JP2009293104A - Apparatus and method for tempering camshaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両エンジン用のカムシャフトを熱処理するための技術に関する。より詳細には本発明は、その様なカムシャフトの焼戻し装置及び焼戻し方法に関する。 The present invention relates to a technique for heat-treating a camshaft for a vehicle engine. More particularly, the present invention relates to such a camshaft tempering apparatus and method.
車両エンジン用のカムシャフトを製造するに際して行われる熱処理において、焼戻し炉は、加熱炉によるバッチ処理方式が一般的に採用されている。例えば、焼入れが行われたカムシャフトをバケットで20本収容し、当該20本のカムシャフトを、加熱炉において、一度に焼戻しを行っている。
この場合、当該電気炉の前後で、中間仕掛品が待機していることになり、1個ずつ連続して熱処理を行うこと、いわゆる1個流しに比べると、仕掛品の待機時間分のロスが生じる。
In a heat treatment performed when manufacturing a camshaft for a vehicle engine, a batch processing method using a heating furnace is generally adopted as a tempering furnace. For example, 20 camshafts that have been quenched are accommodated in a bucket, and the 20 camshafts are tempered at once in a heating furnace.
In this case, the intermediate work in process is waiting before and after the electric furnace, and compared with the so-called single-flow process, the loss of the work-in-process waiting time is lost. Arise.
また、加熱炉における焼戻し処理では、例えば図14に示すように、1サイクルにおいて、炉内温度が所定の温度(例えば150℃)に達するまでの加熱時間(例えば0.5時間)、当該所定の温度(150℃)の保持時間(例えば2時間)、空冷時間(例えば1時間)と設定している。
しかし、前記加熱時間において消費されるエネルギーはカムシャフトの熱処理自体には全く寄与しておらず、加熱時間に消費されるエネルギー(例えば電気エネルギー)は無駄になっている、という問題が存在する。
Further, in the tempering process in the heating furnace, for example, as shown in FIG. 14, in one cycle, the heating time (for example, 0.5 hours) until the furnace temperature reaches a predetermined temperature (for example, 150 ° C.) The temperature (150 ° C.) holding time (for example, 2 hours) and the air cooling time (for example, 1 hour) are set.
However, the energy consumed during the heating time does not contribute at all to the heat treatment of the camshaft, and there is a problem that the energy consumed during the heating time (for example, electric energy) is wasted.
その他の従来技術として、例えば、シャフト部を拡径することにより、加工コストを低減し、加室部の品質を確保する事を図る技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。
しかし、係る従来技術(特許文献1)は、上述した従来技術の問題点を解消するものではない。
However, the related art (Patent Document 1) does not solve the above-described problems of the prior art.
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、1本分換算の焼戻しに要する時間を短縮でき、焼戻しに投入する電気エネルギーの削減が図れる焼戻し装置及び方法の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and provides a tempering apparatus and method that can shorten the time required for tempering for one line and reduce the electrical energy input to tempering. It is aimed.
本発明の焼戻し装置(100)は、交流を供給されると誘導加熱により内部に収容されたカムシャフト(10)を加熱する機能を有し且つカムシャフト(10)の長手方向寸法以上の長手方向寸法を有する焼戻し用コイル(1)と、焼戻し用コイル(1)に所定周波数(例えば、3KHz)の交流電流を供給する交流電源(2)と、カムシャフト(10)の一端部(11)を把持する機能及びカムシャフト(10)の当該一端部(11)を把持して回転駆動する機能をする第1の治具(3)と、カムシャフト(10)の他端部(12)を回転可能に支持する第2の治具(4)とを具備していることを特徴としている(請求項1)。 The tempering device (100) of the present invention has a function of heating the camshaft (10) accommodated therein by induction heating when AC is supplied, and has a longitudinal direction equal to or greater than the longitudinal dimension of the camshaft (10). A tempering coil (1) having dimensions, an AC power source (2) for supplying an AC current of a predetermined frequency (eg, 3 KHz) to the tempering coil (1), and one end (11) of the camshaft (10). The first jig (3) that functions to grip and to rotate and drive the one end (11) of the camshaft (10) and the other end (12) of the camshaft (10) are rotated. And a second jig (4) for supporting the second jig (4).
本発明において、前記交流電源(2)は直流電源と発信器を備えており、カムシャフト(10)を加熱するため所定時間(t1:例えば20秒)だけ所定周波数(例えば3KHz)の交流電流を供給する機能を有しているのが好ましい(請求項2)。 In the present invention, the AC power source (2) includes a DC power source and a transmitter, and an AC current having a predetermined frequency (for example, 3 KHz) is generated for a predetermined time (for example, 20 seconds) in order to heat the camshaft (10). It preferably has a function of supplying (Claim 2).
また本発明において、前記交流電源(2)は、カムシャフト(10)を加熱するため第1の所定時間(T1:例えば20秒)だけ所定周波数の交流電流を供給し、第2の所定時間(t2:例えば10秒)だけ交流電流の供給を中止するというサイクルを、所定回数(N:例えば、7回)だけ繰り返す機能を有しているのが好ましい(請求項3)。 In the present invention, the AC power source (2) supplies an AC current of a predetermined frequency for a first predetermined time (T1: for example, 20 seconds) to heat the camshaft (10), and for a second predetermined time ( It is preferable to have a function of repeating a cycle of stopping the supply of alternating current only for t2 (for example, 10 seconds) a predetermined number of times (N: for example, 7 times).
さらに本発明において、前記焼戻し用コイル(1)は一対の概略半円形状のコイル(1A、1B)で構成されており、該一対のコイル(1A、1B)は、各々が前記交流電源(2)に接続されており、円周方向について間隔を空けて相対して配置されており、且つ、半径方向内方にカムシャフト(10)を収容する様に配置されているのが好ましい(請求項4)。 Furthermore, in the present invention, the tempering coil (1) is composed of a pair of substantially semicircular coils (1A, 1B), and each of the pair of coils (1A, 1B) includes the AC power source (2 ), And are arranged so as to be opposed to each other at intervals in the circumferential direction, and are arranged so as to accommodate the camshaft (10) radially inward (claims). 4).
そして本発明において、前記第1の治具(3)は、前記焼戻し用コイル(1)によりカムシャフト(10)が加熱している間に回転駆動する機能を有しているのが好ましい(請求項5)。 In the present invention, the first jig (3) preferably has a function of rotationally driving while the camshaft (10) is heated by the tempering coil (1). Item 5).
本発明の焼戻し方法は、カムシャフト(10)の一端部(11)を回転駆動する第1の治具(3)で把持し、カムシャフト(10)の他端部(12)を第2の治具(4)で回転可能に支持し、カムシャフト(10)の長手方向寸法以上の長手方向寸法を有し且つ交流電源(2)に接続された焼戻し用コイル(1)の内方にカムシャフト(10)を収容する工程と、焼戻し用コイル(1)に所定周波数(例えば、3KHz)の交流電流を供給して誘導加熱によりカムシャフト(10)を加熱する工程とを有し、該加熱する工程では、カムシャフト(10)を加熱するため第1の所定時間(t1:例えば20秒)だけ所定周波数(例えば、3KHz)の交流電流を供給し、第2の所定時間(t2:例えば10秒)だけ交流電流の供給を中止するというサイクルを、所定回数(N:例えば7回)だけ繰り返すことを特徴としている(請求項6)。
In the tempering method of the present invention, the one end (11) of the camshaft (10) is gripped by the first jig (3) that rotationally drives, and the other end (12) of the camshaft (10) is Cam that is rotatably supported by a jig (4) and has a longitudinal dimension equal to or larger than the longitudinal dimension of the camshaft (10) and is connected to the tempering coil (1) connected to the AC power source (2). A step of accommodating the shaft (10), and a step of supplying an alternating current of a predetermined frequency (for example, 3 KHz) to the tempering coil (1) to heat the camshaft (10) by induction heating. In this step, an alternating current of a predetermined frequency (for example, 3 KHz) is supplied for a first predetermined time (t1: for example 20 seconds) to heat the camshaft (10), and a second predetermined time (t2: for example 10). If you stop supplying AC current for a second) Starts selling cycle, a predetermined number of times: is characterized by repeated for (
また、本発明の焼戻し方法において、水道水によりカムシャフト(10)を冷却する工程を有するのが好ましい(請求項7)。 In the tempering method of the present invention, it is preferable to have a step of cooling the camshaft (10) with tap water.
上述する構成を具備する本発明によれば、所定周波数(例えば3kHz)の交流電流を供給する焼戻し用コイル(1)を用いて誘導加熱によりカムシャフト(10)を加熱しているので、焼戻しに要する時間が短縮化される。そのため、カムシャフト生産リードタイムを短縮することが出来る。
また、本発明によれば、カムシャフト(10)を1本ずつ「焼戻し」処理を行うことが出来るので、「焼戻し」処理を加熱炉等によるバッチ処理で行う必要がなくなる。そのため、焼戻しを行うために、当該加熱炉等の直前でカムシャフト(10)が滞留する中間仕掛りが不要となる。
According to the present invention having the above-described configuration, the camshaft (10) is heated by induction heating using the tempering coil (1) that supplies an alternating current of a predetermined frequency (for example, 3 kHz). The time required is shortened. Therefore, the camshaft production lead time can be shortened.
Further, according to the present invention, the “tempering” process can be performed for each camshaft (10) one by one, so that it is not necessary to perform the “tempering” process by a batch process using a heating furnace or the like. Therefore, in order to perform tempering, an intermediate mechanism in which the camshaft (10) stays immediately before the heating furnace or the like becomes unnecessary.
そして本発明によれば、焼戻し用コイル(1)はカムシャフト(10)の長手方向寸法以上の長手方向寸法を有しているので、焼戻し用コイル(1)をカムシャフト(10)の長手方向に移動することなく、カムシャフト(10)の焼戻しを行うことが出来る。
その結果、焼戻し用コイル(1)をカムシャフト(10)の長手方向に移動するための構成が不要となり、部品点数の減少が図れる。
According to the present invention, the tempering coil (1) has a longitudinal dimension that is equal to or greater than the longitudinal dimension of the camshaft (10), so that the tempering coil (1) is placed in the longitudinal direction of the camshaft (10). The camshaft (10) can be tempered without moving to.
As a result, the structure for moving the tempering coil (1) in the longitudinal direction of the camshaft (10) becomes unnecessary, and the number of parts can be reduced.
ここで、焼戻し用コイル(1)に供給される交流電流は、所定周波数、例えば3kHzであり、従来技術に係る誘導加熱で使用された交流電流の周波数(例えば10kHz)に比較して低くなっている。そのため、従来技術に比較して表面から深い領域まで加熱され、母材全体が加熱されて、焼戻しが良好に行われる。 Here, the alternating current supplied to the tempering coil (1) has a predetermined frequency, for example, 3 kHz, and is lower than the frequency (for example, 10 kHz) of the alternating current used in the induction heating according to the prior art. Yes. Therefore, it heats from the surface to a deep area | region compared with a prior art, the whole base material is heated, and tempering is performed favorably.
さらに本発明によれば、焼戻し用コイル(1)で加熱するので、加熱炉等で加熱する場合における加熱工程の様に熱処理に寄与しないエネルギー消費が存在せず、その分だけエネルギーを節約することが出来る。 Further, according to the present invention, since heating is performed by the tempering coil (1), there is no energy consumption that does not contribute to heat treatment unlike the heating process in the case of heating in a heating furnace or the like, and energy is saved correspondingly. I can do it.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1および図2において、図示の実施形態に係る焼戻し装置100は、焼戻し用コイル1と、交流電源(高周波電源)2と、ワークであるカムシャフト10を把持する第1の冶具(ヘッドストック)3と、第2の冶具(テールストック)4と、焼戻し用コイル1と交流電源2とを直列に接続する電源ラインLとを有している。
なお、交流電源2は、直流電源と発信機を備えている(図示は省略)。また、詳細を後述するカムシャフト10は、複数のカムCと複数のジャーナル部Jを有している(図6参照)。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 and 2, a
The
図2において、焼戻し用コイル1は、一対の概略半円形状のコイル1A、1Bで構成されており、一対のコイル1A、1Bの各々の端部1Ae、1Beが、電源ラインLを介して交流電源2に接続されている。
一対のコイル1A、1Bは、円周方向に間隔を空けて相対して配置されており、半径方向内方にカムシャフト10を収容している。
図1で示す様に、焼戻し用コイル1の全長、すなわち、コイル1の図1における上下方向寸法は、カムシャフト10の全長よりも長く設定されている。
In FIG. 2, the
The pair of
As shown in FIG. 1, the total length of the
図1において、第1の冶具(ヘッドストック)3は、カムシャフトの一端部11を把持し、把持したままカムシャフト10を回転駆動するように構成されている。
第2の冶具(テールストック)4は、カムシャフト10の他端12を把持しつつ、カムシャフト10を回転自在に支持可能に構成されている。
In FIG. 1, a first jig (head stock) 3 is configured to grip one
The second jig (tailstock) 4 is configured to be able to rotatably support the
図3を参照して、高周波による誘導電流を用いた焼戻しの原理を説明する。
図3において、ワークWの周囲にコイル1を配置し、このコイル1を高周波電源2に接続している。高周波電源2からコイル1に電流を流せば、ワークWを貫くように磁束Mが発生する。ここで、高周波電源2からコイル1に投入する電気は交流であるため、コイル1に流れる電流の向きは定期的に変化し、磁束Mの方向も定期的に変化する(交番磁束)。その結果、ワークWの表面に、誘導電流Eが生じる。
この誘導電流Eによってジュール熱が発生し、そのジュール熱によってワークの焼戻しが行われるのである。
With reference to FIG. 3, the principle of tempering using an induction current by high frequency will be described.
In FIG. 3, a
Joule heat is generated by the induced current E, and the work is tempered by the Joule heat.
下表は焼戻しの条件を示しており、図4は焼戻しの加熱温度と時間の関係を示している。
表
The table below shows the tempering conditions, and FIG. 4 shows the relationship between the tempering heating temperature and time.
table
上記した表によれば、図示の実施形態の周波数は、例えば、3KHzで、電源2の出力は25Kwである。
図示の実施形態では、図4で示すように、20秒(t1:第1の所定時間)の加熱時間(コイル1に交流電流を供給する時間)の後、10秒(t2:第2の所定時間)の放冷(加熱温度を一定に保つ状態)を行い、再び、20秒間加熱を行い、10秒の放熱を行う。
そして、このパターンを合計7回繰り返している。7回目の放冷の後は、30秒間で、ワーク表面温度は焼戻し開始前の温度(元の温度)まで下がっている。
According to the above table, the frequency of the illustrated embodiment is 3 KHz, for example, and the output of the
In the illustrated embodiment, as shown in FIG. 4, after a heating time of 20 seconds (t1: first predetermined time) (time for supplying an alternating current to the coil 1), 10 seconds (t2: second predetermined time). Time) (state in which the heating temperature is kept constant), heating is performed again for 20 seconds, and heat radiation is performed for 10 seconds.
This pattern is repeated a total of 7 times. After the seventh cooling, the workpiece surface temperature is lowered to the temperature before the start of tempering (original temperature) in 30 seconds.
図示の実施形態において、交流電源2の周波数を3KHzに設定した理由は、以下の通りである。
(1) 焼入れ深さは周波数の1/2乗に反比例するので、周波数を焼き入れ時(10KHz)のように高くすると、ワークの表皮のみにしか熱は浸透しない。ワークの内部組織を均す為に、焼戻しに際しては内部まで熱を十分に伝達する必要がある。そのため、周波数は少なくとも焼入れ時の周波数(10KHz)に比較して低くする必要がある。
(2) 5〜10KHzの比較的高い周波数では、上述した様に、ワーク表面までしか熱が浸透しない。従って、5〜10KHzの比較的高い周波数で焼戻しを行う場合には、ワークの内部まで熱を十分に伝達させるため、繰り返し回数を数多くしなくてはならない。
(3) 2KHz以下の周波数では、設備が大きな振動を発生させて、環境問題を惹起する。それに加えて、制御盤を特殊な仕様としなければならないため、設備投資が嵩んでしまう。従って、2KHz以下の周波数で焼戻しを行うことは好ましくない。
上記(1)〜(3)により、図示の実施形態では、焼戻しを行う場合における交流電源の周波数を3KHzと設定した。
In the illustrated embodiment, the reason for setting the frequency of the
(1) Since the quenching depth is inversely proportional to the 1/2 power of the frequency, if the frequency is increased as when quenching (10 KHz), heat penetrates only to the skin of the workpiece. In order to level the internal structure of the workpiece, it is necessary to sufficiently transfer heat to the inside during tempering. Therefore, the frequency needs to be lower than at least the quenching frequency (10 KHz).
(2) At a relatively high frequency of 5 to 10 KHz, as described above, heat penetrates only to the workpiece surface. Therefore, when tempering is performed at a relatively high frequency of 5 to 10 KHz, the number of repetitions must be increased in order to sufficiently transfer heat to the inside of the workpiece.
(3) At a frequency of 2 KHz or less, the equipment generates large vibrations, causing environmental problems. In addition, the capital investment is increased because the control panel must have special specifications. Therefore, it is not preferable to perform tempering at a frequency of 2 KHz or less.
According to the above (1) to (3), in the illustrated embodiment, the frequency of the AC power supply when tempering is set to 3 KHz.
また、上記繰り返し数を7回としたのは、図示の実施形態に係る焼戻し装置100で焼戻し処理の対象とするワークが、中型商用車用エンジンのカムシャフトであり、その形状が比較的複雑であるため、1回の加熱では当該カムシャフトが均一に温度上昇しないことに関係している。換言すれば、図4で示す様に、7回加熱・放冷を繰り返すことにより、当該カムシャフトにおける温度上昇の急勾配を低減し、且つ、熱を当該カムシャフトの半径方向内法の適正厚みまで十分伝達することが可能となる。
加熱・放冷の時間、加熱・放冷の繰り返し回数Nは、全てのワークについして7回とするのではなく、焼戻しの対象となるワークの全質量、全表面積、形状、その他の条件によって異なる繰り返し回数Nが設定される。
図示は省略しているが、実施形態においては、ワークの温度を30秒間で焼戻し前の温度まで下げるため、水道水により加熱されたワークを冷却しているが、他の手段によってワーク(中型商用車用エンジンのカムシャフト)を冷却することも可能である。
The number of repetitions is set to 7 because the workpiece to be tempered by the
The heating / cooling time and the repetition number N of heating / cooling are not 7 for all workpieces, but depend on the total mass, total surface area, shape, and other conditions of the workpiece to be tempered. A different number of repetitions N is set.
Although illustration is omitted, in the embodiment, in order to lower the temperature of the work to the temperature before tempering in 30 seconds, the work heated by the tap water is cooled. It is also possible to cool the camshaft of a vehicle engine.
図示の実施形態における焼戻しの手順は、次の手順1〜手順4の通りである。
手順1: ワークであるカムシャフト10を、焼戻し装置100の第1の冶具3及び第2の冶具4により支持(チャック)し、焼戻し用コイル1の内部(半径方向内方の領域)に収容する。
手順2: コイル1に交流電流を供給して20秒間加熱し、10秒間放冷するサイクルを、7回繰り返して行う。この間、ワーク10は、回転駆動源である第1の冶具3によって、200rpmの回転速度で、焼戻し用コイル1の内部で回転する(図5参照)。手順2の所要時間は、例えば210秒である。
手順3: 冷却水(例えば水道水)によって、ワーク10が30秒間で常温まで高温する様に、冷却する。
手順4: ワーク10を、焼戻し装置100から取り外す。
The tempering procedure in the illustrated embodiment is as follows.
Procedure 1: The
Procedure 2: A cycle in which an alternating current is supplied to the
Procedure 3: Cooling with cooling water (for example, tap water) so that the
Procedure 4: The
ここで、図示の実施形態では、上述した手順2において、20秒間加熱し、10秒間放冷するサイクルを7回繰り返して行っているが、この繰り返し回数(図示の実施形態では7回)が少ないと(図示の実施形態で、繰り返し回数が6回未満だと)、焼戻しに必要な加熱がなされないため、焼戻しの効果が十分に得られない恐れがある。
一方、繰り返し回数が多いと(8回以上だと)、カムシャフト10の表面温度が高くなり過ぎてしまうので、焼入れ処理により増加したカムシャフト10表面の硬度が低下してしまう恐れがある。
換言すれば、加熱、放熱のサイクルを繰り返す回数は、焼戻しの効果が十分に得られ、しかも、ワークの表面温度が高くなり過ぎることがない様な範囲であれば良い。その意味で、「7回」に限定されるものではない。
Here, in the illustrated embodiment, the cycle of heating for 20 seconds and allowing to cool for 10 seconds is repeated seven times in the above-described
On the other hand, if the number of repetitions is large (8 or more times), the surface temperature of the
In other words, the number of repetitions of the heating and heat dissipation cycle may be within a range in which a sufficient tempering effect can be obtained and the surface temperature of the workpiece does not become too high. In that sense, it is not limited to “7 times”.
カムシャフト10は全体が図6で示す様に構成されており、複数のカムC(C1〜C12)と複数のジャーナル部(軸受け対応部)J(J1〜J7)を有している。
ここで、特に複数のカムC(C1〜C12)は、その突出した部分の向きがそれぞれ異なっている。
また、例えば複数のカムC(C1〜C12)の各々において、図5の(5−1)で示す様に、カムCのトップCt、ベースCb、右リフトClr(或いは左リフトCll)から、焼戻し用コイル1の半径方向内方表面までの距離δc1、δc3、δc2は、それぞれ異なっている。同様に、ジャーナルJの表面から焼戻し用コイル1の半径方向内方表面までの距離δj1、δj2も相違している。
さらに、焼戻し用コイル1は完全な円環ではない。
The
Here, in particular, the plurality of cams C (C1 to C12) have different directions of protruding portions.
Further, for example, in each of the plurality of cams C (C1 to C12), tempering is performed from the top Ct, the base Cb, and the right lift Clr (or the left lift Cll) of the cam C, as indicated by (5-1) in FIG. The distances δc1, δc3, and δc2 to the radially inner surface of the
Furthermore, the tempering
上述した理由に起因して、カムシャフト10を第1の冶具3及び第2の冶具4に把持した状態では、カムシャフト10の回転中心と、焼戻し用コイル1の曲率中心とが一致しない場合もある。
したがって、誘導加熱の際に、カムCやジャーナルJの表面に発生する熱量は、カムC及びジャーナルJの各部分において等しくはならない。
Due to the reasons described above, in the state where the
Therefore, the amount of heat generated on the surfaces of the cam C and the journal J during induction heating is not equal in each part of the cam C and the journal J.
ここで、図5の(5−1)を参照して説明した様に、カムCの表面における各部分と、焼戻し用コイル1の半径方向内方の表面との距離δc1、δc2、δc3は異なっている。同様に、ジャーナル部Jの表面と焼戻し用コイル1の半径方向内方表面との距離δj1、δj2も、厳密には異なっている。
そのため、図示の実施形態では、図5の(5−1)→(5−2)→(5−3)→(5−4)→(5−1)の順で示す様に、ワークであるカムシャフト10を焼戻し用コイル1内で回転させている。カムシャフト10を焼戻し用コイル1内で回転させることにより、カムC表面の各部分Ct、Cb、Cll、Clrに発生する熱、或いはジャーナル部Jの各部分に発生する熱において、大きな差が出ないようにしているのである。
Here, as described with reference to (5-1) in FIG. 5, the distances δc1, δc2, and δc3 between the portions of the surface of the cam C and the radially inner surface of the tempering
Therefore, in the illustrated embodiment, as shown in the order of (5-1) → (5-2) → (5-3) → (5-4) → (5-1) in FIG. The
図1、図2の焼戻し装置100は、焼戻しの他に、焼入れも行えるように構成されている。焼入れを行う場合には、焼戻し用コイル1を用いた誘導加熱によるカムシャフト10の加熱温度を、変態点以上まで昇温させる。
ここで、焼入れにおいては硬化深さを深くする必要が無いので、図示の実施形態では、コイル1で焼入れを行う場合には、焼戻しの場合に比較して、(コイル1に)供給される交流電流の周波数を高く(例えば10kHz)設定している。
The
Here, since it is not necessary to deepen the curing depth in quenching, in the illustrated embodiment, when quenching is performed with the
図6で示す様に、カムシャフト10は、軸本体Sに、複数個のカムC(C1〜C12)と、複数のジャーナル部J(J1〜J7)が所定の間隔で形成されている。
図7〜図13は、図示の実施形態に係る焼戻し装置100により、ジャーナル部JとカムCに焼戻し処理を施した場合におけるジャーナル部J1〜J7の表面の硬度と、カムCの表面の硬度とを、従来技術で焼戻しを行った場合における硬度と比較した実験データを示している。
以下、図7〜図13を参照して、係る実験データについて説明する。
As shown in FIG. 6, the
7 to 13 show the surface hardness of the journal portions J1 to J7 and the hardness of the surface of the cam C when the journal portion J and the cam C are tempered by the
Hereinafter, such experimental data will be described with reference to FIGS.
図7は、図示の実施形態で焼戻しを行った際の各ジャーナル部J1〜J7の表面硬度を、従来技術によって(電気炉で加熱)焼戻しを行ったときの硬度と比較して、表として示している。図8は図7をグラフに置き換えて示している。
ここで、図7〜図13において、硬度としてはロックウェル硬度HRCを示している。そして、出荷規格を57〜64HRCとしている。
FIG. 7 shows the surface hardness of each of the journal portions J1 to J7 when tempered in the illustrated embodiment as a table compared with the hardness when tempered according to the prior art (heated with an electric furnace). ing. FIG. 8 shows FIG. 7 replaced with a graph.
Here, in FIGS. 7 to 13, the Rockwell hardness HRC is shown as the hardness. The shipping standard is 57 to 64H RC .
図7、図8において、6番ジャーナル部J6を除き、図示の実施形態における硬度よりも、従来技術の硬度が上回っている。
ただし、図示の実施形態で焼戻しを行った場合のロックウェル硬度は、全てのジャーナルJ1〜J7において、許容値57HRCに対しては十分な値となっているので、図示の実施形態に係る焼戻し処理が為されたカムシャフトは、熱処理製品として何ら問題はないと言うことが出来る。
7 and 8, except for the sixth journal portion J6, the hardness of the prior art is higher than the hardness in the illustrated embodiment.
However, since the Rockwell hardness when tempering is performed in the illustrated embodiment is sufficient for the allowable value 57H RC in all the journals J1 to J7, the tempering according to the illustrated embodiment. It can be said that the processed camshaft has no problem as a heat-treated product.
図9は、図示の実施形態により焼戻しを行った場合における1番カムC1の4箇所の表面硬度と、従来技術(電気炉で加熱)で焼戻しを行った場合の硬度と比較して、表として示している。
図10では、図示の実施形態に係る焼戻しと従来技術に係る焼戻しで硬度を比較した箇所、すなわち、1番カムC1においてトップCtと、ベースCbと、左リフトCllと、右リフトClrを特定している。
図11は、図9で示す硬度(図示の実施形態における硬度と、従来技術におけるおける硬度)を、グラフの形式に置き換えて示している。
FIG. 9 is a table comparing the surface hardness of the four locations of the No. 1 cam C1 when tempering is performed according to the illustrated embodiment and the hardness when tempering is performed by the conventional technique (heating with an electric furnace). Show.
In FIG. 10, the hardness is compared between the tempering according to the illustrated embodiment and the tempering according to the prior art, that is, the top Ct, the base Cb, the left lift Cll, and the right lift Clr are identified in the first cam C1. ing.
FIG. 11 shows the hardness shown in FIG. 9 (the hardness in the illustrated embodiment and the hardness in the prior art) in the form of a graph.
図9及び図11によれば、カムC1のいずれの箇所(トップCt、ベースCb、左リフトCll、右リフトClr)においても、図示の実施形態に係る硬度よりも従来技術に係る硬度の方が上回っている。
しかし、図示の実施形態に係るロックウェル硬度は、カムC1のいずれの箇所においても許容値57HRCに対して十分に上回っている。そのため、図示の実施形態に係る焼戻し処理が施されたカムシャフトは、熱処理製品として何ら問題はない。
According to FIGS. 9 and 11, the hardness according to the prior art is higher than the hardness according to the illustrated embodiment at any location (top Ct, base Cb, left lift Cll, right lift Crl) of the cam C1. It has exceeded.
However, the Rockwell hardness according to the illustrated embodiment is sufficiently higher than the allowable value 57H RC at any location of the cam C1. Therefore, the camshaft that has been tempered according to the illustrated embodiment has no problem as a heat-treated product.
図12は、図示の実施形態で焼戻しを行った場合に、12番カムC12の4箇所(トップCt、ベースCb、左リフトCll、右リフトClr:図10参照)における表面硬度と、従来技術(電気炉で加熱)の焼戻しを行ったときの硬度と比較して、表の形式で示している。
図13は、図12と同様に、図示の実施形態で焼戻しを行った場合の硬度と、従来技術の焼戻しを行ったときの硬度とを比較して示しているが、グラフの形式で示している。
図12、図13によれば、カムC12のいずれの箇所(トップCt、ベースCb、左リフトCll、右リフトClr)においても、図示の実施形態で焼戻しを行った場合の硬度よりも、従来技術の焼戻しを行ったときの硬度が上回っている。しかし、図示の実施形態に係る焼戻しにおいては、カムC1の4箇所のロックウェル硬度は、許容値57HRCを上回っており、図示の実施形態に係る焼戻しを施したカムシャフトは、熱処理製品としては何ら問題はない。
FIG. 12 shows the surface hardness at four locations (top Ct, base Cb, left lift Cll, right lift Clr: see FIG. 10) of the No. 12 cam C12 when tempering is performed in the illustrated embodiment, and the prior art ( Compared with the hardness when tempering (heated in an electric furnace), it is shown in the form of a table.
FIG. 13 shows a comparison between the hardness when tempering is performed in the illustrated embodiment and the hardness when tempering according to the prior art is performed in the form of a graph, as in FIG. Yes.
According to FIGS. 12 and 13, the conventional technique is more than the hardness when tempering is performed in the illustrated embodiment at any location (top Ct, base Cb, left lift Cll, right lift Crl) of the cam C12. The hardness when tempering is exceeded. However, in the tempering according to the illustrated embodiment, the Rockwell hardness of the four locations of the cam C1 exceeds the allowable value 57H RC , and the tempered camshaft according to the illustrated embodiment is a heat-treated product. There is no problem.
図示は省略しているが、出願人の実験によれば、図示の実施形態に係る焼戻しを施したカムシャフトのジャーナル部J1〜J7における振れは許容値0.1mm(0.1mm以下)に対して遥かに小さい。このことは、図示の実施形態に係る焼戻しを施したカムシャフトの熱処理前の圧縮残留応力が低減されていることを意味している。
また、図示の実施形態に係る焼戻しを施したカムシャフトのジャーナル部J1〜J7における振れは、従来技術の焼戻しを施した場合と比較して、同等であるため、「振れ」についても問題はない。
Although not shown, according to the applicant's experiment, the runout in the journal portions J1 to J7 of the tempered camshaft according to the illustrated embodiment is an allowable value of 0.1 mm (0.1 mm or less). Much smaller. This means that the compressive residual stress before heat treatment of the tempered camshaft according to the illustrated embodiment is reduced.
Moreover, since the runout in the journal portions J1 to J7 of the tempered camshaft according to the illustrated embodiment is equivalent to that in the case of performing the tempering of the prior art, there is no problem with “runout”. .
上述した構成の図示の実施形態によれば、従来のバッチ処理方式から、連続処理、いわゆる1個流しが可能となり、熱処理前後の仕掛を排除することが可能となった。
そして図示の実施形態では、カムシャフト1本分に換算して比較した場合に、焼戻しに要する時間が従来技術の10.5分→4分と大幅に削減することが出来る。そのため、焼戻し工程に必要な電気エネルギーが大幅に削減できる。
また、加熱当初の段階から誘導電流によるジュール熱の発生が熱処理に直接利用されるので、加熱炉で加熱する場合とは異なり、加熱当初の段階からエネルギーが熱処理に直接利用される。
According to the illustrated embodiment having the above-described configuration, it is possible to perform continuous processing, so-called single-flow, from the conventional batch processing method, and to eliminate the work before and after the heat treatment.
In the illustrated embodiment, the time required for tempering can be significantly reduced from 10.5 minutes to 4 minutes in the prior art when compared in terms of one camshaft. Therefore, the electrical energy required for the tempering process can be greatly reduced.
In addition, since the generation of Joule heat due to induction current is directly used for heat treatment from the initial stage of heating, energy is directly used for heat treatment from the initial stage of heating, unlike the case of heating in a heating furnace.
図示の実施形態では、加熱→放冷のサイクルを7回繰り返しており、そのため、焼戻しの効果が十分に得られ、しかも、ワークの表面温度が高くなり過ぎることがない。ただし、サイクルの繰り返し回数は、「7回」に限定されるものではない。 In the illustrated embodiment, the heating-to-cooling cycle is repeated seven times, so that a sufficient tempering effect can be obtained, and the surface temperature of the workpiece does not become too high. However, the number of repetitions of the cycle is not limited to “7 times”.
これに加えて、図示の実施形態について出願人が実験した結果として、工数については、従来技術においては5人であるのに対して、図示の実施形態では4.5人となり、10%の省力化が可能となった。
生産リードタイムに関しては、従来技術の1.5日から、1.25日へと短縮され、約17%が削減された。
In addition to this, as a result of the experiment conducted by the applicant on the illustrated embodiment, the man-hour is 5 in the prior art, whereas in the illustrated embodiment, it is 4.5, and labor saving is 10%. It became possible.
The production lead time was reduced from 1.5 days of the prior art to 1.25 days, which was reduced by about 17%.
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
1・・・焼戻し用コイル1
1A、1B・・・一対の半円形コイル
2・・・交流電源
3・・・第1の冶具(ヘッドストック)
4・・・第2の冶具(テールストック)
10・・・カムシャフト
11・・・カムシャフトの一端
12・・・カムシャフトの他端
100・・・焼戻し装置
C・・・カム
J・・・ジャーナル部
1 ...
1A, 1B ... Pair of
4 ... Second jig (tailstock)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008150160A JP2009293104A (en) | 2008-06-09 | 2008-06-09 | Apparatus and method for tempering camshaft |
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JP2008150160A JP2009293104A (en) | 2008-06-09 | 2008-06-09 | Apparatus and method for tempering camshaft |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3103313A4 (en) * | 2014-02-09 | 2017-12-06 | Inductoheat, Inc. | Single shot inductor for heat treatment of closely spaced multiple eccentric cylindrical components arranged along the longitudinal axis of a workpiece |
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2008
- 2008-06-09 JP JP2008150160A patent/JP2009293104A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3103313A4 (en) * | 2014-02-09 | 2017-12-06 | Inductoheat, Inc. | Single shot inductor for heat treatment of closely spaced multiple eccentric cylindrical components arranged along the longitudinal axis of a workpiece |
US9885094B2 (en) | 2014-02-09 | 2018-02-06 | Inductoheat, Inc. | Single shot inductor for heat treatment of closely spaced multiple eccentric cylindrical components arranged along the longitudinal axis of a workpiece |
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