JPH0234725A

JPH0234725A - クランクシャフトの高周波表面焼入方法および装置

Info

Publication number: JPH0234725A
Application number: JP63183163A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hattori; 弘服部; Shintaro Maki; 牧　信太郎; Takehiko Nagao; 武彦長尾
Original assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Current assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1988-07-21
Publication date: 1990-02-05

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】産業上至且旦立立本発明はクランクシャフトの高周波表面焼入方法および
装置に関する。

ｌ米立技歪従来クランクシャフトの被加熱部であるピン部を高周波
表面焼入れする場合には、高周波表面焼入れコイルに高
周波電流の通電を開始した時点から所定時間が経過した
時点において通電を停止して被加熱部の加熱を終了する
。この通電の時間は被加熱部の材質、形状、要求される
硬化層の幅や深さとそのばらつきの範囲によって経験的
に決められている。

日が”°　しようとするｉしかしながら、このような高周波表面焼入方法でクラン
クシャフトのピン部の焼入れを行った場合には、例えば
第８図に示すように、ピン部１２の上側の硬化Ｎ１２５
の深さｔ３、硬化幅ｈＩと、ピン部１２の下側の硬化Ｎ
１２６の深さ１ｔ、硬化幅ｈ２とをそれぞれほぼ同一に
形成することは困難であって、通常１．＜１．、ｈ２＜
ｈｌとなる。これは、ピン部１２の上側と下側とは略同
様に加熱されるが、ピン部１２の下側の部分に隣接する
クランクシャフト１０のマスが大きいため、加熱によっ
て発生した熱は、上側よりも下側のほうが余計にこのマ
スに伝わって下側部分の温度が上側部分に比べて低いか
らである。

本発明は以上のことに鑑みてなされたもので、クランク
シャフトのピン部のフラット焼入れにおいて、ピン部の
上側も下側もほぼ同じ深さの硬化層が得られるようなり
ランクシャフトの高周波表面焼入れ方法と装置を提供す
ることを目的としている。

１−　　　゛　るための以上の課題を解決するために、本発明のクランクシャフ
トの高周波表面焼入れ方法は、軸方向が水平に配置され
て回転駆動されるクランクシャフトの被加熱部が第１の
所定の位置に来たことを第１のリミットスイッチが検出
し前記被加熱部に追随して動く高周波表面焼入れコイル
に高周波電流を通電して前記被加熱部の加熱を開始し、
その後前記クランクシャフトが所定回数回転して前記被
加熱部が前記第１の所定の位置を前記所定回数通過後、
前記第１の所定の位置に至る手前の第２の所定の位置に
来たことを第２のリミットスイッチが検出し前記通電を
停止して前記被加熱部の加熱を終了する。

また上記の方法を実現するための装置は、回転駆動され
るクランクシャフトの被加熱部に追随して動く高周波コ
イル機構と、この高周波コイル機構を吊り下げた吊り下
げ機構とを具備した高周波表面焼入れ装置であって、前
記吊り下げ機構は、回転部、この回転部に巻回される第
１と第２のチェイン、前記第２のチェインに連結された
バネ、および前記回転部の動きによって動作する第１と
第２のリミットスイッチとを具備しており、前記回転部
は、共通軸と、この共通軸に取り付けた第１と第２のス
プロケットおよびリミットスイ・ンチ動作用部材とを具
備しており、前記第１のチェインの一端部分は前記高周
波コイル機構を吊り下げているとともに他端部分は前記
第１のスプロケ・ントに巻回固定されており、前記第２
のチェインの一端部分は前記第２のスプロケットに巻回
固定されているとともに他端部分は前記バネで前記高周
波コイル機構を吊り上げる方向に付勢されており、前記
リミットスイッチ動作用部材は前記第１と第２のリミッ
トスイッチをそれぞれ動作させて前記高周波コイル機構
への通電を制御する第１と第２の突起を有し、且つ前記
第１および第２のスプロケットの歯はそれぞれ円形およ
びカム形状のピッチ曲線を有している。

皿クランクシャフトは回転駆動され、高周波表面焼入れコ
イルはクランクシャフトの被加熱部に追随して動く。ク
ランクシャフトの被加熱部が第１の所定の位置に来たこ
とを第１のリミットスイ・ンチが検出し、高周波表面焼
入れコイルに通電が開始されて、被加熱部の加熱が開始
される。その後前記クランクシャフトが所定回数回転し
て前記被加熱部が前記第１の所定の位置を前記所定回数
通過後、前記第１の所定の位置に至る手前の第２の所定
の位置に来たことを第２のリミットスイッチが検出し前
記通電を停止して前記被加熱部の加熱が終了する。なお
、クランクシャフトが回転駆動されたときに、吊り下げ
機構のバネにかかる荷重変動は少なくなる。

１崖刊７第１図は本発明の一実施例であって、高周波表面焼入れ
コイルに高周波電流を通電するしかたを示すグラフであ
る。第２図は第６図に示したクランクシャフトのピン部
の断面と高周波焼入れ装置の概要を示す。第３図は本実
施例のクランクシャフトの高周波表面焼入れ装置の正面
図を、第４図（ａ）は吊り下げ機構の正面図を、第４図
ら）は吊り下げ機構の平面図をそれぞれ示す。第５図（
ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１および第２のスプロケ
ットを示す。但しスプロケットの歯は一部分のみを示す
。

第６図は本発明の方法によって高周波表面焼入れされる
クランクシャフトの正面図である。第７図は第６図のビ
ン部の拡大図である。

第６図に一例を示したワークであるクランクシャフト１
０は、一体形成されたピン部１１．１２．１３．１４、
およびジャーナル部１５、】６．１７．１８．１９を有
している。これらピン部を高周波表面焼入れする場合に
は、センタービン等によって、クランクシャフト１０の
長手方向が水平になるように両端を保持し、この状態で
クランクシャフト１０を回転しながら、高周波表面焼入
れコイルを被加熱部であるピン部に上方から接触させ、
高周波表面焼入れコイルに高周波電流を通電して行う。

まず、本実施例の装置について第３図、第４図および第
５図を参照して説明する。

第３図において、高周波表面焼入れ装置は高周波コイル
機構１００とこの高周波コイル機構１００を吊り下げて
いる吊り下げ機構２００とを具備している。

高周波コイル機構１００は、コイル体３５と、このコイ
ル体３５が取り付けられている枠４０と、この枠４０に
載置されたカレントトランス３６とを具備している。コ
イル体３５は高周波表面焼入れコイル（以下単にコイル
と記す）３０と、このコイル３０をクランクシャフト１
０の例えばピン部１２から所定の距離隔てているスペー
サ３１と、コイル３０を支持しているコイル支持部材３
２とを具備している。枠４０の上端中央部分には部材４
１が固定されている。部材４１にはヒンジ４２を介して
吊り下げ機構２００に連結される部材４３の一端が取り
付けられており、部材４３には突起４４が形成されてい
る。

５０は発振機であってこの発振機には、コイル３０への
通電電流の制御、即ち通電の開始、停止や大きさの切り
換え等を行うことができる制御器を含んでいる。発振機
５０の側面には部材５１が固定されており、部材４３の
他端はヒンジ５２を介して部材５１に取り付けられてい
る。４９は発振機５０とカレントトランス３６とを接続
する可撓性導体である。

吊り下げ機構２００は、回転部２０１、この回転部２０
１に巻回される第１と第２のチェイン６１．６２、第２
のチェイン６２に連結されたバネ８１、および回転部２
０１の動きによって動作する第１と第２のリミットスイ
ッチ６５１．６６１　とを具備している。

回転部２０１は、はぼ円柱状の共通軸６０と、この共通
軸６０に取り付けた第１と第２のスプロケット６３．６
４およびほぼ半円形状のリミットスイッチ動作用部材６
９とを具備している。これらスプロケット６３．６４と
リミットスイッチ動作用部材６９は組立られて一体品と
なっており、この一体重は軸受６８を介して共通軸６０
に回動自在に取り付けられている。なお共通軸６０は、
部材５４に固定されており、この部材５４は発振機５０
の頂部に固定された回転部支持部材５３の先端部分に取
り付けられている。Ｍは共通軸６０の断面の中心である
。

第１のチェイン６１の一端部分６１ａは高周波コイル機
構１００を吊り下げている。即ちこの一端部分６１ａは
前記部材４３に突出して設けた部材４４に接続されてい
る。第１のチェイン６１の他端部分６１ｂは前記第１の
スプロケット６１に巻回されており、この他端部分６１
ｂの端部のチェイン要素６１１は第１のスプロケット６
３に固定されている。

第２のチェイン６２の一端部分６２ａは第２のスプロケ
ット６４に巻回されており、この一端部分６２ａのチェ
イン要素６２１は第２のスプロケット６４に固定されて
いる。第２のチェイン６２の他端部分６２ｂはバネ８１
の一端が巻回固定された部材８２に連結されている。バ
ネ８１の他端は、部材８３に巻回固定されており、部材
８３はナツト８５によってねじ棒８４の一端に固定され
ており、ねじ棒８４の他端は発振機５０の頂部に設けた
部材８７にナツト８６によって固定されている。バネ８
１は、回転部２０１を第２のスプロケット６４を介して
第４図（ａ）の矢印Ａの方向に、即ち高周波コイル機構
１００を吊り上げる方向に、第２のチェイン６４を付勢
している。またねじ８６をａＨｆｆしてバネ８１の弾力
を調節することができる。

リミットスイッチ動作用部材６９には、第１のリミット
スイッチ６５１を動作させる突起６５および第２のリミ
ットスイッチ６６１を動作させる突起６６が、それぞれ
ボルト６５３および６６３によって取り付けられている
。ボルト６５３および６６３を弛めて、それぞれ突起６
５および６６の位置を所望の位置に移動してリミットス
イッチ６５１および６６１の動作点の調節を行うことが
できる。本実施例においてはリミットスイッチ６５１お
よび６６１　は近接スイッチ等であり、それぞれコイル
３０への通電を制御する信号、即ち通電の開始および停
止の信号を発振機５０に発するために用いられる。

また、リミットスイッチ動作用部材６９にはコイル位置
確認用リミットスイッチ６７１を動作させる第３の突起
６７も設けられている。このコイル位置確認用リミット
スイッチ６７１は、コイル３０が正しくビン部１２に載
置されているときのみ動作するように突起６７の位置を
調節しである。

第５図（ａ）に示すように、第１のスプロケット６３の
歯６３１は、そのピッチ曲線６３２が共通軸６０の中心
Ｍを中心とし所定の半径ｒ、の円であるように形成され
ている。一方、第５図（ハ）に示すように、第２のスプ
ロケット６４の歯車６４１は、そのピッチ曲線６４２が
、中心Ｍを中心として、前記円と同じく半径ｒｌの円で
ある部分６４２ａ　（点Ｒと点Ｐとの間）と、所定の半
径ｒ、の円である部分６４２ｃ　（点Ｑと点Ｓとの間）
　（但しｒ、＞ｒ、）　　と、部分６４２ａと６４２ｃ
との間にあって半径がｒｌからｒ２へ連続的に変化して
いる曲線の部分６４２ｂ　（点Ｐと点Ｑとの間）とから
なっているように形成されている。

即ち、ピッチ曲線６４２はいわゆるカム形状をなしてい
る。これは、回転部２０１が、高周波コイル機構１００
の上昇に応じてバネ８１により第４図（ａ）の矢印Ａの
方向に回転するときに、ワークにかかる荷重変動をなる
べく均一にするためである。

以下、何故ワークにかかる荷重変動をなるべく均一にす
るかを説明する。ワークであるクランクシャフト１００
のビン部１２には、常に高周波コイル機構１００の重量
とバネ８１によって高周波コイル機構１００を引き上げ
ようとする力の差に相当する荷重がかかっている。この
荷重は、ビン部１２が第２図の点りから点Ｃに向かって
上昇するときに極端に大きくなる。換言すれば、このと
きビン部１２が高周波表面焼入れコイル３０のスペーサ
３１を押圧する力が極端に大きくなるので、スペーサ３
１は摩耗が激しくなって寿命が短くなる。また、スペー
サ３１はピン部１２より硬い物質であるので、ピン部１
２はスペーサ３１によって傷を着けられることがある。

更に、ピン部１２に大きな荷重がかかった状態で焼入れ
が行われると、焼入れ後の歪み量が大きくなる。

従って、ピン部１２の上昇時には、ピン部１２が受ける
荷重をなるべく平均化して、即ち荷重変動を少なくして
、ピン部１２が極端な大きさの荷重を受けないようにす
ることが必要である。このためには、高周波コイル機構
１００とバネ８１とによって回転部３０に働く合成の回
転トルクの大きさが、高周波コイル機構１００の上昇期
間において一定値となるようにすれば良い。高周波コイ
ル機構１００の重量が回転部３０に与える回転トルクは
常に一定であるから、バネ８１が回転部３０に与える回
転トルクが一定であるように第２のスプロケット６４の
ピッチ曲線６４２を形成すれば良い。

リミットスイッチ６５１．６６１および６７１は、それ
ぞれ信号線６５２．６６２および６７２によって発振機
５０に接続されている。

第２図において、２１はピン部１２の断面の中心であり
、２２はクランクシャフト１０の回転の中心、即ち任意
のジャーナル部の断面の中心である。クランクシャフト
１０を中心２２を中心として矢印Ｐ方向に回転させるこ
とにより、ピン部１２の断面の中心２１は中心２２を中
心とする円弧２３上を移動する。即ち、ピン部１２は矢
印Ｐ方向に公転しながら矢印Ｑ方向に１公転につき一回
の割合で自転する。

また、クランクシャフト１０が回転駆動された場合、コ
イル３０は、矢印Ｒ方向に上下しつつ矢印Ｓの方向に揺
動しながら往復移動してピン部１２の運動に追随する。

この際、ピン部１２の運動はチェイン６１を介して回転
部２０１を回転する。

次に、第１図および第２図を参照して本実施例の動作を
、クランクシャフトの高周波表面焼入れ方法とともに説
明する。

クランクシャフト１０を回転させてピン部１２が最高の
位置にきた状態におけるピン部１２の中心２１の一位置
を点Ｃとする。クランクシャフト１０の回転が継続して
、ピン部１２の中心２１が第１の所定の位置である点Ａ
に来ると、リミットスイッチ動作用部材６９の突起６５
がリミットスイッチ６５１のほぼ正面にきて、リミット
スイッチ６５１が作動し、発振機５０はコイル３０に通
電を開始する。

この通電の開始後、クランクシャフト１０が所定回数（
ｎ）だけ回転し、従ってピン部１２が所定回数筒１の所
定の位置点Ａを通過後、ピン部１２が最低位置点りを通
過して点Ｃに至る間で第２の所定の位置である点Ｂにく
ると、リミットスイッチ動作用部材６９の突起６６がリ
ミットスイッチ６６１のほぼ正面にきて、リミットスイ
ッチ６６１が動作し、発振機５０はコイル３０への通電
を停止する。

従って、クランクシャフト１０の最後の回転であるｎ＋
１回転目においては、ピン部１２の中心２１が点Ｂから
点Ａに至る間はコイル３０に通電されてない。即ち、ピ
ン部１２の下側は上側より通電量が所定量多くなってい
る。従って、ピン部１２の下側が上側に比べて余計に加
熱されるので、ピン部１２の下側から周辺のマスに伝達
する熱損失が補われて上側の加熱と下側の加熱がほぼ同
様に行われる結果、上側の硬化層の深さと下側の硬化層
の深さが略等しくなる。なお、クランクシャフトｌＯが
回転駆動されると、コイル３０はピン部１２に追随して
動き、高周波コイル機構１００も上下方向と左右方向と
に往復移動する。このとき回転部２０１の回転に応じて
ワークにかかる荷重変動は、第２のスプロケット６４の
歯６４１のピッチ曲線６４２がカム形状に形成されてい
ることにより少なくなる。

なお、本実施例では、第１および第２のチェイン６１．
６２が巻回されるものとして、それぞれ第１および第２
のスプロケット６３．６４を採用したが、スプロケット
にこだわるものではなく、それぞれ半径ｒ、の短円柱上
の円板およびピッチ曲線６４２を外周とするカムを採用
しても本実施例と同等の効果を得ることができる。

主皿■須工以上説明したように本発明の方法と装置によれば、クラ
ンクシャフトの被加熱部の下側の通電量を上側の通電量
よりも所定量だけ多くしたことにより、被加熱部の下側
が上側に比べて余計に加熱されるので、被加熱部の下側
から周辺のマスに伝達する熱損失が補われて上側の加熱
と下側の加熱がほぼ同様に行われる。従って、被加熱部
の上側の硬化層の深さと下側の硬化層の深さをほぼ等し
くすることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であって、高周波表面焼入れ
コイルに高周波電流を通電するしかたを示すグラフであ
る。第２図は第６図に示したクランクシャフトのピン部
の断面と高周波焼入れ装置の概要を示す。第３図は本実
施例のクランクシャフトの高周波表面焼入れ装置の正面
図を、第４図（ａ）は吊り下げ機構の正面図を、第４図
（ｂ）は吊り下げ機構の平面図をそれぞれ示す。第５図
（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１および第２のスプロ
ケットを示す。但しスプロケットの歯は一部分のみを示
す。第６図は本発明の方法によって高周波表面焼入れされる
クランクシャフトの正面図である。第７図は第６図のピ
ン部の拡大図である。１０・・・クランクシャフト、１１．１２．１３．１４
、・・・ピン部、３０・・・高周波表面焼入れコイル、
６０・・・共通軸、６１．６２・・・チェイン、６１ａ
１６２ａ　・・・一端部分、・・・、６１ｂ　、　６２
ｂ　・・・他端部分、６３．６４・・・スプロケット、
６３１．６４１　・・・歯、６３２．６４２　　・・・
　ピッチ曲線、６５．６６・・・突起、６５１．６６１
　−　・・リミットスイ・ソチ、６９・・・リミットス
イッチ動作用部材、８１・・・バネ、１００　　・・・
高周波コイル機構、２００・・吊り下げ機構、２０１　
　・・・回転部、Ａ、Ｂ・・・点。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸方向が水平に配置されて回転駆動されるクラン
クシャフトの被加熱部が第１の所定の位置に来たことを
第１のリミットスイッチが検出し前記被加熱部に追随し
て動く高周波表面焼入れコイルに高周波電流を通電して
前記被加熱部の加熱を開始し、その後前記クランクシャ
フトが所定回数回転して前記被加熱部が前記第１の所定
の位置を前記所定回数通過後、前記第１の所定の位置に
至る手前の第２の所定の位置に来たことを第２のリミッ
トスイッチが検出し前記通電を停止して前記被加熱部の
加熱を終了することを特徴とするクランクシャフトの高
周波表面焼入方法。
（２）回転駆動されるクランクシャフトの被加熱部に追
随して動く高周波コイル機構と、この高周波コイル機構
を吊り下げた吊り下げ機構とを具備した高周波表面焼入
れ装置であって、前記吊り下げ機構は、回転部、この回
転部に巻回される第１と第２のチェイン、前記第２のチ
ェインに連結されたバネ、および前記回転部の動きによ
って動作する第１と第２のリミットスイッチとを具備し
ており、前記回転部は、共通軸と、この共通軸に取り付
けた第１と第２のスプロケットおよびリミットスイッチ
動作用部材とを具備しており、前記第１のチェインの一
端部分は前記高周波コイル機構を吊り下げているととも
に他端部分は前記第１のスプロケットに巻回固定されて
おり、前記第２のチェインの一端部分は前記第２のスプ
ロケットに巻回固定されているとともに他端部分は前記
バネで前記高周波コイル機構を吊り上げる方向に付勢さ
れており、前記リミットスイッチ動作用部材は前記第１
と第２のリミットスイッチをそれぞれ動作させて前記高
周波コイル機構への通電を制御する第１と第２の突起を
有し、且つ前記第１および第２のスプロケットの歯はそ
れぞれ円形およびカム形状のピッチ曲線を有することを
特徴とするクランクシャフトの高周波表面焼入れ装置。
（３）回転駆動されるクランクシャフトの被加熱部に追
随して動く高周波コイル機構と、この高周波コイル機構
を吊り下げた吊り下げ機構とを具備した高周波表面焼入
れ装置であって、前記吊り下げ機構は、回転部、この回
転部に巻回される第１と第２のチェイン、前記第２のチ
ェインに連結されたバネ、および前記回転部の動きによ
って動作する第１と第２のリミットスイッチとを具備し
ており、前記回転部は、共通軸と、この共通軸に取り付
けた円板とカム、およびリミットスイッチ動作用部材と
を具備しており、前記第１のチェインの一端部分は前記
高周波コイル機構を吊り下げているとともに他端部分は
前記円板に巻回固定されており、前記第２のチェインの
一端部分は前記カムに巻回固定されているとともに他端
部分は前記バネで前記高周波コイル機構を吊り上げる方
向に付勢されており、前記リミットスイッチ動作用部材
は前記第１と第２のリミットスイッチをそれぞれ動作さ
せて前記高周波コイル機構への通電を制御する第１と第
２の突起を有することを特徴とするクランクシャフトの
高周波表面焼入れ装置。