JPH01209359A

JPH01209359A - 高周波焼入の割れ検出方法

Info

Publication number: JPH01209359A
Application number: JP3440288A
Authority: JP
Inventors: Akira Sakano; 明阪野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-02-17
Filing date: 1988-02-17
Publication date: 1989-08-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は強制冷却および強制冷却を行わない高周波焼入
におけるワークの割れを検出する方法に関する。

（従来の技術）高周波焼入は高周波電流をワークの表面に誘導し、その
抵抗熱により急速に焼入温度まて上昇させたのち、ワー
クを冷却するものである。

この冷却方法には水、油などの冷却媒体を介してワーク
に強制冷却を施すものと、強制冷却を施すことなくワー
クを自然に冷却させるものとかある。高周波焼入時には
ワークに割れを発生させることがあるが、この割れは上
記２種の高周波焼入ともに冷却工程て発生する。また、
ワークの割れは焼入温度か高く、ワークのマルテンサイ
ト変態開始温度が低く、ワークの炭素含有料が多く、ま
た冷却媒体の温度か低いほど発生し易い。

Ｌ記の割れは加熱を終了したワークが冷却され、ワーク
の温度かＭ　ｓ　（Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ−マルテンサ
イト変態）点温度以下まで低下したのちに発生する。こ
のため、強制冷却を施す高周波焼入の場合にはワークの
温度が短時間でＭｓ点まで降下したのち、即座に割れの
発生温度まで冷却される。そして、冷却水を冷却媒体と
して焼入加熱か終了したワークに強制冷却を施した場合
、冷却水の噴出作業中に前記割れが発生する。また、上
記ワークの温度がＭｓ点に達したとき、および割れか発
生したときにはワークから割れＡ　Ｅ　（Ａｃｏｕｓｔ
ｉｃ　Ｅ＋５ｉｓｓｉｏｎ−音響放射）波か発生する。

したかって、高周波焼入時に上記割れが発生したか否か
は、冷却水を強制冷却させるためワークに噴出した直後
に、シーケンス回路を構成するリレーなどによって、前
記割れＡＥ波の発生を検知するセンサを作動させ、所定
時間だけ前記割れＡＥ波発生の有無を検出していた。

（特開昭６０−．１：１５８６１号公報参照）。

他方、ワークを上記のように自然冷却させる高周波焼入
の場合には、Ｍｓ点温度がワークの形状、材質に依存す
るため、前記割れＡＥ波の発生期間は不定である。

（発明か解決しようとする課題）このため、ワークを自然冷却させる高周波焼入に、特開
昭６０−１３５８６１号公報に開示された技術を適用し
た場合には、前記割れＡＥ波の検出を長時間にわたって
行う必要かあるため、前記シーケンス回路に設けたリレ
ーのチャタリング現象、ノイズなどが発生し、前記割れ
ＡＥ波の検出が困難になり信頼度が劣化するという問題
があった。

そこで、本発明は強制冷却および強制冷却を行わない高
周波焼入の際に、ワークの材質、形状に依存することな
く、良好な作業性と信頼度を得るためのワークの割れ検
出方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するために、加熱後のワーク２
がマルテンサイト変ｍ（Ｍｓ）する際に発生する音響放
射波（ＡＥ波）を検出し、この音響放射波の発生時点を
割れ検出の計測区間の起点とすることを特徴とするもの
である。

（作用）本発明は上記のように構成したので、マルテンサイト変
態時のＡＥ波か発生した時、割れ検出の計測区間の起点
とするのて、ワーク２の材質、形状に依存することなく
割れ発生の計測区間か定まる。

（実施例）以下に、本発明の一実施例を図面に基いて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の方法を実施する高周波焼入の割れ検出
装置ｌの要部の構成を表わしている。

本装置ｌはワー・り２の高周波焼入時に割れを検出する
もので、高周波焼入Ｊａ３、センサ４および第３図に示
す制御回路５を主構成としである。高周波焼入機３の上
方と下方とにはそれぞれにはワーク２を装着するための
チャック６．６か配設してあり、上方のチャック６は中
空状に形成しである。７は環状の焼入コイルであり、ワ
ーク２がチャック６に装着された状態で、焼入コイル７
の軸線はワーク２の軸線に一致するように配置しである
。なお、焼入コイル７を支持するための支持部材は図示
を省略しである。

上方のチャック６の中空部８に配置したセンサ４で、セ
ンサ４は一端が上方のチャック６の前記中空部内壁に固
定されたスプリング９の他端に弾性支持されている。セ
ンサ４はワーク２のＡＥ波の検出をするものであり、こ
の検出信号は信号線１０を介して制御回路５に入力され
る。第２図はセンサ４から得られるワーク２のＡＥ波の
形状を示している。

図中、１１に示すＡＥ波は焼入コイル７によってワーク
２を加熱したとき、１２は加熱を終了したワーク２の温
度が下降してＭｓ点に達したとき、そして１３はワーク
２に割れが発生したときに、それぞれセンサ４から得ら
れるものである。なお、これらの１１ないし１３に示し
た波形は、制御回路５のプリアンプ１４、メインアンプ
１５およびバンドパスフィルタ１６を経たのちに得られ
たもので、不要な信号（ノイズ）を削除しである。

バンドパスフィルタ１６の出力側は検波回路１７とリミ
・ンタ１８との各入力側に接続しである。この検波回路
１７の出力側はリミッタ１９に設けた２つの入力のうち
の一方に接続しである。リミッタ１９の他の入力には基
準電圧１１の出力が接続しであるため、リミッタ１９の
出力側から基準電圧１１に基いてパルス信号が出力され
る。

また、リミッタ１９の出力側には集積回路であるカウン
タ２０のパルス（クロック）入力端子に接続しである。

カウンタ２０には所定の出力を得るために設定部２１か
設けてあり、設定部２１に抵抗器、コンデンサなど各種
の電子部品を接続して、２個目のパルスか入力されたと
きに、出力端子から信号か出力されるように調整しであ
る。カウンタ２０の出力端子はゲート形成回路２２の入
力側に接続しである。

ゲート形成回路２２は、カウンタ２０の出力端子の入力
信号立ち上かりでトリガされ、出力な１ｒＬＪからｆ”
ＨＪにして所定時間経過ののち、ｆＬＪに戻す。なお、
ゲート形成回路２２のＦＨＪの出力時間は図示を省略し
た、タイマ回路を操作して任意に設定することができる
。

他方、バンドパスフィルタ１６の出力側はリミッタ１９
に設けた２つの入力のうちの一方に接続しである。リミ
ッタ１８の他の入力には基準電圧１１の出力が接続しで
あるため、リミッタ１８の出力側から基準電圧ｉ１に基
いてパルス信号か出力される。また、リミッタ１８の出
力側には２人力のＡＮＤ回路２３の一方の入力側に接続
しである。ＡＮＤ回路２３の他の入力側にはゲート形成
回路２２の出力側が接続してあり、ＡＮＤ回路２３の出
力側には、集積回路であるカウンタ２４のパルス入力端
子に接続しである。

２５はカウンタ２４の設定部で、設定部２５は割れが発
生したか否かの判定表示をする判定表示器２６に、予め
設定された判定表示器２６の制御内容に基く信号を出力
するために、前記電子部品を接続する。カウンタ２４の
出力端子は２人力のＡＮＤ回路２７の一方の入力側に接
続しである。

ＡＮＤ回路２７の他の入力側にはゲート形成回路２２の
出力側が接続してあり、ＡＮＤ回路２７の出力側には判
定表示器２６の入力側が接続しである。判定表示器２６
はＡＮＤ回路２７の出力側かｒＨＪのときＮＧを表示し
、高周波焼入が開始後、所定時間継続してＡＮＤ回路２
７の出力側がＦＬＪである時、タイマ（図示省略）の出
力信号に基いて「ＯＫ」を表示する。

２８はリセットスイッチ、２９はカウンタ２０．２４の
リセット端子Ｒ，Ｒおよび判定表示器２６のリセット端
子にリセット信号を入力するリセット回路である。

つぎに、上記構成に係る装置ｌによって本発明の方法を
以下に説明する。

まず、リセットスイッチ２８を閉じてカウンタ２０．２
４および判定表示器２６をリセッ１〜する。

ＡＥ波の発生について説明する。焼入時には、チャック
６を操作して高周波焼入機３にワーク２を装着してワー
ク２に焼入加熱を施すと、センサ４はワーク２の加熱Ａ
Ｅ波を検知するとともに、この検知信号をプリアンプ１
４に入力する一方、バンドパスフィルタ１６の出力側か
ら波形１１を得る。そして、ワーク２に所定の焼入加熱
が施されたのち、ワーク２を冷却するとワーク２の温度
が徐々に下降してＭｓ点に到達する。

このとき、ワーク２はＭ　ｓ　Ａ　Ｅ波を発生させ、上
記同様にセンサ４はＭｓＡＥ波を検知するので、バンド
パスフィルタ１６の出力側から波形１２を得る。波形１
２に示すＭｓＡＥ波は、ワーク２の割れ検出の計測区間
の起点とするためのものである。しかるのち、ワーク２
に割れが生じたときには割れＡＥ波を発生させ、バンド
パスフィルタ１６の出力側から波形１３を得る。

つぎに、制御回路５の動作を第３図および第４図に基い
て説明する。

まず、リセットスイッチ２８を閉じてカウンタ２０．２
４および判定表示器２６をリセットする。

そして高周波焼入を開始すると、発生した上記各ＡＥ波
かリミッタ１８に入力される一方、バントパスフィルタ
１６から波形１１ないし１３として出力され、検波回路
１７から（第４図Ｂ　−・・波形１１’　、　１２’参
照）リミッタ１９を経て第４図Ｃ・・・波形１１”　、
　１２”に示すパルス信号を得る。

そして、リミッタ１９から出力されたパルス信号は、カ
ウンタ２０のパルス入力端子に入力され、カウンタ２０
はマルテンサイト変態時に生じる２つめのパルス（波形
１２”）か入力されたときに、出力端子から第４図りに
示す信号を発生させる。これにより、ゲート形成回路２
２はマルテンサイト変態時に、第４図Ｅに示す信号を発
生させる。

他方、バンドパスフィルタ１６からリミッタ１８に入力
されたＡＥ波（波形１１ないし１３）は、第４図Ｂ′に
示すパルス信号として出力され、ＡＮＤ回路２３に入力
される。また、ＡＮＤ回路２３の他の入力はゲート形成
回路２２の出力に接続されているので、ＡＮＤ回路２３
はゲート形成回路２２の出力かｆＨＪである間（第４図
Ｅ参照）、第４図Ｆに示す信号か得られる。

ここで、カウンタ２４の設定部２５を２個目のパルスが
入力された時、ｆＨＪを出力するように調整することに
よって、ゲート形成回路２２の出力がＩｒＨＪである間
、ＡＮＤ回路２３は出力を「ＨＪにする。これにより、
判定表示器２６は割れＡＥ波の発生に基いてｒＮＧＪ表
示をする。

また、ＡＮＤ回路２３の出力が所定時間継続して１ｉ”
ｌＪである時、判定表示器２６は前記タイマに基いてｆ
ＯＫＪを表示する。

また、本実施例はリセットスイッチ２８を人手によって
開閉していたが、第５図に示す他の実施例として、メイ
ンアンプ１５の出力を加熱信号検出回路３０の入力端子
に接続し、加熱信号検出回路３０の出力端子をリセット
回路２９に接続することによって、制御回路５の初期化
の自動ができる。このため、高周波焼入の割れ検出の自
動化は容易になる。なお、加熱信号検出回路３０はセン
サ４から加熱時に得られる信号（波形１１）の周波数、
発生時間を計測して、高周波焼入機３に予め設定された
数値とを比較し、両者の相対関係に基いてリセット回路
２９を制御するものである。

（発明の効果）本発明は以上説明したように、マルテンサイト変態時の
ＡＥ波を検出することによって、ワークの割れ検出の計
測区間の起点とするので、ワークの材質、形状に依存す
ることなく割れ発生の計測区間が定まる。これにより、
割れ発生の計測作業は容易になるので、作業性とデータ
の信頼度とが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための装置要部の構
成を表わしたブロック図第２図は、第１図に示すバンドパスフィルタから得られ
るＡＥ波を示す図、第３図は、第１図に示す制御回路の構成を表わしたブロ
ック図第４図は、第３図に示した制御回路の各部から得られる
信号を表わした図、第５図は第３図と異る実施例を表わしたブロック図であ
る。ｌ・・・高周波焼入の割れ検出装置２・・・ワーク　　　　　３・・・高周波焼入機４・・
・センサ　　　　　５・・・制御回路６・・・チャック
　　　　１４−・・プリアンプ１５・・・メインアンプ
　　１６・・・バンドパスフィルタ特許出願人　　　ト
ヨタ自動車株式会社ＷＪ１図第３図２４図（ｃ）−υ１］４５で２′ 牙４図（Ｆ）−一一一一」ｌＬ−一

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱後のワークがマルテンサイト変態（Ｍｓ）す
る際に発生する音響放射波（ＡＥ波）を検出し、この音
響放射波の発生時点を割れ検出の計測区間の起点とする
ことを特徴とする高周波焼入の割れ検出方法。