JPH042727A - カムシャフトの表面硬化処理方法 - 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、鋳鉄製カムシャフトのカム面を高密度エネル
ギーにより再溶融させて硬化処理する方法に関する。

従来の技術とその課題 内燃機関に用いられる鋳鉄製カムシャフトのカム面をＴ
ＩＧアーク、電子ビーム、レーザ等の高密度エネルギー
により再溶融（リメルト処理）させるとともに、放冷に
よって表面硬化させるようにした再溶融表面硬化処理方
法が例えば特開昭６２−１５１５５２号公報および特開
昭５９−４７３６９号公報等において知られている。

この処理方法は、カムシャフトを回転させる一方、この
回転運動と同期してカム面と対向させたリメルトトーチ
例えばＴＩＧトーチをカム幅内でオシレート動作させる
ことによってカム面に溶融エネルギーを与えて再溶融さ
せ、このような処理を例えばカムシャフトの一端部のカ
ムから他端部のカムに向かって順次施すことにより、各
カム面の再溶融部に高硬度で耐摩耗性にすぐれたチル組
織を形成することを基本とする。

このような処理方法においては、処理対象となるカムの
位置に応じてリメルトトーチを移動させるべき位置、お
よびその位置でリメルトトーチをオシレート動作させる
べきオシレート量はリメルトトーチのＮＣ制御系に予め
記憶設定されているものであるが、実際のカムの位置や
カム幅寸法は、製造誤差や処理前の予熱処理の熱膨張の
ためにばらつくことがある。そして、このような寸法ば
らつきを有したままで上記の処理を行うと、処理対象と
なるカムのカム幅とリメルトトーチのオシレート量とが
軸心方向に６互いにオフセットしてしまうことから、カ
ムのコーナ一部に「溶融だれ」と称される欠陥が生じる
こととなって好ましくない。

そこで、このような処理欠陥を防止するために例えば特
開昭６０−２３０９３８号公報においては、光学式のセ
ンサにより処理対象カムのエツジ部を検出し、この検出
した位置に応じてトーチの処理開始位置を設定し直すよ
うにしている。

しかしながらこの方法によると、処理対象カムに近接し
た位置にセンサを配置しなければならないために構造が
複雑になるほか、処理によって生じたスパッタのために
センサが汚染され、所定の検出精度を長期にわたって維
持するのが難しいという問題がある。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、
リメルトトーチそのものをセンサとして利用して処理対
象カムの位置およびカム幅を検出し、それによって従来
のような光学式のセンサを必要とすることなしにカムシ
ャフトの製造誤差を原因とする「溶融だれＪ等の欠陥を
防止した処理方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、処理対象カムのカム面に対向させたリメルト
トーチを、予め設定されたカム位置データおよびオシレ
ート量データに基づいてカム幅方向にオシレート動作さ
せ、カム面に対し溶融エネルギーを与えて再溶融させる
ことで硬化処理するようにした方法において、硬化処理
に先立って、リメルトトーチに微弱電流を流すとともに
に予め設定されたオシレート量よりもわずかに大きいオ
シレート量のもとにリメルトトーチをオシレート動作さ
せ、オシレート動作させたときのリメルトトーチの電圧
変化から処理対象カムの実際の位置およびカム幅を検出
し、上記のカム位置およびカム幅の実測データに基づい
て、予め設定されているカム位置データおよびオシレー
ト量データを修正することを特徴としている。

実施例 第２図および第３図は本発明を応用した処理装置の構成
説明図である。

図において、Ｓは複数のカムＣＩ、Ｃ２・・・を有する
鋳鉄製のカムシャフトで、このカムシャフトＳはその両
端をセンタ２，３で両持ち支持された上テモータ４によ
り回転駆動される。Ｊｌ、Ｊ２・・・はジャーナル部で
ある。

５はリメルトトーチとしてのＴＩＧトーチ（以下、単に
トーチという）で、このトーチ５はモータ６と図示外の
ボールねしのはたらきによりカムシャフトＳの径方向（
Ｘ方向）に移動する機能と、モータ７とポールねじ８の
はたらきによりカムシャフトＳの軸心方向（Ｘ方向）に
移動する機能とを備えている。そして、トーチ５は各ト
ーチ位置制御部９，１０からの指令に基づいてその位置
が制御される。すなわち、トーチ５は処理対象となるカ
ムｃ１．ｃ２・、・のいずれかと対向する位置まで移動
した上で、カムシャフトＳの回転に同期してそのカム面
とトーチ５の先端との間のキヤ、フが常に一定になるよ
うにＸ方向の位置が制御され、同時に、カムシャフトＳ
の回転に同期して処理対象カムのカム幅内でオシレート
動作することでカム面にリメルト処理を施すことになる
。

１１はトーチ５への通電制御を司る電流・電圧制御部、
１２は上記の電流・電圧制御部１１のほかトーチ位置制
御部１０．１１およびカム回転制御部１３を統括制御し
ている主制御装置である。

主制御装置１２は演算制御部１４および記憶部１５を備
えており、記憶部１５には各カムＣＩ。

Ｃ２・・・の位置データＰ、各カムＣＩ、Ｃ２・・・の
カム幅ｍに応じてトーチ５をオシレート動作させるべき
オシレート量Ｗおよびオシレート速度Ｖ１さらには後述
するように硬化処理に必要な処理電流値Ｉｔと前処理と
してのカム幅検出に必要な微弱電流値Ｉ３等が予め設定
されて記憶されている。

各カムｃ１．ｃ２・・・の位置データＰは、第３図に示
すようにセンタ２，３で両端支持されたカムシャフトＳ
の一端面ｅを基準としてこの一端面ｅから各カムｃ１．
ｃ２・・・のカム幅ｍの中心位置までの距離ｐ１．ｐ２
・・・として設定されている。また、オシレート量Ｗと
してはカム幅寸法ｍとほぼ同じ値として設定されている
。さらに、上記の微弱電流値１．とじては、例えば処理
電流値■、の１／４〜１１５の値として設定されている
。

したがって、上記の処理装置においては、カムｃ１．ｃ
２・・・の順に対応する位置までトーチ５が順次移動し
て位置決めされた上、カムシャフトＳの回転に同期して
トーチ５がオシレート動作することでリメルト処理が施
されることになる。

例えば第３図および第４図に示すカムＣＩのリメルト処
理、の際には、第１図にも示すように処理開始指令を受
けて前処理条件が選択されてセ、ツトされる。ここでセ
ットされる条件は、処理対象となるカムＣ１の位置デー
タＰ１、オシレート量Ｗ、オシレート速度Ｖおよび微弱
電流値１１である。

前処理条件がセットされるとカムシャフトＳが回転し、
トーチ５に対して例えばカムＣ１のノーズトップ部が対
向するようにノーズト・ノブ部が割す出された上でカム
シャフトＳが一旦停止する。

同時にトーチ５が原点位置からカムＣ１の位置まで移動
し、トーチ５の先端とカムＣ１との間の間隙Ｇが所定の
値となるように位置決めされる。この時、トーチ５が位
置決めされる位置はカム幅ｍの中心位置である。

そして、カムシャフトＳが停止したままの状態でトーチ
５を設定オシレート量Ｗに所定の値αを上乗せしたオシ
レート量（Ｗ十α）のもとオシレート速度■で１往復程
度オシレート動作させる。

この前処理としてのオシレート動作時の通電電流は微弱
電流値■、であるためにカム面の溶融には至らないもの
の、トーチ５の先端とカム面との間には放電現象が生じ
、この放電現象のためにトーチ５の通電電圧が変化する
。

すなわち、カム幅寸法ｍよりもわずかに大きいオシレー
ト量（Ｗ＋α）のもとにトーチ５をオシレート動作させ
た場合、第４図（Ａ）、（Ｂ）に示すようにカム幅寸法
ｍに対応する部分では上記の放電現象のために電圧■が
高（なり、トーチ５がカム幅ｍの両側に外れると電圧Ｖ
が著しく低くなる。

そこで、上記のような前処理としてのオシレート動作時
にトーチ５の負荷電圧Ｖを監視し、第４図に示すように
電圧Ｖが急激に高くなった位置ａでのトーチ５の位置デ
ータと、同じく電圧Ｖが急激に低（なった位置すでの位
置データを読み取る。

これらの位置データはトーチ５のＹ方向の送り系に付帯
している位置検出器によってカムシャフトＳの一端面ｅ
からａ、ｂ位置までの距離ＬＩｌ＋Ｌ１２として検出さ
れる。

位置ａ、ｂのデータが読み取られると、トーチ５は一旦
原点位置に復帰する一方、演算処理部１４では（１）式
の演算を行ってカムＣ１の実際のカム幅ｍ１を求めると
ともに、（１）式で求められた実際のカム幅ｍ１の値に
所定の補正式Ｃを加えて（２）式のように実際のカム幅
に即したオシレート量Ｗ１を求める。

ｍＩ＝Ｌｌｌ−Ｌ１２　　　　・・・・・・　（１）Ｗ
、　−ｍ、＋Ｃ・・・・・・　（２）さらに、第４図（
Ｂ）の位置ａの位置データＬ　ＩＩと上記のオシレート
量Ｗｌとをもとに（３）式の演算を行ってカムＣ１にお
けるカム幅ｍ、の中心位置Ｑ、の位置データＰ　ＩＩを
求める。

Ｐ＋＋＝Ｌ−ｚ＋　　（ｍ＋／２）−・−・−（３）続
いて処理条件として先の微弱電流値１．に代えて処理電
流値Ｉ、がセットされ、同時にカムＣ１の位置データＰ
１およびオシレートｆｉＷに代えて上記の演算によって
求めた実測位置データＰｏ１およびオシレート量Ｗ、が
それぞれセットされる。

つまり、予め設定されているカムＣ１の位置データＰ１
およびオシレート量Ｗが実測値によって修正される。

処理条件がセットされるとカムシャフトＳが回転し、リ
メルト処理開始位置が割り出された上で一旦停止する一
方、同時にトーチ５が原点位置からカムＣ１の位置まで
移動し、トーチ５の先端とカムＣ１との間の間隙が所定
の値Ｇとなるように位置決めされる。この時、トーチ５
が位置決めされる位置は上記のカム位置データＰ１．に
よって特定される位置である。

そして、再びカムシャフトＳが回転し、このカムシャフ
トＳの回転に同期してトーチ５がオシレート量Ｗ、のも
とにオシレート動作することでカムＣ１についてのリメ
ルト処理が施される。この時のオシレートｆｉＷ、は上
記のようにカムＣ１のカム幅ｍ、の実測値に基づいて修
正されているものであるから、従来のように処理対象と
なるカムＣ１のカム幅ｍ、とオシレート量Ｗ１とが軸心
方向においてオフセットすることがない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、リメルトトーチをカム幅
検出のためのセンサとして利用し、処理対象となるカム
の実際のカム位置およびカム幅に基づいて、予め設定さ
れているところのカム位置データおよびオシレート量デ
ータを修正するようにしたことにより、従来のようにカ
ム幅とオシレート量とが軸心方向にオフセットすること
がなく「溶融だれ」等の処理欠陥を未然に防止できるこ
とはもちろんのこと、リメルトトーチとは別のセンサを
必要としないので構造の簡略化が図れるほか、センサの
検出誤差や取付誤差による検出精度への影響を従来より
も著しく小さくして検出精度ひいては処理精度の向上が
図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図で処理動作時のフロ
ーチャート、第２図は本発明方法が適用される処理装置
の概略を示す構成説明図、第３図は第２図の要部拡大図
、第４図（Ａ）および（Ｂ）は処理対象カムのカム幅と
トーチ電圧との関係を示す説明図である。 ５・・・ＴＩＧトーチ（リメルトトーチ）、１１・・・
電流・電圧制御部、１２・・・主制御装置、１４・・・
演算制御部、ｃｌ、ｃ２・・・カム、Ｓ・・・カムシャ
フト。 第３図 Ｓ 第４図（Ａ） 第４図（Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理対象カムのカム面に対向させたリメルトトー
   チを、予め設定されたカム位置データおよびオシレート
   量データに基づいてカム幅方向にオシレート動作させ、
   カム面に対し溶融エネルギーを与えて再溶融させること
   で硬化処理するようにした方法において、 硬化処理に先立って、リメルトトーチに微弱電流を流す
   とともにに予め設定されたオシレート量よりもわずかに
   大きいオシレート量のもとにリメルトトーチをオシレー
   ト動作させ、 オシレート動作させたときのリメルトトーチの電圧変化
   から処理対象カムの実際の位置およびカム幅を検出し、 上記のカム位置およびカム幅の実測データに基づいて、
   予め設定されているカム位置データおよびオシレート量
   データを修正することを特徴とするカムシャフトの表面
   硬化処理方法。