(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液中に配置された断面円形状の貫通孔を有するワークの貫通孔の内周面に、焼入れ部が内周上で複数部位に分割されるように焼入れヘッドで順次高周波焼入れを行なう高周波焼入方法であって、
上記ワークの貫通孔の内周面と対峙させた焼入れヘッドに高周波誘導加熱エネルギを供給し、
１回目の焼入れ工程により上記ワークの貫通孔の内周面には円周方向に１列に独立した焼入れ部が形成され、
次に、焼入れヘッドをワークの上部から下部の位置に相対移動させた後、高周波誘導加熱エネルギを供給して次の焼入れ工程を行なうことにより当該ワークの貫通孔の内周面の円周方向及び貫通孔の軸線方向に独立した所定領域を順次焼入れし、
上記ワークの上部から下部に向けての焼入れ回数が重なるに従い焼入れヘッドに供給する高周波誘導加熱エネルギの量を小さくするとともに、
上記焼入れヘッドの移動方向とは逆のワーク下部方向からワークの貫通孔の内周面に沿わせて冷却水を送給する
高周波焼入れ方法。
【請求項２】
冷却液中に配置された断面円形状の貫通孔を有するワークの貫通孔の内周面に、焼入れ部が内周上で複数部位に分割されるように順次高周波焼入れを行なう焼入れヘッドを備えた高周波焼入装置であって、
上記焼入れヘッドを移動させる焼入れヘッド移動手段を備え、
上記焼入れヘッドを、上記ワークの貫通孔の内周面と対峙させて、前記焼入れヘッドに高周波誘導加熱エネルギを供給し、
１回の焼入れ時の上記ワークの貫通孔の内周面には円周方向に１列に独立した焼入れ部を形成するとともに、
焼入れヘッドをワークの上部から下部の位置に相対移動させた後、高周波誘導加熱エネルギの供給により焼入れを行なうべく、当該ワークの貫通孔の内周面の円周方向及び貫通孔の軸線方向に独立した所定領域を順次焼入れするように上記焼入れヘッド移動手段を制御する移動位置制御手段と、
上記ワークの上部から下部に向けての焼入れ回数が重なるに従い焼入れヘッドに供給する高周波誘導加熱エネルギの量を小さく設定するエネルギ制御手段と、
上記焼入れヘッドの移動方向とは逆のワーク下部方向からワークの貫通孔の内周面に沿わせて冷却水を供給する冷却液送給手段とを備えた
高周波焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば内燃機関用のシリンダブロックのボア内面を高周波液中焼入れするような高周波焼入方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に鋼材等の焼入れが可能な金属の表面に沿わせた誘導加熱コイルを有する焼入れヘッドにおいて、上述の誘導加熱コイルに高周波電流を流すと、誘導渦電流が金属表面層に集中して発生し、この電流のジュール熱によって金属表面層を急熱し、焼入温度に達した時、同金属を急冷すると焼入硬化により、金属表面に高周波焼入れを行なうことができる。
【０００３】
従来、このような原理を応用して、ワークの円筒内面を焼入れヘッドにより高周波液中焼入する方法およびその装置としては、例えば、特開昭５８−３７１１７号公報に記載の構成がある。
【０００４】
すなわち冷却液としての冷却水を貯溜した水槽を設け、この水槽を仕切板により冷却水の移動が可能なように左右に区画し、一方の区画部には高周波電源に導体を介して取付けた焼入れヘッドを配置し、この焼入れヘッドに対して受台に支持させたワークの円筒内面を位置させる一方、他方の区画部には槽外の昇降装置により駆動されるプランジャを配設して、このプランシャの下降により水槽の水位を上昇させて上述のワークを冷却水中に没して、冷却水中にて高周波焼入れを行なうものである。
【０００５】
この従来構成によれば、上述の焼入れヘッドに高周波電流を通電すると、被焼入物体としてのワークの円筒内面における表面部位に誘導高周波電流が流れて所定の焼入温度に急加熱され、焼入れヘッドへの高周波電流をしゃ断すると、ワークの加熱部が冷却水中にて急冷却されるので、熱ロスを僅少にしつつ焼入れを行なうことができる。
【０００６】
ところで、ワークにおける焼入れすべき総面積が大きい場合には、この面積が大きい被焼入部位を一度に焼入れすると、加熱抵抗の増加により加熱速度がおそくなって、加熱に時間がかかるのみならず、誘導加熱コイルを有する焼入れヘッドの製作費がコスト高となるので、このように焼入れすべき総面積が大きい場合には所定量のみ順次焼入れ処理する方法がとられている。
【０００７】
そこで、冷却液中において焼入れヘッドを所定間隔置きに移動させてワークの複数箇所に順次高周波焼入れを行なう場合、単なる冷却液中での焼入れ処理では前回焼入れした箇所の熱（焼入熱）が液中およびワーク内を介して今回の焼入れ箇所に伝達され、この熱影響により焼入れ毎の各焼入れパターンの均一化を図ることが困難で、焼入れ箇所によって焼入れ品質、ワークの表面硬度および形成された焼入斑の寸法にばらつきが生ずる問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の請求項１記載の発明は、上記ワークの貫通孔の内周面と対峙させた焼入れヘッドに高周波誘導加熱エネルギを供給し、１回目の焼入れ工程により上記ワークの貫通孔の内周面には円周方向に１列に独立した焼入れ部が形成され、次に、焼入れヘッドをワークの上部から下部の位置に相対移動させた後、高周波誘導加熱エネルギを供給して次の焼入れ工程を行なうことにより当該ワークの貫通孔の内周面の円周方向及び貫通孔の軸線方向に独立した所定領域を順次焼入れし、上記ワークの上部から下部に向けての焼入れ回数が重なるに従い焼入れヘッドに供給する高周波誘導加熱エネルギの量を小さくするとともに、上記焼入れヘッドの移動方向とは逆のワーク下部方向からワークの貫通孔の内周面に沿わせて冷却水を送給することで、焼入れパターンの均一化、表面硬度を含む焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法ばらつきの低減を図ると共に、ワークの偏摩耗を防止することができる高周波焼入方法の提供を目的とする。
【０００９】
この発明の請求項２記載の発明は、上記ワークの貫通孔の内周面と対峙させた焼入れヘッドに高周波誘導加熱エネルギを供給し、１回目の焼入れ工程により上記ワークの貫通孔の内周面には円周方向に１列に独立した焼入れ部が形成され、次に、焼入れヘッドをワークの上部から下部の位置に相対移動させた後、高周波誘導加熱エネルギを供給して次の焼入れ工程を行なうことにより当該ワークの貫通孔の内周面の円周方向及び貫通孔の軸線方向に独立した所定領域を順次焼入れし、上記ワークの上部から下部に向けての焼入れ回数が重なるに従い焼入れヘッドに供給する高周波誘導加熱エネルギの量を小さくするとともに、上記焼入れヘッドの移動方向とは逆のワーク下部方向からワークの貫通孔の内周面に沿わせて冷却水を送給することで、焼入れパターンの均一化、表面硬度を含む焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法ばらつきの低減を図ると共に、ワークの偏摩耗を防止することができる高周波焼入装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の発明は、冷却液中に配置された断面円形状の貫通孔を有するワークの貫通孔の内周面に、焼入れ部が内周上で複数部位に分割されるように焼入れヘッドで順次高周波焼入れを行なう高周波焼入方法であって、上記ワークの貫通孔の内周面と対峙させた焼入れヘッドに高周波誘導加熱エネルギを供給し、１回目の焼入れ工程により上記ワークの貫通孔の内周面には円周方向に１列に独立した焼入れ部が形成され、次に、焼入れヘッドをワークの上部から下部の位置に相対移動させた後、高周波誘導加熱エネルギを供給して次の焼入れ工程を行なうことにより当該ワークの貫通孔の内周面の円周方向及び貫通孔の軸線方向に独立した所定領域を順次焼入れし、上記ワークの上部から下部に向けての焼入れ回数が重なるに従い焼入れヘッドに供給する高周波誘導加熱エネルギの量を小さくするとともに、上記焼入れヘッドの移動方向とは逆のワーク下部方向からワークの貫通孔の内周面に沿わせて冷却水を送給する高周波焼入方法であることを特徴とする。
【００１１】
この発明の請求項２記載の発明は、冷却液中に配置された断面円形状の貫通孔を有するワークの貫通孔の内周面に、焼入れ部が内周上で複数部位に分割されるように順次高周波焼入れを行なう焼入れヘッドを備えた高周波焼入装置であって、上記焼入れヘッドを移動させる焼入れヘッド移動手段を備え、上記焼入れヘッドを、上記ワークの貫通孔の内周面と対峙させて、前記焼入れヘッドに高周波誘導加熱エネルギを供給し、１回の焼入れ時の上記ワークの貫通孔の内周面には円周方向に１列に独立した焼入れ部を形成するとともに、焼入れヘッドをワークの上部から下部の位置に相対移動させた後、高周波誘導加熱エネルギの供給により焼入れを行なうべく、当該ワークの貫通孔の内周面の円周方向及び貫通孔の軸線方向に独立した所定領域を順次焼入れするように上記焼入れヘッド移動手段を制御する移動位置制御手段と、上記ワークの上部から下部に向けての焼入れ回数が重なるに従い焼入れヘッドに供給する高周波誘導加熱エネルギの量を小さく設定するエネルギ制御手段と、上記焼入れヘッドの移動方向とは逆のワーク下部方向からワークの貫通孔の内周面に沿わせて冷却水を供給する冷却液送給手段とを備えた高周波焼入装置であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
この発明の請求項１記載の発明によれば、冷却液中に配置された断面円形状の貫通孔を有するワークの貫通孔の内周面に、焼入れ部が内周上で複数部位に分割されるように焼入れヘッドで順次高周波焼入れを行なう時、焼入れパターンの均一化、表面硬度を含む焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法ばらつきの低減を図ることができると共に、ワークの偏摩耗を防止することができる効果がある。
【００１３】
この発明の請求項２記載の発明によれば、冷却液中に配置された断面円形状の貫通孔を有するワークの貫通孔の内周面に、焼入れ部が内周上で複数部位に分割されるように焼入れヘッドで順次高周波焼入れを行なう時、移動位置制御手段は、上記焼入れヘッドを、上記ワークの貫通孔の内周面と対峙させて、前記焼入れヘッドに高周波誘導加熱エネルギを供給し、１回の焼入れ時の上記ワークの貫通孔の内周面には円周方向に１列に独立した焼入れ部を形成するとともに、焼入れヘッドをワークの上部から下部の位置に相対移動させた後、高周波誘導加熱エネルギの供給により焼入れを行なうべく、当該ワークの貫通孔の内周面の円周方向及び貫通孔の軸線方向に独立した所定領域を順次焼入れするように上記焼入れヘッド移動手段を制御する。
【００１４】
エネルギ制御手段は、上記ワークの上部から下部に向けての焼入れ回数が重なるに従い焼入れヘッドに供給する高周波誘導加熱エネルギの量を小さく設定する。
【００１５】
冷却液送給手段は、上記焼入れヘッドの移動方向とは逆のワーク下部方向からワークの貫通孔の内周面に沿わせて冷却水を供給する。
【００１６】
このように、冷却液中に配置された断面円形状の貫通孔を有するワークの貫通孔の内周面に、焼入れ部が内周上で複数部位に分割されるように焼入れヘッドで順次高周波焼入れを行なう時、焼入れパターンの均一化、表面硬度を含む焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法ばらつきの低減を図ることができると共に、ワークの偏摩耗を防止することができる効果がある。
【００１７】
【実施例】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面はシリンダブロックのボア内面を高周波液中焼入れする高周波焼入方法およびその装置を示し、まず高周波焼入装置の構成について述べると、図１、図２、図３において、ベース部材としてのベッド１の一側（図１、図２の右側）にコラム２を立設すると共に、ベッド１の中間部分には門型の架構３を立設固定している。
【００１８】
上述のベッド１の上面には２本の水平かつ並行なＹ軸レール４，４を取付け、このＹ軸レール４，４に沿って前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能なロアテーブル５を設けている。すなわち、該ロアテーブル５の下面に設けた複数のスライダ６を上述のＹ軸レール４に摺動可能に装着する一方、ベッド１の一側端部に取付けたＹ軸モータＭ１にボールねじを連結し、このボールねじにボールを介して配設されるボールガイドナットを上述のロアテーブル５に連結することで、Ｙ軸モータＭ１の正逆回転によりロアテーブル５を前後方向（図１、図２の左右方向）に移動すべく構成している。
【００１９】
上述のロアテーブル５の上面には２本の水平かつ並行なＸ軸レール７，７を取付け、このＸ軸レール７，７に沿って左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能なアッパテーブル８を設けている。すなわち該アッパテーブル８の下面に設けた複数のスライダ９を上述のＸ軸レール７に摺動可能に装着する一方、ロアテーブル５上に取付けたＸ軸モータＭ２にボールねじ１０を連結し、このボールねじ１０にボールを介して配設されるボールガイドナットを上述のアッパテーブル８に連結することで、Ｘ軸モータＭ２の正逆回転によりアッパテーブル８を左右方向に移動すべく構成している。
【００２０】
而して、上述のロアテーブル５とアッパテーブル８との両者５，８によりワークテーブル１１（いわゆるＸ−Ｙテーブルもしくはクロステーブル）を構成し、このワークテーブル１１の上面には、上方が開放された箱状の水中焼入れ用の水槽（以下単にタンクと略記する）１２を取付けている。
このタンク１２はその内部に冷却液体としての冷却水Ｗが貯留および排出されるもので、このタンク１２の内部には支持部材１３を介して被焼入れ部材としてのシリンダブロック１４（いわゆるワーク）が着脱可能に位置決め固定されている。
【００２１】
上述のシリンダブロック１４は高周波焼入れが可能な鋳鉄等の金属材料で構成され、気筒相当数（図面では直列４気筒を例示）のシリンダボア１４ａを有する。
【００２２】
一方、上述のコラム２の立設面には上下方向に延びる２本の並行なＺ軸レール１５，１５を取付け、このＺ軸レール１５，１５に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能な昇降ユニット１６を設けている。すなわち該昇降ユニット１６の背面（図１、図２で右側面）に設けた平板部材１７に対して複数のスライダ１８を取付け、該スライダ１８を上述のＺ軸レール１５に摺動可能に装着する一方、コラム２の上部に取付けたＺ軸モータＭ３にボールねじ１９を連結し、このボールねじ１９にボールを介して配設されるボールガイドナット２０を上述の平板部材１７に連結することで、Ｚ軸モータＭ３の正逆回転により昇降ユニット１６を上下方向に移動すべく構成している。
【００２３】
ここで、上述の昇降ユニット１６は平板部材１７と、この平板部材１７の前面に一体的に取付けた昇降台２１とを含み、この昇降台２１には高周波誘導加熱用のトランス２２を搭載すると共に、昇降台２１の下面には上記トランス２２の２次側に電気接続された焼入れヘッド２３を垂設している。つまり、この焼入れヘッド２３は上述のＺ軸モータＭ３により上下動するように構成されている。
【００２４】
また上述の昇降台２１の台面上部には円盤受け部材２４を介して円盤２５を取付け、図２に示すように、この円盤２５の一部にギヤ２６を部分的に一体形成する一方、焼入れ位置変更用モータＭ４の回転軸２７にはピニオン２８を取付け、このピニオン２８を上述のギヤ２６と噛合わせている。
【００２５】
而して、上述のモータＭ４の正逆回転によりピニオン２８、ギヤ２６および円盤２５を介して上述のトランス２２と焼入れヘッド２３とを一体的に仮想水平面内において該焼入れヘッド２３のセンタ部（センタリングポイント）を中心として所定角度捻回すべく構成している。
【００２６】
さらに上述の昇降ユニット１６の下面と対向するように前述のベッド１の左右両側にはバランス用エアシリンダ２９を立設固定し、このエアシリンダ２９のピストンロッド３０でアタッチメント３１を介して昇降ユニット１６のブラケット３２に対して昇降ユニット１６およびトランス２２等を含む昇降部の重量に対向する圧力を付加することで、上述のＺ軸モータＭ３の移転負荷を軽減すべく構成している。
なお、上述のバランス用エアシリンダ２９のピストンロッド３０は昇降ユニット１６の昇降と対応して突没制御されることは勿論である。
【００２７】
ところで、上述の架構３にはワーク円筒位置としてのシリンダブロック１４のボア１４ａ位置を計測するボア位置測定子３３を取付けている。このボア位置測定子３３としては本来、ワークの内径を測定するのに用いられる差動トランス型内径測定子いわゆるマーポスゲージ（商品名）を用い、この差動トランス型内径測定子でボア１４ａの中心位置を求めるように構成している。
【００２８】
また前述のワークテーブル１１、詳しくはアッパテーブル８には焼入れヘッド２３の取付位置を測定する測定手段としての電気抵抗式のタッチ信号プローブ（以下単にタッチプローブと略記する）３４と、テーブル基準部材としてその上部に凹状に窪んだ円筒部を有するマスタリング３５とを離間させて立設固定している。
【００２９】
上述のボア位置測定子３３は上下方向（Ｚ軸方向）に移動できるように構成されている。
すなわち、図４に示す如く測定子昇降台３６に上述のボア位置測定子３３を取付ける一方、架構３側の固定部材３７には上下方向に延びる２本（但し、図４では一方のみを示す）のレール３８を取付け、測定子昇降台３６の背面に取付けた複数のスライダ３９を該レール３８に装着して昇降用モータＭ５の正逆回転によりボア位置測定子３３を上下方向に移動すべく構成している。
【００３０】
ここで、上述の昇降用モータＭ５にはカップリング４０を介してボールねじ４１を連結し、このボールねじ４１にボールを介して配設されるボールガイドナット４２を上述の測定子昇降台３６に連結している。
一方、上述の焼入れヘッド２３は図５乃至図７に示すように構成されている。
【００３１】
すなわち、この焼入れヘッド２３はトランス２２の２次側に接続される接続フランジ部４３と、シリンダブロック１４のボア１４ａに対して焼入れを行なうＣｕ製の誘導加熱コイル４４と、これら両者４３，４４を接続するＣｕ製のリード部４５とを備え、必要箇所を四フッ化エチレン樹脂または雲母（マイカ）製の絶縁板４６で絶縁している。
【００３２】
また、この実施例ではシリンダブロック１４のボア１４ａを円周上１１等分にて同時に焼入れする目的で、上述の誘導加熱コイル４４には１１箇所の凸部４７（図７参照）と１１箇所の凹部４８（図７参照）とを形成し、これらの各凸部４７には磁束密度を集中および向上させる目的で磁気コア４９を配設している。
【００３３】
さらに上述の誘導加熱コイル４４の下方部には、予め焼入れヘッド２３に対して芯出しされた状態で合成樹脂、例えばＮＣナイロン製のヘッドセンタリング計測用の計測部５０を組み付けている。
上述のＮＣナイロン製の計測部５０、ボア位置測定子３３、タッチプローブ３４、マスタリング３５およびワークテーブル１１はワークとしてのシリンダブロック１４のボア１４ａと、焼入れヘッド２３とのセンタリング用および相対位置補正用に用いられる。つまり、タッチプローブ３４でボア位置測定子３３の位置と、焼入れヘッド２３の位置を測定し、ボア位置測定子３３の測定位置データから焼入れヘッド２３の位置を割出す。
【００３４】
またボア位置測定子３３をマスタリング３５内に挿入して、マスタリング３５に位置を確認した後に座標のゼロイングを実行し、さらにボア位置測定子３３でシリンダボア１４ａの位置を確認し、ボア位置が許容範囲内の時には前述の座標ゼロイング値に対して補正量を求め、焼入れ時においてワークテーブル１１を介してボア位置の補正を実行することで、焼入れむらの発生を防止する。
【００３５】
ところで、上述のタンク１２に対して冷却水Ｗを供給、排出および循環させる冷却水系路は図８に示すように構成している。
すなわち、高周波焼入装置のベッド１（図１参照）底部に形成された底面スラント構造の冷却水リターン通路５１と、この冷却水リターン通路５１の傾斜下端部に連通形成された冷却水ドレンタンク５２と、上述の冷却水リターン通路５１の傾斜上端側に対して離間形成された冷却水供給タンク５３とを備え、この冷却水供給タンク５３内に配設したストレーナ５４にサクションライン５５を介して送液用の第１ポンプ５６を接続し、この第１ポンプ５６の吐出ライン５７には流量調整弁５８を介設している。
【００３６】
また上述の吐出ライン５７の先端を３つの分岐ライン５９，６０，６１に分岐し、第１分岐ライン５９には第１バルブ６２を介設すると共に、この第１分岐ライン５９の先端をタンク１２の左右両側（但し、図面では一側のみを示す）に形成したインレットポート６３に連続接続している。同様に上述の第２分岐ライン６０には第２バルブ６４を介設すると共に、この第２分岐ライン６０の先端をタンク１２の底部複数箇所に形成したインレットポート６５に連続接続している。ここで、上述の各ライン５７，５９，６０，６１は各タンク１２がワークテーブル１１に追従移動するのでその必要箇所をフレキシブル構成をなすことは勿論である。
【００３７】
上述の第３分岐ライン６１には第３バルブ６６を介設すると共に、この第３分岐ライン６１の先端は上述のタンク１２の内底部に配設された連通パイプ６７に連通接続し、この連通パイプ６７にはシリンダブロック１４の気筒相当数の各ボア１４ａ下方部にそれぞれ位置する冷却液送給手段としての冷却水噴射ノズル６８を連通接続している。
【００３８】
ここで、上述の第１、第２、第３の各バルブ６２，６４，６６および後述する第４バルブ７６は電磁開閉弁単独または電磁開閉弁と流量制御弁との組合せにより構成される。また上述のタンク１２内の冷却水Ｗは同タンク１２の底部に取付けられたピンチバルブ６９の開時に冷却水リターン通路５１に一度に排出処理される一方、このタンク１２からオーバフローした冷却水Ｗも上述の冷却水リターン通路５１に流出される。
【００３９】
さらに、冷却水ドレンタンク５２内に配設したストレーナ７０にサクションライン７１を介して冷却水還流用の第２ポンプ７２を接続し、この第２ポンプ７２の吐出ライン７３先端を冷却水供給タンク５３に臨設すると共に、この吐出ライン７３にはフィルタ７４、冷却水を所定温度に降温冷却するための冷却器７５および第４バルブ７６を介設している。
【００４０】
また上述の冷却水Ｗには予め所定量の防錆材が添加される一方、図８に示すような冷却水系路の構成により、冷却水供給タンク５３から水槽としてのタンク１２に供給され、ワークの冷却に供された冷却水Ｗは冷却水リターン通路５１を介して冷却水ドレンタンク５２に貯留された後に、第２ポンプ７２の駆動によりその吐出ライン７３を介して再び冷却水供給タンク５３に至って循環使用される。
【００４１】
上述の冷却液送給手段としての冷却水噴射ノズル６８は図９、図１０に示すように頂面外周部に環状傾斜面６８ａを有する円筒状に形成され、この環状傾斜面６８ａには多数の冷却水噴出口６８ｂが形成されて、これらの各冷却水噴出口６８ｂから噴出される冷却水をシリンダボア１４ａの内壁面に沿わせて、その下方から上方に向けて噴出して、多数の噴出流Ａを形成するように構成している。
【００４２】
図１１は高周波焼入装置の制御回路ブロック図を示し、ＣＰＵ８０はボア位置測定子３３、タッチプローブ３４からの必要な各種信号入力に基づいて、ＲＯＭ８１に格納されたプログラムに従って、Ｙ軸モータＭ１、Ｘ軸モータＭ２、Ｚ軸モータＭ３、焼入れ位置変更用モータＭ４、ボア位置測定子昇降用モータＭ５、バランス用エアシリンダ２９、ピンチバルブ６９、各ポンプ５６，７２、各バルブ６２，６４，６６，７６、流量調整弁５８、高周波出力可変装置８２および加熱時間可変装置８３を駆動制御し、またＲＡＭ８４はボア位置測定子３３で計測されたシリンダボア１４ａの計測位置データ、ボア位置測定子３３で計測されたマスタリング３５の計測位置データ、タッチプローブ３４で測定された焼入れヘッド２３の取付位置データ、タッチプローブ３４で測定された焼入れヘッド２３の取付位置データ、タッチプローブ３４で測定されたボア位置測定子３３の位置データなどの必要な各種データやマップを記憶する。
【００４３】
上述のタッチプローブ３４による焼入れヘッド２３の取付位置測定に際しては、この焼入れヘッド２３に予め芯出し固定されたＮＣナイロン製のヘッドセンタリング計測用の計測部５０を利用して行なわれる。つまり図７において円周上９０度の等間隔を隔てた計測部５０外周にタッチプローブ３４の先端球状部を接触させ、合計４箇所の位置から焼入れヘッド２３のセンタリングポジションを割り出す。
【００４４】
また上述の高周波出力可変装置８２は高周波発振装置８５を介してトランス２２の１次側へ供給される電力を可変するもので、焼入順序の先後に対応して高周波誘導加熱エネルギを後の焼入部になる程小さく設定するエネルギ制御手段の１つである。
さらに上述の加熱時間可変装置８３はトランス２２の１次側へ供給される電力供給時間を可変するもので、焼入順序の先後に対応して高周波誘導加熱エネルギを後の焼入部になる程小さく設定するエネルギ制御手段の他の１つである。
【００４５】
なお、図９、図１２におけるａ〜ｊはシリンダボア１４ａの多数の焼入部を示し、図１２はシリンダブロック１４に置けるボア１４ａを展開し、かつ焼入部ａ〜ｊを図示の便宜上ハッチングを施して示す説明図であって、図１２の上下方向がピストンのストローク方向と対応するものである。
このように構成した高周波焼入装置を用いて、シリンダブロック１４のボア１４ａに対して高周波液中焼入れを行なう方法について、以下に詳述する。
【００４６】
（請求項１，２，４に相当する高周波焼入方法の実施例）
まず、図１に示すワークテーブル１１を同図の右方に移動して、タンク１２内のシリンダブロック１４におけるシリンダボア１４ａを焼入れヘッド２３の直下に位置させる。この時点においてはタンク１２内の所定レベルまで冷却水Ｗが貯溜されている。
【００４７】
次にＺ軸モータＭ３（焼入れヘッド移動手段）を駆動して、図９に示すようにシリンダボア１４ａ内に焼入ヘッド２３の誘導加熱コイル４４を挿入し、シリンダボア１４ａの上部側の第１条目の焼入部ａ…に対して高周波液中焼入れを実行する。
【００４８】
次にＺ軸モータＭ３をさらに駆動して、シリンダボア１４ａの上側から第３条目の焼入部ｂ…に対して高周波液中焼入れを実行する。この時、第１条目の焼入部ａに対する高周波出力が例えば７９ＫＷであった場合、第３条目の焼入部ｂに対する高周波出力が例えば７６ＫＷとなるようにＣＰＵ８０は高周波出力可変装置８２を制御する。
【００４９】
以下同様に各焼入部ｃ，ｄ，ｅ，ｆ．ｇ．ｈ，ｉ，ｊをこの順に焼入れする時、焼入順序の先後に対応して高周波出力を後の焼入部になる程、順次小さくする。なお、焼入部ｅの焼入終了後において焼入部ｆに移行する場合には、Ｚ軸モータＭ３の逆転により誘導加熱コイル４４を第２条目まで上昇させ、次いで焼入れ位置変更モータＭ４の駆動により、誘導加熱コイル４４の位置を所定角度捻回操作すればよい。
【００５０】
このようにシリンダボア１４ａに対して焼入れヘッド２３で焼入れを行なう時、シリダボア１４ａの上部（トップデッキ側）の焼入部ａからシリンダボア１４ａの下方部（オイルパン側）の焼入部ｅにかけて高周波出力を小さくするので、省エネルギ化を図りつつ、焼入れパターンの均一化、表面硬度を含む焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法ばらつきの低減を図ることができると共に、ピストンリングと摺接するシリンダボア１４ａ内面の偏摩耗を防止することができる効果がある。
【００５１】
また上述したように各焼入部ａ〜ｊを１条置きに焼入れすると、前回焼入れ時の入熱量の影響を可及的防止することができるが、焼入順序はａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊに代えて、ａ，ｆ，ｂ，ｇ，ｃ，ｈ，ｄ，ｉ，ｅ，ｊの順であってもよい。
【００５２】
（請求項１，３，４に相当する高周焼入方法の実施例）
まず、図１に示すワークテーブル１１を同図の右方に移動して、タンク１２内のシリンダブロック１４に置けるシリンダボア１４ａを焼入れヘッド２３の直下に位置させる。この時点においてはタンク１２内の所定レベルまで冷却水Ｗが貯溜されている。
【００５３】
次にＺ軸モータＭ３（焼入れヘッド移動手段）を駆動して、図９に示すようにシリンダボア１４ａ内に焼入ヘッド２３の誘導加熱コイル４４を挿入し、シリンダボア１４ａの上部側の第１条目の焼入部ａ…に対して高周波液中焼入れを実行する。
【００５４】
次にＺ軸モータＭ３をさらに駆動して、シリンダボア１４ａの上側から第３条目の焼入部ｂ…に対して高周波液中焼入れを実行する。この時、第１条目の焼入部ａに対する高周波誘導加熱時間がｔ１であった場合、第３条目の焼入部ｂに対する高周波誘導加熱時間がｔ2 （但し、ｔ2 ＜ｔ1 ）となるようにＣＰＵ８０は加熱時間可変装置８３を制御する。
【００５５】
以下同様に各焼入部ｃ，ｄ，ｅ，ｆ．ｇ．ｈ，ｉ，ｊをこの順に焼入れする時、焼入順序の先後に対応して高周波誘導加熱時間を後の焼入部になる程、順次短くする。なお、焼入部ｅの焼入終了後において焼入部ｆに移行する場合には、Ｚ軸モータＭ３の逆転により誘導加熱コイル４４を第２条目まで上昇させ、次いで焼入れ位置変更モータＭ４の駆動により、誘導加熱コイル４４の位置を所定角度捻回操作すればよい。
【００５６】
このようにシリンダボア１４ａに対して焼入れヘッド２３で焼入れを行なう時、シリダボア１４ａの上部（トップデッキ側）の焼入部ａからシリンダボア１４ａの下方部（オイルパン側）の焼入部ｅにかけて高周波誘導加熱時間を短くするので、焼入に要する時間短縮を図りつつ、焼入れパターンの均一化、表面硬度を含む焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法ばらつきの低減を図ることができると共に、ピストンリングと摺接するシリンダボア１４ａ内面の偏摩耗を防止することができる効果がある。
【００５７】
また上述したように各焼入部ａ〜ｊを１条置きに焼入れすると、前回焼入れ時の入熱量の影響を可及的防止することができるが、焼入順序はａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊに代えて、ａ，ｆ，ｂ，ｇ，ｃ，ｈ，ｄ，ｉ，ｅ，ｊの順であってもよい。
【００５８】
（請求項５，６に相当する高周波焼入方法の実施例）
冷却水Ｗ中に配置されたシリンダブロック１４の複数の焼入部に焼入ヘッド２３の誘導加熱コイル４４で順次高周波焼入れを行なう時、移動位置制御手段としてのＣＰＵ８０はＺ軸モータＭ３および焼入れ位置変更用モータＭ４（焼入れヘッド移動手段）を介して焼入れヘッド２３の誘導加熱コイル４４を図９、図１２に示す各焼入部ａ，ｄ，ｂ．ｅ，ｃ，ｆ，ｉ，ｇ，ｊ，ｈの順に、シリンダボア軸芯線方向において前回焼入れ時の入熱量の影響が少ない焼入部をそれぞれ選定し、この焼入順序にて液中焼入れを実行する。
【００５９】
このようにシリンダボア１４ａに対して焼入れヘッド２３で焼入れを行なう時、シリンダボア軸芯方向（実施例では上下方向）に前回焼入れ時の入熱量の影響の少ない焼入部を順に選定して高周波焼入れするので、シリンダボア内面に均一化された複数の焼入れパターンを形成することができて、表面硬度を含む焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法ばらつきの低減を図ることができると共に、ピストンリングと摺接するシリンダボア１４ａ内面の偏摩耗を防止することができる効果がある。
（請求項５，７に相当する高周波焼入方法の実施例）
この実施例においては図５、図６、図７に示す焼入れヘッド２３に代えて図１３に示す焼入れヘッド８６を用いる一方、図２に示す円盤２５に代えて図１４に示す大径ギヤ８７を用いる。
【００６０】
図１３に示す焼入れヘッド８６は、前述のトランス２２の２次側に接続される接続フランジ部８８と、シリンダブロック１４のボア１４ａに対して焼入れを行なうＣｕ製の誘導加熱コイル８９と、これら両者８８，８９を接続するＣｕ製のリード部９０とを備え、必要箇所を四フッ化エチレン樹脂または雲母（マイカ）製の絶縁板９１で絶縁している。
【００６１】
また、この実施例ではシリンダボア１４ａの上下方向に合計５条分を同時焼入れする目的で、上述の誘導加熱コイル８９に１８０度の開角で形成された２つの突部９２，９２には磁束密度を集中および向上させる目的で磁気コア９３を配設している。
【００６２】
さらに上述の誘導加熱コイル８９の下方部には、予め焼入れヘッド８６に対して芯出しされた状態で合成樹脂、例えばＮＣナイロン製のヘッドセンタリング計測用の計測部９４を先の実施例と同様に組付けている。
【００６３】
また図１４において焼入れ位置変更用モータＭ４の回転軸２７に取付けたピニオン２８を設け、このピニオン２８を上述の大径ギヤ８７の外歯に常時噛み合わせている。なお、その他の装置および回路構成については先の実施例と同様であるので、その図示を省略している。
【００６４】
而して、冷却水Ｗ中に配置されたシリンダブロック１４の複数の焼入部ｍ，ｎ，ｐ，ｒ，ｓ，ｕ（図１５の展開説明図参照）に図１３に示す焼入れヘッド８６の誘導加熱コイル８９で順次高周波焼入れを行なう時、移動位置制御手段としてのＣＰＵ８０はモータＭ４（焼入れヘッド移動手段）を介して焼入れヘッド８６の誘導加熱コイル８９を図１５に示す各焼入部ｍ，ｎ，ｐ，ｒ，ｓ，ｕの順にシリンダボア円周方向において前回焼入れ時の入熱量の影響が少ない焼入部をそれぞれ選定して、この焼入順序にて液中焼入れを実行する。
【００６５】
このようにシリンダボア１４ａに対して焼入れヘッド８６で焼入れを行なう時、シリンダボア円周方向に前回焼入れ時の入熱量の影響の少ない焼入部を順に選定して高周波焼入れするので、シリンダボア内面に均一化された複数の焼入れパターンを形成することができて、表面硬度を含む焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法ばらつきの低減を図ることができると共に、ピストンリングと摺接するシリンダボア１４ａ内面の偏摩耗を防止することができる効果がある。
【００６６】
加えて、図１５に示したようにシリンダボア１４ａ円周方向の焼入部ｍ，ｎ，ｐ，ｒ，ｓ，ｕを偶数に設定した場合には、焼入れヘッド８６の構造の簡略化および焼入れヘッド製作コストの低減を図ることができる効果がある。
【００６７】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の冷却液は、実施例の冷却水Ｗに対応し、
以下同様に、
ワークは、シリンダブロック１４に対応し、
高周波誘導加熱エネルギは、高周波出力、加熱時間に対応し、
エネルギ制御手段は、高周波出力可変装置８２、加熱時間可変装置８３に対応し、
焼入れヘッド移動手段は、Ｚ軸モータＭ３、焼入れ位置変更用モータＭ４に対応し、
移動位置制御手段は、ＣＰＵ８０に対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００６８】
例えば、上述の冷却液としては冷却水水Ｗに代えて焼入れ油を利用してもよく、また上述の焼入れヘッド２３，８６には自己冷却水を流通して、ヘッドの加熱を防止すべく構成してもよく、さらに、タンク１２，５３，７０に水温センサを配設し、焼入れ条件や外部雰囲気等による冷却水Ｗの昇温時に、ＣＰＵ８０を介して冷却器７５を駆動し、冷却水Ｗの水温を常時ほぼ一定に保つように水温制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の高周波焼入方法に用いる高周波焼入装置の側面視図。
【図２】  図１の平面図。
【図３】  図１の左側面視図。
【図４】  ボア位置測定子の昇降構造を示す説明図。
【図５】  焼入れヘッドの構成を示す正面図。
【図６】  図５の右側面図。
【図７】  図５の底面図。
【図８】  冷却水系路を示す系統図。
【図９】  焼入れヘッドとシリンダボアとの関連構造を示す断面図。
【図１０】  冷却水噴射ノズルの斜視図。
【図１１】  制御回路ブロック図。
【図１２】  本発明の高周波焼入方法を示す説明図。
【図１３】  焼入れヘッドの他の実施例を示す斜視図。
【図１４】  焼入れヘッド移動手段の他の実施例を示す説明図。
【図１５】  本発明の高周波焼入方法の他の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１４…シリンダブロック（ワーク）
１４ａ…ボア
２３，８６…焼入れヘッド
６８…冷却水噴射ノズル（冷却液送給手段）
８０…ＣＰＵ（移動位置制御手段）
８２…高周波出力可変装置（エネルギ制御手段）
８３…加熱時間可変装置（エネルギ制御手段）
Ｍ３，Ｍ４…モータ（焼入れヘッド移動手段）
Ｗ…冷却水
ａ〜ｊ，ｍ，ｎ，ｐ，ｒ．ｓ，ｕ…焼入部
【図１】
0003733614.tif 000002
【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】
0003733614.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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