JP2001018128A - 誘導加熱式焼きばめ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具ホルダの穴部に刃物のシャンク部を誘導
加熱による焼きばめで固着する焼きばめ装置において、
前記工具ホルダの加熱処理を短時間で完了でき、かつ装
置そのものを小型化して低価格で提供する。 【解決手段】 コイル１に交流電流を流し、これにより
生ずる誘導電流により工具ホルダ２を加熱して、その穴
部２ａに刃物３のシャンク部３ａを焼きばめで固着する
誘導加熱式焼きばめ装置において、前記コイル１を円筒
状又は角柱状のコアに巻かれた一対のコイル１ａ、１ｂ
により構成し、この一対のコイル１ａ、１ｂを工具ホル
ダ２の側面に位置調節可能に配置し、両コイル１ａ、１
ｂにより発生する磁束が常に同一方向となるようにコイ
ル１ａ、１ｂに電流を流して刃物３のシャンク部３ａを
加熱するとともに、この工具ホルダ２のコイル１ａ、１
ｂにより加熱される部分の近傍の温度を赤外線による温
度検出手段１４により検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具ホルダの穴部
に刃物のシャンク部を誘導加熱による焼きばめで固着す
る誘導加熱式焼きばめ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属製の軸部材を金属製ホルダ
等の穴部に嵌合する方法として、金属の熱膨張率の差を
利用した焼きばめ方式が広く行われている。

【０００３】金属加工の分野においても、工作機械の主
軸に結合される工具ホルダに刃物を着脱するために焼き
ばめ装置が種々開発されている。

【０００４】これを大別すると、図３に示すように、コ
イル１の中に工具ホルダ２を挿入し、磁束変化により発
生する誘導電流により生ずるうず電流損により工具ホル
ダ２を発熱させて、その穴部２ａに刃物３のシャンク部
３ａを固着する誘導加熱式や可燃ガスの炎を熱源として
工具ホルダ２を加熱するバーナ式或いは電熱線への送風
により発生する熱風を熱源として工具ホルダ２を加熱す
るヒータ式が存在する。（例えば公表特許平８−５０２
２１２号公報、特開平１１−７７４４３号公報）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、バーナ式及び
熱風式は、工具ホルダを外部から加熱するため、熱量の
かなりの部分が空気中に逃げてしまい、エネルギー効率
が非常に悪いという問題があった。また、工具ホルダを
外部から加熱して内部は熱伝導により加熱する方式であ
るため、焼きばめに必要な温度まで加熱するのに時間が
かかるという問題があった。

【０００６】一方、図３に示す誘導加熱式は、被加熱物
である工具ホルダ２自身がうず電流損により自己発熱す
るため、エネルギー効率が高く、かつ、工具ホルダ２の
内部と外部が同時に発熱するため、加熱が短時間で済む
という効果がある。

【０００７】しかし、コイル１から発生した磁束を有効
に工具ホルダ２に伝達させるためには、工具ホルダ２の
形状に合わせて最適な形状のコイルとする必要があっ
た。

【０００８】このため、焼きばめするときに様々なサイ
ズの工具ホルダ２に対応して、最適なコイル１を選択し
て取り替える必要があり、段取りに時間がかかるという
問題があった。

【０００９】また各種のコイルが必要となり、装置が高
価になるという問題があった。

【００１０】また、刃物３が装着されて焼きばめが完了
した工具ホルダ２を装置から外すときには、矢印のよう
に工具ホルダ２及び刃物３の位置からコイル１を移動さ
せないと工具ホルダ２を外すことが出来ないため、コイ
ル１を移動させるためのスライド機構が必要であった。
このスライドの移動長さは工具ホルダ２と刃物３の長さ
以上が必要となるため、装置が大型になるという問題が
あった。

【００１１】さらに、焼きばめ時間をできるだけ短くす
るため、焼きばめ中に工具ホルダ２の温度を監視して、
焼きばめ可能な温度に達したときにランプ、音声等で使
用者に刃物３の挿入を促し、加熱を停止する必要があ
る。しかし、誘導加熱式では、工具ホルダ２の加熱部分
がコイル１により囲まれているため、コイル１が邪魔と
なり、加熱部分の温度を熱電対等で直接測定することが
できない。このためコイル１のない部分の温度を測定し
て、間接的に加熱部分の温度を推定することになるが、
この方法では、温度が不正確であると同時に、温度測定
部分に熱伝導するのに時間がかかり、加熱時間も長くな
るという問題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ために、本発明は、コイルを円筒状又は角柱状のコアに
巻かれた一対により構成し、かつコイルを工具ホルダの
側面に位置調節可能に配置したものであり、これによっ
て工具ホルダの寸法が異なる場合でも、コイルの位置を
調節して工具ホルダを加熱することができる。

【００１３】また、焼きばめ開始時や完了時に焼きばめ
装置からの工具ホルダの着脱も、コイル位置を移動して
容易に行うことができる。

【００１４】また、工具ホルダのコイルにより加熱され
る部分の近傍の温度を温度検出手段により検出すること
により、焼きばめに必要な温度に達したことを短時間で
正確に検出して使用者に報知することができ、また冷却
時においても、使用者がさわってもよい温度に低下した
ことを短時間で正確に検出して使用者に報知することが
できる。

【００１５】さらに、温度検知手段を工具ホルダの温度
を赤外線により非接触で測定するようにしたことによ
り、温度検知手段の測定位置を工具ホルダの大きさによ
り調節する機構が不要となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１では、コイルに
交流電流を流し、これにより生ずる誘導電流により工具
ホルダを加熱して、その穴部に刃物のシャンク部を焼き
ばめで固着する誘導加熱式焼きばめ装置において、前記
コイルを円筒状又は角柱状のコアに巻かれた一対のコイ
ルにより構成し、これらのコイルを工具ホルダの側面に
位置調節可能に配置するとともに、この工具ホルダのコ
イルにより加熱される部分の近傍の温度を温度検出手段
により検出するようにしたものである。

【００１７】また請求項２では、工具ホルダの温度を赤
外線により非接触で測定する温度検出手段としたもので
ある。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例を、図面を用いて説明
する。

【００１９】図１は本発明の原理図であり、図におい
て、１ａ、１ｂは一対のコイルであり、円柱状又は角柱
状のフェライト等の材質のコア４の周囲にボビン５を介
して巻線６が巻かれている。２は工具ホルダ、２ａはそ
の穴部、３は刃物、７は加熱時にコイル１ａ、１ｂの内
部及び周囲に発生する磁束の方向を疑似的に表したもの
である。

【００２０】図２は本発明の焼きばめ装置の外観図であ
り、焼きばめ装置本体９は、操作部１０と内部に制御部
（図示せず）を備え、また上部に工具ホルダ支持部１１
とコイル位置調整部１２を備えている。操作部１０には
加熱開始スイッチ１３と加熱完了ランプ１５及び冷却ボ
タン１６が設けられ、またコイル位置調整部１２には工
具ホルダ２の側面に対向するように位置させた一対のコ
イル１ａ、１ｂと、このコイル１ａ、１ｂを横方向に移
動自在に保持する保持部８、操作つまみ１７及び温度検
知手段１４を備え、この温度検知手段１４は工具ホルダ
２の温度を検知する。

【００２１】図２では温度検知手段１４として赤外線を
検知して非接触により温度検知するための検知窓を表し
ているが、熱電対、サーミスタ等の検知手段を、工具ホ
ルダにバネで押しつけて接触式で温度を検知するように
してもよい。

【００２２】次に本発明の動作について説明する。

【００２３】刃物３を工具ホルダ２に焼きばめするとき
には、まず焼きばめ装置本体９の工具ホルダ支持部１１
に工具ホルダ２をセットし、続いてコイル位置調整部１
２にて操作つまみ１７を操作してコイル１ａ、１ｂの高
さ及び工具ホルダ２とコイル１ａ、１ｂの距離ｈを最適
となるように調整する。

【００２４】次に操作部１０の加熱開始スイッチ１３を
押すと、コイル１ａ、１ｂに高周波電流（通常は２０ｋ
Ｈｚ以上）が流れる。コイル１ａ、１ｂに流れる高周波
電流の方向は、図１の磁束７のようにコイル１ａ、１ｂ
の内部をそれぞれ同一の方向に磁束が発生するように流
れる。図１の磁束７の方向はある一瞬を表しているもの
であり、実際にはコイル１ａ、１ｂに流れる高周波電流
に同期して磁束７の方向も変化している。

【００２５】両コイル１ａ、１ｂにより発生した磁束７
は工具ホルダ２の内部を貫通する。このとき工具ホルダ
２の磁束貫通部分に磁束により誘起される誘導電流が流
れ、これにより発生するうず電流損により工具ホルダ２
が発熱する。工具ホルダ２はこの発熱により熱膨張し、
穴部２ａの穴径が拡大する。

【００２６】工具ホルダ２の温度が焼きばめするのに十
分な温度になると、温度検知手段１４がこの温度を検知
し、操作部１０の加熱完了ランプ１５が点灯し、ブザー
（図示せず）を鳴動させて、使用者に加熱完了を報知す
る。

【００２７】この時、温度検知手段１４は赤外線により
非接触で工具ホルダ２の近傍の温度を測定するので、温
度検知手段１４を工具ホルダ２に押しつける機構が不要
となり、機構部分が簡単になると同時に、工具ホルダの
表面の汚れ等に影響されず正確な温度測定が可能とな
る。

【００２８】使用者は刃物３を工具ホルダ２の穴部２ａ
に挿入する。挿入後、使用者が冷却ボタン１６を押すと
エアを工具ホルダ２に向けて送風し、工具ホルダ２を冷
却する。なお、冷却構造はここでは図示しないが、外部
のコンプレッサーからのエアをバルブにより開閉して工
具ホルダ２に送風する方法、ファンにより送風する方法
などがある。冷却により、熱膨張していた工具ホルダ２
の穴部２ａは収縮して刃物３を締め付け、外れない状態
となる。

【００２９】冷却後は、コイル位置調整部１２のコイル
１ａ、１ｂを工具ホルダ２から遠ざけることにより、焼
きばめが完了した工具ホルダ２を焼きばめ装置から外す
ことができる。

【００３０】次に、すでに焼きばめされている工具ホル
ダ２から刃物３を外す場合にも、上記と同様の手順で行
えばよい。まず刃物３が付いている工具ホルダ２をセッ
トしてコイル１ａ、１ｂの位置を調整したのち加熱を開
始する。加熱が完了したら刃物３を外して冷却する。冷
却後はコイル１ａ、１ｂを工具ホルダ２から遠ざけ、工
具ホルダ２を焼きばめ装置から外して作業が終了する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば工
具ホルダを誘導加熱により内部から発熱させるため、熱
効率が良く、短時間で加熱処理が完了するという効果を
有する。

【００３２】また、一対のコイルを工具ホルダの両側面
に位置調節可能に配置しているため、工具ホルダの寸法
が変わった場合でも容易にコイルの位置を変更して、最
適な加熱効率の得られる位置にコイルを移動できる。こ
のため、工具ホルダの寸法が変わるたびにコイルを取り
替える必要がなく、段取り時間を短縮できる。

【００３３】また、コイルが一種類で済むため、装置を
低価格で提供できるという効果がある。

【００３４】また、コイルは、工具ホルダの外径程度の
わずかな距離の位置調節機構により工具ホルダの着脱に
邪魔とならない位置に離すことができるため、装置を小
型にできると同時に、使用者の工具ホルダの着脱が容易
になるという効果を有する。

【００３５】また、工具ホルダの加熱部近傍の温度を測
定できるため、工具ホルダが焼きばめ可能な温度に達し
たことを短時間で正確に測定でき、使用者に必要最小限
の時間で加熱完了を報知することができる。この結果、
作業時間が短縮できる。

【００３６】さらに、温度検知手段を赤外線により非接
触で測定するようにしているので、温度検知手段を工具
ホルダに押しつける機構が不要となり、機構部分が簡単
になると同時に、工具ホルダの表面の汚れ等に影響され
ず正確な温度測定が可能となるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の加熱原理図である。

【図２】 本発明の一実施例の外観斜視図である。

【図３】 従来の焼きばめ装置の加熱原理図である。

【符号の説明】

１ａ コイル １ｂ コイル ２ 工具ホルダ ３ 刃物 ９ 焼きばめ装置本体 １０ 操作部 １２ コイル位置調整部 １３ 加熱スイッチ １４ 温度検知手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K059 AA09 AB00 AB14 AB22 AC10 AC33 AC35 AC37 AC42 AC72 AD03 AD07 AD15 AD28 AD35 AD37 AD40 BD02 CD14 CD72

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル（１）に交流電流を流し、これに
   より生ずる誘導電流により工具ホルダ（２）を加熱し
   て、その穴部（２ａ）に刃物（３）のシャンク部（３
   ａ）を焼きばめで固着する誘導加熱式焼きばめ装置にお
   いて、前記コイル（１）を円筒状又は角柱状のコアに巻
   かれた一対のコイル（１ａ）（１ｂ）により構成し、こ
   のコイル（１ａ）（１ｂ）を工具ホルダ（２）の側面に
   位置調節可能に配置するとともに、この工具ホルダ
   （２）のコイル（１ａ）（１ｂ）により加熱される部分
   の近傍の温度を温度検出手段（１４）により検出するこ
   とを特徴とする誘導加熱式焼きばめ装置。
2. 【請求項２】 温度検出手段（１４）は、工具ホルダ
   （２）の温度を赤外線により非接触で測定することを特
   徴とする請求項１記載の誘導加熱式焼きばめ装置。