JP2001315027A - 工具、特に超硬工具のための焼きばめ装置 - Google Patents

工具、特に超硬工具のための焼きばめ装置

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JP2001315027A
JP2001315027A JP2001081803A JP2001081803A JP2001315027A JP 2001315027 A JP2001315027 A JP 2001315027A JP 2001081803 A JP2001081803 A JP 2001081803A JP 2001081803 A JP2001081803 A JP 2001081803A JP 2001315027 A JP2001315027 A JP 2001315027A
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shrink
fitting device
fit
induction heating
heating coil
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JP2001081803A
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Dieter Rabe
ラーベ ディター
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Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
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Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 さまざまな寸法をもつ工具においても、とり
わけ急速な焼きばめ着脱を可能にするような誘導加熱コ
イル付き焼きばめ装置を創造すること。 【解決手段】 誘導加熱コイルを使用する、いわゆる焼
きばめ応力チャックによる、工具、特に超硬工具の急速
な焼きばめ着脱をおこなうための焼きばめ装置で、1つ
の回転テーブル3に、強磁性材料又は常磁性材料から成
る、複数の焼きばめ応力チャック10a,10b,10
cを配置し、降下可能の誘導加熱コイル28の下のポジ
ションから冷却ポジションへ移動できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導加熱コイルを使用
する、強磁性材料又は常磁性材料から成る、いわゆる焼
きばめ応力チャックによる、工具、特に超硬工具の急速
な焼きばめ着脱をおこなうための焼きばめ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】焼きばめ応力チャックとは、まず工具の
シャフト径に対してやや小さい焼きばめ応力チャック収
容穴が加熱により拡張され、そのあと工具が差し込ま
れ、そのまま応力チャックが再び急冷され、応力チャッ
クが収縮し、その結果、応力チャックは工具のシャフト
に強力なクランプ力で接合することによって、その中に
保持される工具が保持されるような工具収容装置と理解
されている。工具の抜取りは逆の手順で、工具を囲んで
いるチャックの部分的再加熱によりおこなわれるが、工
具への熱伝達は不可避であり、同時に熱膨張が起こるた
め、多くの場合、焼きばめ応力チャックと工具とが相異
なる膨張係数をもち、しかも急速加熱がが決定的に重要
である。焼きばめ応力チャックの加熱には、分単位での
長い加熱時間をもつ直火又は熱風ファンの使用といった
単純なケースや、予加熱され、焼きばめ応力チャックを
経て差し込まれるメタルピース−ただし、これは実際に
は小径のチャックにおいてのみ効果が期待できるが−に
よる熱伝達による加熱の他に、接触なしで急速加熱を実
現するために、数十年前からすでに公知である誘導加熱
原理を応用し、間隔を置いて焼きばめ応力チャック上を
スライド移動させる誘導加熱コイルを用いることもすで
に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、さま
ざまな寸法をもつ工具においても、とりわけ急速な焼き
ばめ着脱を可能にするような誘導加熱コイル付き焼きば
め装置を創造することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明により、1つの回転テーブルに複数の焼きば
め応力チャックを配置し、降下可能の誘導加熱コイルの
下のポジションから冷却ポジションへ移動できるように
することが提案される。
【0005】
【作用】本発明による回転テーブルを用いて、小さい空
間で急速な焼きばめ着脱を実現することができる。なぜ
ならば、チャック効果を実現するために、加熱された焼
きばめ応力チャックを引き続いて差し込んだ工具と共に
冷却ポジションに急速かつ簡単に移動させることも、あ
るいは逆に、工具の収容のために誘導加熱コイル下の作
業ポジションに急速に移動させたのち加熱できるよう
に、冷たい焼きばめ応力チャックを常にスタンバイさせ
ておくことが可能となるからである。
【0006】その場合、特に、効果的であることは、回
転テーブルが側方の冷却空気ガイド溝を備える焼きばめ
応力チャックのための差込み収容部を有し、ここを通っ
て、下から冷却空気が差込み収容部に挿入される焼きば
め応力チャックの横を吹き流れ、焼きばめ応力チャック
を冷却することができることである。
【0007】なお、その場合、回転テーブルの下側に、
通風機の冷却空気出口に面して冷却空気ガイドスリーブ
が設けられるが、誘導加熱コイルがある位置の下にはそ
のような冷却空気出口が欠けているという構造が非常に
効果的であることが確認された。
【0008】任意の寸法の工具の焼きばめ着脱のため
の、本発明の焼きばめ装置を利用するために、本発明を
さらに発展させ、使用される最大の焼きばめ応力チャッ
ク直径に応じて形成される、冷却回転テーブルの差込み
収容部は、それぞれの焼きばめ応力チャックへ適合する
ためのアダプターリングをはめ込むための段差の付いた
肩部により囲まれるようにすることができる。
【0009】さらにまた、適切な方法により、冷却空気
の最適利用を確保するために、特に、アダプターリング
肩部をとり囲む回転テーブル凹部に差し込み可能の、上
方に向かって円錐状に狭まっている空気ガイドスリーブ
が設けられ、このスリーブを通り、冷却空気ガイド溝を
上方に向かって吹き上げられる冷却空気が、焼きばめ応
力チャックの加熱される円錐上部の横を直に通り過ぎる
構造にすることができる。
【0010】空気ガイドスリーブの以上に述べた配置を
おこなう場合、空気ガイドスリーブが、差込まれる焼き
ばめ応力チャックの、誘導加熱コイルの支え台となるリ
ングフランジの下に終端を有する構造とすることが適切
である。これにより、スライド移動せしめられる誘導加
熱コイルは、ある程度の軽度のクランプ作用が残ってい
るとき、加熱された焼きばめ応力チャックから工具を引
く抜くとき、回転テーブルから焼きばめ応力チャックが
一緒に外れることを妨げるために、対向支え[カウンタ
ホルダー]としての役割を果たすことができる。
【0011】誘導加熱コイルを急速かつ簡単に作業ポジ
ションに運び、回転テーブルをさらに回転させるために
上に移された非作業ポジションに再び運ぶことができる
ようにするために、本発明をさらに発展させ、誘導加熱
コイルを回転テーブルの横に設けられる支柱の側方を垂
直方向にスライド移動できる支持アームにとり付け、そ
の場合、特に支持アームは、支柱上端のローラーにより
方向転換されるボウデンワイヤにより中空の支柱内でカ
ウンタウエイトと連結される。このカウンタウエイトに
より、ローラーを介して実現されうるスムーズな支持ア
ーム移動が得られ、特別のロック装置がなくても、支持
アームを持ち上げられたポジションに保持することがで
きる。その場合、特に優れた構造として、支柱は、支持
アームの上下にとり付けられ、ボウデンワイヤを覆う、
分割された蛇腹により囲まれる。
【0012】さらに、支持アームは、そのガイド穴をと
り囲み、少なくとも部分的に緩衝され、セットボルトに
より調節されることができ、支柱に接する転動ローラー
のための、水平面に設けられる支え脚を有し、その支え
脚は、スリットにより簡単に形成され、支持アームのガ
イド穴にはめ込まれるフレーム部と一体に形成されるこ
とができるが、本発明の特に優れたある実施型によれ
ば、ガイド穴の上下に、四角形の支柱の4側面にそれぞ
れ4本の支え脚が転動ローラーを介して接するように設
けられる。
【0013】最後に、支持アームは、誘導加熱コイルの
向かい側の支持アーム端から吸引される冷却空気を誘導
加熱コイルの回りに導き、間隔を置いて囲んでいる支持
アーム壁のスリットから再び排出させる冷却ファンを備
えることも本発明の一環としての提案である。逆変換装
置(インバータ)による誘導加熱コイル用電源電圧の供
給でも非常に簡単にできる、周波数及び電圧の大幅な低
減による、例えば、50ヘルツの周波数及び5ボルトの
電圧により、本発明の焼きばめ装置は、誘導加熱コイル
を通される工具の減磁にも用いることができる。
【0014】さらにまた、特に優れた形態として、セラ
ミック製の誘導加熱コイルを焼きばめ応力チャックの形
に合わせ - すなわち、工具のためのチャック円錐収
容部- 、それによってより密接な磁性結合を得るよう
にすれば、焼きばめ時間を半減させることができる。さ
らにまた、特に優れた構造として、焼きばめ脱時のカウ
ンタ支えのための縁を下方で無接触で有するセラミック
製コイルに温度監視及びオーバーヒート時の整流器遮断
のためのスイッチを張り付けることも本発明の一環であ
る。プラスチックヘッドに代りセラミック製コイルを直
接に設置することが、格段と優れた効果を発揮すること
が判明した。
【0015】本発明のその他の利点、特徴や詳細は以下
の実施例による説明並びに図面に明らかとなる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明による焼きばめ装置は、調
節可能の脚支え1の上に設けられるハウジング2を有
し、このハウジング2は、ハウジング上側に設けられ
る、4つの焼きばめ応力チャックの差込み可能な収容の
ための回転テーブル3を備えている。外部から三相電流
回路網プラグ4の付いた電力網ケーブルを経由して導入
される電圧、ここでは特に三相電圧が、逆変換装置(イ
ンバータ)を経て、ひとまず整流されて供給電圧となる
が、その電圧から数KWの高出力をもつ、予め設定され
る周波数の交流電圧を生み出すために、ハウジング2
に、回転テーブルの駆動機構と制御装置との他に、あと
で詳しく述べる焼きばめ応力チャック冷却装置並びに整
流器が設けられ、上記の交流電圧は振動回路又は変圧器
を用いず支持アーム6のヘッド5の内部に設けられる誘
導加熱コイルの二次側においてケーブル57を介して導
入される。支持アーム6と通常分割された蛇腹8a、8
bにより覆われている支柱7に沿っての支持アームの上
下方向移動とについては、図4及び図5によりのちに述
べることにする。回転テーブル3は、焼きばめ応力チャ
ック10a及び10cが差し込まれうる、4つの差込み
収容部9a−9dを有する。焼きばめ応力チャック10
a及び10cは、通常、工具13を収める収容穴12を
有する上が円錐状をなす収容部11と工作機械への固定
のための円錐収容部14とを備えている。両収容部11
及び14は15により隔てられている。
【0017】差込み収容部の円錐状に上に開いている上
の縁16は、多数の冷却空気ガイド溝17を備えてい
て、ここから冷却空気が下から差し込まれている焼きば
め応力チャックを横を通り抜けてゆくことができる。普
及しているあらゆるサイズの焼きばめ応力チャックを適
宜に選び、本発明の焼きばめ装置を用いて伸縮させるこ
とが可能となるように、本発明に従い、差込み収容部9
a−9dを角が掘り下げて付けられている段差をもつ肩
部18により囲み、さまざまな工具に対しさまざまなサ
イズをもつ焼きばめ応力チャック10a及び10cを選
んで回転テーブル3にセットできるように、肩部18に
それぞれ外径が同じであるが、内径は異なる抜き穴アダ
プターリング19が挿入できる構造が提案される。回転
テーブル3の4つの差込み収容部に冷却空気ガイドスリ
ーブ20が設けられ、そのうちの3つの冷却空気ガイド
スリーブ20は、通風機22の前に設けられるプレート
23の穴21の上方に位置しているが、その間、差込み
収容部9aのそれぞれ4つ目の冷却空気ガイドスリーブ
20aは、誘導加熱コイル、すなわち、支柱7の横にお
いて、壁23の閉じた部分の上方に位置するので、ここ
では冷却は生じない。回転テーブルがさらに回るにつ
れ、直前に加熱された焼きばめ応力チャックの冷却空気
ガイドスリーブも穴21の上に到達し、その結果、自動
的に冷却がおこなわれる。特に効果的な冷却をおこなう
ために、肩部18をとり囲む、回転テーブル3の端ぐり
されている肩部24に、上方に向かって円錐状を成しつ
つ狭まっている空気ガイドスリーブ25が差し込まれて
おり、このスリーブ25を通り、下から導入される冷却
空気が−特に図3の右側に見ることができるように−焼
きばめ応力チャックのすぐ横を通り抜け、その結果、チ
ャックも効果的に冷却される。場合によっては、上で補
強のために内側へ折れ込んでいるリングフランジ26を
有する空気ガイドスリーブ25は、焼きばめ応力チャッ
ク10a、10cのフランジ15の表面27の下で終わ
っているので、空気ガイドスリーブ25の存在にもかか
わらず、支持アーム6のヘッド5をその中に設けられる
誘導加熱コイル28と共に直接にフランジ15の上にの
せることができるので、加熱のあと、そして工具13を
引き抜くとき、焼きばめ応力チャックと工具とのあいだ
に僅かでもクランプ作用が存在する限りは、焼きばめ応
力チャック全体は一緒に持ち上げられることはない。支
持アーム6には、図示されていないが冷却ファンが設け
られており、これは矢印29の方向に背後から冷却空気
を吸引し、ヘッド5の外壁30と間隙31における誘導
加熱コイル28の間を通過させ、高度の出力で動かされ
る誘導加熱コイルを効果的に冷却することができる。冷
却空気はそのあとヘッド5のスリット32を通って再び
出て行く。
【0018】誘導加熱コイル28は、耐高温エナメル銅
線41を用い、セラミック製コイル体40に巻きつけら
れている。42は、オーバーヒートのような事態が生じ
たとき、温度監視及び整流器遮断のために使われるスイ
ッチであり、これは誘導加熱コイル28のセラミック製
コイル体40に接着されている。誘導加熱コイル28は
セラミック製コイル体40と共にヘッド5に引っ掛けら
れているので、コイル体の下のフランジ43は固定され
ていない。コイル体40は、縁部44を介して図3に示
される位置で焼きばめ応力チャック10aを押圧してい
るので、焼きばめ応力チャック10aは焼きばめ終了時
においても保持され、工具を引き抜くときに、回転テー
ブル3の収容部から外れない。セラミック製コイル体の
上の縁部フランジ45により引っ掛けられている誘導加
熱コイル28は、図示されていないボルトによりヘッド
5内で回り止めされている。
【0019】支持アーム6は、支柱7の上端にローラー
34を通って方向転換されるボウデンワイヤ33を介し
て、図示されていないが、中空の支柱7の内部に設けら
れるカウンタウエイトに連結されているので、支持アー
ムのスムースで、どの高さであっても自動的に停止する
動きが可能である。支持アーム6を支柱7に沿って案内
するためには、支持アームの上と下とに設けられるフレ
ーム部35が用いられるが、そこにはそれぞれ、水平面
に設けられ、スリット部36によりフレーム部35に形
成される支え脚37が形成され、その支え脚の自由な前
端には転動ローラー38が装架されている。これらの転
動ローラー38は、四角形状を成す支柱7の側面56に
それぞれ設けられている。少なくとも若干の支え脚37
は、フレーム部35を貫通するセットボルト39によ
り、支柱7の側面56に対して緩衝させながら傾倒させ
ることができるので、スムーズなスライド移動性へのニ
ーズと手で設定されるどこの位置であっても支持アーム
6の自動的停止へのニーズとを整合させるために、転動
ローラーの押圧をコントロールすることができる。図5
に示される上側フレーム部35で、4つの支え脚37の
全てを、セットボルト39により調節することができる
が、支持アーム6の下側において同様に形成されている
フレーム部の場合は、支え脚の2つだけを移動可能に形
成し、他の支え脚は固定させることができる。支柱7
は、特に図1に見ることができるように、2つに分割さ
れている蛇腹8a、8bにより覆われるので、特に、ボ
ウデンワイヤ33が被覆された状態になる。
【0020】図6は誘導加熱コイル28の別の形態の実
施型であるが、セラミック製コイル体40は焼きばめ応
力チャック10aの収容部11の円錐形に対応し同様に
円錐状に形成されている。これにより、比較的狭い磁力
結合が生まれ、その結果、焼きばめ収縮時間はほぼ半減
しうる。
【0021】本発明による焼きばめ装置の操作パネル4
7はエラー表示部48及びエラーリセット部49、冷却
ONスイッチ50及び冷却OFFスイッチ51、リレー
53を介して制御される加熱ON用スイッチ52、及び
加熱OFF用スイッチ54を包括している。特に注目す
べき構造としては、追加加熱スイッチ55であるが、も
し自動的に進行する加熱プロセスが未だ完全な収縮焼き
ばめをもたらしていないとき、あるいは焼きばめ応力チ
ャックが未だ、工具を差し込めるほど拡張していないと
き、全加熱サイクルをスイッチ51によりもう一度最初
からやり直さなくてもよいように、追加加熱スイッチ5
5により、手動による短時間の追加加熱が可能になる。
【0022】
【発明の効果】本発明による回転テーブルを用いて、小
さい空間で急速な焼きばめ着脱を実現することができ
る。なぜならば、チャック効果を実現するために、加熱
された焼きばめ応力チャックを引き続いて差し込んだ工
具と共に冷却ポジションに急速かつ簡単に移動させるこ
とも、あるいは逆に、工具の収容のために誘導加熱コイ
ル下の作業ポジションに急速に移動させたのち加熱でき
るように、冷たい焼きばめ応力チャックを常にスタンバ
イさせておくことが可能となるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の焼きばめ装置の透視図
【図2】4つの焼きばめ応力チャックを収容するための
回転テーブルの拡大平面図
【図3】図2のIII-III線に沿った拡大裁断図
【図4】蛇腹覆いをとりはずした状態での誘導加熱コイ
ルのための支持アームを備える支柱の部分透視図
【図5】図4の支持アームの支柱穴の拡大平面図
【図6】図3の左半分に対応する、焼きばめチャックの
型に適合するセラミック製コイルの断面図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500029361 エムゲ−ウエルク リヒアルト グリンペ ル ファブリーク フュア プレチシオン ズウェルクツオイゲ フォルマルス モシ ュカウ ウント グリンペル EMUGE−Werk Richard Glimpel Fabrik fuer Praezisionswerkzeu ge vormals Moschkau & Glimpel ドイツ連邦共和国デイ−91207 ラウフ、 ニュルンベルガー シュトラーセ 96− 100 (72)発明者 ディター ラーベ ドイツ連邦共和国デイ−91207 ラウフ、 ニュルンベルガー シュトラーセ 108

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導加熱コイルを使用する、いわゆる焼
    きばめ応力チャックによる、工具、特に超硬工具の急速
    な焼きばめ着脱をおこなうための焼きばめ装置におい
    て、1つの回転テーブル(3)に、強磁性材料又は常磁
    性材料から成る、複数の焼きばめ応力チャック(10
    a、10b、10c)を配置し、降下可能の誘導加熱コ
    イル(28)の下のポジションから冷却ポジションへ移
    動できることを特徴とする、焼きばめ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の焼きばめ装置において、回転
    テーブル(3)が側方の冷却空気ガイド溝(17)を備
    える焼きばめ応力チャック(10a、10b、10c)
    のための差込み収容部(9a、9b、9c、9d)を有
    することを特徴とする、焼きばめ装置。
  3. 【請求項3】 請求項2の焼きばめ装置において、回転
    テーブル(3)の下側に、通風機(22)の冷却空気出
    口(21)に面して冷却空気ガイドスリーブ(20、2
    0a)が設けられるが、誘導加熱コイル(28)がある
    位置の下にはそのような冷却空気出口が欠けていること
    を特徴とする、焼きばめ装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から3までのいずれかの焼きば
    め装置において、冷却回転テーブル(3)の差込み収容
    部(9a、9b、9c、9d)は、それぞれの焼きばめ
    応力チャック(10a、10b、10c)へ適合するた
    めのアダプターリング(19)をはめ込むための段差の
    付いた肩部(18)により囲まれることを特徴とする、
    焼きばめ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1から4までのいずれかの焼きば
    め装置において、特に、アダプターリング肩部(18)
    をとり囲む回転テーブル(3)の凹部(24)に差し込
    み可能の、上方に向かって円錐状に狭まっている空気ガ
    イドスリーブ(25)を特徴とする、焼きばめ装置。
  6. 【請求項6】 請求項5の焼きばめ装置において、空気
    ガイドスリーブ(25)が、差込まれる焼きばめ応力チ
    ャック(10a、10b、10c)の、誘導加熱コイル
    (28)の支え台となるリングフランジ(15)の下に
    終端を有することを特徴とする、焼きばめ装置。
  7. 【請求項7】 請求項1から6までのいずれかの焼きば
    め装置において、誘導加熱コイル(28)が回転テーブ
    ル(3)の横に設けられる支柱(7)の側方を垂直方向
    にスライド移動できる支持アーム(6)にとり付けられ
    ることを特徴とする、焼きばめ装置。
  8. 【請求項8】 請求項7の焼きばめ装置において、支持
    アーム(6)は、支柱(7)上端のローラーにより方向
    転換されるボウデンワイヤ(33)により中空の支柱
    (7)内でカウンタウエイトと連結されることを特徴と
    する、焼きばめ装置。
  9. 【請求項9】 請求項8の焼きばめ装置において、支柱
    (7)は、支持アーム(6)の上下にとり付けられ、ボ
    ウデンワイヤ(33)を覆う、分割された蛇腹(8a、
    8b)により囲まれることを特徴とする、焼きばめ装
    置。
  10. 【請求項10】 請求項7から9までのいずれかの焼き
    ばめ装置において、支持アーム(6)は、そのガイド穴
    をとり囲み、少なくとも部分的に緩衝され、セットボル
    ト(39)により調節されることができ、支柱(7)に
    接する転動ローラー(38)のための、水平面に設けら
    れる支え脚(37)を有することを特徴とする、焼きば
    め装置。
  11. 【請求項11】 請求項10の焼きばめ装置において、
    支え脚(36)は、スリット(36)により形成され、
    支持アーム(6)のガイド穴にはめ込まれるフレーム部
    (35)と一体に形成されることを特徴とする、焼きば
    め装置。
  12. 【請求項12】 請求項10又は11の焼きばめ装置に
    おいて、ガイド穴の上下に、四角形の支柱(7)の4側
    面(40)にそれぞれ4本の支え脚(37)が転動ロー
    ラー(38)を介して接するように設けられることを特
    徴とする、焼きばめ装置。
  13. 【請求項13】 請求項1から12までのいずれかの焼
    きばめ装置において、支持アーム(6)は、冷却空気を
    誘導加熱コイル(28)の回りに導く冷却ファンを備え
    ていて、冷却空気は支持アーム(6)のヘッド(5)
    の、間隔を置いて囲んでいる壁(30)のスリットから
    排出されることを特徴とする、焼きばめ装置。
  14. 【請求項14】 請求項1から13までのいずれかの焼
    きばめ装置において、誘導加熱コイルはセラミック製の
    コイル体を有することを特徴とする、焼きばめ装置。
  15. 【請求項15】 請求項14の焼きばめ装置において、
    セラミック製コイル体40の下のフランジ(43)は支
    えられておらず、焼きばめ脱時の対向保持(カウンタホ
    ールド)のための縁(44)を備えていることを特徴と
    する、焼きばめ装置。
  16. 【請求項16】 請求項1から15までのいずれかの焼
    きばめ装置において、オーバーヒート時の整流器の温度
    監視及び遮断装置のための、特にセラミック製コイル体
    に接着されるスイッチを特徴とする、焼きばめ装置。
  17. 【請求項17】 請求項1から16までのいずれかの焼
    きばめ装置において、誘導加熱コイル(28)の制御の
    ための周波数及び電圧は、脱磁モードの実現のための逆
    変換装置(インバーター)を通じて切換可能であること
    を特徴とする、焼きばめ装置。
  18. 【請求項18】 請求項1から17までのいずれかの焼
    きばめ装置において、セラミック製コイル体(14)は
    焼きばめ応力チャックの円錐収容部の形状に合わせられ
    ていることを特徴とする、焼きばめ装置。
  19. 【請求項19】 請求項1から18までのいずれかの焼
    きばめ装置において、誘導加熱コイルの作動のためのク
    ロック制御式の加熱サイクルの他に、少ない欠如加熱出
    力の個別補償のための追加加熱キーが設けられているこ
    とを特徴とする、焼きばめ装置。
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