EP2756733A1 - Induction coil unit - Google Patents

Induction coil unit

Info

Publication number
EP2756733A1
EP2756733A1 EP12762249.6A EP12762249A EP2756733A1 EP 2756733 A1 EP2756733 A1 EP 2756733A1 EP 12762249 A EP12762249 A EP 12762249A EP 2756733 A1 EP2756733 A1 EP 2756733A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axis
pole
induction coil
component
coil unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12762249.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Haimer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Franz Haimer Maschinenbau KG
Original Assignee
Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Franz Haimer Maschinenbau KG filed Critical Franz Haimer Maschinenbau KG
Publication of EP2756733A1 publication Critical patent/EP2756733A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/14Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/02Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
    • B23P11/025Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
    • B23P11/027Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold for mounting tools in tool holders
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/365Coil arrangements using supplementary conductive or ferromagnetic pieces

Definitions

  • the invention relates to an induction coil unit for heating a rotationally symmetrical component of an electrically conductive material relative to an axis, and in particular for heating a sleeve part which holds an elongated object in a press fit in a centering receiving opening, preferably for heating the sleeve part of a tool holder which is in its central axis of rotation to the receiving opening a shaft of a rotary tool, in particular a drilling or milling tool, holds in a press fit.
  • cylindrical shaft of a rotating tool to be driven for example a drill or milling cutter, in a in the
  • Shrink substantially cylindrical receiving opening of a tool holder has related to the
  • the sleeve part of the tool holder containing the receiving opening is heated until the inner diameter of the receiving opening is stretched so far that the tool shank can be inserted or removed. After cooling, the sleeve part holds the tool shank in a press fit.
  • Tool holders are heated so quickly that the tool holder stretches before by heat conduction of the tool shaft is heated with, resulting in jamming of the tool shaft in the tool holder and makes the clamping of the tool difficult, if not impossible.
  • Induction coil unit to heat generated eddy currents.
  • Induction coil of conventional devices encloses this coaxially the tool holder.
  • Such an induction coil generates in the tool holder enclosed by it an axially extending magnetic flux which heats the tool holder.
  • Polular made of soft magnetic material, such as ferrite, cover.
  • the resting on the tool-side end of the tool holder pole disk concentrates the magnetic flux in the tool holder and shields to some extent the tool shank against stray fields.
  • the induction coil known from DE 199 15 412 A1 can not heat the tool holder uniformly, so that it is locally too
  • a further induction coil unit in which a plurality of circumferentially distributed pole elements of soft magnetic material are arranged radially adjustable in a yoke ring of soft magnetic material.
  • Pole elements have the tool holder radially facing end surfaces, which in a linear abutting contact with the peripheral surface of the
  • Tool holder can be brought.
  • the pole elements are enclosed by separately assigned coils and induce when they are in themselves be fed with alternating current known in the tool holder, the magnetic flux flows through the tool holder in the circumferential direction and generate the tool holder heating eddy currents. Because the
  • Pole elements rest on the peripheral surface of the tool holder, there is no need for a fitting on the end face of the tool holder Polarchitecture, as provided in DE 199 15 412 A1, and accordingly radially projecting tools can be shrunk to the front of the tool holder zoom.
  • Tool holder which increases the magnetic resistance of the magnetic flux circuit in the region of the ends, whereby a local overheating of the
  • Conventional induction coil units direct the magnetic flux generated by induction coils in the component to be heated so that the
  • Magnet flux completely overlaps the area to be heated.
  • a region is heated inductively, which is greater than, for example, in a tool holder by the clamping and unclamping of the tool to be stretched, axial region.
  • Induction coil unit are therefore energized as well as spatially oversized, in particular to components, in particular
  • Induction coil unit for heating a relative to an axis rotationally symmetrical component, in particular a tool holder, from which comprises: a central axis for the receiving space for the component, at least one pole element made of a material with
  • At least one can be fed with AC coil for generating magnetic flux in the at least one pole element, wherein the at least one pole element has an axis substantially radially facing end surface in abutting contact or close contact with the outer peripheral surface of the component stands.
  • a drive arrangement which at least the at least one pole element and a holder for the component at least during a portion of the period in which the at least one coil is supplied with alternating current, relative to each other moving longitudinally movable and / or in the direction of the axis the axis drives in rotation.
  • the induction coil unit and the holder may in this case be connected to one another with a device unit.
  • Such an induction coil unit is based on the idea that the magnetic flux generated by the at least one coil does not extend as a whole continuously supplying heating of the component, but to limit to a portion of the entire area to be heated and instead to move this portion in the manner of a scanning once or even repeatedly over the entire area to be heated.
  • the component is able to store the heat generated locally in the partial areas, but that less energy must be applied to generate the eddy currents in the partial area.
  • the total area to be heated can be determined solely on the basis of a suitable choice of the scanning movement. By choosing the speed and / or the residence time can be
  • Amount of heat vary, which is supplied to the component locally.
  • the induction coil unit may comprise a plurality, in particular an even number, of pole elements distributed around the axis, which are movably guided radially to the axis on the unit and are movable between a position near the axis and a position remote from the axis and with their axis substantially radial facing end surfaces in the position near the axis in abutting contact or almost abutting contact with the outer peripheral surface of the component.
  • pole elements distributed around the axis, which are movably guided radially to the axis on the unit and are movable between a position near the axis and a position remote from the axis and with their axis substantially radial facing end surfaces in the position near the axis in abutting contact or almost abutting contact with the outer peripheral surface of the component.
  • the induction coil unit can be moved in an oscillating manner along the component in the direction of the axis in order to move it axially from the pole elements
  • the axial height of the pole elements may be smaller than the axial region of the component to be heated.
  • the magnetic flux is generated by a single coil enclosing the component, wherein the coil extends over an axial length which is greater than the axial region of the component to be heated, here the tool holder.
  • the first aspect of the invention can also be applied to induction coil units of the type known from DE 199 15 412 A1, in which a coil enclosing the component is provided, on at least one axially located side of the coil, preferably on both axial sides of the coil or more
  • Pole elements are provided.
  • the pole elements can also be designed as a pole disk, as far as the opening diameter of the pole disk allows said oscillation movement of the coil relative to the component in the direction of the axis.
  • the pole disk can also be several in
  • the first aspect of the invention can be particularly in a
  • An induction coil unit of this type comprises: a centering space for the component, in particular an even number distributed around the axis around, in particular distributed at equal angular intervals Pol elements a material with soft magnetic, magnetic flux conducting
  • At least one can be fed with alternating current coil for generating magnetic fluxes in the pole elements, in particular a plurality of these coils, wherein the pole elements are guided radially to the axis movable on the unit and between a near axis of the first position and a second axis of the second position are movable and wherein the pole elements of the axle have substantially radially facing end surfaces which are in abutting contact or nearly in abutting contact with the outer peripheral surface of the component in the first position.
  • the end faces of the pole elements in this case at least in a partial region of its axial height along a generatrix of an outer peripheral surface of the component in abutting contact or almost in abutting contact with the outer peripheral surface of the component.
  • the generatrix of the outer peripheral surface is the contour boundary line in the mathematical sense. If here and in
  • Pole elements as well as materials mentioned here and below with soft-magnetic, magnetic flux-conducting properties, such as pole rods or yokes or the like, are made of electrically nonconductive material in order to avoid eddy current losses in these elements.
  • the number of pole elements and / or coils is preferably even. It is understood that an odd number of pole elements and / or coils can be used. Also, a "transverse field" of the kind explained also with one of the number of pole elements deviating number of coils are generated. In individual cases, a single coil is sufficient.
  • the pole elements may be one-piece plates or rods of rectangular, square or round cross-section and, accordingly, the shape of the end surface varies along the one-piece element. It is understood that the area of the end face can also be an operationally removable part of the otherwise one-piece pole element, as explained in DE 10 2005 005 892 A1.
  • the pole element can also adapt to a contour of the component which changes in the direction of the axis, it can also be designed as a stack of a plurality of pole rods which are guided parallel to one another and are movable radially relative to one another.
  • the axis-facing ends of these pole bars form sectionend vom, which together form the end face of the
  • the inclination of the end face of the pole elements intended for bearing against the component should be selected so that the end face is in the closest possible contact, in particular line contact, with the outer jacket of the component.
  • the component as is customary, for example, with tool holders, has a cone-shaped outer jacket, which can vary from tool holder to tool holder.
  • pole elements are described whose end surface forming region is formed by a hinged component hinged so as to be able to adapt to a changing angle of inclination of the contour.
  • the hinged component is part of the magnetic flux-conducting pole, the magnetic resistance increasing air gaps can not be excluded.
  • pole elements made of brittle material, usually ferrite, which carries the risk of damage in itself.
  • the pole elements in each case a guide element between the first and the second position movable are guided and that the guide elements are each mounted to pivot about a transverse to the axis and in particular in a common plane normal to the axis.
  • the pole elements are pivoted as a whole in order to adapt the end surfaces of the angle of inclination of the outer shell of the component, the pole elements are mechanically stable despite their adaptability and have compared to conventional pole elements a comparatively low magnetic resistance.
  • the guide elements for a same direction pivoting movement can be coupled via a transmission with each other and in particular with a common drive member to bring them together in, for example, linear contact with the outer shell of the component. In this way, the adaptation period can be kept short if, for example, different tool holders are to be heated.
  • Pole elements which are formed as a stack of a plurality of mutually parallel radially to the axis relative to each other movably guided pole rods to the contact surface of the component not only approximated in stages in
  • pole rods To be able to bring investment contact with the pole rods, but to be able to create the pole rods in turn linear or flat to the component.
  • Each pole element may have a linear toothing, which meshes with a drive pinion mounted on its guide element, wherein the
  • Drive pinion are in drive connection with a common drive member, as hereinafter also for from stacking pole rods
  • the drive mechanism provides for a positive or non-positive feed and return movement of the pole elements.
  • the feed movement which brings the pole element into abutting contact with the component, ensures at an angle error between the end face of the pole member and the component that a tilting moment is exerted on the guide member which brings the pole member in line or surface contact with the device.
  • the at least one pole element of the axis adjacent to a transverse axis to the axis of rotation rotatable or pivotable end surface of a material with soft magnetic, magnetic flux conducting properties carries, which forms a curved around the axis of rotation, in particular coaxially to the axis of rotation circularly curved, on the outer peripheral surface of the component abrollable in abutting contact end face.
  • End surface element may be formed as a wheel or roller or ball and rolls off to reduce wear on the component.
  • the end surface element is part of the magnetic flux path. As far as each pole element carries only a single rotatable or pivotable end surface element, it is sufficient if the pole element is guided only radially to the axis movable. The pole element does not have to be additionally pivotally mounted, since angular errors are compensated by the end face element.
  • An end surface element of the type described above is in point contact on a conical outer peripheral surface of the component with the component. In order to at least be able to approach a line contact, at least two end surface element are expediently axially parallel to each other and offset in the direction of the axis offset from one another mounted on the pole element.
  • the lateral surface of the end surface element can in the direction of its Dreh°. Pivot axis be varied, for example, to form
  • end surface elements can also be varied in size.
  • one and the same pole element associated end surface elements may have different size and / or cross-sectional contour.
  • the end face of the pole element coaxially to the pivot axis substantially circular to the
  • the pole member may be curved with its end surface on the outer surface of the component when the induction coil unit performs an oscillatory motion relative to the component.
  • Vertex area in the achsnormalen cross-sectional area is varied and / or the width of the apex region in the circumferential direction of the component seen in the achsnormalen cross-sectional area along the axis is varied.
  • At least one or preferably all of the pole elements are formed as a stack of a plurality of mutually parallel pole rods movable radially relative to the axis.
  • the axis of the facing ends of these pole rods form separate vertex areas, wherein the radial height of the bounded by the partial surfaces, axially normal cross-sectional areas is varied radially to the axis and / or the
  • Cross-sectional areas is varied and / or the width of the apex area, seen in the circumferential direction of the component, in the axis normal
  • Cross-sectional area along the stacking direction varies at least between two adjacent in the stack pole rods.
  • the pole element formed as a stack of pole rods can automatically adapt to the outer contour of the component.
  • Such a pole element can for example rest on a conical outer jacket, even if the cone angle of the component varies from component to component or even within the component.
  • the pile of pole pieces sufficiently approximates the peripheral contour of the component in practice, even if the generatrices of the end surfaces of the individual pole rods are axially parallel to the axis.
  • the tool holder has a conical outer shell in this area, and accordingly, the circumferential length within which the magnetic flux encloses the cone also changes.
  • achsnormalen cross-sectional area decreases radially to the axis and / or the radius of curvature of the apex area in the achsnormalen cross-sectional area increases and / or the width of the apex area, in the circumferential direction of the Component seen in the axis normal
  • the partial surfaces which are inclined towards one another and the top surface are essentially flat surfaces which have a trapezoidal, axially normal cross-sectional surface
  • the surface areas and / or the crest surface which are inclined towards one another may be convexly curved surfaces which delimit an arcuate, limited, axially normal cross-sectional area. It is understood that the end face of the pole elements may be uniformly varied in the direction of the axis according to the principles explained above, regardless of whether the
  • Pole elements are integrally formed or formed as a stack of pole rods. However, the variation can be carried out stepped in poles constructed from pole rods.
  • the pole rods are displaceable against each other within the stack of each pole element and can be directly against each other or on
  • pole rods Guide surfaces of a predetermined pole piece of the stack to be guided transversely to the direction of displacement, as described for example in DE 10 2005 005 892 A1.
  • the pole rods can also be guided on housing-fixed surfaces of the induction coil unit.
  • the pole rods In operation, the pole rods should come into abutting contact with the outer jacket of the component. Suitable contact forces already generated for this purpose
  • the individual pole rods can be assigned feed springs which are suitable for
  • a fourth aspect of the invention which includes a preferred embodiment of the first to third aspects, but also independent has patentable meaning, it is provided that in turn at least one or all of the pole elements are formed as a stack of several mutually parallel, radially to the axis relatively movably guided pole rods whose ends facing the axis form the end face of the pole member, and that as a stack of Polstäben trained Polelementen a drive device is assigned, which drives the pole rods together for the movement between the first and the second position, in particular a form-fitting, wherein in
  • Driving force transmission path between a drive member and at least a part number of pole rods a the drive to be transmitted limiting device, in particular a slip clutch, is arranged.
  • the driving force-limiting devices ensure that the contact of the individual pole rods to the component also comes about when the distance traveled by the individual pole rods is unequal due to the outer contour of the component.
  • the drive device can be used both for the feed movement and for the return movement of the pole rods.
  • the drive member drives the pole rods via driving force transmission paths that are separate from each other, limiting the driving force
  • the driving force transmission paths can be connected in series, as far as the slip clutches for then
  • each pole rod to be driven comprises such a linear toothing, while slip clutches are provided only between such pinions, which have to complete or avoid additional paths according to the outer contour of the component.
  • a simple and reliable design provides in this case that the pinion and the slip clutches are arranged on a common shaft parallel to the axis.
  • such a shaft is provided for each pole element designed as a stack of pole rods.
  • this wave is also used to guide the pole rods with.
  • the shaft In order to drive the individual shafts from a common drive member, the shaft carries a gear wheel, which is concentric with one to the axis, with the
  • Drive member meshes in a rotary drive connection ring gear.
  • the general aim of the present invention is to design the induction coil unit so that it can be used as versatile as possible and thus for heating components with different outer contours in the area to be heated.
  • One of the parameters in which the components, such as the tool holders, may differ is the length of the axial region to be heated.
  • the receiving sleeve of the tool holder should be heated only over the length of that area in which the tool shank is held in a press fit. Not involved in the press fit areas of the receiving sleeve should not
  • Heating be charged to prevent long-term damage to the tool holder.
  • Tool holder not only increases the energy required for heating, but also the energy requirement in the subsequent cooling and causes an extension of the cycle time when clamping and unclamping
  • At least one or all of the pole elements are formed as a stack of a plurality of mutually parallel radially to the axis movably guided pole rods, whose axis facing ends form the end face of the pole member, wherein the pole member associated with a blocking device is, by means of which the movement of at least one of its pole rods with radial distance from the first position in the second position or a third position can be blocked.
  • the blocking device holds the blocked pole piece at a distance from the component, while the unblocked pole rods are either forcibly driven together or placed by spring force or magnetic force against the component, as described above.
  • the driving force limiting device so for example, the slip clutch of the blocked pole rod, ensures that the unblocked pole rods can be placed against the component.
  • Heating profile even with the same axial length of the area to be heated on the component is provided.
  • at least the axially outermost in the stack located pole or in the stack axially outermost group of a plurality of adjacent pole rods is blockable. In this way, the axial thermal effect of the
  • the blocking device adjacent to the stack of pole rods, has a movable blocking element cooperating with stop surfaces on the pole bars to be blocked
  • the blocking element may be designed as a cam roller rotatably driven axially parallel to the axis, whose cam with the
  • Stop surfaces of the pole rods form cooperating counter stop surfaces.
  • the stop surfaces and / or counter stop surfaces, with respect to the direction of movement of the pole bars and / or the blocking element can be staggered, so that they are used with different setting stroke.
  • all blocking elements are in one
  • the blocking elements are designed as axially parallel to the axis rotatable cam rollers and have pinions which are coupled to a drivable by the drive member, concentric to the axis ring gear.
  • the drive member may in turn be a manual drive member, but also a motor drive.
  • Figure 1 is a perspective view of a variant of a
  • Induction coil unit for inductive heating of a tool holder for clamping and unclamping a tool
  • Figure 2 is a partially broken view of the
  • Figure 3 is an axial sectional view of the induction coil unit, taken along a line III-III in Figure 1;
  • Fig. 4 - 6 are schematic representations of unrollable on the components
  • Figure 7 is a schematic representation of a variant of
  • Figure 8 is a perspective view of an induction coil unit for inductive heating of a tool holder for clamping and unclamping a rotating tool;
  • FIG. 9 shows a part of a sectional view through the induction coil unit, seen along a line IX-IX from FIG. 8;
  • Figure 10 is a perspective, teilwe ise broken view of
  • Induction coil unit in which the housing and one of its coils is not shown for clarity;
  • FIGS. 1 to 3 show an induction coil unit 1 with the aid of which a sleeve part 3, shown in broken lines in FIG. 2, of electrically conductive material, in this case steel, of a tool holder 5 can be heated by inductive means.
  • the tool holder 5 which is essentially rotationally symmetrical with respect to its operating axis of rotation 7, hereinafter referred to as "axis", has a receiving opening 9 which is central to the axis 7 for the press-fit reception of a shaft 11, indicated otherwise by a dot-dash line, of an otherwise not shown working axis around the axis of rotation 7 rotating tool, for example, a drill or a milling cutter
  • the tool shaft has, based on the inner diameter of the
  • the tool holder 5 can be part of a
  • the induction coil unit 1 has a substantially annular housing 13 made of electrical insulating material, here with
  • Rectangular outer contour which is operatively axially displaceably held in a manner explained in more detail below on a particular vertical guide of a shrinking device.
  • the housing 13 encloses a possibly composed of segments yoke ring 17 of a soft magnetic, magnetic flux conductive, but electrically non-conductive material, such as ferrite, and carries on its inner ring side at equal angular intervals about the axis 7 around arranged, preferably wound from high-frequency strand coils 19th ,
  • the coils 19 are in even number at equal angular intervals and lying in a common axis normal plane
  • Coil axes arranged around the axis 7 around.
  • the coils 19 are, based on their diameter, flat and radial to the axis 7
  • Coil axis arranged. It goes without saying that the above-described "transverse field" can also be produced with fewer coils, but also more coils than would be the case with the number of pole elements.
  • Each of the coils 19 encloses a pole element 21 of soft magnetic, magnetic flux conductive, but electrically non-conductive material, such as ferrite, which on the housing 13 and / or the yoke ring 17 and / or the coil 19 and in the following explained in more detail according to the yoke ring 17 Way is guided displaced.
  • Each pole element 21 in this case penetrates the coil 19 and projects into a receiving space 23 (FIG. 2) bounded by the coils 19 for receiving the sleeve part 3 of the tool holder 5.
  • the pole elements 21 are radially up to near the axis 7 in the manner explained in more detail below pushed, so that they can rest in a first position on sleeve parts 3 with very different diameters.
  • the pole elements 21 are movable away from the axis 7 into a second radially outer position by a drive, which will be explained in more detail below, in which the sleeve part 3 can be inserted into the receiving space 23 or removed from the receiving space 23.
  • the induction coil unit 1 of Figures 1 to 3 is by means of a handle 65 along a vertical guide column 67 here relative to the
  • Tool holder 5 is displaceable.
  • the tool holder 5 is with the
  • the guide column 67 and the holder 69 form, as indicated by the common base 71, a device unit, so that the induction coil unit 1 on the sleeve portion 3 of the tool holder. 5 can be placed, such that the sleeve portion 3 in a
  • Receiving space 23 of the induction coil unit 1 is immersed.
  • the yoke ring 17 In the interior of the yoke ring 17 is an even number of coils 19 with a radial coil axis, here four coils 19, arranged at equal angular intervals about the axis 7 around.
  • the yoke ring 17 and the coils 19 are of plate-shaped, also made of magnetically conductive, electrically non-conductive material, for. As ferrite, existing pole elements 21 passes through, wherein the plate planes of the pole elements 21 in radial planes, which include the axis 7, are.
  • the pole elements 21 are slidably guided in guide elements 73, which at the same time also each carry one of the coils 19, radially to the axis 7, in such a way that they extend with their in the direction of the axis 7
  • End surface can create in a first position along a generatrix of the conical outer shell of the sleeve portion 3 and are lifted in a retracted second position of the outer shell.
  • Each of the pole elements 21 is provided with a linear toothing 27, here along a narrow peripheral edge, which meshes with a drive pinion 51.
  • the pinions are, as the figures 1 and 2 best show, all via a gear transmission chain 75, here of bevel gears with each other and coupled with a handling rotary handle 35 with each other.
  • the synchronous mobility of the pole elements 21 relative to the axis 7 allows the adaptation of the induction coil unit 1 to tool holders with different outer diameters.
  • the receiving sleeve 3 have different outer cone angle, the guide elements 73 are pivotally mounted on the housing 13 about a transverse, but in particular perpendicular to the axis 7 containing radial planes.
  • the indicated at 77 pivot axes are equiaxed to the axes of rotation of the pinion 51 and lie in one
  • Inclination angle of the end face 43 of each pole member can be varied by pivoting the guide member 73 about the axis 77.
  • Guide elements 73 are in turn coupled via a chain of gear drives or the like. With each other and a Einstelldusknopf 79, which allows the pole elements 21 together to incline so that the end surface 43 in line or planar contact contact along a generatrix of the conical outer shell of the receiving sleeve. 3 comes.
  • each pole element 21 has dimensions shorter in the direction of the axis 7 than the axial area of the receiving sleeve 3 intended for the interference fit engagement. In order nevertheless to inductively heat the entire region of the sleeve section 3 fixed for the press fit, this is
  • Induction coil unit 1 in turn guided against the predetermined by the handle 65 basic position.
  • the handle 65 is connected to a slidable on the guide column 67 slide 81.
  • the induction coil unit 1 is in turn guided in the direction of displacement of the carriage 81 and thus movable parallel to the axis 7, which is indicated in Figure 1 by a double arrow 83.
  • the carriage 81 carries a rack 85 which meshes with a pinion 89 driven by an electric motor 87.
  • a controller shown at 91 in FIG. 2 controls the
  • Electric motor 87 so that the induction coil unit 1 performs an oscillating movement along the axis 7, in which the end surfaces 43 of the pole elements 21 slide along the outer shell of the receiving sleeve 3 and for an oscillating displacement of the flow area of the
  • Magnetic flux along the receiving portion 3 provide. In this way, even a comparatively large press-fit area in the axial direction can be uniformly heated with pole elements which are relatively narrow in the axial direction.
  • the controller 91 outputs the frequency and the amplitude of the axial
  • controller 91 can also specify a non-linear sequence of movements, so that the instantaneous dwell time of the pole elements 21 relative to the tool holder 5 for compensation of a longitudinal axis 7th
  • non-uniform heating can be used.
  • Induction coil unit 1 in the direction of the axis 7 by means of a pinion rack arrangement is merely exemplary.
  • Drive mechanisms for example in the form of an eccentric drive or a hydraulic or pneumatic oscillating drive are conceivable.
  • the axial oscillating drive makes it possible to increase the axial area of the tool holder to be heated without overdimensioning the induction coil unit.
  • the holder 69 in order to uniformly heat the tool holder 3 in the circumferential direction, the holder 69, as indicated at 91 by an arrow, may be driven to rotate about the axis 7.
  • the pole elements 21 need only initially by means of
  • Handling button 35 are placed against the outer surface of the receiving sleeve 3.
  • the magnetic field then generated ensures that the end faces 43 of the pole elements 21 in FIG
  • the intended for the swivel angle handling knob 79 may be omitted if necessary. With sufficiently smooth gear couplings, it is sufficient to provide the pole elements 21, if necessary, tilted against the receiving sleeve 3. The magnetic attraction force present when the coils are energized, in conjunction with the oscillatory movement of the induction coil unit 1, ensures that the guide units 73 automatically move into a position
  • the end surfaces 43 may have the cross-sectional configuration explained below with reference to FIG. 11. It can also be provided in a variant that the plate-shaped pole elements 21 are formed as a stack against one another radially displaceable pole rods to the axis, as indicated by dash-dotted lines in Figure 3. The blocking function explained below with reference to FIGS. 8 to 10 can also be implemented in the variant of FIGS. 1 to 3.
  • the pole elements 21 slide with their end faces 34 in the direction of the axis 7 along the generatrix of the
  • Pole 21 mounted wheel 95 may be provided, which indicated with its peripheral surface 97 at the indicated by a double arrow 99
  • the axis of rotation 93 extends transversely to the axis 7 in an axis 7 axis normal to the plane.
  • the wheel 95 is also made of a
  • Magnetic flux conductive material for. As ferrite, and forms the actual
  • the pole element 21 is displaceably guided transversely to the axis 7 corresponding to the double arrow 101 and is held in abutting contact with the sleeve section 3 due to the magnetic forces.
  • FIG. 5 shows a variant of a pole element 21 extending from the
  • Pole element 21 of Figure 4 differs essentially only in that arranged as the end face of the pole element forming element in a spherical chamber 103 all sides rotatably guided ball 105 is. It is understood that the chamber 103 is also suitable for guiding the wheel 95 of FIG.
  • a plurality of wheels 95 or balls 105 are arranged offset in the direction of the axis 7 in order to achieve an at least approximately linear contact with the sleeve portion 3. It is understood that if necessary, several wheels or balls in the direction of their axes of rotation can be arranged side by side.
  • Figure 6 shows a further variant of a Poleiements 21, the end surface 34 is designed circular segment. Centric to the end surface 34, the pole member 21 is pivotally mounted about an axis 107 on a guide 109. The guide is displaceable radially to the axis 7 in the direction of the double arrow 111, so that the end face 34 of the pole element can be brought into abutting contact with the outer shell of the sleeve portion 3 and during the oscillatory movement in the direction of the double arrow 113 am
  • the coils are not shown; However, they enclose the pole element, as this
  • the pole elements generate a magnetic flux directed in the circumferential direction of the tool holder.
  • FIG. 7 shows in a schematic illustration, the idea of the heating area of an induction coil unit 1 can be explained by a
  • a coil 19 enclosing the sleeve section 3 coaxially is terminated by pole elements 21 at its two axial end faces.
  • the pole elements 21 are supplemented on the outside of the coil 19 by a yoke ring 17 to a magnetic circuit which limits the magnetic field in the region of the outer shell of the sleeve portion 3 substantially to the region axially between the two pole elements 21.
  • the axial distance of the pole elements 21 is smaller than that provided for the press fit of the tool shank in the receiving sleeve 3 area and is characterized by the
  • Oscillation movement of the induction coil unit 1 along the arrow 82 increases to the desired level.
  • the pole elements 21 may be pole disks, as described in DE 199 15 412 A1. However, the pole elements 21 can also consist of a star arrangement of radially movable pole rods in order to ensure contact contact with the axis 7 adjacent end surfaces 43. The pole element 21 located remotely from the free front end of the sleeve section 3 may possibly be dispensed with.
  • FIGS. 8 to 10 show a further variant of one
  • Induction coil unit 1 with details of the configuration of the pole elements 21. Measures for oscillating movement of the induction coil unit 1 relative to the sleeve portion 3 of the tool holder 5 are not shown, but may be present. Alternatively, the measures explained with reference to FIGS. 8 to 11 can also be provided in the variants of FIGS. 1 to 3 and 7.
  • pole elements 21 in the variant of FIGS. 8 to 11 are stacked in the direction of the axis 7 of stacked pole rods 25, here in each case 6 pole rods 25, which can be moved radially together but radially relative to one another to the axis 7 are displaceable. It is understood that too the pole elements of the above-explained induction coil units can be constructed as a stack of pole rods.
  • Each of the pole rods 25 comprises a rack-like linear toothing 27 which meshes with a pinion shaft 29 associated in common with the pole rods 25 of each rod.
  • the pinion shafts 29 are arranged axially parallel to the axis 7 and each carry a drive gear 31, which in turn meshes with a coaxially rotatable in the housing 13 to the axis 7, common first ring gear 33.
  • the ring gear 33 carries an accessible outside the housing 13 hand lever 35, by means of which the ring gear 33 can be rotated and thus the pole elements 21 can be moved together via the pinion rollers 29 radially to the axis 7.
  • the tool holder 5 is fixed to a receptacle or a holder, not shown, while the induction coil unit 1 along a likewise not shown, mostly vertical
  • the recording may be stationary, but also in turn arranged to be movable. In a movable recording, alternatively, the induction coil unit 1 may be arranged stationary. The same applies to the preceding ones
  • Tool holder 5 carries the induction coil unit 1 a stop 37 ( Figure 8), which in the operating position on an axial end face of the
  • Tool holder 5 is applied and for a reproducible position of
  • Induction coil unit 1 relative to the tool holder 5 provides.
  • the stop 37 has an obliquely to the axis 7 adjustable, but lockable guided stop finger 39, as already explained in DE 10 2005 005 892 A1.
  • the pole elements 21 are moved by means of the hand lever 35 in abutting contact with the outer shell of the sleeve portion 3.
  • Cooling air or cooling fluid is conducted via one or more nozzles against the heated tool holder 5 via a coolant connection which can be seen in FIG. 1 at 41, which is thereby cooled to a temperature which is not hazardous to touch.
  • the tool holder 5 has, as Figure 10 shows, a conical outer shell, while the receiving opening 9 forming inner shell is cylindrical. From the tool insertion side located at the top in FIG. 10, therefore, both the thickness of the material cross-section and the outer one increases
  • the pole elements 21 end face areas 43, whose cross-sectional contour, relative to the axis 7 normal
  • FIG. 11 schematically shows plan views of pole rods 21, seen in FIG. 11
  • FIG. 11a shows the plan view of the pole pin in the area of the tool insertion side on the smallest diameter portion of the outer shell of the receiving sleeve 3, while FIG. 11c shows the contour of the largest portion of the outer shell
  • FIG. 11b shows one of the pole pins 21 arranged in the stack between the uppermost and the lower pole pins.
  • the contour of each end surface region 43 is defined by two partial surface regions 45 (FIG. 1a) which are inclined toward one another and merge into one another in a direction of the axis 7 extending, intended to rest on the outer surface of the receiving sleeve 3 of the tool holder 5 apex area.
  • the lateral surface portions 45 and the surface of the apex portion 47 are flat and define a trapezoidal cross section whose side surface angle ⁇ in the direction of the axis 7 of the smallest diameter portion of the
  • Outer jacket decreases to the largest diameter area.
  • the width of the flat vertex surface is, seen in the circumferential direction of the
  • the planar vertex surface 47 may also be replaced by a curved vertex surface 47 '. If necessary, the curvature can also extend over at least part of the partial surfaces 45.
  • the radius of curvature increases in the direction of the expanding cone-shaped outer shell of the sleeve section.
  • the pole rods 21 can form rounded end surface regions 43 at least in the apex region.
  • the inclination angle ⁇ from pole to pole to be equal, in which case the height H decreases in the direction of the widening conical surface of the outer shell, as z. B. in Figure 11 a at 47 "is additionally indicated for the bottom pole relative to the contour of the top pole.
  • Tool holders can be used with different cone angle of their outer sheath. To ensure that the end surface area 43 of each pole bar 25 taken by itself, even with variation of
  • the pinion roller 29 carries on a common, fixedly connected to the drive wheel 31 shaft a plurality of rotatably mounted on the shaft 49 single pinion 51, each with a linear toothing 27 of the pole rods 25 mesh.
  • the rotatably seated on the shaft 49 pinion 51 are each about one
  • Slip clutch (not shown) with either the shaft 49 or an adjacent pinion 51 coupled.
  • the pinion shaft 29 is therefore not only able to drive all the pole rods 25 together, but also permits relative displacements between pole rods 25, the pinion 51 of which is driven via a slip clutch.
  • Sleeve section 3 adjacent Polstabs 25, here the top pole, the associated pinion can also be positively coupled to the shaft 49, while others the larger diameter portion of the
  • Slip clutches may be effective between the pinion and the shaft 49, so that these pinions are driven in parallel with each other. Also, a serial arrangement is conceivable for friction clutches, if their
  • the region of the receiving sleeve 3 of the tool holder 5 to be flooded by the magnetic flux should expediently be limited to the axial region in which the tool shank is held in a press fit in order, on the one hand, to load the tool holder 5 only slightly thermally and on the other hand to reduce the cooling effort and the time required for cooling.
  • the area flooded by the magnetic flux is determined by the axial dimensions of the pole elements causing the magnetic flux.
  • the cams 55 can be swiveled into their displacement path when the pole rods 25 are radially retracted from the tool holder 5 and thus block the feed movement of the pole rod 25 towards the tool holder 5. The blocked pole rods 25 are then blocked for the flow.
  • Each of the camshafts 53 carries a drive gear 57 which meshes with a second ring gear 59 rotatably mounted in the housing 13 coaxially with the axis 7 rotatably.
  • the ring gear 59 is over a
  • Electromotive drives can be replaced.
  • cams 55 and / or abutment surfaces 57 are suitably staggered so that they depend on the rotation of the
  • Camshaft 53 successively come into engagement and accordingly a variable number of pole rods 25 can be blocked.
  • Stop surfaces 57 chosen so that starting with the on
  • pole rods are sequentially blockable. It is understood, however, that possibly also between the end-side Polstäben 25 arranged pole rods for controlling the heat distribution in a central region of the stack can be selectively blocked.

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Abstract

The induction coil unit for heating up a component which is rotationally symmetrical with respect to an axis (7), especially a tool holder (5), comprises a plurality of coils (19) arranged about the axis (7) of the tool holder (5), said coils having pole elements that are interconnected by a common yoke ring (17) and that are radially mobile with respect to the axis (7). Upon excitation by alternating current, the coils (19) produce a magnetic flux running in the tool holder (5) in the peripheral direction for inductively heating the tool holder (5). The induction coil unit (1) can be oscillated in the direction of the axis (7) by means of a drive (87), the pole elements (21) oscillating along the tool holder (5). The induction coil unit according to the invention is able to heat a comparatively large portion of the tool holder (5) despite comparatively little energy consumption and despite a comparatively compact design.

Description

Induktionsspuleneinheit Beschreibung  Induction coil unit Description
Die Erfindung betrifft eine Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse rotationssymmetrischen Bauteils aus elektrisch leitendem Material und insbesondere zum Erwärmen eines Hülsenteils, welches in einer zu der Achse zentrischen Aufnahmeöffnung einen langgestreckten Gegenstand im Presssitz hält, vorzugsweise zum Erwärmen des Hülsenteils eines Werkzeughalters, der in seiner zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, im Presssitz hält. The invention relates to an induction coil unit for heating a rotationally symmetrical component of an electrically conductive material relative to an axis, and in particular for heating a sleeve part which holds an elongated object in a press fit in a centering receiving opening, preferably for heating the sleeve part of a tool holder which is in its central axis of rotation to the receiving opening a shaft of a rotary tool, in particular a drilling or milling tool, holds in a press fit.
Es ist bekannt, den zylindrischen Schaft eines rotierend anzutreibenden Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers, in eine im It is known, the cylindrical shaft of a rotating tool to be driven, for example a drill or milling cutter, in a in the
Wesentlichen zylindrische Aufnahmeöffnung eines Werkzeughalters einzuschrumpfen. Der Werkzeugschaft hat bezogen auf den Shrink substantially cylindrical receiving opening of a tool holder. The tool shank has related to the
Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung Übermaß. Zum Einsetzen oder Entnehmen des Werkzeugschafts wird der die Aufnahmeöffnung enthaltende Hülsenteil des Werkzeughalters erwärmt, bis der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung so weit gedehnt ist, dass der Werkzeugschaft eingesetzt oder entnommen werden kann. Nach dem Erkalten hält der Hülsenteil den Werkzeugschaft im Presssitz. Inner diameter of the receiving opening excess. For inserting or removing the tool shank, the sleeve part of the tool holder containing the receiving opening is heated until the inner diameter of the receiving opening is stretched so far that the tool shank can be inserted or removed. After cooling, the sleeve part holds the tool shank in a press fit.
Während das Einsetzen des Werkzeugschafts in den wärmegedehnten Werkzeughalter in aller Regel problemlos vonstattengeht, muss für das Entnehmen des Werkzeugschafts aus dem Werkzeughalter der While the insertion of the tool shank into the heat-extended tool holder usually proceeds without any problems, the removal of the tool shank from the tool holder of the
Werkzeughalter so rasch erwärmt werden, dass der Werkzeughalter sich dehnt, bevor durch Wärmeleitung auch der Werkzeugschaft mit erwärmt wird, was zum Verklemmen des Werkzeugschafts im Werkzeughalter führt und das Ausspannen des Werkzeugs erschwert, wenn nicht gar unmöglich macht. Es ist bekannt, den üblicherweise aus Stahl, d. h. einem elektrisch leitenden Material bestehenden Werkzeughalter induktiv mittels einer Tool holders are heated so quickly that the tool holder stretches before by heat conduction of the tool shaft is heated with, resulting in jamming of the tool shaft in the tool holder and makes the clamping of the tool difficult, if not impossible. It is known, the usually made of steel, ie an electrically conductive material tool holder inductively by means of a
Induktionsspuleneinheit erzeugte Wirbelströme zu erwärmen. Die Induction coil unit to heat generated eddy currents. The
Induktionsspule herkömmlicher Geräte umschließt hierbei gleichachsig den Werkzeughalter. Eine solche Induktionsspule erzeugt in dem von ihr umschlossenen Werkzeughalter einen axial verlaufenden Magnetfluss, der den Werkzeughalter erwärmt. Induction coil of conventional devices encloses this coaxially the tool holder. Such an induction coil generates in the tool holder enclosed by it an axially extending magnetic flux which heats the tool holder.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine solche Induktionsspule magnetische Streufelder erzeugt, die nicht nur dem Werkzeughalter, sondern auch in einem gewissen Umfang das darin im Presssitz gehaltene Werkzeug mit erwärmen. Um dies zu vermeiden, ist es aus DE 199 15 412 A1 bekannt, die dem Werkzeug benachbarte Stirnseite der Induktionsspule mit einer However, it has been found that such an induction coil generates stray magnetic fields which not only heat the tool holder but also, to a certain extent, the tool held therein in a press fit. To avoid this, it is known from DE 199 15 412 A1, the tool adjacent to the end face of the induction coil with a
Polscheibe aus weichmagnetischem Material, beispielsweise Ferrit, abzudecken. Die auf der werkzeugseitigen Stirn des Werkzeughalters aufliegende Polscheibe konzentriert den Magnetfluss in dem Werkzeughalter und schirmt in gewissem Umfang den Werkzeugschaft gegen Streufelder ab. Die aus DE 199 15 412 A1 bekannte Induktionsspule vermag jedoch den Werkzeughalter nicht gleichförmig zu erwärmen, so dass es lokal zu Polscheibe made of soft magnetic material, such as ferrite, cover. The resting on the tool-side end of the tool holder pole disk concentrates the magnetic flux in the tool holder and shields to some extent the tool shank against stray fields. However, the induction coil known from DE 199 15 412 A1 can not heat the tool holder uniformly, so that it is locally too
Überhitzungsschäden an dem Werkzeughalter kommen kann. Darüber hinaus verhindert die auf der Stirn des Werkzeughalters aufliegende Overheating damage may occur to the tool holder. In addition, the resting on the forehead of the tool holder prevents
Polscheibe, dass radial auskragende Werkzeuge bis unmittelbar an die Stirn des Werkzeughalters herangeführt eingeschrumpft werden können. Polscheibe, that radially projecting tools can be shrunk until brought directly to the front of the tool holder.
Aus DE 10 2005 005 892 A1 ist eine weitere Induktionsspuleneinheit bekannt, bei welcher mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Polelemente aus weichmagnetischem Material radial verstellbar in einem Jochring aus weichmagnetischem Material angeordnet sind. Die From DE 10 2005 005 892 A1, a further induction coil unit is known in which a plurality of circumferentially distributed pole elements of soft magnetic material are arranged radially adjustable in a yoke ring of soft magnetic material. The
Polelemente haben dem Werkzeughalter radial zugewandte Endflächen, die in einen linienförmigen Anlagekontakt zur Umfangsfläche des Pole elements have the tool holder radially facing end surfaces, which in a linear abutting contact with the peripheral surface of the
Werkzeughalters bringbar sind. Die Polelemente sind von gesondert zugeordneten Spulen umschlossen und induzieren, wenn sie in an sich bekannter Weise mit Wechselstrom gespeist werden, in dem Werkzeughalter Magnetflüsse, die den Werkzeughalter in Umfangsrichtung durchfluten und den Werkzeughalter erwärmende Wirbelströme erzeugen. Da die Tool holder can be brought. The pole elements are enclosed by separately assigned coils and induce when they are in themselves be fed with alternating current known in the tool holder, the magnetic flux flows through the tool holder in the circumferential direction and generate the tool holder heating eddy currents. Because the
Polelemente auf der Umfangsfläche des Werkzeughalters anliegen, erübrigt sich eine auf der Stirnfläche des Werkzeughalters anliegende Polscheibe, wie sie bei DE 199 15 412 A1 vorgesehen ist, und dementsprechend können radial auskragende Werkzeuge bis an die Stirn des Werkzeughalters heran eingeschrumpft werden. Pole elements rest on the peripheral surface of the tool holder, there is no need for a fitting on the end face of the tool holder Polscheibe, as provided in DE 199 15 412 A1, and accordingly radially projecting tools can be shrunk to the front of the tool holder zoom.
Bei der aus DE 10 2005 005 892 A1 bekannten Induktionsspuleneinheit verlaufen die axialen Enden der an der Außenfläche des Werkzeughalters anliegenden Endflächen der Polelemente im Abstand von dem In the case of the induction coil unit known from DE 10 2005 005 892 A1, the axial ends of the end faces of the pole elements resting against the outer surface of the tool holder extend at a distance from the latter
Werkzeughalter, was den magnetischen Widerstand des Magnetflusskreises im Bereich der Enden erhöht, wodurch eine lokale Überhitzung des Tool holder, which increases the magnetic resistance of the magnetic flux circuit in the region of the ends, whereby a local overheating of the
Werkzeughalters in diesen Bereichen für manche Anwendungsfälle hinreichend vermieden wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Tool holder is sufficiently avoided in these areas for some applications. However, it has been shown that the
Adaptierung der Endflächen der Polelemente aufwendig ist und für manche Anwendungsfälle zur Vermeidung lokaler Überhitzungen des Adaptation of the end faces of the pole elements is expensive and for some applications to avoid local overheating of the
Werkzeughalters nicht ausreicht. Tool holder is insufficient.
Herkömmliche Induktionsspuleneinheiten lenken den durch Induktionsspulen erzeugten Magnetfluss so in das zu erwärmende Bauteil, dass der Conventional induction coil units direct the magnetic flux generated by induction coils in the component to be heated so that the
Magnetfluss den zu erwärmenden Bereich vollständig überlappt. In aller Regel wird hierbei ein Bereich induktiv erwärmt, der größer ist als der zum Beispiel bei einem Werkzeughalter durch das Ein- und Ausspannen des Werkzeugs zu dehnende, axiale Bereich. Herkömmliche Magnet flux completely overlaps the area to be heated. In general, in this case, a region is heated inductively, which is greater than, for example, in a tool holder by the clamping and unclamping of the tool to be stretched, axial region. conventional
Induktionsspuleneinheit sind deshalb energetisch als auch räumlich überdimensioniert, insbesondere um auch Bauteile, insbesondere Induction coil unit are therefore energized as well as spatially oversized, in particular to components, in particular
Werkzeughalter unterschiedlicher Abmessungen erwärmen zu können. Die Überdimensionierung herkömmlicher Induktionsspuleneinheiten kann aber zu magnetischen Streufeldern führen, die das auszuspannende Werkzeug mit erhitzen und das Ausspannen zum Teil beträchtlich erschweren können. Unter einem ersten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, einen Weg zu zeigen, wie das Bauteil und insbesondere ein Werkzeughalter mit To heat tool holders of different dimensions. However, the oversizing of conventional induction coil units can lead to stray magnetic fields, which can heat the tool auszuspannende and the clamping can make it difficult to considerable extent. In a first aspect, it is an object of the invention to show a way how the component and in particular a tool holder with
vergleichsweise geringem Energieaufwand und dabei verringerter Feldstärke magnetischer Streufelder sicher erwärmt werden kann. comparatively low energy consumption and thereby reduced field strength of stray magnetic fields can be safely heated.
Unter dem ersten Aspekt geht die Erfindung von einer Under the first aspect, the invention of a
Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere eines Werkzeughalters, aus, welcher umfasst: einen zur Achse zentrischen Aufnahmeraum für das Bauteil, wenigstens ein Polelement aus einem Material mit Induction coil unit for heating a relative to an axis rotationally symmetrical component, in particular a tool holder, from, which comprises: a central axis for the receiving space for the component, at least one pole element made of a material with
weichmagnetischem, magnetflussleitenden Eigenschaften, wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule zur Erzeugung von magnetischem Fluss in dem wenigstens einen Polelement, wobei das wenigstens eine Polelement eine der Achse im Wesentlichen radial zugewandte Endfläche hat, die in Anlagekontakt oder Nahezu- Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils steht.  soft magnetic, magnetic flux conducting properties, at least one can be fed with AC coil for generating magnetic flux in the at least one pole element, wherein the at least one pole element has an axis substantially radially facing end surface in abutting contact or close contact with the outer peripheral surface of the component stands.
Bei einer solchen Induktionsspuleneinheit ist gemäß der Erfindung In such an induction coil unit according to the invention
vorgesehen, dass eine Antriebsanordnung vorgesehen ist, die zumindest das wenigstens eine Polelement und eine Halterung für das Bauteil zumindest während eines Teils der Zeitspanne, in welcher die wenigstens eine Spule mit Wechselstrom gespeist ist, relativ zueinander bewegend in Richtung der Achse längsbeweglich und/oder um die Achse rotierend antreibt. Die Induktionsspuleneinheit und die Halterung können hierbei zu einer Geräteeinheit miteinander verbunden sein. provided that a drive arrangement is provided which at least the at least one pole element and a holder for the component at least during a portion of the period in which the at least one coil is supplied with alternating current, relative to each other moving longitudinally movable and / or in the direction of the axis the axis drives in rotation. The induction coil unit and the holder may in this case be connected to one another with a device unit.
Einer solchen Induktionsspuleneinheit liegt die Idee zugrunde, den von der wenigstens einen Spule erzeugten Magnetfluss nicht im gesamten zu erwärmenden Bereich des Bauteils kontinuierlich zuzuführen, sondern auf einem Teilbereich des gesamten zu erwärmenden Bereichs zu begrenzen und stattdessen diesen Teilbereich nach Art einer Abtastbewegung einmal oder auch mehrfach über den gesamten, zu erwärmenden Bereich zu bewegen. Hierbei wird ausgenutzt, dass das Bauteil die in den Teilbereichen lokal erzeugte Wärme zu speichern vermag, dass aber für die Erzeugung der Wirbelströme in den Teilbereich weniger Energie aufgebracht werden muss. Darüber hinaus lässt sich allein aufgrund geeigneter Wahl der Abtastbewegung der insgesamt zu erwärmende Bereich festlegen. Durch Wahl der Geschwindigkeit und/oder der Verweildauer lässt sich die Such an induction coil unit is based on the idea that the magnetic flux generated by the at least one coil does not extend as a whole continuously supplying heating of the component, but to limit to a portion of the entire area to be heated and instead to move this portion in the manner of a scanning once or even repeatedly over the entire area to be heated. In this case, use is made of the fact that the component is able to store the heat generated locally in the partial areas, but that less energy must be applied to generate the eddy currents in the partial area. In addition, the total area to be heated can be determined solely on the basis of a suitable choice of the scanning movement. By choosing the speed and / or the residence time can be
Wärmemenge variieren, die dem Bauteil lokal zugeführt wird. Dies lässt sich insbesondere dadurch erreichen, dass die wenigstens eine Spule und das wenigstens eine Polelement eine relativ zur Halterung bewegbare Einheit bilden und die Antriebsanordnung diese Einheit und die Halterung in Amount of heat vary, which is supplied to the component locally. This can be achieved, in particular, in that the at least one coil and the at least one pole element form a unit movable relative to the holder, and the drive arrangement forms this unit and the holder in
Richtung der Achse relativ zueinander in einer oszillierenden Bewegung antreibt. Durch Steuerung der Amplitude der oszillierenden Bewegung und/oder der Frequenz lässt sich die gewünschte Gesamterwärmung des Bauteils steuern. Zweckmäßigerweise ist hierbei der Antriebsanordnung eine Steuerung zugeordnet, die auch die Momentangeschwindigkeit der Direction of the axis relative to each other in an oscillating motion drives. By controlling the amplitude of the oscillating motion and / or the frequency, the desired overall heating of the component can be controlled. Appropriately, in this case the drive assembly is associated with a controller, which also the instantaneous speed of
Relativbewegung und/oder die Stromstärke des die wenigstens eine Spule speisenden Wechselstroms abhängig von der momentanen Position des wenigstens einen Polelements relativ zum Halter steuert. Relative movement and / or the current strength of the at least one coil feeding alternating current depending on the instantaneous position of the at least one pole element relative to the holder controls.
Die Induktionsspuleneinheit kann mehrere, insbesondere eine geradzahlige Anzahl um die Achse herum verteilte Polelemente umfassen, die radial zur Achse beweglich an der Einheit geführt sind und zwischen einer der Achse nahen Stellung und einer der Achse fernen Stellung bewegbar sind und mit ihren der Achse im Wesentlichen radial zugewandten Endflächen in der der Achse nahen Stellung in Anlagekontakt oder nahezu Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils stehen. Eine solche The induction coil unit may comprise a plurality, in particular an even number, of pole elements distributed around the axis, which are movably guided radially to the axis on the unit and are movable between a position near the axis and a position remote from the axis and with their axis substantially radial facing end surfaces in the position near the axis in abutting contact or almost abutting contact with the outer peripheral surface of the component. Such
Induktionsspuleneinheit kann längs des Bauteils in Richtung der Achse oszillierend bewegt werden, um den von den Polelementen axial The induction coil unit can be moved in an oscillating manner along the component in the direction of the axis in order to move it axially from the pole elements
überdeckten Bereich zu vergrößern. Mit anderen Worten ausgedrückt, die axiale Höhe der Polelemente kann kleiner sein als der zu erwärmende Axialbereich des Bauteils. Die Polelemente stehen hierbei to enlarge the covered area. In other words, the axial height of the pole elements may be smaller than the axial region of the component to be heated. The pole elements are here
zweckmäßigerweise zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Höhe in Anlagekontakt oder nahezu Anlagekontakt mit dem Bauteil. expediently at least in a partial region of its axial height in abutting contact or almost abutting contact with the component.
Bei herkömmlichen Induktionsspuleneinheiten, wie sie beispielsweise aus DE 199 15 412 A1 bekannt sind, wird der Magnetfluss durch eine einzige das Bauteil umschließende Spule erzeugt, wobei sich die Spule über eine axiale Länge erstreckt, die größer ist als der zu erwärmende axiale Bereich des Bauteils, hier des Werkzeughalters. Der erste Aspekt der Erfindung lässt sich auch auf Induktionsspuleneinheiten der aus DE 199 15 412 A1 bekannten Art anwenden, bei der eine das Bauteil umschließende Spule vorgesehen ist, wobei auf wenigstens einer axial gelegenen Seite der Spule, vorzugsweise auf beiden axialen Seiten der Spule, ein oder mehrere In conventional induction coil units, as are known for example from DE 199 15 412 A1, the magnetic flux is generated by a single coil enclosing the component, wherein the coil extends over an axial length which is greater than the axial region of the component to be heated, here the tool holder. The first aspect of the invention can also be applied to induction coil units of the type known from DE 199 15 412 A1, in which a coil enclosing the component is provided, on at least one axially located side of the coil, preferably on both axial sides of the coil or more
Polelemente vorgesehen sind. Die Polelemente können auch als Polscheibe ausgebildet sein, soweit der Öfffnungsdurchmesser der Polscheibe die genannte Oszillationsbewegung der Spule relativ zum Bauteil in Richtung der Achse zulässt. Anstelle der Polscheibe können auch mehrere in Pole elements are provided. The pole elements can also be designed as a pole disk, as far as the opening diameter of the pole disk allows said oscillation movement of the coil relative to the component in the direction of the axis. Instead of the pole disk can also be several in
Umfangsrichtung gegeneinander winkelversetzte Polelemente vorgesehen sein, die ggf. radial zur Achse beweglich sind, um so auch einem Circumferentially provided against each other angularly offset pole elements, which are optionally radially movable to the axis, so as to one
beispielsweise konusförmigen Außenmantel des Bauteils anliegend folgen zu können. For example, to follow conical outer shell of the component fitting.
Der erste Aspekt der Erfindung lässt sich insbesondere bei einer The first aspect of the invention can be particularly in a
Induktionsspuleneinheit der aus DE 10 2005 005 892 A1 bekannten Art einsetzen, da eine solche Induktionsspuleneinheit vergleichsweise geringe axiale Abmessungen hat. Eine Induktionsspuleneinheit dieser Art umfasst: einen zur Achse zentrischen Aufnahmeraum für das Bauteil, eine insbesondere geradzahlige Anzahl um die Achse herum verteilte, insbesondere in gleichen Winkelabständen verteilte Polelemente aus einem Material mit weichmagnetischen, magnetflussleitenden Use induction coil unit of the type known from DE 10 2005 005 892 A1, since such an induction coil unit has comparatively small axial dimensions. An induction coil unit of this type comprises: a centering space for the component, in particular an even number distributed around the axis around, in particular distributed at equal angular intervals Pol elements a material with soft magnetic, magnetic flux conducting
Eigenschaften, wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule zur Erzeugung magnetischer Flüsse in den Polelementen, insbesondere mehrere dieser Spulen, wobei die Polelemente radial zur Achse beweglich an der Einheit geführt sind und zwischen einer der Achse nahen ersten Stellung und einer der Achse fernen zweiten Stellung bewegbar sind und wobei die Polelemente der Achse im Wesentlichen radial zugewandte Endflächen haben, die in der ersten Stellung in Anlagekontakt oder nahezu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils stehen.  Characteristics, at least one can be fed with alternating current coil for generating magnetic fluxes in the pole elements, in particular a plurality of these coils, wherein the pole elements are guided radially to the axis movable on the unit and between a near axis of the first position and a second axis of the second position are movable and wherein the pole elements of the axle have substantially radially facing end surfaces which are in abutting contact or nearly in abutting contact with the outer peripheral surface of the component in the first position.
Zweckmäßigerweise stehen die Endflächen der Polelemente hierbei zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Höhe längs einer Erzeugenden einer äußeren Umfangsfläche des Bauteils in Anlagekontakt oder nahezu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils. Conveniently, the end faces of the pole elements in this case at least in a partial region of its axial height along a generatrix of an outer peripheral surface of the component in abutting contact or almost in abutting contact with the outer peripheral surface of the component.
Bei der Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche handelt es sich um die Konturbegrenzungslinie im mathematischen Sinn. Wenn hier und im The generatrix of the outer peripheral surface is the contour boundary line in the mathematical sense. If here and in
Folgenden von radialer Richtung, axialer Richtung oder Umfangsrichtung die Rede ist, so beziehen sich die Richtungsangaben stets auf die genannte Achse. Polelemente sowie auch sonst hier und im Folgenden erwähnte Materialien mit weichmagnetischen, magnetflussleitenden Eigenschaften, wie zum Beispiel Polstäbe oder Joche oder dgl., bestehen aus elektrisch nicht leitendem Material, um in diesen Elementen keine Wirbelstromverluste zu erzeugen. Die Anzahl der Polelemente und/oder Spulen ist bevorzugt geradzahlig. Es versteht sich, dass auch eine ungeradzahlige Anzahl Polelemente und/oder Spulen eingesetzt werden können. Auch kann ein „Querfeld" der erläuterten Art auch mit einer von der Anzahl der Polelemente abweichenden Anzahl Spulen erzeugt werden. Im Einzelfall genügt eine einzige Spule. The following is the radial direction, axial direction or circumferential direction, the directional information always refer to said axis. Pole elements as well as materials mentioned here and below with soft-magnetic, magnetic flux-conducting properties, such as pole rods or yokes or the like, are made of electrically nonconductive material in order to avoid eddy current losses in these elements. The number of pole elements and / or coils is preferably even. It is understood that an odd number of pole elements and / or coils can be used. Also, a "transverse field" of the kind explained also with one of the number of pole elements deviating number of coils are generated. In individual cases, a single coil is sufficient.
Bei den Polelementen kann es sich um einstückige Platten oder Stäbe mit rechteckigem, quadratischem oder rundem Querschnitt handeln und dementsprechend variiert die Form der Endfläche entlang des einstückigen Elements. Es versteht sich, dass es sich bei dem Bereich der Endfläche auch um ein betriebsmäßig abnehmbares Teil des ansonsten einstückigen Polelements handeln kann, wie dies in DE 10 2005 005 892 A1 erläutert ist. The pole elements may be one-piece plates or rods of rectangular, square or round cross-section and, accordingly, the shape of the end surface varies along the one-piece element. It is understood that the area of the end face can also be an operationally removable part of the otherwise one-piece pole element, as explained in DE 10 2005 005 892 A1.
Damit sich das Polelement auch einer in Richtung der Achse verändernden Kontur des Bauteils anpassen kann, kann es auch als Stapel aus mehreren, zueinander parallel radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet sein. Die der Achse zugewandten Enden dieser Polstäbe bilden Teilendflächen, die zusammen die Endfläche des So that the pole element can also adapt to a contour of the component which changes in the direction of the axis, it can also be designed as a stack of a plurality of pole rods which are guided parallel to one another and are movable radially relative to one another. The axis-facing ends of these pole bars form Teilendflächen, which together form the end face of the
Polelements bilden. Form pole elements.
Die Neigung der zur Anlage an dem Bauteil bestimmten Endfläche der Polelemente soll so gewählt sein, dass die Endfläche in möglichst engem Kontakt, insbesondere Linienkontakt, mit dem Außenmantel des Bauteils steht. Vielfach hat das Bauteil, wie dies zum Beispiel bei Werkzeughaltern üblich ist, einen konusförmigen Außenmantel, der von Werkzeughalter zu Werkzeughalter unterschiedlich sein kann. In DE 10 2005 005 892 A1 werden Polelemente beschrieben, deren Endfläche bildende Bereich durch ein klappbar angelenktes Bauteil gebildet wird, um sich so einem sich ändernden Neigungswinkel der Kontur anpassen zu könnnen. Da das abklappbare Bauteil jedoch Bestandteil des magnetflussleitenden Pols ist, können den magnetischen Widerstand erhöhende Luftspalte nicht ausgeschlossen werden. Darüber hinaus bestehen die Polelemente aus sprödem Material, zumeist Ferrit, was die Gefahr der Beschädigung in sich birgt. Unter einem zweiten Aspekt, der eine bevorzugte Ausgestaltung des vorangegangen erläuterten ersten Aspekts betrifft, aber auch selbstständige erfinderische Bedeutung bei Induktionsspuleneinheiten mit von dem ersten Aspekt abweichenden Merkmalen hat, ist vorgesehen, dass die Polelemente in je einem Führungselement zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegbar geführt sind und dass die Führungselemente jeweils um eine quer zur Achse verlaufende und insbesondere in einer zur Achse normalen gemeinsamen Ebene schwenkbeweglich gelagert sind. Da anders als bei DE 10 2005 005 892 A1 beschrieben die Polelemente insgesamt geschwenkt werden, um deren Endflächen dem Neigungswinkel des Außenmantels des Bauteils anzupassen, sind die Polelemente trotz ihrer Anpassbarkeit mechanisch stabil und haben, verglichen mit herkömmlichen Polelemente einen vergleichsweise niedrigen magnetischen Widerstand. Es versteht sich, dass die Führungselemente für eine gleichsinnige Schwenkbewegung über ein Getriebe miteinander und insbesondere auch mit einem gemeinsamen Antriebsorgan gekuppelt sein können, um sie gemeinsam in zum Beispiel linienförmigen Anlagekontakt mit dem Außenmantel des Bauteils zu bringen. Auf diese Weise lässt sich die Anpassungszeitspanne kurz halten, wenn zum Beispiel unterschiedliche Werkzeughalter erwärmt werden sollen. The inclination of the end face of the pole elements intended for bearing against the component should be selected so that the end face is in the closest possible contact, in particular line contact, with the outer jacket of the component. In many cases, the component, as is customary, for example, with tool holders, has a cone-shaped outer jacket, which can vary from tool holder to tool holder. In DE 10 2005 005 892 A1 pole elements are described whose end surface forming region is formed by a hinged component hinged so as to be able to adapt to a changing angle of inclination of the contour. However, since the hinged component is part of the magnetic flux-conducting pole, the magnetic resistance increasing air gaps can not be excluded. In addition, the pole elements made of brittle material, usually ferrite, which carries the risk of damage in itself. In a second aspect, which relates to a preferred embodiment of the above-explained first aspect, but also has independent inventive significance in induction coil units with different characteristics from the first aspect, it is provided that the pole elements in each case a guide element between the first and the second position movable are guided and that the guide elements are each mounted to pivot about a transverse to the axis and in particular in a common plane normal to the axis. Since differently described in DE 10 2005 005 892 A1, the pole elements are pivoted as a whole in order to adapt the end surfaces of the angle of inclination of the outer shell of the component, the pole elements are mechanically stable despite their adaptability and have compared to conventional pole elements a comparatively low magnetic resistance. It is understood that the guide elements for a same direction pivoting movement can be coupled via a transmission with each other and in particular with a common drive member to bring them together in, for example, linear contact with the outer shell of the component. In this way, the adaptation period can be kept short if, for example, different tool holders are to be heated.
Die unter dem zweiten Aspekt beanspruchte Idee lässt sich nicht nur bei einstückigen Polelementen einsetzen, sondern mit Vorteil auch bei The idea claimed under the second aspect can be used not only with one-piece pole elements, but also with advantage
Polelementen, die als Stapel aus mehreren zueinander parallel radial zur Achse relative zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet sind, um die Anlagefläche des Bauteils nicht nur approximiert in Stufen in Pole elements which are formed as a stack of a plurality of mutually parallel radially to the axis relative to each other movably guided pole rods to the contact surface of the component not only approximated in stages in
Anlagekontakt mit den Polstäben bringen zu können, sondern die Polstäbe ihrerseits auch linienförmig oder flächig an das Bauteil anlegen zu können. To be able to bring investment contact with the pole rods, but to be able to create the pole rods in turn linear or flat to the component.
Jedes Polelement kann eine Linearverzahnung aufweisen, die mit einem an ihrem Führungselement gelagerten Antriebsritzel kämmt, wobei die Each pole element may have a linear toothing, which meshes with a drive pinion mounted on its guide element, wherein the
Antriebsritzel mit einem gemeinsamen Antriebsorgan in Antriebsverbindung stehen, wie dies nachfolgend auch für aus Stapeln von Polstäben Drive pinion are in drive connection with a common drive member, as hereinafter also for from stacking pole rods
aufgebaute Polelemente beschrieben wird. Das Antriebsorgan sorgt für eine form- oder kraftschlüssige Zustell- und Rückholbewegung der Polelemente. Die Zustellbewegung, die das Polelement in Anlagekontakt mit dem Bauteil bringt, sorgt bei einem Winkelfehler zwischen Endfläche des Polelements und dem Bauteil dafür, dass ein Kippmoment auf das Führungselement ausgeübt wird, welches das Polelement in Linien- oder Flächenkontakt mit dem Bauelement bringt. Ein gesondertes Antriebsorgan für das constructed pole elements will be described. The drive mechanism provides for a positive or non-positive feed and return movement of the pole elements. The feed movement, which brings the pole element into abutting contact with the component, ensures at an angle error between the end face of the pole member and the component that a tilting moment is exerted on the guide member which brings the pole member in line or surface contact with the device. A separate drive member for the
Führungselement, wie es nachfolgend noch erläutert wird, kann deshalb ggf. entfallen. Auch sorgen die beim Bestromen der Spulen auftretenden Guide element, as will be explained below, may therefore be omitted. Also ensure that occurring during the energizing of the coils
Magnetkräfte für eine weitere Ausrichtung der Winkellage des Polelements relativ zum Bauteil. Dies gilt insbesondere unter dem vorangegangen erläuterten zweiten Aspekt der Erfindung. Magnetic forces for a further alignment of the angular position of the pole element relative to the component. This applies in particular to the previously explained second aspect of the invention.
Bei der in Richtung der Achse erfolgenden Oszillationsbewegung kann es auch zu einer Relativbewegung zwischen der Endfläche der Polelemente einerseits und der Außenumfangsfläche des zu erwärmenden Bauteils andererseits kommen. Um Abnutzungsschäden an den Polelementen einerseits und den zu erwärmenden Bauteilen andererseits zu vermeiden, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das wenigstens eine Polelement der Achse benachbart ein um eine quer zur Achse verlaufende Drehachse drehbares oder schwenkbares Endflächenelement aus einem Material mit weichmagnetischem, magnetflussleitenden Eigenschaften trägt, welches eine um die Drehachse gekrümmte, insbesondere gleichachsig zur Drehachse kreisförmig gekrümmte, auf der äußeren Umfangsfläche des Bauteils in Anlagekontakt abwälzbare Endfläche bildet. Das In the case of the oscillation movement taking place in the direction of the axis, a relative movement between the end face of the pole elements on the one hand and the outer peripheral face of the component to be heated on the other hand can also occur. In order to avoid wear damage to the pole elements on the one hand and the components to be heated on the other hand is provided in a preferred embodiment that the at least one pole element of the axis adjacent to a transverse axis to the axis of rotation rotatable or pivotable end surface of a material with soft magnetic, magnetic flux conducting properties carries, which forms a curved around the axis of rotation, in particular coaxially to the axis of rotation circularly curved, on the outer peripheral surface of the component abrollable in abutting contact end face. The
Endflächenelement kann als Rad oder Walze oder Kugel ausgebildet sein und rollt zur Verschleißminderung an dem Bauteil ab. In dieser End surface element may be formed as a wheel or roller or ball and rolls off to reduce wear on the component. In this
Ausgestaltung ist das Endflächenelement Bestandteil des Magnetflusswegs. Soweit jedes Polelement lediglich ein einziges drehbares oder schwenkbares Endflächenelement trägt, genügt es, wenn das Polelement lediglich radial zur Achse beweglich geführt ist. Das Polelement muss nicht zusätzlich schwenkbar gelagert sein, da Winkelfehler durch das Endflächenelement ausgeglichen werden. Ein Endflächenelement der vorstehend erläuterten Art steht an einer konischen Außenumfangsfläche des Bauteils in Punktkontakt mit dem Bauteil. Um auch einen Linienkontakt zumindest annähern zu können, sind zweckmäßigerweise wenigstens zwei Endflächenelement achsparallel zueinander und in Richtung der Achse gegeneinander versetzt an dem Polelement gelagert. Embodiment, the end surface element is part of the magnetic flux path. As far as each pole element carries only a single rotatable or pivotable end surface element, it is sufficient if the pole element is guided only radially to the axis movable. The pole element does not have to be additionally pivotally mounted, since angular errors are compensated by the end face element. An end surface element of the type described above is in point contact on a conical outer peripheral surface of the component with the component. In order to at least be able to approach a line contact, at least two end surface element are expediently axially parallel to each other and offset in the direction of the axis offset from one another mounted on the pole element.
Die Mantelfläche des Endflächenelements kann in Richtung seiner Drehbzw. Schwenkachse variiert sein, beispielsweise unter Bildung von The lateral surface of the end surface element can in the direction of its Drehbzw. Pivot axis be varied, for example, to form
Scheitelbereichen, wie sie nachfolgend unter dem dritten Aspekt der Vertex areas, as described below under the third aspect of
Erfindung beschrieben sind. Es versteht sich, dass die Endflächenelemente auch in ihrer Größe variiert sein können. Insbesondere können ein und demselben Polelement zugeordnete Endflächenelemente unterschiedliche Größe und/oder Querschnittskontur haben. Invention are described. It is understood that the end surface elements can also be varied in size. In particular, one and the same pole element associated end surface elements may have different size and / or cross-sectional contour.
In einer Variante, bei der das Polelement, wie unter dem zweiten Aspekt erläutert, schwenkbar gelagert ist, kann die Endfläche des Polelements gleichachsig zur Schwenkachse im Wesentlichen kreisförmig um die In a variant in which the pole element, as explained in the second aspect, is pivotally mounted, the end face of the pole element coaxially to the pivot axis substantially circular to the
Schwenkachse herum gekrümmt sein, so dass das Polelement als solches mit seiner Endfläche an der Außenfläche des Bauteils abrollen kann, wenn die Induktionsspuleneinheit eine Oszillationsbewegung relativ zu dem Bauteil ausführt. As such, the pole member may be curved with its end surface on the outer surface of the component when the induction coil unit performs an oscillatory motion relative to the component.
Unter einem dritten Aspekt, der eine bevorzugte Ausgestaltung des ersten oder zweiten Aspekts betrifft, aber auch selbstständige erfinderische In a third aspect, which relates to a preferred embodiment of the first or second aspect, but also independent inventive
Bedeutung bei Induktionsspuleneinheiten mit vom ersten oder zweiten Aspekt abweichenden Merkmalen hat, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere eines Hülsenteils, beispielsweise eines Has meaning in induction coil units with deviating from the first or second aspect features, it is an object of the invention, an induction coil unit for heating a rotationally symmetrical component, in particular a sleeve part, for example a
Werkzeughalters, zu schaffen, die sich einfacher als bisher an Tool holder, to create that easier than before
unterschiedliche Bauteile anpassen lässt, um das Bauteil gleichmäßiger als bisher zu erwärmen. adapt different components to heat the component more evenly than before.
Die vorstehend erwähnte Aufgabe wird unter dem dritten Aspekt dadurch gelöst, dass zumindest der für die Anlage oder Nahezu-Anlage bestimmte Teilbereich der Endfläche jedes Polelements als längs der Achse The above-mentioned object is achieved in the third aspect in that at least that intended for the plant or near-plant Part of the end face of each pole element as along the axis
langgestreckter Scheitelbereich von zur Achse hin aufeinander zu elongated apex area towards each other towards the axis
verlaufenden Teilflächen gebildet ist, wobei die radiale Höhe der von den Teilflächen begrenzten achsnormalen Querschnittsfläche des Polelements radial zur Achse variiert ist und/oder der Krümmungsradius des is formed extending partial surfaces, wherein the radial height of the bounded by the partial surfaces achsnormalen cross-sectional area of the pole element is varied radially to the axis and / or the radius of curvature of
Scheitelbereichs in der achsnormalen Querschnittsfläche variiert ist und/oder die Breite des Scheitelbereichs in Umfangsrichtung des Bauteils gesehen in der achsnormalen Querschnittsfläche längs der Achse variiert ist. Vertex area in the achsnormalen cross-sectional area is varied and / or the width of the apex region in the circumferential direction of the component seen in the achsnormalen cross-sectional area along the axis is varied.
Durch die Variation der radialen Höhe und/oder des Krümmungsradius und/oder der Scheitelbereichsbreite durch die Gestaltung der aufeinander zu verlaufenden Teilflächen kann auf einfache Weise der lokale magnetische Widerstand der Endflächen variiert und damit der magnetische Fluss in dem Bauteil lokal in einem Nebenschluss zu den am Bauteil anliegenden By varying the radial height and / or the radius of curvature and / or the apex width by the design of successive partial surfaces can be varied in a simple manner, the local magnetic resistance of the end faces and thus the magnetic flux in the component locally in a shunt to the on Component adjacent
Bereichen der Endfläche variiert und angepasst werden. Areas of the endface varies and be customized.
In einer bevorzugten Ausgestaltung, die es dem Polelement erlaubt, sich auch einer in Richtung der Achse verändernden Kontur des Bauteils anzupassen, ist zumindest eines oder bevorzugt sämtliche der Polelemente als Stapel aus mehreren zueinander parallel radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet. Die der Achse zugewandten Enden dieser Polstäbe bilden gesonderte Scheitelbereiche, wobei die radiale Höhe der von den Teilflächen begrenzten, achsnormalen Querschnittsflächen radial zur Achse variiert ist und/oder der In a preferred embodiment which allows the pole element to also adapt to a contour of the component that changes in the direction of the axis, at least one or preferably all of the pole elements are formed as a stack of a plurality of mutually parallel pole rods movable radially relative to the axis. The axis of the facing ends of these pole rods form separate vertex areas, wherein the radial height of the bounded by the partial surfaces, axially normal cross-sectional areas is varied radially to the axis and / or the
Krümmungsradius des Scheitelbereichs in den achsnormalen Radius of curvature of the apex area in the axis normal
Querschnittsflächen variiert ist und/oder die Breite des Scheitelbereichs, in Umfangsrichtung des Bauteils gesehen, in der achsnormalen Cross-sectional areas is varied and / or the width of the apex area, seen in the circumferential direction of the component, in the axis normal
Querschnittsfläche längs der Stapelrichtung zumindest zwischen zwei im Stapel benachbarten Polstäben variiert. In dieser Ausgestaltung kann nicht nur der magnetische Fluss beeinflusst werden, sondern auch sichergestellt werden, dass sich das als Stapel von Polstäben ausgebildete Polelement selbsttätig der Außenkontur des Bauteils anpassen kann. Ein solches Polelement kann zum Beispiel an einem konischen Außenmantel anliegen, selbst wenn der Konuswinkel des Bauteils von Bauteil zu Bauteil oder auch innerhalb des Bauteils variiert. Der Stapel von Polstäben approximiert die Umfangskontur des Bauteils in der Praxis hinreichend, selbst wenn die Erzeugenden der Endflächen der einzelnen Polstäbe achsparallel zur Achse verlaufen. Cross-sectional area along the stacking direction varies at least between two adjacent in the stack pole rods. In this embodiment, not only the magnetic flux can be influenced, but also ensure that the pole element formed as a stack of pole rods can automatically adapt to the outer contour of the component. Such a pole element can for example rest on a conical outer jacket, even if the cone angle of the component varies from component to component or even within the component. The pile of pole pieces sufficiently approximates the peripheral contour of the component in practice, even if the generatrices of the end surfaces of the individual pole rods are axially parallel to the axis.
Die Variation der Endflächen der Polelemente bzw. Polstäbe, jeweils gesehen in zur Achse normalen Schnittebenen, erlaubt es, den Magnetfluss örtlich einem variierenden Materialquerschnitt des zu erwärmenden Bauteils anzupassen. Speziell bei Werkzeughaltern nimmt der Materialquerschnitt des den Werkzeugschaft aufnehmenden Hülsenabschnitts von der The variation of the end faces of the pole elements or pole rods, in each case seen in sectional planes normal to the axis, makes it possible to locally adapt the magnetic flux to a varying material cross section of the component to be heated. Especially with tool holders, the material cross section of the tool shank accommodating sleeve portion of the
Werkzeugeinsteckseite her zu, d. h. der Werkzeughalter hat in diesem Bereich einen konischen Außenmantel, und dementsprechend ändert sich auch die Umfangslänge, innerhalb der der Magnetfluss den Konus umschließt. Um für eine gleichmäßige Erwärmung eines Bauteils mit in Richtung der Achse zunehmendem Materialquerschnitt, insbesondere eines Hülsenteils mit konusförmigem Außenmantel, zu sorgen, ist Tool insertion side towards, d. H. The tool holder has a conical outer shell in this area, and accordingly, the circumferential length within which the magnetic flux encloses the cone also changes. In order to ensure a uniform heating of a component with in the direction of the axis increasing material cross-section, in particular a sleeve part with a conical outer shell, is
zweckmäßigerweise vorgesehen, dass mit längs der Achse wachsendem Materialquerschnitt des Bauteils die radiale Höhe der von den Teilflächen begrenzten, achsnormalen Querschnittsfläche radial zur Achse abnimmt und/oder der Krümmungsradius des Scheitelbereichs in der achsnormalen Querschnittsfläche zunimmt und/oder die Breite des Scheitelbereichs, in Umfangsrichtung des Bauteils gesehen, in der achsnormalen expediently provided that with increasing along the axis material cross-section of the component, the radial height of the bounded by the partial surfaces, achsnormalen cross-sectional area decreases radially to the axis and / or the radius of curvature of the apex area in the achsnormalen cross-sectional area increases and / or the width of the apex area, in the circumferential direction of the Component seen in the axis normal
Querschnittsfläche zunimmt. Cross-sectional area increases.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung sind die aufeinander zu geneigten Teilflächen sowie die Scheitelfläche im Wesentlichen ebene Flächen, die eine trapezförmige, achsnormale Querschnittsfläche In a particularly simple embodiment, the partial surfaces which are inclined towards one another and the top surface are essentially flat surfaces which have a trapezoidal, axially normal cross-sectional surface
begrenzen. Alternativ können die aufeinander zu geneigten Teilflächen und/oder die Scheitelfläche konvex gekrümmte Flächen sein, die eine bogenförmige, begrenzte achsnormale Querschnittsfläche begrenzen. Es versteht sich, dass die Endfläche der Polelemente entsprechend den vorangegangen erläuterten Grundsätzen in Richtung der Achse gleichförmig sich ändernd variiert sein kann, und zwar unabhängig davon, ob die limit. Alternatively, the surface areas and / or the crest surface which are inclined towards one another may be convexly curved surfaces which delimit an arcuate, limited, axially normal cross-sectional area. It is understood that the end face of the pole elements may be uniformly varied in the direction of the axis according to the principles explained above, regardless of whether the
Polelemente einstückig ausgebildet sind oder als Stapel von Polstäben ausgebildet sind. Die Variation kann aber bei aus Polstäben aufgebauten Polelementen gestuft erfolgen. Pole elements are integrally formed or formed as a stack of pole rods. However, the variation can be carried out stepped in poles constructed from pole rods.
Die Polstäbe sind innerhalb des Stapels jedes Polelements gegeneinander verschiebbar und können unmittelbar aneinander oder aber an The pole rods are displaceable against each other within the stack of each pole element and can be directly against each other or on
Führungsflächen eines vorbestimmten Polstabs des Stapels quer zur Verschieberichtung geführt sein, wie dies zum Beispiel in DE 10 2005 005 892 A1 beschrieben ist. Alternativ können die Polstäbe aber auch an gehäusefesten Flächen der Induktionsspuleneinheit geführt sein. Guide surfaces of a predetermined pole piece of the stack to be guided transversely to the direction of displacement, as described for example in DE 10 2005 005 892 A1. Alternatively, however, the pole rods can also be guided on housing-fixed surfaces of the induction coil unit.
Im Betrieb sollen die Polstäbe in Anlagekontakt zum Außenmantel des Bauteils treten. Hierfür geeignete Anpresskräfte erzeugt bereits das In operation, the pole rods should come into abutting contact with the outer jacket of the component. Suitable contact forces already generated for this purpose
Magnetfeld bei der Wechselstromerregung der Spulen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Magnetfeldkräfte manchmal nicht ausreichen, um sämtliche Polstäbe in sicheren Anlagekontakt zum Bauteil zu bringen, insbesondere, wenn ein Teil der Polstäbe den Magnetflusskreis bereits schließt, während andere Polstäbe sich noch im Abstand zum Bauteil befinden. Wie in DE 10 2005 005 892 A1 beschrieben, können den einzelnen Polstäben Vorschubfedern zugeordnet werden, die für Magnetic field in the AC excitation of the coils. However, it has been found that the magnetic field forces are sometimes insufficient to bring all the pole rods into secure abutment contact with the component, in particular when part of the pole rods already close the magnetic flux circuit while other pole rods are still spaced from the component. As described in DE 10 2005 005 892 A1, the individual pole rods can be assigned feed springs which are suitable for
hinreichende, gleichmäßige Andruckkräfte sorgen können. Allerdings muss bei dieser Ausgestaltung dann dafür Sorge getragen werden, dass die Polstäbe für das Entnehmen des Bauteils aus der Induktionsspuleneinheit durch geeignete Mechanismen wieder in die zweite Stellung sufficient, even pressure forces can provide. However, in this embodiment, care must then be taken that the pole rods for the removal of the component from the induction coil unit by suitable mechanisms back to the second position
zurückgeschoben werden können, was zu einem vergleichsweise großen Bauaufwand führt, insbesondere wenn die Polstäbe jedes Stapels einer sich verändernden Kontur des Bauteils folgen sollen. can be pushed back, which leads to a relatively large construction cost, especially if the pole rods of each stack to follow a changing contour of the component.
Unter einem vierten Aspekt der Erfindung, der eine bevorzugte Weiterbildung des ersten bis dritten Aspekts beinhaltet, jedoch auch selbstständige patentfähige Bedeutung hat, ist vorgesehen, dass wiederum zumindest eines oder sämtliche der Polelemente als Stapel aus mehreren zueinander parallel, radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet sind, deren der Achse zugewandte Enden die Endfläche des Polelements bilden, und dass den als Stapel von Polstäben ausgebildeten Polelementen eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die die Polstäbe gemeinsam für die Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Stellung, insbesondere formschlüssig, antreibt, wobei im In a fourth aspect of the invention, which includes a preferred embodiment of the first to third aspects, but also independent has patentable meaning, it is provided that in turn at least one or all of the pole elements are formed as a stack of several mutually parallel, radially to the axis relatively movably guided pole rods whose ends facing the axis form the end face of the pole member, and that as a stack of Polstäben trained Polelementen a drive device is assigned, which drives the pole rods together for the movement between the first and the second position, in particular a form-fitting, wherein in
Antriebskraftübertragungsweg zwischen einem Antriebsorgan und zumindest einer Teilanzahl an Polstäben eine die zu übertragende Antriebskraft begrenzende Vorrichtung, insbesondere eine Rutschkupplung, angeordnet ist.  Driving force transmission path between a drive member and at least a part number of pole rods a the drive to be transmitted limiting device, in particular a slip clutch, is arranged.
In einer solchen Ausgestaltung können die Polstäbe jedes Stapels In such an embodiment, the pole rods of each stack
gemeinsam von einem manuellen oder auch motorischen Antriebsorgan aus gegen die Außenfläche des Bauteils in Anlagekontakt geschoben werden. Die antriebskraftbegrenzenden Vorrichtungen sorgen hierbei dafür, dass der Anlagekontakt der einzelnen Polstäbe zum Bauteil auch dann zustande kommt, wenn der von den einzelnen Polstäben zurückzulegende Weg aufgrund der Außenkontur des Bauteils ungleich ist. Die Antriebseinrichtung kann sowohl für die Zustellbewegung als auch für die Rückholbewegung der Polstäbe genutzt werden. be pushed together by a manual or motorized drive member against the outer surface of the component in abutting contact. The driving force-limiting devices ensure that the contact of the individual pole rods to the component also comes about when the distance traveled by the individual pole rods is unequal due to the outer contour of the component. The drive device can be used both for the feed movement and for the return movement of the pole rods.
Das Antriebsorgan treibt die Polstäbe über Antriebskraftübertragungswege an, die voneinander gesonderte, die Antriebskraft begrenzende The drive member drives the pole rods via driving force transmission paths that are separate from each other, limiting the driving force
Vorrichtungen enthalten. Die Antriebskraftübertragungswege können hierbei in Serie geschaltet sein, soweit die Rutschkupplungen für die dann Devices included. The driving force transmission paths can be connected in series, as far as the slip clutches for then
gestaffelten zu übertragenden Kräfte ausgelegt sind. Geeignet sind auch parallele Übertragungswege vom Antriebsorgan zu den einzelnen Polstäben, da hier gleich bemessene Antriebskraftbegrenzungsvorrichtungen, wie z. B. Rutschkupplungen, eingesetzt werden können. In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest eine Teilanzahl der Polstäbe jedes Polelements je eine Linearverzahnung aufweist, die mit je einem Ritzel kämmt, welches über je eine Rutschkupplung mit dem Antriebsorgan oder einem anderen der Ritzel in Antriebsverbindung steht. Zweckmäßigerweise umfasst jeder anzutreibende Polstab eine solche Linearverzahnung, während Rutschkupplungen nur zwischen solchen Ritzeln vorgesehen sind, die entsprechend der Außenkontur des Bauteils Zusatzwege zu absolvieren oder zu vermeiden haben. Eine einfache und betriebssichere Ausgestaltung sieht hierbei vor, dass die Ritzel und die Rutschkupplungen auf einer gemeinsamen, zur Achse parallelen Welle angeordnet sind. staggered to be transmitted forces are designed. Also suitable are parallel transmission paths from the drive member to the individual pole rods, as here equal sized driving force limiting devices such. B. slip clutches can be used. In a particularly simple embodiment, it is provided that at least a part number of the pole rods of each pole element each have a linear toothing, each with a pinion meshes, which is in driving connection via a respective slip clutch with the drive member or another of the pinion. Conveniently, each pole rod to be driven comprises such a linear toothing, while slip clutches are provided only between such pinions, which have to complete or avoid additional paths according to the outer contour of the component. A simple and reliable design provides in this case that the pinion and the slip clutches are arranged on a common shaft parallel to the axis.
Zweckmäßigerweise ist für jedes als Stapel von Polstäben ausgebildetes Polelement eine solche Welle vorgesehen. Insbesondere wird diese Welle auch zur Führung der Polstäbe mit ausgenutzt. Um die einzelnen Wellen von einem gemeinsamen Antriebsorgan aus antreiben zu können, trägt die Welle ein Zahnrad, das mit einem zur Achse konzentrischen, mit dem Expediently, such a shaft is provided for each pole element designed as a stack of pole rods. In particular, this wave is also used to guide the pole rods with. In order to drive the individual shafts from a common drive member, the shaft carries a gear wheel, which is concentric with one to the axis, with the
Antriebsorgan in einer Drehantriebsverbindung stehenden Ringzahnrad kämmt. Drive member meshes in a rotary drive connection ring gear.
Allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Induktionsspuleneinheit so zu gestalten, dass sie möglichst vielseitig und damit für die Erwärmung von Bauteilen mit unterschiedlichen Außenkonturen in dem zu erwärmenden Bereich eingesetzt werden kann. Einer der Parameter, in denen sich die Bauteile, also beispielsweise die Werkzeughalter, unterscheiden können, ist die Länge des axialen zu erwärmenden Bereichs. Die Aufnahmehülse des Werkzeughalters sollte nur über die Länge desjenigen Bereichs erwärmt werden, in welchem der Werkzeugschaft im Presssitz gehalten ist. Nicht am Presssitz beteiligte Bereiche der Aufnahmehülse sollen nicht durch The general aim of the present invention is to design the induction coil unit so that it can be used as versatile as possible and thus for heating components with different outer contours in the area to be heated. One of the parameters in which the components, such as the tool holders, may differ is the length of the axial region to be heated. The receiving sleeve of the tool holder should be heated only over the length of that area in which the tool shank is held in a press fit. Not involved in the press fit areas of the receiving sleeve should not
Erwärmung belastet werden, um Langzeitschäden an dem Werkzeughalter zu verhindern. Die Erwärmung unnötig großer Bereiche des Heating be charged to prevent long-term damage to the tool holder. The heating of unnecessarily large areas of the
Werkzeughalters erhöht nicht nur den Energiebedarf bei der Erwärmung, sondern auch den Energiebedarf bei der nachfolgenden Kühlung und bewirkt eine Verlängerung der Zykluszeit beim Ein- und Ausspannen des Tool holder not only increases the energy required for heating, but also the energy requirement in the subsequent cooling and causes an extension of the cycle time when clamping and unclamping
Werkzeugs. Unter einem fünften Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, einen Weg zu zeigen, wie der zu erwärmende Bereich des Bauteils in Richtung der Achse auf ein gewünschtes Maß begrenzt werden kann. Dieser Aspekt bildet eine bevorzugte Weitergestaltung der Erfindung unter den vorgenannten ersten bis vierten Aspekten, hat aber auch selbstständige erfinderische Bedeutung bei Induktionsspuleneinheiten mit anderer Endflächenkonfiguration der Polelemente oder anderem Antrieb von aus Polstäben bestehenden Tool. In a fifth aspect, it is an object of the invention to show a way in which the region of the component to be heated in the direction of the axis can be limited to a desired degree. This aspect forms a preferred embodiment of the invention in the aforementioned first to fourth aspects, but also has independent inventive significance in induction coil units with other end surface configuration of the pole elements or other drive of pole rods
Polelementen. Pole members.
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eines oder sämtliche der Polelemente als Stapel aus mehreren zueinander parallel radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet sind, deren der Achse zugewandte Enden die Endfläche des Polelements bilden, wobei dem Polelement eine Blockiereinrichtung zugeordnet ist, mittels der die Bewegung wenigstens eines seiner Polstäbe mit radialem Abstand von der ersten Stellung in der zweiten Stellung oder einer dritten Stellung blockierbar ist. According to the fifth aspect of the invention it is provided that at least one or all of the pole elements are formed as a stack of a plurality of mutually parallel radially to the axis movably guided pole rods, whose axis facing ends form the end face of the pole member, wherein the pole member associated with a blocking device is, by means of which the movement of at least one of its pole rods with radial distance from the first position in the second position or a third position can be blocked.
Die Blockiereinrichtung hält den blockierten Polstab im Abstand von dem Bauteil fest, während die nicht blockierten Polstäbe entweder gemeinsam zwangsweise angetrieben oder durch Federkraft oder Magnetkraft gegen das Bauteil gestellt werden, wie dies vorangegangen beschrieben ist. Soweit die Polstäbe gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung gemeinsam The blocking device holds the blocked pole piece at a distance from the component, while the unblocked pole rods are either forcibly driven together or placed by spring force or magnetic force against the component, as described above. As far as the pole rods according to the fourth aspect of the invention in common
angetrieben werden, sorgt die antriebskraftbegrenzende Vorrichtung, also beispielsweise die Rutschkupplung des blockierten Polstabs, dafür, dass die nicht blockierten Polstäbe gegen das Bauteil gestellt werden können. are driven, the driving force limiting device, so for example, the slip clutch of the blocked pole rod, ensures that the unblocked pole rods can be placed against the component.
Mittels der Blockiervorrichtung können innerhalb des Stapels von Polstäben einzelne Polstäbe in der zurückgezogenen und damit inaktiven Stellung blockiert werden. Dies erlaubt wahlweises Einstellen eines By means of the blocking device, individual pole rods in the retracted and therefore inactive position can be blocked within the stack of pole rods. This allows selective setting of a
Erwärmungsprofils auch bei gleichbleibender axialer Länge des an dem Bauteil zu erwärmenden Bereichs. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigstens der in dem Stapel axial am weitesten außen gelegene Polstab oder eine in dem Stapel axial am weitesten außen gelegene Gruppe aus mehreren benachbarten Polstäben blockierbar ist. Auf diese Weise lässt sich der axiale thermische Wirkungsbereich der Heating profile even with the same axial length of the area to be heated on the component. In a preferred embodiment it is provided that at least the axially outermost in the stack located pole or in the stack axially outermost group of a plurality of adjacent pole rods is blockable. In this way, the axial thermal effect of the
Induktionsspuleneinheit auf einfache Weise steuern. Control induction coil unit in a simple way.
In einer einfachen Ausgestaltung weist die Blockiereinrichtung, dem Stapel von Polstäben benachbart, ein mit Anschlagflächen an den zu blockierenden Polstäben zusammenwirkendes, bewegbares Blockierelement mit In a simple embodiment, the blocking device, adjacent to the stack of pole rods, has a movable blocking element cooperating with stop surfaces on the pole bars to be blocked
Gegenanschlagflächen für die Anschlagflächen der zu blockierenden Polstäbe auf. Das Blockierelement kann als achsparallel zur Achse drehbar antreibbare Nockenwalze ausgebildet sein, deren Nocken mit den Counter stop surfaces for the stop surfaces of the pole rods to be blocked. The blocking element may be designed as a cam roller rotatably driven axially parallel to the axis, whose cam with the
Anschlagflächen der Polstäbe zusammenwirkende Gegenanschlagflächen bilden. Um auf einfache Weise die Zahl der zu blockierenden Polstäbe variieren und einstellen zu können, können die Anschlagflächen und/oder Gegenanschlagflächen, bezogen auf die Bewegungsrichtung der Polstäbe und/oder des Blockierelements, gestaffelt angeordnet sein, so dass sie mit unterschiedlichem Stellhub zum Einsatz kommen. Stop surfaces of the pole rods form cooperating counter stop surfaces. In order to be able to vary and adjust the number of pole bars to be blocked in a simple manner, the stop surfaces and / or counter stop surfaces, with respect to the direction of movement of the pole bars and / or the blocking element, can be staggered, so that they are used with different setting stroke.
Bevorzugt stehen sämtliche Blockierelemente in einer Preferably, all blocking elements are in one
Zwangsantriebsverbindung mit einem gemeinsamen Antriebsorgan, beispielsweise in der Form, dass die Blockierelemente als achsparallel zur Achse drehbare Nockenwalzen ausgebildet sind und Ritzel aufweisen, die mit einem von dem Antriebsorgan antreibbaren, zur Achse konzentrischen Ringzahnrad gekuppelt sind. Bei dem Antriebsorgan kann es sich wiederum um ein manuelles Antriebsorgan, aber auch um einen motorischen Antrieb handeln. Forced drive connection with a common drive member, for example in the form that the blocking elements are designed as axially parallel to the axis rotatable cam rollers and have pinions which are coupled to a drivable by the drive member, concentric to the axis ring gear. The drive member may in turn be a manual drive member, but also a motor drive.
Anders als bei Induktionsspuleneinheiten der aus DE 199 15 412 A1 bekannten Art ist der für die Aufnahme des zu erwärmenden Bauteils bestimmte Raum und damit auch das darin erwähnte Bauteil bei In contrast to induction coil units of the type known from DE 199 15 412 A1, the space intended for receiving the component to be heated and thus also the component mentioned therein is included
erfindungsgemäßen Induktionsspuleneinheiten gut zugänglich, was die Handhabung erleichtert. Ferner ist die axiale Bauhöhe verringert, was die Einsatzmöglichkeiten verbessert. lm Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt: induction coil units according to the invention easily accessible, which facilitates handling. Furthermore, the axial height is reduced, which improves the possibilities. In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Hereby shows:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Variante einer Figure 1 is a perspective view of a variant of a
Induktionsspuleneinheit zur induktiven Erwärmung eines Werkzeughalters für das Ein- und Ausspannen eines Werkzeugs;  Induction coil unit for inductive heating of a tool holder for clamping and unclamping a tool;
Figur 2 eine teilweise aufgebrochene Darstellung der Figure 2 is a partially broken view of the
Induktionsspuleneinheit aus Figur 1 ;  Induction coil unit of Figure 1;
Figur 3 eine Axialschnittansicht der Induktionsspuleneinheit, gesehen entlang einer Linie III-III in Figur 1 ; Figure 3 is an axial sectional view of the induction coil unit, taken along a line III-III in Figure 1;
Fig. 4 - 6 schematische Darstellungen von an den Bauteilen abrollbarer Fig. 4 - 6 are schematic representations of unrollable on the components
Polelemente;  pole elements;
Figur 7 eine schematische Darstellung einer Variante der Figure 7 is a schematic representation of a variant of
Induktionsspuleneinheit der Figur 1 ;  Induction coil unit of Figure 1;
Figur 8 eine perspektivische Ansicht einer Induktionsspuleneinheit zum induktiven Erwärmen eines Werkzeughalters zum Ein- und Ausspannen eines rotierenden Werkzeugs; Figure 8 is a perspective view of an induction coil unit for inductive heating of a tool holder for clamping and unclamping a rotating tool;
Figur 9 einen Teil einer Schnittansicht durch die Induktionsspuleneinheit, gesehen entlang einer Linie IX-IX aus Figur 8; FIG. 9 shows a part of a sectional view through the induction coil unit, seen along a line IX-IX from FIG. 8;
Figur 10 eine perspektivische, teilwe ise aufgebrochene Darstellung der Figure 10 is a perspective, teilwe ise broken view of
Induktionsspuleneinheit, bei der zur deutlicheren Darstellung deren Gehäuse sowie eine ihrer Spulen nicht dargestellt ist; und  Induction coil unit, in which the housing and one of its coils is not shown for clarity; and
Figur 11 eine schematische Darstellung mehrerer Polstäbe eines Stapels von Polstäben der Induktionsspuleneinheit der Figur 8. Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Induktionsspuleneinheit 1 , mit deren Hilfe ein in Figur 2 aufgebrochen dargestelltes Hülsenteil 3 aus elektrisch leitendem Material, hier Stahl, eines Werkzeughalters 5 auf induktivem Weg erwärmt werden kann. Der zu seiner Betriebsdrehachse 7, im Folgenden„Achse" genannt, im Wesentlichen rotationssymmetrische Werkzeughalter 5 hat eine zu der Achse 7 zentrische Aufnahmeöffnung 9 für die Presssitzaufnahme eines durch eine strichpunktierte Durchmesserlinie angedeuteten Schafts 11 eines im Übrigen nicht dargestellten, im Arbeitsbetrieb um die Drehachse 7 rotierenden Rotationswerkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers. Der Werkzeugschaft hat, bezogen auf den Innendurchmesser der 11 shows a schematic illustration of a plurality of pole rods of a stack of pole rods of the induction coil unit of FIG. 8. FIGS. 1 to 3 show an induction coil unit 1 with the aid of which a sleeve part 3, shown in broken lines in FIG. 2, of electrically conductive material, in this case steel, of a tool holder 5 can be heated by inductive means. The tool holder 5, which is essentially rotationally symmetrical with respect to its operating axis of rotation 7, hereinafter referred to as "axis", has a receiving opening 9 which is central to the axis 7 for the press-fit reception of a shaft 11, indicated otherwise by a dot-dash line, of an otherwise not shown working axis around the axis of rotation 7 rotating tool, for example, a drill or a milling cutter The tool shaft has, based on the inner diameter of the
zylindrischen Aufnahmeöffnung 9, Übermaß und ist in den Hülsenteil 3 eingeschrumpft. Bei Erwärmen weitet sich der Hülsenteil 3 auf, so dass der Werkzeugschaft 11 in die Aufnahmeöffnung 9 eingesteckt oder aus ihr entnommen werden kann. Nach dem Abkühlen wird der in der cylindrical receiving opening 9, excess and has shrunk into the sleeve part 3. When heated, the sleeve part 3 widens, so that the tool shank 11 can be inserted into the receiving opening 9 or removed from it. After cooling, the in the
Aufnahmeöffnung 9 eingesetzte Werkzeugschaft 11 im Presssitz in dem Hülsenteil 3 gehalten. Der Werkzeughalter 5 kann Bestandteil einer Receiving opening 9 inserted tool shank 11 held in a press fit in the sleeve part 3. The tool holder 5 can be part of a
Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine sein oder auf der dem Hülsenteil 3 axial abgewandten Seite mit einer herkömmlichen Spindelkupplung, wie z. B. einer Steilkegelkupplung oder einer Hohlschaftkupplung (HSK-Kupplung), versehen sein. Work spindle of a machine tool or on the sleeve part 3 axially facing away from side with a conventional spindle clutch, such. B. a steep tapered coupling or a hollow shaft coupling (HSK coupling), be provided.
Die Induktionsspuleneinheit 1 hat ein aus elektrischem Isoliermaterial gefertigtes, im Wesentlichen ringförmiges Gehäuse 13, hier mit The induction coil unit 1 has a substantially annular housing 13 made of electrical insulating material, here with
Rechteckaußenkontur, das in nachfolgend noch näher erläuterter Weise an einer insbesondere vertikalen Führung eines Schrumpfgeräts betriebsmäßig axial verschiebbar gehalten ist. Rectangular outer contour, which is operatively axially displaceably held in a manner explained in more detail below on a particular vertical guide of a shrinking device.
Das Gehäuse 13 umschließt einen ggf. aus Segmenten zusammengesetzten Jochring 17 aus einem weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden, jedoch elektrisch nicht leitenden Material, beispielsweise Ferrit, und trägt an seiner Ringinnenseite mehrere in gleichen Winkelabständen um die Achse 7 herum angeordnete, vorzugsweise aus Hochfrequenzlitze gewickelte Spulen 19. Die Spulen 19 sind in geradzahliger Anzahl mit gleichen Winkelabständen und mit in einer gemeinsamen achsnormalen Ebene liegenden The housing 13 encloses a possibly composed of segments yoke ring 17 of a soft magnetic, magnetic flux conductive, but electrically non-conductive material, such as ferrite, and carries on its inner ring side at equal angular intervals about the axis 7 around arranged, preferably wound from high-frequency strand coils 19th , The coils 19 are in even number at equal angular intervals and lying in a common axis normal plane
Spulenachsen um die Achse 7 herum angeordnet. Die Spulen 19 sind, bezogen auf ihren Durchmesser, flach und mit zur Achse 7 radialer Coil axes arranged around the axis 7 around. The coils 19 are, based on their diameter, flat and radial to the axis 7
Spulenachse angeordnet. Es versteht sich, dass das vorstehend erläuterte „Querfeld" auch mit weniger Spulen, aber auch mehr Spulen, als dies der Anzahl Polelemente entsprechen würde, erzeugt werden kann. Im Einzelfall genügt eine einzige Spule. Coil axis arranged. It goes without saying that the above-described "transverse field" can also be produced with fewer coils, but also more coils than would be the case with the number of pole elements.
Jede der Spulen 19 umschließt ein Polelement 21 aus entsprechend dem Jochring 17 weichmagnetischem, Magnetfluss leitendem, jedoch elektrisch nicht leitendem Material, beispielsweise Ferrit, welches an dem Gehäuse 13 und/oder dem Jochring 17 und/oder den Spulen 19 sowie in nachfolgend noch näher erläuterter Weise verschiebbar geführt ist. Jedes Polelement 21 durchdringt hierbei die Spule 19 und ragt in einen durch die Spulen 19 begrenzten Aufnahmeraum 23 (Figur 2) für die Aufnahme des Hülsenteils 3 des Werkzeughalters 5. Die Polelemente 21 sind in nachfolgend noch näher erläuterter Weise radial bis nahe an die Achse 7 heranschiebbar, so dass sie in einer ersten Stellung auch an Hülsenteilen 3 mit stark unterschiedlichem Durchmesser anliegen können. Die Polelemente 21 sind durch einen nachfolgend noch näher erläuterten Antrieb von der Achse 7 weg in eine zweite radial äußere Stellung bewegbar, in der der Hülsenteil 3 in den Aufnahmeraum 23 eingeführt oder aus dem Aufnahmeraum 23 entnommen werden kann. Each of the coils 19 encloses a pole element 21 of soft magnetic, magnetic flux conductive, but electrically non-conductive material, such as ferrite, which on the housing 13 and / or the yoke ring 17 and / or the coil 19 and in the following explained in more detail according to the yoke ring 17 Way is guided displaced. Each pole element 21 in this case penetrates the coil 19 and projects into a receiving space 23 (FIG. 2) bounded by the coils 19 for receiving the sleeve part 3 of the tool holder 5. The pole elements 21 are radially up to near the axis 7 in the manner explained in more detail below pushed, so that they can rest in a first position on sleeve parts 3 with very different diameters. The pole elements 21 are movable away from the axis 7 into a second radially outer position by a drive, which will be explained in more detail below, in which the sleeve part 3 can be inserted into the receiving space 23 or removed from the receiving space 23.
Die Induktionsspuleneinheit 1 der Figuren 1 bis 3 ist mittels eines Handgriffs 65 entlang einer hier vertikalen Führungssäule 67 relativ zu dem The induction coil unit 1 of Figures 1 to 3 is by means of a handle 65 along a vertical guide column 67 here relative to the
Werkzeughalter 5 verschiebbar ist. Der Werkzeughalter 5 ist mit zur Tool holder 5 is displaceable. The tool holder 5 is with the
Verschieberichtung der Führungssäule 67 paralleler Achse 7 auf einem Halter 69 fixiert. Die Führungssäule 67 und der Halter 69 bilden, wie durch die gemeinsame Basis 71 angedeutet, eine Geräteeinheit, so dass die Induktionsspuleneinheit 1 auf den Hülsenabschnitt 3 des Werkzeughalters 5 aufgesetzt werden kann, derart, dass der Hülsenabschnitt 3 in einen Displacement direction of the guide column 67 parallel axis 7 fixed on a holder 69. The guide column 67 and the holder 69 form, as indicated by the common base 71, a device unit, so that the induction coil unit 1 on the sleeve portion 3 of the tool holder. 5 can be placed, such that the sleeve portion 3 in a
Aufnahmeraum 23 der Induktionsspuleneinheit 1 eintaucht. Receiving space 23 of the induction coil unit 1 is immersed.
Im Inneren des Joch rings 17 ist eine geradzahlige Anzahl Spulen 19 mit radialer Spulenachse, hier vier Spulen 19, mit gleichen Winkelabständen um die Achse 7 herum angeordnet. Der Joch ring 17 und die Spulen 19 werden von plattenförmigen, gleichfalls aus magnetisch leitendem, elektrisch nicht leitendem Material, z. B. Ferrit, bestehenden Polelementen 21 durchsetzt, wobei die Plattenebenen der Polelemente 21 in Radialebenen, welche die Achse 7 einschließen, liegen. In the interior of the yoke ring 17 is an even number of coils 19 with a radial coil axis, here four coils 19, arranged at equal angular intervals about the axis 7 around. The yoke ring 17 and the coils 19 are of plate-shaped, also made of magnetically conductive, electrically non-conductive material, for. As ferrite, existing pole elements 21 passes through, wherein the plate planes of the pole elements 21 in radial planes, which include the axis 7, are.
Die Polelemente 21 sind in Führungselementen 73, welche zugleich auch je eine der Spulen 19 tragen, radial zur Achse 7 verschiebbar geführt, und zwar so, dass sie sich mit ihrer in Richtung der Achse 7 langgestreckten The pole elements 21 are slidably guided in guide elements 73, which at the same time also each carry one of the coils 19, radially to the axis 7, in such a way that they extend with their in the direction of the axis 7
Endfläche in einer ersten Stellung entlang einer Erzeugenden des konischen Außenmantels des Hülsenabschnitts 3 anlegen können und in einer zurückgezogenen zweiten Stellung von dem Außenmantel abgehoben sind. End surface can create in a first position along a generatrix of the conical outer shell of the sleeve portion 3 and are lifted in a retracted second position of the outer shell.
Jedes der Polelemente 21 ist mit einer Linearverzahnung 27, hier entlang einer schmalen Randkante, versehen, die mit einem Antriebsritzel 51 kämmt. Die Ritzel sind, wie die Figuren 1 und 2 am besten zeigen, sämtlich über eine Zahnradgetriebekette 75, hier aus Kegelrädern miteinander und mit einem Handhabungsdrehgriff 35 miteinander gekuppelt. Über den Each of the pole elements 21 is provided with a linear toothing 27, here along a narrow peripheral edge, which meshes with a drive pinion 51. The pinions are, as the figures 1 and 2 best show, all via a gear transmission chain 75, here of bevel gears with each other and coupled with a handling rotary handle 35 with each other. On the
Handhabungsdrehgriff 35 können sämtliche Polelemente 21 gleichzeitig radial bewegt werden. Handling rotary handle 35, all pole elements 21 can be moved radially simultaneously.
Die synchrone Bewegbarkeit der Polelemente 21 relativ zur Achse 7 erlaubt die Anpassung der Induktionsspuleneinheit 1 an Werkzeughalter mit unterschiedlichem Außendurchmesser. Um auch Werkzeughalter erwärmen zu können, deren Aufnahmehülse 3 unterschiedlichen Außenkonuswinkel haben, sind die Führungselemente 73 um eine quer, insbesondere jedoch senkrecht zu den die Achse 7 enthaltenden Radialebenen schwenkbar an dem Gehäuse 13 gelagert. Die bei 77 angedeuteten Schwenkachsen sind gleichachsig zu den Drehachsen der Ritzel 51 und liegen in einer The synchronous mobility of the pole elements 21 relative to the axis 7 allows the adaptation of the induction coil unit 1 to tool holders with different outer diameters. In order to heat also tool holder, the receiving sleeve 3 have different outer cone angle, the guide elements 73 are pivotally mounted on the housing 13 about a transverse, but in particular perpendicular to the axis 7 containing radial planes. The indicated at 77 pivot axes are equiaxed to the axes of rotation of the pinion 51 and lie in one
gemeinsamen Ebene normal zur Achse 7. Auf diese Weise kann der common plane normal to the axis 7. In this way, the
Neigungswinkel der Endfläche 43 jedes Polelements durch Schwenken des Führungselements 73 um die Achse 77 variiert werden. Die Inclination angle of the end face 43 of each pole member can be varied by pivoting the guide member 73 about the axis 77. The
Führungselemente 73 sind wiederum über eine Kette aus Zahnradgetrieben oder dgl. miteinander und einem Einstelldrehknopf 79 gekuppelt, der es erlaubt, die Polelemente 21 gemeinsam so zu neigen, dass deren Endfläche 43 in linien- oder flächenhaften Anlagekontakt längs einer Erzeugenden des konischen Außenmantels der Aufnahmehülse 3 kommt. Guide elements 73 are in turn coupled via a chain of gear drives or the like. With each other and a Einstelldrehknopf 79, which allows the pole elements 21 together to incline so that the end surface 43 in line or planar contact contact along a generatrix of the conical outer shell of the receiving sleeve. 3 comes.
Die Abmessungen der Endfläche 43 jedes Polelements 21 ist in Richtung der Achse 7 kürzer als der für den Presssitzeingriff bestimmte Axialbereich der Aufnahmehülse 3. Um dennoch den gesamten für den Presssitz festgelegten Bereich des Hülsenabschnitts 3 induktiv erwärmen zu können, ist die The dimensions of the end face 43 of each pole element 21 is shorter in the direction of the axis 7 than the axial area of the receiving sleeve 3 intended for the interference fit engagement. In order nevertheless to inductively heat the entire region of the sleeve section 3 fixed for the press fit, this is
Induktionsspuleneinheit 1 ihrerseits gegenüber der durch den Handgriff 65 festgelegten Grundposition verschiebbar geführt. Der Handgriff 65 ist mit einem an der Führungssäule 67 verschiebbaren Schlitten 81 verbunden. Die Induktionsspuleneinheit 1 ist wiederum in Verschieberichtung des Schlittens 81 und damit parallel zur Achse 7 beweglich geführt, was in Figur 1 durch einen Doppelpfeil 83 angedeutet ist. Der Schlitten 81 trägt eine Zahnstange 85, die mit einem von einem Elektromotor 87 angetriebenen Ritzel 89 kämmt. Eine in Figur 2 bei 91 dargestellte Steuerung steuert den Induction coil unit 1 in turn guided against the predetermined by the handle 65 basic position. The handle 65 is connected to a slidable on the guide column 67 slide 81. The induction coil unit 1 is in turn guided in the direction of displacement of the carriage 81 and thus movable parallel to the axis 7, which is indicated in Figure 1 by a double arrow 83. The carriage 81 carries a rack 85 which meshes with a pinion 89 driven by an electric motor 87. A controller shown at 91 in FIG. 2 controls the
Elektromotor 87 so, dass die Induktionsspuleneinheit 1 eine oszillierende Bewegung längs der Achse 7 ausführt, bei welcher die Endflächen 43 der Polelemente 21 längs des Außenmantels der Aufnahmehülse 3 gleiten und für eine oszillierende Verschiebung des Durchflutungsbereichs des Electric motor 87 so that the induction coil unit 1 performs an oscillating movement along the axis 7, in which the end surfaces 43 of the pole elements 21 slide along the outer shell of the receiving sleeve 3 and for an oscillating displacement of the flow area of the
Magnetflusses entlang des Aufnahmeabschnitts 3 sorgen. Auf diese Weise kann selbst ein in axialer Richtung vergleichsweise großer Presssitzbereich mit in axialer Richtung verhältnismäßig schmalen Polelementen gleichmäßig erwärmt werden. Magnetic flux along the receiving portion 3 provide. In this way, even a comparatively large press-fit area in the axial direction can be uniformly heated with pole elements which are relatively narrow in the axial direction.
Die Steuerung 91 gibt die Frequenz und die Amplitude der axial The controller 91 outputs the frequency and the amplitude of the axial
oszillierenden Bewegung der Induktionsspuleneinheit 1 vor. Es versteht sich, dass die Steuerung 91 auch einen nicht linearen Bewegungsablauf vorgeben kann, so dass die momentane Verweildauer der Polelemente 21 relativ zum Werkzeughalter 5 für den Ausgleich einer längs der Achse 7 oscillating movement of the induction coil unit 1 before. It goes without saying that the controller 91 can also specify a non-linear sequence of movements, so that the instantaneous dwell time of the pole elements 21 relative to the tool holder 5 for compensation of a longitudinal axis 7th
ungleichförmigen Erwärmung genutzt werden kann. non-uniform heating can be used.
Der dargestellte Antrieb für die Schwingbewegung der The illustrated drive for the oscillatory movement of
Induktionsspuleneinheit 1 in Richtung der Achse 7 mit Hilfe einer Ritzel- Zahnstangenanordnung ist lediglich beispielhaft. Andere Induction coil unit 1 in the direction of the axis 7 by means of a pinion rack arrangement is merely exemplary. Other
Antriebsmechanismen, beispielsweise in Form eines Exzenterantriebs oder eines hydraulischen bzw. pneumatischen Schwingantriebs sind denkbar. Drive mechanisms, for example in the form of an eccentric drive or a hydraulic or pneumatic oscillating drive are conceivable.
Der axiale Schwingantrieb erlaubt es, den axialen, zu erwärmenden Bereich des Werkzeughalters ohne Überdimensionierung der Induktionsspuleneinheit zu vergrößern. Um den Werkzeughalter 3 auch in Umfangsrichtung gleichförmig zu erwärmen, kann der Halter 69, wie bei 91 durch einen Pfeil angedeutet, um die Achse 7 rotierend angetrieben sein. The axial oscillating drive makes it possible to increase the axial area of the tool holder to be heated without overdimensioning the induction coil unit. In order to uniformly heat the tool holder 3 in the circumferential direction, the holder 69, as indicated at 91 by an arrow, may be driven to rotate about the axis 7.
Die Polelemente 21 müssen lediglich anfänglich mittels des The pole elements 21 need only initially by means of
Handhabungsknopfs 35 gegen den Außenmantel der Aufnahmehülse 3 gestellt werden. Bei eingeschalteten Spulen 19 sorgt das dann erzeugte Magnetfeld dafür, dass die Endflächen 43 der Polelemente 21 in Handling button 35 are placed against the outer surface of the receiving sleeve 3. When the coils 19 are switched on, the magnetic field then generated ensures that the end faces 43 of the pole elements 21 in FIG
Anlagekontakt mit dem Außenmantel bleiben. Stay in contact with the outer jacket.
Der für die Schwenkwinkelbewegung vorgesehene Handhabungsknopfs 79 kann ggf. entfallen. Bei hinreichend leichtgängigen Getriebekopplungen genügt es, die Polelemente 21 ggf. verkantet gegen die Aufnahmehülse 3 zu stellen. Die bei erregten Spulen vorhandene magnetische Anziehungskraft genügt in Verbindung mit der Schwingbewegung der Induktionsspuleneinheit 1 dafür, dass die Führungseinheiten 73 selbsttätig in eine Position The intended for the swivel angle handling knob 79 may be omitted if necessary. With sufficiently smooth gear couplings, it is sufficient to provide the pole elements 21, if necessary, tilted against the receiving sleeve 3. The magnetic attraction force present when the coils are energized, in conjunction with the oscillatory movement of the induction coil unit 1, ensures that the guide units 73 automatically move into a position
schwenken, in welcher die Endfläche 43 linienförmig oder flächig an der Aufnahmehülse 3 anliegt. Die Endflächen 43 können die anhand der Figur 11 nachfolgend noch erläuterte Querschnittsgestaltung haben. Auch kann in einer Variante vorgesehen sein, dass die plattenförmigen Polelemente 21 als Stapel gegeneinander radial zur Achse verschiebbarer Polstangen ausgebildet sind, wie dies durch strichpunktierte Linien in Figur 3 angedeutet ist. Auch kann die nachfolgend anhand der Figuren 8 bis 10 erläuterte Blockierfunktion bei der Variante der Figuren 1 bis 3 verwirklicht sein. pivot, in which the end surface 43 rests linearly or flat on the receiving sleeve 3. The end surfaces 43 may have the cross-sectional configuration explained below with reference to FIG. 11. It can also be provided in a variant that the plate-shaped pole elements 21 are formed as a stack against one another radially displaceable pole rods to the axis, as indicated by dash-dotted lines in Figure 3. The blocking function explained below with reference to FIGS. 8 to 10 can also be implemented in the variant of FIGS. 1 to 3.
Während der Oszillationsbewegung gleiten die Polelemente 21 mit ihren Endflächen 34 in Richtung der Achse 7 entlang der Erzeugenden des During the oscillation movement, the pole elements 21 slide with their end faces 34 in the direction of the axis 7 along the generatrix of the
Außenmantels des Hülsenabschnitts 3. Hierbei kann es unter Umständen zu Verschleiß an den Polelementen 21 und/oder dem Hülsenabschnitt 3 kommen. Um den Verschleiß zu mindern, kann, wie das Ausführungsbeispiel der Figur 4 schematisch zeigt, das Polelement 21 im Bereich seines der Achse 7 benachbarten Endes ein um eine Achse 93 drehbar an dem This may cause wear on the pole elements 21 and / or the sleeve section 3. In order to reduce the wear, as the embodiment of Figure 4 shows schematically, the pole member 21 in the region of its axis 7 adjacent to the end about an axis 93 rotatable on the
Polelement 21 gelagertes Rad 95 vorgesehen sein, das sich mit seiner Umfangsfläche 97 bei der durch einen Doppelpfeil 99 angedeuteten Pole 21 mounted wheel 95 may be provided, which indicated with its peripheral surface 97 at the indicated by a double arrow 99
Oszillationsbewegung entlang des Außenmantels des Hülsenabschnitts 3 abrollt. Die Drehachse 93 erstreckt sich quer zur Achse 7 in einer zur Achse 7 achsnormalen Ebene. Das Rad 95 besteht gleichfalls aus einem Oscillatory movement along the outer shell of the sleeve portion 3 rolls. The axis of rotation 93 extends transversely to the axis 7 in an axis 7 axis normal to the plane. The wheel 95 is also made of a
Magnetfluss leitenden Material, z. B. Ferrit, und bildet die eigentliche Magnetic flux conductive material, for. As ferrite, and forms the actual
Endfläche des Polelements 21. Wie bereits vorangegangen erläutert, ist das Polelement 21 quer zur Achse 7 entsprechend dem Doppelpfeil 101 verschiebbar geführt und wird aufgrund der Magnetkräfte in Anlagekontakt mit dem Hülsenabschnitt 3 gehalten. Eine zusätzliche schwenkbare As already explained above, the pole element 21 is displaceably guided transversely to the axis 7 corresponding to the double arrow 101 and is held in abutting contact with the sleeve section 3 due to the magnetic forces. An additional swiveling
Lagerung des Polelements 21 , wie sie anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert wurde, ist nicht erforderlich. Storage of the pole element 21, as explained with reference to FIGS. 1 to 3, is not required.
Figur 5 zeigt eine Variante eines Polelements 21 , die sich von dem FIG. 5 shows a variant of a pole element 21 extending from the
Polelement 21 der Figur 4 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass als die Endfläche des Polelements bildendes Element eine in einer sphärischen Kammer 103 allseitig drehbar geführte Kugel 105 angeordnet ist. Es versteht sich, dass die Kammer 103 auch zur Führung des Rads 95 der Figur 4 geeignet ist. Pole element 21 of Figure 4 differs essentially only in that arranged as the end face of the pole element forming element in a spherical chamber 103 all sides rotatably guided ball 105 is. It is understood that the chamber 103 is also suitable for guiding the wheel 95 of FIG.
Nicht näher dargestellt sind Ausgestaltungen, bei welchen mehrere Räder 95 oder Kugeln 105 in Richtung der Achse 7 versetzt angeordnet sind, um einen zumindest angenähert linienförmigen Kontakt zu dem Hülsenabschnitt 3 zu erreichen. Es versteht sich, dass ggf. auch mehrere Räder oder Kugeln in Richtung ihrer Drehachsen nebeneinander angeordnet sein können. Not shown in detail are embodiments in which a plurality of wheels 95 or balls 105 are arranged offset in the direction of the axis 7 in order to achieve an at least approximately linear contact with the sleeve portion 3. It is understood that if necessary, several wheels or balls in the direction of their axes of rotation can be arranged side by side.
Figur 6 zeigt eine weiter Variante eines Poleiements 21 , dessen Endfläche 34 kreissegmentförmig gestaltet ist. Zentrisch zur Endfläche 34 ist das Polelement 21 um eine Achse 107 schwenkbar an einer Führung 109 gelagert. Die Führung ist radial zur Achse 7 in Richtung des Doppelpfeils 111 verschiebbar, so dass die Endfläche 34 des Polelements in Anlagekontakt zum Außenmantels des Hülsenabschnitts 3 gebracht werden kann und bei der Oszillationsbewegung in Richtung des Doppelpfeils 113 am Figure 6 shows a further variant of a Poleiements 21, the end surface 34 is designed circular segment. Centric to the end surface 34, the pole member 21 is pivotally mounted about an axis 107 on a guide 109. The guide is displaceable radially to the axis 7 in the direction of the double arrow 111, so that the end face 34 of the pole element can be brought into abutting contact with the outer shell of the sleeve portion 3 and during the oscillatory movement in the direction of the double arrow 113 am
Außenmantel des Hülsenabschnitts 3 sich abwälzt. Outer jacket of the sleeve portion 3 rolls.
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 4 bis 6 sind die Spulen nicht dargestellt; sie umschließen jedoch das Polelement, wie dies In the embodiments of Figures 4 to 6, the coils are not shown; However, they enclose the pole element, as this
vorangegangen erläutert wurde. was explained before.
In Folgendem werden Varianten der Induktionsspuleneinheit erläutert. In the following variants of the induction coil unit will be explained.
Gleichwirkende Komponenten sind mit den Bezugszahlen der Figuren 1 bis 6 bezeichnet. Es versteht sich, dass die erläuterten Varianten Bestandteil sowohl der vorangegangen erläuterten Versionen als auch der Equivalent components are denoted by the reference numerals of Figures 1 to 6. It is understood that the variants illustrated component of both the preceding versions explained as well as the
nachfolgenden Versionen sein können. subsequent versions.
Bei den vorstehend erläuterten Ausgestaltungen erzeugen die Polelemente einen in Umfangsrichtung des Werkzeughalters gerichteten Magnetfluss. Wie Figur 7 in einer schematischen Darstellung zeigt, lässt sich die Idee, den Erwärmungsbereich einer Induktionsspuleneinheit 1 durch eine In the embodiments explained above, the pole elements generate a magnetic flux directed in the circumferential direction of the tool holder. As FIG. 7 shows in a schematic illustration, the idea of the heating area of an induction coil unit 1 can be explained by a
Oszillationsbewegung, Doppelpfeil 83, in Richtung der Achse 7 eines Werkzeughalters 5 auch bei anderen Spulenkonfigurationen verwirklichen. In Figur 7 ist eine den Hülsenabschnitt 3 gleichachsig umschließende Spule 19 an ihren beiden axialen Stirnseiten durch Polelemente 21 abgeschlossen. Die Polelemente 21 sind auf der Außenseite der Spule 19 durch einen Jochring 17 zu einem Magnetkreis ergänzt, der das Magnetfeld im Bereich des Außenmantels des Hülsenabschnitt 3 im Wesentlichen auf den Bereich axial zwischen den beiden Polelementen 21 beschränkt. Der axiale Abstand der Polelemente 21 ist kleiner als der für den Presssitz des Werkzeugschafts in der Aufnahmehülse 3 vorgesehene Bereich und wird durch die Oscillation movement, double arrow 83, in the direction of the axis 7 of a Tool holder 5 realize in other coil configurations. In FIG. 7, a coil 19 enclosing the sleeve section 3 coaxially is terminated by pole elements 21 at its two axial end faces. The pole elements 21 are supplemented on the outside of the coil 19 by a yoke ring 17 to a magnetic circuit which limits the magnetic field in the region of the outer shell of the sleeve portion 3 substantially to the region axially between the two pole elements 21. The axial distance of the pole elements 21 is smaller than that provided for the press fit of the tool shank in the receiving sleeve 3 area and is characterized by the
Oszillationsbewegung der Induktionsspuleneinheit 1 längs des Pfeils 82 auf das gewünschte Maß vergrößert. Oscillation movement of the induction coil unit 1 along the arrow 82 increases to the desired level.
Bei den Polelementen 21 kann es sich um Polscheiben handeln, wie sie in DE 199 15 412 A1 beschrieben sind. Die Polelemente 21 können aber auch aus einer Sternanordnung radial beweglicher Polstäbe bestehen, um für einen Anlagekontakt der zur Achse 7 benachbarten Endflächen 43 zu sorgen. Das dem freien Stirnende des Hülsenabschnitts 3 entfernt gelegene Polelement 21 kann ggf. entfallen. The pole elements 21 may be pole disks, as described in DE 199 15 412 A1. However, the pole elements 21 can also consist of a star arrangement of radially movable pole rods in order to ensure contact contact with the axis 7 adjacent end surfaces 43. The pole element 21 located remotely from the free front end of the sleeve section 3 may possibly be dispensed with.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen eine weitere Variante einer FIGS. 8 to 10 show a further variant of one
Induktionsspuleneinheit 1 mit Details der Ausgestaltung der Polelemente 21. Maßnahmen zur Oszillationsbewegung der Induktionsspuleneinheit 1 relativ zum Hülsenabschnitt 3 des Werkzeughalters 5 sind zwar nicht dargestellt, können jedoch vorhanden sein. Alternativ können die anhand der Figuren 8 bis 11 erläuterten Maßnahmen auch bei den Varianten der Figuren 1 bis 3 und 7 vorgesehen sein. Induction coil unit 1 with details of the configuration of the pole elements 21. Measures for oscillating movement of the induction coil unit 1 relative to the sleeve portion 3 of the tool holder 5 are not shown, but may be present. Alternatively, the measures explained with reference to FIGS. 8 to 11 can also be provided in the variants of FIGS. 1 to 3 and 7.
Im Unterschied zu den bisher erläuterten Polelementen sind die Polelemente 21 in der Variante der Figuren 8 bis 11 als Stapel in Richtung der Achse 7 übereinander angeordneter Polstäbe 25, hier jeweils 6 Polstäbe 25, ausgebildet, die gemeinsam radial bewegt werden können, jedoch relativ zueinander radial zur Achse 7 verschiebbar sind. Es versteht sich, dass auch die Polelemente der vorangegangen erläuterten Induktionsspuleneinheiten als Stapel von Polstäben aufgebaut sein können. In contrast to the previously described pole elements, the pole elements 21 in the variant of FIGS. 8 to 11 are stacked in the direction of the axis 7 of stacked pole rods 25, here in each case 6 pole rods 25, which can be moved radially together but radially relative to one another to the axis 7 are displaceable. It is understood that too the pole elements of the above-explained induction coil units can be constructed as a stack of pole rods.
Jeder der Polstäbe 25 umfasst eine zahnstangenartige Linearverzahnung 27, die mit einer den Polstäben 25 jedes Stabes gemeinsam zugeordneten Ritzelwelle 29 kämmen. Die Ritzelwellen 29 sind achsparallel zur Achse 7 angeordnet und tragen je ein Antriebszahnrad 31 , das seinerseits mit einem in dem Gehäuse 13 zur Achse 7 gleichachsig drehbaren, gemeinsamen ersten Ringzahnrad 33 kämmt. Das Ringzahnrad 33 trägt einen außerhalb des Gehäuses 13 zugänglichen Handhebel 35, mittels dem das Ringzahnrad 33 gedreht werden kann und damit die Polelemente 21 über die Ritzelwalzen 29 gemeinsam radial zur Achse 7 bewegt werden kann. Each of the pole rods 25 comprises a rack-like linear toothing 27 which meshes with a pinion shaft 29 associated in common with the pole rods 25 of each rod. The pinion shafts 29 are arranged axially parallel to the axis 7 and each carry a drive gear 31, which in turn meshes with a coaxially rotatable in the housing 13 to the axis 7, common first ring gear 33. The ring gear 33 carries an accessible outside the housing 13 hand lever 35, by means of which the ring gear 33 can be rotated and thus the pole elements 21 can be moved together via the pinion rollers 29 radially to the axis 7.
Im Betrieb ist der Werkzeughalter 5 an einer nicht näher dargestellten Aufnahme bzw. einem Halter fixiert, während die Induktionsspuleneinheit 1 längs einer gleichfalls nicht dargestellten, zumeist vertikalen In operation, the tool holder 5 is fixed to a receptacle or a holder, not shown, while the induction coil unit 1 along a likewise not shown, mostly vertical
Führungsschiene gleichachsig zur Achse 7 des Werkzeughalters Guide rail equiaxial to the axis 7 of the tool holder
verschiebbar geführt ist, um den Werkzeughalter 5 in den Aufnahmeraum 23 der Induktionsspuleneinheit 1 einführen zu können. Die Aufnahme kann stationär, aber auch ihrerseits beweglich angeordnet sein. Bei beweglicher Aufnahme kann alternativ auch die Induktionsspuleneinheit 1 stationär angeordnet sein. Entsprechendes gilt auch für die vorangegangen slidably guided in order to introduce the tool holder 5 in the receiving space 23 of the induction coil unit 1 can. The recording may be stationary, but also in turn arranged to be movable. In a movable recording, alternatively, the induction coil unit 1 may be arranged stationary. The same applies to the preceding ones
erläuterten Ausführungsformen. Auf der Werkzeugeinsteckseite des explained embodiments. On the tool insertion side of the
Werkzeughalters 5 trägt die Induktionsspuleneinheit 1 einen Anschlag 37 (Figur 8), der in der Betriebsstellung an einer axialen Stirnfläche des Tool holder 5 carries the induction coil unit 1 a stop 37 (Figure 8), which in the operating position on an axial end face of the
Werkzeughalters 5 anliegt und für eine reproduzierbare Position der Tool holder 5 is applied and for a reproducible position of
Induktionsspuleneinheit 1 relativ zum Werkzeughalter 5 sorgt. Der Anschlag 37 hat einen schräg zur Achse 7 verstellbar, jedoch arretierbar geführten Anschlagfinger 39, wie dies bereits in DE 10 2005 005 892 A1 erläutert ist. Nachdem die Induktionsspuleneinheit 1 bis zum Anliegen des Anschlags 37 an den Werkzeughalter 5 herangeführt wurde, werden die Polelemente 21 mittels des Handhebels 35 in Anlagekontakt an den Außenmantel des Hülsenabschnitts 3 herangefahren. Die nachfolgende Erregung der Spulen 19 mit Wechselstrom induziert in dem Hülsenabschnitt 3 einen in Induction coil unit 1 relative to the tool holder 5 provides. The stop 37 has an obliquely to the axis 7 adjustable, but lockable guided stop finger 39, as already explained in DE 10 2005 005 892 A1. After the induction coil unit 1 has been brought to the abutment of the stop 37 to the tool holder 5, the pole elements 21 are moved by means of the hand lever 35 in abutting contact with the outer shell of the sleeve portion 3. The subsequent excitation of the coils 19 with AC induced in the sleeve portion 3 a in
Umfangsrichtung verlaufenden Magnetfluss, der den Hülsenabschnitt 3 zum Ein- oder Ausspannen des Werkzeugschafts erwärmt. Über einen in Figur 1 bei 41 erkennbaren Kühlmittelanschluss wird Kühlluft oder Kühlflüssigkeit über eine oder mehrere Düsen gegen den erwärmten Werkzeughalter 5 geleitet, der hierdurch auf eine gegen Berühren ungefährliche Temperatur abgekühlt wird. Circumferential magnetic flux that heats the sleeve portion 3 for clamping or unclamping the tool shaft. Cooling air or cooling fluid is conducted via one or more nozzles against the heated tool holder 5 via a coolant connection which can be seen in FIG. 1 at 41, which is thereby cooled to a temperature which is not hazardous to touch.
Der Werkzeughalter 5 hat, wie Figur 10 zeigt, einen konischen Außenmantel, während der die Aufnahmeöffnung 9 bildende Innenmantel zylindrisch ist. Von der in Figur 10 oben gelegenen Werkzeugeinsteckseite nimmt deshalb sowohl die Dicke des Materialquerschnitts als auch die äußere The tool holder 5 has, as Figure 10 shows, a conical outer shell, while the receiving opening 9 forming inner shell is cylindrical. From the tool insertion side located at the top in FIG. 10, therefore, both the thickness of the material cross-section and the outer one increases
Umfangslänge der Aufnahmehülse 3 in Richtung der Achse 7 zu. Die sich ändernden Abmessungen beeinflussen die Wirbelstromanregung in der Aufnahmehülse 3 und damit die lokale Erwärmung, die sich ohne Peripheral length of the receiving sleeve 3 in the direction of the axis 7 too. The changing dimensions affect the eddy current excitation in the receiving sleeve 3 and thus the local heating, which is without
Gegenmaßnahmen in Achsrichtung verändern würde. Countermeasures would change in the axial direction.
Um für eine in Richtung der Achse 7 gleichmäßige Erwärmung der In order for a uniform in the direction of the axis 7 heating the
Aufnahmehülse 3 zu sorgen, haben die Polelemente 21 Endflächenbereiche 43, deren Querschnittskontur sich, bezogen auf zur Achse 7 normale To provide receiving sleeve 3, the pole elements 21 end face areas 43, whose cross-sectional contour, relative to the axis 7 normal
Ebenen, in Richtung der Achse 7 zumindest zwischen zwei benachbarten Polstücken 25 ändert. Levels, in the direction of the axis 7 at least between two adjacent pole pieces 25 changes.
Figur 11 zeigt schematisch Draufsichten auf Polstäbe 21 , gesehen in FIG. 11 schematically shows plan views of pole rods 21, seen in FIG
Richtung der Achse 7. Figur 11a zeigt hierbei die Draufsicht auf den im Bereich der Werkzeugeinsteckseite am durchmesserkleinsten Bereich des Außenmantels der Aufnahmehülse 3 anliegenden Polstift, während Figur 11c die Kontur des im durchmessergrößten Bereich des Außenmantels Direction of the axis 7. FIG. 11a shows the plan view of the pole pin in the area of the tool insertion side on the smallest diameter portion of the outer shell of the receiving sleeve 3, while FIG. 11c shows the contour of the largest portion of the outer shell
anliegenden Polstifts 21 zeigt. In Figur 11 b ist einer der zwischen dem obersten und dem untersten Polstift in dem Stapel angeordneter Polstifte 21 dargestellt. Die Kontur jedes Endflächenbereichs 43 wird durch zwei aufeinander zu geneigte Teilflächenbereiche 45 (Figur 1 1a) festgelegt, die in einem in Richtung der Achse 7 sich erstreckenden, zur Anlage am Außenmantel der Aufnahmehülse 3 des Werkzeughalters 5 bestimmten Scheitelbereich 47 ineinander übergehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die seitlichen Teilflächen 45 und die Fläche des Scheitelbereichs 47 eben und begrenzen einen trapezförmigen Querschnitt, dessen Seitenflächenwinkel α in Richtung der Achse 7 vom durchmesserkleinsten Bereich des adjacent pole pin 21 shows. FIG. 11b shows one of the pole pins 21 arranged in the stack between the uppermost and the lower pole pins. The contour of each end surface region 43 is defined by two partial surface regions 45 (FIG. 1a) which are inclined toward one another and merge into one another in a direction of the axis 7 extending, intended to rest on the outer surface of the receiving sleeve 3 of the tool holder 5 apex area. In the illustrated embodiment, the lateral surface portions 45 and the surface of the apex portion 47 are flat and define a trapezoidal cross section whose side surface angle α in the direction of the axis 7 of the smallest diameter portion of the
Außenmantels zum durchmessergrößten Bereich hin abnimmt. Die Breite der ebenen Scheitelfläche ist, gesehen in Umfangsrichtung des Outer jacket decreases to the largest diameter area. The width of the flat vertex surface is, seen in the circumferential direction of the
Werkzeughalters 5, von Polstab zu Polstab etwa gleichbleibend, wobei jedoch die radiale Höhe H dementsprechend abnimmt. Tool holder 5, from pole to pole about constant, but the radial height H decreases accordingly.
Wie in den Figuren 1 1a bis 11 c durch strichpunktierte Linien angedeutet ist, kann die ebene Scheitelfläche 47 auch durch eine gekrümmte Scheitelfläche 47' ersetzt sein. Die Krümmung kann sich ggf. auch zumindest über einen Teilbereich der Teilflächen 45 erstrecken. Der Krümmungsradius nimmt hierbei in Richtung des sich erweiternden konusförmigen Außenmantels des Hülsenabschnitts zu. In dieser Gestaltung können die Polstäbe 21 zumindest im Scheitelbereich gerundete Endflächenbereiche 43 bilden. Weiter alternativ kann der Neigungswinkel α von Polstab zu Polstab gleich sein, wobei dann die Höhe H in Richtung der sich erweiternden Konusfläche des Außenmantels abnimmt, wie dies z. B. in Figur 11 a bei 47" zusätzlich für den untersten Polstab relativ zur Kontur des obersten Polstabs angedeutet ist. As indicated in the figures 1 1a to 11c by dotted lines, the planar vertex surface 47 may also be replaced by a curved vertex surface 47 '. If necessary, the curvature can also extend over at least part of the partial surfaces 45. The radius of curvature increases in the direction of the expanding cone-shaped outer shell of the sleeve section. In this configuration, the pole rods 21 can form rounded end surface regions 43 at least in the apex region. Further alternatively, the inclination angle α from pole to pole to be equal, in which case the height H decreases in the direction of the widening conical surface of the outer shell, as z. B. in Figure 11 a at 47 "is additionally indicated for the bottom pole relative to the contour of the top pole.
Durch die Variation des Endflächenquerschnitts der Polstäbe wird der Übergang des Magnetflusses vom Polstab zum Werkzeughalter variiert und damit die Magnetflussstärke sowie dementsprechend die Due to the variation of the end surface cross section of the pole rods, the transition of the magnetic flux from the pole rod to the tool holder is varied and thus the magnetic flux strength and, accordingly, the
Wirbelstromamplitude im Kontaktbereich des Polstabs. Es versteht sich, dass in Richtung der Achse 7 variierende Endbereichsquerschnitte auch bei einstückigen Polelementen angewandt werden können, also Polelementen, die nicht aus gestapelten Polstäben segmentiert aufgebaut sind. Die Induktionsspuleneinheit 1 soll möglichst vielseitig auch bei Eddy current amplitude in the contact area of the pole rod. It is understood that in the direction of the axis 7 varying Endbereichsquerschnitte can also be applied to one-piece Polelementen, so Pol elements that are not constructed segmented from stacked pole rods. The induction coil unit 1 should be as versatile as possible
Werkzeughaltern mit unterschiedlichem Konuswinkel ihres Außenmantels eingesetzt werden können. Um sicherzustellen, dass der Endflächenbereich 43 jedes Polstabs 25 für sich genommen auch bei Variation des Tool holders can be used with different cone angle of their outer sheath. To ensure that the end surface area 43 of each pole bar 25 taken by itself, even with variation of
Konuswinkels in Anlagekontakt mit dem Außenmantel kommt, trägt die Ritzelwalze 29 auf einer gemeinsamen, mit dem Antriebsrad 31 fest verbundenen Welle mehrere drehbar auf der Welle 49 gelagerte Einzelritzel 51 , die mit je einer Linearverzahnung 27 eines der Polstäbe 25 kämmen. Die drehbar auf der Welle 49 sitzenden Ritzel 51 sind über je eine Konuswinkels comes into abutting contact with the outer jacket, the pinion roller 29 carries on a common, fixedly connected to the drive wheel 31 shaft a plurality of rotatably mounted on the shaft 49 single pinion 51, each with a linear toothing 27 of the pole rods 25 mesh. The rotatably seated on the shaft 49 pinion 51 are each about one
Rutschkupplung (nicht dargestellt) entweder mit der Welle 49 oder einem benachbarten Ritzel 51 gekuppelt. Die Ritzelwelle 29 vermag deshalb nicht nur sämtliche Polstäbe 25 gemeinsam anzutreiben, sondern lässt auch Relativverschiebungen zwischen Polstäben 25 zu, deren Ritzel 51 über eine Rutschkupplung angetrieben wird. Slip clutch (not shown) with either the shaft 49 or an adjacent pinion 51 coupled. The pinion shaft 29 is therefore not only able to drive all the pole rods 25 together, but also permits relative displacements between pole rods 25, the pinion 51 of which is driven via a slip clutch.
Es versteht sich, dass sämtliche Ritzel 51 über Rutschkupplungen mit der Welle 49 gekuppelt sein können, dass aber im Einzelfall zumindest ein Teil des im durchmesserkleinsten Bereich des Außenmantels des It is understood that all pinion 51 can be coupled via friction clutches with the shaft 49, but that in an individual case at least a portion of the smallest diameter in the region of the outer shell of the
Hülsenabschnitts 3 anliegenden Polstabs 25, hier des obersten Polstabs, das zugehörige Ritzel auch formschlüssig mit der Welle 49 gekuppelt sein kann, während andere dem durchmessergrößeren Bereich des Sleeve section 3 adjacent Polstabs 25, here the top pole, the associated pinion can also be positively coupled to the shaft 49, while others the larger diameter portion of the
Außenmantels zugeordnete Ritzel 51 begrenzt kraftschlüssig, z. B. über Rutschkupplungen, mit der Welle 49 verbunden sein können. Die Outer shell associated pinion 51 limited frictionally, z. B. via slip clutches, may be connected to the shaft 49. The
Rutschkupplungen können zwischen dem Ritzel und der Welle 49 wirksam sein, so dass diese Ritzel zueinander parallel angetrieben werden. Auch eine serielle Anordnung ist bei Rutschkupplungen denkbar, sofern deren Slip clutches may be effective between the pinion and the shaft 49, so that these pinions are driven in parallel with each other. Also, a serial arrangement is conceivable for friction clutches, if their
Auslösedrehmoment von Ritzel zu Ritzel in Richtung des sich verbreiternden konischen Außenmantels der Aufnahmehülse 3 abnimmt. Release torque decreases from pinion to pinion in the direction of the widening conical outer shell of the receiving sleeve 3.
Der von dem Magnetfluss zu durchflutende Bereich der Aufnahmehülse 3 des Werkzeughalters 5 soll zweckmäßigerweise auf den axialen Bereich begrenzt werden, in welchem der Werkzeugschaft im Presssitz gehalten wird, um einerseits den Werkzeughalter 5 thermisch nur wenig zu belasten und andererseits den Kühlaufwand sowie die zum Kühlen erforderliche Zeitspanne zu verringern. Bei herkömmlichen Induktionsspuleneinheiten wird der vom Magnetfluss durchflutete Bereich durch die axialen Abmessungen der den Magnetfluss bewirkenden Polelemente festgelegt. Um die Zahl der im Betrieb an der Aufnahmehülse 3 anliegenden Polstäbe 25 und damit die wirksame axiale Höhe der Polelemente 21 ändern zu können, sind in The region of the receiving sleeve 3 of the tool holder 5 to be flooded by the magnetic flux should expediently be limited to the axial region in which the tool shank is held in a press fit in order, on the one hand, to load the tool holder 5 only slightly thermally and on the other hand to reduce the cooling effort and the time required for cooling. In conventional induction coil units, the area flooded by the magnetic flux is determined by the axial dimensions of the pole elements causing the magnetic flux. In order to change the number of applied in operation on the receiving sleeve 3 pole rods 25 and thus the effective axial height of the pole elements 21 are in
Umfangsrichtung seitlich der Polelemente 21 Nockenwalzen 53 drehbar angeordnet, deren Nocken 55 mit an den einzelnen Polstäben 25 Circumferentially arranged laterally of the pole elements 21 cam rollers 53 rotatably, the cam 55 with at the individual pole rods 25th
angeformten Anschlagflächen 57 zusammenwirken. Die Nocken 55 können bei von dem Werkzeughalter 5 radial zurückgezogenen Polstäben 25 in deren Verschiebeweg eingeschwenkt werden und blockieren damit die Zustellbewegung des Polstabs 25 auf den Werkzeughalter 5 zu. Die blockierten Polstäbe 25 sind dann für die Durchflutung blockiert. molded stop surfaces 57 cooperate. The cams 55 can be swiveled into their displacement path when the pole rods 25 are radially retracted from the tool holder 5 and thus block the feed movement of the pole rod 25 towards the tool holder 5. The blocked pole rods 25 are then blocked for the flow.
Jede der Nockenwellen 53 trägt ein Antriebszahnrad 57, das mit einem wiederum im Gehäuse 13 gleichachsig zur Achse 7 drehbar gelagerten zweiten Ringzahnrad 59 kämmt. Das Ringzahnrad 59 ist über ein Each of the camshafts 53 carries a drive gear 57 which meshes with a second ring gear 59 rotatably mounted in the housing 13 coaxially with the axis 7 rotatably. The ring gear 59 is over a
Zwischengetriebe 61 von einem Handdrehknopf 63 aus antreibbar, so dass einander entsprechende Polstäbe 25 der einzelnen Polelemente 21 gemeinsam blockierbar oder freigebbar sind. Es versteht sich, dass der Handbetätigungsknopf 63 wie auch der Handhebel 35 ggf. durch Intermediate gear 61 driven by a hand knob 63, so that mutually corresponding pole rods 25 of the individual pole elements 21 are jointly blocked or releasable. It is understood that the manual operation button 63 as well as the hand lever 35, if necessary
elektromotorische Antriebe ersetzt sein können. Electromotive drives can be replaced.
Die Nocken 55 und/oder Anschlagflächen 57 sind zweckmäßigerweise gestaffelt angeordnet, so dass sie abhängig von der Drehung der The cams 55 and / or abutment surfaces 57 are suitably staggered so that they depend on the rotation of the
Nockenwellen 53 nacheinander zum Eingriff kommen und dementsprechend eine variable Zahl der Polstäbe 25 blockiert werden kann. Camshaft 53 successively come into engagement and accordingly a variable number of pole rods 25 can be blocked.
Zweckmäßigerweise ist die Staffelung der Nocken 55 und der Conveniently, the staggering of the cam 55 and the
Anschlagflächen 57 so gewählt, dass beginnend mit dem am Stop surfaces 57 chosen so that starting with the on
durchmessergrößten Bereich des Außenmantels der Aufnahmehülse 3 anliegenden, untersten Polstab die Polstäbe der Reihe nach blockierbar sind. Es versteht sich jedoch, dass ggf. auch zwischen den endseitigen Polstäben 25 angeordnete Polstäbe zur Steuerung der Wärmeverteilung in einem Mittelbereich des Stapels gezielt blockiert werden können. diameter-largest portion of the outer shell of the receiving sleeve 3 adjacent, bottom Polstab the pole rods are sequentially blockable. It is understood, however, that possibly also between the end-side Polstäben 25 arranged pole rods for controlling the heat distribution in a central region of the stack can be selectively blocked.

Claims

Ansprüche claims
Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse (7) rotationssymmetrischen Bauteils aus elektrisch leitendem Material, insbesondere eines Hülsenteils, welches in einer zu der Achse zentrischen Aufnahmeöffnung einen langgestreckten Gegenstand im Presssitz hält, vorzugsweise zum Erwärmen des Hülsenteils (3) eines Werkzeughalters (5), der in seiner zur Drehachse zentrischen Aufnahmeäffnung einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, im Presssitz hält, umfassend Induction coil unit for heating a relative to an axis (7) rotationally symmetrical component made of electrically conductive material, in particular a sleeve part which holds an elongated object in an axially concentric receiving opening in an interference fit, preferably for heating the sleeve part (3) of a tool holder (5) , which holds a shaft of a rotary tool, in particular a drilling or milling tool, in a press fit in its central axis to the axis of rotation Aufnahmeäffnung comprising
einen zur Achse (7) zentrischen Aufnahmeraum für das Bauteil one to the axis (7) centered receiving space for the component
(3), (3)
wenigstens ein Polelement (21 ) aus einem Material mit weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden Eigenschaften,  at least one pole element (21) made of a material having soft magnetic, magnetic flux conducting properties,
wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule (19) zur Erzeugung von magnetischem Fluss in dem wenigstens einen Polelement (21 ),  at least one AC-energizable coil (19) for generating magnetic flux in the at least one pole element (21),
wobei das wenigstens eine Polelement (21 ) eine der Achse (7) im Wesentlichen radial zugewandte Endfläche (43) hat, die in Anlagekontakt oder nahzu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangs- fläche des Bauteils (3) steht,  wherein the at least one pole element (21) has an end face (43) which is substantially radially facing the axis (7) and which is in abutting contact or in close contact with the outer circumferential face of the component (3),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
eine Antriebsanordnung (85, 87, 89) vorgesehen ist, die zumindest das wenigstens eine Polelement (21 ) und eine Halterung (69) für das Bauteil (3) zumindest während eines Teils der Zeitspanne, in welcher die wenigstens eine Spule (19) mit Wechselstrom gespeist ist, relativ zueinander bewegend in Richtung der Achse (7) längsbeweglich und/oder um die Achse (7) rotierend antreibt. a drive arrangement (85, 87, 89) is provided which comprises at least the at least one pole element (21) and a holder (69) for the component (3) at least during a part of the period in which the at least one coil (19) Alternating current is fed, relative to each other moving in the direction of the axis (7) longitudinally movable and / or about the axis (7) rotatably drives.
Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere um die Achse herum verteilte, insbesondere in gleichen Winkelabständen verteilte Polelemente (21 ) vorgesehen sind, die radial zur Achse (7) beweglich an der Einheit (1 ) geführt sind und zwischen einer der Achse (7) nahen Stellung und einer der Achse fernen Stellung bewegbar sind und mit ihren der Achse im Wesentlichen radial zugewandten Endflächen (43) in der der Achse nahen Stellung zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Höhe in Anlagekontakt oder nahezu Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils (3) stehen. Induction coil unit according to claim 1, characterized in that a plurality of distributed around the axis distributed, in particular at equal angular intervals distributed pole elements (21) are provided, the radial to the axis (7) are movably guided on the unit (1) and between a position near the axis (7) and a position remote from the axis are movable and with their axis substantially radially facing end surfaces (43) in the axis of the near Position at least in a portion of its axial height in abutting contact or almost abutting contact with the outer peripheral surface of the component (3).
Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule (19) zur Erzeugung magnetischer Flüsse in den Polelementen (21 ), insbesondere mehrere dieser Spulen (19), vorgesehen sind und die Endflächen (43) der Polelemente (21 ) in der ersten Stellung zumindest in dem Teilbereich ihrer axialen Höhe längs einer Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche des Bauteils in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils stehen. Induction coil unit according to claim 2, characterized in that at least one coil (19), which can be fed with alternating current, for generating magnetic fluxes in the pole elements (21), in particular a plurality of these coils (19), are provided and the end faces (43) of the pole elements (21). in the first position at least in the partial region of its axial height along a generatrix of the outer peripheral surface of the component in abutting contact with the outer circumferential surface of the component.
Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe des oder der Polelemente (21 ) kleiner ist als der zu erwärmende Axialbereich des Bauteils (3). Induction coil unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axial height of the or the pole elements (21) is smaller than the axial region of the component (3) to be heated.
Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Bauteil umschließende Spule (19) vorgesehen ist und auf wenigstens einer axial gelegenen Seite der Spule (19), vorzugsweise beiden axialen Seiten der Spule, eines oder mehrere der Polelemente (21 ) angeordnet sind. Induction coil unit according to claim 1 or 2, characterized in that a coil enclosing the component (19) is provided and arranged on at least one axially located side of the coil (19), preferably both axial sides of the coil, one or more of the pole elements (21) are.
Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spule (19) und das wenigstens eine Polelement (21) eine relativ zur Halterung bewegbare Einheit bilden und die Antriebsanordnung diese Einheit und die Halterung in Richtung der Achse relativ zueinander in einer oszillierenden Bewegung antreibt. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsanordnung eine Steuerung (91 ) zugeordnet ist, die die Momentangeschwindigkeit der Relativbewegung und/oder die Stromstärke des die wenigstens eine Spule speisenden Wechselstroms abhängig von der momentanen Position des wenigstens einen Polelements relativ zur Halterung steuert. Induction coil unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one coil (19) and the at least one pole element (21) form a relative to the holder movable unit and the drive assembly, this unit and the support in the direction of the axis relative to each other in an oscillating motion drives. Induction coil unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the drive arrangement is associated with a controller (91), the relative speed of the relative movement and / or the current strength of the at least one coil alternating current depending on the current position of the at least one pole element relative to the bracket controls.
Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Polelement (21 ) der Achse (7) benachbart wenigstens ein um eine quer zur Achse (7) verlaufende Drehachse (93) drehbares oder schwenkbares Endflächenelement (95; 105) aus einem Material mit weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden Eigenschaften trägt, welches eine um die Drehachse (93) herum gekrümmte, insbesondere gleichachsig zur Drehachse kreisförmig gekrümmte auf der äußeren Umfangsfläche des Bauteils (3) in Anlagekontakt abwälzbare Endfläche bildet. Induction coil unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one pole element (21) of the axis (7) adjacent at least one about a transverse to the axis (7) extending axis of rotation (93) rotatable or pivotable end surface element (95; a material having soft magnetic, magnetic flux conducting properties, which forms a around the rotation axis (93) curved around, in particular coaxially to the rotation axis circular curved on the outer peripheral surface of the component (3) in abutting contact abwälzbare end surface.
Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Endflächenelement als Rad (95) oder Walze oder Kugel (105) ausgebildet ist. Induction coil unit according to claim 8, characterized in that the end surface element as a wheel (95) or roller or ball (105) is formed.
Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse (7) rotationssymmetrischen Bauteils aus elektrisch leitendem Material, insbesondere eines Hülsenteils, welches in einer zu der Achse zentrischen Aufnahmeöffnung einen langgestreckten Gegenstand im Presssitz hält, vorzugsweise zum Erwärmen des Hülsenteils (3) eines Werkzeughalters (5), der in seiner zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, im Presssitz hält, umfassend Induction coil unit for heating a relative to an axis (7) rotationally symmetrical component made of electrically conductive material, in particular a sleeve part which holds an elongated object in an axially concentric receiving opening in an interference fit, preferably for heating the sleeve part (3) of a tool holder (5) , which holds a shaft of a rotary tool, in particular a drilling or milling tool, in a press fit in its receiving opening, which is centric to the axis of rotation
einen zur Achse (7) zentrischen Aufnahmeraum (23) für das Bauteil,  a center of the axis (7) receiving space (23) for the component,
mehrere um die Achse herum verteilt angeordnete, insbesondere in gleichen Winkelabständen verteilt angeordnete Polelemente (21 ) aus einem Material mit weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden Eigenschaften, a plurality of arranged around the axis distributed around, in particular distributed at equal angular intervals arranged pole elements (21) made of a material with soft magnetic, magnetic flux conducting properties,
wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule (19) zur Erzeugung magnetischer Flüsse in den Polelementen (21 ), insbesondere mehrere dieser Spulen (19),  at least one coil (19), which can be fed with alternating current, for generating magnetic fluxes in the pole elements (21), in particular a plurality of these coils (19),
wobei die Polelemente (21 ) radial zur Achse (7) beweglich an der Einheit geführt sind und zwischen einer der Achse nahen ersten Stellung und einer der Achse fernen zweiten Stellung bewegbar sind und  wherein the pole elements (21) are movably guided radially to the axis (7) on the unit and are movable between a first position near the axis and a second position remote from the axis, and
wobei die Polelemente (21 ) der Achse (7) im Wesentlichen radial zugewandte Endflächen (43) haben, die in der ersten Stellung vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Höhe längs einer Erzeugenden einer äußeren Umfangsfläche des Bauteils in Anlagekontakt oder nahezu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils stehen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9,  wherein the pole elements (21) of the axis (7) have substantially radially facing end surfaces (43) in the first position preferably at least in a partial region of its axial height along a generatrix of an outer peripheral surface of the component in abutting contact or almost in abutting contact with the outer peripheral surface of the component, in particular according to one of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Polelemente (21) in je einem Führungselement (73) zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegbar geführt sind und dass die Führungselemente (73) jeweils um eine quer zur Achse (7) verlaufende und insbesondere in einer zur Achse (7) normalen gemeinsamen Ebene verlaufende Schwenkachse (77) schwenkbeweglich gelagert sind.  the pole elements (21) are movably guided in each case in a guide element (73) between the first and the second position and in that the guide elements (73) each extend about a common axis transverse to the axis (7) and in particular in a direction normal to the axis (7) Level extending pivot axis (77) are pivotally mounted.
Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (73) für eine gleichsinnige Schwenkbewegung über ein Getriebe miteinander und insbesondere auch mit einem gemeinsamen Antriebsorgan (79) gekuppelt sind. Induction coil unit according to claim 10, characterized in that the guide elements (73) for a same direction pivoting movement via a transmission with each other and in particular also with a common drive member (79) are coupled.
12. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekenn- zeichnet, dass die Polelemente (21 ) als Stapel aus mehreren zueinander parallel radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführte Polstäbe (25) ausgebildet sind, deren der Achse zugewandte Enden die Endfläche des Polelements (21 ) bilden, wobei der Stapel der Polstäbe (25) jedes Polelements (21 ) an je einem der Führungselemente (73) verschiebbar geführt ist. 12. induction coil unit according to claim 10 or 11, characterized in that the pole elements (21) are formed as a stack of several mutually parallel radially to the axis relative to each other movably guided pole rods (25) whose axis facing the ends of the end face of the pole element ( 21), the stack of pole pieces (25) of each pole element (21) on each one of the guide elements (73) is displaceably guided.
13. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Polelement (21a) eine Linearverzahnung (27a) aufweist, die mit einem an dem Führungselement (73) gelagerten Antriebsritzel (51a) kämmt, und die Antriebsritzel (51a) mit einem gemeinsamen Antriebsorgan (35a) in Antriebsverbindung stehen. 13. induction coil unit according to one of claims 10 to 12, characterized in that each pole element (21 a) has a linear toothing (27 a) which meshes with a on the guide element (73) mounted drive pinion (51 a), and the drive pinion (51 a) with a drive motor (35a) are in drive connection.
14. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (43) des Polelements (21 ) gleich- achsig zur Schwenkachse (107) im Wesentlichen kreisförmig um die Schwenkachse (107) herum gekrümmt ist. 14. induction coil unit according to one of claims 10 to 13, characterized in that the end face (43) of the pole element (21) is curved gleichaxachsig the pivot axis (107) in a substantially circular around the pivot axis (107) around.
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