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Die Erfindung betrifft ein Induktionsschrumpfgerät zum Ein-
und Ausschrumpfen von Werkzeugen in bzw. aus einer Schrumpfaufnahme gemäß den Merkmalen
im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Unter Schrumpfaufnahmen versteht
man eine Aufnahme für
Werkzeuge, wie Fräser
oder Bohrer, die mit ihrem Werkzeugschaft in einer zentralen Bohrung
der Schrumpfaufnahme eingeschrumpft und thermisch verspannt werden.
Die Verbindung wird hierbei kraftschlüssig über Flächenpressung zwischen der Schrumpfaufnahme
und dem Werkzeugschaft des Werkzeugs hergestellt. Die Erwärmung der
Schrumpfaufnahmen erfolgt auf induktivem Wege mit Induktionsschrumpfgeräten.
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Zur Beschleunigung der Werkzeugwechselzeiten
sind Induktionsschrumpfgeräte
bekannt, bei denen die Schrumpfaufnahmen nach dem Schrumpfen gekühlt werden.
In diesem Zusammenhang zählt es
durch die
DE 100 25
004 A1 zum Stand der Technik, die Schrumpfaufnahmen mit
Kühladaptern
zu kühlen,
die von einer Kühlflüssigkeit
durchflossen werden. Die Kühladapter
werden dazu auf die Schrumpfaufnahmen gesetzt. In dieser Kühlposition stehen
sie in wärmeleitfähigem Kontakt
mit den Schrumpfaufnahmen, so dass die Kühlwirkung eintritt. Das Kühlwasser
wird dabei mit Raumtemperatur oder knapp darunter durch die Kühladapter
gepumpt. Die so erreichbaren Abkühlzeiten
liegen bei ca. zwei Minuten.
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Um den Marktanforderungen nach kürzeren Abkühlzeiten
gerecht zu werden, wäre
es sinnvoll, die Temperatur des Kühlwassers deutlich herabzusetzen.
Dies wird jedoch nicht praktiziert, weil sich durch die niedrigeren
Temperaturen an den Kühladaptern
Schwitzwasser bildet.
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Der Erfindung liegt daher – ausgehend
vom Stand der Technik – die
Aufgabe zugrunde, ein Induktionsschrumpfgerät mit verbesserter Kühleinrichtung zu
schaffen, bei dem noch kürzere
Abkühlzeiten
realisiert werden können.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht
nach der Erfindung in einem Induktionsschrumpfgerät gemäß den Merkmalen
von Anspruch 1.
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Kerngedanke der Erfindung bildet
die Maßnahme,
dass der Kühladapter
nur bei einem Kühlvorgang
von Kühlflüssigkeit
durchflossen wird, wenn er sich also im Einsatz befindet. Demzufolge
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Strömung
der Kühlflüssigkeit
durch den Kühladapter
in die Abhängigkeit
von der Verlagerung des Kühladapters
aus der Ruheposition gestellt ist. Wird der Kühladapter aus der Ruheposition
genommen, wird eine Pumpe des Kühlaggregats
aktiviert, so dass Kühlflüssigkeit durch
den Kühladapter
fließt.
Durch diese Maßnahme
kann wesentlich kältere
Kühlflüssigkeit
zur Kühlung
genutzt werden, ohne dass unerwünschtes Schwitzwasser
kondensiert. Durch die so erreichte größere Temperaturdifferenz zwischen
Schrumpfaufnahme und Kühladapter
kann die Abkühlzeit
deutlich reduziert werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des grundsätzlichen
Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis
7.
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Im Rahmen der Erfindung wird die
Kühlflüssigkeit,
insbesondere Kühlwasser,
auf eine Temperatur unterhalb von 15 °C, vorzugsweise auf ca. 0 °C bis 5 °C, im Kühlaggregat
vorgekühlt.
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Die Aktivierung der Pumpe und damit
der Strömung
der Kühlflüssigkeit
durch den Kühladapter erfolgt
vorzugsweise über
einen Sensor, der in einer Aufnahme für den Kühladapter integriert ist. Die
Aufnahme definiert die Ruheposition des Kühladapters. Dort wird der Kühladapter
abgelegt, wenn er nicht benötigt
wird. Die Kühlmittelpumpe
wird aktiviert, wenn der Kühladapter
aus seiner Ruheposition in der Aufnahme genommen und auf die heiße Schrumpfaufnahme
gesetzt wird.
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Für
die Praxis bietet sich der Einsatz von Licht- oder Kontaktsensoren
an. Grundsätzlich
kann die Aktivierung der Pumpe aber auch in die Abhängigkeit
der Betätigung
eines Schalters, einer Taste oder eines Berührungskontakts gestellt sein.
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Das Kühlaggregat umfasst einen isolierten Flüssigkeitsbehälter mit
innen liegenden wandseitigen Kühlleitungen
bzw. -schlangen sowie einen Kältekompressor
und eine Pumpe. Über
einen Temperaturfühler,
der mit einer Steuerung gekoppelt ist, wird die Temperatur der Kühlflüssigkeit
ermittelt. Die Steuerung regelt den Kältekompressor so, dass sich
eine Eisschicht mit definierter Dicke, eine sogenannte Eisbank an
den Kühlleitungen
bildet, ohne dass die Kühlflüssigkeit
im Flüssigkeitsbehälter vollständig einfriert.
Auf diese Weise wird ein Kältespeicher
realisiert, der dafür
sorgt, dass sich die Kühlflüssigkeit nicht über 0 °C erwärmen kann.
Hierdurch können viele
Abkühlvorgänge von
Schrumpfaufnahmen durchgeführt
werden, ohne dass es zu einem großen Verlust an Kühlleistung
kommt. Erst wenn sich nach zahlreichen Kühlvorgängen die Eisbank abgebaut hätte, könnte sich
die Kühlflüssigkeit
erwärmen.
Dies wird jedoch durch die bedarfsgerechte Aktivierung des Kältekompressors
verhindert.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Kühleinrichtung
kann integrierter Bestandteil des Induktionsschrumpfgerätes sein.
Möglich
ist es auch, die Kühleinrichtung
als separate Baueinheit zu realisieren und dem Induktionsschrumpfgerät zuzuordnen.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand
eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellungsweise ein Induktionsschrumpfgerät und
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2 in
technisch vereinfachger Darstellungsweise die Kühleinrichtung des Induktionsschrumpfgeräts.
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1 zeigt
ein Induktionsschrumpfgerät 1 zum
Ein- und Ausschrumpfen von Werkzeugen in bzw. aus einer hier nur
andeutungsweise dargestellten Schrumpfaufnahme 2. Die Schrumpfaufnahme 2 besteht
aus elektrisch leitendem Metall. Sie fungiert als Adapter zum Einsetzen
des Werkzeugs in eine schnell drehende Maschinenspindel.
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Eine Schrumpfaufnahme 2 weist
einen sich konisch verjüngenden
kegelförmigen
Aufnahmeabschnitt 3 mit einer zentrischen Bohrung 4 in
der Stirnseite auf. In die Bohrung 4 kann das jeweilige
Werkzeug mit seinem Werkzeugschaft eingesetzt und thermisch verspannt
werden. Die für
den Ein- bzw. Ausspannvorgang eines Werkzeugs notwendige Erwärmung erfolgt
auf induktivem Wege mittels einer Induktionsspule 5, die
mit einem hochfrequenten Wechselstrom betrieben wird.
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Die Induktionsspule 5 ist
an einer Säule 6 vertikal
verfahrbar. Zum Erwärmen
des Aufnahmeabschnitts 3 der Schrumpfaufnahme 2 wird
diese in eine Halterung 7 auf einem Drehteller 8 gesetzt
und unter die Induktionsspule 5 verlagert. Anschließend wird die
Induktionsspule 5 abgesenkt und über den Aufnahmeabschnitt 3 geführt. Durch
Anlegen eines hochfrequenten Wechselstroms wird im Spulenkörper der
Induktionsspule 5 ein Magnetfeld erzeugt. Hierbei fließen die
magnetischen Feldlinien durch den Aufnahmeabschnitt 3,
wobei Wirbelströme
erzeugt werden, die zur Erwärmung
des Aufnahmeabschnitts 3 führen. Infolge der Temperaturausdehnung weitet
sich der Aufnahmeabschnitt 3, so dass ein Werkzeug in die
Bohrung 4 eingesetzt bzw. aus dieser heraus genommen werden
kann.
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Im Anschluss an den Schrumpfvorgang
kann die Schrumpfaufnahme 2 auf dem Drehteller 8 unter der
Induktionsspule 5 weggedreht werden.
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Zur Beschleunigung der Werkzeugwechselzeiten
werden die Schrumpfaufnahmen 2 gekühlt. Hierzu ist eine Kühleinrichtung 9 vorgesehen,
wie anhand der 2 dargestellt.
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Die Kühleinrichtung 9 weist
einen oder mehrere hülsenartig
gestaltete Kühladapter 10 auf,
der über
flexible Schlauchleitungen 11 mit einem Kühlaggregat 12 in
Verbindung steht. Zur Kühlung
einer Schrumpfaufnahme 2 wird ein Kühladapter 10 von seiner
Ruheposition R aufgenommen und auf den Aufnahmeabschnitt 3 der
Schrumpfaufnahme 2, wie in 1 zu
erkennen, gesetzt. In dieser Kühlposition K
steht der Kühladapter 10 mit
seiner inneren Kühlfläche 13 im
wärmeleitfähigen Kontakt
mit der Schrumpfaufnahme 2.
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Das Kühlaggregat 12 umfasst
einen mit einer äußeren Isolierung 14 versehenen
Flüssigkeitsbehälter 15,
an dessen Innenwänden 16 Kühlleitungen 17 schlangenförmig verlegt
sind. Im Flüssigkeitsbehälter 15 wird
Kühlflüssigkeit
in Form von Wasser W bevorratet, welches durch einen Kältekompressor 18 gekühlt wird. Über einen
Temperaturfühler 19 wird
die Temperatur der Kühlflüssigkeit
W im Flüssigkeitsbehälter 15 ermittelt.
Die Aktivierung des Kältekompressors 18 erfolgt über eine
Steuerung 20 in Abhängigkeit
von der geforderten Kühltemperatur.
Die Steuerung 20 regelt den Kältekompressor 18 so,
dass sich eine Eisschicht 21 mit definierter Dicke an den
Kühlleitungen 17 bildet,
und zwar ohne dass die Kühlflüssigkeit
W im Flüssigkeitsbehälter 15 vollständig durchfriert.
Im Flüssigkeitsbehälter 15 befindet
sich so Kühlflüssigkeit
W mit einer Temperatur von ca. 0 °C.
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Der Kühladapter 10 wird
beim Kühlvorgang einer
Schrumpfaufnahme 2 von Kühlflüssigkeit W durchflossen. Hierfür ist eine
Pumpe 22 vorgesehen, die Kühlflüssigkeit W aus dem Flüssigkeitsbehälter 15 pumpt
und über
die Schlauchleitungen 11 zum Kühladapter 10 leitet.
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Die Strömung der Kühlflüssigkeit W aus dem Flüssigkeitsbehälter 15 durch
den Kühladapter 10 ist in
die Abhängigkeit
von der Verlagerung des Kühladapters 10 aus
der Ruheposition R gestellt. In der Ruheposition R befindet sich
der Kühladapter 10 in
einer im Tisch 23 des Induktionsschrumpfgeräts 1 vorgesehenen
Aufnahme 24. Dort ist ein Sensor 25, beispielsweise
ein Lichtsensor, integriert. Der Sensor 25 ist mit der
Steuerung 20 gekoppelt. In der Ruheposition R fließt keine
Kühlflüssigkeit
W durch den Kühladapter 10.
Wird der Kühladapter 10 aus
der Aufnahme 24 genommen, wird dieser Vorgang über den Sensor 25 erfasst
und über
die Steuerung 20 die Pumpe 22 eingeschaltet. Die
ca. 0 °C
kalte Kühlflüssigkeit
W fließt
dann durch den in der Kühlposition
K auf der Schrumpfaufnahme 2 befindlichen Kühladapter 10.
Durch die große
Temperaturdifferenz zwischen der warmen Schrumpfaufnahme 2 und
dem Kühladapter 10 erfolgt
eine rasche Abkühlung
der Schrumpfaufnahme 2, so dass eine sehr kurze Werkzeugwechselzeit
erreicht wird. Sobald der Kühladapater 10 wieder
in die Aufnahme 24 zurück
gesetzt wird, schaltet die Pumpe 22 ab und die Kühlflüssigkeitsförderung
wird unterbrochen.
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- 1
- Induktionsschrumpfgerät
- 2
- Schrumpfaufnahme
- 3
- Aufnahmeabschnitt
- 4
- Bohrung
- 5
- Induktionsspule
- 6
- Säule
- 7
- Halterung
- 8
- Drehteller
- 9
- Kühleinrichtung
- 10
- Kühladapter
- 11
- Schlauchleitung
- 12
- Kühlaggregat
- 13
- Kühlfläche
- 14
- Isolierung
- 15
- Flüssigkeitsbehälter
- 16
- Innenwand
v. 15
- 17
- Kühlleitung
- 18
- Kältekompressor
- 19
- Temperaturfühler
- 20
- Eisschicht
- 21
- Steuerung
- 22
- Pumpe
- 23
- Tisch
v. 1
- 24
- Aufnahme
- 25
- Sensor
- K
- Kühlposition
- R
- Ruheposition
- W
- Kühlwasser