JP3676215B2

JP3676215B2 - Low distortion induction hardening method and apparatus for camshaft

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Publication number: JP3676215B2
Application number: JP2000288248A
Authority: JP
Inventors: 秀明片沼; 正司河原; 光一宮下
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2002097522A

Description

【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なるカムシャフトの低歪高周波焼入方法とその装置に関し、特に、該カムシャフトの全カム部を同時に高周波焼入する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６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，１３ｂ，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１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，‥‥‥，１４ａ，１４ｂ，１４ｃのみを焼入れする場合、従来の技術では、図７に示すように、１カムブロック１１のカム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対応する、３個の環状加熱コイルからなる１個の高周波環状加熱コイルブロック１０を配置し、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、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７に示すような、従来の高周波誘導加熱焼入方法およびその装置では、次のような問題点があった。
（１）前記カムシャフト１の全カム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，‥‥‥，１４ａ，１４ｂ，１４ｃを、同時に焼入れするには、前記各カム部の硬化層パターンに違いが生じ、硬化深さのバラツキが大きく、焼入後の全体の曲がりも大きくなることである。
（２）また、焼入硬化不用部の前記ジャーナル２，３，〜６が焼入れされることである。
【０００５】
（３）さらに、前記高周波環状加熱コイルブロック１０による１ブロックごとの、加熱、焼入れのため、前記カムシャフト１の１本を焼入れに時間がかかり過ぎてしまうことである。すなわち、その箇所ごとに、加熱時間だけでなく、空冷時間及び冷却時間等の処理工程にかかる時間も必要とすることから、サイクルタイムが長くなってしまう等である。
【０００６】
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、カムシャフトの焼入後の、曲がりを極めて少なく抑え、しかも前記各カムブロックごとのカム部の硬化層深さの調整を行い得るカムシャフトの低歪高周波焼入方法とその装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、カムシャフトの全カム部を同時に高周波焼入れできる、作業性のよいカムシャフトの低歪高周波焼入方法とその装置を提供することにある。
【０００８】
【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カムブロックを、ジャーナル部を間に介して複数個配列して成るカムシャフトを高周波焼入するに際し、
ａ）前記カムブロックごとに、前記複数個のカム部にそれぞれ対応して配置される複数の環状加熱コイルであって、前記複数のカムブロックを通してほぼ直線上に配置される前記複数の環状加熱コイルの、コイル環内を貫通して前記カムシャフトを配置する搬入工程と、
ｂ）前記カムシャフトを配置後、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回転駆動させる回転駆動工程と、
ｃ）前記カムブロックごとに配置される前記複数の環状加熱コイルを直列に接続して成る環状加熱コイルブロックを前記カムブロックごとに構成すると共に、これら複数の環状加熱コイルブロックを１台の高周波電源装置に並列に接続し、前記１台の高周波電源装置から前記複数の環状加熱コイルブロックに高周波電流を供給して、前記カムシャフトの前記カムブロックの部位に応じて前記環状加熱コイルブロックごとに個々に調整された高周波電流を前記直列接続された環状加熱コイルに供給することにより、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シャフト全体を、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、直ちに前記カムシャフトの全カム部を、ある一定時間、同時に冷却して焼入処理する冷却焼入工程と、
ｆ）前記焼入処理された前記カムシャフトを、外部に搬出する搬出工程と、
を順次行う方法である。
【０００９】
前記カムシャフトの中央付近に位置するカムブロックの前記環状加熱コイルに供給する電力は、両端部に位置するカムブロックの環状加熱コイルに供給する電力に対して、１０〜２０％低下させる方法である。
【００１０】
また、複数個のカム部を有するカムブロックを、ジャーナル部を間に介して複数個配列して成るカムシャフトを高周波焼入する装置であって、
ａ）１台の高周波電源装置と、
ｂ）前記カムブロックごとに前記複数個のカム部にそれぞれ対応して配置され、かつ、前記複数のカムブロックを通して直線上に配置される数の環状加熱コイルを、前記カムブロックごとにそれぞれ直列に接続して成る複数の環状加熱コイルブロックであって、前記カムシャフトの前記カム部を誘導加熱するために前記１台の高周波電源装置に並列に接続された前記複数の環状加熱コイルブロックと、
ｃ）前記カムブロックごとに、前記直列接続された環状加熱コイルの、前記カムシャフトの前記カムブロックの部位に応じて、前記１台の高周波電源装置から前記複数の環状加熱コイルブロックにそれぞれ供給する高周波電流を個々に調整するインピーダンス調整機構と、
ｄ）前記複数のカムブロックを通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、前記カムシャフトを外部に搬出する搬送手段と、
ｅ）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回転駆動させる回転駆動手段と、
ｆ）加熱された前記カムシャフトの全カム部を、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。
【００１１】
さらに、前記冷却手段が、鞍型形状の冷却装置で、前記カムシャフトのカム部に対向する内周面に、冷却液を噴射するための多数個の噴射穴が配設される装置である。
【００１２】
本発明のカムシャフトの低歪高周波焼入方法を行う装置は、以上のように構成されているので、前記カムシャフトの各カムブロック内の前記複数個のカム部に対応して配置される同数個の環状加熱コイルは、直列に接続され、前記カムシャフトの前記各カムブロックの部位に応じて、インピーダンス調整機構を介して適切に調整された高周波電流が、高周波電源より供給される。すなわち、前記カムシャフトの中央付近に位置するカムブロックの前記環状加熱コイルに供給する電力は、両端部に位置するカムブロックの環状加熱コイルに供給する電力に対して、１０〜２０％低下させている。そして、各カムブロックごとに配置される前記環状加熱コイルは、それぞれ互いに並列に、前記高周波電源に接続される。
【００１３】
前記各環状加熱コイルの環内径は、回転する該カムシャフトのカムトップ部より所要の空隙を有するように形成されている。
前記カムシャフトを高周波焼入するに際し、該各環状加熱コイルに流れる高周波電流により、該カムシャフトの全カム部を、ある一定時間、同時に誘導加熱する。前記全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し、その後、冷却手段からの噴射冷却液より該全カム部を同時に冷却、焼入するようにしている。
【００１４】
【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低歪高周波焼入装置の一実施の形態を示す構成図、図２は、１２カムシャフトと環状加熱コイルブロックとの配置図、図３は、高周波電源とそれぞれの環状加熱コイルとの接続回路図、図４は、１つの環状加熱コイルブロックを示す正面図で、該カムシャフトが貫通する方向に見た図、図５は、冷却装置の断面図であり、図６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。
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の全１２箇所のカム部の高周波誘導加熱焼入処理を行う。
【００１５】
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、該カムシャフト１の各カム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；１２ａ，１２ｂ，１２ｃ；１３ａ，１３ｂ，１３ｃ；１４ａ，１４ｂ，１４ｃを誘導加熱する、複数（本実施の形態では、４個）の高周波電流調整用のインピーダンス調整機構（電流調整機構）２６，２７，２８，２９付の環状加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４と、前記カムシャフト１を搬入し、所定位置に配置するとともに、焼入後、外部に搬出する搬送装置３１と、該カムシャフト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回転駆動装置３６と、加熱された前記カムシャフト１を冷却して、焼入処理する冷却装置５１とから構成される。
【００１６】
図２において、前記カムシャフト１の各カムブロック１１，１２，１３，１４ごとに配置される環状加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４は、それぞれ、コイル固定板２５に取付部材２５ａ，２５ａにより固定される。該環状加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４の、それぞれの環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ；２２ａ，２２ｂ，２２ｃ；２３ａ，２３ｂ，２３ｃ；２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、内部に冷却水が循環する銅管から形成され、該カムシャフト１のそれぞれのカム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；‥‥‥；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にわたって、環状コイル部分がほぼ直線上に配置されている。そして、該環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ；‥‥‥；２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、前記環状加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４ごとに、それぞれ前記直列に接続されて、高周波電源装置３０から供給される高周波電流により、前記カムシャフト１の前記カム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；‥‥‥；１４ａ，１４ｂ，１４ｃを誘導加熱する。
【００１７】
前記各カムブロック１１，１２，１３，１４ごとに配置される前記環状加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４は、図３に示すように、それぞれ互いに並列に、前記高周波電源装置３０の出力端に、図４のリード部材４１ａ，４１ｂ（４２ａ，４２ｂ；４３ａ，４３ｂ；４４ａ，４４ｂ）を介して、接続されている。
【００１８】
ここで、前記カムシャフト１のカム部、例えば、前記ブロック１１のカム部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、その鉄心のサイズが、他の加熱コイル２１ａ，２１ｃ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。
他の前記環状加熱コイルブロック２２，２３，２４についても同様である。
【００１９】
ところで、前記それぞれの環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ；‥‥‥；２４ａ、２４ｂ、２４ｃが直列に接続された前記環状加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４には、前記カムシャフト１の前記カムブロック１１，１２，１３，１４の部位に応じて、高周波電源装置３０から供給される高周波電流を調整するインピーダンス調整機構２６，２７，２８，２９が、図３に示すように、それぞれ直列に配設されている。
【００２０】
すなわち、前記加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４は、それぞれの前記環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ；‥‥‥；２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、内部に冷却水が循環する銅管から形成されるそれぞれの接続管２１ｄ、２２ｄ、２３ｄ、２４ｄと、該接続管２１ｄ、２２ｄ、２３ｄ、２４ｄの一部に、それぞれ形成される前記インピーダンス調整機構２６，２７，２８，２９とから形成されている。
【００２１】
前記インピーダンス調整機構２６（２７，２８，２９）は、図４に示すように、前記環状加熱コイルブロック２１を例にとって説明すると、前記接続管２１ｄの一部に直列に接続されるように、該接続管２１ｄからほぼ直角方向に突出する、横長の「コ」の字状の銅管が形成される。該銅管の横長に延びる２つの平行銅管の間を電気的に短絡するように、短絡板２１ｅ（２２ｅ，２３ｅ，２４ｅ）が、横長方向に位置を調整可能に、ねじ部材２１ｆ（２２ｆ、２３ｆ、２４ｆ）により固着される。該短絡板２１ｅの横長方向の位置を変えて、該加熱コイルブロック２１に流れる高周波電流を調整している。
該加熱コイルブロック２１の入出端側に、前記高周波電源装置３０の出力端に導通するリード部材４１ａ，４１ｂ（４２ａ，４２ｂ；４３ａ，４３ｂ；４４ａ，４４ｂ）が接続されている。
【００２２】
前記冷却装置５１は、図５の断面図に示すように、全体が鞍型形状のもので、加熱された前記カムシャフト１のカム部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；‥‥‥；１４ａ，１４ｂ，１４ｃの全周面に、所要の間隔を隔てて対向して配設されている。該冷却装置５１には、中空状の液室５２が形成され、該液室５２の、前記カムシャフト１のカム部との対向壁面に、冷却液を噴射するための多数の噴射穴５３，５３が穿設されている。そして、該冷却装置５１には、図示しない冷却液タンクとを接続する接続管５４を介して、冷却液が供給されるようになっている。
【００２３】
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の全カム部の高周波誘導加熱と焼入処理を行う際の操作手順について説明する。
（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２１，２２，２３，２４付近まで前進させ、ワーク保持機構（ヘッドセンタ及びテールセンタ）３２，３３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。
【００２４】
（３）前記カムシャフト１を保持した状態で、往復台３４を前進させ、該カムシャフ１を、その各カムブロック１１，１２，１３，１４ごとに対応する、前記環状加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４のそれぞれの環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ；２２ａ，２２ｂ，２２ｃ；２３ａ，２３ｂ，２３ｃ；２４ａ、２４ｂ、２４ｃ内に挿入、配置する。
（４）前記カムシャフト１を搬入、配置後、前記搬送装置３１内の回転駆動装置３６により、該カムシャフト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。
【００２５】
（５）前記カムブロック１１，１２，１３，１４ごとに配置される前記環状加熱コイルブロック２１，２２，２３，２４について、前記カムシャフト１の前記カムブロックの部位に応じて調整された高周波電流を、高周波電源装置３０から、それぞれの環状加熱コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ；２２ａ，２２ｂ，２２ｃ；２３ａ，２３ｂ，２３ｃ；２４ａ、２４ｂ、２４ｃに供給して、該カムシャフト１の全カム部を、ある一定時間同時に誘導加熱する。すなわち、１２箇所の前記全カム部が、所定周波数の高周波電流により同時に誘導加熱し、該全カム部の表面が所定の焼入温度まで加熱される。
（６）所要時間回転加熱後、該カムシャフト１を回転したまま、前記環状加熱コイルヘの通電を遮断し、高周波誘導加熱を停止する。
【００２６】
（７）前記加熱工程終了後、加熱された前記カムシャフト１を保持した状態で往復台３４を後退し、該カムシャフト１をある一定時間、同時に空冷して、加熱温度を均一にさせた後、前記冷却装置５１に移動する。
（８）該カムシャフト１を空冷後、鞍型形状の前記冷却装置５１により、該カムシャフト１の全カム部を、ある一定時間、同時に冷却液を噴射して冷却、焼入処理する。
【００２７】
（９）次いで、所定の冷却時間後、冷却液の噴射を停止するとともに、該カムシャフト１の回転を停止する。この工程の終了で、該カムシャフト１の焼入れが完了する。
（１０）前記ワーク保持機構３２，３３により、該カムシャフト１の保持を解除し、該搬送装置３１により前記カムシャフト１を下降させ、外部の所定位置に搬出する。
【００２８】
［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）
【００２９】
（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：２２６ｋＷ
加熱コイルブロック３１への入力＝６２ｋＷ
加熱コイルブロック３２への入力＝５１ｋＷ
加熱コイルブロック３３への入力＝５１ｋＷ
加熱コイルブロック３４への入力＝６２ｋＷ
（ｃ）加熱時間：６．１秒
（ｄ）回転数：１２０ｒｐｍ
（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：２００Ｌ／分
（ｄ）空冷時間：４秒
（ｅ）冷却時間：１０秒
【００３０】
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２１，２２，２３，２４を使用して、前記全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、均一であると同時に、焼入深さにバラツキが少ないという結果を得た。
また、前記カムシャフト１を同時加熱する場合、該カムシャフト１の中央部に位置するカム部に高周波誘導による磁束が集中し易いことから、前記各加熱コイルブロック２１〜２４に設けたインピーダンス調整機構２６〜２９により、両側端に配置された加熱コイルブロック２１，２４の加熱入力よりも、ワーク中央部分に位置する加熱コイルブロック２２，２３の加熱入力を約１１ｋＷ（１７．７％）低下させることができた。
【００３１】
前記加工条件による、本実施の形態の方法による焼入後の曲がりと、従来の方法による焼人後の曲がりとの比較例を、表１に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
表１において、ａ）は従来の焼入方法、ｂ）は本発明の焼入方法によるそれぞれの曲がりを示す。前記従来の焼入方法は、カムブロックごとに、カムブロック２１，２２，２３，２４の順で焼入を行い、前記本発明の焼入方法は、各カムブロックを同時に、焼入を行う。測定方法は、図６のカムシャフト１の両端のジャーナル２，６を、Ｖブロックで受け、中央位置のジャーナル４をダイヤルゲージにより測定した。
【００３４】
本実施の形態における焼入歪は、従来の方法によるものと比較すると、焼入後の該カムシャフトの曲がりは、明らかに少なくなっている。これは、各カムブロックを同時加熱により、該カムシャフトの潜在(鋳造、機械加工による)応力が同時に解放され、各カム部間の捻れ、歪みが解消されることや、同時冷却により、各カム部間の焼入組織であるマルテンサイトの生成過程が、同時に進行することにより、変態時の速度が均一なことが影響している。
【００３５】
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。
【００３６】
以上から明らかなように本発明のカムシャフトの低歪高周波焼入方法によれば、複数個のカム部を有するカムブロックを、ジャーナル部を間に介して複数個配列して成るカムシャフトを高周波焼入するに際し、前記カムブロックごとに、前記複数個のカム部にそれぞれ対応して配置される複数の環状加熱コイルであって、前記複数のカムブロックを通してほぼ直線上に配置される前記複数の環状加熱コイルの、コイル環内を貫通して前記カムシャフトを配置する搬入工程と、前記カムシャフトを配置後、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回転駆動させる回転駆動工程と、前記カムブロックごとに配置される前記複数の環状加熱コイルを直列に接続して成る環状加熱コイルブロックを前記カムブロックごとに構成すると共に、これら複数の環状加熱コイルブロックを１台の高周波電源装置に並列に接続し、前記１台の高周波電源装置から前記複数の環状加熱コイルブロックに高周波電流を供給して、前記カムシャフトの前記カムブロックの部位に応じて前記環状加熱コイルブロックごとに個々に調整された高周波電流を前記直列接続された環状加熱コイルに供給することにより、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、前記加熱工程終了後、加熱された前記カムシャフト全体を、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、前記空冷後、直ちに前記カムシャフトの全カム部を、ある一定時間、同時に冷却して焼入処理する冷却焼入工程と、前記焼入処理された前記カムシャフトを、外部に搬出する搬出工程とを順次行うので、カムシャフトの焼入後の、曲がりを極めて少なく抑え、しかもカムシャフトの各ブロックごとのカム部の硬化層深さの調整を行うことができる。また、カムシャフトの全カム部を同時に高周波焼入れでき、作業性をよくすることができるという優れた効果を奏する。
そして、各カム部ごとの硬化層パターンが均一で、焼入深さにバラツキが少なく、焼入後のワークの曲がりが少ない焼入れが可能となる。
【００３７】
また、本発明のカムシャフトの低歪高周波焼入装置によれば、複数個のカム部を有するカムブロックを、ジャーナル部を間に介して複数個配列して成るカムシャフトを高周波焼入する装置において、１台の高周波電源装置と、前記カムブロックごとに前記複数個のカム部にそれぞれ対応して配置され、かつ、前記複数のカムブロックを通して直線上に配置される複数の環状加熱コイルを、前記カムブロックごとにそれぞれ直列に接続して成る複数の環状加熱コイルブロックであって、前記カムシャフトの前記カム部を誘導加熱するために前記１台の高周波電源装置に並列に接続された前記複数の環状加熱コイルブロックと、前記カムブロックごとに、前記直列接続された環状加熱コイルの、前記カムシャフトの前記カムブロックの部位に応じて、前記１台の高周波電源装置から前記複数の環状加熱コイルブロックにそれぞれ供給する高周波電流を個々に調整するインピーダンス調整機構と、前記複数のカムブロックを通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、前記カムシャフトを外部に搬出する搬送手段と、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回転駆動させる回転駆動手段と、加熱された前記カムシャフトの全カム部を、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、カムシャフトの焼入後の曲がりを極めて少なく抑え、しかもカムシャフトの各ブロックごとのカム部の硬化層深さの調整を行うことができる。また、カムシャフトの全カム部を同時に高周波焼入れでき、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低歪高周波焼入装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本実施例で使用する１２カムシャフトと環状加熱コイルブロックとの配置図である。
【図３】高周波電源とそれぞれの環状加熱コイルとの接続回路図である。
【図４】１つの環状加熱コイルブロックを示す正面図で、該カムシャフトが貫通する方向に見た図である。
【図５】冷却ジャケットの断面図である。
【図６】４気筒エンジン用の１２カムのカムシャフトの正面図である。
【図７】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。
【符号の説明】
１カムシャフト（被加工物）
２，３，〜６ジャーナル
１０，２１，２２，２３，２４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，１４ｃカム部
２０高周波焼入装置
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ；‥‥‥；２４ａ，２４ｂ，２４ｃ環状加熱コイル
２１ｄ，２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ接続管
２１ｅ，２２ｅ，２３ｅ，２４ｅ短絡板
２１ｆ，２２ｆ，２３ｆ，２４ｆねじ部材
２５コイル固定板
２６，２７，２８，２９インピーダンス調整機構（高周波電流調整機構）
３０高周波電源装置
３１搬送装置
３６回転駆動装置
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂリード部材
５１冷却装置
５２液室
５３噴射穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low-shaft induction hardening method and apparatus for a camshaft, for example, in which one block having a plurality of cam portions is formed of a plurality of blocks with a journal portion therebetween for each cylinder of an engine. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for induction-hardening all cam portions of the camshaft at the same time.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a camshaft for this type of four-cylinder engine is composed of four blocks in which a plurality of cams are arranged for each block between a journal and an adjacent journal. The number of cams in one block corresponds to the number of valves associated with the engine cylinder.
FIG. 6 is a front view of a 12-cam camshaft 1 for a 4-cylinder engine having 3 cams in one block. The camshaft 1 includes three

cam portions

11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 12c, 13a, 13b, 13c, 14a, 14b, and 14c between adjacent journals of the journals 2 and 3-6. Is arranged for each of the

cam blocks

11, 12, 13, and 14, and is composed of four cam blocks as a whole.
[0003]
When all the cam portions 11a, 11b, 11c,..., 14a, 14b, and 14c of one camshaft 1 are quenched, according to the conventional technique, as shown in FIG. One high-frequency annular heating coil block 10 composed of three annular heating coils corresponding to the portions 11a, 11b, and 11c is disposed, and each high frequency is sequentially moved for each

cam block

11, 12, 13, and 14, respectively. Electric current was supplied to induce heating, and cooling and quenching were repeated four times.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional high-frequency induction heating and quenching method and apparatus as shown in FIG. 7 have the following problems.
(1) In order to quench all the cam portions 11a, 11b, 11c,..., 14a, 14b, 14c of the camshaft 1 at the same time, a difference occurs in the hardening layer pattern of each cam portion, and the hardening depth This means that there is a large variation and the overall bend after quenching is also large.
(2) Moreover, the said journals 2, 3-6 of a quench hardening unnecessary part are quenching.
[0005]
(3) Furthermore, because of the heating and quenching for each block by the high-frequency annular heating coil block 10, it takes too much time to quench one of the camshafts 1. That is, not only the heating time but also the time required for the processing step such as the air cooling time and the cooling time is required for each portion, and therefore the cycle time becomes long.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and the object thereof is to solve the above-mentioned problems, to minimize bending after quenching of the camshaft, and to further reduce the hardened layer depth of each cam block for each cam block. It is an object to provide a low-shaft induction hardening method and apparatus for a camshaft that can be adjusted.
[0007]
Another object of the present invention is to provide a camshaft low distortion induction hardening method and apparatus capable of induction hardening all cam portions of the camshaft at the same time and having good workability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the present invention for achieving the above object is that when a camshaft formed by arranging a plurality of cam blocks having a plurality of cam portions with a journal portion interposed therebetween is induction-hardened,
a) A plurality of annular heating coils arranged corresponding to the plurality of cam portions for each of the cam blocks, the plurality of annular heating coils being arranged substantially linearly through the plurality of cam blocks. A loading step of penetrating the inside of the coil ring and arranging the camshaft;
b) a rotational driving step of rotating the camshaft at a constant rotation about its central axis after the camshaft is disposed;
c) An annular heating coil block formed by connecting the plurality of annular heating coils arranged for each cam block in series is configured for each cam block, and the plurality of annular heating coil blocks is configured as one high-frequency power source. A high-frequency current is supplied from the one high-frequency power supply device to the plurality of annular heating coil blocks, and is individually connected to each annular heating coil block according to the cam block portion of the camshaft. A heating step of simultaneously inductively heating all the cam portions for a certain period of time by supplying a high-frequency current adjusted to the series-connected annular heating coils;
d) After the heating step, the whole heated camshaft is simultaneously air-cooled for a certain period of time to make the heating temperature uniform; and
e) a cooling and quenching process in which immediately after the air cooling, all the cam portions of the camshaft are simultaneously cooled and quenched for a certain period of time;
f) an unloading step of unloading the quenched camshaft to the outside;
Are sequentially performed.
[0009]
The power supplied to the annular heating coil of the cam block located near the center of the camshaft is reduced by 10 to 20% with respect to the power supplied to the annular heating coil of the cam block located at both ends. is there.
[0010]
In addition, an apparatus for induction-hardening a camshaft formed by arranging a plurality of cam blocks having a plurality of cam portions with a journal portion interposed therebetween,
a) one high frequency power supply device;
b) A number of annular heating coils arranged corresponding to the plurality of cam portions for each of the cam blocks and arranged in a straight line through the plurality of cam blocks are serially arranged for each of the cam blocks. A plurality of annular heating coil blocks connected to each other, the plurality of annular heating coil blocks connected in parallel to the one high-frequency power supply unit for inductively heating the cam portion of the camshaft;
c) Supplying each of the cam blocks from the one high-frequency power supply device to the plurality of annular heating coil blocks according to the cam block portion of the camshaft of the series-connected annular heating coils. An impedance adjustment mechanism that individually adjusts the high-frequency current;
d) a conveying means for disposing the camshaft through the coil ring of the annular heating coil disposed through the plurality of cam blocks, and for unloading the camshaft to the outside;
e) rotational drive means for rotationally driving the camshaft at a constant rotation about its central axis;
f) cooling means for cooling and quenching all the cam portions of the heated camshaft for a certain period of time;
Are each provided.
[0011]
Further, the cooling means is a saddle-shaped cooling device in which a plurality of injection holes for injecting a cooling liquid are provided on an inner peripheral surface facing the cam portion of the camshaft.
[0012]
Since the apparatus for performing the low distortion induction hardening method for the camshaft of the present invention is configured as described above, the same number of camshafts arranged corresponding to the plurality of cam portions in each cam block of the camshaft. The individual annular heating coils are connected in series, and a high-frequency current appropriately adjusted via an impedance adjustment mechanism is supplied from a high-frequency power source according to the position of each cam block of the camshaft. That is, the electric power supplied to the annular heating coil of the cam block located near the center of the camshaft is reduced by 10 to 20% with respect to the electric power supplied to the annular heating coil of the cam block located at both ends. ing. And the said annular heating coil arrange | positioned for every cam block is mutually connected in parallel with the said high frequency power supply.
[0013]
The annular inner diameter of each annular heating coil is formed to have a required gap from the cam top portion of the rotating camshaft.
When induction-hardening the camshaft, all cam portions of the camshaft are simultaneously induction-heated for a certain period of time by the high-frequency current flowing through the annular heating coils. After the surface of all the cam parts reaches a predetermined quenching temperature, the air is once cooled to equalize the quenching temperature of each cam part, and then all the cam parts are simultaneously cooled and quenched by the jet cooling liquid from the cooling means. I try to enter.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a low distortion induction hardening apparatus for a camshaft according to the present invention, FIG. 2 is a layout diagram of a 12 camshaft and an annular heating coil block, and FIG. FIG. 4 is a front view showing one annular heating coil block, a view seen in a direction through which the cam shaft passes, and FIG. 5 is a sectional view of the cooling device. The same components as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The induction hardening apparatus 20 shown in the present embodiment performs high-frequency induction heating and quenching processing for all 12 cam portions of the camshaft 1 of the four-cylinder engine.
[0015]
In FIG. 1, the induction hardening apparatus 20 for subjecting the camshaft 1, which is a workpiece, made of iron-based material or cast iron material (for example, spheroidal graphite cast iron material) to induction hardening by high-frequency induction heating. Are induction heating the high frequency power supply device 30 of 1 kHz to 30 kHz and the cam portions 11a, 11b, 11c; 12a, 12b, 12c; 13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c of the camshaft 1 In this embodiment, four annular heating coil blocks 21, 22, 23, 24 with high-frequency current adjustment impedance adjustment mechanisms (current adjustment mechanisms) 26, 27, 28, 29 and the camshaft 1 are arranged. The carry-in device 31 that is carried in, placed at a predetermined position, and carried out after quenching and the camshaft 1 are rotationally driven at a constant rotation centered on the central axis thereof. That the rotary drive device 36, the heated said cam shaft 1 is cooled, and a cooling device 51. to quenching treatment.
[0016]
In FIG. 2, the annular heating coil blocks 21, 22, 23, 24 arranged for the respective cam blocks 11, 12, 13, 14 of the camshaft 1 are respectively attached to the coil fixing plate 25 by mounting

members

25a, 25a. Fixed. Each of the annular heating coils 21a, 21b, 21c; 22a, 22b, 22c; 23a, 23b, 23c; 24a, 24b, 24c of the annular heating coil blocks 21, 22, 23, 24 circulates inside. Corresponding to the respective cam portions 11a, 11b, 11c;...; 14a, 14b, 14c of the camshaft 1, and is wound in an annular shape once, and An annular coil portion is arranged on a substantially straight line across the cam blocks 11, 12, 13, and 14. The annular heating coils 21a, 21b, 21c; 24a, 24b, 24c are connected in series to the annular heating coil blocks 21, 22, 23, 24, respectively. The cam portions 11a, 11b, 11c; 14a, 14b, 14c of the camshaft 1 are induction-heated by the high-frequency current supplied from.
[0017]
As shown in FIG. 3, the annular heating coil blocks 21, 22, 23, and 24 arranged for the respective cam blocks 11, 12, 13, and 14 are arranged in parallel with each other in an output end of the high-frequency power supply device 30, respectively. The lead members 41a and 41b (42a and 42b; 43a and 43b; 44a and 44b) in FIG. 4 are connected to each other.
[0018]
Here, among the annular heating coils 21a, 21b, and 21c of the annular heating coil block 21 that are arranged corresponding to the cam portions of the camshaft 1, for example, the cam portions 11a, 11b, and 11c of the block 11. The heating coil 21b at the central position has one turn as with the other, but the size of the iron core is formed larger than the other heating coils 21a and 21c, and is generated from the heating coil 21b. The magnetic flux density is increased, and the heating effect of the corresponding wide cam portion 11b is enhanced.
The same applies to the other annular heating coil blocks 22, 23, 24.
[0019]
The annular heating coils 21a, 21b, 21c; 24a, 24b, 24c are connected in series to the annular heating coil blocks 21, 22, 23, 24.

Impedance adjustment mechanisms

26, 27, 28, and 29 for adjusting the high-frequency current supplied from the high-frequency power supply device 30 according to the portions of the cam blocks 11, 12, 13, and 14 are respectively connected in series as shown in FIG. It is arranged.
[0020]
That is, the heating coil blocks 21, 22, 23, and 24 are formed of the annular heating coils 21a, 21b, and 21c;...; 24a, 24b, and 24c, and copper pipes through which cooling water circulates. Each of the connecting

pipes

21d, 22d, 23d, and 24d, and the

impedance adjusting mechanisms

26, 27, 28, and 29 formed on a part of the connecting

pipes

21d, 22d, 23d, and 24d, respectively. .
[0021]
As shown in FIG. 4, the impedance adjusting mechanism 26 (27, 28, 29) will be described by taking the annular heating coil block 21 as an example, so that the impedance adjusting mechanism 26 (27, 28, 29) is connected in series to a part of the connecting pipe 21d. A horizontally long “U” -shaped copper tube protruding in a substantially right angle direction from the connecting tube 21d is formed. The screw member 21f (22f, 22f, 22f, 22e, 22c, 22c, 22c, 22c, 22c, 22c) can be adjusted in the horizontal direction so as to electrically short-circuit between the two parallel copper pipes extending in the horizontal direction of the copper pipe. 23f, 24f). The high frequency current flowing through the heating coil block 21 is adjusted by changing the position of the short-circuit plate 21e in the horizontal direction.
Lead members 41a and 41b (42a, 42b; 43a, 43b; 44a, 44b) that are electrically connected to the output end of the high-frequency power supply device 30 are connected to the input / output end side of the heating coil block 21.
[0022]
As shown in the cross-sectional view of FIG. 5, the cooling device 51 has a bowl shape as a whole, and the cam portions 11a, 11b, and 11c of the heated camshaft 1; 14a, 14b, and 14c. Are arranged opposite to each other at a required interval. The cooling device 51 is formed with a hollow liquid chamber 52, and a plurality of injection holes 53, 53 for injecting the cooling liquid onto the wall surface of the liquid chamber 52 facing the cam portion of the camshaft 1. Is drilled. The cooling device 51 is supplied with a coolant via a connection pipe 54 that connects a coolant tank (not shown).
[0023]
Next, an operation procedure when the induction hardening apparatus 20 performs high frequency induction heating and quenching processing for all the cam portions of the camshaft 1 will be described.
(1) First, the camshaft 1 is placed on a guide beam (not shown) with its axial direction horizontal.
(2) Next, the camshaft 1 is lifted by the conveying device 31 and advanced to the vicinity of the predetermined annular heating coil blocks 21, 22, 23, 24 of the induction hardening device 20, and a work holding mechanism (head center) And the tail center) 32 and 33 are horizontally disposed on the holding jig of the induction hardening apparatus 20.
[0024]
(3) While holding the camshaft 1, the carriage 34 is advanced, and the camshaft 1 is associated with each of the cam blocks 11, 12, 13, 14. The

annular heating coils

23a, 21b, 21c; 22a, 22b, 22c; 23a, 23b, 23c; 24a, 24b, 24c are inserted and arranged.
(4) After the camshaft 1 is carried in and arranged, the camshaft 1 is rotationally driven at a constant rotation centered on the central axis by the rotational drive device 36 in the transport device 31.
[0025]
(5) For the annular heating coil blocks 21, 22, 23, 24 arranged for each of the cam blocks 11, 12, 13, 14, the high-frequency current adjusted according to the portion of the cam block of the camshaft 1 Is supplied from the high-frequency power supply device 30 to the respective annular heating coils 21a, 21b, 21c; 22a, 22b, 22c; 23a, 23b, 23c; 24a, 24b, 24c. Induction heating at the same time for a certain time. That is, all the 12 cam portions are simultaneously induction-heated by a high-frequency current having a predetermined frequency, and the surfaces of all the cam portions are heated to a predetermined quenching temperature.
(6) After the heating for the required time, the energization to the annular heating coil is interrupted while the camshaft 1 is rotated, and the high frequency induction heating is stopped.
[0026]
(7) After completion of the heating step, the carriage 34 is moved backward with the heated camshaft 1 held, and the camshaft 1 is simultaneously air-cooled for a certain period of time to make the heating temperature uniform. To the cooling device 51.
(8) After the camshaft 1 is air-cooled, all the cam portions of the camshaft 1 are simultaneously cooled for a certain period of time by the saddle-shaped cooling device 51 to cool and quench the camshaft 1.
[0027]
(9) Next, after a predetermined cooling time, the injection of the coolant is stopped and the rotation of the camshaft 1 is stopped. At the end of this process, quenching of the camshaft 1 is completed.
(10) The holding of the camshaft 1 is released by the

work holding mechanisms

32 and 33, the camshaft 1 is lowered by the conveying device 31, and is carried out to a predetermined external position.
[0028]
[Example]
Specific examples according to the present invention are shown below.
(1) Hardening target member (work): 12 camshaft for 4-cylinder engine (a) Material: FCD700
(B) Cam part dimension: Axis center to cam top = 20.2; 22.2; 20.2 mm
Between axis and base = 15.75mm
Cam width = 8 mm, 16 mm, 8 mm (cam width according to the order of cam arrangement for each block)
[0029]
(2) High frequency induction heating conditions (a) Power supply frequency: 7.2 kHz
(B) High frequency power output: 226 kW
Input to heating coil block 31 = 62 kW
Input to heating coil block 32 = 51 kW
Input to heating coil block 33 = 51 kW
Input to heating coil block 34 = 62 kW
(C) Heating time: 6.1 seconds (d) Number of rotations: 120 rpm
(3) Cooling conditions (a) Coolant: Yu-Conchantant A (19%)
(B) Liquid temperature: 30 ° C
(C) Flow rate: 200 L / min (d) Air cooling time: 4 seconds (e) Cooling time: 10 seconds
According to the processing (quenching) conditions shown in the embodiment, each cam portion when the all cam portions are quenched using the annular heating coil blocks 21, 22, 23, 24 according to the quenching operation procedure. The cured layer pattern was uniform, and at the same time, there was little variation in the quenching depth.
Further, when the camshaft 1 is heated at the same time, since the magnetic flux due to high frequency induction tends to concentrate on the cam portion located in the central portion of the camshaft 1, the impedance adjustment mechanism provided in each of the heating coil blocks 21 to 24. 26 to 29, the heating input of the heating coil blocks 22 and 23 located in the center portion of the work is reduced by about 11 kW (17.7%), compared to the heating input of the heating coil blocks 21 and 24 arranged at both ends. I was able to.
[0031]
Table 1 shows a comparative example of the bending after quenching by the method according to the present embodiment and the bending after baking by the conventional method under the processing conditions.
[0032]
[Table 1]

[0033]
In Table 1, a) shows a conventional quenching method, and b) shows each bend by the quenching method of the present invention. The conventional quenching method performs quenching in the order of the cam blocks 21, 22, 23, and 24 for each cam block, and the quenching method of the present invention quenches each cam block simultaneously. As the measuring method, the

journals

2 and 6 at both ends of the camshaft 1 of FIG. 6 were received by V blocks, and the journal 4 at the center position was measured with a dial gauge.
[0034]
The quenching distortion in the present embodiment is obviously less than that of the camshaft after quenching as compared with the conventional method. This is because the latent heat (due to casting and machining) of the camshaft is released at the same time by heating each cam block at the same time, and the twist and distortion between the cam portions are eliminated. The generation process of martensite, which is a hardened structure between parts, proceeds at the same time, which affects the uniform speed during transformation.
[0035]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, Based on the technical idea of this invention, it can respond to various workpiece | work (camshaft). For example, 4 cams (1 cam part x 4 blocks), 8 cams (2 cam parts x 4 blocks), 15 cams (5 cam parts x 3 blocks), 16 cams (4 cam parts x 4 blocks), etc. The quenching method of the present invention can be applied even when a work having a combination of a plurality of blocks exists.
[0036]
As is apparent from the above, according to the low distortion induction hardening method of the camshaft of the present invention, a camshaft comprising a plurality of cam blocks having a plurality of cam portions arranged with a journal portion interposed therebetween has a high frequency. When quenching, a plurality of annular heating coils arranged corresponding to the plurality of cam portions for each of the cam blocks, the plurality of the plurality of annular heating coils being arranged substantially linearly through the plurality of cam blocks. A carrying-in process of arranging the camshaft through the coil ring of the annular heating coil, and a rotation driving process of rotating the camshaft at a constant rotation centered on the central axis after arranging the camshaft. And an annular heating coil block formed by connecting the plurality of annular heating coils arranged for each cam block in series is configured for each cam block. The plurality of annular heating coil blocks are connected in parallel to one high-frequency power supply device, and a high-frequency current is supplied from the one high-frequency power supply device to the plurality of annular heating coil blocks. Heating by induction heating all cam portions simultaneously for a certain period of time by supplying a high-frequency current individually adjusted for each annular heating coil block according to the portion of the cam block to the annular heating coils connected in series. And after the heating step, the entire heated camshaft is air-cooled at the same time for a certain period of time to make the heating temperature uniform, and immediately after the air-cooling, all the cam portions of the camshaft are immediately A cooling and quenching process in which the quenching process is performed by simultaneously cooling and quenching for a certain time, and an unloading process in which the quenched camshaft is carried out to the outside in order. Unode, after quenching of the camshaft, the bending suppressing extremely reduced, yet it is possible to adjust the case depth of the cam portion of each block of the cam shaft. Moreover, all the cam parts of the camshaft can be induction-hardened at the same time, and the excellent workability can be achieved.
And the hardening layer pattern for every cam part is uniform, there is little variation in quenching depth, and quenching with few bending of the work after quenching is attained.
[0037]
In addition, according to the low distortion induction hardening apparatus for a camshaft of the present invention, an apparatus for induction hardening a camshaft comprising a plurality of cam blocks having a plurality of cam portions arranged with a journal portion therebetween. in the single high-frequency power supply device, the respectively arranged in correspondence with the plurality of cam portions each cam block, and a plurality of annular heating coil arranged on a line through the plurality of cam blocks, A plurality of annular heating coil blocks each connected in series for each cam block, wherein the plurality are connected in parallel to the one high-frequency power supply device for inductively heating the cam portion of the camshaft. The annular heating coil block of the camshaft and the cam heating block of the annular heating coil connected in series according to the cam block portion of the camshaft. , An impedance adjusting mechanism for adjusting the respective supplying high frequency current to the plurality of annular heating coil blocks from said one of the high-frequency power supply to each of said annular heating coil to be disposed through said plurality of cam blocks, the coil ring The camshaft is disposed through the conveying means, the conveying means for carrying the camshaft to the outside, the rotation driving means for rotating the camshaft at a constant rotation around its central axis, and heated Since each of the cam portions of the camshaft is provided with cooling means for cooling and quenching for a certain period of time, as in the above method, the camshaft is prevented from being bent after quenching, and the camshaft Adjustment of the hardened layer depth of the cam portion for each block can be performed. In addition, all the cam portions of the camshaft can be induction-hardened at the same time, improving workability, and reducing the cycle time. Further, the present invention is an industrially useful apparatus. It can be said.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a low distortion induction hardening apparatus for a camshaft according to the present invention.
FIG. 2 is a layout view of a 12 camshaft and an annular heating coil block used in the present embodiment.
FIG. 3 is a connection circuit diagram of a high-frequency power source and each annular heating coil.
FIG. 4 is a front view showing one annular heating coil block, as viewed in a direction in which the camshaft penetrates.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a cooling jacket.
FIG. 6 is a front view of a 12-cam camshaft for a four-cylinder engine.
FIG. 7 is a layout view of a high-frequency annular heating coil used in a conventional induction hardening method facing a camshaft.
[Explanation of symbols]
1 Camshaft (workpiece)
2, 3 to 6

Journal

10, 21, 22, 23, 24 Annular

heating coil block

11, 12, 13, 14 Cam block 11a, 11b, 11c; ... 14a, 14b, 14c Cam part 20 Induction hardening Devices 21a, 21b, 21c; ... 24a, 24b, 24c

annular heating coils

21d, 22d, 23d,

24d connecting pipes

21e, 22e, 23e, 24e short-circuit plates 21f, 22f, 23f, 24f screw member 25

coil fixing plate

26, 27, 28, 29 Impedance adjustment mechanism (high frequency current adjustment mechanism)
30 High frequency power supply device 31 Conveyance device 36 Rotation drive devices 41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b, 44a, 44b Lead member 51 Cooling device 52 Liquid chamber 53 Injection hole

Claims

When induction-hardening a camshaft formed by arranging a plurality of cam blocks having a plurality of cam portions with a journal portion interposed therebetween,
a) A plurality of annular heating coils arranged corresponding to the plurality of cam portions for each of the cam blocks, the plurality of annular heating coils being arranged substantially linearly through the plurality of cam blocks. A loading step of penetrating the inside of the coil ring and arranging the camshaft;
b) a rotational driving step of rotating the camshaft at a constant rotation about its central axis after the camshaft is disposed;
c) An annular heating coil block formed by connecting the plurality of annular heating coils arranged for each cam block in series is configured for each cam block, and the plurality of annular heating coil blocks is configured as one high-frequency power source. A high-frequency current is supplied from the one high-frequency power supply device to the plurality of annular heating coil blocks, and is individually connected to each annular heating coil block according to the cam block portion of the camshaft. A heating step of simultaneously inductively heating all the cam portions for a certain period of time by supplying a high-frequency current adjusted to the series-connected annular heating coils;
d) After the heating step, the whole heated camshaft is simultaneously air-cooled for a certain period of time to make the heating temperature uniform; and
e) a cooling and quenching process in which immediately after the air cooling, all the cam portions of the camshaft are simultaneously cooled and quenched for a certain period of time;
f) an unloading step of unloading the quenched camshaft to the outside;
A low-distortion induction hardening method for a camshaft characterized by sequentially performing steps.

The power supplied to the annular heating coil of the cam block located near the center of the camshaft is reduced by 10 to 20% with respect to the power supplied to the annular heating coil of the cam block located at both ends. The low distortion induction hardening method of the camshaft according to claim 1, wherein

An apparatus for induction-hardening a camshaft formed by arranging a plurality of cam blocks having a plurality of cam portions with a journal portion interposed therebetween,
a) one high frequency power supply device;
b) A number of annular heating coils arranged corresponding to the plurality of cam portions for each of the cam blocks and arranged in a straight line through the plurality of cam blocks are serially arranged for each of the cam blocks. A plurality of annular heating coil blocks connected to each other, the plurality of annular heating coil blocks connected in parallel to the one high-frequency power supply unit for inductively heating the cam portion of the camshaft;
c) Supplying each of the cam blocks from the one high-frequency power supply device to the plurality of annular heating coil blocks according to the cam block portion of the camshaft of the series-connected annular heating coils. An impedance adjustment mechanism that individually adjusts the high-frequency current;
d) a conveying means for disposing the camshaft through the coil ring of the annular heating coil disposed through the plurality of cam blocks, and for unloading the camshaft to the outside;
e) rotational drive means for rotationally driving the camshaft at a constant rotation about its central axis;
f) cooling means for cooling and quenching all the cam portions of the heated camshaft for a certain period of time;
A low-distortion induction hardening apparatus for a camshaft characterized by comprising:

The cooling means is a saddle-shaped cooling device, and a plurality of injection holes for injecting cooling liquid are disposed on an inner peripheral surface of the camshaft facing the cam portion. Item 4. A low distortion induction hardening apparatus for a camshaft according to Item 3.