置されるジャーナル部Ｊ１の回転中心は前記回転中心軸Ｘと同軸であるため、焼入冷却液飛散防止用カバー２２ひいてはそのカバー本体２２ａは揺動を生じることなく静止状態のままフランジ部Ｆとジャーナル部Ｊ１との間に配置される。そして、所定時間にわたる高周波誘導加熱によりピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面が所要の焼入温度に達した時点で、各加熱コイル３ａ〜３ｄの下部に配設された図外の焼入冷却液噴射ジャケット（第１の焼入冷却液噴射機構）から冷却用焼入液が加熱状態のピン部３ａ〜３ｄの表面に噴射される。これにより、ピン部３ａ〜３ｄの表面が急冷されてそれらの表面に焼入硬化層が形成される。
【００２９】
一方、上述のようなピン部Ｐ１〜Ｐ４の焼入冷却工程の開始と同時に、図外のシリンダによって移動体１０が駆動され、この移動体１０に一体化されたフランジ部加熱用の加熱コイル９がクランクシャフトのフランジ部Ｆに向けて図１において矢印β方向に水平移動される。次いで、この加熱コイル９がフランジ部Ｆを取り囲む位置に対応配置された時点で、フランジ部Ｆの高周波誘導加熱が開始される。かくして、本実施形態においては、ピン部Ｐ１〜Ｐ４の焼入冷却工程の施行中にフランジ部Ｆの高周波誘導加熱工程が同時に施行される。そして、所定時間にわたる高周波誘導加熱によりピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面が所要の焼入温度に達した時点で、フランジ部Ｆの下部に付設してある図外のフランジ部冷却用の焼入冷却液噴射ジャケット（第２の焼入冷却液噴射機構）から冷却用焼入液が加熱状態のフランジ部Ｆの表面に噴射され、フランジ部Ｆの表面が急冷されてそれらの表面に焼入硬化層が形成される。
【００３０】
なお、この際、ジャーナルＪ１上には既述の如く焼入冷却液飛散防止用カバー２２が載置された状態でフランジ部Ｆとピン部Ｐ１との間を仕切るように焼入冷却液飛散防止用カバー２２が介在されているので、ピン部冷却用の焼入冷却液噴射ジャケットから噴射された焼入冷却液や、ピン部Ｐ１〜Ｐ４，カウンターウエイトＫ１〜Ｋ８等から跳ね返った焼入冷却液が、高周波誘導加熱中のフランジ部Ｆにかかるのが防止される。
【００３１】
そして、フランジ部Ｆの焼入冷却工程が終了すると、焼入処理されたクランクシャフト１は、図外のクランクシャフト回転駆動機構から取外され、図外の移載・搬送装置により後続のジャーナル部焼入ステーション（図示せず）ヘ搬送される。
【００３２】
本実施形態に係るクランクシャフトの焼入方法及び装置によれば、クランクシャフト１における５個のジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５の各間にある４個のピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面焼入を同時に行なうと共に、所要の焼入硬化層を得る目的に加えてクランクシャフト１の全体の歪みや曲がりを少なくする目的も兼ねて行うフランジ部Ｆの焼入処理をピン部Ｐ１〜Ｐ４の焼入冷却工程中に行なうようにしたので、クランクシャフト１の焼入処理時間を大幅に短縮することができる。特に、ピン部３ａ〜３ｄ及びフランジ部Ｆの両方を焼入処理しなければならない場合には、従来のようにピン部３ａ〜３ｄの焼入処理を完了してからフランジ部Ｆの焼入処理を開始するのではなく、ピン部３ａ〜３ｄの高周波誘導加熱後の焼入冷却工程と、フランジ部Ｆの高周波誘導加熱工程及び焼入冷却工程とを同時に並行して施行することにより、クランクシャフト１の１本あたりの焼入処理効率の向上（処理時間の短縮）を図ることができる。
【００３３】
また、ピン部３ａ〜３ｄの焼入冷却工程とフランジ部Ｆの高周波誘導加熱工程とを同時に行なうに際し、ピン部冷却用の焼入冷却液がフランジ部Ｆにかかるとフランジ部Ｆの加熱を妨げてしまう不具合を生じるが、本実施形態ではアッセンブリ７ひいては高周波誘導加熱コイル３ａ〜３ｄの昇降移動に連動する焼入冷却液飛散防止用カバー２２を設けるようにしたので、ピン部３ａ〜３ｄに噴射される焼入冷却液が高周波誘導加熱中のフランジ部Ｆにかかるのを防止することができる。しかも、本実施形態における構成によれば、焼入冷却液飛散防止用カバー２２をクランクシャフト１の回転中心軸Ｘと同軸のジャーナル部Ｊ１の上に載置して使用するようにしているので、クランクシャフト１の回転駆動時でも焼入冷却液飛散防止用カバー２２を静止状態の下で焼入冷却液の仕切板若しくは遮蔽板として機能させることができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、クランクシャフト１のピン部３ａ〜３ｄと共にクランクシャフト１の一端側のフランジ部Ｆを焼入処理する場合について述べたが、クランクシャフト１のピン部３ａ〜３ｄと共にクランクシャフト１の他端側の軸部（スプライン部若しくはシール部）Ｓを焼入処理する場合にも本発明を適用することが可能である。また、本発明は、４気筒エンジン用のクランクシャフト１に限らず、その他の各種の型式（例えば、３気筒及び６気筒エンジン用のクランクシャフト等）の焼入処理にも適用し得ることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、ピン部を高周波誘導加熱した後に焼入冷却液を噴射してこのピン部を焼入冷却する時に、焼入冷却液がクランクシャフトのフランジ部又は軸部にかかるのを防止する焼入冷却液飛散防止機構を付設し、ピン部の焼入冷却時に、ピン部を焼入冷却するための焼入冷却液が軸部にかかるのを焼入冷却液飛散防止機構にて防止しながら、フランジ部又は軸部の焼入処理を行なうようにしたので、ピン部の焼入冷却処理と同時にフランジ部又は軸部の焼入処理を並行して行なうことができ、ピン部及びフランジ部、或いは、ピン部と軸部とを同時に焼入処理し得て焼入処理時間の大幅な短縮すなわちサイクルタイムの短縮を図ることが可能である。従って、本発明によれば、焼入処理効率の極めて良い実用的な高周波焼入装置を提供することができる。
また、請求項３に記載の本発明は、ピン部の焼入冷却と同時にフランジ部又は軸部を焼入処理する際に、焼入冷却液飛散防止機構に設けた焼入冷却液飛散防止用カバーにより、フランジ部又は軸部とこれに最も近いピン部との間を仕切るようにしたものであるから、上述の如き作用効果を奏し得るものでありながら、その装置構成は従来の高周波焼入装置に焼入冷却液飛散防止用カバーを付設しただけの簡素な構成で済ますことが可能である。
さらに、焼入冷却液飛散防止用カバーに、クランクシャフトのジャーナル部が入り込む凹部と、凹部から先端部が僅かに突出するチップとをそれぞれ設け、クランクシャフトの回転中心軸を中心とする回転時には、焼入冷却液飛散防止用カバーの凹部内にジャーナル部が入り込んだ状態の下でチップの先端部がジャーナル部の周面に当接させることにより、焼入冷却液飛散防止用カバーが定位置を保つように構成したものであるから、クランクシャフトの回転駆動時ひいてはピン部の回転動作時においても焼入冷却液飛散防止用カバーは変動を生じることがなくピン部とフランジ部又は軸部との間の所定の仕切位置に常に配置されることとなり、前記カバーによる焼入冷却液飛散防止機能を確実に果たすことができ、フランジ部又は軸部に焼入冷却液がかからないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る４気筒エンジン用クランクシャフトの高周波焼入装置を示す正面図である。
【図２】図１の高周波焼入装置の要部を拡大して示す側面図であって、加熱コイル上昇時の状態を示す側面図である。
【図３】図１の高周波焼入装置の要部を拡大して示す側面図であって、加熱コイル下降時の状態を示す側面図である。
【図４】被焼入体であるクランクシャフトの正面図である。
【図５】従来におけるクランクシャフトの高周波焼入方法を施行する従来の高周波焼入装置を示す正面図である。
【図６】図５の高周波焼入装置の要部を拡大して示す側面図であって、加熱コイル下降時の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ ４気筒エンジン用クランクシャフト
３ａ〜３ｄ 高周波誘導加熱コイル
４ａ〜４ｄ ディスクトランス
６ リンク式追従機構
７ アッセンブリ
８ 電力供給用リード導体
２０ 高周波焼入装置
２１ 焼入冷却液飛散防止機構
２２ 焼入冷却液飛散防止用カバー
２２ａ カバー本体
２３ 揺動ガイド
２４ Ｕ字形凹部
２６ ヒンジ軸
２７ セラミックチップ（位置決め用のチップ）
２８ ローラベアリング
Ｆ フランジ部
Ｊ１〜Ｊ５ ジャーナル部
Ｋ１〜Ｋ８ カウンターウエイト
Ｐ１〜Ｐ４ ピン部
Ｓ 軸部（スプライン部若しくはシール部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等に用いられるクランクシャフトのピン部を焼入すると共に、クランクシャフトの一端側のフランジ部又はクランクシャフトの他端側の軸部（スプライン部若しくはシール部）を焼入するための高周波焼入方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等に用いられるクランクシャフトとしては種々の型式のものがあるが、図４はその一例としての４気筒エンジン用クランクシャフト１を示している。このクランクシャフト１は、鍛造加工による一体成形品であって、図４に示すように、同一の軸線に沿って延びる５個のジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５と、互いに隣り合うジャーナル部の間に１個ずつ配設された合計４個のピン部Ｐ１〜Ｐ４と、互いに隣り合うピン部とジャーナル部との間に１個ずつ配置された合計８個のカウンターウエイトＫ１〜Ｋ８と、一端側のジャーナル部１Ｊに同軸状に一体成形されたフランジ部Ｆと、他端側のジャーナル部５Ｊに同軸状に一体成形された軸部（スプライン部若しくはシール部）Ｓとをそれぞれ備えている。
【０００３】
ピン部Ｐ１及びＰ４とピン部Ｐ２及びＰ３とは位相が互いに１８０゜ずれた位置に配置されているが、これらの形状はそれぞれ同一に構成されている。なお、図４において、Ｘは、各ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５の中心を結ぶ直線であってクランクシャフト１の回転中心軸（軸線）であり、Ｙ１及びＹ２はピン部Ｐ１，Ｐ４及びＰ２，Ｐ３の中心軸（軸線）である。
【０００４】
上述の如きクランクシャフト１にあっては、例えば、第１の焼入ステーションにおいてピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆに高周波焼入処理を施し、しかる後に、第２の焼入ステーションにおいてジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５に高周波焼入処理を施すようにしている。この場合には、まず、第１の焼入ステーションにおいて、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４を所要の焼入温度に高周波誘導加熱して焼入冷却液にて急冷することにより前記ピン部Ｐ１〜Ｐ４の焼入処理を行った後に、クランクシャフト１のフランジ部Ｆを所要の焼入温度に高周波誘導加熱して焼入冷却液にて急冷することにより前記フランジ部Ｆの焼入処理を行なうようにしている。そして、後続の第２の焼入ステーションにおいて、クランクシャフト１のジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５を焼入処理するようにしている。
【０００５】
図５は、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆを焼入処理するために従来より使用されている高周波焼入装置２を示すものである。この高周波焼入装置２には、図示を省略したが、被焼入体（被加熱体）であるクランクシャフト１を保持して回転中心軸Ｘを中心に回転駆動するためのクランクシャフト回転駆動機構が備えられており、このクランクシャフト回転駆動機構にてクランクシャフト１の回転中心軸Ｘが水平方向に配置された状態の下でクランクシャフト１が回転中心軸Ｘを中心に回転駆動されるようになっている。
【０００６】
また、クランクシャフト１がクランクシャフト回転駆動機構によって保持された状態の下では、図５に示すように、クランクシャフト１の各ピン部Ｐ１〜Ｐ４の上部位置には、ピン部加熱用の半開放鞍型高周波誘導加熱コイル（第１の高周波誘導加熱コイル）３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（以下、単に加熱コイル３ａ〜３ｄと記載する）が図５及び図６に示す如く対応配置されるようになっている。これらの加熱コイル３ａ〜３ｄは、電力供給用のディスクトランス４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの下端部にそれぞれ固定されており、加熱コイル３ａ〜３ｄ及びディスクトランス４ａ〜４ｄを一体に結合して成る組合体５が図６に示す如くリンク式追従機構６の下部に取付けられている。そして、加熱コイル３ａ〜３ｄがリンク式追従機構６に対して吊下状態で支持されている。さらに、組合体５及びリンク式追従機構６から成るアッセンブリ７は、ピン部加熱ステーションに配設された図外の昇降機構にて上下方向に移動可能に保持されている。
【０００７】
一方、上述のリンク式追従機構６は、例えば平行四辺形のリンク機構から成り、加熱コイル３ａ〜３ｄがクランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４の上に載置された状態の下でクランクシャフト１が回転中心軸Ｘを中心に回転されるのに伴い、加熱コイル３ａ〜３ｄ及びディスクトランス４ａ〜４ｄをそれぞれ一体に結合して成る４組の組合体５が、リンク式追従機構６により前記回転中心軸Ｘを中心とする各ピン部Ｐ１〜Ｐ４の公転にそれぞれ追従して、互いに別個独立に昇降・揺動移動するように構成されている。また、リンク式追従機構６の１辺を構成するリンク部分は、図外の高周波電源（電力整合盤）に接続された電力供給用リード導体８となされている。そして、この電力供給用リード導体８に前記ディスクトランス４ａ〜４ｄがそれぞれ接続され、所要の高周波電力が電力供給用リード導体８及び各ディスクトランス４ａ〜４ｄをそれぞれ介して加熱コイル３ａ〜３ｄに供給されるようになっている。
【０００８】
一方、この加熱ステーションには、図５に示すように、ピン部加熱用の加熱コイル３ａ〜３ｄの他にクランクシャフト１のフランジ部Ｆを所要の焼入温度に高周波誘導加熱するための第２の高周波誘導加熱コイル９（以下、単に加熱コイル９と記載する）が配設されている。この加熱コイル９は、図外のクランクシャフト回転駆動機構に保持されるクランクシャフト１の保持位置の一側部に配置されると共に、図外のシリンダにより水平方向に沿って移動される移動体１０と一緒に直線移動されるようになっている。
【０００９】
また、図示を省略したが、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆに対応する下方位置には、焼入冷却液噴射ジャケットがそれぞれ配置されている。
【００１０】
このような構成の高周波焼入装置２を用いてクランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆを所要の焼入温度に高周波誘導加熱する際の動作について説明すると、次の通りである。
【００１１】
まず、被焼入体であるクランクシャフト１を図外のクランクシャフト回転駆動機構に装着してその回転中心軸Ｘを水平方向に保持すると、アッセンブリ７が図外の昇降機構により所定の待機位置から下降移動され、４つの加熱コイル３ａ〜３ｄがクランクシャフト１の４つのピン部Ｐ１〜Ｐ４の上にそれぞれ僅かな隙間を隔てて載置される。次いで、クランクシャフト１が図外のクランクシャフト回転駆動機構により回転中心軸Ｘを中心に矢印α方向（図６参照）に回転駆動されると共に、図外の高周波電源（電力整合盤）からの高周波電力が電力供給用リード導体８及びディスクトランス４ａ〜４ｄを順次に介して加熱コイル３ａ〜３ｄに供給される。これに伴い、各加熱コイル３ａ〜３ｄがリンク式追従機構６の機能により各ピン部Ｐ１〜Ｐ４の上に載置された状態のままピン部Ｐ１〜Ｐ４の回動（クランクシャフト１の回転中心軸Ｘの周りを回る公転動作）に追従し、この追従移動の間にピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面が加熱コイル３ａ〜３ｄにて所要の焼入温度に高周波誘導加熱される。
【００１２】
しかる後に、加熱コイル３ａ〜３ｄへの高周波電源の供給が遮断される一方、クランクシャフト１の回転駆動が継続された状態の下で図外の焼入冷却液噴射ジャケットから焼入冷却液が加熱状態の前記ピン部Ｐ１〜Ｐ４に噴射され、ピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面焼入がなされる。そして、クランクシャフト１の回転駆動が停止されると共に、アッセンブリ７が図外の昇降機構にて上方に移動されて加熱コイル３ａ〜３ｄがピン部Ｐ１〜Ｐ４から離間されてアッセンブリ７が所定の待機位置にロックされる。
【００１３】
ピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面焼入後に、図外のシリンダが作動されて移動体１０が直線移動されるのに伴い、加熱コイル９がクランクシャフト１のフランジ部Ｆに向けて矢印β方向（図５参照）に移動され、フランジ部Ｆの外周面に対向する位置に配置される。次いで、クランクシャフト１が再び回転駆動されると共に、前記加熱コイル９に高周波電力が供給され、これにより前記フランジ部Ｆの外周面が所要の焼入温度に高周波誘導加熱される。しかる後に、加熱コイル９への高周波電源の供給が遮断されると共に、クランクシャフト１の回転駆動が維持された状態の下で図外の焼入冷却液噴射ジャケットから加熱状態のフランジ部Ｆの外周面に焼入冷却液が噴射され、フランジ部Ｆの表面焼入がなされる。しかる後に、クランクシャフト１の回転駆動が停止されると共に、図外のシリンダにて移動体１０が作動されるのに伴って加熱コイル９が前記フランジ部Ｆから離間されて所定の待機位置に復動される。
【００１４】
このようにして、図５に示す第１の焼入ステーションにおいてクランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆの表面焼入を施行した後に、当該クランクシャフト１が図外の移載・搬送装置により後続の第２焼入ステーション（図示省略）に搬送され、この第２焼入ステーションおいてクランクシャフト１のジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５に焼入処理が施される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の如き従来のクランクシャフトの高周波焼入方法及び装置では、次のような問題点がある。すなわち、クランクシャフトの複数のピン部（４気筒エンジン用クランクシャフト１の場合には、４個のピン部Ｐ１〜Ｐ４）を同時に表面焼入し、その後にフランジ部（例えば、クランクシャフト１のフランジ部Ｆ）を焼入処理するようにしているため、１本のクランクシャフトを焼入処理するのに要する時間が長くなり、焼入処理の効率が悪いという問題点がある。
【００１６】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、クランクシャフトの焼入処理を短時間で行ない得て、クランクシャフトの焼入処理効率の向上を図り得るようなクランクシャフトの高周波焼入方法及び装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るクランクシャフトの高周波焼装置では、被焼入体であるクランクシャフトのピン部の上に載置された状態で、前記クランクシャフトの回転駆動に伴う前記ピン部の回転動作に追従しながら、前記ピン部の表面を高周波誘導加熱する第１の高周波誘導加熱コイルと、前記クランクシャフトの一端側にあるフランジ部又は前記クランクシャフトの他端側にある軸部を高周波誘導加熱する第２の高周波誘導加熱コイルと、前記第１の高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱された前記ピン部に焼入冷却液を噴射する第１の焼入冷却液噴射機構と、前記第２の高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱された前記フランジ部又は軸部に焼入冷却液を噴射する第２の焼入冷却液噴射機構と、前記第１の高周波誘導加熱コイルにて前記ピン部を高周波誘導加熱した後に前記第１の焼入冷却液噴射機構から焼入冷却液を噴射して前記ピン部を焼入冷却する時に、前記焼入冷却液が前記フランジ部又は軸部にかかるのを防止する焼入冷却液飛散防止機構と、前記第１の高周波誘導加熱コイル及び前記第２の高周波誘導加熱コイルを取付けた電力供給用のディスクトランスと、前記ディスクトランスに回転可能に取付けられたローラベアリングと、前記第１の高周波誘導加熱コイル、前記第２の高周波誘導加熱コイル、及び電力供給用のディスクトランスを結合して、かつ上下方向に移動可能に構成された組合体とをそれぞれ具備し、前記焼入冷却液飛散防止機構は、前記第１の高周波誘導加熱コイルが前記ピン部の上に載置されることに伴って焼入すべき前記フランジ部又は軸部とこれに最も近いピン部との間に挿入配置される焼入冷却液飛散防止用カバーと、前記焼入冷却液飛散防止用カバーの上方にて湾曲して円弧状に形成された帯状部材から成る揺動ガイドとを備え、前記焼入冷却液飛散防止用カバーは、前記クランクシャフトのジャーナル部が入り込む凹部と、前記凹部から先端部が突出する位置決め用のチップとを備え、かつヒンジ軸を中心に回動可能に構成され、前記揺動ガイドの一端部が、前記焼入冷却液飛散防止用カバーに結合され、前記揺動ガイドの他端部から中間部にかかる部分が、前記ローラベアリングと当接して摺動可能に配置され、前記ピン部の焼入冷却の際に前記組合体が待機位置から下降することに伴って、前記揺動ガイドが前記ローラベアリングによって円弧方向に案内されることに応じて、前記焼入冷却液飛散防止用カバーが前記ヒンジ軸を中心に回動し、前記焼入冷却液飛散防止用カバーに設けられた凹部内に前記ジャーナル部が挿入配置され、前記凹部内に前記ジャーナル部が入り込んだ状態の下で前記チップの先端部を前記ジャーナル部の周面に当接させることによって、前記焼入冷却液飛散防止用カバーが、定位置に保たれ、かつ前記ピン部の焼入冷却と同時に前記フランジ部又は軸部を焼入処理する際に、前記フランジ部又は軸部とこれに最も近い前記ピン部との間を仕切るように構成されており、前記ピン部の焼入冷却時に、前記ピン部を焼入冷却するための焼入冷却液が前記軸部にかかるのを前記焼入冷却液飛散防止機構にて防止しながら、前記フランジ部又は軸部の焼入処理を行なうように構成されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、図１〜図３において、図４〜図６と同様の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
図１〜図３は、４気筒エンジン用クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆに焼入処理を施すために用いられる高周波焼入装置２０を示すものであって、この高周波焼入装置２０は、前記ピン部Ｐ１〜Ｐ４を冷却しながらフランジ部Ｆの焼入を行なうようにしたものである。
【００２０】
本実施形態に係る高周波焼入装置２０は、図１及び図２に示すように、従来の装置に設けられている各種部品に加えて焼入冷却液飛散防止機構２１が付設されている。この焼入冷却液飛散防止機構２１は、焼入冷却液飛散防止用カバー２２と、この焼入冷却液飛散防止用カバー２２に一端部２３ａが溶接結合された揺動ガイド２３とをそれぞれ具備している。
【００２１】
上述の焼入冷却液飛散防止用カバー２２は、図２及び図３に示すように、クランクシャフト１のフランジ部Ｆ側のジャーナル部Ｊ１に対応するＵ字形凹部２４を有する平板状のカバー本体２２ａと、このカバー本体２２ａから突設するように取付けられた支持片２２ｂと、この支持片２２ｂの先端部に固定されたヒンジ片２２ｃとで構成されている。そして、ヒンジ片２２ｃは、固定台２５に設けられたヒンジ軸２６に回動可能に取付けられており、これにより焼入冷却液飛散防止用カバー２２は、ヒンジ軸２６を中心に回動可能に固定台２５に組付けられている。さらに、カバー本体２２ａには、その先端部がＵ字形凹部２４に僅かに突出するセラミックチップ（位置決め用のチップ）２７が固定配置されている。
【００２２】
一方、上述の揺動ガイド２３は、湾曲状に成形された帯状部材から成り、その他端側部分２３ｂは、図１において最左端側のディスクトランス４ａに回転自在に取付けられたローラベアリング２８に沿って摺接しつつ案内移動されるように配設されている。なお、ローラベアリング２８は、ディスクトランス４ａにのみ取付けられており、他のディスクトランス４ｂ〜４ｄにはローラベアリング２８は取付けられていない。かくして、加熱コイル３ａ〜３ｄをクランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４の上に載置すべくアッセンブリ７が所定の待機位置から下降移動されるのに伴って、図２に示す状態から図３に示す状態となる。すなわち、アッセンブリ７の下降移動に伴い、揺動ガイド２３がローラベアリング２８上を摺動移動（スライド）しつつ図３において矢印γで示す円弧方向（揺動ガイド２３の他端部２３ｂがローラベアリング２８から遠ざかる方向）に移動される。これに応じて、焼入冷却液飛散防止用カバー２２がヒンジ軸２６を中心に図３において矢印β方向に回動され、カバー本体２２ａのＵ字形凹部２４内にクランクシャフト１のジャーナル部Ｊ１が挿入配置されるように構成されている。
【００２３】
なお、図３に示す状態の下では、カバー本体２２ａのＵ字形凹部２４に僅かに突出するセラミックチップ２７の先端部が当接されるため、焼入冷却液飛散防止用カバー２２とジャーナル部Ｊ１との間に僅かな間隔が存在する状態でしかもこれら相互間に接触を生じることなく、Ｕ字形凹部２４内にジャーナル部Ｊ１が挿通されて収容配置されるようになっている。
【００２４】
また、本実施形態の高周波焼入装置２０にあっては、図示を省略したが、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４に対応する下方位置に第１の焼入冷却液噴射機構を構成する焼入冷却液噴射ジャケットが配置されると共に、クランクシャフト１のフランジ部Ｆに対応する下方位置に第２の焼入冷却液噴射機構を構成する焼入冷却液噴射ジャケットがそれぞれ配置されている。
【００２５】
次に、上述の如き構成の高周波焼入装置２０を用いて本発明の高周波焼入方法を施行して、クランクシャフト１のピン部Ｐ１〜Ｐ４及びフランジ部Ｆを焼入する際の動作を以下に説明する。
【００２６】
まず、クランクシャフト１が図外のクランクシャフト回転駆動機構にセッティングされると、図外の昇降機構によりアッセンブリ７が下降移動されて加熱コイル３ａ〜３ｄがクランクシャフト１の４個のピン部Ｐ１〜Ｐ４の上にそれぞれ載置される。この時、加熱コイル３ａ，３ｄが上死点位置にあるピン部Ｐ１，Ｐ４の上に載置されると共に、加熱コイル３ｂ，３ｃが下死点位置にあるピン部Ｐ２，Ｐ３の上に載置される。一方、加熱コイル３ａ〜３ｄが下降する際にはディスクトランス４ａも一緒に下降移動するので、このディスクトランス４ａに取付けられているローラーベアリング２８も同時に下降移動される。従って、揺動ガイド２３はこのローラーベアリング２８上に沿って図３において矢印γ向にスライドされ、これに伴って焼入冷却液飛散防止用カバー２２がヒンジ軸２６を支点として図３において矢印δ方向に回動される。
【００２７】
そして、焼入冷却液飛散防止用カバー２２のＵ字形凹部２４内にクランクシャフト１のジャーナル部Ｊ１が挿通配置され、クランクシャフト１のフランジ部Ｆとジャーナル部Ｊ１との間に焼入冷却液飛散防止用カバー２２のカバー本体２２ａが配置される。この場合、カバー本体２２ａに取付けられたセラミックチップ２７の先端部がジャーナル部Ｊ１の最上箇所に当接された状態で焼入冷却液飛散防止用カバー２２が前記セラミックチップ２７を介してジャーナル部Ｊ１上に載置され、クランクシャフト１のフランジ部Ｆとジャーナル部Ｊ１との間に焼入冷却液飛散防止用カバー２２のカバー本体２２ａが仕切板若しくは遮蔽板として配置される。
【００２８】
しかる後に、クランクシャフト１が図外のクランクシャフト回転駆動機構により図３において矢印α方向に回転駆動され、各加熱コイル３ａ〜３ｄがリンク式追従機構６にて各ピン部Ｐ１〜Ｐ４にそれぞれ追従移動される状態の下でピン部Ｐ１〜Ｐ４の高周波誘導加熱が開始される。なお、クランクシャフト１がその回転中心軸Ｘを中心として回転駆動されても、焼入冷却液飛散防止用カバー２２のセラミックチップ２７が載置されるジャーナル部Ｊ１の回転中心は前記回転中心軸Ｘと同軸であるため、焼入冷却液飛散防止用カバー２２ひいてはそのカバー本体２２ａは揺動を生じることなく静止状態のままフランジ部Ｆとジャーナル部Ｊ１との間に配置される。そして、所定時間にわたる高周波誘導加熱によりピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面が所要の焼入温度に達した時点で、各加熱コイル３ａ〜３ｄの下部に配設された図外の焼入冷却液噴射ジャケット（第１の焼入冷却液噴射機構）から冷却用焼入液が加熱状態のピン部３ａ〜３ｄの表面に噴射される。これにより、ピン部３ａ〜３ｄの表面が急冷されてそれらの表面に焼入硬化層が形成される。
【００２９】
一方、上述のようなピン部Ｐ１〜Ｐ４の焼入冷却工程の開始と同時に、図外のシリンダによって移動体１０が駆動され、この移動体１０に一体化されたフランジ部加熱用の加熱コイル９がクランクシャフトのフランジ部Ｆに向けて図１において矢印β方向に水平移動される。次いで、この加熱コイル９がフランジ部Ｆを取り囲む位置に対応配置された時点で、フランジ部Ｆの高周波誘導加熱が開始される。かくして、本実施形態においては、ピン部Ｐ１〜Ｐ４の焼入冷却工程の施行中にフランジ部Ｆの高周波誘導加熱工程が同時に施行される。そして、所定時間にわたる高周波誘導加熱によりピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面が所要の焼入温度に達した時点で、フランジ部Ｆの下部に付設してある図外のフランジ部冷却用の焼入冷却液噴射ジャケット（第２の焼入冷却液噴射機構）から冷却用焼入液が加熱状態のフランジ部Ｆの表面に噴射され、フランジ部Ｆの表面が急冷されてそれらの表面に焼入硬化層が形成される。
【００３０】
なお、この際、ジャーナルＪ１上には既述の如く焼入冷却液飛散防止用カバー２２が載置された状態でフランジ部Ｆとピン部Ｐ１との間を仕切るように焼入冷却液飛散防止用カバー２２が介在されているので、ピン部冷却用の焼入冷却液噴射ジャケットから噴射された焼入冷却液や、ピン部Ｐ１〜Ｐ４，カウンターウエイトＫ１〜Ｋ８等から跳ね返った焼入冷却液が、高周波誘導加熱中のフランジ部Ｆにかかるのが防止される。
【００３１】
そして、フランジ部Ｆの焼入冷却工程が終了すると、焼入処理されたクランクシャフト１は、図外のクランクシャフト回転駆動機構から取外され、図外の移載・搬送装置により後続のジャーナル部焼入ステーション（図示せず）ヘ搬送される。
【００３２】
本実施形態に係るクランクシャフトの焼入方法及び装置によれば、クランクシャフト１における５個のジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５の各間にある４個のピン部Ｐ１〜Ｐ４の表面焼入を同時に行なうと共に、所要の焼入硬化層を得る目的に加えてクランクシャフト１の全体の歪みや曲がりを少なくする目的も兼ねて行うフランジ部Ｆの焼入処理をピン部Ｐ１〜Ｐ４の焼入冷却工程中に行なうようにしたので、クランクシャフト１の焼入処理時間を大幅に短縮することができる。特に、ピン部３ａ〜３ｄ及びフランジ部Ｆの両方を焼入処理しなければならない場合には、従来のようにピン部３ａ〜３ｄの焼入処理を完了してからフランジ部Ｆの焼入処理を開始するのではなく、ピン部３ａ〜３ｄの高周波誘導加熱後の焼入冷却工程と、フランジ部Ｆの高周波誘導加熱工程及び焼入冷却工程とを同時に並行して施行することにより、クランクシャフト１の１本あたりの焼入処理効率の向上（処理時間の短縮）を図ることができる。
【００３３】
また、ピン部３ａ〜３ｄの焼入冷却工程とフランジ部Ｆの高周波誘導加熱工程とを同時に行なうに際し、ピン部冷却用の焼入冷却液がフランジ部Ｆにかかるとフランジ部Ｆの加熱を妨げてしまう不具合を生じるが、本実施形態ではアッセンブリ７ひいては高周波誘導加熱コイル３ａ〜３ｄの昇降移動に連動する焼入冷却液飛散防止用カバー２２を設けるようにしたので、ピン部３ａ〜３ｄに噴射される焼入冷却液が高周波誘導加熱中のフランジ部Ｆにかかるのを防止することができる。しかも、本実施形態における構成によれば、焼入冷却液飛散防止用カバー２２をクランクシャフト１の回転中心軸Ｘと同軸のジャーナル部Ｊ１の上に載置して使用するようにしているので、クランクシャフト１の回転駆動時でも焼入冷却液飛散防止用カバー２２を静止状態の下で焼入冷却液の仕切板若しくは遮蔽板として機能させることができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、クランクシャフト１のピン部３ａ〜３ｄと共にクランクシャフト１の一端側のフランジ部Ｆを焼入処理する場合について述べたが、クランクシャフト１のピン部３ａ〜３ｄと共にクランクシャフト１の他端側の軸部（スプライン部若しくはシール部）Ｓを焼入処理する場合にも本発明を適用することが可能である。また、本発明は、４気筒エンジン用のクランクシャフト１に限らず、その他の各種の型式（例えば、３気筒及び６気筒エンジン用のクランクシャフト等）の焼入処理にも適用し得ることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、ピン部を高周波誘導加熱した後に焼入冷却液を噴射してこのピン部を焼入冷却する時に、焼入冷却液がクランクシャフトのフランジ部又は軸部にかかるのを防止する焼入冷却液飛散防止機構を付設し、ピン部の焼入冷却時に、ピン部を焼入冷却するための焼入冷却液が軸部にかかるのを焼入冷却液飛散防止機構にて防止しながら、フランジ部又は軸部の焼入処理を行なうようにしたので、ピン部の焼入冷却処理と同時にフランジ部又は軸部の焼入処理を並行して行なうことができ、ピン部及びフランジ部、或いは、ピン部と軸部とを同時に焼入処理し得て焼入処理時間の大幅な短縮すなわちサイクルタイムの短縮を図ることが可能である。従って、本発明によれば、焼入処理効率の極めて良い実用的な高周波焼入装置を提供することができる。
また、請求項３に記載の本発明は、ピン部の焼入冷却と同時にフランジ部又は軸部を焼入処理する際に、焼入冷却液飛散防止機構に設けた焼入冷却液飛散防止用カバーにより、フランジ部又は軸部とこれに最も近いピン部との間を仕切るようにしたものであるから、上述の如き作用効果を奏し得るものでありながら、その装置構成は従来の高周波焼入装置に焼入冷却液飛散防止用カバーを付設しただけの簡素な構成で済ますことが可能である。
さらに、焼入冷却液飛散防止用カバーに、クランクシャフトのジャーナル部が入り込む凹部と、凹部から先端部が僅かに突出するチップとをそれぞれ設け、クランクシャフトの回転中心軸を中心とする回転時には、焼入冷却液飛散防止用カバーの凹部内にジャーナル部が入り込んだ状態の下でチップの先端部がジャーナル部の周面に当接させることにより、焼入冷却液飛散防止用カバーが定位置を保つように構成したものであるから、クランクシャフトの回転駆動時ひいてはピン部の回転動作時においても焼入冷却液飛散防止用カバーは変動を生じることがなくピン部とフランジ部又は軸部との間の所定の仕切位置に常に配置されることとなり、前記カバーによる焼入冷却液飛散防止機能を確実に果たすことができ、フランジ部又は軸部に焼入冷却液がかからないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る４気筒エンジン用クランクシャフトの高周波焼入装置を示す正面図である。
【図２】図１の高周波焼入装置の要部を拡大して示す側面図であって、加熱コイル上昇時の状態を示す側面図である。
【図３】図１の高周波焼入装置の要部を拡大して示す側面図であって、加熱コイル下降時の状態を示す側面図である。
【図４】被焼入体であるクランクシャフトの正面図である。
【図５】従来におけるクランクシャフトの高周波焼入方法を施行する従来の高周波焼入装置を示す正面図である。
【図６】図５の高周波焼入装置の要部を拡大して示す側面図であって、加熱コイル下降時の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ ４気筒エンジン用クランクシャフト
３ａ〜３ｄ 高周波誘導加熱コイル
４ａ〜４ｄ ディスクトランス
６ リンク式追従機構
７ アッセンブリ
８ 電力供給用リード導体
２０ 高周波焼入装置
２１ 焼入冷却液飛散防止機構
２２ 焼入冷却液飛散防止用カバー
２２ａ カバー本体
２３ 揺動ガイド
２４ Ｕ字形凹部
２６ ヒンジ軸
２７ セラミックチップ（位置決め用のチップ）
２８ ローラベアリング
Ｆ フランジ部
Ｊ１〜Ｊ５ ジャーナル部
Ｋ１〜Ｋ８ カウンターウエイト
Ｐ１〜Ｐ４ ピン部
Ｓ 軸部（スプライン部若しくはシール部）
Claims (1)
- 被焼入体であるクランクシャフトのピン部の上に載置された状態で、前記クランクシャフトの回転駆動に伴う前記ピン部の回転動作に追従しながら、前記ピン部の表面を高周波誘導加熱する第１の高周波誘導加熱コイルと、
前記クランクシャフトの一端側にあるフランジ部又は前記クランクシャフトの他端側にある軸部を高周波誘導加熱する第２の高周波誘導加熱コイルと、
前記第１の高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱された前記ピン部に焼入冷却液を噴射する第１の焼入冷却液噴射機構と、
前記第２の高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱された前記フランジ部又は軸部に焼入冷却液を噴射する第２の焼入冷却液噴射機構と、
前記第１の高周波誘導加熱コイルにて前記ピン部を高周波誘導加熱した後に前記第１の焼入冷却液噴射機構から焼入冷却液を噴射して前記ピン部を焼入冷却する時に、前記焼入冷却液が前記フランジ部又は軸部にかかるのを防止する焼入冷却液飛散防止機構と、
前記第１の高周波誘導加熱コイル及び前記第２の高周波誘導加熱コイルを取付けた電力供給用のディスクトランスと、
前記ディスクトランスに回転可能に取付けられたローラベアリングと、
前記第１の高周波誘導加熱コイル、前記第２の高周波誘導加熱コイル、及び電力供給用のディスクトランスを結合して、かつ上下方向に移動可能に構成された組合体と
をそれぞれ具備し、
前記焼入冷却液飛散防止機構は、前記第１の高周波誘導加熱コイルが前記ピン部の上に載置されることに伴って焼入すべき前記フランジ部又は軸部とこれに最も近いピン部との間に挿入配置される焼入冷却液飛散防止用カバーと、前記焼入冷却液飛散防止用カバーの上方にて湾曲して円弧状に形成された帯状部材から成る揺動ガイドとを備え、
前記焼入冷却液飛散防止用カバーは、前記クランクシャフトのジャーナル部が入り込む凹部と、前記凹部から先端部が突出する位置決め用のチップとを備え、かつヒンジ軸を中心に回動可能に構成され、
前記揺動ガイドの一端部が、前記焼入冷却液飛散防止用カバーに結合され、
前記揺動ガイドの他端部から中間部にかかる部分が、前記ローラベアリングと当接して摺動可能に配置され、
前記ピン部の焼入冷却の際に前記組合体が待機位置から下降することに伴って、前記揺動ガイドが前記ローラベアリングによって円弧方向に案内されることに応じて、前記焼入冷却液飛散防止用カバーが前記ヒンジ軸を中心に回動し、前記焼入冷却液飛散防止用カバーに設けられた凹部内に前記ジャーナル部が挿入配置され、前記凹部内に前記ジャーナル部が入り込んだ状態の下で前記チップの先端部を前記ジャーナル部の周面に当接させることによって、前記焼入冷却液飛散防止用カバーが、定位置に保たれ、かつ前記ピン部の焼入冷却と同時に前記フランジ部又は軸部を焼入処理する際に、前記フランジ部又は軸部とこれに最も近い前記ピン部との間を仕切るように構成されており、
前記ピン部の焼入冷却時に、前記ピン部を焼入冷却するための焼入冷却液が前記軸部にかかるのを前記焼入冷却液飛散防止機構にて防止しながら、前記フランジ部又は軸部の焼入処理を行なうように構成されてい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。
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