JP4826291B2 - Induction hardening apparatus and induction hardening method - Google Patents
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Description
本発明は、電磁誘導加熱により被処理物を高周波焼入れする際の焼入れ範囲を特定する高周波焼入れ装置および高周波焼入れ方法に関するものである。 The present invention relates to an induction hardening apparatus and an induction hardening method for specifying a hardening range when an object to be processed is induction-quenched by electromagnetic induction heating.
従来から電磁誘導加熱により被処理物を高周波焼入れする際の焼入れ範囲を特定するために磁束遮蔽部材を利用する焼入れ方法が提案されている(特許文献1、2参照)。
Conventionally, a quenching method using a magnetic flux shielding member has been proposed in order to specify a quenching range when a workpiece is induction-hardened by electromagnetic induction heating (see
特許文献1では、軸径が変化する軸物の高周波焼入れにおいて、焼入れコイル内径より小さい内径を持ったフェライトコア、又は珪素鋼板等の磁束遮蔽部材で、焼入れコイルの少なくとも上下面を被覆し、磁束が焼入れコイルとほぼ等しい範囲で、被処理物に当たるようにした移動焼入用コイルが提案されている。
In
特許文献2では、特許文献1の被処理物セット位置ずれを解決するために、焼入れコイルを被処理物に接触させ、且つ接触部位のセラミック板を適当な厚さにすることによって、コイルと被処理物との間のクリアランスを一定に保つようにして、安定した焼入れ品質を確保するようにしている。
しかしながら、上記従来例では、電磁誘導コイルに遮蔽板を取付けて被処理物の焼入れ範囲を調整するものであるため、被処理物の焼入れ範囲の厳密な調整が難しい課題があった。 However, in the above conventional example, since a shielding plate is attached to the electromagnetic induction coil to adjust the quenching range of the workpiece, there is a problem that it is difficult to strictly adjust the quenching range of the workpiece.
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、被処理物の焼入れ範囲の厳密な調整に好適な高周波焼入れ装置および高周波焼入れ方法を提供することを目的とする。 Then, this invention was made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the induction hardening apparatus and induction hardening method suitable for the strict adjustment of the hardening range of a to-be-processed object.
本発明は、非焼入れ部である端部を両端に備えると共に両端部を焼入部である連結部により一体に連結してなるワークに対する高周波焼入れ装置であり、ワークの両端部を夫々保持・位置決めする複数の位置決め治具と、ワークの連結部を高周波電流により電磁誘導加熱する焼入れコイルとを備える高周波焼入れ装置において、前記複数の位置決め治具は、ワークの一端部を包囲・係合してワークを保持する一端部位置決め治具と、前記一端部位置決め治具により保持されたワークの他端部の延長上の待機位置から他端部に向かって接近離脱可能であり、他端部に係合する作動位置において他端部をその外形側から保持して他端部を位置決めする他端部位置決め治具と、他端部位置決め治具により位置決めされた他端部の他端部位置決め治具により覆われていない開放部位と対面する待機位置から他端部の開放部位に接近離脱可能であり、他端部の開放部位と係合する作動位置において他端部の開放部位を覆って焼き入れコイルから発せられる磁束の他端部への侵入を遮蔽した状態で他端部を位置決めする他端部開放部位位置決め治具と、から構成され、前記焼入コイルは、前記他端部位置決め治具にその基部が固定され、他端部位置決め治具の先端側の延長部分を、ワークにおける連結部の長さ寸法分において取囲んでコイル状に配置されており、前記一端部位置決め治具により保持されたワークに対して他端部位置決め治具の待機位置から作動位置への作動により焼入コイルをワークの連結部を取囲む位置にセットされ、その後の他端部開放部位位置決め治具の待機位置から作動位置への作動後に高周波電流により連結部を電磁誘導加熱するようにした。 The present invention is an induction hardening apparatus for a workpiece which is provided with end portions which are non-quenched portions at both ends, and which are integrally connected by connecting portions which are both hardened portions, and holds and positions both end portions of the workpiece. In the induction hardening apparatus including a plurality of positioning jigs and a quenching coil that electromagnetically heats a connection portion of the workpieces by high-frequency current, the plurality of positioning jigs surround and engage one end of the workpiece to One end positioning jig to be held, and can be approached and detached from the standby position on the extension of the other end of the work held by the one end positioning jig toward the other end, and engage with the other end. The other end positioning jig for positioning the other end while holding the other end from the outer shape side in the operating position, and the other end positioning jig for the other end positioned by the other end positioning jig It is possible to approach and leave the open part of the other end from the standby position facing the open part that is not covered more, and harden it by covering the open part of the other end in the operating position that engages the open part of the other end. The other end portion open position positioning jig for positioning the other end portion in a state where the intrusion of the magnetic flux generated from the coil to the other end portion is shielded, and the quenching coil is configured to be the other end portion positioning jig. The base portion is fixed to the other end, and the extension portion on the front end side of the other end portion positioning jig is surrounded by the length of the connecting portion of the workpiece and arranged in a coil shape, and is held by the one end portion positioning jig. The hardened coil is set to a position surrounding the connecting portion of the workpiece by the operation from the standby position of the other end positioning jig to the operating position with respect to the finished workpiece, and then the other end open portion positioning jig is standby. From position The connecting portion is adapted to an electromagnetic induction heating by the high-frequency current after actuation of the position.
したがって、本発明では、焼入コイルは、ワークを端面方向から位置決め保持する他端位置決め治具に取付けられ、他端位置決め治具によるワークの位置決め保持状態において、ワークの焼入れ部の周囲に位置決めされるため、ワークとコイルとの相対位置精度を向上でき、精密な焼入範囲の調整を可能となる。
また、磁束の非焼入れ部への侵入を遮蔽する他端部開放部位位置決め治具は、前記焼入れコイルがワークの焼入れ部の周囲に位置決めされた状態において、非焼入れ部を位置決め保持するため、焼入れコイルとの干渉などを考慮せずに配置することができる。
結果として、非焼入れ部の磁束遮蔽精度を向上させることによるワークの精密な焼入範囲の調整を可能とし、且つワークの位置精度向上による焼入精度の向上が可能となる。
Therefore, in the present invention, the quenching coil is attached to the other end positioning jig that positions and holds the workpiece from the end surface direction, and is positioned around the quenched portion of the workpiece in the positioning and holding state of the workpiece by the other end positioning jig. Therefore, the relative positional accuracy between the workpiece and the coil can be improved, and the precise quenching range can be adjusted.
Also, the other end open portion positioning jig that shields the penetration of magnetic flux into the non-quenched part is hardened in order to position and hold the non-quenched part in a state where the quenched coil is positioned around the hardened part of the workpiece. Arrangement can be made without considering interference with the coil.
As a result, it is possible to adjust the work quenching range precisely by improving the magnetic flux shielding accuracy of the non-quenched portion, and it is possible to improve the work hardening accuracy by improving the work position accuracy.
以下、本発明のタイトルを各実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the title of the present invention will be described based on each embodiment.
(第1実施形態)
図1〜図8は、本発明の第1実施形態における高周波焼入れ装置および高周波焼入れ方法を示し、図1は高周波焼入れ装置の正面図および側面図、図2〜図8は高周波焼入れ装置の作動状態を夫々示す正面図および側面図である。
(First embodiment)
1 to 8 show an induction hardening apparatus and an induction hardening method in the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a front view and a side view of the induction hardening apparatus, and FIGS. 2 to 8 are operating states of the induction hardening apparatus. It is the front view and side view which respectively show.
図1に示す高周波焼入れ装置は、内燃機関のコンロッドを対象とする高周波焼入れ装置に本発明を適用したものであるが、これは本発明の一実施例を示すものであり、コンロッド以外のワークの高周波焼入装置にも適用できることは勿論である。 The induction hardening apparatus shown in FIG. 1 is one in which the present invention is applied to an induction hardening apparatus for a connecting rod of an internal combustion engine. However, this shows one embodiment of the present invention, and a work piece other than the connecting rod is used. Of course, the present invention can also be applied to an induction hardening apparatus.
先ず、対象とするワークであるコンロッドについて説明する。一般に知られているように、内燃機関のコンロッドWは、ピストンピンを介してピストンを軸受支持する小端部W1と、クランクシャフトのクランクピンに軸受メタルを介して取付けられる大端部W2と、前記小端部W1と大端部W2とを連結するロッド部W3とを備える。小端部W1はピストンピンをブッシュを介して軸受け支持する軸穴の穴加工、スラスト面W1Sの加工および軸穴に潤滑油を供給するための油穴加工が施される。また、大端部W2においても、軸受メタルを支持する穴加工とスラスト面W2Sの加工と軸受メタルへの潤滑油を供給する油穴加工とコンロッドボルトを挿通するボルト穴加工等の機械加工が施される。 First, the connecting rod which is a target work will be described. As is generally known, a connecting rod W of an internal combustion engine includes a small end W1 that supports a piston via a piston pin, a large end W2 that is attached to a crankpin of a crankshaft via a bearing metal, A rod portion W3 that connects the small end portion W1 and the large end portion W2 is provided. The small end portion W1 is subjected to drilling of a shaft hole for supporting the piston pin through a bush, processing of the thrust surface W1S, and oil hole processing for supplying lubricating oil to the shaft hole. The large end W2 is also subjected to machining such as drilling for supporting the bearing metal, machining of the thrust surface W2S, machining of the oil hole for supplying lubricating oil to the bearing metal, and bolting of the connecting rod bolt. Is done.
従って、鋳造若しくは鍛造で製作されたコンロッドWの中間製品に高周波誘導電流によって、ワークWの表面を急熱急冷して硬化させる高周波焼入れを施して靭性や耐摩耗性を高める場合には、これら機械加工が施される軸受部位等は硬化させることなく素材の持つ靱性を維持するよう非焼入れ部とし、専らロッド部W3に正確に焼入れする必要がある。 Therefore, if the intermediate product of the connecting rod W manufactured by casting or forging is subjected to induction hardening in which the surface of the workpiece W is rapidly quenched and hardened by high frequency induced current to enhance toughness and wear resistance, these machines are used. It is necessary to make the bearing part or the like to be processed a non-quenched part so as to maintain the toughness of the material without hardening, and to exclusively harden the rod part W3 exclusively.
図1に示すように、本実施形態の高周波焼入れ装置1は、ワークであるコンロッドWを位置決め保持するために、大端部W2を概略位置決めする大端部ホルダ2と、大端部W2を保持し位置決めする大端部中心軸位置決め治具3と、小端部W1を保持し位置決めする小端部位置決め治具4および小端部スラスト面W1Sを保持すると共に小端部スラスト面W1Sへの磁束遮蔽機能を備える小端部スラスト位置決め治具5と、を備え、さらに、ワークWを取囲んで高周波磁束を発生させる焼入れコイル6を備える。
As shown in FIG. 1, the
前記大端部ホルダ2は、焼入れ装置1の下部フレーム11上に配置され、大端部スラスト面W2Sに対面する一対の壁面21と、この一対の壁面21同士を連結して大端部W2の側面を覆う対向した壁面22と大端部W2の合せ面が着座する底面23とを備え、これら壁面21、22により大端部W2を取囲むよう構成している。そして、これら壁面21、22の内面は、大端部W2が投入された際に、大端部W2を案内するように、入口部側が若干大きくなっており、底面23に合せ面が着座した段階で、底面23の寸法は大端部W2より縦横とも数ミリ分は大きく形成して、大端部W2が確実に着座するようにしている。大端部ホルダ2の底面23は、また、下方に開口する貫通穴24が形成され、この貫通穴24を通して、後述する中心軸位置決め治具3が下方から挿入される。
The
前記大端部中心軸位置決め治具3は、焼入れ装置1の下部フレーム11内に配置され、前記大端部ホルダ2の底面23に設けた貫通穴24から大端部ホルダ2内に出没可能な位置決め部材31と、この位置決め部材31を大端部ホルダ2内に焼入れ開始時に進出させ、焼入れ完了時に大端部ホルダ2内から退避させるアクチュエータ32とを備える。前記位置決め部材31は、ワークWの大端部W2のメタル保持面に係合する形状とされ、大端部ホルダ2内への進出時にワークWの大端部W2に係合してワークWを上方に位置決めのために押圧してワークWの大端部W2側の中心位置出しを行う。
The large end center
前記小端部位置決め治具4は、焼入れ装置1の上部フレーム12に配置され、ワークWの小端部W1の上面の2箇所に係合して小端部W1を位置決めする下方に開いた「ハ字状」の形状を備える位置決め部材41と、この位置決め部材41をワークWの投入・搬出時に退避位置に上昇させ、焼入れ開始から完了まで下降させて作動位置に保持するアクチュエータ42とを備える。投入されたワークWは、焼入れ装置1内で、小端部W1を上方として、その大端部W2の合せ面により大端部ホルダ2の底面23に着座される。「ハ字状」の位置決め部材41は、ワークWの小端部W1の上面に臨んで、その傾斜した一対の斜面によりワークWが傾くのを防止する。次いで、中心軸位置決め治具3の位置決め部材31の係合によりワークWが上昇される際に、同じくその傾斜した一対の斜面をワークWの小端部W1の上面に接触させて、小端部W1の位置決めを行う。
The small end
前記小端部位置決め部材41には、ワークWを取囲んで高周波磁束を発生させる焼入れコイル6の基部が固定されており、焼入れコイル6は位置決め部材41から下方に向かって配置され、位置決め部材41の作動位置への下降により、位置決め部材41に先行してワークWを取囲み、ワークWの倒れ防止を図りつつ、焼入れしようとする部位回りに配置される。
A base portion of a
前記小端部スラスト位置決め治具5は、焼入れ装置1の下方フレーム11から立設されたポスト13上に配置され、ワークWの小端部W1の両側のスラスト面W1Sに対向するよう一対の位置決め部材51が対向して配置される。そして、位置決め部材51の待機位置では、ワークW周りへの焼入れコイル6の作動位置への下降動作、および、ワークW周りからの焼入れコイル6の待機位置への上昇動作を許容するよう、ワークWの両スラスト面W1Sから大きく離間している。ワークWがセットされ且つ焼入れコイル6が作動位置にセットされた段階では、位置決め部材51は背面のアクチュエータ52により押出され、その位置決め部材51をワークWの小端部W1の両側のスラスト面W1Sに夫々着座させて小端部W1を挟み、スラスト方向の位置決めを行う作動位置となる。この作動位置では、位置決め部材51により小端部W1のスラスト面W1SのロッドW3側を覆うことで、隣接して配置される焼入れコイル6よりの磁束が小端部W1側に浸入するのを遮蔽する。
The small end
上記小端部スラスト位置決め部材51は、図示しないが、内部に冷却水を還流させる冷却装置を設けることができ、そのワークWへの当接面を介してワークWを冷却して、ワークWの温度上昇を抑制させるようにすることが望ましい。このように冷却装置を設けることで、ワークWに焼入れコイル6よりの磁束が流れても、焼入れ温度に達するまで温度上昇されることを防止することができ、精密な焼入れ範囲の設定が可能となる。また、位置決め部材51による遮蔽物のみでは焼入れコイル6よりの磁束を完全に遮蔽しきれない場合にも、小端部W1の温度上昇の抑制には有効である。
Although the small-end
以上の構成の焼入れ装置の動作について、図2〜図8に基づき、以下に説明する。 The operation of the quenching apparatus having the above configuration will be described below with reference to FIGS.
焼入れ装置1の待機状態においては、図2に示すように、小端部位置決め部材41および焼入れコイル6、小端部スラスト位置決め部材51、大端部中心軸位置決め部材31は、各アクチュエータ32〜52により退避位置に移動されており、大端部ホルダ2は空状態となっている。
In the standby state of the
焼入れ動作を開始するには、先ず、コンロッドWをその大端部W2の合せ面を下方にして大端部ホルダ2に装入する(図2中の矢印A参照)。この装入に当たって、大端部ホルダ2の底面23の寸法は、コンロッドWの大端部W2の平面寸法に対して若干大きくしているため、円滑に挿入可能となっている。なお、この投入はハンドリングロボット等により行われ、投入されたワークWであるコンロッドは大端部ホルダ2に位置決めされて立設される。
In order to start the quenching operation, first, the connecting rod W is inserted into the
次いで、図3に示すように、小端部位置決め部材41を、小端部W1の上端より10mm程度の作動位置までアクチュエータ42により下降移動させる(図3中の矢印B参照)。この下降移動に伴い焼入れコイル6がコンロッドWのロッドW3回りに配置される。
Next, as shown in FIG. 3, the small end
次いで、図4に示すように、中心軸位置決め部材31を、大端部ホルダ2の底面23の貫通穴24からアクチュエータ32により上昇させ、大端部W2の軸穴に接触させ、さらに、上昇させる(図4中の矢印C参照)。コンロッドWの小端部W1の上面は、垂直方向において、小端部位置決め部材41のV字の谷と接触して、正面図から見て、上下方向および左右方向の位置決めがなされる。この位置決め過程において、ワークWの小端部W1の上面は、上記の間隔を開けて小端部位置決め部材41のV字の谷と対面して配置されているため、ワークWの倒れなどは生じない。
Next, as shown in FIG. 4, the center
次に、図5に示すように、小端部スラスト位置決め部材51を待機位置から作動位置にアクチュエータ52により移動させる(図5中の矢印D参照)。小端部スラスト位置決め部材51の作動位置への移動により、小端部W1のスラスト面W1Sに接触して両側から挟み込み、コンロッドWはスラスト面W1S方向の位置決めがなされ、先行する位置決め作動と相まって、ワークWの位置が一義的に決定される。小端部W1はスラスト面W1Sに接触した小端部スラスト位置決め部材51により、スラスト面W1SのロッドW3側を覆う。
Next, as shown in FIG. 5, the small end
この状態で、焼入れコイル6に高周波電流を印加して、コンロッドWのロッド部W3の表面が加熱され、焼入れ温度への温度上昇の後、図示しない冷却装置、例えば、冷却水がロッドW3表面に噴射されて焼入れされる。このロッドW3表面の焼入れ温度への加熱時、小端部W1はスラスト面W1SのロッドW3側を覆って接している小端部スラスト位置決め部材51により焼入れコイル6からの磁束が遮蔽されるため、焼入れ温度まで達する温度上昇が抑制される。また、焼入れコイル6よりの磁束の遮蔽が充分に行えない場合には、小端部スラスト位置決め部材51それ自体に冷却装置、例えば、内部に冷却水を循環させる等を設けて、小端部W1が温度上昇するのを抑制することができる。この焼入れが終了すると、ワークWを次工程へ搬送するために、ワーク開放作動を開始する。
In this state, a high frequency current is applied to the quenching
即ち、図6に示すように、先ず、小端部スラスト位置決め部材51がアクチュエータ52により退避位置に後退され(図6中の矢印E参照)、次いで、図7に示すように、大端部中心軸位置決め部材31が退避位置に後退され(図7中の矢印F参照)、最後に、図8に示すように、小端部位置決め部材41が上方の退避位置に移動されて、ワークWであるコンロッドの拘束が完全に開放される(図8中の矢印G参照)。次いで、ハンドリングロボット等の搬送装置により、ワークWであるコンロッドが搬出される。
That is, as shown in FIG. 6, first, the small end
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。 In the present embodiment, the following effects can be achieved.
(ア)ワークWを保持・位置決めする複数の位置決め治具2〜5と、ワークWを高周波電流により電磁誘導加熱する焼入れコイル6とを備え、焼入れ部と非焼入れ部とが隣接するワークWの高周波焼入れ装置1であり、ワークWの焼入れ部と隣接する非焼入れ部を位置決めする位置決め治具2〜5により、焼入れコイル6からワークWの焼入れ部に向けて発せられる磁束の非焼入れ部への侵入を遮蔽するため、非焼入れ部の磁束遮蔽精度を向上させることによるワークWの精密な焼入範囲の調整を可能とし、且つワークWの位置精度向上による焼入精度の向上が可能となる。
(A) A plurality of
(イ)磁束の非焼入れ部への侵入を遮蔽する位置決め治具5は、冷却手段、例えば、内部に冷却水を循環させる等して、冷却することにより、焼入れコイル6よりの磁束の遮蔽が充分に行えない場合には、位置決め部材51それ自体に冷却装置を設けて、非焼入れ部、例えば、小端部W1が温度上昇するのを抑制することができ、精密な焼入範囲の調整を可能となる。
(B) The
(ウ)焼入れコイル6は、ワークWを端面方向から位置決め保持する位置決め治具4に取付けられ、位置決め治具4によるワークWの位置決め保持状態において、ワークWの焼入れ部の周囲に位置決めされるため、ワークWとコイル6との相対位置精度を向上でき、精密な焼入範囲の調整を可能となる。
(C) The quenching
(エ)磁束の非焼入れ部への侵入を遮蔽する位置決め治具5は、前記焼入れコイル6がワークWの焼入れ部の周囲に位置決めされた状態において、非焼入れ部を位置決め保持するため、焼入れコイル6との干渉などを考慮せずに配置することができる。
(D) The
(第2実施形態)
図9〜図15は、本発明を適用した高周波焼入れ装置高周波焼入れ方法の第2実施形態を示し、図9は高周波焼入れ装置の正面図および側面図、図10〜図15は高周波焼入れ装置の作動状態を夫々示す正面図および側面図である。本実施形態においては、吊下げた状態のワーク(コンロッド)に対する高周波焼入れに好適な高周波焼入れ装置を提供するものである。なお、図1〜図8と同一装置・部材には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
(Second Embodiment)
9 to 15 show a second embodiment of the induction hardening method to which the present invention is applied, FIG. 9 is a front view and a side view of the induction hardening apparatus, and FIGS. 10 to 15 are operations of the induction hardening apparatus. It is the front view and side view which show a state, respectively. In this embodiment, the induction hardening apparatus suitable for induction hardening with respect to the workpiece | work (connecting rod) of the suspended state is provided. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
図9に示す第2実施形態の高周波焼入れ装置1においては、ワークであるコンロッドWの大端部W2を保持する手段として、大端部ホルダ2に代えて、大端部W2のロッド部W3との境界部分(肩部)W4に両側から係合する一対の支持ベアリング7を備える。一対の支持ベアリング7は、夫々横棒材71に支持され、この一対の横棒材71は、焼入れ装置1の下部フレーム11から起立させた一対のポスト13に差渡して配置されている。一対のベアリング7には、図示しないが内部に水冷配管が挿通されて冷却可能に構成され、焼入れ加熱時において、支持ベアリング7が過熱されるのを防止するよう構成している。
In the
前記コンロッドWは、小端部W1およびロッド部W3を前記支持ベアリング7同士の間に上方から挿入し、その大端部W2を支持ベアリング7同士により支持させて上方に位置させ、ロッド部W3および小端部W1が大端部W2から下方に吊下げられた状態となって支持される。前記一対の支持ベアリング7および横棒材71は、ワークであるコンロッドWの着脱時には、その少なくとも一方を下降可能に構成することにより、着脱時にワークWを横方向から出し入れ可能とすることが、ワークWの脱着が容易となり望ましい。
The connecting rod W has a small end W1 and a rod W3 inserted between the
また、大端部中心軸位置決め治具3は、高周波焼入れ装置1の上部フレーム12に配置したアクチュエータ32により位置決め部材31を昇降させて大端部W2のメタル取付面に接近離脱可能としている。そして、位置決め部材31を上昇した退避位置から下降させて作動位置に移動させた際には、前記支持ベアリング7により支持したコンロッドWの大端部W2のメタル保持面に上方から位置決め部材31を係合させて、大端部W2を位置決めするよう構成している。
Further, the large-end center
小端部位置決め治具4は、高周波焼入れ装置1の下部フレーム11に配置したアクチュエータ42により位置決め部材41を昇降させて小端部W1に接近離脱可能としている。そして、第1実施形態と同様に、位置決め部材41はワークWの小端部W1に下面から接触させて、小端部W1の位置決めを行うよう小端部W1の外周に係合する傾斜した一対の斜面を備える。また、第1実施形態と同様に、ワークWを取囲んで高周波磁束を発生させる焼入れコイル6の基部が固定されており、焼入れコイル6は位置決め部材41から上方に向かって配置され、位置決め部材41の作動位置への上昇により、位置決め部材41に先行してワークWを取囲み、ワークWの倒れ防止を図りつつ、焼入れしようとする部位回りに配置される。
The small
小端部スラスト位置決め治具5は、第1実施形態と同様に、焼入れ装置1の下方フレーム11から立設された前記ポスト13に配置され、ワークWの小端部W1の両側のスラスト面W1Sに対向するよう一対の位置決め部材51が対向して配置される。そして、位置決め部材51の待機位置では、ワークW周りへの焼入れコイル6の作動位置への上昇動作、および、ワークW周りからの焼入れコイル6の待機位置への下降動作を許容するよう、ワークWの両スラスト面W1Sから大きく離間されるようにしている。そして、第1実施形態と同様に、ワークWがセットされ且つ焼入れコイル6が作動位置にセットされた段階では、位置決め部材51を背面のアクチュエータ52により押出し、その位置決め部材51をワークWの小端部W1の両側のスラスト面W1Sに夫々着座させて小端部W1を挟み、スラスト方向の位置決めを行う作動位置となる。この作動位置では、位置決め部材51により小端部W1のスラスト面W1SのロッドW3側を覆うことで、隣接して配置される焼入れコイル6よりの磁束が小端部W1側に浸入するのを遮蔽する。
Similarly to the first embodiment, the small end
また、前記小端部スラスト位置決め治具5の各アクチュエータ52の下方には、前記小端部スラスト位置決め治具5により位置決めした小端部W1に向けて冷却水を噴射する噴射ノズル8を配置している。噴射ノズル8よりの冷却水は、非焼入れ部である小端部W1を位置決めし且つ磁束の小端部W1への侵入を遮蔽するスラスト位置決め治具5の下面および/またはスラスト位置決め治具5の保持位置を含む小端部W1に対して噴射するよう設定している。
Further, below each
従って、ワークWの小端部W1および小端部スラスト面W1Sを保持している小端部スラスト位置決め治具5の位置決め部材51は冷却水により冷却することができ、温度上昇を抑制することができる。このため、ワークWに焼入れコイル6よりの磁束が流れても、焼入れ温度に達するまで温度上昇されることを防止することができ、精密な焼入れ範囲の設定が可能となる。また、位置決め部材51による遮蔽のみでは焼入れコイル6よりの磁束を完全に遮蔽しきれない場合にも、小端部W1の温度上昇の抑制には有効である。しかも、噴射された冷却水は、スラスト位置決め部材51から下方に流れ落ちるため、上方に位置する焼入れ部であるロッド部W3を冷却することがない。
Therefore, the positioning
以上の構成の焼入れ装置の動作について、図10〜図15に基づき、以下に説明する。 The operation of the quenching apparatus having the above configuration will be described below with reference to FIGS.
焼入れ装置1の待機状態においては、図10に示すように、小端部位置決め部材41および焼入れコイル6、小端部スラスト位置決め部材51、大端部中心軸位置決め部材31は、各アクチュエータ32〜52により退避位置に移動されており、一対の支持ベアリング7には、ワークWが架けられていない状態となっている。
In the standby state of the
焼入れ動作を開始するには、先ず、ワークであるコンロッドWをその大端部W2を上方にして一対の支持ベアリング7間に係合させて投入する(図10中の矢印J参照)。なお、この投入はハンドリングロボット等により行われ、投入されたワークWであるコンロッドは一対の支持ベアリング7に大端部W2の肩部W4が位置決めされて吊下げられる。
In order to start the quenching operation, first, the connecting rod W, which is a workpiece, is engaged with the pair of
次いで、図11に示すように、中心軸位置決め部材31を、アクチュエータ32により下降させ、大端部W2の軸穴に接触させる(図11中の矢印K参照)。この位置決め過程において、ワークWの小端部W1およびロッド部W3は、上記の支持ベアリング7の下方に懸垂状態となっているため、ワークWの倒れなどは生じない。
Next, as shown in FIG. 11, the center
次に、小端部位置決め部材41を、小端部W1の下端よりアクチュエータ42により上昇移動させる(図12中の矢印L参照)。この上昇移動に伴い焼入れコイル6がコンロッドWのロッド部W3回りに配置される。コンロッドWの小端部W1の外面は、垂直方向において、小端部位置決め部材41のV字の谷と接触して、正面図から見て、上下方向および左右方向の位置決めがなされる。この位置決め過程において、ワークWの小端部W1の下面は、小端部位置決め部材41のV字の谷と接触するため、ワークWの倒れなどは生じない。
Next, the small end
次に、図9に示すように、小端部スラスト位置決め部材51を待機位置から作動位置にアクチュエータ52により移動させる(図9中の矢印M参照)。小端部スラスト位置決め部材51の作動位置への移動により、小端部W1のスラスト面W1Sに接触して両側から挟み込み、コンロッドWはスラスト面W1S方向の位置決めがなされ、先行する位置決め作動と相まって、ワークWの位置が一義的に決定される。小端部W1はスラスト面W1Sに接触した小端部スラスト位置決め部材51により、スラスト面W1Sのロッド部W3側を覆う。
Next, as shown in FIG. 9, the small end
この状態で、焼入れコイル6に高周波電流を印加して、コンロッドWのロッド部W3の表面が加熱され、焼入れ温度への温度上昇の後、図示しない冷却装置、例えば、冷却水がロッドW3表面に噴射されて焼入れされる。このロッドW3表面の焼入れ温度への加熱時、大端部W2の肩部W4を支持している支持ベアリング7は内部を流通する冷却媒体により冷却され、温度上昇が抑制される。また、小端部W1はスラスト面W1SのロッドW3側を覆って接している小端部スラスト位置決め部材51により焼入れコイル6からの磁束が遮蔽されており、また、噴射ノズル8より噴射された冷却水により小端部W1およびスラスト位置決め部材51は冷却されるため、焼入れ温度まで達する温度上昇が抑制される。この焼入れが終了すると、ワークWを次工程へ搬送するために、ワーク開放作動を開始する。
In this state, a high frequency current is applied to the quenching
即ち、図13に示すように、先ず、小端部スラスト位置決め部材51がアクチュエータ52により退避位置に後退され(図13中の矢印N参照)、次いで、図14に示すように、小端部位置決め部材41および焼入れコイルが下方の退避位置に移動され(図14中の矢印P参照)、最後に、大端部中心軸位置決め部材31が退避位置に後退され(図15中の矢印Q参照)、ワークWであるコンロッドの拘束が完全に開放される。次いで、ハンドリングロボット等の搬送装置により、ワークWであるコンロッドが一対の支持ベアリング7への係合状態から搬出される(図15中の矢印R参照)。
That is, as shown in FIG. 13, first, the small end
本実施形態においては、第1実施形態における効果(ア)、(ウ)、(エ)に加えて以下に記載した効果を奏することができる。 In the present embodiment, in addition to the effects (a), (c), and (d) in the first embodiment, the following effects can be achieved.
(オ)ワークWの非焼入れ部である小端部W1を焼入れ部であるロッド部W3より下方に配置し、小端部W1を位置決めし且つ磁束の小端部W1への侵入を遮蔽するスラスト位置決め治具5の下面および/またはスラスト位置決め治具5の保持位置を含む小端部W1に対して冷却媒体を噴射する冷却手段8を設け、少なくとも高周波加熱の際に、冷却手段8より噴射された冷却媒体により冷却されるようにしているため、強力な磁場の発生により、スラスト位置決め治具5の磁束遮蔽能力を超えてしまった場合においても、ワークWの遮蔽したい小端部W1を安定的に冷却でき、焼き入りが確実に防止できる。
(E) Thrust for disposing the small end portion W1 that is a non-quenched portion of the workpiece W below the rod portion W3 that is a quenched portion, positioning the small end portion W1, and shielding entry of magnetic flux into the small end portion W1 A cooling means 8 for injecting a cooling medium is provided to the lower end W1 including the lower surface of the
なお、上記各実施形態において、高周波焼入れ装置1における処理対象物として、内燃機関のコンロッドの高周波焼入時の電磁誘導加熱遮蔽、及び被処理物固定方法について説明したが、図示はしないが、他の対象物であっても、非焼入れ部と焼入れ部とを隣接して備えるものであっても、本発明の高周波焼入れ装置および高周波焼入れ方法を適用できる。
In each of the above-described embodiments, the electromagnetic induction heating shielding and the object fixing method during induction hardening of the connecting rod of the internal combustion engine have been described as the objects to be processed in the
W ワークとしてのコンロッド
W1 小端部
W2 大端部
W3 ロッド部
1 焼入れ装置
2 大端部ホルダ(位置決め治具)
3 大端部中心軸位置決め治具(位置決め治具)
4 小端部位置決め治具(位置決め治具)
5 小端部スラスト位置決め治具
6 焼入れコイル
7 支持ベアリング
8 冷却手段としての噴射ノズル
31、41、51 位置決め部材
32、42、52 アクチュエータ
W Connecting rod as work W1 Small end W2 Large
3 Large end center axis positioning jig (positioning jig)
4 Small end positioning jig (positioning jig)
5 Small end thrust
Claims (6)
前記複数の位置決め治具は、ワークの一端部を包囲・係合してワークを保持する一端部位置決め治具と、前記一端部位置決め治具により保持されたワークの他端部の延長上の待機位置から他端部に向かって接近離脱可能であり、他端部に係合する作動位置において他端部をその外形側から保持して他端部を位置決めする他端部位置決め治具と、他端部位置決め治具により位置決めされた他端部の他端部位置決め治具により覆われていない開放部位と対面する待機位置から他端部の開放部位に接近離脱可能であり、他端部の開放部位と係合する作動位置において他端部の開放部位を覆って焼き入れコイルから発せられる磁束の他端部への侵入を遮蔽した状態で他端部を位置決めする他端部開放部位位置決め治具と、から構成され、
前記焼入コイルは、前記他端部位置決め治具にその基部が固定され、他端部位置決め治具の先端側の延長部分を、ワークにおける連結部の長さ寸法分において取囲んでコイル状に配置されており、前記一端部位置決め治具により保持されたワークに対して他端部位置決め治具の待機位置から作動位置への作動により焼入コイルをワークの連結部を取囲む位置にセットされ、その後の他端部開放部位位置決め治具の待機位置から作動位置への作動後に高周波電流により連結部を電磁誘導加熱することを特徴とする高周波焼入れ装置。 This is an induction hardening apparatus for workpieces that are provided with end portions that are non-quenched portions at both ends, and both ends are integrally connected by connecting portions that are quenched portions, and a plurality of positioning jigs that hold and position both end portions of the workpiece. In an induction hardening apparatus comprising a tool and a quenching coil that electromagnetically heats a connecting portion of a workpiece with a high frequency current,
The plurality of positioning jigs include one end positioning jig that surrounds and engages one end of the work to hold the work, and a standby on the extension of the other end of the work held by the one end positioning jig. The other end positioning jig that positions the other end by holding the other end from the outer shape side in the operating position that engages with the other end and can be moved toward and away from the other end. It is possible to approach and leave the open part of the other end from the standby position facing the open part not covered by the other end part positioning jig of the other end part positioned by the end part positioning jig, and open the other end part. The other end open part positioning jig for positioning the other end part in a state where the open part of the other end part is covered and the intrusion of the magnetic flux generated from the quenching coil into the other end part is shielded at the operating position engaged with the part. And consists of
The hardened coil has a base fixed to the other end portion positioning jig, and encloses an extended portion on the tip end side of the other end portion positioning jig within the length of the connecting portion of the workpiece to form a coil. The hardened coil is set at a position surrounding the work connecting portion by the operation from the standby position of the other end positioning jig to the operating position with respect to the work held by the one end positioning jig. And the induction hardening apparatus characterized by carrying out electromagnetic induction heating of a connection part by a high frequency current after the operation | movement from the stand-by position of the other end part open site | part positioning jig | tool to a working position after that .
前記複数の位置決め手段は、ワークの一端部を包囲・係合してワークを保持する一端部位置決め手段と、前記一端部位置決め手段により保持されたワークの他端部側の延長上の待機位置から他端部に向かって接近離脱可能であり、他端部の外形部に係合する作動位置において他端部を外形側から保持して他端部を位置決めする他端部位置決め手段と、前記他端部位置決め手段により位置決めされた他端部の他端部位置決め手段により覆われていない開放部位と対面する待機位置から他端部の開放部位に接近離脱可能であり、他端部の開放部位と係合する作動位置において他端部の開放部位を夫々覆って約入れコイルから発せられる磁束の他端部への侵入を遮蔽した状態で他端部の開放部位を位置決めする他端部開放部位位置決め手段と、を備え、
前記焼入コイルは、前記他端部位置決め手段にその基部が固定され、他端部位置決め手段の先端側の延長部分を、ワークにおける連結部の長さ寸法分において取囲んでコイル状に配置して構成され、
前記焼入コイルは、前記一端部位置決め手段により保持されたワークに対して他端部位置決め手段の待機位置から作動位置への作動によりワークの連結部を取囲む位置にセットされ、その後の他端部開放部位位置決め手段の待機位置から作動位置への作動後に高周波電流により連結部を電磁誘導加熱することを特徴とする高周波焼入れ方法。 This is a high-frequency quenching method for workpieces that are provided with end portions that are non-quenched at both ends, and that both ends are integrally connected by a connecting portion that is a quenched portion, and holds and positions one end and the other end of the workpiece. In the induction hardening method comprising a plurality of positioning means and a hardening coil that electromagnetically heats the connecting portion of the workpiece by high frequency current,
The plurality of positioning means include: one end positioning means for holding and holding the work by surrounding and engaging one end of the work; and a standby position on an extension on the other end side of the work held by the one end positioning means. The other end positioning means for positioning the other end by holding the other end from the outer shape side at an operating position that can be moved toward and away from the other end and engages the outer shape of the other end, The open position of the other end can be approached and separated from the open position of the other end from the standby position facing the open position not covered by the other end positioning means of the other end positioned by the end positioning means. Positioning the open part of the other end while positioning the open part of the other end in a state where the open part of the other end is covered and the penetration of the magnetic flux emitted from the insertion coil into the other end is shielded at the operating position to be engaged. Means ,
The quenching coil has a base fixed to the other end positioning means, and is arranged in a coil shape by surrounding the extension portion on the distal end side of the other end positioning means by the length of the connecting portion of the workpiece. Configured
The quenching coil is set at a position that surrounds the connecting portion of the workpiece by the operation from the standby position of the other end positioning means to the operating position with respect to the work held by the one end positioning means, and the other end thereafter An induction hardening method characterized in that after the operation of the part opening part positioning means from the standby position to the operating position, the connecting portion is heated by electromagnetic induction with a high frequency current .
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