(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース上に固設され、その上にシリンダブロックを載置して平面横Ｘ方向に前記シリンダブロックを積み降しする第１位置から誘導加熱コイル位置の第３位置の間を往復移動しかつ平面縦Ｙ方向に所定距離を往復移動するＸ−Ｙテーブルと、該Ｘ−Ｙテーブル上に設けられ前記シリンダブロックをそのシリンダ列がＸ軸に平行になるようにＸ−Ｙテーブル上の定位置に積載するための基準となる第１基準部材と、前記Ｘ−Ｙテーブル上に設けられたＸ−Ｙテーブルの移動の基準となる第２基準部材と、前記第２基準部材及び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前記ベースの第１位置と第３位置のほぼ中間の第２位置に装着された位置測定手段と、前記ベースの第３位置の上方に設けられた垂直のＺ軸に軸支され上下Ｚ方向に移動しかつ回転方向θに回転するシリンダ内面を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記Ｘ−Ｙテーブル、位置測定手段及び誘導加熱コイルの移動・回転を駆動制御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。
【請求項２】
前記第２基準部材は、シリンダブロックのシリンダボアの内径とほぼ同内径のリング体を形成しその軸心をＸ−Ｙテーブル面に垂直にして設けられた基準リングからなり、前記位置測定手段は、先端ヘッドに放射状に設けられた３個以上の触針が被測定円筒体の内径に接触して出入する量を計測することにより該円筒体の内径中心の偏差を測定できる内径測定器からなり、前記内径測定器はそのヘッドが前記基準リングの内径に挿入・抽出可能なように前記ベースの第２位置の上方に垂直Ｚ方向に上下移動可能に保持された請求項１記載のシリンダブロックの内面焼入装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記Ｘ−Ｙテーブルの位置座標を記憶し、前記Ｘ−Ｙテーブル及び内径測定器の移動、及び前記誘導加熱コイルの移動・回転を駆動制御する記憶・制御手段を備えたものである請求項１または２に記載のシリンダブロックの内面焼入装置。
【請求項４】
前記内径測定器の外周または誘導加熱コイルの外周若しくは下面にその触針を接触させて、そのＸ−Ｙテーブルの位置座標を測定・記憶して前記内径測定器及び誘導加熱コイルの取り付け位置の較正を行う触針測定器を前記Ｘ−Ｙテーブル上に固設した請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダブロックの内面焼入装置。
【請求項５】
焼入れされるシリンダブロックを冷却液中に浸積して冷却液中で誘導加熱・焼入れを行う液槽を前記Ｘ−Ｙテーブル上に設けた請求項１〜４のいずれかに記載のシリンダブロックの内面焼入装置。
【請求項６】
焼入れされるシリンダブロックのシリンダ内面に冷却液を吹き付けながら誘導加熱し焼入れを行う冷却手段を備えた請求項１〜５のいずれかに記載のシリンダブロックの内面焼入装置。
【請求項７】
平面Ｘ，Ｙ方向に移動するＸ−Ｙテーブル上に設けられた第１基準部材を基準として、焼入れするシリンダブロックと同寸法のマスタブロックを、そのシリンダ列がＸ軸に平行にＸ−Ｙテーブル上に載置し、ベースに固設された位置測定手段とＸ−Ｙテーブル上に設けられた第２基準部材の中心との一致するテーブル位置の座標Ｘｏ，Ｙｏを０点に設定し、前記位置測定手段と前記Ｘ−Ｙテーブル上に載置したマスタブロックのｎ番目シリンダボアの中心が一致する位置のＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｎ，Ｙｎ及び前記第ｎシリンダボアと内面誘導加熱コイルの中心が一致する位置のＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｐ，Ｙｐを計測した後、焼入れするシリンダブロックを前記Ｘ−Ｙテーブル上に第１基準部材を基準として載せ換え、前記位置測定手段と焼入れするシリンダブロックのｎ番目の第ｎシリンダボアの中心の一致する位置の座標（Ｘｎ＋ａｎ），（Ｙｎ＋ｂｎ）を測定し、Ｘ−Ｙテーブルのテーブル座標（Ｘｐ−ａｎ），（Ｙｐ−ｂｎ）においてシリンダブロックの第ｎボアの内面を誘導加熱するシリンダブロックの内面焼入方法。
【請求項８】
第２基準部材としてリング体の基準リングを用い、位置測定手段としてそのヘッドを前記基準リングの内径に挿入して前記ヘッドと基準リングの内径の偏差を測定できる内径測定器を用いて、シリンダ間隔Ａを有する直線シリンダ列のシリンダブロックを、以下に記載する手順により誘導加熱焼入れする請求項６に記載のシリンダブロックの内面焼入方法。
１．Ｘ−Ｙテーブル上にマスタブロックを、第１基準部材を基準として、そのシリンダ列のＸ軸に対する平行度が０．０１／５００以下になるようにしてＸ軸に平行に載置し、
２．前記内径測定器と前記基準リングの中心とが一致するＸ−Ｙテーブルの座標をＸｏ，Ｙｏとして０点を設定し、
３．前記内径測定器と前記マスタブロックの第１シリンダボアの中心とが一致するＸ−Ｙテーブルの座標Ｘ１，Ｙ１を測定した後、第ｎシリンダボアの座標を（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ），Ｙ１，（但し、Ａ；各シリンダボアの間隔）と仮定計算して記憶し、
４．前記第１シリンダボアと誘導加熱コイルの中心の一致するＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｐ，Ｙｐを測定した後、
５．Ｘ−Ｙテーブル上のマスタブロックを焼入れするシリンダブロックに載せ換えて前記第１基準部材を基準として基準位置に取り付け、
６．焼入れするシリンダブロックのｎ個のシリンダボアの各々について前記内径測定器と各シリンダボアの中心が一致するＸ−Ｙテーブルの座標値（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ＋ａｎ），（Ｙ１＋ｂｎ）を測定した後、
７．テーブル座標（Ｘｐ＋（ｎ−１）×Ａ−ａｎ），（Ｙｐ−ｂｎ）の位置で各シリンダの内面を誘導加熱焼入れする。
【請求項９】
Ｘ−Ｙテーブル上に電子触針測定器を固設し、その触針を前記内径測定器の外径の４以上の方向、または前記誘導加熱コイルの外径の４以上の方向にタッチさせてその中心座標を測定・記憶し、前記内径測定器及び誘導加熱コイルの設定位置の変動を防止する請求項４に記載のシリンダブロックの内面焼入装置における設定位置の較正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジンなどのシリンダブロックのシリンダ内面に部分的に分割した焼入層を形成するシリンダブロックの内面焼入装置及び焼入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンなどのシリンダ内面には図３に示すような斑模様の部分的な焼入れ硬化部７６ａを形成する内面焼入れが行われている。この様にシリンダ内面に部分的な焼入れをする誘導加熱コイル及び焼入方法として、出願人は特願平５−３１１９４１号及び特願平５−３１１９４１号公報記載のコイル及び焼入方法を提案した。即ち、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３に示すような円周に等間隔の斑模様の複数列の焼入れ部を形成させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような誘導加熱による焼入れにおいては、シリンダ中心と誘導加熱コイルの中心が偏心してシリンダ内径と誘導加熱コイル外径の円周間隔に差が生ずると、円周上の焼入れ部に加熱温度の差が生じ、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、このむらを無くするためにはシリンダ中心と誘導加熱コイルの中心が数十ミクロン単位に正確に一致するように誘導加熱コイルの位置を設定して加熱焼入れしなければならない。しかし、複数のシリンダを有するシリンダブロックの焼入れにおいてはこの設定に非常な手間が掛かり、量産焼入れが困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、複数のシリンダを有するシリンダブロックの誘導加熱による内面焼入れにおいて、自動的に各シリンダ中心と誘導加熱コイルの中心を精密に設定して、斑模様の焼入れ部にむらのない焼入層を形成し、かつ量産焼入れが可能なシリンダブロックの内面焼入装置及び焼入方法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】
上記目的を達成するために、本発明のシリンダブロックの内面焼入装置は、ベース上に固設され、その上にシリンダブロックを載置して平面横Ｘ方向に前記シリンダブロックを積み降しする第１位置から誘導加熱コイル位置の第３位置の間を往復移動しかつ平面縦Ｙ方向に所定距離を往復移動するＸ−Ｙテーブルと、該Ｘ−Ｙテーブル上に設けられ前記シリンダブロックをそのシリンダ列がＸ軸に平行になるようにＸ−Ｙテーブル上の定位置に積載するための基準となる第１基準部材と、前記Ｘ−Ｙテーブル上に設けられたＸ−Ｙテーブルの移動の基準となる第２基準部材と、前記第２基準部材及び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前記ベースの第１位置と第３位置のほぼ中間の第２位置に装着された位置測定手段と、前記ベースの第３位置の上方に設けられた垂直のＺ軸に軸支され上下Ｚ方向に移動しかつ回転方向θに回転するシリンダ内面を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記Ｘ−Ｙテーブル、位置測定手段及び誘導加熱コイルの移動・回転を駆動制御する制御手段とを備えたものである。
【０００６】
また、本発明のシリンダブロックの内面焼入装置の第２基準部材は、シリンダブロックのシリンダボアの内径とほぼ同内径を有するリング体を形成し軸心をＸ−Ｙテーブル面に垂直にして設けられた基準リングからなり、位置測定手段は、先端ヘッドに放射状に設けられた３個以上の触針が被測定円筒体の内径に接触して出入する量を計測することにより該円筒体の内径中心の偏差を測定できる内径測定器からなり、該内径測定器はそのヘッドが前記基準リングの内径に挿入・抽出可能なように前記ベースの第２位置の上方に垂直Ｚ方向に上下移動可能に保持されることが望ましい。
【０００７】
また、本発明のシリンダブロックの内面焼入装置の制御手段は、前記Ｘ−Ｙテーブルの位置座標を記憶し、前記Ｘ−Ｙテーブル及び内径測定器の移動、及び前記誘導加熱コイルの移動・回転を駆動制御する記憶・制御手段を備えることが内面焼入れの自動化のために望ましい。
【０００８】
さらに、本発明のシリンダブロックの内面焼入装置は、前記内径測定器の外周または誘導加熱コイルの外周若しくは下面にその触針を接触させて、そのＸ−Ｙテーブルの位置座標を測定・記憶して前記内径測定器及び誘導加熱コイルの取り付け位置の確正を行う触針測定器を前記Ｘ−Ｙテーブル上に固設することが常に正確な誘導加熱コイルの位置で焼入れするために望ましい。
【０００９】
また、本発明のシリンダブロックの内面焼入装置は、焼入れされるシリンダブロックを冷却液中に浸積して冷却液中で誘導加熱・焼入れを行う液槽を前記Ｘ−Ｙテーブル上に設けるか、または焼入れされるシリンダブロックのシリンダ内面に冷却液を吹き付けながら誘導加熱し焼入れを行う冷却手段を備えることが能率良く安定した焼入れ組織を得るために望ましい。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のシリンダブロックの内面焼入方法は、平面Ｘ，Ｙ方向に移動するＸ−Ｙテーブル上に設けられた第１基準部材を基準として、焼入れするシリンダブロックと同寸法のマスタブロックを、そのシリンダ列がＸ軸に平行にＸ−Ｙテーブル上に載置し、ベースに固設された位置測定手段とＸ−Ｙテーブル上に設けられた第２基準部材の中心との一致するテーブル位置の座標Ｘｏ，Ｙｏを０点に設定し、前記位置測定手段と前記Ｘ−Ｙテーブル上に載置したマスタブロックのｎ番目シリンダボアの中心が一致する位置のＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｎ，Ｙｎ及び前記第ｎシリンダボアと内面誘導加熱コイルの中心が一致する位置のＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｐ，Ｙｐを計測した後、焼入れするシリンダブロックを前記Ｘ−Ｙテーブル上に第１基準部材を基準として載せ換え、前記位置測定手段と焼入れするシリンダブロックのｎ番目の第ｎシリンダボアの中心の一致する位置の座標（Ｘｎ＋ａｎ），（Ｙｎ＋ｂｎ）を測定し、Ｘ−Ｙテーブルのテーブル座標（Ｘｐ−ａｎ），（Ｙｐ−ｂｎ）においてシリンダブロックの第ｎボアの内面を誘導加熱するものである。
【００１１】
また、本発明のシリンダ間隔Ａを有する直線シリンダ列のシリンダブロックの内面焼入方法では、第２基準部材としてリング体の基準リングを用い、位置測定手段としてそのヘッドを前記基準リングの内径に挿入して基準リングの内径の偏差を測定できる内径測定器を用いて、
１．Ｘ−Ｙテーブル上にマスタブロックを、第１基準部材を基準として、そのシリンダ列のＸ軸に対する平行度が０．０１／５００以下になるようにしてＸ軸に平行に載置し、
２．前記内径測定器と前記基準リングの中心とが一致するＸ−Ｙテーブルの座標をＸｏ，Ｙｏとして０点を設定し、
３．前記内径測定器と前記マスタブロックの第１シリンダボアの中心とが一致するＸ−Ｙテーブルの座標Ｘ１，Ｙ１を測定した後、第ｎシリンダボアの座標を（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ），Ｙ１，（但し、Ａ；各シリンダボアの間隔）と仮定計算して記憶し、
４．前記第１シリンダボアと誘導加熱コイルの中心の一致するＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｐ，Ｙｐを測定した後、
５．Ｘ−Ｙテーブル上のマスタブロックを焼入れするシリンダブロックに載せ換えて、前記第１基準部材を基準として基準位置に取り付け、
６．焼入れするシリンダブロックの各々のシリンダボアについて、前記内径測定器と各シリンダボアの中心が一致するＸ−Ｙテーブルの座標値（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ＋ａｎ），（Ｙ１＋ｂｎ），（但し、ａｎ，ｂｎはマスターブロックのシリンダボアの座標値とのずれの値）を測定した後、
７．テーブル座標（Ｘｐ＋（ｎ−１）×Ａ−ａｎ），（Ｙｐ−ｂｎ）の位置で各シリンダの内径を誘導加熱焼入れすることにより、簡易に精度の高い内面誘導加熱焼入れをすることができる。
【００１２】
本発明のシリンダブロックの内面焼入装置の誘導加熱コイルの設定位置の変動による焼入れ不良を防止するために、Ｘ−Ｙテーブル上に固定した電子触針測定器の触針を、内径測定器の外径の４以上の円周、または前記誘導加熱コイルの外径の４以上の円周にタッチさせてその中心座標を測定・記憶させてチェックする誘導加熱コイルの位置の較正を行うことが望ましい。
【００１３】
【作用】
本発明構成のシリンダブロックの内面焼入装置においては、マスタブロックを使用して準備段階の操作を行った後に、焼入れ段階の操作を行ってシリンダブロックの内面焼入れを行うものである。まず、準備段階として、Ｘ−Ｙテーブル上の第１基準部材を基準と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）と同寸法のマスタブロックを、そのシリンダ列がＸ軸に平行にＸ−Ｙテーブル上に載置する。次に、Ｘ−Ｙテーブル上の第２基準部材とベースに固設された位置測定手段の中心の一致する位置を測定し、その位置の座標Ｘｏ，Ｙｏを０点に設定する。次に位置測定手段とＸ−Ｙテーブル上に載置したマスタブロックのｎ番目シリンダボアの中心を一致させ、その座標Ｘｎ，Ｙｎを測定した後、第ｎシリンダボアと誘導加熱コイルの中心を一致させ、その位置のＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｐ，Ｙｐを計測する。
【００１４】
上記の準備段階が終わると焼入れ段階に入る。まず、Ｘ−Ｙテーブル上の第１基準部材を基準としてマスタブロックに置き換えてワークブロックを載置する。このとき、ワークブロックの加工精度、Ｘ−Ｙテーブル上のワークブロックの載置の精度により、ワークブロックのシリンダ位置はマスタブロックのそれと僅かにずれるので（ずれ値ａｎ，ｂｎ）、ワークブロックのｎ番目シリンダボアと位置測定手段の中心の一致する座標（Ｘｎ＋ａｎ），（Ｙｎ＋ｂｎ）を再度測定する。この値からワークブロックのｎ番目シリンダボアを誘導加熱コイルの位置に正確に設定するためには、前記のずれの値ａｎ，ｂｎだけ補正する必要があることが分かる。そこで、Ｘ−Ｙテーブルを前記のずれの値ａｎ，ｂｎを補正したテーブル座標（Ｘｐ−ａｎ），（Ｙｐ−ｂｎ）に移動して誘導加熱コイルをシリンダブロックの第ｎシリンダボアの内面に挿入して誘導加熱焼入れする。上記のＸ−Ｙテーブルの移動、ｎ番目シリンダボアの座標測定、ずれ値ａｎ，ｂｎの記憶、座標値の補正、誘導加熱コイルの挿入の動作は制御手段により自動的に行われるので、ワークブロックのシリンダボアと誘導加熱コイルの中心が精度良く一致して能率良く正確な内面焼入れが行われる。
【００１５】
また、シリンダ間隔がＡの直線シリンダ列のシリンダブロックの内面焼入れの場合は、第２基準部材としてリング体の基準リングを用い、位置測定手段として基準リングの内径の偏差を測定できる内径測定器を用いて、以下の手順により簡易に精度の高いシリンダブロックの内面誘導加熱焼入を行うことができる。
１．まず、準備段階として、第１基準部材を基準としてワークブロックと同寸法のマスタブロックを、そのシリンダ列のＸ軸に対する平行度のずれが無視できる程度にＸ軸に対し精度の高い平行度でＸ−Ｙテーブル上に載置する。この平行度は望ましくは０．０１／５００以下である。これにより、第２シリンダ以下のシリンダのＹ座標として第１シリンダのＹ座標がそのまま採用できる。
２．次に、Ｘ−Ｙテーブル上の第２基準部材と位置測定手段の中心の一致する位置の座標Ｘｏ，Ｙｏを０点に設定した後、位置測定手段とマスタブロックの１番目シリンダボアＭ１の中心とを一致させ、その座標Ｘ１，Ｙ１を測定した後、第１シリンダボアＭ１と誘導加熱コイルの中心を一致させ、その位置のＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｐ，Ｙｐを計測する。
３．このとき、シリンダ間隔がＡの直線列シリンダがＸ軸に精度の高い平行度で載置されているので、第１シリンダボアの座標が決定されると他のシリンダボアの座標、例えば第ｎシリンダボアの座標は、（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ），Ｙ１，と仮定計算できる。この値を制御手段に記憶する。
４．次に焼入れ段階として、Ｘ−Ｙテーブル上のワークブロックをマスタブロックと載せ換えて第１基準部材を基準としてＸ−Ｙテーブル上の基準位置に取り付ける。これにより、ワークブロックの各シリンダボアの位置は、ほぼマスタブロックの各シリンダボアの位置と同じになるが、載置のずれや加工の精度により若干の偏差が生ずる。そこで精度の高い内面焼入れを行うためには、以下の補正操作が必要である。
５．そこで、ワークブロックのすべてのシリンダボアについて、それぞれのシリンダボアと前記内径測定器の中心の一致する座標を測定する。例えば第ｎ番目のシリンダボアＷｎの座標を（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ＋ａｎ），（Ｙ１＋ｂｎ）として測定し制御手段に記憶する（ここで、ａｎ，ｂｎはマスタブロックの第ｎ番目のシリンダＭｎの位置座標とのずれの値である）。この測定の方法として本発明の制御手段は、自動的にＸ−Ｙテーブルを前記マスタブロックの座標（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ），Ｙ１の位置に移動し、前記の内径測定器をシリンダボアに挿入しすることにより前記の内径の偏差（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ＋ａｎ），（Ｙ１＋ｂｎ）が測定されるようになっている。この操作がすべてのシリンダボアについて自動的に行われてその座標値が制御手段に記憶される。
６．上記の操作により座標のずれの値ａｎ，ｂｎが測定されると、Ｘ−Ｙテーブルは、座標（Ｘｐ＋（ｎ−１）×Ａ−ａｎ），（Ｙｐ−ｂｎ）の位置に移動される。即ち第ｎシリンダボアの位置が誘導加熱コイルの下の前記ずれの値ａｎ，ｂｎが補正された位置におかれることになる。ここで、誘導加熱コイルがシリンダに挿入され、各シリンダの内径が誘導加熱焼入れされる。上記の各動作は制御手段により自動的に行われるので、シリンダ間隔がＡの直線シリンダ列のシリンダブロックの場合は簡易に位置設定ができ迅速正確な内面誘導加熱、焼入れができる。
【００１６】
また、本発明構成のシリンダブロックの内面焼入装置では、誘導加熱コイルの上下移動、一定角回転の制御ができるので、シリンダ内面に複数列の部分分割焼入層を形成する内面焼入れが可能である。即ち、誘導加熱コイルとして円筒体誘導体部材の内周壁に部分的に凹部を形成した誘導子からなるコイルを使用し、その誘導子をシリンダ内壁の所定位置に挿入して誘導加熱焼入れし、前記凹部に対応する第１列の部分分割焼入層を形成した後、誘導加熱コイルをシリンダ軸の方向に所定距離移動し、所定の回転角回転して誘導加熱焼入れする動作を繰り返すことにより、複数列の部分分割焼入層を自動的に形成することができる。
【００１７】
また、本発明構成のシリンダブロックの内面焼入装置は、電子触針測定器をＸ−Ｙテーブル上に設けているので、その触針を前記内径測定器の外径の４以上の方向、または前記誘導加熱コイルの外径の４以上の方向及びその下部の４以上の一にタッチさせてその座標を測定・記憶させ、任意のときに誘導加熱コイルの設定位置を測定して較正することにより、誘導加熱コイルの位置変動による焼入れ不良を防止できる。
【００１８】
また、焼入れされるシリンダブロックは、Ｘ−Ｙテーブル上に設けた冷却液槽中に浸積された状態で誘導加熱されるか、または焼入れされるシリンダブロックのシリンダ内面に冷却液を吹き付けながら誘導加熱することにより、加熱後迅速に急冷され高い硬さの焼入層を得ることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を図示の一実施例について具体的に説明する。図１は本発明のシリンダブロック焼入装置の正面図、図２はその側面図である。図３はシリンダ内面に斑模様の焼入れを施した焼入れ部をエッチングにより明らかにした状態を示す斜視図、図４は制御手段１００のブロック図、図５は本発明のシリンダブロック焼入装置の主要動作の段階を示す図、図６及び７は本発明のシリンダブロック焼入装置の動作のステップを示す図である。図８は誘導加熱コイルの誘導子の形状を示す図である。
【００２０】
これらの図において、門型フレーム２１はベース１１の図１の左側第３位置にベース１１を跨いで固設され、門型フレーム２１の両側の門柱部２１ａに設けられたレール２１ｂに可動フレーム２２が上下に滑動自在に取り付けられている。そして、可動フレーム２２は制御手段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等の駆動装置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１０１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。
【００２１】
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一定の角度をおいて部分的に凹部７４をｍ個を形成しており、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、ｍ×（割り出し数＋１）の斑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。そして、誘導加熱コイル２３は誘導子７０の円筒体誘導体部材７１の中心を軸として前記のように垂直軸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いるので、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列の円周の斑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、かつ一定の割り出し回転角θｍで回転して誘導加熱する動作を繰り返し、図３に示すようにシリンダ内面に第２、第３，…第ｋ列の複数列の部分分割焼入層を形成することができるようになっている。
【００２２】
ベース１１の図１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。
【００２３】
ベース１１の上面にＸ方向のほぼ全長に亘ってレール１２が設けられ、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１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１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１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。
【００２４】
Ｙテーブル４３の上には破線で示すワークブロックＷを冷却液中に浸積する冷却液槽４８が設けられ、図示しない循環ポンプにより冷却液を注入、循環、排出するようになっており、ワークブロックＷは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。図１中の（ａ）はワークブロックＷのＲ矢視図であるが、図のように冷却液槽４８の底面にはマスタブロックＭまたはワークブロックＷの加工基準の基準孔に嵌入して第１基準部材を形成するノックピン４９が設けられ、シリンダブロックをＹテーブル４３上の定位置に載置するようになっている。本実施例では図示しないが、ワークブロックＷを冷却液に浸積し、または浸積しないで、シリンダの焼き入れ加熱面に冷却液を吹き付けながら誘導加熱する冷却液噴出ノズルなどの冷却手段を設けることによって、同様のまたは一層の急冷効果を得ることができる。
【００２５】
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。また、基準リング５１の近傍の第３位置寄りのＹテーブル４３上に触針型電子プローブ（マーポス株式会社製ＴＬ３６型）６１がその触針がマーポス測定器３２のヘッド３２ａ及び誘導加熱コイル２３の外周に接触できるように固設されている。
【００２６】
図４に示す制御手段１００は、制御部１０１と記憶部１０２からなる。記憶部１０２は後述する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。
【００２７】
以下、上記構成のシリンダブロックの内面焼入装置により、シリンダ間隔Ａの直線シリンダ列を有するシリンダブロックの内面焼入れの動作について説明する。本発明構成のシリンダブロックの内面焼入装置は、大きく分けて図５に示すように、Ｘ−Ｙテーブル基準座標の０点設定、マスタブロックＭのシリンダボアの位置座標の設定及び誘導加熱コイルの位置座標の設定の３段階の準備段階と、ワークブロックＷの各シリンダボアの位置座標の計測と誘導加熱焼入れの２段階の焼入段階とに分けられる。以下これらの動作について説明する。
【００２８】
図６は図５の準備段階の動作ステップを示すブロック図である。図６において、まずＸ−Ｙテーブルの基準座標を設定するために、Ｘ−Ｙテーブル４０を図１の左第１位置に移動し、Ｙテーブル４３上にワークブロックＷと同形状のマスタブロックＭを、第１基準部材であるノックピン４９を基準としてそのシリンダ列がＸ軸に０．０１／５００以内の平行度になるように載置する（ＳＴＥＰ１）。次に、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、以下の動作により基準リング５１の中心をマーポス測定器３２の中心に一致させる。即ち、図４の操作スイッチ１０４によりマーポス測定器３２を駆動装置３４を介して下方に駆動し、図９に示すようにマーポス測定器３２のヘッド３２ａを基準リング５１（第２基準部材）の内径部５１ａに挿入する。そして、操作スイッチ１０４によりマーポス測定器３２の４本の触針３２ｂが基準リング５１の内径に接触して指示する値からマーポス測定器３２と基準リング５１の中心が一致する点までＸ−Ｙテーブルを移動し、このときのＸ−Ｙテーブルの座標Ｘｏ，Ｙｏを０点に設定する。（ＳＴＥＰ２）。
【００２９】
次に、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、第１シリンダボアＭ１が第２位置に来るようにＸ−Ｙテーブルを移動し、前記同様の動作によりマーポス測定器３２のヘッド３２ａを第１シリンダボアＭ１に挿入し、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（ＳＴＥＰ３）。すると、前記のようにマスターブロックＭのシリンダ列のＸ軸に対する平行度は、０．０１／５００以内にＸ−Ｙテーブル上に取り付けられているのでシリンダ列のＸ軸に対する平行度の振れは無視でき、またマスタブロックＭのシリンダボアの中心寸法は等間隔Ａ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Ｍ１の位置座標：Ｘ１，Ｙ１，
第２シリンダボアＭ２の位置座標：（Ｘ１＋Ａ），Ｙ１，
第ｎシリンダボアＭｎの位置座標：（Ｘ１＋（ｎ−１）×Ａ），Ｙ１，
として設定できる。例えばシリンダボアの間隔が１０５ｍｍの４気筒のシリンダブロックの場合は
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。もとより各シリンダ間隔が異なるときは、その値を第２、第３…のシリンダボアの座標にその値を加算すれば良い。
【００３０】
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１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Ｘｐ，Ｙｐとして記憶部１０２に記憶させる（ＳＴＥＰ４）。この両者の中心の一致点を測定するためには、誘導加熱コイル２３を第１シリンダボアＭ１に挿入し、両者の円周の隙間をピンゲージを用いて測定する方法もあるし、またはダイヤルゲージを誘導加熱コイルの軸心に取り付けて回転させ、その振れを測定して行うことも可能である。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（ＳＴＥＰ５）。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。この準備段階の操作は、原則的にはワークブロックの形状が変わったときに、その作業開始時に１回行うだけでよく、同一寸法のワークブロックの焼き入れの場合は、途中での上記操作は必要としない。
【００３１】
次に焼入段階の動作について説明する。図７は図５の焼入段階の動作のステップを示すブロック図である。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テーブル上に第１基準部材を基準として定位置に載置する（ＳＴＥＰ６）。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。
【００３２】
ワークブロックＷをＸ−Ｙテーブルに載置した後、スタートスイッチ１０５をオンにすると（ＳＴＥＰ６）、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のヘッド３２ａをワークブロックＷの第１シリンダボアＷ１に挿入する。すると、マーポス測定器３２の第１シリンダボアＷ１の内径に接触する４本の触針３２ｂは、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Ｘ１，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（ＳＴＥＰ７）。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Ｗ１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＋Ａ），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、その中心座標（Ｘ１＋Ａ＋ａ２），（Ｙ１＋ｂ２）が決定され、記憶部１０２に記憶される。第３…第ｎシリンダボアについて同様に測定され、第ｎシリンダボアＷｎの中心座標（Ｘ１＋（ｎ−１）Ａ＋ａｎ），（Ｙ１＋ｂｎ）が測定されて（ＳＴＥＰ８）、記憶部１０２に記憶される。例えばシリンダボアの間隔が１０５ｍｍで４気筒のシリンダブロックの場合は
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）
と記憶される。
【００３３】
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（ＳＴＥＰ９）。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。第１シリンダボアＷ１の内径が誘導加熱されて焼き入れ温度に達し、通電が遮断されると冷却液槽の循環冷却液により急冷されて焼入れが行われる（ＳＴＥＰ１０）。これにより、迅速な急冷を行うことができる。第１シリンダボアＷ１の焼入れが完了すると、誘導加熱コイル２３は駆動装置２５により第１シリンダボアＷ１から引き上げられ、Ｘ−Ｙテーブルは座標（Ｘｐ＋Ａ−ａ２），（Ｙｐ−ｂ２）の位置に移動され、前記同様に第２シリンダボアＷ２の内径が焼入れされる（ＳＴＥＰ１１）。第３…第ｎシリンダについて同様の動作を繰り返して、ＸＹ座標（Ｘｐ＋（ｎ−１）×Ｄ−ａｎ），（Ｙｐ−ｂｎ）の位置にＸ−Ｙテーブル４０を移動して（ＳＴＥＰ１２）、第ｎシリンダボアＷｎの内径を焼入れする（ＳＴＥＰ１３）。ワークブロックＷの全シリンダの焼入れが完了すると（ＳＴＥＰ１４）、Ｘ−Ｙテーブルが第１位置に移動される（ＳＴＥＰ１５）。これらの動作は、すべて制御部１０１のパルス信号制御により自動的に行われる。ここでワークブロックＷをＸ−Ｙテーブルから下ろして焼入れを終了する（ＳＴＥＰ１６）。
【００３４】
なお、シリンダ間隔が等間隔でなく、かつシリンダ列が平行でない場合は、ワークブロックの各シリンダボアＷｎの座標値（Ｘｎ＋ａｎ），（Ｙｎ＋ｂｎ）をそれぞれ測定し、Ｘ−Ｙテーブルを座標（Ｘｐ−ａｎ），（Ｙｐ−ｂｎ）に移動し、この位置で通電することにより、前記同様に各シリンダの内面誘導加熱をすることも可能である。
【００３５】
上記のシリンダ内面焼入れにおいて、シリンダ内周の円周に均一に焼入れする場合は、誘導加熱コイル２３として通常のリング状誘導加熱コイルを使用し、各シリンダボアを前記の誘導加熱コイルのテーブル座標位置に移動した後、制御部１０１の信号により、駆動装置２５、２６を介して誘導加熱コイル２３がワークブロックのシリンダ内径の所定の位置に設定され、通電加熱後急冷されて焼入れされる。一つのシリンダの焼入れが完了すると制御部１０１により駆動装置２５を介して可動フレーム２２が上昇して、誘導加熱コイル２３をシリンダボアから引き上げ、次のシリンダボアの位置にテーブルが移動し同様の動作を繰り返してすべてのシリンダ内面の焼入れが行われる。
【００３６】
また、上記のシリンダ内面焼入れにおいて、シリンダ内径に斑模様の複数列の部分焼入層を形成させる場合は、誘導加熱コイル２３として図８に示す円筒体誘導体部材７１の内周壁の周方向に一定の角度をおいて部分的に凹部７４をｍ個形成した誘導子７０を有する加熱コイルを使用する。この場合に、上記の座標位置で制御手段１００により駆動装置２５を介して可動フレーム２２を下降し、誘導加熱コイル２３をシリンダ内径の垂直方向の第１列の焼入れ列の位置に設定して通電加熱すると、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３に示すｍ×（割り出し数＋１）の斑模様７６ａの第１列の部分分割焼入層が形成される。第１列の焼き入れが完了すると、誘導加熱コイル２３は駆動装置２５、可動フレーム２２を介してシリンダ内を垂直Ｚ方向に一定距離移動されシリンダ内の第２列の焼入れ列の位置に設定される。同時に駆動装置２６により、垂直軸２４を介して所定の回転角θｍ回転する。この位置で通電加熱して焼入れすることにより第１列に角θｍだけずれた位置に第２列の斑模様の部分分割焼入層が形成される。同様の動作を第３，…第ｋ列の複数列について繰り返すと図３に示すような複数列の部分分割焼入層を形成することができる。
【００３７】
この焼入れ冷却において、ワークブロックＷはタンク４８の冷却液中で誘導加熱されているので、通電加熱後に電源を切ると、加熱部がただちに冷却液により急冷されることになる。これにより、誘導加熱後の急速冷却ができ高い硬度の焼き入層を能率良く得ることができる。また、前述のようにシリンダの焼き入れ加熱面に冷却液を吹き付けながら誘導加熱する冷却液噴出ノズルなどの冷却手段を設けることによって、前記同様のまたは一層の急冷効果を得ることができる。
【００３８】
また、１日の作業の初めなどに、図１０及び１１に示すようにＸ−Ｙテーブル４０上に設けた触針型電子プローブ６１の触針６２をマーポス測定器３２のヘッド３２ａの外周、及び誘導加熱コイル３２の誘導子７０の外周若しくは下面に接触させて、その位置のＸ−Ｙテーブルの座標及び誘導加熱コイルのＺ座標値を記憶させ、作業中間などに再測定を行い、その測定値と作業初めの座標値との比較により誘導加熱コイルの取り付け位置の較正を行うことができる。これは、焼入れ作業中に加熱誘導コイルの設定位置にずれが生ずる場合があるので、常に正確で均一な内面焼入層を形成させるために望ましいからである。
【００３９】
上述したように本発明の構成のシリンダブロックの内面焼入装置は、上記の焼入段階の操作が制御手段１００の制御部１０１、記憶部１０２により自動的に制御されるので、シリンダブロックの各シリンダボアと誘導加熱コイルの中心が正確に設定され、両者の円周間隔の差異が少なく、シリンダ内面に形成される斑模様の部分焼入層のむらが生じず、かつ量産焼入れが可能である。
【００４０】
また、円筒体誘導体部材の内周壁の周方向に一定の角度をおいて部分的に凹部を形成した誘導子を有する誘導加熱コイルを使用することにより、シリンダ内周に均一なむらのない複数の斑模様の列の部分分割焼入層が形成できる。さらに、誘導加熱コイルを垂直方向に一定距離移動し、所定の回転角を回転して誘導加熱焼入れすることにより、シリンダ内に複数列の部分分割焼入層を容易に形成することができる。
【００４１】
【発明の効果】
複数のシリンダを有するシリンダブロックのシリンダ内面に斑模様の部分分割焼入れするシリンダブロックの内面焼入れにおいて、自動的に正確に誘導加熱コイルと各シリンダボアの中心を一定にできるので均等な斑模様と均一な焼入れ深度の焼入層が得られる。また、自動的にシリンダ内に複数の斑模様の複数列の部分分割焼入層が形成できる。これにより、量産焼入れ加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の正面図である。
【図２】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の側面図である。
【図３】シリンダ内面の斑模様の焼入層をエッチングにより明確にした状態を示す斜視図である。
【図４】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の制御手段のブロック図である。
【図５】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の主要動作の段階を示すブロック図である。
【図６】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の準備段階の動作のステップを示すブロック図である。
【図７】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の焼入段階の動作のステップを示すブロック図である。
【図８】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の誘導加熱コイルの誘導子の形状を示す図である。
【図９】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置のマーポス測定器の測定状態を示す図である。
【図１０】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の触針型電子プローブによるマーポス測定器のヘッドの設定位置を測定している状態を示す図である。
【図１１】本発明実施例のシリンダブロックの内面焼入装置の触針型電子プローブによる誘導加熱コイルの設定位置を測定している状態を示す図である。
【符号の説明】
１１  ベース
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
３２ａ  マーポス測定器ヘッド
３２ｂ  マーポス測定器触針
３３  軸
３４  駆動装置
４０  Ｘ−Ｙテーブル
４１  Ｘテーブル
４２  レール
４３  Ｙ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  ノックピン
５１  基準リング
５１ａ  基準リング内径
６１  触針型電子プローブ
６２  触針
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  斑模様焼入層
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003678786.tif 000009
【図９】
0003678786.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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