(57)【要約】【課題】シャフトの加工条件を個別に管理することができるシャフトの焼入品質管理方法を提供する。【解決手段】等速ジョイントシャフトを高周波焼入加工すると共に、シャフトごとの焼入加工条件を測定する工程と、シャフトを１本ずつ特定するための識別符号と、各シャフトの前記焼入加工条件とを関連付けて記憶する工程と、焼入加工前又は焼入加工後に、識別符号を対応したシャフトに付す工程を有する。【選択図】図４
2008196036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを高周波焼入加工すると共に、シャフトごとの焼入加工条件を測定する工程と、
前記シャフトを１本ずつ特定するための識別符号と、各シャフトの前記焼入加工条件とを関連付けて記憶する工程と、
前記焼入加工前、又は焼入加工後に、前記識別符号を対応したシャフトに付す工程を有することを特徴とするシャフトの焼入品質管理方法。
【請求項２】
シャフトを高周波焼入加工すると共に、焼入加工するシャフトごとの焼入加工条件を測定する工程と、
前記シャフトを１本ずつ特定するための識別符号と、各シャフトの前記焼入加工条件とを関連付けて記憶する工程と、
前記焼入加工前、又は焼入加工後に、前記識別符号を対応したシャフトに付す工程と、
前記焼入加工したシャフトの中から一部のシャフトを抜取ってその加工状態を検査する工程と、
前記検査結果からシャフトの品質が所定の品質基準を満たすか否かを判断し、当該シャフトが前記品質基準を満たさないと判断した場合、当該シャフトの前記識別符号と、記憶してある識別符号とを照合して、当該シャフトの焼入加工条件を得る工程と、
前記品質基準を満たさないシャフトの焼入加工条件と、記憶してある焼入加工条件とを照合して、品質基準を満たさないシャフトの焼入加工条件と一致する焼入加工条件の他のシャフトの識別符号を探し出す工程を有することを特徴とするシャフトの焼入品質管理方法。
【請求項３】
前記加工状態を検査する工程で、前記シャフトの焼入硬化層の深さを非破壊硬化層検査機にて測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のシャフトの焼入品質管理方法。
【請求項４】
前記加工状態を検査する工程で、前記シャフトを切断して当該シャフトの焼入硬化層の深さを測定する方法で行う請求項１又は２に記載のシャフトの焼入品質管理方法。
【請求項５】
シャフトを高周波焼入加工する焼入装置と、シャフトごとの焼入加工条件を測定する測定手段と、前記シャフトを１本ずつ特定するための識別符号と、各シャフトの前記焼入加工条件とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記識別符号を対応したシャフトに付すマーキング装置と、焼入加工したシャフトの加工状態を検査する検査装置を備えたことを特徴とするシャフトの焼入品質管理装置。
【請求項６】
前記検査装置を非破壊硬化層検査機としたことを特徴とする請求項５に記載のシャフトの焼入品質管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導加熱して焼入加工したシャフトの焼入品質管理方法、及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のクランクシャフトやエンジンのカム軸、等速ジョイント等のシャフト部品は、その表面に高周波焼入れを行って、耐摩耗性や疲労強度の向上を図っている。高周波焼入装置としては、誘導加熱コイルと、冷却手段と、シャフトを支持する上部センタピン及び下部センタピンを主要な構成要素とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その焼入装置の基本動作について説明すると、まず、上下部センタピンにてシャフトを垂直方向に支持し、センタピンに通しておいたコイルをシャフトまで移動させる。馬蹄状のコイルの場合は、コイルをシャフトまで接近させる。また、シャフトは水平に支持する場合もある。次に、シャフトを回転させながら、誘導加熱コイルに通電して、対応するシャフト表面部を焼入温度に加熱する。その加熱した部分に冷却手段にて冷却液を噴射し、急冷却して焼入れする。続いて、シャフトを誘導加熱コイルに対し下降させながら、順次焼入動作を繰り返す。また、別方法としては、シャフトに対して誘導加熱コイルを上昇させる焼入方法もある。水平に支持した場合は、コイルとシャフトを相対的に横方向に移動させる。他の方法として、シャフト、コイル共に移動せず焼入を行う場合もある。
【０００４】
また、焼入加工後にシャフトの表面硬さや有効硬化層の深さを測定する品質検査を行っている。有効硬化層深さの測定は、シャフトを切断し、その断面を硬度計にて測定する。そのため切断したシャフトは使用することができなくなる。また、有効硬化層の測定には、渦流式の非破壊検査方法があるが、一回の測定でシャフトの一部の硬化層しか測定することができない。従って、検査対象箇所が多い場合は、測定作業に多大な工数を要す。焼入加工したシャフトの品質検査には、このような抜取り検査を行っていた。
【特許文献１】特開２０００−８７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、抜取り検査で、シャフトの加工状態、例えば焼入硬化層の深さ等が、所定の品質基準を満たしていないと判断した場合、抜取り検査をしない他の製品について品質基準を満たすか否か判断することは困難であった。そして、製品の中に品質基準を満たさないものが混入する虞があるため、品質基準を満たさないものと同じ条件で製造したと考えられる製品群（同ロット内の製品）を全て廃棄していた。さらに、品質基準を満たすものとそうでないものとの加工条件の違いがわからなかったため、品質基準を満たさない原因を特定することは困難であった。
【０００６】
本発明は上述の斯かる実情に鑑み、シャフトの加工条件を個別に管理することができるシャフトの焼入品質管理方法及びその装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、シャフトを高周波焼入加工すると共に、シャフトごとの焼入加工条件を測定する工程と、前記シャフトを１本ずつ特定するための識別符号と、各シャフトの前記焼入加工条件とを関連付けて記憶する工程と、前記焼入加工前、又は焼入加工後に、前記識別符号を対応したシャフトに付す工程を有するシャフトの焼入品質管理方法である。
【０００８】
請求項１に記載の方法によれば、識別符号を付すことによりシャフトを個別に管理することができ、各シャフトの加工条件と識別符号とを関連付けて管理することができる。従って、納品後であっても、識別符号からすぐにそのシャフトの加工条件がわかる。また、特定の加工条件と同じ加工条件のシャフトを簡単に判別することができる。これにより、トレーサビリティの向上が期待できる。
【０００９】
請求項２の発明は、シャフトを高周波焼入加工すると共に、焼入加工するシャフトごとの焼入加工条件を測定する工程と、前記シャフトを１本ずつ特定するための識別符号と、各シャフトの前記焼入加工条件とを関連付けて記憶する工程と、前記焼入加工前、又は焼入加工後に、前記識別符号を対応したシャフトに付す工程と、前記焼入加工したシャフトの中から一部のシャフトを抜取ってその加工状態を検査する工程と、前記検査結果からシャフトが所定の品質基準を満たすか否かを判断し、当該シャフトが前記品質基準を満たさないと判断した場合、当該シャフトの前記識別符号と、記憶してある識別符号とを照合して、当該シャフトの焼入加工条件を得る工程と、前記品質基準を満たさないシャフトの焼入加工条件と、記憶してある焼入加工条件とを照合して、品質基準を満たさないシャフトの焼入加工条件と一致する焼入加工条件の他のシャフトの識別符号を探し出す工程を有するシャフトの焼入品質管理方法である。
【００１０】
一般に、同じ加工条件のシャフトは同様の加工状態となっている傾向にある。つまり、本発明によれば、特定の加工条件と同じ加工条件のシャフトを簡単に探し出すことができるので、シャフトの抜取り検査で所定の品質基準を満たさないシャフトがあれば、それと同様の加工状態のシャフトを簡単に探し出すことができる。これにより、シャフトの品質検査の手間を軽減することができると共に、シャフトの品質の信頼性を向上することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のシャフトの焼入品質管理方法において、前記加工状態を検査する工程で、前記シャフトの焼入硬化層の深さを非破壊硬化層検査機にて測定する方法である。
【００１２】
非破壊検査機にてシャフトの検査を行うと、シャフトに傷等をつけずに検査することができる。そして検査後、シャフトの品質が所定の品質基準を満たしていると判断した場合は、その検査したシャフトを使用することができ、製造コストの無駄がなくなる。
【００１３】
請求項４の発明は、前記加工状態を検査する工程で、前記シャフトを切断して当該シャフトの焼入硬化層の深さを測定する方法を用いた請求項１又は２に記載のシャフトの焼入品質管理方法である。
【００１４】
これによれば、焼入硬化層の深さを確実に測定することができ、シャフトの品質検査の信頼性が向上する。
【００１５】
請求項５の発明は、シャフトを高周波焼入加工する焼入装置と、シャフトごとの焼入加工条件を測定する測定手段と、前記シャフトを１本ずつ特定するための識別符号と、各シャフトの前記焼入加工条件とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記識別符号を対応したシャフトに付すマーキング装置と、焼入加工したシャフトの加工状態を検査する検査装置を備えたシャフトの焼入品質管理装置である。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、識別符号を付すことによりシャフトを個別に管理することができ、各シャフトの加工条件と識別符号とを関連付けて管理することができる。従って、納品後であっても、識別符号からすぐにそのシャフトの加工条件がわかる。一般に、同じ加工条件のシャフトは同様の加工状態となっている傾向にある。つまり、本発明によれば、特定の加工条件と同じ加工条件のシャフトを簡単に探し出すことができるので、シャフトの抜取り検査で所定の品質基準を満たさないシャフトがあれば、それと同様の加工状態のシャフトを簡単に探し出すことができる。これにより、品質検査の手間を軽減することができると共に、シャフトの品質の信頼性を向上することができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５に記載のシャフトの焼入品質管理装置において、前記検査手段を非破壊硬化層検査機としたものである。
【００１８】
非破壊検査機にてシャフトの検査を行うと、シャフトに傷等をつけずに検査することができる。そして検査後、シャフトの品質が所定の品質基準を満たしていると判断した場合は、その検査したシャフトを使用することができ、製造コストの無駄がなくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のシャフトの焼入品質管理方法及びその装置によれば、識別符号を付すことによりシャフトを個別に管理することができ、各シャフトの加工条件と識別符号とを関連付けて管理することができる。従って、納品後であっても、識別符号からすぐにそのシャフトの加工条件がわかる。また、特定の加工条件と同じ加工条件のシャフトを簡単に判別することができる。さらに、全てのシャフトにおいて、識別符号と焼入加工条件とを記憶しているので、所定の品質基準を満たしているシャフトと、満たしていないシャフトとの焼入加工条件の違いを把握することができる。これにより、品質基準を満たしていない原因の究明を行うことが可能となる。このように本発明によれば、トレーサビリティの向上が期待でき、シャフトの品質の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るシャフトの焼入品質管理装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１に示すように、本発明の装置は、焼入装置１、電子制御部２、マーキング装置３、測定部１４及び検査装置４を主要な構成要素としている。
【００２１】
前記焼入装置１は、例えば自動車用のシャフトの表面に高周波焼入加工をする装置であり、この装置１は、図２に示すように、シャフト５の表面を高周波誘導加熱するための誘導加熱コイル６と、シャフト５を支持する一対の上部センタピン７及び下部センタピン８を備える。また、誘導加熱後にシャフト５に冷却水を噴射して急冷却する冷却手段（図示せず）も備えている。上部センタピン７と下部センタピン８は、それぞれ上下移動可能な移動ベース（図示せず）に配設されており、両センタピン７，８相互間隔は調整自在となっている。また、別方式として、シャフト５に対して誘導加熱コイル６が上下移動可能な機構を有する場合もある。さらに、上部センタピン７と下部センタピン８は、図示しないモータにより回転駆動可能に構成されている。誘導加熱コイル６は高周波電源（図示せず）から電力が供給されるようになっている。
【００２２】
図１に示すように、前記電子制御部２は記憶部９を有し、この記憶部９は、多数本のシャフトを１本ずつ特定するための識別符号と、各シャフトの焼入加工条件とを関連付けて記憶するものである。ここで、識別符号には、文字、数字、記号、図形等が含まれる。また、焼入加工条件とは、高周波電源から誘導加熱コイルに供給される電力量や周波数、加熱中のシャフトの位置や回転速度、冷却水の流量（噴射量）や水温等、あるいはこれら以外のシャフトの焼入品質に影響を与え得る条件を含むと定義する。
【００２３】
本装置には、これら焼入加工条件をシャフトごとに得るための各種センサや測定機器等から成る測定部１４（測定手段）が設けられており、その測定部１４から記憶部９へ焼入加工条件のデータが送信されるように構成されている。
【００２４】
また、電子制御部２は、入力部１０、検索部１１及び表示部１２（出力部）を有する。入力部１０は、シャフトの特定の識別符号又は特定の焼入加工条件を入力する部分であり、検索部１１は、記憶部９で記憶している識別符号及び焼入加工条件のうち、入力部１０に入力した特定の一方に関連する他方を探し出す手段（検索手段）である。表示部１２は、検索部１１にて探し出した識別符号又は焼入加工条件を表示する手段である。
【００２５】
マーキング装置３は、例えば、レーザーマーカー、打刻機等であり、前記記憶部９で記憶した識別符号を対応するシャフトに付すように電子制御部２によって制御されている。
【００２６】
検査装置４は、焼入加工したシャフトの焼入硬化層の深さを測定するものであり、例えば、渦流式硬化層検査装置等の非破壊硬化層検査機が好ましい。検査装置４は、図３に示すように、測定プローブ１３を有し、同図の斜線部に示すシャフトの焼入硬化層の検査対象箇所にプローブ１３を接近させ、プローブ１３で発生させた交流磁場によってシャフトを磁化するものである。そして、シャフトの硬化層の深さによって変化する磁化遅れ特性を検知することによって、硬化層の深さを測定する。この検査方法以外に、シャフトを切断し、その切断面を各種硬度計で測定してもよい。また、それ以外の品質検査を行ってもよい。
【００２７】
以下、本発明の装置を用いたシャフトの焼入品質管理方法について、図４のフローチャート図を参照して説明する。
まず、シャフトの焼入加工工程を行う。詳しくは、図２に示すように、上部センタピン７と下部センタピン８にて、シャフト５を垂直方向に支持し、センタピンに通しておいたコイル６をシャフト５まで移動させる。馬蹄形コイルの場合には、コイルをシャフト５まで接近させる。また、シャフト５は水平に支持する場合もある。次に、両センタピン７，８を回転させ、これに伴ってシャフト５と軸線廻りに回転させながら、誘導加熱コイル６に通電して、対応するシャフト５の表面部を焼入温度に加熱する。シャフト５の加熱した部分に、図示しない冷却手段にて冷却水を噴射し急冷却して焼入れを行う。そして、シャフト５を誘導加熱コイル６に対し下降させながら、シャフト５の所定の箇所を焼入加工する。また、別方式として、シャフト５に対して誘導加熱コイル６が上昇する場合もある。水平に支持した場合は、コイル６とシャフト５を相対的に横方向に移動させる。この焼入動作を多数本のシャフト５において繰り返し行う。他の方法として、シャフト５、コイル６共に移動せず焼入を行う場合もある。
【００２８】
また、上記焼入加工中には、焼入装置に設けた測定部１４によって各シャフトの焼入加工条件が測定され、その焼入加工条件のデータは電子制御部２の記憶部９へと送信される。そして、記憶部９では、シャフトごとに、焼入加工条件と識別符号とが記憶される。
【００２９】
焼入加工されたシャフトは、図示しない搬送手段にてマーキング装置３へと搬送され、電子制御部２からの指示により、マーキング装置３は識別符号を対応したシャフトに付す。このようにシャフトに識別符号を付すことによりシャフトを個別に管理することができ、各シャフトの加工条件を識別符号と関連付けて管理することができる。
【００３０】
以下、マーキングを終えた多数本のシャフトの中から所定又は任意のシャフトを抜取り、そのシャフトの品質を検査した場合について説明する。
上記品質検査は、抜取ったシャフトの加工状態が所定の品質基準を満たしているか否かについて判断する。具体的には、例えばシャフトの焼入硬化層の深さが、所定の基準深さに達しているか否かを判断する。そして、抜取り検査したシャフトの中に、所定の硬化層の深さに達していないものが（１つ又は複数）あると判断した場合は、以下の工程を行う。
【００３１】
まず、品質基準を満たしていないシャフトに付してある識別符号を確認し、その識別符号を電子制御部２の入力部１０へ入力する。そして、検索部１１にて、記憶部９に記憶してある識別符号と、入力部１０に入力した（品質基準を満たしていないシャフトの）識別符号とを照合させ、品質基準を満たしていないシャフトの焼入加工条件を探し出す。探し出された加工条件は表示部１２にて表示される。
【００３２】
次に、品質基準を満たしていないシャフトの焼入加工条件を入力部１０へ入力する。そして、検索部１１にて、記憶部９に記憶してある加工条件と、入力した（品質基準を満たしていないシャフトの）加工条件とを照合させる。その入力した焼入加工条件と一致する焼入加工条件の他のシャフトがあれば、その識別符号が表示部１２に表示される。このとき、同じ加工条件のシャフトが複数ある場合は、それら全ての識別符号が表示される。また、一致するものがなければ、その旨が表示部１２に表示される。
【００３３】
一般に、同じ焼入加工条件で製造されたシャフトは、同様の加工状態となっている傾向にある。従って、上記品質基準を満たさないシャフトの加工条件と一致するシャフトの識別符号が探し出された場合、その探し出された識別符号を付したシャフトも品質基準を満たしていないと判断する。
【００３４】
なお、上記「加工条件と一致する」とは、入力部１０に入力する加工条件、言い換えればサンプル加工条件と、それ以外の記憶された加工条件とが完全に一致する場合、及び、サンプル加工条件の所定の許容範囲内に、記憶された加工条件が含まれる場合をいうと定義する。すなわち、サンプル加工条件が、誘導加熱コイルの電力量・周波数、シャフトの位置・回転速度、冷却水の流量・水温の６項目から成る場合に、例えばそのうち５項目が一致する加工条件のシャフトを検索したり、各項目の数値の上下１０％以内に入る加工条件のシャフトを検索するように構成してもよい。また、上記サンプル加工条件は、抜取り検査して品質基準を満たさないシャフトの加工条件に限らず、過去の加工条件データから得た所定の品質基準を満たす（又は満たさない）シャフトの加工条件等であってもよい。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、シャフトに対応した識別符号を付するマーキング工程は、焼入加工前に予め行ってもよい。また、焼入装置の構造は上記実施形態のものに限定されず、シャフトも自動車用のシャフト部品全般を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るシャフトの焼入品質管理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】焼入装置の要部を示す簡略図である。
【図３】検査装置の要部を示す簡略図である。
【図４】本発明に係るシャフトの焼入品質管理方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  焼入装置
２  電子制御部
３  マーキング装置
４  検査装置
５  シャフト
９  記憶部
１０  入力部
１１  検索部
１２  表示部
１４  測定部
【図１】
2008196036.tif 000003
【図２】
2008196036.tif 000004
【図３】
2008196036.tif 000005
【図４】
2008196036.tif 000006