JP2002047515A - 多形状の熱処理部位を有する軸部材の誘導加熱コイルと熱処理方法 - Google Patents

多形状の熱処理部位を有する軸部材の誘導加熱コイルと熱処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向に2か所以上の形状の異なる熱処理部
が設けられた多形状の熱処理部位を有する軸部材を簡
易、適正に熱処理する。 【解決手段】 円筒状のカム部3、4を加熱する大径コ
イル12とジャーナル部2を加熱する小径コイル11と
が同方向の電流が流れるように直列に連結され、いずれ
か一方のコイルで一方の熱処理部を加熱するとき他方の
コイルがカム軸1から外れるような間隔に軸方向に配列
された誘導加熱コイル10を用いて、ジャーナル部2を
加熱焼入れした後、カム軸1を移動してカム部3、4を
加熱焼入れする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば同軸に表面
処理する複数のカムが設けられたカム軸などの、多形状
の熱処理部位を有する軸部材を熱処理するための誘導加
熱コイルと熱処理方法に関するものであり、特にカムに
近接した部分まで表面熱処理を要するジャーナル部を有
するカム軸の熱処理に適用されるものである。
【0002】
【従来の技術】例えば図3に示すような一軸に複数のカ
ム3、4が設けられ、カム3に近接して表面熱処理され
るジャーナル部2が設けられたカム軸を熱処理する場
合、従来は図4に示すコイル6とコイル7の2つの誘導
コイルをそれぞれ別個にして、まずコイル7を用いてカ
ム部3と4を加熱して熱処理した後、コイル6を用いて
ジャーナル部2を加熱して熱処理する2段階に熱処理す
る方法が採られた。なお、図4ではコイル6と7を同時
に示してあるが、実際はコイル6と7は別個に使用され
るものである。
【0003】これは、コイル6とコイル7を同時に使用
してジャーナル部2とカム3を同時に加熱すると、ジャ
ーナル部2に近接するカム3の短径部の角部3aが過熱
されて、この部分の焼入層が深くなって焼割れが生ずる
か、はなはだしい場合は溶融するため、一度に同時焼入
れができないからである。これを避けながら一度に焼入
れするためには、コイル6の下面をカム3から離せばよ
いが、ジャーナル部2はカム3に近接する部分2aまで
焼入層を要求されるため、その方法を採ることができな
い。そこで前述のように、2段階で熱処理することを要
した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように2段階で熱処理すると、1台の装置で処理する場
合はコイル6と7を切り換えることが必要であり、コイ
ルの切り換えとコイルの個数が増え、取り付けの手間と
時間が掛かるという問題点がある。あるいは2台の熱処
理装置を使用する必要がある。
【0005】そこで本発明は、上記問題点を解消し、1
台の熱処理装置でコイルを切り換えずに熱処理できる多
形状の熱処理部位を有する軸部材の加熱コイルと熱処理
方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の多形状の熱処理部位を有する軸部材の誘導
加熱コイルは、軸方向に2か所以上の形状の異なる熱処
理部が設けられた軸部材の加熱において、円筒状の大径
部を加熱する大径コイルと小径部を加熱する小径コイル
とが同方向に電流が流れるように直列に連結され、前記
両コイルが、いずれか一方のコイルで一方の熱処理部を
加熱するとき他方のコイルが被処理部材から外れるよう
な間隔に軸方向に配列されて一体の誘導加熱コイルが形
成されたことを特徴とするものである。
【0007】また、本発明の多形状の熱処理部位を有す
る軸部材の熱処理方法は、軸方向に2か所以上の形状の
異なる熱処理部が設けられた軸部材の熱処理において、
円筒状の大径部を加熱する大径コイルと小径部を加熱す
る小径コイルとが同方向に電流が流れるように直列に連
結され、前記両コイルが、いずれか一方のコイルで一方
の熱処理部を加熱するとき他方のコイルが被処理部材か
ら外れるような間隔に軸方向に配列された一体の誘導加
熱コイルを用いて、前記一方のコイルで一方の熱処理部
を加熱し熱処理した後、前記コイルと熱処理部との関係
位置を移動して他方のコイルで他方の熱処理部を加熱し
熱処理することを特徴とするものである。
【0008】すなわち、大径コイルと小径コイルとを直
列に連結して一体のコイルにし、例えば大径コイルで大
径の被熱処理部を加熱して熱処理した後、小径コイルで
小径の被熱処理部を加熱して熱処理する。このとき、両
方のコイルの間隔が、例えば大径部を加熱するときは小
径コイルが軸部材から外れるように設けられているの
で、小径コイルが軸部材を加熱することはない。このよ
うにすれば、コイルを取り替えることなく、1台の熱処
理装置で他の熱処理部に障害を与えないで、形状の異な
る2か所以上の熱処理部を加熱し熱処理することができ
る。
【0009】本発明の多形状の熱処理部位を有する軸部
材の熱処理方法は、表面熱処理される1以上のカム部
と、いずれかの該カム部に近接して設けられた表面熱処
理されるジャーナル部とを同軸に有するカム軸の熱処理
に有効である。
【0010】前記軸部材は、両端が非磁性金属または非
磁性非金属の支持体により支持されて加熱されることが
望ましい。こうすれば、一方のコイルが被熱処理部を加
熱するとき、他方のコイルが被処理軸体を外れて支持体
の位置にあっても、支持体が誘導加熱されることがない
ので、被処理軸体が確実に支持され円滑に熱処理を行う
ことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図1は本発明実施形態のカ
ム軸の焼入れにおけるカム軸と誘導加熱コイルの関係を
説明する図、図2は本発明実施形態の誘導加熱コイルの
斜視図、図3は本発明実施形態の被熱処理材であるカム
軸の形状を示す図である。
【0012】図3に基づいて被熱処理部材であるカム軸
の形状について説明すると、カム軸(軸部材)1は、軸
体5にジャーナル部2とこれに近接したカム3と、やや
間隔をおいてカム3に対して偏心したカム4とが設けら
れた形状をなしており、ジャーナル部2とカム3、4の
表面を加熱し熱処理するものである。
【0013】図1および図2について説明すると、誘導
加熱コイル10は、ジャーナル部2(小径部)を加熱す
る小径コイル11とカム3と4(大径部)を加熱する大
径コイル12とが軸方向に間隔をおいて配列され、リー
ド材15により直列に連結されて一体に形成されてい
る。
【0014】小径コイル11は、ジャーナル部2の外周
との間に所定の隙間が形成される内径を有する円筒状コ
イルである。大径コイル12は、2つのカム3と4とに
跨がる幅の円筒コイルの内周に、カム3に対応する位置
にリング状凸部13aが、カム4に対応する位置にリン
グ状凸部13bが設けられている。そして、このリング
状凸部13a、13bの内径は、それぞれカム3および
4の最大外径との間に所定の隙間が形成される径にされ
ている。このように2つのカムを同時加熱するコイル
は、発明者らが先に特願2000−176356におい
て提案したものである。
【0015】図1、2に示すように、小径コイル11と
大径コイル12は同軸に間隔をおいて配設され、小径コ
イル11の一端11aがリード板14の一端14aに、
他端11bがリード板15の一端15aに接続されてい
る。大径コイル12の一端12aはリード板15の他端
15bに、他端12bはリード板16の一端16aに連
結されている。これにより、リード板14、16の他端
14bと16bに高周波電流を負荷すると、小径コイル
11と大径コイル12に同一円周方向に電流が流れるよ
うにされている。
【0016】小径コイル11と大径コイル12は、一方
のコイルがジャーナル部またはカム部を加熱するき、他
方のコイルがカム軸1から外れるように軸方向に間隔を
おいて配列されている。すなわちリード板15の長さが
このようになるように設定されている。これにより、一
方のコイルがいずれかの熱処理部を加熱しているとき、
両方のコイルに電流が流れても、他方のコイルがカム軸
1を加熱することはない。
【0017】カム軸1は両端が上センタ21と下センタ
22で支持され、下センタ22により図示しない駆動手
段により回転駆動されるようになっており、上センタ2
1と下センタ22はカム軸1を支持したまま、図の上下
移動して、ジャーナル部2またはカム部3、4を、それ
ぞれ小径コイル11と大径コイル12の位置に位置させ
るようになっている。上センタ21と下センタ22は、
それぞれステンレス鋼のセンタ部21a,22aと絶縁
体のセンタ軸部21b,22bからなっている。図1の
下センタ22に示すように、中間22bを絶縁体にして
両端22a,22cをステンレス鋼にしてもよい。こう
すれば、図1に示すように大径コイル12が下センタ2
2の位置にあっても、下センタ22が加熱されることが
ない。上センタも同様である。これにより、カム軸の支
持が確実に行われ、電力消費量も減少できる。
【0018】以下、上記構成の誘導加熱コイルを用い
て、カム軸を焼入熱処理する動作について説明する。ま
ず、上センタ21と下センタ22によりカム軸1を支持
し、図1の鎖線で示すようにカム3と4が大径コイル1
2に覆われる下位置になるようにしてセットする。この
位置で、図示しない駆動手段により下センタ22を介し
てカム軸1を回転させ、リード板14と16に高周波電
流を負荷してカム3、4を焼入温度に加熱し、図示しな
い冷却手段により急冷して焼入れする。このとき、小径
コイル11はカム軸1から外れて上センタ21の位置に
あるのでカム軸1を加熱することなく、また上センタ2
1は絶縁体であるので小径コイル11の中にあっても加
熱されることはない。
【0019】次にカム軸1を図1の上方に移動して、ジ
ャーナル部2が小径コイル11の位置になるようにす
る。この位置で、カム部の焼入れと同様に、カム軸1を
回転し、リード板14と16に高周波電流を付加してジ
ャーナル部2の外周を加熱し、急冷して焼入れする。こ
のとき、前記カム部の焼入れと同様に、大径コイル12
はカム軸1から外れて下センタ22の位置にあり、下セ
ンタ22も上センタ21と同様に絶縁体であるので、大
径コイル12の中にあっても加熱されることはない。こ
れにより、カム軸1の熱処理は完了する。
【0020】このように、本発明の誘導加熱コイルによ
れば、一つの装置で、コイルを取り外して切り換える必
要がなく、ジャーナル部とカム部とを熱処理することが
できる。また、ジャーナル部とカム部の加熱に最適な形
状のコイルが選択できるので、前述したカムの角部の過
熱などの不利が生ずることがなく、ジャーナル部とカム
部に適正な焼入層を形成させることができる。
【0021】本実施形態では、大径と小径のコイルをそ
れぞれ1個用いて2か所の加熱焼入れをしたが、コイル
の数を増して3か所以上の加熱焼入れすることもでき
る。また、焼戻しに応用することもできる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の誘導加熱
コイルと熱処理方法によれば、軸方向に2か所以上の形
状の異なる熱処理部が設けられたカム軸のような多形状
の熱処理部位を有する軸部材の熱処理において、加熱コ
イルを取り外して切り換えることなく、一台の熱処理装
置で複数の多形状部の熱処理ができるので、効率よく適
正な焼入層を有する熱処理ができ、焼入れしたカム軸な
どの品質向上と原価低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態のカム軸の焼入れにおけるカム
軸と誘導加熱コイルの関係を説明する図である。
【図2】本発明実施形態の誘導加熱コイルの斜視図であ
る。
【図3】本発明実施形態の被熱処理材でカム軸の形状を
示す図である。
【図4】従来のカム軸の加熱方法を説明する図である。
【符号の説明】
1 カム軸(軸部材)、2 ジャーナル部、3 カム、
4 カム、5 軸体、6 小径コイル、7 大径コイ
ル、10 誘導加熱コイル、11 小径コイル、12
大径コイル、13a,13b リング状凸部、14、1
5、16 リード板、21 上センタ、22 下センタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 6/44 H05B 6/44 (72)発明者 菊池 隆 愛知県豊明市沓掛町八幡前77−41 高周波 熱錬株式会社内 (72)発明者 中津 仁 愛知県豊明市沓掛町八幡前77−41 高周波 熱錬株式会社内 (72)発明者 牧 淳史 愛知県豊明市沓掛町八幡前77−41 高周波 熱錬株式会社内 Fターム(参考) 3K059 AA09 AB22 AB28 CD52 CD64 CD72 CD79 4K042 AA17 BA13 DA01 DB01 DF02 EA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向に2か所以上の形状の異なる熱処
    理部が設けられた軸部材の加熱において、円筒状の大径
    部を加熱する大径コイルと小径部を加熱する小径コイル
    とが同方向に電流が流れるように直列に連結され、前記
    両コイルが、いずれか一方のコイルで一方の熱処理部を
    加熱するとき他方のコイルが被処理部材から外れるよう
    な間隔に軸方向に配列されて一体の誘導加熱コイルが形
    成されたことを特徴とする多形状の熱処理部位を有する
    軸部材の誘導加熱コイル。
  2. 【請求項2】 軸方向に2か所以上の形状の異なる熱処
    理部が設けられた軸部材の熱処理において、円筒状の大
    径部を加熱する大径コイルと小径部を加熱する小径コイ
    ルとが同方向に電流が流れるように直列に連結され、前
    記両コイルが、いずれか一方のコイルで一方の熱処理部
    を加熱するとき他方のコイルが被処理部材から外れるよ
    うな間隔に軸方向に配列された一体の誘導加熱コイルを
    用いて、前記一方のコイルで一方の熱処理部を加熱し熱
    処理した後、前記コイルと熱処理部との関係位置を移動
    して他方のコイルで他方の熱処理部を加熱し熱処理する
    ことを特徴とする多形状の熱処理部位を有する軸部材の
    熱処理方法。
  3. 【請求項3】 前記軸部材は、表面熱処理される1以上
    のカム部と、いずれかの該カム部に近接して設けられた
    表面熱処理されるジャーナル部とを同軸に有するカム軸
    であることを特徴とする請求項2に記載の多形状の熱処
    理部位を有する軸部材の熱処理方法。
  4. 【請求項4】 前記軸部材は、両端が非磁性金属または
    非磁性非金属の支持体により支持されて加熱されること
    を特徴とする請求項2または3に記載の多形状の熱処理
    部位を有する軸部材の熱処理方法。
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