DE29924988U1

DE29924988U1 - Device for locking tools

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Publication number: DE29924988U1
Application number: DE29924988U
Authority: DE
Original assignee: INNOVAT GES fur SONDERMASCHB; Innovat Gesellschaft fur Sondermaschinenbau Mess- und Steuerungstechnik Mbh; Bilz Werkzeugfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: INNOVAT GES fur SONDERMASCHB; Innovat Gesellschaft fur Sondermaschinenbau Mess- und Steuerungstechnik Mbh; Bilz Werkzeugfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2009-04-07

Abstract

Vorrichtung zum Ein- und Ausspannen von einen Werkzeugschaft (14) aufweisenden Werkzeugen (16) mit einer Werkzeugaufnahme (10), die eine an ihrem freien Ende (24) offene Hülsenpartie (12) aus elektrisch leitendem Werkstoff zur reibschlüssigen Aufnahme des Werkzeugschafts (14) aufweist, und mit einer die Hülsenpartie (12) der Werkzeugaufnahme (10) umfassenden, mit einem vorzugsweise hochfrequenten Wechselstrom beaufschlagbaren, als Ring- oder Zylinderspule ausgebildeten Induktionsspule (26) zum Erwärmen der Hülsenpartie (12), dadurch gekennzeichnet, dass der über die Werkzeugaufnahme (10) überstehende Teil des Werkzeugs (16) im Bereich des freien Endes der Hülsenpartie (12) gegenüber elektromagnetischen Streufeldern der Induktionsspule (26) abgeschirmt ist.contraption for clamping and unclamping a tool shank (14) Tools (16) with a tool holder (10), one at their free end (24) open sleeve section (12) made of electrically conductive material for frictionally receiving the Tool shank (14), and with a sleeve portion (12) of the tool holder (10) comprising, with a preferably acted upon by high-frequency alternating current, as ring or cylindrical coil formed induction coil (26) for heating the sleeve section (12), characterized that over the tool holder (10) projecting Part of the tool (16) in the region of the free end of the sleeve section (12) opposite shielded by electromagnetic stray fields of the induction coil (26) is.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ein- und Ausspannen von Werkzeugen, die in einer Hülsenpartie einer Werkzeugaufnahme reibschlüssig gehalten werden, der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3 angegebenen Gattung. Eine solche Vorrichtung ist bekannt ( DE 3925641 C1 ).The invention relates to a device for clamping and unclamping tools, which are frictionally held in a sleeve portion of a tool holder, the specified in the preamble of claims 1 and 3 genus. Such a device is known ( DE 3925641 C1 ).

Vorrichtungen dieser Art sind dazu bestimmt, das beispielsweise als Fräser oder Bohrer ausgebildete Werkzeug in die Werkzeugaufnahme einzuspannen oder aus dieser auszuspannen. Hierzu wird die Werkzeugaufnahme mit Hilfe der Induktionsspule im Bereich der Hülsenpartie erwärmt, so dass sich die Bohrung der Hülsenpartie vergrößert. Das Werkzeug wird mit seinem Schaft in die durch die Erwärmung vergrößerte Aufnahme eingeführt. Beim anschließenden Abkühlen der Hülsenpartie wird der Werkzeugschaft in der durch die Abkühlung geschrumpften Bohrung der Hülsenpartie reibschlüssig gehalten. Die Durchmesser des Werkzeugschafts und der Hülsenpartie sind dabei so gewählt, dass beim Abkühlen eine kraftschlüssige und verdrehfeste Verbindung entsteht, die beim schnellen Drehen aufgrund der Fliehkräfte nicht gelöst wird. Zum Ausspannen wird die Hülsenpartie erneut durch die Induktionsspule erwärmt, bis das Werkzeug aus der Aufnahme herausgezogen werden kann. Das Ausspannen ist nur deshalb möglich, weil die Erwärmung sich von außen nach innen ausbreitet, so dass zunächst die Hülsenpartie erwärmt wird, bevor die Wärme auf den eingespannten Werkzeugschaft gelangt. Dadurch wird erreicht, dass sich zunächst der Hülsenabschnitt dehnt, so dass das noch kältere Werkzeug beim Ausspannen aus der Aufnahme gelöst werden kann. Dies funktioniert jedoch nur dann, wenn Werkzeuge mit geringer thermischer Ausdehnung und/oder mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus Hartmetall oder Keramik verwendet werden. Bei der Verwendung von Einsteckwerkzeugen aus Werk zeugstahl kommt es dagegen immer wieder zu Problemen beim Ausspannvorgang.devices This type are intended, for example, as a cutter or Drill trained tool in the tool holder or auszuspannen from this. For this purpose, the tool holder with Help the induction coil in the area of the sleeve section heated, so that the bore of the sleeve section increased. The Tool is with his shaft in the enlarged by the heating recording introduced. In the subsequent cooling down the sleeve section the tool shank becomes in the shrunk by the cooling hole the sleeve section held frictionally. The diameter of the tool shaft and the sleeve section are chosen so that during cooling down a non-positive and torsion-resistant connection is created when turning quickly due to the centrifugal forces unsolved becomes. To relax the sleeve section again heated by the induction coil until the tool is out of the Recording can be pulled out. The relaxation is only because possible, because the warming from the outside spreads inwards, so that first the sleeve part is heated, before the heat gets on the clamped tool shank. This will achieve that first the sleeve section stretches, making it even colder Tool can be solved when relaxing from the recording. This works but only if low thermal expansion tools and / or with low electrical conductivity, be used for example of hard metal or ceramic. at The use of insertion tools made of tool steel is what happens against it again and again to problems with the Ausspannvorgang.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass auch Werkzeuge mit größerer thermischer Ausdehnung und/oder aus elektrisch leitfähigem Material mit Hilfe der Induktionsheizung zuverlässig ein- und ausgespannt werden können.Of the Invention is therefore the object of the known device to improve the type specified at the outset that tools with larger thermal Expansion and / or of electrically conductive material using the Induction heating reliable can be clamped and unclamped.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden gemäß der Erfindung die in den Patentansprüchen 1 und 3 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.to solution This object is achieved according to the invention in the claims 1 and 3 specified feature combinations proposed. advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent the dependent claims.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Werkzeuge aus elektrisch leitfähigem Material durch den nicht unerheblichen Streuanteil der herkömmlichen Induktionsspulen im Bereich ihrer Einspannstelle so schnell aufgeheizt werden, dass das Ausspannen erschwert oder unmöglich gemacht wird. Um dies zu verhindern, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die elektromagnetischen Streufelder im Bereich des freien Endes der Hülsenpartie soweit herabzusetzen, dass eine Aufheizung des in der Werkzeugaufnahme befindlichen Werkzeugs vermieden wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die magnetischen Feldlinien an der betreffenden Stirnseite der Induktionsspule in einem Polschuh konzentriert werden, so dass der über die Werkzeugaufnahme überstehende Teil des Werkzeugs wirksam gegenüber elektromagnetischen Streufeldern abgeschirmt ist.Of the solution according to the invention based on the knowledge that tools made of electrically conductive material by the not inconsiderable Streuanteil of conventional Induction coils are heated up so fast in the area of their clamping that relaxation is made difficult or impossible. To this to prevent is according to the invention proposed, the electromagnetic stray fields in the field of free end of the tube section so far as to reduce that heating of the tool holder located tool is avoided. This can be achieved Be that magnetic field lines on the relevant face the induction coil can be concentrated in a pole piece, so that the over the Tool holder protruding Part of the tool effective against shielded from stray electromagnetic fields.

Gemäß der Erfindung wird hierzu außerdem vorgeschlagen, dass auf der dem freien Ende der Hülsenpartie benachbarten Stirnseite der Induktionsspule ein Polschuh aus magnetisch leitendem Werkstoff mit elektrisch isolierenden Eigenschaften angeordnet ist, der eine zentrale Durchtrittsöffnung für das Werkzeug aufweist. Damit wird im Sinne der Erfindung erreicht, dass der über die Werkzeugaufnahme überstehende Teil des Werkzeugs im Bereich des freien Endes der Hülsenpartie gegenüber elektromagnetischen Streufeldern der Induktionsspule abgeschirmt ist.According to the invention it is also suggested that on the front end adjacent to the free end of the sleeve part the induction coil a pole piece of magnetically conductive material is arranged with electrically insulating properties, the one central passage opening for the tool having. This is achieved in the sense of the invention that the on the Tool holder protruding Part of the tool in the region of the free end of the sleeve section across from shielded by electromagnetic stray fields of the induction coil is.

Eine besonders wirksame Abschirmung wird dadurch erzielt, dass der Polschuh das freie Ende der Hülsenpartie teilweise übergreift und gegen das freie Ende der Hülsenpartie axial und/oder radial anliegt. Die Durchtrittsöffnung im Polschuh weist gegenüber dem Werkzeugdurchmesser Übermaß auf, so dass zum Werkzeug hin ein Luftspalt mit hohem magnetischen Widerstand entsteht. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird dadurch erzielt, dass der Polschuh einen zur Durchtrittsöffnung hin partiell verjüngenden Querschnitt aufweist.A particularly effective shielding is achieved in that the pole piece the free end of the sleeve section partially overlaps and against the free end of the sleeve section axially and / or radially abuts. The passage opening in the pole piece has with respect to the Tool diameter excess on, so that the tool towards an air gap with high magnetic resistance arises. A further improvement in this regard is thereby achieved that the pole piece partially tapered towards the passage opening Cross section has.

Der Polschuh kann als Ringscheibe ausgebildet sein, die eine zur Durchtrittsöffnung konzentrische konische Eindrehung aufweisen kann. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass der Polschuh durch mehrere, speichenartig angeordnete Radialstege gebildet ist.Of the Pole shoe may be formed as an annular disc which is concentric with the passage opening may have conical recess. Basically, it is also possible that the pole piece by a plurality of spoke-like arranged radial webs is formed.

Um bei möglichst geringer elektrischer Leistung eine rasche Erwärmung der Hülsenpartie zu erzielen, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Induktionsspule an ihrer dem Polschuh gegenüberliegenden Stirnseite und/oder an ihrer äußeren Mantelfläche zusätzlich eine magnetische Abschirmung aus magnetisch leitendem und elektrisch nicht leitendem Werkstoff trägt. Die stirnseitige magnetische Abschirmung kann dabei als Ringscheibe mit einer Durchtrittsöffnung für die Hülsenpartie der Werkzeugaufnahme ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die stirnseitige magnetische Abschirmung auch durch mehrere speichenartig angeordnete Radialstege gebildet sein. Die mantelseitige Abschirmung ist zweckmäßig als Zylinderkäfig ausgebildet, der entweder in Umfangsrichtung geschlossen ist oder aus mehreren in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten achsparallelen Stegen gebildet sein kann.In order to achieve a rapid heating of the sleeve part with the lowest possible electrical power, it is proposed according to a further advantageous embodiment of the invention that the induction coil on its opposite end of the pole piece and / or on its outer lateral surface additionally a magnetic shield of magnetically conductive and not electrically carries conductive material. The frontal magnetic shield can be used as an annular disc with a through be formed opening for the sleeve portion of the tool holder. Alternatively, the frontal magnetic shield can also be formed by a plurality of spoke-like arranged radial webs. The shell-side shield is expediently designed as a cylinder cage, which is either closed in the circumferential direction or may be formed from a plurality of circumferentially spaced-apart axially parallel webs.

Zur besseren Zentrierung der Induktionsspule gegenüber der Hülsenpartie ist es von Vorteil, wenn der Polschuh einen zur Durchtrittsöffnung konzentrischen, ringförmigen Zentrieransatz zur Aufnahme des freien Endes der Hülsenpartie und/oder zur Abstützung in der Ringöffnung der Induktionsspule aufweist.to better centering of the induction coil relative to the sleeve section, it is advantageous if the pole piece a concentric to the passage opening, annular centering approach for receiving the free end of the sleeve section and / or for support in the ring opening having the induction coil.

Um bei gegebener Heizleistung die Stromstärke möglichst klein zu halten, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Induktionsspule eine vorzugsweise mehrlagig gewickelte Spulenwicklung aus einer Hochfrequenz-Litze aufweist. Es hat sich gezeigt, dass in diesem Falle die sonst übliche Wasserkühlung der Spulenwicklung entbehrlich ist. Da der Aufheizvorgang nur wenige Sekunden erfordert, reicht gegebenenfalls eine Konvektionskühlung über die Umgebungsluft aus. Bei höheren Leistungsanforderungen kann die Spulenwicklung erforderlichenfalls mit Luft zwangsgekühlt werden.Around at a given heat output to keep the current as small as possible, is according to another advantageous embodiment of the invention proposed that the Induction coil, preferably a multi-layer wound coil winding from a high frequency stranded wire. It has been shown that in this case, the usual water cooling the coil winding is dispensable. Since the heating process only a few Seconds requires, if necessary, a convection cooling on the Ambient air out. At higher Power requirements may be the coil winding if necessary forcibly cooled with air become.

Die Induktionsspule weist zweckmäßig einen Spulenkörper aus keramischem Material auf, der zugleich als Träger für den Polschuh und/oder die magnetischen Abschirmungen verwendet werden kann.The Induction coil expediently has a bobbin ceramic material, at the same time as a support for the pole piece and / or the magnetic shields can be used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird gemäß der Erfindung zum Ein- und Ausspannen von Werkzeugen aus elektrisch leitfähigem Material in eine bzw. aus einer Hülsenpartie einer metallischen Werkzeugaufnahme verwendet. Die Werkzeuge bestehen dabei zweckmäßig aus Werkzeugstahl.The inventive device is according to the invention for clamping and unclamping tools made of electrically conductive material into or out of a sleeve section a metallic tool holder used. The tools exist expedient from Tool steel.

Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Werkzeugaufnahme mit einer Hülsenpartie aus Metall zur reibschlüssigen Aufnahme von Werkzeugen, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ein- und Ausspannen von Werkzeugen aus elektrisch leitfähigem Material induktiv aufheizbar ist. Dementsprechend ist die Werkzeugaufnahme mit einer Hülsenpartie aus Metall zur reibschlüssigen Aufnahme von Werkzeugen dazu ausgebildet, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ein- und Ausspannen von Werkzeugen aus elektrisch leitfähigem Material induktiv aufgeheizt zu werden. Vorzugsweise werden dazu Werkzeuge aus Werkzeugstahl eingesetzt.Further The invention relates to a tool holder with a sleeve portion made of metal for frictional engagement Recording of tools by means of the device according to the invention for clamping and unclamping tools made of electrically conductive material can be heated inductively. Accordingly, the tool holder with a sleeve section made of metal for frictional engagement Recording of tools designed to use the device of the invention for clamping and unclamping tools made of electrically conductive material to be heated inductively. Preferably, to tools used from tool steel.

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Hülsenpartie in der Nähe ihres freien Endes weniger schnell aufgeheizt wird, als im mittleren Bereich. Um Fügeprobleme zu vermeiden, ist es deshalb von Vorteil, wenn die Hülsenpartie eine Paßbohrung zur Aufnahme des Werkzeugschafts aufweist, an die sich zum freien Ende hin ein Abschnitt größeren Durchmessers anschließt. Die Hülsenpartie kann dabei eine zylindrische oder kegelstumpfförmige Außenfläche aufweisen.investigations have shown that the sleeve section near their free end is heated less quickly than in the middle Area. To join problems To avoid, it is therefore advantageous if the sleeve section a passport hole for receiving the tool shaft, to which the free End of a section of larger diameter followed. The sleeve section can have a cylindrical or frusto-conical outer surface.

Die Werkzeugaufnahme kann entweder unmittelbar an einer schnelldrehenden Maschinenspindel angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Werkzeugaufnahme ein die Hülsenpartie tragendes, mit einer schnelldrehenden Maschinenspindel verbindbares Kupplungselement aufweisen.The Tool holder can either directly on a fast-moving Machine spindle can be arranged. Alternatively, the tool holder a the sleeve section carrying, connectable with a high-speed machine spindle Have coupling element.

Die Werkzeugaufnahme und die Induktionsspule werden nur zum Zwecke des Ein- und Ausspannens in die eingangs beschriebene Lage zueinander gebracht. Um eine einfache Handhabung zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn die Werkzeugaufnahme und die Induktionsspule relativ zueinander bewegbar sind.The Tool holder and the induction coil are only for the purpose of Clamping and unclamping in the position described above to each other brought. In order to allow easy handling, it is advantageous when the tool holder and the induction coil are movable relative to each other are.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Ein- und Ausspannen eines Werkzeugs in einer Werkzeugaufnahme mit einer als Induktionsspule ausgebildeten Heizvorrichtung.in the The following is the invention with reference to a schematic in the drawing Way illustrated embodiment explained in more detail. The only Figure shows a section through a device for clamping and unclamping a tool in a tool holder with an induction coil trained heating device.

Die in der Zeichnung dargestellte Werkzeugaufnahme 10 weist eine an ihrem freien Ende offene Hülsenpartie 12 zur reibschlüssigen Aufnahme des Werkzeugschafts 14 eines als Spiralbohrer ausgebildeten Werkzeugs 16 auf. Die Werkzeugaufnahme 10 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Adapter ausgebildet, der an seinem rückwärtigen Ende ein als Hohlschaft mit kegelförmiger Außenfläche ausgebildetes Kupplungselement 18 für den Anschluß an eine nicht dargestellte, schnelldrehende Maschinenspindel aufweist. Die Hülsenpartie 12 weist eine in der Paßbohrung 20 für den zylindrischen Werkzeugschaft 14 sowie eine kegelstumpfförmige Mantelfläche 22 auf. Stirnseitig ist die Hülsenpartie 12 durch eine umlaufende Ringfläche 24 begrenzt. Der Durchmesser der Paßbohrung weist bei Umgebungstemperatur gegenüber dem Werkzeugschaft 14 Untermaß auf. Das Ein- und Ausspannen des Werkzeugs 16 ist daher nur bei erhöhter Temperatur der Hülsenpartie 12 bis ca. 450°C möglich.The tool holder shown in the drawing 10 has an open at its free end sleeve portion 12 for frictionally receiving the tool shaft 14 a trained as a twist drill tool 16 on. The tool holder 10 is formed in the embodiment shown as an adapter, which at its rear end designed as a hollow shank with a conical outer surface coupling element 18 for connection to a non-illustrated, fast-rotating machine spindle. The sleeve section 12 has one in the fitting hole 20 for the cylindrical tool shank 14 and a frustoconical lateral surface 22 on. Front side is the sleeve part 12 by a circumferential ring surface 24 limited. The diameter of the fitting bore points at ambient temperature relative to the tool shank 14 Undersize. The clamping and unclamping of the tool 16 is therefore only at elevated temperature of the sleeve section 12 up to 450 ° C possible.

Die Erwärmung der Hülsenpartie 12 erfolgt mit Hilfe einer Induktionsspule 26, die mit einem hochfrequenten Wechselstrom beaufschlagbar ist. Die Hülsenpartie 12 besteht zu diesem Zweck aus einem elektrisch leitenden Material, in das die Feldlinien 28 der Induktionsspule 26 im Mantelbereich eindringen und durch Erzeugung von Wirbelströmen zu einer Erwärmung führen. Die Werkzeugaufnahme wird zu diesem Zweck mit ihrer Hülsenpartie 12 in die zentrale Öffnung 30 der als Zylinderspule ausgebildeten Induktionsspule 26 eingeführt. Die Induktionsspule enthält einen aus keramischem Material bestehenden Spulenkörper 32. Auf dem Spulenkörper befindet sich eine mehrlagige Wicklung 33 aus Hochfrequenzlitze, die mit dem hochfrequenten Wechselstrom beaufschlagt wird. Die Induktionsspule 26 ist an ihrem dem freien Ende der Hülsenpartie 12 benachbarten Ende durch einen auf den Spulenkörper 32 aufgelegten Polschuh 34 abgeschlossen, der aus einem magnetisch leitenden und elektrisch nicht leitenden Material besteht und der eine Zentralöffnung 36 für den Durchtritt des Werkzeugs 16 aufweist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Polschuh 34 als Ringscheibe ausgebildet, die die Ringfläche 24 der Hülsenpartie 12 partiell von außen her übergreift und die zur Zentralöffnung 36 hin eine konische Eindrehung 38 aufweist. Der Polschuh 34 liegt auf der Ringfläche 24 auf und begrenzt zum Werkzeugschaft 14 hin einen den magnetischen Widerstand erhöhenden ringförmigen Luftspalt 40. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass die von der Spulenwicklung 33 kommenden Feldlinien 28 im Polschuh 34 konzentriert und unmittelbar über die Ringfläche 24 in die Hülsenpartie 12 eingeleitet werden. Der über die Ringfläche 24 der Hülsenpartie 12 überstehende Teil des Werkzeugs 16 wird auf diese Weise wirksam gegenüber dem elektromagnetischen Streufeld abgeschirmt. Dadurch wird erreicht, dass auch Werkzeuge aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise aus Werkzeugstahl, verwendet werden können, ohne von den elektromagnetischen Streufeldern aufgeheizt zu werden. Letzteres ist notwendig, um ein zuverlässiges Ausspannen zu ermöglichen.The heating of the sleeve section 12 done with the help of an induction coil 26 , which is acted upon by a high-frequency alternating current. The sleeve section 12 consists for this purpose of an electrically conductive material into which the field lines 28 the induction coil 26 in the jacket area penetrate and lead to the generation of eddy currents to a warming. The tool holder is for this purpose with its sleeve section 12 in the central opening 30 the induction coil designed as a cylindrical coil 26 introduced. The induction coil contains a bobbin made of ceramic material 32 , On the bobbin there is a multi-layer winding 33 made of high-frequency strand, which is supplied with the high-frequency alternating current. The induction coil 26 is at her the free end of the sleeve section 12 adjacent end by a on the bobbin 32 applied pole piece 34 completed, which consists of a magnetically conductive and electrically non-conductive material and the central opening 36 for the passage of the tool 16 having. In the embodiment shown, the pole piece 34 designed as an annular disc, which is the annular surface 24 the sleeve section 12 Partially overlaps from the outside and the central opening 36 towards a conical recess 38 having. The pole piece 34 lies on the ring surface 24 on and limited to the tool shank 14 towards a magnetic resistance increasing annular air gap 40 , With these measures is achieved that of the coil winding 33 coming field lines 28 in the pole piece 34 concentrated and immediately over the ring surface 24 in the sleeve section 12 be initiated. The over the ring surface 24 the sleeve section 12 protruding part of the tool 16 is effectively shielded from the stray electromagnetic field in this way. This ensures that even tools made of electrically conductive material, such as tool steel, can be used without being heated by the electromagnetic stray fields. The latter is necessary to allow a reliable relaxation.

Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrads ist die Induktionsspule 26 an ihrer dem Polschuh 34 gegenüberliegenden Stirnseite und an ihrer zylindrischen Mantelfläche mit je einer magnetischen Abschirmung 42, 44 aus magnetisch leitendem und elektrisch nicht leitendem Werkstoff versehen. Die stirnseitige magnetische Abschirmung 42 ist dabei als Ringscheibe mit einer Durchtrittsöffnung 46 für die Innenwand 48 des Spulenkörpers 32 versehen, während die mantelseitige Abschirmung 44 als Zylinderkäfig ausgebildet ist. In den Abschirmungen 42, 44 werden die Feldlinien 28 konzentriert, so dass die Streufeldverluste minimiert werden. Der Polschuh 34 und die Abschirmungen 42, 44 bestehen aus einem weichmagnetischen, insbesondere aus weichferritischem, oxidkeramischem Werkstoff, in welchem wegen der elektrisch isolierenden Eigenschaften geringe oder keine Wirbelstromverluste auftreten.To further improve the efficiency is the induction coil 26 at her the pole piece 34 opposite end face and on its cylindrical lateral surface, each with a magnetic shield 42 . 44 made of magnetically conductive and electrically non-conductive material. The front magnetic shield 42 is here as an annular disc with a passage opening 46 for the inner wall 48 of the bobbin 32 provided while the shell-side shield 44 is designed as a cylinder cage. In the shields 42 . 44 become the field lines 28 concentrated, so that the stray field losses are minimized. The pole piece 34 and the shields 42 . 44 consist of a soft magnetic, in particular soft ferrite, oxide ceramic material in which due to the electrical insulating properties little or no eddy current losses occur.

Die Werkzeugaufnahme 10 und die Induktionsspule 26 sind zum Zwecke des Ein- und Ausspannens des Werkzeugs relativ zueinander bewegbar. Neben der die Induktionsspule 26 umfassenden Aufheizstation ist zweckmäßig eine nicht dargestellte Abkühlstation vorgesehen, in welcher der Einspannvorgang beschleunigt werden kann.The tool holder 10 and the induction coil 26 are movable relative to each other for the purpose of clamping and unclamping the tool. In addition to the induction coil 26 comprehensive heating station is expediently provided a cooling station, not shown, in which the clamping operation can be accelerated.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ein- und Ausspannen von Werkzeugen 16, die in einer Hülsenpartie 12 einer Werkzeugaufnahme 10 reibschlüssig gehalten werden. Das Ein- und Ausspannen erfolgt dadurch, dass die Werkzeugaufnahme 10 mittels einer die Hülsenpartie 12 umfassenden, mit Wechselstrom beaufschlagten Induktionsspule 26 unter Aufweitung ihrer Bohrung 20 induktiv erwärmt, das Werkzeug 16 mit seinem Schaft 14 in die aufgeweitete Bohrung eingeführt oder aus dieser herausgezogen und die Werkzeugaufnahme 10 anschließend wieder abgekühlt wird. Um auch Werkzeuge mit größerer thermischer Ausdehnung und/oder aus elektrisch leitfähigem Material mit Hilfe der Induktionsheizung zuverlässig ein- und ausspannen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die an der dem freien Ende der Hülsenpartie benachbarten Stirnseite der Induktionsspule 26 austretenden magnetischen Feldlinien in einem Polschuh 34 konzentriert und unter Abschirmung des über die Werkzeugaufnahme 10 überstehenden Teils des Werkzeugs 16 in die Hülsenpartie 12 eingeleitet werden.In summary, the following should be noted: The invention relates to a device for clamping and unclamping tools 16 in a sleeve section 12 a tool holder 10 be held frictionally. The clamping and unclamping takes place in that the tool holder 10 by means of a sleeve section 12 comprehensive, charged with alternating induction coil 26 under widening of their hole 20 inductively heated, the tool 16 with his shaft 14 inserted into or pulled out of the expanded bore and the tool holder 10 then cooled again. In order to reliably engage and disengage tools with greater thermal expansion and / or of electrically conductive material by means of induction heating, it is proposed according to the invention that the front side of the induction coil adjacent to the free end of the sleeve section 26 leaking magnetic field lines in a pole piece 34 concentrated and shielded over the tool holder 10 projecting part of the tool 16 in the sleeve section 12 be initiated.

Claims

Device for clamping and unclamping a tool shank ( 14 ) having tools ( 16 ) with a tool holder ( 10 ), one at its free end ( 24 ) open tube section ( 12 ) made of electrically conductive material for frictionally receiving the tool shank ( 14 ), and with a the sleeve portion ( 12 ) of the tool holder ( 10 ), can be acted upon with a preferably high-frequency alternating current formed as a ring or cylindrical coil induction coil ( 26 ) for heating the sleeve part ( 12 ), characterized in that via the tool holder ( 10 ) protruding part of the tool ( 16 ) in the region of the free end of the sleeve part ( 12 ) against electromagnetic stray fields of the induction coil ( 26 ) is shielded.

Apparatus according to claim 1, characterized in that on the free end of the sleeve portion ( 12 ) adjacent end face of the induction coil a pole piece ( 34 ) is arranged made of magnetically conductive material with electrically insulating properties, which has a central passage opening ( 36 ) for the tool.

Device for clamping and unclamping a tool shank ( 14 ) having tools ( 16 ) with a tool holder ( 10 ), the one on their free end ( 24 ) open tube section ( 12 ) made of electrically conductive material for frictionally receiving the tool shank ( 14 ), and with a the sleeve portion ( 12 ) of the tool holder ( 10 ), can be acted upon with a preferably high-frequency alternating current formed as a ring or cylindrical coil induction coil ( 26 ) for heating the sleeve part ( 12 ), characterized in that on the free end of the sleeve portion ( 12 ) adjacent end face of the induction coil a pole piece ( 34 ) is arranged made of magnetically conductive material with electrically insulating properties, which has a central passage opening ( 36 ) for the tool.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the pole piece ( 34 ) the free end (ring surface 24 ) of the sleeve section ( 12 ) partially overlaps.

Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the pole piece ( 34 ) against the free end of the sleeve section ( 12 ) abuts axially and / or radially.

Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the passage opening ( 36 ) of the pole piece ( 34 ) has over the tool diameter excess.

Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the pole piece ( 34 ) one to the passage opening ( 36 ) has a partially tapered cross section.

Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that the pole piece ( 34 ) is designed as an annular disc.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the annular disc a to the passage opening ( 36 ) has concentric conical recess.

Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the pole piece ( 34 ) is formed by a plurality of spoke-like arranged radial webs.

Device according to one of claims 2 to 10, characterized in that the induction coil ( 26 ) at her the pole piece ( 34 ) opposite end face and / or on its outer lateral surface a magnetic shield ( 42 . 44 ) of magnetically conductive material with electrically insulating properties.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the frontal magnetic shield ( 42 ) as an annular disc with a passage opening ( 46 ) for the sleeve section ( 12 ) of the tool holder ( 10 ) is trained.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the frontal magnetic shield ( 42 ) is formed by a plurality of spoke-like arranged radial webs.

Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the shell-side shield ( 44 ) is designed as a cylinder cage.

Device according to claim 14, characterized in that that the cylinder cage is closed in the circumferential direction.

Device according to claim 15, characterized in that that the cylinder cage of several, spaced circumferentially, paraxial ridges is formed.

Device according to one of claims 2 to 16, characterized in that the pole piece ( 34 ) consists of soft magnetic, in particular of a soft ferrite oxide ceramic material.

Device according to one of claims 11 to 17, characterized in that the magnetic shield ( 42 . 44 ) consists of soft magnetic, in particular of a soft ferrite oxide ceramic material.

Device according to one of claims 2 to 18, characterized in that the pole piece ( 34 ) one to the passage opening ( 36 ) concentric, annular spigot for receiving the free ends of the sleeve portion ( 12 ) and / or for support in the ring opening of the induction coil ( 26 ) having.

Device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the induction coil ( 26 ) has a preferably multi-layer wound coil winding of a high-frequency stranded wire.

Device according to claim 20, characterized in that the coil winding ( 33 ) is air-cooled.

Device according to one of claims 1 to 21, characterized in that the induction coil ( 26 ) a bobbin ( 32 ) of ceramic material.

Device according to one of claims 1 to 22, characterized in that the sleeve part ( 12 ) a fitting bore for receiving the tool shank ( 14 ), to which towards the free end a section of larger diameter connects.

Device according to one of claims 1 to 23, characterized that the sleeve section a cylindrical or frustoconical lateral surface having.

Device according to one of claims 1 to 24, characterized in that the tool holder a the tube section ( 12 ) carrying, connectable with a rotating machine spindle hitch be piece ( 18 ) having.

Device according to one of claims 1 to 25, characterized in that the tool holder ( 10 ) and the induction coil ( 26 ) are movable relative to each other.

Tool holder with a sleeve section ( 12 ) made of metal for the frictional engagement of tools ( 16 ), by means of the device according to one of claims 1 to 26 for clamping and / or unclamping tools ( 16 ) is inductively heated from electrically conductive material.

Tool holder with a sleeve section ( 12 ) made of metal for the frictional engagement of tools ( 16 ), which is adapted to be heated inductively using the device according to one of claims 1 to 26 for clamping and / or unclamping tools made of electrically conductive material.

Tool holder according to claim 27 or 28, characterized in that for clamping and / or unclamping tools ( 16 ) of tool steel.

Tool holder according to one of claims 27 to 29, characterized in that the sleeve part ( 12 ) a cylindrical or frusto-conical outer surface ( 22 ) having.

Tool holder according to one of claims 27 to 30, characterized by a sleeve part ( 12 ) carrying, connectable with a machine spindle coupling element ( 18 ).

Tool holder according to one of claims 27 to 31, characterized in that the sleeve part ( 12 ) a fitting bore for receiving the tool shank ( 14 ), to which a larger diameter section adjoins the free end.