JP2019508275A - 好ましくは携帯使用のための焼嵌め装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、請求項1の前提部に記載の焼嵌め装置に関する。
工具シャンクを工具保持具中に焼嵌めおよび焼外しするための焼嵌め装置は、従前から公知である。当初、この種の焼嵌め装置は、ガスバーナーまたは熱気により作動され、これらを用いて工具保持具のスリーブ部分が熱くされ、これによりこのスリーブ部分は大きく広げられ、工具シャンクを圧入で受け入れることができ、またはこれを解除することができた。最近では、各工具保持具が誘導コイルを用いて加熱される焼嵌め装置が広く普及している。これにより、焼嵌めプロセスは実質的に加速され、より効率的におよびより容易に取り扱い可能になり、したがってその普及に寄与してきた。
この点を鑑みて、本発明の目的は、従来の公知の焼嵌め装置よりも実質的により小型で、したがって、携帯使用のための焼嵌め装置を構想する上での適切な出発点を形成するような焼嵌め装置を示すことであり、理想的には、この焼嵌め装置は、小さなトランクの様式で搬送されうる機器であり、操作者が新しいやり方で用いることができるが、これは、この機器を、工具交換を受けるべき工作機械の所まで迅速に運び、その場でその機械において工具交換をするために投入することにより行われる。
この問題は、請求項1に記載の工具シャンクを有する工具を焼嵌めおよび焼外しするための焼嵌め装置により解決される。
好ましくは焼嵌め装置は、その電力用半導体構成素子が第2外被の外周の直近に配置されているように構成されている。外周の直近とは、第2外被の外周面からの誘導コイルの径方向の最大距離が約60mmまで、より良くは15mmまでのみであることを意味しうる。第2外被がない場合には、第1外被の外周面は決定的となる。理想的には、電力用半導体構成素子は、その表面の少なくとも1つで、第2外被と直接熱伝導性接触をしているが、場合によっては接着剤層を介して熱伝導性接触をしている。好ましくは、第2外被は、電力用半導体構成素子用の冷却体を形成するように構成されている。この場合、第2外被は、電力用半導体構成素子中で生じる熱損失を受け取り、ここからこの熱損失を排出する。
図1は、本発明による装置についての第1の基本的な概要を示す図である。
ここで十分認識可能である点は、誘導コイル1がその個々の巻き線2を備えていて、その中心に工具保持具4が押し入れられ、これにより、工具Wの保持シャフトHが、スリーブ部分HP中に焼嵌めされまたは焼外しされるという点である。焼嵌めおよび焼外しの基本となる機能原理は、ドイツ特許出願公開199 15 412 A1号中でより詳細に説明されている。その内容は、ここで本願の対象物とする。
本発明は、誘導コイルの遮蔽に高い要件を設定しているが、従来のこの類のすでに公知の遮蔽にも高い用件を設定している。
第1外被3と磁気的な被覆部3a、3bとを用いた入念な遮蔽を行っても、誘導コイルの外周ないしまたは第1外被3の周囲表面でまたはこの領域中で、半導体構成部品にとって有害なある種の浮遊磁界に行きあたることを防ぐことはできない。この浮遊磁界がゆえに、実際この領域中に、浮遊磁界により誘導される干渉電圧に対して敏感に反応する電子構成部品を配置することが禁じられている。これは、とりわけ、半導体構成部品(これは、誘導コイルへ給電するために採用される、共振近くで動作する共振回路の重要な部分を形成する)場合に該当する。
図2および図5からよくわかるように、第2外被は、その周囲で、後でより詳述する電力用半導体構成素子により取り囲まれていて、これは、第2外被の外周に直接配置されている。
上に制御部がある回路基板および/または直接回路中にあるコンデンサと接触する回路基板を、遮蔽して実施することが必要でありえる。
まず一般的に所見として述べておきたいことは、図1で図示したコイルは、好ましくはその全長に渡って「完全に巻かれて」はいないという点である。これに代えて好適には、コイルは通例実質的に円筒状の2つ巻き線パッケージからなる。これらはそれぞれ誘導コイルの端面を形成する。好ましくは双方のコイルのうちの1つのコイル(ここでは下方のコイル)が、縦軸Lに対して平行方向に可動で、かつしたがって動作中には各スリーブ部分の加熱が必要とされる領域のみが加熱されるように変位可能である。これにより不要な加熱が防がれ、不要に強い磁界の発生も防がれ、これに応じて当然、直面しうる浮遊磁界に影響を与える。この種のコイルは、さらに無効電力を低減させるのにも寄与するが、この理由は、中央領域中では巻き線が存在しないからであるが、この中央領域中での巻き線は、工具保持具のスリーブ部分を可能な限り有効に加熱するという観点からは必ずしも必要とされないが、存在する場合には、加熱にとって実際に重要な寄与を行うことがなく、追加的な無効電力を発生させる傾向がある。
本発明の1つの独自性は、初めて通常10kg未満で動作可能な携帯用焼嵌めユニットが可能となり、これゆえに、かつその「接続プラグを備えたコイル筐体のみ」とのデザインがゆえに、軽量で搬送可能ないし操車可能になった点である。このユニットは、「工作機械のために」との理由で、その場で工作機械に採用するために用いられる。従って不動の焼嵌め機械の従来の概念では、工具交換を行ってさらに作業をするためには工具保持具を不動の焼嵌め機械に持ち運びそしてまたこの不動の焼嵌め機械から工具保持具を取り外して搬送せねばならなかったのであるが、この概念を捨て去ることができる。
2 誘導コイルの巻き線(電気巻き線)
3 第1外被
3a 正面側の磁気被覆部で、好ましくは磁極片の形状の被覆部
3aa 磁極リング円板
3bb 遮蔽カラー
3b 正面側の磁気被覆部
4 工具保持具
5 遮蔽部
6 割り当てなし
7 磁極片の通過口
8 割り当てなし
9 第2外被
10 電力用半導体構成素子
11 間隙
12 電力用半導体構成素子の端子
13 第2外被の切り欠き
14a 平滑コンデンサ
14b 共振回路コンデンサ
15a 電気回路基板
15b 電気回路基板
16 冷却路
17 冷却路供給管
G 整流器
GNS 制御電子回路に給電するための直流低電圧
H 工具の保持シャフト
HP 工具保持具のスリーブ部分
IC 制御電子回路の部分としての集積回路
KU 焼嵌め装置を工作機械に結合させるための継手
L 誘導コイルと工具保持具との縦軸
NST 電源電力
SEK 制御電子回路
SKS 共振回路
T 変圧器
W 工具
Fi スリーブ部分ないし工具保持具を誘導コイル中で中心合わせするために径方向で可動のフィンガー
Claims (24)
- 工具シャンクを有する工具を焼嵌めおよび焼外しするための焼嵌め装置であって、
スリーブ部分を有する工具受入れ部を備え、前記スリーブ部分は、その自由端で開き、導電材料からなり、かつ前記工具シャンクを摩擦締結で受け入れ、
前記スリーブ部分(HP)の加熱のために、前記工具受入れ部の前記スリーブ部分を取り囲み、好ましくは高周波交流がかけられることができる、リング状または円筒コイルとして形成された誘導コイルを備え、前記誘導コイルは、その外周で磁気伝導性および非導電性材料からなる第1外被を担持し、
前記装置は、前記誘導コイルに給電する交流を発生させるための電力用半導体構成素子と、好ましくは絶縁性材料からなる誘導コイル筐体とを具備する、
焼嵌め装置において、
前記誘導コイルと、その前記第1外被とは、前記外周で、第2外被により囲まれていて、前記第2外被は、非磁気伝導性および導電性材料からなり、かつ、前記第2外被は、その周囲に生じる浮遊磁界が前記第2外被中で渦電流を発生させ、これにより前記浮遊磁界が弱められるように設計されていて、
少なくとも前記電力用半導体構成素子は、前記誘導コイルと共に、誘導コイル筐体中に収容され、前記誘導コイル筐体は、前記誘導コイルと、その前記第1および第2外被と、前記電力用半導体構成素子とを少なくとも前記誘導コイルの周囲に沿って囲うことを特徴とする焼嵌め装置。 - 前記電力用半導体構成素子は、前記第2外被のすぐ外周に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の焼嵌め装置。
- 前記第2外被は、前記電力用半導体構成素子用の冷却体を形成することを特徴とする請求項2に記載の焼嵌め装置。
- 前記第2外被は、1つまたは好適には複数の間隙を有し、前記間隙はそれぞれ1つの電力用半導体構成素子を受け入れ、好適には、前記電力用半導体構成素子がそれぞれ四辺で前記第2外被により囲われることを特徴とする、上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置.
- 前記装置は、前記電力用半導体構成素子に給電するための高周波交流電圧を装置内で発生させるために、整流器と、平滑ないし共振回路コンデンサとを具備し、前記平滑コンデンサおよび/または共振回路コンデンサは、好ましくは円筒リング形状で前記誘導コイルの外周で、この周りで整列していることを特徴とする、上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 工具シャンクを工具保持具で焼嵌めおよび焼外しするために構成された誘導コイルを備えた好ましくは請求項1または請求項2に記載の焼嵌め装置において、前記誘導コイルと、磁気伝導性および非導電性材料からなるその第1外被とが、前記外周で第2外被により囲まれていて、前記第2外被は、非磁気伝導性および導電性材料からなり、前記第2外被は、その周囲で生じる浮遊磁界を、渦電流を形成することにより弱めるように設計されていることを特徴とする焼嵌め装置。
- 工具シャンクを工具保持具で焼嵌めおよび焼外しするために構成された誘導コイルを備えた好ましくは請求項1または請求項6に記載の焼嵌め装置において、前記誘導コイルと、少なくとも前記誘導コイルに給電し場合によっては電源電圧に対して変換された交流電圧を発生させるのに必要な前記電力用半導体構成素子とが、前記誘導コイルと共に前記誘導コイル筐体中に収容されていることを特徴とする、焼嵌め装置。
- 前記工具受入れ部とは逆側の、前記誘導コイルの端面は、磁気伝導性および非導電性材料からなる被覆部で、好ましくは全端面を覆う磁極片の形状の被覆部が張られていることを特徴とする、上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 前記被覆部は局部的に遮蔽カラーを有し、前記遮蔽カラーは、縦軸Lの方向で少なくとも工具直径の2倍、前記工具保持具の前記スリーブ部分の自由端面の上方に突出していることを特徴とする、請求項8に記載の焼嵌め装置。
- 前記遮蔽カラーは工具なしに交換可能であることを特徴とする請求項9に記載の焼嵌め装置。
- 誘導コイルの、工具受入れ部側の端面は、磁気伝導性および非導電性材料により包囲されていることを特徴とする上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 前記装置は、少なくとも1つの電気基板(「基板」または「膜」)を有し、前記電気基板は、前記誘導コイルの前記外周を包囲し、前記平滑コンデンサおよび/または電力用半導体構成素子と電気的に接触し、好適には、前記基板は、その外側の少なくとも1つの側で導電性の層が張られていて、前記層は電圧電位を除去するために接地されていることを特徴とする上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 前記基板は、リング状円板基板であり、その回転対称軸は、前記誘導コイルの縦軸と好適には同軸で、そうでない場合にはこれと平行に延在することを特徴とする請求項12に記載の焼嵌め装置。
- 2つのリング状円板基板が存在し、これらの間で前記誘導コイルの周囲に沿って前記平滑コンデンサが配置されていることを特徴とする請求項13に記載の焼嵌め装置。
- 前記第2外被が1つまたは複数の冷却路を形成し、前記冷却路が、好ましくは前記第2外被の内側で延在することを特徴とする、上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 前記装置は、前記装置を工作機械スピンドルのチャック中に固定するための継手を有することを特徴とする好適には上記請求項のいずれか1項、とりわけ請求項2に記載の焼嵌め装置。
- 前記焼嵌め装置は、前記工作機械の冷却システムにより冷却剤が供給されうるように作られていることを特徴とする請求項16に記載の焼嵌め装置。
- 前記誘導コイルがその第1外被と第2外被と共に、少なくとも前記電力用半導体構成素子、および/または、前記平滑コンデンサ、ならびに、理想的には前記電力用半導体構成素子を駆動するための電子回路も、コイル筐体またはコイル筐体リング内に収容されていて、かつ、前記コイル筐体または前記コイル筐体リングは、少なくとも前記誘導コイルの周囲を囲い、ならびに、好ましくは前記誘導コイルの少なくとも1つより良くは双方の端面を包囲する、上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 前記コイル筐体は、公共電源(例えば110V、230Vまたは380V)からの電源交流電圧を直接給電するためのプラグを有することを特徴とする請求項18に記載の焼嵌め装置。
- 前記焼嵌め装置はバッテリで作動されていることを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 遮蔽カラーが設けられていて、前記遮蔽カラーは個々のセグメントからなり、前記セグメントは、径方向の移動成分ででも軸方向の移動成分ででも移動できるように可動であることを特徴とする、上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 前記誘導コイルの、前記工具保持具側の端面におよび/または前記誘導コイルの内側空間中に、中心合わせ機構が設けられていて、前記中心合わせ機構は、前記誘導コイル中に押し入れられたスリーブ部分が当たると前記誘導コイル中で前記スリーブ部分を強制的に同軸で位置付けることを特徴とする上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 前記焼嵌め装置は少なくとも2つのコイル巻き線部分を有し、前記コイル巻き線は、作動中前記縦軸に平行方向で、加熱されるべきスリーブ部分の幾何学形状を設定する目的で、互いに対してまたは互いから離れる方向で動くことができることを特徴とする、上記請求項のいずれか1項に記載の焼嵌め装置。
- 上記請求項1〜23のいずれか1項に記載の焼嵌め装置からなる焼嵌めシステムにおいて、前記焼嵌めシステムには、追加的に前記焼嵌め装置に固定可能な様々な継手が属していて、前記様々な継手を用いて、前記焼嵌め装置は工作機械のスピンドルに固定可能であることを特徴とする焼嵌めシステム。
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