(57)【要約】【課題】  コイル載置用チップ部材の摩耗による焼入硬化層の焼入深さ，焼入幅，焼入・焼戻硬さの変化を極力低減せしめて、所望の焼入硬化層を継続して安定的に形成することが可能な熱処理条件調整方法を提供する。【解決手段】  熱処理ショット数Ｎ、又は、前記被加熱部と前記高周波誘導加熱コイルとの間の隙間Ｓに対応して複数の熱処理条件を予め定めておくステップと、熱処理時に熱処理ショット数Ｎ又は隙間Ｓを検出するステップと、この検出した検出値に基づいて複数の熱処理条件の中から前記検出値に対応する熱処理条件を選択するステップと、これにより選択された熱処理条件に基づいて熱処理を行うステップとを有する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱部の円筒状外周面の上にコイル載置用チップ部材を当接させることにより半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを前記被加熱部の円筒状外周面に対して隙間を隔てた近接位置に配置し、前記加熱部を回転又は回動せしめて前記高周波誘導加熱コイルを前記被加熱部に追従させながら前記被加熱部を高周波誘導加熱し、次いで前記被加熱部を急冷することにより焼入若しくは焼戻の熱処理を行うに際し、所望の焼入深さ，焼入深さ，及び焼入硬さ或いは焼入焼戻硬さを得るために熱処理条件を調整する方法であって、
（ａ）  熱処理ショット数、又は、前記被加熱部と前記高周波誘導加熱コイルとの間の隙間に対応して複数の熱処理条件を予め定めておくステップと、
（ｂ）  熱処理時に前記熱処理ショット数又は前記隙間を検出するステップと、
（ｃ）  この検出した検出値に基づいて前記複数の熱処理条件の中から前記検出値に対応する熱処理条件を選択するステップと、
（ｄ）  これにより選択された熱処理条件に基づいて熱処理を行うステップと、
を有することを特徴とする熱処理条件調整方法。
【請求項２】
前記被加熱部が、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部であることを特徴とする請求項１に記載の熱処理条件調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルをコイル載置用チップ部材を介して例えばエンジンのクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の上に所定の隙間を隔てて載置して高周波焼入・焼戻する熱処理作業において、熱処理条件を適宜に調整するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、エンジンのクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の円筒状外周面は高周波誘導高周波誘導加熱コイルにより所要の温度に高周波誘導加熱されて急冷されるのに伴って、所望の焼入深さ，焼入幅，及び焼入硬さの硬化層が形成される。この場合、高周波誘導加熱コイルとしては半開放鞍型のものが一般に用いられ、この高周波誘導加熱コイルを被加熱部であるピン部又はジャーナル部の円筒状外周面上に僅かな隙間を隔てて近接配置して熱処理作業（高周波誘導加熱）を行うようにしている。
【０００３】
図１は、この種の熱処理作業に用いられる高周波誘導加熱装置１を示すものである。本装置１は、図１の紙面に直交する方向において互いに対向する一対の側板２ａ，２ｂを有しており、これら一対の側板２ａ，２ｂ間に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル３及び例えば３つのセラミック製或いは超硬合金製のコイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃが固定保持されている。かくして、ピン部５（或いはジャーナル部）の熱処理時には、コイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃが図１に示す如くピン部５の円筒状外周面５ａの上側部分に当接されて、半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル３がピン部５の円筒状外周面５ａに対して隙間Ｓを隔てて近接配置されると共に、高周波誘導加熱コイル３が３つのコイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃを介してピン部５上に載置される。そして、この状態の下で、クランクシャフトがその軸線を中心に回転駆動されるのに応じて高周波誘導加熱コイル３がピン部５に追従して移動されると共に、図略のトランス側に連結される給電用リード導体６ａ，６ｂを通して高周波電流が高周波誘導加熱コイル３に供給され、これに伴ってピン部５が高周波誘導加熱されるように構成されている。なお、熱処理されるピン部５の形状としては、例えば、図２に示すものがあり、このピン部５には図２においてクロスハッチングで示すような焼入深さ，焼入幅及び焼入・焼戻硬さの焼入硬化層７（フラット焼入硬化層）が形成される。一方、クランクシャフトのジャーナル部の場合にも上記と同様である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱処理作業の初期（高周波誘導加熱装置１の使用開始時期、すなわち、コイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃが未だ摩耗し始めていない時期）においては高周波誘導加熱コイル３に供給される電力等の焼入焼戻条件は所望の焼入硬化層７が正しく（正規の形状及び正規の寸法に）形成されるように設定される。しかしながら、高周波誘導加熱装置１は、少なくとも約３０,０００ショットの処理回数にわたり連続して焼入・焼戻作業を行う（焼入処理した後に焼戻処理を行う）ものであり、熱処理ショット数を重ねるに従ってコイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃが次第に摩耗する。具体的には、回転（自転）並びに回動（公転）されるピン部５（或いは、軸線を中心に回転されるジャーナル部）の円筒状外周面５ａと支持部材４ａ，４ｂ，４ｃの先端部との間の接触により、支持部材４ａ，４ｂ，４ｃの先端部が次第に摩耗する。特に、垂直方向に配置される４ｂ（図１参照）の先端部には可成り大きな荷重が付加されるため、摩耗量が相当に大きい。そのため、この４ｂの摩耗により、高周波誘導加熱コイル３とピン部５の円筒状外周面５ａとの間の隙間Ｓが次第に狭くなる。この隙間Ｓが狭くなると、高周波誘導加熱コイル３の加熱効率が良くなり、初期の熱処理条件のままであると焼入深さが深くなり、焼入幅も広くなり、高周波誘導加熱温度も高くなるため焼戻硬さの低下を来たす結果となる。
【０００５】
図６，図７，及び図８は、熱処理ショット数Ｎ又は隙間Ｓと焼入深さ，焼入幅，焼入・焼戻硬さとの関係を示すグラフである。なお、図示は横軸に隙間（Ｓ）をとり、縦軸に焼入深さ（図６参照），焼入幅（図７参照），焼入・焼戻硬さ（図８（ａ）及び図８（ｂ）参照）を示したものである。図示のように、隙間Ｓの変化により焼入深さ，焼入幅，焼入・焼戻硬さが大きく変化し、これを放置すると規格値を越えることが十分に推察される。
【０００６】
既述のように４ａ，４ｂ，４ｃの摩耗により、熱処理条件を初期のままにしておくと、焼入深さ，焼入幅や焼入・焼戻硬さが変化し、所望の品質の焼入硬化層７を得ることができなくなり、場合によっては規格外の不良品となる問題点が生じる。さらに、焼入深さが深くなると共に焼入幅が広くなると、熱処理歪が大きくなり、フラット焼入（ピン部５の円筒状外周面５ａのみに焼入硬化層７を形成する焼入形態）の場合は、油穴８（図２参照）のまわりに焼割れが発生することがある。また、フィレットＲ焼入（ピン部５の円筒状外周面５ａのみならず、この円筒状外周面５ａから、円筒状外周面５ａとフィレット部９との間の隅部すなわちフィレットＲ部１０にまで連続する領域に焼入硬化層を形成する焼入形態）の場合でも油穴８の焼割れや溶けが発生する場合がある。また、フィレット部９にも焼割れが生ずるおそれもある。この問題点をなくすため、従来では、熱処理作業中に焼入深さ、焼入幅や焼入・焼戻硬さを管理し、予め決められた管理幅を越えそうになったら焼入・焼戻条件の調整を行うと共に、コイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃ（特に、垂直方向に配置されたコイル載置用チップ部材４ｂ）の摩耗が予め定めた数値になったら新品と交換する方法が採用しているのが実状である。
【０００７】
しかしながら、熱処理作業中において焼入深さ，焼入幅や焼入・焼戻硬さを測定して熱処理条件をその都度調整することは可成り面倒であり、調整ミスも生じ易い。また、コイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃの摩耗状態を検出する作業も可成り面倒であり、全体として作業効率の低下を招くといった不具合がある。
【０００８】
一方、熱処理すべき対象物（ワーク）が決まっている場合には、どの位の熱処理ショット数（ショット回数）を重ねるとコイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃの摩耗量がどの程度になるかを判断することは可能であり、かつ、コイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃの摩耗量と熱処理条件の調整の必要時期も予想することができる。このため、熱処理ショット数（熱処理回数）Ｎや高周波誘導加熱コイル３とピン部５の円筒状外周面５ａとの間の隙間Ｓを検出し、この検出値と熱処理条件の調整の必要性との関連を予め求めておき、これを基にして熱処理条件を自動的に調整すれば従来に較べて遥かに作業効率を向上することができ、高品質を維持することが可能になる。
【０００９】
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであって、その目的は、コイル載置用チップ部材の摩耗による焼入硬化層の焼入深さ，焼入幅，焼入・焼戻硬さの変化を極力低減せしめて、所望の焼入硬化層を継続して安定的に形成することが可能な熱処理条件調整方法を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、熱処理ショット数Ｎ、又は、高周波誘導加熱コイルと被加熱部との間の隙間Ｓを基にして、予めその被加熱部に基づいて決められた複数の熱処理条件の中から最適な熱処理条件（コイル載置用チップ部材の摩耗量に応じた最適な熱処理条件）を選択して、熱処理条件を調整ながら焼入・焼戻の熱処理作業を進めることができるようにようにした熱処理条件調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明では、被加熱部の円筒状外周面の上にコイル載置用チップ部材を当接させることにより半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを前記被加熱部の円筒状外周面に対して隙間を隔てた近接位置に配置し、前記加熱部を回転又は回動せしめて前記高周波誘導加熱コイルを前記被加熱部に追従させながら前記被加熱部を高周波誘導加熱し、次いで前記被加熱部を急冷することにより焼入若しくは焼戻の熱処理を行うに際し、所望の焼入深さ，焼入深さ，及び焼入硬さ或いは焼入焼戻硬さを得るために熱処理条件を調整する方法であって、
（ａ）  熱処理ショット数、又は、前記被加熱部と前記高周波誘導加熱コイルとの間の隙間に対応して複数の熱処理条件を予め定めておくステップと、
（ｂ）  熱処理時に前記熱処理ショット数又は前記隙間を検出するステップと、
（ｃ）  この検出した検出値に基づいて前記複数の熱処理条件の中から前記検出値に対応する熱処理条件を選択するステップと、
（ｄ）  これにより選択された熱処理条件に基づいて熱処理を行うステップと、
を有するようにしている。
また、本発明では、前記被加熱部が、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部であるようにしている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の本発明は、半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルをコイル載置用チップ部材を介して被加熱部上に隙間を隔てて載置した状態で高周波誘導加熱コイルを被加熱部に追従させながら高周波誘導加熱して焼入・焼戻の熱処理を行う際に、熱処理ショット数、又は、前記被加熱部と前記高周波誘導加熱コイルとの間の隙間に対応して複数の熱処理条件を予め定めておき、熱処理時に前記熱処理ショット数又は前記隙間を検出し、この検出した検出値に基づいて前記複数の熱処理条件の中から前記検出値に対応する熱処理条件を選択し、これにより選択された熱処理条件に基づいて熱処理を行うようにしたものであるから、本発明の熱処理条件調整方法によれば、熱処理ショット数や隙間を検出して、コイル載置用チップ部材の摩耗量に応じて予め決められている複数の熱処理条件の中から現時点でのコイル載置用チップ部材の摩耗量に対して最適な熱処理条件を選択して熱処理作業を進めることができるため、コイル載置用チップ部材の摩耗量が変化しても規定通りの良好な焼入硬化層を形成することができ、常に所望の焼入深さ，焼入深さ，及び焼入硬さ或いは焼入焼戻硬さを得ることができる。従って、本発明によれば、コイル載置用チップ部材の摩耗による焼入硬化層の焼入深さ，焼入幅，焼入・焼戻硬さの変化を極力低減せしめて、所望の焼入硬化層を継続して安定的に形成することが可能となる。また、コイル載置用チップ部材についての定期的な測定も不必要となり、作業効率の大幅な向上が可能になる。
【００１２】
請求項２に記載の本発明は、被加熱部をクランクシャフトのピン部又はジャーナル部とするようにしたものであるから、本発明の方法によれば、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の円筒状外周面に当接されるコイル載置用チップ部材が摩耗しても、ピン部又はジャーナル部に常に所望の焼入深さ，焼入深さ，及び焼入硬さ或いは焼入焼戻硬さを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る熱処理条件調整方法について図３〜図６を参照して説明する。ここでは、熱処理対象物（ワーク）として、例えば、クランクシャフトのピン部を例にとって説明する。なお、以下の説明においては、上記の説明並びに図１及び図２で使用した符号と同一の符号を用いることとする。
【００１４】
クランクシャフトのピン部５を焼入・焼戻処理する場合には、熱処理ショット数Ｎとしては約３０,０００までコイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃを交換する必要がないことが経験上認識されているが、少なくともショット数３０,０００になるまでの間に熱処理条件を複数回調整する必要がある。下記の表１は、熱処理ショット数Ｎ、又は、高周波誘導加熱コイルとピン部５の円筒状外周面５ａとの間の隙間Ｓと、予め定められた複数の熱処理条件との関係の一例を示したものである。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
すなわち、熱処理ショット数Ｎが１〜６,０００（隙間Ｓとしては１.３ｍｍ〜１.１ｍｍ）である場合には熱処理条件１で熱処理を行う。次に、熱処理ショット数Ｎが６,０００〜１２,０００（隙間Ｓとしては１.１ｍｍ〜０.９ｍｍ）である場合には熱処理条件２となり、熱処理ショット数Ｎが１２,０００〜１８,０００（隙間Ｓとしては０.９ｍｍ〜０.７ｍｍ）である場合には熱処理条件３とし、熱処理ショット数Ｎが１８,０００〜２４,０００（隙間Ｓとしては０.７ｍｍ〜０.５ｍｍ）である場合には熱処理条件４とし、熱処理ショット数Ｎが２４,０００〜３０,０００（隙間Ｓとしては０.５ｍｍ〜０.３ｍｍ）である場合には熱処理条件５とする。なお、熱処理ショット数Ｎや隙間Ｓは、熱処理作業中においてもカウンタや距離計測計などを用いて自動的に容易にかつ正確に検出することができるので、その検出値に基づいて、熱処理ショット数Ｎ、又は、隙間Ｓ（ひいてはコイル載置用チップ部材の摩耗量）を求め、予め定めた複数の熱処理条件の中から前記熱処理ショット数Ｎ又は隙間Ｓ（ひいては摩耗量）に応じて実際の熱処理作業時における最適な熱処理条件を選択して焼入及び焼戻の熱処理を行う。
【００１７】
図３，図４，及び図５は、本発明の一実施形態に係る熱処理条件調整方法による及び焼入深さ，焼入幅，焼入・焼戻硬さの変化（予め定めた熱処理条件）を示すものである。図３は、上記表１に示した熱処理条件１乃至５をとり、縦軸に焼入深さを示したものである。また、図４は、横軸に上記表１に示した熱処理条件１乃至５をとり、縦軸に焼入幅をとったものである。また、図５（ａ）は、横軸に上記表１に示した熱処理条件１乃至５をとり、縦軸に焼入硬さを示したものであり、図５（ｂ）は、横軸に上記表１に示した熱処理条件１乃至５をとり、縦軸に焼戻硬さを示したものである。
【００１８】
図３に示すように、熱処理ショット数Ｎや隙間Ｓが変化してもこれに対応して熱処理条件１から熱処理条件５までの調整が順次に（適宜に）行われるため、その都度、焼入深さは初期状態に近い状態に戻され、殆ど変化しないことがわかる。また、図４及び図５（ａ），（ｂ）においても焼入幅や焼入・焼戻硬さが殆ど変化しないことがわかる。
【００１９】
なお、熱処理条件１乃至５は熱処理対象物（ワーク）の種類や材質などによって相異することは勿論であり、その調整回数も上記のものに限定するものではなく、ワークに対応して実験的，経験的に決めればよい。
【００２０】
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、熱処理条件１〜５を定める熱処理ショット数Ｎは、既述の表１に記載の数値に限定されるものではなく、ピン部５及びコイル載置用チップ部材４ａ，４ｂ，４ｃの種類に応じて適宜に設定可能である。また、既述の実施形態ではクランクシャフトのピン部５を熱処理する場合について述べたが、クランクシャフトのジャーナル部や、クランクシャフトのピン部５又はジャーナル部以外の各種の熱処理対象物に対しても本発明に熱処理条件調整方法を適用できることは言う迄もない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱処理条件調整方法を施行するのに用いられる高周波誘導加熱装置を示す側面図である。
【図２】高周波焼入されるクランクシャフトのピン部の形状及びそのピン部の円筒状外周面に形成される焼入硬化層を示す断面図である。
【図３】本発明の熱処理条件方法における焼入深さと熱処理条件との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の熱処理条件方法における焼入幅と熱処理条件との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の熱処理条件方法における焼入・焼戻硬さと熱処理条件との関係を示すものであって、図５（ａ）は、熱処理条件と焼入硬さとの関係を示すグラフ、図５（ｂ）は、熱処理条件と焼戻硬さとの関係を示すグラフである。
【図６】従来の熱処理条件調整方法における焼入深さと熱処理ショット数又は隙間との関係を示すグラフである。
【図７】従来の熱処理条件調整方法における焼入幅と熱処理ショット数又は隙間との関係を示すグラフである。
【図８】従来熱処理条件調整方法における焼入・焼戻硬さと熱処理ショット数又は隙間との関係を示すものであって、図８（ａ）は、熱処理条件と焼入硬さとの関係を示すグラフ、図８（ｂ）は、熱処理条件と焼戻硬さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１  高周波誘導加熱装置
２ａ，２ｂ  側板
３  半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル
４ａ，４ｂ，４ｃ  コイル載置用チップ部材
５  ピン部
５ａ  円筒状外周面
Ｎ  熱処理ショット数
Ｓ  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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