JP4575562B2 - ツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばツールホルダーにエンドミル等のツールを、誘導加熱によって焼きばめしたり焼き抜きするツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、旋盤、フライス盤等の各種工作機械の回転部には、ドリルを含むエンドミル等からなる各種ツールを着脱するツールホルダーが設けられている。このツールホルダーは、工作機械の回転部にワンタッチで着脱し得るテーパ部と、工具が着脱し得る例えば円形孔からなるツール嵌合孔が設けられている。
【0003】
そして、このような工作機械においては、加工精度の向上の観点から、ツールとツールホルダーのツール嵌合孔との芯出しが重要な作業となっている。また、ツールとして各種形状(例えば外径)のものがワークの加工部分に応じて適宜に選択されて使用されることから、このツールの取り替え作業も重要な作業となっているが、従来、このような工具の着脱作業は、工作機械を操作する作業者の経験や勘に頼っているのが実情である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなツールの着脱方法にあっては、ツールとツールホルダーのツール嵌合孔の芯出しを精度良く行うことができず、例えば工作機械によるワークの加工作業中にツールがツールホルダーのツール嵌合孔に対して動いて、ワークの精度良い加工が困難になるという問題点があった。また、ツールを取り替える際に、交換したツールの芯出しに時間が掛かると共に、芯出し不良によって不良品を加工してしまう場合があり、結果としてワークの加工作業の効率が低下し易いという問題点があり、特に、焼きばめ用ツールホルダーにおいて、その改善が望まれているのが実状である。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ツールホルダーに対するツールの芯出しを確実に行えてワークの高精度な加工が可能になると共に、加工作業の効率を向上させ、かつ精度良い焼きばめ等が得られるツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、筐体の上部に配置されてツールホルダーがセットされるツール架台と、該ツール架台の上方に上下動可能に配置された加熱コイルと、前記筐体内に設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給するトランジスタインバータとを備えたツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置において、前記ツール架台は、前記筺体の上面に前記加熱コイルとの位置決めのために移動可能に配設され、該ツール架台に、焼きばめもしくは焼き抜きされたツールホルダーやツールを冷却し得る冷却機構を設けたことを特徴とする。そして、前記冷却機構は、請求項2記載の発明のように、前記ツール架台を構成するケースの下部に設けたファンで形成されていることが好ましい。
【0007】
また、請求項3記載の発明は、筐体の上部に配置されてツールホルダーがセットされるツール架台と、該ツール架台の上方に上下動可能に配置された加熱コイルと、前記筐体内に設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給するトランジスタインバータとを備えたツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置において、前記ツール架台は、前記筺体の加熱位置から冷却位置まで移動可能に配設され、前記筐体に、焼きばめもしくは焼き抜きされたツールホルダーやツールを冷却し得る冷却機構を設けたことを特徴とする。
【0008】
そして、前記冷却機構は、請求項4記載の発明のように、前記筐体の内部に設けられた冷却ジャケットもしくは冷却槽を有することが好ましく、また、前記冷却機構は、請求項5記載の発明のように、前記筐体の内部に配置された冷却液タンクから冷却液が循環供給されることが好ましい。さらに、前記冷却機構は、請求項6に記載の発明のように、焼きばめ焼き抜きされたツールホルダーやツールを、前記筐体の加熱位置から冷却位置まで移動させ得るツールホルダー等移動機構を有することが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図3において、ツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置1(以下、単に加熱装置1という)は、底面に設けたキャスター3で移動可能な直方体形状の筐体2を有し、この筐体2内には、トランジスタインバータ4(図2参照)が配置されると共に、筐体2の例えば後端部には、冷却水タンク及びポンプ等からなる冷却装置5が一体的に組み付けられている。また、筐体2の上面にはツール架台6と、加熱コイル7及びコイル移動装置8が配置され、筐体2の前面には操作盤9が配置されている。
【0010】
前記トランジスタインバータ4は、例えばMOSFET、IGBT等の半導体スイッチング素子を用いた図示しないインバータ回路と、出力トランス(変流器)等を有し、数KHz〜数MHzの所定出力の高周波電流を、加熱コイル7に出力し得るように構成されている。また、前記冷却装置5は、トランジスタインバータ4の放熱板や加熱コイル7に、冷却水タンク内の冷却水を循環供給することにより、その発熱を抑えるように構成されている。
【0011】
前記ツール架台6は、図5に示すように、ツールホルダー10の鍔部を支持する支持板11と、この支持板11の外周端面に固定された筒状のケース12と、このケース12の下部に配置された冷却機構としての冷却ファン13を有している。支持板11には、使用するツールホルダー10の外形形状に対応した支持孔11aが形成され、この支持孔11aの外周縁の十字形状の位置には、冷却ファン13からの冷気を上方に良好に通気させるための溝11bがそれぞれ形成されている。
【0012】
また、このツール架台6は、図1〜図3に示すように、筐体2の上面2aに移動可能に配置されており、この筐体2の上面2aには、ツール架台6の後述する加熱コイル7に対する位置設定を容易にするための複数の位置決めブロック14が固定されている。そして、ツール架台6の冷却ファン13が作動することにより、冷気が上方に向けて流通され、この冷気で上方に位置するツールホルダー10やツール(図示せず)が冷却されることになる。
【0013】
前記加熱コイル7は、図5に示すように、表面が絶縁処理された銅パイプを平面視で円形に所定回数巻回することによって、そのコイル部7aが略筒状で各種大きさのツールホルダー(ツール)に対応できるように形成されている。そして、この加熱コイル7は、上下左右のコイル固定用ガイド15a〜15d(15dは図示せず)及び前後板16a、16bに支持され、また、その銅パイプの両端部の端子板17は、前記トランジスタインバータ4の出力端子に可撓性ケーブル45(図7参照)を介して接続されると共に、銅パイプの両端部に固定されたホースコネクタ18は、ビニールチューブ46(図7参照)を介して前記冷却装置5に接続されている。
【0014】
そして、この加熱コイル7は、コイル移動装置8に上下動可能に取り付けられている。すなわち、コイル移動装置8は、下部(もしくは上部)にモータ20(図2参照)を有し、このモータ20の回転軸に連結された垂直なネジ軸21に、前記側面のコイル固定用ガイド15bに固定された加熱コイル支持板22のネジ孔が螺合している。したがって、モータ20でネジ軸21が回転することにより、加熱コイル支持板22(加熱コイル7)がネジ軸21に沿って上下動し、ツール架台6との位置関係が適宜に調整される。
【0015】
前記操作盤9は、図4に示すように、加熱時間を設定する加熱タイマー24、この加熱タイマー24を入り切りするセレクトスイッチ25、加熱入りスイッチ26、加熱切りスイッチ27、冷却ファン13を作動させる冷却ファンスイッチ28、異常リセットスイッチ29、各種表示灯30、及び加熱コイル7を上昇もしくは下降させるジョイスティック31等を有している。また、筐体2の前面下部には、図1に示すように、ブレーカ32が配置されている。そして、これらの各部品は、前記トランジスタインバータ4、モータ20、冷却装置5のポンプ、冷却ファン13等に適宜に接続されることにより、制御部を形成している。
【0016】
次に、上記加熱装置1の動作の一例について説明する。先ず、ジョイステック31を操作して、加熱コイル7を所定位置まで上昇させた状態において、ツール架台6を筐体2の上面2aで例えば前方側に適宜移動させて、ツール架台6の上部を開放し、そのツール嵌合孔が上方を向いた状態のツールホルダー10を支持板11の支持孔11a部にセットする。ツール架台6にツールホルダー10をセットしたら、ツール架台6を筐体2の上面2aで移動させて、その後方側下部を位置決めブロック14に当接させる。これにより、ツール架台6と加熱コイル7が位置決めされ、加熱コイル7のコイル部7aの下部にツールホールダー10が位置する。
【0017】
この状態で、ジョイステック31を操作してコイル移動装置8を作動させて加熱コイル7を加熱位置まで下降させ、操作盤9の加熱入りスイッチ26をオンさせて、加熱コイル7にトランジスタインバータ4から高周波電流を加熱タイマー24で設定した時間(例えば10秒程度)供給する。この加熱コイル7への高周波電流の供給で、ツールホルダー10に渦電流が誘起されて誘導加熱(例えば250℃程度まで加熱)されて、ツールホルダー10が熱膨張してツール嵌合孔の内径が広がる。この加熱が所定時間行われると、ジョイステック31を操作して加熱コイル7を上昇させ、ツール架台6を前方に移動させる。
【0018】
そして、この加熱状態のツールホルダー10のツール嵌合孔に所定のツールを嵌挿し、冷却ファンスイッチ28をオンさせる。これにより、冷却ファン13が作動して、冷気がツールホルダー10に供給され該ツールホルダー10が冷却される。この時、冷却ファン13がツール架台6のケース12の下部に設けられていることから、ツール架台6を筐体2の上面2aで作業し易い位置まで移動させても、ケース12に設けた冷却ファン13でツールホルダー6の急速冷却を容易に行うことが可能になる。このツールホルダー10の冷却で、そのツール嵌合孔の内径が縮小し、ツールがツールホルダー10に焼きばめされる。
【0019】
一方、ツールをツールホルダー10から焼き抜きする場合は、先ず、ツールが嵌合された状態のツールホルダー10をツール架台6にセットし、これを加熱コイル7の下部まで移動させて誘導加熱し、その後、ツール架台6を前方に移動する。そして、この加熱によりそのツール嵌合孔の内径が広くなったツールホルダー10からツールを抜き取り、その後、ツールホルダー10を冷却ファン13で冷却する。
【0020】
なお、以上の例では、ツール架台6を筐体2の上面2aで手動により移動させる場合について説明したが、例えばツール架台6を機械的に移動させて焼きばめ作業等の自動化を図ることもできるし、より良好な加熱状態を得るためにツールホルダー10を加熱中に回転させる回転機構を付与しても良い。また、加熱コイル7とツール架台6を複数種用意し、これらを択一的(交換可能)に設置して使用し得るように構成すれば、各種ツールホルダー10に容易に対応することができる。
【0021】
図6及び図7は、本発明に係わる加熱装置1の他の実施の形態を示し、以下、上記実施の形態と同一部位には同一符号を付して説明する。この加熱装置1の主な特徴は、焼きばめ焼き抜きされたツールホルダー10等の冷却機構として、前記冷却ファン13に代えて、冷却液が噴射される冷却ジャケット33を使用した点にある。すなわち、筐体2の上面2aにツールホルダー10がセットされる適宜形状のツール架台6を配置し、このツール架台6にセットされたツールホルダー10等を筐体2内の下部まで移動させるツールホルダー等移動機構36を設けると共に、筐体2内に冷却槽37を配置する。
【0022】
前記ツールホルダー等移動機構36は、筐体2内に上下方向に沿った配設されたレール38と、このレール38に係合して上下動するガイド39と、このガイド39に連結されたチャック40と、ガイド39及びチャック40を作動させる駆動部41等を有している。そして、駆動部41が作動することによって、加熱位置のツール架台6にセットされているツールホルダー10がチャック40でチャックされ、この状態でガイド39が下降して、ツールホルダー10等が前記冷却槽37内に位置することになる。
【0023】
前記冷却槽37は、筐体2の加熱位置の下方底部に配置され、その内部の例えば対向位置には2個(もしくは複数個)の冷却ジャケット33が、その噴射孔を内側に向けた状態で配置されている。この冷却ジャケット33の噴射孔は、例えば全て水平方向の同一方向に指向させることもできるし、上下方向において噴射する向きを調整し得るように構成することもできる。
【0024】
そして、冷却槽37は、排液管42を介して冷却液タンク47に接続されると共に、例えば供給管43に設けた循環ポンプ44によって、冷却液タンク47内の冷却液48が冷却ジャケット33に供給され、この冷却液48で冷却槽37内にセットされたツールホルダー10等が冷却されることになる。なお、冷却液48としては、例えば防塵油、潤滑油等の油や冷却水等が使用される。また、冷却液タンク47の例えば上部(もしくは側部)には、加熱コイル7やトランジスタインバータ4の放熱板等を冷却するための、前記冷却装置5の冷却水タンク49が一体(もしくは別体で)配置されている。
【0025】
また、この加熱装置1は、操作盤9が筐体2の側面上方に接続管50を介して配置されることにより、操作性の向上が図られている。さらに、筐体2の上面2aには、コイル移動装置8を覆う状態で、保護カバー51が配置されており、この保護カバー51で加熱時にツールホルダー10等の加熱部分への作業者の接触が防止されて、作業上の安全性向上が図られている。
【0026】
この加熱装置1によれば、加熱位置のツール架台6にセットされたツールホルダー10等に対して加熱コイル7が下降して所定位置にセットされ、この状態でトランジスタインバータ4から高周波電流が供給されてツールホルダー10とツールが例えば焼きばめされる。そして、この焼きばめの終了と同時に、駆動部41の作動でチャック40によりツールホルダー10がチャックされて、ガイド39と共にレール38に沿って冷却槽37内まで下降する。
【0027】
この位置で循環ポンプ44が作動して冷却ジャケット33から冷却液48がツールホルダー10等の加熱部分に所定時間噴射されて冷却される。この冷却されたツールホルダー10等は、駆動部41の作動でガイド39と共にレール38に沿って加熱位置まで上昇してツール架台6に再びセットされると共に、チャック40がアンチャックされ、ツール架台6から取出可能な状態となって、焼きばめ作業が終了する。
【0028】
このように、この実施の形態の加熱装置1においても、基本的に上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができるが、冷却槽37や冷却ジャケット33等の使用により次のような作用効果が得られる。すなわち、冷却機構に防塵油等の冷却液48を使用し、これを冷却ジャケット33から加熱部分に向けて効果的に噴射して冷却するため、加熱後のツールホルダー10等を冷却ファン13に比較して短時間に冷却できて、最適な焼きばめ状態を得ることができると共に、冷却時の錆の発生等を確実に防止できて、ツールホルダー10の長期に亘る使用が可能になる。
【0029】
また、冷却作業自体が筐体2内で行われることから、作業者が加熱部分に接触する機会を極力少なくすることができ、前記保護カバー51と合わせ、焼きばめ等の作業の安全性向上を図ることが可能になると共に、冷却液48が循環使用(リサイクル)されるため、冷却液の効率的な使用が可能になる。
【0030】
なお、この実施例においては、冷却機構の冷却媒体として冷却液48を使用し、これを冷却槽37内に配置した冷却ジャケット33の噴射孔から噴射させて冷却したが、例えば冷却媒体として冷却ガス等の冷却気体を使用しても良いし、冷却ジャケット33を使用することなく、冷却槽37内に貯留された冷却液48中にツールホルダー10等を浸漬させて冷却することもできる。また、ツールホルダー等移動機構36の構成、冷却液タンク47や冷却水タンク49、冷却槽37の配置形態、操作盤9の配置位置、保護カバー51の形状等も一例であって、適宜に変更することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1記載の発明によれば、ツールホルダーに対するツールの取り付けや取り外しを誘導加熱を利用して、焼きばめしたり焼き抜きすることができるため、芯出し作業等の面倒な手作業が不要となり、ワークの加工作業の効率を向上させることができると共に、取り付けられたツールによってワークを高精度に加工することができ、かつ効果的な冷却によりツールホルダーとツールの焼きばめ精度等を向上させることができる。また、ツールホルダーのセット時に、ツール架台を作業がし易い位置まで移動させることができ、ツールホルダー等のセット作業が容易になって、その作業性を向上させることができると共に、加熱装置自体の構成をより簡略化することができる。
【0032】
また、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、冷却機構がツール架台を構成するケースの下部に設けたファンで形成されているため、冷却機構の構成の簡略化が図れて、加熱装置自体を安価に形成することができると共に、ツールホルダー等をより近い位置でかつケース内に配置した状態で急速冷却できて、その冷却効率を高めることができる。
【0033】
また、請求項3記載の発明によれば、ツールホルダーに対するツールの取り付けや取り外しを誘導加熱を利用して、焼きばめしたり焼き抜きすることができるため、芯出し作業等の面倒な手作業が不要となり、ワークの加工作業の効率を向上させることができると共に、取り付けられたツールによってワークを高精度に加工することができ、かつ効果的な冷却によりツールホルダーとツールの焼きばめ精度等を向上させることができる。また、焼きばめや焼き抜き後のツールやツールホルダーを効果的に冷却できると共に、焼きばめ焼き抜き作業時の安全性を向上させることができる。
【0034】
また、請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の発明の効果に加え、冷却機構が筐体内に設けた冷却ジャケットや冷却槽を有するため、冷却作業自体を筐体内で行うことが可能となり、冷却時の加熱部分への作業者の接触を確実に防止できて安全性の一層の向上が図れると共に、冷却効率を向上させることができて、より精度良い焼きばめ等を行うことができる。
【0035】
また、請求項5記載の発明によれば、請求項3または4記載の発明の効果に加え、冷却液が循環使用されるため、冷却液の効率的な使用(リサイクル)が可能になって、例えば加熱装置の運用コストを低減させることができる。
【0036】
また、請求項6記載の発明によれば、請求項3ないし5記載の発明の効果に加え、焼きばめ焼き抜きされたツールホルダー等を移動させる移動機構を有するため、ツールホルダー等の加熱位置から冷却位置への移動をスムーズに行うことができて、素早く冷却できる等、冷却効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わるツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置の一実施の形態を示す正面図
【図2】 同その側面図
【図3】 同その平面図
【図4】 同図1のA部の拡大図
【図5】 同図2のB部の拡大図
【図6】 本発明に係わるツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置の他の実施の形態を示す一部破断した概略正面図
【図7】 同その側面から見た内部構成図
【符号の説明】
1 ツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置
2 筐体
2a 上面
4 トランジスタインバータ
5 冷却装置
6 ツール架台
7 加熱コイル
7a コイル部
8 コイル移動装置
9 操作盤
10 ツールホルダー
11 支持板
11a 支持孔
12 ケース
13 冷却ファン
14 位置決めブロック
20 モータ
21 ネジ軸
33 冷却ジャケット
36 ツールホルダー等移動機構
37 冷却槽
38 レール
39 ガイド
40 チャック
44 循環ポンプ
47 冷却液タンク
48 冷却液
49 冷却水タンク
51 保護カバー
Claims (6)
- 筐体の上部に配置されてツールホルダーがセットされるツール架台と、該ツール架台の上方に上下動可能に配置された加熱コイルと、前記筐体内に設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給するトランジスタインバータとを備えたツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置において、
前記ツール架台は、前記筺体の上面に前記加熱コイルとの位置決めのために移動可能に配設され、該ツール架台に、焼きばめもしくは焼き抜きされたツールホルダーやツールを冷却し得る冷却機構を設けたことを特徴とするツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置。 - 前記冷却機構は、前記ツール架台を構成するケースの下部に設けたファンで形成されていることを特徴とする請求項1記載のツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置。
- 筐体の上部に配置されてツールホルダーがセットされるツール架台と、該ツール架台の上方に上下動可能に配置された加熱コイルと、前記筐体内に設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給するトランジスタインバータとを備えたツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置において、
前記ツール架台は、前記筺体の加熱位置から冷却位置まで移動可能に配設され、前記筐体に、焼きばめもしくは焼き抜きされたツールホルダーやツールを冷却し得る冷却機構を設けたことを特徴とするツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置。 - 前記冷却機構は、前記筐体の内部に設けられた冷却ジャケットもしくは冷却槽を有することを特徴とする請求項3記載のツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置。
- 前記冷却機構は、前記筐体の内部に配置された冷却液タンクから冷却液が循環供給されることを特徴とする請求項3または4記載のツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置。
- 前記冷却機構は、焼きばめ焼き抜きされたツールホルダーやツールを、前記筐体の加熱位置から冷却位置まで移動させ得るツールホルダー等移動機構を有することを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載のツール焼きばめ焼き抜き用加熱装置。
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