JPH09118916A

JPH09118916A - 精密誘導焼入方法及び装置

Info

Publication number: JPH09118916A
Application number: JP7300451A
Authority: JP
Inventors: Daiji Ito; 大二伊藤; Yoshimasa Tanaka; 嘉昌田中; Hisashi Tabuchi; 久田渕
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1997-05-06
Anticipated expiration: 2015-10-26
Also published as: JP3537566B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易で経済的に被加熱部と誘導コイルの位置
の変化を減少し、精密な焼入れを可能にする精密誘導焼
入方法及び装置を提供する。【解決手段】被焼入体の被焼入部を冷却液中に浸積
し、その被焼入部が液中に浸積した状態で誘導加熱コイ
ルに通電して被焼入部を焼入温度まで加熱した後、誘導
加熱コイルの通電を絶つことにより急冷して焼入れする
誘導焼入において、前記浸積する冷却液の温度を室温に
して冷却する精密誘導焼入。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ディーゼ
ルエンジンのシリンダブロックのような高負荷で使用さ
れるシリンダの内面に部分的に分割した焼入層を形成す
る場合に、その被焼入部と誘導加熱コイルの関係位置を
精密に制御して誘導焼入れする精密誘導焼入方法及び装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ディーゼルエンジンのように高
負荷のシリンダの内面には、図９に示すようにシリンダ
７５の内径部７６に市松模様の部分的な焼入れ硬化部７
６ａを形成する内面焼入れが施される。かかるシリンダ
ブロックの内面焼入れに対して、出願人は、さきに特開
平７−１６１４６１号及び特開平７−２７２８４５号記
載の誘導加熱コイル及び誘導焼入方法を提案した。この
発明は図８に示すほぼ円筒状誘導体部材より形成された
誘導子の円筒部の内周に部分的に凹部を形成した誘導子
からなる誘導加熱コイルを使用して、該誘導加熱コイル
をシリンダ内径に一定間隔をおいて円筒軸方向に移動す
るとともに、一定の回転角で割り出しながら誘導電流を
発生させて、前記誘導子の各凹部に対向するシリンダの
内周部を分割加熱し、シリンダ内周に図９に示すような
円周に等間隔の市松模様の複数列の焼入れ部を形成させ
るものである。

【０００３】また、上記の誘導焼入れを量産的に行うた
めに、出願人は特願平７−４９３３７号において、下記
のような方法により、前記市松模様の焼入部にむらのな
い焼入層を形成する量産焼入れ可能なシリンダブロック
の内面焼入装置を提案した。即ち、このシリンダブロッ
クの内面焼入装置は、シリンダーブロックをベースフレ
ーム上に設けたＸ−Ｙテーブル上の冷却液槽内に載置し
た後、位置測定手段によりシリンダブロックのシリンダ
ボアの中心位置を測定し、その測定値信号により制御手
段がＸ−Ｙテーブルを駆動してシリンダボアの中心を誘
導加熱コイルの中心と一致させ、シリンダボアと誘導加
熱コイルの中心が一致した後、前記冷却液槽内に冷却液
を注入してシリンダーブロック浸積して被焼入部が浸積
した状態で誘導加熱して急冷焼入れするものである。

【０００４】上記発明の誘導コイルを使用して焼入れす
る場合に、シリンダ内径と誘導加熱コイル外径の隙間に
偏差が生ずると焼入部の加熱温度が異なり、円周各部の
焼入れ模様の形状にむらが生じ焼入層の深さにも深浅を
生ずる。したがって、上記の市松模様の部分的な焼入れ
硬化部７６ａを精度良く形成するためには、例えば、シ
リンダ径８０ｍｍφの内径焼入れにおいては、その隙間
を１．２５ｍｍ±０．１５ｍｍにして加熱コイルとシリ
ンダの中心の偏差は０．０３ｍｍ以下になるようにシリ
ンダ中心と誘導加熱コイルを精密に設定しなければなら
ないことが実験によって確かめられている。上記発明の
シリンダブロックの内面焼入装置によればこの精度が量
産的に容易に得られる。

【０００５】一方、焼入れの冷却材としては水又は水溶
液が使用される。しかし、水又は水溶液を冷却液として
使用する場合、液温が低すぎると焼入れの際に焼き割れ
が生じ、また液温が高すぎると冷却能が低下して十分な
焼入れ硬さが得られないため、通常、水又は水溶液（以
下冷却液という）の液温は３０〜４０℃に保って使用さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記発
明のシリンダブロックの内面焼入装置において、前記の
ような室温より高い温度の冷却材を使用して焼入れを行
うと、装置の温度が上がり装置のベースフレームの熱膨
脹により最初の位置測定手段の測定値から変動してずれ
が生じ精密な焼入れができないという問題点が生ずる。
即ち、作業開始時には焼入装置全体が室温になっている
が、前記のように室温より高い３０〜４０℃の冷却液を
焼入れの度に冷却液槽に注入したり排出したりすると、
その熱により前記ベースフレームの温度が上昇して、前
記位置測定手段と誘導加熱コイルの距離が変動して作業
開始時の室温で測定された数値から前記制御手段により
計算された値でＸ−Ｙテーブルを駆動しても、シリンダ
ボアの中心と誘導加熱コイルの中心にずれが生じ、前記
のシリンダ径と誘導加熱コイルの隙間に偏差が生じて前
記の市松模様の焼入れ部にむらが生ずるという問題点が
生じた。

【０００７】この対策として、あらかじめ温度が上昇し
た状態の偏差値を制御手段に組み入れて、前記の位置偏
差が一定になるのを待って焼入れ作業を行うようにする
ことも考えられる。しかし、この装置の温度が上昇する
までにはかなりの時間が掛かり、また冬期などは３０〜
４０℃に暖めた冷却液を冷却液槽に注入・排出して装置
の温度を均等に上げるなどの手間を要し、作業の前に早
出を要するなどの不経済な問題点がある。又、上記欠点
を解決するために、前記焼入装置を恒温室におくとか、
冷却液の温度を精密に制御するチラーを設けるなどの方
法もあるが、多額の設備費を要する欠点がある。

【０００８】そこで本発明は、簡易で経済的にシリンダ
ボアと誘導コイルの中心位置の変化を減少し、前記市松
模様の焼入層にむらのない内面焼入れを可能にする精密
誘導焼入方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の精密誘導焼入方法は、被焼入体の被焼入部
を冷却液中に浸積し、その被焼入部が液中に浸積した状
態で誘導加熱コイルに通電して被焼入部を焼入温度まで
加熱した後、誘導加熱コイルの通電を断つことにより急
冷して焼入れする誘導焼入れにおいて、前記浸積する冷
却液の温度を室温にして冷却することを特徴とするもの
である。

【００１０】また、本発明の精密誘導焼入方法は、被焼
入体を移動する移動手段と、その被焼入体の被焼入部を
を誘導加熱する誘導加熱コイルと、被焼入体の待機位置
における被焼入部の位置を測定する測定手段と、該測定
手段の測定値信号により前記移動手段を駆動して前記被
焼入部を前記誘導加熱コイルの位置に移動させる制御手
段とを備えた誘導焼入装置において、室温の冷却液によ
り冷却して誘導焼入れするものである。

【００１１】また、本発明の精密誘導焼入装置は、シリ
ンダブロックを液中に浸積して保持する冷却液槽と、該
冷却液槽を載置してＸ−Ｙ方向にそれぞれ移動可能なＸ
−Ｙテーブルと、前記シリンダブロックのシリンダボア
の中心位置を測定する位置測定手段と、シリンダ内面を
誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記位置測定手段の測
定値により前記シリンダブロックのシリンダボア中心を
前記誘導加熱コイルの中心と一致させるように前記Ｘ−
Ｙテーブルを駆動する制御手段とを備えたシリンダブロ
ックの内面焼入装置において、前記冷却液槽の液温を室
温にして誘導焼入れするものである。

【００１２】即ち、従来のように、３０℃〜４０℃の室
温より高い冷却液を使用すると、ベースフレームが次第
に膨脹して位置測定手段と誘導加熱コイルの間隔が変動
するが、室温の冷却液を使用するとベースフレームの温
度変化が少なく、前記の位置測定手段と誘導加熱コイル
の間隔の変動が少ない。したがって、特別な手段を設け
なくても精密な誘導焼入れが可能となる。

【００１３】また、本発明の精密誘導焼入装置は、前記
の冷却液槽に供給する冷却液の温度を室温に保持する液
温制御手段を備えることが、上記目的達成のために望ま
しい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図１は本発明の精密誘導焼
入装置の冷却液の系統図、図２は本発明の精密誘導焼入
装置の正面図、図３はその側面図、図４は制御手段の構
成を示すブロック図、図５は冷却液槽の詳細断面図であ
る。図６は位置測定手段と誘導加熱コイルの距離の変化
を示す図、図７は本発明の精密誘導焼入方法により焼入
れした焼入部の寸法のばらつきを示す図、図８は本発明
の実施形態に使用した誘導加熱コイルの誘導子の形状を
示す図、図９はシリンダ内面に市松模様の焼入れを施し
た焼入部をエッチングにより明らかにした状態を示す斜
視図である。

【００１５】以下図１〜５を用いて、本発明の実施形態
の精密誘導焼入装置の構造の概要を説明する。本実施形
態の精密誘導焼入装置は、門型フレーム２１がベースフ
レーム１１の図２の左側第３位置にベースフレーム１１
を跨いで固設され、可動フレーム２２が門型フレーム２
１に上下に滑動自在に取り付けられ、制御手段１００の
制御部１０１により送られるパルス信号により駆動され
るサーボモータの駆動装置２５により上下垂直のＺ方向
に移動駆動されるようになっている。また、制御部１０
１により送られるパルス信号により回転駆動される駆動
装置２６が可動フレーム２２に固設され、駆動装置２６
の垂直軸２４に誘導加熱コイル２３が軸止され正逆回転
駆動されるようになっている。

【００１６】本発明の実施形態に使用した誘導加熱コイ
ル２３は、図８に示すように誘導子７０が円筒体誘導体
部材７１の内周壁の周方向に等角度に部分的に凹部７４
を１２個形成しており、誘導加熱により各凹部７４に対
向するシリンダ７５の内周壁７６に１２個の市松模様の
部分分割焼入層７６ａが形成されるようになっている。
誘導加熱コイル２３は、前述のように誘導子７０の円筒
体誘導体部材７１の中心を軸として垂直軸２４に軸支さ
れ、かつ駆動装置２６を介して可動フレーム２２に上下
移動可能に保持されており、制御部１０１の信号により
誘導加熱コイル２３を下方に移動して、焼入れするシリ
ンダブロック（以下ワークブロックという）Ｗのシリン
ダボアに挿入し、シリンダ内面の所定位置に第１列の円
周の市松模様の焼入層を形成した後、垂直軸Ｚ方向に一
定距離移動し、かつ一定の回転角を割り出し回転して誘
導加熱する動作を繰り返し複数列の焼入部を形成できる
ようになっている。

【００１７】ベースフレーム１１の図２のＸ方向のほぼ
中央近くの第２位置の上方に支持フレーム３１がベース
フレーム１１を跨いで設けられ、支持フレーム３１のほ
ぼ中央に制御部１０１により送られるパルス信号により
上下移動駆動される駆動装置３４が固設されている。駆
動装置３４の垂直軸３３の下部に位置測定手段であるマ
ーポス測定器（マーポス株式会社製の４針式内径測定
器）３２が取り付けられて上下Ｚ方向に移動するように
なっている。

【００１８】ベースフレーム１１の上面のＸ方向のレー
ル１２上をＸテーブル４１が制御部１０１により送られ
るパルス信号により駆動されるパルスモータ４４、ボー
ルねじ４５により図２の左第１位置と右第３位置の間を
往復駆動されるようになっている。Ｘテーブル４１上の
Ｘ軸に直角平面のＹ方向（図２の紙面に垂直）にレール
４２が設けられ、レール４２上をＹテーブル４３が制御
部１０１のパルス信号により駆動されるパルスモータ等
の駆動装置４６により図２の紙面に垂直のＹ方向に往復
駆動されるようになっている。

【００１９】Ｙテーブル４３上の冷却液槽４８の第３位
置寄りの位置に、第２基準部材となるほぼシリンダボア
径と同一内径のリング体を形成する基準リング５１が固
設されている。基準リング５１は、リング上面がほぼワ
ークブロックＷの上面と同位置で、その中心がワークブ
ロックＷのシリンダ列とほぼ同一Ｘ線上に中心軸を垂直
にして設けられている。

【００２０】図４に示す制御手段１００は、制御部１０
１と記憶部１０２からなる。記憶部１０２はシリンダブ
ロックの内面焼入れの準備段階の各段階におけるＸ−Ｙ
テーブルの座標と、焼入段階におけるワークブロックの
各シリンダボアの座標の測定値及び誘導加熱コイルの動
作位置を記憶する。制御部１０１は、記憶部１０２に記
憶された座標値から、後述する準備段階、焼入段階にお
いて、Ｘテーブル４１、Ｙテーブル４３、マーポス測定
器３２、可動フレーム２２及び誘導加熱コイル２３を所
定の移動・回転するように駆動装置４４、４６、３４、
２５及び２６に信号を送るようになっている。

【００２１】Ｙテーブル４３の上にはワークブロックＷ
を冷却液中に浸積する冷却液槽４８が設けられている。
冷却液槽４８は図５に詳細を示すように上面が開放した
箱型の槽をなし、内側底部には空洞部４９ａを有する底
板４９が設けられ、底板４９の上に被焼入れ体のワーク
ブロックＷが載置される。そして、冷却液はパイプ９４
から前記空洞部４９ａを介して各シリンダボアの中心位
置に相当する部に設けられたシリンダ数と同数の噴出孔
４９ｂからシリンダ内径部を通って冷却液槽４８に供給
され、冷却液槽４８が空の状態から満液になるまでは大
量の液が送り込まれ、満液になるとタンク内の液面を保
持するように少量の液が送り込まれるようになってい
る。また、焼入れ中も定量の冷却液が注入され、冷却液
槽４８の側面に設けられたオーバーフローパイプ８３か
ら流出するようになっている。これにより、冷却液槽４
８の液面が一定に保たれるようになっている。冷却液槽
４８の底面にはバルブ８２を設けた複数の排出管８１が
設けられ（図では１本のみを示す）、焼入れが完了する
とバルブ８２を開いて急速に冷却液を排出し次のワーク
ブロックと速やかに交換できるようになっている。

【００２２】ベースフレーム１１の内部は空洞が形成さ
れ、この空洞部にフレームの長さ方向に長い箱型形状の
フレームタンク８５がベースフレーム１１と断熱されて
内蔵されている。フレームタンク８５の上部は開放さ
れ、冷却液槽４８がＸ−Ｙテーブル４１の上をＸ，Ｙ方
向に走行中でも前記冷却液槽４８の排出管８１とオーバ
ーフローパイプ８３から排出される冷却液を受けられる
ようになっている。図１の系統図に示すように、フレー
ムタンク８５に排出された冷却液はパイプ８６を介して
受液タンク８７に流出するようになっており、受液タン
ク８７に流出した冷却液はパイプ８８、ポンプ８９及び
パイプ９０を介して貯液タンク９１に送られるようにな
っている。貯液タンク９１にはパイプ９６を介して送ら
れる冷却水により冷却する熱交換器９５が設けられ、貯
液タンク９１に貯められる冷却液を室温に維持するよう
に冷却している。この熱交換器９５による液温維持の方
法は通常用いられるもので特別の特徴はないが、熱交換
器９５には冷凍器などを要せず常温の工業用水で十分で
あるので経済的である。そして、貯液タンク９１に貯め
られた冷却液はパイプ９２、ポンプ９３及びパイプ９４
を介して冷却液槽４８に送られ、ワークブロックのシリ
ンダ内径を通って冷却液槽４８内に注入されるようにな
っている。

【００２３】ワークブロックＷは冷却液槽４８の冷却液
に浸積したまま誘導加熱コイル２３に通電することによ
り誘導加熱され、誘導加熱コイルの電流が遮断されると
浸積している冷却液により冷却されて焼入れされるよう
になっている。

【００２４】以下、上記構成の精密誘導焼入れ装置の操
作について、１例としてシリンダボア径８０ｍｍφ、シ
リンダ間隔１０５ｍｍの４気筒のシリンダブロックを焼
入れする場合について説明する。本操作には、シリンダ
ボアと誘導加熱コイルの位置を設定するための準備段階
と焼入れ段階とがある。まず準備段階として基準リング
５１が第２位置に来るようにＸ−Ｙテーブルを移動し、
基準リング５１の中心をマーポス測定器３２の中心に一
致させる。このときのＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｏ，Ｙｏ
を０点に設定する。この座標Ｘｏ，Ｙｏは、主として作
業初めのテーブル位置の確正のために使用される。

【００２５】次に、別に用意したワークブロックＷと同
形状のマスタブロックＭの第１シリンダボアＭ１の中心
のＸ−Ｙテーブルの座標を決定する。まず、マスタブロ
ックＭを冷却液槽内に載置し、第１シリンダボアＭ１が
第２位置に来るようにＸ−Ｙテーブルを移動する。第１
シリンダボアＭ１の中心とマーポス測定器３２の中心が
一致する点を検出して、その座標をＸ１，Ｙ１とする。
マスタブロックＭのシリンダボアの中心寸法は等間隔１
０５ｍｍに機械的に正確に加工されているので、第２シ
リンダボアＭ２以下の各シリンダボアの座標は、第１シリンダボアの位置座標：Ｘ１，Ｙ１，第２シリンダボアの位置座標：（Ｘ１＋１０５），Ｙ１，第３シリンダボアの位置座標：（Ｘ１＋２１０），Ｙ１，第４シリンダボアの位置座標：（Ｘ１＋３１５），Ｙ１，として記憶部１０２に記憶させる。

【００２６】次に誘導加熱コイル２３とＸ−Ｙテーブル
の関係位置座標を決定する。Ｘ−Ｙテーブル４０を図２
の右側第３位置に移動して、マスタブロックＭの第１シ
リンダボアＭ１の中心と誘導加熱コイル２３の中心を一
致させ、その中心の一致点のＸ−Ｙテーブルの座標をＸ
ｐ，Ｙｐとして記憶部１０２に記憶させる。上記の動作
が完了すると、Ｘ−Ｙテーブルを元の第１位置に戻しＸ
−Ｙテーブル上のマスターブロックＭを積み下ろす。こ
れにより、シリンダブロックの誘導加熱焼入れの準備段
階が完了する。

【００２７】次に焼入段階の動作について説明する。ま
ず、ワークブロックＷの各シリンダボアの位置座標を設
定するため、ワークブロックＷをＸ−Ｙテーブル上の定
位置に載置する。このとき、ワークブロックＷの各シリ
ンダボアの位置は、前述のマスタブロックＭの各シリン
ダボアとほぼ同位置に位置するが、その載置の精度や個
別のワークブロック加工の精度によりやや位置がずれる
ため、このまま前述のマスタブロックの各シリンダの位
置座標を用いては精度の高い誘導加熱焼入れすることは
できない。そこで、このマスタブロックとワークブロッ
クの位置の偏差を測定する必要がある。以下その動作を
説明する。

【００２８】ワークブロックＷをＸ−Ｙテーブルに載置
した後、制御手段１００の制御部１０１、記憶部１０２
の信号により駆動装置４４、４６はＸ−Ｙテーブルを座
標Ｘ１，Ｙ１の位置に移動する。そして、駆動装置３４
によりマーポス測定器３２をワークブロックＷの第１シ
リンダボアＷ１に挿入し、マーポス測定器３２と当該第
１シリンダボアＷ１の中心との偏心値を検出する。即
ち、マーポス測定器３２は、その偏心値から前記のマス
タブロックＭの第１シリンダボアＭ１の中心の座標Ｘ
１，Ｙ１に対するワークブロックＷの第１シリンダボア
Ｗ１の位置座標のずれ値ａ１，ｂ１を測定し、その座標
（Ｘ１＋ａ１），（Ｙ１＋ｂ１）を検出する。このずれ
値ａ１，ｂ１が制御手段１００の記憶部１０２に記憶さ
れる。上記の動作が終わると、制御部１０１は駆動装置
３４を介してマーポス測定器３２を第１シリンダボアＷ
１から引き上げた後、Ｘ−Ｙテーブル４０を駆動して前
記マスタブロックの第２シリンダボアＭ２の位置座標：
（Ｘ１＋１０５），Ｙ１に移動し、前記同様の動作によ
り、ワークブロックＷの第２シリンダボアＷ２のマスタ
ブロックＭの第２シリンダボアＭ２からのずれ値ａ２，
ｂ２が測定され、第１シリンダボアＷ１の位置座標：（Ｘ１＋ａ１），（Ｙ１＋ｂ１），第２シリンダボアＷ２の位置座標：（Ｘ１＋１０５＋ａ２），（Ｙ１＋ｂ２）第３シリンダボアＷ３の位置座標：（Ｘ１＋２１０＋ａ３），（Ｙ１＋ｂ３）第４シリンダボアＷ４の位置座標：（Ｘ１＋３１５＋ａ４），（Ｙ１＋ｂ４）として記憶される。

【００２９】上記のワークブロックの各シリンダボアの
位置座標が決定されると焼入動作に入り、制御部１０１
はＸ−Ｙテーブルを駆動し座標値を（Ｘｐ−ａ１），
（Ｙｐ−ｂ１）にＸ−Ｙテーブルを移動する。これによ
りマスタブロックとワークブロックのシリンダ位置のず
れ値ａ１，ｂ１が補正されて誘導加熱コイル２３と第１
シリンダボアＷ１の中心位置が一致する。この位置で駆
動装置２５により誘導加熱コイル２３を下降させて第１
シリンダボアＷ１の所定位置に挿入して通電加熱する。
この際に、冷却液槽４８には冷却液が充填されているの
で、第１シリンダボアＷ１の内径が誘導加熱されて焼入
れ温度に達し、通電が遮断されると冷却液槽の冷却液に
より急冷されて焼入れが行われる。同様の操作が第１〜
第４シリンダーについて行われて全シリンダの焼入れが
完了する。全シリンダの焼入れが完了すると、バルブ８
２が開かれて冷却液槽４８内の冷却液はフレームタンク
８５に排出される。冷却液は排出動作等は焼入れ操作時
間の短縮のために冷却液槽４８がＸ−Ｙテーブル上を走
行しながら行われる。

【００３０】上記の位置計測手段により計測されて制御
手段により計算された設定値は、マーポス測定器３２と
誘導加熱コイル２３の間隔が変動しなければ計算された
設定値で作動させれば良い。しかし、実際には作業の初
めには機械の温度が低いが運転を始めると次第に機械の
温度が上がるため、ベースフレームの熱膨脹等で前記マ
ーポス測定器３２と誘導加熱コイル２３の間隔が変化す
る。このため、計算式どおりに設定すると誘導加熱コイ
ル２３とシリンダーボアの中心にずれが生じて偏心し焼
入れのむらが生ずる。この両者の距離は焼入れの操作を
行わない場合もモータの発生熱などによるベースフレー
ムの熱膨脹により変化する。図６にこの距離の変化の実
測値の１例を示す。図６の線図Ａは室温２２℃のときの
焼入れを行わない空運転の場合を示す。図から分かるよ
うに、空運転を始めるとベースフレームの温度が上昇し
てマーポス測定器３２と誘導コイル２３の間隔が次第に
増加し、約１０分間運転すると運転前より前記両者の間
隔寸法は約３０μｍ大きくなる。そして、約３０μｍで
飽和しその後はほとんど変化しない。また、運転を終了
すると、装置の温度は低下するがその降下速度は上昇時
より小さいために、マーポス測定器３２と誘導コイル２
３の間隔が運転前の数値に戻るには約５０分を要した。
しかし、前述のようにシリンダボアと誘導加熱コイルの
中心偏差が３０μｍ以下であれば焼入れ精度としては許
容されるので、この空運転程度の変動であれば許容でき
る。

【００３１】上記図６の線図Ａは冷却液を流さない空運
転の場合であるが、焼入れのために冷却液を流した場合
はさらに変化量が増加することが推定される。そこで、
冷却液の温度を３２℃にして（前述のごとく通常は３０
℃〜４０℃）、冷却液槽に注入・排出を繰り返し前記同
様にマーポス測定器３２と誘導コイル２３の間隔の変化
を測定した。図６の線図Ｂにその結果を示す。図から分
かるように、この場合、作業開始後２０分間はマーポス
測定器３２と誘導コイル２３の間隔が増加し、約２０分
後にその距離が約１００μｍ伸びた状態で飽和する。こ
の結果から、３０℃〜４０℃の温度の冷却液を使用する
場合には、室温で測定した制御手段の設定値のままでは
作業中にシリンダボアと誘導加熱コイルの隙間を前述の
許容値１．２５ｍｍ±０．１５ｍｍに維持することがで
きず精密な焼入れができないことが分かった。

【００３２】次に、冷却液の温度を室温と同じ２２℃に
して前記同様に冷却液槽に注入排出を繰り返し行った。
このときのマーポス測定器３２と誘導コイル２３の間隔
の変化を図６の曲線Ｃに示す。この場合、図から分かる
ように間隔の変化は空運転の場合に比しほぼ同じかまた
はそれよりやや少ない値になるが、飽和するのは空運転
の場合よりやや遅れて約１５分間運転後になった。これ
は室温の冷却液の冷却効果により、空運転より温度上昇
が押さえられた結果と推定される。運転停止後の前記間
隔の復元時間には大きな差異はなかった。

【００３３】

【実施例】以上の結果から、冷却液の温度を室温と同じ
にして焼入れ操作を行えば、制御手段の計算設定値に特
別な補正を行わなくてもシリンダボアと誘導加熱コイル
の隙間を前述の許容値に収められることが分かった。そ
こで、室温が２２℃の場合に冷却液の温度も２２℃にし
てシリンダボア径８０ｍｍφ、シリンダ間隔１０５ｍｍ
の４気筒のシリンダブロックの内径に市松模様の６列の
部分焼入層を形成する内面焼入れを行った。誘導加熱コ
イル２３はシリンダ内径との隙間を１．２５ｍｍとする
ため、図８に示す円筒体誘導体部材７１の内周壁の周方
向に等間隔に１２個の凹部７４を形成した直径７７．５
ｍｍの誘導子７０を有する加熱コイルを使用した。この
誘導コイルを使用し、前記の制御手段１００により駆動
装置２５を作動して誘導加熱コイル２３をシリンダ内径
の垂直方向の第１列の焼入列の位置に設定して通電加熱
し、円筒体誘導体部材７１の各凹部７４に対向するシリ
ンダ７５の内周壁７６に図９に示すような１２の市松模
様７６ａの第１列の部分分割焼入層を形成した。第１列
の焼入れが完了すると、誘導加熱コイル２３をシリンダ
内の第２列の焼入列の位置に設定し、１／２４円周の回
転角を回転して図９に示すような第２列の市松模様の部
分分割焼入層を形成した。同様の動作を繰り返して６列
の部分分割焼入層を形成した。

【００３４】この焼入部の寸法のばらつきの測定結果を
図７に示す。図は装置の運転開始から５分後に焼入れ作
業を開始し、以下５分毎に焼入れを行った５個のシリン
ダーブロックの円周回りの個々の焼入部の長さの測定値
を示す。図から分かるように、いずれのシリンダーブロ
ックも円周回りの焼入部の長さの差異は１．５ｍｍ以下
であった。焼入部の幅には僅かの差異しか認められなか
ったので図示は省略した。また、焼入部を蛍光探傷によ
り検査した結果、いずれの焼入部にも焼き割れは認めら
れなかった。即ち、通常の焼入れ熱処理に使用される３
０℃以下の温度の冷却液を使用しても本焼入方法によれ
ば焼き割れはなく健全な焼入層が得られることが分かっ
た。

【００３５】上述のように本発明の焼入方法によれば、
室温の冷却液を用いて焼入れ冷却を行うので、作業開始
から終了まで装置の温度変化が少ないため、位置測定手
段と誘導加熱コイルの間の間隔の変動が少なくなり、作
業開始時の測定値から制御手段により設定した数値で補
正なしに焼入れ作業を行っても精密な焼入れが可能であ
る。また、２０℃以上の液温であれば室温の冷却液によ
り急冷を行っても焼き割れが生じないことが確認され
た。したがって、特別な冷却液のチラー等の費用のかか
る設備を要せず、また、暖気運転のための早出作業や、
複雑な制御手段の補正等の手間を要しないで精密な誘導
焼入れができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の精密誘導焼
入方法によれば、特別な設備の付加をしないで、シリン
ダブロックの内面焼入れなどで簡易に精密な誘導焼入れ
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の精密誘導焼入装置の冷却液系
統図である。

【図２】本発明実施形態の精密誘導焼入装置の正面図で
ある。

【図３】本発明実施形態の精密誘導焼入装置の側面図で
ある。

【図４】本発明実施形態の制御手段の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】本発明実施形態の精密誘導焼入装置の冷却液槽
の詳細断面図である。

【図６】本発明実施例の位置測定手段と誘導加熱コイル
の距離の変化を示す図である。

【図７】本発明実施例の焼入部の寸法のばらつきを示す
図である。

【図８】本発明実施例の誘導加熱コイルを示す図であ
る。

【図９】本発明実施例の焼入部の形状を示す図である。

【符号の説明】

１１ベースフレーム１２レール２１門型フレーム２１ｂレール２２可動フレーム２３誘導加熱コイル２４垂直軸２５駆動装置２６回転駆動装置３１支持フレーム３２マーポス測定器３３軸３４駆動装置４０Ｘ−Ｙテーブル４１Ｘテーブル４２レール４３Ｙテーブル４４パルスモータ４５ボールねじ４６駆動装置４８冷却液槽４９底板４９ａ空洞部４９ｂ噴出口５１基準リング７０誘導子７１円筒体誘導体部材７４凹部７５シリンダ７６シリンダ内面７６ａ市松模様焼入層８１パイプ８２排出バルブ８３フローパイプ８５フレームタンク８６パイプ８７受液タンク８８パイプ８９ポンプ９０パイプ９１貯液タンク９２パイプ９３ポンプ９４パイプ９５熱交換器９６パイプ１００制御手段１０１制御部１０２記憶部１０４操作スイッチ１０５スタートスイッチＭマスタブロックＷワークブロック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被焼入体の被焼入部を冷却液中に浸積
し、その被焼入部が液中に浸積した状態で誘導加熱コイ
ルに通電して被焼入部を焼入温度まで加熱した後、誘導
加熱コイルの通電を断つことにより急冷して焼入れする
誘導焼入れにおいて、前記浸積する冷却液の温度を室温
にして冷却することを特徴とする精密誘導焼入方法。
【請求項２】被焼入体を移動する移動手段と、その被
焼入体の被焼入部をを誘導加熱する誘導加熱コイルと、
被焼入体の待機位置における被焼入部の位置を測定する
測定手段と、該測定手段の測定値信号により前記移動手
段を駆動して前記被焼入部を前記誘導加熱コイルの位置
に移動させる制御手段とを備えた誘導焼入装置におい
て、室温の冷却液により冷却して誘導焼入れする請求項
１に記載の精密誘導焼入方法。
【請求項３】シリンダブロックを液中に浸積して保持
する冷却液槽と、該冷却液槽を載置してＸ−Ｙ方向にそ
れぞれ移動可能なＸ−Ｙテーブルと、前記シリンダブロ
ックのシリンダボアの中心位置を測定する位置測定手段
と、シリンダ内面を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前
記位置測定手段の測定値により前記シリンダブロックの
シリンダボア中心を前記誘導加熱コイルの中心と一致さ
せるように前記Ｘ−Ｙテーブルを駆動する制御手段とを
備えたシリンダブロックの内面焼入装置において、前記
冷却液槽の液温を室温にして誘導焼入れする請求項１に
記載の精密誘導焼入方法。
【請求項４】前記冷却液槽に供給する冷却液の温度を
室温に保持する液温制御手段を備えた請求項３に記載の
精密誘導焼入装置。