(57)【要約】【課題】  軸体の曲がりを矯正する押圧（加圧）手段等の特別な機構を用いることなく、高周波誘導加熱機構を利用して軸体の曲がりを矯正することができるような軸体曲がり矯正方法及び高周波誘導加熱装置を提供する。【解決手段】  軸体（例えば、クランクシャフト２）が回転されているときの軸体の軸部（例えば、ジャーナル部３ａ）の振れ量及び振れ箇所の位相を検出する第１の工程と、第１の工程において検出された振れ量及び位相の検出値に基づいて高周波誘導加熱コイル４の加熱出力を変調する第２の工程とを有し、第２の工程においては、軸体の湾曲内側部が高周波誘導加熱コイル２に対向するときに高周波誘導加熱コイル２の加熱出力を相対的に小さく設定し、軸体の湾曲外側部が高周波誘導加熱コイル２に対向するときに高周波誘導加熱コイル２の加熱出力を相対的に大きく設定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼入対象物である軸体の軸部に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを載置し、前記軸体の両端部を支持して前記軸体をその軸線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軸体の軸部に追従させながら前記軸部を高周波誘導加熱する際に、前記軸体の曲がり量を最小にする軸体曲がり矯正方法であって、
前記軸体が回転されているときの前記軸体の軸部の振れ量及び振れ箇所の位相を検出する第１の工程と、
前記第１の工程において検出された振れ量及び位相の検出値に基づいて前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を変調する第２の工程と、
を有し、
前記第２の工程においては、前記軸体の湾曲内側部が前記高周波誘導加熱コイルに対向するときに前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に小さく設定し、前記軸体の湾曲外側部が前記高周波誘導加熱コイルに対向するときに前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に大きく設定すること、
を特徴とする軸体曲がり矯正方法。
【請求項２】
前記加熱出力の変調を、前記振れ量の最大値に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の軸体曲がり矯正方法。
【請求項３】
前記軸体の曲がり量が小さい場合には、前記加熱出力の変調による曲がり矯正を前記軸体の中央の軸部にのみ実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の軸体曲がり矯正方法。
【請求項４】
前記振れ量及びその位相を、曲がり矯正の前後においてグラフィック表示することを特徴とする請求項１乃至３に記載の軸体曲がり矯正方法。
【請求項５】
前記加熱出力の変調を、予め測定されている曲がり量と加熱出力の変調との相互間の関係データに基づいて選択することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の軸体曲がり矯正方法。
【請求項６】
前記軸体が、クランクシャフト又はカムシャフトであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の軸体曲がり矯正方法。
【請求項７】
焼入対象物である軸体の軸部に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを載置し、前記軸体の両端部を支持して前記軸体をその軸線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軸体の軸部に追従させながら前記軸部を高周波誘導加熱する軸体の高周波誘導加熱装置において、
前記軸体が回転されているときの前記軸体の軸部の振れ量及び振れ箇所の位相を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された振れ量及び位相の検出値に基づいて前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を変調する加熱出力変調手段と、
を具備し、
前記軸体の湾曲内側部が前記高周波誘導加熱コイルに対向する時に前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に小さく設定し、前記軸体の湾曲外側部が前記高周波誘導加熱コイルに対向する時に前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に大きく設定し、これにより前記軸体の曲がり量が最小となるように前記軸体の曲がりを矯正するようにしたこと、
を特徴とする軸体の高周波誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼入対象物である軸体の軸部（例えば、エンジン等に用いられるクランクシャフト又はカムシャフトのジャーナル部等）を高周波誘導加熱する際に生じる曲がりを最小に抑えるための軸体曲がり矯正方法及び軸体の高周波誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸体の振れ量を測定してその測定値に基づいて軸体の曲がりを矯正する技術としては、従来より各種の公知例がある。その一例として特開平８−１６３８４１号（特許文献１）に記載の「回転子の偏心測定装置及び偏心矯正装置」が挙げられるが、これは、転動台上にジャーナル部が載置されている回転子の偏心量を接触形電気式ダイヤルゲージで測定し、その偏心量が許容値以上の場合に旋盤状の偏心矯正装置のバイトを用いて回転子鉄心の表面を切削して偏心を矯正するようにしたものである。また別の例として特開２００１−１０５０２８号（特許文献２）に記載の「棒材の曲がり矯正位置及び矯正量の測定方法」が挙げられるが、これは、棒材の振れ量と位相とを計測し、その計測値を基にして最小の矯正回数により最適な矯正位置や矯正量を求めるようにしたものである。また、さらに別の一例として、特開平５−１７１２８３号（特許文献３）に記載の「軸類の高周波焼入れ変形の防止方法」が挙げられるが、これは、被処理部材を高周波焼入れ中にその焼曲がりを歪測定センサにより測定し、歪矯正装置により被処理部材を加圧して歪矯正を行うようにしたものである。
【０００３】
従来にあっては、矯正対象である軸体の振れ量（曲がり量若しくは偏心量）を測定して、その測定値に基づいて軸体の軸部の矯正を行うようにしているが、測定値に基づく矯正手段としては、何れの場合も、機械的な加圧手段や押圧手段を用いるようにしている。例えば、高周波焼入工程においてクランクシャフトやカムシャフトの両端部を支持してその軸線を中心に回転させながら高周波誘導加熱コイルをジャーナル部に追従させて高周波誘導加熱するに際には、高周波誘導加熱によって生じた曲がりをジャーナル部の湾曲外側面の側から機械的矯正機構により押圧して曲がりを矯正するようにしている。
【特許文献１】特開平８−１６３８４１号公報
【特許文献２】特開２００１−１０５０２８号公報
【特許文献３】特開平５−１７１２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように従来では、クランクシャフトやカムシャフト等の軸体の軸部を焼入処理のために高周波誘導加熱する際に生じる曲がりを最小にすべく高周波誘導加熱機構とは別個の矯正用の軸体押圧機構を備えなければならないため、設備が大型かつ高価になっているのが実状である。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、軸体の曲がりを矯正する押圧（加圧）手段等の特別な機構を用いることなく、高周波誘導加熱機構を利用して軸体の曲がりを矯正することができるような軸体曲がり矯正方法及び高周波誘導加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明に係る軸体曲がり矯正方法では、焼入対象物である軸体の軸部に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを載置し、前記軸体の両端部を支持して前記軸体をその軸線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軸体の軸部に追従させながら前記軸部を高周波誘導加熱する際に、前記軸体の曲がり量を最小にする軸体曲がり矯正方法において、前記軸体が回転されているときの前記軸体の軸部の振れ量及び振れ箇所の位相を検出する第１の工程と、前記第１の工程において検出された振れ量及び位相の検出値に基づいて前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を変調する第２の工程とを有し、前記第２の工程においては、前記軸体の湾曲内側部が前記高周波誘導加熱コイルに対向するときに前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に小さく設定し、前記軸体の湾曲外側部が前記高周波誘導加熱コイルに対向するときに前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に大きく設定するようにしている。
また、本発明に係る軸体曲がり矯正方法では、前記加熱出力の変調を、前記振れ量の最大値に基づいて行うようにしている。
また、本発明に係る軸体曲がり矯正方法では、前記軸体の曲がり量が小さい場合には、前記加熱出力の変調による曲がり矯正を前記軸体の中央の軸部にのみ実施するようにしている。
また、本発明に係る軸体曲がり矯正方法では、前記振れ量及びその位相を、曲がり矯正の前後においてグラフィック表示するようにしている。
また、本発明に係る軸体曲がり矯正方法では、前記加熱出力の変調を、予め測定されている曲がり量と加熱出力の変調との相互間の関係データに基づいて選択するようにしている。
また、本発明では、前記軸体が、クランクシャフト又はカムシャフトであるようにしている。
また、本発明に係る高周波誘導加熱装置では、焼入対象物である軸体の軸部に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを載置し、前記軸体の両端部を支持して前記軸体をその軸線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軸体の軸部に追従させながら前記軸部を高周波誘導加熱する軸体の高周波誘導加熱装置において、前記軸体が回転されているときの前記軸体の軸部の振れ量及び振れ箇所の位相を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された振れ量及び位相の検出値に基づいて前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を変調する加熱出力変調手段とを具備し、前記軸体の湾曲内側部が前記高周波誘導加熱コイルに対向する時に前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に小さく設定し、前記軸体の湾曲外側部が前記高周波誘導加熱コイルに対向する時に前記高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に大きく設定し、これにより前記軸体の曲がり量が最小となるように前記軸体の曲がりを矯正するようにしている。
【０００７】
なお、本願明細書でいう「振れ量」とは、軸体の両端部を支持して軸体をその軸線を中心に回転せしめて高周波誘導加熱する際に、軸体に湾曲状の曲がりが存在することに起因して軸体回転時に生じる軸体の軸線に対して直交する方向の振れの変動量をいうものとする。また、軸体の「曲がり量」とは、静止状態の軸体の両端部間の部分の湾曲の程度をいうものとする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、軸体が回転されているときの軸体の軸部の振れ量及び振れ箇所の位相を検出する第１の工程と、第１の工程において検出された振れ量及び位相の検出値に基づいて高周波誘導加熱コイルの加熱出力を変調する第２の工程とを有し、第２の工程においては、軸体の湾曲内側部が高周波誘導加熱コイルに対向するときに高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に小さく設定し、軸体の湾曲外側部が高周波誘導加熱コイルに対向するときに高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に大きく設定するようにしたものであるから、軸体の曲がりを矯正する押圧（加圧）手段等の特別な機構を用いることなく、高周波誘導加熱機構を利用した加熱出力の調整により、ほぼ完全な曲がり調整を行うことができて軸体の曲がりを最小に矯正することができる。従って、本発明に寄れば、高周波誘導加熱コイルの加熱出力の調整によって曲がり矯正を行うようにしているため、別体の特別の押圧手段等が不必要になり、装置構造が簡便のものとなり、さらに、短時間で正確な矯正が可能になる。
【０００９】
また、請求項２に記載の本発明は、加熱出力の変調を、振れ量の最大値に基づいて行うようにしたものであるから、軸体の曲がりの矯正が振れ量の最大値を基にして行われることとなるため、比較的に短時間でほぼ正確な矯正が可能となる。
【００１０】
また、請求項３に記載の本発明は、軸体の曲がり量が小さい場合には、加熱出力の変調による曲がり矯正を軸体の中央の軸部にのみ実施するようにしたものであるから、振れの最も大きい中央の軸部の部分（例えば、クランクシャフトやカムシャフトの軸線方向中央部のジャーナル部）の曲がり矯正のみを行うことにより曲がり量の小さな軸体について軸体の全体の曲がり量の調整をほぼ確実に行うことができる。また、中央の軸部だけの曲がり矯正を行えば済むため、矯正時間の短縮化を図ることができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の本発明は、振れ量及びその位相を、曲がり矯正の前後においてグラフィック表示するようにしたものであるから、矯正前後の振れ量と位相をグラフック表示することにより、矯正度を視覚的に正確かつ容易に把握することができる。
【００１２】
また、請求項５に記載の本発明は、加熱出力の変調を、予め測定されている曲がり量と加熱出力の変調との相互間の関係データに基づいて選択するようにしたものであるから、加熱出力の変調が予め用意されている関係データを用いて行われるため、加熱出力の調整を正確にかつ比較的短時間に行うことができ、従って矯正効率の向上を図ることができる。
【００１３】
また、請求項６に記載の本発明は、軸体が、クランクシャフト又はカムシャフトであるようにしたものであるから、通常では曲がり矯正が難しいとされていたクランクシャフト又はカムシャフトの軸部（ジャーナル部）の曲がり矯正を正確かつ容易に行うことができ、クランクシャフト又はカムシャフトの品質精度の向上を図ることができる。
【００１４】
また、請求項７に記載の本発明は、軸体が回転されているときの軸体の軸部の振れ量及び振れ箇所の位相を検出する検出手段と、検出手段によって検出された振れ量及び位相の検出値に基づいて高周波誘導加熱コイルの加熱出力を変調する加熱出力変調手段とを具備し、軸体の湾曲内側部が高周波誘導加熱コイルに対向する時に高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に小さく設定し、軸体の湾曲外側部が高周波誘導加熱コイルに対向する時に高周波誘導加熱コイルの加熱出力を相対的に大きく設定し、これにより軸体の曲がり量が最小となるように軸体の曲がりを矯正するようにしたものであるから、軸体の曲がりを矯正する押圧（加圧）手段等の特別な機構を用いることなく、高周波誘導加熱機構を利用した加熱出力の調整により、ほぼ完全な曲がり調整を行うことができるような実用的な高周波誘導加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る軸体曲がり矯正方法及び軸体の高周波誘導加熱装置について図１〜図３を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱装置１の構成を概略的に示す装置構成図である。本実施形態の高周波誘導加熱装置１は、軸体（被焼入体；焼入対象物）の１種であるクランクシャフト（ワーク）２の複数のジャーナル部３を焼入処理のために高周波誘導加熱する装置であって、ジャーナル部３の上に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４を載置し、クランクシャフト２の軸線方向の両端部を支持機構（図示せず）にて支持した状態の下でクランクシャフト２をその軸線Ｘを中心に回転せしめて高周波誘導加熱コイル４をジャーナル部３に追従させながらこのジャーナル部３を高周波誘導加熱する型式の装置である。なお、図１において、５はクランクシャフト２のピン部、６はクランクシャフト２のカウンタウエイト部である。
【００１７】
また、高周波誘導加熱装置１には、図１に示すように、クランクシャフト２の複数のジャーナル部３のうちの軸線Ｘ方向の中央のジャーナル部３ａに対応する箇所には、軸体の振れ量を測定（検出）するワーク回転振れ検出機構部７が配置されており、このワーク回転振れ検出機構部７の振れ検出器８が前記ジャーナル部３ａの外周面に係合されるように構成されている。また、クランクシャフト２の例えば後端に対応する箇所には、軸体の振れ量に対応する位相を求めるためのワーク位相位置検出機構部９が配置されている。また、ジャーナル部３ａを高周波誘導加熱する際には、このジャーナル部３ａの上に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４が僅かな間隔を隔ててた状態で載置されるようになっている。そして、この高周波誘導加熱コイル４は、高周波焼入装置本体１０に連結され、後述の如く加熱出力の調整が行われるように構成されている。
【００１８】
さらに、ワーク回転振れ検出機構部７及びワーク位相位置検出機構部９は、振れ量・位相測定表示機構部１１に連結されている。この振れ量・位相測定表示機構部１１は、ワーク回転振れ検出機構部７にて検出（測定）された「振れ量」と、ワーク位相位置検出機構部９にて検出（測定）された「前記振れ量に関連している位相」とを相互に関連付けて表示するものであり、例えば、図１に示すように、横軸に位相をとり、縦軸にその位相の位置における振れ量を表示したグラフＡを表示することが可能なものから成る。かくして、上述のグラフＡからは、振れ量の最小値及び最大値、並びに、それ等の位相（すなわち、最大の振れ量となる際の位相及び最小の振れ量となる際の位相）を求めることができるようになっている（図１参照）。そして、この振れ量・位相測定表示機構部１１には、出力調整部１２が連結されており、この出力調整部１２が高周波焼入装置本体１０の加熱出力調整部１３に連結されている。なお、上述の加熱出力調整部１３は、高周波誘導加熱コイル４に連結されており、既述の振れ量と位相とに基づいて高周波誘導加熱コイル４の出力調整（加熱出力変調）を行ない得るように構成されている。
【００１９】
出力調整部１２には出力変調と曲がり量との関係を予め理論的並びに実験的に表示した出力変調−曲がり量関係グラフＧが予め入力されてメモリに記憶されている。かくして、予め用意されたデータの中から、出力調整部１２から高周波焼入装置本体１０への出力変調を行う割合が正確に選択され、これに基づいて加熱出力調整部１３から高周波誘導加熱コイル４側への出力が正確に決められるようになっている。
【００２０】
出力調整部１２の出力調整は、振れ量・位相測定表示機構部１１からの指示により行われるが、本発明の１つの実施例としては振れ量の最大値とこれに関連する位相とを出力調整部１２に入力して、これに基づいて出力調整すべき出力値が決められる。これにより、矯正効率の向上が図られるようになっている。
【００２１】
矯正の前後において振れ量は測定されるが、この前後の変化を振れ量・位相測定表示機構部１１からの指示に基づいてグラフィック表示することにより、その矯正効果を正確に知ることができるように構成されている。また、振れ量・位相測定表示機構部１１には矯正の前後における振れ量と位相のグラフＢ（図２参照）が表示されるようになっている。これにより、クランクシャフト２の矯正の程度を視覚的に捉えることができる。図２は、振れ量と位相のグラフＢの一例を示すものである。
【００２２】
次に、本発明の軸体曲がり矯正方法を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２３】
まず、焼入前においてセンタ支持されて回転するクランクシャフト２の中央のジャーナル部３ａに係合するワーク回転振れ検出機構部７及びワーク位相位置検出機構部９からの振れ量とこれに関連する位相とが検出される（ステップＳ１参照）。すなわち、ジャーナル部３ａの振れ量と位相とが互いに関連付けられて測定される。
【００２４】
次に、この振れ量及び位相が振れ量・位相測定表示機構部１１に入力され、ここで、グラフＡ（振れ量と位相との関係）が求められる（ステップＳ２参照）。このグラフＡを基にして振れ量の最大値と最小値及びそれ等の位相角度が求められる（ステップＳ３参照）。
【００２５】
次いで、振れ量の最大値と位相とが出力調整部１２に入力される（ステップＳ４参照）。出力調整部１２には、予め、出力変調−曲がり量関係グラフ６が入力されて記憶されており、入力された振れ量及び位相から出力変調すべき制御値が計算され（ステップＳ４参照）、その制御値が高周波焼入装置本体１０に出力される（ステップＳ５参照）。この際、加熱出力の変調の程度は、予め測定されている曲がり量と加熱出力の変調との相互間の関係データ（出力変調−曲がり量関係グラフＧ）に基づいて選択される。
【００２６】
これに伴い、入力された出力調整部の制御値に基づいて高周波焼入装置本体１０内の加熱出力調整部１３が加熱コイル４の加熱出力を求めて高周波誘導加熱コイル４に出力する（ステップＳ６参照）。すなわち、ジャーナル部３ａの湾曲内側部が半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４に対向するときに高周波誘導加熱コイル４の加熱出力が相対的に小さく設定されると共に、ジャーナル部３ａの湾曲外側部が高周波誘導加熱コイル４に対向するときに高周波誘導加熱コイル４の加熱出力が相対的に大きく設定され、これによりジャーナル部３ａは振れ量が低減（最小化）されるように高周波誘導加熱される（ステップＳ７参照）。この場合には、例えば、ジャーナル部３ａの湾曲外側部が高周波誘導加熱コイル４に対向するときに高周波誘導加熱コイル４の加熱出力を所定出力Ｗとし、ジャーナル部３ａの湾曲内側部が半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４に対向するときに高周波誘導加熱コイル４の加熱出力を前記の所定出力値Ｗよりも小さい出力となるように調整（低減）される。
【００２７】
以上により曲がり矯正は終了するが、その結果を視覚的に捕らえるために、図２に示す如きグラフＢが表示される（ステップＳ８参照）。このグラフＢにより本発明による曲がり矯正の効果（程度）を視覚により把握することができる。
【００２８】
上述の如き高周波誘導加熱装置１及びこの装置１による軸体曲がり矯正方法によれば、軸体の曲がりを矯正する押圧（加圧）手段等の特別な機構を用いることなく、既存の高周波誘導加熱機構を利用して軸体の曲がりを矯正することができる。なお、加熱出力を回転角度（位相）により変化させることは、必然的に、ジャーナル部３における焼入れ深さを規格内で変化させて曲がり量を最小にできることになる。
【００２９】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこ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形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、軸体としてクランクシャフト２を用い、その中央のジャーナル部３ａを曲がり矯正箇所としているが、クランクシャフト２の曲がり量が比較的大きい場合には、クランクシャフトの両端側のジャーナル部３を曲がり矯正箇所としてもよい。また、既述の実施形態では、エンジン等に用いられるクランクシャフトの曲がり矯正について説明したが、本発明は、加熱処理される全ての軸体（例えば、エンジン等に用いられるカムシャフト）の曲がり矯正に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸体曲がり矯正方法を施行する高周波誘導加熱装置示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る軸体曲がり矯正方法による軸体の曲がり矯正の前後における振れ量と位相との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る軸体曲がり矯正方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１  高周波誘導加熱装置
２  クランクシャフト（軸体）
３  ジャーナル部
３ａ  中央のジャーナル部
４  高周波誘導加熱コイル
７  ワーク回転振れ検出機構部
９  ワーク位相位置検出機構部
１０  高周波焼入装置本体
１１  振れ量・位相測定表示機構部
１２  出力調整部
１３  加熱出力調整部
Ａ，Ｂ  グラフ
Ｇ  出力変調−曲がり量関係グラフ
【図１】
2006307300.tif 000003
【図２】
2006307300.tif 000004
【図３】
2006307300.tif 000005