(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転中心軸から偏倚した位置に設けられる前記クランクシャフトのピン部を高周波誘導加熱する装置において、
（ａ）  被加熱体であるクランクシャフトを保持した状態の下でその回転中心軸を中心に回転駆動するクランクシャフト回転駆動機構と、
（ｂ）  前記クランクシャフトのピン部を高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルと、
（ｃ）  前記クランクシャフト回転駆動機構に同期して連動され、これにより、前記クランクシャフト回転駆動機構にて回転駆動される前記クランクシャフトのピン部とは別個独立に、前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部に追従させる高周波誘導加熱コイル追従機構と、
をそれぞれ具備し、
前記クランクシャフト回転駆動機構にて前記クランクシャフトがその回転中心軸を中心に回転駆動されるのに伴って前記クランクシャフトのピン部が前記クランクシャフトの回転中心軸を中心に回動されるときに、前記クランクシャフト回転駆動機構と前記高周波誘導加熱コイル追従機構とを同期連動させることにより、前記クランクシャフトのピン部に対して前記高周波誘導加熱コイルを所定間隔を隔てた非接触状態の下で、前記ピン部と前記高周波誘導加熱コイルとの間に接触子を介在させることなく、前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部に追従移動させながら、前記ピン部を高周波誘導加熱するように構成したことを特徴とするクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
前記高周波誘導加熱コイル追従機構は、前記クランクシャフトの回転中心軸と前記ピン部の中心軸との間の距離に等しい偏倚距離を有するクランクピンを備えたクランク機構と、前記クランク機構のクランクピンとクランクシャフト回転駆動機構とを互いに連動させるための連動機構とから成ることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置。
【請求項３】
前記クランクシャフトのピン部の回動位置と、前記高周波誘導加熱コイルの移動位置とをクラッチ機構を介して同期連動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置。
【請求項４】
前記ピン部の加熱開始前及び加熱終了後に前記高周波誘導加熱コイルを上下方向に移動させ得るように、前記クランク機構を上下方向に移動させるためのクランク機構昇降装置を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載のクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置。
【請求項５】
前記高周波誘導加熱コイルが下端に固着された高周波変成器を前記クランク機構のクランクピンにベアリングを介して取付けると共に、前記高周波変成器を上下及び左右方向にガイドするためのガイド機構を前記高周波変成器に付設し、前記高周波変成器を前記クランクピンに連動させて前記ガイド機構にて上下及び左右方向にガイドすることにより、前記高周波誘導加熱コイルを前記クランクシャフトのピン部に追従させるように構成したことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置。
【請求項６】
前記高周波誘導加熱コイル追従機構は、前記クランクシャフト回転駆動機構の駆動源又はこれとは別の駆動源にて回転駆動される回転駆動板と、前記クランクシャフトの回転中心軸と前記ピン部の中心軸との間の距離に等しい距離だけ前記回転駆動板の回転中心から偏倚した箇所に取付けられたピン軸と、前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン軸に垂下状態で支持する支持部材とから成ることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置。
【請求項７】
前記高周波誘導加熱コイルは、前記クランクシャフトのピン部の上半分部分にほぼ対応する形状の半開放鞍型コイルであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の高周波誘導加熱装置と、前記高周波誘導加熱装置の高周波誘導加熱コイルにより高周波誘導加熱された前記クランクシャフトのピン部に焼入冷却液を噴射する冷却液噴射環とをそれぞれ備え、前記クランクシャフト回転駆動機構にて回転駆動された前記クランクシャフトのピン部に前記冷却液噴射環から焼入冷却液を噴射することにより焼入処理を行なうようにしたことを特徴とするクランクシャフトのピン部高周波焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等に用いられるクランクシャフトのピン部を高周波焼入等を行なう際に高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等に用いられるクランクシャフト１を示すものである。この種のクランクシャフト１は、図に示すように、鍛造加工により例えば各４つのピン部１２，１４，１６，１８及びジャーナル部１１，１３，１５，１７，１９をウエイト部２２を介して一体に成形して成るものである。なお、クランクシャフト１のピン部１２，１４，１６，１８はクランクシャフト１の回転中心軸（ジャーナル部１１，１３，１５，１７，１９の軸線）から偏倚した位置に設けられており、ピン部１２及び１８とピン部１４及び１６とは位相が１８０゜ずれた位置に配置されているが、これらの形状はそれぞれ同一に構成されている。
【０００３】
従来より、クランクシャフト１のピン部１２，１４，１６，１８には高周波焼入処理が施され、これによりピン部１２，１４，１６，１８の表面（外周面等）に焼入硬化層を形成するようにしている。なお、ピン部１２，１４，１６，１８の高周波焼入処理に当たっては、クランクシャフト１を回転中心軸Ｘ（ジャーナル部１１，１３，１５，１７，１９の軸線）を中心に回転させながらピン部１２，１４，１６，１８の上に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを僅かな間隔をもって載置し、この高周波誘導加熱コイルをピン部１２，１４，１６，１８の回転（ジャーナル部の周囲を回る公転）に追従させながら高周波誘導加熱し、しかる後に冷却を行なうことにより高周波焼入を施行している。
【０００４】
図８は、本発明に係るクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置Ｓを備えた高周波焼入装置２を示すものである。この高周波焼入装置２は、図８に示すように、黄銅製の一対の側板（保持板）３と、この側板３に取付けられた半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４と、この高周波誘導加熱コイル４にリード５を介して電力を供給する高周波電源６と、側板３の下端に取付られて高周波誘導加熱コイルの下方位置に配置された焼入冷却用の一対の冷却液噴射環７ａ，７ｂと、高周波電源６とリード５とを接続するための一対の接続端子８ａ，８ｂと、接続端子８ａ，８ｂ及びリード５を保持するために側板３の上端に取付けられた絶縁性材料から成るブロック９と、ワーク（例えば、ピン部１４）と高周波誘導加熱コイル４との間の間隔を一定（僅かな間隔）に保つための部材であってかつ前記一対の側板３に取付けられた複数のセラミックス製の接触子（チップ部材）１０とをそれぞれ具備している。
【０００５】
なお、側板３、高周波誘導加熱コイル４、冷却液噴射環７ａ，７ｂ、接続端子８ａ，８ｂ及びブロック９を互いに一体に組付けて成るアッセンブリ１００が図外の支持機構によって垂下状態で保持されている。そして、クランクシャフト１がその回転中心軸Ｘを中心に回転されるのに伴い、後述の図９及び図１０に示すワーク追従機構３０により、高周波誘導加熱コイル４がピン部（以下においてピン部１４を例にとって記載する）の上に載置された状態を維持したまま、前記アッセンブリ１００がピン部１４に追従して移動し得るように構成されている。なお、この際、ピン部１４の上半分部分の周面には例えば３本のセラミック製の接触子１０が当接され、これにより高周波誘導加熱コイル４の半円状凹部４ａとピン部１４の周面とが僅かな所定間隔を隔ててピン部１４上に載置された状態でこのピン部１４が高周波誘導加熱コイル４にて高周波誘導加熱されるようになっている。
【０００６】
上述の一対の冷却液噴射環７ａ，７ｂは、図８に示すように、高周波誘導加熱コイル４の下方の所定の位置において既述の側板３に固定されている。そして、この冷却液噴射環７ａ，７ｂの内周壁には多数の冷却液噴射孔２０が所要の上向き噴射角度β（図８参照）をもって形成されると共に、その外周壁には冷却液導入管２１ａ，２１ｂがそれぞれ接続されている。しかして、図外の冷却液供給部から冷却液導入管２１ａ，２１ｂを介して冷却液噴射環７ａ，７ｂから所要圧力、所要流量の冷却液が高周波誘導加熱後のピン部１４の表面に上向き噴射角度βをもって噴射され、これによりピン部１４の表面が冷却されるように構成されている。
【０００７】
一方、高周波誘導加熱装置Ｓは、既述の高周波誘導加熱コイル４を主要構成部品として具備しており、この高周波誘導加熱コイル４は、図９及び図１０に示すような追従機構３０によって被加熱体（例えば、回転駆動されているクランクシャフト１のピン部１４）の回動動作に追従して移動されるようになっている。従来の追従機構３０は、図９及び図１０に示すように、端部が固定されて水平状に配設された上部水平部材３１と、所要間隔を隔てた上部水平部材３１の２箇所にベアリング３２ａ、３２ｂをそれぞれ介して揺動可能に取付けられた２本の垂直部材３３ａ，３３ｂと、これらの垂直部材３３ａ，３３ｂの下端部にベアリング３４ａ，３４ｂをそれぞれ介して水平状に揺動可能に取付けられた基台３５とから構成されており、全体としては平行四辺形をなすリンク機構の構造となっている。そして、前記基台３５上に高周波変成器３６が載置固定され、この高周波変成器３６の下端に既述の高周波誘導加熱コイル４が接続固定されている。
【０００８】
かくして、ピン部１４を高周波誘導加熱する際、半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４がセラミックス製の接触子１０を介してピン部１４上に載置され、クランクシャフト１の回転中心軸Ｘを中心として回転駆動されるのに伴いピン部１４が前記回転中心軸Ｘの周りを公転すると、この公転に応じて前記追従機構３０が作動して高周波誘導加熱コイル４がピン部１４の上部に載置された状態のまま追従移動せしめられるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の如き従来の高周波誘導加熱装置Ｓでは、次のような問題点がある。すなわち、高周波誘導加熱コイル４をピン部１４に追従させてこのピン部１４を高周波誘導加熱する時には、セラミックス製の複数の接触子１０（例えば、ピン部１４の上方向に対応する箇所に一対、左右水平方向に対応する箇所にそれぞれ二対づつの合計６個の、前記一対の側板３に取付固定された接触子１０）を介してピン部１４に高周波変成器３６及び高周波誘導加熱コイル４による実荷重及びピン部１４の上下方向の加速度による実荷重の変動分とが合成された荷重が加わり、自転しているピン部１４の表面（周面α）とこのピン部１４の表面に摺接する接触子１０との間に摩擦を生じる。そのため、ピン部１４の温度が上昇するにつれて、複数の接触子１０に摺接しているピン部１４の表面がこれらの接触子１０により削り取られ、高周波焼入後のピン部１４の表面に可成りの深さの傷が残ることとなる。そこで、現状では、高周波焼入後の研磨工程で傷が消えるまで研磨処理を行っているが、その研磨処理に長い時間を要し、研磨代が高くなるという不具合がある。さらに、回転追従時に接触子１０にかかる負荷により、接触子１０の寿命が短くひいては装置全体としての耐久性が低いという問題点がある。
【００１０】
また、高周波誘導加熱コイル４は、ピン部１４の上半分部分を跨ぐような形状の半開放鞍型コイルであるため、高周波誘導加熱中におけるピン部１４の全表面（全周面）については、高周波誘導加熱コイル４に対向する表面部分と、高周波誘導加熱コイル４に対向しない表面部分とが存在する。従って、ピン部１４の回転速度（クランクシャフト１に回転中心軸Ｘを中心とする回転速度、ひいてはピン部１４の中心軸Ｙを中心とする自転の速度）が遅くなると、高周波誘導加熱コイル４に対向していないピン部１４の下半分部分が長い期間にわたって空冷される状態となって高周波誘導加熱の速度が遅くなり、ひいては熱容量の異なるピン部上死点側とピン部下死点側とでは加熱深さが異なってくる。具体的には、図１１に示すように、熱容量が相対的に小さいピン部上死点側の表面部分の加熱深さａが相対的に深くなり、熱容量が相対的に大きいピン部下死点側の表面部分の加熱深ｂさが相対的に浅くなる（ａ＞ｂ）。こうした加熱現象は、被加熱体であるピン部１４の回転速度（単位時間当たりの回転数）を上げて加熱速度を速くすることにより、大幅に改善される。
【００１１】
しかしながら、図８及び図９に示すような従来の高周波誘導加熱装置Ｓでは、クランクシャフト１乃至ピン部１４の回転速度を大幅に上げることは、困難である。それは、次の理由からである。従来のような構成の追従機構３０を有する高周波誘導加熱装置Ｓでは、高周波変成器３６及び高周波誘導加熱コイル４による荷重の大きさにもよるが、ピン部１４に対する上下方向び水平方向への高周波誘導加熱コイル４の追従動作は、ピン部１４の回転速度が或る限度を越えた速度になると不可能となる。すなわち、ピン部１４の回転に追従できず、遅れを生ずることとなる。現状の設備では、６０ｒｐｍの回転速度が限界である。そのため、現状では、３０〜５０ｒｐｍの回転速度で高周誘導加熱及び冷却液の噴射（焼入処理）を行っているが、この程度の回転速度では、上述した如くピン部上死点側とピン部下死点側とでは、加熱深さに大きな差を生ずる。この様な現象を解決するために、ピン部１４の上死点側と下死点側とにそれぞれ投入する電力を変化させることにより加熱深さのバランスをとることが提案されている。具体的には、ピン部上死点側よりもピン部下死点側に投入する電力を大きく設定して加熱深さの均一化を図ることが提案されている。
【００１２】
また、高周波誘導加熱後の冷却工程において、図８に示すように高周波誘導加熱コイル４の下方に配設された一対の噴射冷却環７ａ，７ｂから所要圧力、所要流量の冷却液をピン部１４の加熱表面に向かって噴射させて焼入を行なうようにしているが、上述したピン部１４の加熱深さと回転速度との関係と同様に、回転速度が遅いとピン部上死点側とピン部下死点側とでは冷却速度が異なる。すなわち、熱容量が相対的に小さいピン部上死点側は熱容量が相対的に大きいピン部下死点側より速く冷却され、従ってマルテンサイト変態開始が早くなる。この様なマルテンサイト変態開始時点の差は、焼割れや変形を誘起することとなる。
【００１３】
以上述べたように、クランクシャフトのピン部の如くピン部の表面（円筒面）の各所における熱容量が異なるワーク（被加熱体若しくは被焼入体）をより均一に加熱して冷却することにより既述の如き問題点を解消するためには、ワークの回転速度が速い方がより有効である。
【００１４】
本発明は、このような知見を基礎としてなされたものであって、その目的は、クランクシャフトのピン部と高周波誘導加熱コイルとの間に接触子を介在させないで、ピン部の表面に傷を発生させることなく、ピン部の回転速度（単位時間当たりの回転数）を上げることができ、より均一な高周波誘導加熱若しくは焼入冷却をし得て焼割れの発生のない、また焼入歪（変形）の小さな焼入処理を行なうことができ、さらに、耐久性の高いクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置及び高周波焼入装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、クランクシャフトの回転中心軸から偏倚した位置に設けられる前記クランクシャフトのピン部を高周波誘導加熱する装置において、
（ａ）  被加熱体であるクランクシャフトを保持した状態の下でその回転中心軸を中心に回転駆動するクランクシャフト回転駆動機構と、
（ｂ）  前記クランクシャフトのピン部を高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルと、
（ｃ）  前記クランクシャフト回転駆動機構に同期して連動され、これにより、前記クランクシャフト回転駆動機構にて回転駆動される前記クランクシャフトのピン部とは別個独立に、前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部に追従させる高周波誘導加熱コイル追従機構と、
をそれぞれ具備し、
前記クランクシャフト回転駆動機構にて前記クランクシャフトがその回転中心軸を中心に回転駆動されるのに伴って前記クランクシャフトのピン部が前記クランクシャフトの回転中心軸を中心に回動されるときに、前記クランクシャフト回転駆動機構と前記高周波誘導加熱コイル追従機構とを同期連動させることにより、前記クランクシャフトのピン部に対して前記高周波誘導加熱コイルを所定間隔を隔てた非接触状態の下で、前記ピン部と前記高周波誘導加熱コイルとの間に接触子を介在させることなく、前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部に追従移動させながら、前記ピン部を高周波誘導加熱するように構成している。
また、本発明では、前記クランクシャフトのピン部の回動位置と、前記高周波誘導加熱コイルの移動位置とをクラッチ機構を介して同期連動させるようにしている。
また、本発明では、前記ピン部の加熱開始前及び加熱終了後に前記高周波誘導加熱コイルを上下方向に移動させ得るように、前記クランク機構を上下方向に移動させるためのクランク機構昇降装置を設けるようにしている。
また、本発明では、前記高周波誘導加熱コイルが下端に固着された高周波変成器を前記クランク機構のクランクピンにベアリングを介して取付けると共に、前記高周波変成器を上下及び左右方向にガイドするためのガイド機構を前記高周波変成器に付設し、前記高周波変成器を前記クランクピンに連動させて前記ガイド機構にて上下及び左右方向にガイドすることにより、前記高周波誘導加熱コイルを前記クランクシャフトのピン部に追従させるように構成している。
また、本発明では、前記高周波誘導加熱コイル追従機構を、前記クランクシャフト回転駆動機構の駆動源又はこれとは別の駆動源にて回転駆動される回転駆動板と、前記クランクシャフトの回転中心軸と前記ピン部の中心軸との間の距離に等しい距離だけ前記回転駆動板の回転中心から偏倚した箇所に取付けられたピン軸と、前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン軸に垂下状態で支持する支持部材とで構成している。
また、本発明では、前記高周波誘導加熱コイルとして、前記クランクシャフトのピン部の上半分部分にほぼ対応する形状の半開放鞍型コイルを用いるようにしている。
また、本発明では、上述の高周波誘導加熱装置と、前記高周波誘導加熱装置の高周波誘導加熱コイルにより高周波誘導加熱された前記クランクシャフトのピン部に焼入冷却液を噴射する冷却液噴射環とをそれぞれ備え、前記クランクシャフト回転駆動機構にて回転駆動された前記クランクシャフトのピン部に前記冷却液噴射環から焼入冷却液を噴射することにより焼入冷却を行なうようにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図６に基づいて説明する。なお、図１〜図６において、図７〜図１１と同様の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下においては、クランクシャフト１のピン部１４を例にとってピン部の高周波誘導加熱及び焼入処理を行なう場合について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係るクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置５０を示すものである。図１に示すように、高周波誘導加熱装置５０は、被加熱体であるクランクシャフト１を保持した状態の下でその回転中心軸Ｘを中心に回転駆動するクランクシャフト回転駆動機構５１と、クランクシャフト１のピン部１４を高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイル４と、クランクシャフト回転駆動機構５１により回転駆動されるクランクシャフト１のピン部１４とは別個独立に高周波誘導加熱コイル４を移動させて前記ピン部１４に追従させる高周波誘導加熱コイル追従機構５２とをそれぞれ具備している。なお、上述の高周波誘導加熱コイル４は、クランクシャフト１のピン部１４の上半分部分にほぼ対応する形状の半開放鞍型コイルである（図８参照）。
【００１８】
本実施形態においては、半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４は高周波変成器３６の下端に固定状態で取付けられており、この高周波変成器３６はガイド機構６１を介して上下及び左右方向にそれぞれ移動可能に支持されている。さらに具体的に述べると、図１に示すように、端部が固定されて水平状に配設された上部水平部材７１と、所要間隔を隔てた上部水平部材７１の２箇所にベアリング７２ａ、７２ｂをそれぞれ介して垂下状態で揺動可能に取付けられた２つの垂直部材７３ａ，７３ｂと、これらの垂直部材７３ａ，７３ｂに上下方向に摺動可能にそれぞれ嵌合された２つの垂直摺動部材７４ａ，７４ｂと、これらの垂直摺動部材７４ａ，７４ｂの下端部にベアリング７５ａ，７５ｂをそれぞれ介して水平状に揺動可能に取付けられた２つの水平摺動部材７６ａ，７６ｂとから構成されたガイド機構６１が設けられており、高周波変成器３６の下部の両側に固着された左右一対の摺動板７７ａ，７７ｂがガイド機構６１の水平摺動部材７６ａ，７６ｂに摺動可能な状態で嵌合保持されている。かくして、ガイド機構６１、摺動板７７ａ，７７ｂ及び高周波変成器３６とにより、全体として平行四辺形をなすリンク機構が構成されている。そして、上述の高周波変成器３６の下端に高周波誘導加熱コイル４が取付けられ、従ってこの高周波誘導加熱コイル４は高周波変成器３６及びガイド機構６１を介して上部水平部材７１に支持されている。
【００１９】
また、高周波変成器３６ひいては高周波誘導加熱コイル４は、上述の高周波誘導加熱コイル追従機構５２にてクランクシャフト１のピン部１４の回動に同期連動してこのピン部１４に追従するように構成されている。すなわち、高周波誘導加熱コイル追従機構５２は、クランクシャフト１の回転中心軸Ｘとクランクシャフト１のピン部１４の中心軸Ｙとの間の距離Ｌ１  （図３及び図７参照）に等しい偏倚距離Ｌ２  （クランク軸５３の軸線からの偏倚距離）（図３に示す如く、Ｌ１  ＝Ｌ２  ）を有するクランクピン５４を備えたクランク機構５５と、このクランク機構５５のクランクピン５４とクランクシャフト回転駆動機構５１とを互いに連動させるための連動機構５６とから成り、高周波変成器３６の上端部がクランク機構５５のクランクピン５４にベアリング５７及び連結部材５８を介して取付けられている。そして、クランク機構５５のクランク軸５３は、前記連動機構５６により、被加熱体であるクランクシャフト１の回転駆動に同期して連動されるように構成されている（図１及び図３参照）。かくして、高周波変成器３６をクランクピン５４に連動させてガイド機構６１にて上下及び左右方向にガイドすることにより、高周波誘導加熱コイル４がクランクシャフト１のピン部１４に追従移動されるように構成されている。
【００２０】
上述の高周波誘導加熱装置５０は、図８に示すような型式の高周波焼入装置２に加熱手段として備えられている。そして、この高周波焼入装置２には上下昇降機構（図示せず）が設けられており、この上下昇降機構により、高周波誘導加熱の開始時に上部の所定の位置にある高周波誘導加熱装置５０が下降されて高周波誘導加熱コイル４がクランクシャフト１のピン部１４との間に所要の間隙を保った位置（ピン部１４の上半分部分に対して僅かな所要間隔を隔てて対向配置される位置）に停止されると共に、加熱終了時（若しくは、焼入終了時）に高周波誘導加熱装置５０が上昇されて所定の待機位置で停止されるようになっている。また、前記ピン部１４の加熱開始前及び加熱終了後に高周波誘導加熱コイル４を上下方向に移動させ得るように、クランク機構を上下方向に移動させるためのクランク機構昇降装置が設けられている。
【００２１】
また、高周波誘導加熱装置５０には、クランクシャフト１のピン部１４の回動位置と、高周波誘導加熱コイル４の移動位置とを同期連動させるためのクラッチ機構（図示せず）が設けられている。なお、このクラッチ機構は、ピン部１４と高周波誘導加熱コイル４との同期連動を停止するのに使用されるようになっている。
【００２２】
かくして、クランクシャフト回転駆動機構５０にてクランクシャフト１がその回転中心軸Ｘを中心に回転駆動されるのに応じて、クランクシャフト１の回転中心軸Ｘを中心に回動されるクランクシャフト１のピン部１４に対して高周波誘導加熱コイル４が、ピン部１４と高周波誘導加熱コイル４との間に接触子１０を介在させることなく、所定間隔を隔てた状態（すなわち、非接触状態）で、前記ピン部１４に追従して移動され、この追従移動中に前記ピン部１４が高周波誘導加熱コイル４にて高周波誘導加熱されるようになっている。
【００２３】
次に、上述のような構成の高周波誘導加熱装置５０によりクランクシャフト１のピン部１４を高周波誘導加熱して焼入処理する際の操作手順及び作用につき述べると、以下の通りである。
【００２４】
（１）  まず、クランクシャフト１の回転中心軸Ｘを水平にして、クランクシャフト回転駆動機構５１に配設されているチヤツク及びセンター等により回転可能に保持する。
（２）  その後に、クランクシャフト１のピン部１４が下死点位置にくるように設定すると共に、上方の所定位置に配置されているクランク機構５５のクランクピン５４を下死点位置にくるように設定し、クランク機構５５を図外のクランク機構昇降装置にて下降移動させてピン部１４に対して所定の間隙を隔てて高周波誘導加熱コイル４を対向配置する。
（３）  次いで、クランクシャフト回転駆動機構５１及びクランク機構５５と連動機構５６との連結を断接操作する図外のクラッチ機構をオン状態（接続状態）とし、これによりクランクシャフト１とクランク機構５５とが互いに同期して連動し得る状態に設定する。
（４）  次いで、クランクシャフト回転駆動機構５１の駆動源をオン状態にすることにより、クランクシャフト１とクランク機構５５の同期連動を開始する。これに伴い、高周波誘導加熱コイル４は、ガイド機構６１によって上下方向及び左右方向にそれぞれガイドされ、クランクシャフト１の回転中心軸Ｘを中心とするピン部１４の単位時間当たりの回転数と同じ回転数でクランクシャフト１のピン部１４に追従するように移動（回動）される。
（５）  しかる後に、ピン部１４が所定の回動位置（加熱位置）にきた時に所要周波数の高周波電流を高周波誘導加熱コイル４に供給し、これにより前記ピン部１４の高周波誘導加熱を開始する。
（６）  そして、ピン部１４の表面を所要の回転数により所要時間わたり高周波誘導加熱することにより、所要の焼入温度まで加熱する。
（７）  次いで、所要時間にわたり加熱した後、ピン部１４の表面が焼入温度に到達した時点で、高周波誘導加熱コイル４ヘの通電を遮断し、高周波誘導加熱を停止する。
（８）  その後に、クランクシャフト１の回転駆動を継続させた状態の下で、高周波誘導加熱コイル４の下方に組み込まれた噴射冷却環７ａ，７ｂより、所要圧力流量の冷却液をピン部１４の表面に噴射し、表面温度が常温に至るまで所要時間にわたって冷却する。
（９）  次いで、ピン部１４が下死点に達した時点で噴射冷却を停止すると共に、クランクシャフト１の回転を停止し、一連の焼入処理を完了する。
（１０）  次いで、上述のクラッチ機構をオフ（切断状態）にし、高周波誘導加熱装置５０を上昇させて所定位置に待機させる。
【００２５】
本実施形態の高周波誘導加熱装置５０によれば、従来のようにピン部１４の上に高周波誘導加熱コイル４を非接触子１０を介して載置することなく、被加熱体であるクランクシャフト１のピン部１４に対して所定の間隔をもって非接触状態で高周波誘導加熱コイル４を配置し、クランクシャフト回転駆動機構５１に連動する高周波誘導加熱コイル追従機構５２（連動機構５６及びガイド機構６１）にて高周波誘導加熱コイル４を前記ピン部１４に追従させて高周波誘導加熱を行なうようにしているため、高周波誘導加熱コイル４と前記ピン部１４との間隙を確保するために従来用いていた複数のセラミックス製接触子１０が不要となり、これらの接触子１０が前記ピン部１４の表面に摺接することにより従来生じていた傷の発生をなくすことができる。その結果、高周波焼入後の研磨作業を短時間で容易に行なうことができ、研磨代を少なく済ませることが可能となる。
【００２６】
また、上述の高周波誘導加熱装置５０を備えた高周波焼入装置２によれば、高周波誘導加熱時及び焼入冷却時におけるクランクシャフト１（ひいてはピン部）の単位時間当たりの回転数は、従来の場合と比べて大幅に高い回転数（例えば、従来では３０ｒｐｍであるのに対して本実施形態では１２０ｒｐｍ）での処理が可能となり、従って加熱及び冷却の均一性を確保することができ、その結果、焼割れの発生をなくすことができると共に焼入歪（変形）の少ない焼入処理が可能となる。
【００２７】
さらに、従来においては接触子１０の損耗或いは破損に起因して装置の耐久性が低いという問題点があるが、本実施形態の高周波誘導加熱装置５０にあってはピン部１４からの高周波誘導加熱コイル４への負荷がなくなるため、装置全体の耐久性の向上を図ることができる。
【００２８】
また、図４及び図５は本発明の第２実施形態に係る高周波誘導加熱装置８０を示すものである。この高周波誘導加熱装置８０に設けられる高周波誘導加熱コイル追従機構８１は、駆動源としてのモータ８２と、このモータ８２の回転速度を減速する減速機８３と、この減速機８３にて回転駆動される回転軸８４を回転自在に支持するベアリング８５と、前記回転軸８４の先端に一体に取付けられた回転駆動板８６と、クランクシャフト１の回転中心軸Ｘとピン部１４の中心軸Ｙとの間の距離Ｌ１  に等しい距離Ｌ３  （Ｌ１  ＝Ｌ３  ）だけ前記回転駆動板８５の回転中心から偏倚した箇所に一体に取付けられたピン軸８７と、高周波誘導加熱コイル４が下端に取付けられた高周波変成器３６を前記ピン軸８７に垂下状態で支持する支持部材８８とから構成されている。なお、支持部材８８に対してピン軸８７及び高周波変成器３６の上端部がそれぞれ相対的に回転自在に組付けられている。
【００２９】
また、上述の回転軸８４は、連動機構８９を介してクランクシャフト回転駆動機構５１に連結されており、これにより高周波誘導加熱コイル追従機構８１とクランクシャフト回転駆動機構５１とが互いに同期連動されるように構成されている。そして、図示を省略したが、この同期連動を停止するためのクラッチ機構が設けられている。かくして、上述のクラッチ機構をオン状態にしてモータ８２を駆動するのに伴い、回転駆動板８５が回転駆動され、回転駆動板８５の中心から所定の距離Ｌ３  だけ偏倚した箇所に取付けられているピン軸８６が前記距離Ｌ３  を半径とする回動経路に沿って回動されるようになっている。
【００３０】
このような構成の高周波誘導加熱装置８０によれば、クランクシャフト回転駆動機構５１に連動して高周波誘導加熱コイル４がクランクシャフト１のピン部１４に追従して移動（回動）されることとなるため、既述の第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００３１】
以下に、本発明に係わる具体的な実施例を示す。
実施例
〈１〉  ワーク  ：  ４気筒クランクシャフト
（ａ）  材質  ：  Ｓ−３５Ｃ
（ｂ）  ピン部寸法  ：  ピン径  ４３φ、ピン幅  ２２ｍｍ
〈２〉  ピン部の高周波誘導加熱条件
（ａ）  電源周波数    ：  １０ｋＨｚ
（ｂ）  出力          ：  ７０ｋＷ
（ｃ）  加熱時間      ：  １６Ｓｅｃ
（ｄ）  回転数        ：  １２０ｒｐｍ
〈３〉  冷却条件
（ａ）  回転数        ：  １２０ｒｐｍ
（ｂ）  冷却時間      ：  １５Ｓｅｃ
（ｃ）  冷却液        ：  ユーコンクエンチャントＡ（１０．０％）
（ｄ）  液温          ：  ３０℃
（ｅ）  流量          ：  ８０  ｌ／ｍｉｎ
【００３２】
上記加工条件により、上述の操作手順に従って、ピン部１４にフィレットＲ焼入を施した場合の焼入硬化層パターン及び回転速度の遅い（３０ｒｐｍ）従来の方法による焼入硬化層パターンの比較例を図６に示す。図６において、（Ａ）は従来の高周波誘導加熱装置Ｓを用いた場合の焼入硬化層パターンを示しており、（Ｂ）は本発明に係る高周波誘導加熱装置５０又は８０を用いた場合の焼入硬化層パターンを示している。なお、図６において、６０は冷却油が流通される油孔である。
【００３３】
従来の高周波誘導加熱装置Ｓを用いて焼入処理した場合には、図６（Ａ）に示すように、ピン肩部１４４が過熱されることに起因して円柱部１４１の上死点側（ピン部１４の周面のうちクランクシャフト１の回転中心軸Ｘに対して相対的に遠い側）の焼入硬化層Ｍが、下死点側（ピン部１４の周面のうちクランクシャフト１の回転中心軸Ｘに対して相対的に近い側）の焼入硬化層Ｎよりも深くなっており、ピン部１４の周方向において全体的に不均一な硬化層パターンとなる。これに対し、本発明に係る高周波誘導加熱装置５０又は８０を用いた場合には、加熱時及び冷却時におけるピン部１４の単位時間当たりの回転数（回転速度）を従来の回転数（３０ｒｐｍ）の４倍（１２０ｒｐｍ）としたため、図６（Ｂ）に示すように、ピン肩部１４４は従来の場合ほど過熱されず、ピン部１４の表面全体の加熱が均熱化され、円柱部１４１の周面も略均一な焼入硬化層パターンとなる。
【００３４】
また、本発明に係る高周波誘導加熱装置５０又は８０を用いた場合の焼入歪（変形）は、従来の高周波誘導加熱装置Ｓを用いた場合と比較すると、互いに隣り合うウエイト部２２の間の寸法Ｄ（図１１参照）は、従来の装置を用いた場合には減少する傾向を示したが、本発明の装置を用いた場合には焼入処理前と殆ど変化がなかった。また、円柱部１４１の変形については、従来装置を用いた場合には矢印Ｚ方向（図１１参照）に偏心変形をしたが、本発明の装置を用いた場合には、どちらの方向にも偏心変形は生ずることなくバランスを保っていた。
【００３５】
なお、本発明に係る高周波誘導加熱装置５０又は８０を用いてピン部１４の回転数を従来と同様に３０ｒｐｍに設定して焼入処理を行ったところ、従来の高周波誘導装置Ｓを用いた場合に得られる焼入硬化層パターンと同じような焼入硬化層パターンとなった。
【００３６】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、クランクシャフト回転駆動機構５１の駆動源を利用して高周波誘導加熱コイル４を同期連動させてピン部１４に追従させるようにしたが、高周波誘導加熱コイル４をクランクシャフト回転駆動機構５１とは別個独立の駆動源にて高周波誘導加熱コイル追従機構５２を別々に駆動すると共に、高周波誘導加熱コイル４とピン部１４との間の同期をとって追従移動させるように構成することも可能である。また、既述の例では、クランクシャフト１の回転数を１２０ｒｐｍとしたが、これに限らず、クランクシャフト１のピン部１４の質量の大小や高周波誘導加熱時間の長短などに応じてクランクシャフト１の単位時間あたりの回転数を適宜に変更可能であり、５００ｒｐｍ程度の回転数を充分にに達成可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上の如く、本発明は、クランクシャフト回転駆動機構にて回転駆動されるクランクシャフトのピン部とは別個独立に高周波誘導加熱コイルをピン部に追従させる高周波誘導加熱コイル追従機構を設け、クランクシャフト回転駆動機構と高周波誘導加熱コイル追従機構とを同期連動させることにより、クランクシャフト回転駆動機構にてクランクシャフトがその回転中心軸を中心に回転駆動されるのに伴ってクランクシャフトの回転中心軸を中心に回動されるクランクシャフトのピン部に対して高周波誘導加熱コイルを、ピン部と高周波誘導加熱コイルとの間に接触子を介在させることなく所定間隔を隔てた状態（ピン部の高周波誘導加熱時には高周波誘導加熱コイルを従来のように接触子を介してピン部の上に載置した状態ではなく、高周波誘導加熱コイルをピン部から完全に離した状態すなわち非接触状態）でピン部に追従移動させながら、ピン部を高周波誘導加熱するように構成したものであるから、各所の熱容量が異なるようなピン部表面の加熱温度を均一にするために、高周波誘導加熱時にクランクシャフトを従来の場合に比べて数倍以上の高速で回転させることが可能となる。これにより、過熱のない均一な高周波誘導加熱を行なうことが容易に可能となり、過熱変形を少なく抑えることができる。
【００３８】
さらに、高周波誘導加熱コイルをピン部上に僅かな間隙を隔てて載置するためのセラミックス製接触子を用いる必要がなくなるため、この接触子とピン部との摺接に伴ってピン部の表面に傷がつくような不具合の発生を防止でき、従って焼入処理後の研磨に要する労力及び費用が少なくて済み、研磨時間の短縮化が可能となる。しかも、被加熱体であるピン部には高周波誘導加熱コイル等の装置部品が接触することが全くないので、高周波誘導加熱装置（特に、高周波誘導加熱コイル等）の耐久性も大幅に向上させることができる。
【００３９】
また、上述の如き高周波誘導加熱装置を用いた本発明の高周波焼入装置によれば、クランクシャフト回転駆動機構にて回転駆動されたクランクシャフトのピン部に冷却液噴射環から焼入冷却液を噴射することにより焼入処理を行なう際のピン部の回動速度が上記のように高速であるため、各所で熱容量が異なるピン部表面の焼入冷却速度を均一にすることができる。すなわち、焼入冷却速度が速くなるのに伴って均一冷却を行なうことができる。その結果、焼割れの発生のない、焼入歪（変形）の少ない高周波焼入が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置を示す構成図である。
【図２】図１におけるＰ−Ｐ線矢視図である。
【図３】クランクシャフトのピン部に高周波誘導加熱コイルを同期連動させるクランク機構を示す側面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るクランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱装置を示す構成図である。
【図５】図４のクランク機構の側面図である。
【図６】従来の装置と本発明の装置とによる焼入硬化層パターンの比較をするためのものであって、図６（Ａ）は従来の装置によりピン部の表面に得られる焼入硬化層パターンを示す断面図、図６（Ｂ）は本発明の装置によりピン部の表面に得られる焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【図７】クランクシャフトの外観を示す側面図である。
【図８】従来の高周波誘導加熱装置を備えた従来の高周波焼入装置を概略的に示す正面図である。
【図９】従来の高周波誘導加熱装置の正面図である。
【図１０】図９におけるＲ−Ｒ線矢視図である。
【図１１】従来の方法により得られる焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【符号の説明】
１  クランクシャフト
２  高周波焼入装置
４  高周波誘導加熱コイル
６  高周波電源
７  冷却液噴射環
１１，１３，１５，１７，１９  ジャーナル部
１２，１４，１６，１８  ピン部
２２  ウエイト部
３６  高周波変成器
５０  高周波誘導加熱装置
５１  クランクシャフト回転駆動機構
５２  高周波誘導加熱コイル追従機構
５３  クランク軸
５４  クランクピン
５５  クランク機構
５６  連動機構
６１  ガイド機構
７１  上部水平部材
７２ａ，７２ｂ  ベアリング
７３ａ，７３ｂ  垂直部材
７４ａ，７４ｂ  垂直摺動部材
７６ａ，７６ｂ  水平摺動部材
７７ａ，７７ｂ  摺動板
７５ａ，７５ｂ  ベアリング
８０  高周波誘導加熱装置
８１  高周波誘導加熱コイル追従機構
８２  モータ（駆動源）
８６  回転駆動板
８７  ピン軸
８９  連動機構
Ｌ１  ，Ｌ２  ，Ｌ３    距離
【図１】
0003603004.tif 000002
【図２】
0003603004.tif 000003
【図３】
0003603004.tif 000004
【図４】
0003603004.tif 000005
【図５】
0003603004.tif 000006
【図６】
0003603004.tif 000007
【図７】
0003603004.tif 000008
【図８】
0003603004.tif 000009
【図９】
0003603004.tif 000010
【図１０】
0003603004.tif 000011
【図１１】
0003603004.tif 000012