JPH03150314A - カムシャフトの再溶融硬化方法 - 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］ 本発明はカムシャフトの再溶融硬化方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 高い耐摩耗性を必要とする摺動面が表面に形成される部
材、例えば自動車用カムシャフトに対して、摺動面（外
周面）にＴＩＧアーク、レーザ、電子ビーム等の高密度
ビームを照射することにより、摺動面にチル硬化層を形
成させるようにした再溶融硬化方法は従来より知られて
いる。

そして、従来のカムシャフトに対する再溶融硬化処理に
おいては、一般にカムシャフトをその軸線まわりに自在
に回転させることができるカムシャフト回転駆動手段と
、高密度ビームを照射することができるトーチと、この
トーチをカムシャフトに対して自在に相対移動させるこ
とができるトーチ移動手段とを備えた再溶融硬化処理装
置が用いられ、カムシャフト回転駆動手段によってカム
シャフトをその軸線まわりに連続的に回転させる一方、
トーチ移動手段によってトーチをカムのカムシャフト軸
線方向両端部間でカムシャフト軸線方向に往復相対移動
させつつ、トーチからカム外周面にビームを照射し、こ
のビームによって発生する熱でカム外周面を溶融させ、
カムシャフトの回転に伴って溶融しているカム外周面が
ビームからはずれたときに外気によってこれを急冷し、
カム外周面にチル硬化層を形成させるようにしている（
例えば、特開昭６２−３７５６４号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題ｊ 第５図に示すように、従来のカムシャフト１０Ｉの再溶
融硬化処理においては、トーチ１０２からカム１０３の
外周面（摺動面）１０３ａに照射される高密度ビーム１
０４の軌跡１０５が、カムシャフト軸線方向にみてカム
１０３の両端部近傍で折り返す蛇行形ないしジグザグ形
となる。

ここにおいて、トーチ１０２の折り返し点、すなわちカ
ム１０３のカムシャフト軸線方向両端部近傍ではビーム
１０４の軌跡１０５が接近するので、単位面積当たりの
熱負荷が高くなり、カム外周面１０３ａの溶融量がその
他の部分に比べて多くなる。また、カム１０３の端面１
０３ｂは外気と接しているが、カム端面１０３ｂから外
気への放熱量が比較的小さいので、カム−１０３の両端
部近傍では熱が蓄積され、カム外周面１０３ａの溶融量
がますます多くなる。このため、カムの寸法誤差が大き
い場合には、カム１０３の両端部でエツジが溶は落ちる
といった現象、いわゆる肩だれが発生するなどして、カ
ムの形状異常が発生するといった問題がある。

これに対して、カムシャフト軸線方向のトーチの往復移
動範囲を狭くするといった対応策が考えられるが、この
ようにするとカムの両端部近傍では再溶融硬化処理が十
分に施されなくなるといった問題がある。

また、トーチの折り返し点近傍でトーチのビーム出力を
低下させ、熱負荷を低減するようにしたカムシャフトの
再溶融硬化処理方法が提案されているが、本願発明者ら
の知見によれば、この方法では熱負荷を十分に低減する
ことができず、肩だれ等によるカムの形状異常を有効に
防止することができない。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、カムシャフトの再溶融硬化処理において、肩だれ等
によるカムの形状異常の発生を有効に防止しつつ、カム
外周面の広い範囲にわたって有効にチル硬化層を形成す
ることができるカムシャフトの再溶融硬化方法を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達するため、カムシャフトをその
軸線まわりに自在に回転させることができるカムシャフ
ト回転駆動手段と、高密度ビームを照射することができ
るトーチと、トーチをカムシャフトに対して自在に相対
移動させることができるトーチ移動手段とを設け、カム
シャフト回転駆動手段にカムシャフトをセットし、カム
シャフトをその軸線まわりに回転させ、カムシャフト軸
線方向にみてカムの両端部間でトーチ移動手段によって
トーチをカムシャフト軸線方向に往復相対移動させ、ト
ーチからカム外周面にビームを照射し、このビームによ
ってカム外周面を溶融させ、この溶融したカム外周面を
ビームからはずれたときに空冷してチル硬化層を形成さ
せるようにしたカムシャフトの再溶融硬化方法であって
、カムシャフト回転駆動手段とトーチ移動手段とを連係
させて制御する連係ｖＪＩＩＩ手段を設け、該連係制御
手段によって、トーチがカムシャフト軸線方向の往復相
対移動の折り返し部に位置するときには、その他の部位
に位置するときよりカムシャフトの回転速度を高めるよ
うにしたことを特徴とするカムシャフトの再溶融硬化方
法を提供する。

［発明の作用・効果］ 本発明によれば、トーチが折り返し部に位置するとき、
すなわちカムのカムシャフト軸線方向両端部近傍に位置
するときには、カムシャフトの回転速度が高められるの
で、トーチからカム外周面に照射されるビームの軌跡が
カムの両端部近傍で略矩形となり、カムシャフト軸線方
向に伸びる各ビーム軌跡が互いに接近しない。このため
、カムの両端部近傍でのビーム密度、すなわち単位面積
当たりの熱負荷を中間部とほぼ等しくすることができ、
カム外周面への熱負荷を均一化することができる。した
がって、肩だれ等によるカムの形状異常の発生を有効に
防止することができる。また、トーチの往復相対移動の
折り返し点をよりカムの両端部に近付けることができる
ので、カム外周面の広い範囲にわたってチル硬化層を形
成することができる。

なお、折り返し部でのみカムシャフトを回転させ、折り
返し部以外の部位ではカムシャフトの回転を停止させる
ようにすることも本発明に含まれることはもちろんであ
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第３図と第４図とに示すように、カムシャフト１に形成
されたカム２の外周面（摺動面）にチル硬化層を形成す
るための再溶融硬化処理装ＷＴＳは実質的に、カムシャ
フトｌをその軸線まわりに回転させるカムシャフト回転
駆動部３と、ＴＩＧアークによる高密度ビームをカム外
周面に照射するトーチ４と、このトーチ４をカムシャフ
トｌに対して自在に移動させて位置決めするトーチ位置
決めロボット５と、カムシャフト回転駆動部３とトーチ
４とトーチ位置決めロボット５とを連係制御する連係制
御部６とで構成されている。

カムシャフト回転駆動部３には、カムシャフトｌの一方
の端面に形成された凹部（図示せず）と係合する凸状部
７を備えた固定センタ８と、カムシャフトｌのもう一方
の端部を把持する把持部９を備えた駆動ボクス１１とが
設けられている。そして、カムシャフトｌは、固定セン
タ８側の端部（第３図では右側端部）で凸状部７によっ
て軸線まわりに自在に回転できるようにして支持され、
他方の端部で把持部９によって把持され、カムシャフト
回転駆動部３に水平に支持されるようになっている。把
持部９はウォーム減速機（図示せず）によって任意の回
転数で回転駆動されるようになっており、この把持部９
の回転に伴ってカムシャフトＩがその軸線まわりに任意
の回転数で回転できるようになっている。

トーチ４はＴＩＧアークによる高密度ビームをカム外周
面に照射しこのビームによって発生する熱でカム外周面
を溶融させるようになっている。

トーチ位置決めロボット５にはアーム１２が設けられ、
このアーム１２はカムシャフト軸線方向（以下、この方
向をＸ方向という）と、水平面内においてＸ方向と直交
する方向（以下、この方向をＹ方向という）と、上下方
向（以下、この方向をＺ方向という）とに自在に移動す
ることができるようになっており、このアーム１２の先
端部（第３図では右側端部）にトーチ４が取り付けられ
ている。

連係制御部６は、カムシャフトｌの回転とトーチ４の位
置とトーチ４の出力とを連係して制御するようになって
いる。

以下、カムシャフトｌの再溶融硬化処理方法について説
明する。

第２図に示すように、トーチ４は基本的には、トーチ位
置決めロボット５（第３図参照）によって、カムシャフ
ト軸線方向にみてカム２の両端部間でＸ方向に往復移動
させられながらカム外周面にビームを照射する。

ここにおいて、トーチ４がＸ方向の往復移動の一方の折
り返し点Ａに到達したときには、トーチ４のＸ方向の移
動が一時停止され、この間にカムシャフトｌがカムシャ
フト回転駆動部３（第３図参照）によってθ方向に所定
の角度だけ回転させられるとともに、トーチ４とカム外
周面との距離を一定に保つようにトーチ４がＺ方向（上
下方向）に移動させられる。そして、トーチ４が折り返
し点Ａ（折り返し点Ｂでも同じ）にあるときには、トー
チ４から照射されるビーム出力がカム外周面が溶融しな
い程度に下げられる。カムシャフトＩが所定の角度だけ
回転させられた後、トーチ４のＸ方向の往復移動が再開
され、トーチ４はもう一方の折り返し点Ｂに向かって移
動し、このときカムシャフトｌの回転は停止される。そ
して、トーチ４がＸ方向の移動を再開したときに、トー
チ４のビーム出力が元の高出力状態に戻される。なお、
トーチ４のビーム出力の切り替え時には、ビーム出力の
急激な変化によるカムシャフト外周面の変形を防止する
とともに、ＴＩＧアークの発生を促すために、ビーム出
力を段階的に増減させるようにしている。つまり、一般
的なりレータ処理をトーチ４の１パス毎に行うようにし
ている。

そして、トーチ４が折り返し点Ｂに到達すると、折り返
し点Ａの場合と同様、トーチ４が一時停止させられ、カ
ムシャフト１が所定の角度だけ回転させられるとともに
トーチ４のＺ方向の位置が調整され、この後トーチ４は
折り返し点Ａに向かって移動する。このような操作が繰
り返されるが、ここにおいて、トーチ４の位置とトーチ
４のビーム出力とカムシャフトｌの回転状態の時間に対
する特性は、夫々第１図中の折れＩｉＧ、、Ｇ、、Ｇ３
のようになる。

その結果、トーチ４からカム外周面に照射されるビーム
の軌跡１５は、トーチ４の折り返し点Ａ。

Ｂ１すなわちカム２の両端部では略矩形となるので、カ
ム外周面の単位面積当たりの熱負荷を均一化することが
できる。したがって、肩だれ等によるカムの形状異常の
発生を有効に防止することができる。また、トーチ４の
Ｘ方向の往復移動の折り返し点Ａ、Ｂをよりカム２の両
端部に近付けることができるので、カム外周面の広い範
囲にわたってチル硬化層を形成することができる。

なお、本実施例ではトーチ４の折り返し点（カム両端部
）でのみカムシャフトｌを所定の角度だけ回転させ、中
間部ではカムシャフトｌの回転を停止させるようにして
いるが、トーチ４の折り返し点ではカムシャフト１を所
定の角度だけ高速で回転させ、中間部ではカムシャフト
１を低速で回転させるようにしてもよい。

また、トーチ４をＸ方向に往復移動させるかわりに、カ
ムシャフトｌをＸ方向に往復移動させ、トーチ４をカム
シャフトｌに対してＸ方向に相対移動させるようにして
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる方法による再溶融硬化処理に
おける、トーチの位置とトーチのビーム出力とカムシャ
フトの回転状態の時間に対する特性を示す図である。 第２図は、トーチとカムシャフトの模式図であり、カム
外周面へのビームの軌跡を示す。 第３図は、再溶融硬化処理装置の正両立面説明図である
。 第４図は、再溶融硬化処理装置の正両立面説明図である
。 第５図は、従来の再溶融硬化処理装置のカム外周面への
ビーム軌跡を示す図である。 ＴＳ・・・再溶融硬化処理装置、！・・・カムシャフト
、２・・・カム、３−・・カムシャフト回転駆動部、４
・−・トーチ、５・・・トーチ位置決めロボット、６・
・・連係制御部、訃−固定センタ、１１・・・駆動ボク
ス、１２・・・アーム、１５・・・ビーム軌跡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムシャフトをその軸線まわりに自在に回転させ
   ることができるカムシャフト回転駆動手段と、高密度ビ
   ームを照射することができるトーチと、トーチをカムシ
   ャフトに対して自在に相対移動させることができるトー
   チ移動手段とを設け、カムシャフト回転駆動手段にカム
   シャフトをセットし、カムシャフトをその軸線まわりに
   回転させ、カムシャフト軸線方向にみてカムの両端部間
   でトーチ移動手段によってトーチをカムシャフト軸線方
   向に往復相対移動させ、トーチからカム外周面にビーム
   を照射し、このビームによってカム外周面を溶融させ、
   この溶融したカム外周面をビームからはずれたときに空
   冷してチル硬化層を形成させるようにしたカムシャフト
   の再溶融硬化方法であって、 カムシャフト回転駆動手段とトーチ移動手段とを連係さ
   せて制御する連係制御手段を設け、該連係制御手段によ
   って、トーチがカムシャフト軸線方向の往復相対移動の
   折り返し部に位置するときには、その他の部位に位置す
   るときよりカムシャフトの回転速度を高めるようにした
   ことを特徴とするカムシャフトの再溶融硬化方法。