JP4023801B2

JP4023801B2 - High-frequency induction heating coil body following mechanism of crankshaft

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Publication number: JP4023801B2
Application number: JP2003071224A
Authority: JP
Inventors: 精一沢津橋; 啓一久保
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: DKK Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP2004277819A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部を高周波誘導加熱又は高周波焼入する高周波誘導加熱コイル体の追従機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、クランクシャフトの一例として、４気筒エンジン用のクランクシャフトを示す。この種の４気筒クランクシャフト１０は、鍛造加工により４箇所のピン部１１，１１，‥‥と５箇所のジャーナル部１２，１２，‥‥とが一体成型されている。
従来、前記クランクシャフト１０のピン部１１，１１‥‥の高周波焼入は、該ピン部１１、１１、‥‥に、それぞれピン部の高周波誘導加熱コイル体（以下、単に高周波加熱コイル体という）を載置し、該クランクシャフト１０をその中心軸Ｘのまわりに回転させながら、前記高周波加熱コイル体を、前記回転に追従させて前記ピン部１１，１１，‥‥を誘導加熱した後、噴射される冷却液により冷却を行うことにより高周波焼入を施工している。
【０００３】
このようにして、前記クランクシャフト１０の前記ピン部１１，１１，‥‥の外周面に高周波焼入が施工され、耐摩耗性、疲労強度の向上が図られている。
従来の前記ピン部１１，１１，‥‥の高周波加熱コイル体には、前記中心軸Ｘに対して公転運動する前記ピン部１１，１１，‥‥に、前記高周波加熱コイル体を追従させるための追従機構が備えられている。そこで、前記高周波加熱コイル体とその追従機構について、図６及び図７により説明する。
【０００４】
図６において、前記クランクシャフト１０のピン部１１は、前記中心軸Ｘに対して偏心した位置にある。複数気筒エンジン用クランクシャフト１０であれぱ、前記ピン部１１，１１，‥‥は複数あって、前記中心軸Ｘ方向に所定の間隔を置いて配置されており、各ピン部１１，１１，‥‥はエンジンの形式により所定の位相角度隔たって配置されている。
【０００５】
図６にその要部を示す高周波焼入装置２は、前記クランクシャフト１０を水平に支持して回転させる図示しない手段と、該クランクシャフト１０のピン部１１，１１，‥‥を加熱するピン部の高周波加熱コイル体２４とを備えている。前記高周波加熱コイル体２４は、図で、下側を開放した半開放鞍型高周波誘導加熱コイル（以下、単に半開放鞍型コイルという）２４１と、この半開放鞍型コイル２４１と前記ピン部１１，１１，‥‥の外周面との間の間隔ｄ１を一定に保つために配設された複数（図では、３個）の第１のガイド部材２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃとを含む構成になっている。
さらに、前記高周波加熱コイル体２４の前記半開放鞍型コイル２４１は、給電線２４３ａ、２４３ｂと、追従機構３５の揺動可能なリンク式枠体３５０に載置、固定されたトランス（ディスクトランス）４２とを介して、高周波電源５２に接続される。
【０００６】
図７（ａ）ないし図７（ｆ）のそれぞれに示すように、前記クランクシャフト１０を前記中心軸Ｘの回りに矢印方向に回転を与えたとき、代表する１個の前記ピン部１１の前記中心軸Ｘの回りの公転運動を経時的に表したものであり、前記ピン部１１の公転運動に前記高周波加熱コイル体２４の半開放鞍型コイル２４１を追従させつつ、図示しない前記高周波電源５２より前記トランス４２を介して、該半開放鞍型コイル２４１に所要電力を所要時間投入して前記ピン部１１の外周面を誘導加熱し、加熱完了後、前記ピン部１１の外周面を図示しない冷却手段により冷却液を該ピン部１１外周面に噴射して急冷することにより焼入を行う。
【０００７】
ところで、前記ピン部１１に前記高周波加熱コイル体２４を追従運動させるための図６に示す追従機構３５については、すでに開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この追従機構３５は、前記リンク式枠体３５０として、リンク３５１ａ，３５１ｂと上辺部材３５２，下辺部材３５３、及び前記リンク３５１ａ，３５１ｂと前記上辺部材３５２，下辺部材３５３とをそれぞれ接続する４個のリンクピン３５４，３５４とからなり、前記リンクピン３５４，３５４をそれぞれ回動自在な支点とする揺動可能な該リンク式枠体３５０と、該リンク式枠体３５０全体を上下動させるための、例えば昇降シリンダとしての流体圧（空圧又は油圧）シリンダ３０２とで要部を構成している。そして、前記リンク式枠体３５０の揺動運動と前記流体圧シリンダ３０２による前記リンク式枠体３５０の上下動を合成することにより、前記ピン部１１の前記中心軸Ｘに対する公転運動に前記高周波加熱コイル体２４を追従させている。
【０００８】
なお、ジャーナル部１２の外周面の高周波焼入の場合も、前記ピン部１１の場合と同様であるので、ジャーナル部１２の外周面の高周波焼入についての説明は省略する。
【０００９】
一方、クランクシャフト１０のピン部１１を高周波焼入するに際して、２個の高周波誘導加熱コイルを、互いに対向配置するようにした焼入技術が、特許第３３５０４５２号公報に記載されている（特許文献２参照）。
この場合には、機械的に位相が１８０度異なる２種類のピン部にクランクシャフト１０の中心軸Ｘを挟んで、互いに１８０度異なる２方向から高周波誘導加熱コイルを対向配置させて、該ピン部１１を高周波誘導加熱するようにしている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−０７３０３９号公報；クランクシャフトのピン部の高周波熱処理装置
【特許文献２】
特許第３３５０４５２号公報；クランクシャフトの高周波焼入方法及び高周波焼入装置
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の前記追従機構３５では、前記高周波加熱コイル体２４を構成する前記半開放鞍型コイル２４１が、前記ピン部１１の外周面に対向している範囲は、該ピン部１１外周面の１／２弱程度であるため、加熱の初期段階から全周面を均一に加熱することが難しく、加熱中のクランクシャフトの曲がりが生じ、焼入後の曲がりが大きくなるという問題点があった。
【００１２】
また、前記半開放鞍型コイル２４１が、前記ピン部１１の外周面に対向している範囲は、該ピン部１１外周面の１／２弱程度であるため、該ピン部１１の外周面が所要焼入温度に達するまでの加熱時間を短縮し、かつ前記ピン部１１の外周面を全周にわたって均一に加熱するには、前記クランクシャフト１０の焼入施工中の回転数を大きくする必要があるが、前記追従機構３５を用いた場合、前記高周波加熱コイル体２４の追従運動が、前記ピン部１１の公転運動に対して遅れが生じ、追従不良が発生して加熱不良になるという問題点があった。
【００１３】
前記追従不良による加熱不良の発生についての説明は以下の通りである。
前記高周波加熱コィル体２４の前記ピン部１１の公転運動に対する追従運動は、図７（ｃ）に示すように、ピン部１１が上死点を通過して下死点に向かって回動する間に高周波加熱コイル体２４の追従運動が、前記ピン部１１の公転運動に対して遅れが生じ追従不良が発生する。その結果、ピン部１１の外周面と前記半開放鞍型コイル２４１との間の間隔ｄ２が大きくなり、加熱不良が発生する。
現在のところ、クランクシャフト１０に付与する回転運動の回転数の上限は６０r.p.m.程度であり、６０r.p.m.を超えてしまうと前述したような追従不良が発生し易くなる。従って、回転数に上限があると、加熱時間を充分に短縮し、かつピン部１１の全周面を均一加熱することが難しくなるという問題点があった。
【００１４】
また、前記高周波加熱コイル体２４の前記ピン部１１への追従遅れを抑えるために、該高周波加熱コイル体２４への荷重を増加させた場合、前記クランクシャフト１０を、その長さ方向に対して直角方向に曲げる方向に力が作用するため、該クランクシヤフト１０の焼入後の曲がりが大きくなるという悪影響が発生し、荷重の増加に伴いピン部１１の外周面に接触している前記第１のガイド部材２４２ａ〜２４２ｃによる該ピン部１１の外周面への引っ掻き傷が深くなり、該ガイド部材２４２ａ〜２４２ｃの摩耗が早くなるという問題点もあった。
【００１５】
あるいは、追従不良が発生しなくとも加熱時間を短縮した場合、前記半開放鞍型コイル２４１ヘの投入電力を増加させる必要があるが、投入電力を増加させると前記半開放鞍型コイル２４１自体の発熱量も増加し、該高周波加熱コイル体２４の耐久性が低下するといった問題点もあった。
【００１６】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の加熱又は焼入に際して、前記クランクシャフトの回転数を大きくすることなく、前記ピン部又はジャーナル部の全外周面を、加熱の初期段階より均一加熱することができ、かつ高周波加熱コイル体への投入電力を増大させることなく加熱時間を短縮することができるクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、前記高周波加熱コイル体が、前記ピン部の公転運動に対して追従不良が発生せずに安定した追従状態を維持できるクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルと、前記ピン部又はジャーナル部の外周面に当接して前記高周波誘導加熱コイルと前記ピン部又はジャーナル部の外周面との間隔を一定に保つ、一つ又は複数のガイド部材とを備えるクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の高周波誘導加熱コイル体を、前記ピン部又はジャーナル部の外周面上に載置して、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱又は焼入する高周波加熱装置又は高周波焼入装置の高周波誘導加熱コイル体の追従機構であって、
（ａ）前記ピン部又はジャーナル部の中心軸を挟んで対向する２位置で、かつ該中心軸に直交する一つの平面内を揺動可能に、それぞれ配設される２組のリンク式枠体と、
（ｂ）前記２組のリンク式枠体の下端にそれぞれ配設され、前記ピン部又はジャーナル部の前記中心軸を挟んで対向する２方向から、該ピン部又はジャーナル部の外周面にそれぞれ載置される、前記高周波誘導加熱コイル体が２個に分割される２個の分割高周波誘導加熱コイル体と、
（ｃ）前記２組のリンク式枠体のそれぞれを、前記中心軸に直交する平面内で、互いに対向する方向に開又は閉させる開閉手段と、
（ｄ）前記２個の分割高周波誘導加熱コイル体のそれぞれを、前記ガイド部材を介してある圧力で、互いに対向する方向から前記ピン部又はジャーナル部の外周面に押圧させる押圧手段と、
（ｅ）前記２組のリンク式枠体を、鉛直方向に昇降移動させる昇降移動手段とをそれぞれ具備し、
前記クランクシャフトの回転中心軸回りの回転に伴う、前記ピン部の公転運動又は前記ジャーナル部の自転運動に、前記２個の分割高周波誘導加熱コイル体を追従させるクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構である。
【００１９】
さらに、前記２組のリンク式枠体のいずれか一方又は双方に配設され、前記２組のリンク式枠体間の距離を測定する距離測定手段を具備し、該２組のリンク式枠体間の距離を測定することにより、高周波誘導加熱開始前及び高周波加熱中の前記２個の分割高周波誘導加熱コイル体間の距離を測定するクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構である。
【００２０】
前記２個の分割高周波誘導加熱コイル体のそれぞれの高周波誘導加熱コイルが、半開放鞍型高周波誘導加熱コイルであるクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構である。
【００２１】
本発明のクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構は、以上のように構成されているので、該高周波誘導加熱コイル体追従機構は、前記２個に分割された２個の半開放鞍型高周波誘導加熱コイルを、前記ピン部又はジャーナル部外周面に該ピン部又はジャーナル部の中心軸を挟む２方向から対向するように載置され、該ピン部外周面はほぼ全域で、前記２個の分割半開放鞍型高周波誘導加熱ゴイルと対向するため、前記ピン部又はジャーナル部全外周面を、前記クランクシャフトの回転数を大きくすることなく、同時に均一加熱できる。
【００２２】
前記２個の分割半開放鞍型高周波誘導加熱コイルが、前記ピン部又はジャーナル部の外周面のほぼ全域に対向して配置されることにより、該半開放鞍型加熱コイルをピン部又はジャーナル部の外周面からの距離を一定に保つ複数のガイド部材が、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を囲い込むような配置となるため、前記高周波誘導加熱コイル体の、特に前記ピン部外周面への追従不良の発生を防止することができる。
【００２３】
これは、前記複数のガイド部材のうち、前記ピン部に対して下方（従来のものの開放側）に位置するガイド部材が、前記ピン部が前記中心軸Ｘに対して公転運動中に、上死点を通過して下死点に向かって回動する間に、前記高周波誘導加熱コイル体の追従運動が、前記ピン部の公転運動に対して遅れが発生する位置に達するときでも、前記ピン部の下部外周面に当接することにより、前記半開放鞍型コイルと前記ピン部外周面との前記間隔の変動を抑えるように作用することによる。
【００２４】
また、前記距離測定手段としての測定機構又は測定器により、前記２個の分割高周波誘導加熱コイル体間の距離を、加熱開始直前及び加熱中に測定することにより、前記２個の分割高周波誘導加熱コイル体の追従状態を監視することができ、さらに、前記ガイド部材の摩耗の度合いを確認することも可能である。
【００２５】
従って、本発明に係る前記高周波誘導加熱コイル体追従機構によれば、前記クランクシャフトの回転数を大きくしなくとも、前記ピン部又はジャーナル部の全外周面を加熱の初期段階より均一加熱することが可能であり、該高周波加熱コイル体への投入電力を増大させることなく加熱時間を短縮することが可能である。
また、前記２個の分割高周波加熱コイル体が、前記ピン部の公転運動に対して安定した追従状態を維持できるため、追従不良を防止することが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。
図１は、本発明の実施の形態の第１実施例を示すクランクシャフトの高周波加熱コイル体(高周波誘導加熱コイル体)の追従機構の要部構成図、図２は、図１の前記クランクシャフトの高周波加熱コイル体とその追従機構により、前記クランクシャフトのピン部に高周波焼入を行う際の該ピン部の位置と前記高周波加熱ゴイル体が公転運動に追従する位置関係の態様を示す図である。
図５ないし図７のなかの構成要素と同一要素には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
図１において、高周波焼入装置１の前記高周波加熱コイル体２０は、図で垂直線（図１では、中央の垂直中心線）Ｌ１により、左右に２個に分割された分割高周波加熱コイル体２１０、２２０からなり、前記クランクシャフト１０の前記ピン部１１の高周波加熱コイル体追従機構３０は、２組のリンク式枠体３１０、３２０と、該２組のリンク式枠体を、図で互いに左右に開閉する開閉機構としての開閉駆動シリンダ３０１と、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０を、前記ピン部１１の外周面に押圧するための押圧機構としての２個（１個でもよい）の押圧スプリング３０２、３０２と、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０全体を同時に垂直方向に昇降移動させる昇降シリンダ３０３とで構成されている。
【００２８】
前記２組のリンク式枠体３１０、３２０は、共通の上辺部材３１２を有し、リンクピン３１４、３１４、‥‥をそれぞれ回動自在な支点として連結して同一平面内を揺動可能な、リンク３１１ａ、３１１ｂと下辺部材３１３ａ、ならびにリンク３１１ｃ、３１１ｄと下辺部材３１３ｂからそれぞれなる。
前記開閉機構としての前記開閉駆動シリンダ３０１は、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０の間で、該２組のリンク式枠体を前記同一平面内で互いに対向して、開閉させるために、前記リンク３１１ｂ、３１１ｃ間に配設される、例えぱ流体圧(空圧又は油圧)シリンダである。
【００２９】
前記押圧機構としての２個の押圧スプリング３０２、３０２は、前記リンク３１１ｂ、３１１ｃ間に配設されて、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０のそれぞれの下端に固定される、前記２個に分割された分割高周波加熱コイル体２１０、２２０を、前記ピン部１１の外周面に所要の荷重を以て押圧するためのスプリングである。
前記昇降シリンダ３０３は、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０の前記共通の上辺部材３１２に、スプリング３０３ａを介して連結される、例えぱ流体圧(空圧又は油圧)により作動するシリンダである。
【００３０】
前記追従機構３０において、２組のリンク式枠体３１０、３２０は、前記クランクシャフト１０の中心軸Ｘを挟み、かつ該中心軸Ｘに直交する面内で、前記分割された２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０が、同一の前記ピン部１１に対して、互いに対向するような２位置（例えば、互いに１８０度隔ててた位置）上に載置又は配置される。
【００３１】
また、図１に示す前記追従機構３０には、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０間の距離Ｄを間接的に測定するための測定機構又は距離測定器３０４として、非接触式（例えば、レーザ等による）変位計を、互いに対向して配置されている前記２組のリンク式枠体３１０、３２０のそれぞれの下辺部材３１３ａ、３１３ｂ間に、該下辺部材３１３ａ、３１３ｂのいずれか一方又は双方にわたって、配設されている。
【００３２】
さらに、図１に示す前記追従機構３０は、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０が揺動する面と前記中心軸Ｘとが直交する状態を保持しながら、垂直方向に昇降するためのガイド機構３０５ａ、３０５ｂと、前記下辺部材３１３ａ、３１３ｂに固定されて、該２組のリンク式枠体の開閉動作中及び前記追従機構３０の前記ピン部１１の公転運動に対する追従運動中に、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０の相対位置を同一平面に保持するためのガイドバーとガイド溝とからなるガイド機構３０６とを備えている。
【００３３】
前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０は、黄銅製又は樹脂製の一対の側板(コイル保持板)２１０ａ、２１０ｂ；２２０ａ、２２０ｂと、このそれぞれの側板２１０ａ、２１０ｂ；２２０ａ、２２０ｂ間に取り付けられ、前記クランクシャフト１０のピン部１１に対向して配置される、図で右側又は左側のそれぞれに、半円状の切り欠け部分により、半円状に開放した半開放鞍型コイル(半開放鞍型高周波誘導加熱コイル)２１１、２２１と、前記ピン部１１の外周面に当接させて前記半開放鞍型コイル２１１、２２１と前記ピン部１１の外周面との間隔ｄ１を一定に保持するために、複数箇所（本実施の形態ではそれぞれ２箇所で、前記ピン部中心軸を通る水平線に対して前記半開放鞍型コイル中心を中心として上、下方に４５度程度に振り分けられる）に装着される、複数（本実施の形態では、それぞれ２個）の第２のガイド部材２１２ａ、２１２ｂ；２２２ａ、２２２ｂとからそれぞれ構成される。
【００３４】
また、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０の前記半開放鞍型コイル２１１、２２１は、給電線２１１ａ、２１１ｂ；２２１ａ、２２１ｂと、前記２組のリンク式枠体３１０、３１１上に配設されるトランス（ディスクトランス）４０、４１とのそれぞれを介して、高周波電力を供給する高周波電源５０、５１０にそれぞれ接続されている。前記加熱コイル２１１、２２１への供給される高周波電力は、周波数、電圧及び電流はそれぞれ任意に選択され、かつ調整可能である。
【００３５】
なお、図１に示す追従機構３０に代えて、図６に示す追従機構３５を、２組前記中心軸Ｘを挟んだ２位置に配置することによって、前記追従機構３０と同等の効果を期待できるが、その構成が複雑かつ高価になるとともに、前記ピン部１１の中心軸Ｘｐと直交する同一平面内における揺動運動を確実なものとするためには、本実施例による構成が望ましい。
【００３６】
次に、図２により、前記クランクシャフト１０のピン部１１の高周波加熱コイル体追機構３０の動作及び該ピン部１１の焼入工程について説明する。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、前記クランクシャフト１０のピン部１１の外周面に前記２個の分割高周波加熱コイル体２００、２１０が載置される前の状態では、前記追従機構３０の前記開閉機構としての前記駆動シリンダ３０１が、押圧機構としての前記２個の押圧スプリング３０２、３０２の引張りの弾性力に抗して往動（伸長する方向）して、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０を互いに離間する方向に駆動することにより、該２組のリンク式枠体間が開いて、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０が前記ピン部１１の外周面に載置される際に、該ピン部１１の通過を妨げない位置に該２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０は退避する。
【００３８】
そして、図２（ｂ）に示すように、前記昇降移動機構としての昇降シリンダ３０３により、前記追従機構３０が下降方向に移動して、前記ピン部１１の中心軸Ｘｐと前記分割高周波加熱コイル体２１０、２２０の前記半開放鞍型コイル２１１、２２１の中心が一致した位置で静止する。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、前記開閉駆動シリンダ３０１が復動（出力ロッドが収縮するように復動）して、前記２個の押圧スプリング３０２、３０２の引張りの弾性力により、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０が閉じて、前記分割高周波加熱コイル体２１０、２２０が、前記第２のガイド部材２１２ａ、２１２ｂ；２２２ａ、２２２ｂを介して、前記ピン部１１の外周面にある所要の圧力を以て押圧されながら互いに対向して載置される。なお、前記開閉駆動シリンダ３０１の出力ロッド３０１ａが収縮するように復動した状態においては、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０間は、所要の間隔をもった状態を保持しており、互いに接触はしない。
このことにより、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０の、前記ピン部１１の外周面への押圧力は前記２個の押圧スプリング３０２、３０２による押圧力のみで、一定に保つことができる。
【００４０】
このように、図２（ｃ）に示す状態で、図１に示す前記距離測定器３０４により、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０間のの相対距離を測定して、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０の相互位置関係が適正であることを確認する。
【００４１】
次いで、前記クランクシャフト１０を前記回転中心軸Ｘを中心に、矢印の方向に回転させると、前記ピン部１１が前記クランクシャフト１０の前記回転中心軸Ｘの回りに公転運動を開始し、同時に前記追従機構３０の前記昇降シリンダ３０１の垂直方向の運動と前記リンク式枠体３１０、３２０の揺動運動の組合せにより、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０の追従運動が始まる。
【００４２】
図２（ｄ）は、前記クランクシャフト１０の回転中における前記ピン部１１が、上死点を通過して下死点に向かう回動途中の位置を示す図であり、該ピン部１１の中心軸Ｘｐより下方に位置する前記ガイド部材２１２ｂ、２２２ｂが、該ピン部１１の外周面に当接することにより、前記半開放鞍型コイル２１１、２２１と前記ピン部１１の外周面との間隔ｄ１が一定保持される。
【００４３】
その結果、この作用により、前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０の前記ピン部１１の公転運動への追従動作が確実になり、加熱不良を防止しながら良好な高周波加熱又は焼入を行うことができる。
【００４４】
なお、図２（ｄ）に示すの状態では、すなわち従来のような図６の下方を開放した前記半開放鞍型加熱コイル２４１を含む追従機構３５における、追従不良が発生する位置では、前記ピン部１１外周面に前記第２のガイド部材２１２ｂ、２２２ｂが当接し、該ガイド部材２１２ｂ、２２２ｂを介して、前記分割高周波加熱コイル体２１０、２２０には垂直方向に正常な追従状態よりも大きな力が作用するため、該追従機構３０の前記昇降シリンダ３０３は、緩衝用の前記スプリング３０３ａを介して、前記上辺部材３１２に固定される。
【００４５】
また、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、前記ピン部１１の外周面のほぽ全周に前記２個の半開放鞍型コイル２１１、２２１が対向した状態で、前記ピン部１１の公転運動へ前記２個の分割高周波加熱コイル体２１０、２２０が追従加熱を行う。
【００４６】
その結果、加熱の初期段階より前記ピン部１１の外周面は、全周にわたり均一加熱されるため加熱時間の短縮が可能であり、また、前記クランクシャフト１０の曲がりが少なくなり、加熱又は焼入完了後の曲がりも小さくなり、さらに、前記クランクシャフト１０の回転数を小さくすることもできる。
【００４７】
図１においては、前記開閉駆動シリンダ３０１及び前記２個の押圧スプリング３０２、３０２は、前記２組のリンク式枠体３１０、３２０間に配設したが、これとは別に、第２実施例として、図３に示すように、前記高周波加熱コイル体２０は、図で中央の垂直中心線Ｌ１より若干右側にずれた垂直線Ｌ２により、左右に２個に分割された分割高周波加熱コイル体２３０、２４０からなり、追従機構３１の前記２組のリンク式枠体３１０、３２０のそれぞれについては、前記上辺部材３１２の両端部に固定される図示しないそれぞれの部材３１２ａと前記リンク部材３１１ａ、３１１ｄのそれぞれとの間に、開閉駆動シリンダ３１１ａ，３１１ｂ及び押圧スプリング３１２ａ、３１２ｂを設けても良い。
【００４８】
さらには、第３実施例として、図４に示すように、追従機構３２の前記上辺部材３０１の両端部に固定される図示しないそれぞれの部材３０１ａと前記リンク部材３１１ａ、３１１ｄのそれぞれとの間に、前記開閉駆動シリンダ３１１ａ，３１１ｂ及び押圧スプリング３１２ａ、３１２ｂを、同一の空圧シリンダ３２１ａ、３２１ｂで兼ねても良い。
【００４９】
また、前記２個の半開放鞍型コイル２１１、２２１と前記ピン部１１の外周面との距離を一定に保持するための、前記第２のガイド部材２１２ａ、２１２ｂ；２２２ａ、２２２ｂの配置は、図１に示すほか、図３に示すように、一方の前記分割高周波加熱コイル体２３０側に３個のガイド部材２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃを装着し、他方の分割高周波加熱コイル体２４０側に１個のガイド部材２４２ａを装着することもできる。
【００５０】
もちろん、図１に示す前記分割高周波加熱コイル体２１０、２２０を、図３又は図４に示す追従機構３１又は３２に取り付けて、前記追従動作をさせることは可能であり、図３に示す分割高周波加熱コィル体２３０、２４０を、図１に示す追従機構３０に取り付けて、前記追従動作をさせることも可能である。
【００５１】
以上の説明は、前記クランクシャフト１０の回転中心軸Ｘのまわりに公転運動する前記ピン部１１への、前記２個の分割高周波加熱コイル体の追従機構について説明したが、前記回転中心軸Ｘを中心に自転する前記ジャーナル部１２への前記２個の分割高周波加熱コイル体の追従機構としても使用することができる。
この場合、前記ジャーナル部１２は、公転運動することなく自転運動するだけなので、追従動作はされないまま該ジャーナル部１２の位置で、前記２個の分割高周波加熱コイル体により、該ジャーナル部１２は高周波加熱される。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明のクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構によれば、１つのピン部又はジャーナル部に２個の分割高周波誘導加熱コイル体を対向載置することにより、前記ピン部又はジャーナル部の外周面にほぼ全周にわたり半開放鞍型コイルが対向した状態で、ピン部又はジャーナル部外周面を高周波誘導加熱することができるため、
１）クランクシャフトの回転数と加熱コイル１個当たりの投入電力を、従来の加熱又は焼入方法と同一にした場合には、加熱時間は１／２に短縮することができる。そして、加熱時間が短縮できるため、熱伝導による前記クランクシャフト全体の蓄熱量が減少するため、焼入の場合、加熱後の焼入冷却時間も短縮することができる。さらに、加熱時間が短縮でき、かつ２個の分割加熱コイルが円柱状部材の外周面のほぽ全域に対向することにより、外周面全域をほぼ均一加熱することが可能なため、焼入の場合、焼入後のクランクシャフトの曲がりを減少させることができる。
２）加熱時間を、従来の加熱又は焼入方法と同一とした場合、前記高周波加熱コイル１個当たりの投入電力は１／２にすることができるので、該加熱コィルの発熱が減少し耐久性が向上する。
３）また、加熱時間を従来の加熱又は焼入方法と同一として、前記高周波加熱コィル１個当たりの投入電力を、従来の加熱又は焼入方法の１／２とした場合、クランクシャフトの回転数を１／２に落とすことができるため、該加熱コイル体に装着され、円柱状部材外周面と当接することにより、該加熱コイルと円柱状部材外周面との距離を一定に保持するためのガイド部材の摩耗が減少し、また該円柱状部材表面のガイド部材による引っ掻き傷を減少させることができる。
４）ガィド部材が、前記ピン部外周面を囲い込むように配置されるため、追従不良を防止することができる。
【００５３】
すなわち、本発明により、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の加熱又は焼入に際して、該クランクシャフトの回転数を大きくすることなく、前記ピン部又はジャーナル部の全外周面を、加熱の初期段階より均一加熱することができ、かつ高周波加熱コイル体への投入電力を増大させることなく加熱時間を短縮することができる。
さらに、前記高周波加熱コイル体が、前記ピン部の公転運動に対して追従不良が発生せずに安定した追従状態を維持することができるという優れた効果を奏する。
【００５４】
また、本発明のクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構によれば、高周波誘導加熱開始前で、２個の分割高周波誘導加熱コイル体が、前記ピン部又はジャーナル部外周面に対向載置されたとき、及び前記ピン部又はジャーナル部外周面を高周波誘導加熱中に、２個の分割高周波加熱コイル体間の距離を測定する距離測定手段を配設して、該２個の分割高周波加熱コイル体の相互位置関係を監視するようにして、該２個の分割高周波加熱コイルの相互位置関係が適正である場合のリンク式枠体間の距離を予め設定し、その設定値と実際の測定値を比較することにより、常時、前記２個の分割高周波加熱コイルの相互位置関係を監視することができる。従って、距離測定値が設定値からはずれた場合は、追従不良として検出し、加熱又は焼入不良品を職別することができる。また、前記２個の分割高周波加熱コイル体のガイド部材の摩耗に伴い、該２個の加熱コイルの相対位置関係は接近する方向で変化するため、前記ガイド部材の摩耗の程度を容易に数値管理することも可能である。
【００５５】
なお、クランクシャフトのピン部及びジャーナル部に設けられる油孔開口部及びその近傍の焼入硬化層を深くし、その他の部分は所定の焼入硬化層にするための技術が特開２００２−０３８２２０号公報に開示されているが、この技術は本出願人が先に開発した技術で、前記油孔開口部直上に加熱コイルが載置された状態で、前記クランクシャフトは回転させずに加熱を行い、その他の部分を通常の焼入方法と同様に回転追従加熱を行うことにより、該油孔開ロ部近傍に深く焼入する方法であるが、この技術に、本発明のクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構を適用することにより、加熱時間を短縮しても同等の焼入品質を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構の実施の形態の第１実施例を示す、追従機構の構成図である。
【図２】図１の前記クランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構によりピン部に２個の分割高周波誘導加熱コイル体を対向載置して高周波加熱又は焼入を行う際の、該ピン部の位置と前記高周波加熱コイル体が公転運動に追従する位置関係の態様を示す図であり、図２（ａ）は、前記クランクシャフトのピン部に前記２個の分割高周波焼入コイル体が載置される前の状態を示すクランクシャフトの長さ方向からみた図、図２（ｂ）は、前記追従機構に取り付けられた昇降移動機構としての昇降シリンダにより、前記追従機構が下方向に移動し、前記ピン部中心軸と２個の半開放鞍型コイルの中心が一致する位置で静止した状態を示す図、図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、前記ピン部に前記２個の分割高周波加熱コイル体が対向載置されて、前記クランクシャフトが矢印方向に回転したときを示す図である。
【図３】本発明のクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構の実施の形態の第２実施例を示す、クランクシャフトの長さ方向からみた追従機構の構成図である。
【図４】本発明のクランクシャフトの高周波誘導加熱コイル体追従機構の実施の形態の第３実施例を示す、クランクシャフトの長さ方向からみた追従機構の構成図で、２個の分割高周波誘導加熱コイル体は図１と同一である。
【図５】４気筒エンジン用クランクシャフトの斜視図である。
【図６】従来の、クランクシャフトのピン部の高周波誘導加熱コイル体追従機構の構成図である。
【図７】従来の、クランクシャフトの高周波加熱コイル体追従機構によるピン部公転運動に追従する態様を示す図である。
【符号の説明】
１、２高周波焼入装置
１０クランクシャフト
１１ピン部
１２ジャーナル部
２０高周波加熱コイル体（高周波誘導加熱コイル体）
３０、３１、３２追従機構
４０、４１トランス（ディスクトランス）
５０、５１高周波電源、
２１０、２２０、２３０、２４０分割高周波加熱コイル体（分割高周波誘導加熱コイル体）
２１１、２２１、２３１、２４１半開放鞍型コイル(半開放鞍型高周波誘導加熱コイル)
２１２ａ、２１２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ、２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２４２ａ第２のガイド部材
３０１、３１１ａ、３１１ｂ開閉駆動シリンダ
３０２、３１２ａ、３１２ｂ押圧スプリング
３０３昇降シリンダ
３０３ａスプリング
３０４距離測定器
３０５ａ、３０５ｂ、３０６ガイド機構
３１０、３２０リンク式枠体
３１１ａ、〜、３１１ｄリンク
３１２上辺部材
３１２ａ上辺部材両端部に固定される部材
３１３下辺部材
３１４リンクピン
３２１ａ、３２１ｂ空圧シリンダ
Ｘクランクシャフト回転中心軸
Ｘｐピン部中心軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a follow-up mechanism for a high-frequency induction heating coil body that performs high-frequency induction heating or high-frequency hardening on a pin portion or a journal portion of a crankshaft.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 5, a crankshaft for a four-cylinder engine is shown as an example of a crankshaft. This type of four-cylinder crankshaft 10 is integrally formed with four pin portions 11, 11,... And five journal portions 12, 12,.
Conventionally, induction hardening of the pin portions 11, 11,... Of the crankshaft 10 is performed by applying high frequency induction heating coil bodies (hereinafter simply referred to as high frequency heating coil bodies) of the pin portions to the pin portions 11, 11,. And the high frequency heating coil body follows the rotation of the crankshaft 10 while rotating the crankshaft 10 about its central axis X, and the pins 11, 11,. Induction hardening is performed by cooling with the coolant to be performed.
[0003]
In this way, induction hardening is applied to the outer peripheral surfaces of the pin portions 11, 11,... Of the crankshaft 10, thereby improving wear resistance and fatigue strength.
The conventional high frequency heating coil body of the pin portions 11, 11,... Is for causing the high frequency heating coil body to follow the pin portions 11, 11,. A tracking mechanism is provided. Therefore, the high-frequency heating coil body and its follow-up mechanism will be described with reference to FIGS.
[0004]
In FIG. 6, the pin portion 11 of the crankshaft 10 is in a position eccentric with respect to the central axis X. In the multi-cylinder engine crankshaft 10, there are a plurality of the pin portions 11, 11,... Arranged at predetermined intervals in the central axis X direction, and the pin portions 11, 11,. Are arranged at a predetermined phase angle depending on the type of engine.
[0005]
The induction hardening apparatus 2 shown in FIG. 6 includes an unillustrated means for horizontally supporting and rotating the crankshaft 10, and a pin portion for heating the pin portions 11, 11,. The high-frequency heating coil body 24 is provided. In the figure, the high-frequency heating coil body 24 includes a semi-open saddle type high-frequency induction heating coil (hereinafter simply referred to as a semi-open saddle type coil) 241 that is open on the lower side, the half-open saddle type coil 241 and the pin portion 11. , 11,... Are configured to include a plurality (three in the figure) of first guide members 242a, 242b, and 242c arranged to keep the distance d1 between the outer peripheral surfaces of the first guide members 242a, 242b, and 242c constant. Yes.
Further, the semi-open saddle type coil 241 of the high-frequency heating coil body 24 is a transformer (disk transformer) mounted and fixed on the feed lines 243a and 243b and the swingable link type frame body 350 of the follow-up mechanism 35. 42 and the high frequency power source 52.
[0006]
As shown in FIG. 7A to FIG. 7F, when the crankshaft 10 is rotated around the central axis X in the direction of the arrow, the representative one of the pin portions 11 is The revolving motion around the central axis X is expressed with time, and the high-frequency power source 52 (not shown) is made to follow the revolving motion of the pin portion 11 while causing the half-open saddle coil 241 of the high-frequency heating coil body 24 to follow. Further, the required power is supplied to the semi-open saddle coil 241 through the transformer 42 for a required time to induce induction heating of the outer peripheral surface of the pin portion 11, and after the heating is completed, the outer peripheral surface of the pin portion 11 is not illustrated. Quenching is performed by injecting a cooling liquid onto the outer peripheral surface of the pin portion 11 by the cooling means and quenching.
[0007]
Incidentally, a follow-up mechanism 35 shown in FIG. 6 for causing the pin portion 11 to follow the high-frequency heating coil body 24 has already been disclosed (see, for example, Patent Document 1).
This follow-up mechanism 35 has four links 351a and 351b and an upper side member 352, a lower side member 353, and the links 351a and 351b and the upper side member 352 and the lower side member 353 as the link type frame 350, respectively. The link type frame body 350, which is made up of link pins 354 and 354, and which can swing with the link pins 354 and 354 as pivot points, respectively, and the whole link type frame body 350 is moved up and down. For example, a main part is constituted by a fluid pressure (pneumatic or hydraulic) cylinder 302 as an elevating cylinder. Then, by synthesizing the rocking motion of the link frame 350 and the vertical movement of the link frame 350 by the fluid pressure cylinder 302, the high frequency heating is applied to the revolving motion of the pin portion 11 with respect to the central axis X. The coil body 24 is made to follow.
[0008]
In addition, since the case of induction hardening of the outer peripheral surface of the journal part 12 is the same as that of the said pin part 11, description about the induction hardening of the outer peripheral surface of the journal part 12 is abbreviate | omitted.
[0009]
On the other hand, Japanese Patent No. 3350452 discloses a quenching technique in which two high-frequency induction heating coils are arranged opposite to each other when induction-hardening the pin portion 11 of the crankshaft 10 (Patent Literature). 2).
In this case, the center axis X of the crankshaft 10 is sandwiched between two types of pin portions that are mechanically different in phase by 180 degrees, and high-frequency induction heating coils are disposed opposite to each other from two directions that are 180 degrees different from each other. 11 is heated by high frequency induction.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-073039 A; High-frequency heat treatment apparatus for pin portion of crankshaft
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3350452; induction hardening method and induction hardening apparatus for crankshaft
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional follow-up mechanism 35, the range where the semi-open saddle coil 241 constituting the high-frequency heating coil body 24 faces the outer peripheral surface of the pin portion 11 is the pin portion 11. Since it is less than half of the outer peripheral surface, it is difficult to uniformly heat the entire peripheral surface from the initial stage of heating, causing the crankshaft to bend during heating, resulting in increased bending after quenching. was there.
[0012]
Further, the range in which the semi-open saddle coil 241 faces the outer peripheral surface of the pin portion 11 is about a little less than 1/2 of the outer peripheral surface of the pin portion 11. In order to shorten the heating time until the required quenching temperature is reached and to uniformly heat the outer peripheral surface of the pin portion 11 over the entire circumference, it is necessary to increase the number of rotations during the quenching operation of the crankshaft 10. However, when the follow-up mechanism 35 is used, the follow-up motion of the high-frequency heating coil body 24 is delayed with respect to the revolving motion of the pin portion 11, and a follow-up failure occurs, resulting in a heating failure. was there.
[0013]
The description of the occurrence of heating failure due to the follow-up failure is as follows.
The follow-up motion of the high-frequency heating coil body 24 with respect to the revolving motion of the pin portion 11 is performed while the pin portion 11 passes through the top dead center and rotates toward the bottom dead center as shown in FIG. In addition, the follow-up motion of the high-frequency heating coil body 24 is delayed with respect to the revolving motion of the pin portion 11 and a follow-up failure occurs. As a result, the distance d2 between the outer peripheral surface of the pin portion 11 and the semi-open saddle coil 241 is increased, and a heating failure occurs.
At present, the upper limit of the rotational speed of the rotational motion imparted to the crankshaft 10 is about 60 rpm, and if it exceeds 60 rpm, the following failure tends to occur. Therefore, when there is an upper limit in the number of rotations, there are problems that the heating time is sufficiently shortened and it is difficult to uniformly heat the entire peripheral surface of the pin portion 11.
[0014]
Further, in order to suppress the follow-up delay of the high-frequency heating coil body 24 to the pin portion 11, when the load on the high-frequency heating coil body 24 is increased, the crankshaft 10 is moved in the length direction. Since the force acts in a direction that bends in a right angle direction, there is an adverse effect that the bending after quenching of the crankshaft 10 is increased, and the first contact with the outer peripheral surface of the pin portion 11 as the load increases. The guide members 242a to 242c have a problem that the scratches on the outer peripheral surface of the pin portion 11 are deepened, and wear of the guide members 242a to 242c is accelerated.
[0015]
Alternatively, when the heating time is shortened even if no follow-up failure occurs, it is necessary to increase the input power to the semi-open saddle coil 241. However, if the input power is increased, the half-open saddle coil 241 itself There was also a problem that the amount of generated heat increased and the durability of the high-frequency heating coil body 24 decreased.
[0016]
The present invention has been made in view of the above points, and the object thereof is to solve the above-mentioned problems, and without increasing the number of rotations of the crankshaft when heating or quenching the pin portion or journal portion of the crankshaft. High-frequency induction of the crankshaft that can uniformly heat the entire outer peripheral surface of the pin portion or journal portion from the initial stage of heating, and can shorten the heating time without increasing the input power to the high-frequency heating coil body The object is to provide a heating coil body following mechanism.
[0017]
Another object of the present invention is to provide a high-frequency induction heating coil body follow-up mechanism for a crankshaft in which the high-frequency heating coil body can maintain a stable follow-up state without causing a follow-up failure with respect to the revolving motion of the pin portion. There is to do.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes a high frequency induction heating coil for high frequency induction heating of an outer peripheral surface of a pin portion or a journal portion of a crankshaft, and an outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion. A high frequency induction heating coil body of a pin portion or a journal portion of a crankshaft comprising one or a plurality of guide members that keeps a constant distance between the induction heating coil and the outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion. Or a high-frequency induction heating coil body or a follow-up mechanism of a high-frequency induction heating coil body that is placed on the outer peripheral surface of the journal portion and induction-heats or quenches the outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion. ,
(A) Two sets of link-type frame bodies that are arranged at two positions facing each other across the central axis of the pin part or journal part and swingable in one plane orthogonal to the central axis. When,
(B) The two sets of link-type frame bodies are respectively arranged on the outer peripheral surface of the pin part or journal part from two directions opposed to each other across the central axis of the pin part or journal part. Two high-frequency induction heating coil bodies that are divided into two pieces,
(C) opening / closing means for opening or closing each of the two sets of link type frame bodies in a direction opposite to each other within a plane orthogonal to the central axis;
(D) pressing means for pressing each of the two divided high-frequency induction heating coil bodies against the outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion from a direction facing each other with a certain pressure through the guide member;
(E) Elevating and moving means for moving the two sets of link-type frames up and down in the vertical direction,
High-frequency induction heating coil body tracking of the crankshaft that causes the two divided high-frequency induction heating coil bodies to follow the revolving motion of the pin portion or the rotation motion of the journal portion as the crankshaft rotates about the rotation center axis. Mechanism.
[0019]
Further, the two sets of link-type frames are provided on one or both of the two sets of link-type frames, and distance measuring means for measuring the distance between the two sets of link-type frames is provided. This is a crankshaft high-frequency induction heating coil body following mechanism that measures the distance between the two divided high-frequency induction heating coil bodies before the start of high-frequency induction heating and during high-frequency heating by measuring the distance between them.
[0020]
Each of the two high-frequency induction heating coil bodies of the two divided high-frequency induction heating coil bodies is a crankshaft high-frequency induction heating coil body following mechanism that is a semi-open saddle type high-frequency induction heating coil.
[0021]
Since the high-frequency induction heating coil body follow-up mechanism of the crankshaft according to the present invention is configured as described above, the high-frequency induction heating coil body follow-up mechanism has two half-open saddle type high-frequency components divided into the two parts. The induction heating coil is placed on the outer peripheral surface of the pin portion or journal portion so as to be opposed from two directions sandwiching the central axis of the pin portion or journal portion. Since it faces the split half-open saddle type high frequency induction heating goil, the entire outer peripheral surface of the pin portion or journal portion can be uniformly heated simultaneously without increasing the rotational speed of the crankshaft.
[0022]
The two split half-open saddle type high frequency induction heating coils are arranged to oppose almost the entire outer peripheral surface of the pin part or journal part, so that the half open saddle type heating coil is connected to the pin part or journal part. Since a plurality of guide members that maintain a constant distance from the outer peripheral surface of the pin surround the outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion, the high frequency induction heating coil body, particularly the outer peripheral surface of the pin portion Can be prevented from occurring.
[0023]
This is because, among the plurality of guide members, a guide member positioned below (relative to the conventional one) the pin portion is dead while the pin portion is revolving with respect to the central axis X. Even when the follow-up motion of the high-frequency induction heating coil body reaches a position where a delay occurs with respect to the revolving motion of the pin portion while rotating toward the bottom dead center through the point, the pin portion By abutting on the lower outer peripheral surface of the coil, it acts to suppress the variation in the distance between the semi-open saddle coil and the outer peripheral surface of the pin portion.
[0024]
Further, by measuring the distance between the two divided high frequency induction heating coil bodies immediately before the start of heating and during the heating by the measuring mechanism or measuring instrument as the distance measuring means, the two divided high frequency induction heating is performed. The following state of the coil body can be monitored, and the degree of wear of the guide member can be confirmed.
[0025]
Therefore, according to the high frequency induction heating coil body following mechanism according to the present invention, the entire outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion is uniformly heated from the initial stage of heating without increasing the rotational speed of the crankshaft. It is possible to shorten the heating time without increasing the input power to the high-frequency heating coil body.
In addition, since the two divided high-frequency heating coil bodies can maintain a stable tracking state with respect to the revolving motion of the pin portion, it is possible to prevent a tracking failure.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a follow-up mechanism of a high-frequency heating coil body (high-frequency induction heating coil body) of a crankshaft showing a first example of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is the crankshaft of FIG. FIG. 5 is a view showing a mode of a positional relationship in which the high frequency heating coil body and its follower mechanism follow the revolution motion of the pin part when the high frequency heating is performed on the pin part of the crankshaft. is there.
The same elements as those in FIGS. 5 to 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0027]
In FIG. 1, the high-frequency heating coil body 20 of the induction hardening apparatus 1 is divided into two pieces on the left and right sides by a vertical line (in FIG. 1, a central vertical center line) L <b> 1. 220, the high-frequency heating coil body following mechanism 30 of the pin portion 11 of the crankshaft 10 includes two sets of link type frames 310 and 320 and two sets of link type frame bodies in the drawing. The opening / closing drive cylinder 301 as an opening / closing mechanism for opening and closing and the two divided high-frequency heating coil bodies 210, 220 as two pressing mechanisms for pressing the outer peripheral surface of the pin portion 11 (one may be used) ) Pressing springs 302 and 302, and an elevating cylinder 303 that moves the entire two sets of link type frame bodies 310 and 320 up and down simultaneously in the vertical direction.
[0028]
The two sets of link type frames 310 and 320 have a common upper side member 312, and link pins 314, 314,. It consists of links 311a and 311b and a lower side member 313a, and links 311c and 311d and a lower side member 313b.
The opening / closing drive cylinder 301 serving as the opening / closing mechanism is configured to open and close the two sets of link-type frames facing each other in the same plane between the two sets of link-type frames 310 and 320. , For example, a fluid pressure (pneumatic or hydraulic) cylinder disposed between the links 311b and 311c.
[0029]
The two pressing springs 302, 302 as the pressing mechanism are disposed between the links 311b, 311c, and are fixed to the lower ends of the two sets of link type frames 310, 320, respectively. These are springs for pressing the divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 divided into the outer peripheral surface of the pin portion 11 with a required load.
The elevating cylinder 303 is a cylinder that is connected to the common upper side member 312 of the two sets of link type frames 310 and 320 via a spring 303a, for example, operated by fluid pressure (pneumatic pressure or hydraulic pressure). is there.
[0030]
In the follow-up mechanism 30, the two sets of link-type frames 310 and 320 sandwich the two divided high-frequency components in a plane that sandwiches the central axis X of the crankshaft 10 and is orthogonal to the central axis X. The heating coil bodies 210 and 220 are placed or arranged on two positions (for example, positions separated from each other by 180 degrees) so as to face each other with respect to the same pin portion 11.
[0031]
Further, the follow-up mechanism 30 shown in FIG. 1 includes a non-contact type (distance measuring device 304) as a measuring mechanism or a distance measuring device 304 for indirectly measuring the distance D between the two divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220. One of the lower side members 313a and 313b is disposed between the lower side members 313a and 313b of the two sets of link type frame bodies 310 and 320 arranged to face each other. Or it is arrange | positioned over both.
[0032]
Further, the follow-up mechanism 30 shown in FIG. 1 is used to move up and down in the vertical direction while maintaining a state in which the surface on which the two sets of link type frames 310 and 320 swing and the central axis X are orthogonal to each other. The guide mechanisms 305a and 305b are fixed to the lower side members 313a and 313b. During the opening / closing operation of the two sets of link type frame bodies and during the follow-up movement with respect to the revolving movement of the pin portion 11 of the follow-up mechanism 30, A guide mechanism 306 including a guide bar and a guide groove for holding the relative positions of the two divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 on the same plane is provided.
[0033]
The two divided high-frequency heating coil bodies 210, 220 include a pair of side plates (coil holding plates) 210a, 210b; 220a, 220b made of brass or resin, and the side plates 210a, 210b; 220a, 220b. A semi-opened saddle coil (semi-opened) (half-opened) by a semi-circular cut-out portion on each of the right side and the left side in FIG. (Open saddle type high frequency induction heating coil) 211, 221 and the outer peripheral surface of the pin portion 11 to keep the distance d1 between the semi-open saddle type coils 211, 221 and the outer peripheral surface of the pin portion 11 constant. In order to do this, a plurality of positions (in this embodiment, two positions each, about 45 degrees above and below the center of the half-open saddle coil center with respect to a horizontal line passing through the central axis of the pin portion) Each of the second guide members 212a and 212b; 222a and 222b (two in the present embodiment), which are respectively mounted.
[0034]
Further, the half-open saddle type coils 211 and 221 of the two divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 are provided on the power supply lines 211a and 211b; 221a and 221b and the two sets of link type frames 310 and 311. The transformers (disk transformers) 40 and 41 are connected to high-frequency power sources 50 and 510 that supply high-frequency power, respectively. The high frequency power supplied to the heating coils 211 and 221 can be arbitrarily selected and adjusted in frequency, voltage and current.
[0035]
In place of the follow-up mechanism 30 shown in FIG. 1, two sets of follow-up mechanisms 35 shown in FIG. 6 are arranged at two positions across the central axis X, so that the same effect as the follow-up mechanism 30 can be expected. However, the configuration according to the present embodiment is desirable in order to make the configuration complicated and expensive and to ensure the rocking motion in the same plane orthogonal to the central axis Xp of the pin portion 11.
[0036]
Next, the operation of the high-frequency heating coil body follower mechanism 30 of the pin portion 11 of the crankshaft 10 and the quenching process of the pin portion 11 will be described with reference to FIG.
[0037]
As shown in FIG. 2A, in the state before the two divided high-frequency heating coil bodies 200, 210 are placed on the outer peripheral surface of the pin portion 11 of the crankshaft 10, the follow-up mechanism 30 has the The drive cylinder 301 as an opening / closing mechanism moves forward (in the extending direction) against the tensile elastic force of the two pressing springs 302 and 302 as a pressing mechanism, and the two sets of link type frame bodies. By driving 310 and 320 in directions away from each other, the two sets of link-type frame bodies are opened, and the two divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 are placed on the outer peripheral surface of the pin portion 11. In doing so, the two divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 are retracted to a position that does not hinder the passage of the pin portion 11.
[0038]
Then, as shown in FIG. 2 (b), the follow-up mechanism 30 is moved in the descending direction by the elevating cylinder 303 as the elevating movement mechanism, and the central axis Xp of the pin portion 11 and the divided high-frequency heating coil body The semi-open saddle-shaped coils 211 and 221 of 210 and 220 are stopped at a position where the centers coincide with each other.
[0039]
Next, as shown in FIG. 2C, the opening / closing drive cylinder 301 moves backward (returns so that the output rod contracts), and the elastic force of the tension of the two pressing springs 302 and 302 The two sets of link-type frame bodies 310 and 320 are closed, and the divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 are connected to the outer periphery of the pin portion 11 via the second guide members 212a and 212b; 222a and 222b. They are placed facing each other while being pressed with a required pressure on the surface. In the state where the output rod 301a of the opening / closing drive cylinder 301 is retracted so as to be contracted, the two sets of link-type frame bodies 310 and 320 maintain a state having a required interval, They do not touch each other.
Thus, the pressing force of the two divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 to the outer peripheral surface of the pin portion 11 can be kept constant only by the pressing force of the two pressing springs 302 and 302. it can.
[0040]
In this manner, in the state shown in FIG. 2C, the distance measuring device 304 shown in FIG. 1 measures the relative distance between the two sets of link type frames 310 and 320, and the two pieces are measured. It is confirmed that the mutual positional relationship between the divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 is appropriate.
[0041]
Next, when the crankshaft 10 is rotated around the rotation center axis X in the direction of the arrow, the pin portion 11 starts a revolving motion around the rotation center axis X of the crankshaft 10, and at the same time, The follow-up movement of the two divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 starts by a combination of the vertical movement of the elevating cylinder 301 of the follow-up mechanism 30 and the swinging movement of the link type frame bodies 310 and 320.
[0042]
FIG. 2 (d) is a view showing the position of the pin portion 11 during the rotation of the crankshaft 10 in the middle of turning toward the bottom dead center after passing through the top dead center. The guide members 212b and 222b located below the axis Xp abut on the outer peripheral surface of the pin portion 11, so that the distance d1 between the semi-open saddle coils 211 and 221 and the outer peripheral surface of the pin portion 11 is increased. It is held constant.
[0043]
As a result, this action ensures the follow-up action of the two divided high-frequency heating coil bodies 210, 220 to the revolving motion of the pin portion 11, and good high-frequency heating or quenching while preventing defective heating. It can be carried out.
[0044]
In the state shown in FIG. 2D, that is, in the position where the follow-up failure occurs in the follow-up mechanism 35 including the half-open saddle type heating coil 241 opened in the conventional manner in FIG. The second guide members 212b and 222b come into contact with the outer peripheral surface of the portion 11, and the divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 have a greater force than the normal follow-up state in the vertical direction via the guide members 212b and 222b. Therefore, the elevating cylinder 303 of the follow-up mechanism 30 is fixed to the upper side member 312 via the spring 303a for buffering.
[0045]
2 (c) and 2 (d), the two half-open saddle-shaped coils 211 and 221 are opposed to the entire circumference of the outer peripheral surface of the pin portion 11, The two divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 follow the revolving motion of the pin portion 11 and perform heating.
[0046]
As a result, since the outer peripheral surface of the pin portion 11 is heated uniformly over the entire circumference from the initial stage of heating, the heating time can be shortened, and the bending of the crankshaft 10 is reduced, and heating or quenching is performed. The bending after completion is also reduced, and the rotation speed of the crankshaft 10 can be reduced.
[0047]
In FIG. 1, the opening / closing drive cylinder 301 and the two pressing springs 302, 302 are disposed between the two sets of link type frames 310, 320. As shown in FIG. 3, the high-frequency heating coil body 20 includes a divided high-frequency heating coil body 230 divided into two on the left and right by a vertical line L2 slightly shifted to the right side from the central vertical center line L1 in the figure. 240, each of the two sets of link type frames 310 and 320 of the follow-up mechanism 31 is a member 312a (not shown) fixed to both ends of the upper side member 312 and each of the link members 311a and 311d. Between them, opening / closing drive cylinders 311a and 311b and pressing springs 312a and 312b may be provided.
[0048]
Further, as a third embodiment, as shown in FIG. 4, between each of the members 301a (not shown) fixed to both ends of the upper side member 301 of the follow-up mechanism 32 and each of the link members 311a and 311d. The opening / closing drive cylinders 311a and 311b and the pressing springs 312a and 312b may be combined with the same pneumatic cylinder 321a and 321b.
[0049]
Also, the arrangement of the second guide members 212a, 212b; 222a, 222b for keeping the distance between the two half-open saddle coils 211, 221 and the outer peripheral surface of the pin portion 11 constant is as follows. In addition to FIG. 1, as shown in FIG. 3, three guide members 232 a, 232 b, and 232 c are mounted on one divided high-frequency heating coil body 230 side, and one is installed on the other divided high-frequency heating coil body 240 side. The guide member 242a can be mounted.
[0050]
Of course, the divided high-frequency heating coil bodies 210 and 220 shown in FIG. 1 can be attached to the follow-up mechanism 31 or 32 shown in FIG. 3 or FIG. It is also possible to attach the heating coil bodies 230 and 240 to the tracking mechanism 30 shown in FIG.
[0051]
In the above description, the follow-up mechanism of the two divided high-frequency heating coil bodies to the pin portion 11 that revolves around the rotation center axis X of the crankshaft 10 has been described. It can also be used as a follow-up mechanism for the two divided high-frequency heating coil bodies to the journal portion 12 that rotates to the center.
In this case, since the journal part 12 only rotates without revolving, the journal part 12 can be operated at a high frequency by the two divided high-frequency heating coil bodies at the position of the journal part 12 without being followed. Heated.
[0052]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the high frequency induction heating coil body following mechanism of the crankshaft of the present invention, by placing two divided high frequency induction heating coil bodies on one pin part or journal part, In the state where the semi-open saddle type coil is opposed to the outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion over almost the entire circumference, the pin portion or the journal portion outer peripheral surface can be subjected to high frequency induction heating,
1) When the rotation speed of the crankshaft and the input power per heating coil are the same as those of the conventional heating or quenching method, the heating time can be shortened to ½. And since heating time can be shortened, the heat storage amount of the whole crankshaft by heat conduction decreases, and in the case of quenching, quenching and cooling time after heating can also be shortened. Furthermore, since the heating time can be shortened and the two divided heating coils are opposed to the entire area of the outer peripheral surface of the cylindrical member, the entire outer peripheral surface can be heated almost uniformly. The bending of the crankshaft after quenching can be reduced.
2) When the heating time is the same as that of the conventional heating or quenching method, the input power per one high-frequency heating coil can be halved, so the heat generation of the heating coil is reduced and durability is increased. Will improve.
3) If the heating time is the same as the conventional heating or quenching method and the input power per one high-frequency heating coil is ½ that of the conventional heating or quenching method, the rotation speed of the crankshaft Can be halved, so that the guide is attached to the heating coil body and keeps the distance between the heating coil and the cylindrical member outer peripheral surface constant by coming into contact with the outer peripheral surface of the cylindrical member. The wear of the member is reduced, and scratches caused by the guide member on the surface of the cylindrical member can be reduced.
4) Since the guide member is disposed so as to surround the outer peripheral surface of the pin portion, it is possible to prevent a follow-up failure.
[0053]
That is, according to the present invention, when the pin portion or journal portion of the crankshaft is heated or quenched, the entire outer peripheral surface of the pin portion or journal portion is heated at an initial stage without increasing the rotational speed of the crankshaft. The heating time can be shortened without increasing the electric power applied to the high-frequency heating coil body.
Furthermore, the high-frequency heating coil body has an excellent effect that it can maintain a stable follow-up state without causing a follow-up failure with respect to the revolving motion of the pin portion.
[0054]
Further, according to the high frequency induction heating coil body following mechanism of the crankshaft of the present invention, the two divided high frequency induction heating coil bodies are placed facing the outer peripheral surface of the pin part or the journal part before the start of the high frequency induction heating. A distance measuring means for measuring the distance between the two divided high-frequency heating coil bodies is disposed during high-frequency induction heating of the pin portion or the journal portion outer peripheral surface, and the two divided high-frequency heating coils The mutual positional relationship between the body is monitored, the distance between the link type frame bodies when the mutual positional relationship between the two divided high frequency heating coils is appropriate is set in advance, and the set value and the actual measured value By comparing these, the mutual positional relationship between the two divided high-frequency heating coils can be constantly monitored. Therefore, when the distance measurement value deviates from the set value, it can be detected as a follow-up failure and a product with defective heating or quenching can be classified. In addition, as the guide member of the two divided high-frequency heating coil bodies wears, the relative positional relationship between the two heating coils changes in the approaching direction, so the degree of wear of the guide member can be easily numerically controlled. It is also possible to do.
[0055]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-038220 discloses a technique for deepening the oil hole opening provided in the pin portion and journal portion of the crankshaft and the quench hardening layer in the vicinity thereof, and forming the other portions into a predetermined quench hardening layer. Although this technology is disclosed in the Japanese Patent Publication No. 1993, this technology was previously developed by the applicant of the present application. In the state in which the heating coil is placed immediately above the oil hole opening, the crankshaft is heated without rotating. This is a method of quenching deeply in the vicinity of the oil hole opening portion by performing rotational follow-up heating in the same manner as in the normal quenching method. By applying the induction heating coil body follow-up mechanism, it is possible to obtain the same quenching quality even if the heating time is shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a follow-up mechanism showing a first example of an embodiment of a high-frequency induction heating coil body follow-up mechanism for a crankshaft according to the present invention.
2 shows a pin portion when two divided high-frequency induction heating coil bodies are placed facing each other on the pin portion by the high-frequency induction heating coil body following mechanism of the crankshaft in FIG. 1 to perform high-frequency heating or quenching. FIG. 2A is a diagram showing a positional relationship in which the position of the high-frequency heating coil body follows the revolving motion, and FIG. 2A shows the two divided induction-hardened coil bodies mounted on the pin portion of the crankshaft. FIG. 2B is a view of the crankshaft as viewed from the length direction before being placed, and FIG. 2B shows that the follow-up mechanism is moved downward by the lift cylinder as the lift-moving mechanism attached to the follow-up mechanism. FIGS. 2 (c) and 2 (d) are views showing a state where the pin portion center axis is stationary at a position where the centers of the two half-open saddle coils coincide with each other. FIGS. The divided high-frequency heating coil body is placed facing The crankshaft is a diagram showing when rotated in the direction of the arrow.
FIG. 3 is a configuration diagram of the follow-up mechanism as viewed from the length direction of the crankshaft, showing a second example of the embodiment of the high-frequency induction heating coil body follow-up mechanism of the crankshaft according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a follow-up mechanism viewed from the length direction of the crankshaft, showing a third example of the embodiment of the high-frequency induction heating coil body follow-up mechanism of the crankshaft according to the present invention. The heating coil body is the same as in FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a crankshaft for a four-cylinder engine.
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional high-frequency induction heating coil body following mechanism for a pin portion of a crankshaft.
FIG. 7 is a diagram showing a conventional mode of following a pin part revolving motion by a high frequency heating coil body following mechanism of a crankshaft.
[Explanation of symbols]
1, 2 Induction hardening equipment
10 Crankshaft
11 Pin part
12 Journal Department
20 High-frequency heating coil body (High-frequency induction heating coil body)
30, 31, 32 Tracking mechanism
40, 41 transformer (disc transformer)
50, 51 high frequency power supply,
210, 220, 230, 240 Split high frequency heating coil body (split high frequency induction heating coil body)
211, 221, 231, 241 Semi-open saddle type coil (semi-open saddle type high frequency induction heating coil)
212a, 212b, 222a, 222b, 232a, 232b, 232c, 242a Second guide member
301, 311a, 311b Open / close cylinder
302, 312a, 312b Pressing spring
303 Lifting cylinder
303a Spring
304 Distance measuring device
305a, 305b, 306 Guide mechanism
310, 320 Link type frame
311a to 311d links
312 Upper side member
312a Member fixed to both ends of upper side member
313 Lower side member
314 Link pin
321a, 321b Pneumatic cylinder
X Crankshaft rotation center axis
Xp Pin center axis

Claims

A high-frequency induction heating coil for high-frequency induction heating the outer peripheral surface of the pin portion or journal portion of the crankshaft, and the outer peripheral surface of the high-frequency induction heating coil and the pin portion or journal portion in contact with the outer peripheral surface of the pin portion or journal portion A high-frequency induction heating coil body of a pin portion or a journal portion of a crankshaft provided with one or a plurality of guide members that keeps a constant distance between the pin portion and the journal portion is placed on the outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion, A high-frequency induction heating coil or a high-frequency induction heating coil body follow-up mechanism for high-frequency induction heating or quenching the outer peripheral surface of the pin part or journal part,
(A) Two sets of link-type frame bodies that are arranged at two positions facing each other across the central axis of the pin part or journal part and swingable in one plane orthogonal to the central axis. When,
(B) The two sets of link-type frame bodies are respectively arranged on the outer peripheral surface of the pin part or journal part from two directions opposed to each other across the central axis of the pin part or journal part. Two high-frequency induction heating coil bodies that are divided into two pieces,
(C) opening / closing means for opening or closing each of the two sets of link type frame bodies in a direction opposite to each other within a plane orthogonal to the central axis;
(D) pressing means for pressing each of the two divided high-frequency induction heating coil bodies against the outer peripheral surface of the pin portion or the journal portion from a direction facing each other with a certain pressure through the guide member;
(E) Elevating and moving means for moving the two sets of link-type frames up and down in the vertical direction,
The high frequency of the crankshaft characterized by causing the two divided high frequency induction heating coil bodies to follow the revolving motion of the pin portion or the rotational motion of the journal portion as the crankshaft rotates about the rotation center axis. Induction heating coil body tracking mechanism.

Further, the two sets of link-type frames are provided on one or both of the two sets of link-type frames, and distance measuring means for measuring the distance between the two sets of link-type frames is provided. 2. The high frequency of the crankshaft according to claim 1, wherein a distance between the two divided high frequency induction heating coil bodies is measured before the start of the high frequency induction heating and during the high frequency heating by measuring a distance between them. Induction heating coil body tracking mechanism.

The high frequency induction heating of the crankshaft according to claim 1 or 2, wherein each of the two divided high frequency induction heating coil bodies is a semi-open saddle type high frequency induction heating coil. Coil body tracking mechanism.