(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトのピン部の円柱部の外周上に高周波誘導加熱コイルを載置し、前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転せしめて前記高周波誘導加熱コイルを前記円柱部外周に追従させつつ、前記円柱部、フィレットＲ部及びフィレット部を高周波誘導加熱し、しかる後に前記ピン部を冷却して、前記ピン部の表面を焼入するに際し、
前記クランクシャフトの長手方向の両端をチャック機構に取り付けて前記クランクシャフトのピン部を高周波誘導加熱するときには前記クランクシャフトの曲がりの矯正を行うことなく、前記高周波誘導加熱する期間の経過後の冷却焼入中にのみ、押さえローラ機構により、前記クランクシャフトのほぼ中央立置にあるジャーナル部を径方向に押圧して前記クランクシャフトの曲がりを矯正するとともに、
前記チャック機構を介して、前記クランクシャフトの長手方向の一端を、往復動機構により前記クランクシャフトの長手方向に押圧しながら、前記ピン部の歪みを少なくすること、
を特徴とするクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法。
【請求項２】
前記往復動機構は、前記チャック機構に取り付けられた前記クランクシャフトの加熱時又は冷却時における、長手方向の伸び、縮みに追従して、後退、前進するとともに、冷却終了までに、前記クランクシャフトを加熱前の位置に押圧、固定す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高周波低歪み焼入方法。
【請求項３】
前記押さえローラ機構は、前記ピン部を高周波誘導加熱後、冷却焼入時のみ、前記クランクシャフトの押圧を開始し、ある一定時間経過後、前記押圧を停止す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高周波低歪み焼入方法。
【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、ガソリンエンジン又はジーゼルエンジン用のクランクシャフトのピン部とジャーナル部を低歪みで高周波焼入する高周波低歪み焼入方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、この種の４気筒（４Ｌ）のクランクシャフト１００は、鍛造加工によりピン部１Ｐ（１２０），２Ｐ（１４０），３Ｐ（１６０），４Ｐ（１８０）とジャーナル部１Ｊ（１１０），２Ｊ（１３０），３Ｊ（１５０），４Ｊ（１７０），５Ｊ（１９０）とが一体成型されている。
従来、前記クランクシャフト１００のピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐとジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊの高周波焼入は、該クランクシャフト１００を、その中心軸Ｘのまわりに回転させながら、該ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐとジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊに、それぞれ高周波誘導加熱コイルを載置し、前記回転に追従して誘導加熱後、冷却を行い高周波焼入れを施工している。
【０００３】
前記ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐ及びジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊの形状は、該ジャーナル部同士及び該ピン部同士は同じのため、前記ピン部４Ｐとジャーナル部５Ｊとを例に説明する。該ピン部４Ｐ（１８０）の形状は、図５に示すように円柱部１８１と、該円柱部１８１に続くＲ部１８２と、該Ｒ部１８２に続き前記クランクシャフト１００の軸方向に直角に形成されたスラスト部１８３から成り、前記ジャーナル部５Ｊ（１９０）も同様に、円柱部１９１と、Ｒ部１９２と、スラスト部１９３から成る。
【０００４】
図５に示す硬化層１８７は、前記円柱部１８１と、フィレット形状部を含む前記Ｒ部１８２と、スラスト部１８３が、連続して焼入れによって得られ、硬化層１９７は、前記円柱部１９１と、フィレット形状部を含む前記Ｒ部１９２と、スラスト部１９３が、連続して焼入れによって得られたものである。このような焼入れの仕方をフィレットＲ焼入れと称している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、前記クランクシャフト１００のフィレットＲ焼入れにおいて、通常の加工順序は、前記クランクシャフト１００、すなわち被加工物であるワーク１００の軸心から１／２ストローク離れたところに位置する前記ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐを全て焼入れし、その後、該ワーク１００の曲がりを吸収するように、該ワーク１００の軸心に位置する前記ジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊを焼入れすることで、該ワーク１００の曲がりを少なくしている。
【０００６】
前記ワーク１００は、前記ピン部１Ｐ，４Ｐとピン部２Ｐ，３Ｐとでは、そのピン部トップの向きが、１８０度異なることから、はじめに、同一向きである前記ピン部２Ｐ，３Ｐを焼入れし、次いで、他の同一向きである前記ピン部１Ｐ，４Ｐを焼入れしている。（この場合、はじめに、前記ピン部１Ｐ，４Ｐを焼入れし、次いで、前記ピン部２Ｐ，３Ｐを焼入れしてもよい。）
しかし、この焼入工程では、ピン部２Ｐ，３Ｐを同時に焼き入れしたもので、ワーク１００の曲がりにかなりのバラツキを生じるものがあった。
【０００７】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、前記ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐにおける焼入前後の歪みが同程度であれば、ピン部２Ｐ，３Ｐは、ピン部１Ｐ，４Ｐよりもワーク１００の長手方向で中央部分に位置することから、該ワーク１００の曲がりは、大きくなる。従って、それぞれの偏心量（ワーク１００の軸心とジャーナル部３Ｊの軸心間の距離）Ｈ１，Ｈ２は、Ｈ１＜Ｈ２となる。これにより、ピン部２Ｐ，３Ｐの焼入後の曲がりが大きいものは、その次に、ピン部１Ｐ，４Ｐを焼入れしても、あまり小さくならず、その後、前記ワーク１００軸心上にあるジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊを、全て焼入れしても曲がり量の基準値（ＴＩＲ：０．３ｍｍ以下）を遙かに超えていた。
【０００８】
該ワーク１００である前記クランクシャフト１００の曲がりが大きいものは、焼入後の研磨加工に支障を生じた。研磨後の完成寸法が決まっているため、研磨代に限りがあり、該ワーク１００の曲がり量が大きいものは、研磨残りが生じ、製品として使用できないものがあるという問題点があった。
【０００９】
図７（ａ）ないし図７（ｃ）に示すように、前記ワーク１００のピン部２Ｐ，３Ｐを、同時にフィレットＲ焼入れしたときの該ワーク１００の伸び、縮みの状態を示す。該ワーク１００は、その両端をチャック機構２００のチャック２０１，２０２にて支持されている。このチャック機構２００は、該ワーク１００の伸び、縮みに追従できるように、該ワーク１００の加熱、冷却中、前記チャック機構２００の一方のチャック２０２側が、摺動自在（フリー）に支持するように、使用されている。これは、両チャック２０１，２０２の位置を固定した場合、加熱に伴う該ワーク１００の伸びにより、ある方向に該ワーク１００が曲がることを防止するためである。
しかしながら、冷却が終了しても、該ワーク１００の全長が加熱前と同じではなく、僅かに伸びていた。しかも、この伸び量にバラツキを生じていたという問題点があった。
【００１０】
次いで、図８に、前記ピン部２Ｐの硬化層１４７パターンと歪みの関係及び曲がり量への影響を示す。該ピン部２Ｐにおいて、軸心ら遠い頂部１４４と軸心に近い底部１４５との形状が大きく異なっている。頂部１４４は、スラスト部１４３の面の高さが低く、底部１４５はスラスト部１４３の面の高さが高い。さらに、底部１４５側には、振り子であるバランスウエイトを形造る場合もあるため、前記頂部１４４部に比べて、質量が多い。このため、ビン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐを焼入れする場合、質量の違いから前記底部１４５に対して、前記頂部１４４の加熱出力を１０％ないし３０％程度下げて加熱している。
【００１１】
前記頂部１４４側と底部１４５側との硬化層１４７の深さの違いと、ピン部２Ｐにおける形状の違いとにより、焼入後のスラスト部間の寸法Ｃが変化する。この寸法Ｃの変化に伴い、ピン部２ＰがＡ又はＢ方向に移動する。該ピン部２Ｐは中央ジャーナル部３Ｊのとなりに位置することから、該ピン部２Ｐの移動につられて、前記中央ジャーナル部３Ｊが移動することで、ワーク１００全体の曲がってしまう（ピン部３Ｐの焼入れにおける曲がり量は、ピン部２Ｐと３Ｐは前記中央ジャーナル部３Ｊを中心に対称的に位置していることから、同様の傾向となる）という問題点があった。
【００１２】
本発明はかかる点を鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、クランクシャフトのピン部の焼入後、該ピン部の歪みを少なくして、該クランクシャフトの曲がり量を少なくし、かつそのバラツキが少ないクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法とその装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、クランクシャフトのピン部及びジャーナル部の円柱部の外周上に高周波誘導加熱コイルを載置し、前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転せしめて前記高周波誘導加熱コイルを前記円柱部外周に追従させつつ、前記円柱部、フィレットＲ部及びフィレット部を高周波誘導加熱し、しかる後に前記ピン部及びジャーナル部を冷却して、前記ピン部及びジャーナル部の表面を焼入するに際し、前記クランクシャフトの長手方向の両端をチャック機構に取り付けて前記クランクシャフトのピン部を高周波誘導加熱した後の冷却焼入中に、押さえローラ機構により、前記クランクシャフトのほぼ中央位置にあるジャーナル部を径方向に押圧して前記クランクシャフトの曲がりを矯正するとともに、前記チャック機構を介して、前記クランクシャフトの長手方向の一端を、往復動機構により前記クランクシャフトの長手方向に押圧しながら、前記ピン部の歪みを少なくする方法である。
【００１４】
前記往復動機構は、前記チャック機構に取り付けられた前記クランクシャフトの加熱時又は冷却時における、長手方向の伸び、縮みに追従して、後退、前進するとともに、冷却終了までに、前記クランクシャフトを加熱前の位置に押圧、固定する方法である。
【００１５】
前記押さえローラ機構は、前記ピン部を高周波誘導加熱後、冷却時のみ、前記クランクシャフトを押圧を開始し、ある一定時間経過後、前記押圧を停止する方法である。
【００１６】
上述の方法を実施する装置の一実施形態は、クランクシャフトのピン部及びジャーナル部の円柱部の外周上に高周波誘導加熱コイルを載置し、前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転せしめて前記高周波誘導加熱コイルを前記円柱部外周に追従させつつ、前記円柱部、フィレットＲ部及びフィレット部を高周波誘導加熱し、しかる後に前記ピン部及びジャーナル部を冷却して、前記ピン部及びジャーナル部の表面を焼入する装置において、前記高周波誘導加熱コイルは、半開放殼形で、前記円柱部のそれぞれを跨ぐように形成されるとともに、前記クランクシャフトの長手方向の両端を取り付けるためのチャック機構と、該チャック機構を介して、前記クランクシャフトの長手方向の一端を押圧する往復動機構と、該チャック機構に取り付けられた前記クランクシャフトのほぼ中央位置を径方向に押圧する押さえローラ機構とを備え、前記ピン部を高周波誘導加熱後、冷却焼入中に、前記押さえローラ機構により、該クランクシャフトの曲がりを矯正するとともに、前記チャック機構を介して、前記クランクシャフトの長手方向の一端を、前記往復動機構により押圧しながら、前記ピン部の歪みを少なくする装置である。
【００１７】
また、前記往復動機構の一実施形態は、前記往復動機構は、前記チャック機構に取り付けられた前記クランクシャフトの加熱時又は冷却時における、長手方向の伸び又は縮みに追従して、流体圧シリンダにより、後退又は前進するとともに、冷却終了までに、前記クランクシャフトを加熱前の位置に押圧、固定するように構成される装置である。
【００１８】
本発明のクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法は、以上のように構成されているので、クランクシャフトのピン部の焼入後、該ピン部の歪みを少なくして、該クランクシャフトの曲がり量を少なく、かつそのバラツキを少なくする。このため、該クランクシャフトは、その曲がりが少なく安定することで、後工程における研磨加工において、研磨残りがなくなり、完成寸法の安定した製品に形成することができる。同時に、該クランクシャフトの高周波焼入の品質の向上を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１は、本発明のクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法とその装置の一実施の形態を示す、高周波低歪み焼入装置の構成外観図、図２は、前記クランクシャフトのピン部及ぴジャーナル部の円柱部をフィレットＲ焼入れするために使用されるフィレットＲ焼入用半開放殼形高周波誘導加熱コイル（以下、単に高周波加熱コイルという）の構成図、図３は、図１の押さえローラ機構を示す右側面図であり、図４及び図５に記載された構成要素と同一要素には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態に示す高周波低歪み焼入装置１により、４気筒エンジンのクランクシャフト（被加工物としてのワーク）１００の全ピン部及びジャーナル部の高周波低歪み焼入処理を行う。
【００２０】
図１において、前記高周波低歪み焼入装置１は、被加工物である、材質が鋼材または炭素鋼材からなる前記ワーク１００を、高周波誘導加熱、冷却の工程の内で、該ワーク１００の曲がりを矯正しながら、焼入処理を行う装置である。
該高周波低歪み焼入装置１は、該ワーク１００の全ピン部及びジャーナル部のそれぞれを高周波焼入する、図１には省略の、図２に示す高周波加熱コイル２と、図１に示す該ワーク１００を搬入し、所定位置に配置するとともに、焼入後、外部に搬出する搬送装置２１と、該ワーク１００を支持するチャック機構２６と、前記チャック機構２６のチャック２６ａ，２６ｂを保持するとともに、該ワーク１００の中心軸を中心にある一定回転で回転駆動させる回転駆動装置３１と、加熱された前記ワーク１００を冷却焼入中、該ワーク１００の曲がりを矯正する押さえローラ機構４１と、前記チャック機構２６を介して、前記ワーク１００の長手方向の一端を押圧する往復動機構５１とから構成される。
【００２１】
前記高周波加熱コイル２は、図２に示すように、前記ワーク１００のピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐとジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊのそれぞれの円柱部１２１，‥‥‥，１８１；１１１，１３１，‥‥‥，１９１をフィレットＲ焼入れするために、複数個（本実施の形態では、９個）、使用される。
【００２２】
それぞれの該高周波加熱コイル２は、黄銅製の一対の側板（コイル保持板）３ａ，３ｂと、この側板３ａ，３ｂ間に取付けられた半開放殼形の高周波加熱コイル頭部４，４と、該高周波加熱コイル頭部４，４に給電線５，５を介して、１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの高周波電力を供給する高周波電源６と、前記側板３ａ，３ｂの下端に取付られて前記高周波加熱コイル頭部４，４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７，７と、前記高周波電源６と前記給電線５とを接続するための一対の接続端子８，８と、接続端子８，８および給電線５，５を保持するために前記側板３ａ，３ｂの上端側に取付けられた絶縁性材料からなるブロック９と、前記ワーク１００の誘導加熱される円柱部（例えば、前記ジャーナル部５Ｊ（１９０））と前記高周波加熱コイル頭部４，４との間を、僅かな隙間で保つための複数箇所（本実施の形態では、３箇所で、前記高周波加熱コイル頭部４，４のほぼ真上の中央部分と、それらの両端部分）に添うように装着される、セラミック製又は超硬製の接触部１０，１０とをそれぞれ具備している。
【００２３】
ここで、前記高周波加熱コイル２は、前記それぞれの上方で、図示しない支持機構によって直下状態で保持されている。そして、前記ワーク１００の中心軸Ｘを中心に回転されるのに伴い、図示しないワーク追従機構により、前記高周波加熱コイル頭部４，４が、前記誘導加熱される円柱部、例えば、ジャーナル部５Ｊ（１９０）の円柱部１９１上に載置された状態のまま、前記高周波加熱コイル２が該円柱部１９１に追従して移動し得るように構成されている。（以下、代表的に、前記ジャーナル部５Ｊについて説明する）
【００２４】
なお、前記誘導加熱される前記ジャーナル部５Ｊの円柱部１９１の外周面には、前記３箇所に前記接触子１０，１０が当接され、これにより高周波加熱コイル頭部４，４の半円状部と、前記円柱部１９１の外周面とが、僅かな所定間隔を隔てられており、この状態で、該円柱部１９１が前記高周波誘導加熱コイル頭部４，４により高周波誘導加熱されるようになっている。
【００２５】
また、前記一対の冷却液噴射環７，７には、冷却液供給用バイブ２０がそれぞれ接続されており、図示しない冷却供給源から、これらの前記パイプ２０を通してそれぞれの冷却液噴射環７，７に供給されるので、前記円柱部１９１を誘導加熱後、前記冷却液噴射環７，７から所定のタイミングで冷却液が、加熱された前記ジャーナル部５Ｊに向けて噴射され、これを冷却するように構成されている。
【００２６】
図１において、前記チャック機構２６は、チャック２６ａ，２６ｂからなり、前記ワーク１００は、その長手方向の両端を、前記チャック２６ａ，２６ｂにより、固定、支持される。そして、前記一方のチャック２６ａは、回転駆動装置３１のヘッドセンタユニット３２に、前記他方のチャック２６ｂは、前記回転駆動装置３１のテールセンタユニット３３にそれぞれ回転自在に保持される。なお、前記回転駆動装置３１のヘッドセンタユニット３２とテールセンタユニット３３は、前記ワーク１００の長手方向に、往復動機構５１のそれぞれの流体圧シリンダ装置（流体圧によりピストンを駆動させる）５２，５３により駆動可能になっている。高周波焼入中は、前記流体圧シリンダ装置５２は、固定位置に静止状態にある。
【００２７】
特に、前記往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３は、前記ワーク１００の高周波加熱及び冷却による伸び、縮みに追従できるように、該シャフト１００の長手方向に、前記回転駆動装置３１のテールセンタユニット３３を駆動する。
つまり、前記流体圧シリンダ装置５３により、該ワーク１００のピン部が加熱中は、その伸びにより、テールセンタユニツト３３が摺動しながら後退し、該ピン部が前記高周波加熱コイル２の冷却液噴射環７，７による冷却中は、その縮みにより、該テールセンタユニツト３３が摺動しながら前進させる。さらに、冷却を開始して、ある一定時間経過後、前記往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３は、前記テールセンタユニット３３を押圧するように、前進させて、前記ワーク１００を、加熱前の位置に移動し、固定するように構成されている。
このような構成により、冷却後の該シャフト１００伸び量のバラツキが低減されている。
【００２８】
図３に示す前記押さえローラ機構４１は、冷却焼入中の前記ワーク１００の径方向の曲がりを矯正する機構で、該ワーク１００の長手方向のほぼ中央位置にあるジャーナル部３Ｊの径方向を、２個のローラ４２ａ，４２ｂで押圧するため、該ローラ４２ａ，４２ｂが回転自在に配設される押圧軸４３と、前記押圧軸４３を垂直方向に駆動するため、本装置１の下面に装着される流体圧シリンダ装置４４とからなる。前記押さえローラ機構４１は、該ワーク１００の長手方向の中央に位置するジャーナル部３Jの下部に配置され、図３に示すように、駆動時、上昇する前記押圧軸４３により、前記ローラ４２ａ，４２ｂの当接点が、焼入前の状態で、僅かな隙間をもって設置されている。
【００２９】
前記高周波加熱コイル２による加熱及び冷却、前記回転駆動装置の駆動及び停止、前記押さえローラ機構４１の流体圧シリンダ装置４４の駆動及び停止、前記往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３の駆動及び停止などについては、全て、図示しない制御装置６１により制御されている。
【００３０】
従来は、図６に示すように、該ワーク１００のピン部２Ｐ，３Ｐを同時加熱するときには、該ワーク１００の長手中央に位置するジャーナル部３Ｊが、該ワーク１００の軸心からかなり変化、移動することから、加熱時に従来の押さえローラ機構を使用して該シャフトを矯正した場合、該ワーク１００に変形応力を及ぼす可能性があった。
このため、本実施の形態では、高周波加熱コイル２内において、加熱後、焼入するための冷却液を噴射し、ある一定時間経過後、前記押さえローラ機構４１を前記装置１の下部より上昇させ、該ワーク１００の径方向を押圧して矯正している。
【００３１】
前記ワーク１００の長手方向の両端を、前記チャック機構２６により固定して、該ワーク１００の長手方向の一端を、前記チャック２６ｂを介して、前記往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３により押圧するとともに、その径方向に前記押さえローラ機構４１により、該ワーク１００を冷却しながら矯正することで、焼入後に該前記ワーク１００に発生する曲がりのバラツキを少なくし、かつ、曲がり量をも少なくしている。
【００３２】
次いで、前記高周波低歪み焼入装置１により、前記ワーク１００の全ピン部及びジャーナル部の高周波誘導加熱と焼入処理を行う際の操作手順について説明する。
（１）まず、前記ワーク１００を、その軸方向を水平にして、図示しないガイドビームに載置する。
（２）次に、搬送装置３１により前記ワーク１００を上昇させ、前記高周波低歪み焼入装置１の前記高周波加熱コイル２の位置まで前進させ、該ワーク１００の両端を前記チャック機構２６のチャック２６ａ，２６ｂに支持させ、前記回転駆動装置３１のヘッドセンタユニット３２とテールセンタユニット３３を介して、該装置１に水平に配置する。
【００３３】
（３）前記ワーク１００を保持した状態で、そのピン部２Ｐ，３Ｐのそれぞれに対応する、前記高周波加熱コイル２のユニットを下降し、該高周波加熱コイル２内に前記ワーク１００を挿入、配置させる。
（４）〜（９）までの一連の制御は、前記制御装置６１により行われる。
（４）前記ワーク１００を搬入、配置後、前記回転駆動装置３１により、該ワーク１００を、その中心軸を中心にある一定回転で回転駆動させる。
【００３４】
（５）前記ピン部２Ｐ，３Ｐを、前記高周波加熱コイル２，２により、ある一定時間、同時に誘導加熱する。すなわち、所定周波数の高周波電流により同時に誘導加熱し、その表面が所定の焼入温度まで加熱される。このとき、加熱された前記ワーク１００の長手方向の伸びに応じて、前記往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３を駆動しながら、前記テールセンタユニット３３を前記チャック２６ｂとともに、後退させる。
（６）所要時間回転、加熱後、該ワーク１００を回転したまま、前記高周波加熱コイル２，２ヘの通電を遮断し、高周波誘導加熱を停止する。
【００３５】
（７）前記加熱工程終了後、加熱された前記ワーク１００を保持した状態で、該高周波加熱コイル２，２の冷却液噴射環７，７から冷却液を、前記ピン部２Ｐ，３Ｐに向けて噴射し、冷却焼入を開始する。ある一定時間経過後、前記押さえローラ機構４１の流体圧シリンダ装置４４を駆動させて、前記押圧軸４３を介して前記ローラ４２ａ，４２ｂを、該ワークl００の長手方向のほぼ中央位置にあるジャーナル部３Jに当接させ、該ワーク１００の長手方向の曲がりの矯正を開始する。
（８）前記冷却の開始から、前記一定時間と同じか、又は異なる他の一定時間経過後、前記往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３を駆動して、前記ワーク１００の冷却による縮みに追従するように、前記回転駆動機構３１のテールセンタユニット３３を前進させるとともに、チャック機構２６を介して、ワーク（クランクシャフト）１００の長手方向の一端を、往復動機構５１の流体圧シリンダ装置５３により該ワーク１００の長手方向に押圧する。そして、前記冷却焼入処理の終了までに、該ワーク１００を、加熱前の位置に移動させ、固定する。前記押さえローラ機構４１の流体圧シリンダ装置４４を、前記冷却焼入処理の終了までに後退させる。
（ここで、前記ある一定時間とは、前記ワーク１００の種類又はロットにおいて、それぞれ任意に時間に設定することができる。）
【００３６】
（９）次いで、所定の冷却時間後、冷却液の噴射を停止するとともに、該ワーク１００の回転を停止する。
（１０）前記ピン部１Ｐ，４Ｐは、前記ピン部２Ｐ，３Ｐと同様に焼入れされる。この工程の終了で、該ワーク１００の前記全ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐの焼入れが完了する。
（１１）前記チャック機構２６のチャック２６ａ，２６ｂにより、該ワーク１００の支持を解除し、該搬送装置３１により該ワーク１００を下降させ、次の所定位置に搬出する。
（１２）前記全ピン部１Ｐ，２Ｐ，３Ｐ，４Ｐの焼入後のワーク１００を、本装置１又は他の高周波焼入装置にて、前記ジャーナル部１Ｊ，２Ｊ，３Ｊ，４Ｊ，５Ｊの焼入れ行う。（この場合の焼入順序としては、ジャーナル部２Ｊの後，４Ｊを焼入れし、次いで、１Ｊ，３Ｊ，５Ｊを同時に焼入をする。）
焼入完了後、外部の所定位置に搬出する。
【００３７】
［実施例］  本実施の形態における具体的な実施例を、以下に示す。
（１）ワーク（被加工物）：４気筒クランクシャフト
（ａ）材質：Ｓ３７Ｃ
（ｂ）ピン部寸法：ピン径φ４５ｍｍ、ピン幅２０ｍｍ
（２）高周波誘導加熱条件（ピン部２Ｐ，３Ｐの同時焼入れ）
（ａ）周波数：２０ｋＨｚ
（ｂ）出力：１１１ｋＷ
（ｃ）加熱時間：１２ｓｅｃ
（ｄ）回転数：３０ｒｐｍ
（３）冷却条件
（ａ）冷却液：ユーコンクェンチャントＡ（７％）
（ｂ）液温：３０℃
（ｃ）流量：１２Ｌ／ｍｉｎ
（ｄ）冷却時間：２０ｓｅｃ
【００３８】
前記加工条件によりビン部を全てフィレットＲ焼入れを施したときの、前記クランクシャフト１００の試料数Ｎ＝１０本での曲が量とその方向を表１に示す。
【００３９】
【表１】
0003588447.tif 000002
【００４０】
表１によれば、曲がり量の測定は、検心台を使用し、該クランクシャフト１００を両センタで受け、該ワーク１００を回転させ、ジャーナル部３Ｊの外径部にダイヤルゲージを当て、そのダイヤルゲージの目盛の最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）の差より求めた。その曲がりの方向は、ピン部１Ｐを時計文字盤の１２時として、ダイヤルゲージでの値が最大値（ＭＡＸ）を示す部位を、ジャーナル部１Ｊ側から見た時の方向であり、１時単位で測定した。曲がり値は、焼入前でＴＩＲが０．０５ｍｍから０．１１ｍｍであり、全ピン部の焼入後は、ＴＩＲが０．１６ｍｍから０．２０ｍｍになった。前記試料数の中の曲がり量の幅（最大値−最小値）は、焼入前で、０．０９ｍｍに対して、全ピン部の焼入後で、０．０４ｍｍと少なくなった。
【００４１】
さらに、従来の方法と比較すると、曲がり量及ぴその幅において、本発明の方法の方が少なくなっている。ピン部での曲がり量が安定することで、次ぎに加工されるジャーナル部の焼入れにおいても、曲がりのバラツキが少なくなり、後工程における研磨加工に問題を生じるレベルではなくなった。
【００４２】
以上、本発明の技術は、前記実施の形態における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また、本発明の技術は、前記構成の範囲内において、押さえローラ機構の上昇とチャック機構の押圧するタイミングを、それぞれ前記ワークの種類又はロットに対応して、任意の時間に設定することが可能である。また、前記押さえローラ機構の下降とチャック機構の押圧を解除するタイミングもまた、それぞれに応じて、任意の時間に設定することが可能である。その他、前記構成の範囲内において、種々の変更、付加が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明のクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法によれば、クランクシャフトの長手方向の両端をチャック機構に取り付けてクランクシャフトのピン部を高周波誘導加熱するときにはクランクシャフトの曲がりの矯正を行うことなく、高周波誘導加熱する期間の経過後の冷却焼入中にのみ、押さえローラ機構により、クランクシャフトのほぼ中央立置にあるジャーナル部を径方向に押圧してクランクシャフトの曲がりを矯正する（すなわち、ピン部を高周波誘導加熱するときはクランクシャフトの曲がりの矯正を行うことなく、高周波誘導加熱後における冷却焼入中にのみ、クランクシャフトを冷却しながら曲がりの矯正を行う）とともに、チャック機構を介して、クランクシャフトの長手方向の一端を、往復動機構によりクランクシャフトの長手方向に押圧しながら、ピン部の歪みを少なくするようにしているので、高周波誘導加熱時にクランクシャフトに変形応力（矯正に伴って発生する残留応力）が生じるのを回避することができることとなり、クランクシャフトの焼入後のピン部に歪みを少なくし得て、該クランクシャフトの曲がり量を少なく、かつそのバラツキを少なくすることができる。
【００４５】
そして、前記クランクシャフトの曲がり量を安定させて、次工程である研磨加工に支障が生じなく、安定した精度により該クランクシャフトを加工することができ、全体の作業性を向上させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクランクシャフトの高周波低歪み焼入方法とその装置の一実施の形態を示す、高周波低歪み焼入装置の構成外観図である。
【図２】前記クランクシャフトのピン部及ぴジャーナル部の円柱部をフィレットＲ焼入れするために使用されるフィレットＲ焼入用の半開放殼形高周波誘導加熱コイル（高周波加熱コイル）の構成図である。
【図３】図１の押さえローラ機構を示す右側面図である。
【図４】４気筒エンジン用のクランクシャフトの正面図である。
【図５】図４のクランクシャフトの従来の焼入部の形状とフィレットＲ焼入れの硬化層パターンを示す部分断面図である。
【図６】図４のクランクシャフトの従来のピン部の焼入後の曲がりへの影響を示す断面図で、図６（ａ）は、ピン部１Ｐ，４Ｐを同時に焼入れしたときの偏心量Ｈ１を示し、図６（ｂ）は、ピン部２Ｐ，３Ｐを同時に焼入れしたときの偏心量Ｈ２を示す。
【図７】図４のクランクシャフトを従来のチャック機構に取り付け、ピン部２Ｐ，３Ｐを同時に、加熱、冷却したときの該クランクシャフト（ワーク）の伸び、縮みを示す図で、図７（ａ）は加熱前、図６（ｂ）は加熱直後、図６（ｃ）は冷却後の状態を示す図である。
【図８】図７のピン部２Ｐの硬化層パターンと歪みの関係及び曲がりを示す部分断面図である。
【符号の説明】
１  高周波低歪み焼入装置
２  高周波加熱コイル
４  高周波加熱コイル頭部
６  高周波電源
７  冷却液噴射環
１０  接触部
２１  搬送装置
２６  チャック機構
２６ａ，２６ｂ  チャック
３１  回転駆動機構
３２  ヘッドセンタユニット
３３  テールセンタユニット
４１  押さえローラ機構
４２ａ，４２ｂ  ローラ
４３  駆動軸
４４，５２，５３  流体圧シリンダ装置
５１  往復動機構
６１  制御装置
【図１】
0003588447.tif 000003
【図２】
0003588447.tif 000004
【図３】
0003588447.tif 000005
【図４】
0003588447.tif 000006
【図５】
0003588447.tif 000007
【図６】
0003588447.tif 000008
【図７】
0003588447.tif 000009
【図８】
0003588447.tif 000010