(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの両端部を回転自由に支持するワーク支持装置と、該クランクシャフトのジャーナル部或いはピン部にかぶさる加熱コイルにより、該ジャーナル部或いはピン部を高周波焼入れする高周波焼入装置と、該高周波焼入装置における加熱コイルを架装するコイル体を押圧する押圧装置と、を含んで構成され、
前記押圧装置は、前記クランクシャフトの最端部に形成されたジャーナル部であってアーム部にのみ隣接しているジャーナル部の焼入れをする際に、前記ジャーナル部にかぶせた前記加熱コイルを架装するコイル体を、前記ジャーナル部が位置するクランクシャフトの端部外方からクランクシャフトの軸方向へ押圧することを特徴とするクランクシャフト焼入装置。
【請求項２】
前記押圧装置は、アクチュエータで作動する複数の押圧体によりコイル体を押圧する構成である請求項１記載のクランクシャフト焼入装置。
【請求項３】
前記ワーク支持装置は、ベッドと、該ベッド上面に設けられ、クランクシャフトの一端をチャックし回転させる主軸台と、前記ベッド上面に設けられ、前記クランクシャフトの他端を回転自由に支持する芯押し台と、を含んで構成された請求項１又は２に記載のクランクシャフト焼入装置。
【請求項４】
前記高周波焼入装置には、前記クランクシャフトの焼入れ時に、該クランクシャフトを冷却する冷却水噴射装置が備えられた構成である請求項１〜３のいずれか１つに記載のクランクシャフト焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトを高周波焼入れするクランクシャフト焼入装置に関し、特に、焼入れ品質を向上する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７〜９に、従来のクランクシャフト焼入装置による焼入れの要領を示す。
図７、９に示すように、クランクシャフト５０の焼入れには、コイル体５７に高周波電流を通電してジャーナル部及びピン部を焼入れしていた。
しかし、クランクシャフトの端部に形成されるジャーナル部例えば、１番ジャーナル５１の焼入れを行う場合には、図８に示すように、コイル体５７の位置の固定が１番アーム５５だけで、反対側はフリーとなってコイル体５７の位置が固定されない。従って、コイル体５７の通電時に、１番アーム５５の側壁との磁場反力により一点鎖線のようにコイル体５７が移動する。このようなコイル体５７の移動は、加熱部位を変え、意図する箇所に焼入れができないという不具合が生じた。
【０００３】
そこで、１番ジャーナル５１の焼入れ時には、作業者が、図７に示すように、キャップリング５６を端部に装着してコイルの移動を抑制していた。
また、加熱後のクランクシャフト５０の冷却は、クランクシャフト５０全部を水槽に浸潤していた。
なお、各ジャーナル５１、５３等、ピン５２、５４等の加熱については、複数のコイルと加熱導体を使用して焼入れ硬化層の深さ精度を向上させた技術があるが構造が複雑で高価である（実開平７ー２７８６７３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のクランクシャフト焼入装置では、クランクシャフト５０の端部にキャップリング５６を装着することで、製造工数の増加を招き、また、装着にバラツキが生じることで、焼入れ精度が安定しなかった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、キャップリングの装着作業を省略することで、焼入れ精度の向上及び焼入れ作業の工数低減を図ったクランクシャフト焼入装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１に係る発明は、
クランクシャフトの両端部を回転自由に支持するワーク支持装置と、該クランクシャフトのジャーナル部或いはピン部にかぶさる加熱コイルにより、該ジャーナル部或いはピン部を高周波焼入れする高周波焼入装置と、該高周波焼入装置における加熱コイルを架装するコイル体を押圧する押圧装置と、を含んで構成され、前記押圧装置は、前記クランクシャフトの最端部に形成されたジャーナル部であってアーム部にのみ隣接しているジャーナル部の焼入れをする際に、前記ジャーナル部にかぶせた前記加熱コイルを架装するコイル体を、前記ジャーナル部が位置するクランクシャフトの端部外方からクランクシャフトの軸方向へ押圧する構成とした。
【０００６】
上記のように、本発明のクランクシャフト焼入装置は、ワーク支持装置でクランクシャフトの両端部を回転自由に支持し、高周波焼入装置の加熱コイルがクランクシャフトのジャーナル部或いはピン部にかぶさりクランクシャフトを回転させながらジャーナル部或いはピン部を全周にわたって高周波焼入れする。ただし、クランクシャフトの最端部に形成されたジャーナル部であってアーム部にのみ隣接しているジャーナル部の焼入れをする際には、押圧装置でジャーナル部にかぶせた加熱コイルを架装するコイル体を、ジャーナル部が位置するクランクシャフトの端部外方からクランクシャフトの軸方向へ押圧するので、高周波焼入装置が磁場反力によって移動せず所定の位置に保持される。従って、クランクシャフト端部のジャーナル部の焼入れが、精度よくできる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、
前記押圧装置は、アクチュエータで作動する複数の押圧体によりコイル体を押圧する構成とした。
上記のように、押圧体を複数にしたので、高周波焼入装置の加熱コイル近傍が堅固に所定の位置に保持される。また、アクチュエータで押圧体を作動させ押圧させるようにしたので、自動化が促進される。
【０００８】
請求項３に係る発明は、
前記ワーク支持装置は、ベッドと、該ベッド上面に設けられ、クランクシャフトの一端をチャックし回転させる主軸台と、前記ベッド上面に設けられ、前記クランクシャフトの他端を回転自由に支持する芯押し台と、を含んで構成した。
上記のように、ベッド上面にクランクシャフトの一端をチャックし、回転させる主軸台と、主軸台と一対になってクランクシャフトの他端を回転自由に支持する芯押し台と、を設けたので、クランクシャフトの支持が迅速に、精度良くできる。また、焼入れ時のクランクシャフトの回転を焼入れ部位及び焼入れ条件に適合した回転速度に設定できる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
前記高周波焼入装置には、前記クランクシャフトの焼入れ時に、該クランクシャフトを冷却する冷却水噴射装置が備えられた構成とした。
上記のように、クランクシャフトの焼入れ時にクランクシャフトの冷却を冷却水噴射装置で行うようにしたので、加熱後の冷却を管理（水量、時間等）できるようになった。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面１〜６を参照して本発明の実施例を説明する。
なお、クランクシャフトに関する符号は、従来技術（図７、８）の説明で使用した符号をそのまま使用する。
図２〜４は、クランクシャフト焼入装置１の全体構成を示している。
【００１１】
クランクシャフト焼入装置１は、クランクシャフト５０を焼入れ可能な状態に支持するワーク支持装置１０と、クランクシャフト５０のジャーナル部及びピン部を高周波焼入れする高周波焼入装置２０と、クランクシャフト５０の端部に形成されたジャーナル部を焼き入れする際に、高周波焼入装置２０が磁場反力によって移動してしまうことを抑制する押圧装置３０（図５、６参照）と、を含んで構成されている。
【００１２】
ワーク支持装置１０は、図２、３に示すように、ベッド１１と、ベッド１１上に設けられてクランクシャフト５０の一端をチャックし、モータ１６の動力でクランクシャフト５０を回転させる主軸台１５と、クランクシャフト５０の他端をスピンドル１３で回転自由に支持する芯押し台１２と、を含んで構成されている。
【００１３】
芯押し台１２は、図５、６に示すように、架台１２ａと、架台１２ａに固定された芯押しシリンダ１３ａと、芯押しシリンダ１３ａに摺動可能に装着された円錐先端を有するスピンドル１３と、スピンドル１３を芯押しして固定する手動ハンドル１４と、を含んで構成されている。また、芯押し台１２は、図示しない電動モータによって主軸台１５に対し近づき或いは遠ざかるように摺動する。
【００１４】
高周波焼入装置２０は、本実施例では、５つの加熱体２３が吊設され、前記ワーク支持装置１０上を移動してクランクシャフト５０の焼入れをするよう構成されている。
加熱体２３は、図１に示すように、図示しない電源からの供給電圧を変圧するディスクトランス２５と、ディスクトランス２５によって変圧された電圧により高周波誘導加熱をさせる加熱コイル２４と、ディスクトランス２５及び加熱コイル２４等を架装するコイル体２６と、を含んで構成されている。
【００１５】
加熱コイル２４は、コイル体２６の下端に位置するクランクシャフト５０を跨いで挟み込む円弧状をなし、その巾方向はクランクシャフト５０における焼入れ部位の寸法に適合するような巾寸法に形成されている。加熱コイル２４の周囲を、冷却水が循環できるようにコイル冷却水配管２８が配設されている。
また、クランクシャフト５０の焼入れ作業を行う際に、加熱コイル２４の下方からクランクシャフト５０を冷却するための冷却水噴射装置４０が、コイル体２６の下端に設けられている。
【００１６】
冷却水噴射装置４０は、図１（Ａ）に示すように、一対の噴射ノズル４１Ｌ、４１Ｒと、ノズル冷却水配管４２、４３と、を含んで構成されている。噴射ノズル４１Ｌ、４１Ｒは、加熱されたクランクシャフト５０を下方から冷却水を噴射して冷却するように、噴口を斜め上方に向けて取り付けられている。また、ノズル冷却水配管４２、４３は、前記コイル冷却水配管２８とは別経路を経て給水されるようにコイル体２６に配設されている。
【００１７】
押圧装置３０は、図５、６に示すように、エアシリンダ等のアクチュエータ３３と、アクチュエータ３３の作動に伴って移動し、高周波焼入装置２０の加熱コイル２４の近傍を押圧する押圧体３２と、押圧体３２と共に動くシリンダロッド３４と、シリンダロッド３４と押圧体３２を連結すると共に押圧体３２の曲げ剛性を付与する支持片３５と、シリンダロッド３４をアクチュエータ３３と水平同方向に摺動可能に軸支する支持シリンダ３６と、を含んで構成されている。
【００１８】
押圧装置３０は、芯押しシリンダ１３ａに対し軸対称に架台１２ａに配設されている。また、アクチュエータ３３は、クランクシャフト５０の１番アーム５５の高さと略同じ位置でかつ、アクチュエータ３３の軸心即ち、スピンドル１３の軸心に近い位置に固定されている。なお、本実施例では、２つの押圧体３２によって２点で押圧しているが、面を広く押圧するようにしてもよい。
【００１９】
次に、作用について説明する。
図２、３において、クランクシャフト５０は、ワーク支持装置１０上に主軸台１５と芯押し台１２によって回転自由に支持される。主軸台１５によってクランクシャフト５０の一端がチャックされ、他端の１番ジャーナル５１が芯押し台１２のスピンドル１３で支持される。
【００２０】
次に、高周波焼入装置２０が、クランクシャフト５０の上部にかぶさるように移動する。
そして、加熱部位に応じた加熱体２３がクランクシャフト５０を跨ぐように降下する。
次に、所定の位置に置かれた加熱体２３のコイル体２６を、アーム部の１番アーム５５と相対する方向から、即ち、スピンドル１３の芯押し方向から押圧して保持する。即ち、加熱コイル２４の近傍の押圧部Ａ（図１）を、アクチュエータ３３から押出された押圧体３２の先端でコイル体２６の外方から押して保持する。押圧体３２の動きにつられて、支持片３５を介してシリンダロッド３４が支持シリンダ３６から引き出される。シリンダロッド３４は、押圧体３２の剛性を付与する。
【００２１】
次に、高周波焼入装置２０のディスクトランス２５から加熱コイル２４に通電され、クランクシャフト５０の焼入れ部Ｈ１が、誘導加熱されて焼入れされる。このとき、加熱コイル２４への通電によって１番アーム５５を壁とする磁場の反力でコイル体２６は力を受けるが、押圧体３４によってコイル体２６が押圧されているので、コイル体２６は移動せずに所定の位置を保持する。
【００２２】
高周波焼入装置２０の作動によるクランクシャフト５０の加熱に合わせて、ワーク支持装置１０の主軸台１５がモータ１６によって回転し、クランクシャフト５０を回転させる。この回転によって１番ジャーナル５１の焼入れ部Ｈ１は全周にわたって加熱される。加熱時の加熱コイル２４の温度上昇を防ぐために、コイル冷却水配管２８から加熱コイル２４に冷却水が供給される。
【００２３】
クランクシャフト５０の加熱後、冷却水噴射装置４０の噴射ノズル４１Ｌ、４１Ｒから加熱部Ｈ１に向かって冷却水が噴出される。これにより、クランクシャフト５０の焼入れを行い硬化層を得る。
なお、クランクシャフト５０の１番ジャーナル部以外では、ジャーナル部もピン部も両側にアーム部を有しているので、押圧装置３０の作動は不要となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、押圧装置を設けることによって、クランクシャフトの１番ジャーナル部を加熱する際に必要であったキャップリングの装着が不要となり、焼入れ精度の向上及び焼入れ作業の工数低減を図ることができる。
【００２５】
また、請求項２によれば、押圧体を複数としたので、高周波焼入装置の加熱コイル近傍の保持の精度と信頼性が高くなる。また、押圧体をアクチュエータで作動させるようにしたので適正な押圧力で、精度よく加熱コイル近傍を所定位置に保持し精度の良い焼入れができる。さらに、アクチュエータを使用することで自動化が促進される。
【００２６】
また、請求項３によれば、ワーク支持装置は、ベッド上の主軸台と芯押し台とによってクランクシャフトを回転自由に支持しているので、クランクシャフトの支持を迅速に、精度よく行うことができる。また、焼入れ時のクランクシャフトの回転速度を適切に設定できる。
また、請求項４によれば、クランクシャフトをワーク支持装置に支持させたままで、クランクシャフトの焼入れを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクランクシャフト焼入れ装置の高周波焼入れ装置の一実施例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図を示す
【図２】  本発明のクランクシャフト焼入装置全体を示す正面図
【図３】  同上の上面図
【図４】  同上の側面図
【図５】  芯押し台及び押圧装置を示す上面図
【図６】  同上の側面図
【図７】  従来のクランクシャフトとキャップリングを示す側面図
【図８】  従来の１番ジャーナルとコイルの関係を示す説明図
【図９】  同上の側面図
【符号の説明】
１  クランクシャフト焼入装置
１０  ワーク支持装置
１１  ベッド
１２  芯押し台
１５  主軸台
２０  高周波焼入装置
３０  押圧装置
３２  押圧体
３３  アクチュエータ
４０  冷却水噴射装置
５０  クランクシャフト
５１、５３  ジャーナル部
５２、５４  ピン部
５５  １番アーム
【図１】
0003723316.tif 000002
【図２】
0003723316.tif 000003
【図３】
0003723316.tif 000004
【図４】
0003723316.tif 000005
【図５】
0003723316.tif 000006
【図６】
0003723316.tif 000007
【図７】
0003723316.tif 000008
【図８】
0003723316.tif 000009
【図９】
0003723316.tif 000010