JP5204423B2

JP5204423B2 - 高周波焼入装置

Info

Publication number: JP5204423B2
Application number: JP2007137538A
Authority: JP
Inventors: 淳伊藤; 有亮増谷
Original assignee: 富士電子工業株式会社
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: JP2008285744A

Description

本発明は、半開放鞍型の高周波加熱コイルを備えた高周波焼入装置に関するものである。

半開放鞍型の高周波加熱コイルを備えた高周波焼入装置によって、クランクシャフトのピン部を焼き入れする際には、一般にクランクシャフトを回転させてピン部の位置割り出しを行った後に加熱コイルをピン部に近接配置する。すなわち、予めピン部の位置割り出しを行うと、加熱コイルとピン部とを位置合わせし易くなる。
また、ピン部の位置割り出しを行わずにワーク（ピン部）を加熱コイルに近接配置する構成が特許文献１に開示されている。
さらに、ワークを加熱コイルに近接する際に、ピン部の位置と加熱コイルの位置とが若干ずれていても、矯正して両者を適正に近接させることができる構造の焼入れ用冷却液噴射ジャケットのガイド板が特許文献２に開示されている。
実開平６−６４３９４号公報意匠登録第１００６７８４号公報

ところで、クランクシャフトのピン部の隣には、カウンターが設けられている。ピン部を焼き入れする際には、高周波加熱コイルをピン部に近接させる必要があるが、設置時に高周波焼入装置がカウンターに衝突すると、高周波加熱コイルがピン部に接近することができなくなる。

一方、クランクシャフトを焼き入れする際には、クランクシャフトの回転軸を回転可能に支持すると共に、複数気筒用のクランクシャフトであれば、気筒数だけピン部が存在し、各ピン部は個別ではなく一度に同時に焼き入れするのが好ましい。そのため、各ピン部には各々別の高周波加熱コイルを配置しなければならない。よって、各ピン部に対して、円滑に高周波加熱コイルを配置することができなければ、焼き入れ作業を迅速に実施することができない。

図６は、従来の高周波加熱装置５０の斜視図である。図６に示す従来の高周波加熱装置５０では、冷却ジャケット５１の側方に設置された側板５２〜５５を下方へ伸長し、また、側板５２〜５５の下端を高周波加熱装置５０の厚み方向内側に屈曲させている。

この図６に開示されている側板５２〜５５の構成を採用すると、高周波加熱装置５０とクランクシャフト（ピン部）の相対位置のずれが、側板の傾斜の範囲内であれば良好に矯正することができる。

しかし、側板５２の、屈曲部５７より上の符号５６で示す部分が、クランクシャフトに係合すると、クランクシャフトと高周波加熱装置５０とが相対移動できなくなり、ピン部に高周波加熱コイル５８を近接配置することができなくなる。

そこで本発明は、クランクシャフトのピン部に高周波加熱コイルを近接配置し易くした高周波焼入装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、半開放鞍型の高周波加熱コイルを備えた高周波焼入装置において、高周波加熱コイルの手前にワークと接触してワークを高周波加熱コイル側に導くワーク受入部を備えており、前記ワーク受入部は、ワーク受入口と左部と右部とを有し、前記左部と右部は、離間して間に前記ワーク受入口が構成されており、ワークは、ワーク受入口を通過して高周波加熱コイルに近接配置可能であり、前記左部と右部は、各々ワークの長手方向に並んで高周波加熱コイルの両側に配置された一対のガイド板で構成されており、前記左部と右部における一方のガイド板は、他方のガイド板側へ屈曲する屈曲部を有し、前記屈曲部は、接近するワーク側へ突出する凸部の頂部を形成しており、左部の屈曲部と右部の屈曲部は、ワークに対向する全領域に渡って、前記ワーク受入口に近づくほど互いに接近するように傾斜して対向する傾斜部を構成しており、ワークと前記傾斜部を構成するいずれかの屈曲部とが接触すると、ワークとワーク受入部は相対的に移動して、ワークがワーク受入口に接近するように構成した。

請求項１の発明では、高周波加熱コイルとワークとが、ワーク受入部によってワークの長手方向と直角の方向の位置のずれを矯正することができる。特に、ワーク受入部における左部の屈曲部と右部の屈曲部は、ワークが接触する全領域に渡って傾斜しているので、ワークとワーク受入部とが途中で引っ掛かることがなく、ワークを円滑に高周波加熱コイルまで導くことができる。

請求項２の発明は請求項１に記載の高周波焼入装置において、ワーク受入部に、ワーク受入口から遠ざかる方向へ拡がる張出部を設けた。

請求項２の発明では、ワーク受入部に、ワーク受入口から遠ざかる方向へ拡がる張出部を設けたので、ワークと高周波加熱コイルの位置のずれの、矯正できる範囲を広く確保することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高周波焼入装置において、傾斜部を、ワークに冷却液を供給する冷却ジャケットに設けた側板で構成した。

請求項３の発明では、傾斜部を、ワークに冷却液を供給する冷却ジャケットに設けた側板（ガイド板）で構成したので、部品点数の増加を抑制することができる。

本発明は、ワークに高周波焼入装置を配置する際に、ワークと高周波加熱コイルの位置がずれている場合に、ワークが途中で引っ掛かることなく傾斜部に沿って摺動し、位置のずれを矯正することができる。

図１は、本発明を実施した高周波焼入装置１の斜視図である。また、図２は、高周波焼入装置１がワークであるクランクシャフト２に設置される途中の状態の斜視図である。さらに、図３は、本発明の高周波焼入装置の要部拡大図である。図１に示すように高周波焼入装置１は、導体４によって形成される高周波加熱コイル３が、表板５（側板）と裏板６（側板）とで挟持された構成を備えている。

高周波加熱コイル３は、クランクシャフト２のピン部２ａの焼き入れを行う半開放鞍型のコイルである。高周波加熱コイル３は、一本の導体４の途中の部分を湾曲及び屈曲させて形成されており、導体４の両端は上方へ延びて電極に各々接続されている。導体４には、図示しないインバータ及びトランスによって高周波電流が供給される。

高周波加熱コイル３を表板５及び裏板６とで挟持した構成部分を、以下では本体７と称することにする。また、矢印Ａで示す方向を左右方向とする。高周波加熱コイル３の下方には、ワーク（ピン部２ａ）を進退させるワーク出入口２０が構成されている。ワーク出入口２０の下方には、左右一対のワーク受入部３５が設けられている。このワーク受入部３５は、冷却ジャケット８のガイド機能を兼ね備えている。冷却ジャケット８は、左右からワーク（ピン部２ａ）に向かって冷却液を噴射することができるように、多数の噴射孔８ａを備えており、噴射孔８ａから冷却液を噴射することにより、ピン部２ａを冷却することができるようになっている。

左側の冷却ジャケット８には、側板１１及び１２（ガイド板）がねじ止め等の手段によって固着されている。また、右側の冷却ジャケット８には、側板１３及び１４（ガイド板）がねじ止め等の手段によって固着されている。以降では、左側の冷却ジャケット８に固着された側板１１及び１２を左部９と称し、右側の冷却ジャケット８に固着された側板１３及び１４を右部１０と称する。すなわち、ワーク受入部３５は、左部９と右部１０とで構成されている。

以下では、まず、左部９の構成を説明し、続いて右部１０の構成を説明する。
左部９の裏側には側板１１が装着されており、同様に表側には側板１２が装着されている。側板１１，１２の上部は、本体７のワーク出入口２０と連続しており、側板１１，１２の下部は、下方へ延びている。この側板１１，１２の下部は、本発明の特徴的な構成を備えている。側板１１，１２の構成を、図１及び図５（ａ）を参照しながら説明する。図５（ａ）は、図１の冷却ジャケット部分のＶ−Ｖ矢視図である。

側板１１の下部には、鉛直線と水平線のいずれにも傾斜して表側へ屈曲する屈曲部１５を備えており、また、屈曲部１５より先端側には屈曲部１５と平行にさらに表側に屈曲する屈曲部１６を備えている。屈曲部１６は、下方へ突出する凸部の頂部を形成している。そして側板１１の屈曲部１６より先の縁１８は、斜め上方を向いている。

また、側板１２の下部には、側板１１の屈曲部１５と平行に裏側へ屈曲する屈曲部１７を備えている。そして、側板１２の下部の縁１９は、側板１１の縁１８の近傍に配置されている。その結果、側板１１の下部には傾斜面２１が形成される。この傾斜面２１は、裏側を向いており、縁１８，１９は表側に配置される。傾斜面２１は、平面であってもよいが、曲面を採用することも可能である。図５（ｂ）〜（ｆ）は図５（ａ）に関連する発明の構成を示しているが、これらについては後述する。

次に、冷却ジャケット８の右部１０について説明する。
右部１０の構成は、左部９とは表裏が逆になっている。すなわち、表側には側板１１と対称形状の側板１４が装着されており、裏側には側板１２と対称形状の側板１３が装着されている。側板１４には屈曲部２５及び２６が設けてあり、側板１３には屈曲部２７が設けてある。その結果、側板１４には表側を向く傾斜面２２が形成され、裏側には側板１３の縁２３と側板１４の縁２４とが配置される。左部９と右部１０とを裏側から見ると、傾斜面２１は見えるが、傾斜面２２は表側に配置されているために見えない。傾斜面２２は、平面であってもよいが、曲面を採用してもよい。変形例については後述する。

また、左部９と右部１０は、各々本体７のワーク出入口２０の左右の間隔と同じ距離だけ離間しており、ピン部２ａは左部９と右部１０の間を通過し、さらに円滑にワーク出入口２０を通過して高周波加熱コイル３に近接配置することができるようになっている。

次に、左部９と右部１０の表側と裏側とに分けて説明する。
裏側には、左部９の傾斜面２１と右部１０の縁２３，２４とが配置されている。
図２に示すように、高周波熱処理装置１はクランクシャフト２に対して直角に配置されるが、クランクシャフト２を矢印Ｂで示す表裏方向に平行に配置した際に、縁２３，２４が傾斜面２１よりも表側へ退避するように側板１１〜１４の各屈曲部は屈曲している。
同様に、縁１８，１９が傾斜面２２よりも表側へ退避するように、側板１１〜１４の各屈曲部は屈曲している。

そして、図１に示すように、ワーク受入部３５（左部９と右部１０）は、下方に向かって鶴翼状に形成されている。すなわち、左部９の側板１１の屈曲部１６と、右部１０の側板１４の屈曲部２６とが左右対称に配置されている。また、左部９と右部１０の間は、本体７のワーク出入口２０の左右の間隔と同じ距離だけ離間してワーク受入口３０を構成している。

また、左部９には左方へ拡がる張出部９ａが設けてあり、右部１０には右方へ拡がる張出部１０ａが設けてある。これらの張出部９ａ，１０ａによって、ピン部２ａの左右方向の矯正可能な範囲を拡げることができる。

次に、以上説明した高周波焼入装置１の高周波加熱コイル３を、クランクシャフト２のピン部２ａに近接させる際の動作について説明する。図示しない駆動機構によって高周波焼入装置１（高周波加熱コイル３）をピン部２ａの上方に配置し、さらにピン部２ａに接近させる。

クランクシャフト２は、ピン部２ａの他にジャーナル部２ｂを備えている。また、ピン部２ａとジャーナル部２ｂとは、カウンター２ｃを介して接続されている。高周波焼入装置１をピン部２ａの上方に配置する際、表裏方向に若干ずれることがある。表裏方向にずれると、カウンター２ｃが、側板１１の傾斜面２１か側板１４の傾斜面２２のいずれかに当接する。図３では傾斜面２２にカウンター２ｃが当接している状態を示した。

すなわち、カウンター２ｃが左部９の側板１１の傾斜面２１に当接する場合には、右部１０の側板１４の縁２４と側板１３の縁２３は、カウンター２ｃには接触しない。よって、カウンター２ｃは、側板１１の傾斜面２１に沿って傾斜面２１上を矢印Ｃ方向（すなわち、屈曲部１５と屈曲部１６に直角の方向）に摺動する。その結果、高周波焼入装置１とカウンター２ｃは、表裏方向へ相対的に移動し、ピン部２ａが高周波加熱コイル３に適切に近接配置される。

逆に、カウンター２ｃが右部１０の側板１４の傾斜面２２に当接する場合には、左部９の側板１１の縁１８と側板１２の縁１９は、カウンター２ｃには接触しない。そして、カウンター２ｃは傾斜面２２に沿って摺動し、カウンター２ｃと高周波焼入装置１とが相対的に表裏方向に移し、ピン部２ａが高周波加熱コイル３に適切に近接配置される。

また、高周波焼入装置１とクランクシャフト２とが、相対的に矢印Ａで示す左右方向にだけずれている場合には、ピン部２ａが、屈曲部１６又は屈曲部２６のいずれかと当接し、互いに摺動しながら両者の左右方向の位置が矯正され、ピン部２ａが高周波加熱コイル３に適切に近接配置される。

高周波焼入装置１とクランクシャフト２とが、相対的に矢印Ａで示す左右方向にずれており、さらに相対的に矢印Ｂで示す表裏方向にもずれている場合には、傾斜面２１又は傾斜面２２のいずれかにカウンター２ｃが当接し、矢印Ｂで示す表裏方向のずれが最初に矯正され、隣接するカウンター２ｃの間に高周波焼入装置１が入り込む。高周波焼入装置１がそのまま下降すると、やがて屈曲部１６又は屈曲部２６のいずれかにピン部２ａが当接する。高周波焼入装置１をさらに下降させると、ピン部２ａが屈曲部１６又は屈曲部２６に対して摺動し、やがてピン部２ａは、左部９と右部１０の間に入り込み、そのままワーク受入口３０に入り、続いてワーク出入口２０に入って高周波加熱コイル３に近接配置される。

図４は、図１とは別の本発明を実施した高周波焼入装置３１の斜視図である。図４に示す高周波焼入装置３１では、図１に示す高周波焼入装置１における左部９の延長部９ａと右部１０の延長部１０ａとが設けられていない。高周波焼入装置３１のその他の構成は、高周波焼入装置１の構成と同じである。高周波焼入装置３１は、高周波焼入装置１よりは左右方向の矯正可能な範囲が小さいが、逆に左右方向の小型化を図っている。

また、屈曲部１６を形成する代わりに、冷却ジャケット８の左部９の側板１１を左部９の側板１２と同程度の長さとし、縁同士を近接させて両方の縁に円筒状又は円柱状の部材を溶接等で固着してもよい。この場合には、固着した円筒状又は円柱状の部材で凸部が構成される。左右方向にずれた場合には、円筒状又は円柱状の部材がワークに当接する。

以上、説明した例では、左部９においては側板１１と側板１２とが各々冷却ジャケットの表裏に装着される場合を示したが、側板１１と側板１２とを一体に構成することも可能である。その場合には、縁１８と１９，又は縁２３と２４で形成される継ぎ目がなくなる。よって、カウンター２ｃを、左部９側と右部１０側の両方の傾斜面に同時に当接させて、左右の側板に掛かる荷重を等分に分配することができる。その結果、側板の寿命が延びる。

また、各側板には屈曲部を形成したが、屈曲させる代わりに湾曲させてもよい。さらに、屈曲部と湾曲部とを併用してもよい。例えば、屈曲部１５の代わりに湾曲部を採用してもよい。すなわち、屈曲部の代わりに湾曲部を設けても、同様の効果を奏することができる。

さらに、上述の例では、一つのピン部２ａだけに高周波加熱コイル３を配置した状態を示して説明したが、実際には全てのピン部２ａを同時に焼き入れするので、ピン部２ａの数だけ高周波焼入装置１を用意し、各ピン部２ａに各々高周波加熱コイル３を近接配置する。よって、ピン部２ａに対して高周波焼入装置１が左右方向にずれているものと、表裏方向にずれているものと、左右方向と表裏方向のどちらにもずれているものと、どちら方向にもずれていないものとが混在する可能性がある。しかし、本発明を実施した高周波焼入装置１では、ピン部２ａに対して高周波焼入装置１が個別にどの方向にずれていても、個々に位置を矯正することができるので、各ピン部２ａに対して高周波焼入装置１を速やかに近接配置することができ、焼き入れを迅速に実施することができる。

高周波焼入装置１の冷却ジャケット８の左部９の構造は前述したが、以下では、図５を参照しながら、本発明の高周波焼入装置のさらに別の構成例を説明する。図５（ａ）は、図１における冷却ジャケット部分のＶ−Ｖ矢視図であり、図５（ｂ）〜（ｆ）は、図５（ａ）に対応する本発明に関連する発明の構成を示す図である。

図５（ｂ）に示す例では、側板１１ａの縁１８ａに円筒部材２８が固着されている。その結果、傾斜面２１ａと円筒部材２８の表面とが円滑に接続されており、仮にワークが傾斜面２１ａ側の円筒部材２８上に当接すると、ワークは円筒部材２８の表面（曲面）から傾斜面２１ａ（平面）まで円滑に移動し、さらに傾斜面２１ａ上を摺動する。また、側板１２ａの縁１９ａと円筒部材２８とは固着されておらず、両者間には隙間が生じている。側板１２側にワークの当接部位がある場合には、ワークは側板１２とは当接せず、右部１０側の側板１４の傾斜面に当接し、傾斜面２２に沿って摺動する。また、ワークと高周波焼入装置１が左右方向に位置がずれている場合には、円筒部材２８がワーク受入口３０まで延びているので、ワークは円筒部材２８に沿ってワーク受入口３０まで導かれる。

図５（ｃ）に示す例では、側板１１ｂの縁１８ｂと側板１２ｂの縁１９ｂの両方が円筒部材２８に固着されている。円筒部材２８と縁１８ｂ，１９ｂとは各々滑らかに接続されており、ワークがどこに当接しても、円滑に摺動することができるようになっている。
また、ワークと高周波焼入装置１が左右方向に位置がずれている場合には、円筒部材２８がワーク受入口３０まで延びているので、ワークは円筒部材２８に沿ってワーク受入口３０まで導かれる。円筒部材２８の代わりに、同径の円柱状の部材を採用することもできる。

図５（ｄ）に示す例では、大径の円筒部材２９が採用されている。円筒部材２９の直径は、冷却ジャケット８の厚みと側板１１ｃ，１２ｃの厚みとを加えた寸法に等しい。したがって、側板１１ｃ，１２ｃには屈曲部位が存在しないが、代わりにワークが当接する部位に円筒部材２９の表面（曲面）が配置される。
また、ワークと高周波焼入装置１が左右方向に位置がずれている場合には、円筒部材２９がワーク受入口３０まで延びているので、ワークは円筒部材２９に沿ってワーク受入口３０まで導かれる。円筒部材２９の代わりに、同径の円柱状の部材を採用することもできる。

図５（ｅ）に示す例では、図５（ａ）に示す屈曲部１６（頂部）が存在せず、側板１１ｄの縁１８ｄと側板１２ｄの縁１９ｄが冷却ジャケット８の中心線を越えて上下に重なっている。
ワークと高周波焼入装置１が左右方向に位置がずれている場合には、ワークは縁１８ｄに沿ってワーク受入口３０まで導かれる。

最後に、図５（ｆ）に示す例では、側板１１ｅの縁１８ｅと側板１２ｅの縁１９ｅは、共に冷却ジャケット８の中心線を越えておらず、両者は上下に重なっていない。
ワークと高周波焼入装置１が左右方向に位置がずれている場合には、ワークは縁１８ｅに沿ってワーク受入口３０まで導かれる。

図５（ａ），（ｂ），（ｅ），及び（ｆ）に示す構成を採用すると、側板同士が一体化されていないため、それぞれ個別に冷却ジャケット８に固着される。よって、組立てが容易になる。また、図５（ｃ），（ｄ）に示す構成を採用すると、側板同士が一体化されるため、ワークから受ける荷重に対する耐久性が向上する。

本発明を実施した高周波焼入装置の斜視図である。本発明を実施した高周波焼入装置をクランクシャフトに装着した状態の斜視図である。本発明を実施した高周波焼入装置の要部拡大図である。図１とは別の本発明を実施した高周波焼入装置の斜視図である。（ａ）は、図１の高周波焼入装置の冷却ジャケット部分のＶ−Ｖ矢視図である。（ｂ）〜（ｆ）は、各々本発明に関連する発明の構成を示す図である。従来の高周波焼入装置の斜視図である。

１本発明の高周波焼入装置
２クランクシャフト（ワーク）
３高周波加熱コイル
７本体
８冷却ジャケット
９冷却ジャケットの左部
１０冷却ジャケットの右部
１１，１２冷却ジャケットの左部の側板
１３，１４冷却ジャケットの右部の側板
１５，１６左部の一方の側板の屈曲部
１７左部の他方の側板の屈曲部
１８左部の一方の側板の縁
１９左部の他方の側板の縁
２０ワーク出入口
２１左部の一方の側板の傾斜面
２２右部の一方の側板の傾斜面
２３右部の一方の側板の縁
２４右部の他方の側板の縁
２５，２６右部の一方の側板の屈曲部
２７右部の他方の側板の屈曲部
３０ワーク受入口
３５ワーク受入部

Claims

半開放鞍型の高周波加熱コイルを備えた高周波焼入装置において、高周波加熱コイルの手前にワークと接触してワークを高周波加熱コイル側に導くワーク受入部を備えており、前記ワーク受入部は、ワーク受入口と左部と右部とを有し、前記左部と右部は、離間して間に前記ワーク受入口が構成されており、ワークは、ワーク受入口を通過して高周波加熱コイルに近接配置可能であり、前記左部と右部は、各々ワークの長手方向に並んで高周波加熱コイルの両側に配置された一対のガイド板で構成されており、前記左部と右部における一方のガイド板は、他方のガイド板側へ屈曲する屈曲部を有し、前記屈曲部は、接近するワーク側へ突出する凸部の頂部を形成しており、左部の屈曲部と右部の屈曲部は、ワークに対向する全領域に渡って、前記ワーク受入口に近づくほど互いに接近するように傾斜して対向する傾斜部を構成しており、ワークと前記傾斜部を構成するいずれかの屈曲部とが接触すると、ワークとワーク受入部は相対的に移動して、ワークがワーク受入口に接近することを特徴とする高周波焼入装置。
前記ワーク受入部に、ワーク受入口から遠ざかる方向へ拡がる張出部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の高周波焼入装置。
前記傾斜部を、ワークに冷却液を供給する冷却ジャケットに設けた側板で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波焼入装置。