JPH03226524A - クランクシャフトの高周波焼入れ・焼戻し方法 - Google Patents

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、クランクシャフトの両端のジャーナルと両端
のピンを高周波焼入れ・焼戻しする方法および装置に関
する。

〈従来の技術〉 まず、クランクシャフトの一例を説明する。第３図に示
すように、クランクシャフト１は、５個のジャーナルＪ
、〜Ｊ、と、ジャーナルＪ１に接合された軸端部材Ｇと
、軸端部材Ｇの先端部分Ｇ、と、ジャーナルＪ、に接合
されたフランジＦと、４個のピンＰ、〜Ｐ４と、８個の
カウンターウェイト０１〜Ｃ８とを具備している。そし
て、このクランクシャフトｌでは、ジャーナルとピンと
がカウンターウェイトを介して交互に配置されている。

なお、２はクランクシャフト１の両端面の中心間を結ぶ
直線であって、クランクシャフト１の回転軸である。

なお、各ピンとジャーナルは、円柱部分、Ｒ部分および
フィレット部分を有している。これをピンＰ４を例にと
って第４図にて説明すると、ピンＰ４は、円柱部分９１
と、円柱部分９１に続く８部分９２と、８部分９２に続
き円柱部分９１と直角方向に形成されたフィレット部分
９３とを備えている。９４は、ピンＰ、の両側のカウン
ターウェイトＣ７とＣ８の近辺に設けられた溝であり、
他のピンＰ２、Ｐ、およびＰ４にも設けられている。ま
た、９５はジャーナルＪ５のカウンターウェイトＣ６近
辺に設けられた溝であってジャーナルＪ、にも同様に設
けられている。９６はピンＰ４にＲ焼入れされて形成さ
れた硬化層であり、ピンＰＩにも同様に形成される。ま
た、９７はジャーナルＪ、に片Ｒ焼入れされて形成され
た硬化層であり、ジャーナルＪ、にも同様に形成される
。

クランクシャフトの両端のジャーナルＪ３、Ｊ、のみに
Ｒ焼入れと焼戻しを、また、両端のピンＰ１、Ｐ４のみ
にＲ焼入れと焼戻しを行うことが要求された場合には、
これらの焼入れと焼戻しは以下のように行われていた。

即ち、クランクシャフトの両端のジャーナル或、Ｊ、と
両端のピンＰＩ％　Ｐ４とを、高周波加熱コイル（以下
単に加熱コイルと記す）を備えた高周波焼入装置によっ
てそれぞれＲ焼入れ後、クランクシャフトを高周波焼入
装置とは別体の焼戻し炉に入れて両端のジャーナルＪ１
、Ｊ、と両端のピンＰ８、Ｐ、の焼戻しを行っていた。

なお、Ｒ焼入れとは、ジャーナルやピンの前記円柱部分
９１と、８部分９２と、円柱部分９２に直交するフィレ
ット部分９３とにわたって連続した硬化層を形成する焼
入であり、Ｒ焼入れを行うことができる構造を有する加
熱コイルをＲ焼入れ用加熱コイルという。なお、ジャー
ナルＪ１とＪ、に行うＲ焼入れは、詳しくいうと片Ｒ焼
入れであって、この片Ｒ焼入れとは、例えばジャーナル
Ｊ１でカウンターウェイトＣ１側のみにＲ焼入れをした
り、ジャーナルＪ、でカウンターウェイトＣ１側のみに
Ｒ焼入れをすることをいう。

〈発明が解決しようとする課題〉 従って、クランクシャフトの両端のジャーナルと両端の
ピンとをＲ焼入れ後、クランクシャフトを焼戻し炉に移
送して焼戻しを行うので、焼戻しに手間がかかっていた
。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、一
つの装置で、クランクシャフトの両端のジャーナルと両
端のピンとの高周波焼入と高周波焼戻しを行うことがで
き、従って、焼戻しに手間がかからない高周波焼入れ・
焼戻し方法および装置を提供することを目的としている
。

〈課題を解決するための手段〉 上記問題を解決するために、請求項１の発明のクランク
シャフトの高周波焼入れ・焼戻し方法は、ジャーナルと
ピンとがカウンターウェイトを介して交互に配置されて
いるクランクシャフトの両端部のジャーナルと両端部の
ピンとを高周波焼入れ・焼戻しする方法であって、第１
のステーションで両端部のジャーナルを同時にＲ焼入れ
した後、第２のステーションで両端のピンを同時にＲ焼
入れし、次いで、第３のステーションで両端のジャーナ
ルをフラット加熱コイルで加熱して焼戻しをしてから、
第４のステーションで両端のピンをフラット加熱コイル
で加熱して焼戻しを行い、且つ前記Ｒ焼入れは、ジャー
ナル或いはピンの円柱部分と、円柱部分に続くＲ部分と
、Ｒ部分に続き円柱部分に直交するフィレット部分とに
わたって連続した硬化層を形成する焼入であり、また、
前記フラット加熱コイルは、ジャーナル或いはピンの円
柱部分のみを高周波加熱するコイルである。従って、Ｒ
部分とフィレット部分との焼戻しは、円柱部分を加熱源
とする熱伝導のみを利用しているのである。

また、上記問題を解決するために、請求項２の発明のク
ランクシャフトの高周波焼入れ装置は、ジャーナルとピ
ンとがカウンターウェイトを介して交互に配置されてい
るクランクシャフトの両端部のジャーナルと両端部のピ
ンとを高周波焼入れ・焼戻しする装置であって、第１〜
第４のステーションと、両端のジャーナルのＲ焼入れ用
に第１のステーションに設けた高周波加熱コイルと、両
端のピンのＲ焼入れ用に第２のステーションに設けた高
周波加熱コイルと、両端のジャーナルの焼戻し用に第３
のステーションに設けたフラット加熱コイルと、両端の
ピンの焼戻し用に第４のステーションに設けたフラット
加熱コイルと、クランクシャフトを第１のステーション
から順次第２、第３のステーションを経て第４のステー
ションまで運ぶ手段とを具備している。

く作用〉 クランクシャフトは、第１のステーションで両端のジャ
ーナルがＲ焼入れされてから第２のステーションに移動
され、第２のステーションで両端のピンがＲ焼入れされ
る。次いでクランクシャフトは第３のステーションに移
動され、第３のステーションで両端のジャーナルが焼戻
しされてから第４のステージジンに移動され、第４のス
テーションでで両端のピンが焼戻しされる。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図〜第４図は本発明の一実施例を説明するための図面
であって、第１図は高周波焼入れ・焼戻し装置の縦断面
説明図、第２図は正面説明図、第３図は本実施例で焼入
れ・焼戻しを行うクランクシャフトの一例の側面図、第
４図は第３図に示したクランクシャフトの一部拡大断面
図である。

ワークであるクランクシャフト１は、第３図にて説明し
たクランクシャフトと同じものである。

クランクシャフト１の焼入仕様として、両端のジャーナ
ルＪ１とＪ、に片Ｒ焼入れをすること、および、両端の
ピンＰ１とＰ４にＲ焼入れれをすることが要求され、そ
の他のジャーナルおよびピンには焼入しないことが指定
されている。

第１図に示すように、本実施例のクランクシャフトの高
周波焼入れ・焼戻し装置は、クランクシャツ）１の両端
のジャーナルＪ３、ＪＳＯ片Ｒ焼入れを行う第１のステ
ーション１００と、両端のピンＰ８、Ｐ、のＲ焼入れを
行う第２のステーション２００と、ジャーナルＪ１、Ｊ
、の焼戻しを行う第３のステーション３００と、ピンｐ
、、　ｐ、の焼戻しを行う第４のステーション４００と
を備えている。

第１のステーション１００には、クランクシャフトｌの
ジャーナルＪｌとＪ５をそれぞれ片Ｒ焼入れする１対の
片Ｒ焼入れ用加熱コイルＩＬ　、１１□が設けられてお
り、また、第２のステーション２００には、クランクシ
ャフトｌのピンＰ、とＰ４をそれぞれＲ焼入れする１対
のＲ焼入れ用加熱コイル１２＋、１２ｚが設けられてい
る。第３のステーション３００には、ジャーナルＪ、と
Ｊ、をそれぞれ焼戻しするフラット加熱コイル１３．　
、ｔ３ｇが設けられており、また、第４のステーション
４００には、ピンＰ１とＰ４をそれぞれ焼戻しするフラ
ット加熱コイル１４鳳、１４ｔが設けられている。

加熱コイル１１．　、１１冨、１２１．１２□の上方に
は、それぞれ、各加熱コイルに接続されたカレントトラ
ンス２１１．２１ｇ　、２２１．２２□がカレントトラ
ンス支持部材３０に取り付けられており、フラット加熱
コイル１３．　、１３□、１４．．１４□の上方には、
それぞれ、各フラット加熱コイルに接続されたカレント
トランス２３＋　、２３ｚ　、２４Ｉ、２’ｈが前記カ
レントトランス支持部材３０とは別のカレントトランス
支持部材３０に取り付けられている。

各カレントトランス支持部材３０には、加熱コイル昇降
用モータ５３の出力軸に巻回されたチエイン５２が接続
されている。チエイン５２は、また、カレントトランス
支持部材３０が、摺動自在に取り付けられたステーショ
ン台ｌＯ１に設けたスプロケット５５にも巻回されてい
る。５０は、前記各カレントトランスに高周波電流を供
給するケーブルであり、５１は、前記各加熱コイル、各
カレントトランス等に冷却液を供給するホースである。

各ステーション１００．２００．３００．４００には、
クランクシャフト１のフランジＦおよび軸端部材Ｇの先
端部材Ｇ１をそれぞれ支持するチャック６２および軸端
支持装置６１が対向するように設けられている。チャン
ク６２および軸端支持装置６１にはそれぞれチャック６
２および軸端支持装置６１を後述するウオーキングビー
ム７０の長手方向と直角方向に移動させるチャンク移動
用シリンダ６４および軸端支持装置移動用シリンダ６３
が設けられている。６７は、チャック６２を回転させる
モータである。

焼入れ・焼戻しされるクランクシャフト１を第１のステ
ーション１００から、第２および第３のステーション２
００．３００を経て第４のステーション４００迄搬送す
る手段は以下のように構成されている。

７０は第１のステーション１００から第４のステーショ
ン４００まで延設された長尺状のウオーキングビームで
あって、上面にはクランクシャフト１の移動方向（第１
図で矢印ＡとＢの方向）に１１対ののウオーキング■ブ
ロック７１　（７１，〜７１．．）が対ごとに対向する
ように固定されている。ウオーキング■ブロック７１は
、１対のウオーキング■ブロック７１でクランクシャフ
ト１のジャーナルＪ２とＪ４を支持できるように形成、
配置されている。

ウオーキング■ブロック７１は、前記各ステーション間
を三つに区分するような間隔で配置されている。そして
、ウオーキングビーム７０が始動する前には、第１図に
図示しない第２番目のウオーキングＶブロック７ｈが第
１のステーション１００の中央にあるようにウオーキン
グビーム７０が配設すている。シリンダ８１の一端には
、ウオーキングビーム７０のほぼ中央下部に固定したブ
ロック８０が、他端には、ウオーキングビーム７０に固
定されたスライドブロック８３に、スライドブロック８
３が摺動自在であるよう挿入されたロッド８２が接続さ
れている。ロッド８２の両端には、ウオーキングビーム
７０を昇降させるシリンダ８４が接続されている。そし
て、シリンダ８４は、合板１０３に取り付けられる。

なお、第３のステーション３００と第４のステーション
４００間に設けたロッド８２にはシリンダ８１は設けら
れていない。

各ステーション１００．２００．３００．４００におい
ては、台板１０３に、１対のラック８８．８９が対向す
るように垂直に取り付けられており、ラック８８および
８９の上端には、それぞれ、クランクシャフト１を、チ
ャック６２と軸端支持装置６１の中心線ａのレベルまで
持ち上げるクランクシャフトｌの位置決め・支持用■ブ
ロック７２および７３が設けられている。位置決め・支
持用■ブロック７２は、二股状に形成されており、ジャ
ーナルＪ１を支持できるように形成されている■フロッ
ク７２１　と、ビンＰＩを支持できるように形成され■
ブロック７２１より高く、且つ■ブロック７２１に並設
された■ブロック７２２とを備えている。■ブロック７
３はジャーナルＪ５を支持できるように形成されている
。そし、位置決め・支持用■ブロック７２と７３とは連
結部材７４で連結されている。ランク８８と８９は駆動
軸を９０゜変換できるギヤボックス８７を介してラック
８６に接続されており、ラック８６の一端にはシリンダ
８５が接続されている。

４台のチャック６２の共通台板上に設けた固定ビーム６
６の上には、および、４台の軸端支持装置６１の共通台
板上に設けた固定ビーム６５上には、それぞれ、ウオー
キング■ブロンク７１と同間隔に１２個の固定■ブロッ
ク７５　（７５，〜７５．．）が設けられており、固定
ビーム６５上の各固定Ｖブロック７５は、固定ビーム６
６上の各固定■ブロック７５と対向するように配設され
ている。そして、対向する１対の固定Ｖブロック７５に
よって、クランクシャフト１の軸端部材Ｇの先端部分Ｇ
１とフランジＦとが支持できるように固定■ブロック７
５が形成、配置されいる。但し、１対の一番目の固定■
ブロック７５゜のみは、これら１対の固定■ブロック７
５．でクランクシャフトＩのジャーナルＪｌ、ピンＰＩ
％Ｐ４、ジャーナルＪ、を支持できるように、位置決め
・支持用Ｖブロック７２のＶブロック７２１　と同様な
二股状に形成されている。

なお、第１のステーション１００においては、チャック
６２と軸端支持装置６１の中心＆９！ａを通る垂直面内
に、加熱コイル１１１、ｌ１２、固定■ブロック７５お
よび位置決め・支持用■ブロック７２．７３のそれぞれ
の中心があるようにこれら加熱コイルと■ブロックが配
設されており、第２、第３および第４のステーション２
００．３００．４００においても同様である。

次ぎに、本実施例の装置によってクランクシャフト１の
両端のジャーナルＪ、、　Ｊ、と両端のピンＰ１、Ｐ４
の焼入れ・焼戻しを行う方法について説明する。

まず、クランクシャフト１を手作業によって１番目の固
定■ブロック７５＋　に載置する。即ち、ジャーナルＪ
、とピンＰ、を固定ビーム６５上の１番目の固定Ｖブロ
ック７５．に、ピンＰ４とジャーナルＪ５を固定ビーム
６６上の１番目の固定■ブロック７５１に、それぞれ、
載置する。この時、クランクシャフト１はピンＰＩとＰ
、のトップ側が上方にあるように固定Ｖブロック７５１
　によって支持されている。

次ぎに、シリンダ８４を動作させてウオーキングビーム
７０を上昇させ、１番目のウオーキング■ブロック７Ｌ
　でジャーナルＪｔと３４とを支持し、この状態でシリ
ンダ８１を動作させてウオーキングビーム７０を矢印Ａ
の方向に１ステツプ（ウオーキングＶブロック７１の間
隔と同じ距離）前進させて後、シリンダ８４を動作させ
てウオーキングビーム７０を降下させ、ジャーナルＪ、
とピンＰ１を第１のステーション１００の位置決め・支
持用■ブロック７２の■ブロック７２１と７２２でそれ
ぞれ支持し、ジャーナルＪ、を第１のステーション１０
０の位置決め・支持用Ｖブロック７３で支持する。

この後、シリンダ８１を動作させてウオーキングビーム
７０を矢印Ｂの方向へ１ステツプ後進させて最初の位置
に戻してから、１番目の固定■ブロック７５１に２番目
のクランクシャフトを載置する。

同時に、シリンダ８５を動作させて、ラック８６、ギヤ
ボックス８７およびラック８８を介して位置決め・支持
用■ブロック７２．７３を上昇させてクランクシャフト
１の回転軸２がチャック６２と軸端支持装置６１との中
心線ａの高さにくるようにクランクシャフト１を位置さ
せる。この状態でチャック移動用シリンダ６４と軸端支
持装置移動用シリンダ６３とを動作させてチャック６２
と軸端支持装置６１でクランクシャフト１の両端を支持
できるように配設後、チャック６２でフランジＦを把持
し、また、軸端支持装置６１の図示しないセンターピン
で軸端部材Ｇの先端部分Ｇ、の端面の中心を押圧支持す
る。そして、モータ６７を回転してクランクシャフト１
を回転させる。

次いで、第１のステーション１００の加熱コイル昇降用
モータ５３を動作させて加熱コイル１１１．１１２を降
下し、加熱コイル１１１．１１！をそれぞれジャーナル
Ｊ７、Ｊ、に載置後、加熱コイル１１．．１１□に所定
の時間高周波電流を通電してジャーナルＪ６、Ｊ、を加
熱してから、図示しないジャケットからジャーナルＪ３
、Ｊ、に焼入れ用冷却液を噴射してジャーナルＪ０、Ｊ
ｓを片Ｒ焼入れする。

この後、シリンダ８８を動作させて位置決め・支持用■
ブロック７２のＶブロック７２１　、？２２および位置
決め・支持用■ブロック７３で、それぞれ、ジャーナル
Ｊ、、ピンＰ１およびジャーナルＪ、を支持してからシ
リンダ８８を降下させて、固定Ｖブロック７５２によっ
て軸端部材Ｇの先端部分Ｇ、とフランジＦとを支持させ
る。次ぎに、ウオーキングビーム７０を上昇させてクラ
ンクシャフト１のジャーナルＪ２とＪ４を支持してから
、ウオーキングビーム７０を１ステツプ前進後降下させ
てクランクシャツ目の軸端部材Ｇの先端部分Ｇ、とフラ
ンジＦとを固定■ブロック７５．上に載置する。この時
、２番目のクランクシャフトの軸端部材Ｇの先端部分Ｇ
、とジャーナルＪ、とは、固定Ｖブロック７５□によっ
て支持されている。

上記のような動作を繰り返してクランクシャツト１は第
２のステーション２００に至る。第２のステーション２
００では、位置決め・支持用■ブロック７２、チャック
６２、軸端支持装置６１、チャック移動用シリンダ６４
、軸端支持装置移動用シリンダ６３が第１のステーショ
ン１００と同様に動作してピンＰ１、Ｐ４がＲ焼入れさ
れる。第３のステーション３００では第１、第２のステ
ーション１００．２００と類似の動作要領でジャーナル
Ｊ１、Ｊ、が焼戻しをされ、第４のステーション４００
ではピンＰ３、Ｐ４が第３のステーション３００と同様
に焼戻しをされる。そして、ウオーキングビーム７０が
最初の位置に戻るごとに、一番目の固定■ブロック７５
１に次ぎ次ぎに新しいクランクシャフトを手作業によっ
て載置してゆけば、その後は、各クランクシャフトのジ
ャーナルＪ１、Ｊ、とピンＰ１、Ｐ４の自動焼入れと自
動焼戻しが行われる。従って、焼戻しの手間を大幅に少
なくすることができる。

なお、本実施例において、ピンＰ１、Ｐ４を同時に焼入
れする場合、および、ジャーナルＪ、、　Ｊ、を同時に
焼入れする場合には、共に、高周波電流の周波数は約３
０ｋＨｚ　、所要電力（高周波加熱装置への入力電力）
は１６０　ｋＷ、加熱時間は１２ｓｅｃであった。

ジャーナルＪ＋、　Ｊｓを同時に焼戻しする場合には、
高周波電流の周波数は約１０ｋＨｚ　、所要電力は３２
ｋＷ、加熱時間は２５ｓｅｃであり、また、ピンＰ３、
Ｐ４を焼戻しする場合には、高周波電流の周波数は約１
０ｋＨ２、所要電力は４０ｋＷ、加熱時間は２５ｓｅｃ
であった。

そして、網種５４５Ｃ相当品を使用したときの焼入硬度
はＨｖ７００、焼戻し硬度は円柱部分９１でＨシロ５０
、Ｒ部分９２およびフィレット部分９３でＨｖ６８０で
あった。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明のクランクシャフトの高周波
焼入れ・焼戻し方法と装置は、一連の第１乃至第４のス
テーションを設け、第１、第２、第３および第４のステ
ーションで、それぞれ、両端のジャーナルのＲ焼入れ、
両端のピンのＲ焼入れ、両端のジャーナルの焼戻しおよ
び両端のピンの焼戻しを行うので、従来の焼戻しの方法
と装置に比べて焼戻しの手間がすくなく、また、焼戻し
の後工程との整合のとれた焼戻し作業を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を説明するための図
面であって、第１図は高周波焼入れ・焼戻し装置の縦断
面説明図、第２図は正面説明図、第３図は本実施例で焼
入れ・焼戻しを行うクランクシャフトの一例の側面図、
第４図は第３図に示したクランクシャフトの一部拡大断
面図である。 １　・・・クランクシャフト、１１．．１１２．１２゜
、１２□　・・・加熱コイル、１３．　、１３□、１４
１．１４２　・・・フラット加熱コイル、９１・・・円
柱部分、９２・・・Ｒ部分、９３・・・フィレット部分
、９６．９７・・・硬化層、１００　　・・・第１のス
テーション、２００　　・・・第２のステーション、３
００　　・・・第３のステーション、４００　　・・・
第４のステーション、Ｃｌ−Ｃｓ・・・カウンターウェ
イト、Ｊ１〜Ｊ、・・・ジャーナル、ＰＩ〜Ｐ４・・・
ピン。 第２図 第３図 第４図 手続補正書（刃側 平成　２年　６月　１日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ジャーナルとピンとがカウンターウェイトを介し
   て交互に配置されているクランクシャフトの両端部のジ
   ャーナルと両端部のピンとを高周波焼入れ・焼戻しする
   方法であって、第１のステーションで両端部のジャーナ
   ルを同時にＲ焼入れした後、第２のステーションで両端
   のピンを同時にＲ焼入れし、次いで、第３のステーショ
   ンで両端のジャーナルをフラット加熱コイルで加熱して
   焼戻しをしてから、第４のステーションで両端のピンを
   フラット加熱コイルで加熱して焼戻しを行い、且つ、前
   記Ｒ焼入れは、ジャーナル或いはピンの円柱部分と、円
   柱部分に続くＲ部分と、Ｒ部分に続き円柱部分に直交す
   るフィレット部分とにわたって連続した硬化層を形成す
   る焼入であり、また、前記フラット加熱コイルは、ジャ
   ーナル或いはピンの円柱部分のみを高周波加熱するコイ
   ルであることを特徴とするクランクシャフトの高周波焼
   入れ・焼戻し方法。
2. （２）ジャーナルとピンとがカウンターウェイトを介し
   て交互に配置されているクランクシャフトの両端部のジ
   ャーナルと両端部のピンとを高周波焼入れ・焼戻しする
   装置であって、第１〜第４のステーションと、両端のジ
   ャーナルのＲ焼入れ用に第１のステーションに設けた高
   周波加熱コイルと、両端のピンのＲ焼入れ用に第２のス
   テーションに設けた高周波加熱コイルと、両端のジャー
   ナルの焼戻し用に第３のステーションに設けたフラット
   加熱コイルと、両端のピンの焼戻し用に第４のステーシ
   ョンに設けたフラット加熱コイルと、クランクシャフト
   を第１のステーションから順次第２、第３のステーショ
   ンを経て第４のステーションまで運ぶ手段とを具備し、
   且つ、前記Ｒ焼入れは、ジャーナル或いはピンの円柱部
   分と、円柱部分に続くＲ部分と、Ｒ部分に続き円柱部分
   に直交するフィレット部分とにわたって連続した硬化層
   を形成する焼入であり、また、前記フラット加熱コイル
   は、ジャーナル或いはピンの円柱部分のみを加熱するコ
   イルであることを特徴とするクランクシャフトの高周波
   焼入れ・焼戻し装置。