JP2024037142A - 熱処理のための装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シュリンクチャック熱処理のための装置を提供する。【解決手段】シュリンクチャック(4)のシェル温度を可能な限り正確に測定することができるように、測定/計算ユニット(14)は、受け入れ手段(8)内に配置されるシュリンクチャック(4)のシェル温度を検出するための少なくとも1つの温度センサ(16)と、反射センサ(62)とを有し、測定ユニットは、熱処理ユニット内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対する実際の熱処理動作の開始前に電流(テストパルス)が印加され、このテストパルスについて、時間/電流曲線が確認され、及びテストパルスについて確認された全体的な時間/電流曲線が、熱処理ユニット(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)の磁気指紋として採用され、磁気指紋を使用して、シュリンクチャック(4)の幾何学的情報の項目が確認される。【選択図】図1
Description
本発明は、シャンクツールのためのシュリンクチャックを熱処理、特に誘導加熱又は冷却するための装置、特に(シュリンクチャックのための)シュリンクフィット装置、又は冷却装置、又は冷却装置付きシュリンクフィット装置に関する。本発明は、そのような装置を動作させる方法に更に関する。
シュリンクチャックを熱処理するためのそのような装置(この場合にはシュリンクフィット装置)は、(特許文献1)から既知である。前記シュリンクフィット装置は、シュリンクチャックのシェル温度又は表面温度を非接触で検出し、シュリンクフィット装置上に間隔をあけて固定して配置されたセンサタイプの温度測定装置、この場合には放射/IR温度計を提供する。しかしながら、温度測定のために、シュリンクフィットの誘導コイル機構を、それがシュリンクチャックと係合する範囲外に移動させ、それによりシュリンクチャック表面をセンサによって感知できるようにする必要がある。したがって、加熱動作中の温度測定は、可能ではない。
(特許文献2)から既知である、誘導コイル機構と、非接触で検出を行うセンサタイプの温度測定装置とを有する更なるそのようなシュリンクフィット装置により、この点の改善を達成することが求められてきた。前記シュリンクフィット装置の場合、測定チャネルは、誘導コイル機構を通して延在し、この測定チャネルは、シュリンクチャックを受け入れるための受け入れ開口部内に開口している。次いで、このシュリンクフィット装置は、シュリンクチャックのシェル温度を検出するための温度センサ、この場合にも同様に放射温度計を更に有し、この温度センサが前記測定チャネル内に係合する、非接触で検出を行うセンサタイプの温度測定装置を提供する。
ここで引用した従来技術で使用されている(シュリンクチャック上で非接触温度測定を行うための)前記放射温度計は、物体から放射される赤外線/熱放射(ここではシュリンクチャックによって放射される赤外線/熱放射など)に基づいて動作する。
あらゆる物体又は対象物は、その表面温度に対応する量の赤外線放射又は熱放射を放射する(この赤外線放射又は熱放射は、放射温度計を使用して検出及び評価される)。赤外線放射/熱放射の強度は、対象物の温度に応じて変化する。
しかしながら、更に、「現実の物体」の赤外線放射/熱放射の強度は、材料及び表面にも依存する。すなわち、(現実の)物体は、理想的な熱放射体、すなわち理想的な「黒体放射体」のものよりも材料/表面に依存する係数だけ低い強度で放射する。この係数は、「放射率ε」として知られている。
したがって、非接触温度測定の場合、個々の物体の温度を正確に測定しようとすると、各物体の(個々の)放射率ε、すなわち熱放射能力を知る必要がある。
これは、(多数の異なる)実際の物体、すなわち実際には未知の放射率εを有するシュリンクチャックの温度を測定しようとする、その中で放射温度計を使用する既知のシュリンクフィット装置の場合に不利であることが正確に判明している。
そのため、通常、使用される放射温度計は、特定の放射率εに対して事前設定(又は較正)される。すなわち、正確な温度測定は、ごく特定の材料/表面を有するごく特定の物体(具体的には、その材料/表面が、事前設定された放射率εを正確に有する物体)についてのみ可能であり、異なる放射率εを有する、測定される他の全ての物体(又はシュリンクチャック)について測定誤差をもたらす。
更に、(特許文献3)(加熱制御付きシュリンクフィット装置)から、誘導コイル内に挿入されているシュリンクチャックに対する実際の誘導加熱動作の開始前に、既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流(テストパルス)を誘導シュリンクフィット装置の誘導コイルに印加し、このテストパルスについて、誘導コイル内に挿入されているシュリンクチャックの時間/電流曲線を確認し、及びテストパルスについて確認された全体的な時間/電流曲線を、誘導コイル内に挿入されているシュリンクチャックの磁気指紋として採用することが知られている。
(特許文献3)は、誘導コイル内に挿入されているシュリンクチャックについて確認された磁気指紋又は時間/電流曲線を使用して、(加熱するために)誘導コイル内に挿入されているシュリンクチャックがどのようなものであるか、特に誘導コイル内に挿入されているシュリンクチャックの形状を自動的に判定できること及びその方法も更に記載している。
(特許文献3)は、誘導コイルにおいてこのテストパルスを発生させることができる回路も提示している。
(特許文献3)(加熱制御付きシュリンクフィット装置)の全内容は、本出願の主題に組み込まれる。
本発明の目的は、従来技術において既知のシュリンクフィット装置及び一般にシュリンクチャックを熱処理するための既知の装置を、処理されるシュリンクチャック上での温度測定に関して改善し、(したがって)シュリンクチャックの信頼性の高い熱処理、特に加熱又は冷却を高レベルの安全性及び容易な取り扱いと共に確実にすることである。
前記目的は、それぞれの独立請求項の特徴を有する、シュリンクチャックを熱処理、特に誘導加熱又は冷却するための装置及びそのような装置を動作させる方法によって達成される。
従属請求項及び以下の説明は、本発明の有利な改良形態に関するものであり、これは、装置及び方法の両方に関する。
明示的に別段の定義がない限り、使用され得る上、下、前、後、左又は右などの用語は、通常の方法において及び本図面に照らして理解されるべきである。使用される場合及び明示的に別段の定義がない限り、半径方向及び軸方向などの用語は、本明細書に記載される部品/構成要素の中心軸又は対称軸に関連して及び本図に照らして理解されるべきである。
使用される場合、「実質的に」という用語は、(最高司法レベルで適用される理解に従って)「実質的になおも相当な程度に」を意味すると理解され得る。したがって、この用語が意味する正確な値からの可能な逸脱は、製造公差又は組立公差などに起因して、意図せずに(すなわちいかなる機能的な根拠もなしに)生じる場合がある。
シャンクツールのためのシュリンクチャックを熱処理、特に誘導加熱又は冷却するための装置、特に(シュリンクチャックのための)シュリンクフィット装置、又は冷却装置、又は冷却装置付きシュリンクフィット装置は、シュリンクチャックの受け入れ領域を形成する受け入れ手段、特にシュリンクチャックを受け入れるための受け入れ開口部を有し、受け入れ手段又は受け入れ領域を特に中心軸に対して同心状に取り囲む熱処理ユニット、特に誘導コイル機構又は冷却ユニットを有し、及び特にシュリンクチャックの非接触温度測定のための測定/計算ユニットを有する。
ここで、測定/計算ユニットなどの「...ユニット」は、特にプロセッサ、メモリユニット、インターフェース及び/又は特にメモリユニットに記憶され、特に実行のため、測定センサを制御するため及び測定を評価するためにも機能する動作、制御及び計算プログラムも有し得る。
更に、本発明による装置の場合、測定/計算ユニットは、特に受け入れ手段内に配置されるシュリンクチャックのシェル温度を非接触で検出するための少なくとも1つの温度センサと、受け入れ手段又は受け入れ開口部の周囲に配置される反射センサ、特に赤外線反射センサとを有するようになされる。
そのような反射センサは、特に対象物の表面状態(例えば、艶消し、光沢又は放射率ε)及び対象物自体の存在、特にここでの場合のように熱処理ユニット内、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの存在を確認するためにも使用され得るため、この点で特に好都合であることが判明している。
測定/計算ユニットは、
既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流(テストパルス)が、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックに対する実際の熱処理動作、特に冷却動作又は誘導加熱動作の開始前に、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構に印加され得るか又は印加され、
このテストパルスについて、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの時間/電流曲線が確認され得るか又は確認され、及びテストパルスについて確認された全体的な時間/電流曲線が、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの磁気指紋であり得る又は磁気指紋として採用され、
磁気指紋を使用して、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの幾何学的情報の項目、特に外径が確認され得るか又は確認され、
熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、反射センサ(62)によって反射測定が行われ得るか又は行われ、特に熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、反射センサ(62)によって反射測定を行われ得るか又は行われ、且つ幾何学的情報の項目(補正値1)を使用して補正され得るか又は補正され、及び
反射測定及び幾何学的情報の項目を使用して、又は補正された反射測定(補正値2)を使用して、熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、温度センサ(16)によって温度測定が行われ得るか又は行われ、且つ補正され得るか又は補正されるように更に構成される。
既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流(テストパルス)が、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックに対する実際の熱処理動作、特に冷却動作又は誘導加熱動作の開始前に、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構に印加され得るか又は印加され、
このテストパルスについて、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの時間/電流曲線が確認され得るか又は確認され、及びテストパルスについて確認された全体的な時間/電流曲線が、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの磁気指紋であり得る又は磁気指紋として採用され、
磁気指紋を使用して、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの幾何学的情報の項目、特に外径が確認され得るか又は確認され、
熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、反射センサ(62)によって反射測定が行われ得るか又は行われ、特に熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、反射センサ(62)によって反射測定を行われ得るか又は行われ、且つ幾何学的情報の項目(補正値1)を使用して補正され得るか又は補正され、及び
反射測定及び幾何学的情報の項目を使用して、又は補正された反射測定(補正値2)を使用して、熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、温度センサ(16)によって温度測定が行われ得るか又は行われ、且つ補正され得るか又は補正されるように更に構成される。
熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックのシェル温度又は結果的なシェル温度は、次いで、補正された温度測定から確認され得るか、又は測定/計算ユニットは、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックのシェル温度又は結果的なシェル温度が、補正された温度測定から確認され得るか又はその後確認されるように更に構成され得る。
本発明による装置、特に本発明によるシュリンクフィット装置を動作させる方法では、
既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流(テストパルス)は、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックに対する実際の熱処理動作、特に冷却動作又は誘導加熱動作の開始前に、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構に印加され、
このテストパルスについて、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの時間/電流曲線が確認され、及びテストパルスについて確認された全体的な時間/電流曲線は、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの磁気指紋として採用され、
磁気指紋を使用して、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの幾何学的情報の項目、特に外径が確認され、
熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、反射センサ(62)によって反射測定が行われ、及び特に幾何学的情報の項目(補正値1)を使用して、熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、反射センサ(62)によって反射測定が行われ、且つ補正され、及び
反射測定及び幾何学的情報の項目を使用して、又は補正された反射測定(補正値2)を使用して、熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、温度センサ(16)によって温度測定が行われ、且つ補正される。
既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流(テストパルス)は、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックに対する実際の熱処理動作、特に冷却動作又は誘導加熱動作の開始前に、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構に印加され、
このテストパルスについて、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの時間/電流曲線が確認され、及びテストパルスについて確認された全体的な時間/電流曲線は、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの磁気指紋として採用され、
磁気指紋を使用して、熱処理ユニット、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの幾何学的情報の項目、特に外径が確認され、
熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、反射センサ(62)によって反射測定が行われ、及び特に幾何学的情報の項目(補正値1)を使用して、熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、反射センサ(62)によって反射測定が行われ、且つ補正され、及び
反射測定及び幾何学的情報の項目を使用して、又は補正された反射測定(補正値2)を使用して、熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されているシュリンクチャック(4)に対して、温度センサ(16)によって温度測定が行われ、且つ補正される。
簡略された例示的な用語において、ある場合、幾何学的情報の項目を使用して補正された反射センサは、温度センサを補正し、他の場合、温度センサは、「純粋な」/補正されていない反射センサ信号及び幾何学的情報の項目を使用して補正される。
ここで、「補正される」とは、補正されるものが、(事前に)確認されたものを考慮して又はそれを使用して確認されることを意味すると理解され得る。
ここで、例として、簡略化された又は例示的な用語で説明すると、反射測定において若しくは反射を確認する際又は温度測定において若しくは温度を確認する際、幾何学的情報の項目、特にシュリンクチャックの外径を考慮することが可能である。
換言すれば、反射測定において若しくは反射を確認する際又は温度測定において若しくは温度を確認する際、幾何学的情報の項目が考慮されるか、又は再び換言すれば、反射測定の結果若しくは温度測定の結果は、幾何学的情報の項目に依存する。
それに応じて、例えば、簡略化された又は例示的な用語として、補正された反射率測定又は補正された反射率測定の結果に対して、温度測定において又は温度若しくはシェル温度を確認する際に考慮すること或いは補正されていない反射測定に対して、幾何学的情報の項目、特にシュリンクチャックの外径と共に温度測定において又は温度若しくはシェル温度の測定の際に考慮することは、したがって、ここでも可能である。
換言すれば、補正された反射測定又は補正された反射測定の結果は、温度測定において若しくは(シェル)温度を確認する際に考慮されるか、又は補正されていない反射測定及び幾何学的情報の項目は、温度測定において若しくは(シェル)温度を確認する際に(したがって補正された反射測定によらずに直接)考慮される。
「考慮する」とは、この点で適用される数学的規則又はアルゴリズムに対応する「補正項」、「補正係数」及び/又は「補正値」を組み込むことも意味し得る。
これは、例えば、反射センサによる反射測定を使用して少なくとも1つの温度センサについて較正/設定若しくは(事前)設定が行われるか、又は反射センサによる測定が、特に温度センサによる測定から、結果的なシェル温度がどのように判定されるかを判定するために使用されることによっても実施され得る。
幾何学的情報の項目は、例えば、熱処理装置、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックの外径又は熱処理装置、特に誘導コイル機構内に挿入されているシュリンクチャックを記述する他の幾何学的データ、例えば材料又は壁の厚さ、長さなど、又は単に材料パラメータであり得る。
そのような好ましくは非接触で測定する温度センサは、例えば、物体からの(熱)放射の測定に基づくセンサであり得る。これは、例えば、放射センサ、例えば高温計又は比率高温計であり得る。
そのような反射センサは、例えば、赤外線反射センサであり得る。
特に、受け入れ手段若しくは受け入れ領域の周囲に配置された複数の温度センサ又は受け入れ手段若しくは受け入れ領域の周囲に配置され、特に中心軸に対して傾斜した少なくとも1つの温度センサを、受け入れ手段/受け入れ領域内に配置されたシュリンクチャックのシェル温度又は表面温度を非接触で検出するために使用することが好都合であり得る。ここで、好都合には、そのような温度センサは、放射検出器又は放射センサであるように更になされ得る。
換言すれば、複数の温度センサ及び/又は傾斜温度センサの各々が、受け入れ手段内に配置されるシュリンクチャックからの熱放射を検出するための放射検出器、特に放射検出器付き高温計であるか又はそれとして構成される場合、非常に好都合である。
傾斜温度センサの傾斜角度は、好ましくは、30°~60°であり、特に45°である。
センサが傾斜していることにより、特に表面温度の測定及び/又は監視が求められる領域、例えば50℃~70℃の範囲において、放射率εによって表面をよりよく検出することが可能である。
更に、温度センサが傾斜していることにより、温度センサによって監視され得るより大きい検出可能領域を実現することが可能である。
特に、少なくとも複数の温度センサ及び/又は傾斜温度センサ又はその1つが集束装置及び/又はシールド手段、特にダイヤフラムを提供する場合に好都合であり得る。
このようにして又はそのような集束手段及び/又はシールド手段を使用することにより、温度センサが例えば温度センサの近くに配置されて、熱放射を放射する装置、例えばシュリンクフィット装置からの迷走放射に対して鈍感である(感度が低い)ことを達成することができる。したがって、温度センサのための追加のシールド手段は、必要に応じて省略することができる。
次いで、更に、少なくとも2つ、特に複数の温度センサが装置内で使用される場合、前記温度センサは、受け入れ手段内/受け入れ領域内に配置されるシュリンクチャックのシェル温度又は表面温度を測定するために共同で使用されるようになされ得る。
「使用される」とは、特に少なくとも2つ、特に複数の温度センサ又はその測定/測定された値を使用して、結果的なシェル温度又は表面温度が確認されることを意味し得る。
これに関して、複数の温度センサの場合、第1の単純な手法は、温度センサの平均値又はその測定/測定された値を結果的なシェル温度として判定することであり得る。ここで、個々の温度センサ又はその測定/測定された値は、それぞれ個別にも重み付けされ得る。
したがって、ここで、複数の温度センサの場合、温度センサの少なくとも2つ、特にいくつか又は全てが異なる構成/測定設定を有するように更になされ得る。
(温度センサの場合)「異なる構成/測定設定」とは、特に、温度センサが、例えば、シュリンクチャックの異なる材料/表面(又は異なる放射率ε)に対して異なるように/異なって較正されることを意味すると理解され得る。これは、温度センサが異なる波長範囲において測定範囲を有することも意味し得る(比率高温計を参照されたい)。
換言すれば、複数の温度センサについて、異なる較正/設定、特に異なる放射率εが設定され、及び複数の温度センサによる測定が比較され、及び/又は共同で処理されると共に、その測定から結果的なシェル温度が判定されるようになされ得る。
しかしながら、複数の温度センサによる測定が互いに関連して設定される場合、放射率εを排除することができるという数学的な利点もここで特に存在し得る。
これに代わるものとして、異なる構成/測定設定を有する複数の温度センサを使用するのではなく、例えば異なる放射率εに基づいて、使用される1つの温度センサ又は放射センサの信号を異なる方法で評価するようにもなされ得る。
温度測定は、特にセンサが受け入れ手段の周囲/受け入れ領域又は開口部の周囲に配置される場合に改善される。
1つの改良形態では、センサは、中心軸に対して円形において(適切な場合には異なる円形のグループにおいて)及び/又は中心軸に対して異なる軸方向高さで受け入れ手段/受け入れ領域又はその周囲に配置されるようになされ得る。これは、均一なピッチで実施され得るか又は不均一なピッチで実施され得る。
ここで、各センサが例えば熱処理ユニット内若しくはその上又はそのハウジング上の所定の位置に個々に固定されるか、又は共通の保持装置、例えば受け入れ手段/受け入れ領域を少なくとも部分的に囲む環状構造ユニット(測定リング)が提供されるようになされ得、この保持装置又は構造ユニットは、センサを受け入れ、次いで装置内又は熱処理ユニット/ハウジング内若しくはその上に設置される。
ここで、実質的に環状の構造ユニット又は測定リングは、好ましくは、装置内の中心軸に対して同軸に、特に熱処理ユニット、特に誘導コイル機構又は冷却ユニットに対して軸方向に隣接して配置され得る。
実質的に環状の構造ユニット内において、同じタイプのセンサを隣接して、例えば(円形)セグメントに「束ねて」配置することも好都合である。例えば、温度センサは、実質的に環状の構造ユニット又は測定リングの1つの円形セグメントにおいて互いに隣接して配置され得る。
1つの改良形態では、熱処理ユニット及び/又は熱処理ユニットのハウジングは、少なくとも1つ以上の凹部、例えば受け入れユニットによって形成される受け入れ領域内に開口し、特に放射状である(測定)チャネルを有するか、又はそれを通して延在し、その凹部若しくはチャネル内又は凹部若しくはチャネルにおいて、センサ又はそれぞれの場合にセンサの1つが配置されるようになされ得る。
熱処理ユニットとしての誘導コイル機構の場合、特に誘導コイル機構のコイル巻線が、関連する凹部又は関連するチャネルを空けるようにチャネルの周囲に巻かれる場合に好都合であり得る。
次いで、温度センサ及び/又は反射センサなどのセンサは、そのような(測定)チャネルに若しくはそのような測定チャネルに少なくとも部分的に、及び/又はそのような(測定)チャネルにおいて、特に前記センサが測定チャネルを通して測定を行うように配置又は挿入され得る。
センサが熱処理ユニットのハウジングの外側にも更に配置される場合、ハウジングがセンサのための対応する開口(これを通してセンサが測定を行うことができる)を提供する場合に好都合である。
特に、そのような測定チャネルが熱処理ユニット及び/又はそのハウジングを通して中心軸に対して実質的に放射状に延びる場合、測定態様から好都合である。
1つの改良形態では、そのような測定チャネルは、誘導コイル機構の軸方向中心領域、好ましくはその軸方向端部間のほぼ中央に配置されるようになされ得る。
更に、特に熱放射に対して浸透性である、好ましくは交換可能な保護窓を、特にセンサを汚染及び/又は損傷に対して保護するためにそのような測定チャネル内に挿入することが好都合であることが判明している。
この点に関して、巻き付け(測定)チャネルの代わりに又はそれに加えて、熱処理ユニットとしての誘導コイル機構の場合、それにより誘導コイル機構が2つ以上の相互に間隔をあけた部分コイルを有し、ある又はそのセンサがチャネル配置に従って部分コイル間の間隔内に配置される(それを通して測定を行うことができる)ようになされ得る。これは、熱処理ユニットとして部分的なユニットを備えた冷却ユニットの場合にも対応して提供され得る。
更に、測定された値は、温度センサ及び/又は反射センサから有線又は無線によって測定/計算ユニットに送信され得る。
装置が制御ユニットを備えて構成される場合も好都合である。前記制御ユニットは、特に誘導コイル機構又は冷却ユニットなどの熱処理ユニットを制御するために、例えば、制御ユニットが、センサを使用して確認されたシェル温度に基づいて熱処理ユニットの電力、例えば誘導コイル機構への電流の供給を制御するように機能することができる。
更に、シュリンクチャックの温度状態を検出するために、確認されたシェル温度を(単純にのみ)使用するようにもなされ得る。すなわち、単純及び例示的に言えば、既に加熱されているシュリンクチャックが装置内にあるかどうか、そうである場合にはそのシェル温度が何度であるかを識別するために、確認されたシェル温度を使用することができる。
そのような場合、コントローラは、例えば、シュリンクチャックが既に(過度に)高温である場合、(そもそも)加熱動作を開始しなくてもよい。
装置が、熱状態、特に受け入れ手段内/受け入れ領域内に配置されるツールレセプタクル、特にシュリンクチャックの熱状態を表示するための表示手段を有する場合にも更に好都合であり得る。前記表示手段は、例えば、着色ダイオードであり得る。異なる色は、異なる熱状態を示し得る。
好ましくは、本発明によるシュリンクフィット装置の動作は、シュリンクチャックが、誘導コイル機構として構成された熱処理手段によって取り囲まれた受け入れ手段内で誘導加熱され、及びしたがって膨張され、結果的なシェル温度を使用して加熱動作が制御され、及び特に、加熱動作は、指定された温度に達すると自動的に停止されることを含み得る。
代替的に、それは、シュリンクチャックが、冷却ユニットとして構成された熱処理装置によって取り囲まれた受け入れ手段内で冷却され、及び結果的なシェル温度を使用して冷却動作が制御されることを含み得る。
前記制御は、例えば、結果的なシェル温度に基づいて変化若しくは適合及び/又は制御される、熱処理ユニットへの電流の供給を伴い得る。
温度が測定される複数のシュリンクチャックの場合、放射率εが異なり、未知であるという問題から出発して、本発明は、温度測定のために(放射)センサを使用する場合、(正確な温度測定/判定のために)関連する(個々の)シュリンクチャックの固有の放射率εを知る必要があり得るか又は知る必要があるという考察に基づいており、したがって、(放射)センサは、それぞれの場合に(計算上適切であれば)前記放射率εを個別に設定する必要があり、(放射)センサは、それぞれのシュリンクチャックのために個別に較正される必要がある。
これを改善するため、本発明は、反射センサ又は受け入れ手段内に配置されて、測定されるシュリンクチャックに対して行われる反射測定を提供し、この反射センサは、個々の放射率εなど、受け入れ手段内に配置されたシュリンクチャックに固有の情報を確認するために使用され(又は使用され得)、次いでそれを使用して(補正された)温度測定が行われる。
しかしながら、反射測定は、反射センサとシュリンクチャック又はシュリンクチャック表面/シェルとの間の間隔によっても影響されるため、この間隔は、受け入れ手段内に配置されるシュリンクチャックの形状、特にその外径にも依存することが確認されており、本発明は、この点に関する幾何学的情報の項目、特に受け入れ手段内に配置されるシュリンクチャックの外径を自動的に取得するための手法を提供する。
本発明によれば、これは、(個別の)磁気指紋を使用して、又は受け入れ手段内に配置される(個別の)シュリンクチャックの(個別の)磁気指紋を確認することによって行われ、この磁気指紋は、次いで、受け入れ手段内に配置されるシュリンクチャックに固有の幾何学的情報の項目、例えば個別の外径を確認又は取得するために使用されるか又はその後使用され得る。
この幾何学的情報の項目を使用して、次いで反射測定を行って補正することができ(補正値1を使用して補正された反射測定)、更に補正された反射測定を使用して温度測定を行って補正することができる(補正値2を使用して補正された温度測定)。
代わりに、幾何学的情報を直接考慮することも可能であるが、その場合、温度測定において、補正されていない反射測定と一緒に考慮され、このように前記温度測定が行われる。
本発明では、これは、特に反射センサとシュリンクチャック又はシュリンクチャック表面/シェルとの間の間隔のために必要であり得る追加の距離センサが不要になることを意味する。
センサの、測定及び計算のための対応する制御プログラムによって本発明全体を自動的に実施することができるため、自動化され得ることは、本発明の更なる特別な利点であることが判明している。
このように、本発明は、単純性、効率性及び有効性によって区別される。
本発明の有利な実施形態に関する上記の説明には、個々の従属請求項において互いに部分的に組み合わされた多数の特徴が含まれる。しかしながら、これらの特徴は、好都合には、個々に考慮されて、意味のある更なる組み合わせを形成するためにも組み合わされ得る。
本明細書又は特許請求の範囲において特定の用語が単数形で又は数字と組み合わせて使用される場合でも、本発明の範囲は、単数形又は前記用語に関連する数字に限定されることを意図するものではない。更に、「1つの(a)」又は「1つの(an)」という単語は、数字としてではなく、不定冠詞として理解されるべきである。
本発明の上述した特性、特徴及び利点並びにこれらが達成される方法は、図面/図と併せてより詳細に論じられる本発明の例示的な実施形態の以下の説明に関連してより明確でより理解しやすくなるであろう(同一の部品/構成要素及び機能は、図面/図において同一の参照記号によって示される)。
例示的な実施形態は、本発明を説明する役割を果たし、本発明を、それに記載された特徴の組み合わせに限定するものではなく、これは、機能的な特徴にも適用される。更に、それぞれの例示的な実施形態の好適な特徴は、単独で、例示的な実施形態から除去されて、同じものを補足するために別の例示的な実施形態内に導入されて、特許請求の範囲のいずれかと組み合わせて明示的に考慮することもできる。
非接触温度測定を伴うシュリンクフィット装置(図1~図4)
図1は、シャンクツール6又は(示されるように)フライスツール6の、シュリンクチャック4へのシュリンクフィット又はシュリンクチャック4からの取り外し120のためのシュリンクフィット装置2の一部を示し、具体的には複数の非接触測定温度センサ16を有し、反射センサ62を有する誘導コイル機構12を示す。
図1は、シャンクツール6又は(示されるように)フライスツール6の、シュリンクチャック4へのシュリンクフィット又はシュリンクチャック4からの取り外し120のためのシュリンクフィット装置2の一部を示し、具体的には複数の非接触測定温度センサ16を有し、反射センサ62を有する誘導コイル機構12を示す。
図2~図4は、誘導コイル機構12を様々な図示/断面で詳細に示す。
図1に示されるように、シュリンクフィット又は取り外し120の目的のため、シュリンクフィット装置2は、そのコイル軸10に沿って長手方向に移動可能であり、シュリンクチャック4(特に図2~図4を参照されたい)を誘導加熱120するように機能する誘導コイル機構12と、シュリンクチャック4上の動作又はシュリンクチャック4の加熱を制御160するための(概略的に図示された)制御ユニット28と、温度センサ16及び/又は反射センサ62によって行われる測定を実行及び評価するための測定/計算ユニット14とを有する。
この場合、図1に示されるシュリンクチャック4は、スリーブ部32として、ツール又はフライスカッタシャンク40を挿入するために、シュリンクチャック4の前端部38に設けられた端部開口部36を介してアクセス可能な円筒状の中空クランプ領域34を備える。
シュリンクチャック4のクランプ領域34は、ツールシャンク40よりも公称直径がいくらか小さく、その結果、シュリンクチャック4の(誘導)加熱120によりツールシャンク40をそれ自体既知の方法でクランプすることができる。シュリンクフィット状態では、ツール又はフライスカッタシャンク40は、回転ツール6の前作業部分42にトルクを伝達する目的で摩擦干渉フィットによって回転可能に結合保持される。
同様に、取り外しのために、熱膨張によりツール又はフライスカッタシャンク40が再び取り外しの目的で解放されるまで、シュリンクチャック4のみが片側上で加熱120される。
図1~図4に示されるように、誘導コイル機構12は、そのコイル軸10を中心に同心状にシュリンクチャック4の受け入れ開口部8を取り囲む。
誘導コイル機構12がそのコイル軸10に沿って軸方向に移動されることにより、シュリンクチャック4は、誘導コイル機構12に対して所望の加熱位置にもたらされる(図1を参照されたい)。この目的のため、例えばポールディスクである停止要素を誘導コイル機構上に設けることも可能である。
電磁交番磁場を発生させるために、誘導コイル機構12は、特に図1、図3及び図4に見られ得るように、コイルハウジング18内のコイル巻線24を備える。
加熱動作120中にシュリンクチャック4のシェル温度を検出できるようにするために、各々が受け入れ開口部8内に開口する、複数、この場合には6つの測定チャネル22がコイル軸10に対して半径方向に誘導コイル機構12を通して延在する。
ここで、図3及び図4に示されるように、6つの測定チャネル22は、コイル軸10を中心にほぼ均一なピッチで、コイル軸10に関して同じ軸方向高さで、誘導コイル機構12の軸方向中心領域44においてその軸方向端部間に配置され、コイル巻線24は、これらを自由にするように6つの測定チャネル22の周囲に巻かれる。それぞれの測定チャネル22のコイル側内側部分46は、誘導コイルハウジング50の外壁48内の開口26と整列する(したがって誘導コイルハウジング50の外壁48内にも合計6つの開口が存在する)。
誘導コイルハウジング50の6つの開口26のうちの5つには、それぞれの場合に1つの非接触測定温度センサ16、この場合には熱放射を(非接触で)測定し、コイル巻線24のその個々の測定チャネル22を通して、シュリンクチャック4によって放射される熱放射を検出する放射検出器16(又は任意選択的に高温計30)が挿入されている。誘導コイルハウジング50の6つの開口部26の第6のものに赤外線反射センサ62が挿入され、これは、コイル巻線24内のその測定チャネル22を通して同様に(シュリンクチャック4に対する)反射測定を行う。
制御ユニット28及び測定/計算ユニット14は、入力側でケーブル52によって温度センサ16及び反射センサ62に結合され、したがって測定/計算ユニット14において共同で処理140されて、測定されるシュリンクチャック4の結果的なシェル/表面温度を与えるその測定信号を受信する。
次に、測定されるシュリンクチャック4の確認された結果的なシェル/表面温度に基づいて、制御ユニット28によってシュリンクチャック4においてシュリンクフィット動作を行うことができる。
ここで、シュリンクチャック4の加熱120中、(自動)温度制御は、例えば、誘導コイル機構への電流の供給が、結果的なシェル温度に依存するように制御ユニット28によって影響160されることにより、確認された結果的なシェル温度に基づいて行われ得る。
温度センサ16及び反射センサ62によって結果的なシェル/表面温度を確認するために、以下の方法が提供される。
まず、測定/計算手段14によって開始される方法において、誘導コイル機構12内に挿入されているシュリンクチャック4に対する実際の熱処理動作の開始前に、テストパルス、すなわち既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流が誘導コイル機構12に印加される。
このテストパルスについて、誘導コイル機構12内に挿入されたシュリンクチャック4の時間/電流曲線が確認される。テストパルスについて確認された全体的な時間/電流曲線は、誘導コイル機構12内に挿入されたシュリンクチャック4の磁気指紋として採用される。
次いで、磁気指紋を使用して、誘導コイル機構12内に挿入されたシュリンクチャック4の幾何学的情報の項目、例えばこの場合には外径が確認される。
更に、反射センサ62により、誘導コイル機構12内に挿入されているシュリンクチャック4に対して反射測定が行われ、反射センサ62による反射測定は、幾何学的情報の項目(補正値1)を使用して補正される。
その後、補正された反射測定(補正値2)を使用して、温度センサ16による温度測定が行われ、且つ補正される。
次に、温度センサによって補正された温度測定から、シュリンクチャック4の結果的なシェル温度が確認される。
非接触温度測定を伴う冷却装置付きシュリンクフィット装置(図5~図8)
図5及び図6は、(特許文献4)((特許文献4)の図1及び図4並びに[0014]~[0026]を参照されたい)に示されて詳細に説明されるような、冷却装置12を有するシュリンクフィット装置2を示し、その内容は、本出願に組み込まれる(参考文献)。
図5及び図6は、(特許文献4)((特許文献4)の図1及び図4並びに[0014]~[0026]を参照されたい)に示されて詳細に説明されるような、冷却装置12を有するシュリンクフィット装置2を示し、その内容は、本出願に組み込まれる(参考文献)。
図5((特許文献4)(参考文献)の図4も参照されたい)及び図6((特許文献4)(参考文献)の図1も参照されたい)に示されるように、冷却装置12は、フレーム又はカラム70上に移動可能に案内され、冷却アタッチメント74を備える冷却ヘッド72を有し、この冷却ヘッド72は、少なくとも冷却されるシュリンクチャック4の部分上に取り付けられ得る。冷却アタッチメント74は、受け入れ開口部8((特許文献4)の通路開口部6を参照されたい)を備え、その内輪郭/直径は、冷却されるシュリンクチャック4の部分(図示せず)の外輪郭/直径に適合され、その結果、冷却アタッチメント74を、冷却されるシュリンクチャック4上に押し付ける/取り付けることができる。
シュリンクフィット装置2及びその冷却装置12に関する更なる詳細については、(特許文献4)を参照されたい(図1及び図4並びに(特許文献4)の[0014]~[0026]を参照されたい)。
図5及び図6にも示されるように、特定の円形リングセグメント上に開口している測定リング又はセンサリング56は(図7を参照されたく、図9a及び図9bには代替のセンサリングが示される)、冷却アタッチメント74内に一体化され、冷却アタッチメント74又はその受け入れ開口部8内に受け入れられるシュリンクチャック4のシェル温度を非接触で測定するために使用され得る。この一体化により、具体的には、冷却アタッチメント74の下端部において、測定リング56(図7を参照されたい)が冷却ヘッド72又は冷却アタッチメント74の中心軸10に対して(その中心軸58によって)同軸に配置されるようになっている。
ここで、測定リング56の内径は、冷却アタッチメント74の(その下端部における)内径と実質的に等しく、これにより、前記測定リングは、受け入れ開口部8の一部になる。
図7は、「上向きに」切り取った状態での測定リング56を詳細に示し、測定リング56のハウジング76内への視界を提供する。
図7に示されるように、測定リング56は、ほぼ閉じた環状体であり、その開口部において2つのリングアーム88、90が互いに対向して位置する。
図7にも示されるように、測定リング56の本体を形成する測定リングハウジング76内に様々なタイプのセンサ60、16、62が受け入れられ、具体的には、図7に図解される測定リング56の左手アーム88内には、3つの互いに隣接して配置された赤外線温度センサ16が、図7に図解される測定リング56の右手アーム90内には、更なる赤外線温度センサ60、16(送信器78と受信器80とを備える)及び反射センサ60、62が受け入れられる。
これらのセンサ60、16、62の全ては、前記センサの各々の測定方向が中心軸58、10に向かって半径方向に向けられるように測定リング56内又はそのハウジング76内に受け入れられる。この目的のため、測定リングハウジング76は、半径方向内側通路又は開口部92も提供し、前記通路又は開口部に配置されたセンサ60、16、62は、半径方向内方向において測定を行うことができる。
図示されない実施形態では、センサ60、16、62は、多くの場合に円錐形であるシュリンクチャック4の外側シェルに対して実質的に垂直にも配向され得る。
ライン(図示せず)を介して、センサ60、16、62は、マイクロコントローラ86に接続され、このマイクロコントローラ86は、同様に測定リング56又はそのハウジング76内に受け入れられ(温度センサ16及び反射センサ62によって行われる測定を実行及び評価するための測定/計算ユニット14を有する)、その結果、センサ60、16、62からの測定信号は、特にこの場合、冷却アタッチメント74内に受け入れられるシュリンクチャック4の結果的なシェル温度を確認140するために処理されるように前記マイクロコントローラに供給され得る。
マイクロコントローラ86は、供給ライン84を介して冷却装置12のコントローラ28、略してコントローラ28に接続され、前記マイクロコントローラは、結果的なシェル温度などのその信号を送信する。コントローラ28は、次いで、現在確認されているシェル温度に依存する方法で(冷却アタッチメント74内に受け入れられるシュリンクチャック4に対する)冷却動作120を制御160することができる。
図7にも示されるように、測定リング56は、2つのアーム88、90の端部上に配置され、したがってユーザが視認可能であり、その一方が赤色LED82であり、他方が緑色LED94であり、同様にマイクロコントローラ86を介してコントローラ28に接続され、コントローラ28によっても制御される、2つの着色LED82、94の形態のLED(熱)状態ディスプレイ64を提供する。
点灯する緑色LED94は、例えば、素手で安全に触れることができる程度に冷却されたシュリンクチャック4の熱状態を示し、点灯する赤色LED82は、依然として(十分に)冷却されていないシュリンクチャック4の熱状態を示す。赤色LED82の赤色点滅は、冷却手段12による能動冷却動作を示す。
図8は、冷却によって冷却されるか又は冷却アタッチメント74内に受け入れられるシュリンクチャック4のシェル/表面温度の測定中又は確認140中の様々なセンサ60、16、62の機能100及び相互作用200並びに制御160を示す。
測定リング56又はそのセンサ60、16、62(及び発光ダイオード82、94)は、(1)測定リング56を一体化した冷却アタッチメント74が、冷却されるシュリンクチャック4にわたって上方から下向きに移動されると直ちに、(2)シュリンクチャック4が冷却アタッチメント74内に受け入れられる冷却動作120(及びコントローラ28(注釈:コントローラ28は、場合により、シュリンクチャック4の確認された表面温度又は表面色を使用して、冷却持続時間などの冷却パラメータを設定する)によって制御される方法で冷却される)中、及び(3)測定リング56を一体化した冷却アタッチメント74が、シュリンクチャック4から上向きに押し上げられることによって完全に持ち上がるまで作動するか、又は作動状態に切り替えられる(これを例えば全体として「測定段階」/「測定サイクル」と呼ぶ)。
測定又は測定段階((1)~(3))の開始及び終了は、反射センサ62によって(自動的に)確認され得、このセンサは、単純な反射測定により、シュリンクチャック4が測定リング56内に位置するかどうかを識別220する。
温度測定又は温度確認140(測定/計算ユニット14によって実行及び制御される)中、実際の冷却動作の開始前にテストパルス、すなわち電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間が既知の電流(テストパルス)がシュリンクチャックに印加される。
このテストパルスについて、時間/電流曲線が確認され、全体的な時間/電流曲線がシュリンクチャック4の磁気指紋として採用される。
磁気指紋を使用して、シュリンクチャック4の幾何学的情報の項目、この場合には外径が確認される。
更に、反射センサ62を使用してシュリンクチャックの反射測定が行われ、そこでシュリンクチャックの放射率などの反射情報の項目が確認される。
次いで、温度センサ16を使用してシュリンクチャックの温度測定が行われ、幾何学的情報の項目、すなわち外径及び反射情報の項目、すなわち放射率がそれぞれの場合に考慮される。
次いで、結果的なシュリンクチャックのシェル温度が温度測定から例えば平均化することによって計算され得る。
次に、測定リング56内に位置するシュリンクチャック4のこのように確認された表面/シェル温度に基づいて、冷却120が制御160され、LED(熱)状態表示発光ダイオード82、94、64は、確認された表面/シェル温度に応じて作動160される。
具体的には、(1)冷却リング56を備えた冷却アタッチメント74が、冷却される(高温の)シュリンクチャック4の上方に最初に押し付けられると、赤く点灯した赤色発光ダイオード82がシュリンクチャック4又はその表面/シェルの高温状態を示すように、発光ダイオードを制御することができる。
次いで、冷却アタッチメント74がシュリンクチャック4上に完全に押し付けられ、冷却動作120が開始されると(2)、冷却動作120中に赤色発光ダイオード82が点滅して、「冷却」120を示す。
冷却動作120が終了し、冷却アタッチメント74が上方(3)に引き上げられると、シュリンクチャック4が依然として熱すぎる場合、赤色発光ダイオード82が点灯し、シュリンクチャック4が十分に冷却されると緑色発光ダイオード94が点灯する。赤色に点灯した発光ダイオード82が、シュリンクチャック4が依然として熱すぎることを示す場合、冷却アタッチメント74を再びシュリンクチャック4の下方に押し下げて、更なる冷却操作120を行うことができる。
必要に応じて、冷却操作120全体を温度確認140に自動的に結合して、それに基づいて制御160することも可能である。
上述した測定リング56に対応する測定リング56は、誘導コイル機構12の受け入れ開口部8内に受け入れられるシュリンクチャック4のシェル温度を測定するために、シュリンクフィット装置2の誘導コイル機構12にも配置され得ることを更に指摘しておく(図1~図4を参照されたい)。上述した測定リング56に対応する測定リング56は、これに対応して、独立して又は個別に動作する別個の冷却装置12にも配置され得る。
図9a及び図9bは、その機能の点で同様に使用され得るか又は使用され、冷却アタッチメント74に一体化され得る代替の測定リング56を、図9aでは全体図で、図9bではそれが「上向きに」切り取られた詳細図で示す。
図9aに示されるように、この測定リング56は、ほぼ閉じた環状体でもあり、その開口部において2つのリングアーム88、90が互いに対向して位置する。
図9aにも(及び図9bにも詳細に)示されるように、(単一の)温度センサ60、具体的には赤外線温度センサ16’は、測定リング56の本体を形成する測定リングハウジング76、具体的には図9aに図解される測定リング56の左手アーム88内に受け入れられる。反射センサ62は、概略的に示されるように、図9aに図解される測定リング56の右手アーム90内に受け入れられる。
これにもかかわらず、測定リング56以外の保持装置も温度センサ16’のために提供され得る。
温度センサ60又は16’は、ダイヤフラム54を装備する。
(図7による)上述した測定リング56とは対照的に、この温度センサ60又は16’は、中心軸10に対して約45°の角度αで傾斜するように測定リングハウジング76内に受け入れられる。
ライン(図示せず)を介して、温度センサ60又は16’及び反射センサ62は、同様に測定リング56又はそのハウジング76内に受け入れられる(及び見えない測定/計算ユニット14を有する)マイクロコントローラ86に接続され、その結果、温度センサ60又は16’及び反射センサ62からの測定信号は、この場合には特に冷却アタッチメント74内に受け入れられるシュリンクチャック4のシェル温度を確認140するために処理されるように前記マイクロコントローラに供給され得る。
マイクロコントローラ86は、供給ライン84を介して冷却装置12のコントローラ28、略してコントローラ28に(見えない方法で)接続され、前記マイクロコントローラは、シェル温度などのその信号を送信する。
コントローラ28は、次いで、現在のシェル温度に依存する方法で(冷却アタッチメント74内に受け入れられるシュリンクチャック4に対する)冷却動作120を制御160することができる。
図9aにも示されるように、測定リング56は、2つのアーム88、90の端部上に配置され、したがってユーザが視認可能であり、その一方が赤色LED82であり、他方が緑色LED94であり、同様にマイクロコントローラ86を介してコントローラ28に接続され、コントローラ28によっても制御される、2つの着色LED82、94の形態のLED(熱)状態ディスプレイ64を提供する。
点灯する緑色LED94は、例えば、素手で安全に触れることができる程度に冷却されたシュリンクチャック4の熱状態を示し、点灯する赤色LED82は、依然として(十分に)冷却されていないシュリンクチャック4の熱状態を示す。赤色LED82の赤色点滅は、冷却手段12による能動冷却動作を示す。
本出願の主題にも組み込まれる、(特許文献3)の主題又は内容:
本発明は、請求項1の前文によるシュリンクフィット装置に関する。
本発明は、請求項1の前文によるシュリンクフィット装置に関する。
従来技術
ツールシャンクをツールホルダ内にシュリンクフィットし、及びツールホルダから取り外すためのシュリンクフィット装置は、以前から知られている。元来、そのようなシュリンクフィット装置は、ガスバーナ又は熱風を使用して動作され、ツールシャンクを干渉フィットで受け入れることができる程度に膨張させるか、又は前記ツールシャンクを解放するためにツールホルダのスリーブ部を加熱するように使用されていた。更に最近では、誘導コイルを使用して関連するツールホルダを加熱するシュリンクフィット装置を使用することが増えている。これにより、シュリンクフィットプロセスが大幅に加速されて、より効率的で管理がより容易になり、したがってそのより広く使用に対して貢献する。
ツールシャンクをツールホルダ内にシュリンクフィットし、及びツールホルダから取り外すためのシュリンクフィット装置は、以前から知られている。元来、そのようなシュリンクフィット装置は、ガスバーナ又は熱風を使用して動作され、ツールシャンクを干渉フィットで受け入れることができる程度に膨張させるか、又は前記ツールシャンクを解放するためにツールホルダのスリーブ部を加熱するように使用されていた。更に最近では、誘導コイルを使用して関連するツールホルダを加熱するシュリンクフィット装置を使用することが増えている。これにより、シュリンクフィットプロセスが大幅に加速されて、より効率的で管理がより容易になり、したがってそのより広く使用に対して貢献する。
実用化に適した第1のシュリンクフィット装置は、(特許文献5)による特許文献に記載されている。
現在知られているシュリンクフィット装置は、依然として最適に自動化されていない。ツールホルダのスリーブ部が過剰に長時間誘導加熱されるなどのエラーが発生する可能性がある。これにより、ツールホルダのスリーブ部が過熱される結果となる可能性がある。スリーブ部は、次いで、いわば好ましくない焼き戻しを受ける。これは、構造における不利な変化につながり得る。一部の状況では、スリーブ部、したがってツールホルダを全体として除外しなければならない。スリーブ部が直ちに除外されない場合、スリーブ部が数回過熱されると、いずれにしても亀裂が生じるリスクが存在する。
赤外線検出器を使用するか、又はスリーブ部の表面に接触するプローブを使用してスリーブ部の温度を測定することにより、これを改善することが既に求められている。しかしながら、いずれのタイプの測定もエラーが生じやすい。赤外線検出器を使用する測定は、スリーブ部の色及び状態に大きく依存する。特に、比較的長い期間使用された後、スリーブ部は、特定の焼き戻し色を示す場合があり、これが温度測定を偽らせる。汚れ又は冷却潤滑剤の残留も悪影響を及ぼす。
接触タイプのプローブもそれ自体の問題を有する。なぜなら、この場合、温度測定の精度は、特に接触の強さに依存し、同様にそれぞれの場合におけるスリーブ部の表面の清浄度にも依存するためである。
(特許文献6)は、測定時にコイルに供給される電力を直接推測するために、電力インバータからコイルに供給される電流を測定するという概念を開示している。このように、コイルに過負荷をかけるリスクを受け入れる必要なく、回路に使用されるモジュールの性能を十分に活用することが可能である。
本発明が依拠する課題
したがって、本発明は、スリーブ選択に対する熱負荷を制限することができ、理想的には前記熱負荷を必要なものに制限することができるシュリンクフィット装置又はシュリンクフィット方法を規定するという課題に基づく。
したがって、本発明は、スリーブ選択に対する熱負荷を制限することができ、理想的には前記熱負荷を必要なものに制限することができるシュリンクフィット装置又はシュリンクフィット方法を規定するという課題に基づく。
請求項1による本発明による解決策
本発明によれば、シュリンクフィット装置の誘導コイル内に挿入されているツールホルダのスリーブ部の温度を監視する方法が提案され、前記方法は、以下の特徴によって区別される。誘導コイルの現在のインダクタンスが誘導加熱中に測定され、加温の尺度として使用される。誘導コイルへの電流の供給は、現在のインダクタンスが規定値に近づくか、到達するか又はオーバーシュートした場合に影響を受ける。一般に、電流の供給は、その後、停止される。
本発明によれば、シュリンクフィット装置の誘導コイル内に挿入されているツールホルダのスリーブ部の温度を監視する方法が提案され、前記方法は、以下の特徴によって区別される。誘導コイルの現在のインダクタンスが誘導加熱中に測定され、加温の尺度として使用される。誘導コイルへの電流の供給は、現在のインダクタンスが規定値に近づくか、到達するか又はオーバーシュートした場合に影響を受ける。一般に、電流の供給は、その後、停止される。
現在のインダクタンスをスリーブ部の現在の温度の測定として使用することは、スリーブ部の表面の色、状態及び純度など、これまで測定を改変してきた外乱変数が完全に排除されるという大きい利点を有する。特定の時点までに付与された電気エネルギーの測定又は計算など、これまで使用されてきた電気的変数に関連して、現在のインダクタンスを測定することは、はるかにより正確であるという利点を有する。したがって、シュリンクチャックは、常に最大値まで又は最大時間長にわたって加熱されるわけではなく、電力が調整された方法で導入され、シュリンクチャックを更に保護し、必要に応じてその後の冷却プロセスを加速することができる。
本発明によれば、異なるスリーブ部を有する1つ以上のツールホルダに対して、誘導コイル内に挿入されているスリーブ部が、シュリンクフィット又は取り外しが可能な程度まで加熱されると誘導コイル内で到達する現在のインダクタンスが測定及び記憶されるようになされる。
次に、新しいシュリンクフィット動作の開始時、シュリンクフィット又は取り外しの目的のため、いずれのツールホルダが誘導コイル内に挿入されたかが照会される。システム又はオペレータへのこの照会に応じて、ユーザは、この情報を入力することができるか、又はこの情報は、システムによって自動的に識別される。このようにして、このツールホルダに対して、スリーブ部が誘導加熱動作を開始するための所望の温度に達すると、スリーブ部/誘導コイルシステム内に存在するインダクタンスを読み出すことが可能である。
本発明によれば、加熱サイクルは、前記スリーブ部がシュリンクフィット又は取り外しの準備ができたとき、前記ツールホルダのスリーブ部内に存在する蓄積インダクタンスに対応する現在のインダクタンスが測定されると終了される。
更なる設計の可能性
本発明の更なる目的は、現在知られているシュリンクフィット装置よりもはるかにコンパクトであり、したがって持ち運んで使用するためのシュリンクフィット装置を設計するための適切な出発点を形成するシュリンクフィット装置、理想的にはシュリンクフィット装置が小型のスーツケースのように持ち運びすることができ、ツール変更を行うマシンツールに迅速に持って行き、そこでマシンにおけるツール変更をその場で行うために使用することにより、オペレータが新規の方法で使用できるような装置を規定することである。
本発明の更なる目的は、現在知られているシュリンクフィット装置よりもはるかにコンパクトであり、したがって持ち運んで使用するためのシュリンクフィット装置を設計するための適切な出発点を形成するシュリンクフィット装置、理想的にはシュリンクフィット装置が小型のスーツケースのように持ち運びすることができ、ツール変更を行うマシンツールに迅速に持って行き、そこでマシンにおけるツール変更をその場で行うために使用することにより、オペレータが新規の方法で使用できるような装置を規定することである。
これは、シュリンクフィット装置が、対応する保持装置上の静止位置で従来通りでも使用され得ることを排除するものではないことが自明であるが、持ち運んでの使用が好ましい。
前記問題は、主請求項に関連して記載されるように、ツールシャンクを有するツールをクランプ及び解放するためのシュリンクフィット装置によって解決される。
シュリンクフィット装置は、ツールシャンクを摩擦的に受け入れるために、その自由端部が開放され、導電性材料から構成されるスリーブ部を有するツールレセプタクルを備える。
シュリンクフィット装置は、ツールレセプタクルのスリーブ部を取り囲む、スリーブ部を加熱するための誘導コイルを更に含み、前記誘導コイルは、好ましくは、高周波交流(理想的には通常1kHz超の周波数)を受け、環状又は円筒状のコイルとして構成される。ここで、誘導コイルは、その外周に、例えばフェライト又は金属粉末材料から構成された、磁気的に伝導性であり、電気的に非導電性の材料から構成される第1のシェルを有する。本発明に関連して、電気的非導電性材料は、必ずしも絶縁体である必要はない。磁界によって誘起される渦電流が材料内にほとんど又は全く加熱を引き起こさない場合、材料は、非導電性である。
本発明によるシュリンクフィット装置は、誘導コイルに給電する交流電流を生成するためのパワー半導体部品を更に含む。
ここで、いわゆるIGBTが典型的に使用される。しかしながら、サイリスタ又はMOSFETも使用され得る。本発明によるシュリンクフィット装置は、一般に、プラスチックから構成される誘導コイルハウジングも含む。そのような誘導コイルハウジングは、通常、磁気シールド作用を有しないか又は少なくとも知覚できない。それは、その中に位置する部品を外部からの影響に対して保護すると同時に、操作する人と電圧伝搬部品との間の接触の可能性を防止するためにのみ機能する。
本発明によるシュリンクフィット装置は、誘導コイル及びその第1のシェルが第2のシェルによって外周で取り囲まれるという事実によって区別される。前記第2のシェルは、磁気的に非導電性であり、電気的に導電性の材料で構成される。それは、あらゆる迷走磁場がそれに電流を誘導し、したがって迷走磁場のエネルギーを消耗させ、それによりエネルギーを減衰させるように設計される。これは、前記第2のシェルが、その周囲に位置する迷走電界を完全に除去するか、又は好ましくは更なる対策なしで、又は代わりに更なる付随する対策と組み合わせて、前記第2のシェルの直接周囲に依然として存在する迷走電界の残りが、それに配置されたパワー半導体部品に悪影響を及ぼさないほど弱くなるように、少なくとも前記迷走電界を低減することを意味する。
本発明によるこの解決策は、少なくともパワー半導体部品が誘導コイルと共に誘導コイルハウジング内に収容されるという事実によって更に区別される。誘導コイルハウジングは、好ましくは、絶縁材料から構成されるか、又はそのような材料で外部コーティングされる。
それは、以下の構成要素を周囲に取り囲むか、又はその内部に以下の構成要素を収容する:誘導コイル、その第1及び第2のシェル及び少なくともパワー半導体部品、好ましくはパワー回路内に直接位置するコンデンサ及び/又はコントローラ。
「取り囲む」とは、少なくとも誘導コイルの外周に沿って外部で取り囲むことを意味すると最低限理解されるべきである。一般に、誘導コイルハウジングは、上端部側及び下端部側の領域内にも延在し、これらを全体的又は部分的に覆う。それは、したがって、ポット形状の形態を有する。誘導コイルハウジングは、一般に、少なくともその周辺において、例えば供給ラインなどの機能上の理由で必要とされる局所的な開口以外の壁開口を有しない。
更なる設計の可能性
シュリンクフィット装置は、好ましくは、そのパワー半導体部品が第2のシェルの外周に直接配置されるように設計される。「外周に直接」とは、「誘導コイルの第2のシェルの外周面から例えば最大60mm、好ましくは最大15mmの最大半径方向距離に配置される」ことを意味し得る。第2のシェルがない場合、第1のシェルの外周面は、確定的である。
シュリンクフィット装置は、好ましくは、そのパワー半導体部品が第2のシェルの外周に直接配置されるように設計される。「外周に直接」とは、「誘導コイルの第2のシェルの外周面から例えば最大60mm、好ましくは最大15mmの最大半径方向距離に配置される」ことを意味し得る。第2のシェルがない場合、第1のシェルの外周面は、確定的である。
しかしながら、パワー半導体部品は、理想的には、多くとも接着層を介在させて、少なくともそれらの表面の1つにより、第2のシェルと直接、熱伝導接触する。第2のシェルは、好ましくは、パワー半導体部品の冷却要素を形成するように設計される。次いで、第2のシェルは、パワー半導体部品内に発生する損失熱を吸収し、前記損失熱をそれから放散する。
第2のシェルが、パワー半導体部品をそれぞれ受け入れる1つ又は好ましくは複数の切り欠きを有し、それにより、好ましくは半導体部品が第2のシェルによって少なくとも3つ又は好ましくは4つの側面上でそれぞれの場合に囲まれる場合、特に好都合であることが判明している。第2のシェル内のそのような切り欠きは、残留する磁気の迷走磁界に対して特に良好に保護された領域を形成する。なぜなら、迷走磁力線は、パワー半導体部品が位置するより深く凹んだこの切り欠き内に侵入することができないためである。前記迷走磁力線は、代わりに、第2のシェルの、より高いか又は半径方向の更に外側に位置する周囲の領域によって捕捉される。
少なくとも1つの整流器と、少なくとも1つの平滑コンデンサと、装置内で誘導コイルに給電するための高周波交流電圧の発生に関与する共振回路コンデンサとを備えるシュリンクフィット装置が誘導コイルを有し、一般的にコンデンサが理論的にコイルの中心の周りを回転すると、誘導コイルを取り囲む円筒形のリングを形成するようにその外周の周囲にコンデンサがグループ化される場合、特に好都合であることが判明している。この場合にも、コンデンサは、誘導コイルの第2シェルの外周に直接配置される必要がある。
これに関連して、「外周に直接」という表現は、誘導コイルの第2のシェルの外周から測定して最大125mm、好ましくは最大40mmの最大半径方向距離を意味すると理解され得る。第2のシェルがない場合、第1のシェルの外周面は、確定的である。
保護が、従属的にだけでなく、先行する請求項に依存しない方法で独立して請求されるシュリンクフィット装置の特に好都合な実施形態は、少なくともツールホルダへのツールのシュリンクフィット及びツールホルダからのツールの取り外しのための誘導コイルから構成され、この誘導コイルは、磁気的に導電性であり、電気的に非導電性の材料から構成される第1のシェルによって取り囲まれ、誘導コイル及びその第1のシェルは、磁気的に非導電性であり、電気的に導電性の材料から構成される第2のシェルによって取り囲まれる。
第2のシェルについては、既に上述したことが適用される。理想的には、この場合にも、前記第2のシェルは、それを通過する誘導コイルの迷走磁場の影響下で渦電流がそこに発生するように設計され、その渦電流は、第2のシェルの外面における迷走磁場の影響の除去をもたらす。ここで、いわゆる相互誘導の原理を利用することができる。渦電流は、第2のシェルを通過する迷走磁界によって第2のシェル内に発生し、前記渦電流は、次いで、少なくともパワー半導体部品が恒久的な損傷を受けることなく第2のシェルの近傍内に収容され得る程度まで、破壊的な迷走磁界を除去する対向磁界を確立する。
保護が、従属的にだけでなく、先行する請求項に依存しない方法で独立して請求されるシュリンクフィット装置の別の特に好都合な実施形態は、ツールホルダへのツールのシュリンクフィット及びツールホルダからのツールの取り外しのための誘導コイルから構成され、この誘導コイルは、誘導コイルに給電し、主電圧に関連して変圧された交流電圧を発生させるのに必要な関連するパワー半導体部品と共に、前記誘導コイルを取り囲む誘導コイルハウジング内に収容される。
なおも更なる構成要素、例えば電源回路内に位置するコンデンサ、及び/又は整流器、及び/又は変圧器、及び/又は電子コントローラも誘導コイルハウジング内に収容されることが好ましい。この実施形態では、第2のシェルは、提供されない。これは、パワー半導体部品及び/又はパワー電子機器のセット及び/又は整流器自体が、それぞれシールドされたハウジングを有するか、又はシールドされた区画に収容されることによって任意選択的に代用され得る。ここで、少なくともパワー半導体部品は、例えば、マシンツールの冷却液供給によって能動的に冷却されることが好ましい。
この手法は、より大きい努力で可能であり、したがって保護が求められる主題に含まれる。
このように、特にコンパクトなシュリンクフィット装置が得られ、シュリンクフィット装置に隣接して立ち、これらの構成要素が別個に収容されるより大きい又はより小さいサイズの別個のスイッチギアキャビネットにもはや依存しない。これは、可搬式シュリンクフィット装置の実現という目的を達成する上で大いに役立つ。
本発明によるシュリンクフィット装置の全ての変形形態では、ツールレセプタクルから離れる方向に面する誘導コイルのその端部側は、磁気的に導電性であり、電気的に非導電性の材料から構成されるカバーを装備するように設計されることが好ましい。前記カバーは、理想的には、誘導コイルの端部面全体の全領域にわたって延在するポールシューとして構成される。これは、外部空間を有害な迷走磁場から自由に保つために特に重要である。例外的に、カバーが物理的に誘導コイルの端部面全体を覆わない場合でも、それは、磁気的に覆う。
カバーが、スリーブ部に近い中心に局所的に、長手方向軸Lの方向においてツールホルダのスリーブ部の自由端部側を越えて上向きに、好ましくはツール直径の少なくとも2倍の大きさだけ突出するシールドカラーを有する場合、特に好都合であることが判明している。そのようなシールドカラーは、スリーブ部に近いツールシャンクが有害な迷走磁場に露出されること又はそのような迷走磁場の起点となり、それから周囲に伝播して、誘導コイルの直接近傍に配置されたパワー半導体部品に対して、回避すべき有害な影響を及ぼすことを防止する。
ツールレセプタクルに向かって面する誘導コイルのその端部側も、磁気的に導電性であり、電気的に非導電性の材料によって上方に係合され、好ましくはツールホルダの受け入れ開口部を除いて完全に同じものによって覆われる場合、好都合である。
特に好ましい一実施形態では、シュリンクフィット装置は、誘導コイルの外周に直接配置されるか、又は誘導コイルの外周の周囲に係合し、好ましくは外周の大部分又は全体が閉じたリング状に配置され、電源回路内に位置するコンデンサ及び/又はパワー半導体部品に電気的に接触する少なくとも1つの電気回路基板を有するようになされる。回路基板は、ここで、好ましくは例えば少なくとも0.75mmの厚さを有し、金属材料から構成される導体トラックをその上に塗布したパネルを意味すると理解されるが、金属導体トラックを備えたフィルムを代わりに使用することもできる。
回路基板が回路基板環状ディスクであり、その回転対称軸が誘導コイルの長手方向軸に対して好ましくは同軸に、そうでなければ平行に延びる場合、特に好都合である。
理想的には、2つの回路基板環状ディスクが設けられ、その間に誘導コイルの外周に沿って電源回路内に位置するコンデンサが配置される。
特に好ましい例示的な一実施形態では、第2のシェルは、第2のシェルを全体として考えた場合、好ましくは前記第2のシェルの内部に延びる1つ以上の冷却チャネルを形成するようになされる。この目的のため、第2のシェルは、2つ以上の部品から形成することができる。次いで、シェルの個々の部品は、互いに対して密閉される。これにより、内部に位置する冷却チャネルの製造が非常に容易になる。
保護が、従属的にだけでなく、先行する請求項に依存しない方法で独立的に請求されるシュリンクフィット装置の別の特に好都合な実施形態は、シュリンクフィット装置が、シュリンクフィット装置をマシンツールのスピンドルのレセプタクルに固定するためのカップリングを有するという事実によって区別されるシュリンクフィット装置である。この実施形態も、実用的に使用可能な可搬式シュリンクフィット装置の作成に大きく貢献する。なぜなら、何らかの方法で安全に固定されることなく、単に動力ツールの近傍に何らかの方法で露出するのみの可搬式シュリンクフィット装置を用いて作業することは、危険であるためである。
この問題は、本発明によるカップリングによって解消される。このカップリングにより、ツール変更を行うためにシュリンクチャックが取り外された後、前記シュリンクチャックの代わりにシュリンクフィット装置をマシンスピンドルに固定することが可能になる。ここで、シュリンクフィット装置は、その動作の持続時間中に確実に保持され、その後、迅速に分離されて再び取り外すことができる。
1つの変形形態では、カップリングは、シュリンクフィット装置をマシンツールのツールマガジンに格納するためにも使用され得る。シュリンクフィット装置は、ツールチェンジャによってマガジンからマシンスピンドル内に自動的に挿入され得る。
更なる変形形態では、シュリンクフィット装置をマシンスピンドル内に挿入するのではなく、代わりに前記シュリンクフィット装置をマシンスピンドルにクランプされたシュリンクフィットレセプタクルに直接移動させ、ツールをシュリンクフィット又は取り外すために、ツールチェンジャは、ツールマガジンからシュリンクフィット装置を取り出し得る。この点でも、シュリンクフィット装置専用のカップリングが特に有利である。
理想的には、シュリンクフィット装置は、内部冷却機構を有する場合、マシンツールの冷却装置によって冷却液を供給できるように更に設計される。
第1のシェルと、存在する場合には第2のシェルと、少なくともパワー半導体部品、及び/又はコンデンサ、及び/又は理想的にはパワー半導体部品を作動させるための電子機器のセットとを備えた誘導コイルが、少なくとも誘導コイルの外周を囲み、好ましくは誘導コイルの一方、好ましくは両方の端部側を少なくとも部分的に覆って係合するコイルハウジング又はコイルハウジングリングの内部に収容されるように、シュリンクフィット装置を設計することが特に好都合である。この結果、動作に必要な全ての構成要素を適宜収容することができ、共通のハウジングによって外部からの影響に対して保護され、電圧を伝える部品をオペレータが触ることを防止するように確実にシールドされたコンパクトなユニットが得られる。
理想的には、コイルハウジングは、公共送電網(好ましくは110V又は230V)からの単相主交流電圧を直接送り込むためのプラグコネクタ、典型的には(好ましくはフレキシブルな供給ラインの端部に固定されたプラグコネクタの形態の)シューコプラグコネクタを装備する。
これにより、シュリンクフィット装置は、ほとんどどこでも動作されることが可能になる。必要なものは、従来の電気機器のようなプラグソケット及び場合により従来の延長ケーブルのみである。本発明がこの特に好ましいタイプの電気供給に必ずしも限定されないことは、自明である。電気供給は、特定の状況で必要とされる電力及び関連する場所で利用可能な電気供給に応じて三相でもあり、異なる電圧で実施され得る。他の電圧も可能であることが自明であり、特に公共送電網で異なる主電圧を使用する国において可能である。
代わりに、シュリンクフィット装置に給電のためのバッテリを装備することが特に好都合であることが判明している。そのような装置は、可搬性にも優れ得る。次いで、例えば操縦性の高いトロリーの形態のシャーシを提供することが好都合であり、このシャーシは、下部領域でバッテリ、例えば車両スタータバッテリを担持し、例えばその上部領域でシュリンクフィット装置を保持する。
更に、本発明によるタイプのシュリンクフィット装置から構成され、シュリンクフィットシステムが、シュリンクフィット装置に固定可能であり、シュリンクフィット装置をマシンツールのスピンドルに固定することができる異なるカップリングを更に備えるという事実によって区別される、シュリンクフィットシステム全体に対する保護も請求される。
これにより、シュリンクフィット装置が異なる装備のマシンツールスピンドルに固定されることを可能にし、その結果、引き込み目的のマシンツールスピンドルが例えばHSK結合を装備するか、又は急峻テーパカップリングを装備するかは、もはや重要ではない。
更なる設計の可能性、機能の態様及び利点は、図面を参照した例示的な実施形態の以下の説明から明らかである。
中間シェルは、好ましくは、第1シェルと第2シェルとの間に配置される。前記中間シェルは、好ましくは、第2のシェル又はそれに取り付けられた半導体要素を過熱に対して保護するために、冷却液伝導要素として機能する。第2のシェルとは対照的に、前記中間シェルは、好ましくは、直線の冷却液ガイドを確実にするために分割されない。したがって、中間シェルは、少なくとも第2シェルに対して電気的に(熱的にではなく)絶縁されるか、又は最初から電気的に非導電性の材料で構成される。冷却液ガイドがシュリンクフィット装置の他の構成部品に対して密閉されることは、自明である。特別に形成された中間リングなしで第2シェルを冷却するための代替的概念も考えられる。
前記中間シェルは、補助的な(追加の)シールドとして機能するように設計されることも自明であり得る。
図のリスト
図10は、中心を通る長手方向断面における第1の例示的な実施形態を示す。
図11は、図10に関して長手方向軸Lを中心に90°回転させた、中心を通る長手方向断面における第1の例示的な実施形態を示す。
図12は、シールドカラーが取り外された状態の、上方から斜めの視界における第1の例示的な実施形態を示す。
図13は、シールドカラーが取り付けられた状態の、上方から正面視した第1の例示的な実施形態を示す。
図14は、パワー半導体要素を装備した、第1の例示的な実施形態の第2のシェルを示す。
図15は、第2の例示的な実施形態を示し、この実施形態は、しかしながら、マシンツール又はスタンドへの固定の性質のみによって第1の例示的な実施形態と異なり、したがってコンデンサ及び回路基板又はプリント回路基板の配置に関して、ここに示される第1の実施形態と同一である。
図16は、例示的な実施形態に対して本発明に従って使用され得る、誘導コイルに給電を提供するための回路の回路図である。
図17は、インダクタンスの尺度である、変化するエッジシャープネスを示す。
図18は、インダクタンスを測定し、任意選択的にまたスリーブ部の形状を自動的に判定するために本発明に従って使用され得る回路配置を示す。
図10は、中心を通る長手方向断面における第1の例示的な実施形態を示す。
図11は、図10に関して長手方向軸Lを中心に90°回転させた、中心を通る長手方向断面における第1の例示的な実施形態を示す。
図12は、シールドカラーが取り外された状態の、上方から斜めの視界における第1の例示的な実施形態を示す。
図13は、シールドカラーが取り付けられた状態の、上方から正面視した第1の例示的な実施形態を示す。
図14は、パワー半導体要素を装備した、第1の例示的な実施形態の第2のシェルを示す。
図15は、第2の例示的な実施形態を示し、この実施形態は、しかしながら、マシンツール又はスタンドへの固定の性質のみによって第1の例示的な実施形態と異なり、したがってコンデンサ及び回路基板又はプリント回路基板の配置に関して、ここに示される第1の実施形態と同一である。
図16は、例示的な実施形態に対して本発明に従って使用され得る、誘導コイルに給電を提供するための回路の回路図である。
図17は、インダクタンスの尺度である、変化するエッジシャープネスを示す。
図18は、インダクタンスを測定し、任意選択的にまたスリーブ部の形状を自動的に判定するために本発明に従って使用され得る回路配置を示す。
例示的な実施形態
図10は、本発明による装置の第1の基本的な概要を示す。
図10は、本発明による装置の第1の基本的な概要を示す。
誘導シュリンクフィット及び取り外しの基本原理
ここで、ツールWの保持シャンクHをスリーブ部HP内にシュリンクフィットするか、又はスリーブ部HPから取り外しするためにツールホルダ4が挿入される中心部内において、その個々の巻線2を有する誘導コイル1を明確に見ることが可能である。シュリンクフィット及び取り外しの機能原理は、(特許文献5)に詳細に記載されるものに基づく。前記文献の内容は、本出願の主題に組み込まれる。
ここで、ツールWの保持シャンクHをスリーブ部HP内にシュリンクフィットするか、又はスリーブ部HPから取り外しするためにツールホルダ4が挿入される中心部内において、その個々の巻線2を有する誘導コイル1を明確に見ることが可能である。シュリンクフィット及び取り外しの機能原理は、(特許文献5)に詳細に記載されるものに基づく。前記文献の内容は、本出願の主題に組み込まれる。
磁気的に導電性であり、電気的に非導電性の手段を使用する誘導コイルのシールド
本発明は、既に知られている従来のタイプのシールドを含めて、誘導コイルのシールドに対して高い要求を課している。
本発明は、既に知られている従来のタイプのシールドを含めて、誘導コイルのシールドに対して高い要求を課している。
誘導コイルは、その外周において、電気的に非導電性であり、磁気的に導電性の材料で構成される第1のシェル3を備える。通常、第1のシェル3は、フェライト又は金属粉末又は金属焼結体のいずれかから構成され、個々の粒子は、電気的に絶縁された方式で互いに分離されるため、全体として考えると、磁気的に伝導性であり、電気的に非導電性である。特許保護を得る目的を動機とした回避の試みを排除するため、例外的に、絶縁層によって互いに分離された層状変圧器シートから構成される積層シェルも代わりに考えられることに留意されたい。しかしながら、ほとんどの場合、そのような積層シェルは、所望の目的を果たさない。
第1のシェル3は、特に好ましくは、周辺方向において完全に閉じられるように、すなわちコイルの周辺面を完全に覆うように設計され、その結果、理論的には、個々の及び/又は小さい局所的なボアなどのような無関係な局所的開口を別として、残された「磁気ギャップ」も存在しない。
例外的な場合として、シェル3を、周辺を覆い、それらの間に一定の自由空間(図面には示されない)を有する個々のセグメントから構成されるように設計することも考えられる。これにより、場合により個々のセグメントの半径方向の厚さが自由空間の寸法に対して非常に大きくなるように選択され、内側からそれぞれの自由空間に入る磁場が、既に自由空間の領域内にあるセグメントによって引き寄せられ、その結果、重要な迷走磁場が自由空間を通過できないようにする場合、初歩的な機能を果たすことが可能になる。
磁気的に導電性であり、電気的に非導電性の材料から構成されるシールドは、好ましくは、第1のシェルのみでは終わらない。
代わりに、第1のシェル3の少なくとも一方、好ましくは両方の端部側は、前記材料から構成される磁気カバー3a、3bによって隣接され、これらのカバーは、一般に、第1のシェル3と接触する。
ツールホルダから遠ざかる方向に面する誘導コイルの端部側上において、磁気カバー3aは、好ましくは、全体的に又は好ましくは部分的に交換可能なポールシュー、すなわちシュリンクフィット又は解放されるツールのための通路を形成する中心開口部を有する環状構造として構成される。「交換可能」という表現は、好ましくは、ツールを使用することなく交換可能であることを表し、理想的には、手で作動させることができる接続、例えばバヨネット接続によって実施される。このようにして、異なるツールシャンク直径のツールホルダを加工することが可能である。それにもかかわらず、それぞれのスリーブ部HPの端部側は、コイル内側上でポールシューと接触することが確実にされる。
ツールホルダに向かって面する誘導コイルのその端部側上において、磁気カバー3bは、好ましくは、理想的には誘導コイルの巻線の上方に完全に係合し、スリーブ部のための中心通路を有する本質的に平面状の環状ディスクとして設計される。
本発明の場合、端部側に設けられた磁気カバー3a、3bが、第1のシェル3を越えて半径方向において、好ましくは第1のシェル3の半径方向の厚さの数倍、多くの場合に少なくとも4倍よりも大きい半径方向の範囲に(少なくとも局部的に、好ましくは少なくとも75%にわたり、理想的には完全に取り囲むように)突出する場合、必須ではないが、非常に有利である。この半径方向の突出部は、好ましくは、長手方向軸Lに対して75°~理想的には90°の角度で延びるべきである。これにより、コイルの周囲の周囲方向において取り囲むように延びる補強された「シールドトラフ」が与えられ、本発明によるその機能については、更に詳細に後述する。
図10は、特に好ましい実施形態を示し、ここで、ポールシューは、恒久的に所定の位置に留まるポール環状ディスク3aaから構成され、このディスクは、例えば、プラスチックなどの絶縁材料で外側上を覆われる。シールドカラー3abは、極環状ディスク3aaに交換可能に固定される。分かり得るように、ポール環状ディスク3aa及びシールドカラー3abは、好ましくは、磁気的に途切れることなく互いに接続される。これは、シールドカラーがポール環状ディスクと接触することにより、好ましくはポール環状ディスクの上部上に横たわることにより達成される。
同様に図10に示されるように、シールドカラーが、スリーブ部に対して当接するためのストップ部分ASを有し、このストップ部が誘導コイルの内部内に突出する場合、特に好都合であり得る。
同様に、図10から明確に分かり得るように、シールドカラーが、半径方向における移動成分と、長手方向軸Lに対して平行な方向における移動成分とを有する斜めに移動可能な個々のセグメントに分割され、その結果、ツール通路として利用可能なシールドカラーの自由な内径と、スリーブ部に向かって面するシールドカラーの端部が誘導コイルの内部に突出する深さとの両方が調整可能である場合、多くの場合に特に好都合である。
理想的には、シールドカラーは、いずれにせよ円錐形の設計又はツール先端に向かってコイル長手軸方向に広がる輪郭を有する。
本発明による目的に対して望ましい特に高品質のシールドを確実にするために、シールドカラーは、ツールホルダのスリーブ部の自由端部側を越えて長手方向軸Lの方向において、ツール直径の大きさの少なくとも2倍、好ましくは少なくとも2.75倍突出する。
電気的に導電性であり、磁気的に非導電性の手段を使用する追加のシールド
第1のシェル3及び磁気カバー3a、3bによる徹底的なシールドであっても、半導体部品に損傷を与える特定の迷走磁界が誘導コイルの外周又は第1のシェル3の外周面若しくはその領域内で発生することを防止することはできない。このため、迷走磁界によって誘起される外乱電圧に対して敏感な電子構成要素は、実際には、この領域内に配置してはならない。これは、特に、共振回路の主要部分を形成し、共振に近い状態で動作して、誘導コイルに給電するために使用される半導体部品に適用される。
第1のシェル3及び磁気カバー3a、3bによる徹底的なシールドであっても、半導体部品に損傷を与える特定の迷走磁界が誘導コイルの外周又は第1のシェル3の外周面若しくはその領域内で発生することを防止することはできない。このため、迷走磁界によって誘起される外乱電圧に対して敏感な電子構成要素は、実際には、この領域内に配置してはならない。これは、特に、共振回路の主要部分を形成し、共振に近い状態で動作して、誘導コイルに給電するために使用される半導体部品に適用される。
更にシールドを改善するために、本発明によれば、好ましくは、少なくとも第2のシェルの冷却が省略される場合、誘導コイル及びその第1のシェル3は、第2のシェル9によってその外周で取り囲まれ、それにより、第1のシェルと第2のシェルとは、理想的には、それらの相互に面する外周面の大部分又は全体にわたって互いに接触するようになされる。
前記第2のシェル9は、磁気的に非導電性であり、電気的に導電性の材料から製造される。「導電性」とは、ここで、いわば局所的又は「粒状」の導電性だけでなく、本発明に関連する程度の渦電流の形成を可能にする材料も意味すると理解されるべきであり、これについては、以下で詳述する。
第2のシェルの特別な態様は、好ましくは、誘導コイルから前記第2のシェルを通過する迷走磁場の影響下で渦電流がその中に発生し、この渦電流が望ましくない迷走磁場を減衰させるような方法で設計され、好ましくは半径方向においてそのような厚さを有することである。したがって、対向磁界による能動的シールドの原理がここで利用される。このように、第2のシェルの外面で迷走電界を50%超、理想的には少なくとも75%低減することが達成され得る。いずれにせよ、そこに半導体を安全に配置できる程度まで第2シェルの表面で迷走電界が低減されることが重要である。
そうでなければ前記第2のシェルが過度に加熱されるため、前記第2のシェルは、第1のシェルによって誘導コイルから半径方向に、すなわち磁気的に分離されることが重要であるが、ここで、前記第2のシェルは、主磁場内ではなく、迷走磁場内にのみ位置するため、それは、当てはまらない。
ここで、第2のシェルに関連して使用される用語「シェル」に対して、第1のシェルに関連して上記で与えられた定義が同様に適用される。しかしながら、第2のシェルに関連して、「シェル」という用語は、周辺にエンドレスのチューブ部を使用しなければならないことを意味するものではない。代わりに、シェルは、例えば、接着剤又はプラスチックで充填されたジョイントにより、互いに対して電気的に絶縁された個々のセグメントに分割されることが好ましい。この設計は、パワー半導体部品において第2のシェルで絶縁破壊が発生して、第2のシェルに沿った全てのパワー半導体部品が同じ電位に接続された場合、エンドレスチューブ部分の場合に生じるような直列短絡を防止するように機能する。
しかしながら、個々のセグメントは、それぞれ迷走磁場がその中に磁場減衰渦電流を誘導できるようなサイズであることが重要であり、場合により、中実のシェルは、必要ないが、(特定の個別条件を考慮して)適切な厚さの導電性格子構造で十分であり得る。
ここで、それは、単に機械的な保護目的で設けられ、半径方向の壁が薄いハウジングは、導電性材料から構成されたとしても不十分であることに留意されたい。本発明による所望の効果を達成するために、第2のシェルの半径方向の壁の厚さの目標設計が必要である。
第2のシェル9を製造するための好ましい材料は、アルミニウムである。
第2のシェル9は、その内部において、好ましくは周辺方向に延び、任意選択的に螺旋状に取り囲む形態の冷却チャネルを有することができ、螺旋状の場合、理想的にはスレッドを形成する。
この場合、第2のシェル9が2つ以上の部分から形成されることが特に好都合である。前記第2のシェルの第1の部分は、その周辺に形成され、前記第2のシェルの第2の部分によって封鎖される冷却チャネルを有する。
ここで、図11の左手部分を参照する。ここで、1つ以上の冷却チャネル16の開始点で新鮮な冷却液を供給し、消費された冷却液を排出する冷却液供給ライン17を見ることができる。
パワー半導体部品、コンデンサ及び任意選択的に電子コントローラの特別な配置
図11及び図14から明確に分かり得るように、第2のシェルは、以下で更に詳細に説明する、第2のシェルの外周に直接配置されたパワー半導体部品10によってその周辺で取り囲まれる。
図11及び図14から明確に分かり得るように、第2のシェルは、以下で更に詳細に説明する、第2のシェルの外周に直接配置されたパワー半導体部品10によってその周辺で取り囲まれる。
本実施例では、パワー半導体部品は、2つの大きい主面と4つの小さい側面とを有する。大きい主面は、好ましくは、個々の側面の各々よりも4倍以上大きい。パワー半導体部品10は、それらの大きい主表面の1つが一般にその外周で第2のシェル9と熱伝導接触するように配置される。
理想的には、パワー半導体部品10の関連する大きい主面は、熱伝導性接着剤を使用して第2のシェル9の外周面に接着接合される。このように、第2のシェル9は、ここで、二重の機能を果たす。このため、シールド性が向上し、したがってパワー半導体部品をその半径方向近傍(外周面から10cm未満の距離)に配置することが可能になるだけでなく、任意選択的にパワー半導体部品の冷却要素としても同時に機能する。
第2のシェル9は、特に好ましくは、切り欠き11を備え、その各々がパワー半導体部品を受け入れる(図14を参照されたい)。切り欠き11は、理想的には、それらが受け入れるパワー半導体部品10を4つの側面で完全に取り囲むように設計されることが明確に分かり得る。このように、パワー半導体部品10は、いわば窪みに収まり、特に良好にシールドされる。
同様に明確に分かり得るように、パワー半導体部品10の各々は、電圧供給のための3つのコネクタ12を有する。ここで、各パワー半導体部品10のコネクタ12は、第2のシェル9のセットバック部分13を形成する領域内に突出する(図14を参照されたい)。この任意選択的なセットバック部分13は、それぞれのパワー半導体部品10のコネクタ12の配線接続をより容易にすることができる。
説明した例示的な実施形態では、パワー半導体部品10の新規な配置は、しかしながら、決着ではない。代わりに、ここで、コンデンサ14a、14bが誘導コイルの外周の周囲にグループ化される、特に好ましい解決策が実施される。コンデンサ14aは、好ましくは、平滑コンデンサであり、これは、電源回路の直接の構成部分であり、コンデンサ14bは、好ましくは、共振回路コンデンサであり、同様に電源回路の直接の構成部分である。コンデンサ14a、14bは、理論的にコイルの中心の周りを回転させると、円筒状のリングを形成する。
この円筒状のリングは、誘導コイルを取り囲み、好ましくは前記誘導コイルの周辺の周りでグループ化されたパワー半導体部品も取り囲む。
コンデンサ14a、14bの電気的接続のために、ここでは複数の電気回路基板15a、15bが設けられ、これらの各々が誘導コイルの外周の周囲に係合する。これらの回路基板15a、15bの各々は、好ましくは、環状ディスクを形成する。各回路基板は、好ましくは、FR4又は回路基板に慣用される同様の材料から構成される。分かり得るように、ここでは回路基板環状ディスクとして設計される2つの回路基板の各々の回転対称軸は、この場合、コイルの長手方向軸に対して同軸である。任意選択的に、回路基板の各々は、磁気カバー3a、3bのトラフ内側に固定され、磁気カバー3a、3bは、第2のシェルを越えて半径方向に突出する。
2つの電気回路基板15aの上部は、コンデンサ、例えば平滑コンデンサ14a又は共振回路コンデンサ14bを有し、その接続ラグは、回路基板を貫通して延在するか、又はSMD技術を使用して回路基板に接続され、その結果、平滑コンデンサは、回路基板から吊り下げられる。2つの回路基板のうちの下側の基板は、対応する構造であり、コンデンサ、例えば共振回路コンデンサ14b又は平滑コンデンサ14aがそれから上方に突出する。全体として、誘導コイルの長手軸に沿った方向で見ると、その間の2つの電気回路基板15a、15bは、誘導コイルに給電する電源回路のコンデンサ14a、14bを全て受け入れる。
したがって、パワー半導体は、誘導コイルを取り囲む第1の仮想円筒を形成し、コンデンサ14a、14bは、第1の仮想円筒を取り囲む第2の仮想円筒を形成すると言うことができる。
迷走磁界に対してほとんど感度を示さないコンデンサは、仮想的な外側円筒を形成することが好ましい一方、迷走磁界が可能な限り少ない設置スペースを必要とするパワー半導体部品は、仮想的な内側円筒を形成する。
制御回路基板又は他の回路基板の特別な設計
コントローラが搭載される回路基板及び/又は電源回路に直接配置されるコンデンサと接触する回路基板をシールドする必要がある場合がある。
コントローラが搭載される回路基板及び/又は電源回路に直接配置されるコンデンサと接触する回路基板をシールドする必要がある場合がある。
この目的のため、好ましくは、多層回路基板、いわゆる多層技術が使用される。この場合、2つ以上の回路基板が互いの上に重ね合わせられる。導体トラックは、このようにして形成された回路基板アセンブリの内部において主に又は実質的に延びる。回路基板アセンブリの少なくとも外部主表面は、実質的に全領域にわたって金属メッキされ、したがってシールドの役割を果たす。
誘導コイルへの特別な供給
まず、一般的な観察として、図10に示されるコイルは、好ましくは、その全長にわたって「完全に巻かれて」いないことを述べておく。代わりに、それは、好ましくは、一般的に実質的に円筒形である2つの巻線アセンブリから構成される。これらは、それぞれの場合、誘導コイルの1つの端部側を形成する。好ましくは、2つのコイルの1つ(この場合には下側のコイル)は、長手方向軸Lに対して平行な方向に移動可能であり、したがって加熱を必要とする関連するスリーブ部のその領域のみが加熱されるように、進行中の動作中に調整可能である。
まず、一般的な観察として、図10に示されるコイルは、好ましくは、その全長にわたって「完全に巻かれて」いないことを述べておく。代わりに、それは、好ましくは、一般的に実質的に円筒形である2つの巻線アセンブリから構成される。これらは、それぞれの場合、誘導コイルの1つの端部側を形成する。好ましくは、2つのコイルの1つ(この場合には下側のコイル)は、長手方向軸Lに対して平行な方向に移動可能であり、したがって加熱を必要とする関連するスリーブ部のその領域のみが加熱されるように、進行中の動作中に調整可能である。
これにより、不必要な加熱及び過度に強い磁場の発生を防止し、それにより遭遇する迷走磁場に対して対応する影響が及ぶことは、自明である。そのようなコイルは、中間領域に巻線を有しないため、無効電力の低減に更に寄与し、この巻線は、ツールホルダのスリーブ部の最大の限り効果的な可能な加熱を達成するという態様から強制的に必要ではないが、存在する場合、加熱動作に実質的に重要な寄与を行うことなく、更なる無効電力を発生させる傾向がある。
所望の動作を与え、ツールホルダのスリーブ部を十分に迅速に加熱するような誘導コイルへの供給を行うために、一般的には、誘導コイルを50Hzの主交流電圧に直接単に接続するのみでは不十分である。
代わりに、コイルに供給される電圧の周波数を増加させなければならない。これは、一般に、周波数変換器を使用して電子的に行われる。しかしながら、これまで一般的に行われてきたように、更なる特別な対策を講じることなく周波数変換器を使用して単にコイルに給電するのみでは、高い無効電力損失が発生する。
エネルギー効率の態様から、これらの無効電力損失は、それ以上の関連性はなく、シュリンクフィット装置の動作時間は、短く、動作時間のわずか数秒後に誘導コイルがツールホルダのスリーブ部を、ツールシャンクの取り付け又は取り外しができる程度に加熱するため、無効電力損失は、これまで問題視されていなかった。
ここで、本発明者らは、それにもかかわらず、無効電力損失が特に誘導コイル自体の加熱につながるため、無効電力損失を回避することが重要であることを認識した。無効電力損失を回避するために、本発明によれば、共振回路を介して誘導コイルに供給するための電源が提供されるようになされる。
本発明による共振回路では、必要なエネルギーの大部分は、誘導コイルとコンデンサユニットとの間で周期的に(高周波で)振動する。したがって、全ての期間又は周期的に、その加熱電力とその他の電力損失によって共振回路から引き出されるエネルギーだけ補充する必要がある。このように、従来の非常に高い無効電力損失が解消される。これにより、パワー電子機器のセットの構成部品を、初めてコイルハウジング内に一体化できる程度まで小型化することができ、通常、この設置に伴う特別なシールドの問題も更に解決することができる。
その全重量が10kg未満であるため、ユーザがマシンツールに運搬してその場で使用することができるポータブル誘導シュリンクフィット装置は、このようにして手の届く範囲内にもたらされる。
誘導コイルに給電するパワー電子機器のセットは、好ましくは、図16に示すように設計され、以下の特徴によって区別される。入力側では、パワー電子機器のセットには、好ましくは、一般に利用可能な主電源電圧NSTが供給され、これは、ヨーロッパでは230V/50Hz/最大16Aであり、米国では110Vなど、他の国々において対応する値を有する。これは、以前には380Vの三相接続が必要であったのに対して、以前の無効電力レベルを回避することによって初めて可能になった。
これは、例えば、電力需要が高い場合など、特定の条件下で三相接続がそれにもかかわらず必要になることを排除するものではない。三相電流は、電力需要が低い場合でも使用されることが自明であり得る。
主電流は、次いで、好ましくは指定された電力に対して流れる電流を低減するためにより高い電圧(変圧器T)に変換される。送電網から引き出された電流は、整流器Gによって直流電流に変換され、これは、次いで、1つ以上の平滑コンデンサ14aによって平滑される。
共振回路SKS自体にこの直流電流が供給される。パワー半導体部品10、共振回路コンデンサ14b並びにシュリンクフィット及び取り外しに使用される誘導コイル1は、共振回路のバックボーンを形成する。
共振回路の開ループ及び/又は閉ループ制御は、実質的にICとして構成され、専用入力GNSを介して低直流電圧が供給される制御電子機器SEKのセットによって実行され、この低直流電圧は、対応する電圧分割抵抗器により、整流器G及び1つ以上の平滑コンデンサ14aの下流で任意選択的に拾い上げられる。
パワー半導体部品10は、好ましくは、「絶縁ゲートバイポーラトランジスタ」タイプのトランジスタ、略してIGBTによって実装される。
制御電子機器SEKのセットは、好ましくは、共振回路SKSにおいて優勢な動作周波数を指定する周波数でIGBTをスイッチングする。
共振回路SKSは、電圧Uと電流Iとの間にcosφ=1の位相オフセットが存在する場合に存在する共振で正確に動作しないことが重要である。これにより、ここで、電圧ピークによるパワー半導体部品10の急速な破壊につながる。代わりに、制御電子機器SEKのセットは、単に共振又はシステムの固有周波数に近い動作範囲でパワー電子機器のセット又はその共振回路SKSを動作させるように設計される。
共振回路は、好ましくは、以下が適用されるように開ループ又は閉ループ方式で制御される:0.9≦cosφ≦0.99。0.95≦cosφ≦0.98の範囲の値が特に好都合である。これは、再び電圧ピークの回避につながり、小型化を更に促進する。
なお、エネルギー消費が最小化されたことにより、初めてバッテリ駆動動作が可能になったことにも留意されたい。最も単純な場合、自動車のスタータバッテリを適切な大電流バッテリとして使用することができる。
特別な温度測定
そのタイプのシュリンクフィット装置は、動作安全性の観点から最適化されることが望ましい。これには、少なくとも加熱時間及び/又は加熱電力の自動制御が含まれる。
そのタイプのシュリンクフィット装置は、動作安全性の観点から最適化されることが望ましい。これには、少なくとも加熱時間及び/又は加熱電力の自動制御が含まれる。
いわゆるインダクタンスu=di/dtは、交流電流が流れるコイルの特性変数である。問題のタイプのシュリンクフィット装置の場合、誘導コイルによって取り囲まれた周辺空間内に挿入されたツールホルダのスリーブ部が磁気回路の主要部分を形成する。具体的には、スリーブ部がコイルの金属コアを形成する。したがって、測定されるインダクタンスのレベルは、スリーブ部が誘導コイルの中心又はいわゆるコアを満たす程度、すなわち問題のスリーブ部の直径が比較的小さいか若しくは比較的大きいか、又は質量がより大きいか若しくはより小さいか、したがってコイルのコアがより小さいか若しくはより大きいかに大きく依存する。
ここで、本発明者は、シュリンクフィットに使用される誘導コイルの測定可能なインダクタンスが、スリーブ部の形状だけでなく、ツールホルダのスリーブ部の温度にも実用的に利用可能な程度まで依存することを初めて認識した。スリーブ部が高温であるほど、スリーブ部と誘導コイルから構成されるシステムのインダクタンスが大きくなる。
これは、本発明によれば、シュリンクフィット装置の安全性を向上させるために利用される。本方法の実施又は使用及びそれに対応して設計されたシュリンクフィット装置は、以下の概念を利用する。シュリンクフィット装置上で使用され得るツールホルダの数は、有限である。このため、シュリンクフィット装置で使用されるツールホルダの全て又は少なくとも最も重要なツールホルダを製造者が測定してパラメータ化することは、困難ではない。
更に、工場において依然として格納されていないツールホルダのスリーブ部をユーザが測定して追加的に格納することを容易にし得る。本発明による装置は、任意選択的に、対応する手段又は入力設備を有する。理想的には、以前のパラメータ及びデータベースに基づいて、装置は、測定によってそれぞれの輪郭を識別し、次いで使用されるシュリンクチャックのインダクタンスを推測する。
この測定は、対応するツールホルダのスリーブ部が誘導コイルの内部に挿入され、誘導コイル及びそれに挿入されるスリーブ部で構成されるシステムの現在のインダクタンスが、次いで、スリーブ部がその最高温度に達したとき、それぞれの場合に測定されることによって行われる。一般に、シュリンクフィッティング及び/又は取り外しが最適に可能な温度を最高温度として採用する。これにより、スリーブ部が不必要に強く加熱され、次いで不必要に長い時間をかけて再び冷却されることを防止する。純粋に特許保護の理由から又は代替的に、最高温度は、これよりもいくらか高くてもよいことに言及しておく。限界値を形成する最高温度は、いわゆる過熱に対するセーフガードとして、破壊が生じる前に許容可能な最高温度である。
このようにして測定された最大値は、一般に、シュリンクフィット装置内又はそのコントローラ内においてツールホルダごとに記憶される。それらは、任意の時点で比較のためにそこで利用可能である。
特定のツールホルダをシュリンクフィットする目的のため、スリーブ部が誘導コイル内に挿入され、これに関連して、現在シュリンクフィット又は取り外されるべきツールホルダがどのようなものであるかが照会される。ユーザがこの情報を入力した後又はこの情報が自動的に識別された後、スリーブ部が所望の温度にあるときのスリーブ部/誘導コイルシステムのインダクタンスは、このツールホルダごとに読み出される。その後、誘導加熱動作が開始される。ここで、現在のインダクタンスがそれぞれの場合に測定される。現在測定されているインダクタンスが限界値(すなわち蓄積インダクタンス)に近づくか又はオーバーシュートすると直ちに、誘導コイルへの電流の供給が影響を受け、一般的に停止されるか又は少なくとも損傷が生じ得ない程度まで低減される。
ツールホルダ又はそのスリーブ部の誘導加熱は、低温スリーブ部を有するツールホルダが誘導コイル内に実際に挿入されていることが確認された場合にのみ開始できることが確実にされることが好ましい。
これを達成するために、製造業者によって更なる測定が行われる。
この測定は、対応するツールホルダのスリーブ部が誘導コイルの内部に挿入され、誘導コイル及びそれに挿入されるスリーブ部で構成されるシステムのインダクタンスが、次いで、スリーブ部が冷えている、すなわち例えば35°未満の温度であるとき、それぞれの場合に測定されることによって行われる。このようにして測定された冷却値は、一般に、シュリンクフィット装置内又はそのコントローラ内においてツールホルダごとに記憶される。それらは、シュリンクフィットプロセスの開始時に行われる比較のためにそこで利用可能である。
ユーザが、いずれのスリーブ部を有するいずれのツールホルダが誘導コイル内に挿入されているかを入力するか、又はそれが自動的に識別されると直ちに、誘導コイルは、少なくとも短時間通電され、そのプロセスにおいて現在のインダクタンスが測定される。ここで、現在のインダクタンスが、記憶された冷却値より高いことが見出された場合、これは、誘導コイルの内部にツールホルダの既に高温のスリーブ部が位置することを示す兆候である。次いで、エラーメッセージが出力され、及び/又は加熱プロセスが好ましくは開始されないか若しくは終了される。
好ましくは、インダクタンスを判定する目的のため、時間/電流曲線のエッジシャープネスが測定又は評価され、インダクタンスを判定するために使用される。この点に関しては、図17を参照されたい。図17の左手半分は、低温スリーブ部の存在下で周波数インバータによって給電されたとき、誘導コイルとスリーブ部とから構成されるシステムが示す時間/電流曲線を示す。図17の右手半分は、同じ方法で給電されるが、シュリンクフィット温度まで加熱されたスリーブ部が存在する場合にシステムが示す時間/電流曲線を示す。
本発明による温度監視と組み合わせた特に好都合なオプションは、現在誘導コイル内に挿入されているスリーブ部の形状の自動識別である。
このために、インダクタンスだけでなく、特定の単位時間にわたる誘導コイルによる消費電流レベルも利用される。したがって、重要な尺度は、個々の波のエッジシャープネスではなく、特定の時間間隔にわたる全体としての時間/電流曲線である。
これを確認するために、既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流(テストパルス)が、正確に動作する電源によってコイルに印加される。電流の大きさとは、ここで、電流の最大振幅の大きさを意味すると理解されるべきである。電流の形態とは、ここで、交流電圧の性質、例えば方形波交流電圧を意味すると理解されるべきである。有効期間とは、ここで、テストパルスが印加される期間を意味すると理解されるべきである。
関連する単位時間内の消費電流の異なるプロファイル、すなわち異なる時間/電流曲線が直径又はその質量に応じて関連するスリーブ部に対して発生する。これは、各スリーブがいわば磁気指紋を有することを意味する。
これに基づいて、ここでもまた、シュリンクフィット装置上での加工に使用され得る全てのスリーブ部に対して、製造者が特定の単位時間内の消費電流、すなわち時間/電流曲線を測定して、シュリンクフィット装置に記憶させることが再び可能である。顧客が特定のツールホルダの特定のスリーブ部を誘導コイル内に挿入すると、実際の誘導加熱動作の開始前に対応するテストパルスがコイルに印加される。このようにして得られた全体的な時間/電流曲線は、いずれのスリーブ部が誘導コイル内に挿入されたかを判定するために記憶値と比較される。
これにより、ユーザが、誘導加熱動作の開始時、シュリンクフィット装置を使用して現在加工することを望むスリーブ部がどのようなタイプのツールホルダであるかを指定する必要性を除外する。むしろ、これは、自動的に識別される。したがって、本発明によるシュリンクフィット装置は、誘導加熱動作を終了しなければならないかどうかの尺度である、その記憶されたインダクタンス値を自動的に取得することができる。同時に、本発明によるシュリンクフィット装置について、関連するスリーブ部に関連付けられた現在のインダクタンスの冷却値も自動的に取得し、誘導加熱動作の開始前に、誘導コイル内に挿入されているスリーブ部も実際に冷えているかどうかを識別する可能性も存在する。
図18は、このチャプタで説明した測定がどのように実施され得るかを装置の観点から示す。
誘導コイル1は、ここで明確に見ることができる。誘導コイル1は、上述したように、正確に規定されたテストパルスを生成する電源100によって供給される。そのようなテストパルスを必要な精度で発生させるために、閉ループ制御ユニット110が設けられ得る。
誘導コイル1の2つの接続線間には、現在のインダクタンスを測定する測定装置101が存在し、これは、それ自体既知のタイプの測定装置であり得る。前記測定装置101は、好ましくは、現在測定されたインダクタンスをインダクタンスの限界値と比較する比較器を備え、この限界値は、スリーブ部がシュリンクフィット又は取り外しを可能にするために十分に加熱されることの尺度である。比較器は、好ましくは、現在のインダクタンスの現在測定されている冷却値が、現在誘導コイル内に導入されているスリーブ部が有するべきインダクタンスの冷却値に対応するかどうかを比較することもできる。
補助回路103は、変換器102を介して接続される。前記補助回路は、誘導コイル内に現在挿入されているスリーブ部の形状を判定するように機能する。この目的のため、補助回路は、少なくとも1つの測定コンデンサ104と、少なくとも1つの測定装置105とを有する。測定装置105は、コンデンサにかかる現在の電圧を測定することができる。更に、補助回路は、一般に、放電抵抗106を備え、この放電抵抗は、通常、接地に接続され、テストサイクル後に測定コンデンサが再び放電されることを確実にするが、抵抗値は、比較的短いテストサイクル自体に悪影響を及ぼさないように十分に高く選択される。
前記テストパルスが印加された誘導コイルによって示される時間/電流曲線は、誘導コイル1の内部に挿入されているスリーブ部HPの設計に応じて変化する(図18の2つの変形形態も参照されたい)。これにより、測定装置105によってコンデンサ104において測定される時間/電流曲線もそれに応じて変化する。この時間/電流曲線は、それぞれの場合のスリーブ部の性質に関連する指紋である。
可搬式ユニット
本発明の特別な態様は、動作状態で一般的に10kg未満の重さの可搬式シュリンクフィットユニットが初めて可能にされることであり、そのため、通常、プラグコネクタを備えたコイルハウジングのみのその設計のためにも容易に運搬又は操縦される。それは、したがって、マシンツールにおいてその場で使用されるようにマシンツールに移動される。このように、ツール変更を実施及び継続するためにツールホルダを搬入し、それからツールホルダを再び搬出しなければならない静的シュリンクフィット機の以前の概念から逸脱することが可能である。
本発明の特別な態様は、動作状態で一般的に10kg未満の重さの可搬式シュリンクフィットユニットが初めて可能にされることであり、そのため、通常、プラグコネクタを備えたコイルハウジングのみのその設計のためにも容易に運搬又は操縦される。それは、したがって、マシンツールにおいてその場で使用されるようにマシンツールに移動される。このように、ツール変更を実施及び継続するためにツールホルダを搬入し、それからツールホルダを再び搬出しなければならない静的シュリンクフィット機の以前の概念から逸脱することが可能である。
まず、一般的に少なくとも以下の構成要素:誘導コイル、第1のシェル、第2のシェル(存在する場合)、パワー半導体要素及び好ましくはコンデンサが共通のハウジング内に収容される。理想的には、誘導コイルに加えて、制御電子機器のセットを含む、誘導コイルを動作させるために必要な全ての構成要素が共通のハウジング内に収容される。
好ましくは、ハウジングを出るのは、給電ケーブルのみであり、この給電ケーブルは、このようにして形成されたシュリンクフィット装置への電圧供給の役割を果たし、この目的のため、理想的には、ツールを使用することなく電圧供給への接続を可能にするプラグコネクタをその端部に有する。ここで、好ましくは、前述のように主電圧が電圧供給として使用される。次いで、給電ケーブルの端部は、好ましくは、関連する国家要件に対応するシューコプラグを装備される。
シュリンクフィット装置を手で保持する場合、センタリング手段をコイルハウジングに取り付けることが有利であり、このセンタリング手段により、コイルをツール軸に対して中心に位置決めすることがより容易になる。センタリング手段は、例えば、図10及び図11に示されるように、半径方向に移動可能なフィンガFiとして設計され得る。
装置が、マシンツールに結合されることを可能にする少なくとも1つのカップリングKUを装備する場合、特に好都合であることが判明している。
このように、装置は、マシンツールに簡単に固定することができ、次いで冷却液及びチップ粒子による汚染に対して保護された安全な作業姿勢をとることができる。
このカップリングKUは、好ましくは、図11に示されるように、本発明によるシュリンクフィット装置を使用して加工されるツールホルダに使用されるような一般的なカップリングプロファイル、例えばHSKプロファイルに対応する。本発明によるシュリンクフィット装置を安全な作業位置にもたらするために、単にツール変更を受けるツールホルダをマシンツールのスピンドルから切り離し、その同一のカップリングプロファイルを有するシュリンクフィット装置をマシンツールのスピンドルに前記ツールホルダの代わりに結合することのみが必要である。シュリンクフィット装置のカップリングが、シュリンクフィット装置から、好ましくはツールを使用することなく手で(特にバヨネットファスナを使用して)操作的に取り外すことができる場合、特に好都合である。このようにして、シュリンクフィット装置のカップリングは、関連するマシンツール上で使用されるカップリングタイプ(急峻テーパカップリング、HSKなど)に容易に適合させることができる。
理想的には、それぞれのカップリングは、マシンツールの冷却システムから排出される冷却液/冷却潤滑油が、上述したように、シュリンクフィット装置が有する少なくとも1つの冷却チャネル、好ましくはその第2のシェル内を流れることができるように、本発明によるシュリンクフィット装置に接続される。
ここで、冷却装置、好ましくはシュリンクフィット装置に一体化された(通常、誘導コイルに隣接する)冷却装置が設けられ得る。シュリンクフィット動作の終了後、触れても安全な温度まで能動的に冷却されるため、ツールホルダのスリーブ部は、前記冷却装置に挿入される。
前記冷却装置は、好都合には、マシンツールの冷却システムにより、一般的に同じように前記カップリングを介して同様に供給される。このため、マシンツールによって排出される冷却液をシュリンクフィット装置内の冷却(第2のシェル及び/又はツールホルダの冷却)目的で使用する場合の保護も主張される。
代わりに、シュリンクフィット装置は、マシンツールのツールマガジン内にも収納され得る。ツールチェンジャは、次いで、シュリンクフィット装置をマシンスピンドル内に自動的に挿入するか、又はツールを取り外すか若しくはシュリンクフィットの目的のため、スピンドルにクランプされるツールレセプタクルまで前記シュリンクフィット装置を移動させることができる。後者の場合、シュリンクフィット装置に直接プラグコネクタによって接続されたケーブルを介してエネルギーが供給され得る。いずれの場合にも、シュリンクフィット装置を手で保持する必要はない。
一般的な観察
現在確立されている特許請求の範囲のセットによって特許請求される特徴とは別に、それぞれ以下の段落の1つ以上の特徴のみを有するシュリンクフィット装置、又は方法、又は使用に対しても保護が請求される。更に、以下に列挙する1つ以上の段落の特徴を有し、既に確立された特許請求の範囲又は図面を含む本明細書の残りの部分からの他の特徴を更に有するシュリンクフィット装置、又は方法、又は使用に対しても保護が請求される。
現在確立されている特許請求の範囲のセットによって特許請求される特徴とは別に、それぞれ以下の段落の1つ以上の特徴のみを有するシュリンクフィット装置、又は方法、又は使用に対しても保護が請求される。更に、以下に列挙する1つ以上の段落の特徴を有し、既に確立された特許請求の範囲又は図面を含む本明細書の残りの部分からの他の特徴を更に有するシュリンクフィット装置、又は方法、又は使用に対しても保護が請求される。
回路基板が回路基板環状ディスクであり、その回転対称軸が誘導コイルの長手方向軸に対して好ましくは同軸に、そうでなければ平行に延びるという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
2つの回路基板環状ディスクが設けられ、その間に誘導コイルの周辺に沿って平滑コンデンサが配置されるという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
第2のシェルが、好ましくは、前記第2のシェルの内部において延びる1つ以上の冷却チャネルを形成するという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
装置が、マシンツールスピンドルのレセプタクル内に装置を固定するためのカップリングを有するという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
シュリンクフィット装置が、マシンツールの冷却システムから冷却液が供給され得るように設計されるという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
第1及び第2のシェルを有する誘導コイルと、少なくともパワー半導体部品及び/又は平滑コンデンサと、理想的にはパワー半導体部品を作動させるための電子機器のセットとが少なくとも誘導コイルの周辺を取り囲み、好ましくは誘導コイルの少なくとも1つ、好ましくは両方の端部側も覆って係合するコイルハウジング又はコイルハウジングリングの内部に収容されるという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
コイルハウジングが、公共送電網(110V、230V又は380V)からの主交流電圧を直接送り込むためのプラグコネクタを有するという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
シュリンクフィット装置がバッテリで作動するという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
シールドカラーが、半径方向の移動成分と軸方向の移動成分との両方で移動され得るように個々のセグメントから構成されて設けられるという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
ツールホルダに向かって面する誘導コイルの端部側上及び/又は誘導コイルの空気内部空間内にセンタリング要素が設けられ、このセンタリング要素が、スリーブ部が停止するまで誘導コイル内に押し付けられると、いずれにせよ前記スリーブ部を誘導コイル内で同軸に位置決めするように押し付けるという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
シュリンクフィット装置が、加熱されるスリーブ部の形状に調整する目的のため、動作中、長手方向軸に対して平行な方向において互いに近づくか又は遠ざかることができる少なくとも2つのコイル巻線部分を有するという事実によって区別されるシュリンクフィット装置。
先行する段落のいずれか1つに記載のシュリンクフィット装置から構成されるシュリンクフィットシステムであって、シュリンクフィット装置に固定可能であり、シュリンクフィット装置をマシンツールのスピンドルに固定することができる異なるカップリングを更に備えるという事実によって区別されるシュリンクフィットシステム。
本発明を好ましい例示的な実施形態に基づいてより詳細に図示及び説明してきたが、本発明は、開示された実施例によって限定されるものではなく、本発明の保護範囲から逸脱することなく他の変形形態をこれらから導出することができる。
参照記号のリスト
2 熱処理装置、シュリンクフィット装置、冷却装置、冷却装置付きシュリンクフィット装置
4 シュリンクチャック
6 シャンク/回転ツール、フライスカッタ/フライスツール
8 受け入れ手段、受け入れ開口部
10 中心軸、コイル軸
12 熱処理装置、誘導コイル機構、冷却装置/ユニット
14 測定/計算ユニット
16、16’ 温度センサ、放射検出器付き高温計、放射検出器
18 (コイル)ハウジング
20 凹部
22 測定チャネル
24 コイル巻線
26 開口
28 制御ユニット
30 比率高温計
32 スリーブ部
34 クランプ領域
36 端部開口部
38 前端部
40 ツールシャンク、フライスカッタシャンク
42 前作業部分
44 軸方向中心領域
46 コイル側内側部分
48 外壁
50 誘導コイルハウジング
52 ケーブル
54 集束装置、シールド手段、ダイヤフラム
56 (環状)構造ユニット、測定/センサリング
58 (環状)構造ユニット/測定リングの中心軸
60 センサ
62 (赤外線)反射センサ
64 表示手段、(LED)(熱)状態ディスプレイ
70 カラム
72 冷却ヘッド
74 冷却アタッチメント
76 (測定リング)ハウジング
78 送信機
80 受信機
82 (赤色)発光ダイオード
84 供給ライン
86 マイクロコントローラ
88 (左)アーム
90 (右)アーム
92 通路、凹部
94 (緑色)発光ダイオード
100 方法
120 熱処理、加熱、シュリンクフィット/取り外し、冷却
140 結果的なシェル/表面温度の確認
160 熱処理の制御、加熱/冷却の制御、加熱電力又は電流の供給の制御
200 複数のセンサ(16、62)の相互作用
220 反射センサを使用する、受け入れ手段(8)内に受け入れられるシュリンクチャック(4)の識別
2 熱処理装置、シュリンクフィット装置、冷却装置、冷却装置付きシュリンクフィット装置
4 シュリンクチャック
6 シャンク/回転ツール、フライスカッタ/フライスツール
8 受け入れ手段、受け入れ開口部
10 中心軸、コイル軸
12 熱処理装置、誘導コイル機構、冷却装置/ユニット
14 測定/計算ユニット
16、16’ 温度センサ、放射検出器付き高温計、放射検出器
18 (コイル)ハウジング
20 凹部
22 測定チャネル
24 コイル巻線
26 開口
28 制御ユニット
30 比率高温計
32 スリーブ部
34 クランプ領域
36 端部開口部
38 前端部
40 ツールシャンク、フライスカッタシャンク
42 前作業部分
44 軸方向中心領域
46 コイル側内側部分
48 外壁
50 誘導コイルハウジング
52 ケーブル
54 集束装置、シールド手段、ダイヤフラム
56 (環状)構造ユニット、測定/センサリング
58 (環状)構造ユニット/測定リングの中心軸
60 センサ
62 (赤外線)反射センサ
64 表示手段、(LED)(熱)状態ディスプレイ
70 カラム
72 冷却ヘッド
74 冷却アタッチメント
76 (測定リング)ハウジング
78 送信機
80 受信機
82 (赤色)発光ダイオード
84 供給ライン
86 マイクロコントローラ
88 (左)アーム
90 (右)アーム
92 通路、凹部
94 (緑色)発光ダイオード
100 方法
120 熱処理、加熱、シュリンクフィット/取り外し、冷却
140 結果的なシェル/表面温度の確認
160 熱処理の制御、加熱/冷却の制御、加熱電力又は電流の供給の制御
200 複数のセンサ(16、62)の相互作用
220 反射センサを使用する、受け入れ手段(8)内に受け入れられるシュリンクチャック(4)の識別
Claims (21)
- シャンクツール(6)のためのシュリンクチャック(4)を熱処理、特に誘導加熱又は冷却するための装置(2)、特にシュリンクフィット装置(2)、又は冷却装置(2)、又は冷却装置付きシュリンクフィット装置(2)であって、シュリンクチャック(4)を受け入れるための受け入れ手段(8)、特に受け入れ開口部(8)を有し、前記受け入れ手段(8)を特に中心軸(10)に対して同心状に取り囲む熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)又は冷却ユニット(12)と、特に前記シュリンクチャック(4)の非接触温度測定のための測定/計算ユニット(14)とを有する装置(2)において、
前記測定/計算ユニット(14)は、特に前記受け入れ手段(8)内に配置されるシュリンクチャック(4)のシェル温度を非接触で検出するための少なくとも1つの温度センサ(16)と、前記受け入れ手段(8)の周囲に配置される反射センサ(62)、特に赤外線反射センサ(62)とを有し、
前記測定/計算ユニット(14)は、
既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流(テストパルス)が、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)に対する実際の熱処理動作、特に冷却動作又は誘導加熱動作の開始前に、前記熱処理ユニット(12)、特に前記誘導コイル機構(12)に印加され、
前記テストパルスについて、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)の時間/電流曲線が確認され、及び前記テストパルスについて確認された前記全体的な時間/電流曲線が、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)の磁気指紋として採用され、
前記磁気指紋を使用して、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)の幾何学的情報の項目、特に外径が確認され、
前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)に対して、前記反射センサ(62)によって反射測定が行われ、及び特に前記幾何学的情報の項目(補正値1)を使用して、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)に対して、前記反射センサ(62)によって反射測定が行われ、且つ補正され、及び
前記反射測定及び前記幾何学的情報の項目を使用して、又は前記補正された反射測定(補正値2)を使用して、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)に対して、前記温度センサ(16)によって温度測定が行われ、且つ補正されるように構成されることを特徴とする装置(2)。 - 前記測定ユニット(14)は、前記受け入れ手段(8)の周囲に配置された複数の温度センサ(16)であって、特に前記受け入れ手段(8)内に配置されるシュリンクチャック(4)のシェル温度を非接触で検出するための複数の温度センサ(16)を有すること、又は前記測定ユニット(14)は、前記受け入れ手段(8)の周囲に配置され、及び特に前記中心軸(10)に対して傾斜された少なくとも1つの温度センサ(16’)であって、特に前記受け入れ手段(8)内に配置されるシュリンクチャック(4)のシェル温度を非接触で検出するための少なくとも1つの温度センサ(16’)を有することを特徴とする、請求項1に記載の装置(2)。
- 前記温度センサ(16)の少なくとも2つ、特にいくつか又は全ては、異なる構成/測定設定を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の装置(2)。
- 前記温度センサ(16)又は前記複数の温度センサ(16)及び/又は前記傾斜温度センサ(16’)の各々は、前記受け入れ手段(8)内に配置されるシュリンクチャック(4)からの熱放射を検出するための放射検出器、特に放射検出器付き高温計として構成されることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の装置(2)。
- 前記傾斜温度センサ(16’)の傾斜角度は、30°~60°であり、特に45°であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の装置(2)。
- 前記センサ(16、60、62)は、前記中心軸(10)に対して円形において及び/又は異なる軸方向高さで前記受け入れ手段(8)又はその周囲に配置されることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の装置(2)。
- 前記熱処理ユニット(12)及び/又は前記熱処理ユニット(12)のハウジング(18、50)は、少なくとも1つ以上の凹部(20)を有し、前記凹部(20)内又は前記凹部(20)において、センサ(16、60、62)又はそれぞれの場合に前記センサ(16、60、62)の1つが配置されることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の装置(2)。
- 前記凹部(20)は、前記熱処理ユニット(12)を通して及び/又は前記熱処理ユニット(12)の前記ハウジング(18、50)を通して、特に前記中心軸(10)に対して実質的に半径方向に延びる測定チャネル(22)として構成されることを特徴とする、請求項7に記載の装置(2)。
- 誘導コイル機構(12)として構成された前記1つの熱処理ユニット(12)は、1つ若しくは複数の前記測定チャネル(22)を自由にするように巻かれたコイル巻線(24)を有し、及び/又は部分誘導コイル機構であって、その間に1つ若しくは複数の前記測定チャネル(22)が形成される部分誘導コイル機構を有することを特徴とする、請求項8に記載の装置(2)。
- 前記センサ(16、60、62)の少なくとも1つは、少なくとも部分的に前記測定チャネル(22)内又は前記測定チャネル(22)に配置され、特に、それにより、前記少なくとも1つのセンサ(16、60、62)は、前記1つのそのような測定チャネル(22)を通して測定を行い、特に、前記センサ(16、60、62)のいくつか又は全ての各々は、少なくとも部分的に前記測定チャネル(22)内又は前記測定チャネル(22)に配置され、特に、それにより、前記センサ(16、60、62)は、前記測定チャネル(22)を通して測定を行うことを特徴とする、請求項8又は9に記載の装置(2)。
- 前記センサ(16、60、62)は、実質的に環状の構造ユニット(56)内に、特に前記実質的に環状の構造ユニット(56)の中心軸(58)の周囲で円形において、及び/又は前記実質的に環状の構造ユニット(56)の前記中心軸(58)に対して異なる軸方向高さ若しくは特に同じ軸方向高さで配置されることを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載の装置(2)。
- 前記実質的に環状の構造ユニット(56)は、前記装置(2)内の前記中心軸(10)に対して同軸に、特に前記熱処理ユニット(12)、特に前記誘導コイル機構(12)又は前記冷却ユニット(12)に対して軸方向に隣接して配置されることを特徴とする、請求項11に記載の装置(2)。
- 同じタイプのセンサ(16、60、62)は、前記実質的に環状の構造ユニット(56)内に隣接して配置されることを特徴とする、請求項11又は12に記載の装置(2)。
- 前記測定/計算ユニットは、前記受け入れ手段(8)内に配置されるシュリンクチャック(4)の結果的なシェル温度が、前記温度センサ(16)からの前記補正された温度測定を使用して確認され得るように構成されることを特徴とする、請求項1~13のいずれか一項に記載の装置(2)。
- 前記熱処理ユニット(12)、特に前記誘導コイル機構(12)又は前記冷却ユニット(12)のコントローラ(28)であって、前記熱処理ユニット(12)の電力、特に誘導コイル機構(12)として構成された熱処理ユニット(12)への特に電流の供給が前記結果的なシェル温度に基づいて制御可能(160)であるように構成されるコントローラ(28)を特徴とする、請求項14に記載の装置(2)。
- 特に前記受け入れ手段(8)内に配置されるツールレセプタクル(4)、特にシュリンクチャック(4)の熱状態を表示するための表示手段(64)によって特徴付けられる、請求項1~15のいずれか一項に記載の装置(2)。
- 装置の請求項1~16のいずれか一項に記載の装置(2)を動作させる方法(100)、特にシュリンクフィット装置の請求項1~16のいずれか一項に記載の装置(2)において、シュリンクチャック(4)を誘導加熱(120)するか、又はシュリンクチャック(4)を冷却する方法(100)であって、
既知の電流の大きさ、電流の形態、周波数及び有効期間の電流(テストパルス)は、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)に対する実際の熱処理動作、特に冷却動作又は誘導加熱動作の開始前に、前記熱処理ユニット(12)、特に前記誘導コイル機構(12)に印加され、
前記テストパルスについて、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)の時間/電流曲線が確認され、及び前記テストパルスについて確認された前記全体的な時間/電流曲線は、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)の磁気指紋として採用され、
前記磁気指紋を使用して、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)の幾何学的情報の項目、特に外径が確認され、
前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)に対して、前記反射センサ(62)によって反射測定が行われ、及び特に前記幾何学的情報の項目(補正値1)を使用して、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)に対して、前記反射センサ(62)によって反射測定が行われ、且つ補正され、及び
前記補正された反射測定(補正値2)を使用して、前記熱処理ユニット(12)、特に誘導コイル機構(12)内に挿入されている前記シュリンクチャック(4)に対して前記温度センサ(16)によって行われた温度測定が補正される、方法(100)。 - 前記受け入れ手段(8)内に配置されるシュリンクチャック(4)の結果的なシェル温度は、前記温度センサ(16)からの前記補正された温度測定を使用して確認され得ることを特徴とする、請求項17に記載の方法(100)。
- シュリンクチャック(4)は、誘導コイル機構(12)として構成された熱処理手段(12)によって取り囲まれた前記受け入れ手段(8)内で誘導加熱(120)され、及びしたがって膨張されること、並びに前記結果的なシェル温度を使用して前記加熱動作が制御(160)され、及び特に、前記加熱動作は、指定された温度に達すると自動的に停止されること、又は
シュリンクチャック(4)は、冷却ユニット(12)として構成された熱処理装置(12)によって取り囲まれた前記受け入れ手段(8)内で冷却(120)されること、及び前記結果的なシェル温度を使用して前記冷却動作が制御(160)されることを特徴とする、請求項17又は18に記載の方法(100)。 - 複数の温度センサ(16)について、異なる較正/設定、特に異なる放射率εが設定され、及び前記複数の温度センサ(16)を使用して行われた測定が比較され、及び/又は共同で処理されると共に、前記測定から前記結果的なシェル温度が判定(140)されることを特徴とする、請求項17~19のいずれか一項に記載の方法。
- 1つの同じ放射センサ(62)からの信号は、異なる方法で評価されることを特徴とする、請求項17~20のいずれか一項に記載の方法。
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