(57)【要約】【課題】シリンダブロックなど肉厚が変動する円筒部材の誘導加熱焼戻装置【解決手段】シリンダ内面との間に所定の隙間を形成し、シリンダ壁の厚肉部Ｃに対応する弧長を有する２本の円弧状導体１１、１２からなる複数の加熱コイル１１０〜４１０を、円弧状導体１１、１２がシリンダ壁の厚肉部Ｃに対応するように配設して、シリンダ内面円周を均一温度に加熱して焼戻しする。この円弧状導体１１、１２を複数のシリンダ１、２、３、４に配設し、加熱コイル１１０〜４１０を直列または並列に接続して複数のシリンダ内面を同時に加熱焼戻しする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚肉部と薄肉部を有する肉厚に変動がある円筒部材の焼入れした円筒内面を誘導加熱により焼戻しする装置において、該円筒内面との間に所定の隙間を形成し該円筒部材の厚肉部分に対応する弧長を有する円弧状導体を備えた加熱コイルを、該円弧状導体が前記厚肉部分に対応するように配設し、該円筒部材の円筒内周を均一温度に加熱することを特徴とする円筒部材の誘導加熱焼戻装置。
【請求項２】
シリンダブロックの焼入れしたシリンダ内面を誘導加熱により焼戻しする装置において、該シリンダ内面との間に所定の隙間を形成しシリンダ壁の厚肉部に対応する弧長を有する２本の円弧状導体を備えた加熱コイルを、該２本の円弧状導体がシリンダ壁の厚肉部に対応するように配設し、該シリンダ内面円周を均一温度に加熱することを特徴とするシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置。
【請求項３】
複数のシリンダの内面を誘導加熱により焼戻しする装置において、前記円弧状導体を各シリンダに配設し、相隣るシリンダの同一側の円弧状導体を相互に接続し、両端シリンダの２本の導体の一端同士を接続することにより各シリンダの導体を直列に接続し、全シリンダを一周する回路を形成させた加熱コイルを備え、複数のシリンダ内面を同時に焼戻しすることを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置。
【請求項４】
複数のシリンダの内面を誘導加熱により焼戻しする装置において、該シリンダ内面との間に所定の隙間を形成しシリンダ壁の厚肉部に対応する弧長を有する２本の円弧状導体を備えた加熱コイルを、該２本の円弧状導体がシリンダ壁の厚肉部に対応するようにして各シリンダに配設し、該各シリンダの加熱コイルを並列に接続して複数のシリンダ内面を同時に焼戻しすることを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚肉部と薄肉部を有する肉厚に変動がある円筒部材や、シリンダブロックのシリンダなどの焼入れした内面を誘導加熱により焼戻しする装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先に発明者らは、特開平８−２２５８４６号において、シリンダブロックのシリンダ内面を誘導加熱により焼入れする精密焼入装置を開示した。シリンダ内面に斑模様の焼入れ層を形成するなどの焼入れの場合、シリンダ内面と加熱コイルとの隙間には高い精度が要求されるので、上記装置は非常に精密に設置精度が設定されるようにされている。
【０００３】
上記の焼入装置により焼入れしたシリンダブロックの焼入れ面を焼戻しする際には、誘導加熱により焼戻しすることが望ましい。その方法として、従来は順次各シリンダに円筒形加熱コイルを挿入して１シリンダごとに加熱し、焼戻しされた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１シリンダごとに焼戻しすると時間がかかるので、複数のシリンダを同時に焼戻ししたいという要望がある。この焼戻しの場合にはシリンダ内面と加熱コイルとの設置には焼入れの場合ほど精度を要しないので、精度を犠牲にしても作業能率を向上することが要求される。
【０００５】
また、シリンダブロックでは各シリンダ壁は肉厚が均等でなく、図１に１例を示すように、シリンダブロックの両端側Ａのシリンダの肉厚や各シリンダ間Ｂの肉厚がブロックの側面側Ｃの肉厚より薄くなっている。このような肉厚に変動があるシリンダの内面を従来の円筒形加熱コイルにより加熱すると、上記Ａ，Ｂ部の温度が側面Ｃの厚肉部より高くなり、Ａ，Ｂ部の焼戻し硬さがＣ部の硬さより低くなる。このためにシリンダ内周に均等な表面硬さを得ることが困難であるという問題点があった。
【０００６】
上記シリンダブロック以外でも、肉厚に変動がある厚肉部と薄肉部を有する円筒部材の焼戻しの場合にも同様の問題点がある。
【０００７】
そこで本発明は上記問題点を解決し、シリンダブロックのシリンダ内周など肉厚に変動がある円筒部材を均一な温度に加熱して焼戻しし、かつシリンダブロックの場合、複数のシリンダを一度に焼戻しする生産性が高い誘導加熱によるシリンダブロックなど円筒部材の焼戻装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の円筒部材の誘導加熱焼戻装置は、厚肉部と薄肉部を有する肉厚に変動がある円筒部材の焼入れした円筒内面を誘導加熱により焼戻しする装置において、該円筒内面との間に所定の隙間を形成し該円筒部材の厚肉部分に対応する弧長を有する円弧状導体を備えた加熱コイルを、該円弧状導体が前記厚肉部分に対応するように配設し、該円筒部材の円筒内周を均一温度に加熱することを特徴とするものである。
【０００９】
上記円筒部材の誘導加熱焼戻装置は、肉厚に変動があるシリンダブロックの焼戻しに効果が大きい。そこで本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置は、シリンダブロックの焼入れしたシリンダ内面を誘導加熱により焼戻しする装置において、該シリンダ内面との間に所定の隙間を形成しシリンダ壁の厚肉部に対応する弧長を有する２本の円弧状導体を備えた加熱コイルを、該２本の円弧状導体がシリンダ壁の厚肉部に対応するように配設し、該シリンダ内面円周を均一温度に加熱することを特徴とするものである。
【００１０】
前述したように、シリンダブロックのシリンダなど円周で肉厚が異なる円筒部材を従来の円筒形の誘導コイルで加熱すると、厚肉部に比して薄肉部の温度が高くなって薄肉部の焼戻し硬さが低くなり、円周で均一な焼戻し硬さが得られないという問題点がある。本発明の円筒部材やシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置は、シリンダ壁などの厚肉部に対応する弧長の２本の円弧状導体をシリンダ壁の厚肉部に対応させて配設して誘導加熱するので、厚肉部の磁束が大きくなって強く加熱され、対応する導体のない薄肉部は磁束が小さくなって弱く加熱される。これによって上記問題点が解決され、薄肉部が過熱されることなく、厚肉部と薄肉部が均一温度に加熱され、円周で均一な焼戻し硬さが得られる。
【００１１】
また、本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置は、複数のシリンダの内面を誘導加熱により焼戻しする装置において、前記円弧状導体を各シリンダに配設し、相隣るシリンダの同一側の円弧状導体を相互に接続し、両端シリンダの２本の導体の一端同士を接続することにより各シリンダの導体を直列に接続し、全シリンダを一周する回路を形成させた加熱コイルを備え、複数のシリンダ内面を同時に焼戻しすることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置は、複数のシリンダの内面を誘導加熱により焼戻しする装置において、該シリンダ内面との間に所定の隙間を形成しシリンダ壁の厚肉部に対応する弧長を有する２本の円弧状導体を備えた加熱コイルを、該２本の円弧状導体がシリンダ壁の厚肉部に対応するようにして各シリンダに配設し、該各シリンダの加熱コイルを並列に接続して複数のシリンダ内面を同時に焼戻しすることを特徴とするものである。
【００１３】
このように、本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置は、複数のシリンダに加熱コイルを配設し、各コイルを直列または並列に接続して１電源で複数のシリンダを同時に加熱して焼戻しするので、焼戻し時間が大幅に短縮でき、焼戻し処理のコストを低減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態のシリンダブロックの焼戻装置について具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態の４シリンダのシリンダブロックを焼戻しする誘導加熱焼戻装置の加熱コイルの結線を示す図、図２は同コイルの上面図、図３はその側面断面図である。
【００１５】
図において、シリンダブロックＷは１、２、３、４の４個のシリンダを備えている。各シリンダ壁の肉厚は、シリンダ間Ｂで薄く、ブロックの両端側Ａではシリンダ間Ｂよりやや厚いが、側面側Ｃのシリンダ壁の肉厚より薄く円周で不均一な肉厚になっている。
【００１６】
各シリンダに挿入される加熱コイルはほぼ同一形状で、シリンダ１と４の加熱コイル１１０と４１０、シリンダ２と３の加熱コイル２１０と３１０はそれぞれ同一コイルがブロックの長さ方向の中心に対称に配設されている。そこで同一コイルの同一部分は同記号を使用して説明する。
【００１７】
シリンダ１の加熱コイル１１０は、２本の円弧状導体１１，１２を有し、各導体１１，１２の両端にはリード部１１ａ，１１ｂ及び１２ａ，１２ｂが設けられている。そしてブロック端部Ａ側のリード部１１ａ，１２ａは導体１３により接続され、反対側のリード部１１ｂ，１２ｂにはそれぞれ立上げ導体１４、１５が接続されている。
【００１８】
円弧状導体１１，１２の外周は、シリンダ内周との間に所定の隙間が形成されるようにシリンダ内径よりやや小さい外径の円弧をなし、その弧長はシリンダの側面側の厚肉部Ｃに対応する長さになっている。すなわち、その弧長は半円から肉薄のＡ，Ｂ部に対応する部分を切り取った円弧の長さを有する。この円弧の切り取り部の長さ、すなわちリード部１１ａと１２ａの間隔及びリード部１１ｂと１２ｂの間隔は、Ｃ部に対するＡ，Ｂ部の肉厚の差により実験的に決定される。本実施形態の場合、シリンダのＡ部の肉厚がＢ部より厚いので、Ａ部に対応するリード部１１ａ，１２ａの間隔は、Ｂ部に対応するリード部１２ｂ，１２ｂの間隔より狭くされている。そして、円弧状導体１１，１２はシリンダ列軸を中心として対称に配設される。
【００１９】
シリンダ２の加熱コイル２１０もシリンダ１の加熱コイル１１０と同様の円弧状導体２１，２２を有し、各導体２１，２２の両端にリード部２１ａ，２１ｂ及び２２ａ，２２ｂが設けられている。そしてリード部２１ａ，２２ａには前記加熱コイル１１０と同じ立上げ導体１４、１５が接続され、反対側のリード部２１ｂ，２２ｂにはそれぞれ立上げ導体１８、１９が接続されている。円弧状導体２１，２２のリード部２１ａと２２ａ、及び２１ｂと２２ｂの間隔はシリンダ１の加熱コイル１１０のリード部１１ｂ，１２ｂの間隔と等しくされている。
【００２０】
シリンダ１の加熱コイル１１０の立上げ導体１４、１５とシリンダ２の加熱コイル２１０の立上げ導体１４、１５とは、それぞれ導体１６、１７により接続されている。
【００２１】
シリンダ３の加熱コイル３１０にはシリンダ２の加熱コイル２１０と同一形状のコイルが使用され、シリンダ４の加熱コイル４１０にはシリンダ１の加熱コイル１１０と同一形状のコイルが使用されている。そして、加熱コイル３１０、４１０と加熱コイル１１０、２１０とは、シリンダ２と３の間を中心としてシリンダ列方向の対称位置に配設されている。
【００２２】
シリンダ２とシリンダ３の加熱コイル２１０と３１０の立上げ導体１９同士は導体１７により接続され、加熱コイル２１０と３１０の立上げ導体１８にはそれぞれターミナル２８、２９が接続されている。そして、ターミナル２８、２９が高周波電源３０に接続されている。
【００２３】
これにより、シリンダ１、２、３、４の加熱コイル１１０、２１０，３１０、４１０は同一円周方向に電流が流れるように直列に接続される。これらの加熱コイルの導体は中空銅管からなり水冷されるようになっている。また、４個のコイルは図示しないフレームに固定されて一体になって移動できるようにされている。
【００２４】
以下、上記構成の加熱コイルの動作について説明する。前記４個のコイルを誘導加熱により焼入れされた４個のシリンダの焼入れ箇所に挿入し、高周波電源３０からターミナル２８、２９を介して加熱コイルに電力を付加する。すると、４個のシリンダの焼入れ箇所が同時に加熱されて一度に焼戻しが行われる。この際に、加熱コイル１１０、２１０，３１０、４１０の円弧状の導体はシリンダ壁の肉厚の薄い部分Ａ及びＢに対応する箇所が欠いているので、磁束の量が少なく薄肉部分の過熱が防止されて、厚肉部分Ｃと同じように温度上昇し、円周が均一温度に加熱される。このために、シリンダの円周の焼戻し硬さが均一になる。この円弧の切欠量は前述のようにシリンダの円周温度が均一になるようにシリンダ壁の肉厚により変えられている。
【００２５】
次に本発明の第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態の加熱コイルの結線図である。図１の前記第１実施形態と同一部分は同一記号を用いて説明する。
【００２６】
加熱コイルの形状は図１の第１実施形態と同一である。シリンダ１の加熱コイル１１０´は図１の第１実施形態の加熱コイル１１０と全く同一であり、２本の円弧状導体１１，１２のブロック端部Ａ側のリード部１１ａ，１２ａが導体１３により接続され、反対側のリード部１１ｂ，１２ｂにはそれぞれ立上げ導体１４、１５が接続されている。Ａ部に対応するリード部１１ａ，１２ａの間隔がＢ部に対応するリード部１１ｂ，１２ｂの間隔より狭くされて、相当する弧長になっていることも同様である。
【００２７】
シリンダ２の加熱コイル２１０´も図１の第１実施形態と近似するが、円弧状導体２１、２２のリード部２１ａ，２２ａが導体２３により接続され、反対側のリード部２１ｂ，２２ｂに立上げ導体１４、１５が接続されている。リード部２１ａと２２ａ、及び２１ｂと２２ｂの間隔はシリンダ１の加熱コイル１１０のリード部１１ｂ，１２ｂの間隔と等しい点は同じである。
【００２８】
シリンダ３の加熱コイル３１０´はシリンダ２の加熱コイル２１０´と全く同一である。シリンダ４の加熱コイル４１０はリード部４１ａと４２ａが導体４３により接続され、反対のリード部４１ｂと４２ｂに立上げ導体４４、４５が接続されている。リード部４１ａと４２ａの間隔はリード部２１ａと２２ａの間隔と等しく、反対側のリード部４１ｂと４２ｂの間隔は加熱コイル１のリード部１１ａと１２ａの間隔と等しい。
【００２９】
そして、加熱コイル１１０´、２１０´、３１０´、４１０´の導体１４、１４、１４、４４が導体３６により並列に接続され、導体１５、１５、１５、４５が導体３７により並列に接続されている。導体３６、３７はターミナル３８、３９を介して高周波電源３０に接続される。
【００３０】
これにより、シリンダ１、２、３、４の加熱コイル１１０、２１０，３１０、４１０は同一円周方向に電流が流れるように並列に接続される。４個のコイルは図示しないフレームに固定されて一体になって移動できるようにされていることは第１実施形態と同じである。
【００３１】
第２実施形態の焼戻装置の動作も第１実施形態と同じであるので省略する。
【００３２】
以上述べたように、本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置によれば、シリンダ壁の厚肉部に対応する弧長の円弧状導体が配設され、厚肉部が強く加熱され薄肉部が弱く加熱されるので、薄肉部が過熱されることなく円周が均一温度に加熱される。
【００３３】
また、本発明のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置は、複数のシリンダに加熱コイルを配設し、複数の加熱コイルを直列または並列に接続して、１電源で複数のシリンダを同時に加熱して焼戻しするので、焼戻し時間が大幅に短縮でき、焼戻し処理のコストが低減できる。
【００３４】
上記実施形態においてはシリンダブロックの誘導加熱焼戻しについて説明したが、本発明の円筒部材の焼戻装置はシリンダブロック以外の肉厚変動を有するあらゆる円筒部材に適用できる。この場合、円周の局部に薄肉部分を有する円筒部材でも円弧状導体の弧長を適切に選択することにより、円周に均一な焼戻し硬さを得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の円筒部材とシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置は、シリンダなど円筒の薄肉部も厚肉部も均一温度に加熱されるので、円筒やシリンダ内周に均一な焼戻し硬さが得られる。かつ複数のシリンダを有するシリンダブロックの場合、複数のシリンダを同時に焼戻しできるので、生産性が向上し焼戻し処理コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置の加熱コイルの結線図である。
【図２】本発明第１実施形態のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置の上面図である。
【図３】本発明第１実施形態のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置の側面断面図である。
【図４】本発明第２実施形態のシリンダブロックの誘導加熱焼戻装置の加熱コイルの結線図である。
【符号の説明】
１　第１シリンダ、２　第２シリンダ、３　第３シリンダ、４　第４シリンダ、１１、１２　円弧状導体、１３　導体、１４、１５　立上げ導体、１６、１７導体　、１８、１９　立上げ導体、２１、２２　円弧状導体、２８、２９　ターミナル、３０　高周波電源、３６、３７導体、３８、３９　ターミナル、４１、４２　円弧状導体、４３　導体、４４、４５　立上げ導体、１１０、２１０、３１０、４１０　加熱コイル、１１０´、２１０´、３１０´、４１０´　加熱コイル、Ｗ　シリンダブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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