JP2014214326A - 焼入れ装置および焼入れ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、加熱済みの焼入れ部位に対して噴射する冷却流体が、その隣接した位置で加熱している焼入れ部位に付着するのを防止することができる焼入れ装置および焼入れ方法を提供する。【解決手段】焼入れ装置は、各カム部Ｃを加熱する加熱手段１と、加熱手段１と隣接して配設され加熱手段１により所定のカム部Ｃを加熱するのと同時に、この加熱手段１によって加熱されているカム部Ｃと隣接して加熱手段１によって加熱されたカム部Ｃに対して冷却流体Ｑを噴出する冷却流体噴出部２０を有する冷却手段２と、加熱手段１によって加熱されたカム部Ｃに対して冷却手段２により噴出される冷却流体Ｑが加熱手段１によって加熱されているカム部Ｃに付着するのを防止するための遮蔽流体Ｑを噴出する遮蔽流体噴出部４０を有する遮蔽流体噴出手段４を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、焼入れ装置および焼入れ方法に関し、さらに詳しくは、焼入れ対象が複数の焼き入れ部位を有しており、加熱手段により所定の部位を加熱するのと同時に、該部位と隣接し加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段によって冷却流体を噴出して焼き入れ処理する焼入れ装置および焼入れ方法に関するものである。

複数の焼入れ部位を有する焼入れ対象として、たとえば内燃機関に使用するカムシャフトの各カム部の表面をそれぞれ焼入れ処理する場合には、一般に、加熱手段として高周波誘導加熱コイルを各カム部と対応させて設けて、各カム部を同時に加熱し、冷却水などの冷却液に浸漬して焼入れ処理している。

このような焼入れ処理には、焼入れ部位の表面から設定された所定の深さで焼入れ硬化層を形成するなど、焼入れ品質を満足させる必要がある。

ところで、上述したように加熱手段を各カム部と対応させて設ける場合には、カムシャフトの種類によってカム部の数や、カム部間の距離（カム部の位置）が異なると、加熱手段の位置も異なることとなる。そのため、カムシャフトの種類に応じて焼入れ装置を変更する必要がある。また、カム部の数に応じて複数の加熱手段を設けると、焼入れ装置全体が大型化し、大きな設置スペースが必要となり設備コストがかかる。

そこで、図７に示すように、加熱手段として高周波誘導加熱コイル１’を単一で設けるとともに、加熱手段１’と隣接させて冷却手段２’を設けた焼入れ装置が知られている。図７に示したカムシャフトＣＳは、使用する内燃機関のシリンダ室（図では第１ボア〜第４ボアＢ１〜Ｂ４）と対応してそれぞれ一対でカム部Ｃが設けられている。図７では、上方をフロント（Ｆｒ）側、下方をリア（Ｒｒ）側と呼ぶこととする。また、図７に示した例では、カム部を図の上方から下方に向かって１番カム〜８番カムＣ１〜Ｃ８とする。したがって、１、２番カムＣ１、Ｃ２は第１ボアＢ１と、３、４番カムＣ３、Ｃ４は第２ボアＢ２と、５、６番カムＣ５、Ｃ６は第３ボアＢ３と、７、８番カムＣ７、Ｃ８は第４ボアＢ４と対応する。

加熱手段１’は、各ボアＢ１〜Ｂ４と対応する一対のカム部Ｃを同時に加熱するよう構成されている。また、冷却手段２’は、図８および９に示すように、冷却水などの冷却液Ｑを噴出する冷却ジャケット６’により構成されている。冷却ジャケット６’は、冷却液Ｑが供給される筐体６０’と、この筐体６０’の開放面を覆う蓋体６１’とを有しており、蓋体６１’には、筐体６０’内に供給された冷却液Ｑを噴出する冷却流体噴出部２０’が穿設されている。図８に示すように、冷却流体噴出部２０’は加熱手段１’によって加熱された各ボアＢ１〜Ｂ４と対応する一対のカム部Ｃ、Ｃに対してそれぞれ同時に冷却流体Ｑを噴出するよう複数配列されており、冷却流体噴出部群２００’が構成されている。

このように構成された焼入れ装置を用いてカムシャフトＣＳを焼入れ処理する場合には、たとえば、カムシャフトＣＳをロボット３’により把持して、７、８番カムＣ７、Ｃ８を加熱手段１’により加熱し、次いで、カムシャフトＣＳを軸方向に移動させて５、６番カムＣ５、Ｃ６を加熱手段１’により加熱するのと同時に、先に加熱された７、８番カムＣ７、Ｃ８に対して冷却ジャケット６’から冷却液Ｑを噴出させて冷却する。続いて、図７の矢印Ｍに示したようにカムシャフトＣＳを軸方向に移動させて加熱済みの５、６番カムＣ５、Ｃ６を冷却ジャケット６’と対応する位置に配置させると共に、次に加熱する３、４番カムＣ３、Ｃ４を加熱手段１’と対応するよう位置させて、冷却ジャケット６’から冷却液Ｑを噴出させて５、６番カムＣ５、Ｃ６を冷却すると同時に加熱手段１’によって３、４番カムＣ３、Ｃ４を加熱する。このように繰り返すことにより、カムシャフトＣｓの各カム部Ｃを対で順に焼入れ処理する。

ここで、高周波焼入れなどによる軸部材の局部焼入れの冷却の際に、冷却液が焼入れ部周辺に飛散するのを遮蔽する冷却ジャケットの冷却液飛散防止治具に関する従来の技術として、特許文献１が知られている。特許文献１の段落０００２には、「この際に冷却液が飛散して冷却液を多く消耗し、かつ作業場を汚染する。この冷却液の飛散を防止するために、従来は図３に示すような被焼入れ材を通す孔が開いた板などの単純な遮蔽板が用いられてきた。」と記載されている。この記載から、特許文献１では、冷却液が飛散する結果として、冷却液が多く消耗することと、作業場を汚染することとを認識している。

そして、特許文献１には、熱処理の際に局部冷却する冷却ジャケットにおいて、被熱処理材を挿入する孔部と該孔部から放射状に切り込まれて構成される複数の切り込み片とが設けられた薄板材からなり、該切り込み片が弾性を有してその孔部が被熱処理材表面に接する遮蔽板を備えたことなどを特徴とする冷却ジャケットの冷却液飛散防止治具が開示されている。

特開２００４−２９２９２１号公報

しかしながら、このように焼入れ処理するに際して、特に焼入れ対象がカムシャフトＣＳの場合には、互いに隣接するボアＢ間のカム部Ｃの間隔が狭い。一方、図７〜９に示した焼入れ装置にあっては、加熱されたカム部Ｃを焼入れすべく急冷するために、加熱手段１’と冷却ジャケット６’は互いに隣接して配置されている。そして、カム部Ｃを均一に冷却するとともに、サイクルタイムを短縮するなどの要請から、冷却ジャケット６’から比較的高圧で冷却液Ｑを噴出させるよう設定されている。そのため、加熱手段１’によって加熱されたカム部Ｃを焼入れ処理するに際して、冷却ジャケット６’から冷却液Ｑを噴出させると、図７に矢印Ｖで示したように、加熱済みの冷却されるカム（図７では特に３番カムＣ３）に冷却液Ｑが当たって跳ね返り、加熱手段１’によって加熱しているカム部Ｃ（図７では、特に２番カムＣ２のリアＲｒ側）に冷却液Ｑがかかり、加熱手段１’によって加熱されているカム部Ｃ４の特にリア部Ｒｒ側を設定された所定の温度に昇温させることができなくなる。このように、設定された所定の温度にカム部Ｃを昇温させることができないと、図６の（ａ）に示したように、カム部の表面からの焼入れ深さが浅くなり、設定された所定の深さで焼入れ硬化層を形成することができず、品質を保証することができなくなる事態が想定される。

このような焼入れ深さが浅くなるなどの事態を防止するために、作業場を汚染する冷却液の飛散を防止することを目的とした、特許文献１に開示された冷却ジャケットの冷却液飛散防止治具を適用することが考えられる。しかしながら、特許文献１に開示された冷却ジャケットの冷却液飛散防止治具にあっては、遮蔽板を設けるためのスペースが必要となることから、装置が大型化するという問題があった。

また、特許文献１にあっては、遮蔽板の孔部を焼入れ対象の断面形状や径の大きさに合わせて遮蔽板の孔部を形成する必要があることから、焼き入れ対象に応じた遮蔽板を用意する必要があり、焼き入れ処理のための設備にコストがかかるという問題もあった。さらに特許文献１にあっては、遮蔽板の切り込み片が焼入れ対象（ワーク）と接することとなり、遮蔽板に撓み癖が付いて冷却液を完全に遮蔽できないという問題や、焼入れ対象が傷ついたり遮蔽板が摩耗するなどの問題があった。

そして、特許文献１にあっては、ただ単に冷却ジャケットから噴出される冷却液が周囲に飛散して作業場が汚染されるのを防止するための技術であって、加熱手段により加熱される焼入れ対象の部分に冷却液が付着して充分に加熱されず、焼き入れ深さなど均一な品質で焼き入れ処理することができないという問題には着目していないものであった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、特に焼入れ部位が互いに近接しているカムシャフトのような焼入れ対象であっても、加熱済みの焼入れ部位に対して噴射する冷却流体が、その隣接した位置の新たに加熱している焼入れ部位にかかることなく、したがって、冷却手段が隣接する所定の部位を加熱手段によって確実に昇温させて、確実に設定された所定の焼入れ深さで焼入れ硬化層を均一に形成して焼入れ品質を保証することができる焼入れ装置および焼入れ方法を提供することを目的とする。
また本発明は、コンパクトで設備コストがかからず、サイクルタイムを延長させることなく、また、焼入れ処理する焼入れ対象の種類に対する汎用性を持たせることができる焼入れ装置および焼入れ方法を提供することを目的とする。

本願の焼入れ装置に係る発明は、上記目的を達成するため、焼入れ対象が複数の焼き入れ部位を有しており、各焼入れ部位を加熱する加熱手段と、該加熱手段と隣接して配設され加熱手段によって加熱されている部位と隣接した部位に対して冷却流体を噴出する冷却手段とを備えており、加熱手段により所定の部位を加熱するのと同時に、該部位と隣接し加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段によって冷却流体を噴出して焼き入れ処理する焼入れ装置であって、加熱手段と冷却手段との間に、加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段により噴出される冷却流体が加熱手段によって加熱されている部位に付着するのを防止するための遮蔽流体を噴出する遮蔽流体噴出部を有する遮蔽流体噴出手段を設けたことを特徴とする。
また、本願の焼入れ方法に係る発明は、上記目的を達成するため、焼入れ対象が複数の焼き入れ部位を有しており、所定の部位を加熱手段によって加熱するのと同時に、該部位と隣接し加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段によって冷却流体を噴出して焼き入れ処理する焼入れ方法であって、加熱手段と冷却手段との間に、加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段により噴出される冷却流体が加熱手段によって加熱されている部位に付着するのを防止するための遮蔽流体を噴出させることを特徴とする。

請求項１の焼入れ装置に係る発明によれば、加熱手段と冷却手段との間に遮蔽流体噴出手段を設けたという簡単な構成で、加熱手段によって所定の焼入れ部位を加熱するのと同時に、この部位と隣接した位置であって加熱手段により加熱された部位に対して冷却手段により冷却流体を噴出させて冷却するときに、遮蔽流体噴出部から遮蔽流体を噴出させると、冷却流体が跳ね返るなどして加熱手段により加熱中の部位に付着するのを確実に防止することができる。したがって、従来の技術のように遮蔽板を設ける必要がないことから、装置が大型化することなくコンパクトに構成することが可能であり、また、加熱手段によって加熱中の部位を確実に所定の温度に昇温させることができると共に、冷却手段によって冷却流体を充分に噴出させることができるので、サイクルタイムを延長させることなく加熱された部位を確実に冷却することが可能であることから、焼入れ対象の各焼入れ部位を所定の品質で確実に焼入れ処理することが可能な焼入れ装置を提供することができる。
請求項５の焼入れ方法に係る発明によれば、所定の部位を加熱手段によって加熱するのと同時に、該部位と隣接し加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段によって冷却流体を噴出しているときに、加熱手段と冷却手段との間に遮蔽流体を噴出させるという簡単な構成で、所定の部位を加熱手段によって加熱するのと同時に、この部位と隣接した位置であって加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段によって冷却流体を噴出させて冷却するときに、加熱手段と冷却手段との間に遮蔽流体を噴出させることにより、従来の技術のように遮蔽板を設けることなく、冷却流体が跳ね返るなどして加熱手段により加熱中の部位に付着するのを確実に防止することができ、したがって、加熱手段によって加熱中の部位を確実に所定の温度に昇温させることができると共に、冷却手段によって冷却流体を充分に噴出させることができるので、サイクルタイムを延長させることなく加熱された部位を確実に冷却することが可能であることから、焼入れ対象の各焼入れ部位を所定の品質で確実に焼入れ処理することが可能な焼入れ方法を提供することができる。

（発明の態様）
請求項２の焼入れ装置に係る発明は、請求項１に記載の発明において、冷却手段は、冷却流体噴出部を有しており、遮蔽流体噴出部は、スリット状で、その両端部の間の長さが冷却流体噴出部の幅以上で形成されていることを特徴とする。
請求項２の発明では、遮蔽流体噴出部を、スリット状で、その両端部の間の長さが冷却流体噴出部の幅以上で形成することにより、遮蔽流体を冷却流体よりも広い幅で膜状に噴射することができる。これにより、加熱手段により加熱中の部位に冷却流体が付着することを確実に防止することが具現化できる。

請求項３の焼入れ装置に係る発明は、請求項２に記載の発明において、遮蔽流体噴出部は、焼入れ対象に対して加熱手段側から冷却手段側に向かって傾斜させて遮蔽流体を噴出させるよう構成されていることを特徴とする。
請求項３の発明では、遮蔽流体噴出部を、焼入れ対象に対して加熱手段側から冷却手段側に向かって傾斜させて遮蔽流体を噴出させるよう構成することにより、遮蔽流体自体が加熱中の焼入れ部位に付着するのを防止することができるため、より確実に加熱手段により加熱中の部位に冷却流体が付着することを防止することが具現化できる。

請求項４の焼入れ装置に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、冷却手段と遮蔽流体噴出手段が一体に設けられており、前記冷却流体と遮蔽流体とが同じ流体からなることを特徴とする。
請求項４の発明では、冷却手段と遮蔽流体噴出手段とを一体に設けて、冷却流体と遮蔽流体として同じ流体を噴出させることにより、簡単な構成とすることができることから、設備コストを低減させることができる。

また、請求項６の焼入れ方法に係る発明は、請求項５に記載の発明において、冷却手段は、冷却流体噴出部を有しており、遮蔽流体を噴出させる遮蔽流体噴出手段を加熱手段と冷却手段との間に配置し、該遮蔽流体噴出手段には、スリット状の遮蔽流体噴出部を形成しておき、該遮蔽流体噴出部は、その両端部の間の長さを冷却流体噴出部の幅以上で形成しておくことを特徴とする。
請求項６の発明では、遮蔽流体噴出部を、スリット状とし、その両端部の間の長さを冷却流体噴出部の幅以上で形成しておくことにより、冷却流体噴出部から噴出される冷却流体よりも広い幅で遮蔽流体噴出部から遮蔽流体を膜状に噴射することができるため、冷却流体噴出部から噴出される冷却流体が加熱手段により加熱中の部位に付着することを確実に防止することが具現化できる。

請求項７の焼入れ方法に係る発明は、請求項６に記載の発明において、前記遮蔽流体を、焼入れ対象に対して加熱手段側から冷却流体噴出部群側に向かって傾斜させて噴出させることを特徴とする。
請求項７の発明では、遮蔽流体を、焼入れ対象に対して加熱手段側から冷却流体噴出部群側に向かって傾斜させて噴出させることにより、遮蔽流体自体が加熱中の焼入れ部位に付着するのを防止することができるため、より確実に加熱手段により加熱中の部位に冷却流体が付着することを防止することが具現化できる。

請求項８の焼入れ方法に係る発明は、請求項５〜７に記載の発明において、前記冷却流体噴出部群から噴出させる冷却流体と、遮蔽流体噴出部から噴出させる遮蔽流体とが同じ流体であることを特徴とする。
請求項８の発明では、同じ流体を冷却流体および遮蔽流体として、冷却手段の冷却流体噴出部群と遮蔽流体噴出部とからそれぞれ噴出させることにより、構成を簡単にすることができ、したがって、設備コストを低減させることができる。

本発明の焼入れ装置の実施の一形態と焼入れ対象の構成を説明するために概略で示した正面図である。 本発明における冷却ジャケットの実施の一形態を説明するために示した正面図である。 図２の縦断側面図である。 本発明における冷却ジャケットの第２の実施の形態を説明するために示した正面図である。 図４の縦断側面図である。 冷却流体が付着した場合(ａ)と、本発明により冷却流体が付着しなかった場合(ｂ)の焼入れ深さを説明するために示したグラフである。 従来の一般的な焼入れ装置の一形態と焼入れ対象の構成を説明するために概略で示した正面図である。 従来の技術における冷却ジャケットの実施の一形態を説明するために示した正面図である。 図８の縦断側面図である。

最初に、本発明の焼入れ装置の実施の一形態を、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態においては、焼入れ対象が内燃機関に使用されるカムシャフトＣＳであり、焼入れ部位Ｃが１〜８番のカム部Ｃ１〜Ｃ８である場合により説明する。
焼入れ装置は、概略、各焼入れ部位Ｃを加熱する加熱手段１と、加熱手段１と隣接して配設され加熱手段１により所定の部位Ｃを加熱するのと同時に、この加熱手段１によって加熱されている部位Ｃと隣接して加熱手段１によって加熱された部位に対して冷却流体（後述する）を噴出する冷却流体噴出部２０を有する冷却手段２と、焼入れ対象ＣＳを把持して各焼入れ部位Ｃをそれぞれ焼入れ処理させるべく加熱手段１と冷却手段２と対応する位置に繰り返し送る送り手段３と、加熱手段１と冷却手段２との間に設けられ、加熱手段１によって加熱された部位Ｃに対して冷却手段２により噴出される冷却流体が加熱手段１によって加熱されている部位Ｃに付着するのを防止するための遮蔽流体（後述する）を噴出する遮蔽流体噴出部４０を有する遮蔽流体噴出手段４とを備えている。
そして、この実施の形態では、冷却ジャケット５に冷却流体噴出部２０と遮蔽流体噴出部４０とが設けられており、冷却ジャケット５に供給される冷却水が冷却流体Ｑと遮蔽流体Ｑを構成している。以下の説明では、冷却水にも符合Ｑを用いる。

この実施の形態の場合、送り手段３は、カムシャフトＣＳを把持するロボットにより構成されている。カムシャフトＣＳは、その軸方向が垂直となるように端部をロボット３により把持され、所定のカム部Ｃが加熱手段１および冷却ジャケット５と対応するよう任意の高さに軸方向に順に送り移動可能に保持される。

加熱手段１は、一対のカム部Ｃ、Ｃと対応する一対の高周波誘導加熱コイルにより構成されている。カム部Ｃは、カムシャフトＣＳが使用される内燃機関の各ボアＢ１〜Ｂ４と対応して一対で一組として設けられている。したがって、高周波誘導加熱コイル１も一対で一組であり、実質的に加熱手段１が単一で設けられているということができる。

冷却ジャケット５は、冷却流体として冷却水Ｑが所定の圧力、所定の流量で供給される筐体５０と、この筐体５０の開放面を覆う蓋体５１とを有している。蓋体５１には、筐体５０内に供給された冷却水Ｑを噴出する冷却流体噴出部２０が複数穿設され、また、遮蔽流体噴出部４０が形成されている。したがって、冷却ジャケット５により、冷却手段２と遮蔽流体噴出手段４とが一体に構成されている。

冷却流体噴出部２０を複数穿設することにより、冷却流体噴出部群２００が形成される。冷却流体噴出部群２００は、加熱手段１によって加熱された一対で一組のカムＣ、Ｃに対してそれぞれ均一に冷却水Ｑを噴射することができる大きさ、すなわち、図２における水平方向の大きさ（各カムＣの径方向の投影した最大の大きさ）と、図２における垂直方向の大きさ（各カムＣの軸方向の幅）に応じて形成される。なお、本発明の冷却手段２は、加熱手段１によって加熱された一対で一組のカムＣ、Ｃに対してそれぞれ均一に冷却水Ｑを噴射することがきるものであれば、複数の冷却流体噴出部２０を配列して冷却流体噴出部群２００を形成する場合に限定されることはなく、冷却流体噴出部２０を単一で設ける場合も含まれる。

遮蔽流体噴出部４０は、蓋体５１の筐体５０内と対向する側の表面からカムシャフトＣＳに対向する側の表面にわたって貫通するよう形成されており、冷却流体噴出部群２００の上方に配置されており、その開口がカムシャフトＣＳの軸方向と直交する方向、つまり、図２における水平方向に延びるスリット状に形成されたもので、その長手方向（図２の左右方向）の両端部の間の長さＬは、冷却流体噴出部群２００の水平方向の大きさ（幅）、すなわち、図２における最もの左右それぞれ位置する冷却流体噴出部２０の間の幅Ｗ以上に設定されている。そして、この実施の形態における遮蔽流体噴出部４０は、蓋体５１の厚さ方向の経路４０ａも水平方向に延びるよう形成されている。なお、遮蔽流体噴出部４０は、単一のスリット状に形成することに限定されることはなく、複数のスリット状で形成することも含むことができる。上述したように冷却流体噴出部２０を単一で設ける場合には、かかる冷却流体噴出部２０の幅Ｗが、その直径となる。

なお、図１に示した実施の形態では、高周波誘導加熱コイル１の上方に第２冷却ジャケット６が設けられている。この第２冷却ジャケット６は、図８および図９に示した従来の技術における冷却ジャケット６’と同様に構成されたもので、その作動については、後述する本発明の焼入れ方法で説明する。

次に、本発明の焼入れ方法の実施の一形態を、上述したように構成された焼入れ装置を用いる場合によって、その装置の作動と共に詳細に説明する。なお、上述した実施の形態で説明した構成について対応する符号を付してその説明を省略する。
焼入れ方法は、概略、所定の部位Ｃを加熱手段１によって加熱するのと同時に、この部位Ｃと隣接し加熱手段１によって加熱された部位Ｃに対して冷却手段２によって冷却流体Ｑを噴出して焼き入れ処理する焼入れ方法であって、加熱手段１と冷却手段２との間に、加熱手段１によって加熱された部位に対して冷却手段２により噴出される冷却流体Ｑが加熱手段１によって加熱されている部位Ｃに付着するのを防止するための遮蔽流体Ｑを噴出させるものである。
そして、この実施の形態では、冷却ジャケット５に冷却流体噴出部２０と遮蔽流体噴出部４０とを設けておき、冷却ジャケット５に供給される冷却水Ｑを冷却流体Ｑと遮蔽流体Ｑとして噴出させる。

ここで、図１に示したカムシャフトＣＳについて、図７と同様に、カム部Ｃを図の上方から下方に向かって１番カム〜８番カムとし、１、２番カムは内燃機関の第１ボアＢ１と、３、４番カムは第２ボアＢ２と、５、６番カムは第３ボアＢ３と、７、８番カムは第４ボアＢ４と対応することとし、またカムシャフトＣＳの上方をフロント（Ｆｒ）側、下方をリア（Ｒｒ）側と呼ぶこととする。

カムシャフトＣＳの各カム部Ｃを焼入れ処理するに際して、この実施の形態では、カムシャフトＣＳのフロントＦｒ側である上端部をロボット３により把持する。ロボット３は、カムシャフトＣＳの軸方向が垂直となり、所定のカム部Ｃが加熱手段１および冷却ジャケット５と対応するよう任意の高さに軸方向に順に送り移動可能に保持する。そして、最初に、７、８番カムＣ７、Ｃ８を高周波誘導加熱コイル１内に位置させるよう配置して、高周波誘導加熱コイル１に通電することにより所定の温度に加熱する。次いで、ロボット３により、カムシャフトＣＳを軸方向に送って、５、６番カムＣ５、Ｃ６を高周波誘導加熱コイル１内に位置させると共に７、８番カムＣ７、Ｃ８を冷却ジャケット５と対向するように位置させて、５、６番カムＣ５、Ｃ６を高周波誘導加熱コイル１により加熱するのと同時に、冷却ジャケット５に冷却水Ｑを所定の圧力所定の流量で供給して冷却流体噴出部群２００から冷却水Ｑを噴出させて先に加熱され所定の温度となっている７、８番カムＣ７、Ｃ８を冷却する。このとき、冷却ジャケット５に供給された冷却水Ｑは、冷却流体噴出部群２００から噴出されると同時に遮蔽流体噴出部４０からも噴出される。上述したように、遮蔽流体噴出部４０が水平方向に延びるスリット状に形成されていることにより、遮蔽流体も構成する冷却水Ｑが水平方向に広がる膜状となって７、８番カムＣ７、Ｃ８と加熱中の５、６番カムＣ５、Ｃ６との間に噴出されることとなる。そのため、冷却流体噴出部群２００から噴出された冷却水Ｑが７、８番カムＣ７、Ｃ８に当たることにより跳ね返っても、遮蔽流体も構成する冷却水Ｑが膜状に拡がり流れることによって５、６番コイルＣ５、Ｃ６が遮蔽されるため、高周波誘導加熱コイル１により加熱中の５、６番コイルＣ５、Ｃ６にかかるのを防止することができる。したがって、高周波誘導加熱コイル１により確実に５、６番コイルＣ５、Ｃ６を所定の温度に昇温させることができる。

続いて、ロボット３により、カムシャフトＣＳを軸方向に送って、３、４番カムＣ３、Ｃ４を高周波誘導加熱コイル１内に位置させると共に５、６番カムＣ５、Ｃ６を冷却ジャケット５と対向するよう位置させて、遮蔽流体としての冷却水Ｑを水平方向に広がる膜状で５、６番カムＣ５、Ｃ６と加熱中の３、４番コイルＣ７、Ｃ８との間に噴出させた状態で、３、４番カムＣ３、Ｃ４を高周波誘導加熱コイル１により加熱するのと同時に、冷却ジャケット５の冷却流体噴出部群２００から冷却流体としての冷却水Ｑを噴出させて先に加熱され所定の温度となっている５、６番カムＣ５、Ｃ６を冷却する。

続いて、ロボット３により、カムシャフトＣＳを軸方向に送って、１、２番カムＣ１、Ｃ２を高周波誘導加熱コイル１内に位置させると共に３、４番カムＣ３、Ｃ４を冷却ジャケット５と対向させるように位置させて、遮蔽流体としての冷却水Ｑを水平方向に広がる膜状で３、４番カムＣ３、Ｃ４と加熱中の１、２番カムＣ１、Ｃ２との間に噴出させた状態で、１、２番カムＣ１、Ｃ２を高周波誘導加熱コイル１により加熱するのと同時に、冷却ジャケット５の冷却流体噴出部群２００から冷却流体としての冷却水Ｑを噴出させて先に加熱され所定の温度となっている３、４番カムＣ３、Ｃ４を冷却する。

その後、ロボット３により、カムシャフトＣＳを軸方向に逆方向へ送って、１、２番カムＣ１、Ｃ２を高周波誘導加熱コイル１内から第２冷却ジャケット６と対向させるよう位置させて、第２冷却ジャケット６の冷却流体噴出部群（図７の２００’を参照）から冷却水Ｑを噴出させて先に加熱され所定の温度となっている１、２番カムＣ１、Ｃ２を冷却する。このように、第２冷却ジャケット６によって１、２番カムＣ１、Ｃ２を冷却する理由は、ロボット３がカムシャフトＣＳの上端部を把持している状態で、高周波誘導加熱コイル１内に進入して１、２番カムＣ１、Ｃ２を冷却ジャケット５と対向する位置に送ることができないからである。しかしながら、本発明は、この実施の形態に限定されることなく、たとえばカムシャフトＣＳの下端部をロボット３などにより把持して軸方向に送るよう構成するなどの場合には、第２冷却ジャケット６を設ける必要はない。

ここで、図６の（ａ）は、図７に矢印Ｖで示したように、１、２番カムＣ１、Ｃ２を加熱しているときに、３、４番カムＣ３、Ｃ４に対して噴射した冷却水Ｑが跳ね返って、１、２番カムＣ１、Ｃ２に付着した場合のカム部Ｃの表面に形成された焼入れ硬化層の深さを示し、図６の(ｂ)は、図１に示したように本発明により、１、２番カムＣ１、Ｃ２を加熱しているときに、３、４番カムＣ３、Ｃ４との間に遮蔽流体も構成する冷却水Ｑを水平方向に広がる膜状に噴出させて、３、４番カムＣ３、Ｃ４に対して噴射した冷却水Ｑが跳ね返って１、２番カムＣ１、Ｃ２に付着するのを防止した場合のカム部Ｃの表面に形成された焼入れ硬化層の深さを示したものである。

図６の(ａ)では、３、４番カムＣ３、Ｃ４に対して噴射した冷却水Ｑが跳ね返って、加熱中である１、２番カムＣ１、Ｃ２のうちで特に２番カムＣ２のリアＲｒ側に付着し、かかる部分Ｒｒの焼入れ硬化層が浅くなっていることが判別できる。

これに対して、図６の(ｂ)では、３、４番カムＣ３、Ｃ４に対して噴射した冷却水Ｑが跳ね返って特に２番カムＣ２のリアＲｒ側の焼入れ硬化層が浅くなる傾向にあるのを（図６の(ｂ)のポイントＰ’を参照）、１、２番カムＣ１、Ｃ２を加熱しているときに、３、４番カムＣ３、Ｃ４との間に遮蔽流体も構成する冷却水Ｑを水平方向に広がる膜状に噴出させることにより、３、４番カムＣ３、Ｃ４に対して噴射した冷却水Ｑが跳ね返っても１、２番カムＣ１、Ｃ２に付着するのを防止し、特に２番カムＣ２のリアＲｒ側の焼入れ硬化層（図６の(ｂ)のポイントＰを参照）も他の部分と同様の深さで形成することができることが明確となっている。

なお、遮蔽流体の種類は、冷却流体噴出部群２００から加熱されたカムＣに向かって噴出される冷却水Ｑに限定されることはなく、水以外の液体や、たとえば空気などのような気体を使用することもできる。この場合にあっては、冷却ジャケット５の筐体５０の内部に図３に鎖線で示すように隔壁５２を設けることにより、冷却流体噴出部群２００から噴出させる冷却水Ｑが供給される領域と、遮蔽流体噴出部４０から噴出させる冷却水位以外の流体が供給される領域とに筐体５０内を仕切ることができる。

また、この実施の形態では、冷却手段２を構成する冷却流体噴出部群２００と、遮蔽流体噴出手段４を構成する遮蔽流体噴出部４０とを、冷却ジャケット５に一体に設ける場合で説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、冷却手段２と遮蔽流体噴出手段４とを個別に設けることもできる。

さらに、冷却ジャケット５は、図２および図３に示したように矩形の箱型に形成して、カムシャフトＣＳの周囲を取り囲むように複数配置してもよく、また、単体でカムシャフトＣＳの周囲を取り囲むことができるように円環状に形成することもできる。

次に、本発明の焼入れ装置の別の実施の形態を図４、５に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明することとする。
上述した実施の形態における遮蔽流体噴出部４０は、蓋体５１の厚さ方向の経路４０ａが水平方向に延びるよう形成されていたのに対して、この実施の形態における遮蔽流体噴出部４０は、蓋体５１の厚さ方向の筐体５０内と対向する側の表面からカムシャフトＣＳに対向する側の表面にわたる経路４０ａが、カムシャフトＣＳに対して高周波誘導加熱コイル１側から冷却流体噴出部群２００側に向かって角度αで傾斜するよう形成されている。

遮蔽流体噴出部４０の経路４０ａの水平方向に対して傾斜させる角度αは、遮蔽流体噴出部４０からカムシャフトＣＳに対して噴出される冷却水Ｑが、冷却流体噴出部群２００から噴出されてカム部Ｃに当る位置よりも、高周波誘導加熱コイル１により加熱されているカム部Ｃ側に当たるよう設定されていれば、特に限定されることはない。

次に、本発明の焼入れ方法の別の実施の形態を、図４、５に示したように構成された焼入れ装置を用いる場合によって、その装置の作動と共に詳細に説明する。なお、上述した実施の形態で説明した構成について対応する符号を付してその説明を省略する。
上述した実施の形態においては蓋体５１を厚さ方向に貫通する経路４０ａが水平方向に延びる遮蔽流体噴出部４０により、遮蔽流体も構成する冷却水Ｑを水平方向に広がる膜状で、加熱されたカム部Ｃに対して噴出させていたのに対して、この実施の形態においては蓋体５１を厚さ方向に貫通する経路４０ａが水平方向に対して角度αで傾斜した遮蔽流体噴出部４０により、遮蔽流体も構成する冷却水Ｑを水平方向に対して角度αで傾斜させて膜状に広がるようにして、カムシャフトＣＳの加熱手段１により加熱中のカム部Ｃと、冷却流体噴出部群２００から噴出される冷却流体Ｑにより冷却されるカム部Ｃとの間に対して噴出させる。

カムシャフトＣＳの各カム部Ｃを焼入れ処理するに際して、この実施の形態においても上述した実施の形態と同様に、図１に示したようにロボット３がカムシャフトＣＳの上端部を把持し、カムシャフトＣＳの軸方向を垂直に保持する。そして、最初に、７、８番カムＣ７、Ｃ８を高周波誘導加熱コイル１により加熱し、カムシャフトＣＳを軸方向に送って、５、６番カムＣ５、Ｃ６を高周波誘導加熱コイル１により加熱すると共に、加熱された７、８番カムＣ７、Ｃ８に対して冷却ジャケット５の冷却流体噴出部群２００から冷却水Ｑを噴出させて冷却する。このとき、冷却水Ｑを冷却流体噴出部群２００から噴出させると同時に遮蔽流体噴出部４０からも噴出させる。そして、カムシャフトＣＳを軸方向に送り、各カム部Ｃを焼入れ処理することは上述した実施の形態と同様である。

この実施の形態では、遮蔽流体も構成する冷却水Ｑを遮蔽流体噴出部４０から水平方向に対して角度αで傾斜させて噴出させる。そのため、遮蔽流体噴出部４０から噴出されている冷却水Ｑが、高周波誘導加熱コイル１によって加熱されているカム部Ｃと、加熱された後に冷却水Ｗを噴出されているカム部Ｃとの間に当たって跳ね返ったとしても、その跳ね返る方向が高周波誘導加熱コイル１によって加熱されているカム部Ｃと反対方向（図１では下方向）となるため、遮蔽流体を構成する冷却水Ｑ自体が高周波誘導加熱コイル１による加熱中のカム部Ｃに付着するのを確実に防止することができる。

本発明は、複数の焼き入れ部位を有するものであれば、カムシャフト以外の焼入れ対象にも適用できる。

ＣＳ：カムシャフト（焼入れ対象）、 Ｃ：カム部（焼入れ部位）、 １：高周波誘導加熱コイル（加熱手段）、 ２：冷却手段、 ３：ロボット（送り手段）、 ４：遮蔽流体噴出手段、 ５：冷却ジャケット、 ２０：冷却流体噴出部、 ４０：遮蔽流体噴出部、 ２００：冷却流体噴出部群、 Ｗ：冷却流体噴出部群の幅、 Ｌ：遮蔽流体噴出部の長さ

Claims (8)

1. 焼入れ対象が複数の焼き入れ部位を有しており、
   各焼入れ部位を加熱する加熱手段と、該加熱手段と隣接して配設され加熱手段によって加熱されている部位と隣接した部位に対して冷却流体を噴出する冷却手段とを備えており、
   加熱手段により所定の部位を加熱するのと同時に、該部位と隣接し加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段によって冷却流体を噴出して焼き入れ処理する焼入れ装置であって、
   加熱手段と冷却手段との間に、加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段により噴出される冷却流体が加熱手段によって加熱されている部位に付着するのを防止するための遮蔽流体を噴出する遮蔽流体噴出部を有する遮蔽流体噴出手段を設けたことを特徴とする焼入れ装置。
2. 冷却手段は、冷却流体噴出部を有しており、
   遮蔽流体噴出部は、スリット状で、その両端部の間の長さが冷却流体噴出部の幅以上で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の焼入れ装置。
3. 遮蔽流体噴出部は、焼入れ対象に対して加熱手段側から冷却手段側に向かって傾斜させて遮蔽流体を噴出させるよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の焼入れ装置。
4. 冷却手段と遮蔽流体噴出手段が一体に設けられており、前記冷却流体と遮蔽流体とが同じ流体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼入れ装置。
5. 焼入れ対象が複数の焼き入れ部位を有しており、
   所定の部位を加熱手段によって加熱するのと同時に、該部位と隣接し加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段によって冷却流体を噴出して焼き入れ処理する焼入れ方法であって、
   加熱手段と冷却手段との間に、加熱手段によって加熱された部位に対して冷却手段により噴出される冷却流体が加熱手段によって加熱されている部位に付着するのを防止するための遮蔽流体を噴出させることを特徴とする焼入れ方法。
6. 冷却手段は、冷却流体噴出部を有しており、
   遮蔽流体を噴出させる遮蔽流体噴出手段を加熱手段と冷却手段との間に配置し、該遮蔽流体噴出手段には、スリット状の遮蔽流体噴出部を形成しておき、該遮蔽流体噴出部は、その両端部の間の長さを冷却流体噴出部の幅以上で形成しておくことを特徴とする請求項５に記載の焼入れ方法。
7. 前記遮蔽流体を、焼入れ対象に対して加熱手段側から冷却流体噴出部群側に向かって傾斜させて噴出させることを特徴とする請求項６に記載の焼入れ方法。
8. 前記冷却流体噴出部群から噴出させる冷却流体と、遮蔽流体噴出部から噴出させる遮蔽流体とが同じ流体であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の焼入れ方法。

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