JP3085880B2 - 高周波焼入装置 - Google Patents

Description

【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
うな高周波焼入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、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れする装置としては、例えば、特
開昭５８−３７１１７号公報に記載の装置がある。すな
わち冷却液としての水を貯留した水槽を設け、この水槽
を仕切板により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、このプランジ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水中に没して、水中にて高周
波焼入れを行なう装置である。

【０００３】この従来装置によれば、上述の焼入ヘッド
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
ができる利点がある反面、上述の焼入れヘッドとワーク
の円筒内面とのセンタリングが不充分な場合には、焼入
れヘッドとワークの円筒内面とのクリアランスの不均一
に起因して、焼入れむらが発生する問題点があった。

【０００４】

【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、ワーク円筒位置を計測手段で計測し、計測
された円筒の計測位置に対してワークと焼入れヘッドと
の相対位置を補正することで、焼入れヘッドとワークの
センタリングを確実と成して、焼入れむらの発生を防止
することができ、しかも、焼入れヘッドの最下端部に設
けられた干渉検知手段にてワーク円筒内面と焼入れヘッ
ドとの干渉を検知して、焼入れヘッドのコイル部分がワ
ーク円筒内面と接触して損傷するのを事前に防止するこ
とができる高周波焼入装置の提供を目的とする。

【０００５】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、焼入れヘッドを上下
方向（Ｚ軸方向）に移動させ、ワークを上載したワーク
テーブルを左右方向（Ｘ軸方向）および前後方向（Ｙ軸
方向）に移動させることで、ワークテーブルを介してワ
ークの位置をセンタリングが図れるように位置補正する
ことができる高周波焼入装置の提供を目的とする。

【０００６】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、ワークの円筒位置を
上下方向に移動する計測手段にて計測することで、ワー
ク重量が大きい場合の計測性の向上を図ることができる
高周波焼入装置の提供を目的とする。

【０００７】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、焼入れヘッドを仮想
水平面内において所定角度捻回すべく構成することで、
ワークの円筒内面に対して千鳥状もしくは市松模様の焼
入れ斑を形成することが可能となる高周波焼入装置の提
供を目的とする。

【０００８】この発明の請求項５記載の発明は、上記請
求項２記載の発明の目的と併せて、ワークテーブルに焼
入れヘッドの取付位置を測定するタッチ信号プローブの
ような測定手段を設けることで、互に相対的な位置関係
にあるワークテーブルと焼入れヘッドとにおいて、テー
ブル位置に対して上述の焼入れヘッドが正規の位置に取
付けられているか否かを測定することができる高周波焼
入装置の提供を目的とする。

【０００９】この発明の請求項６記載の発明は、上記請
求項２記載の発明の目的と併せて、ワークテーブルにマ
スタリングのようなテーブル基準部材を設け、上述の計
測手段でこのテーブル基準部材の位置を計測してワーク
テーブルの位置を検出することで、ワークテーブルが熱
的影響（焼入れ熱に起因する影響、テーブル移動による
熱的影響の双方を含む）を受けて、熱膨張等により熱変
形したような場合にあってもテーブルの位置ずれを正確
に検出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】この発明の請求項７記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、上述の焼入れヘッド
にヘッドセンタリング計測用の計測部を設けることで、
焼入れヘッドのセンタリング計測を容易に行なうことが
できる高周波焼入装置の提供を目的とする。

【００１１】この発明の請求項８記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、上述の干渉検知手段
を非磁性通電部材で構成することにより、焼入れヘッド
に対する高周波電流の通電時にあっても上述の非磁性通
電部材が溶損したり焼きが入ったりすることのない高周
波焼入装置に提供を目的とする。

【００１２】この発明の請求項９記載の発明は、ワーク
円筒位置を計測手段で計測し、計測された円筒の計測位
置に対してワークと焼入れヘッドとの相対位置を補正す
ることで、焼入れヘッドとワークのセンタリングを確実
と成して、焼入れむらの発生を防止することができ、ま
た焼入れヘッドを上下方向に移動させ、ワークを上戴し
たワークテーブルを左右方向および前後方向に移動させ
ることで、ワークテーブルを介してワークの位置をセン
タリングが図れるように位置補正することができ、さら
にワークテーブルに焼入れヘッドの取付位置を測定する
測定手段を設けることで、互に相対的な位置関係にある
ワークテーブルと焼入れヘッドとにおいて、テーブル位
置に対して焼入れヘッドが正規の位置に取付けられてい
るか否かを測定することができ、しかも上述の測定手段
が焼入れヘッドの計測部に複数箇所接触させて、これら
複数箇所の位置から焼入れヘッドのセンタリングポジシ
ョンを割出すように構成することで、焼入れヘッドのセ
ンタリング計測を容易に行なうことができる高周波焼入
装置の提供を目的とする。

【００１３】

【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、ワークの円筒内面を焼入れヘッドにより高周
波焼入れする高周波焼入装置であって、上記ワークの円
筒位置を計測する計測手段と、上記計測手段で計測され
た円筒の計測位置に対応して上記ワークと上記焼入れヘ
ッドとの相対位置を補正する補正手段と、上記焼入れヘ
ッドのワーク円筒への挿入先端部としての最下端部に設
けられ、焼入れヘッドの外周部に対して所定量径方向へ
突出し、ワーク円筒内面に干渉した時、通電回路が形成
されて干渉を検知する干渉検知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。

【００１４】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記焼入れヘッドを
上下方向に移動させる焼入れヘッド昇降手段と、上載さ
れたワークを左右方向および前後方向に移動させるワー
クテーブルとを備えた高周波焼入装置であることを特徴
とする。

【００１５】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記計測手段を上下
方向に移動させる計測子昇降手段を備えた高周波焼入装
置であることを特徴とする。

【００１６】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記焼入れヘッドを
仮想水平面内において所定角度捻回させる焼入れ位置変
更手段を備えた高周波焼入装置であることを特徴とす
る。

【００１７】この発明の請求項５記載の発明は、上記請
求項２記載の発明の構成と併せて、上記ワークテーブル
に焼入れヘッドの取付位置を測定する測定手段を取付け
た高周波焼入装置であることを特徴とする。

【００１８】この発明の請求項６記載の発明は、上記請
求項３記載の発明の構成と併せて、上記ワークテーブル
にテーブル基準部材を設け、上記計測手段で該テーブル
基準部材の位置を計測してワークテーブルの位置を検出
する高周波焼入装置であることを特徴とする。

【００１９】この発明の請求項７記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記焼入れヘッドは
誘導加熱コイルを有すると共に、この焼入れヘッドにヘ
ッドセンタリング計測用の計測部を設けた高周波焼入装
置であることを特徴とする。

【００２０】この発明の請求項８記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記干渉検知手段は
非磁性通電部材で構成された高周波焼入装置であること
を特徴とする。

【００２１】この発明の請求項９記載の発明は、ワーク
の円筒内面を焼入れヘッドにより高周波焼入れする高周
波焼入装置であって、上記ワークの円筒位置を計測する
計測手段と、上記計測手段で計測された円筒の計測位置
に対応して上記ワークと上記焼入れヘッドとの相対位置
を補正する補正手段と、上記焼入れヘッドを上下方向に
移動させる焼入れヘッド昇降手段と、上戴されたワーク
を左右方向および前後方向に移動させるワークテーブル
と、上記ワークテーブルに設けられ焼入れヘッドの取付
位置を測定する測定手段と、上記焼入れヘッドに設けら
れたヘッドセンタリング計測用の計測部とを備え、上記
測定手段は計測部に複数箇所接触させて、該複数箇所の
位置から焼入れヘッドのセンタリングポジションを割出
す高周波焼入装置であることを特徴とする。

【００２２】

【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、上述の計測手段はワークの円筒位置を計測
し、上述の補正手段は計測手段で計測された円筒の計測
位置に対応してワークと焼入れヘッドとの相対位置を補
正する。このように、上述の補正手段が焼入れヘッドと
ワークとの相対位置を補正するので、焼入れヘッドとワ
ークのセンタリングを確実と成すことができ、焼入れヘ
ッドとワークの円筒内面との間のクリアランスを均一と
なして、焼入れむらの発生を防止することができる効果
がある。

【００２３】しかも、上述の焼入れヘッドのワーク円筒
への挿入先端部としての最下端部に設けた干渉検知手段
で焼入れヘッドとワーク円筒内面との干渉を検知し、干
渉検知時には通電回路が形成されるので、焼入れヘッド
のコイル部分がワーク円筒内面と接触して損傷するのを
事前に防止することができる効果がある。

【００２４】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、焼入れヘッド
昇降手段は焼入れヘッドを上下方向（Ｚ軸方向）に移動
させ、ワークテーブルは上載されたワークを左右方向
（Ｘ軸方向）および前後方向（Ｙ軸方向）に移動させる
ので、このワークテーブルによりワークの円筒内面と焼
入れヘッドとのセンタリングがとれるように位置補正す
ることができる効果がある。

【００２５】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の計測子
昇降手段は計測手段を上下方向（Ｚ軸方向）に移動さ
せ、この上下方向に移動する計測手段でワークの円筒位
置を計測するのでワーク側を昇降させる必要がなく、特
にワーク重量が大きい場合において計測性の向上を図る
ことができる効果がある。

【００２６】この発明の請求項４記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の焼入れ
位置変更手段は焼入れヘッドを仮想水平面内において所
定角度捻回させるので、ワークの円筒内面に対して千鳥
状もしくは市松模様の焼入れ斑を形成することが可能と
なる。

【００２７】この発明の請求項５記載の発明によれば、
上記請求項２記載の発明の効果と併せて、上述のワーク
テーブルに取付けられた測定手段は焼入れヘッドの取付
位置を測定する。つまりワークテーブルと焼入れヘッド
とは互に相対的な位置関係にあるので、上述のテーブル
側の測定手段で焼入れヘッドの取付位置を測定すること
により、テーブル位置に対して上述の焼入れヘッドが正
規の位置に取付けられているか否かを測定することがで
きる効果がある。

【００２８】この発明の請求項６記載の発明によれば、
上記請求項３記載の発明の効果と併せて、上述の計測子
昇降手段により上下方向へ移動する計測手段でワークテ
ーブルに設けられたテーブル基準部材の位置を計測し
て、ワークテーブルの位置を検出するので、ワークテー
ブルが熱的影響を受けて熱変形したような場合であって
も、このワークテーブルの位置ずれを正確に検出し、必
要に応じてテーブル位置の補正を実行することができる
効果がある。

【００２９】この発明の請求項７記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の焼入れ
ヘッドにはヘッドセンタリング計測用の計測部が設けら
れているので、この計測部を利用して焼入れヘッドのセ
ンタリング計測を容易に行なうことができる効果があ
る。

【００３０】この発明の請求項８記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の干渉検
知手段は非磁性通電部材で構成されているので、焼入れ
ヘッドに対する高周波電流の通電時にあっても上述の非
磁性通電部材は溶損したり或は該部材に焼きが入ったり
することはない。

【００３１】この発明の請求項９記載の発明によれば、
上述の計測手段はワークの円筒位置を計測し、上述の補
正手段は計測手段で計測された円筒の計測位置に対応し
てワークと焼入れヘッドとの相対位置を補正するので、
焼入れヘッドとワークのセンタリングを確実と成すこと
ができ、焼入れヘッドとワークの円筒内面との間のクリ
アランスを均一となして、焼入れむらの発生を防止する
ことができる。

【００３２】また、焼入れヘッド昇降手段は焼入れヘッ
ドを上下方向に移動させ、ワークテーブルは上戴された
ワークを左右方向および前後方向に移動させるので、こ
のワークテーブルによりワークの円筒内面と焼入れヘッ
ドとのセンタリングがとれるように位置補正することが
できる。

【００３３】しかも、ワークテーブルに設けられた測定
手段は焼入れヘッドにおけるヘッドセンタリング計測用
の計測部に複数箇所接触して、これら複数箇所の位置か
ら焼入れヘッドのセンタリングポジジョンを割出す。

【００３４】つまり、ワークテーブルと焼入れヘッドと
は互に相対的な位置関係にあるので、ワークテーブル側
の測定手段を焼入れヘッドの計測部に複数箇所接触させ
て、複数箇所の位置から焼入れヘッドのセンタリング計
測を行なうので、斯る計測を容易に行なうことができる
効果がある。

【００３５】

【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装置を示し、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。

【００３６】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軸に方向）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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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２
０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。

【００４１】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
成されいてる。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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８に示すよ
うに構成されている。

【００４９】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４３，４
４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。

【００５０】また、この実施例ではシリンダブロック１
４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。

【００５１】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。しかも、焼入れ
ヘッド２３のシリンダボア１４ａへの挿入先端部として
の最下端部位にはシリンダボア１４ａの内面に対する干
渉を検知するために、ステンレス製棒状体を十文字に組
合わせた非磁性通電部材５１(干渉検知手段)が取付けら
れている。

【００５２】この非磁性通電部材５１は図５に示すよう
に誘導加熱コイル４４の外径部に対して若干量Ｌだけ径
方向外方へ突出するようにその長さが設定された弾性部
材である。この非磁性通電部材５１を用いた干渉検知回
路は図８に示す如く構成される。

【００５３】すなわち、アース５２と焼入れヘッド２３
の接続フランジ部４３との間を結ぶライン５３に、干渉
検知電源５４および干渉検知リレー５５を介設する一
方、上述の誘導加熱コイル４４と非磁性通電部材５１と
をＳＵＳ製のリード線５６で接続し、上述の干渉検知電
源５４により非磁性通電部材５１に例えば１０数ボルト
の電圧を印加し、この非磁性通電部材５１をシリンダブ
ロック１４のボア１４ａ内に挿して、該非磁性通電部材
５１がボア１４ａに干渉した時、通電回路が形成され
て、干渉検知リレー５５がＯＮになるように構成されて
いる。ここで、非磁性通電部材５１およびリード線５６
は、非磁性条件、通電条件および加熱されにくい条件を
全て満たすステンレスにより構成される。

【００５４】図９は高周波焼入装置の制御回路ブロック
図を示し、ＣＰＵ６０はボア位置測定子３３、タッチプ
ローブ３４、干渉検知リレー５５からの必要な各種信号
入力に基づいて、ＲＯＭ５７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および発
振器５８を駆動制御し、またＲＡＭ５９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。

【００５５】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において非磁性通電部材５１が配設された箇
所から各４５度隔てた計測部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出す。ま
た上述の発振器５８は高周波誘導加熱電源（図示せず）
に接続されている。

【００５６】なお、図３における６１はタンク１２内の
水Ｗを一度に排出処理するためのピンチバルブである。
このように構成した高周波焼入装置の作用を図１０、図
１１、図１２に示すフローチャートを参照して、以下に
詳述する。

【００５７】まず図１０のフローチャートを参照して誘
導加熱コイル４４の位置（焼入れヘッド２３の位置）決
定処理について述べると、第１ステップＳ１で、トラン
ス２２の２次側にて焼入れヘッド２３を取付け、次の第
２ステップＳ２で、ＣＰＵ６０はコイル取付け誤差を測
定する。

【００５８】つまり、Ｙ軸モータＭ１、Ｘ軸モータＭ２
を介してワークテーブル１１を移動して、タッチプロー
ブ３４でボア位置測定子３３の位置を測定し、次に同様
にワークテーブル１１を移動して、タッチプローブ３４
で焼入れヘッド２３の位置を測定する。この際、タッチ
プローブ３４の先端球状部をＮＣナイロン製の計測部５
０に接触させて、センタリングポジションを割出す。

【００５９】次に第３ステップＳ３で、ＣＰＵ６０は誘
導加熱コイル４４の位置が許容範囲か否かを判定、例え
ば０．１mm以下の時にはＯＫとし、それ以上の時にはＮ
Ｇとする。次に第４ステップＳ４で、ＣＰＵ６０はボア
位置測定子３３の測定位置データから焼入れヘッド２３
の位置を割出して、決定する。このようにして決定され
た焼入れヘッド２３の取付位置データはＲＡＭ５９の所
定エリアに記憶される。この図１０に示す一連の処理は
始動時（始業時）および所定時間間隔にて実行される。

【００６０】次に図１１のフローチャートを参照して座
標ゼロイング処理について述べると、第１ステップＳ１
１で、ＣＵＰ６０はマスタリング３５の位置確認を実行
する。つまりワークテーブル１１を介してマスタリング
３５をボア位置測定子３３の直下に移動させ、次にボア
位置測定子昇降用モータＭ５を介してボア位置測定子３
３を下降させて、このボア位置測定子３３をマスタリン
グ３５内に挿入することで、マスタリング３５の位置を
確認する。

【００６１】次に第２ステップＳ１２で、ＣＰＵ６０は
座標誤差が許容範囲内か否かを判定する。例えば座標の
狂いが８０μｍ以下の時にはＯＫとし、それ以上の時に
はＮＧとする。そしてＯＫと判定された時には第３ステ
ップＳ１３に移行する一方、ＮＧと判定された時に別の
第４ステップＳ１４に移行する。

【００６２】上述の第３ステップＳ１３で、ＣＰＵ６０
は座標のゼロイングを実行する一方、第４ステップＳ１
４ではＣＰＵ６０はマシン停止を実行する。上述の座標
ゼロイングデータはＲＡＭ５９の所定エリアに記憶され
る。この図１１に示す一連の処理は始動時（始業時）お
よび所定時間間隔にて実行される。

【００６３】次に図１２のフローチャートを参照してボ
ア位置補正処理について述べると、第１ステップＳ２１
で、ＣＰＵ６０はワークとしてのシリンダブロック１４
のボア位置の確認処理を実行する。つまり、ワークテー
ブル１１を介してシリンダブロック１４のボア１４ａが
ボア位置測定子３３の直下に位置するように移動させ
る。次にボア位置測定子昇降用モータＭ５を介してボア
位置測定子３３を下降させて、このボア位置測定子３３
をボア１４ａ内に挿入することで、ボア位置の確認を実
行する。

【００６４】次に第２ステップＳ２２で、ＣＰＵ６０は
ボア位置が許容範囲か否かを判定する。例えば前述の座
標ゼロイング値に対して補正最大量が０．２mm以下の時
にはＯＫとし、それ以上の時にはＮＧとする。そして、
ＯＫと判定された場合には次の第３ステップＳ２３に移
行する一方、ＮＧと判定された場合には別の第５ステッ
プＳ２５に移行して、不良ワークを除外する。

【００６５】一方、上述の第３ステップＳ２３で、ＣＰ
Ｕ６０はボア位置の確認データと座標ゼロイング値との
対比によりボア位置の補正量を決定し、この補正量に対
応して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。なお、このような処理は全気
筒に対してそれぞれ実行させる。次に第４ステップＳ２
４で、ＣＰＵ６０は焼入れ開始を実行する。

【００６６】つまり、ワークテーブル１１を介して予め
水Ｗが貯留されたタンク１２および同タンク２内のシリ
ンダブロック１４を図１に示す位置から同図の右方へ移
動して、シリンダボア１４ａが焼入れヘッド２３の直下
に位置するように制御し、Ｚ軸モータＭ３を駆動してト
ランス２２および焼入れヘッド２３を下降させ高周波液
中焼入れを開始する。

【００６７】この焼入れ開始に先立って、ボア４ａ内に
挿入される非磁性通電部材５１がボア１４ａ内面と干渉
した場合には、干渉検知リレー５５がＯＮとなり、この
ＯＮ信号によりＣＰＵ６０はＺ軸モータＭ３を停止する
が、干渉のない正常時には高周波液中焼入れが実行され
る。

【００６８】図１３はシリンダブロック１４におけるボ
ア１４ａを展開し、かつ焼入れ斑が形成される部位を図
示の便宜上ハッチングを施して示す説明図で、同図の上
下方向はピストンのストローク方向と対応する。而して
焼入ヘッド２３における誘導加熱コイル４４による焼入
れ順序は例えば図１３に示す焼入れ斑がａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊの順で形成されるように設
定する。

【００６９】この時、焼入れ斑ａ〜ｅの次に焼入れ斑ｆ
〜ｊを形成するには、焼入れヘッド２３を所定角度だけ
捻回する必要があるので、この場合、ＣＰＵ６０は焼入
れ位置変更用モータＭ４を駆動して、ピニオン２８、ギ
ヤ２６および円盤２５を介してトランス２２と共に焼入
れヘッド２３の角度を所定量変更する。なお、このよう
な焼入れ順序に設定すると、前回の焼入れ熱による影響
を受けない部位を順次高周波液中焼入れすることができ
るので、水Ｗによる冷却時間をかせぎつつ、熱影響をな
くすことができて、図１３に示すような千鳥状もしくは
市松模様の焼入れ斑ａ〜ｊを形成することができる。ま
た各焼入れ斑相互間に所定の間隔があるため、この間隔
部分（焼入れ斑が形成されていない部分）でエンジンの
シリンダに必要なオイル保持を確保しつつ、焼入れ斑ａ
〜ｊが形成された部位の表面硬度向上により耐磨耗性の
向上を図ることができる。

【００７０】以上要するに、上述の計測手段（ボア位置
測定子３３参照）はワークの円筒（シリンダボア１４ａ
参照）位置を計測し、上述の補正手段（ワークテーブル
１１参照）は計測手段で計測された円筒の計測位置に対
応してワーク（シリンダブロック１４参照）と焼入れヘ
ッド２３との相対位置を補正する。

【００７１】このように、上述の補正手段（ワークテー
ブル１１参照）が焼入れヘッド２３とワーク（シリンダ
ブロック１４ａ参照）との相対位置を補正するので、焼
入れヘッド２３とワークのセンタリングを確実と成すこ
とができ、焼入れヘッド２３とワークの円筒（シリンダ
ボア１４ａ参照）内面との間のクリアランスを均一とな
して、焼入れむらの発生を防止することができる効果が
ある。

【００７２】しかも、焼入れヘッド２３のワーク円筒
（シリンダボア１４ａ参照）への挿入先端部にワーク円
筒内面に対する干渉を検知する干渉検知手段(非磁性通
電部材５１参照)を設けたので、この干渉検知手段をワ
ークの円筒（シリンダボア１４ａ参照）内へ挿入し、ワ
ーク円筒内面と干渉検知手段とが接触する干渉時にあっ
ては、この干渉検知手段とワーク（シリンダブロック１
４参照）との間に通電回路が形成されることで、焼入ヘ
ッド２３がワークの円筒内面とを干渉することを検知す
る。

【００７３】この干渉により焼入れヘッド２３の移動を
停止することで、焼入れヘッド２３のコイル部分がワー
ク円筒内面と接触して損傷するのを事前に防止すること
ができる効果がある。

【００７４】また、焼入れヘッド昇降手段（Ｚ軸モータ
Ｍ３参照）は焼入れヘッド２３を上下方向（Ｚ軸方向）
に移動させ、ワークテーブル１１は上載されたワーク
（シリンダブロック１４参照）を左右方向（Ｘ軸方向）
および前後方向（Ｙ軸方向）に移動させるので、このワ
ークテーブル１１によりワークの円筒内面と焼入りヘッ
ド２３とのセンタリングがとれるように位置補正するこ
とができる効果がある。

【００７５】さらに、上述の計測子昇降手段（ボア位置
測定子昇降用モータＭ５参照）は計測手段（ボア位置測
定子３３参照）を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させ、こ
の上下方向に移動する計測手段でワークの円筒（シリン
ダボア１４ａ参照）位置を計測するのでワーク側を昇降
させる必要がなく、特にワーク重量が大きい場合におい
て計測性の向上を図ることができる効果がある。

【００７６】加えて、上述の焼入れ位置変更手段（焼入
れ位置変更用モータＭ４参照）は焼入れヘッド２３を仮
想水平面内において所定角度捻回させるので、ワークの
円筒（シリンダボア１４ａ参照）内面に対して千鳥状も
しくは市松模様の焼入れ斑を形成することが可能とな
る。

【００７７】一方、上述のワークテーブル１１に取付け
られた測定手段（タッチプローブ３４参照）は焼入れヘ
ッド２３の取付位置を測定する。つまりワークテーブル
１１と焼入れヘッド２３とは互に相対的な位置関係にあ
るので、上述のテーブル１１側の測定手段（タッチプロ
ーブ３４参照）で焼入れヘッド２３の取付位置を測定す
ることにより、テーブル位置に対して上述の焼入れヘッ
ド２３が正規の位置に取付けられているか否かを測定す
ることができる効果がある。

【００７８】また、上述の計測子昇降手段（ボア位置測
定子昇降用モータＭ５参照）により上下方向へ移動する
計測手段（ボア位置測定子３３参照）でワークテーブル
に設けられたテーブル基準部材（マスタリング３５参
照）の位置を計測して、ワークテーブル１１の位置を検
出するので、ワークテーブル１１が熱的影響を受けて熱
変形したような場合であっても、このワークテーブル１
１の位置ずれを正確に検出し、必要に応じてテーブル位
置の補正を実行することができる効果がある。

【００７９】さらに上述の焼入れヘッド２３にはヘッド
センタリング計測用の計測部５０が設けられているの
で、この計測部５０を利用して焼入れヘッド２３のセン
タリング計測を容易に行なうことができる効果がある。

【００８０】また、上述のワークテーブル１１に取付け
られた測定手段（タッチプローブ３４参照）で焼入れヘ
ッド２３のヘッドセンタリング計測用の計測部５０の必
要複数箇所を測定することができるので、ワークテーブ
ル１１の位置に対して焼入れヘッド２３が正規の位置に
取付けられているか否かを容易に測定することができる
効果がある。

【００８１】さらに、上述の干渉検知手段を非磁性通電
部材５１で構成したので、焼入れヘッド２３に対する高
周波電流の通電時にあっても上述の非磁性通電部材５１
は溶損したり或は該部材５１に焼きが入ったりすること
はない。

【００８２】加えて、上述の計測手段(ボア位置測定子
３３参照)はワーク(シリンダブロック１４参照)の円筒
位置を計測し、上述の補正手段(ワークテーブル１１参
照)は計測手段で計測された円筒の計測位置に対応して
ワークと焼入れヘッド２３との相対位置を補正するの
で、焼入れヘッド２３とワーク(シリンダブロック１４
参照)のセンタリングを確実と成すことができ、焼入れ
ヘッド２３とワークの円筒内面(シリンダボア１４ａ参
照)との間のクリアランスを均一となして、焼入れむら
の発生を防止することができる。

【００８３】また、焼入れヘッド昇降手段(Ｚ軸モータ
Ｍ３参照)は焼入れヘッド２３を上下方向に移動させ、
ワークテーブル１１は上戴されたワーク(シリンダブロ
ック１４参照)を左右方向(Ｘ軸方向)および前後方向(Ｙ
軸方向)に移動させるので、このワークテーブル１１に
よりワークの円筒内面と焼入れヘッド２３とのセンタリ
ングがとれるように位置補正することができる。

【００８４】しかも、ワークテーブル１１に設けられた
測定手段(タッチプローブ３４参照)は焼入れヘッド２３
におけるヘッドセンタリング計測用の計測部５０に複数
箇所接触して、これら複数箇所の位置から焼入れヘッド
２３のセンタリングポジジョンを割出す。

【００８５】つまり、ワークテーブル１１と焼入れヘッ
ド２３とは互に相対的な位置関係にあるので、ワークテ
ーブル１１側の測定手段(タッチプローブ３４参照)を焼
入れヘッド２３の計測部５０に複数箇所接触させて、複
数箇所の位置から焼入れヘッド２３のセンタリング計測
を行なうので、斯る計測を容易に行なうことができる効
果がある。

【００８６】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のワークは、実施例のシリンダブロ
ック１４に対応し、以下同様に、ワークの円筒内面は、
ボア（詳しくはシリンダボア）１４ａに対応し、計測手
段は、ボア位置測定子３３（いわゆるマーポスゲージ）
に対応し、補正手段は、ワークテーブル１１に対応し、
焼入れヘッド昇降手段は、Ｚ軸モータＭ３に対応し、計
測子昇降手段は、ボア位置測定子昇降用モータＭ５に対
応し、焼入れ位置変更手段は、焼入れ位置変更用モータ
Ｍ４に対応し、測定手段は、タッチプローブ３４に対応
し、テーブル基準部材は、マスタリング３５に対応し、
干渉検知手段は、非磁性通電部材５１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。

【００８７】例えば高周波液中焼入れは水中のみに限ら
ず焼入れ用オイル中にても実行することが可能であり、
また請求項１のワークと焼入れヘッドとの相対位置の補
正は、この実施例にあってはワークテーブルを介してワ
ークの位置を補正すべく構成したが、焼入ヘッドの位置
を補正すべく構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の高周波焼入装置を示す側面視図。

【図２】 図１の平面図。

【図３】 図１の左側面視図。

【図４】 計測手段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】 干渉検知用の回路を示す説明図。

【図９】 制御回路ブロック図。

【図１０】 コイル位置決定処理を示すフローチャー
ト。

【図１１】 座標ゼロイング処理を示すフローチャー
ト。

【図１２】 ボア位置補正処理を示すフローチャート。

【図１３】 本発明の高周波焼入装置により形成された
焼入斑の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１１…ワークテーブル（補正手段） １４…シリンダブロック（ワーク） １４ａ…ボア(ワークの円筒内面) ２３…焼入れヘッド ３３…ボア位置測定子（測定手段） ３４…タッチプローブ（測定手段） ３５…マスタリング（テーブル基準部材） ４４…誘導加熱コイル ５０…計測部 ５１…非磁性通電部材(干渉検知手段) Ｍ３…Ｚ軸モータ（焼入れヘッド昇降手段） Ｍ４…焼入れ位置変更用モータ（焼入れ位置変更手段） Ｍ５…ボア位置測定子昇降用モータ（計測子昇降手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川尻 利彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−161461（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−362116（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−202418（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−34129（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−225846（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−123244（ＪＰ，Ｕ) ***国特許3926571（ＤＥ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 1/10 C21D 1/42 C21D 9/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークの円筒内面を焼入れヘッドにより高
   周波焼入れする高周波焼入装置であって、 上記ワークの円筒位置を計測する計測手段と、 上記計測手段で計測された円筒の計測位置に対応して上
   記ワークと上記焼入れヘッドとの相対位置を補正する補
   正手段と、 上記焼入れヘッドのワーク円筒への挿入先端部としての
   最下端部に設けられ、焼入れヘッドの外周部に対して所
   定量径方向へ突出し、ワーク円筒内面に干渉した時、通
   電回路が形成されて干渉を検知する干渉検知手段とを備
   えた高周波焼入装置。
2. 【請求項２】上記焼入れヘッドを上下方向に移動させる
   焼入れヘッド昇降手段と、 上載されたワークを左右方向および前後方向に移動させ
   るワークテーブルとを備えた請求項１記載の高周波焼入
   装置。
3. 【請求項３】上記計測手段を上下方向に移動させる計測
   子昇降手段を備えた請求項１記載の高周波焼入装置。
4. 【請求項４】上記焼入れヘッドを仮想水平面内において
   所定角度捻回させる焼入れ位置変更手段を備えた請求項
   １記載の高周波焼入装置。
5. 【請求項５】上記ワークテーブルに焼入れヘッドの取付
   位置を測定する測定手段を取付けた請求項２記載の高周
   波焼入装置。
6. 【請求項６】上記ワークテーブルにテーブル基準部材を
   設け、上記計測手段で該テーブル基準部材の位置を計測
   してワークテーブルの位置を検出する請求項３記載の高
   周波焼入装置。
7. 【請求項７】上記焼入れヘッドは誘導加熱コイルを有す
   ると共に、この焼入れヘッドにヘッドセンタリング計測
   用の計測部を設けた請求項１記載の高周波焼入装置。
8. 【請求項８】上記干渉検知手段は非磁性通電部材で構成
   された請求項１記載の高周波焼入装置。
9. 【請求項９】ワークの円筒内面を焼入れヘッドにより高
   周波焼入れする高周波焼入装置であって、 上記ワークの円筒位置を計測する計測手段と、 上記計測手段で計測された円筒の計測位置に対応して上
   記ワークと上記焼入れヘッドとの相対位置を補正する補
   正手段と、 上記焼入れヘッドを上下方向に移動させる焼入れヘッド
   昇降手段と、 上戴されたワークを左右方向および前後方向に移動させ
   るワークテーブルと、 上記ワークテーブルに設けられ焼入れヘッドの取付位置
   を測定する測定手段と、 上記焼入れヘッドに設けられたヘッドセンタリング計測
   用の計測部とを備え、 上記測定手段は計測部に複数箇所接触させて、該複数箇
   所の位置から焼入れヘッドのセンタリングポジションを
   割出す 高周波焼入装置。