JP4855575B2 - 軸の円筒状の軸受け面を硬化するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、軸の円筒状の軸受け面を硬化するための装置に係わり、そこでは隣接する軸部に対して少なくとも１つの移行する半径がくぼみを形成するように製作される。その様な装置は例えば、チーク（ｃｈｅｅｋ）により横方向に制限されるクランク軸のクランクピンを硬化するために使用される。この関係において特別な手順が、くぼみ付きの移行する半径についても、適当な硬化のために適切な範囲まで加熱することを確保するために必要である。
【０００２】
ドイツの出願明細書( Ａｕｓｌｅｇｅｓｃｈｒｉｆｔ）ＤＥ−ＡＳ １４８３０１６により知られる従来技術の特定の種類の誘導的処理装置においてこの目的に対して、インダクタの加熱導線は、その２つの平行な側部がお互いから異なる距離にある平行四辺形の形状を有する。その結果として、インダクタは最初にその狭い側部を、それが硬化される軸受け面に設置されるまで、軸部間に残された空間内へ動かすことが出来る。インダクタの回転により、加熱導線はその後に、移行する半径に対して進むように、それらの広い側を介して運ばれる。インダクタは装置の絶縁された部材に対して弾性的に押しつけられる。
【０００３】
ＤＥ−ＡＳ １４８３０１６により知られる装置の利点は、インダクタが硬化される軸受け面に自動的に適用されることが可能であり、そられの運転位置に移動可能であることである。同時に加熱ループは、冷却液が問題無くそれらを通り回路内を流れることが出来るように形成される。この方法において、ループ材料の過剰な加熱は確実に防止できる。しかしこの従来技術の１つの欠点は、インダクタを導入し回転するために高価な装置を必要とすることである。この従来技術装置によると、作業対象物とインダクタの間の距離を一定に保持することが困難であり、処理結果において劣化が発生することが、更に実用上において分かっている。従来技術装置の更に重要な欠点は、各インダクタが硬化される軸受け面の周囲を９０度以下の角度で係合することである。これにより、加熱エネルギは制限された範囲内までしか軸受け面に導入できないという問題を生じる。このエネルギの特性では、適切な硬化結果を確保するには不適切なことが、しばしば経験されている。
【０００４】
前述の問題を回避するために、ドイツ特許明細書ＤＥ ３６２３１１９Ｃ１では、硬化される軸受け面の誘導加熱のために２つの半割体に分割されたインダクタの使用を提案している。半割のインダクタの一つは、調整ユニットに堅固に接続しており、一方で第２の半割のインダクタは固定されたユニットに回転可能に取り付けられている。調整ユニットは、硬化される軸受け面にインダクタを適用するための装置と、軸の長手方向の軸に軸平行にインダクタを動かすための第２の調整装置と、旋回可能な半割のインダクタをその運転位置に旋回するための第３の調整装置とを備える。調整装置を使用して、インダクタの半割部はその後、硬化される軸受け面に対してお互いに近接する位置に、インダクタがそこに配置されるまで、移動することが出来る。その後まず固定された半割のインダクタは、シャフトの長手方向の軸に軸平行な旋回可能な半割のインダクタと共に動くことによりその稼動位置に動く。その後旋回可能な半割のインダクタは、その関係する移行する半径の方向に旋回する。
【０００５】
ＤＥ ３６２３１１９Ｃ１により知られる装置を使用すると、インダクタを硬化される軸受け面に適用し、その半割のインダクタを運転位置へ動かすことは、それ以前の従来技術より簡単ではあるが、この目的に必要な装置は、やはり非常に高価である。最適な運転位置に旋回可能な半割のインダクタを動かすことはやはり難しい。このことにより、及びまた従来技術装置において加熱導線が硬化される軸受けの部分上を中央区域の間隔だけで一掃する環境により、品質の悪い運転結果を生じる。最後に、旋回可能な半割のインダクタの冷却液の供給及び電気接点は共に、信頼性がない。
【０００６】
上記の従来技術から開始する本発明の課題は、より安価な装置を使用して改善された運転結果を、達成する特定の種類の装置を提供することである。
【０００７】
この課題は、隣接する軸部に対して、少なくとも１つの移行する半径が、くぼみを形成する様に形成される、軸の円筒状の軸受け面の硬化のための装置により、本発明に従い解決されており、更に該装置は、動力供給装置に接続する一対の誘導式に稼動する加熱ユニットであって、前記各加熱ユニットが、軸受け面の周方向にそれぞれ伸長する、間隔が開けられた２つの加熱導線ブランチを有する１基のインダクタにより少なくとも形成されていて、１基の加熱ユニットのインダクタの１基の外側の加熱導線ブランチが、第１の移行する半径に関係していて、別の加熱ユニットのインダクタの外側の加熱導線ブランチが、第２の移行する半径に関係していて、その一方で各ケースにおいて、インダクタの内側の加熱導線ブランチがお互いに近接して配置される加熱ユニットと、軸受け面の半径方向外側から硬化される軸受け面へ、インダクタが軸受け面に対面するように設置されるまで、インダクタを移動して、軸受け面に対するインダクタの位置を同時に調整する目的のためであって、加熱導線ブランチが軸受け面に対面する状態で部分的又は全体的に軸受け面の周りに設置されていて、２基のインダクタの内側の加熱導線ブランチが、周方向から見ると、２基の内側の加熱導線ブランチが重なる、重複区域においてお互いに接触して配置されていないように作動する、第１の調整装置と、くぼみ付きの移行する半径に向かう方向で軸の長手方向の軸に平行な方向へインダクタを移動させて、その外側の加熱導線ブランチが、特定の移行する半径内に動くまで、くぼみ付きの移行する半径に関係するインダクタを動かす目的のための第２の調整装置と、を有する。各加熱ユニットは少なくとも１つの動力供給源を有することが好ましい。
【０００８】
本発明による装置は、２基の独立の加熱ユニットを備えており、それらの各々はインダクタ及び少なくとも関係する動力供給装置を備える。これにより、インダクタの電気供給源、それらの各々に関係する加熱ユニット及び冷却液の供給の信頼性のない接続のための必要性が回避される。加熱ユニットにより、これとは別に保持可能な任意の焼き入れスプレー（ｓｐｒａｙ）に、問題なく焼き入れ流体を供給できる。
【０００９】
本発明による装置において、２基の加熱ユニットのインダクタの外形及び寸法は、用途によって、１基のインダクタの設置又は２基のインダクタの一緒で同時の設置の何れかが、軸に非常に近接した位置において可能であるようにお互いに対して適合される。この位置において、軸の軸方向で計測された２基のインダクタの合計の幅は、硬化される軸受け面に隣接する軸部の間の幅より小さいので、自由空間へインダクタを導入する際に、任意の衝突のリスクはなくなる。
【００１０】
加熱ユニットの独立性により、従来の簡単な調整装置により非常に正確に軸受け面にインダクタを運ぶことができる。同様に従来の精密に作動する調整装置は、軸の長手方向の軸に軸平行な方向の動きで、インダクタをそれらの最終的な稼動位置に動かすように使用できる。この位置において、インダクタの外側の加熱導線ブランチは、それに関係する移行する半径に配置される。
【００１１】
加熱ユニットの独立性、更に最も簡単な手順により、例えば滑動部品を使用して、インダクタが、処理においてそれらの稼動位置を維持することを問題なく確保できる。この方法において更に、移行する半径の区域における処理の結果は、本発明により製作された装置により従来の種類の装置に比べると改善されている。
【００１２】
並んで配置される２基のインダクタの内側の加熱導線ブランチはまた、周囲の方向から見ると、それらが接触しないようにお互いに重なるような方法で設計されている事により、移行する半径の区域と同時に、硬化される軸受け面の全面が、特定の必要な硬化に適する範囲まで加熱されることを確保する。
【００１３】
好適には、インダクタ（３、４）が軸受け面（Ｌ）まで降ろされる場合に、軸の軸方向において計測すると、重複区域の幅は、移行する半径の深さの合計より大きい。このことは、２基のインダクタの内側の加熱導線ブランチもまた、運転位置でお互いに重なることを確保する。これを可能にする本発明の一つの形態には、移行する半径に関係する加熱導線ブランチに対して、お互いに近接して配置される加熱導線ブランチが角度を持って配置されるという特徴がある。
本発明の特に好適な実施の形態では、インダクタが、９０度以上、好適には１４０度以上の角度で、硬化される軸受け面の周りで設置されるという特徴がある。
【００１４】
軸受け面に導入される熱量によって、好都合には近接する内側の加熱導線ブランチは、移行する半径に各々関係する外側の加熱導線ブランチより短い。
【００１５】
実用上適切な本発明の好適な形態には、加熱導線ブランチが２つの構成要素部分に各々分割されるという特徴がある。この方法において例えば、滑動部分は処理工程においてインダクタの最適なガイドのために必要な場所に問題がない状態で配置できる。
【００１６】
本発明のこれとは別の有効な形態には、半径方向で稼動する調整装置の目的が、インダクタを含む加熱ユニットを全体として動かすことであるという特徴がある。もし軸方向に稼動する調整装置の目的が、インダクタを含む加熱ユニットを、全体として動かすことであれば、やはり有効である。この方法において、運転の安全性の向上に、インダクタ及び動力と冷却液の供給装置それぞれの間の接続に関する費用のより以上の低減を加えることが可能である。
【００１７】
本発明による装置は特に、チークにより側部を制限されたクランク軸のクランクピンの硬化に適しており、そこでは移行する半径がチークにくぼみとして形成されており、チークの高さが一般的に高いことにより、インダクタの導入のために使用可能な自由空間は特に制限されている。
【００１８】
本発明の実施の形態は図式的な図面を参照すると共に、ここでは一層詳細に説明される。
【００１９】
硬化されるクランク軸Ｋの軸受け面Ｌとして例えば、チークＷ１、Ｗ２により側面を制限されたクランクピンが考えられる。軸受け面ＬがチークＷ１、Ｗ２の側面Ｓ１、Ｓ２に次第に融合する移行する半径Ｒ１、Ｒ２は、チークＷ１、Ｗ２にくぼみが形成された環状の溝の形状を形成する。
【００２０】
軸受け面Ｌを硬化するために使用される加熱ユニット１、２は各々、インダクタ３、４と、インダクタ３、４に必要な動力を供給する動力供給装置５、６を具備する。これと同様に、加熱ユニット１、２は、冷却液供給のための接続部（図示されていない）を備える。それら自身の動力供給装置５、６とは別に、加熱ユニット１、２には更に、一般供給源を介して必要な動力を供給できる。同様に多くの電流／動力供給装置が、必要な動力を使用できるように提供可能である。
【００２１】
加熱ユニット１、２の前述の部分は各々、支持部９、１０によりそれぞれ吊られるテーブル７、８により支持される。該支持部は各ケースにおいて、加熱ユニット１、２が硬化される軸受け面Ｌに半径方向Ｒから、可動な第１の調整装置１１、１２に旋回可能に接続する。支持部９、１０及び調整装置１１、１２は、加熱ユニット１、２がクランク軸Ｋの回転において、軸受け面Ｌの空間的な動きに追随可能なように製作される。更に、それに接続するインダクタ３、４及び動力供給装置５、６は、クランク軸Ｋの長手方向の軸Ｘに軸平行な方向に動く第２の調整装置１３、１４を経由して特定のテーブル７、８に各々支持される。
【００２２】
インダクタ３、４は、クランク軸Ｋの軸方向に配置されており、インダクタ３は移行する半径Ｒ２に、インダクタ４は移行する半径Ｒ１に関係する。インダクタ３、４は、第１と第２の加熱導線ブランチ２０、２２；２１、２３をそれぞれ有する。加熱導線ブランチ２０〜２３は１４０度以上、１８０度以下の角度で軸受け面Ｌの周りに係合する。インダクタ３、４の外側の加熱導線２０；２１は、特定の移行する半径Ｒ１、Ｒ２に関係するが、その一方で内側の加熱導線ブランチ２２、２３はお互いに近接して配置される。
【００２３】
インダクタ３、４の外側及び内側の加熱導線ブランチ２０、２２；２１、２３は、異なる長さの接続ブランチ２４、２６；２５、２７を経由してお互いに接続する。この方法において、近接する内側の加熱導線ブランチ２２、２３は、お互いに平行に伸長しており、外側の加熱導線ブランチ２０、２１に関して、その向きには角度がある。内側の加熱導線ブランチ２２、２３はそれぞれ、より長いブランチ２６、２７に、鋭角βで交差する。これにより、軸受け面Ｌの周囲の方向Ｕで見ると、加熱ブランチ２２、２３は、お互いに接触しないで内側で部分的に重なる重複区域Ｂを形成する。クランク軸Ｋの軸方向で計測された重複区域Ｂの幅は、くぼみを形成する移行する半径Ｒ１、Ｒ２の深さｔ１、ｔ２の合計よりも大きい。各加熱導線ブランチ２０〜２３は、２つの構成要素ブランチ２０ａ、２０ｂに分割される。この方法において、空間がインダクタ３、４の中央区域に形成される。この空間はインダクタ３、４により各々支持される滑動部分２９を収容する。対応する滑動部分３０、３１は加熱導線ブランチ２０〜２３の底部端部の区域に配置される。
【００２４】
軸受け面Ｌまで降ろされる前に、インダクタ３、４は、調整装置１３、１４（図１）により非常に近接する位置にそれらの関係する動力供給装置５、６と共に移動する。この位置においてインダクタ３、４の合計の幅はチークＷ１、Ｗ２の間の幅より小さい。その後加熱ユニット１、２は、半径方向Ｒから軸受け面Ｌへ、インダクタ３、４がそこに設置されるまで（図２）、調整装置１１、１２により同時に降ろされる。この位置において、インダクタ３、４は、軸受け面Ｌ上の滑動部分２９〜３１を介して支持され且つ案内される。最後に関係する動力供給装置５、６を有するインダクタ３、４は、外側の加熱導線２０、２１がそれらの関係する移行する半径Ｒ１、Ｒ２に設置されるまで（図３）、クランク軸Ｋの長手方向の軸に軸平行な方向の動きＡにより、調整装置１３、１４を使用して離れるように動く。
【００２５】
その後移行する半径Ｒ１、Ｒ２及び軸受け面Ｌの硬化は、既知の方法で実施される。硬化処理の終了時に、インダクタ３、４は、開始位置に再度達するまで、逆工程の手順で軸受け面Ｌから離れて持ち上げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、第１の運転位置にあるクランク軸の軸受け面の硬化のために使用される２基の加熱ユニットを通る長手方向の断面である。
【図２】 図２は、図１に対応しており、第２の運転位置にある加熱ユニットを示す。
【図３】 図３は、図１に対応しており、第３の運転位置にある加熱ユニットを示す。
【図４】 図４は、加熱ユニットの第２の運転位置にある２基の適用されたインダクタの加熱導線を有する軸受け面を示す。
【図５】 図５は、加熱ユニットの第３の運転位置にある適用されたインダクタの加熱導線を有する軸受け面を示す。
【図６】 図６は、図４の線Ｉ−Ｉに沿った軸受け面の断面を示す。

Claims (12)

1. 軸（Ｋ）の円筒状の軸受け面（Ｌ）が、隣接する軸部（Ｗ１、Ｗ２）により側面を制限され、前記円筒状の軸受け面（Ｌ）から前記隣接する軸部（Ｗ１、Ｗ２）に次第に融合する、少なくとも１つの移行する半径（Ｒ１、Ｒ２）が、くぼみを形成する様に形成される、軸（Ｋ）の円筒状の軸受け面（Ｌ）の硬化のための装置において、
   動力供給装置（５、６）に接続する一対の誘導式に稼動する加熱ユニット（１、２）であって、前記各加熱ユニット（１、２）が、１基のインダクタ（３、４）により少なくとも形成されており、前記１基のインダクタ（３、４）は、軸受け面の周方向（Ｕ）にそれぞれ伸長する、間隔が空けられた２つの加熱導線ブランチ（２０、２２；２１、２３）を有しており、１基の加熱ユニット（２）のインダクタ（４）の１基の外側の加熱導線ブランチ（２０）が、第１の移行する半径（Ｒ１）に関係しており、別の加熱ユニット（１）のインダクタ（３）の外側の加熱導線ブランチ（２１）が、第２の移行する半径（Ｒ２）に関係しており、その一方で各ケースにおいて、インダクタ（３、４）の内側の加熱導線ブランチ（２２、２３）がお互いに近接して配置される加熱ユニット（１、２）と、
   前記軸受け面（Ｌ）の半径方向（Ｒ）外側から硬化される軸受け面（Ｌ）へ、インダクタ（３、４）が軸受け面（Ｌ）に対面するように設置されるまで、前記インダクタ（３、４）を移動して、前記軸受け面（Ｌ）に対する前記インダクタ（３、４）の位置を同時に調整する目的のための第１の調整装置（１１、１２）であって、加熱導線ブランチ（２０〜２３）が、前記軸受け面（Ｌ）に対面する状態で部分的又は全体的に軸受け面（Ｌ）の周りに設置されており、２基のインダクタ（３、４）の内側の加熱導線ブランチ（２２、２３）が、周方向（Ｕ）から見ると２基の内側の加熱導線ブランチ（２２、２３）が重なる、重複区域（Ｂ）においてお互いに接触して配置されていないように作動する、第１の調整装置（１１、１２）と、
   くぼみ付きの移行する半径（Ｒ１、Ｒ２）に向かう方向で軸（Ｋ）の長手方向の軸（Ｘ）に平行な方向へ前記インダクタ（３，４）を移動させて、その外側の加熱導線ブランチ（２０、２１）が、所定の移行する半径（Ｒ１、Ｒ２）内に動くまで、くぼみ付きの移行する半径（Ｒ１、Ｒ２）に関係するインダクタ（３、４）を動かす目的のための第２の調整装置（１３、１４）と、
   を有する、軸（Ｋ）の円筒状の軸受け面（Ｌ）の硬化のための装置。
2. 各加熱ユニット（１、２）が動力供給装置（５、６）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. インダクタ（３、４）が軸受け面（Ｌ）まで降ろされる場合に、軸（Ｋ）の軸方向で計測すると、重複区域（Ｂ）の幅が、移行する半径（Ｒ１、Ｒ２）の深さ（ｔ１、ｔ２）の合計より大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. インダクタ（３、４）が、硬化される軸受け面（Ｌ）の周りで、９０度以上の角度で設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. インダクタ（３、４）が、１４０度以上の角度で、軸受け面（Ｌ）の周りで係合することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 内側の加熱導線ブランチ（２２、２３）は、外側の加熱導線ブランチ（２０、２１）に対して傾斜して配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 内側の加熱導線ブランチ（２２、２３）が、インダクタ（３、４）の外側の加熱導線ブランチ（２０、２１）より短いことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 加熱導線ブランチ（２０〜２３）が、２つの構成要素部分（２０ａ、２０ｂ）に各々分割されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 加熱ユニット（１、２）が少なくとも１つの焼き入れスプレー（ｓｐｒａｙ）を保持することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 半径方向（Ｒ）で稼動する第１の調整装置（１１、１２）が、インダクタ（３、４）を含む加熱ユニット（１、２）を全体として動かすものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 軸方向に稼動する第２の調整装置（１３、１４）が、インダクタ（３、４）を含む加熱ユニット（１、２）を、全体として動かすものであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. クランク軸（Ｋ）のクランクピンを硬化するための装置の使用方法であって、
    前記クランク軸（Ｋ）は、前記チーク（Ｗ１、Ｗ２）により側面を制限されており、
    前記少なくとも１つの移行する半径（Ｒ１、Ｒ２）が前記チーク（Ｗ１、Ｗ２）にくぼみとして形成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置の使用方法。

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