JPH093530A - 高周波焼入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】円筒軸方向に移動するテーパ部材により拡張さ
れてワークの円筒内壁に当接する位置決め手段を焼入れ
ヘッドに備えることで、位置決め手段およびテーパ部材
によりワークの円筒内面位置に対する焼入れヘッドの位
置を確実にセンタリング（中心合わせ）することがで
き、焼入れヘッドとワークの円筒内面とのクリアランス
の均一化を図って、焼入れむらのない均一な焼入れを行
なうことができる高周波焼入装置の提供を目的とする。 【構成】ワーク３０の円筒３０ａ内面を焼入れヘッド２
４により高周波焼入れする高周波焼入装置であって、上
記焼入れヘッド２４に、円筒軸方向に移動するテーパ部
材３９により拡張されて上記ワーク３０の円筒内壁に当
接する位置決め手段３８を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば内燃機関用の
シリンダブロックのボア内面を高周波液中焼入れするよ
うな高周波焼入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、焼入れが可能な金属の表面に沿
わせた誘導加熱コイルに高周波電流を流すと、誘導渦電
流が金属表面層に集中して発生し、この電流のジュール
熱によって金属表面層を急熱し、焼入れ温度に達した後
に、急冷すると金属表面が焼入硬化される。

【０００３】従来、このような原理を応用して、ワーク
の円筒内面を焼入れヘッドにより高周波液中焼入れする
装置としては、例えば実開昭５８−３７１１７号公報に
記載の装置がある。すなわち冷却液としての水を貯溜し
た水槽を設け、この水槽を仕切板により水の移動が可能
なように左右に区画し、一方の区画部には高周波電源に
導体を介して取付けた焼入れヘッドを配置し、この焼入
れヘッドに対して受台に支持させたワークの円筒内面を
位置させる一方、他方の区画部には槽外の昇降装置によ
り駆動されるプランジャを配設して、このプランジャの
下降により水槽の水位を上昇させて上述のワークを水中
に没して、水中にて高周波焼入れを行なう装置である。

【０００４】この従来装置によれば、上述の焼入れヘッ
ドに高周波電流を通電すると、被焼入物体としてのワー
クの円筒内面における表面部位に誘導高周波電流が流れ
て所定の焼入温度に急加熱され、焼入れヘッドへの高周
波電流をしゃ断すると、ワークの加熱部が水中にて急冷
却されるので、熱ロスを僅少にしつつ焼入れを行なうこ
とができる利点がある反面、上述の焼入れヘッドとワー
クの円筒内面とのセンタリングが不充分な場合には、焼
入れヘッドとワークの円筒内面とのクリアランスの不均
一に起因して、焼入れむらが発生する問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、円筒軸方向に移動するテーパ部材により拡
張されてワークの円筒内壁に当接する位置決め手段を焼
入れヘッドに備えることで、位置決め手段およびテーパ
部材によりワークの円筒内面位置に対する焼入れヘッド
の位置を確実にセンタリング（中心合わせ）することが
でき、焼入れヘッドとワークの円筒内面とのクリアラン
スの均一化を図って、焼入れむらのない均一な焼入れを
行なうことができる高周波焼入装置の提供を目的とす
る。

【０００６】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、上述の焼入れヘッド
の挿入先端側に上記位置決め手段を案内する支持体を設
けることで、この支持体で位置決め手段を案内および支
持することができる高周波焼入装置の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、ワークの円筒内面を焼入れヘッドにより高周
波焼入れする高周波焼入装置であって、上記焼入れヘッ
ドに、円筒軸方向に移動するテーパ部材により拡張され
て上記ワークの円筒内壁に当接する位置決め手段を設け
た高周波焼入装置であることを特徴とする。

【０００８】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記焼入れヘッドの
挿入先端側に上記位置決め手段を案内する支持体が設け
られた高周波焼入装置であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の作用及び効果】この発明の請求項１記載の発明
によれば、上述のテーパ部材を円筒軸方向に移動する
と、このテーパ部材により位置決め手段が拡張されて、
該位置決め手段がワークの円筒内壁に当接するので、こ
の円筒内壁を基準として上述の位置決め手段およびテー
パ部材を介して焼入れヘッドの位置が決まるので、該焼
入れヘッドの中心位置がワークの円筒内面中心位置に確
実にセンタリングされる。

【００１０】この結果、焼入れヘッドとワークの円筒内
面とのクリアランスの均一化が達成され、焼入れむらの
ない均一な焼入れを行なうことができる効果がある。

【００１１】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の焼入れ
ヘッドの挿入先端側に上述の位置決め手段を案内する支
持体が設けられているので、この支持体で位置決め手段
の拡張動作を案内および支持することができる効果があ
る。

【００１２】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はシリンダブロックのボア内面を高周波液
中に焼入れする高周波焼入装置を示し、図１においてベ
ース部材としてのベッド１の一側にコラム２を立設する
一方、上述のベッド１の上面には前後方向（図１の左右
方向）に延びるレール３を水平に取付けて、ワークテー
ブル４を前後方向に移動すべく構成している。

【００１３】つまり上述のワークテーブル４の下面に設
けた複数のスライダ５を上述のレール３に摺動可能に接
着する一方、ベッド１の一側端部に取付けた第１モータ
６にボールねじ７を連結し、このボールねじ７にボール
（図示せず）を介して配設されるボールガイドナット８
を上述のワークテーブル４に連結することで、第１モー
タ６の正逆回転によりワークテーブル４を前進および後
退動すべく構成している。

【００１４】上述のコラム２には上下方向に延びるレー
ル９を垂直に取付けて、昇降台１０を上下方向に移動す
べく構成している。つまり上述の昇降台１０の背面に設
けた複数のスライダ１１を上述のレール９に摺動可能に
装着する一方、コラム２のブラケット１２に取付けた第
２モータ１３の回転軸１４にカップリング１５を介して
ボールねじ１６を連結し、このボールねじ１６にボール
（図示せず）を介して配設されるボールガイドナット１
７を上述の昇降台１０に連結することで、第２モータ１
３の正逆回転により昇降台１０を下降および上昇すべく
構成している。

【００１５】上述の昇降台１０には拡張手段としての油
圧拡張機１８を搭載し、この油圧拡張機１８の拡張ロッ
ド１９を昇降台１０の台面から下方に向けて突出し、こ
の拡張ロッド１９の下端部には上部ジョイント２０、中
間ロッド２１、下部ジョイント２２および拡張用の駆動
ロッド２３を介して焼入れヘッド２４を取付け、上下の
各ジョイント２０，２２により焼入れヘッド２４をフロ
ーティング支持している。ここで、上述の各ロッド１
９，２１，２３の必要箇所はインナおよびアウタの２重
構造に形成され、インナ側のみが軸方向に上下動すべく
構成されているが、図面では概略示している。

【００１６】一方、上述の油圧拡張機１８の上方に位置
するブラケット２５にはトランス２６を搭載している。
このトランス２６の一次側は発振器を介して高周波誘導
加熱電源に接続され、またトランス２６の二次側は誘導
線２７を介して焼入れヘッド２４の所定部（詳しくは誘
導加熱コイル）に接続されている。

【００１７】ところで、上述のワークテーブル４の上面
には内部に冷却液としての冷却水Ｗが供給、排出可能に
貯溜された水槽２８を上載し、この水槽２８の内部に支
持部材２９を介してワークとしてのシリンダブロック３
０が位置決めされた状態で配置されている。

【００１８】上述の焼入れヘッド２４は図２に示す如く
構成している。すなわち、この焼入れヘッド２４は非磁
性金属としてのステンレス製のホルダ３１の外周部に装
着された円筒状の絶縁部材３２と、この絶縁部材３２の
外周部に装着された円筒状の誘導加熱コイル３３とを備
えている。

【００１９】ここで、上述の絶縁部材３２はホルダ３１
の段部３１ａに上載されるフランジ部３２ａを有し、そ
の全体が例えば四フッ化エチレン樹脂などの電気絶縁特
性に優れる合成樹脂で構成されている。

【００２０】また上述の誘導加熱コイル３３は絶縁部材
３２のフランジ部３２ａに上載される入熱部３３ａを有
し、その全体がＣｕなどの電気抵抗が小さい金属材料で
構成されている。この誘導加熱コイル３３の入熱部３３
ａにはシリンダボア３０ａの焼入部３４（図４参照）の
数量に対応して円周上等間隔の複数箇所に磁束密度集
中、向上用の磁気コア３５（但し、図面では図示の便宜
上、黒く塗りつぶして示す）を取付けている。

【００２１】上述の焼入れヘッド２４の挿入先端側つま
り下端部にはセンタリング用の位置決め機構３６を該焼
入れヘッド２４と一体的に取付けている。この位置決め
機構３６は、図２、図３に示すように、上述のホルダ３
１と一体的に形成され上下方向に延びる位置決めブロッ
ク案内溝３７ａが円周上９０度の等間隔で形成された略
円筒状の支持体３７と、この支持体３７に置ける上述の
位置決めブロック案内溝３７ａ内に径方向に摺動可能に
配設された合計４つの位置決めブロック３８（いわゆる
拡張板）を含み、上述の駆動ロッド２３の下端に一体的
に形成されたテーパ部材としての拡張コーン３９（いわ
る拡張円錐）が円筒軸方向下方に移動した時、この拡張
コーン３９により上述の位置決めブロック３８が拡張さ
れてシリンダボア３０ａ内壁に当接（図４、図５参照）
するように構成している。

【００２２】上述の４つの位置決めブロック３８の上部
および下部にはそれぞれ引き戻しバネ４０，４０を配設
する一方、上述の支持体３７の下部部材３７ｂ内に形成
した凹所４１には拡張コーン３９の下端と対向するリタ
ーンスプリング４２を配置している。なお、上述の各要
素３７，３８，３９，４０，２３の必要部分は非磁性金
属としてのステンレスＳＵＳで形成し、誘導加熱されな
いように構成する。また図２における４３はウオータジ
ャケットである。

【００２３】一方、図１においてＣＰＵ５０は入力操作
部５１からの信号に基づいて、ＲＯＭ５２に格納された
プログラムに従って、各モータ６，１３、トランス２６
の一次側の発振器、油圧拡張機１８を駆動制御し、また
ＲＡＭ５３は必要なデータやマップを記憶する。

【００２４】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。ワークとしてのシリンダブロ
ック３０のボア３０ａに高周波焼入れを行なうには、ま
ず所定レベルまで冷却水Ｗが貯溜された水槽２８の内部
に位置するシリンダブロック３０を焼入れヘッド２４の
下方に移動させる。

【００２５】つまり第１モータ６を駆動して、ワークテ
ーブル４を介して水槽２８、シリンダブロック３０を前
進させ、図１に示すようにシリンダボア３０ａを焼入れ
ヘッド２４の直下に位置させる。

【００２６】次に図１に示す状態から第２モータ１３を
駆動して、昇降台１０を介してシリンダボア３０ａ内に
位置決め機構３６および焼入れヘッド２４における誘導
加熱コイル３３の所定部を挿入して、図２、図３に示す
状態と成す。

【００２７】次に図２、図３に示す状態から油圧拡張機
１８を駆動すると、各要素１９，２０，２１，２２を介
して駆動ロッド２３がシリンダボア軸芯線方向下方に移
動するので、この駆動ロッド２３下端の拡張コーン３９
により各位置決めブロック３８が径方向外方へ押圧され
て、これら合計４つの位置決めブロック３８は引き戻し
バネ４０のバネ力に抗して位置決めブロック案内溝３７
ａで案内されながら径方向へ均等に拡張し、シリンダボ
ア３０ａ内壁に当接する。

【００２８】このシリンダボア３０ａは機械加工により
仕上げられた精度を有するので、ボア３０ａを基準にし
て位置決めブロック３８の位置、下端に拡張コーン３９
を有する駆動ロッド２３の位置が設定され、この駆動ロ
ッド２３の外周部位に存在する焼入れヘッド２４の位置
がセンタリングされる。すなわち、シリンダボア３０ａ
の中心位置と誘導加熱コイル３３の中心位置とが一致す
る。

【００２９】このようなセンタリングの後に、トランス
２６の２次側から誘導線２７を介して上述の誘導加熱コ
イル３３に高周波電流を通電すると、冷却水Ｗ中におい
てシリンダボア３０ａ内面表層に誘導渦電流が集中して
発生し、この電流のジュール熱によりシリンダボア３０
ａ内面が急加熱され、上述の誘導加熱コイル３３への通
電しゃ断時に、シリンダボア３０ａの加熱部位が水槽２
８内の冷却水Ｗにより急冷されるので、同ボア３０ａに
図４に示す如き焼入部３４を形成することができ、以下
同様に必要条数の焼入部３４がシリンダボア３０ａの上
方部から下方部に向けて順次高周波焼入れされる。

【００３０】以上要するに上述の拡張コーン３９をシリ
ンダボア軸芯線方向下方に移動すると、この拡張コーン
３９により位置決めブロック３８が拡張されて、該位置
決めブロック３８がシリンダボア３０ａ内壁に当接する
ので、上述の位置決めブロック３８および拡張コーン３
９を介して焼入れヘッド２４の中心位置なかんずく誘導
加熱コイル３３の中心位置がシリンダボア３０ａ中心位
置に確実にセンタリングされる。つまり比較的簡単な構
造でありながらボア３０ａ位置を基準としてコイル位置
が自動修正されてセンタリングされる。

【００３１】この結果、焼入れヘッド２４とシリンダボ
ア３０ａとのクリアランスの均一化が達成され、焼入れ
むら（焼入深さむら、表面硬度のばらつき等を含む）の
ない均一な焼入れを行なうことができる効果がある。

【００３２】加えて、上述の焼入れヘッド２４の挿入先
端側に位置決めブロック３８を案内する支持体３７を設
けたので、この支持体３７で位置決めブロック３８の拡
張動作を案内および支持することができる効果があり、
特にシリンダブロック３０のボア３０ａに対する焼入れ
時には、ボア３０ａ内のスペース（主としてボア３０ａ
下域部のスペース）を有効利用し、焼入れヘッド２４の
挿入先端側の位置決めブロック３８を介して上記センタ
リングを行なうことができる効果がある。

【００３３】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のワークは、実施例のシリンダブロ
ック３０に対応し、以下同様に、ワークの円筒内面は、
シリンダボア３０ａに対応し、テーパ部材は、拡張コー
ン３９に対応し、位置決め手段は、位置決めブロック３
８に対応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみ
に限定されるものではない。

【００３４】例えばワークの円筒内面を高周波液中焼入
れする時の冷却液は冷却水Ｗに代えて焼入れ用オイルを
用いてもよく、拡張手段としては油圧拡張機１８に代え
てＮＣ拡張機やメカニカル拡張機等の他の拡張手段であ
ってもよく、位置決めブロック３８の使用数量は３個も
しくは５個以上であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高周波焼入れ装置を示す系統図。

【図２】焼入ヘッドと位置決め手段との関連構造を示す
断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図４】位置決め時の作用説明図。

【図５】図４のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【符号の説明】

２４…焼入れヘッド ３０…シリンダブロック ３０ａ…シリンダボア ３７…支持体 ３８…位置決めブロック ３９…拡張コーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川尻 利彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークの円筒内面を焼入れヘッドにより高
   周波焼入れする高周波焼入装置であって、上記焼入れヘ
   ッドに、円筒軸方向に移動するテーパ部材により拡張さ
   れて上記ワークの円筒内壁に当接する位置決め手段を設
   けた高周波焼入装置。
2. 【請求項２】上記焼入れヘッドの挿入先端側に上記位置
   決め手段を案内する支持体が設けられた請求項１記載の
   高周波焼入装置。