CH697428B1

CH697428B1 - Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines Werkzeughalters.

Info

Publication number: CH697428B1
Application number: CH21322004A
Authority: CH
Inventors: Franz Haimer; Josef Haimer
Original assignee: Franz Haimer Maschb Kg
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2008-10-15
Also published as: AT502174A4; AT502174B1; DE10348880A1

Abstract

Der Induktionsspule (19c) einer einen Werkzeughalter (1c) induktiv für den Werkzeugwechsel erwärmenden Vorrichtung umfasst eine Flusskonzentratoranordnung (23c) aus magnetisierbarem, elektrisch nicht leitendem Material, die mit einem Ringelement (29c) in Form eines Abschirmkragens oder eines ringscheibenförmigen Polschuhs den magnetischen Fluss im Bereich der dem Werkzeugschaft (11c) benachbarten Stirnfläche (25c) eines den Schaft (11c) haltenden Hülsenabschnitts (5c) des Werkzeughalters (1c) in den Hülsenabschnitt (5c) einleitet. Für die axiale Positionierung und thermische Isolierung des magnetisierbaren Ringelements (29c) ist eine aus Keramik oder temperaturfestem Kunststoff bestehende Ringscheibe (33c) an dem Ringelement (29c) befestigt, so dass das Ringelement (29c) nicht in direktem Kontakt zu dem im Betrieb sich erwärmenden Hülsenabschnitt (5c) kommt.

Description

CH 697 428 B1

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines eine zentrische Aufnahmeöffnung für einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers oder Reibwerkzeugs enthaltenden Hülsenabschnitts eines Werkzeughalters, der den in der Aufnahmeöffnung sitzenden Schaft des Werkzeugs im Presssitz hält und bei Erwärmung freigibt.

[0002] Insbesondere für mit hoher Drehzahl rotierende Werkzeuge ist es bekannt, deren Schaft in einen Hülsenabschnitt eines Werkzeughalters einzuschrumpfen. Der Hülsenabschnitt wird hierzu beispielsweise mittels einer ihn umschliessen-den Induktionsspule erwärmt, so dass der Werkzeugschaft in die sich damit wärmedehnende, d.h. vergrössernde Aufnahmeöffnung des Hülsenabschnitts eingesteckt werden kann. Der Aussendurchmesser des Werkzeugschafts ist etwas grösser als der Nenndurchmesser der Aufnahmeöffnung, so dass das Werkzeug nach dem Abkühlen des Hülsenabschnitts im Presssitz drehfest in dem Werkzeughalter gehalten ist.

[0003] Hierfür geeignete induktive Heizvorrichtungen sind beispielsweise aus DE 10 102 710 A1 und DE 10 157 432 A1 bekannt. Diese Vorrichtungen haben eine auf den Hülsenabschnitt des Werkzeughalters aufsetzbare und ihn hierbei mit radialem Abstand ringförmig umschliessende Induktionsspule, die aus einem Generator mit elektrischem Wechselstrom gespeist wird. Das Magnetfeld der Induktionsspule induziert in dem elektrisch leitenden, zumeist auch magnetisierbarem Material des Werkzeughalters Induktionsströme, die den Hülsenabschnitt unmittelbar erwärmen. Die Induktionsspule erstreckt sich axial zumindest über die Eingriffslänge, mit der der Werkzeugschaft in die Aufnahmeöffnung eintaucht und schliesst mit ihrer Wicklung etwa im Bereich des werkzeugseitigen Stirnendes des Hülsenabschnitts axial mit diesem ab. In radialer Richtung verläuft der Innenumfang der Induktionsspule im Abstand zum Hülsenabschnitt, um ein und dieselbe Induktionsspule bei Werkzeughaltern mit unterschiedlichem Aussendurchmesser des Hülsenabschnitts nutzen zu können.

[0004] An ihren Stirnseiten und an ihrem Aussenumfang ist die Wicklung der Induktionsspule mit einer Flusskonzentra-toranordnung aus einem magnetisierbaren, d.h. ferromagnetischem oder ferrimagnetischem Material ummantelt, dessen, bezogen auf Luft hohe magnetische Leitfähigkeit den magnetischen Fluss im Wesentlichen auf diesen Mantel konzentriert. Das magnetisierbare Material der Flusskonzentratoranordnung ist elektrisch nicht leitend, um zu verhindern, dass sich auch der Flusskonzentratormantel induktiv erwärmt. Der dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts benachbarte Bereich des Flusskonzentratormantels ist als Ringelement ausgebildet, welches unmittelbar auf dem werkzeugseitigen Stirnende des Hülsenabschnitts axial aufliegt. Bei dem Ringelement kann es sich beispielsweise um einen Abschirmkragen handeln, wie er in DE 10 102 710 A1 beschrieben ist, oder aber um eine Ringscheibe, die sich radial über die Stirnfläche der Wicklung der Induktionsspule hinweg nach Art eines Polschuhs bis zum Aussenumfang der Induktionsspule hin erstreckt, wie dies beispielsweise in DE 10 157 432 A1 beschrieben ist.

[0005] Bei herkömmlichen Induktionsvorrichtungen liegt der aus magnetisierbarem Material bestehende Flusskonzentratormantel zur Vermeidung von Luftspalten, die den magnetischen Widerstand des Magnetflusskreises erhöhen, unmittelbar am Stirnende des Hülsenabschnitts des Werkzeughalters auf. Da sich der Hülsenabschnitt beim Ein- und Ausschrumpfen des Werkzeughalters auf mehrere 100°C erwärmt, kann es im Dauerbetrieb herkömmlicher Vorrichtungen zu Schäden an dem relativ empfindlichen magnetisierbaren Material des Flusskonzentratormantels kommen.

[0006] Insbesondere um das Rotationswerkzeug aus dem Werkzeughalter problemlos ausspannen zu können, kommt es darauf an, dass der Hülsenabschnitt über seine axiale Länge hinreichend erwärmt wird. Es hat sich gezeigt, dass der bei herkömmlichen Induktionsvorrichtungen unmittelbar auf dem Stirnende des Hülsenabschnitts aufliegende Flusskonzentratormantel Wärme ableitet und dementsprechend die Wärmedehnung des Stirnendes unzureichend sein kann. Die Folge ist, dass der Schaft des auszuspannenden Rotationswerkzeugs in dem Werkzeughalter klemmt und das Ausspannen erschwert ist.

[0007] Bei herkömmlichen Induktionsvorrichtungen wird die Induktionsspule relativ zu dem Werkzeughalter mittels des an dem Stirnende des Hülsenabschnitts aufliegenden Flusskonzentratormantels axial positioniert. Der Flusskonzentratormantel besteht üblicherweise aus sprödem Ferritmaterial, das bei unachtsamem Aufsetzen auf das Stirnende des Hülsenabschnitts splittern oder zerbrechen kann.

[0008] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines Werkzeughalters zu schaffen, die besser als bisher für den Dauerbetrieb geeignet ist.

[0009] Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines eine zentrische Aufnahmeöffnung für einen Schaft eines Rotationswerkzeugs enthaltenden Hülsenabschnitts eines Werkzeughalters, der den in der Aufnahmeöffnung sitzenden Schaft des Werkzeugs im Presssitz hält und bei Erwärmung freigibt. Eine solche Vorrichtung umfasst eine Induktionsspulenanordnung mit wenigstens einer für die Erwärmung des Hülsenabschnitts mit elektrischem Strom periodisch wechselnder Stärke speisbare Induktionsspule und mit einer den magnetischen Fluss der Induktionsspule auf den Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts konzentrierenden Flusskonzentratoranordnung aus einem magnetisierbaren, elektrisch im Wesentlichen nicht leitenden Material, wobei die Flusskonzentratoranordnung eine Anlagefläche aufweist, mit der sie in einer definierten Axialposition relativ zu dem Werkzeughalter an diesem im Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts anlegbar ist.

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[0010] Die vorstehend angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Flusskonzentratoranordnung ein die Anlagefläche bildendes Anlageelement aus einem elektrisch nicht leitenden, nicht magnetisierbaren Material trägt.

[0011] Bei einer solchen Vorrichtung verläuft die Kontur der Flusskonzentratoranordnung im Bereich des für das Ein- und Ausschrumpfen des Werkzeugs aus dem Werkzeughalter relevanten, werkzeugseitigen Stirnende des Hülsenabschnitts vollständig im Abstand von diesem werkzeugseitigen Stirnende und ist durch das bevorzugt als thermische Isolierung wirkende Anlageelement gegen Wärmeleitung oder/und Wärmestrahlung geschützt. Auf diese Weise kann die Flusskonzentratoranordnung auch aus thermisch weniger belastbarem und damit kostengünstigerem Material hergestellt werden. Auch werden Klemmprobleme beim Ausspannen des Werkzeugschafts vermieden, da das Anlageelement den Wärme-abfluss im Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts behindert. Da das Anlageelement nicht aus dem magnetisierbaren Material der Flusskonzentratoranordnung besteht, kann gezielt Material mit besseren mechanischen Eigenschaften eingesetzt werden. Das Anlageelement wirkt damit als mechanischer Schutzpuffer für das magnetisierbare Material der Flusskonzentratoranordnung. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der Magnetfluss trotz des durch das Anlageelement bedingten Abstands zwischen dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts einerseits und der Flusskonzentratoranordnung andererseits hinreichend gezielt dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts zugeführt werden kann.

[0012] Das Anlageelement besteht bevorzugt aus Keramik, jedoch ist temperaturfester Kunststoff auch geeignet. Bevorzugt ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Anlageelements geringer als die des magnetisierbaren Materials der Flusskonzentratoranordnung.

[0013] Von Vorteil ist ferner, dass das Anlageelement für die axiale Positionierung der Flusskonzentratoranordnung relativ zum Werkzeughalter ausgenutzt werden kann, was für die Reproduzierbarkeit des Schrumpfvorgangs von Bedeutung ist. Zweckmässigerweise umfasst hierbei die Flusskonzentratoranordnung ein mit der Induktionsspule zu einer Einheit verbundenes Ringelement aus dem magnetisierbaren Material und ist über das Anlageelement an dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts des Werkzeughalters abstützbar. Das Anlageelement kann hierbei an der stirnseitigen Um-fangskante oder auch gegebenenfalls an dem zumeist konischen Umfangsmantel des Hülsenabschnitts des Werkzeughalters abgestützt sein. Bevorzugt ist jedoch die Anlagefläche des Anlageelements an einer werkzeugseitigen, axialen Stirnfläche des Hülsenabschnitts des Werkzeughalters anlegbar.

[0014] Der Magnetfluss der Flusskonzentratoranordnung kann in dem Bereich des Stirnendes des Hülsenabschnitts des Werkzeughalters sowohl axial als auch radial eingeleitet werden. So kann die Flusskonzentratoranordnung mit einer Stirnfläche am axialen werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts radial überlappen, wobei sich das Anlageelement in den Überlappungsbereich zwischen der Flusskonzentratoranordnung und der Stirnfläche hinein erstreckt und mit seiner Anlagefläche an der Stirnfläche anliegt. Alternativ kann die Kontur der Flusskonzentratoranordnung im Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts auch mit radialem Abstand zur Umfangsfläche des Hülsenabschnitts verlaufen, wobei auch hier das Anlageelement mit seiner Anlagefläche an einer Stirnfläche am axialen, werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts anliegt. In der letztgenannten Ausgestaltung steht das Anlageelement radial nach innen über den Innenumfang der Flusskonzentratoranordnung vor. Bei beiden Ausgestaltungen kann als Anlageelement eine einfache Ringscheibe genutzt werden.

[0015] Zweckmässigerweise umfasst die Flusskonzentratoranordnung dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts benachbart ein Ringelement aus dem magnetisierbaren Material, welches mit dem Anlageelement zu einer Einheit verbunden ist. Dies erleichtert das Aufsetzen der zusammen mit der Flusskonzentratoranordnung eine Baueinheit bildenden Induktionsspule auf den Werkzeughalter. Das Ringelement einschliesslich des Anlageelements ist bevorzugt betrie-bsmässig auswechselbar mit der Induktionsspule verbunden, um die Induktionsspulen-Baueinheit auf einfache Weise an unterschiedlich grosse Werkzeughalter anpassen zu können. Die Einheit aus Ringelement und Anlageelement kann angeschraubt sein; einfacher handhabbar sind jedoch Riegelverbindungen, wie z.B. Bajonettverbindungen oder dergleichen. In einer Variante kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Anlageelement mit der Induktionsspule zu einer Einheit verbunden ist, während das aus magnetisierbarem Material bestehende Ringelement seinerseits betriebsmässig auswechselbar an der Einheit, beispielsweise dem Anlageelement, befestigt ist.

[0016] Die Induktionsspule umschliesst den Hülsenabschnitt des Werkzeughalters bevorzugt koaxial, wobei der den Magnetfluss der Induktionsspule auf dem Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts konzentrierende Bereich der Flusskonzentratoranordnung als Ringelement, insbesondere Ringscheibe oder Ringhülse ausgebildet ist, welches mit dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts radial oder/und axial überlappt. Anordnungen dieser Art sind vergleichsweise einfach herzustellen. Es versteht sich, dass jedoch auch andere Induktionsspulentypen genutzt werden können, beispielsweise Anordnungen mit mehreren um den Hülsenabschnitt des Werkzeughalters herum angeordneten Teilspulen, deren Magnetfluss mittels der Flusskonzentratoranordnung an den Werkzeughalter herangeführt wird, wie sie beispielsweise in DE 20 203 784 U1 beschrieben sind. Es versteht sich ferner, dass die Ringelemente, soweit sie vorstehend erläutert wurden, nicht zwingend als geschlossene Ringe ausgebildet sein müssen, geeignet sind auch segmentierte Ringe.

[0017] Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigt:

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Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines Werkzeughalters mit einem scheibenförmigen Polschuh am werkzeugseitigen Ende des Werkzeughalters;

Fig. 2 einen Axiallängsschnitt durch eine Variante der Vorrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 3 einen Axiallängsschnitt durch eine andere erfindungsgemässe Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines Werkzeughalters mit einem Abschirmkragen am werkzeugseitigen Ende des Werkzeughalters und

Fig. 4 einen Axiallängsschnitt durch eine Variante der Vorrichtung nach Fig. 3.

[0018] Fig. 1 zeigt einen hier einteiligen, gegebenenfalls aber auch mehrteiligen Werkzeughalter 1 aus einem zumindest elektrisch leitenden, hier aber auch magnetisierbaren Material, wie z.B. Stahl, der an seinem axial einen Ende ein Norm-Anschlussstück, wie z.B. einen Steilkegel 3, und an seinem axial anderen Ende einen Hülsenabschnitt 5 aufweist. Der Hülsenabschnitt 5 enthält zentrisch zur Drehachse 7 des Werkzeughalters 1 eine Aufnahmeöffnung 9 für einen mit seinem Schaft 11 in die Aufnahmeöffnung 9 in nachfolgend noch näher erläuterter Weise einsetzbares, ansonsten nicht näher dargestelltes Rotationswerkzeug, beispielsweise einen Bohrer, einen Fräser oder ein Reibwerkzeug. Der Aussendurchmesser des Schafts 11 ist etwas grösser als der freie Nenndurchmesser der Aufnahmeöffnung 9, so dass der Schaft 11 eingesetzt in den Hülsenabschnitt 5 für die Übertragung des Arbeitsdrehmoments im Presssitz gehalten ist.

[0019] Um den Werkzeugschaft 11 in den Werkzeughalter 1 einsetzen oder aus diesem entnehmen zu können, wird der Hülsenansatz 5 durch Erwärmen aufgeweitet. Die Erwärmung erfolgt mittels einer auf den Hülsenansatz 5 aufgesetzten und diesen mit radialem Abstand ihres Innendurchmessers vom Aussenumfang des, Hülsenabschnitts 5 konzentrisch um-schliessenden Induktionsspulenanordnung 13, die mittels eines bei 15 angedeuteten Halters eines Induktionsschrumpfgeräts achsparallel zur Drehachse 7 verschiebbar gehalten und aus einem Stromgenerator 17 mit Wechselstrom oder gepulstem Gleichstrom einer Frequenz von beispielsweise 10 bis 50 kHz gespeist wird. Der von einer angenähert zylindrischen Induktionsspule 19 in Form einer Wicklung erzeugte Magnetfluss induziert in dem Hülsenabschnitt 5 Wirbelströme, die den Hülsenabschnitt 5 in relativ kurzer Zeit erwärmen und damit die Aufnahmeöffnung 9 zum Einschieben oder Herausziehen des Werkzeugschafts 11 hinreichend aufweiten.

[0020] Die Induktionsspulenanordnung 13 hat innenliegend einen aus temperaturfestem Kunststoff oder Keramik bestehenden Spulenkörper 21, auf den die viellagige Induktionsspule 19 in Form einer Wicklung aufgebracht ist. Der Aussenumfang und die dem Werkzeug axial abgewandte Stirnfläche der Induktionsspule 19 in Form einer Wicklung ist mit einer mehrteiligen Jochschale 23 aus einem magnetisierbaren, elektrisch nicht leitendem Material überdeckt, welches als Flusskonzentrator dient und den magnetischen Fluss im Umgebungsbereich der Induktionsspule 19 in Form einer Wicklung auf die Jochschale 23 konzentriert. Die Jochschale 23 kann aus ferromagnetischem Material oder magnetischen Verbundwerkstoffen auf Keramik- oder Kunststoffbasis, wie z.B. Ferrit, hergestellt sein.

[0021] Die mit der Jochschale 23 versehene Induktionsspule 19 in Form einer Wicklung erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte für die Aufnahme des Werkzeugschafts 11 bestimmte Länge der Aufnahmeöffnung 9 bzw. des Hülsenabschnitts 5. Mit ihrer der werkzeugseitigen Stirnfläche 25 des Hülsenabschnitts 5 benachbarten Stirnseite erstreckt sich die Induktionsspule 19 axial bis etwa auf die Höhe der Stirnseite 25 des Hülsenabschnitts 5.

[0022] Die Jochschale 23 umfasst den Aussenmantel der Induktionsspule 19 in Form einer Wicklung mit einem hülsen-förmigen Mantelabschnitt 27, an den sich ringscheibenförmige Polschuhe 29 bzw. 31 anschliessen, die die axialen Stirnflächen der Wicklung 19 radial übergreifen. Der zur werkzeugseitigen Stirnfläche 25 des Hülsenansatzes 5 benachbarte Polschuh 29 erstreckt sich bis an den Hülsenabschnitt 5 heran und überlappt mit dessen Stirnfläche 25 radial. Axial zwischen der Stirnfläche 25 und dem Polschuh 29 ist im Überlappungsbereich ein ringscheibenförmiges Anlageelement 33 angeordnet, welches an dem Polschuh 29 befestigt ist und mit seiner dem Polschuh 29 axial abgewandten Fläche 35 an der Stirnfläche 25 des Hülsenabschnitts 5 aufliegt. Das Anlageelement 33 besteht aus Keramik oder einem temperaturfesten Kunststoff und hat schlechtere Wärmeleiteigenschaften als das Material des Polschuhs 29. Das Anlageelement 33 isoliert damit den Polschuh 29 thermisch gegenüber dem im Betrieb sich auf Temperaturen von mehreren 100°C erwärmenden Hülsenabschnitt 5.

[0023] Der Polschuh 29 leitet den Magnetfluss der Induktionsspule 19 in Form einer Wicklung im Bereich der Stirnfläche 25 in den Hülsenabschnitt 5. Um mit ein und derselben Wicklung 19 Werkzeughalter 1 mit unterschiedlichen Radialabmessungen erwärmen zu können, ist der Polschuh 29 einschliesslich des daran gehaltenen, thermisch isolierenden Auflageelements 33 betriebsmässig auswechselbar an der Induktionsspule 13 befestigt. Nach Lösen der Schrauben 37 kann der Polschuh 29 gewechselt werden. Es versteht sich, dass auch andere Befestigungsorgane genutzt werden können. Beispielsweise kann der Polschuh 29 mit einer Bajonettverriegelung an der Baueinheit befestigt sein.

[0024] Im Folgenden werden Varianten der anhand der Fig. 1 erläuterten Vorrichtung beschrieben. Gleichwirkende Komponenten sind mit den Bezugszahlen der Fig. 1 und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise wird auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen.

[0025] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 überlappt der zur werkzeugseitigen Stirnfläche 25 des Hülsenabschnitts 5 benachbarte Polschuh 29 des Jochmantels 23 die Stirnfläche 25 in radialer Richtung. In der Variante der Fig. 2 überlappt der zur werkzeugseitigen Stirnfläche 25a benachbarte Polschuh 29a des Jochmantels 23a den ringförmig konischen Um-

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fangsmantel 39 des Hülsenabschnitts 5a zumindest über einen Teil seiner axialen Dicke in axialer Richtung. Auf diese Weise wird der von dem Polschuh 29a konzentrierten Magnetfluss ganz oder zumindest zum Teil am Umfang des Hülsenabschnitts 5a in diesen eingeleitet. Das wiederum ringscheibenförmige, thermisch isolierende, aus Keramik oder temperaturfestem Kunststoff bestehende Anlageelement 33a verlängert den Innenbereich des Polschuhs 29a nach radial innen und liegt mit seiner Anlagefläche 35 wiederum auf der Stirnfläche 25a des Hülsenabschnitts 5a für die Positionierung der Induktionsspule 13a auf.

[0026] In der Ausführungsform der Fig. 3 ist der anhand der Fig. 1 und 2 erläuterte, ringscheibenförmige Polschuh durch einen angenähert konusschalenförmigen Abschirmkragen 29b ersetzt, der den magnetischen Fluss der auf dieser Seite etwas über die Induktionsspule 19b in Form einer Wicklung axial überstehenden Jochschale 23b optimal zur Stirnseite 25b des Hülsenabschnitts 5b lenkt und gleichzeitig den über den Hülsenabschnitt 5b vorstehenden Teil des Werkzeugschafts 11b abschirmt und vor induktiver Erwärmung schützt. Der Abschirmkragen 29b verläuft allseitig im Abstand von der Jochschale 23b, die sich im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht über die werkzeugseitige Stirnfläche der Induktionsspule 19b hinweg erstreckt, sondern lediglich etwas über diese Stirnfläche vorsteht. Die werkzeugseitige Stirnfläche der Induktionsspule 19b ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer aus nichtmagnetischem Material, z.B. temperaturenfestem Kunststoff oder Keramik bestehenden Abstandhalterscheibe 41 abgedeckt. In einer Variante kann diese mit ihrem Innenumfang wiederum im Abstand zum Abschirmkragen 29b endende Scheibe 41 gleichfalls aus dem magnetisierbaren Material der Jochschale 23 bestehen, also Bestandteil der Jochschale 23b sein. Einzelheiten eines derartigen Abschirmkragens sind beispielsweise in DE 10 102 710 A1 beschrieben.

[0027] Der Abschirmkragen 29b überlappt mit seinem im Durchmesser kleineren Ende die Stirnfläche 25b des Hülsenabschnitts 5b radial und liegt mit einem an dem Abschirmkragen 29b befestigten, ringscheibenförmigen Anlageelement 33b aus Keramik oder temperaturfestem Kunststoff an der Stirnfläche 25b an. Die Anlagefläche des Anlageelements 33b ist bei 35b angedeutet.

[0028] Der Abschirmkragen 29b ist seinerseits an einer temperaturfesten Scheibe 43 aus Keramik oder Kunststoff gehalten und zusammen mit dieser Scheibe 43 und dem Anlageelement 33b betriebsmässig auswechselbar zur Anpassung an unterschiedliche Abmessungen des Werkzeughalters 1b an der Induktionsspule 13b befestigt. Anstelle der Befestigungsschrauben 37b können auch hier wiederum andere Verriegelungsorgane vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer Bajonettverbindung. Es versteht sich auch, dass die Scheibe 43 betriebsmässig fest mit der Induktionsspule 13b verbunden sein kann, so dass lediglich der Abschirmkragen 29b einschliesslich des Anlageelements 33b betriebsmässig ausgetauscht werden kann. In der Ausgestaltung der Fig. 3 ist das Abstandelement 33b an dem Abschirmkragen 29b befestigt, beispielsweise angeklebt. Bei 45 ist angedeutet, dass das Anlageelement 33b auch mit der Scheibe 43 zu einer Einheit verbunden sein kann, beispielsweise mit dieser Scheibe integral ausgeführt sein kann, so dass ein die Befestigung des Abschirmkragens 29b erleichternder, muldenförmiger Sitz entsteht.

[0029] Fig. 4 zeigt eine Variante der Vorrichtung aus Fig. 3. Ähnlich der Variante der Fig. 2 überlappt der Abschirmkragen 29c den konusförmigen Aussenmantel 39c des Hülsenabschnitts 5c in einem an die Stirnfläche 25c des Hülsenabschnitts 5c unmittelbar angrenzenden Bereich in radialer Richtung. Der Abschirmkragen 29c leitet den in Verbindung mit dem Jochmantel 23c konzentrierten Magnetfluss radial in den Endbereich des Hülsenabschnitts 5 ein. Auch hier überlappt der Abschirmkragen 29c die werkzeugseitige Stirnfläche der Induktionsspule 19c in Form einer Wicklung nicht. An dem Innenumfang des Abschirmkragens 29c ist wiederum ein ringscheibenförmiges Anlageelement 33c befestigt. Das Anlageelement 33c besteht aus Keramik oder temperaturfestem Kunststoff und liegt mit seiner Anlagefläche 35c an der Stirnfläche 25c des Hülsenabschnitts 5c an. Das Element 33c positioniert einerseits die Induktionsspule 13c relativ zum Werkzeughalter 1c und isoliert den Abschirmkragen 29c thermisch gegenüber dem im Betrieb sich erwärmenden Hülsenabschnitt 5c. Auch hier ist der Abschirmkragen 29c betriebsmässig auswechselbar, wie dies anhand der Fig. 3 erläutert wurde.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines eine zentrische Aufnahmeöffnung (9) für einen Schaft (11) eines Rotationswerkzeugs enthaltenden Hülsenabschnitts (5) eines Werkzeughalters (1), der den in der Aufnahmeöffnung (9) sitzenden Schaft (11) des Werkzeugs im Presssitz hält und bei Erwärmung freigibt, umfassend:

eine Induktionsspulenanordnung (13) mit wenigstens einer für die Erwärmung des Hülsenabschnitts (5) mit elektrischem Strom periodisch wechselnde Stärke speisbaren Induktionsspule (19) und mit einer den magnetischen Fluss der Induktionsspule (19) auf den Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts (5) konzentrierenden Flusskonzentratoranordnung (23) aus einem magnetisierbaren, elektrisch im Wesentlichen nicht leitenden Material, wobei die Flusskonzentratoranordnung (23) eine Anlagefläche (35) aufweist, mit der sie in einer definierten Axialposition relativ zu dem Werkzeughalter (1 ) an diesem im Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts (5) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusskonzentratoranordnung (23) ein die Anlagefläche (35) bildendes Anlageelement (33) aus einem elektrisch nicht leitenden, nicht magnetisierbaren Material trägt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusskonzentratoranordnung (23) ein mit der Induktionsspule (19) zu einer Einheit verbundenes Ringelement (29) aus dem magnetisierbaren Material umfasst und über das Anlageelement (33) an dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts (5) des Werkzeughalters (1) abstützbar ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (35) des Anlageelements (33) an eine werkzeugseitige Stirnfläche (25) des Hülsenabschnitts (5) des Werkzeughalters (1) anlegbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusskonzentratoranordnung (23) eine Stirnfläche (25) am axialen werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts (5) des Werkzeughalters (1) radial überlappt und sich das Anlageelement (33) in den Überlappungsbereich zwischen der Flusskonzentratoranordnung (23) und der Stirnfläche (25) hinein erstreckt und mit seiner Anlagefläche (35) an der Stirnfläche (25) anliegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Flusskonzentratoranordnung (23a; 23c) im Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts (5a; 5c) des Werkzeughalters (1a; 1c) mit radialem Abstand zur Umfangsfläche (39; 39c) des Hülsenabschnitts (5a; 5c) verläuft, und dass das Anlageelement (33a; 33c) mit seiner Anlagefläche (35a; 35c) an einer Stirnfläche (25a; 25c) am axialen werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts (5a; 5c) anliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (33) als Ringscheibe ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusskonzentratoranordnung (23) dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts (5) benachbart ein Ringelement (29) aus dem magnetisierbaren Material umfasst, welches mit dem Anlageelement (33) zu einer Einheit verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (29) einschliesslich des Anlageelements (33) betriebsmässig auswechselbar mit der Induktionsspule (19) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (33) mit der Induktionsspule (19) zu einer Einheit verbunden ist und das Ringelement (29) betriebsmässig auswechselbar an der Einheit gehalten ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet dass, die Induktionsspule (19) den Hülsenabschnitt (5) koaxial umschliesst und dass der den magnetischen Fluss der Induktionsspule (19) auf den Bereich des werkzeugseitigen Endes des Hülsenabschnitts (5) konzentrierende Bereich der Flusskonzentratoranordnung (23) als Ringelement (29), insbesondere Ringscheibe oder Ringhülse, ausgebildet ist, welches mit dem werkzeugseitigen Ende des Hülsenabschnitts (5) radial oder/und axial überlappt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (29) in Umfangsrichtung segmentiert ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (33) aus Kunststoff oder Keramik besteht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (33) aus thermisch isolierendem Material besteht, insbesondere einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die des magnetisierbaren Materials der Flusskonzentratoranordnung (23).

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