KR20030005373A - 공구홀더용 수축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 공구(5)를 압력 끼워맞춤 방식으로 보지하는 공구홀더(3)의 중앙의 수용 개구부내로 그 회전 공구(5)를 수축시키기 위한 수축장치(1)에 관한 것이다. 그 장치는 수용 개구부의 영역에서 공구홀더(3)를 열팽창시키기 위한 유도 가열장치(15, 18)를 포함한다. 공구홀더의 수용 개구부 영역을 냉각시키기 위한 냉각장치(51, 53)가 제공되는데, 그것은 공구홀더(3)상에 배치되어 물리적으로 접촉할 수 있는 적어도 하나의 냉각용 칼라(53)를 구비하며, 그것을 통하여 액체 냉각제가 유동할 수 있다. 이러한 액체 냉각은 수축 공정을 위해 필요한 전체적인 시간 간격을 현저히 감소시킨다.

Description

공구홀더용 수축장치{SHRINKING DEVICE FOR A TOOLHOLDER}

예를들면, WO 94/07646 A1 또는 EP 0 830 917 A1 또는 DE 298 20 838 U1 에는, 공구의 생크를 삽입 또는 제거할 수 있도록 하기 위하여, 수용 개구부의 영역의 가열에 의해 확대될 수 있는 중앙의 수용 개구부에 압력 끼워맞춤으로, 예를들면, 드릴 비트, 또는 밀링 커터 등의 회전 공구의 생크를 보지하는 공구홀더가 공지되어 있다. 공구홀더와 인접 접촉할 수 있는 가스 프레임 또는 전기 저항-가열 칼라가 가열원으로서 기능할 수 있다. 교류 또는 펄스 직류로 공급되고, 가열될 공구홀더의 영역의 중앙에 배치되며, 공구홀더에 맴돌이 전류를 변형 유도하는 유도 코일이 특히 적절하다. 그러한 유도-가열 장치는, 가열작업을 위해 공구홀더가 코일과 접촉하지 않아도 된다는 이점을 지닌다.

충분히 고도의 열팽창을 위해, 공구홀더는, 예를들면, 250℃부터 350℃까지 약 100℃ 가열되어야 한다. 충분히 강력한 가열 수단의 경우에 있어서, 수축작용의 가열 단계는 매우 짧으며, 따라서, 공구홀더 또는 다른 공구의 과열을 회피하는 것 또한 가능하다. 그러나, 통상의 수축장치의 경우에 있어서, 공구홀더의 냉각 단계는 비교적 길다. 따라서, 냉각을 가속하기 위하여, 냉각체를 공구홀더상에 배치하고, 그 냉각체를 팬에 의해 발생된 기류에 노출시키는 것이 공지되어 있다. 공기 냉각에도 불구하고, 수축작용의 냉각 단계는 여전히 몇분 정도 걸린다.

본 발명은 중앙의 수용 개구부에 압력 끼워맞춤(press fit)으로 회전 공구를 보지하는 적어도 하나의 공구홀더에 대한 수축 장치에 관한 것이다.

도1은 회전공구의 수축가능한 공구홀더에 대한 본 발명에 따른 수축장치의 예시적인 실시예의 사시도이다.

도2는 도1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라서 본 수축장치의 유도-코일 유닛의 단면도이다.

도3은 유도-코일 유닛의 상세한 단면도이다.

도4는 수축장치의 냉각용 칼라의 부분적 단면으로 된 측면도이다.

도5는 도6의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라서 본 냉각용 칼라의 축방향 종단면도이다.

도6은 도5의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라서 본 냉각용 칼라의 축방향 횡단면도이다.

도7은 냉각용 칼라의 변형예의 사시도이다.

도8은 도7의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따라서 본 냉각용 칼라의 축방향 횡단면도이다.

도9는 도7의 냉각용 칼라의 내측 슬리브 요소의 사시도이다.

도10은 냉각용 칼라의 부가의 변형예의 부분적으로 절취된 사시도이다.

도11은 도10의 냉각용 칼라의 부분적으로 절취된 축방향 도면이다.

도12는 도1의 수축장치에 사용될 수 있으며 조절가능한 요크장치를 지니는 유도-코일 유닛의 축방향 종단면도이다.

도13은 도12의 유도-코일 유닛의 상세한 형태의 단면도이다.

도14는 도12의 유도-코일 유닛의 축방향 평면도이다.

도15는 도12의 유도-코일 유닛의 요크 요소의 상세한 형태의 도면이다.

도16 및 도17은 도12에 따른 유도-코일 유닛에 사용될 수 있는 조절가능한 요크 장치의 변형예의 축방향 개략도이다.

도18은 도16의 선 ⅩⅧ-ⅩⅧ을 따라서 본 요크 장치의 개략적 단면도이다.

도19 및 도20은 도12의 유도-코일 유닛에 사용될 수 있는 조절가능한 요크 장치의 부가의 변형예의 개략도이다.

도21은 도1의 수축장치와 함께 사용될 수 있는 회전공구용 공구홀더의 예시적 실시예의 축방향 종단면도이다.

도22는 도21의 화살표 ⅩⅩⅡ에 의해 지시되는 공구홀더의 세부를 제시하는 축방향 종단면도이다.

본 발명의 목적은, 상기 설명된 형태의 수축장치의 수축시간이 상당한 정도까지 단축될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 특히 유도-가열 장치로서 설계되어, 수용 개구부의 영역에서 공구홀더의 열팽창시키기 위한 가열장치를 지니며, 중앙의 수용 개구부에서 압력 끼워맞춤으로 회전 공구를 보지하는 적어도 하나의 공구홀더에 대한 수축장치를 기초로 한다. 본 발명은, 공구홀더의 수용 개구부의 영역의 냉각을 위해, 적어도 하나의 냉각용 칼라를 갖는 냉각장치가 제공되며, 상기 냉각용 칼라를 통하여 액체 냉각제가 유동할 수 있으며, 상기 냉각용 칼라는 공구홀더상에 그것과 접촉하도록 배치될 수 있는 것을 특징으로 한다. 그러한 냉각용 칼라는 공기-냉각을 위해 사용되는 통상의 냉각체보다 현저히 더 작으며, 액체 냉각제의 보다 큰 열-흡수 용량으로 인하여, 냉각 시간을, 예를들면, 30초와 같이 1분의 분수로 감소시킨다. 이러한 방식으로, 공구가 공구홀더내로 삽입되거나 또는 공구홀더로부터 제거될 수 있는 작업 속도가 통상의 수축장치에 비하여 상당히 증가될 수 있다.

물은 상기 액체 냉각제로서 충분하다. 가장 간단한 경우에 있어서, 상기 냉각용 칼라는 빌딩의 물-공급 라인에 연결될 수 있다. 빌딩의 물-공급 라인 연결의위치와 무관하게 작동할 수 있도록 하기 위하여, 상기 냉각장치는, 폐쇄된 냉각 회로의 액체 냉각제를 냉각용 칼라 또는 냉각용 칼라들을 통하여 인도하는 냉각용 서브어셈블리를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 수축장치는 편리하게 설정된 다수의 냉각용 칼라인데, 그것은 상이한 공구홀더 직경에 대하여 냉각용 칼라를 작동시키기 위해 이용가능하거나, 또는 다수의 공구홀더를 중복되는 기간에 냉각할 수 있도록 한다. 상기 냉각용 칼라는 액체-냉각제 회로에 평행하게 연결될 수 있지만, 상기 냉각용 칼라는 냉각 회로에 연속하여 번갈아 정렬되는 것이 바람직한데, 그 이유는, 그 결과로서, 연결을 위해 필요한 공급-라인 비용이 감소될 수 있기 때문이다.

상기 냉각용 칼라들은 상기 수축장치상에 고정되는 방식으로 제공될 수 있지만; 그것들은 조종을 용이하게 하도록 가요성 액체-냉각제 튜브에 연결되어, 자유롭게 이동가능하게 되는 것이 편리하다. 상기 냉각용 칼라는 그것의 장착부로부터 공구홀더를 제거할 필요없이 고온의 공구홀더상에 배치될 수 있는데, 상기 장착부에서, 그것은 공기로 냉각하는 통상의 수축장치의 경우에 필요에 따라 가열된다.

적절한 형태에 있어서, 상기 수축장치는 특히 수직의 회전축에 관하여 회전될 수 있는 터릿 플레이트를 지니며, 가열장치 및 냉각장치의 작동영역을 통하여 번갈아 이동될 수 있는, 상기 장착부들 중 하나에 각각 보지되는, 공구홀더들에 대한 다수의 장착부를 지닌다. 또한, 상기 냉각용 칼라 또는 냉각용 칼라들은 가요성 액체-냉각제 튜브에 연결되며, 그 결과, 그것들은 상기 플레이트의 회전운동을 따를 수 있다. 가열된 공구홀더를 그 장착부로부터 제거할 필요없이, 가열된 공구홀더가 냉각되는 기간은 이미 다음 공구홀더의 가열을 위해 사용될 수 있다.

상기 터릿 플레이트는, 특히, 상기 수축장치의 작동 측부의 방향에서 가열장치의 영역으로부터, 예정된 회전방향으로 회전이동을 차단하는 회전방향 로크를 지니는 것이 편리하다. 이러한 방식으로, 가열된 공구홀더는 작업자로부터 이격되게 이동될 수 있으며, 그것은 상해의 위험을 감소시킨다.

상기 터릿 플레이트의 장착부는 작동상의 목적으로 그 터릿 플레이트에 견고하게 연결될 수 있으며, 또는 상기 터릿 플레이트는, 공구홀더용 장착부가 각각 보지되어 작동상의 목적으로 교환될 수 있도록 하는 가이드 또는 체결 수단을 포함한다. 다수의 장착부가 보다 용이하게 교환될 수 있도록 하기 위하여, 허브가 제공되는 것이 편리한데, 상기 허브는 상기 터릿 플레이트의 회전축에 관하여 본질적으로 중앙에 있으며, 다수의 수용 본체를 지니며, 상기 수용 본체는 장착부를 형성하고, 허브상에 유극(play)을 갖도록 보지되며, 상기 터릿 플레이트의 가이드에서 안내된다. 이러한 방식으로, 상기 터릿 플레이트의 모든 장착부는 1회의 작업으로 교환될 수 있다. 상기 수용 본체의 유극은 그것들이 열팽창으로 인하여 가이드내에서 정지하지 않도록 한다.

간단하고 효율적으로 작동될 수 있는 비교적 간단한 형태에 있어서, 상기 가열장치는 유도-코일 유닛을 지니며, 상기 유도-코일 유닛은 그것이 그것의 코일 축과 수직하게 배치될 수 있도록 수직한 가이드 컬럼상에서 안내되며, 예를들면, 가요성 케이블을 통하여, 상기 컬럼에 관하여 고정되는 유도-전류 발생기에 연결된다. 상기 유도-코일 유닛상에는 수동으로 작동될 수 있는 접촉 스위치가 정렬되며,상기 접촉 스위치를 통하여 상기 유도-코일 유닛에 대한 유도 전류의 공급이 적어도 제한된 기간동안 자유롭게 선택가능한 방식으로 연결 및 차단될 수 있다. 단독 작업에 적절한 상기의 형태에 있어서, 상기 유도 전류는, 공구가 공구홀더의 수용 개구부내로 밀어넣어질 수 있을 때까지 단지 수동으로 연결된다. 그것을 위해, 상기 공구 홀더는 그것의 축과 수직하게 정렬됨으로써, 공구가 그것의 하중 또는 수작업으로 상기 수용 개구부내로 관통할 수 있다. 따라서, 상기 공구홀더는, 한편으로는, 공구홀더의 과열을 회피하고, 다른 한편으로는, 짧은 냉각 시간을 가능하게 하는데 필요한 정도로 정확하게 가열된다. 그러나, 유도-전류 발생기가, 부주의로 인한 과열 손상을 배제하기 위하여 작동-시간 제한을 미리 결정하는 것이 당연하다.

상기 유도-코일 유닛은, 프리스트레싱 스프링에 대항하여 해제될 수 있는 어레스팅 클램핑 장치에 의해 가이드 컬럼상의 선택가능한 수직 위치에 억제될 수 있도록 되는 것이 바람직하다. 상기 어레스팅 클램핑 장치는, 비-작동 상태에서, 스프링의 힘에 의해 클램프하기 때문에, 우연한 해제가 배제된다. 단독 작업을 위해, 상기 어레스팅 클램핑 장치는, 단독 작업을 위한 접촉 스위치에 충분히 인접하게 배치되어 억제 작용을 해제하기 위한 핸들을 지닐 수 있다.

상기 냉각용 칼라는 2가지 요구조건을 충족시켜야 한다. 한편으로는, 공구홀더로부터 액체 냉각제로 우수한 열전달이 보장되어야 하며, 다른 한편으로는, 공구홀더 접촉 표면의 소기의 일정한 공차에도 불구하고, 공구홀더의 경우에 종종 통례로 되는 바와같이, 접촉 표면이 다소 원뿔형으로 되는 경우에 조차, 가장 가능한표면적 접촉이 정확하게 보장되어야 한다. 상기 냉각용 칼라는, 그것이 공구홀더에 대하여 접촉하도록 의도되는 슬리브 요소를 지니고, 전체 슬리브 길이에 걸쳐 축방향으로 연장하는 반경방향으로 연속인 슬릿을 지니며, 액체-냉각제 채널의 벽에 견고하게 연결되거나, 또는 액체-냉각제 채널의 벽 또는 벽 섹션을 일체로 형성하는 경우에는 상기 요구조건을 충족시킨다. 상기 슬릿으로 인하여, 상기 슬리브 요소는 상기 공구홀더에 자체적으로 적용가능하다. 상기 슬리브 요소가 액체 냉각제와 직접적으로 열 접촉하므로, 최적의 열전달이 보장된다. 상기 액체-냉각제 채널은, 납땜, 또는 용접 또는 다른 열-접촉법에 의해 슬리브 요소에 대하여 고정되는 튜브 코일로 될 수 있다. 상기 액체-냉각제 채널이 상기 슬리브 요소의 일체 표면 영역에 의해 한정되는 것이 더 유리하다.

비교적 높은 수준의 열 응력을 흡수할 수 있는 기계적으로 안정한 실시예는, 공구홀더에 대하여 접촉하도록 의도되는 내측 슬리브 요소가 외측 슬리브 요소에 의해 반경방향 외측 방향으로 시일된 방식으로 커버되는 경우에 달성되는데, 상기와 같은 이유로 인하여, 적어도 하나의 그루브가 액체-냉각제 채널을 형성하도록 내측 및/또는 외측 슬리브 요소에 일체로 형성된다. 상기 그루브는, 비교적 넓은 열교환 표면을 허여하도록, 상기 내측 및/또는 외측 슬리브 요소에 사행(蛇行) 방식으로 형성되는 것이 유리하다. 나란히 연장하는 그루브의 인접 섹션들 사이의 두께 및/또는 그루브의 베이스의 영역의 슬리브 요소의 두께는 상기 냉각용 칼라에 관하여 반경방향으로 및/또는 축방향으로 그루브의 횡방향 크기보다 더 작게 되는 것이 유리하다. 그러한 슬리브 요소는 비교적 유연하며, 공구홀더의 외측의 케이싱형상에 특히 적절하게 적용될 수 있다. 상기 그루브는 내측 슬리브 요소의 외측 케이싱상에 제공되는 것이 바람직하지만, 외측의 슬리브 요소는 꼭맞게 끼워지는 방식으로 내측 슬리브 요소의 외측 케이싱 형상을 보완하는 내측의 케이싱을 지닌다. 그러한 그루브는 용이하게 생산될 수 있을 뿐만 아니라; 공구홀더의 부근에 형성되어, 열전달을 용이하게 한다는 이점을 지닌다.

상기 외측 슬리브 요소는 링의 형상으로 폐쇄되는 본질적으로 원통형 슬리브로서 설계될 수 있으며, 따라서, 그것은 생산이 용이하다. 상기 내측 슬리브 요소는 가요성을 지니면 되는데, 그것은 2개의 슬리브 요소 사이의 적절한 탄성중합체 시일로 용이하게 제조될 수 있다. 상기 외측 슬리브 요소는 단단하게 될 수 있으며, 따라서, 그것은 작업중의 거친 취급을 견딜 수 있다.

한가지 변형에 있어서, 상기 내측의 슬리브 요소와 외측의 슬리브 요소는 각각 축방향과 반경방향으로 연속하는 슬릿을 지니며, 상기 슬릿은 상호 정렬된다. 상기 냉각용 칼라는, 내측 및 외측 슬리브 요소가 원뿔형 슬리브로서 설계되는 경우에 조차 정확하게 되도록, 공구홀더의 외형 공차에 전체적으로 적용된다. 이러한 상황에서, 상기 냉각용 칼라의 슬릿 또는 슬릿들은 그것들이 좁아지는 원주방향으로 스프링 수단에 의해 압축응력이 가해짐으로써, 비교적 가요성 있는 슬리브 요소의 경우에 조차 확실한 접촉을 보장하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다.

상기 설명된 슬릿 냉각용 칼라의 변형으로서, 상기 냉각용 칼라는 또한 원주방향으로 인접한 슬리브 세그먼트를 지닐 수 있으며, 그 각각은 액체-냉각제 채널 섹션의 벽에 견고하게 연결되거나, 또는 액체-냉각제 채널 섹션의 벽 또는 벽 섹션을 형성한다. 상기 슬리브 세그먼트는 원주방향으로 상호 탄력있게 연결되며, 또한, 각각의 슬리브 세그먼트에 그것의 부분에 대하여 제공된 액체-냉각제 채널 섹션들은 상호 연결되는데, 특히, 액체-냉각제 채널을 형성하기 위해 상호 일렬로 연결된다. 그러한 세그먼트화된 냉각용 칼라는 공구홀더의 원주방향 형상에 특히 적절하게 적용될 수 있다. 상기 슬리브 세그먼트의 탄성 연결을 위해, 환형의 스프링이 제공될 수 있는데, 상기 환형의 스프링은 슬리브 세그먼트의 그루브에 배치될 수 있으며, 또한, 그것과 동시에, 상기 슬리브 세그먼트를 서로에 관하여 축방향으로 고정시킨다.

상기 슬리브 요소에 대하여 상기에서 이미 설명된 바와같이, 슬리브 세그먼트의 경우에는 또한, 각각의 액체-냉각제 채널 섹션이, 예를들면, 사행 튜브 또는 내측 또는 외측 슬리브 세그먼트에 형성된 그루브에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 상기 그루브는 내측 슬리브 세그먼트에 형성되는 것이 편리하다. 슬릿 슬리브 요소들의 형상에 관한 설명을 참조하면 된다.

유도-가열장치의 유도-코일 유닛은, 그것이 공구홀더에 대하여 자기장을 집중시키도록 형성되어야 한다. 따라서, 통상의 유도-코일 유닛은 대부분 요크(yoke)장치를 지니는데, 상기 요크장치는 강자상 재료로 제조되고, 유도 코일의 외측 원주를 따라 축방향으로 연장하고 또한 2개의 축방향 단부 표면들 중 적어도 하나를 따라 반경방향으로 연장하며, 자기장이 유도 코일의 내측에 집중되는 것을 보장한다. 상이한 직경의 공구홀더에 유도코일을 적용하기 위하여, 통상적으로 요크장치의 일부 또는 유도코일을 전체적으로 교환할 수 있다. 상기 유도코일 유닛의 바람직한 형태에 있어서, 그것은 상기 설명된 것과 다른 수축장치에 대하여도 사용될 수 있으며, 따라서 독립적인 발명의 중요성을 지니는데, 공구-삽입 단부에 인접하거나 및/또는 공구 삽입 단부로부터 이격된 강자성 요크장치의 영역은 다수의 요크 요소들을 지니는데, 상기 요크 요소들은 강자상 재료로 제조되며, 유도 코일의 내측 원주를 지나 반경방향 내향으로 돌출하며, 그것들이 서로에 관하여 이동할 수 있도록 안내되며, 그것의 유도코일의 내측 원주를 지난 반경방향 돌출부는 작동을 위해 교환될 수 있다. 이러한 방식으로, 공구 또는 공구 홀더를 수용하기 위한 요크장치 개구부는, 유도 코일 유닛 또는 그 부품을 교환할 필요없이 공구 또는 공구홀더의 현재의 크기에 적용될 수 있다. 따라서, 상기 유도-코일 유닛은 보편적으로 사용될 수 있다.

상기 요크 요소들은, 그것들이 서로에 대하여 변위되거나 또는 피봇될 수 있도록 안내되며, 그것들은 자기력선속의 보다 나은 안내를 위해 중첩되는 것이 편리하다.

상기 요크 요소들은 각각의 경우에 개별적으로 조절될 수 있다. 사용자에게 보다 잘 알려진 변형예에 있어서, 상기 요크 요소들은 공통의 제어요소에 의해 제어될 수 있으며, 상기 제어요소는 유도 코일에 관하여 동축적으로 회전될 수 있으며, 제어-표면/캠 종동자 장치를 통하여 상기 요크 요소들에 연결된다. 예를들면, 상기 유도 코일에 관하여 축-수직 방식으로 정렬된 제어 플레이트로서 설계되는 상기 제어요소에 의해, 상기 요크장치의 내측 개구부 나비는 현재 수축되는 공구홀더에 대한 작동을 위해 적용될 수 있다.

수축작업을 위한 공구가 공구홀더의 수용 개구부내로 보다 용이하게 도입될 수 있도록 하기 위하여, 공구홀더는, 그것의 수용 개구부의 입구에, 공구홀더의 열 팽창전에 센터링되는 방식으로 공구 생크가 삽입될 수 있는 확대부를 지니는 것이 편리하다. 이러한 형태의 센터링 확대부는, 예를들면, EP 0 830 917 A1에 개시되어 있다. 그러나, 상기 센터링 확대부는 공구홀더의 수용 개구부의 토크-전달 표면을 감소시키며, 따라서, 가능한 한 가장 짧은 축방향 범위를 지녀야 한다. 그러나, 상기 센터링 확대부가 짧은 크기로 되는 경우, 공구는 삽입과 동시에 막히며, 그것이 적소에 배치될 경우 그것의 축이 편향된다. 따라서, EP 0 830 917 A1은 그러한 축-편향 오차를 방지하기 위한 부가의 방법을 제안하고 있다.

편향된 방식으로 삽입될 경우에 공구홀더에서 공구 막힘의 위험은, 공구홀더의 수용 개구부가, 그것의 공구-삽입 단부에, 상기 수용 개구부의 축에 관하여 동심으로 되는 반경방향 내향으로 돌출하는 환형의 비드, 및 상기 환형의 비드로부터 축방향 위치에, 열 팽창에 의해 확대될 수 있으며 공구 생크용으로 되는 원통형 클램핑 영역을 지닐 경우에 감소되며, 상기 환형의 비드의 축방향-종단면 형상은, 모든 위치에서, 상기 클램핑 영역의 내경보다 크게 되는 반경방향의 간격으로 상기 수용 개구부의 축으로부터 이격되며, 상기 환형의 비드와 상기 클램핑 영역의 사이에는, 상기 환형의 비드의 방향으로 확대되는 원뿔형 전이 영역이 제공된다. 상기 설명된 것 이외의 수축장치에 대하여도 사용될 수 있으며, 따라서, 독립적인 발명의 중요성을 지니는 상기 공구홀더는, 공구 생크가 환형의 비드내에 편향 오차를 가지고 도입되는 경우에 조차 공구 생크가 환형의 비드상에 정확하게 미리 센터링되는 것을 보장한다. 상기 환형의 비드와 클램핑 영역 사이에 제공된 원뿔형 전이 영역은, 공구 생크가 더 삽입될 경우 공구를 직립상태로 설정하며, 공구 생크의 직경 공차에 무관하게 공구의 편향 오차를 보정한다. 공구 생크가, 한편으로는, 상기 환형의 비드에 대하여 접하는 위치와, 다른 한편으로는, 상기 원뿔형 전이 영역에 대하여 접하는 위치 사이의 축방향 간격은 비교적 크며, 상기 전체 도입 영역의 범위가 비교적 작음에도 불구하고, 공구홀더에 관한 공구 생크의 예비-센터링을 보장할 뿐만 아니라, 클램핑 영역이 공구 생크의 도입을 가능하게 하는 직경까지 열적으로 팽창될 때까지 공구 생크의 비-편향 안내를 보장한다. 여기서, 상기 원뿔형 전이 영역의 축방향 범위는, 공구 생크의 초기 도입을 용이하게 하기 위하여, 상기 환형의 비드의 축방향 범위보다 10배 더 작게 되는 것이 편리하고, 5배 더 작게 되는 것이 바람직하며, 상기 환형의 비드는 축방향 종단면에서 원형의 세그먼트 형태로 되는 것이 바람직한 형상을 지니며, 상기 원뿔형 전이 영역의 가장 큰 직경은 상기 환형의 비드의 가장 작의 내경보다 더 크게 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 예시적인 실시 태양들이 도면을 참조하여 후술된다.

도1은, 예를들면, 드릴 비트 또는 밀링 커터와 같은 회전 공구(5)의 공구홀더(3)용 운송가능한-유닛 수축장치(1)를 제시한다. 상기 공구홀더는, 예를들면, 도21에 제시된 바와같이, 그것을 통하여 공구홀더가 기계공구내로 중심에 클램프될 수 있는, 예를들면, 급격한-테이퍼 생크 또는 중공형의 급격한-테이퍼 생크 등의 형태의 연결 생크(7)를 지니며, 또한, 상기 연결 생크(7)의 축방향 맞은편에 비치된, 공구(5)의 생크(13)에 대한 중앙의 본질적으로 원통형의 수용 개구부(11)를 갖는 공구-수용 영역(9)을 지닌다. 공구홀더(3)의 클램핑 영역(12)에 있어서, 상기 수용 개구부(11)의 내경은 생크(13)의 외경보다 다소 작게 되며, 그 결과, 상기 공구홀더(3)의 수용 영역(9)은, 열팽창으로 인하여, 공구(5)의 생크(13)가 수용 개구부(11)의 클램핑 영역(12)내로 도입되기 전에, 가열되어야 한다. 일단 수용 영역(9)이 냉각되면, 생크(13)가 압력 끼워맞춤으로 공구홀더(3)에 배치된다.

상기 수축장치(1; 도1 참조)는 공구홀더(3)의 수용 영역(9)을 몇초 이내에(예를들면, 10초) 예를들면 약 300℃까지의 충분한 정도까지 가열할 수 있으며, 또한 그 후에, 그것을 비교적 짧은 기간에(예를들면, 30초) 주위의 온도까지 냉각시킬 수 있다.

상기 수용 영역(9)을 가열하기 위하여, 상기 수축장치(1)는 유도-코일 유닛(15)을 지니는데, 그것은 가요성 케이블(17)을 통하여 유도-전류 발생기(18)로부터 공급된다. 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 상기 유도-전류 발생기(18)는, 유도-코일 유닛(15)이, 보다 상세히 후술되는 바와같이, 그것의 유도 코일(21)의 내측(19)을 통하여 공구홀더(3)의 수용 영역(9)상의 본질적으로 중앙에 배치되는 경우, 상기 공구홀더(3)의 금속체에 맴돌이 전류를 발생시키고, 그 공구홀더를 유도 가열하는, 50 ㎐ 와 예를들면 20 ㎑ 의 단지 몇 ㎑ 사이에서 바람직하게 변경될 수 있는 주파수를 갖는 교류 또는 펄스 직류를 발생시킨다. 상기 유도-전류 발생기(18)는 통상의 구조로 될 수 있으며, 또한, 예를들면, 직류 링크로부터 공급되어, 그 출력 및 그 주파수가 조절될 수 있는 주파수 변환기를 포함할 수 있다.

수축 작용을 위해, 상기 공구홀더(3)는, 터릿 플레이트(24)상의 수용 본체(23)의 장착부 또는 개구부에, 그것의 축이 수직하게 되고, 그것의 수용 개구부(11)가 상향으로 배향되도록 배치되는데, 그것은 보다 상세하게 후술될 것이며, 그것이 수직 가이드 컬럼(25)상에 수동으로 배치될 수 있도록 그것의 일부분에 대하여 안내되는 유도-코일 유닛(15)의 유도-코일(21)과 축방향 정렬이 정밀하게 되도록 수직축에 관하여 회전될 수 있다. 상기 유도-코일 유닛(15)은, 또한 도2에 제시된 바와같이, 한편으로는, 수직 조절 이동 중 유도-코일 유닛(15)의 조정을 용이하게 하고, 다른 한편으로는, 정지 중 자동적으로 클램프하는 유도-코일 유닛(15)의 마찰 정지 장치를 해제할 수 있도록 하는 핸들(27)을 포함한다. 그러한 목적으로, 상기 핸들(27)은, 그것이 가이드 컬럼(25)에 횡방향으로 연장하는 피봇축에 관하여 편향될 수 있도록 핀(31)상에 고정되며, 상기 핸들(27)과 중첩하는 가이드 컬럼(25)에 대하여 유도-코일 유닛(15)상에 지지된 스프링(33)에 의해 예비응력을 받는다. 상기 중첩 영역에 있어서, 상기 핸들(27)은 마찰 요소(35)를 지닌다. 상기 핸들(27)이 상기 스프링(33)의 예비응력에 관하여 편향된 외형으로 될 경우, 상기 마찰 요소(35)는 상기 가이드 컬럼(25)으로부터 들어올려지며, 상기 유도-코일 유닛(15)은 상기 가이드 컬럼(25)을 따라 변위될 수 있다. 상기 핸들(27)은, 한손으로, 상기 유도-코일 유닛(15)의 변위 작동과 상기 클램핑 정지 장치(29)의 해제 모두를 가능하게 한다. 부가적인 조정을 용이하게 하기 위하여, 상기 가이드 컬럼(25)의 상단부에는, 케이블을 갖는 케이블-권취 드럼(구체적으로 도시되지 안았음)을 구동하는 스프링 모터(37; 도1)가 제공되는데, 상기 케이블은 상기 가이드 컬럼(25)을 따라 유도-코일 유닛(15)까지 권취방향으로 안내된다. 상기 스프링 모터(37)는 상기 유도-코일 유닛(15)의 하중을 적어도 부분적으로 보정한다.

도2 및 도3에 제시된 바와같이, 유도-코일 유닛(15)은, 그것이 작업을 위해 제거될 수 있도록 가이드 컬럼(25)상에 보지되며, 그 결과, 상기 유도-전류 발생기(18)가 상이한 유도-코일 유닛(15)에 연결될 수 있다. 그러한 목적으로, 클램핑 정지 장치(29)를 포함하는 핸들(27)은 볼 베어링을 통하여 가이드 컬럼(25)을 따라 변위될 수 있는 캐리지(41)상에 끼워지며, 유도-코일 유닛(15)을 고정함으로써, 그것이 가이드 레일(25)에 관하여 횡방향으로 연장하는 더브테일 가이드 레일(43)을 통하여 변위될 수 있다. 스프링(45)에 대항하여 변위될 수 있도록 캐리지에서 가이드되는 정지 핀(47)은 상기 유도-코일 유닛의 래칭 컷-아웃(49)에 해제가능하게 맞물림으로써 캐리지(41)상에 유도-코일 유닛(15)을 고정시킨다.

가열작업을 위해, 공구홀더(3)가 터릿 플레이트(24)의 수용 본체(23)내로 삽입되며, 상기 유도-코일 유닛(15)은, 유도 코일(21)이 수용 영역(9)을 포위할 때까지, 도1에 도시되어 있는 상승된 위치로부터 하강된다. 한손으로의 작업을 위해 핸들(27)에 충분히 인접하게 상기 유도-코일 유닛(15)상에 정렬되어 있는 접촉 스위치(46)를 푸시함으로써, 유도 코일(21)에 대한 유도 전류의 공급이 이루어지며, 그것은, 전류가 흐르는 동안 계속하여, 마찬가지로 유도-코일 유닛(15)상에 정렬된 지시 램프(48)에 의해 지시된다. 그 유도 전류는 스위치(46)의 자유롭게 선택가능한 작동기간중 흐른다. 상기 유도-전류 발생기(18)는, 공구 또는 공구홀더에 대한 우연한 가열 손상을 방지하기 위하여, 예정된 안전기간을 따라 전류를 차단한다. 상기 수축장치(1)의 조작자는, 단지 공구(5)가 저절로 또는 약한 수동적 조력에 의해 공구홀더(3)의 수직 배향된 수용 개구부(11)내로 하강될 때까지만 접촉 스위치(46)를 작동시킨다. 그 직후에, 유도 전류가 차단되며, 공구홀더(3)의 불필요한 가열이 회피될 수 있다.

계속되는 냉각 단계에서 수용 본체(23)로부터 공구홀더(3)를 제거할 필요를 배제하기 위하여, 상기 수용 본체(23)는, 그것의 부품에 대하여, 터릿 플레이트(24)상에 정렬되며, 상기 터릿 플레이트와 함께 상기 수용 본체(23)에 배치된 공구 홀더(3)는, 가요성 튜브(50)를 통하여 냉각용 서브어셈블리(51)로부터 액체 냉각제로 공급되는 냉각용 칼라(53)가 공구홀더(3)의 수용 영역(9)상에 표면-영역 접촉되어 배치되는 위치로 이동된다. 공구홀더(3)의 수용 영역(9)의 외측 케이싱에 대한 냉각용 칼라(53)의 내측 케이싱의 표면-영역 접촉 및 냉각용 칼라(53)와 냉각용 서브어셈블리(51)를 통한 폐쇄된 회로에서 순환하는 액체 냉각제에 의한냉각용 칼라(53)의 냉각은 공구홀더(3)의 주위 온도까지 매우 신속한 냉각을 보장한다. 약 100℃에 배치된 공구홀더로부터의 연소를 배제하기 위하여, 상기 터릿 플레이트(24)는, 회전 방향에 따라 작용하여 화살표(54)에 의해 지시된 회전방향으로만 회전하도록 하는 캐치(catch)들을 구비하며, 상기 공구홀더(3)는, 상기 수축장치(1)의 조작자 측부로부터 이격되게, 상기 유도-코일 유닛(15) 아래의 가열 위치로부터 상기 냉각용 칼라(53)의 배치를 위한 위치로 이동된다.

도1에 제시된 바와같이, 터릿 플레이트(24)는, 그것의 원주 전반에 걸쳐 분포된, 2개 이상의, 여기서는 3개의, 수용 본체(23)를 지니며, 냉각용 서브어셈블리(51)는 동시에 다수의 냉각용 칼라(53)를 제공한다. 이것은 다수의 공구홀더들이, 결과적으로 차단되는 공구홀더의 유도가열 없이도 동시에 냉각될 수 있도록 한다. 상기 냉각용 칼라(53)는 아이릿(55; eyelet)들을 지니며, 그 아이릿들에 의해 상기 냉각용 칼라들은 상기 수축장치(1)의 보지용 벽(57)상에 제거가능한 방식으로 걸려있다. 또한, 상기 보지용 벽에는 슬롯(59)들이 제공되며, 상기 냉각용 칼라(53)의 액체-냉각제 튜브(50)는 상기 슬롯내에서 종방향으로 변위가능하게 배열되는 방식으로 안내된다.

상기 냉각용 칼라(53)는, 냉각되어야 하는 공구홀더(3)에 따라, 상이한 내경과 상이한 내측 형상을 지닐 수 있다; 그러나, 그것들은, 단지 하나의 동일한 형태의 공구홀더가 수축될 경우, 동일한 크기를 지니도록 될 수도 있다. 또한, 상기 수용 본체(23)가 상기 터릿 플레이트(24)상에 제거가능한 방식으로 보지될 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 3개의 수용 본체(23)가 공통의 허브(61)상에 유극을 가지고 고정되어 있으며, 그 결과, 상기 수용 본체(23)의 그룹은 유닛으로서 교환될 수 있다. 상기 허브 고정의 유극은, 터릿 플레이트(24)상에 수용 본체(23)를 수용하도록 제공된 센터링 링(63)에 수용 본체(23)들의 막힘을 방지한다.

상기 냉각용 서브어셈블리(51)는, 다른 냉각용 서브어셈블리들 또한 적절하지만, 열-펌프의 원리에 따라 작동하는 서브어셈블리로 되는 것이 바람직하다. 각각의 냉각용 칼라(53)는 상호 평해하게 냉각용 서브어셈블리에 연결될 수 있으며, 적절한 경우, 개별적으로 연결 및 차단될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 냉각용 서브어셈블리는 공통의 냉각용 회로에 연속하여 연결되어 있으며, 그것들이 사용되는지 여부에 무관하게 액체 냉각제에 의해 냉각된다.

도4 내지 도6은 냉각용 칼라(53)의 세부를 제시한다. 상기 냉각용 칼라(53)는 상호 동축적으로 정렬되는 2개의 슬리브 요소(67, 69)를 포함하며, 그중에서 외측 슬리브 요소(69)는 비교적 두꺼운 벽으로서 설계되고, 따라서, 링의 형태로 폐쇄된, 기계적으로 안정한 실린더-튜브 단면으로 되며, 원형-원통형의 내측-케이싱 표면(71)을 지닌다. 상기 내측 슬리브 요소(67)는, 그것의 튜브 벽에, 축방향과 반경방향으로 연속하는 슬릿(73)을 지니며, 그것의 원형-원통형 외측 원주 표면(75)을 통하여, 외측 슬리브 요소(69)의 내측-케이싱 표면(72)에 대하여 접한다. 상기 내측 슬리브 요소(67)의 내측-케이싱 표면(71)은, 그것의 개구부 나비와 그것의 원뿔 각도의 관점에서, 밀접하게 끼워지는 방식으로, 냉각되어야 하는 공구홀더(3)의 클램핑 또는 수용 영역(9)의 대응하는 크기에 적용되며, 그 결과, 상기 냉각용 칼라(53)가 상기 공구홀더(3)상에 배치되며, 상기 내측 슬리브 요소(67)가 가능한 한가장 큰 표면적으로 공구홀더와 직접 접촉한다. 공구홀더(3)상에 내측 슬리브 요소(67)의 막힘을 방지하고, 내측 슬리브 요소(67)와 공구홀더의 접촉면이 적합한 형상으로 되도록 하기 위하여, 상기 내측 슬리브 요소(67)의 벽은 반경방향과 축방향으로 연속적이며, 축방향으로 연장하는 슬릿(73)을 포함한다.

상기 내측 슬리브 요소(67)의 외측 케이싱(75)은 슬릿(73)과 중첩하지 않는 사행 그루브(77)를 포함하고, 냉각용 튜브(49)에 대한 연결 개구부(79)에서 종결하며, 상기 연결 개구부는 외측 슬리브 요소(69; 도1 참조)를 통하여 연장한다. 상기 그루브(77)는, 상기 외측 슬리브 요소(69)의 내측 케이싱(71)과 함께, 냉각용 칼라(53) 내부에 액체-냉각제 채널을 형성한다. 상기 그루브(77)에 의해 커버되는 내측 슬리브 요소(67)의 외측-케이싱 표면(75)의 영역은, 링의 형태로 폐쇄되고, 한편으로는, 내측 슬리브 요소(67)의 축방향 단부를 따라 원주방향으로, 뿐만 아니라, 슬릿(73)의 양 측부상에서 축방향으로 연장하는 시일링 링(81)에 의해 커버된다. 상기 시일링 링(81)은 외측 방향으로 그루브(77)의 영역을 정확하게 시일하여, 상기 내측 슬리브 요소(67)가 공구홀더(3)에 관하여 원뿔형 내측-케이싱 표면(72)의 치수 공차를 보정할 정도까지 반경방향으로 변형될 수 있다. 상기 내측 슬리브 요소(67)의 충분한 탄성을 보장하기 위하여, 상기 그루브(77)의 베이스와 상기 내측-케이싱 표면(72) 사이의 거리는, 상기 그루브(77)의 길이 전반에 걸쳐 대량 일정하고, 비교적 작게 된다. 여기서, 상기 그루브 횡단면의 반경방향 및 축방향 크기는, 한편으로, 그루브(77)의 인접한 섹션과 그루브 베이스의 영역의 슬리브 횡단면의 반경방향 두께 사이의 재료의 영역보다 더 크게 된다.

도4 내지 도6의 냉각용 칼라 대신에 도1의 수축 장치에 대하여 사용될 수 있는 냉각용 칼라의 변형예가 이하에서 설명될 것이다. 동등한 구성요소는 수자 4 내지 6과 구별을 위한 문자를 지닌다. 구조와 기능의 설명을 위해, 각각의 선행하는 설명, 특히 도4 내지 도6을 참조하면 된다.

도4 내지 도6의 예시적인 실시예의 외측 슬리브 요소(69)는 원형-원통형이며 슬릿을 지니지 않지만, 도7 내지 도9에 도시된 냉각용 칼라(53a)의 외측 슬리브 요소(69a)는 원뿔형 슬리브로서 설계되며, 따라서, 내측 슬리브 요소(67a)는 원뿔형 내측 케이싱(75a)을 지닌다. 상기 내측 슬리브 요소(67a)는 또한 축방향 및 반경방향으로 연속하며, 축방향으로 연장하는 슬릿(73a)을 지닌다. 상기 슬릿(73a)과의 정렬에 있어서, 상기 외측 슬리브 요소(69a)는 또한 축방향 및 반경방향으로 연속하는 슬릿(83)을 구비하며, 그 슬릿(83)은, 상기 슬릿(73a)과 함께, 냉각용 칼라(53a)의 팽창을 보상할 수 있도록 한다. 예비응력 스프링(84)이 슬릿(83) 위쪽의 외측 슬리브 요소(69a)에 작용하여, 슬릿 경계에 서로를 향하여 예비응력을 가한다. 상기 예비응력 스프링(84)은 그 단부에 의해 상기 외측 슬리브 요소(69a)상에 끼워질 수 있지만; 그러나, 상기 스프링은, 링의 형태로 폐쇄되어 슬리브 요소(69a)를 포위하는 환형의 스프링으로서 설계될 수도 있다.

상기 설명된 냉각용 칼라들은, 적절한 경우, 팽창 슬릿으로부터 이격되어, 전체 원주에 걸쳐 일체로 연장하는 슬리브 요소들의 도움으로 형성된다. 도10 및 도11은 다수의, 이 경우에는 4개로 형성된 냉각용 칼라(53b)의 변형예를 제시하는데, 각각의 경우에, 자체-포함된 칼라 세그먼트(85)는 각각 냉각-채널 섹션을 형성한다. 각각의 칼라 세그먼트(85)는, 원주방향으로 단부 벽(87)에 의해 경계되는 내측 슬리브 세그먼트(67b) 및 상기 내측 슬리브 세그먼트(67b)의 외측 케이싱(75b)에 적합한 내측 케이싱(71b)을 지니는 외측 슬리브 세그먼트(69b)를 포함한다. 상기 내측 슬리브 세그먼트(67b)의 외측 케이싱(75b)에는, 상기 외측 슬리브 세그먼트(69b)에 의해 폐쇄되는 액체-냉각제 채널을 형성하기 위한 사행 그루브(77b)가 형성된다. 상기 그루브의 단부들은, 액체-냉각제 튜브(50) 또는 유사한 가요성 연결 튜브(89)에 대한, 외측의 슬리브 세그먼트(69b)를 통하여 연장하는, 연결 개구부(79b)를 구비하며, 상기 연결 튜브(89)는 하나의 슬리브 세그먼트(85)의 액체 냉각제 섹션을 원주방향으로 인접한 슬리브 세그먼트(85)의 액체-냉각제 채널 섹션에 연결한다. 여기서, 각각의 슬리브 세그먼트(85)는, 상기에서 시일링 링(81)에 대하여 설명된 것과 같이, 시일링 링(81b)에 의해 자체 시일된다.

도시된 예시적인 실시예의 경우에 있어서, 상기 외측 슬리브 세그먼트(69b)는 원형-원통형 튜브의 세그먼트들로서 설계되고, 따라서, 상기 내측 슬리브 세그먼트(67b)는 원형-원통형 세그먼트 형태의 외측 형상을 지니지만, 내측의 케이싱(72b)은, 예를들면, 원뿔형으로 되는 공구홀더의 외측 형상에 적합하다. 물론, 외측 슬리브 세그먼트(69b) 또한 도7에 도시된 것과 같이 원뿔형 형태로 될 수도 있다.

상기 슬리브 세그먼트(85)들은, 내측 슬리브 세그먼트(67b)의 단부 연장부를 포위하는, 각각의 경우에 하나의 환형 스프링(91)에 의해, 축방향으로 제시된 바와같이, 냉각용 칼라(53b)의 양 측부상에 반경방향으로 탄성을 갖는 방식으로 함께보지된다. 상기 환형의 스프링(91)은 또한, 적합한 경우, 외측 슬리브 세그먼트(69b)상에 보지될 수도 있다. 여기서, 상기 환형의 스프링(91)은, 적어도 그 나선형 직경의 절반에 걸쳐, 연장부의 그루브(92)에 소량의 유극을 갖도록 배치되며, 상기 그루브들은 원주방향으로 상호 정렬되며, 동시에, 슬리브 요소(85)들이 축방향으로 배향되어 서로에 관하여 고정되는 것을 보장한다.

도12 내지 도15는 유도-코일 유닛(15)의 세부를 제시한다. 상기 유도-코일 유닛(15)은, 비-자성 재료로 구성되는 기체(95)의 원형-원통형 수용 개구부(93)에, 유도 코일(21)의 와이어 권선(99)을 지니며, 상기 와이어 권선은 코일 본체(97)상에 감겨있다. 권선(99)의 내측으로 도입되어 유도 가열될 공구홀더상에 자기장을 집중시키기 위하여, 예를들면, 페라이트와 같은 강자성 재료로 제조된 요크장치(101)가 권선(99)의 외측에 정렬된다. 상기 요크장치(101)는 축방향 요크 요소(103)를 지니는데, 그 요크 요소(103)는 슬리브 형태의 권선(99)의 외측 주위를 둘러싸며, 적합한 경우, 다수의 이격된 플레이트로 형성되며, 권선(99)의 축방향 단부를 지나 반경방향으로 맞물리는 요크 요소(105)에 인접된다. 상기 요크 요소(105)들은 환형의 디스크 또는 이격된 세그먼트 플레이트로서 설계될 수 있다.

상기 개구부(19)의 내경은 가열될 공구홀더의 최대 직경으로 형성된다. 상기 권선(99)이 비교적 큰 반경방향 간격으로 공구홀더로부터 이격된 경우에 조차 충분히 큰 유도 전류를 얻기 위하여, 폴-슈(pole-shoe)장치(107)가 권선의 적어도 하나의 축방향 단부에 배치되는데, 상기 폴-슈 장치는 권선(99)의 내측 원주를 통하여 개구부(19)내로 반경방향으로 돌출하며, 작동을 위해 공구홀더의 외경에 선택가능한 방식으로 적용될 수 있는 가변 내경을 지닌다. 상기 폴-슈 장치(107)는 또한 원주방향으로 중첩하는 다수의 요크 요소(109)를 지니는 것이 바람직한데, 상기 요크 요소는 예를들면 페라이트 재료와 같은 강자성 재료로 제조되고, 상기 권선(99)의 원주방향으로 분포되며, 기체(95)에 고정되는 반경방향 스터브(111; 도13 참조)상에서 반경방향으로 변위될 수 있도록 각각 개별적으로 안내된다. 또한, 제어 플레이트(113)는, 그것이 유도 코일(21)에 관하여 동축적으로 회전될 수 있도록 상기 본체(95)상에서 안내되며, 각각의 요크 요소(109)에 대하여, 원주방향에 관하여 비스듬히 연장하여, 요크 요소(109)로부터 돌출하는 캠-종동자 핀(117)과 맞물리는 제어 슬롯(115)을 지닌다. 제어 플레이트(113)가 회전하기 때문에, 요크 요소(109)들은 개구부(19)내로 반경방향으로 공동으로 변위되거나 또는 그곳으로부터 빼내어질 수 있다. 이러한 방식으로, 폴-슈 장치(107)의 내경은, 작동을 위해 제어 플레이트(113)의 회전에 의해 변경될 수 있다.

상당수의 실시예에 있어서, 상기 설명된 형태의 폴-슈 장치(107)는 유도 코일(21)의 상부 측부상에 정렬되는 것으로 충분한데, 그 이유는, 그럴경우, 상기 폴-슈 장치가 공구홀더의 단부 측부와 중첩되도록 형성될 수 있기 때문이다. 참조번호 107′는 유도 코일(21)의 하측부상에 있는 부가의 폴-슈 장치를 지시하는데, 그러한 폴-슈 장치는 상기 폴-슈 장치(107)에 부가하여 제공되거나 또는 대체품으로 제공될 수 있다. 폴-슈 장치(107 또는 107′)가 권선(99)의 축방향 단부에 제공될 경우, 그곳에는 반경방향 요크 요소(105)가 없어도 된다.

도12 내지 도15의 유도-코일 유닛(15)에 대하여 사용될 수 있는 폴-슈 장치의 변형예가 이하에서 설명된다. 동등한 구성요소는 상기에서 사용된 번호로 지시되며, 구별을 위해 문자를 붙힌다. 구조 및 기능의 설명을 위해, 상기의 명세서를 참조할 수 있다.

도12 내지 도15의 폴-슈 장치의 경우에, 요크 요소들은, 그것들이 유도-코ㅓ일 유닛의 기체상에서 반경방향으로 변위될 수 있도록 가이드된다. 도16 내지 도18은, 원형 디스크 형태의 다수의 요크 요소(109c)들이, 코일 축에 평행하게 연장하는 스터브(119)상의 디스크 중심에 관하여 편심적으로 피봇될 수 있도록 기체(95)상에 장착되는 변형예를 제시한다. 여기서, 상기 요크 요소(109)들은, 코일 축에 관하여 중앙에서 회전할 수 있는 제어 플레이트(113c)를 통하여, 유도-코일 유닛의 개구부(19)내로 공동으로 피봇될 수 있거나 또는 그것을 벗어나 피봇될 수 있는 가변 폴-슈 장치(107c)를 형성한다. 이를 위해, 상기 제어 요소(109c)들은 또한 제어 플레이트(113c)의 원주방향에 관하여 비스듬히 연장하는 슬롯(115c)에서 가이드되는 중앙의 캠-종동자 스터브(117c)를 지닌다. 여기서, 도16은 요크 요소(109c)가 코일 축으로부터 이격된 위치에 있는 것을 제시하지만, 도17은 그것들이 코일 축의 주위에 있는 위치를 제시한다.

도16 내지 도18의 실시예에 있어서, 상기 요크 요소들은 원형 디스크의 형태이다. 도19 및 도20은, 요크 요소들이 가늘고 길게 되며, 그것들의 유도 코일 축으로부터 이격된 단부에서, 관절 핀(119d)을 통하여 유도 코일(21)의 단부 평면에서 피봇될 수 있도록 장착되는 변형예를 제시한다. 상기 요크 요소(109d)들은 또한 캠-종동자 스터브(117d)를 지니는데, 상기 스터브는 공통의 제어 플레이트에서 원주방향에 관하여 비스듬히 연장하는 슬롯(115d)에서 맞물린다. 도19는 코일 축으로부터 이격된 위치에 있는 요크 요소(109d)를 제시하며; 도20은 코일 축의 주위에 배치된 위치에 있는 요크 요소들을 제시한다.

도1의 수축장치에 있어서, 공구홀더(3)내로 삽입되어야 하는 공구(5)는, 수용 개구부(11)가 충분한 정도까지 열팽창되자마자, 그것들의 생크가 수직한 상태로, 위쪽으로부터 수용 개구부(11)내로 삽입된다. 도21 및 도22에 제시된 바와같이, 상기의 목적을 위해, 수용 개구부(11)의 공구-도입 단부에는, 도입 섹션(121)이 제공되는데, 상기 도입 섹션의 최소 직경은 수용 개구부(11)의 직경보다 더 크게되며, 수용 개구부(11)내로 삽입되는 공구 생크(13)의 외경보다 약간 더 크게 된다. 따라서, 공구 홀더(3)가 아직 열팽창되기 전에 조차, 공구 생크(13)는, 그 하부의 생크 단부를 통하여, 도입 영역(121)내로 삽입될 수 있으며, 상기 도입 영역에서 그것은 수용 개구부(11)에 관하여 미리-센터링된다.

만일, 공구 생크(13)가 막힘없이 도입 영역(121)에 수직하게 보지되는 상황, 다시말하면, 계속하여, 자동적으로 또는 약간의 수동적 도움으로 열팽창된 수용 개구부(11)내로 내려앉을 수 있는 상황을 원할 경우, 도입 영역(121)은 축방향으로 일정한 최소길이를 지녀야 한다. 반면에, 상기 도입 영역(121)은 너무 길게 되지 않아야 하는데, 그 이유는, 그것이 수용 개구부(11)의 토크-전달 표면적을 감소시키며, 따라서, 공구 홀더에 의해 전달될 수 있는 토크를 감소시킨다. 수용 개구부(11)의 연장부가 항상 달성될 수 있는 것은 아닌데, 그 이유는, 그 결과로서, 공구홀더(3)의 지지되지 않은 길이가 증가하여, 공구가 작동 중 진동할 수 있기 때문이다.

도22는 바람직한 형태의 공구홀더(3)의 세부를 제시하는데, 그 공구홀더는, 비교적 짧은 축방향 크기의 도입 영역(121)으로 인하여, 생크(13)의 도입을 현저한 정도까지 용이하게 할 뿐만 아니라, 짧은 축방향 크기에도 불구하고, 본질적으로 편향 오차가 없게 되는 방식으로 수용 개구부(11)에 관하여 공구(5)의 생크를 센터링시킬 수 있다. 그러한 목적으로, 도입 영역(121)은, 그 도입 영역(121)의 삽입 단부에, 공구 홀더(3)의 축방향 종단면에 원형 세그먼트 형태의 횡단면 형상을 갖는 환형의 포위용 비드(123)를 지닌다. 환형의 비드(123)와 공구홀더(123)의 회전축 사이의 반경방향 거리(125)는, 환형의 비드(123)의 모든 위치에서, 수용 개구부(11)의 반경(127)보다 더 크게 되며, 따라서, 공구 생크(13)의 반경보다도 더 크게 된다. 삽입 개구부의 주위에 있는 수용 개구부(11)의 단부와 환형의 비드(123) 사이에는 원뿔형 전이 영역(129)이 연장하는데, 그것은 한 측부상의 환형의 비드(123)와 다른 측부상의 수용 개구부(11)의 클램핑 영역(12)을 본질적으로 직접 인접하게 한다. 따라서, 전이 영역(129)의 가장 작은 직경은 수용 개구부(11)의 직경에 상당한다. 전이 영역의 가장 큰 직경은 환형의 비드(123)의 내경보다 더크게 된다.

상기 환형의 비드가 원형 세그먼트 형태의 외형을 지니지만, 적어도 볼록하게 되므로, 상기 공구 생크(13)는, 적어도 초기에, 공구 홀더(3)의 축에 관한 비교적 큰 편향 오차로 도입될 수도 있으며, 계속하여, 원뿔형 전이 영역(129)과 접촉시 직립 위치에 설정될 수 있다. 상기 원뿔형 전이 영역은 환형의 비드(123)의 축방향 크기의 10배 이하, 바람직하게는, 5배 이하로 되는 축방향 크기를 지닌다. 비록 상기 도입 영역(121)의 축방향 길이는 이러한 방식으로 전체적으로 짧게 유지될 수 있지만, 공구 생크(13)가 직립 위치에 설정되는 안내 길이는 충분히 길게 된다.

Claims (37)

1. 유도-가열 장치로서 설계되어, 수용 개구부(11)의 영역에서 공구홀더(3)를 열팽창시키기 위한 가열장치(15, 18)를 지니며, 중앙의 수용 개구부(11)에서 압력 끼워맞춤으로 회전 공구를 보지하는 적어도 하나의 공구홀더(3)에 대한 수축장치에 있어서, 상기 공구홀더(3)의 수용 개구부(11)의 영역의 냉각을 위해, 적어도 하나의 냉각용 칼라(53)를 갖는 냉각장치(51, 53)가 제공되며, 상기 냉각용 칼라(53)를 통하여 액체 냉각제가 유동할 수 있으며, 상기 냉각용 칼라는 공구홀더(3)상에 그것과 접촉하도록 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 수축장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각장치(51, 53)는, 폐쇄된 냉각 회로의 액체 냉각제를 냉각용 칼라(53) 또는 냉각용 칼라(53)들을 통하여 인도하는 냉각용 서브어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 수축장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 냉각용 칼라(53)는 냉각 회로에 연속하여 번갈아 정렬되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 냉각용 칼라(53) 또는 냉각용 칼라(53)들은 가요성 액체-냉각제 튜브(49)에 연결되어, 자유롭게 이동가능한 방식으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 있어서, 상기 수축장치는 특히 수직의 회전축에 관하여 회전될 수 있는 터릿 플레이트(24)를 지니며, 상기 가열장치(15, 18) 및 냉각장치(51, 53)의 작동영역을 통하여 번갈아 이동될 수 있는, 장착부(23)들 중 하나에 각각 보지되는, 공구홀더(3)들에 대한 다수의 장착부(23)를 지니며, 상기 냉각용 칼라(53) 또는 냉각용 칼라(53)들은 가요성 액체-냉각제 튜브(49)에 연결되며, 그 결과, 그것들은 상기 터릿 플레이트(24)의 회전운동을 따를 수 있는 것을 특징으로 하는 수축장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 터릿 플레이트(24)는, 특히, 상기 수축장치의 조작자 측의 방향에서 가열장치(15, 18)의 영역으로부터, 예정된 회전방향으로 회전이동을 차단하는 회전방향 로크를 지니는 것을 특징으로 하는 수축장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 장착부(23)는 교환가능한 방식으로 터릿 플레이트(24)상에 보지되는 유닛에 정렬되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 유닛은 허브(61)를 포함하며, 상기 허브는 상기 터릿 플레이트(24)의 회전축에 관하여 본질적으로 중앙에 있으며, 다수의 수용 본체를 지니며, 상기 수용 본체는 장착부(23)를 형성하고, 허브(61)상에 유극(play)을 갖도록 보지되며, 상기 터릿 플레이트(24)의 가이드(63)에서 안내되는 것을 특징으로하는 수축장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한항, 또는 제1항의 전제부에 있어서, 상기 가열장치(15, 18)는 유도-코일 유닛(21)을 지니며, 상기 유도-코일 유닛은 그것이 그것의 코일 축과 수직하게 배치될 수 있도록 수직한 가이드 컬럼(25)상에서 안내되며, 특히, 가요성 케이블(17)을 통하여, 상기 컬럼에 관하여 고정되는 유도-전류 발생기(18)에 연결되며, 상기 유도-코일 유닛(15)상에는 수동으로 작동될 수 있는 접촉 스위치(45)가 정렬되며, 상기 접촉 스위치를 통하여 상기 유도-코일 유닛(15)에 대한 유도 전류의 공급이 적어도 제한된 기간동안 자유롭게 선택가능한 방식으로 연결 및 차단되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 유도-코일 유닛(15)은, 프리스트레싱 스프링에 대항하여 해제될 수 있는 어레스팅 클램핑 장치(29)에 의해 가이드 컬럼(25)상의 선택가능한 수직 위치에 억제될 수 있는 것을 특징으로 하는 수축장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 어레스팅 클램핑 장치(29)는, 단독 작업을 위한 접촉 스위치(45)에 충분히 인접하게 배치되어 억제 작용을 해제하기 위한 핸들(27)을 지니는 것을 특징으로 하는 수축장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한항에 있어서, 상기 냉각용 칼라(53; 53a)는,공구홀더(3)에 대하여 접촉하도록 의도되는 슬리브 요소(67; 67a)를 지니고, 상기 슬리브 요소(67; 67a)의 벽을 반경방향으로 통과하며 전체 슬리브 길이에 걸쳐 축방향으로 연장하는 슬릿(73; 73a)을 지니며, 액체-냉각제 채널의 벽에 견고하게 연결되거나, 또는 액체-냉각제 채널(77; 77a)의 벽 또는 벽 섹션을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 수축장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 공구홀더(3)에 대하여 접촉하도록 의도되는 내측 슬리브 요소(67; 67a)가 외측 슬리브 요소(69; 69a)에 의해 반경방향 외측 방향으로 시일된 방식으로 커버되며, 적어도 하나의 그루브(77; 77a)가 액체-냉각제 채널을 형성하도록 내측 슬리브 요소(67; 67a) 및/또는 외측 슬리브 요소(69; 69a)에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 그루브(77; 77a)는 상기 내측 및/또는 외측 슬리브 요소(67; 67a)에 사행(蛇行)방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
15. 제14항에 있어서, 나란히 연장하는 그루브(77; 77a)의 인접 섹션들 사이의 두께 및/또는 그루브(77; 77a)의 베이스의 영역의 슬리브 요소(67; 67a)의 두께는 상기 냉각용 칼라(53; 53a)에 관하여 반경방향으로 및/또는 축방향으로 그루브(77; 77a)의 횡방향 크기보다 더 작게 되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한항에 있어서, 상기 그루브(77; 77a)는 내측 슬리브 요소(67; 67a)의 외측 케이싱상에 제공되며, 상기 외측 슬리브 요소(69; 69a)는 내측 슬리브 요소(67; 67a)의 외측 케이싱 형상을 보완하는 내측의 케이싱(71; 71a)을 지니는 것을 특징으로 하는 수축장치.
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한항에 있어서, 상기 외측 슬리브 요소(69)는 링의 형상으로 폐쇄되는 본질적으로 원통형 슬리브로서 설계되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
18. 제13항 내지 제16항 중 어느 한항에 있어서, 상기 내측의 슬리브 요소(67a)와 외측의 슬리브 요소(69a)는 축방향과 반경방향으로 연속하는 슬릿(73a, 83)을 지니며, 상기 슬릿은 상호 정렬되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 내측 슬리브 요소(67a)와 외측 슬리브 요소(69a)는 원뿔형 슬리브로서 설계되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 냉각용 칼라(53a)의 슬릿 또는 슬릿들은 그것들이 좁아지는 원주방향으로 스프링 수단(84)에 의해 압축응력이 가해지는 것을 특징으로 하는 수축장치.
21. 제1항 내지 제11항 중 어느 한항에 있어서, 상기 냉각용 칼라(53b)는 원주방향으로 인접한 슬리브 세그먼트(67b)를 지니며, 그 각각은 액체-냉각제 채널 섹션(77b)의 벽에 견고하게 연결되거나, 또는 액체-냉각제 채널 섹션의 벽 또는 벽 섹션을 형성하며, 상기 슬리브 세그먼트(67b)는 원주방향으로 상호 탄력있게 연결되며, 그것의 부분에 대한 액체-냉각제 채널 섹션(77b)들은 상호 연결되며, 특히, 액체-냉각제 채널을 형성하기 위해 상호 일렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 공구홀더에 대하여 접촉하도록 의도되는 각각의 내측 슬리브 세그먼트(67b)는 외측 슬리브 세그먼트(69b)에 의해 반경방향 외향으로 시일되는 방식으로 커버되며, 적어도 하나의 그루브(77b)가 액체-냉각제 채널 섹션을 형성하기 위해 내측 슬리브 세그먼트(67b) 및/또는 외측 슬리브 세그먼트(69b)에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 그루브(77b)는 상기 내측 슬리브 세그먼트(67b) 및/또는 외측 슬리브 세그먼트(69b)에 사행 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
24. 제23항에 있어서, 나란히 연장하는 그루브(77b)의 섹션들 사이의 두께 및/또는 상기 그루브(77b)의 베이스의 영역의 슬리브 요소(67b)의 두께는 상기 냉각용칼라(53; 53a)에 관하여 반경방향으로 및/또는 축방향으로 그루브(77b)의 횡방향 크기보다 더 작게 되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한항에 있어서, 상기 그루브(77b)는 내측 슬리브 세그먼트(67b)의 외측 케이싱상에 제공되며, 상기 외측 슬리브 세그먼트(69b)는 꼭 맞게 끼워지는 방식으로 내측 슬리브 요소(67b)의 외측 케이싱 형상을 보완하는 내측의 케이싱을 지니는 것을 특징으로 하는 수축장치.
26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한항에 있어서, 상기 외측 슬리브 세그먼트(69b)는 본질적으로 환형의-원통형 세그먼트로서 설계되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한항에 있어서, 상기 슬리브 세그먼트(67b, 69b)는 적어도 하나의 환형의 포위 스프링(91)에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 환형의 스프링(91)은 상기 슬리브 요소(67b)의 원주방향으로 정렬된 그루브에 배치되며, 상기 슬리브 요소는 서로에 관하여 축방향ㅇ로 고정되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한항 또는 제1항의 전제부에 있어서, 유도-가열장치(15, 18)는 유도 코일(21)을 갖는 유도-코일 유닛(15)을 지니며, 상기 유도 코일은 열팽창을 위해 공구홀더(3)의 수용 개구부(11)의 영역에 본질적으로 동심적으로 배치될 수 있으며, 상기 유도-코일 유닛은 요크장치(101)를 지니며, 상기 요크장치는 강자상 재료로 제조되고, 유도 코일(21)의 외측 원주를 따라 축방향으로 연장하고 또한 상기 유도코일(21)의 2개의 축방향 단부 표면들 중 적어도 하나를 따라 반경방향으로 연장하며, 공구-삽입 단부에 인접하거나 및/또는 공구 삽입 단부로부터 이격된 상기 요크장치(101)의 상기 영역은 다수의 요크 요소(109)들을 지니며, 상기 요크 요소들은 강자상 재료로 제조되며, 유도 코일(21)의 내측 원주를 지나 반경방향 내향으로 돌출하며, 그것들이 서로에 관하여 이동할 수 있도록 안내되며, 그것의 유도코일(21)의 내측 원주를 지난 반경방향 돌출부는 작동을 위해 교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 수축장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 요크 요소(109)들은, 그것들이 서로에 대하여 변위되거나 또는 피봇될 수 있도록 안내되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
31. 제30항에 있어서, 상기 요크 요소(109)들은 원주방향으로 상호 중첩되며, 그것들이 상기 유도 코일(21)에 관하여 반경방향으로 변위될 수 있도록 가이드되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
32. 제30항에 있어서, 상기 요크 요소(109c, d)들은 원주방향으로 상호 중첩되며, 상기 유도 코일(21)에 관하여 축-평행 방식으로 연장하는 피봇 핀(119, 119a)의 주위에 피봇될 수 있는 것을 특징으로 하는 수축장치.
33. 제29항 내지 제32항 중 어느 한항에 있어서, 상기 요크 요소(109)들은 공통의 제어요소(113)에 의해 조절될 수 있으며, 상기 제어요소는 유도 코일(21)에 관하여 동축적으로 회전될 수 있으며, 제어-표면/캠 종동자 장치(115, 117)를 통하여 상기 요크 요소(109)들에 연결되는 것을 특징으로 하는 수축장치.
34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한항에 있어서, 상기 수용 개구부(11)는, 그것의 공구-삽입 단부에, 상기 수용 개구부(11)의 축에 관하여 동심으로 되는 반경방향 내향으로 돌출하는 환형의 비드(123), 및 상기 환형의 비드(123)로부터 축방향 위치에, 열 팽창에 의해 확대될 수 있으며 공구 생크용으로 되는 원통형 클램핑 영역(12)을 지니며, 상기 환형의 비드(123)의 축방향-종단면 형상은, 모든 위치에서, 상기 클램핑 영역의 내경보다 크게 되는 반경방향의 간격으로 상기 수용 개구부(11)의 축으로부터 이격되며, 상기 환형의 비드(123)와 상기 클램핑 영역(12)의 사이에는, 상기 환형의 비드(123)의 방향으로 확대되는 원뿔형 전이 영역(129)이 제공되는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
35. 제34항에 있어서, 상기 환형의 비드(123)는 축방향 종단면에서 원형 세그먼트의 형태로 되는 형상을 지니는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 원뿔형 전이 영역(129)의 가장 큰 직경은 상기 환형의 비드(123)의 가장 작은 내경보다 더 크게 되는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한항에 있어서, 상기 원뿔형 전이 영역(129)의 축방향 범위는 상기 환형의 비드(123)의 축방향 범위의 10배, 바람직하게는 5배 이하로 되는 것을 특징으로 하는 공구홀더.