JP2002105532A - 歪形ワークの熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板カム等の歪形ワークの硬化層をより均一に
形成可能な歪形ワークの熱処理装置を提供する。 【構成】 熱処理が要求される面である外周面ＷＧとこ
の面に連続する熱処理が要求されない面である側面ＷＳ
とを有する歪形ワークとしての板カムＷに熱処理を施す
熱処理装置であって、板カムＷの外周面ＷＧを加熱する
高周波加熱コイル体１００と、板カムＷが加熱されると
きに両側面ＷＳ、ＷＳに押し当てられる放熱用当板２１
０、２１０とを備えており、放熱用当板２１０の外周の
形状は、板カムＷの外周の形状を縮小した相似形とさ
れ、放熱用当板２１０は、板カムＷの側面ＷＳの外周の
形状を縮小した位置に放熱用当板２１０の外周が位置す
るように押し当てられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理が要求され
る面とこの面に連続する熱処理が要求されない面とを有
する板カム等の歪形ワークに熱処理を施す高周波熱処理
装置等に利用される歪形ワークの熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の歪形ワークの熱処理装置
の代表例として、板カムの高周波焼入装置がある。前記
板カムの形状は、後述の発明の実施の形態で説明してい
る図２に示された板カムＷと同じである。

【０００３】従来の高周波焼入装置は、板カムの外周面
（熱処理が要求される面）を加熱する円形の加熱導体部
を有する高周波加熱コイル体と、前記円形の加熱導体部
の中心に、板カムの使用時回転中心を合わせた状態で板
カムを回転させる回転機構等とを備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高周波焼入装置で、板カムを熱処理すると、板カムの基
本円部分よりも突出した部分に形成された硬化層が他の
部分のそれに比べて厚くなる、いわゆる焼ムラが出来て
いた。板カムの突出した部分が基本円部分よりも加熱導
体部に接近した状態で誘導加熱されるからである。

【０００５】また、板カムの基本円部分よりも突出した
部分の方が曲率半径が小さい分、突出した部分の方がマ
スが小さいため、基本円部分よりも突出した部分の方が
硬化層が厚くなる傾向となっていた。このように、マス
の大きさの違いによっても焼ムラが出来ていた。

【０００６】更に、板カムは、外周面と側面との交点が
角となるので、その角に、他の部分よりも誘導電流が集
中しやすい。即ち、板カムは両側面側の方が内側よりも
硬化層が厚くなる傾向となっていた。これによっても焼
ムラが出来ていた。

【０００７】これらが原因の焼ムラによって、板カムに
歪や焼割れ等を生じるおそれがあった。

【０００８】また、熱処理が大気中、即ち、有酸素中で
行われていたので、スケールができていた。このスケー
ルができると光輝性のない状態となる。そのため、スケ
ールは研磨により取り除かれていた。なお、前記歪も研
磨により矯正されていた。これらの研磨は、硬化層の表
面側を削ることになるので、研磨時間が長くかかるとと
もに、研磨具の磨耗が激しいので、板カムのコストアッ
プの要因となっていた。

【０００９】これらのことはワークが板カムであるとき
の特有の問題ではなく、ワークが歪形であるときに共通
して言える事項である。また、高周波加熱コイル体を使
用する高周波誘導加熱だけでなく、一般の抵抗加熱でも
同様の問題が指摘されている。

【００１０】本発明の主たる目的は、歪形ワークの硬化
層をより均一に形成可能な歪形ワークの熱処理装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る歪形ワークの熱処理装置
は、熱処理が要求される面とこの面に連続する熱処理が
要求されない面とを有する歪形ワークに熱処理を施す熱
処理装置であって、歪形ワークの熱処理が要求される面
を加熱する加熱コイル体と、前記歪形ワークが加熱され
るときに前記歪形ワークの熱処理が要求されない面に押
し当てられる放熱用当板とを備えており、前記放熱用当
板の外周の形状は、前記歪形ワークの熱処理が要求され
ない面の外周の形状を縮小した相似形または略相似形と
され、前記放熱用当板は、前記歪形ワークの熱処理が要
求されない面の外周の形状を縮小した位置またはその付
近に前記放熱用当板の外周が位置するように押し当てら
れる。

【００１２】本発明の請求項２に係る歪形ワークの熱処
理装置は、前記放熱用当板は、導電性を有している。

【００１３】本発明の請求項３に係る歪形ワークの熱処
理装置は、前記歪形ワークは板カムであり、前記加熱コ
イル体は前記板カムの熱処理が要求される面としての外
周面を加熱する円形の加熱導体部を有しており、且つ、
前記熱処理装置は前記板カムが熱処理されるときに前記
板カムまたは前記加熱導体部を回動させる回動機構を備
えており、前記板カムを側面視して、板カムの使用時回
転中心から最も遠い位置の最外端部と前記使用時回転中
心との間の距離をｒ１、両者を結ぶ直線の延長線上の位
置の反対側端部と前記使用時回転中心との間の距離をｒ
２、前記円形の加熱導体部の内側半径をｄ１、前記板カ
ムが加熱されるときに前記円形の加熱導体部の中心に合
わせられる前記回動機構の回動中心と前記反対側端部と
の間の距離をｒとしたとき、ｄ１＞ｒ≒（ｒ１＋ｒ２）
／２に設定された。

【００１４】本発明の請求項４に係る歪形ワークの熱処
理装置は、前記最外端部での曲率半径が、前記反対側端
部での曲率半径よりも小さいときには、前記ｒはｄ１＞
ｒ≒（ｒ１＋ｒ２）／２の代わりにｄ１＞ｒ＞（ｒ１＋
ｒ２）／２とする。

【００１５】本発明の請求項５に係る歪形ワークの熱処
理装置は、前記歪形ワークが熱処理されるときに前記歪
形ワークの周囲を無酸化性ガスまたは無酸化性冷却液で
充たす無酸化処理機構を備えている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
歪形ワークの熱処理装置として板カムの高周波焼入装置
を図１および図２を参照しつつ説明する。図１は本発明
の実施の形態に係る板カムの高周波焼入装置を示す概略
的説明図、図２は本発明の実施の形態に係る板カムの高
周波焼入装置に用いられる高周波加熱コイル体と放熱用
当板と板カムとを示す概略的説明図であって、同図
（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図であ
る。

【００１７】熱処理が要求される面とこの面に連続する
熱処理が要求されない面とを有する歪形ワークとしての
板カムＷは、自動車等のカムシャフトに用いられるもの
である。特に板カムＷはシャフトに取り付けられるカ
ム、即ち、いわゆる組立式カムシャフトに用いられるカ
ムである。よって、板カムＷには、前記シャフトが嵌ま
り込む穴ＷＨが設けられている。この穴ＷＨには、スプ
ライン等の前記シャフトとの固定手段が形成されること
が多いが、そのスプライン等は図示省略した。穴ＷＨを
側面視したときの中心が、板カムＷの使用時回転中心Ｐ
０である。板カムＷは、使用時回転中心Ｐ０から最も遠
い位置の最外端部Ｐ１と使用時回転中心Ｐ０との間の距
離がｒ１、両者を結ぶ直線の延長線上の位置の反対側端
部Ｐ２と使用時回転中心Ｐ０との間の距離がｒ２（＜ｒ
１）となっている。

【００１８】前記熱処理が要求される面とは、図２に示
す板カムＷの外周面ＷＧであり、この面に連続する前記
熱処理が要求されない面とは板カムＷの両側面ＷＳ、Ｗ
Ｓである。熱処理が要求されない面としての側面ＷＳ
は、熱処理が要求されないものの、熱処理が要求される
面としての外周面ＷＧと直交して連続しているから、図
２（Ｂ）に示されるように、硬化層ＷＫの深さ方向の部
分がたまたま側面ＷＳの一部に現れる。したがって、本
発明において熱処理が要求されない面とは、硬化層が全
く形成されない面だけを言うのではなく、それ以外に、
側面ＷＳのように、その面を直接的に熱処理する意図が
なく、別の面を熱処理したときにたまたま硬化層が一部
に現れる面をも言う。

【００１９】本発明の実施の形態に係る板カムの高周波
焼入装置１０は、板カムＷの外周面ＷＧを加熱する円形
の加熱導体部１１０を有する高周波加熱コイル体１００
と、この加熱導体部１１０の下方に設けられた円形の冷
却ジャケット１５０と、投入された板カムＷを加熱導体
部１１０および冷却ジャケット１５０の中心軸方向に挟
持して移動させ且つ焼入時に加熱導体部１１０間および
冷却ジャケット１５０間にセットさせて回動させる放熱
用当板２１０付の回動機構２００と、これらを無酸化状
態に閉塞するチャンバー３００と、このチャンバー３０
０の入口側に延設された入口側予備雰囲気室３４０と、
チャンバー３００の出口側に延設された出口側予備雰囲
気室３８０とを備えている。

【００２０】また、高周波焼入装置１０は、入口側予備
雰囲気室３４０内および出口側予備雰囲気室３８０内に
それぞれ設けられたワーク搬送機構４００と、高周波加
熱コイル体１００に電力を供給する電源部（図示省略）
と、チャンバー３００および入口側予備雰囲気室３４０
並びに出口側予備雰囲気室３８０内に非酸化性の雰囲気
ガスＧを供給するガス供給手段５００と、冷却ジャケッ
ト１５０および高周波加熱コイル体１００に供給するた
めの冷却液Ｌを貯留するとともに冷却ジャケット１５０
から噴射された冷却液Ｌを受ける冷却液タンク６００
と、この冷却液タンク６００の冷却液Ｌを冷却ジャケッ
ト１５０および高周波加熱コイル体１００に送るポンプ
機構（図示省略）と、入口側予備雰囲気室３４０外から
入口側予備雰囲気室３４０内のワーク搬送機構４００に
板カムＷを供給するワーク自動供給機構（図示省略）
と、出口側予備雰囲気室３８０内のワーク搬送機構４０
０から板カムＷを受け取るワーク自動搬出機構（図示省
略）と、これらを制御する制御部（図示省略）とを備え
ている。

【００２１】前記高周波加熱コイル体１００は、円形の
加熱導体部１１０と、この加熱導体部１１０の端から外
側に遠ざかるように突設された一対の給電導体部１２０
とを有する。なお、加熱導体部１１０は、正確に言えば
完全な円形ではなく、円形の一部をカットして間隙Ｓが
設けられた形状をしている。一対の給電導体部１２０間
も間隙Ｓが設けられている。この間隙Ｓには、図示しな
い絶縁板が設けられている。間隙Ｓは、高周波加熱コイ
ル体１００に交流高電圧がかけられるため必然的に設け
られるものである。

【００２２】この間隙Ｓで円形の加熱導体部１１０の磁
界の途切れができるとともに、理想的には影響ない一対
の給電導体部１２０からの磁界が現実には多少影響し
て、加熱導体部１１０の内側の磁界が、間隙Ｓ付近で乱
れる。この磁界の乱れの影響を、板カムＷが熱処理時に
停止状態で受けると加熱ムラの原因の１つになるため、
後述するように回動機構２００を設けて、加熱時に板カ
ムＷを回動させて、前記影響が板カムＷの周囲全体に分
散されるようにして前記加熱ムラを抑えている。なお、
高周波加熱コイル体１００の内部には、自身の加熱を抑
えるための冷却液が循環されている。また、円形の加熱
導体部１１０の内側の半径をｄ１とする。高周波加熱コ
イル体１００は、チャンバー３００内に固定されてい
る。

【００２３】前記冷却ジャケット１５０は、その内側に
図示しない複数の冷却液噴射用穴が設けられている。冷
却ジャケット１５０は、チャンバー３００内に固定され
ている。前記複数の冷却液噴射用穴は、板カムＷの冷却
ムラが発生しにくいように多数設けられているものの、
板カムＷが停止された状態で冷却液Ｌを噴射すると冷却
ムラがやや発生する。そのため、後述するように回動機
構２００を設けて、冷却液Ｌ噴射時に板カムＷを回動さ
せて、前記冷却ムラを抑えている。

【００２４】前記回動機構２００は、上側回動機構２０
１と下側回動機構２０６とからなる。上側回動機構２０
１は、チャンバー３００内の上部側に固定された本体部
２０１Ａと、この本体部２０１Ａの下部に取り付けられ
た台座２０１Ｂとこの台座２０１Ｂの下部に固定された
放熱用当板２１０とを有する。本体部２０１Ａは、台座
２０１Ｂを昇降自在且つ回動自在に支えるものである。
下側回動機構２０６は、チャンバー３００の下方側に設
けられた冷却液タンク６００の上に固定された本体部２
０６Ａと、この本体部２０６Ａの上部に取り付けられた
台座２０６Ｂと、この台座２０６Ｂの上部に固定された
放熱用当板２１０とを有する。本体部２０１Ａ、２０６
Ａは、図示しないモータと、このモータを昇降させる図
示しないシリンダーと、前記モータの回動角度を検出す
る図示しないセンサと、これらを覆う図示しないハウジ
ングとをそれぞれ備える。

【００２５】本体部２０１Ａ、２０６Ａのモータは、板
カムＷを自転させるためのものである。図２のＰ３は、
図１の本体部２０１Ａ、２０６Ａのモータの回動軸２０
１Ａ１、２０６Ａ１の回動中心、即ち、回動機構２００
の回動中心を示す。なお、Ｐ３は、図１の台座２０１
Ｂ、２０６Ｂの回動中心でもあり、また、円形の加熱導
体部１１０や冷却ジャケット１５０の中心でもある。

【００２６】本体部２０１Ａ、２０６Ａは、板カムＷを
加熱するときに、台座２０１Ｂ、２０６Ｂに固定された
放熱用当板２１０、２１０間に板カムＷを挟んで回動さ
せる。上述した間隙Ｓ付近での磁界の乱れの影響を上述
したように回動させて分散させる方が好ましいからであ
る。また、板カムＷに冷却液を噴射するときに、本体部
２０１Ａ、２０６Ａは、台座２０１Ｂ、２０６Ｂに固定
された放熱用当板２１０、２１０間に挟まれたままの板
カムＷを回動させる。冷却ムラ、究極的には形成される
硬化層の厚みムラを抑えるためである。

【００２７】前記放熱用当板２１０は、板カムＷの外周
面ＷＧ側から内側に伝導してくる熱のうちの板カムＷの
外周面ＷＧ側の均一な加熱を妨げる余計な熱を放熱する
という作用と、板カムＷの外周面ＷＧ側の均一な加熱を
妨げる余計な電磁誘導の発生を抑えるという作用と、両
側面ＷＳ、ＷＳ側での余計な誘導電流をバイパスさせる
という作用とを果たすものである。そのために放熱用当
板２１０は、外周の形状が、板カムＷの側面ＷＳの外周
の形状を縮小した相似形である。放熱用当板２１０は、
板カムＷの側面ＷＳの外周の形状を縮小した位置に押し
当てられるものである。

【００２８】放熱用当板２１０には、板カムＷの穴ＷＨ
と同様の穴２１０Ｈが設けられている。この穴２１０Ｈ
の中心は、板カムＷの使用時回転中心Ｐ０に合わせられ
ることになる。放熱用当板２１０は、板カムＷの側面Ｗ
Ｓと相似形であるから、板カムＷの最外端部Ｐ１と反対
側端部Ｐ２とに対応した最外端部Ｐ４と反対側端部Ｐ５
とを有する。ただし、最外端部Ｐ４は、放熱用当板２１
０において穴２１０Ｈの中心から最も遠い位置であり、
反対側端部Ｐ５は、放熱用当板２１０において最外端部
Ｐ４と穴２１０Ｈの中心とを結ぶ直線の延長線上の位置
である。

【００２９】また、放熱用当板２１０は、放熱性能の高
い材質とするのはもちろんのこと、導電性も有するもの
にする。放熱用当板２１０の導電率は高い方が放熱用当
板２１０自身が加熱導体部１１０からの磁界によって加
熱されにくいのでよく、また、板カムＷに発生している
不要な誘導電流を効率よくバイパスさせることができる
のでよい。更に、放熱用当板２１０は、繰り返し使用し
ても磨耗しにくい材質のものが好ましい。よって、放熱
用当板２１０は、例えば銅、真鍮、ステンレス、鉄等か
らなる。

【００３０】このような放熱用当板２１０は、台座２０
１Ｂ、２０６Ｂにそれぞれ、放熱用当板２１０の最外端
部Ｐ４と反対側端部Ｐ５との中点を、台座２０１Ｂ、２
０６Ｂの回動中心（即ちＰ３）に合わせるようにして固
定される。このように固定された放熱用当板２１０が板
カムＷの側面ＷＳの外周の形状を縮小した位置に押し当
てられると、放熱用当板２１０、２１０間に挟持された
板カムＷの最外端部Ｐ１と加熱導体部１１０との間の距
離は、反対側端部Ｐ２と加熱導体部１１０との間の距離
に一致する。即ち、回動中心Ｐ３と反対側端部Ｐ２との
間の距離をｒとしたとき、ｄ１＞ｒ＝（ｒ１＋ｒ２）／
２に設定される。

【００３１】このようにｄ１＞ｒ＝（ｒ１＋ｒ２）／２
に設定されると、上述したように加熱導体部１１０と最
外端部Ｐ１との間の距離が、加熱導体部１１０と反対側
端部Ｐ２との間の距離に一致するので、板カムＷの外周
面ＷＧと加熱導体部１１０の内面との間の距離の最大値
と最小値との差が従来よりも小さくなる。これによって
も、従来よりも硬化層の均一化が図られる。なお、きっ
ちりとｄ１＞ｒ＝（ｒ１＋ｒ２）／２に設定しない状
態、即ち、ｄ１＞ｒ≒（ｒ１＋ｒ２）／２としても従来
よりも硬化層の均一化が図られる。

【００３２】ただし、板カムＷは、最外端部Ｐ１での曲
率半径が、反対側端部Ｐ２での曲率半径よりも小さいの
で、マスの違いを更に考慮すると、前記ｒはｄ１＞ｒ≒
（ｒ１＋ｒ２）／２の代わりにｄ１＞ｒ＞（ｒ１＋ｒ
２）／２とした方が、更に硬化層の均一化が図られる。
なお、以下、説明を簡略化するため、前記ｒはｄ１＞ｒ
＝（ｒ１＋ｒ２）／２であるとする。

【００３３】このように台座２０１Ｂ、２０６Ｂにそれ
ぞれ固定された放熱用当板２１０に対して、板カムＷを
上述のように位置合わせしてセットするために、台座２
０６Ｂに固定された放熱用当板２１０の上に板カムＷが
ワーク搬送機構４００によってセットされるまでに、放
熱用当板２１０の最外端部Ｐ４の方向は、予め決められ
た１つの方向（以下、この方向を「初期方向」とも呼
ぶ。）になるように本体部２０１Ａ、２０６Ａのモータ
が制御されている。

【００３４】前記チャンバー３００は、下方が開放さ
れ、その開放された下方が冷却液Ｌに浸漬されている。
チャンバー３００には、入口側予備雰囲気室３４０側の
側面に入口側シャッタＳ２が設けられ、出口側予備雰囲
気室３８０側の側面に出口側シャッタＳ３が設けられて
いる。また、チャンバー３００には、下部にガス供給手
段５００からの雰囲気ガスＧを取り込むガス供給孔３１
０が設けられ、天井部分に雰囲気ガスＧを排出するガス
排出孔３０５が設けられている。チャンバー３００内
は、雰囲気ガスＧが充たされて無酸素状態にされてい
る。

【００３５】前記入口側予備雰囲気室３４０は、下方が
開放され、その開放された下方が冷却液Ｌに浸漬されて
いる。入口側予備雰囲気室３４０には、入口側にシャッ
タＳ１が設けられている。また、入口側予備雰囲気室３
４０には、下部にガス供給手段５００からの雰囲気ガス
Ｇを取り込むガス供給孔３４１が設けられ、天井部分に
雰囲気ガスＧを排出するガス排出孔３４５が設けられて
いる。入口側予備雰囲気室３４０内は、雰囲気ガスＧが
充たされて無酸素状態にされている。

【００３６】前記出口側予備雰囲気室３８０は、下方が
開放され、その開放された下方が冷却液Ｌに浸漬されて
いる。出口側予備雰囲気室３８０には、出口側にシャッ
タＳ４が設けられている。また、出口側予備雰囲気室３
８０には、下部にガス供給手段５００からの雰囲気ガス
Ｇを取り込むガス供給孔３８１が設けられ、天井部分に
雰囲気ガスＧを排出するガス排出孔３８５が設けられて
いる。出口側予備雰囲気室３８０内は、雰囲気ガスＧが
充たされて無酸素状態にされている。

【００３７】なお、前記雰囲気ガスＧは、窒素やアルゴ
ン等の非酸化性のガスである。冷却液Ｌは焼入油であ
る。前記シャッタＳ１〜Ｓ４は、図示しないシリンダで
昇降されるようになっている。

【００３８】前記ワーク搬送機構４００は、ロボットア
ームである。入口側予備雰囲気室３４０内のワーク搬送
機構４００は、台座２０６Ｂに固定された放熱用当板２
１０の上に板カムＷをセットしたときに、板カムＷの最
外端部Ｐ１の方向が、放熱用当板２１０の最外端部Ｐ４
の方向（即ち、前記初期方向）と一致するように、板カ
ムＷを搬送するようになっている。

【００３９】前記ポンプ機構は、ポンプと、このポンプ
に接続された管と、この管の途中に設けられた冷却機構
とを備えている。前記冷却機構は、冷却液タンク６００
の冷却液Ｌを冷却ジャケット１５０等に送る際、焼入に
適した温度に冷却液Ｌを冷却するものである。

【００４０】このように構成された本発明の実施の形態
に係る板カムの高周波焼入装置１０は、次のように機能
する。

【００４１】シャッタＳ１が開かれ、ワーク自動供給機
構によって板カムＷが、入口側予備雰囲気室３４０内の
ワーク搬送機構４００に供給される。シャッタＳ１が閉
じられた後、シャッタＳ２が開かれる。板カムＷが、ワ
ーク搬送機構４００によって、下側回動機構２０６の台
座２０６Ｂに固定された放熱用当板２１０上に上述した
ように位置合わせされて置かれる。前記放熱用当板２１
０上の板カムＷは、本体部２０６Ａのシリンダーによっ
て、加熱導体部１１０間まで上昇させられる。他方、前
記板カムＷの上面を押さえるように、上側回動機構２０
１の台座２０１Ｂに固定された放熱用当板２１０が本体
部２０１Ａのシリンダーによって下降させられる。

【００４２】これにより、板カムＷは放熱用当板２１
０、２１０間に所定の状態で挟持される。即ち、放熱用
当板２１０は、板カムＷの側面ＷＳの外周の形状を縮小
した位置に放熱用当板２１０の外周が位置するように押
し当てられ、回動中心Ｐ３と反対側端部Ｐ２との間の距
離ｒは、ｄ１＞ｒ＝（ｒ１＋ｒ２）／２であり、また、
加熱導体部１１０と最外端部Ｐ１との間の距離が、加熱
導体部１１０と反対側端部Ｐ２との間の距離に一致す
る。

【００４３】このような状態で、高周波加熱コイル体１
００に通電される一方、放熱用当板２１０、２１０間に
挟持された板カムＷは回動される。通電が終了した後、
板カムＷは、放熱用当板２１０、２１０間に挟持された
まま、冷却ジャケット１５０の間まで移動させられ、冷
却ジャケット１５０から冷却液Ｌを噴射される。冷却液
Ｌを噴射されている間も、板カムＷは、放熱用当板２１
０、２１０間に挟持されたまま回動させられる。

【００４４】冷却液Ｌの噴射が完了した後、回動は停止
される。回動が停止されたとき、放熱用当板２１０、２
１０の方向は回動開始時と同じ方向（即ち、前記初期方
向）になるようにしている。上側回動機構２０１の台座
２０１Ｂに固定された放熱用当板２１０が本体部２０１
Ａのシリンダーによって上昇させられて初期位置に戻さ
れる一方、下側回動機構２０６の台座２０６Ｂに固定さ
れた放熱用当板２１０が本体部２０６Ａのシリンダーに
よって下降させられて初期位置に戻される。

【００４５】シャッタＳ３が開かれ、出口側予備雰囲気
室３８０内のワーク搬送機構４００によって、板カムＷ
が取り出される。シャッタＳ３が閉じられ、シャッタＳ
４が開かれて、板カムＷがワーク搬送機構４００からワ
ーク自動搬出機構へ渡されて、一連の焼入が完了する。

【００４６】次のワークである板カムＷは、前記一連の
焼入が完了した後に、ワーク自動供給機構によって供給
されたのでもよいが、早いタイミングで焼入処理したい
場合には、例えば次のタイミングとなるようにワーク自
動供給機構によって供給される。前記シャッタＳ３が開
かれた際に、シャッタＳ２を開け、先の板カムＷがワー
ク搬送機構４００によって下側回動機構２０６の放熱用
当板２１０上から取り出された後に、次の板カムＷを、
下側回動機構２０６側の放熱用当板２１０上に載置させ
る。

【００４７】ただし、いくら早いタイミングで焼入処理
したい場合であっても、シャッタＳ２を開けているとき
には、シャッタＳ１を開けないようにする方がよい。同
様に、シャッタＳ３を開けているときには、シャッタＳ
４を開けないようにする方がよい。チャンバー３００内
まで一気に外気が入り込んでしまうと、チャンバー３０
０内が無酸素状態に戻るまで時間がかかるからである。

【００４８】このようにして焼入された板カムＷは、放
熱用当板２１０が、板カムＷの側面ＷＳの外周の形状を
縮小した位置（即ち、硬化層の深さが均一となるライ
ン）に放熱用当板２１０の外周が位置するように押し当
てられて熱処理されたので、板カムＷの外周と加熱導体
部１１０との間の距離がたとえ一定でなくても、また、
板カムＷ内でのマスの違いがあっても、更に、板カムＷ
の角の誘導電流の集中に対しても、放熱用当板２１０が
有効に機能し、従来よりも硬化層の均一化が図られる。
放熱用当板２１０が、硬化層の深さが均一となるライン
の内側に押し当てられ、板カムＷの外周面ＷＧ側から内
側に伝導してくる熱のうちの前記ライン内に入り込んで
来ようとする余計な熱を放熱しようとするからである。
また、放熱用当板２１０が、前記ライン内での電磁誘導
の発生を抑えるためである。更に、放熱用当板２１０
が、余計な誘導電流をバイパスさせるからである。

【００４９】また、板カムＷと高周波加熱コイル体１０
０との位置関係が上述のようにされて、板カムＷの外周
と加熱導体部１１０との間の距離の最大値と最小値との
差が、従来よりも小さくなっているので、従来よりも硬
化層の均一化が図られる。

【００５０】なお、本発明の実施の形態に係るカムシャ
フトの製造装置は、上述の構成に限定しない。例えば次
のように変更してもよい。

【００５１】（１）高周波加熱コイル体１００は固定さ
れているとし、この高周波加熱コイル体１００に対し
て、回動機構２００は板カムＷを回動させたが、その代
わりに、板カムＷを停止した状態で高周波加熱コイル体
１００を回動させてもよい。これによっても加熱ムラを
抑えることができるからである。

【００５２】（２）板カムＷを加熱するための加熱コイ
ル体は、高周波加熱コイル体の代わりに一般的な抵抗加
熱コイル体を用いてもよい。

【００５３】（３）冷却ジャケットは高周波加熱コイル
体と別体としたが、一体としてもよい。即ち、高周波加
熱コイル体の加熱導体部の内側面に冷却液を噴射する複
数の穴を設けてもよい。 （４）板カムＷに冷却液Ｌを噴射するときには、板カム
Ｗを回動させたが、その代わりに、板カムＷを停止した
状態で冷却ジャケット１５０を回動させてもよい。これ
によっても冷却ムラを抑えることができるからである。

【００５４】（５）板カムＷは、冷却ジャケット１５０
によって焼入油を噴射することで焼入の急冷却を行った
が、その代わりに、冷却液Ｌへの浸漬によって焼入の急
冷却を行ってもよい。この場合、タンク６００の冷却液
Ｌに板カムＷを浸漬することになる。よって、下側回動
機構２０６は、板カムＷを載置した状態で、その板カム
Ｗを冷却液面下に移動させることができるように配置さ
れる。タンク６００の冷却液Ｌは、冷却機構によって焼
入に適した温度に冷却されるようにする。板カムＷは、
冷却液Ｌに浸漬されたとき、回動されて冷却ムラを抑え
る。また、冷却液面下に、冷却液Ｌを板カムＷに吹きつ
ける冷却ジャケットを設けると更によい。板カムＷの前
記回動の代わりに、前記冷却ジャケットを回動させて板
カムＷの冷却ムラを抑えてもよい。

【００５５】なお、浸漬による場合、チャンバー３００
の下をくぐらせてチャンバー３００の外側へ焼入後の板
カムＷを取り出すようにしてもよい。このようにした場
合、出口側予備雰囲気室３８０やチャンバー３００の出
口側シャッタＳ３は不要である。

【００５６】（６）板カムＷが熱処理されるときに板カ
ムＷの周囲を無酸化性ガスで充たしたが、その代わり
に、板カムＷを無酸化性冷却液である焼入油に浸漬した
状態で加熱し、浸漬した状態で板カムＷを回動させた
り、焼入油を板カムＷに吹きつける等して急冷却する、
いわゆる液中焼入による無酸化処理を行ってもよい。こ
の場合、チャンバー３００や入口側予備雰囲気室３４０
や出口側予備雰囲気室３８０やガス供給手段５００は不
要である。また、下側回動機構２０６は、板カムＷを載
置した状態で、当該板カムＷを冷却液面下に移動させる
ことができるように配置される。高周波加熱コイル体１
００や冷却ジャケット１５０ももちろん冷却液面下に配
置される。

【００５７】（７）無酸化焼入処理を行っているが、光
輝性を要求しないのならば、その代わりに、スケールが
できるものの大気中での一般焼入処理を行ってもよい。
この場合、冷却液としては、焼入油以外に冷却水を用い
ることもできる。また、チャンバー３００や入口側予備
雰囲気室３４０や出口側予備雰囲気室３８０やガス供給
手段５００は不要である。

【００５８】（８）高周波加熱コイル体１００と冷却ジ
ャケット１５０とを固定し、板カムＷを移動させたが、
その代わりに、板カムＷを移動させないで高周波加熱コ
イル体１００と冷却ジャケット１５０とを移動させても
よい。

【００５９】（９）放熱用当板２１０は回動機構２００
の一部として設けたが、その代わりに、回動機構から放
熱用当板２１０を取り去り、供給する板カムＷに放熱用
当板２１０を着脱自在に予め取り付けてもよい。

【００６０】（１０）供給する板カムＷに放熱用当板２
１０を着脱自在に予め取り付ける場合、例えば次のよう
にしてもよい。板カムＷの穴部ＷＨにシャフトを嵌め込
み、このシャフトに一対の放熱用当板２１０も嵌め込
む。上述したように板カムＷの上下に放熱用当板２１０
を配置して焼入する場合には、前記シャフトの軸方向も
上下方向となるため、前記シャフトに嵌め込まれた板カ
ムＷと一対の放熱用当板２１０とが抜け落ちないよう
に、前記シャフトには、下側に嵌め込まれる放熱用当板
２１０を支える位置に鍔状部が予め設けられる。

【００６１】また、例えば前記シャフトの周囲と、前記
板カムＷの穴ＷＨと一対の放熱用当板２１０の穴２１０
Ｈとには、スプラインが設けられているか、または、前
記シャフトと、前記板カムＷの穴ＷＨおよび一対の放熱
用当板２１０の穴２１０Ｈとの間にキー溝とキーとが設
けられていることで、前記シャフトを回動させても、こ
のシャフトに嵌め込まれている板カムＷと一対の放熱用
当板２１０とが空回りしないようにされている。

【００６２】焼入するときには、前記シャフトの上下を
チャックとセンターとで挟む。前記チャックとセンター
とは、回動機構の上側回動機構の台座または下側回動機
構の台座のどちらか一方に取り付けられる。前記チャッ
クとセンターとは、前記シャフトを介して板カムＷを回
動中心Ｐ０で挟むことになる。よって、前記チャックと
センターとは、回動機構の上側回動機構の台座または下
側回動機構の台座上において、その台座の回動中心Ｐ３
から、Ｐ０とＰ３との間の距離である（ｒ１−ｒ２）／
２だけ離れた位置に設けられる。即ち、前記チャックと
センターとは、回動機構の回動中心Ｐ３を中心として公
転移動させられる構成となる。前記チャックとセンター
とに挟まれた板カムＷは、回動中心Ｐ３を中心として回
動されるのは上述の場合と変わらない。

【００６３】したがって、例えば、上述したようにマス
を考慮して、板カムＷの位置をｄ１＞ｒ＞（ｒ１＋ｒ
２）／２とする場合には、前記距離をｄ１＞ｒ＞（ｒ１
＋ｒ２）／２とすればよい。

【００６４】なお、このように板カムＷの穴部ＷＨにシ
ャフトを嵌め込む場合には、放熱用当板２１０に、穴２
１０Ｈと同様の穴が必要であるが、上述したように、放
熱用当板２１０を台座２０１Ｂ、２０６Ｂに取り付ける
場合には、穴２１０Ｈを省くことも可能である。

【００６５】（１１）放熱用当板２１０の形状は、板カ
ムＷの外周の形状を縮小した相似形としたが、略相似形
でももちろんよい。略相似形とは、相似形に対してなだ
らかに凹凸を設けてもよいし、極端に凹凸を設けてもよ
い。マスの違い等により余計に放熱させたい場合は相似
形に対して凸とし、その逆は凹とすればよい。なお、放
熱用当板２１０の形状が略相似形の場合は、板カムＷの
側面の外周の形状を縮小した位置に押し当てることには
ならないで、前記位置付近に押し当てることになる。

【００６６】（１２）本発明の実施の形態に係るカムシ
ャフトの製造装置の特殊な例として、冷却ジャケット１
５０からの冷却液Ｌの噴射で急冷却された板カムＷの温
度を、供給された板カムＷの温度よりも高めとした状態
で出口側予備雰囲気室３８０のワーク搬送機構４００に
受け渡したい場合、即ち、板カムＷを、組立式カムシャ
フトのシャフトへの焼嵌に適した温度（例えば１５０℃
〜１８０℃程度）にした状態で取り出したい場合があ
る。このような場合、放熱用当板２１０、２１０の温度
も高めとなった状態で次の板カムＷが供給されるのはよ
くない。よって、この場合、例えば、放熱用当板２１
０、２１０を雰囲気ガスＧの噴射で冷却する機構をチャ
ンバー３００内に追加して設け、この機構で次の板カム
Ｗが供給され前に放熱用当板２１０、２１０を冷却する
とよい。

【００６７】（１３）歪形ワークは板カムＷであるとし
たが、これ以外でもよいことは言うまでもない。例えば
歪形ワークは、板カムＷのように両側面が外周に対して
垂直である必要はなく、両側面が外周に対して傾斜して
いてももちろんよい。

【００６８】（１４）以上、熱処理が焼入であるとして
説明したが、焼入後に焼き戻し処理も行う熱処理等でも
よいことは言うまでもない。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る歪形ワークの熱処理装置は、熱処理が要求される
面とこの面に連続する熱処理が要求されない面とを有す
る歪形ワークに熱処理を施す熱処理装置であって、歪形
ワークの熱処理が要求される面を加熱する加熱コイル体
と、前記歪形ワークが加熱されるときに前記歪形ワーク
の熱処理が要求されない面に押し当てられる放熱用当板
とを備えており、前記放熱用当板の外周の形状は、前記
歪形ワークの熱処理が要求されない面の外周の形状を縮
小した相似形または略相似形とされ、前記放熱用当板
は、前記歪形ワークの熱処理が要求されない面の外周の
形状を縮小した位置またはその付近に前記放熱用当板の
外周が位置するように押し当てられる。

【００７０】よって、本発明の請求項１に係る歪形ワー
クの熱処理装置の場合には、前記放熱用当板を備えてい
るので、歪形ワークの硬化層をより均一に形成可能であ
る。したがって、焼割れや歪の発生が抑えられて、歪形
ワークの低コスト化が図られる。

【００７１】本発明の請求項２に係る歪形ワークの熱処
理装置は、前記放熱用当板は、導電性を有している。

【００７２】よって、本発明の請求項２に係る歪形ワー
クの熱処理装置の場合には、導電性を有する放熱用当板
によって、歪形ワークの両側面側の過度の誘導電流をバ
イパスできるので、歪形ワークの硬化層を更に均一に形
成可能である。したがって、焼割れや歪の発生が更に抑
えられて、歪形ワークの低コスト化が更に図られる。

【００７３】本発明の請求項３に係る歪形ワークの熱処
理装置は、前記歪形ワークは板カムであり、前記加熱コ
イル体は前記板カムの熱処理が要求される面としての外
周面を加熱する円形の加熱導体部を有しており、且つ、
前記熱処理装置は前記板カムが熱処理されるときに前記
板カムまたは前記加熱導体部を回動させる回動機構を備
えており、前記板カムを側面視して、板カムの使用時回
転中心から最も遠い位置の最外端部と前記使用時回転中
心との間の距離をｒ１、両者を結ぶ直線の延長線上の位
置の反対側端部と前記使用時回転中心との間の距離をｒ
２、前記円形の加熱導体部の内側半径をｄ１、前記板カ
ムが加熱されるときに前記円形の加熱導体部の中心に合
わせられる前記回動機構の回動中心と前記反対側端部と
の間の距離をｒとしたとき、ｄ１＞ｒ≒（ｒ１＋ｒ２）
／２に設定された。

【００７４】よって、本発明の請求項３に係る歪形ワー
クの熱処理装置の場合には、歪形ワークとしての板カム
の外周面と加熱導体部との間の距離の最大値と最小値と
の差が従来よりも小さくなるので、板カムの硬化層を更
に均一に形成可能である。したがって、焼割れや歪の発
生が更に抑えられて、板カムの低コスト化が更に図られ
る。

【００７５】本発明の請求項４に係る歪形ワークの熱処
理装置は、前記最外端部での曲率半径が、前記反対側端
部での曲率半径よりも小さいときには、前記ｒはｄ１＞
ｒ≒（ｒ１＋ｒ２）／２の代わりにｄ１＞ｒ＞（ｒ１＋
ｒ２）／２とする。

【００７６】よって、本発明の請求項４に係る歪形ワー
クの熱処理装置の場合には、歪形ワークとしての板カム
の曲率半径の違いによるマスの違いを考慮して、マスが
大きい板カムの反対側端部側を加熱導体部に近づけて熱
処理するので、板カムの硬化層を更に均一に形成可能で
ある。したがって、焼割れや歪の発生が更に抑えられ
て、板カムの低コスト化が更に図られる。

【００７７】本発明の請求項５に係る歪形ワークの熱処
理装置は、前記歪形ワークが熱処理されるときに前記歪
形ワークの周囲を無酸化性ガスまたは無酸化性冷却液で
充たす無酸化処理機構を備えている。

【００７８】よって、本発明の請求項５に係る歪形ワー
クの熱処理装置の場合には、無酸化処理によってスケー
ルができない。したがって、スケールを取り除くための
研磨は必要ないので、歪形ワークの低コスト化が更に図
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る板カムの高周波焼入
装置を示す概略的説明図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る板カムの高周波焼入
装置に用いられる高周波加熱コイル体と放熱用当板と板
カムとを示す概略的説明図であって、同図（Ａ）は平面
図、同図（Ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。

【符号の説明】

Ｗ 板カムＷ ＷＧ 外周面（熱処理が要求される面） ＷＳ 側面（熱処理が要求されない面） １００ 高周波加熱コイル体（加熱コイル体） １１０ 加熱導体部 ２１０ 放熱用当板

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） Ｃ２１Ｄ 1/76 Ｃ２１Ｄ 1/76 Ｒ 9/30 9/30 Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱処理が要求される面とこの面に連続す
   る熱処理が要求されない面とを有する歪形ワークに熱処
   理を施す熱処理装置であって、歪形ワークの熱処理が要
   求される面を加熱する加熱コイル体と、前記歪形ワーク
   が加熱されるときに前記歪形ワークの熱処理が要求され
   ない面に押し当てられる放熱用当板とを具備しており、
   前記放熱用当板の外周の形状は、前記歪形ワークの熱処
   理が要求されない面の外周の形状を縮小した相似形また
   は略相似形とされ、前記放熱用当板は、前記歪形ワーク
   の熱処理が要求されない面の外周の形状を縮小した位置
   またはその付近に前記放熱用当板の外周が位置するよう
   に押し当てられることを特徴とする歪形ワークの熱処理
   装置。
2. 【請求項２】 前記放熱用当板は、導電性を有している
   ことを特徴とする請求項１記載の歪形ワークの熱処理装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の歪形ワークの熱
   処理装置において、前記歪形ワークは板カムであり、前
   記加熱コイル体は前記板カムの熱処理が要求される面と
   しての外周面を加熱する円形の加熱導体部を有してお
   り、且つ、前記熱処理装置は前記板カムが熱処理される
   ときに前記板カムまたは前記加熱導体部を回動させる回
   動機構を備えており、前記板カムを側面視して、板カム
   の使用時回転中心から最も遠い位置の最外端部と前記使
   用時回転中心との間の距離をｒ１、両者を結ぶ直線の延
   長線上の位置の反対側端部と前記使用時回転中心との間
   の距離をｒ２、前記円形の加熱導体部の内側半径をｄ
   １、前記板カムが加熱されるときに前記円形の加熱導体
   部の中心に合わせられる前記回動機構の回動中心と前記
   反対側端部との間の距離をｒとしたとき、ｄ１＞ｒ≒
   （ｒ１＋ｒ２）／２に設定されたことを特徴とする歪形
   ワークの熱処理装置。
4. 【請求項４】 前記最外端部での曲率半径が、前記反対
   側端部での曲率半径よりも小さいときには、前記ｒはｄ
   １＞ｒ≒（ｒ１＋ｒ２）／２の代わりにｄ１＞ｒ＞（ｒ
   １＋ｒ２）／２としたことを特徴とする請求項３記載の
   歪形ワークの熱処理装置。
5. 【請求項５】 前記歪形ワークが熱処理されるときに前
   記歪形ワークの周囲を無酸化性ガスまたは無酸化性冷却
   液で充たす無酸化処理機構を備えていることを特徴とす
   る請求項１、２、３または４記載の歪形ワークの熱処理
   装置。