JPH01319634A - 再溶融硬化装置とその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は長手方向軸の周りに回転可能な加工品、さらに
詳細にはカムシャフトのカムの表面領域をバーナによっ
て再溶融硬化するための装置およびこの装置の使用方法
に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕加工
品、例えばカムシャフトのカムの高い応力が加わる表面
の耐摩耗性を強化するため、再溶融することによりこの
よ・うな領域を硬化させること、例えば、硬化される表
面領域を予め定められた厚さの層だけアークバーナによ
って再溶融させ冷却することにより硬化させることが知
られている。

再溶融動作を制御するために、回転する加工品に対して
バーナ噴射を適当な位置に調整することが特に重要であ
るが、加工品の表面外形は一般に異なった曲線を存する
。

この目的のため、カムシャフトの硬化において、案内手
段としてのいわゆるマスターカムを設け、このマスター
カムによってバーナと加工品との距離を純粋に機械的に
調整することが公知である（ドイツ特許公告箱２８３９
９９０号）。

また、電気的に記憶された測定値によってバーナ噴射の
位置決めをすることも公知である（ドイツ特許公開３９
２６８０８号）。測定値は、例えばＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕ
ｔｅｒｉｚｅｄ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ
）フライス盤におけるように、与えられた固定値として
記憶される。しかしながら、このような装置では、異な
る表面外形に対しては、変更された測定値を有する新し
い制御プログラムが常に必要となる。

これに対して、バーナを支持する位置決め装置と、再溶
融領域の角度位置のための第１測定装置と、バーナヘッ
ドと再溶融領域との間の距離のための第２測定装置と、
第１測定装置および第２測定装置に接続され再溶融領域
の表面外形にしたがって位置決め装置を作動させる制御
ユニットとを備え、位置決め装置によってバーナヘッド
から出るバーナ噴射が加工品軸線に対して固定された向
きに配置されかつバーナヘッドと再溶融領域との間の距
離が加工品の回転の間変化され、長手方向の軸線の周り
に回転可能な加工品さらに詳細にはカムシャフトのカム
の表面領域をバーナによって再溶融硬化するための装置
がある。この従来装置は、より普遍的に、加工品の表面
外形に調整できる。第１段階において、第１および第２
の測定装置は、加工品表面と加工品の軸との間で、特定
の角度位置において角度位置および半径方向の距離を夫
々検出し、表面外形の測定値が走査され記憶装置に格納
される。続く再溶融の段階で記憶された値が呼び出され
、これによってバーナ噴射が位置決めされる。しかし、
測定動作は各再溶融の前に実行されねばならないため、
この方法では時間がかかるという問題がある。

さらに、表面の部分的な急な曲面のために、測定値を連
続的に走査することば不可能である。第２測定装置とし
て使用される触手は、測定値が記録されるとき、短時間
枠ぢ上げられなければならず、加工品は予め定められた
角度回転されねばならず、それから触手は新たな測定値
を決定するため再び適用されなければならない。

本発明の目的は、再溶融硬化処理をより速くかつ正確に
、従ってより経済的に実行することのできる装置を開発
することである。

１課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため本発明によれば、バーナを支
持する位置決め装置と、再溶融領域の角度位置（ψ）の
ための第１測定装置と、バーナヘッドと再溶融領域との
間の距離のための第２測定装置と、第１測定装置および
第２測定装置に接続され再溶融領域の表面外形にしたが
って位置決め装置を作動させる制御ユニットとを備え、
位置決め装置によってバーナヘッドから出るバーナ噴射
が加工品軸線に対して固定された向きに配置されかつバ
ーナヘットと再溶融領域との間の距離が加工品の回転の
間変化され、長手方向の軸線の周りに回転可能な加工品
さらに詳細にはカムシャフトのカムの表面領域をバーナ
によって再溶融硬化するための装置において、第２測定
装置ばバーナヘットに対して所定角度オフセットされ、
制御ユニットは正規の角度での測定値を位置決め装置に
送出する補正回路を具備する。

」１記問題点は本発明によれば、第２測定装置がバーナ
ヘッドに対し所定角度オフセラＩ・され、制御ユニット
が正しい角度での測定値を位置決め装置に送出する補正
回路を有するという特徴によって解決される。

また、本発明によれば、再溶融硬化による加工品の処理
の間に測定値が検出され、まず表面外形の測定値が検出
され、後で、第２測定装置とバーナヘッドとのオフセッ
ト角は正確に固定されているので、第２測定装置とバー
ナヘッドとのオフセット角に応じて制御装置が正規の角
度位置にバーナヘッドを位置させる。このように本発明
によれば任意の表面外形に対し時間のロスはない。この
発明では、バーナ噴射が加工品の軸線に垂直な平面の方
向に固定されることが好ましく、さらに好ましくは、バ
ーナ噴射が加工品の軸線と交差することである。このよ
うな配置では、バーナ噴射のエネルギを最適に利用する
ことができる。バーナヘッドは距離を変化させるためバ
ーナ噴射の方向に移動される。この移動は好ましくは変
位加算トランスミッタによって検出される。これにより
達成される精度は非常に高くかつ技術的困難は比較的小
さい。

本発明の装置を、カムシャフト、ゆるい曲面領域と象、
な曲面領域とを有するカムの再溶融硬化に使用する場合
、本発明のさらに好ましい実施例によれば、バーナヘッ
ドは、バーナ噴射軸線に垂直かつ加工品軸線に垂直に延
びる方向にも動くことができる利点がある。この場合、
カムのゆるい曲面領域において、バーナヘットは、バー
ナヘッドと再溶融領域との距離ができるだり小さくなる
ように常に動かされることができる。再溶融領域は、バ
ーナ噴射に垂直に延びる線がカム外形と接触する場所に
位置する。また、変位加算ｌ・ランスミンタはバーナ噴
射に垂直な動きを検出するため使用Ｃｑ） される。

本発明の他の特別な利点は、測定値はレーザ測定ヘット
によって非接触で第２の測定装置により検出されるとい
うことである。これにより、表面外形を触手によって走
査する従来技術の欠点を除去することができる。レーザ
測定ヘッドの使用により測定値の精度をさらに向上する
ことができる。

本発明は表面外形の一部だけを硬化させる場合において
も有効に使用できる。これは、例えばカムシャフトのカ
ム突出部（ｃａｍ　ｊｏｂ）を硬化させる場合である。

このような場合、本発明によれば、測定値が第１角度位
置において検出された後、再溶融されるべき表面外形の
再溶融開始位置が第２角度位置に達したとき再溶融硬化
処理が開始される。この結果、測定が実行されると同時
に一部分だけを再溶融することができる。オフセット角
に対応する表面外形の部分だけが前もって測定される。

しかし、本発明によればこのオフセット角は約４０度か
ら６０度、好ましくは５０度であるため、再溶融処理の
開始前に要する時間は、測定と（ｌＯ） 再溶融処理とを別々に実行ずろために要求される時間に
仕へてかなり短縮される。

〔実施例］ 本発明１，１３つの実施例を示す図面を参照してより詳
細に説明される。

第１図に示された第１の実施例において、加工される加
工品３を表わず力ｌ、シャツＩ・か回転可能に取付けら
れる。１面をよりわかり易（するため斜視図で示された
回転運動のための駆動部２は、回転加算トランスミッタ
としての測定装置１に連結される。測定装置１は基準位
置に対して、加工品３の角度位置ψを検出する。回転駆
動部２は中央制御ユニッ１〜８に接続され、回転角を検
出するための第１測定装置１の出力信彊は中央制御ユニ
ット８乙こ送出される。レーザ光線は保護カバー５によ
って囲まれており、レーザ測定ヘッドの形式の第２の測
定装置４は、特定の角度位置で、加工品３０表面外形と
加工品３の基本円（ｂａｓｅ　ｃｉｒｃｌｅ）の中心と
の距離を検出する。第２測定装置４の出力信号も制御ユ
ニット８に送出される。例えばアークバーナとして構成
されたバーナ１１を支持する位置決め装置１０は、第２
測定装置４に対して予め定められた角度オフセラ１〜さ
れた位置に配置される。−・方、バーナは適当なエネル
ギのレーザによって形成できる。加工品３の側面上てバ
ーナ１１はバーナヘッド中に噴則し、このバーナヘッド
からのバーナ噴射か加工品表面に向けられる。

位置決め装置１０ば、バーナ噴射が加工品３の軸線に垂
直な平面に延びるよう調整され、かつバーナ噴射および
加工品の軸線が互いに交差するように調整される。バー
ナヘッドと加工品３の表面との距離は、駆動部６によっ
てバーナ噴射の方向（Ｚ方向）に変更できる。バーナヘ
ットと加工品表面との間の距離の変化は変位加算Ｉ・ラ
ンスミツタフによって非常に正確に検出され、変位加算
ｌ・ランスミソタフは、位置決め装置１０をＺ方向に直
線的に動かずための駆動部６Ｑこ連結される。直線駆動
部６および変位加算Ｉ・ランスミツタフも制御ユニッ１
へ８に接続される。

図示された装置は以下のように作動する。カムの回転方
向は図示のようであり、角度位置ψ、においてまず距離
が第２測定装置４（レーザ測定ヘッド）によって測定さ
れる。カムは回転し続けるので、回転角の値と距離の値
の１組からなる測定値の連続は制御ユニンｌ−８に送出
され、制御ユニッｌ−８はごれらの測定値を記憶装置に
連続して格納する。測定装置４と角度位置ψ２に位置す
るバーナ噴射との間のオフセット角（例えば５０度）は
予め知られているので、制御ユニット８に一体化された
補正ユニット９によって、オフセット角を用いてオフセ
ラ１−された測定値がバーナヘッドの位置での望ましい
値として使用されるように、測定値の組み合わせか選ば
れる。結果として、位置決め装置１０は、バーナヘッド
が位置する角度位置ψ２における力Ｊ、の表面外形の測
定値を常に入力される。このため加工品３は時間の無駄
なく加工され、従って本発明によれば、従来技術のよう
な独立した測定動作は不要となる。

第２図に示されるようにもしカムの表面外形の特定の部
分だけが再溶融硬化される場合、その手順は以下のよう
である。加工品３は選ばれた方向（矢印の方向）に回転
されており、第２図は硬化されるべき外形の初期状態を
示しており、角度位置ψ１位置は第２測定装置４の高さ
にある。まず、バーナ１１がスイッチオンされることな
く測定値が検出され始める。硬化されるべき表面外形が
バーナヘッドの位置する角度位置ψ２に達したとき、角
度位置ψ１において第２測定装置４によって検出された
測定値は、バーナ１１の位置決め装置１０に送出され、
バーナ１１かスイッチオンされる。硬化されるべき表面
外形の端部が角度位置ψ２を通過したとき、バーナ１１
はスイッチオンされる。従ってこの方法は、表面の一部
だけ、例えばカムの突出部だけを硬化させる場合におい
ても経済的である。

さらに他の実施例が第３図に示される。加工品３の表面
外形はバーナヘッドの角度位置ψ２に位置され、再溶融
領域においてほぼ水平である。最初バーナヘッドは図中
破線で示される位置にあり、バーナ噴射は力ｒ１王品軸
線と交差している。はぼ水平な表面外形を加工するため
、バーナヘットは、バーナヘットと表面外形との間に常
に最小距離が保たれるように、加工品３の周に沿って距
離Ｘまで移動されねばならない。ごのため、バーナヘッ
トは、例えば図示の引き出された位置まで移動され、こ
のとき再溶融領域はバーナ噴射軸線に垂直な線とカム外
形との接触点に位置する。加工品が回転を続けてカムノ
ーズ（最大突出部）を越えたとき、バーナヘッドは突出
部外形端部でＸ−０となる位置まで左に向かって移動す
る。

第４図には、カム外形の領域において予め定められた精
密なバーナガイドによる可能な１つの方法を示す。基準
位置（Ｘ＝０）からの突き出し距離Ｘ（ごの距離Ｘば、
カム外形の角度位置における最適な距離である）を決め
るため、レーザ測定ヘンド４をバーナ１１に代え、加工
する最適な経路ばχ方向に配置された距離測定通路（第
４図）によって決定される。異なる角度位置におりる測
定値がアークバーナの位置決めのための望ましい値とし
て記憶される。このように、作動状態がカム外形のカム
ノーズにおいてでさえ最適かつ再生可能に決定され、記
憶される。加工されるべきカム表面とバーナヘッドとの
距離は常に確実に再生可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の断面図を示す。 第２図は本発明の第２の実施例の詳細図を示す。 第３図は本発明の第３の実施例の詳細図を示す。 第４図は第３図に示された第３の実施例の変更例を示す
。 ■・・・第１測定装置、　　３・・・カムシャフト、４
・・・第２測定装置、 ７・・・変位加算トランスミンク、 ８・・・中央制御ユニット、９・・・補正ユニット、１
０・・・位置決め装置、　　１１・・・バーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バーナ（１１）を支持する位置決め装置（１０）と
   、再溶融領域の角度位置（ψ）のための第１測定装置（
   １）と、バーナヘッドと再溶融領域との間の距離のため
   の第２測定装置（４）と、第１測定装置（１）および第
   ２測定装置（４）に接続され再溶融領域の表面外形にし
   たがって位置決め装置（１０）を作動させる制御ユニッ
   ト（８）とを備え、位置決め装置（１０）によってバー
   ナヘッドから出るバーナ噴射が加工品軸線に対して固定
   された向きに配置されかつバーナヘッドと再溶融領域と
   の間の距離が加工品（３）の回転の間変化され、長手方
   向の軸線の周りに回転可能な加工品（３）さらに詳細に
   はカムシャフトのカムの表面領域をバーナ（１１）によ
   って再溶融硬化するための装置において、第２測定装置
   （４）はバーナヘッドに対して所定角度オフセットされ
   、制御ユニット（８）は正規の角度での測定値を位置決
   め装置（１０）に送出する補正回路（９）を有する再溶
   融硬化装置。 ２、バーナ（１１）の噴射は加工品（３）の軸線に垂直
   な平面の方向に配置された請求項１記載の装置。 ３、バーナ噴射が加工品軸線に交差する請求項１または
   請求項２記載の装置。 ４、バーナ（１１）のヘッドがバーナ噴射の軸線に沿っ
   た方向（Ｚ）に移動でき、これによって距離を変化させ
   ることができる請求項１から請求項３までのいずれか１
   項に記載の装置。 ５、バーナ（１１）のヘッドが、バーナ噴射軸線に垂直
   かつ加工品軸線に垂直な方向（Ｘ）にも移動可能な請求
   項４記載の装置。 ６、第２測定装置（４）がレーザ測定ヘッドである請求
   項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装置。 ７、第２測定装置（４）が、バーナ（１１）のヘッドに
   対して加工品（３）の回転方向と反対方向に鋭角だけオ
   フセットされた請求項１から請求項６までのいずれか１
   項に記載の装置。 ８、前記鋭角が４０度から６０度、さらに好ましくは５
   ０度である請求項７記載の装置。９、位置決め装置（１
   ０）がバーナの動きを検出するための第１変位加算トラ
   ンスミッタ（７）を有する請求項１から請求項８までの
   いずれか１項に記載の装置。 １０、位置決め装置（１０）は、第１変位トランスミッ
   タ（７）に垂直な方向で表面外形に対してその周辺方向
   （Ｘ）へのバーナヘッドの動きを検出する第２変位加算
   トランスミッタを有する請求項９記載の装置。 １１、バーナ（１１）がレーザである請求項１から請求
   項１０までのいずれか１項に記載の装置。 １２、再溶融硬化が表面外形の一部だけに施される場合
   において、第１角度位置（ψ＿１）において測定値が検
   出された後、再溶融すべき表面外形の再溶融開始点が第
   ２角度位置（ψ＿２）に達したとき再溶融硬化処理が開
   始されるようにした請求項１から請求項１１までのいず
   れか１項に記載の装置を使用する方法。