JP4334460B2 - 焼きばめ装置および加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、刃具をチャッキングするホルダーのチャッキング方式で焼きばめによるチャッキングするに適した焼きばめ装置および加熱方法に関する。

従来のドリル刃をホルダーに焼きばめによりチャッキングする焼きばめ装置において、誘導加熱コイルにより加熱した焼きばめホルダー（保持する部材）の温度を、温度計測部が赤外線放射温度計で非接触で計測・監視する焼きばめ装置が知られている。
特になし

上述した従来技術のものは以下に述べるような欠点があった。
（１）焼きばめ装置は焼きばめ、焼き抜き温度を設定して処理を行うべきものであるが、ホルダーと刃具の材質、嵌め合う直径、また加工精度（嵌めあい公差）により、焼きばめ、焼き抜き温度はすべて異なる。
（２）熱電対などの接触式温度計は焼きばめ装置ではとても使いづらい。または使えない。
赤外線放射温度計（非接触温度計）は原理上、被測定物から放射される赤外線を検知して温度を計るので、赤外線放射率、放射面積、放射角度、測定距離などによりその検知量は大きく影響を受け、温度を測定を行うにはその都度校正を行う必要がある。（相対温度は計測できるが、絶対温度測定には校正が必要）また長期にわたり加熱を繰り返し行ったワークは表面が酸化などにより次第に変色するので放射率も順次変化してしまう。
（３）誘導加熱装置において加熱温度の調節は、出力調節と加熱時間設定で行うのが一般的である。ボリウムを回すだけで簡単に出力が調節できてしまう。これは便利だが不便でもある。
加熱温度は、この出力とコイル効率、加熱時間それに被加熱物の熱容量できまる。一旦決まると再現性は非常によいのが誘導加熱の特長である。しかしボリウムを動かすと所定温度にするためには加熱時間も変更せねばならない。またコイル位置を動かすと出力、時間も調節する必要がある。被加熱部材の形状が変るとこれらをすべて勘案せねばならない。ひとつ条件を動かすと他の調節が必要になる。これはとても不便である。
（４）さらに誘導加熱装置は再現性が非常によいのが特長であるが、これはエネルギーが正確に投入されるためにおこることである。だからたとえば加熱出発点の温度が３０℃で３００℃に到達した場合の出力と加熱時間で、次に同じ設定条件で加熱するとき出発点の温度が３０℃なら３００℃と正確に到達するが、出発点温度が１３０℃なら到達温度は４００℃になる。
刃具交換の際、焼き抜き後に新しい刃具を焼きばめを行うのだが、焼き抜き直後なら再加熱の必要なく焼きばめが行えるが、少々の時間が経つと自然冷却されるので再加熱が必要となる。このときの残留温度は不明であるので、同じ出力、同じ時間で加熱すると当然オーバーヒートになる。そこで出力を絞るか加熱時間を詰める必要があるが、出発点温度が不明なだけに、この勘案、設定はとても難しい問題となる。

本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑み、保持する部材（焼きばめホルダーなど）のそれぞれの熱収縮保持部を、保持される部材（ドリル刃など）を挿入するなどの温度に正確に加熱することができる焼きばめ装置および加熱方法を提供することを目的としている。

本発明の前記ならびのそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために本発明は、ドリル刃などの保持される部材を挿入孔などの保持部位の熱収縮で掴み保持する焼きばめホルダーなどの保持する部材の熱収縮保持部を加熱する加熱部と、前記熱収縮保持部の温度を計測する温度計測部と、この温度計測部が認知した温度計認知温度を記憶する温度計認知温度記憶部と、前記保持する部材に保持された保持される部材が該保持する部材から抜けるなど解放されたことを検出する解放検出と、前記保持する部材への前記保持される部材の着脱を行なう着脱操作部と、この着脱操作部を制御する制御部とからなり、前記保持される部材を保持した前記熱収縮保持部が前記加熱部で加熱され熱膨張して前記保持部位が広がり、該保持される部材が該熱収縮保持部から解放されたことを前記解放検出部で検出し、この解放検出部の検出を受けて該熱収縮保持部の部材アクション時温度を前記温度計測部で計測して認知した前記温度計認知温度を前記温度計認知温度記憶部に記憶し、該保持される部材を該熱収縮保持部に保持させる場合に、該温度計測部の計測温度が少なくとも前記温度計認知温度になるまで前記加熱部で加熱し、該前記温度計認知温度となったところで前記着脱操作部を動作させて該保持される部材を該保持部位に挿入させるなどセットするようにしてなる焼きばめ装置を構成している。

また、加熱される部材を加熱する第１の加熱工程と、前記加熱される部材が加熱されて行き該加熱される部材の熱膨張変化により生じた外れる、当たる、押す、引く、遮るなどのアクションを検出するアクション検出工程と、前記アクションが生じた時の部材アクション時温度を温度計測部で計測し、該温度計測部が示した温度計認知温度を温度計認知温度記憶部に記憶する温度計認知温度記憶工程と、前記第１の加熱工程に続いて前記加熱される部材を再度加熱する場合において、加熱される部材の温度を前記温度計測部で監視しながら、該温度計測部の計測温度が少なくとも前記温度計認知温度になるまで加熱する第２の加熱工程とで加熱方法を構成している。

以上の説明から明らかなように本発明にあっては、上記目的を達成するために本発明は、ドリル刃などの保持される部材を挿入孔などの保持部位の熱収縮で掴み保持する焼きばめホルダーなどの保持する部材の熱収縮保持部を加熱する加熱部と、前記熱収縮保持部の温度を計測する温度計測部と、この温度計測部が認知した温度計認知温度を記憶する温度計認知温度記憶部と、前記保持する部材に保持された保持される部材が該保持する部材から抜けるなど解放されたことを検出する解放検出と、前記保持する部材への前記保持される部材の着脱を行なう着脱操作部と、この着脱操作部を制御する制御部とからなり、前記保持される部材を保持した前記熱収縮保持部が前記加熱部で加熱され熱膨張して前記保持部位が広がり、該保持される部材が該熱収縮保持部から解放されたことを前記解放検出部で検出し、この解放検出部の検出を受けて該熱収縮保持部の部材アクション時温度を前記温度計測部で計測して認知した前記温度計認知温度を前記温度計認知温度記憶部に記憶し、該保持される部材を該熱収縮保持部に保持させる場合に、該温度計測部の計測温度が少なくとも前記温度計認知温度になるまで前記加熱部で加熱し、該前記温度計認知温度となったところで前記着脱操作部を動作させて該保持される部材を該保持部位に挿入させるなどセットするようにしてなる焼きばめ装置を構成しているので、
保持する部材に焼きばめ保持された保持される部材を外す（解放）ために、保持する部材の熱収縮保持部を加熱して行くと熱膨張により保持部位が広がって行き保持される部材が抜けるなど解放（アクション）される。この解放されたときの熱収縮保持部の部材アクション時温度を温度計測部で測定して温度計認知温度として記憶し、次ぎにこの保持する部材に保持される部材を挿入などセットする場合は、温度計測部の計測でこの温度計認知温度になるまで加熱して保持部を広げ保持される部材を挿入等セットするものである。
すなわち、焼きばめ状態から解放するときの赤外線温度計測部で測定した部材アクション時温度を次ぎにセットするときの温度計測部で計測する温度計認知温度とするものであるので、ホルダーの変色などによる加熱した際の赤外線放射量（赤外線放射温度計による計測の場合）の変化があっても、焼き抜き後の残留温度があっても、また出力ボリウムの設定が変更してあっても、焼き抜き時の温度と同じ温度に到達させるので、当然焼きばめができる温度に正確に加熱することが自動的にできるという効果を得ることができる。
これにより、赤外線温度計の欠点でもある放射率変化に対する温度計認知温度の変化や、誘導加熱装置の出力変動や加熱コイルの位置ズレなどの不確か要因やまた加熱する部材（ホルダーなど）の大きさや形状に影響されることがなく、焼きヌキ,焼きばめが行える。
さらにホルダー（保持する部材）の種類に対するその加熱時間や出力値を覚えたり調べたりする熟練経験や確認作業がなくてもよいなど、正確性、操作性を大きく向上させるという効果を得ることができる。

また、加熱される部材を加熱する第１の加熱工程と、前記加熱される部材が加熱されて行き該加熱される部材の熱膨張変化により生じた外れる、当たる、押す、引く、遮るなどのアクションを検出するアクション検出工程と、前記アクションが生じた時の部材アクション時温度を温度計測部で計測し、該温度計測部が示した温度計認知温度を温度計認知温度記憶部に記憶する温度計認知温度記憶工程と、前記第１の加熱工程に続いて前記加熱される部材を再度加熱する場合において、加熱される部材の温度を前記温度計測部で監視しながら、該温度計測部の計測温度が少なくとも前記温度計認知温度になるまで加熱する第２の加熱工程を構成してなるものであるので、
焼きばめ装置に適用した場合は、前述したと同様な効果を得ることができる。

以下、図面に示す発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。

図１に示す本発明を実施するための最良の第１の実施の形態において１は焼きばめ装置であって、この焼きばめ装置１は刃具２（保持される部材）を挿入孔からなる保持部位３の熱収縮で掴み保持する焼きばめホルダー４（保持する部材）の熱収縮保持部５を加熱する誘導加熱コイルからなる加熱部６と、熱収縮保持部５の温度を計測する赤外線放射温度計である温度計測部７と、この温度計測部７の温度計認知温度を記憶する温度計認知温度記憶部８と、焼きばめホルダー７に保持された刃具２が該７から抜けるなど解放されたこと（アクション）を検出する光センサーからなる解放検出部９と、
ホルダー４への刃具２の着脱を行ない且つ、刃具２が解放されたときに自動的に抜けるように動作させるために、適宜な抜き付勢力を刃具２に与えるエアーシリンダーを備えた着脱操作部１１と、この着脱操作部１１を制御する制御部１０とからなっている。
刃具２を掴み保持した熱収縮保持部５が加熱部６で加熱され熱膨張して保持部位３が広がり、刃具２が熱収縮保持部５から解放された（アクション）ことを解放検出部９で検出し、この解放検出部９の検出を受けて熱収縮保持部５の部材アクション時温度（刃具解放温度）を温度計測部７で計測して温度計認知温度として温度計認知温度記憶部８に記憶し、刃具２を熱収縮保持部５に掴み保持させる場合に、温度計測部７の熱収縮保持部５の計測温度が温度計認知温度になるまで加熱部６で加熱し保持部位３を熱膨張広げて、刃具２がセットされた着脱操作部１１を動作させて刃具２を保持部位３に挿入させセットし、冷却手段（図示せず）で冷却して熱収縮させチャッキングを行う。
１３はホルダー支持部、１４は刃具支把持部、１５は移動ベース、１６は誘導加熱部である。
誘導加熱コイルである加熱部６には略２メガヘルツの高周波電流が流れるようになっている。
例えば、熱収縮保持部５の色が変色して濃くなっている場合は、温度計測部７の温度計認知温度は３５０度であるが、熱収縮保持部５の部材アクション時温度（部材引き抜き温度）である実温度は４００度である。
この後に刃具２を焼きばめホルダー４にセットする場合には、温度計測部７で熱収縮保持部５の温度を監視しながら加熱部６で加熱して行く、温度計測部７の計測温度が温度計認知温度の３５０度になったところで加熱部６の電流を切断し同時に刃具２を保持部位３に挿入する。このときの熱収縮保持部５の実温度は４００度である。
刃具にはドリル刃、リーマ、タップ、ホルソー、エンドミル（頭が丸いのがボールエンドミル、角ばっているのがスクェアエンドミル）、スローアウェイ（先端チップ交換タイプ）などが知られている。

刃具着脱装置は、古い刃具を抜いてから新しい刃具を装着する工程となる。
焼き抜きの際に、この刃具が抜けるタイミングを知り、このときの温度（赤外線温度計の認知温度）を記憶する。放射率が校正されていないので正確な温度は不明であるが焼きヌキされた温度である。焼き抜きが完了したので当然加熱装置の出力もストップさせる。
次に焼きばめを行うときには、この赤外線温度計の認知温度をそのまま設定して加熱をおこなうと、焼き抜き後の残留温度があっても、また出力ボリウムの設定が変更してあっても、焼き抜きの温度と同じ温度に到達させるので当然焼きばめが行える。
刃具の抜るタイミングの検知には、刃具に若干の引っ張り予圧をかけながら加熱を行い、抜の移動動作を光センサなどで検知する。刃具やホルダーの種類が変ってもなんら問題はない。
残る問題は一番最初の１回だけ刃具焼きばめの際の設定をどうするかにある。このために装置にはタイマー設定でも加熱が行えるようにしておくのがよい。そして出力値や加熱時間などチャートを用意しておくのがよい。

個々の焼きばめホルダーにそれぞれを識別するための符号、記号、バーコード、ＩＣチップなどの識別手段を設け、それぞれのドリル刃の目標温度（抜け温度）を記憶し、ホルダー支持部にセットされた焼きばめホルダーの識別を行い、その焼きばめホルダーの温度（温度計測部の計測温度）を自動的に特定し、自動的に刃具２を保持部位３に挿入セットするのもよい。
また、焼きばめホルダーの格納部位を装置が記憶し、その格納部位により焼きばめホルダーを識別するようにするのもよい。
この場合、刃具を焼きばめセットした焼きばめホルダーを装置にセットして、刃具抜き操作を行い、その目標温度を記憶して自動的に装置が格納部位に焼きばめホルダーを格納するようにするのがよい。
解放検出部は光学的な検出手段に限らず、磁気的検出、リミットスイッチなどの機械的動作や作用の検出、圧電センサーなどによる検出など多様な方法がある。

本発明は主に切削装置を製造する産業で利用される。

本発明を実施するための最良の第１の実施の形態を示す構成図。

符号の説明

１：焼きばめ装置、
２：刃具、
３：保持部位、
４：焼きばめホルダー、
５：熱収縮保持部、
６：加熱部、
７：温度計測部、
８：温度計認知温度記憶部、
９：解放検出部、
１０：制御部、
１１：着脱操作部、
１３：ホルダー支持部、
１４：刃具支把持部、
１５：移動ベース、
１６：誘導加熱部。

Claims (5)

1. ドリル刃などの保持される部材を挿入孔などの保持部位の熱収縮で掴み保持する焼きばめホルダーなどの保持する部材の熱収縮保持部を加熱する加熱部と、
   前記熱収縮保持部の温度を計測する温度計測部と、
   この温度計測部が認知した温度計認知温度を記憶する温度計認知温度記憶部と、
   前記保持する部材に保持された保持される部材が該保持する部材から抜けるなど解放されたことを検出する解放検出部と、
   前記温度計認知温度記憶部の前記温度計認知温度を前記熱収縮保持部の加熱目標温度とし、前記温度計測部に該熱収縮保持部の温度を計測させながら該温度計測部の計測温度値が該温度計認知温度になるまで前記加熱部による前記熱収縮保持部の加熱を行うように制御する制御部とからなり、
   前記保持される部材を掴み保持した前記熱収縮保持部が前記加熱部で加熱され熱膨張して前記保持部位が広がり、該保持される部材が該熱収縮保持部から解放されたことを前記解放検出部で検出し、この解放検出部の検出を受けて該熱収縮保持部の部材目標温度を前記温度計測部で計測して認知した前記温度計認知温度を前記温度計認知温度記憶部に記憶し、該保持される部材を該熱収縮保持部に掴み保持させる場合に、該温度計測部の計測温度が少なくとも前記温度計認知温度になるまで前記加熱部で加熱し、前記保持部位を熱膨張広げて該保持される部材を該保持部位に挿入させるなどセットさせるようにしてなることを特徴とする焼きばめ装置。
2. 温度計測部が赤外線放射温度計であることを特徴とする請求項１記載の焼きばめ装置。
3. 加熱部が誘導加熱部であることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の焼きばめ装置。
4. 加熱される部材を少なくとも部材目標温度まで加熱する第１の加熱工程と、
   前記加熱される部材が前記部材目標温度に達した場合にアクション手段が何らかのアクションを起こし、このアクションを検出するアクション検出工程と、
   前記アクションの検出時の前記部材目標温度を温度計測部で計測する温度計測工程と、
   前記部材目標温度を計測して前記温度計測部が示した温度計認知温度を温度計認知温度記憶部に記憶する温度計認知温度記憶工程と、
   前記第１の加熱工程に続いて前記加熱される部材を再度加熱する場合において、加熱される部材の温度を前記温度計測部で監視しながら、該温度計測部の計測温度が少なくとも前記温度計認知温度になるまで加熱する第２の加熱工程と、とからなることを特徴とする加熱方法。
5. 温度計測部が赤外線放射温度計であることを特徴とする請求項４記載の加熱方法。
   
   

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