JP2002167620A - カムシャフトの高周波焼入方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムシャフトの焼入硬化層を必要とするカム
部に、その形状に沿って焼入硬化層を形成する。 【解決手段】 本発明の高周波焼入方法は、１つのカム
ブロックに複数個のカム部を有し、ジャーナル部を介し
て、複数のカムブロックよりなるカムシャフト１につい
て、１つのカムブロックごとのカム部数と同数で、同巻
数の環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃを配置し、
カムシャフト１の軸心を中心とする回転に同期させて、
カム部のカムトップ部分１１ｄとカムベース部分１１ｅ
のそれぞれと、前記加熱コイルの内周面とのクリアラン
スＴＧ，ＢＧを等しく一定に保ちながら、前記加熱コイ
ルを、追従機構３３により追従させ、該加熱コイルに高
周波電流を供給して、カム部を高周波加熱し、加熱後、
空冷してから、冷却装置３４により、カム部を冷却し
て、該カム部に焼入硬化層を形成する方法である。

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、エンジン
の気筒ごとに、複数個のカム部を有する１つのブロック
が、ジャーナル部を間に介して複数の前記ブロックから
構成されるカムシャフトの高周波焼入方法とその装置に
関し、特に、高周波加熱時に、該カムシャフトの回転に
同期して、前記カム部のカムトップ部分とカムベース部
分のそれぞれと、環状加熱コイルの内周面とのクリアラ
ンス（または、すきま）の距離を等しくするように追従
させる高周波焼入方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の４気筒エンジン用のカム
シャフトは、ジャーナルと隣接するジャーナルとの間
に、複数個のカムが１ブロックごとに配置され、４ブロ
ックから構成される。前記１ブロックのカムの数は、エ
ンジンのシリンダに付随するバルブの数に対応してい
る。図５は、１ブロックに３カムを有する４気筒エンジ
ン用の１２カムのカムシャフト１の正面図である。該カ
ムシャフト１は、ジャーナル２，３〜６のそれぞれ隣接
するジャーナルの間に、それぞれ３個のカム部１１ａ，
１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃが、それぞれの
カムブロック１１，１２，１３，１４ごとに配置され、
全体で４カムブロックから構成される。

【０００３】１本の前記カムシャフト１の全カム部１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，‥‥‥，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
のみを焼入れする場合、従来の技術では、図６に示すよ
うに、１カムブロック１１のカム部１１ａ，１１ｂ，１
１ｃに対応する、３個の環状加熱コイル１０ａ，１０
ｂ，１０ｃからなる１個の高周波環状加熱コイルブロッ
ク１０を配置し、該カムシャフト１の軸心と前記加熱コ
イルブロック１０の中心を同一にし、該カムシャフト１
を回転し、かつ１カムブロック１１，１２，１３，１４
ごとに順次移動させながら、それぞれ高周波電流を供給
して誘導加熱し、冷却し、焼入れを４回繰り返して行っ
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すような、従来の高周波加熱焼入方法およびその装置
では、図７に、例えばカム部１１ｂと前記高周波環状加
熱コイルブロック１０の加熱コイル１０ｂの位置関係を
示すように、前記カムシャフト１の軸心と該加熱コイル
１０ｂの中心を同一にし、該カムシャフト１の軸心を中
心として該カムシャフト１を回転した場合、カム部のカ
ムトップ部分１１ｄ側と前記加熱コイル１０ｂ内周面と
のクリアランスの距離ＴＧと、カムベース部分１１ｅ側
と該加熱コイル１０ｂ内周面とのクリアランスの距離Ｂ
Ｇとが異なり、該クリアランスの距離が小さいカムトッ
プ部分１１ｄ側がカムべース部分１１ｅ側より加熱効率
がよく焼入の硬化層が深くなる。

【０００５】従って、カムトップ部分１１ｄ側とカムべ
ース部分１１ｅ側とでの焼入硬化層の深さに違いを生
じ、図８に示すように、カム部に近接して前記ジャーナ
ル部が配置されているカムシャフト１では、前記カムベ
ース部分１１ｅよりもジャーナル部の方が加熱コイル内
周面とのクリアランスが狭くなり、該ジャーナル部の先
端が加熱され硬化してしまうという問題点があった。

【０００６】さらに、図９に示すように、複数のカム部
が近接する前記カムシャフト１では、カムベース部分側
の該加熱コイル内周面とのクリアランスの距離ＢＧが広
いので、通常、硬化層はＡ＞Ｂであるが、近接効果を利
用した誘導加熱よりも熱伝導による効果が増えるため、
該カムベース部分側の硬化層を深くすると前記カム部そ
れぞれの間の軸部分まで硬化されていた。このため、焼
入後の曲がり取り工程で油圧プレスなどにより、曲がり
を矯正する場合、前記カムシャフト１のカム部それぞれ
の間が硬化されたものは、該カムシャフト１全体が硬く
なっているので、曲がり矯正が難しく、プレス圧の加減
によっては硬化部に割れを生じるという問題点があっ
た。

【０００７】本発明はかかる点を鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、焼入硬化層を必要とし
ないカム部それぞれの間の軸部分やジャーナル部に硬化
層を形成せずに、焼入硬化層を必要とするカム部に、そ
の形状に沿って焼入硬化層を形成し得るカムシャフトの
高周波焼入方法とその装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、焼入処理工程後の曲
がり取りに際し、カムシャフトに割れを生じることな
く、容易に曲がり取りができ、作業性のよいカムシャフ
トの高周波焼入方法とその装置を提供することにある。

【０００９】

【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、複数個のカム部を有する１つのカム
ブロックが、ジャーナル部を間に介して複数の前記カム
ブロックからなるカムシャフトを高周波焼入するに際
し、ａ）１つの前記カムブロックの前記複数個のカム部
に対応して、ほぼ直線上に配置される環状加熱コイル
の、コイル環内を貫通して前記カムシャフトを配置する
とともに、そのカムトップ部分をある一定方向に位置決
めする搬入および位置決め工程と、ｂ）前記カムシャフ
トを配置後、該カムシャフトを、その中心軸を中心に、
ある一定回転で駆動させる回転駆動工程と、ｃ）前記１
つのカムブロックのカム部に対応して配置される前記環
状加熱コイルを、前記カムシャフトの回転に同期して、
前記カム部のカムトップ部分とカムベース部分のそれぞ
れと、該環状加熱コイルの内周面とのクリアランスの距
離を等しくするように追従させながら、高周波電源か
ら、高周波電流を該環状加熱コイルに供給して、前記１
つのブロックの全カム部を、ある一定時間、同時に誘導
加熱する加熱工程と、ｄ）前記加熱工程終了後、加熱さ
れた前記カム部を、ある一定時間同時に空冷して、加熱
温度を均一にする空冷工程と、ｅ）前記空冷後、直ちに
該カム部を、ある一定時間、同時に冷却して焼入処理す
る冷却工程とを、前記複数のカムブロックについて順
次、繰り返して行い、次いで、ｆ）前記焼入処理された
該カムシャフトを、外部に搬出する搬出工程とを行う方
法である。

【００１０】前記回転駆動工程における、前記カムシャ
フトの回転数が、２０ないし６０ｒｐｍである方法であ
る。

【００１１】前記環状加熱コイルに供給する前記高周波
電流を調整して、高周波焼入後、前記全カム部の硬化層
が、該カム部の円周方向に均一に形成される方法であ
る。

【００１２】また、複数個のカム部を有する１つのカム
ブロックが、ジャーナル部を間に介して複数の前記カム
ブロックからなるカムシャフトを高周波焼入する装置で
あって、ａ）高周波電源と、ｂ）１つの前記カムブロッ
クの前記複数個のカム部に対応して、ほぼ直線上に配置
されるとともに、直列に接続される環状加熱コイルで、
前記１つのカムブロックの全カム部を誘導加熱する前記
環状加熱コイルと、ｃ）前記１つのカムブロックに対応
して、配置される前記環状加熱コイルの、コイル環内を
貫通して前記カムシャフトを配置するとともに、そのカ
ムトップ部分をある一定方向に位置決めし、かつ高周波
焼入終了後、該カムシャフトを外部に搬出する搬送およ
び位置決め手段と、ｄ）前記カムシャフトを、その中心
軸を中心に、ある一定回転で駆動させる回転駆動手段
と、ｅ）前記１つのカムブロックのカム部に対応して配
置される前記環状加熱コイルを、前記カムシャフトの回
転に同期して、前記カム部のカムトップ部分とカムベー
ス部分のそれぞれと、該環状加熱コイルの内周面とのク
リアランスの距離を等しくするように追従させる追従機
構と、ｆ）加熱された前記カム部を、ある一定時間冷却
して焼入処理する冷却手段とをそれぞれ備える装置であ
る。

【００１３】前記追従機構に、該追従機構を前記カムシ
ャフトの軸方向に対して直角な、上下および前後方向に
それぞれ移動させるサーボモータを配設するとともに、
回転検出器により前記カムシャフトの回転を検出し、該
回転に同期して前記サーボモータを駆動する制御装置が
備えられる装置である。

【００１４】本発明のカムシャフトの高周波焼入方法と
その方法を行う装置は、以上のように構成されているの
で、前記カム部のカムトップ部分とカムベース部分のそ
れぞれと、前記環状加熱コイルの内周面とのクリアラン
ス（または、すきま）の距離ＴＧ，ＢＧを等しく、かつ
一定にするためと、該環状加熱コイルが取付られている
追従機構を、該カムシャフト１の軸方向に対して直角
な、上下および前後方向に移動可能とするため、サーボ
モータ２個を該追従機構に取り付ける。

【００１５】そして、前記カムシャフトを前記環状加熱
コイル内に挿入し、前記追従機構を前記サーボモータに
より駆動し、前記両クリアランスの距離ＴＧ，ＢＧを常
に等しく、かつ一定になるように、該追従機構に備えら
れる制御装置を介して、カムシャフトの回転に同期させ
ながら、前記サーボモータを前記上下および前後方向に
駆動して、該追従機構を円運動させている。

【００１６】このように両クリアランスの距離ＴＧ，Ｂ
Ｇを等しく、かつ一定にして、１つのカムブロック内の
全カム部を、ある一定時間、同時に誘導加熱し、該カム
部表面が所定の焼入温度に到達した後、いったん空冷し
て各カム部の焼入温度を均一化するとともに、冷却手段
を移動させ、移動後、該冷却手段（例えば、冷却ジャケ
ット）から冷却液を噴射して前記１つのカムブロック内
の全カム部を同時に冷却、焼入するようにしている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１は、本
発明のカムシャフトの高周波焼入方法を行う装置の一実
施の形態を示す構成図、図２は、１２カムシャフトの各
回転角度に対する、カム部と環状加熱コイルとのクリア
ランスを示す図、図３は、カムシャフトの１つのカムブ
ロックにあるカム部と環状加熱コイルと位置関係を示す
図、図４は、図３のカム部に形成された焼入硬化層のパ
ターンを示す図で、図５に記載された構成要素と同一要
素には、同一符号を付してその説明を省略する。

【００１８】本実施の形態に示す高周波焼入装置２０に
より、４気筒エンジンのカムシャフト１の１２箇所のカ
ム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；‥‥‥；１４ａ，１４
ｂ，１４ｃについて、高周波誘導加熱焼入処理を順次行
う。

【００１９】図１において、被加工物である、材質が鉄
系材または鋳鉄材（例えば、球状黒鉛鋳鉄材）からなる
前記カムシャフト１を、高周波誘導加熱して焼入処理を
行う前記高周波焼入装置２０は、１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ
の高周波電源装置３０と、１つの環状加熱コイルブロッ
ク２１と、前記カムシャフト１の搬送および位置決め装
置３１と、回転駆動装置３２と、追従機構３３と、冷却
装置３４とから構成される。

【００２０】前記環状加熱コイルブロック２１は、図３
に示すように、３個の環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，
２１ｃからなり、該カムシャフト１の各カムブロック１
１，〜１４のカム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ；１３ａ，１３ｂ，１３ｃ；１４ａ，１
４ｂ，１４ｃを、順次、誘導加熱するものである。

【００２１】図１において、前記搬送および位置決め装
置３１は、該カムシャフト１を搬入し、該装置３１のワ
ーク保持機構４０を構成するヘッドセンタユニット４１
とテールセンタユニット４２間に水平に保持、配置する
とともに、前記カム部（例えば、１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ；‥‥‥）のカムトップ部分（例えば、１１ｄ、加熱
するカムブロックにより、１２ｄ，または１３ｄ，また
は１４ｄ）をある一定方向、例えば上方向に位置決め
し、焼入後、前記カムシャフト１を外部に搬出する装置
である。前記回転駆動装置３２は、搬入された前記カム
シャフト１を、その中心軸を中心に、ある一定回転で回
転駆動させる装置である。

【００２２】前記追従機構３３は、保持板４３により、
前記１つのカムブロック（例えば、１１）のカム部（例
えば、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）に対応して配置される
前記環状加熱コイルブロック２１と前記冷却装置３４を
保持するとともに、前記高周波電源装置３０から前記環
状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに高周波電流を供
給する変成器３０ａを載置しながら、前記カムシャフト
１の軸方向に移動可能になっている。また、前記追従機
構３３には、該追従機構３３を、ガイド４４，４４の案
内により、該カムシャフト１の軸方向に対して直角な上
下および前後方向に、それぞれ駆動する２個のサーボモ
ータ５１，５２が配設され、該サーボモータ５１，５２
に接続される制御装置５３により、駆動制御される。

【００２３】そして、該追従機構３３は、前記制御装置
５３と２個のサーボモータ５１，５２と回転検出器５４
を介して、前記回転駆動装置３２による前記カムシャフ
ト１の回転に同期して（該回転検出器５４により、前記
カムシャフト１の回転を検出し、前記制御装置５３によ
り、前記それぞれのサーボモータ５１，５２の駆動を制
御するために該カムシャフト１の回転との同期をと
る）、前記カム部のカムトップ部分１１ｄとカムベース
部分１１ｅのそれぞれと、該環状加熱コイルブロック２
１の加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃの内周面とのク
リアランスの距離ＴＧとＢＧとを等しく、かつ一定にす
るように追従させる装置である。

【００２４】前記冷却装置３４は、全体が環状のもの
で、前記加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃにより、加
熱された前記カムシャフト１の前記カム部を冷却して、
これを焼入処理する装置であり、前記追従機構３３に固
定された前記保持板４３に保持され、該追従機構３３と
ともに移動する。

【００２５】さらに、図１および図３において、前記環
状加熱コイルブロック２１は、前記冷却装置３４と同様
に、前記追従機構３３に固定された保持板４３に保持さ
れ、該追従機構３３により、前記カムシャフト１の前記
各カム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；‥‥‥；１４ａ，１
４ｂ，１４ｃにわたって、順次、移動できるようになっ
ている。該環状加熱コイルブロック２１のそれぞれの環
状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、内部に冷却水
が循環する銅管２２から形成され、該カムシャフト１の
前記各カム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ；‥‥‥；１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）に対応
して、環状に巻回数が１回、巻回され、かつ前記各カム
ブロック１１，１２，１３，１４に対応して、環状コイ
ル部分がほぼ直線上に移動可能に配置されている。そし
て、該環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、それ
ぞれ直列に接続され、高周波電源装置３０から前記変成
器３０ａを介して供給される高周波電流により、前記カ
ムシャフト１の前記各カム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；
‥‥‥；１４ａ，１４ｂ，１４ｃを順次、誘導加熱する
ようになっている。

【００２６】そして、前記環状加熱コイルブロック２１
の前記環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち、
その中央位置の加熱コイル２１ｂは、巻回数が他と同様
に１回であるが、その鉄心（磁性材）２３のサイズが、
他の加熱コイル２１ａ，２１ｃの鉄心２３よりも大型に
形成されて、該加熱コイル２１ｂから発生される磁束密
度を大きくし、対応する幅広の前記カム部１１ｂの加熱
効果を高めている。

【００２７】また、前記環状加熱コイル２１ａ，２１
ｂ，２１ｃは、前記追従機構３３に配設された２個のサ
ーボモータ５１，５２の駆動により、前記カムシャフト
１の軸方向に対して直角な、上下および前後方向の複合
運動である円運動が可能になっている。図２の、前記カ
ムシャフト１の回転角度に対する、前記カム部１１ａ，
１１ｂ，１１ｃと前記環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，
２１ｃ内周面とのクリアランスの距離ＴＧ，ＢＧとの関
係を示す図は、便宜上カムトップ部分１１ｄの上方向を
０度とし、回転角度として０度、４５度、９０度、１３
５度および１８０度とした。

【００２８】前記２個のサーボモータ５１，５２を使用
し、前記追従機構３３を上下および前後方向に移動させ
て、該追従機構３３に保持された前記環状加熱コイル２
１ａ，２１ｂ，２１ｃを、前記制御装置５３を介して前
記カムシャフト１の回転に同期させ、前記クリアランス
の距離ＴＧ，ＢＧを一定に保つことができる。

【００２９】図３に示すように、前記カムブロック１１
（１２，１３，１４）のカムベース部分１１ｅと前記環
状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃの内周面とのクリ
アランスの距離ＢＧを狭くすることで、該カムベース部
分１１ｅが、近接効果により直接誘導加熱されやすくな
り、前記ジャーナル部３（４，５，６）への誘導加熱が
少なくなる。さらに、前記環状加熱コイル２１ａ，２１
ｂ，２１ｃの加熱銅管２２を磁性材で覆うことで、前記
カムベース部分１１ｅヘの誘導加熱を集中させ、ジャー
ナル部３（４，５，６）への誘導加熱も遮断され、図４
に示すように、該カムシャフト１のカム部の焼入硬化層
（ハッチングで示す）のパターンが、ほぼカム形状に近
く形成される。

【００３０】次いで、前記高周波焼入装置２０により、
前記カムシャフト１の全カム部の１つのカムブロックご
とに高周波焼入処理を行う際の操作手順と作用について
以下に説明する。 （１）まず、前記カムシャフト１を、その軸方向を水平
にして、図示しないガイドビームに載置する。 （２）次に、搬送および位置決め装置３１により前記カ
ムシャフト１を上昇させ、前記高周波焼入装置２０の所
定の前記環状加熱コイルブロック２１付近まで前進さ
せ、ワーク保持機構４０（ヘッドセンタユニット４１、
テールセンタユニット４２および受け治具）を介して、
該高周波焼入装置２０の保持治具に水平に配置する。

【００３１】（３）前記カムシャフト１を保持した状態
で、前記搬送および位置決め装置３１により、カムトッ
プ部分１１ｄを上方向に位置決めする。 （４）前記カムシャフト１を保持した状態で、前記追従
機構３３を、図示しない往復動機構により、待機位置か
ら該カムシャフト１の軸方向に移動させ、該カムシャフ
ト１を、その第１カムブロックに対応して、前記環状加
熱コイルブロック２１の環状加熱コイル２１ａ，２１
ｂ，２１ｃ内に挿入、配置する。 （５）前記追従機構３３の位置を調整して、前記カムト
ップ部分１１ｄとカムベース部分１１ｅのそれぞれと、
前記環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内周面との
クリアランスの距離ＴＧとＢＧを等しくする（かつ、加
熱中は一定にする）。

【００３２】（６）前記回転駆動装置３２により、前記
カムシャフト１を、その中心軸を中心にある一定回転で
回転駆動させる。 （７）前記カムシャフト１の回転に同期して、前記クリ
アランスの距離ＴＧ，ＢＧが一定に保つように前記追従
機構３３を追従させる。 （８）加熱しようとする前記第１カムブロックに配置さ
れる前記環状加熱コイルブロック２１の環状加熱コイル
２１ａ，２１ｂ，２１ｃに、所定周波数の高周波電流
を、高周波電源装置３０から供給して、該第１カムブロ
ックの全カム部を、ある一定時間同時に誘導加熱し、該
全カム部の表面を所定の焼入温度まで加熱する。

【００３３】（９）所要時間回転加熱後、前記環状加熱
コイルヘの通電を遮断し、高周波加熱を停止するととも
に、該カムシャフト１の回転も停止する。（このとき、
前記カムトップ部分１１ｄを上方向に向ける） （１０）前記追従機構３３の位置を調整して、前記環状
加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃの中心と前記カムシ
ャフト１の軸心を合わせる。

【００３４】（１１）前記カムシャフト１を保持した状
態で、前記追従機構３３を該カムシャフト１の軸方向に
移動させ、前記冷却装置３４を、加熱された前記第１カ
ムブロック位置に移動させる。 （１２）前記カムシャフト１を保持した状態で、再び、
該カムシャフト１を回転して、該カムシャフト１をいっ
たん空冷させ、空冷後、前記冷却装置３４により前記第
１ブロック内の全カム部を同時に噴射冷却する。

【００３５】（１３）該全カム部を、所定の冷却時間
後、噴射冷却および該カムシャフト１の回転を停止し、
該第１カムブロックの焼入れを完了する。 （１４）同様に、前記（３）〜（１３）を繰り返して、
第２、第３、第４のカムブロックを、順次、焼入れを行
う。

【００３６】（１５）前記全カムブロックの焼入処理終
了後、前記追従機構３３を、該カムシャフト１の軸方向
の待機位置に移動させる。 （１６）前記カムシャフト１をワーク保持機構４０から
解除し、前記搬送および位置決め装置３１により、該カ
ムシャフト１を下降させ、外部の所定位置に搬出する。

【００３７】［実施例］以下に本発明に係わる具体的な
実施例を示す。 （１）焼入対象部材（ワーク）：４気筒エンジン用１２
カムシャフト （ａ）材質：ＦＣＤ７００ （ｂ）カム部寸法：軸心からカムトップ間＝２０．２；
２２．２；２０．２ｍｍ 軸心からべース間＝１５．７５ｍｍ カム幅＝８ｍｍ、１６ｍｍ、８ｍｍ（各ブロックについ
てのカム部の配列の順に従うカム幅）

【００３８】（２）高周波誘導加熱条件 （ａ）電源周波数：７．２ｋＨｚ （ｂ）高周波電源出力：５１ｋＷ （ｃ）加熱時間：５．３秒 （ｄ）回転数：３０ｒｐｍ （３）冷却条件 （ａ）冷却液：ユーコンクエンチャントＡ（１９％） （ｂ）液温度：３０℃ （ｃ）流量：５０Ｌ／分 （ｄ）空冷時間：４秒 （ｅ）冷却時間：１０秒

【００３９】前記実施例に示す加工（焼入）条件によ
り、前記焼入操作手順に従って、前記環状加熱コイルブ
ロック２１を使用して、前記１カムブロックごとのカム
部を焼入れしたときの前記各カム部の硬化層パターン
は、図４に示すように、カムトップ部分１１ｄとカムベ
ース部分１１ｅとの硬化層（ハッチングで示す）の深さ
に差がなく、１カムブロックの３個のカム部について
も、硬化層の深さにバラツキが少ないという結果を得
た。

【００４０】以上、本発明の実施の形態につき述べた
が、本発明は、これらの実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の技術的思想に基づいて各種のワーク
（カムシャフト）に対応できる。例えば、４カム（１カ
ム部×４ブロック）、８カム（２カム部×４ブロッ
ク）、１５カム（５カム部×３ブロック）、１６カム
（４カム部×４ブロック)等の複数カムの複数ブロック
の組合せのワークが存在しても、本発明の焼入方法を適
応することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
カムシャフトの高周波焼入方法によれば、複数個のカム
部を有する１つのカムブロックが、ジャーナル部を間に
介して複数の前記カムブロックからなるカムシャフトを
高周波焼入するに際し、ａ）環状加熱コイルの、コイル
環内を貫通して前記カムシャフトを配置し、そのカムト
ップ部分をある一定方向に位置決めする搬入および位置
決め工程と、ｂ）該カムシャフトを、その中心軸を中心
に、ある一定回転で駆動させる回転駆動工程と、ｃ）前
記環状加熱コイルを、前記カムシャフトの回転に同期し
て、前記カム部のカムトップ部分とカムベース部分のそ
れぞれと、該環状加熱コイルの内周面とのクリアランス
の距離を等しくするように追従させながら、高周波電源
から、高周波電流を該環状加熱コイルに供給して、前記
１つのブロックの全カム部を、同時に誘導加熱する加熱
工程と、ｄ）前記加熱工程終了後、加熱された前記カム
部を空冷して、加熱温度を均一にする空冷工程と、ｅ）
前記空冷後、該カム部を同時に冷却して焼入処理する冷
却工程とを、前記複数のカムブロックについて順次、繰
り返して行い、次いで、ｆ）前記焼入処理された該カム
シャフトを、外部に搬出する搬出工程とを行うので、焼
入硬化層を必要としないカム部それぞれの間の軸部分や
ジャーナル部に硬化層を形成せずに、焼入硬化層を必要
とするカム部に、その形状に沿って焼入硬化層を形成す
ることができ、各カム部ごとの硬化層パターンが均一
で、焼入硬化層の深さにバラツキが少ない焼入ができ
る。

【００４２】また、焼入処理工程後の曲がり取りに際
し、カムシャフトに割れを生じることなく、容易に曲が
り取りができ、作業性のをよくすることができるという
優れた効果を奏する。

【００４３】また、本発明のカムシャフトの高周波焼入
装置によれば、前記カムシャフトを高周波焼入する装置
であって、ａ）高周波電源と、ｂ）１つの前記カムブロ
ックに対応し、直列に接続される環状加熱コイルで、前
記１つのカムブロックの全カム部を誘導加熱する前記環
状加熱コイルと、ｃ）前記環状加熱コイルの、コイル環
内を貫通して前記カムシャフトを配置するとともに、そ
のカムトップ部分をある一定方向に位置決めし、かつ高
周波焼入終了後、該カムシャフトを外部に搬出する搬送
および位置決め手段と、ｄ）前記カムシャフトを、その
中心軸を中心に、ある一定回転で駆動させる回転駆動手
段と、ｅ）前記環状加熱コイルを、前記カムシャフトの
回転に同期して、前記カム部のカムトップ部分とカムベ
ース部分のそれぞれと、該環状加熱コイルの内周面との
クリアランスの距離を等しくするように追従させる追従
機構と、ｆ）加熱された前記カム部を、ある一定時間冷
却して焼入処理する冷却手段とをそれぞれ備えるので、
前記方法と同様に、焼入硬化層を必要としないカム部そ
れぞれの間の軸部分やジャーナル部に硬化層を形成せず
に、焼入硬化層を必要とするカム部に、その形状に沿っ
て焼入硬化層を形成することができ、各カム部ごとの硬
化層パターンが均一で、焼入硬化層の深さにバラツキが
少ない焼入ができる。

【００４４】また、焼入処理工程後の曲がり取りに際
し、カムシャフトに割れを生じることなく、容易に曲が
り取りができ、作業性をよくすることができ、サイクル
タイムの短縮が可能となるという優れた効果があり、さ
らに、本発明は産業上有益でな装置であるということが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカムシャフトの高周波焼入方法を行う
装置の一実施の形態を示す構成図である。

【図２】カムシャフトの各回転角度に対する、カム部の
カムトップ部分とカムベース部分のそれぞれと、環状加
熱コイルとのクリアランスを示す図である。

【図３】カムシャフトの１つのカムブロックにあるカム
部と環状加熱コイルと位置関係を示す図である。

【図４】図３のカム部に形成された焼入硬化層のパター
ンを示す図である。

【図５】４気筒エンジン用の１２カムのカムシャフト１
の正面図である。

【図６】カムシャフトに対向する、従来の高周波焼入方
法に使用される高周波環状加熱コイルの配置図である。

【図７】従来における、カムシャフトの各回転角度に対
する、カム部のカムトップ部分とカムベース部分のそれ
ぞれと、環状加熱コイルとのクリアランスを示す図であ
る。

【図８】従来における、カムシャフトの１つのカムブロ
ックにあるカム部と環状加熱コイルと位置関係を示す図
である。

【図９】図８のカム部に形成された焼入硬化層のパター
ンを示す図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト（被加工物） ２，３，〜６ ジャーナル １０，２１ 環状加熱コイルブロック １１，１２，１３，１４ カムブロック １１ａ，１１ｂ，１１ｃ；‥‥‥；１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ カム部 １１ｄ カムトップ部分 １１ｅ カムベース部分 ２０ 高周波焼入装置 ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 環状加熱コイル ２２ 加熱銅管 ２３ 鉄心（磁性材） ３０ 高周波電源装置 ３１ 搬送および位置決め装置 ３２ 回転駆動装置 ３３ 追従機構 ３４ 冷却装置 ４０ ワーク保持機構 ４３ 保持板 ４４ ガイド ５１，５２ サーボモータ ５３ 制御装置 ５４ 回転検出器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のカム部を有する１つのカムブロ
   ックが、ジャーナル部を間に介して複数の前記カムブロ
   ックからなるカムシャフトを高周波焼入するに際し、 ａ）１つの前記カムブロックの前記複数個のカム部に対
   応して、ほぼ直線上に配置される環状加熱コイルの、コ
   イル環内を貫通して前記カムシャフトを配置するととも
   に、そのカムトップ部分をある一定方向に位置決めする
   搬入および位置決め工程と、 ｂ）前記カムシャフトを配置後、該カムシャフトを、そ
   の中心軸を中心に、ある一定回転で駆動させる回転駆動
   工程と、 ｃ）前記１つのカムブロックのカム部に対応して配置さ
   れる前記環状加熱コイルを、前記カムシャフトの回転に
   同期して、前記カム部のカムトップ部分とカムベース部
   分のそれぞれと、該環状加熱コイルの内周面とのクリア
   ランスの距離を等しくするように追従させながら、高周
   波電源から、高周波電流を該環状加熱コイルに供給し
   て、前記１つのブロックの全カム部を、ある一定時間、
   同時に誘導加熱する加熱工程と、 ｄ）前記加熱工程終了後、加熱された前記カム部を、あ
   る一定時間同時に空冷して、加熱温度を均一にする空冷
   工程と、 ｅ）前記空冷後、直ちに該カム部を、ある一定時間、同
   時に冷却して焼入処理する冷却工程とを、前記複数のカ
   ムブロックについて順次、繰り返して行い、次いで、 ｆ）前記焼入処理された該カムシャフトを、外部に搬出
   する搬出工程とを行うことを特徴とするカムシャフトの
   高周波焼入方法。
2. 【請求項２】 前記回転駆動工程における、前記カムシ
   ャフトの回転数が、２０ないし６０ｒｐｍであることを
   特徴とする請求項１に記載のカムシャフトの高周波焼入
   方法。
3. 【請求項３】 前記環状加熱コイルに供給する前記高周
   波電流を調整して、高周波焼入後、前記全カム部の硬化
   層が、該カム部の円周方向に均一に形成されることを特
   徴とする請求項１または請求項２に記載のカムシャフト
   の高周波焼入方法。
4. 【請求項４】 複数個のカム部を有する１つのカムブロ
   ックが、ジャーナル部を間に介して複数の前記カムブロ
   ックからなるカムシャフトを高周波焼入する装置であっ
   て、 ａ）高周波電源と、 ｂ）１つの前記カムブロックの前記複数個のカム部に対
   応して、ほぼ直線上に配置されるとともに、直列に接続
   される環状加熱コイルで、前記１つのカムブロックの全
   カム部を誘導加熱する前記環状加熱コイルと、 ｃ）前記１つのカムブロックに対応して、配置される前
   記環状加熱コイルの、コイル環内を貫通して前記カムシ
   ャフトを配置するとともに、そのカムトップ部分をある
   一定方向に位置決めし、かつ高周波焼入終了後、該カム
   シャフトを外部に搬出する搬送および位置決め手段と、 ｄ）前記カムシャフトを、その中心軸を中心に、ある一
   定回転で駆動させる回転駆動手段と、 ｅ）前記１つのカムブロックのカム部に対応して配置さ
   れる前記環状加熱コイルを、前記カムシャフトの回転に
   同期して、前記カム部のカムトップ部分とカムベース部
   分のそれぞれと、該環状加熱コイルの内周面とのクリア
   ランスの距離を等しくするように追従させる追従機構
   と、 ｆ）加熱された前記カム部を、ある一定時間冷却して焼
   入処理する冷却手段と、をそれぞれ備えることを特徴と
   するカムシャフトの高周波焼入装置。
5. 【請求項５】 前記追従機構に、該追従機構を前記カム
   シャフトの軸方向に対して直角な、上下および前後方向
   にそれぞれ移動させるサーボモータを配設するととも
   に、回転検出器により前記カムシャフトの回転を検出
   し、該回転に同期して前記サーボモータを駆動する制御
   装置が備えられることを特徴とする請求項４に記載のカ
   ムシャフトの高周波焼入装置。