JP2002294330A

JP2002294330A - 熱処理に用いられるパレット及び熱処理装置並びに熱処理方法

Info

Publication number: JP2002294330A
Application number: JP2001098336A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Harada; 浩久原田; Takeshi Tamabuchi; 武玉渕; Takao Watanabe; 敬夫渡辺; Takeshi Sasaki; 武佐々木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP3988975B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ワークの変形を防止しつつ、ワークに熱処理
を施すことを目的とする。【解決手段】多数のワークＷが位置決めして載置され
るパレット１３には、複数の載置プレート２３ａ、２３
ｂが支柱２２ａ１〜２２ｃ３に挿通されるようにして積
み重ねられる。さらに、全ての載置プレート２３ａ、２
３ｂが挿通された後に、支柱２２ａ１〜２２ｃ３の各々
に錘部材である矯正手段５０を装着し、矯正手段５０で
各載置プレート２３ａ、２３ｂを下方に抑え付けること
で変形したワークＷの形状を矯正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理方法及びそ
れに用いられる熱処理装置、並びに、これに好適なパレ
ットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳造品であるワークの熱処理を施す方法
の従来例としては、特開平５−１５６３４６号公報に記
載されたカムシャフトの加熱方法がある。このカムシャ
フトの加熱方法は、カムシャフトの両端部を受け金具に
載置し、この両端部に加圧電極から電流を流すことで加
熱するものである。ここで、カムシャフトは、カム部や
ジャーナル部を有するため長軸方向の断面積は一定でな
いため一度の通電ではカムシャフト全体の温度を均一化
することができない。従って、加熱と放熱による冷却を
二回ずつ交互に行い、カムシャフトの温度の均一化を図
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カムシ
ャフトは、その内部に鋳造工程における凝固時に内部歪
が蓄積されることがあり、このような場合に、カムシャ
フトの両端部のみを支持して通電し、加熱すると、内部
歪が開放されてカムシャフトが曲がって変形することが
あった。また、カムシャフトのような複雑な形状を有す
るワークは、加熱過程、冷却過程において部分ごとの温
度差が大きくなると、熱膨張による変形量の違いにより
全体の形状が歪んで変形する可能性もある。さらに、ワ
ークは凝固時に変形することもあり、この変形量が許容
範囲を越えた場合には規格外品として廃棄処分されてし
まっていた。従って、本発明は、ワークの変形を防止し
つつ、ワークに熱処理を施すことを目的とする。また、
変形したワークの形状を矯正しつつ、熱処理を施すこと
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
発明の請求項１に係る発明は、熱処理を施すワークを配
列して搬送するためのパレットであって、上下方向に積
まれることでワークを把持する把持部を形成する載置プ
レートを備え、載置プレートは、ワークを三箇所以上で
把持するように配列されると共に、載置プレートに荷重
をかけて、ワークの形状を矯正する矯正手段を備える熱
処理に用いられるパレットとした。このパレットは、ワ
ークを三箇所以上で位置決めして、把持すると共に、矯
正手段が各把持部に荷重をかけることで、ワークの変形
を防止したり、ワークの形状を矯正したりするものであ
る。

【０００５】また、本発明の請求項２に係る発明は、三
箇所以上で前記ワークを把持し、搬送するためのパレッ
トと、ワークを加熱する熱処理炉と、加熱したワークを
冷却する冷却装置を含んで構成される熱処理装置であっ
て、パレットに配列されたワークを加熱及び／又は冷却
しながら、把持部に荷重をかけてワークの形状を矯正す
る矯正手段を備える熱処理装置とした。この熱処理装置
は、ワークの加熱時により軟化したワークに矯正手段に
より荷重をかけて、ワークの熱処理時にワークの変形を
防止したり、ワークの形状を矯正したりするものであ
る。

【０００６】さらに、本発明の請求項３に係る発明は、
請求項２に記載の熱処理装置において、パレットは、ワ
ークを把持する把持部を形成する載置プレートに上下方
向に挿通させる支柱を備え、矯正手段は、載置プレート
に挿通した後の支柱に挿通される錘部材であることとし
た。この熱処理装置は、パレットが矯正手段を有し、簡
単な構成で、ワークの加熱時や、冷却時にワークの形状
を矯正するものである。

【０００７】そして、本発明の請求項４に係る発明は、
請求項２に記載の熱処理装置において、矯正手段は、冷
却装置に載置プレートに向けて弾性部材で付勢される当
接部材を備えることとした。この熱処理装置は、少なく
とも冷却装置が矯正手段を有し、簡単な構成で、ワーク
の冷却時にワークの形状を矯正するものである。

【０００８】また、本発明の請求項５に係る発明は、ワ
ークを把持する把持部を形成するパレットに、ワークを
位置決めして載置し、パレットに載置されたワークを熱
処理炉に搬入し加熱してから冷却する熱処理方法におい
て、ワークの加熱時及び／又は冷却時にワークの把持部
に荷重をかけて、加熱により軟化したワークの形状を矯
正する熱処理方法とした。このような熱処理方法は、ワ
ークの加熱時、及び／又は、冷却時にワークを把持する
把持部に荷重をかけることで、ワークの内部歪が熱処理
時に開放されて変形したり、鋳造時等に変形してしまっ
たワークの形状を矯正するものである。なお、冷却時の
みの矯正であっても、ワークが比較的高温で軟化してい
れば、加熱時の矯正と同様な効果を得ることができる。
そして、冷却時の矯正は、熱処理炉とは機能的に別体の
手段により行われる。また、加熱時とは、保温時も含む
ものとし、加熱時のみに矯正する場合としては熱処理炉
に矯正手段を有する場合が想定される。さらに、加熱時
及び冷却時に矯正する場合としては、ワークを搬送する
手段が矯正手段を有する場合である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、図１
に示す金型１で鋳造されたワークであるカムシャフトＷ
を図２に示す熱処理装置２で熱処理し、その一部をチル
化する際に、カムシャフトＷを載置する熱処理パレット
１３に装着した矯正手段５０でカムシャフトＷの変形を
防止するものである。

【００１０】まず、カムシャフトＷを鋳造する金型１に
ついて説明する。金型１は、二分割式の金型であり、図
１には型開きした状態の片方の金型のみが図示してあ
る。この金型１は、同時に二つの鋳造品Ｆを鋳造するた
めに二つのキャビティ３を有している。各々のキャビテ
ィ３に溶湯を注入する給湯口４は、金型１の中央に形成
されており、給湯口４と各々のキャビティ３の一端（図
１の下端）の間は湯道５が形成されている。また、キャ
ビティ３の他端（図１の上端）には、フック部６と湯上
り部７が設けられている。この金型１は、キャビティ３
まわりにカムシャフトＷのカム部Ｃに対応して複数の冷
却水路８が設けられているが、冷却水路８は必須の構成
要素ではない。なお、鋳造品Ｆは、カムシャフトＷと、
カムシャフトＷをハンドリングするためのフック部６を
備えた非製品部分４０とから構成される。また、図１に
示す金型１の構造は例示であり、この他の任意の構造を
有する金型を用いることが可能である。

【００１１】ここで、ワークであるカムシャフトＷは、
図１に示すようにシャフト軸Ａの長手方向に沿って複数
のカム部Ｃや、ジャーナル部Ｊが配列されている。本実
施の形態で変形を防止するのは、カムシャフトＷのシャ
フト軸Ａの熱処理時の変形である。一方で、凝固時にシ
ャフト軸Ａが変形したカムシャフトＷも、後に詳細を説
明する熱処理装置２でカムシャフトＷの組織内に残った
応力を開放させると共に、その形状を矯正する。なお、
熱処理は、カムシャフトＷの焼き戻しと、カム部Ｃのチ
ル化のために行われる。焼き戻しは、ジャーナル部Ｊ及
びシャフト軸Ａの靭性及び切削性を向上させるためであ
り、カム部Ｃのチル化は、耐磨耗性を向上させるためで
ある。

【００１２】次に、前記した金型１により鋳造されたカ
ムシャフトＷを熱処理する熱処理装置２の構成について
説明する。図２に示すように、熱処理装置２は、多数の
カムシャフトＷを一度に処理できる熱処理炉１０と、熱
処理炉１０にカムシャフトＷを搬送、搬出する搬送手段
であるローラコンベア１１、並びに、熱処理炉１０の出
口側１０ａに配置され、熱処理後のカムシャフトＷのカ
ム部Ｃを急冷するための冷却装置１２とを含んで構成さ
れている。また、多数のカムシャフトＷは、矯正手段５
０を装着可能な熱処理パレット１３に載置して処理され
る。

【００１３】熱処理炉１０は、複数の熱処理パレット１
３に搭載された複数のカムシャフトＷを１０００℃程度
の高温に保持できる炉であり、ガス炉等の公知の炉であ
る。なお、熱処理炉１０は、不活性ガス雰囲気又は還元
ガス雰囲気において熱処理できる構成を有し、さらに、
昇温時や降温時の温度勾配が制御できることが望まし
い。

【００１４】ローラコンベア１１は、熱処理炉１０に熱
処理パレット１３を搬入する第一のローラコンベア１１
ａと、熱処理後の熱処理パレット１３を搬出する第二の
ローラコンベア１１ｂを有する。また、熱処理炉１０内
にも図示しないローラ等が設けられており、熱処理炉１
０内の熱処理パレット１３の移動を可能にしている。な
お、これらのローラコンベアを一つのローラコンベアと
して敷設しても良い。

【００１５】次に、熱処理パレット１３について説明す
る。なお、図３は熱処理パレットの平面図、図４は熱処
理パレットの正面図、図５は熱処理パレットの側面図で
ある。図３から図５に示すように、熱処理パレット１３
は、ベース２１から左右方向に三本、かつ、前後方向に
三列の計九本立設する支柱２２ａ１〜２２ｃ３と、支柱
２２ａ１〜２２ｃ３が挿通することで積み重なる載置プ
レート２３ａ、２３ｂ、並びに、載置プレート２３ａ、
２３ｂを積み重ねた後に支柱２２ａ１〜２２ｃ３に上方
から挿通される矯正手段５０を有している。なお、支柱
２２ａ１〜２２ｃ３は、その配列に着目して、前段の三
本の支柱を左から２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１、後段
の三本の支柱を左から２２ａ３、２２ｂ３、２２ｃ３と
し、前段と後段の略中間位置に立設される中段の三本の
支柱を左から２２ａ２、２２ｂ２、２２ｃ２と区別して
説明する。

【００１６】図４及び図６（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、載置プレート２３ａは、支柱２２ａ１が挿通する筒
部２４と、支柱２２ｂ１が挿通する筒部２５を連結する
板状のプレート２６からなる。筒部２４は、プレート２
６の高さと同一の高さを有する中空の部材であり、筒部
２５はプレート２６の半分の高さを有する。筒部２４は
プレート２６の一端部に、筒部２５は、プレート２６の
他端部の下側に固定されている。さらに、プレート２６
は、上下に位置を合わせて略Ｖ字形状に切り欠けられた
切欠部２７をそれぞれ二つずつ有し、図４及び図８に示
すように載置プレート２３ａを積み重ねると、下側の載
置プレート２３ａのプレート２６の上側に形成されてい
る切欠部２７と、上側の載置プレート２３ａのプレート
２６の下側に形成されている切欠部２７が略菱形形状の
開口を形成する。この開口が、カムシャフトＷのシャフ
ト軸Ａを位置決め把持する把持部４１になる。

【００１７】また、図４及び図７（ａ）、（ｂ）に示す
ように、載置プレート２３ｂは、支柱２２ｂ１が挿通す
る筒部２８と、支柱２２ｃ１が挿通する筒部２９を連結
する板状のプレート３０からなる。筒部２８は、プレー
ト３０の半分の高さを有する中空の部材である。一方、
筒部２９はプレート３０の高さと同一の高さを有する中
空の部材である。筒部２８はプレート３０の一端部の上
側に、筒部２９は、プレート３０の他端部に固定されて
いる。さらに、プレート３０は、上下に位置を合わせて
略Ｖ字形状に切り欠けられた切欠部２７をそれぞれ三つ
ずつ有し、図８に示すように載置プレート２３ｂを積み
重ねると、前記と同様にして、切欠部２７が略菱形形状
の開口を形成し、カムシャフトＷのシャフト軸Ａを位置
決め把持する把持部４１になる。

【００１８】なお、搭載プレート２３ａ及び搭載プレー
ト２３ｂを積み重ねる場合には、搭載プレート２３ａと
搭載プレート２３ｂは、交互に支柱２２ａ１、２２ｂ
１、２２ｃ１に挿通されるようにする。これにより図４
の支柱２２ｂ１においては、半分の高さを有する筒部２
５と筒部２８とが交互に並ぶ。また、図４に示すよう
に、この熱処理パレット１３には、前段の支柱２２ａ１
〜２２ｃ１だけでなく、中段の支柱２２ａ２〜２２ｃ
２、後段の支柱２２ａ３〜２２ｃ３のそれぞれにも載置
プレート２３ａ、２３ｂが積み重ねられており、中段に
おける把持部４２、後段における把持部４３が、それぞ
れ前段の把持部４１と前後に等しい位置に形成される。
そして、前後に位置する三つの把持部４１、４２、４３
により一つのカムシャフトＷが位置決めされて把持され
る。つまり、カムシャフトＷは、その長手方向が熱処理
パレット１３の移動方向と一致するように位置決めされ
て把持される。

【００１９】また、搭載プレート２３ａ及び搭載プレー
ト２３ｂが積み重ねられると、形成される把持部４１、
４２、４３は水平方向において等間隔に、図４において
は５箇所並ぶ。つまり、搭載プレート２３ａ及び搭載プ
レート２３ｂのそれぞれの切欠部２７は等しいピッチで
形成されており、支柱２２ｂ１を挟んで並ぶ搭載プレー
ト２３ａの他端側の切欠部２７と、搭載プレート２３ｂ
の一端側の切欠部２７も等しいピッチになるように形成
されている。なお、本実施の形態において切欠部２７の
形状は直角二等辺三角形であり、把持部４１、４２、４
３の形状は正方形となる。また、把持部４１、４２、４
３がジャーナル部Ｊを把持する部分の厚さは、プレート
の厚さと同じで５〜１０ｍｍ程度としている。さらに、
把持部４１、４２、４３の大きさは、その内接円の半径
が、ジャーナル部Ｊの半径よりも大きくなるように設定
されており、各把持部４１、４２、４３とジャーナル部
Ｊとの間には１ｍｍのクリアランスを有する。

【００２０】さらに、図４に示すように矯正手段５０
は、円筒形状を有する錘部材からなり、カムシャフトＷ
を載置し終えた後に、各支柱２２ａ１〜２２ｃ３に合計
九個挿通される。矯正手段５０は、カムシャフトＷを位
置決め把持する各載置プレート２３ａ、２３ｂを上側か
ら抑え付けることで、カムシャフトＷの変形を防止した
り、形状を矯正したりする。

【００２１】なお、本実施の形態において、熱処理パレ
ット１２の載置プレート２３ａ、２３ｂを前、中、後の
三段に配列し、かつ、一本のカムシャフトＷに対して、
両端部だけでなく、略中央部においても矯正手段５０で
押圧するのは、長尺なカムシャフトＷの反りを確実に防
止するためである。つまり、一本のカムシャフトＷの形
状を矯正するには、三箇所以上を矯正手段５０で押圧す
ることが望ましい。

【００２２】次に冷却装置１２について説明する。な
お、図９は冷却装置の正面図、図１０は冷却装置の側面
図、図１１（ａ）、（ｂ）は冷却装置と熱処理パレット
の関係を説明する図である。図２及び図１１（ａ）に示
すように、冷却装置１２は、熱処理炉１０の出口側１０
ａにおいて、第二のローラコンベア１１ｂの上方に位置
しており、図示しない公知の昇降機構により昇降自在に
配置されている。この冷却装置１２は、直方体形状をし
た本体部３１の下面に、加熱後のカムシャフトＷのカム
部Ｃにエアーを噴出し、急冷するエアー噴出手段３２を
備えている。また、図９に示すように本体部３１の左右
の側面には、エアー噴出手段３２にエアーを供給するた
めのエアー配管３３が接続されている。

【００２３】図９の正面図及び図１０の側面図に示すよ
うにエアー噴出手段３２は、本体部３１の下面から垂直
下向きに設けられており、下面から鉛直下向きに延設さ
れる主管３４と、主管３４の所定位置から左右方向に水
平に突出する短い枝管３５とから構成されている。

【００２４】図９に示すように、主管３４は、左右方向
に等間隔に配置されている。これは、冷却装置１２が図
１１（ａ）に示す上方位置から、図１１（ｂ）に示すよ
うに熱処理後の熱処理パレット１３に対して下降した際
に、隣り合う二つのカムシャフトＷの間に、カムシャフ
トＷのシャフト軸Ａに直交するよう主管３４を挿入する
ためである。また、図１０に示すように、枝管３５は一
つの主管３４に対して対象な位置に等間隔に設けられて
いる。これは、主管３４がカムシャフトＷの間に挿入さ
れたとき、枝管３５を図１２に示すように各載置プレー
ト２３ａ、２３ｂの上下方向の中心位置で、かつ、カム
シャフトＷのシャフト軸Ａに平行に配置するためであ
る。このとき、図１３に示すように、上下方向及び左右
方向に隣り合う四つの枝管３５は、各々を頂点とする四
角形の中心にカム部Ｃ（シャフト軸Ａの回転中心軸）が
位置する。

【００２５】さらに、図１３に示すように、枝管３５の
各々には、カム部Ｃに向けてエアーを噴出するエアー噴
出孔３６が多数穿設されている。エアー噴出孔３６は、
一つのカム部Ｃを取り囲む四つの枝管３５の各々からカ
ム部Ｃ（シャフト軸Ａの回転中心軸）に向けてエアーを
噴出する角度に穿設されている。エアー噴出孔３６から
噴出されたエアーは、所定角度の広がりをもってカム部
Ｃに噴き付けられるため、四つの枝管３５から一つのカ
ム部Ｃに向けて噴き付けられたエアーはカム部Ｃの全周
に対して噴き付けられる。

【００２６】次に、カムシャフトＷを鋳造し、熱処理す
る工程について説明する。まず、カムシャフトＷを鋳造
するためには、図１に示す金型１を型締めした状態で、
給湯口４から溶湯を注入する。注入された溶湯は湯道５
を通り各キャビティ３内に注がれ、金型１の自然冷却及
び冷却水の循環によりキャビティ３内で溶湯が凝固し、
鋳造品Ｆが出来上がる。このときの鋳造品Ｆは、ねずみ
鋳鉄であるが、カム部Ｃ及びその近傍は冷却水の循環に
より他の部分よりも冷却されているので凝固速度が速
く、硬いチル層が形成される。このチル層はパーライト
リッチな組織であり、他の部分は、比較的軟らかいフェ
ライトリッチな組織である。しかし、前記の通りに鋳造
時のチル化は、その境界が安定しておらず、この段階で
はジャーナル部Ｊも部分的にチル化している。

【００２７】溶湯が凝固したら、把持装置がフック部６
を把持して鋳造品Ｆを金型１から取り出す。そして、フ
ック部６を含む非製品部分４０を切断装置により切断
し、残りの製品部分であるカムシャフトＷを次工程で熱
処理する。

【００２８】次に、熱処理工程に先駆けて、まずカムシ
ャフトＷを熱処理パレット１３に載置する。熱処理パレ
ット１３は、ベース２１から立設する各支柱２２ａ１〜
２２ｃ３が載置プレート２３ａ、２３ｂを一段だけ挿通
した状態で待機している。ここで、図示しない把持手段
又は人手により鋳造後のカムシャフトＷを載置プレート
２３ａ、２３ｂの各切欠部２７に一本ずつ載置する。一
段目の載置プレート２３ａ、２３ｂの各切欠部２７の全
てにカムシャフトＷを載置したら、図８に示すように二
段目の載置プレート２３ａ、２３ｂを支柱２２に挿通さ
せる。このとき二段目の載置プレート２３ａ、２３ｂの
下側の切欠部２７が、カムシャフトＷのシャフト軸Ａの
上側に当接することでカムシャフトＷが位置決めされ、
上下の切欠部２７により把持される。以降、同様の動作
を行いカムシャフトＷを載置してから、最後に矯正手段
５０が各支柱２２ａ１〜２２ｃ３に挿通され、装着す
る。

【００２９】ここで、カムシャフトＷのシャフト軸Ａが
鋳造工程の凝固時に既に変形しており、かつ、その変形
量が把持部４１〜４３のクリアランス量より大きい場合
は、そのカムシャフトＷの下側の載置プレート２３ａ
（２３ｂ）と、上側の載置プレート２３ａ（２３ｂ）と
の間に図示しない隙間が発生する。しかし、この段階で
は、隙間を有したままで載置プレート２３ａ（２３ｂ）
の上から矯正手段５０を装着し、熱処理炉１０に搬入さ
れる。

【００３０】カムシャフトＷの載置が完了した熱処理パ
レット１３は、図２の第一のローラコンベアにより熱処
理炉１０内に搬入される。熱処理炉１０の入口におい
て、熱処理パレット１３は、熱処理炉１０内に搬入さ
れ、すでに熱処理炉１０内にある加熱された熱処理パレ
ット１３が押し出される。

【００３１】そして、新しい熱処理パレット１３が搬入
された熱処理炉１０で、例えば図１４に示すタイムチャ
ートに従って、カムシャフトＷの焼き戻しを行う。この
場合の焼き戻しは、約３０分かけてカムシャフトＷの温
度を約９３０℃まで昇温（ＴＵ）した後、この温度で３
０分保持する（ＴＳ）ことにより行われる。これにより
カムシャフトＷの組成は、オーステナイト化する。そし
て、保持時間が終了したら、カムシャフトＷを熱処理パ
レット１３ごと熱処理炉１０から搬出する。

【００３２】熱処理炉１０から搬出された熱処理パレッ
ト１３は、不図示のストッパにより停止する。そして、
熱処理パレット１３が停止したら、上方位置で待機して
いた冷却装置１２の本体部３１が下降して、図１２に示
すように、水平方向に隣り合うカムシャフトＷの間に主
管３４を挿入する。このとき主管３４に配設されている
枝管３５は、上下方向においてカムシャフトＷの間に、
かつ、枝管３５のエアー噴出孔３６が直近位置にあるカ
ム部Ｃに向くように位置する（図１２、図１３参照）。

【００３３】冷却装置１２の本体部３１が下降し、主管
３４及び枝管３５が所定位置に達したら、図示しないエ
アー供給源からエアー配管３３を通じてエアーが供給さ
れ、枝管３５のエアー噴出孔３６からエアーが各カムシ
ャフトＷの多数のカム部Ｃの全周に渡って噴き出けられ
る（図１３参照）。一つのカム部Ｃに対して四つの枝管
からエアーが、その吹き付けられる。これによりカム部
Ｃは、図１４のＴＣに示すように５００℃程度まで急冷
され、その組成はパーライトリッチになる。一方、載置
プレートにより隔離され、エアーが噴き付けられない端
部のジャーナル部Ｊは、図１４の破線に示すように自然
冷却され（ＴＮ）、その組織はフェライトリッチにな
る。一方、中央のジャーナル部Ｊやシャフト軸Ａは、載
置プレート２３ａ、２３ｂで隔離されていないが、エア
ーが直接噴き付けられないので、ジャーナル部Ｊとほぼ
同様の温度降下ＴＮを示し、その組織はフェライトリッ
チになる。これは、エアーは冷却水に比べて冷却可能な
範囲が狭く、エアーが一定流速以上で直接噴き付けられ
た部分しか急冷されないからである。

【００３４】エアーの噴き付けが終了したら、冷却装置
１２の本体部が上方位置まで上昇し、ストッパが解除さ
れるので、熱処理パレット１３は第二のローラコンベア
１１ｂにより搬送され、次工程、例えば精度出しのため
の切削工程に送られる。以降、未熱処理のカムシャフト
Ｗを搭載した熱処理パレット１３が搬送されるたびに前
記の熱処理を繰り返し、連続的に多数のカムシャフトＷ
のカム部Ｃのチル化、ジャーナル部Ｊ等の焼き戻しを行
う。

【００３５】ここで、熱処理炉１０での加熱（ＴＵ）及
び保持（ＴＳ）の過程で、カムシャフトＷに内在する内
部歪が開放された場合は、カムシャフトＷは変形しよう
とする力、例えばカムシャフトＷの両端又は一方の端
部、若しくは、中央部分に、上方に持ち上がろうとする
力が働く。しかし、カムシャフトＷを把持する載置プレ
ート２３ａ、２３ｂは、矯正手段５０により下方に向け
て抑え付けられているので動かない。従って、カムシャ
フトＷの変形量が、把持部４１〜４３とカムシャフトＷ
のジャーナル部Ｊのクリアランス量よりも大きくなるこ
とはない。また、カムシャフトＷが鋳造工程の凝固時に
変形していた場合には、加熱（ＴＵ）及び保持（ＴＳ）
の過程でカムシャフトＷが軟化したときに、矯正手段５
０の荷重により、カムシャフトＷの変形が把持部４１〜
４３とカムシャフトＷのジャーナル部Ｊのクリアランス
量以下に矯正される。さらに、昇温（ＴＵ）から急冷
（ＴＣ）を含む自然冷却（ＴＮ）の間に、場所ごとの温
度差等によりカムシャフトＷに変形しようとする力が発
生したとしても、矯正手段５０は常にカムシャフトＷの
変形を抑える働きをするので、カムシャフトＷの変形量
が把持部４１〜４３のクリアランス量よりも大きくなる
ことはない。

【００３６】このように、鋳造時に変形したり、内部歪
を有するカムシャフトＷであっても、矯正しながら熱処
理することで、カムシャフトＷの変形を基準値内に抑え
ることができ、不良率を低減することができる。また、
カムシャフトＷのように、熱処理時の部分ごとの温度差
が発生しやすい形状を有するワークであっても、温度差
に起因して発生する力を効果的に打ち消すことができ
る。さらに、切欠部２７の形状や大きさを変えること
で、カムシャフトＷの変形許容量を簡単に制御すること
ができる。また、変形許容量が方向により異なるワーク
の場合は、方向ごとにクリアランス量が異なるような形
状を有する切欠部とすることで、変形方向ごとの変形許
容量を制御することができる。

【００３７】次に、本発明の第二の実施の形態について
図面を参照して説明する。なお、第一の実施の形態と同
様な構成要素については、同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。図１５に示すように本実施の形態
は、熱処理炉１０により加熱されたカムシャフトＷを、
選択的に冷却して部分的にチル化する際に、矯正手段で
あるストッパ６２ａ、６２ｂを備えた冷却装置６１を用
いることで、冷却と同時にカムシャフトＷの変形を矯正
するものである。

【００３８】図１５及び図１６に示すように冷却装置６
１は、エアー配管３３が接続された本体部３１を有し、
本体部３１の下面には、主管３４と枝管３５からなるエ
アー噴出手段３２、並びに、熱処理パレット１３の載置
プレート２３ａ、２３ｂを押圧するストッパ６２ａ、６
２ｂが配設されている。

【００３９】冷却装置６１の底面図である図１７に示す
ように、ストッパ６２ａは、熱処理パレット１３の進行
方向に沿って三つ配列され、この位置において、図１８
及び図１９に示す熱処理パレット１３の短い方の載置プ
レート２３ａの左右方向の中心位置を押圧する。一方、
図１７に示すように、ストッパ６２ｂは、熱処理パレッ
ト１３の進行方向に沿って三つずつ二列に配列され、こ
の位置において、図１８及び図１９に示す熱処理パレッ
ト１３の長い方の載置プレート２３ｂを左右方向に三分
割する位置を押圧する。このように、ストッパ６２ａ、
６２ｂが、それぞれの載置プレート２３ａ、２３ｂに形
成されるそれぞれの把持部４１〜４３を押圧すること
で、載置プレート２３ａ、２３ｂを効率良く、かつ、確
実に抑え付けて、カムシャフトＷを矯正する。

【００４０】本実施の形態において、熱処理パレット１
２の載置プレート２３ａ、２３ｂを前、中、後の三段に
配列し、かつ、一つのカムシャフトＷに対して、両端部
だけでなく、略中央部においてもストッパ６２ａ、６２
ｂで押圧するのは、カムシャフトＷの反りを確実に防止
するためである。つまり、押圧箇所は、一つのカムシャ
フトＷに対して三箇所以上であることが望ましい。

【００４１】図２０（ａ）に示すように、各ストッパ６
２ａ、６２ｂは、本体部３１に固定され、下端部に開口
を備えた外筒６３に、搭載プレート２３ａ、２３ｂに当
接する当接部６４を備えたロッド６５が挿入され、ロッ
ド６５がスプリング等の弾性部材６６により下側に付勢
された構成を有している。なお、符号６７は、弾性部材
６６からの押圧力を確実に伝達するためにロッド６５に
形成された拡径部である。

【００４２】なお、熱処理パレット１３は、第一の実施
の形態における矯正手段５０を有していない他は同様の
構成であるので、その説明を省略する。また、熱処理パ
レット１３に位置決めされて、載置されるカムシャフト
Ｗの配列、及び、手順も第一の実施の形態と同様である
ため説明を省略する。

【００４３】次に、本実施の形態における熱処理につい
て説明する。まず、図１に示す金型１を用いて鋳造され
たカムシャフトＷは、第一の実施の形態と同様にして熱
処理パレット１３に位置決め、載置され、熱処理炉１０
において、昇温し、保持される（図１４のＴＵ及びＴＳ
参照）。このとき、カムシャフトＷが、内部歪の緩和等
により変形すると、その変形量に応じて、載置プレート
２３ａどうし、又は、載置プレート２３ｂどうしの間に
隙間が生じる。

【００４４】この状態で保持時間が終了し、熱処理炉１
０から搬出された熱処理パレット１３に対して、冷却装
置６１が上側位置から図２０に示す下側位置まで降下
し、隣り合うカムシャフトＷの間にエアー噴出手段３２
が挿入される。このとき、冷却装置６１が下側位置まで
降下する前に、ストッパ６２ａ、６２ｂのそれぞれの当
接部６４が載置プレート２３ａ、２３ｂに当接する。従
って、冷却装置６１が下側位置まで降下したときには、
図１９（ｂ）に示すように載置プレート２３ａ、２３ｂ
に押されて弾性部材６６が所定量だけ圧縮される。弾性
部材６６が圧縮されると、弾性部材６６の反力によりロ
ッド６５が下方に押圧されるので、結果として、載置プ
レート２３ａ、２３ｂは、所定の力で下側に抑え付けら
れる。つまり、ストッパ６２ａは、カムシャフトＷの変
形により形成されていた載置プレート２３ａどうしの隙
間を無くすように載置プレート２３ａを押圧し、カムシ
ャフトＷの形状を矯正する。同様に、ストッパ６２ｂ
は、カムシャフトＷの変形により形成されていた載置プ
レート２３ｂどうしの隙間を無くすように載置プレート
２３ｂを押圧し、加熱により軟化しているカムシャフト
Ｗの形状を矯正する。これにより、カムシャフトＷは、
載置プレート２３ａ、２３ｂの把持部４１とカムシャフ
トＷのジャーナル部Ｊのクリアランス量以内の変形量に
矯正される。

【００４５】また、ストッパ６２ａ、６２ｂは、エアー
噴出手段３２からカム部Ｃの全周に対してエアーを噴き
付けて急冷し、カム部Ｃのみをチル化する間も載置プレ
ート２３ａ、２３ｂを押圧し続けるので、カムシャフト
Ｗに部分ごとの温度差に起因する力が発生しても変形を
防止することができる。そして、エアー噴き付けによる
カム部Ｃのチル化が終了したら、冷却装置６１が上昇
し、熱処理パレット１２がローラコンベア１１ｂにより
搬送され、矯正されたカムシャフトＷが次工程に送られ
る。

【００４６】このように、鋳造時に変形したり、内部歪
を有するカムシャフトＷであっても、冷却時に矯正する
ことで、カムシャフトＷの変形を基準値内に抑えること
ができ、不良率を低減することができる。また、カムシ
ャフトＷのように熱処理時の温度差が発生しやすい形状
を有するワークであっても、温度差に起因して発生する
力を効果的に打ち消すことができる。

【００４７】なお、本発明は前記の実施の形態に限定さ
れずに広く応用することが可能である。例えば、第一の
実施の形態の矯正手段５０と、第二の実施の形態のスト
ッパ６０ａ、６０ｂを併用すると、さらに確実にカムシ
ャフトＷを矯正できる。また、矯正手段５０、ストッパ
６０ａ、６０ｂの数や配列は、ワークの形状、本数によ
り最適な数や配列を設定することができる。ここで、各
実施の形態においては、一つのカムシャフトＷに対して
三箇所以上で押圧することが望ましいとしたが、例え
ば、長さが短いワークや、ワークの一端、両端、又は、
中間部分において、ワークを挟持する載置プレート２３
ａ（２３ｂ）どうしを固定し、この部分のワークＷの移
動を防止する場合は、押圧箇所を一箇所又は二箇所にす
ることもできる。

【００４８】さらに、このような熱処理を施すワーク
は、カムシャフトＷに限定されずに、鋳造、鍛造、その
他の製法により製造されたクランクシャフトや、農機
具、工具、ライナ等、任意の製品とすることができる。
具体的には、クランクシャフトであれば、ピン部やジャ
ーナル部、シリンダライナの摩耗しやすいピストンの上
死点における一番下のリング溝であるオイルリング溝か
ら上側の部分がチル化される部分である。そして、熱処
理は、各実施の形態において例示したチル化のための熱
処理に限定されずに、任意の熱処理とすることができ
る。また、ワークを急冷する場合の冷却装置は、冷却装
置１２、６１に限定されずに、ワークを水冷する冷却装
置、ワークの全体を急冷させる冷却装置等、任意の冷却
装置及び冷媒を用いることができる。

【００４９】さらに、第一の実施の形態の矯正手段５０
は、最上段の載置プレート２３ａ、２３ｂの各切欠部２
７に架け渡されるようにして配置される棒状の錘部材で
あっても良し、最上段の載置プレート２３ａ、２３ｂの
プレート２６、３０に上側から嵌合する略コ字上の錘部
材にすることもできる。そして、最上段の載置プレート
２３ａ、２３ｂを他の載置プレート２３ａ、２３ｂより
も重い材料で製造し、このような載置プレート２３ａ、
２３ｂを矯正手段５０として用いることもできる。一
方、第二の実施の形態のストッパ６２ａ、６２ｂは、当
接部材６４を筒状にし、支柱２２ａ１〜２２ｃ３を挿通
させた載置プレート２３ａ、２３ｂの筒状部材２４、２
５、２８、２９を下向きに押圧するように配置しても良
い。

【００５０】また、熱処理炉１０内で昇降可能な部材を
設け、この部材に第二の実施の形態で示したストッパ６
２ａ、６２ｂを配列することで、ワークの加熱（保温も
含む）時にのみワークの形状の矯正を行うことも可能で
ある。冷却装置１２による急冷が必要でない熱処理を行
う場合であっても、ワークの形状の矯正を行うことがで
きる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、ワークの加熱時、及び／又
は、冷却時にワークを把持する載置プレートを押圧する
ことで、ワークの内部歪が熱処理時に開放されて変形し
たり、鋳造時等に変形してしまったワークの形状を矯正
する熱処理方法又は熱処理装置としたので、カムシャフ
トＷの変形を基準値内に抑えることができ、不良率を低
減することができる。また、熱処理時のワークに発生す
る温度差により発生する力を効果的に打ち消すことがで
きる。ここで、ワークを搬送するパレット、及び／又
は、加熱後のワークを急冷する冷却装置に矯正する手段
を設けると簡単な構成で確実にワークの形状を矯正する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態のカムシャフトを鋳造するための
金型を示した図である。

【図２】本実施の形態の熱処理装置の一部破断平面図で
ある。

【図３】本実施の形態の熱処理パレットの平面図であ
る。

【図４】図３のＸ−Ｘ線断面図である。

【図５】図３のＹ−Ｙ線断面図である。

【図６】載置プレートの（ａ）正面図、（ｂ）平面図で
ある。

【図７】載置プレートの（ａ）正面図、（ｂ）平面図で
ある。

【図８】熱処理プレートにカムシャフトを載置する手順
を説明する説明図である。

【図９】冷却装置の正面図である。

【図１０】冷却装置の側面図である。

【図１１】冷却装置が（ａ）上方位置にある場合、
（ｂ）下方位置にある場合をそれぞれ示す側面図であ
る。

【図１２】冷却装置が下方位置にある場合を示す正面図
である。

【図１３】エアー噴出孔からエアーがカム部に噴き付け
られた状態を説明する説明図である。

【図１４】熱処理におけるタイムチャートである。

【図１５】本発明の実施の形態における矯正手段である
ストッパを備えた冷却装置の正面図である。

【図１６】ストッパを備えた冷却装置の側面図である。

【図１７】ストッパを備えた冷却装置の底面図である。

【図１８】ストッパが熱処理パレットを押圧する位置を
示す図である。

【図１９】ストッパが熱処理パレットを押圧した状態を
示す正面図である。

【図２０】ストッパの弾性部材が（ａ）伸長した状態、
（ｂ）収縮した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２熱処理装置１０熱処理炉１２冷却装置１３熱処理パレット（パレット）２２ａ１〜２２ｃ３支柱２３ａ、２３ｂ載置プレート２４、２５、２８、２９筒部２７切欠部３１本体部３２エアー噴出手段４１、４２、４３把持部５０矯正手段６２ａ、６２ｂストッパ（矯正手段）６６弾性部材Ｗカムシャフト（ワーク）Ｃカム部Ｊジャーナル部Ａシャフト軸

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/30 Ｃ２１Ｄ 9/30 Ｂ (72)発明者渡辺敬夫埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者佐々木武埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4K034 DB02 DB03 EB41 GA08 4K042 AA17 DF01 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱処理を施すワークを配列して搬送する
ためのパレットであって、上下方向に積まれることで前記ワークを把持する把持部
を形成する載置プレートを備え、前記載置プレートは、
前記ワークを三箇所以上で把持するように配列されると
共に、前記載置プレートに荷重をかけて、前記ワークの
形状を矯正する矯正手段を備えることを特徴とする熱処
理に用いられるパレット。
【請求項２】三箇所以上で前記ワークを把持し、搬送
するためのパレットと、前記ワークを加熱する熱処理炉
と、加熱した前記ワークを冷却する冷却装置を含んで構
成される熱処理装置であって、前記パレットに配列された前記ワークを加熱及び／又は
冷却しながら、前記把持部に荷重をかけて前記ワークの
形状を矯正する矯正手段を備えることを特徴とする熱処
理装置。
【請求項３】前記パレットは、前記ワークを把持する
把持部を形成する載置プレートに上下方向に挿通させる
支柱を備え、前記矯正手段は、前記載置プレートに挿通
した後の前記支柱に挿通される錘部材であることを特徴
とする請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】前記矯正手段は、前記冷却装置に前記載
置プレートに向けて弾性部材で付勢される当接部材を備
えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の熱
処理装置。
【請求項５】ワークを把持する把持部を形成するパレ
ットに、前記ワークを位置決めして載置し、前記パレッ
トに載置された前記ワークを熱処理炉に搬入し加熱して
から冷却する熱処理方法において、前記ワークの加熱時及び／又は冷却時に前記ワークの把
持部に荷重をかけて、加熱により軟化した前記ワークの
形状を矯正することを特徴とする熱処理方法。