CN101682947B - 交叉场热配合设备和用于限制磁通量损失的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对导电性轴对称部件段进行的感应加热的设备，所述部件段尤其是一种用于利用压配合箝住工具的夹持工具卡盘的套筒段，其中所述设备具有：多个磁极片，其由导磁材料制成，并围绕根据需要引入所述设备的部件段的对称轴沿圆周排布；和感应设备，其用于向磁极片提供磁通量，使得在圆周方向上相邻的磁极片的磁通量相反。所述磁极片全部安装在所述设备上，从而可围绕一轴(调整旋转轴)而移动，该轴基本平行于部件段的对称轴而行进，使得每个磁极片能利用关于所提供的调整旋转轴的旋转，在单个工件的表面区域的方向上进行调整。

Description

交叉场热配合设备和用于限制磁通量损失的方法

技术领域

本发明涉及一种用于部件段感应加热的设备，所述部件段轴对称并且由导电材料制成，所述部件段特别地是与夹持工具卡盘相关的套筒段，其设有用于通过压配合支撑工具的接收器开口。

背景技术

众所周知，可以通过感应产生的涡流来加热部件，特别是关于轴对称转动的部件，例如用于部件的退火、回火或表面硬化。还公知的是，可以通过感应地加热对例如轴承座圈的处于压配合中的轮轴或心轴进行封套的套筒段的收缩组件，并因此使其膨胀，从而使所述套筒段能够脱离心轴。

最后还公知的是，将例如钻孔机或切割机的将被旋转驱动的工具的圆柱形轴，收缩进入圆柱形接收器开口，该开口通常为此设置在夹持工具卡盘节段(可以被指定为套筒段)中。所述夹持工具卡盘可以是机床主轴的一体部分。在另一方面，所述夹持工具卡盘也可以包括联接段，例如形式为锥形端节段，所述夹持工具卡盘能够穿过该节段而安装在操作轴上。

为了能够收缩轴，也就是说为了能够建立在夹持工具卡盘的套筒段和工具轴之间的热配合，接收器开口的内径小于根据本发明的待夹持的工具的轴径。为了插入和移出工具轴，加热套筒段，直到接收器开口的内径因为温度而膨胀得足够大，因此工具轴能够插入或移出。经冷却，在套筒段和工具轴之间提供了压配合。

德国实用新型20008675已知一种用于解除和建立在夹持工具卡盘和工具轴之间的压配合的设备。所述设备也进行感应操作，但根据另一基本原理而利用纵场。所述设备被构造为，夹持工具卡盘的待加热的套筒段插入以圆形方式对其围绕的感应线圈的中心。因此，所述套筒段根据需要被加载以引起涡流的磁场，其中感应线圈在邻近套筒的自由端的面处被极靴封装，所述极靴由包括穿过工具开口的中心通道并且由导磁但不导电材料制成。所述极靴包括用于穿过工具的中心开口，其尺寸适合于使工具能够穿过所述开口，并且在另一方面其尺寸也适合于使极靴在所述开口部分中保形地接触夹持工具卡盘的套筒段。

在实际应用中多种型号的夹持工具卡盘将与此类设备一起操作，因此用于钳夹大轴径夹工具的夹持工具卡盘包括在套筒段部分相对较大的直径。在另一方面，夹持工具卡盘也需要被处理用于以非常小的直径夹住工具。所述夹持工具卡盘的特征在于，所述夹持工具卡盘包括具有直径非常小的套筒段。这就意味着，作为结果，一套不同的极靴关联于现有技术设备，并且必须选择合适的极靴来处理具体的夹持工具卡盘。更换极靴的需求一方面限制了自动操作此类设备的能力。在另一方面，即使设备是手动操作的，更换极靴也相应需要时间，并且特别成为操作错误的重要原因，在设备由半熟练人员操作时尤为如此。即，当选择错误的极靴用于将待处理的夹持工具卡盘时，由于疏忽或偷懒，或者夹住或者松开没有执行或更糟，夹持工具卡盘和/或工具可能过热并且因此变得不能使用。

因此，为了克服这样的构造所存在的问题，已经提出了一种设备，其也被感应地操作，但是在线圈方面其采用一种完全不同的原理。相应的专利申请已经公布为WO 2006/084678A1。所述设备依照所谓交叉场原理进行操作，并且也因此在本领域中被指定为交叉场线圈单元。所述设备包括壳体，该壳体原理上基本对称转动并且围住圆柱形空腔。将被加热的套筒段插入所述腔体内。磁极片设为在径向方向上可移动地朝向套筒段。能够加载交流电源的线圈缠在每个磁极片上，以便在相应磁极片上产生对应磁通量。因此，线圈构造为在圆周方向上毗邻的磁极片的磁通量具有相反的方向。

为了开始操作设备，磁极片通常沿径向方向向内运动，直到它们保形地接触待加热的套筒段。原理上来说，从待加热套筒段伸出的工具轴不需要任何防护，因此排除了不同的极靴的必要性。

然而，所述设备的缺点是，尽管磁极片能保形地接触不同的套筒段，但这一系统远非总是理想。这就意味着，在多种情况下，或者系统的潜能不能被理想地利用，或者至少在极端的情况中磁极片不得不被更换，或者必须使用具有相互可移动的局部段的复杂极靴，以便于接触得更好，因此例如，能够分段移动的磁极片一定程度上类似于保险锁的制动栓。

至少在特定的条件下，(例如取决于磁极片必须在径向方向上朝向彼此移动多远来接触相应套筒段)相邻的磁极片之间或磁极片和壳体之间能够发生磁短路现象。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种设备，利用简单的方法，该设备促进磁极片和尤其是将被该设备加热的不同夹持工具卡盘的不同套筒段之间的改进的接触，并且其中特别地，至少减小了在磁极片彼此之间和/或磁极片和支撑所述磁极片的壳体之间的磁短路所引发的损失。

所述目标由专利权利要求1中的特征所实现。

根据本发明，提供如下，磁极片关于基本平行于待加热的部件段的对称轴延伸的轴(进给转动轴)可转动地相应支撑在设备上，因此每个磁极片能够在向着特定工件的待加热表面部分的方向上，通过关于相关进给转动轴的转动所进给。

更加有利的是，所述设备包括用于减少相邻的磁极片之间和/或磁极片与壳体之间的不必要的短磁通的装置，并且所述装置的特征在于，只有部分设于设备的磁极片同时加载功率，和/或邻近磁极片之间的壳体向外径向突出，因此与所述突出部相关的磁极片和壳体壁的所述膨胀节段之间的空间距离被增大。

不同于已知的交叉场线圈单元，所述设备因此不限于总是仅将磁极片的相同狭窄面移动朝向相应待加热的套筒段或者与其接触，所述面具有基本上限定的轮廓。因此，更确切地说，磁极片的实质上较大侧面是可用的，而不必提供只能复杂实现的磁极片的平移运动。

因此，在待加热的套筒段的表面与磁极片之间的改进的互动能易于以简单的方式实现，无论磁极片(通常地)与相应套筒段形成保形地接触还是仅靠近所述套筒段。在磁极片被提供用于与待加热套筒段的表面保形地接触的情况下，进一步另外的简单的用于改进保形接触的测量器具能够用在此类构造中。

因此，根据本发明的设备能够以特别有效的方式加热多种部件段，所述部件段对称于轴并且由导电材料制成，例如像对称于轮轴或心轴转动的部件段，还有原理上多边形段，例如八角型支撑架或类似，然而根据本发明的设备的优势能够主要用于加热对称转动部件段，例如像多种夹持工具卡盘的套筒段。

而且可以理解，进给转动轴不必空间定义，从而使磁极片只能关于所述进给轴转动。本发明关于进给转动轴的要求，也可以由球窝接头或类似的设备实现，所述设备不仅便于磁极片关于限定为进给轴的轴转动，而且也同时便于其它转动。

实质性优点在于，仅有一部分设于设备内的磁极片被同时主动地加载磁通量，其中在这些磁极片中生成磁通量的线圈被开启。因此，在主动加载磁通量的磁极片之间的空间距离被增大，因为两个这样的磁极片之间通常会提供一个瞬时不使用的磁极片，即，该磁极片的线圈没有在此刻被启动。这样在同样的功率下产生更高的效率并且这也产生待处理的套筒段的更快的加热过程。

因此，实质性优点可以是，壳体径向向外突出(对比于参照接收磁极片的空腔的圆形壳体)于相邻磁极片的支撑位置之间(参照按预定插入设备中的套筒段的对称轴)，因此在与所述壳体相关的磁极片和壳体壁的凸出节段之间的空间距离被增大。也就是说，通常，至少在想要保形地接触多种待加热工件的一部分磁极片和壳体之间的空间距离被增大，因此所述磁极片的节段和壳体之间不再直接地出现明显的磁通量。并且这种方法在同样的功率下产生更高的效率，因此使待处理套筒段加热得更快。这种方法尤其应用于带有如下磁极片的设备，其中磁极片可枢转而不是可径向移动，并且由于它们在壳体内因枢转而导致的定位，使其面临在磁极片和壳体之间由“磁短路”直接引起的特别大的损失的危险。

基于此，本发明提供了一个特别优选的实施例。它表述为，每个磁极片关于多个轴可转动地支撑于设备上，因此每个磁极片都能够通过关于相关转动轴的转动朝向特定工件的待加热的部件段进给，并且其然后能够关于另一相应的另外相关轴转动，因此其近似保形地接触待加热部件段的表面。为了实现本发明所述改进，之前所述的球窝接头是特别有用的。本发明所述改进尤其选用于加热夹持工具卡盘的套筒段。这是因为，夹持工具卡盘的套筒段不仅具有非常不同的直径，而且具有圆锥形外部轮廓，其中圆锥角可以取决于制造者在特定带宽内变化。

本发明的另一个优选的实施例提供，磁极片的高度从它的末端向它的进给转动轴增长。用于此目的的磁极片的高度是磁极片的基本平行于其进给转动轴的延伸长度。因此，可以考虑，在热配合中支撑具有小轴径的工具所用的夹持工具卡盘设备的待加热套筒段，在套筒段的对称轴方向上明显短于支撑具有大轴径的工具所用的夹持工具卡盘的待加热套筒段。

根据本发明的设备优选地构造为，按预期保形地接触于多种部件的待加热部件段的那部分磁极片具有凸出的曲面。

另一个优选的实施例提供，按预期保形接触于多种夹持工具卡盘待加热的套筒段的磁极片的表面段包括大量离散的接触表面，所述接触表面沿着从磁极片末端向进给转动轴的方向基本串联排布，其中每个接触面被置于和构造为，其能够接触于至少一个按预期由设备待加热的不同夹持工具卡盘的套筒段。

根据本发明的设备构造的优势在于，磁极片在进给方向关于进给转动轴被预加载，因此一旦它们从提升的位置释放就自动地保形地接触相应待加热部件段。这样当操作该设备时就避免了错误。在此功能在于，为了按预期插入待加热部件段中，磁极片关于其进给转动轴枢转来对抗预加载，然后待加热部件段被插入设备中并按预期置于设备中，一旦手动地或电动地推动磁极片向开放位置的力撤除，磁极片就自动地保形地接触相应待加热的部件段。

因此，理想地，磁极片的支撑和预加载相应构造为，磁极片不仅在预加载的作用下自动地保形地接触相应工件，而且它们在第一次与工件接触之后，在预加载的作用下还相对于工件另行枢转，因此在待加热部件段和磁极片之间的接触部分被均匀增大，因为磁极片在预加载的作用下仍然关于另一个轴转动，并且因此最佳地保形地接触待加热部件段。因此确保了，尤其是当加热不同夹持工具卡盘的套筒段时，磁极片总是自动地紧密地并且保形地接触待加热套筒段的不同的外部轮廓。

有利地，所有磁极片都联结有致动器，通过致动器它们可以连带地转到提升位置。致动器优选地构造为转动控制链轮齿形式，其被支撑于所述设备的局部固定的可能仰角可调的壳体部件处，控制链轮齿通过杠杆组或通过齿接而联结到磁极片，并且因此当所述控制链轮齿转动时，它们能够相对于它们的进给转动轴枢转。这样的致动器不仅是在手动操作设备时是有利的，因为它便于在手动下使所有磁极片统一转动，而且尤其有利于设备的自动操作期间。因此，转动致动器的电动机、气动汽缸或电力推或拉磁铁可以非常简单地联结于致动器。或者，当然也能够单独控制磁极片。这一过程易于进行还因为，每个磁极片包括杠杆型节段，磁极片可以通过该杠杆型节段推或拉而枢转，例如通过推或拉磁铁的装置。

优选的实施例提供的设备包括测量待加热工件上磁极片位置的传感器。优选地执行为磁极片的转动角被探测。可以直接在磁极片上执行，或当使用致动器时，通过测量致动器的位置，或通过探测用于致动器的电力、气动或磁力致动机构，来进行上述过程，所述信号与致动器的位置成比例并且也与磁极片的转动角成比例。因此，非常有益的是，根据本发明的磁极片关于其进给转动轴的转动能力使其易于以非常简单的方式可靠地确定磁极片的位置。当磁极片的位置已知时，其能够有效地使用，以便自动地确定当前待加热部件段的尺寸并且随后调整用于感应线圈的正确的操作温度。这不仅用于节约能量，而且尤其将操作错误的危险降到最低，因为待加热部件段是自动地按需加热用以撤除或建立压配合。这就防止了加热过度，而加热过度会损害待加热部件段或甚至与其压配合设置的部件。并且在任意情况下循环时间得到了优化，因为部件段不被过度加热因此不必冷却过长时间。

理想地，也提供了传感器，其当前测量值是对一部分待加热部件段瞬时达到的温度的测量结果。因此，传感器优选地为无触点测量的温度传感器。通常，针对一部分待加热部件，因此直接测量待加热部件段的温度，并且不仅仅由仅为次级关注的部件的温度得出关于待加热部件段的结论。尤其，无触点温度测量具有的优势是，将避免由于温度传感器的接触不充分或由于意外的热传导阻抗而带来的测量误差。

优选地，所述设备包括冷却装置，通过该装置加速了加热的部件段的重新冷却。所述冷却装置因此利用冷却液体或压缩空气作为冷却剂。冷却剂理想地穿过多个喷嘴流出并且基本均匀地冷却加热部件段的表面。这就意味着，冷却过程发生在任意情况下，因此通过在冷却剂影响之时所发生的温度差，在被加热且因此将被冷却的部件段中不会产生不利的应力。

优选的实施例提供的冷却剂实质上是被提取的。在水或其它液体用作冷却剂的情况下，它们被喷洒到精细分布的被加热的部件段上，因此用于冷却的一大部分液体量蒸发并且然后可以被提取。因此，极大地避免了如下情况，即，设备变湿，或大量冷却剂滴落下来，并且在设备部分形成水坑，和/或置于加热处理的部件部分外侧的部件段被液体沾湿，从而消除腐蚀的危险。这对于夹持工具卡盘设备尤其重要-在工具已经被收缩退出之后被储备以便进一步使用的夹持工具卡盘不必被首先干燥。

必要地，设备包括用于收集和提取向下流出或滴落的冷却水的装置。这样就确保了，即使在应用过多冷却剂时，在待冷却的部件段之外的其它部件段，不发生不可控的冷却剂流出或不希望的大面积受潮。

当使用液体冷却剂时，所需冷却剂的用量有利地采量作为，或者加热的部件段的测量表面末期温度的函数，或者待加热部件段的尺寸的函数，该尺寸通过磁极片的位置确定。

理想地，根据本发明中的设备构造为，磁极片包括冷却剂所流经的渠道，所述渠道优选地构造为，冷却剂从该处首先冷却磁极片并且冷却加热的部件段。这特别适于设备的快速计时自动操作。可是，磁极片由非导电材料制成并且因此在由它们传导的交替场的影响下不直接受热。然而，因为磁极片保形地接触部件，所以热量从部件传导至磁极片。所述热量通过磁极片中冷却剂流经的渠道消散，从而也防止在快速循环操作中不允许的磁极片的受热。当冷却剂所流经的渠道构造为冷却剂首先冷却磁极片并直接地被进给到受热的部件段时，就使冷却的复杂度特别小。

理想地，冷却剂流经的渠道横向延伸至磁极片，因此冷却剂在磁极片的背对加热的部件段的背侧上进入磁极片，并且在磁极片的面向加热的部件段的前侧上流出磁极片。因此，优选地，所述磁极片设有优选地彼此相接放置的多个冷却渠道，因此基本上按预定可以直接接触待加热部件段的每个磁极片的整个部分设于冷却剂流经的区域内。这样一个实施例，因此不仅能够实现磁极片的有效的共同冷却，还特别确保加热的部件段的较有效而且较均匀的冷却，因为此类构造中冷却剂总是沿最短路径进给至待冷却的区域，不管待加热部件段的相应直径多大。其对比于无关磁极片而固定设置的冷却设备是有利的。因此，后一类型的冷却设备并不确保，冷却剂确实以最适宜的方式影响所有部件段，这些部件段在厚度或几何形状上非常不同并且均由所述设备加热。

优选地，相应稳压室应用(优选地粘合或焊接以封闭)于磁极片的背对加热的部件段的背面上，所述稳压室在正确的时间由冷却剂通过基本上不阻止磁极片转动的管道进给，所述稳压室然后进给在磁极片背面的冷却剂入口。这样，冷却可以直接地通过磁极片以非常简单的方式实现，因为磁极片本身通常是包括非常坚硬的难以加工，并且难以在其中安装沿不同方向延伸的冷却渠道的烧结金属，因此难以沿着磁极片的纵轴安装中央冷却稳压室渠道，从中央纵轴始其他冷却渠道横向于磁极片分叉开。因此，特别在实际制造过程选择，首先在相应磁极片的背面安装冷却室，然后将冷却渠道钻入到磁极片，从而使它们到达并经过磁极片，进而建立与在磁极片的背面上的稳压室的连接。

根据本发明的设备的另一个优选的实施例提供，封闭生成磁场的线圈和/或对支撑块进行可移动支撑的轴承以防止冷却剂的渗透。优选地，这相应地以诸如防护罩的可移动密封设备的形式执行。然后，线圈和/或相应磁极片的轴承设于为防止冷却剂渗透而进行保护的密封设备的背面。密封设备包括切口，磁极片经过所述切口凸出至待加热部件段部分，所述切口到达磁极片周围，从而使其密封。如果是防护罩，则切口可以是防护罩中的开口，其构造为开口边缘紧密接触穿过开口凸出的磁极片的表面，因此所述边缘密封。

理想地，密封设备构造为整体密封风箱，其基本上在圆周方向闭合并且在所述风箱中每个磁极片装配一个防护罩。这样，设备中加载冷却剂的核心部分可以非常简单地相对于不允许冷却剂进入的设备的外部密封。因此，可以理解，在待加热部件段从底部向上插入的设备中，密封风箱当然不是在周围全程闭合，其顶部和底部是开放的，即待加热部件可以从下面插入基本上圆周闭合的密封风箱部分，并且可能地，部件段或者在夹持工具卡盘的情况下其中以压配合支撑的工具，可以从密封风箱沿圆周封闭的部分向上突出。仅重要的是，密封风箱中的相应开口，可能与其它壳体部件相组合，被构造为冷却剂不能从所述开口流出，因此也就是包围密封风箱，以便之后仍能到达不允许冷却剂进入的区域。

附图说明

本发明中理想的夹持工具卡盘设备被自动化电力控制操作并且包括测量位置的传感器，其中磁极片保形地接触相应夹持工具卡盘的套筒段，并且其调节各自的加热时间和/或加热功率，并且优选地调节各自的冷却剂供量和/或夹持工具卡盘设备的冷却剂使用时间。这可以通过如下过程确定，即，针对将被夹持工具卡盘设备加热的夹持工具卡盘的整个序列，确定加热时间和/或价额功率中哪一个在相应情况下得到优化。同样的内容也优选地针对冷却剂进行确定。相应夹持工具卡盘实际上待加热或冷却的套筒段的参数关联通过磁极片的测量位置表现。进一步优势在于，根据本发明的设备的使用和构造选择方案可以从后面实施例的描述中得出。

图1示出本发明的第一实施例的水平剖视图，其中所述实施例的特征在于，为了直接抵消磁极片之间的短磁通，其磁极片以特定方式由磁力致动。

图2示出本发明的第一实施例的局部横向剖视图，因此磁极片细节可见。

图3和图4示出参照第一实施例的详细描述的由球窝接头引起的磁极片的角度适应性。

图5和图6示出本发明第二个实施例，其构造设有不同成形的简化磁极片。

图7和图8示出第三和第四实施例，其中所述实施例的特征在于，其壳体以特定方式构造为，直接抵消在一个相应磁极片和靠近所述磁极片的壳体壁部分之间的短磁通。

具体实施方式

图1示出阐明根据本发明的设备的基本原理的实施例，这里参照一种夹持工具卡盘设备。所述设备随之简称为“感应夹设备”。所述设备设有或结合以控制器(未示出)，该控制器以下面将详细描述的特定方式控制磁极片，从而使邻近磁极片之间不会出现基本较短的磁通量。

在图1中，由附图标记2征示未详细示出的夹持工具卡盘的套筒段的横截面。套筒段2对称于夹持工具卡盘的工作转动轴3转动，此外由公差引起不平衡，这种不平衡不能完全避免而且是可以容忍的，套筒段2包括接收器钻孔4，工具轴被插入或能够被插入接收器钻孔4中，因此按预期提供在工具轴和套筒段2之间的压配合。本领域技术人员可知，在实际应用中如何整体配置夹持工具卡盘，这在图2中以示例性方式进一步得到图示。仅由于完整性而可以理解的是，典型夹持工具卡盘的几乎所有套筒段都包括在其外部包络面处的轻微锥形的包络面，其中，根据制造商并根据应用，单独包络面的圆锥角可以随特定限制而变化。根据按预期通过压配合夹住的工具轴的直径，套筒段包括明显不同的直径、长度(在工作转动轴3方向上)和壁厚，这使得将在具体情况下被加热的相应的套筒段的质量出现明显不同。

为了建立在套筒段2和相应工具轴之间的所需压配合，套筒段2被感应地加热(至大约450°)。由于热膨胀，套筒段2因此膨胀得足够大，这样，冷的工具轴即使其尺寸过大也能被插入接收器钻孔中。通过套筒段的冷却，就建立起在套筒段和工具轴之间的所需压配合，因此工具轴被防转矩地支撑于套筒段内，并且相应的额定转矩能通过摩擦锁定而从工具轴传递至套筒段上，反之亦然。

为了脱离压配合，再次加热套筒段。这一过程再次被感应式执行。在此一直采用如下事实，即，加载套筒段所采用的涡电流由于已知的表皮效应而保持在套筒段的表面处，由此通过从外部沿向内方向的热传导而对套筒段加热。因此，可以在插入套筒段的工具的轴部件发生实质的热传递之前将套筒段加热至450°的温度，从而实现一个短时窗，在此期间实质上仍然冷的工具的轴部件可以从已经充分膨胀的套筒段中拉出。

为了使所述时窗的长度足够大，从而有足够的机会可靠地把工具拉出来，而又为了避免局部过热，不仅必须要快速加热套筒段，还必须加热得尽可能均匀。

仅由于完整性还应说明的是，夹持工具卡盘5可以是机床操纵杆的一个部件，或是一个独立部件，其带有在背对套筒段一侧的速脱联轴节(例如陡锥联轴节或中空联轴节)。

实际的感应卡接设备1包括基本圆形的壳体6，如图1水平剖视图中示出。其底部开放，因此其各个夹持工具卡盘可以从下面插入壳体的中心，或因此壳体可以被推动而从上方套住各个夹持工具卡盘。壳体的上侧的另一个开口促进卡接在夹持工具卡盘中的较长工具可以从壳体向上突出，并且工具可以从上方插入夹持工具卡盘中或沿向上方向拉出而脱离夹持工具卡盘。感应卡接设备当然可以“水平放置”地操作，那么图1中剖面将被想象为竖直面。

如图1所示，磁极片11通过可关于多轴转动的接头(在此形式为球窝接头7)可转动地支撑于壳体6。为了所述目的，壳体构造有通常分别插入的球窝9，这里其构造有一体的球窝9，球部件10可转动地插入其中。球部件10通过螺栓由具有球形斜面的垫圈支撑于球窝9。球部件10相应地支撑磁极片11，磁极片11插入球部件10内的凹槽。通过球部件10，相应的进给转动轴12相应地关联于(但不限于)磁极片11，所述进给转动轴完全平行于夹持工具卡盘的操纵转动轴3延伸。

磁极片由导磁性能良好且不导电的材料制成，例如公知的用于此类应用的铁素体材料。

有利地，感应线圈缠在每个磁极片上，所以其能够共同转动，该感应线圈向对应相关的磁极片施加磁场。现在，至关重要的是以特定的方式控制所述感应线圈。即，总是只有两个感应线圈同时开启，并且两个磁极片的感应线圈在直径方向上相对。因此，通常过程为，所述两个感应线圈保持开启达特定时间量，并且然后它们再次关闭。一直还未启动的磁极片对的两个感应线圈将同时地或相继地被开启。经过一段特定的时段，所述感应线圈再次关闭，并且通过启动所述磁极片对，再次开始循环。这样，在两个瞬时启动的磁极片之间，在两侧上总是存在瞬时非启动的磁极片，因此在两个瞬时启动的磁极片之间总是提供增大的气隙。即气体间隙足够大，以致在瞬时启动的磁极片之间不产生短磁通或至少基本上不产生短磁通。因此，通过磁极片的循环交替的启动，仍然实现了非常平均的加热。

根据本发明，感应线圈缠在磁极片上这一事实便于使其转动。因此，由于感应线圈置于不同的位置，很难或者明显更加复杂地对磁极片加载所需磁通量，无论它们的相对转动位置。有利地，感应线圈构造为，它们用作磁极片的转动限制器，但并不约束它们的转动能力。

磁极片可以朝向夹持工具卡盘5的待加热的套筒段2关于所述进给转动轴12枢转，通常远至在待加热的套筒段处产生磁极片的第一保形接触。在第一接触(例如由于待加热的套筒段的相应锥角)还没建立起在磁极片和部件段或待加热的套筒段之间的最佳的保形接触的情况下，球窝接头促进磁极片11做额外的枢转或倾斜运动。这确保了磁极片以可能的最佳的方式保形地接触。以上描述的磁极片的“角度调节”尤其在图3和图4示出。

在所述的实施例中，不同于现有技术，磁极片并不以它们的正面而是侧面接触待加热的套筒段。

如图1所示，明显的是，磁极片的侧面通过狭窄的或可能或多或少线性的部分接触待加热的套筒段的包络面，这一部分处于侧面的完全不同的位置，这取决于当前将被加热的套筒段包含多大直径，这意味着磁极片为了到达待加热的套筒段的表面需要朝向相应夹持工具卡盘的操纵转动轴3向内转动多远。图5和图6参照根据本发明的设备的第二个实施例对此进行图示，该设备设有以相同方式枢转的磁极片。

这是重要的，尤其是对于用于加热夹持工具卡盘套筒段的感应夹设备，因为这促进以简单方式第一次在没有多个磁极片乃至本身可移动的磁极片的情况下，提供在磁极片处的多个不同的局部表面13，这些表面当按预期使用时，分别地仅接触于具体的待加热的部件(例如特定夹持工具卡盘的套筒段)，并且因此可以得到优化，从而使它们以最佳的方式接触所述夹持工具卡盘。图2示出其中一个磁极片11的侧面F的视图，并且还示出在侧面F上彼此相而处邻的局部表面13。在各个局部表面13之间或多或少被界定的边界如图2虚线所示。从原理上说，当指定一组包络面中哪一个对应按预期要加热的不同套筒段的待接触圆周表面时，并且通过随后建立如下条件，即，原理上，当相应地转动磁极片时针对其位置可知的局部表面必须在每个所述包络面上相符于磁极片的局部表面13，则局部表面可以至少以第一次近似值推算出。假使计算过程过于复杂，或以简单的方式没能得到所需结果(例如由于每个局部表面将作为多种套筒段的不同轮廓的调节之间的折中)，测试可能以补充的方式进行。本领域技术人员熟悉本领域中为了采用这一途径达到上述目标将使用的方法。

磁极片11的侧面F的相对于待加热部件段的表面完全凸出的曲线形状，支持根据本发明的在侧面上特定的局部表面和在具体的套筒部分上的相应表面之间的关联。完全凸出的曲线形状并不排除，相对于此处并未在图中示出的待加热部件段，至少具体的局部表面可以让其自身曲形凹进。

图2示出相对于现有技术本发明的另一个实质上的优势。根据本发明的感应夹设备并不依赖于用于正确定位待加热的套筒段位置的仰角限制器，但其通过分别接触例如待加热套筒段的环形正面的不能改变俯仰方向的限制器14进行操作。由于每个磁极片11的高度从其顶端或正面S沿着朝向其球窝接头7的方向增大，所以至少在侧面F接触套筒段的一侧上发生上述情况。词语“高度”这里指定的是在(基本上)平行于操纵转动轴(3)的方向上磁极片所包括的延伸长度。磁极片的由此可变的高度导致，本身构造用于钳夹小工具轴直径的短套筒段仅在待加热部分中接触于磁极片，而提供用于钳夹大轴直径的长套筒段自身在足够的长度上接触于磁极片。由此可以消除针对仰角可调限制器的复杂性以及由此类限制器导致的失效模式。

然而，限制器14不是仰角可调这一事实并不意味着它不可移动，从图2可明显看出，可能地，相应限制器14优选被支撑，因此它可以随着与所述限制器关联的磁极片枢转。因此，然而，它并不是刚性连接于磁极片，而是带空隙地联结于磁极片，因此没有张力和限制发生在能够关于空间固定轴转动的限制器14和关于球窝接头7可能围绕多个轴转动的磁极片11之间。

结合图1和图2明显可以看出，提供了一类非常有效并且均匀类型的冷却。不仅各个待加热部件段正在冷却，而且磁极片也正在冷却，这就意味着在加热部件段的同时传导至它们的热量消散了。为了这个目的，每个磁极片都设有一组横向冷却渠道15。在磁极片11的背对待加热部件段的背面上密封连接设置相应的稳压室16。所述稳压室采用冷却剂通过柔性冷却剂管道进行馈送，优选地，冷却剂管道构造为柔软的管子或软管。冷却剂从该处流经冷却剂渠道15并且因此流经磁极片11。从该处，冷却剂沿着最短的可能路径移动，覆盖加热的部件段的与其最接近的部分。由于所有或多个磁极片以这种方式为部件段加载冷却剂，所以实现了一种高效并且均匀的部件段的冷却。因此避免了经过不均匀的冷却所导致的发生在部件段中的不利的内应力。由于冷却剂有利地或甚至更有效地压缩空气，就使用相应的冷却液体，尤其是在加工过程中使用的并且能抑制侵蚀的此类冷却液体。

特别地，液体冷却剂的使用需要一个相对能量传导部件充分封闭的并且优选地相对轴承也充分封闭的操作间。如图1所示，还可以实现一种有效且可靠的封闭，因为操作间17，以及因此的接收先加热再冷却的部件段的壳体6的中心，由插入壳体并且实质上在圆周方向上闭合的闭合密封风箱

所密封。在磁极片11的部分中，在密封风箱一体形成防护罩19，该防护罩相对于操作间有效地密封驻留在磁极片和球窝接头7上的线圈20。

为了监控待加热部件段的表面温度，此处提供了两个红外温度传感器26，其指向待加热部件段的表面并且不接触地测量其温度，如图1。替换地或者(极少)附加地，可以在接触待加热部件段的磁极片侧面F的相应位置上设置热电偶。所述热电偶足够薄或凹进磁极片侧面的表面中或者置于凹位处，因此并不突出而妨碍磁极片侧面在待加热部件段处的闭合保形接触。

温度测量用于防止不允许的加热，但是当需要时它可以用作加热周期的定时结束的“控制变量”。

在壳体6上设置可转动的控制链轮齿21。磁极片包括枢转杆23，其相应向外突出进入控制链轮齿21的凹进22，在这里枢转杆23以在球窝接头7处突出的形式设置。，一旦控制链轮齿转动-在本实施例中顺时针方向转动，则其促使磁极片转动到更开放的位置，而远离待加热部件的操纵转动轴3的期望位置。控制链轮齿因此可以由这里未示出的弹簧元件预加载，因此一旦它被释放就以逆时针方向转动到闭合位置，并且推动磁极片保形地接触于新插入设备中的部件的待加热段。

为了便于设备的自动操作，参照图1示出，在设备中控制链轮齿由发动机驱动，发动机具有附图标记24。因为控制链轮齿和磁极片之间的联结非常强劲，所以替换性地使磁极片不仅可以通过控制链轮齿的弹簧加载也可以主动地保形接触于待加热部件段。当发动机通过其实际电流被控制并且因此及时关闭时，或当可逆的气动汽缸替代发动机用作控制链轮齿的驱动器来替代发动机时，上述过程工作尤为良好。在现有情况下，甚至控制链轮齿的锁定应该由发动机(可选的)完成。因此，控制链轮齿与发动机一起形成自锁蜗杆传动，发动机如位于发动机轴上的涡轮25所示。

如图1所示，磁极片的当前位置得到测量。为了这个目的，其中一个磁极片11的枢转杆23配接有长度传感器。由所述传感器测量的距离或距离差是对于所述磁极片或其它也配接有控制链轮齿的磁极片的当前位置的测量值。设备的电子组件将待加热部件段的尺寸定义为由长度传感器指定的值的函数，并且它选择相应合适的操作参数。

最后可以理解，磁极片11有利地利用出版文献WO 2006/804678的教示，限度为，磁极片11并不接触套筒段上至待加热套筒段的最外自由端，但是它们在套筒段的最外自由端的部分与待加热套筒段维持一定距离或较大距离，因此即使在套筒最外自由端的部分中也不发生不利的加热不一致。具体细节可以特别参照与当前情况相似应用的WO2006/084678中具体实施方式第4页第24行到第5页第7行。

最后，关于第一实施例可以理解的是，磁极片11，当它们接触待加热套筒段时，由于使用了交叉场原理仅释放较小散射场至周围环境，因此当夹住或松开工具时可以省略工具轴的特别屏蔽。无论如何，尽管设备在工具轴部分中未被屏蔽，但设备在向外方向上被基本屏蔽，这未被示出。这可以被具体实现，以便使设有脉冲器的操作员仅暴露于允许的场浓度。

图5和图6示出本发明的由不同形状的磁极片11构造成的第二实施例。这些磁极片11也可以接触待加热部件段的圆周表面，但是如图5所示它们也能保形地接触于待加热部件段的圆形正面。

除非由于简化磁极片构造而其采用其他内容，上文中针对第一实施例的阐述也用于所述第二实施例。尤其在此，如之前第一实施例中描述，磁极片11也被成对循环控制，以便因此增大启动的磁极片之间的空间距离。

图7图示本发明的第三实施例。所述实施例的特征在于，它的壳体6以特定的方式构造，以便防止在一个相应磁极片11和壳体6的靠近它的壁段之间直接产生短磁通，下文将进一步阐释。除此之外，所述实施例以与之前描述的前两个实施例相同的方式工作。优选地，磁极片11也如针对前两个实施例所述而被控制。然而，这并非强制，因为它也可以视根据具体情况而定，以确保在磁极片11和壳体6之间不直接产生短磁通或明显的短磁通。

当对比根据图1的第一实施例所用的圆形壳体6和第三实施例的壳体6时，所述第三实施例所使用的方法的目的和作用变得很明显。当使用第一实施例的所述圆形壳体时，在特定条件下，尤其在加热大直径的套筒段时，可以发生的是，磁极片11的可用段枢转得过于接近壳体6，其中可用段意思是磁极片的构造用于接触不同套筒段的节段。因此，不利的短磁通可以直接发生在磁极片11和壳体6之间。所述短磁通并不流经待加热套筒段，因此它不可用。

为了解决这个问题，在这种特定情况下在第三实施例中壳体6构造为苜蓿形状，对应四个磁极片为四叶苜蓿形状。这具有以下效果，壳体所含的在磁极片可枢转设置的部分最为靠近中心(参照预期定位的工件的对称轴)，而壳体的所有其它壁部分设置而远离中心。这样，壳体6包括向外凸出部A，向外凸出部A至少位于上文所述的磁极片11的功能段的部分中，因此在相应的磁极片11和所述向外凸出部A之间设置有增大的空间距离。这就防止了在磁极片11或磁极片可用节段和壳体6之间直接发生明显的短磁通。

关于第三个实施例的阐述近似地应用于第四实施例。同样在此配置为，壳体6所含的枢转支撑磁极片11的部分也最接近中心，而壳体6的所有其它壁部被设置远离中心，因此同样在此，每个磁极片11的功能段也设在三角形的向外凸出部A中，由此就产生与图1所示的圆形壳体或它的功能段和壳体6相比在磁极片11之间的增大的空间距离。

Claims (40)

1.一种用于感应加热由导电材料制成的轴对称部件段的设备，所述部件段是一种与夹持工具卡盘相关的套筒段，所述套筒段包括用于通过压配合来支撑工具的接收器开口，其特征在于，所述设备包括：多个磁极片，其由导磁材料制成，并且根据需要围绕插入所述设备的部件段的对称轴而圆周设置；和感应装置，该感应装置用于向所述磁极片加载以磁通量，并且因此使得在圆周方向上相近的磁极片的磁通量朝向相反方向，其中每个磁极片围绕平行于部件段的对称轴延伸的进给转动轴转动，该进给转动轴不同于其它磁极片的进给转动轴并且磁极片围绕该进给转动轴可转动地支撑于所述设备上，因此通过围绕与所述磁极片的相应进给转动轴的转动，每个磁极片能够朝向特定工件的待加热的表面部分进给。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于减少两个相邻的磁极片(11)和/或磁极片(11)和壳体(6)之间的不希望的短磁通的装置，并且所述装置包括：一些但并非所有的磁极片(11)，所述一些但并非所有的磁极片设置在设备处且同时被主动加载以磁通量；和/或壳体(6)，壳体(6)在相邻磁极片(11)的支撑位置(7)之间径向向外凸出从而形成向外凸出部(A)，这样，与所述向外凸出部(A)关联的磁极片(11)和壳体壁(6)的外凸的段之间的空间距离被增大。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备设有所述的凸出部(A)，并且凸出部(A)被设置为，所述壳体包括在相邻磁极片(11)之间的壳体段，所述壳体段在径向方向上观察处于通过磁极片(11)的旋转点(7)延伸的虚圆外侧。

4.根据上述任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备包括四个磁极片(11)，并且该设备被控制为只有两个相对的磁极片(11)被同时主动加载以磁通量。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括三个磁极片(11)，并且该设备被配置为，只有两个相邻的磁极片(11)被同时主动加载以磁通量。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备仅包括两个磁极片(11)，并且该设备被控制为，所述两个磁极片(11)被同时加载以磁通量。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，每个磁极片被支撑在所述设备上且围绕多个轴可旋转，这样，每个磁极片能够通过所述磁极片围绕旋转轴的旋转，朝向特定工件的待加热的表面部分进给，并且所述磁极片能够通过所述磁极片围绕另一旋转轴的旋转倾斜，因此所述磁极片紧密地且保形地接触待加热的部件段的表面。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，每个磁极片都通过球窝接头被支撑于所述设备。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，磁极片的高度从其末端向其进给转动轴增长。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述磁极片的根据需要与不同部件的待加热的部件段保形接触的部分具有凸起曲面。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述磁极片的根据需要与不同夹持工具卡盘的待加热的套筒段保形接触的表面部分由多个离散的接触表面构成，所述接触表面在基本上从磁极片的末端朝向进给轴串联设置，每个离散的接触表面设置和配置为，它们能够至少线性接触于将根据需要被所述设备加热的不同的夹持工具卡盘中的至少一个的套筒段。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述磁极片沿进给方向被预加载，这样，一旦它们从提升位置释放，它们就自动地保形接触于待加热的相应部件段。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，每个磁极片被支撑在所述设备上且围绕多个轴可旋转，这样，每个磁极片能够通过所述磁极片围绕旋转轴的旋转，朝向特定工件的待加热的表面部分进给，并且所述磁极片能够通过所述磁极片围绕另一旋转轴的旋转倾斜，因此所述磁极片紧密地且保形地接触待加热的部件段的表面，所述磁极片的支撑和预加载被相应构造为，在预加载的作用下，所述磁极片自动保形接触相应工件，并因此，在第一次接触于工件后，在预加载的作用下它们另行相对于所述工件枢转，这样，在待加热的部件段和磁极片之间的接触部分更进一步地增大。

14.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所有磁极片与致动器联结，所有磁极片能够通过所述致动器连带地转到提升位置。

15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所有磁极片能够电动地、气动地或通过多个电拉推磁体自动地转入提升位置。

16.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备包括传感器，所述传感器测量磁极片与待加热的相应工件接触的位置。

17.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个传感器，它的当前测量值是针对待加热的部件段的部分中瞬时到达的温度的测量值。

18.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括制冷装置，通过该冷却装置加速加热的部件段的再制冷。

19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所用冷却剂是被提取的，其中用作冷却剂的水被喷洒到精细分布的被加热的部件段上，因此一大部分用于冷却的水量被基本蒸发并且随后被提取。

20.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于俘获和提取沿向下方向流出或滴落的冷却水的装置。

21.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述磁极片包括冷却剂流经的渠道。

22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，冷却剂流经的渠道在磁极片内横切于磁极片延伸，从而使冷却剂进入在磁极片的背对加热的部件段的背面上的磁极片，并且从在磁极片的面对加热的部件段的正面上的磁极片流出。

23.根据权利要求21或22中任一权利要求所述的设备，其特征在于，采用相应的稳压室，磁极片的背面背对待加热的部件段，所述稳压室由在适当的时间穿过一个管道采用冷却剂进行进给，所述管道基本上不阻碍磁极片的转动并且接着进给在磁极片背面处的冷却剂入口。

24.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，产生磁场的线圈和/或可移动地支撑磁极片的轴承被密封以防止冷却剂的渗透，线圈和/或磁极片的轴承设在其背面防止冷却剂进入，并且所述封闭设备包括切口，磁极片穿过此切口延伸至待加热部件段的装载有冷却剂的部分，因此切口密封地包围所述磁极片。

25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，所述封闭设备构造成在圆周方向上基本封闭的一体的封闭风箱，其中根据权利要求22所述的防护罩装配于该密封风箱中用于每个磁极片。

26.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述致动器为可转动地设于所述设备处的控制链轮齿的形式。

27.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所有磁极片通过电动地、空动地或磁力地启动根据权利要求13中所述的致动器而自动转入提升位置。

28.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述传感器为无触点且典型地朝向待加热的部件段的一部分定向测量的温度传感器。

29.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述制冷装置将水、压缩空气、冷却或液化气用作冷却剂。

30.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，其中所述制冷装置穿过多个管口流出并且基本上均匀地冷却加热的部件段的表面。

31.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述渠道构造为，冷却剂首先冷却磁极片并且由此冷却加热的部件段。

32.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，每个磁极片设有多个彼此相邻设置的冷却渠道。

33.根据权利要求33所述的设备，其特征在于，每个磁极片按预定直接接触待加热部件段的每个磁极片的基本整个部分设置在冷却剂流经的区域中。

34.根据权利要求23所述的设备，其特征在于，稳压室密封地胶合于磁极片的背面。

35.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，产生磁场的线圈和/或可移动地支撑磁极片的轴承被密封以防止冷却剂的渗透分别形成为可移动的封闭设备。

36.根据权利要求35所述的设备，其特征在于，可移动的封闭设备是风箱。

37.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述传感器通过直接地测量至少一个磁极片的转动角或通过测量根据权利要求13所述的致动器的位置，来测量磁极片与待加热的相应工件接触的位置。

38.一种带有电力控制和在根据上述任一权利要求所述的设备中的可移动的磁极片的自动化夹持工具卡盘设备，其特征在于，所述自动化夹持工具卡盘设备包括传感器，该传感器测量磁极片保形地接触相应夹持工具卡盘的套筒段的位置，并且该传感器以所测量的位置为函数来调节具体的加热时段和/或加热功率。

39.根据权利要求38所述的自动化夹持工具卡盘设备，其特征在于，所述夹持工具卡盘设备包括至少一个传感器，它的当前测量值是用于待加热的部件段的部分的即时温度的测量值并且其测量值影响加热时段和/或加热功率。

40.根据权利要求38所述的自动化夹持工具卡盘设备，其特征在于，传感器调节具体的冷却流和/或夹持工具卡盘设备的冷却剂应用的定时。

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