JPH10514A - 材質の異なる部品を焼嵌めするための治具及び方法並びにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性が高く、ワークを確実に嵌合孔内に挿
入でき、生産性を向上させることができる材質の異なる
部品を焼嵌めするための治具。 【解決手段】 熱膨張係数の大なる材質からなる第１の
部材１の嵌合孔２に、熱膨張係数の小なる材質からなる
第２の部材３の軸部４を焼嵌めするための治具１０であ
って、第１の部材１の下端面を受ける載置部１３及びそ
の外周部に形成された円形のガイド部１５を有する下治
具１１と、下治具１１の上部に配置され、第１の部材１
を収容してその上端面を押圧する収容部１６及びこの収
容部１６の上部に位置して形成され第２の部材３を鉛直
に支持する支持部１８並びにガイド部１５に回転可能に
嵌合する回転孔部１７を有する上治具１２とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、材質の異なる２部
品を治具に保持させて、連続的に加熱・挿入・焼嵌めす
るための治具及び方法並びにその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、嵌合孔を有するアルミニウム製の
フランジに、セラミック製の筒状のワークを焼嵌めする
には、フランジを所定の温度まで加熱し、このフランジ
の嵌合孔に手作業でセラミック製のワークを挿入した
後、フランジを冷却していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述の作
業においては、セラミック製のワークを手に持って、直
接、高温（１５０〜２００℃）のフランジに挿入するの
で、手が高温のフランジに触れて火傷をする危険性があ
り、また、ワークを嵌合孔内に挿入する作業の作業性が
著しく劣っていた。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、安全性が高く、ワークを確実に嵌合
孔内に挿入でき、生産性を向上させることができる材質
の異なる部品を焼嵌めするための治具及び方法並びにそ
の装置を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の治具
は、熱膨張係数の大なる材質からなる第１の部材の嵌合
孔に、熱膨張係数の小なる材質からなる第２の部材の軸
部を焼嵌めするため第１及び第２の部材を支持する治具
であって、前記第１の部材の下端面を受ける載置部及び
その外周部に形成された円形のガイド部を有する下治具
と、この下治具の上部に配置され、前記第１の部材を収
容してその上端面を押圧する収容部及びこの収容部の上
部に位置して形成され第２の部材を鉛直に支持する支持
部並びに前記ガイド部に回転可能に嵌合する回転孔部を
有する上治具とを備えたところに特徴を有する。

【０００６】請求項２の発明の方法は、熱膨張係数の大
なる材質からなる第１の部材及び熱膨張係数の小なる材
質からなる第２の部材を治具に装着して、前記第２の部
材の軸部を前記第１の部材の嵌合孔の上部に鉛直に支持
し、これら第１及び第２の部材を治具とともに加熱し、
前記第１の部材の嵌合孔の内径が第２の部材の軸部の外
径よりも大となる所定の温度に達し、これら第１、第２
の部材及び治具に振動を加えて第２の部材の軸部を第１
の部材の嵌合孔内に降下・挿入させた後第１、第２の部
材及び治具を冷却するところに特徴を有する。

【０００７】請求項３の発明の装置は、熱膨張係数の大
なる材質からなる第１の部材の嵌合孔の上部に熱膨張係
数の小なる材質からなる第２の部材の軸部を鉛直に支持
した治具及び第１、第２の部材を搬送する搬送部と、こ
れら治具及び第１、第２の部材を加熱し、前記第１の部
材の嵌合孔の内径が第２の部材の軸部の外径よりも大と
なる所定の温度に達する加熱部と、前記治具及び第１及
び第２の部材に振動を加えて第２の部材の軸部を第１の
部材の嵌合孔内に降下・挿入させる振動部と、治具及び
第１及び第２の部材を冷却する冷却部とを備えたところ
に特徴を有する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につき図
面を参照して説明する。まず、図１において、第１の部
材としてのフランジ１は、熱膨張係数の大なる材質例え
ば、アルミニウムからなり、上端面１ａ及び下端面１ｂ
は平坦に形成され、中心部に嵌合孔２が形成されてい
る。尚、嵌合孔２の上端には面取りが形成されている。
第２の部材としてのワーク３は、熱膨張係数の小なる材
質例えばセラミックから筒状に形成されており、軸部と
しての外形部４が嵌合孔２に焼嵌めされる。この外形部
４の外径は、常温においては嵌合孔２の内径よりも若干
大である。

【０００９】治具１０は、下治具１１と上治具１２とか
ら構成される。これらの下治具１１及び上治具１２は、
第１の部材としてのフランジ１とほぼ同じ熱膨張係数を
有する材料から構成されていることが好ましい。下治具
１１は、上面がフランジ１の下端面１ｂを受ける載置部
１３をなしており、その中心部に焼嵌めされたワーク３
の下端面を受けるストッパ１４が形成されている。ま
た、載置部１３の外周部に円形のガイド部１５が形成さ
れている。

【００１０】上治具１２は、下治具１１の上部に配置さ
れるものであって、フランジ１を同心状に収容する収容
部１６が形成されており、この外周部には、ガイド部１
５に回転可能に嵌合する回転孔部１７が形成されてい
る。そして、回転孔部１７がガイド部１５に嵌合したと
き、下治具１１と上治具１２及びフランジ１が同心状に
配置される。さらに、収容部１６の上部には、ワーク３
の外形部４が嵌合する支持部１８が形成されている。こ
の治具１０は、常温において、下治具１１の上にフラン
ジ１を載せ、この上に上治具１２をかぶせ、上治具１２
の支持部１８にワーク３を嵌合させて第１及び第２の部
材を支持した状態で、各工程間を移動する。

【００１１】図５は、装置２０を示すもので、左から順
に、搬送部２１、加熱部２２、振動部としてのバイブレ
ータ２３、エアシリンダ２４が配置されており、これに
続いて図６に示す冷却部２５が配置されている。搬送部
２１はコンベヤからなり、図６に示す始端部２１ａにお
いて例えばパレットに積載された複数の治具１０及びフ
ランジ１、ワーク３が搬入される。これらは、各工程に
従って順次矢印Ａ，Ｂ，Ｃ方向へ搬送され、最後に終端
部２１ｂから焼嵌めされた製品が搬出される。加熱部２
２はいわゆるトンネル炉であって、搬送部２１上の治具
１０を移動しながら連続的に加熱することができる。

【００１２】振動部としてのバイブレータ２３は、同時
に搬送される治具１０の数に応じて例えば３個配設され
ており、搬送された治具１０及びフランジ１、ワーク３
に対して、振動数：１５，３００Ｖ．Ｐ．Ｍ、振幅：２
ｍｍ、の振動を縦方向及び横方向に７秒間加振する。エ
アシリンダ２４は、バイブレータ２３の上方に位置して
例えば３個配置されており、加熱されたワーク３を、圧
力２Ｋｇｆ／ｃｍ²、速度；１ｍ／ｓｅｃ、で１秒間加
圧する。尚、バイブレータ２３及びエアシリンダ２４の
加圧条件は、上記に限らず状況に応じて適宜選定すれば
良い。冷却部２５は、図示はしないが冷風装置を備え、
挿入工程が完了した治具１０及びフランジ１、ワーク３
を冷却して焼嵌め状態にする。

【００１３】つぎに、フランジ１の嵌合孔２に、ワーク
３の外形部４を焼嵌めする手順について説明する。 （１）常温において、下治具１１の載置部１３にフラン
ジ１の下端面１ｂを載せる。 （２）フランジ１の上方から上治具１２をかぶせ、フラ
ンジ１を収容部１６に収容するとともに回転孔部１７を
ガイド部１５に嵌合させる。これにより、フランジ１と
上治具１２及び下治具１１の芯出しが完了する。尚、フ
ランジ１の上端面１ａは収容部１６の内面１６ａに押圧
されている。すなわち、フランジ１は上端面１ａ及び下
端面１ｂがそれぞれ上治具１２及び下治具１１に押さえ
られて固定されている。そして、上治具１２と下治具１
１が対向する面には若干の隙間が形成されている（図２
参照）。

【００１４】（３）つぎに、上治具１２の支持部１８
に、ワーク３の外形部４を嵌合させて、ワーク３を嵌合
孔２の上方に鉛直状態に支持する。この場合、外形部４
の外径は、常温においては嵌合孔２の内径よりも若干大
であるので、ワーク３の下端は、嵌合孔２の周縁部上に
載っている。

【００１５】（４）このように、フランジ１及びワーク
３を装着した治具１０は、図５，図６に示すように、複
数個例えば３個並べてパレットに積載され、順次搬送部
２１に載せられ矢印Ａ方向へ送られる。そして、トンネ
ル炉等の加熱部２２で１５０〜２００℃に加熱される。
フランジ１の熱膨張係数は、ワーク３の熱膨張係数より
も大であるので、温度が上昇するに従って嵌合孔２と外
形部４との寸法差は小となり、加熱部２２の終点時点で
フランジ１が所定の温度まで加熱されると、嵌合孔２の
内径は外形部４の外径よりも若干大になる。

【００１６】（５）加熱が完了すると、フランジ１、ワ
ーク３及び治具１０は、バイブレータ２３の上に移載さ
れて、ここで振動数：１５，３００Ｖ．Ｐ．Ｍ、振幅：
２ｍｍ、の振動が縦方向及び横方向に７秒間加えられ
る。これにより、上治具１２及びワーク３には円周方向
の力が作用して、回転孔部１７に沿って回転する。ワー
ク３の回転に応じて外形部４には嵌合孔２に対するセン
タリング作用が加わって、さらに縦方向の振動によりワ
ーク３が自重により順次下降して嵌合孔２内に鉛直状態
に正確に挿入され（図３参照）、下端面がストッパ１４
に当接して停止する。尚、外形部４が嵌合孔２に挿入さ
れている過程で、エアシリンダ２４のヘッド２４ａでワ
ーク３の上端を押さえることも可能であり、ワーク３の
下端面をストッパ１４に当接させて上治具１２との間隔
（図３に示すＧ寸法）を管理すれば、ワーク３のフラン
ジ１に対する圧入位置を正確に且つ確実に管理すること
ができる。

【００１７】（６）治具１０は、搬送部２１により矢印
Ｂ方向及び矢印Ｃ方向へ順次方向変換して冷却部２５へ
搬送される。そして、冷却部２５を通過するときに、フ
ランジ１、ワーク３及び治具１０に冷風が吹付けられて
冷却される。そして、嵌合孔２は外形部４よりも収縮量
が大であるので、外形部４が嵌合孔２に焼嵌め状態にな
る。充分冷却されたところで、フランジ１及びワーク３
を治具１０から取り出せば、図４に示す焼嵌めされた製
品が取り出される。

【００１８】上記実施例によれば、つぎの効果を奏す
る。 ａ，フランジ１及びワーク３を治具１０に装着しあるい
は取り出す作業は常温で実施できるので、作業性が良好
であり、しかも、火傷の心配がなく、安全性が向上す
る。 ｂ，嵌合孔２を有するフランジ１は熱膨張係数の大なる
材質からなり、ワーク３は熱膨張係数の小なる材質から
なるので、常温で治具１０に組合せた両部品を同時に加
熱すれば、焼嵌めの条件が達成できる。

【００１９】ｃ，複数個のフランジ１及びワーク３を、
同時に連続して加熱し、焼嵌めすることができるので、
生産性が著しく向上する。 ｄ，フランジ１及びワーク３に振動を加えるので、ワー
ク３がセンタリングをしながらフランジ１に嵌合される
ので、ワーク３の傾きやかじりが発生しない。 ｅ，フランジ１は、上、下面を上治具１２及び下治具１
１で押圧され固定されるので、治具１０内でがたつか
ず、衝撃による傷がつかない。 ｆ，ワーク３を嵌合孔２に挿入する工程において、ワー
ク３の上端を押えれば、ワーク３の圧入・嵌合が確実に
実施でき、しかもフランジ１に対する圧入位置の検査が
同時に実施できる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の治具によれば、下治具の載置
部に載せた第１の部材を、上治具の収容部に収容し支持
部に第２の部材を嵌合すれば、熱膨張係数の大なる第１
の部材の嵌合孔の上部に、熱膨張係数の小なる第２の部
材の軸部を支持することができるので、常温で第１及び
第２の部材を治具に組付ければ、そのまま、加熱して焼
嵌めすることができて、作業性が著しく向上するという
優れた効果を奏する。しかも、第１の部材は上下端面を
治具により固定されているので、衝撃による傷がつかな
いという効果を奏する。また、本発明の治具を部品と共
に振動させた場合、第１の部材のみその上面を上治具の
自重で押圧されているので、第１の部材と第２の部材が
異なる振動を起こし、両部材の嵌合が円滑に行われると
いう効果を奏する。

【００２１】請求項２の方法によれば、常温において治
具に組付けた第１及び第２の部材が、そのままの状態で
加熱工程、挿入工程、焼嵌め工程と連続して移動できる
ので、連続作業が可能となり、生産性が著しく向上し、
しかも、加熱した部材に触れることがないので、安全性
が著しく向上するという効果を奏するものである。

【００２２】請求項３の装置によれば、常温において、
第１の部材及び第２の部材を治具に組付けて、熱膨張係
数の大なる材質からなる第１の部材の嵌合孔の上部に熱
膨張係数の小なる材質からなる第２の部材の軸部を鉛直
に支持し、この治具及び第１、第２の部材を複数個まと
めて搬送部に搬入すれば、加熱部、振動部及び冷却部に
連続して搬送されるので、加熱されて膨張した嵌合孔に
軸部が挿入され、さらに冷却することにより軸部が焼嵌
めされるので、生産性が著しく向上し、しかも安全且つ
確実に生産できるという優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 治具及び第１及び第２の分解正面図である。

【図２】 製造工程における第１の工程を示す断面図で
ある。

【図３】 軸部が嵌合孔に挿入した状態を示す断面図で
ある。

【図４】 第１の部材に第２の部材が焼嵌めされた状態
を示す断面図である。

【図５】 装置の正面図である。

【図６】 装置の平面図である。

【符号の説明】

１ フランジ（第１の部材） ２ 嵌合孔 ３ ワーク（第２の部材） ４ 外形部（軸部） １０ 治具 １１ 下治具 １２ 上治具 １３ 載置部 １４ ストッパ １５ ガイド部 １６ 収容部 １７ 回転孔部 １８ 支持部 ２０ 装置 ２１ 搬送部 ２２ 加熱部 ２３ バイブレータ（振動部） ２５ 冷却部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱膨張係数の大なる材質からなる第１の
   部材の嵌合孔に、熱膨張係数の小なる材質からなる第２
   の部材の軸部を焼嵌めするため第１及び第２の部材を支
   持する治具であって、 前記第１の部材の下端面を受ける載置部及びその外周部
   に形成された円形のガイド部を有する下治具と、 この下治具の上部に配置され、前記第１の部材を収容し
   てその上端面を押圧する収容部及びこの収容部の上部に
   位置して形成され第２の部材を鉛直に支持する支持部並
   びに前記ガイド部に回転可能に嵌合する回転孔部を有す
   る上治具とを備えたことを特徴とする材質の異なる部品
   を焼嵌めするための治具。
2. 【請求項２】 熱膨張係数の大なる材質からなる第１の
   部材及び熱膨張係数の小なる材質からなる第２の部材を
   治具に装着して、前記第２の部材の軸部を前記第１の部
   材の嵌合孔の上部に鉛直に支持し、 これら第１及び第２の部材を治具とともに加熱し、 前記第１の部材の嵌合孔の内径が第２の部材の軸部の外
   径よりも大となる所定の温度に達し、これら第１、第２
   の部材及び治具に振動を加えて第２の部材の軸部を第１
   の部材の嵌合孔内に降下・挿入させた後、第１、第２の
   部材及び治具を冷却することを特徴とする材質の異なる
   部品を焼嵌めする方法。
3. 【請求項３】 熱膨張係数の大なる材質からなる第１の
   部材の嵌合孔の上部に熱膨張係数の小なる材質からなる
   第２の部材の軸部を鉛直に支持した治具及び第１及び第
   ２の部材を搬送する搬送部と、 これら治具及び第１及び第２の部材を加熱し、前記第１
   の部材の嵌合孔の内径が第２の部材の軸部の外径よりも
   大となる所定の温度に達する加熱部と、 前記治具及び第１及び第２の部材に振動を加えて第２の
   部材の軸部を第１の部材の嵌合孔内に降下・挿入させる
   振動部と、 前記治具及び第１及び第２の部材を冷却する冷却部とを
   備えたことを特徴とする材質の異なる部品を焼嵌めする
   装置。