JPH1177443A

JPH1177443A - 焼きばめ装置及び該装置で使用される刃物挿入規制具

Info

Publication number: JPH1177443A
Application number: JP24385197A
Authority: JP
Inventors: Haruki Mizoguchi; 春機溝口
Original assignee: MST Corp
Current assignee: MST Corp
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】刃物の工具ホルダに対する着脱時間が短くて
済む、特に冷却時間が短い焼きばめ装置を得る。【解決手段】工具ホルダ１の穴部３に刃物１５のシャ
ンク部１６を焼きばめで固着するための装置。工具ホル
ダ１を保持するための取付け台３０と、ホルダ１の被加
熱部を囲うカバー６０と、カバー６０内に熱風を供給す
るヒータユニット４０と、カバー６０内に冷風を供給す
るパイプ６６とで構成され、冷風供給パイプ６６は熱風
とは独立した経路で供給される。

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
に刃物シャンク部を焼きばめで固着するための焼きばめ
装置及び該焼きばめ装置で加熱された工具ホルダの穴部
に刃物シャンク部を挿入する際の刃物挿入規制具に関す
る。

【０００２】

【従来の技術と課題】一般に、金属製軸部材を金属製ホ
ルダ等の穴部に嵌合する方式として、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。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。大別すると、磁束変化による誘導電流を熱
源とする高周波式、可燃ガスの炎を熱源とするバーナ
式、電熱線への送風により発生する熱風を熱源とするヒ
ータ式が存在する。

【０００３】しかし、これらの焼きばめ装置は広く普及
していないのが現状である。その原因としては、着脱に
時間が掛かりすぎる点、加熱温度の調整が困難な点が挙
げられる。即ち、加熱によって熱膨張した工具ホルダに
刃物を挿入した後、工具ホルダを焼きばめ装置から取り
外すには、自然冷却もしくは強制冷却によって工具ホル
ダの温度を下げる必要があり、この冷却に時間を要して
いる。また、工具ホルダは一定の熱量を与え続けること
で加熱され、一定の温度で安定するが、加熱速度や安定
温度は加熱する熱量、工具ホルダの体積、加熱装置の構
造（加熱カバーの形状）、環境温度等によって変化す
る。この安定温度の調整が困難であり、刃物を挿入する
タイミングを計ることが難しく、過熱によって金属の変
態のおそれもある。

【０００４】一方、加熱された工具ホルダに刃物を挿入
する際、刃物シャンク部のホルダ穴部への接触で、熱エ
ネルギーがホルダから刃物へ移動し、穴経が縮小するた
め、刃物の突き出し量（挿入深さ）の調整が困難であ
る。刃物の突き出し量は、刃物の加工物との干渉や切削
条件に影響するため、刃物をホルダに取り付ける際の重
要なチェック項目である。

【０００５】

【発明の目的、要旨及び効果】そこで、本発明の目的
は、刃物の工具ホルダに対する着脱時間が短くて済む、
特に冷却時間が短い焼きばめ装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、前記目的に加えて、工具ホル
ダの加熱条件の調整が容易な焼きばめ装置を提供するこ
とにある。本発明のさらに他の目的は、工具ホルダに対
する刃物の挿入深さを正確に規制でき、焼きばめ装置で
使用するのに最適な刃物挿入規制具を提供することにあ
る。

【０００６】以上の目的を達成するため、本発明に係る
焼きばめ装置は、工具ホルダを保持する取付け台と、こ
の取付け台に保持された工具ホルダの被加熱部を囲うカ
バー部材と、カバー部材内に熱風を供給する加熱手段
と、カバー部材内に、前記加熱手段とは独立した経路
で、冷風を供給する冷却手段とを備えていることを特徴
とする。冷却手段は加熱手段とは独立した供給経路を有
しているため、冷却効率が高まり、冷却時間を短縮する
ことができ、刃物の着脱作業を短時間で行うことができ
る。

【０００７】前記冷却手段は工具ホルダの被加熱部の外
周部に冷風を噴出する複数のノズルを有することが好ま
しい。複数のノズルで被加熱部の複数箇所へ同時に冷風
を噴出させることで、冷却効率がより向上する。

【０００８】さらに、本発明に係る焼きばめ装置は、加
熱時に工具ホルダの被加熱部以外の部分の温度上昇を抑
制する第２の冷却手段を備えていることを特徴とする。
工具ホルダで加熱する必要のあるのは、刃物挿入用穴部
の周囲のみであり、他の部分、例えば、工作機械の主軸
へ結合されるテーパシャンク部は加熱する必要はない。
本発明は、このような被加熱部以外の部分を加熱時に冷
却して温度上昇を抑制することで、冷却工程時間の短縮
化を達成する。なお、第２の冷却手段を作動させること
で加熱時間は若干長くなるが、冷却時間短縮化の影響の
方が大きく、トータルで着脱時間が短くなる。

【０００９】さらに、本発明に係る焼きばめ装置は、前
記カバー部材の開口部に開口面積を調整する絞り手段を
備えたことを特徴とする。絞り手段で開口面積を調整す
ることで熱風の風量、風圧を微調整することができ、工
具ホルダの体積や環境温度等に応じて加熱速度や安定温
度を容易に制御することが可能となる。特に、刃物を工
具ホルダに挿入するのに最適な温度に調整することで、
挿入のタイミングに余裕を持たせることができる。

【００１０】さらに、本発明に係る焼きばめ装置は、前
記取付け台に隣接した刃物冷却台を備えたことを特徴と
する。工具ホルダから取り外した刃物を手早く冷却する
ことができると共に、冷却手段の共用化を図ることがで
きる。

【００１１】また、本発明に係る刃物挿入規制具は、弾
性を有する金属線材からなり、刃物シャンク部に圧着可
能なコイル部と、このコイル部の両端から延在した一対
の掴み部とで構成されていることを特徴とする。掴み部
に力を加えることでコイル部が若干拡径され、刃物シャ
ンク部の任意の位置に圧着することができる。この状態
で刃物シャンク部を加熱状態にある工具ホルダの穴部
に、コイル部が穴部の縁に当接するまで挿入すること
で、挿入深さが正確に規制される。換言すれば、刃物の
突き出し量を正確に設定できる。

【００１２】さらに、前記刃物挿入規制具は、刃物を工
具ホルダから取り外す際、加熱前に刃物に取り付けてお
くことで、工具ホルダが熱膨張したときに刃物がホルダ
内に落下することを防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る焼きばめ装置
及び刃物挿入規制具の実施形態について、添付図面を参
照して説明する。

【００１４】（工具ホルダ）まず、焼きばめ装置を用い
て刃物を固着する工具ホルダについて、その代表的な例
を図１、図２、図３を参照して説明する。

【００１５】図１（Ａ）は第１例としての工具ホルダ１
を示し、テーパ部２と刃物固着用の穴部３とで構成され
ている。図１（Ｂ）はその変形例であり、穴部３に相当
する部分３’を熱膨張率の大きい金属材料で形成したも
のである。図２は前記工具ホルダ１をホルダ本体５に取
り付けた状態を示す。ホルダ本体５は、図示しない工作
機械（マシニングセンタ）の主軸に嵌合されるテーパシ
ャンク部６、マニュピレータ把持部７、工具ホルダ１を
装着するためのテーパ穴部８とで構成されている。工具
ホルダ１はそのテーパ部２をテーパ穴部８に挿入し、ボ
ルト９で後方から引っ張ることでホルダ本体５と一体化
される。

【００１６】図３は第２例としての工具ホルダ１０を示
す。図１、図２に示した工具ホルダ１がホルダ本体５と
組み合わされるツーピース型とすれば、図３に示す工具
ホルダ１０はワンピース型である。即ち、図３（Ａ）に
示す工具ホルダ１０は、マシニングセンタの主軸に嵌合
されるテーパシャンク部１１、マニュピレータ把持部１
２、刃物固着用の穴部１３とで構成されている。図３
（Ｂ）はその変形例であり、穴部１３に相当する部分１
３’を熱膨張率の大きい金属材料で形成したものであ
る。

【００１７】（焼きばめ装置）図４、５に示すように、
本焼きばめ装置は、概略、ユニットボックス２０と、取
付け台３０と、ヒータユニット４０と、ヒータカバー５
０と、加熱／冷却カバー６０と刃物冷却台８０とで構成
されている。刃物冷却台８０については後述する。

【００１８】ユニットボックス２０は、工場内に既設の
エアーコンプレッサより送られてくるエアーを制御する
装置等を収容したもので、正面にはコントロールパネル
２１が設置されている。ヒータユニット４０、ヒータカ
バー５０及び加熱／冷却カバー６０はそれぞれ一体的に
構成され、この一体構成物は、ユニットボックス２０上
にベース板２２を介して固定した支柱２３にクランプ台
２４を介して昇降可能に取り付けられている。クランプ
台２４はレバー２５を締め付けたり弛めたりすることで
支柱２３に固定／解除され、一体構成物の高さを調整可
能となっている。

【００１９】取付け台３０は、工具ホルダ（ここでは図
１（Ａ）に示した工具ホルダ１を例にとって説明する）
をセットするためのもので、図６に示すように、ベース
板２２にビス３６を用いて固定されている。工具ホルダ
１はテーパ部２を取付け穴３１に挿入し、引きねじ３５
を工具ホルダ１のねじ部４に螺着して下方に引っ張るこ
とで、この取付け台３０に直立状態でセットされる。ビ
ス３７は先端が引きねじ３５の溝部３５ａに係合するこ
とにより、工具ホルダ１を取り外したときの引きねじ３
５の落下を防止している。

【００２０】さらに、取付け台３０にはエアー流路３
２、３３が形成され、パイプ３８から冷却用エアーが流
路３２へ送り込まれ、流路３３から取付け穴３１へ供給
される。なお、流路３３の一端は止め栓３４で封止され
ている。パイプ３８は後述する刃物冷却台８０に接続さ
れたもので、エアーコンプレッサから冷却用エアーが、
図４、図５に示すように、パイプ８５を通じて刃物冷却
台８０に送られ、エアーはさらにパイプ３８を通じて取
付け台３０へ供給されることになる。

【００２１】ヒータユニット４０は、図６に示すよう
に、ケーシング４１内に螺旋碍子発熱体４２及び螺旋巻
きニクロム線４３を配置し、エアーコンプレッサからホ
ース４４及びパイプ４５（図４、図５参照）を通じてエ
アーが送り込まれる。エアーは発熱体４２及びニクロム
線４３で加熱（約２００〜７００℃）されて図６中矢印
ａ方向に噴出される。噴出された熱風の温度は温度セン
サ４６で検出され、コントロールパネル２１上に表示さ
れる。

【００２２】加熱／冷却カバー６０は、前記取付け台３
０の上方であって、前記ヒータユニット４０の先端部に
取り付けられている。このカバー６０は、図５、図６に
示すように、上下に開口部６１、６２を有する筒状体で
あり、その内部には取付け台３０にセットされた工具ホ
ルダ１の先端部分が位置する。ヒータユニット４０から
供給される熱風はカバー６０内に導入され、工具ホルダ
１の穴部３が形成されている先端部分を加熱する。

【００２３】一方、カバー６０には前記ヒータユニット
４０の直下に冷却用エアーの供給パイプ６６が接続され
ている。このパイプ６６にはエアーコンプレッサからホ
ース６８を通じて冷却用エアーが送り込まれる。

【００２４】また、冷風供給用のパイプ６６は、図９に
示すように、その先端をカバー６０内で工具ホルダ１を
取り囲むように略円形に曲げ、４箇所にエアー噴出用の
ノズル６７を設けてもよい。工具ホルダ１の外周部を複
数箇所からエアーを供給して冷却することで、冷却効率
がより向上することになる。なお、ノズル６７は４箇所
に限定するものでないことは勿論である。

【００２５】以上の構成からなる焼きばめ装置におい
て、工具ホルダ１の長さに応じて、レバー２５を操作し
てヒータユニット４０等の高さを決め、かつ、コントロ
ールパネル２１上でヒータユニット４０の熱量を設定す
る。工具ホルダ１を取付け台３０にセットし、装置をオ
ンすると、熱風がカバー６０内に供給され、同時にパイ
プ３８から冷却用エアーが取付け台３０へ供給される。
熱風によって工具ホルダ１の先端部分が十分に加熱され
ると、刃物１５を穴部３へ挿入する。熱風の供給が停止
されると、次にパイプ６６から冷却用エアーがカバー６
０内に供給され、被加熱部分の強制冷却が行われる。一
方、工具ホルダ１から刃物１５を取り外す場合も同様の
加熱、冷却の手順で行われる。

【００２６】この焼きばめ装置においては、冷却エアー
の供給経路（パイプ６６）が熱風供給経路とは独立して
配置されているため、刃物１５の挿入／取り外し後は直
ちに冷却用エアーを供給して効率よく冷却でき、冷却時
間の短縮化、ひいては着脱作業時間を短縮化できる。し
かも、被加熱部分以外の部分、即ち、テーパ部２は取付
け台３０へ供給される冷却用エアーによって温度上昇が
抑制され、冷却工程がより短時間で済む。

【００２７】また、加熱／冷却カバー６０は、熱伝導率
が高い材料を使用し、かつ、体積を小さくすることが、
冷却時間を短くする点で好ましい。熱伝導率の高い材料
を用いると、熱エネルギーが外気へ放散されやすいの
で、加熱効率は若干低下するが、加熱よりも時間を要す
る冷却の効率が向上するため、トータルの着脱作業時間
としては短縮化される。

【００２８】さらに、加熱温度は、工具ホルダ１の穴部
３や刃物１５のシャンク部１６に付着している切削油や
防錆油等が気化、乾燥する温度（１８０〜２３０℃）以
上に一定時間保持することが好ましい。油成分が付着し
たままで刃物１５を固着すると、接合面の摩擦係数が低
下するが、このような不具合を確実に防止するためであ
る。

【００２９】（絞り手段）さらに、本焼きばめ装置にお
いては、開口部の開口面積を調整する絞り手段７０が前
記加熱／冷却カバー６０の下部開口部６２に設けられて
いる。

【００３０】詳しくは、図７に示すように、４枚の円弧
状をなす絞りプレート７１を互いの端部を重ね合わせて
円形に配置した。それぞれの絞りプレート７１の上面に
突設したガイドピン７２は前記カバー６０のフランジ部
６３に形成したガイド溝６４に係合され、下面に突設し
たガイドピン７３は絞りリング７５に形成したガイド溝
７６に係合されている。絞りリング７５はカバー６０の
フランジ部６３に、図６に示すピン７７が環状の溝部６
５に係合することにより、回転自在に装着されている。

【００３１】以上の構成からなる絞り手段７０にあって
は、絞りリング７５を矢印ｂ方向に回転させることによ
り、ガイド溝７６にガイドピン７３が係合していること
によって各絞りプレート７１が内方に移動し、開口部７
４が縮径する。この場合、各絞りプレート７１のガイド
ピン７２がカバー６０のガイド溝６４と係合しているこ
とによって各絞りプレート７１の回転方向への移動が規
制される。一方、絞りリング７５を矢印ｂ方向とは逆に
回転させることで、各絞りプレート７１が外方に移動
し、開口部７４が拡径する。このように、絞り手段７０
の開口部７４を調整することで、ヒータユニット４０か
ら供給される熱風の風量、風圧を微調整でき、工具ホル
ダ１の体積や環境温度等に応じて加熱速度、安定温度を
容易に制御することができる。また、絞り手段７０を設
けることによって、１種類のカバー６０によって種々の
加熱条件あるいは種々の形状の工具ホルダに対応するこ
とができる。

【００３２】なお、前記絞り手段としては、図７に示し
た構成のもの以外に種々の構成のものを使用できること
は勿論である。また、本実施形態において、カバー６０
の上部開口部６１は比較的小径に形成したが、この上部
開口部６１にも絞り手段を設けてもよい。

【００３３】（刃物冷却台）さらに、本焼きばめ装置に
おいては、取付け台３０に隣接して、刃物冷却台８０を
設けた。工具ホルダ１から取り外した刃物１５を迅速に
冷却するためである。この刃物冷却台８０は、図８に示
すように、刃物１５をその軸方向に寝かせて載置可能な
２本の溝部８１を形成したもので、中心貫通穴８２に
は、前記ユニットボックス２０内のエアーコンプレッサ
に接続されたパイプ８５から冷却用エアーが供給され
る。また、貫通穴８２の出口側には前述のパイプ３８が
接続されており、取付け台３０に冷却用エアーが循環さ
れる。

【００３４】刃物冷却台８０を取付け台３０に隣接して
設置することは、工具ホルダ１から取り外された刃物１
５の移動量が少なくなることによって安全性が高められ
る利点を有する。

【００３５】（刃物挿入規制具）次に、刃物１５の挿入
規制具９０について説明する。この挿入規制具９０は、
図１０、図１１に示すように、刃物１５のシャンク部１
６の工具ホルダ１への挿入量Ｌ₁を規制することで、所
定の突き出し量Ｌ₂を正確に設定するためのものであ
る。具体的には、弾性を有する金属線材からなり、コイ
ル部９１と、その両端から互いにクロスして延在する一
対の掴み部９２とで構成されている。コイル部９１は自
由な状態においてシャンク部１６を締め付けて圧着可能
な内径を有している。

【００３６】この規制具９０は、掴み部９２を指で掴ん
で内方（矢印ｃ方向）に押圧することで、コイル部９１
が若干拡径し、この状態でシャンク部１６へ挿通させ、
寸法Ｌ₁の位置で掴み部９２に対する押圧力を解除す
る。これにて、コイル部９１がシャンク部１６に圧着す
る。この状態でシャンク部１６を、前述の如く加熱され
た工具ホルダ１の穴部３へ、コイル部９１が穴部３の縁
に当接するまで挿入する（図６参照）。このような規制
具９０を使用することで、極めて容易に挿入深さＬ₁を
規制し、正確な突き出し量Ｌ₂を設定できる。

【００３７】一方、前記規制具９０は刃物１５を工具ホ
ルダ１から取り外す際にも使用される。即ち、ホルダ１
に固着されている刃物１５の根元部に規制具９０を圧着
させた状態で加熱する。ホルダ１が熱膨張したときに刃
物１５を取り外すことができるが、このとき規制具９０
が穴部３の縁に当接して刃物１５がホルダ１内に落下す
ることを防止する。

【００３８】（他の実施形態）なお、本発明に係る焼き
ばめ装置及び刃物挿入規制具は前記実施形態に限定する
ものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更すること
ができる。特に、加熱用のユニットや冷却パイプ等の構
成は任意である。また、使用される工具ホルダや刃物は
種々の構成、形状のものが存在する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る焼きばめ装置で使用される工具ホ
ルダの第１例を示す半断面図。

【図２】図１に示す工具ホルダをホルダ本体に取り付け
た状態を示す断面図。

【図３】本発明に係る焼きばめ装置で使用される工具ホ
ルダの第２例を示す半断面図。

【図４】本発明の一実施形態である焼きばめ装置を示す
平面図。

【図５】図４の正面図。

【図６】前記焼きばめ装置の要部を示す断面図。

【図７】絞り手段を示す分解斜視図。

【図８】刃物冷却台を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
側面図。

【図９】冷却用パイプの先端形状の変形例を示す平面
図、工具ホルダは断面とされている。

【図１０】刃物挿入規制具を示す斜視図。

【図１１】前記規制具を刃物に取り付けた状態を示す斜
視図。

【符号の説明】

１，１０…工具ホルダ３，１３…穴部１５…刃物１６…シャンク部２０…ユニットボックス３０…取付け台３８…冷却用エアー供給パイプ４０…ヒータユニット６０…加熱／冷却カバー６６…冷却用エアー供給パイプ６７…冷却用ノズル７０…絞り手段８０…刃物冷却台９０…刃物挿入規制具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具ホルダの穴部に刃物シャンク部を焼
きばめで固着するための焼きばめ装置において、工具ホルダを保持する取付け台と、前記取付け台に保持された工具ホルダの被加熱部を囲う
カバー部材と、前記カバー部材内に熱風を供給する加熱手段と、前記カバー部材内に、前記加熱手段とは独立した経路
で、冷風を供給する冷却手段と、を備えたことを特徴とする焼きばめ装置。
【請求項２】前記冷却手段は前記工具ホルダの被加熱
部の外周部に冷風を噴出する複数のノズルを有すること
を特徴とする請求項１記載の焼きばめ装置。
【請求項３】加熱時に工具ホルダの被加熱部以外の部
分の温度上昇を抑制する第２の冷却手段を備えたことを
特徴とする請求項１又は請求項２記載の焼きばめ装置。
【請求項４】前記カバー部材の開口部に開口面積を調
整する絞り手段を備えたことを特徴とする請求項１、請
求項２又は請求項３記載の焼きばめ装置。
【請求項５】前記取付け台に隣接した刃物冷却台を備
えたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又
は請求項４記載の焼きばめ装置。
【請求項６】弾性を有する金属線材からなり、刃物シ
ャンク部に圧着可能なコイル部と、該コイル部の両端か
ら延在した一対の掴み部とで構成されていることを特徴
とする刃物挿入規制具。