JPS648049B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカムシヤフト等の鉄系部材を再溶融硬
化処理する方法に関する。

（従来の技術） カムシヤフトのカムリフト部などをプラズマア
ーク等によつて再溶融せしめ、この再溶融した部
分を急冷することでチル化し、カムリフト部表面
の硬度を高め、耐摩耗性を向上せしめることが知
られている。

斯かる再溶融硬化処理をカムシヤフト等の被処
理部材に施すにあたつては、再溶融する部分を
200〜450゜程度まで予熱することが均一なる溶融
を行うとともに、均一なる硬度を得る上で必要と
なる。

このため従来にあつては、再溶融硬化処理装置
と予熱装置とを別設し、先ず被処理部材を予熱装
置にセツトし、これを所定温度まで予熱せしめた
後、予熱装置から被処理部材を取外し、予熱装置
と再溶融硬化処理装置とをつなぐ搬送装置によつ
て予熱が終了した被処理部材を再溶融硬化処理装
置まで移送し、次いで被処理部材を再溶融硬化処
理装置にセツトした後、再溶融硬化処理せしめる
ようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように従来のあつては、再溶融硬化処
理装置と予熱装置とを別設しているため、装置全
体が占める容積が大となり、また予熱装置に対す
るセツト及び再溶融硬化処理装置に対するセツト
を個々に行う必要があり、作業が面倒で時間もか
かり、更には従来の方法によると、予熱装置から
再溶融硬化処理装置まで予熱された被処理部材を
搬送しなければならず、この間に被処理部材が冷
却され、或いは温度にバラつきが生じ、均一且つ
所定硬度のチル層を形成することができない等の
問題がある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題を解決すべく本発明は、所定角度ず
つ間欠的に回転する回転軸にアームを取り付け、
このアームの先端部に被処理部材のクランプ機構
を設けたものにおいて、回転軸の回転に伴なうク
ランプ機構の回転軌跡と略々一致する箇所に被処
理部材の投入兼払出しステーシヨンと予熱ステー
シヨン及び加熱ステーシヨンを等間隔で配設し、
投入兼払出しステーシヨンに被処理部材の投入部
材及び払出し部材を臨ませ、予熱ステーシヨンに
通電加熱により被処理部材を予熱処理する予熱装
置を配置し、加熱ステーシヨンに処理トーチによ
り被処理部材を再溶融硬化処理する加熱装置を配
置し、予熱ステーシヨンにおける予熱処理時に、
予熱装置の保持部材により被処理部材の両端部を
保持してクランプ機構による把持を解除させ、被
処理部材を通電加熱して予熱処理を施し、加熱ス
テーシヨンにおける再溶融硬化処理時に、加熱装
置の両側部に配置したチヤツク装置により被処理
部材の両端部を保持してクランプ機構による把持
を解除し、且つチヤツク装置の回転で被処理部材
を軸廻りに回転させ、トーチによる再溶融硬化処
理を施すことを特徴とする。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図は本発明に係る再溶融硬化処理装置の側
面図、第２図は同装置の正面図。第３図は同装置
の平面図であり、再溶融硬化処理装置１は床上に
フレーム２を立設し、このフレーム２に電源等を
収納した支持ボツクス３を固定し、この支持ボツ
クスの後方には制御ボツクス４を、上方には冷却
装置５を、更にこの冷却装置５の左右にはプラズ
マ電源ボツクス６，６を配置している。

また、再溶融硬化処理装置１はカムシヤフト等
の被処理部材Ｗの投入及び払出しを行う投入兼払
出しステーシヨンS₁と、被処理部材Ｗを予熱する
予熱ステーシヨンS₂と、被処理部材Ｗを再溶融せ
しめる加熱ステーシヨンS₃とを備えており、これ
ら各ステーシヨンS₁，S₂，S₃の中間位置に回転軸
７を配置している。この回転軸７は前記支持ボツ
クス３に固定されたモータ８及び減速機構を介し
て回転せしめられ、且つその回転量は制御ボツク
ス４からの信号により例えば120゜ずつ間欠的に回
転するものとする。

回転軸７の中央部には側面視略六角形状をなす
ケース９が設けられ、このケース９から外方に向
つて３本のアーム１０…を突出せしめている。こ
れらアーム１０…は互いに120゜離間して取付けら
れ、それぞれのアーム１０先端にはクランプ機構
１１を設けている。

このクランプ機構１１は第４図に示す如くケー
ス９内に配設したシリンダユニツト１２のロツド
１３をアーム１０を構成する左右のメンバ１０
ａ，１０ａ間に臨ませ、これら左右のメンバ１０
ａ，１０ａの先端部にフインガー１４，１５の中
間部を枢着し、これらフインガー１４，１５の後
端部をリンク１６，１６を介して前記ロツド１３
に枢着し、シリンダユニツト１２を作動させてロ
ツド１３に突出動をなさしめることでフインガー
１４，１５を開き、被処理部材Ｗの把持状態を解
除し、ロツド１３に引込み動をなさしめることで
フインガー１４，１５を閉じ、被処理部材Ｗを把
持するようにしている。そして一方のフインガー
１５の先端部は被処理部材Ｗに向つた二股部１５
ａとなつており、フインガー１４，１５を若干開
いても被処理部材Ｗは落下せず、二股部１５ａと
フインガー１４との間で回転自在に保持するとと
もに、フインガー１４，１５を閉じて被処理部材
Ｗをクランプしたときには、３点で被処理部材Ｗ
をクランプし、常に被処理部材Ｗの中心が一定と
なるようにしている。そして、回転軸７を回転す
ることによりクランプ機構１１の回転軌跡は装置
各ステーシヨンS₁，S₂，S₃を略々通過するように
している。

また、フレーム２の上部横フレーム２ａの前面
にはレール部材１７を固着し、このレール部材１
７に走行ヘツド１８を係合している。走行ヘツド
１８にはモータ１９が取付けられ、このモータ１
９を駆動することでラツクピニオン機構を介して
走行ヘツド１８がレール部材１７に沿つて横方向
に移動する。

走行ヘツド１８には未処理の被処理部材Ｗを前
記投入兼払出しステーシヨンS₁まで搬入する投入
部材２０と、処理済の被処理部材Ｗを投入兼払出
しステーシヨンS₁から払出す払出し部材２１が設
けられ、投入部材２０は走行ヘツド１８に固着さ
れるシリンダユニツト２２と、このシリンダユニ
ツト２２のロツド先端に設けられるクランプ機構
２３とからなり、シリンダユニツト２２の作動で
クランプ機構２３が投入兼払出しステーシヨンS₁
とこのステーシヨンS₁よりも前上方位置との間を
昇降動する。また、払出し部材２１は投入部材２
０と同様に走行ヘツド１８に固着されるシリンダ
ユニツト２４と、このシリンダユニツト２４のロ
ツド先端に設けられるクランプ機構２５とからな
り、シリンダユニツト２４の作動でクランプ機構
２５が投入兼払出しステーシヨンS₁とこのステー
シヨンS₁の直上位置との間を昇降動する。

また、投入兼払出しステーシヨンS₁の下方には
受け渡し部材２６を配設している。この受け渡し
部材２６は支持ボツクス３の前面から前方へ突出
したフランジ部２７ａにアーム２７の中間部を揺
動自在に取付け、このアーム２７の下端を支持ボ
ツクス３に固着したシリンダユニツト２８のロツ
ドに連結し、シリンダユニツト２８の作動でアー
ム２７が中間部を中心として前後（第１図中左
右）に揺動するようにしている。そして、アーム
２７の上端部にはチヤツク機構２９を設けてお
り、シリンダユニツト２８の作動でアーム２７が
揺動することでチヤツク機構２９は前記アーム１
０先端に設けたクランプ機構１１の回転軌跡と前
記投入部材２０及び払出し部材２１の下降端にお
けるクランプ機構２３，２５との間を移動するよ
うにしている。

また、前記予熱ステーシヨンS₂においては、第
２図に示す如く左右に一対のシリンダユニツト３
０，３０を配置し、第５図に示す如くこれらシリ
ンダユニツト３０のロツド３１先端部に予熱装置
としての通電加熱装置３２を取付けている。

この通電加熱装置３２は筒状本体３３、この筒
状本体３３内に摺動自在に配設されるピストン体
３４、被処理部材Ｗの端部を保持する保持部材３
５及び被処理部材Ｗの端面に当接する導電部材３
６を有しており、前記筒状本体３３は第１の筒体
３３ａ、第２の筒体３３ｂ及び第３の筒体３３ｃ
からなり、第１の筒体３３ａはロツド３１の先端
面に絶縁材３７を介してボルト３８によつて固着
され、この第１の筒体３３ａの前面に第２の筒体
３３ｂがボルト３９によつて固着され、この第２
の筒体３３ｂの後面と第１の筒体３３ａの前面と
の間に空間４０を形成する。また第２の筒体３３
ｂには締付部材４１を介して第３の筒体３３ｃを
取付けている。即ち、第３の筒体３３ｃは中間部
にフランジ部４２が形成され、このフランジ部４
２に形成した穴４３と第２の筒体３３ｂの前面に
形成した穴４４にピン４５を挿入することで位置
決めされるとともに、締付部材４１の雌ネジ部４
６を第２の筒体３３ｂ外周に刻設した雄ネジ部４
７に螺合することで、締付部材４１のフランジ部
４８で第３の筒体３３ｃのフランジ部４２を第２
の筒体３３ｂ側に押しつけることで固定する。

また、第３の筒体３３ｃの前端部は膨大部４９
とされ、この膨大部４９に固定部材５０をボルト
５１により固着し、この固定部材５０と膨大部４
９との間で前記保持部材３５の外方へ突出するフ
ランジ部５２を挟持している。そして保持部材３
５の前端部には内方へ突出するフランジ部５３を
形成し、このフランジ部５３内側に被処理部材Ｗ
の端部が挿入される開口を形成している。

一方、前記ピストン体３４は第１のピストン体
３４ａと、この第１のピストン体３４ａの先端部
にボルト５４によつて固着される第２のピストン
体３４ｂとからなり、第１のピストン体３４ａの
後端部は前記第１の筒体３３ａの前面と第２の筒
体３３ｂの後面との間に形成される空間４０内に
臨む。ここで、第２の筒体３３ｂの後面には第６
図にも示す如くボルト５５によつて電源と接続さ
れる鋼板の積層体５６が取付けられ、この積層体
５６の中間部はボルト５７によつて第１のピスト
ン体３４ａの後端面に取付けられる。

更に、第１の筒体３３ａ内にはスプリング５８
が設けられ、このスプリング５８の前端部はスプ
リングシート５９により支持され、このスプリン
グシート５９には前記ボルト５７の頭部５７ａが
当接する。

而して、スプリング５８の弾発力によりピスト
ン体３４は積層体５６が撓む範囲で前方へ付勢さ
れ、この付勢力により保持部材３５内に配設され
た導電部材３６は被処理部材Ｗの端面に圧接す
る。

ここで、導電部材３６の被処理部材Ｗの端面と
の接触部には銀板等の酸化しにくい導電板６０を
設け、また前記保持部材３５のフランジ部５３の
被処理部材のフランジ部Wa端面との接触面にも
導電板６０を設けている。

また、前記加熱ステーシヨンS₃には加熱装置６
１を配置している。加熱装置６１は前記支持ボツ
クス３に支柱６２を立設し、この支柱６２に横方
向に離間した一対の支持板６３，６３を取付け、
これら支持板６３，６３の外側に第６図に示すよ
うに第１のモータ６４及び第２のモータ６５を固
着し、更に支持板６３，６３間にステー６６を介
してケース６７を取付けている。

ケース６７内には一対の第１の移動台６８及び
第２の移動台６９が設けられ、これら移動台６
８，６９の下端には前記プラズマ電源６と接続さ
れるプラズマトーチ７０が取付けられている。ま
た移動台６８，６９にはケース６７内に横方向に
架設したガイドロツド７１，７１が貫通し、リニ
アスライドベアリング７２を介して、移動台６
８，６９はガイドロツド７１に沿つて摺動可能と
されている。

また、移動台６８，６９にはボールネジ７３及
びスプラインロツド７４が共通して貫通し、これ
らボールネジ７３及びスプラインロツド７４はケ
ース６７に回転自在に支持され、ボールネジ７３
の一端は前記第１のモータ６４の駆動軸６４ａに
連結し、スプラインロツド７４の一端は前記第２
のモータ６５の駆動軸６５ａに連結している。そ
して、ボールネジ７３には第１のボールナツト７
５及び第２のボールナツト７６が螺合し、第１の
ボールナツト７５は第１の移動台６８に固着さ
れ、第２のボールナツト７６は回転体であるイン
ナースリーブ７７に固着されている。このインナ
ースリーブ７７がボールネジ７３に対して回転自
在に外嵌されるとともに第２の移動台６９に固着
したアウタースリーブ７８に対してもベアリング
７９を介して回転自在とされ、且つアウタースリ
ーブ７８に対して軸方向への移動は規制されてい
る。

更にインナースリーブ７７の一端には歯車８０
がスプライン嵌合し、この歯車８０と前記スプラ
インロツド７４に嵌合した歯車８１とを噛合せし
めている。尚、第６図中８２…はダストシール、
８３はストツパである。

以上において、第１のモータ６４を駆動する
と、ボールネジ７３が回転し、このボールネジ７
３が回転すると第１のボールナツト７５及び第２
のボールナツト７６が回転しようとする。しかし
ながら、第１のボールナツト７５は第１の移動台
６８に固着され、第２のボールナツト７６はイン
ナースリーブ７７に固着され、このインナースリ
ーブ７７には歯車８０が嵌合し、この歯車８０は
第２のモータ６５（現時点では駆動していない）
に連結するスプラインロツド７４に嵌合した歯車
８１に嵌合しているため、結局第１のボールナツ
ト７５及び第２のボールナツト７６ともに回転せ
ず、その代り、ボールネジ７３に沿つて螺進す
る。その結果、第１の移動台６８及び第２の移動
台６９は同期して移動する。

また、第２のモータ６５を駆動すると、スプラ
インロツド７４が回転し、このスプラインロツド
７４の回転で歯車８１，８０が回転し、歯車８０
の回転によりインナースリーブ７７及び第２のボ
ールナツト７６が回転する。しかしボールネジ７
３は回転しないので第２のボールナツト７６は回
転しつつボールンジ７３に沿つて螺進し、その結
果、第２の移動台６９のみが左方又は右方に移動
する。

このように、第１及び第２の移動台６８，６９
に同期して移動させることができるので、プラズ
マトーチ７０，７０が互いに干渉することがな
く、また第２の移動台６９のみを移動させること
もできるので、例えばカムシヤフトのカムリフト
部を同時に２箇所再溶融処理するにあたり、カム
リフト部間の間隔が１本のカムシヤフトにおいて
異なつているような場合であつても効率よく再溶
融処理することができる。

尚、支柱６２上には合金粉末供給ユニツト８４
が配置され、このユニツト８４からの高硬度の合
金粉末をプラズマアーク中に供給するようにして
いる。

また、プラズマトーチ７０の後方にはレーザ位
置検出装置８５を配置し、この位置検出装置８５
によつて被処理部材Ｗであるカムシヤフトのカム
部端面を検出し、プラズマトーチ７０からのアー
クにカム部が正確に位置するように位置検出装置
８５からの信号でプラズマトーチ７０を軸方向に
移動させるようにしている。

更に、プラズマトーチ７０下方の加熱ステーシ
ヨンS₃の両側にはチヤツク装置８６，８６を配置
し、これらチヤツク装置８６，８６によつて被処
理部材Ｗの両端部を保持し、且つモータ８７及び
減速機構を介してチヤツク装置８６を回転せしめ
ることで、被処理部材Ｗを軸廻りに回転するよう
にしている。

以上の如き構成からなる再溶融硬化処理装置１
の作用を以下に述べる。尚、説明にあたつては、
各アーム１０先端部のクランプ装置１１は被処理
部材Ｗを把持していない状態を出発点として説明
する。

先ず、走行ヘツド１８をモータ１９を駆動する
ことで第１図中紙面垂直方向に未処理の被処理部
材Ｗをストツクしてある場所まで移動させ、投入
部材２０のクランプ機構２３で未処理の被処理部
材Ｗの略中央を把持し、再びモータ１９を駆動し
て走行ヘツド１８を装置１の中央部まで移動させ
る。

次いで、投入部材２０のシリンダユニツト２２
を作動させてクランプ機構２３を斜め下方に降下
させ、クランプ機構２３で把持していた被処理部
材Ｗを受け渡し部材２６のチヤツク機構２９に受
け渡す。

すると、シリンダユニツト２８が作動して受け
渡し部材２６のアーム２７が第１図中時計方向に
揺動し、アーム２７先端のチヤツク装置２９に保
持された被処理部材Ｗが、アーム１０の先端に設
けたクランプ機構１１の回転軌跡と重なる。

そこで、アーム１０の先端に設けたクランプ機
構１１で被処理部材Ｗを把持するとともに、チヤ
ツク機構２９による把持状態を解除し、アーム１
０のクランプ機構１１に被処理部材Ｗを受け渡
す。

この後、回転軸７が第１図中反時計方向に120゜
回転し、被処理部材Ｗを予熱ステーシヨンS₂に位
置せしめる。具体的には回転軸７が120゜回転し、
クランプ機構１１が最下点の位置まできたら回転
軸７の回転を停止するとともに、前記通電加熱装
置３２の保持部材３５によつて被処理部材Ｗの両
端部を保持してクランプ機構１１による把持を解
除するとともに、通電加熱装置３２の積層体５
６、ピストン体３４、及び導電部材３６を介して
被処理部材Ｗに通電し、被処理部材Ｗを200〜450
℃程度まで予熱する。

そして予熱が終了したならば、通電加熱装置３
２による保持状態を解除するとともに、クランプ
機構１１で把持し、回転軸７を再び第１図中反時
計方向に120゜回転させ、被処理部材Ｗを加熱ステ
ーシヨンS₃に位置せしめる。すると、加熱ステー
シヨンS₃の両側部に配置したチヤツク装置８６，
８６が被処理部材Ｗの両端部を保持する。

次いで、プラズマトーチ７０，７０が上下及び
左右に移動し、被処理部材Ｗの再溶融する箇所に
トーチ先端を臨ませる。具体的には、被処理部材
Ｗをカムシヤフトとした場合には、プラズマトー
チ７０，７０の先端はカムリフトの一端側に臨む
ようにする。

そして、プラズマトーチ７０，７０が所定位置
に位置決めされたならば、クランプ機構１１によ
る把持状態を緩め、モータ８７を駆動することで
チヤツク装置８６を回転せしめ、チヤツク装置８
６の回転で被処理部材Ｗを軸廻りに回転せしめつ
つ、プラズマトーチ７０，７０からのプラズマア
ークにより被処理部材Ｗの所定箇所を再溶融せし
める。更に、このときの溶融深さは浅く、表面部
分のみが溶融されるため、溶融後は溶融部以外の
部分に熱が急速に伝わり、自己冷却によつて急冷
チル化され、高硬度で耐摩耗性に優れた部分を形
成する。

この後、回転軸７が更に反時計方向に120゜回転
し、処理済みの被処理部材Ｗを入兼払出しステー
シヨンS₁に位置せしめる。すると、受け渡し部材
２６が時計方向に揺動し、受け渡し部材２６のチ
ヤツク機構２９によつて処理済みの被処理部材Ｗ
を把持するとともにクランプ機構１１による把持
状態を解除し、被処理部材Ｗは受け渡し部材２６
に受け渡す。次いでシリンダユニツト２８の作動
で受け渡し部材２６のアーム２７が反時計方向に
所定角度揺動し、被処理部材Ｗをクランプ機構１
１の回転軌跡外に取り出す。

そして、被処理部材Ｗがクランプ機構１１の回
転軌跡外に取り出されたならば、払出し部材２１
のシリンダユニツト２４が作動し、クランプ機構
２５を下降せしめその下降端において被処理部材
Ｗを把持する。尚、払出し部材２１と投入部材２
０とは同時に下降しないように制御しており、互
いに下降端において干渉しないようにしている。

このようにして、払出し部材２１のクランプ機
構２５によつて処理済みの被処理部材Ｗを把持し
た後、シリンダユニツト２４が作動し、被処理部
材を上方に引き上げ、更にモータ１９の駆動で走
行ヘツド１８全体が移動し、次工程等に処理済み
の被処理部材Ｗを搬送する。

以上の操作を繰り返すことで、被処理物を同一
箇所において連続的に再溶融硬化処理することが
できる。

（発明の効果） 以上に説明した如く本発明に係る再溶融硬化処
理方法によれば、１つの装置により未処理の被処
理部材の搬入、被処理部材の予熱、被処理部材の
再溶融及び急冷硬化、更には処理済みの被処理部
材の払出しまでを行えるため、極めて効率的であ
る。

また、１本の回転軸にクランプ機構を備えたア
ームを取付け、回転軸を間欠的に回転させること
でクランプ機構に把持された被処理部材が、投入
兼払出しステーシヨン、予熱ステーシヨン及び加
熱ステーシヨンを順次移動するようにしたので、
従来の如き特別な搬送装置を設ける必要がなく、
且つ予熱された被処理部材を直ちに加熱処理する
ことができるので、形成されるチル層の厚み及び
硬度を均一にすることができる。

そして通電加熱による被処理部材の予熱処理
と、次の被処理部材に対する軸廻りの回転を伴な
う再溶融硬化処理とを円滑に行うことができる。

また装置全体としても予熱装置、搬送装置を別
設しなくて済むため、スペースの有効利用が図れ
る等多くの効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る再溶融硬化処理装置の側
面図、第２図は同装置の正面図、第３図は同装置
の平面図、第４図はクランプ機構の拡大図、第５
図は予熱装置の断面図、第６図は加熱装置の移動
機構を示す断面図である。 尚、図面中１は再溶融硬化処理装置、３は支持
ボツクス、７は回転軸、１０はアーム、１１，２
３，２５はクランプ機構、１８は走行ヘツド、２
０は投入部材、２１は払出し部材、２６は受け渡
し部材、３２は予熱装置、６１は加熱装置、７０
はプラズマトーチ、８５は冷却風噴出ノズル、８
６はチヤツク装置、S₁は投入兼払出しステーシヨ
ン、S₂は予熱ステーシヨン、S₃は加熱ステーシヨ
ン、Ｗは被処理部材である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定角度ずつ間欠的に回転する回転軸にアー
   ムを取り付け、このアームの先端部に被処理部材
   のクランプ機構を設けたものにおいて、 回転軸の回転に伴なうクランプ機構の回転軌跡
   と略々一致する箇所に被処理部材の投入兼払出し
   ステーシヨンと予熱ステーシヨン及び加熱ステー
   シヨンを等間隔で配設し、 投入兼払出しステーシヨンに被処理部材の投入
   部材及び払出し部材を臨ませ、予熱ステーシヨン
   に通電加熱により被処理部材を予熱処理する予熱
   装置を配置し、加熱ステーシヨンに処理トーチに
   より被処理部材を再溶融硬化処理する加熱装置を
   配置し、 予熱ステーシヨンにおける予熱処理時に、予熱
   装置の保持部材により被処理部材の両端部を保持
   してクランプ機構による把持を解除させ、被処理
   部材を通電加熱して予熱処理を施し、 加熱ステーシヨンにおける再溶融硬化処理時
   に、加熱装置の両側部に配置したチヤツク装置に
   より被処理部材の両端部を保持してクランプ機構
   による把持を解除し、且つチヤツク装置の回転で
   被処理部材を軸廻りに回転させ、トーチによる再
   溶融硬化処理を施すことを特徴とする再溶融硬化
   処理方法。