特許 6570405 クランクシャフトの高周波焼入装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6570405

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】クランクシャフトの高周波焼入装置

(51)【国際特許分類】

   C21D 9/30 20060101AFI20190826BHJP

   C21D 1/10 20060101ALI20190826BHJP

   F16C 3/06 20060101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   C21D9/30 B

   C21D1/10 P

   F16C3/06

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-197811(P2015-197811)

(22)【出願日】2015年10月5日

(65)【公開番号】特開2017-71808(P2017-71808A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2018年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】390026088

【氏名又は名称】富士電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100480

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 隆

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 弘子

(72)【発明者】

【氏名】吉田 政和

(72)【発明者】

【氏名】井上 昌大

【審査官】 相澤 啓祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１９４４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１２７６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１５６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０８１３５４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ ９／００−９／４４

Ｃ２１Ｄ １／０２−１／８４

Ｆ１６Ｃ ３／００−９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に伸縮可能に両端が支持されたクランクシャフトの複数の軸部を同時に焼入するクランクシャフトの高周波焼入装置であって、
誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルを固定した固定部材を備えた複数の誘導加熱コイル体を有し、
前記誘導加熱コイルは、高周波電流が供給される導体で構成されており、
軸部に誘導加熱コイルを近接対向させた状態の前記複数の誘導加熱コイル体を、誘導加熱時及び冷却時におけるクランクシャフトの伸縮に応じて個別にクランクシャフトの軸方向に移動させる移動手段を有することを特徴とするクランクシャフトの高周波焼入装置。

【請求項2】

軸部の誘導加熱開始から誘導加熱終了に至るまでの時間と、クランクシャフトの軸方向ののびの相関関係を記憶した記憶手段を有し、前記記憶手段の記憶に基づいて移動手段が個々の誘導加熱コイル体を移動させることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの高周波焼入装置。

【請求項3】

クランクシャフトの軸方向の伸縮を検出する検出手段を有し、前記検出手段の検出結果に応じて前記移動手段が個々の誘導加熱コイル体を個別に移動させることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの高周波焼入装置。

【請求項4】

クランクシャフトの軸方向の伸縮を検出する検出手段を有し、
制御手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された伸縮量と経過時間の関係を取得する機能と、
取得された複数のクランクシャフトの焼入実施中の伸縮量と経過時間の関係の平均値を算出する機能と、
当該平均値を中心に所定の幅を設定する機能と、
前記複数のクランクシャフト以外のクランクシャフトの焼入実施時に、当該クランクシャフトの伸縮量が、前記所定の幅の範囲に収まっているか否かを判定する機能を有しており、
警報装置を有し、
前記警報装置は、前記制御手段によって、クランクシャフトの伸縮量が、所定の幅に収まっていないと判定されたことを条件に警報を発するものである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクランクシャフトの高周波焼入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランクシャフトの各軸部を同時に焼入する高周波焼入装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

クランクシャフトの各軸部（各ピン部、及び各ジャーナル部）は、軸受に支持された状態で回転駆動されるため摩耗し易い。そのため、従来から各ピン部及び各ジャーナル部の表面は、高周波焼入することによって耐摩耗性の向上が図られている。

【0003】

クランクシャフトのピン部、及びジャーナル部を誘導加熱する際には、通常は、高周波電流が供給される誘導加熱コイルを、ピン部、及びジャーナル部の全周囲の約半分に近接対向させた状態で、クランクシャフトを回転させる。そして、クランクシャフトが１回転するたびに、誘導加熱コイルがピン部及びジャーナル部の全周囲に渡って順に対向し、ピン部及びジャーナル部の全周囲に高周波の誘導電流が励起され、全周囲が均一に誘導加熱される。

【0004】

ジャーナル部の軸芯は、クランクシャフトの回転軸と一致しており、クランクシャフトが回転軸回りに回転すると、ジャーナル部は軸芯を中心に自転する。しかし、ピン部の軸芯は、クランクシャフトの回転軸に対して偏心しており、ピン部は回転軸の周囲を公転移動する。そのため、ピン部を誘導加熱する誘導加熱コイルもピン部の公転移動に追従して移動する必要がある。そこで、従来から、誘導加熱コイルと、スペーサと、固定部材を有する誘導加熱コイル体が使用されている。固定部材は、２つの板状の部材であり、誘導加熱コイルとスペーサを両側から挟んで固定する。スペーサは、高周波電流による誘導の影響を受けない素材であるセラミックスや超鋼等で形成されており、ピン部に当接する部材である。スペーサは誘導加熱コイルよりもピン部側に突出しており、ピン部と当接する。よって、誘導加熱コイルは、ピン部と接触しない。誘導加熱コイルに対するスペーサの突出量は、スペーサがピン部に当接した際に、ピン部から誘導加熱コイルまでの距離が、ピン部（焼入対象部位）に適切に誘導電流が励起される距離に設定されている。

【0005】

高周波焼入時には、通常、同位相の各ピン部又は各ジャーナル部を同時に誘導加熱した後、同時に冷却する。この様に、同位相の各ピン部又は各ジャーナル部を同時に焼入することにより、クランクシャフトの熱処理時間を短縮することができ、生産性が向上する。この様なクランクシャフトの複数の軸部を同時に熱処理する発明が、特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特公昭６３−３８５６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、同時に熱処理を実施する箇所が増えるほど、昇温時におけるクランクシャフト全体の歪が大きくなる。すなわち、各ピン部又は各ジャーナル部が膨張し、図６に示す様に、クランクシャフトは主に長手方向（図６において矢印で示す軸方向）に伸びる。そのため、誘導加熱コイルの位置が固定されていると、誘導加熱コイルに対して各ピン部又は各ジャーナル部がクランクシャフトの軸方向に位置ずれしてしまう。その結果、膨張したクランクシャフトが、位置が変動しない誘導加熱コイル体に接触し、さらに過度に押圧する。そのため、固定部材やスペーサの寿命が短くなる恐れがある。具体的には、各ピン部や各ジャーナル部を接続する接続部が、誘導加熱コイル体に接触し、ワークであるクランクシャフトや誘導加熱コイル体を破損させる恐れがある。

【0008】

一方、従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置には、昇温時におけるクランクシャフトの軸方向の伸びによって生じるクランクシャフトや誘導加熱コイル体を保護する構成を備えたものは存在しない。前述の特許文献１に開示されている発明は、熱処理後のクランクシャフトの歪を低減させるものであり、昇温時における歪（クランクシャフトの伸び）を低減するものではない。

【0009】

そこで本発明は、クランクシャフトを焼入する際に、膨張したクランクシャフトの歪の影響を受けにくいクランクシャフトの高周波焼入装置を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、軸方向に伸縮可能に両端が支持されたクランクシャフトの複数の軸部を同時に焼入するクランクシャフトの高周波焼入装置であって、誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルを固定した固定部材を備えた複数の誘導加熱コイル体を有し、前記誘導加熱コイルは、高周波電流が供給される導体で構成されており、軸部に誘導加熱コイルを近接対向させた状態の前記複数の誘導加熱コイル体を、誘導加熱時及び冷却時におけるクランクシャフトの伸縮に応じて個別にクランクシャフトの軸方向に移動させる移動手段を有することを特徴とするクランクシャフトの高周波焼入装置である。

【0011】

焼入の加熱工程において、クランクシャフトの複数箇所が同時に昇温して、クランクシャフトが軸方向に膨張した際における各軸部の変位量は相違する。すなわち、例えばクランクシャフトの一端が固定され、他端が変位可能に支持されている場合には、固定された一端に近い側の軸部の変位量ほど小さく、他端に近い側の軸部の変位量ほど大きくなる。そのため、クランシャフトが膨張して伸長した際に、各誘導加熱コイル体を一様にクランクシャフトの軸方向に移動させても、各軸部に各誘導加熱コイル体が適切に移動しない。すなわち、各軸部に対して各誘導加熱コイル体が適切に対向しなくなる。
焼入の冷却工程においても、クランクシャフトが収縮する際の各軸部の変位量は相違するため、各誘導加熱コイル体を一様にクランクシャフトの軸方向に移動させても、各軸部に対して各誘導加熱コイル体が適切に対向しなくなる。

【0012】

しかし、請求項１に記載の発明では、軸部に誘導加熱コイルを近接対向させた状態の前記複数の誘導加熱コイル体を、クランクシャフトの伸縮に応じて個別にクランクシャフトの軸方向に移動させる移動手段を有するので、各誘導加熱コイル体の誘導加熱コイルが、対応する軸部に適切に対向するように各誘導加熱コイル体を移動させることができる。
すなわち、高周波焼入の加熱工程及び冷却工程において、クランクシャフトが軸方向に伸縮しても、各軸部に対して各誘導加熱コイル体の誘導加熱コイルが適切に対向するように、各誘導加熱コイル体が移動する。そのため、各誘導加熱コイル体に対してクランクシャフトが接触したり、押圧されることを防止又は抑制することができる。

【0013】

請求項２に記載の発明は、軸部の誘導加熱開始から誘導加熱終了に至るまでの時間と、クランクシャフトの軸方向ののびの相関関係を記憶した記憶手段を有し、前記記憶手段の記憶に基づいて移動手段が個々の誘導加熱コイル体を移動させることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの高周波焼入装置である。

【0014】

誘導加熱対象のクランクシャフトは、各軸部の温度が上昇するほど、軸方向の伸びが増大する。すなわち、各軸部の温度上昇と、クランクシャフトの軸方向の伸びの量の間には相関関係がある。また、誘導加熱する時間が長くなるほど各軸部の温度は上昇する。よって、誘導加熱時間とクランクシャフトの軸方向ののびの間には相関関係がある。
請求項２に記載の発明は、この誘導加熱時間とクランクシャフトの軸方向の伸縮の相関関係を利用している。
請求項２に記載の発明では、クランクシャフトと各誘導加熱コイル体とが衝突するのを防止又は抑制することができる。また、クランクシャフトの実際の伸びを検出する必要がなく、検出手段が不要である。
請求項２に記載の発明では、昇温する各軸部の困難な温度検出をする必要がない。

【0015】

同様に、冷却工程において各軸部の温度が下がるほど、クランクシャフトの軸方向の収縮量が増大する。すなわち、各軸部の温度下降と、クランクシャフトの軸方向の収縮量の間にも相関関係がある。よって、軸部の冷却開始から冷却終了に至るまでの時間と、クランクシャフトの軸方向の収縮の相関関係を記憶手段に記憶しておき、記憶手段の記憶に基づいて移動手段が個々の誘導加熱コイル体を移動させることもできる。

【0016】

請求項３に記載の発明は、クランクシャフトの軸方向の伸縮を検出する検出手段を有し、前記検出手段の検出結果に応じて前記移動手段が個々の誘導加熱コイル体を個別に移動させることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの高周波焼入装置である。

【0017】

請求項３に記載の発明では、検出手段によって、クランクシャフトの軸方向の伸びを検出することができる。また、検出手段の検出結果に応じて、移動手段が個々の誘導加熱コイル体を個別に移動させるので、クランクシャフトの各軸部に追従するように各誘導加熱コイル体を個々に移動させることができる。そのため、各誘導加熱コイル体は、クランクシャフトに接触したり、当接するのを防止又は抑制することができる。

【0018】

請求項４に記載の発明は、クランクシャフトの軸方向の伸縮を検出する検出手段を有し、複数のクランクシャフトの焼入実施中の伸縮量と経過時間の関係を取得してその平均値を算出し、さらに当該平均値を中心に所定の幅を設定する制御手段を有し、前記制御手段は、前記複数のクランクシャフト以外のクランクシャフトの焼入実施時に、当該クランクシャフトの伸縮量が、前記所定の幅の範囲に収まっているか否かを判定し、前記制御手段によってクランクシャフトの伸縮量が、所定の幅に収まっていないと判定された際に、警報を発する警報装置を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクランクシャフトの高周波焼入装置である。

【0019】

請求項４に記載の発明では、検出手段によって、クランクシャフトの軸方向の伸びを検出することができる。
また、クランクシャフトの伸縮量が、制御手段によって設定された所定の幅の範囲に収まっていなければ、警報装置が警報を発するので、作業者は異常を認識することができる。そして、適切なメンテナンスを実施することにより、当該クランクシャフトの次に焼入するクランクシャフトを、良好に焼入することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明のクランクシャフトの高周波焼入装置は、クランクシャフトの各軸部を同時に高周波焼入する際に、クランクシャフトの歪量に応じて各軸部を焼入する誘導加熱コイル体をクランクシャフトの軸方向に移動させることができ、ワークであるクランクシャフトと各誘導加熱コイル体を良好に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係るクランクシャフトの高周波焼入装置と、クランクシャフトの正面図である。

【図2】クランクシャフトの１つの軸部に誘導加熱コイル体が配置されている状態の斜視図である。

【図3】図１において、クランクシャフトの複数の軸部が誘導加熱されて軸方向に伸び、各誘導加熱コイル体がクランクシャフトの伸びに対応して移動した状態を示す正面図である。

【図4】熱膨張して伸長したクランクシャフトの各軸部に、各誘導加熱コイル体を追従させる際の流れ図である。

【図5】誘導加熱が終了し、クランクシャフトの各軸部を冷却する際に、各軸部に各誘導加熱コイル体を追従させる際の流れ図である。

【図6】従来の高周波焼入装置によって誘導加熱されて昇温した状態のクランクシャフトと誘導加熱コイル体の正面図である。

【図7】本発明の実施形態に係るクランクシャフトの高周波焼入装置に設けられた制御装置と移動装置の関係を示す系統図である。

【図8】クランクシャフトの誘導加熱時における時間経過とクランクシャフトの伸びの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。
焼入対象であるクランクシャフトＷは、複数のジャーナル部、複数のピン部、及び接続部１１を有する。以下ではジャーナル部を軸部（ｗ１乃至ｗ５）と称する。本実施形態では、各ジャーナル部（軸部ｗ１乃至ｗ５）を焼入する場合について説明する。

【0023】

図１に示す様に、クランクシャフトＷは、一端側（ドライブ側）がチャック６０で把持されており、他端側（テール側）がセンタピン６１で支持されている。チャック６０は、図示しない駆動装置に接続されている。すなわち、クランクシャフトＷは、回転可能に両端が支持されている。また、クランクシャフトＷの他端側を支持するセンタピン６１は、クランクシャフトＷの軸方向（長手方向）の伸縮に応じて追従移動が可能である。すなわち、センタピン６１は、クランクシャフトＷの軸方向に移動させる図示しない移動機構を有している。

【0024】

センタピン６１には、変位センサ５（近接センサ）が設けられている。変位センサ５は、固定部５ａと可動部５ｂを有する。固定部５ａは、床面等に固定された不動の部材（図示せず）に固定されている。可動部５ｂは、センタピン６１に装着されている。固定部５ａと可動部５ｂは、クランクシャフトＷの軸方向に並んでいる。可動部５ｂが移動すると、可動部５ｂと固定部５ａの距離が変動し、センタピン６１が移動したことを検出することができる。また、変位センサ５は、センタピン６１の移動距離（移動量）も検出することができる。すなわち、変位センサ５は、クランクシャフトＷの常温時のセンタピン６１の位置を基準位置とし、この基準位置からの移動量（ずれ）を検出する機能を有する。

【0025】

図１に示す様に、各軸部ｗ１乃至ｗ５を焼入する高周波焼入装置１は、誘導加熱コイル体２、トランス３、移動装置４（移動手段）を有する。また、高周波焼入装置１は、制御装置１５（図７）を有する。

【0026】

誘導加熱コイル体２は、図２に示す様に、加熱コイル６、側板７、８、冷却ジャケット９、１０等を有する。
加熱コイル６は、銅や銅合金等の良導体からなる管状部材で構成されている。加熱コイル６は、いわゆる半開放形に形成されている。すなわち、加熱コイル６は、誘導加熱対象（軸部ｗ１等）に対して半径方向に接近及び離間が可能である。加熱コイル６は、図示しない高周波電源から供給される高周波電流を通電可能である。また、管部材で構成された加熱コイル６の内部には、冷却液が循環供給可能である。
加熱コイル６の両側には側板７、８が配置されている。すなわち、側板７、８は、加熱コイル６を挟持しており、誘導加熱コイル体２の筐体を構成している。
冷却ジャケット９、１０は、加熱コイル６の下方に配置されており、側板７、８に固定されている。冷却ジャケット９、１０は、冷却水を噴射可能な多数の噴射孔を有する。冷却ジャケット９、１０は、軸部ｗ１乃至ｗ５に対して、冷却水を噴射供給可能である。

【0027】

トランス３（変圧器）は、図示しない高周波電源と加熱コイル６の間に配置されている。図示していないが、トランス３の一次側は高周波電源に接続されており、二次側の一部が加熱コイル６側と近接している。トランス３と誘導加熱コイル体２は、各々接続端子を有しており、互いの接続端子同士が接続された状態で一体に固定されている。

【0028】

移動装置４は、固定部４ａ（ボールネジ）と可動部４ｂ（ナット）とサーボモータ（図示せず）を有する。固定部４ａは、図示しない不動の部材に固定されており位置は変動しないが、サーボモータで回転駆動される。可動部４ｂは、固定部４ａに係合しており、固定部４ａが回転駆動されると、固定部４ａに対して移動可能である。可動部４ｂは、固定部４ａに対して微細な動作が可能であり、クランクシャフトＷの軸方向（長手方向）に沿って往復移動が可能である。

【0029】

制御装置１５は、演算処理部１６（ＣＰＵ）を有し、移動装置４の動作を司る機能を有している。

【0030】

次に、クランクシャフトＷの各軸部ｗ１乃至ｗ５の焼入の際における移動装置４の動作について説明する。

【0031】

クランクシャフトＷの軸部ｗ１乃至ｗ５には、誘導加熱コイル体２が近接配置されている。図２では、近接状態を把握し易くするために、１つの軸部にのみ誘導加熱コイル体２が配置されている状態を示している。各加熱コイル６ａ乃至６ｅと、各軸部ｗ１乃至ｗ５の距離は、側板７、８に固定されたスペーサ（図示せず）によって所定範囲内に収まるように設定されている。
また、図示しない駆動装置によってクランクシャフトＷを回転駆動すると、焼入（誘導加熱工程と冷却工程）の準備が完了する。

【0032】

そして、図示しない高周波電源から加熱コイル６ａ〜６ｅに高周波電流を供給し、クランクシャフトＷの焼入（誘導加熱工程）を開始する。クランクシャフトＷの軸部ｗ１乃至ｗ５が昇温すると、クランクシャフトＷは軸方向に膨張し、センタピン６１が移動する。
そのため、変位センサ５の固定部５ａに対して可動部５ｂが接近し、変位センサ５は、クランクシャフトＷが伸びたことを検出すると共に、その伸び量を検出し、検出信号を制御装置１５に送信する。

【0033】

制御装置１５では、以下の動作が実施される。
クランクシャフトＷが伸びたことを変位センサ５が検出すると、制御装置１５は、直ちに各移動装置４を駆動させる。その際、制御装置１５の演算処理部１６は、センタピン６１に最も近い側の軸部ｗ１に近接対向する誘導加熱コイル体２ａの移動量が最も多く、チャック６０に最も近い側の軸部ｗ５に近接対向する誘導加熱コイル体２ｅの移動量が最も少なくなるように、各移動装置４の移動量を演算する。

【0034】

具体的には、変位センサ５がクランクシャフトＷの伸びを検出し、その伸び量をＥとすると、各移動装置４は次の様に各誘導加熱コイル体を移動させる。
軸部ｗ１に近接対向する第１誘導加熱コイル体２ａに設けられた移動装置４は、第１誘導加熱コイル体２ａを５Ｅ／５（５分の５Ｅ、すなわちＥ）だけ移動させる。
軸部ｗ２に近接対向する第２誘導加熱コイル体２ｂに設けられた移動装置４は、第２誘導加熱コイル体２ｂを４Ｅ／５（５分の４Ｅ）だけ移動させる。
軸部ｗ３に近接対向する第３誘導加熱コイル体２ｃに設けられた移動装置４は、第３誘導加熱コイル体２ｃを３Ｅ／５（５分の３Ｅ）だけ移動させる。
軸部ｗ４に近接対向する第４誘導加熱コイル体２ｄに設けられた移動装置４は、第４誘導加熱コイル体２ｄを２Ｅ／５（５分の２Ｅ）だけ移動させる。
軸部ｗ５に近接対向する第５誘導加熱コイル体２ｅに設けられた移動装置４は、第５誘導加熱コイル体２ｅをＥ／５（５分のＥ）だけ移動させる。

【0035】

すなわち、クランクシャフトＷにおけるチャック６０で把持された部位は、回転軸が伸びる方向の位置が固定されている上に、各軸部ｗ１〜ｗ５は、各々が加熱されて膨張し伸長する。そのため、クランクシャフトＷにおけるチャック６０で把持された部位に近い軸部ほどチャック６０からの変位量が少なく、チャック６０で把持された部位から離れた軸部ほど変位量が累積されて多くなるため、軸部ｗ１に近接対向する第１誘導加熱コイル体２ａの移動量を最も多くし、軸部ｗ５に近接対向する第５誘導加熱コイル体２ｅの移動量を最も少なくする。

【0036】

焼入において、誘導加熱工程が終了すると、速やかに冷却工程が実施される。冷却工程では、各軸部ｗ１乃至ｗ５に対して、冷却ジャケット９、１０から冷却水が噴射供給される。各軸部ｗ１乃至ｗ５は、冷却水によって冷却され、温度がＭｓ点（マルテンサイト変態点）まで速やかに降下する。

【0037】

その際、クランクシャフトＷは収縮し、各軸部ｗ１乃至ｗ５の位置が変動する。変位センサ５は、クランクシャフトＷの収縮を検出し、検出信号を制御装置に送信する。変位センサ５から検出信号を受けた制御装置は、各移動装置４を駆動し、各軸部ｗ１乃至ｗ５に対向する各誘導加熱コイル体２ａ〜２ｅを移動させる。

【0038】

具体的には、変位センサ５がクランクシャフトＷの収縮を検出し、その収縮量をＦとすると、各移動装置４は次の様に各誘導加熱コイル体を移動させる。
軸部ｗ１に近接対向する第１誘導加熱コイル体２ａに設けられた移動装置４は、第１誘導加熱コイル体２ａを５Ｆ／５（５分の５Ｆ、すなわちＦ）だけ移動させる。
軸部ｗ２に近接対向する第２誘導加熱コイル体２ｂに設けられた移動装置４は、第２誘導加熱コイル体２ｂを４Ｆ／５（５分の４Ｆ）だけ移動させる。
軸部ｗ３に近接対向する第３誘導加熱コイル体２ｃに設けられた移動装置４は、第３誘導加熱コイル体２ｃを３Ｆ／５（５分の３Ｆ）だけ移動させる。
軸部ｗ４に近接対向する第４誘導加熱コイル体２ｄに設けられた移動装置４は、第４誘導加熱コイル体２ｄを２Ｆ／５（５分の２Ｆ）だけ移動させる。
軸部ｗ５に近接対向する第５誘導加熱コイル体２ｅに設けられた移動装置４は、第５誘導加熱コイル体２ｅをＦ／５（５分のＦ）だけ移動させる。

【0039】

すなわち、クランクシャフトＷにおけるチャック６０で把持された部位は、回転軸が収縮する方向の位置が固定されている上に、各軸部ｗ１〜ｗ５は、各々が冷却されて収縮する。そのため、クランクシャフトＷにおけるチャック６０で把持された部位に近い軸部ほどチャック６０からの変位量が少なく、チャック６０で把持された部位から離れた軸部ほど変位量が累積されて多くなるため、軸部ｗ１に近接対向する第１誘導加熱コイル体２ａの移動量を最も多くし、軸部ｗ５に近接対向する第５誘導加熱コイル体２ｅの移動量を最も少なくする。

【0040】

以上、説明した様に、クランクシャフトＷの誘導加熱工程と冷却工程において、各誘導加熱コイル体２ａ〜２ｅ（各加熱コイル６ａ〜６ｅ）が各軸部ｗ１〜ｗ５に追従する様に、各移動装置４は各誘導加熱コイル体２ａ〜２ｅ（各加熱コイル６ａ〜６ｅ）を移動させる。これにより、各誘導加熱コイル体２ａ〜２ｅとクランクシャフトＷとが、強く押圧されて破損する事態を回避することができる。

【0041】

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、第１実施形態と同様の構成の高周波焼入装置１を使用するが、変位センサ５は使用しない。また、制御装置１５は、演算処理部１６の他、記憶部１７（メモリ）を有する。
すなわち、クランクシャフトＷの誘導加熱を開始してから焼入温度に達するまでの間のクランクシャフトＷの伸びを計測する試験を予め実施しておき、クランクシャフトＷの温度上昇（経過時間）とクランクシャフトＷの伸びの相関関係を記憶部１７に記憶しておく。
そして、クランクシャフトＷの温度上昇（経過時間）に応じて各移動装置４を動作させ、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅを移動させる。

【0042】

換言すると、誘導加熱を開始してからの経過時間と、クランクシャフトＷの伸びの相関関係が制御装置１５の記憶部１７に記憶されている。また、記憶部１７の記憶内容に基づいて、各移動装置４を作動させるプログラムが、制御装置１５の演算処理部１６によって実行される。

【0043】

その結果、誘導加熱の開始タイミングに合わせて、各移動装置４によって、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅがクランクシャフトＷの軸方向に移動する。すなわち、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅは、予め設定されたプログラム通りに移動し、各軸部ｗ１乃至ｗ５に対する適切な対向位置を維持しながら各軸部ｗ１乃至ｗ５を誘導加熱する。

【0044】

焼入温度に達した各軸部ｗ１乃至ｗ５を冷却する際においても、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅは、予め設定されたプログラム通りに移動し、各軸部ｗ１乃至ｗ５に対する適切な対向位置を維持しながら冷却ジャケット９，１０から冷却液を噴射供給して各軸部ｗ１乃至ｗ５を冷却する。

【0045】

次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、第１実施形態と同様の高周波焼入装置１を使用し、さらに制御装置１５は記憶部１７を有している。記憶部１７は、データの追加や書き換えが可能なメモリであり、変位センサ５で検出された変位量（検出値）を記憶することができる。
また、制御装置１５には、警報装置１８が設けられている。警報装置１８は、制御装置１５の指令によって動作する。

【0046】

第３実施形態では、高周波焼入装置１は、初期に長さ測定モードを実施し、引き続き監視モードを実施する。長さ測定モード及び監視モードの実施は、制御装置１５が司っている。
長さ測定モードとは、サンプルとして最初の複数（例えば３〜５本）のクランクシャフトＷの伸びに関するデータを取得し、伸びの傾向を調べるモードである。
監視モードとは、長さ測定モードを実施した後に実施されるモードであり、長さ測定モードで取得した伸びのデータと、上記サンプル以外のクランクシャフトＷの実際の伸びとを比較するモードである。

【0047】

まず、長さ測定モードでは、制御装置１５が、変位センサ５によって検出されたクランクシャフトＷの伸びの傾向を記憶部１７に記憶する。具体的には、加熱コイル６ａ〜６ｅの誘導加熱を開始してから終了するまでのクランクシャフトＷ全体の伸びを変位センサ５で検出し、時間経過と伸びの関係を記憶部１７に記憶する。複数（例えば３〜５本）のクランクシャフトＷについて、時間経過と伸びの関係を記憶部１７に記憶する。

【0048】

そして、演算処理部１６は、記憶部１７に記憶された複数の伸びの平均値を算出する。さらに、演算処理部１６は、算出した平均値を中心に所定の幅（例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍ）を設定する。

【0049】

図８は、クランクシャフトＷの誘導加熱時における時間経過とクランクシャフトＷの伸びの関係を示すグラフであり、演算処理部１６が算出した平均値のグラフを実線で示している。
図８に示す様に、実線で示す平均値のグラフを中心に、破線で示す上限値と下限値が設定されている。上記の所定の幅とは、図８において破線で示す上限値と下限値の差である。

【0050】

次に、監視モードでは、長さ測定モードで設定された伸びの上限値と下限値の間に、今現在誘導加熱中のクランクシャフトＷの伸びが収まっているか否かが監視される。

【0051】

具体的には、クランクシャフトＷの誘導加熱を実施する際に、第１実施形態や第２実施形態に記載した手順で各移動装置４を動作させると共に、制御装置１５が、各加熱コイル６ａ〜６ｅが各軸部ｗ１〜ｗ５の移動に追従しているか否かを監視する。すなわち制御装置１５は、当該クランクシャフトＷの伸びが、長さ測定モードで設定された上限値と下限値の間（所定の幅の範囲）に収まっているか否かを監視する。

【0052】

図８において一点鎖線で示す様に、クランクシャフトＷの伸びが、上限値と下限値の間に収まっていれば、各加熱コイル６ａ〜６ｅが各軸部ｗ１〜ｗ５の移動に追従しているとみなすことができる。

【0053】

仮に、クランクシャフトＷの伸びが、上限値と下限値の間に収まっていなければ、各加熱コイル６ａ〜６ｅが各軸部ｗ１〜ｗ５の移動に追従しておらず、この場合には、制御装置１５は、警報装置１８（図７）を作動させて警報を発する。これにより、作業者が異常を認識することができる。

【0054】

さらに、今回の異常が、本ピースだけの問題であるのか、長さ測定モードで設定した上限値と下限値の設定に問題があったのかを分析する。上限値と下限値の設定に問題があった場合には、上限値と下限値を修正する。例えば、本ピースの伸びを、サンプルの伸びと合わせて平均値を算出する。又は、上限値と下限値の所定の幅を広く（例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ等）する。

【0055】

この様にすることによって、当該高周波焼入装置１による、これ以降に焼入されるクランクシャフトＷや、誘導加熱コイル体２ａ〜２ｅが破損するのを防止することができる。

【0056】

焼入の冷却工程においても、誘導加熱工程と同様に平均値を算出し、上限値と下限値を設定するのが好ましい。

【0057】

次に、本発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態では、第３実施形態と同様の焼入装置１を使用する。

【0058】

第４実施形態では、制御装置１５の演算処理部１６が、変位センサ５による検出結果と、記憶部１７に予め記憶された所定長さとを対比し、移動装置４を動作させるか否かを判断する。
すなわち、記憶部１７には、予め実験によって求められた第１乃至第５所定長さが記憶されている。第１乃至第５所定長さとは、変位センサ５で検出されたクランクシャフトＷ全体の伸び量と対比する長さである。演算処理部１６は、第１乃至第５所定長さと、変位センサ５で検出された伸び量とを比較し、いずれが大きいかを判定する機能を有する。制御装置１５は、各移動装置４の動作を制御することができる。すなわち、制御装置１５によって各移動装置４の動作が司られており、制御装置１５の指令によって各移動装置４が動作し、焼入装置１の各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅを移動させることができる。

【0059】

図１に示す様に、クランクシャフトＷの各軸部ｗ１乃至ｗ５には、各々誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅが配置されている。各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅの幅寸法は、近接対向する各軸部ｗ１乃至ｗ５の長さよりも若干短い。そのため、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅを、各軸部ｗ１乃至ｗ５に対して接続部１１に衝突することなく容易に近接対向させることができる。

【0060】

次に、クランクシャフトＷの各軸部ｗ１乃至ｗ５の焼入の際における移動装置４の動作について説明する。

【0061】

クランクシャフトＷの軸部ｗ１乃至ｗ５には、誘導加熱コイル体２が近接配置されている。図２では、近接状態を把握し易くするために、１つの軸部にのみ誘導加熱コイル体２が配置されている状態を示している。各加熱コイル６ａ乃至６ｅと、各軸部ｗ１乃至ｗ５の距離は、側板７、８に固定されたスペーサ（図示せず）によって所定範囲内に収まるように設定されている。
また、図示しない駆動装置によってクランクシャフトＷを回転駆動すると、焼入の準備が完了する。

【0062】

以下、図４の流れ図に沿って説明する。
誘導加熱を開始する前に、変位センサ５を作動させる（ステップ１）。

【0063】

そして、図示しない高周波電源をＯＮ状態とし、加熱コイル６ａ乃至６ｅに高周波電流を通電する（ステップ２）。加熱コイル６ａ乃至６ｅに近接した各軸部ｗ１乃至ｗ５には、高周波の誘導電流が励起され、各軸部ｗ１乃至ｗ５が誘導加熱されて昇温する。各軸部ｗ１乃至ｗ５は、昇温して膨張し、クランクシャフトＷの軸方向（長手方向）に伸長する。

【0064】

ステップ３において、変位センサ５が検出したクランクシャフトＷ全体の伸び量と、制御装置１５の記憶部１７に記憶された第１所定長さを比較する。
クランクシャフトＷ全体の伸び量が、第１所定長さを超えていなければ、ステップ３を繰り返す。伸び量が、予め設定された第１所定長さを超えると、センタピン６１側（テール側）に最も近い第１誘導加熱コイル体２ａを第１所定長さだけ移動させる（ステップ４）。すなわち、軸部ｗ１の移動及び伸びに追従するように、第１誘導加熱コイル体２ａをセンタピン６１側へ移動させる。第１所定長さとは、例えば、０．２〜０．３ｍｍである。

【0065】

ステップ５において、変位センサ５が検出したクランクシャフトＷ全体の伸び量と、制御装置１５の記憶部１７に記憶された第２所定長さを比較する。第２所定長さは、第１所定長さの２倍の長さである。
クランクシャフトＷ全体の伸び量が、第２所定長さを超えていなければ、ステップ５を繰り返す。伸び量が、予め設定された第２所定長さを超えると、第１誘導加熱コイル体２ａと、第１誘導加熱コイル体２ａに隣接した第２誘導加熱コイル体２ｂを第１所定長さだけ移動させる（ステップ６）。すなわち、軸部ｗ１，ｗ２の移動及び伸びに追従するように、誘導加熱コイル体２ａ、２ｂをセンタピン６１側へ移動させる。第１所定長さとは、例えば、０．２〜０．３ｍｍである。

【0066】

ステップ７において、変位センサ５が検出したクランクシャフトＷ全体の伸び量と、制御装置１５の記憶部１７に記憶された第３所定長さを比較する。第３所定長さは、第１所定長さの３倍の長さである。
クランクシャフトＷ全体の伸び量が、第３所定長さを超えていなければ、ステップ７を繰り返す。伸び量が、予め設定された第３所定長さを超えると、第１〜第３誘導加熱コイル体２ａ〜２ｃを各々第１所定長さだけ移動させる（ステップ８）。すなわち、軸部ｗ１〜ｗ３の移動及び伸びに追従するように、各誘導加熱コイル体２ａ〜２ｃをセンタピン６１側へ移動させる。第１所定長さとは、例えば、０．２〜０．３ｍｍである。

【0067】

ステップ９において、変位センサ５が検出したクランクシャフトＷ全体の伸び量と、制御装置１５の記憶部１７に記憶された第４所定長さを比較する。第４所定長さは、第１所定長さの４倍の長さである。
クランクシャフトＷ全体の伸び量が、第４所定長さを超えていなければ、ステップ９を繰り返す。伸び量が、予め設定された第４所定長さを超えると、第１〜第４誘導加熱コイル体２ａ〜２ｄを各々第１所定長さだけ移動させる（ステップ１０）。すなわち、軸部ｗ１〜ｗ４の移動及び伸びに追従するように、各誘導加熱コイル体２ａ〜２ｄをセンタピン６１側へ移動させる。第１所定長さとは、例えば、０．２〜０．３ｍｍである。

【0068】

ステップ１１において、変位センサ５が検出したクランクシャフトＷ全体の伸び量と、制御装置１５の記憶部１７に記憶された第５所定長さを比較する。第５所定長さは、第１所定長さの５倍の長さである。
クランクシャフトＷ全体の伸び量が、第５所定長さを超えていなければ、ステップ１１を繰り返す。伸び量が、予め設定された第５所定長さを超えると、第１〜第５誘導加熱コイル体２ａ〜２ｅを各々第１所定長さだけ移動させる（ステップ１２）。すなわち、軸部ｗ１〜ｗ５の移動及び伸びに追従するように、各誘導加熱コイル体２ａ〜２ｅをセンタピン６１側へ移動させる。第１所定長さとは、例えば、０．２〜０．３ｍｍである。

【0069】

図４に示すステップ３、５、７、９、１１の実施タイミングは、各軸部ｗ１乃至ｗ５の温度と対応しており、各軸部ｗ１乃至ｗ５が昇温するにつれて、ステップ３、５、７、９、１１が順に実施される。そして、ステップ１２を実施する段階では、各軸部ｗ１乃至ｗ５は焼入温度を超えている。誘導加熱工程が終了すると、図示しない高周波電源をＯＦＦ状態とし、各加熱コイル６ａ乃至６ｅへの高周波電流の通電を停止する。

【0070】

以上、説明した様に、チャック６０側（固定側）の第５誘導加熱コイル体２ｅは、ステップ１２に至るまで移動せず、センタピン６１側（可動側）の第１誘導加熱コイル体２ａは、ステップ４、６、８、１０、１２で各々第１所定長さだけ移動している。すなわち、センタピン６１側の軸部ｗ１は、最も変位量が大きく、チャック６０側の軸部ｗ５は、最も変位量が小さい。そのため、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅの移動量にも差異を設けている。

【0071】

図４に示す流れ図に沿って各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅを各移動装置４で移動させると、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅが、クランクシャフトＷの接続部１１に衝突することがなく、軸部ｗ１乃至ｗ５に良好に近接対向した状態を維持することができる。すなわち、各軸部ｗ１乃至ｗ５を良好に誘導加熱することができる。

【0072】

次に、図５に示す流れ図に沿って、各軸部ｗ１乃至ｗ５を冷却する場合について説明する。

【0073】

ステップ３１において、冷却ジャケット９、１０からの冷却水の噴射供給を開始する。変位センサ５は、誘導加熱が終了した際におけるセンタピン６１の位置を基準位置としている。すなわち、制御装置１５の記憶部１７には、この誘導加熱が終了した際におけるセンタピン６１の位置が記憶される。

【0074】

ステップ３２では、クランクシャフトＷの縮み量が、第１所定長さを超えているか否かが判定される。縮み量が第１所定長さを超えていなければ、ステップ３２を繰り返す。縮み量が第１所定長さを超えていると、ステップ３３に移行する。ステップ３３では、第１誘導加熱コイル体２ａが、移動装置４によって第１所定長さだけチャック６０側へ移動する。

【0075】

ステップ３４では、クランクシャフトＷの縮み量が、第２所定長さを超えているか否かが判定される。縮み量が第２所定長さを超えていなければ、ステップ３４を繰り返す。縮み量が第２所定長さを超えていると、ステップ３５に移行する。ステップ３５では、第１、第２誘導加熱コイル体２ａ、２ｂが、各々の移動装置４によって第１所定長さだけチャック６０側へ移動する。

【0076】

ステップ３６では、クランクシャフトＷの縮み量が、第３所定長さを超えているか否かが判定される。縮み量が第３所定長さを超えていなければ、ステップ３６を繰り返す。縮み量が第３所定長さを超えていると、ステップ３７に移行する。ステップ３７では、第１〜第３誘導加熱コイル体２ａ〜２ｃが、各々の移動装置４によって第１所定長さだけチャック６０側へ移動する。

【0077】

ステップ３８では、クランクシャフトＷの縮み量が、第４所定長さを超えているか否かが判定される。縮み量が第４所定長さを超えていなければ、ステップ３８を繰り返す。縮み量が第４所定長さを超えていると、ステップ３９に移行する。ステップ３９では、第１〜第４誘導加熱コイル体２ａ〜２ｄが、各々の移動装置４によって第１所定長さだけチャック６０側へ移動する。

【0078】

ステップ４０では、クランクシャフトＷの縮み量が、第５所定長さを超えているか否かが判定される。縮み量が第５所定長さを超えていなければ、ステップ４０を繰り返す。縮み量が第５所定長さを超えていると、ステップ４１に移行する。ステップ４１では、第１〜第５誘導加熱コイル体２ａ〜２ｅが、各々の移動装置４によって第１所定長さだけチャック６０側へ移動する。

【0079】

図５に示すステップ３３、３５、３７、３９、４１の実施タイミングは、各軸部ｗ１乃至ｗ５の温度と対応しており、各軸部ｗ１乃至ｗ５の温度が降下するにつれて、ステップ３３、３５、３７、３９、４１が順に実施される。そして、ステップ４１を実施する段階では、各軸部ｗ１乃至ｗ５の温度は、Ｍｓ点以下に下がっている。冷却工程が終了すると、冷却ジャケット９、１０を停止する。

【0080】

以上、説明した様に、チャック６０側（固定側）の第５誘導加熱コイル体２ｅは、ステップ４１に至るまで移動せず、センタピン６１側（可動側）の第１誘導加熱コイル体２ａは、ステップ３３、３５、３７、３９、４１で各々第１所定長さだけ移動している。すなわち、センタピン６１側の軸部ｗ１は、最も変位量が大きく、チャック６０側の軸部ｗ５は、最も変位量が小さい。そのため、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅの移動量にも差異を設けている。

【0081】

図５に示す流れ図に沿って各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅを各移動装置４で移動させると、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅが、クランクシャフトＷの接続部１１に衝突することがなく、軸部ｗ１乃至ｗ５に良好に近接対向した状態を維持することができる。すなわち、冷却ジャケット９、１０から噴射された冷却水が良好に各軸部ｗ１乃至ｗ５に到達し、各軸部ｗ１乃至ｗ５を冷却することができる。

【0082】

以上では、クランクシャフトＷの伸長又は収縮に応じて、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅの挙動を示したが、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅを次の様に移動させてもよい。すなわち、各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅを、誘導加熱中はセンタピン６１側へ常に移動させる。その際における移動量は、第１誘導加熱コイル体２ａの移動速度は、第５誘導加熱コイル体２ｅの移動速度の５倍であり、同様に、第２、第３、第４誘導加熱コイル体２ｂ、２ｃ、２ｄの移動速度は、第５誘導加熱コイル体２ｅの移動速度の各々４倍、３倍、２倍である。よって、各移動装置４は、各々異なる速度で第１乃至第５誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅを移動させる。

【0083】

以上では、クランクシャフトＷの軸部としてジャーナル部を例にとって説明したが、ピン部を焼入する場合においてもジャーナル部と同様に本発明を実施することができる。

【0084】

また、上記いずれの実施形態においても、クランクシャフトＷの一端がチャック６０で把持されて軸方向に移動不能に固定されており、他端がセンタピン６１で軸方向に移動可能に支持されている場合を示したが、クランクシャフトＷの両端が軸方向に移動可能に支持されていてもよい。この場合には、クランクシャフトＷが伸縮することによる各軸部ｗ１乃至ｗ５の軸方向の移動に応じて各軸部ｗ１乃至ｗ５に対向配置された各誘導加熱コイル体２ａ乃至２ｅの移動方向及び移動量を適宜設定する。

【符号の説明】

【0085】

１ 焼入装置
２ａ〜２ｅ 誘導加熱コイル体
４ 移動装置（移動手段、サーボモータ）
４ａ 固定部（ボールネジ）
５ 変位センサ（検出手段）
６ａ〜６ｅ 加熱コイル（誘導加熱コイル）
７、８ 側板（固定部材）
１５ 制御装置
１７ 記憶部（記憶手段）
１８ 警報装置
Ｗ クランクシャフト
ｗ１〜ｗ５ 軸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】