WO2006084678A1 - Induktionsspuleneinheit - Google Patents

Induktionsspuleneinheit Download PDF

Info

Publication number
WO2006084678A1
WO2006084678A1 PCT/EP2006/001104 EP2006001104W WO2006084678A1 WO 2006084678 A1 WO2006084678 A1 WO 2006084678A1 EP 2006001104 W EP2006001104 W EP 2006001104W WO 2006084678 A1 WO2006084678 A1 WO 2006084678A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
induction coil
coil unit
unit according
axis
pole pieces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/001104
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Haimer
Josef Hodek
Antonin Podhrazky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Haimer GmbH
Original Assignee
Haimer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Haimer GmbH filed Critical Haimer GmbH
Priority to US11/883,905 priority Critical patent/US10129933B2/en
Priority to CN2006800085624A priority patent/CN101142854B/zh
Priority to EP06706744A priority patent/EP1847158B1/de
Priority to DE502006002743T priority patent/DE502006002743D1/de
Publication of WO2006084678A1 publication Critical patent/WO2006084678A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/102—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces the metal pieces being rotated while induction heated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/117—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers
    • B23B31/1179—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers using heating and cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/02—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
    • B23P11/025—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
    • B23P11/027—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold for mounting tools in tool holders
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/04—Sources of current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/14—Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/365—Coil arrangements using supplementary conductive or ferromagnetic pieces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/44—Coil arrangements having more than one coil or coil segment

Definitions

  • the invention relates to an induction coil unit for heating a relative to an axis rotationally symmetrical component made of electrically conductive material, in particular a sleeve part, which holds an elongated object in an axially concentric receiving opening in an interference fit, preferably for heating the sleeve part of a tool holder, in his to Rotary axis centric receiving opening holds a shaft of a rotary tool, in particular a drilling or milling tool in a press fit.
  • the tool holder can be an integral part of a machine spindle or in turn have a coupling portion, for example in the form of a conical end portion, with which it is attached to the work spindle.
  • the tool shank has oversized relative to the inner diameter of the receiving opening.
  • an induction coil unit for heating the sleeve part of the tool in a central axis of rotation of the tool receiving opening in a press-fitting holding tool holder in which two radially extending sides of the sleeve part each carrying a coil cores are arranged, the pole faces in Distance from each other, so that the sleeve part of the tool holder can be inserted into the air gap between the mutually facing pole faces.
  • the width of the air gap can be changed by moving the cores and adapted to sleeve parts with different diameters.
  • the cores associated with the cores are fixedly connected thereto, and the known induction coil unit induces currents in the sleeve part in its circumferential direction.
  • FIG. 2003/0168445 A1 Another induction coil unit for heating the sleeve portion of a tool holder is known from US 2003/0168445 A1.
  • the pole pieces which are enclosed by the coils and distributed in the circumferential direction of the sleeve part, are arranged on two hingedly connected segments of an annular yoke, so that the sleeve part can be radially introduced into the receiving space of the induction coil unit with the yoke open. In this way, tools can be shrunk, the head diameter is greater than the distance between the pole faces of the cores.
  • induction coil units whose cores are radially displaceable relative to the stationary arranged coils.
  • the induction coil units allow the release of bearing rings of a roller bearing which are shrunk onto a shaft, in which case the magnetic flux generated by the coils also generates circumferential induction currents in the sleeve part to be heated. It has been shown that with conventional induction coil units of the type described above, a rotationally symmetrical component in the axial direction and / or in the circumferential direction can often be heated only insufficiently uniformly.
  • an induction coil unit for heating a rotationally symmetrical component, in particular a sleeve part, for example a tool holder, which makes it possible to heat the sleeve part more evenly than before.
  • the invention relates to an induction coil unit for heating a relative to an axis rotationally symmetrical component made of electrically conductive material, in particular a sleeve part, which holds an elongated object in an axially concentric receiving opening in an interference fit, preferably for heating the sleeve part of a tool holder in his to the axis of rotation centric receiving opening holds a shaft of a rotary tool, in particular a drilling or milling tool in a press fit, said induction coil unit comprising:
  • the pole pieces of the axle have radially facing end surfaces which in the first part extend along the generatrix of an outer circumferential surface of the component in a linear or planar contact or almost such contact with the axis the outer peripheral surface of the component can be brought, and that adjoins at least on one side of the first region of at least one of the end faces, in particular of each of the end faces of the first region, a second region in which the end face with a greater radial distance from the generatrix of the outer peripheral surface than in the first region.
  • the generatrix of the outer peripheral surface is the contour boundary line in the mathematical sense. If here and below of the radial direction, axial direction or circumferential direction is mentioned, the directional information always refer to the said axis of rotation.
  • the generatrix may define a cone-shaped peripheral surface of the component, as is common, for example, in conventional tool holders with conical, towards the tool exit side tapered sleeve parts. Since due to the taper of the component, its magnetic resistance varies axially, the component can heat up to different degrees due to its shape in the axial direction. This can be counteracted if the second area of the end faces adjoins the smaller diameter side of the first area, that is to say on the side facing the tool exit side in the case of a tool holder.
  • the concentration of flux in the member near the axial ends of the end faces of the pole pieces may be further counteracted when the end face of each pole piece facing radially toward the axis has an off-axis, particularly rounded edge surface at one of its axial ends or at both axial ends.
  • the due to the rounded, for example, rounded edge surface radial distance to the outer peripheral surface of the component reduces the magnetic flux density in this area and prevents local overheating of the component, for example, the sleeve part of a tool holder before.
  • the pole pieces have the shape of flat discs whose flat sides are substantially parallel to the axis and their end faces radially facing the axis on most of their axial height can be brought in linear contact or sheet-like contact or almost in such a contact with the outer peripheral surface of the component.
  • the abutment contact of the pole pieces is limited to a circumferentially narrow to the circumferential extent in order to ensure that a sufficiently large proportion of the magnetic flux in the circumferential direction in the component, which has proven to be advantageous for uniform heating.
  • This goal can be achieved, in particular, if the end face of each pole piece facing the axis is tapered towards the axis, at least in its contact contact region. Seen in an axially normal plane, the distance between the end surface and the peripheral surface of the component that radially enlarges in this way ensures that the magnetic flux essentially passes into the component in the region of the narrow abutment contact surface.
  • the taper of the end surfaces increases the circumferential spacing of adjacent pole pieces, which reduces stray flux between the pole pieces, particularly when the small diameter sleeve portions of the pole piece approach each other radially.
  • the end faces may be convexly rounded in the contact contact region, for example, be rounded in a partially circular cylindrical manner; However, they can also taper in the contact contact area wedge-shaped.
  • pole pieces relative to a receiving space concentric with the axis enclosing yoke ring of soft magnetic, magnetic flux conducting Material are radially displaceable and the coils are arranged radially within the yoke ring.
  • each pole piece may be assigned a common coil, it is however preferably provided that each pole piece is assigned a separate coil which encloses its pole piece. This embodiment facilitates the magnetic balancing of the magnetic flux induced in the component.
  • the manufacturing cost and the manufacturing cost can be reduced if the yoke ring is composed of segments. This advantage arises in particular when each segment is combined together with one of the coils and one of the pole pieces to form a structural unit. It is understood that each one of the segments can be combined with one of the pole pieces to form a T-shaped structural unit, which is radially displaceable as a whole.
  • the pole pieces can pass through openings of the yoke ring or of the segments so as to be displaceable, preferably in such a way that the yoke ring covers the axial end faces of the coils facing it on all sides.
  • each coil can engage at least over part of its axial coil height in a pocket which is radially sunk into the yoke ring.
  • the yoke ring and the coils are expediently fixed in an annular housing made of electrically insulating material.
  • the housing can be a prefabricated sleeve part into which the yoke ring and the coils are inserted.
  • the housing comprises a molded on the yoke ring and the coils, at least the coils enclosing ring of plastic potting compound, which ensures the positioning and isolation of the coil and optionally the yoke ring.
  • Such a construction is mechanically stable and can be produced inexpensively, even if additional holders or housing parts must be attached to the attachment of the induction coil unit to a shrink device fixed guide or the like. If necessary, these housing parts can also serve as a "lost mold" for the potting compound ring.
  • the device for receiving the component e.g. the sleeve part of the tool holder certain receiving space of the induction coil unit may have a relatively large diameter, since the pole pieces are o for adjusting the operation of the actual diameter of the component radially displaceable.
  • the yoke ring on one of its front sides or both end faces, e.g. on its the tool exit side of the sleeve part axially adjacent end face provided with a passage opening for the tool annular disc of 5 soft magnetic, the magnetic flux conducting material at an axial distance from the pole pieces.
  • the ring disk magnetically shields the environment of the induction coil unit.
  • the induction coil unit preferably comprises four or more radially displaceable pole pieces. To simplify the operation, therefore, all the pole pieces should be able to be moved together forcibly.
  • Housing be radially divisible to shrink in a conventional manner and tools in the tool holder can, if the head diameter of the tools greater than the diameter of the
  • Recording space is such that the tool is not axially in the
  • the pole pieces relative to a radially surrounding the receiving space enclosing housing slidably guided and are coupled to a coaxial with the axis rotatably guided on a receiving space enclosing ring guide of the housing guided adjusting ring, such that during a rotational movement of the adjusting ring, the pole pieces together perform a radial displacement movement.
  • the housing including the coaxially rotatably guided adjusting ring is in this case divided into two for radial opening of the receiving space radially to the axis relative to each other movable assemblies, in particular in half, wherein a coupling device operatively releasably connects the modules.
  • a coupling device operatively releasably connects the modules.
  • one of the two assemblies may be removable from the other assembly as a whole or be slidable along a linear guide.
  • Structurally simple and yet stable is an embodiment in which the two assemblies are hinged together by means of a hinge.
  • the coupling device provided for the connection of the two assemblies is expediently designed such that it alternately either connects the two housing segments to each other or rotatably fixes the adjusting ring segment guided rotatably on the housing segment to the housing segment.
  • the cone-shaped component can have different cone angles. Accordingly, the inclination angle of the end surface of the pole pieces should be adaptable to different cone angles.
  • the pole pieces are interchangeably held on the induction coil unit, so that in each case the cone angle adapted pole pieces can be used.
  • the end surfaces of the pole pieces which can be brought into abutting contact with the outer circumferential surface of the component have an operationally changeable contour, so that the pole pieces do not have to be replaced as such for adaptation to different contours of the component.
  • This idea can be used in a fourth aspect of the invention in other than the above-described induction coil units and therefore has independent inventive significance.
  • the end face may be pivoted on a pivot axis about a pivot axis extending tangentially to the axis
  • Pole piece held end piece may be provided, which adapts to the inclination of the outer peripheral surface of the component articulated.
  • the end face may also be provided on an end piece which is operatively exchangeable on the pole piece. In this case, not the entire pole piece is replaced, but only the axis adjacent end piece.
  • the pole piece may comprise a plurality of end pieces, which are displaceable relative to each other radially relative to the axis and whose end faces, facing radially to the axis, together form the end face of the pole piece.
  • the pole pieces are guided radially movable.
  • the pole pieces can be arranged to be radially movable but also radially fixed and form essentially flat wall plates of a truncated pyramid-shaped yoke ring enclosing the receiving space, wherein the wall plates with their the end face of the pole pieces forming inner wall surfaces in at least approximately linear contact or contact can be brought almost into such a contact with the outer, conical peripheral surface of the component.
  • the yoke ring also forms the pole pieces.
  • the induction coil unit can be adapted to components with different diameters or / and different cone angle, if the wall plates are guided to adapt to the diameter of the component tangentially and / or radially displaceable to the axis and / or to adapt to the cone angle of the component relative to Axis are tilted out.
  • the coils of the induction coil unit are energized with alternating current, in particular high-frequency alternating current at frequencies of a few kHz or more.
  • alternating current in particular high-frequency alternating current at frequencies of a few kHz or more.
  • the duration and / or the current intensity of the alternating current supplied by a generator is controlled or regulated.
  • a non-contact temperature sensor for example an infrared sensor, to measure the surface temperature of the component and to control the generator as a function of the measured temperature.
  • a non-contact temperature sensor for example an infrared sensor
  • induction coil unit of the type described above or another induction coil unit characterized in that in the contact surface or can be brought into abutting contact with the outer peripheral surface of the component end face at least one of the pole pieces can be brought into direct contact with the peripheral surface contactable temperature sensor.
  • the coils are connected to a generator supplying the alternating current.
  • the generator may respond to the temperature sensor and accordingly turn off the alternating current when the temperature sensor senses or exceeds a predetermined temperature.
  • a responsive to the temperature sensor signaling or warning arrangement may be provided which generates an optical and / or audible warning signal when the temperature sensor detects a temperature equal to or higher than the predetermined temperature. It is also possible to provide a display arrangement which responds to the temperature sensor and which displays the value of the temperature detected by the temperature sensor, for example on a display.
  • the temperature sensor measures the actual temperature of the component in direct contact with the system, the temperature can be determined precisely and without interference and used to control the generator.
  • the induction coil unit for heating a shaft of a Rotary tool in the receiving opening centrally determined to the axis of rotation in the press-fit receiving sleeve part of a tool holder.
  • the pole pieces are in this case guided displaceably on a housing enclosing the receiving space in an annular manner and on the housing, in turn, a spacer which is movably adjustable in the axial and / or radial direction is guided.
  • the adjustable spacer allows the induction coil unit to be used reproducibly on tool holders of different construction types.
  • the adjustable spacer facilitates operation particularly when the pole pieces and the spacers are positively coupled together for co-movement, for example via a lever or gear or bevel gear.
  • the generator supplying the alternating current must be set to the type or size of the tool holder.
  • the pole pieces and / or a stop element movable in the axial or / and radial direction can be guided on the housing, which in use is intended to rest against the component to be heated.
  • At least one of the pole pieces and / or the stop element and / or a construction part forcibly coupled to at least one of these components is assigned a displacement sensor which detects the position of the pole piece or the stop element or the construction part relative to the housing.
  • the alternator supplying the coils may be responsive to the displacement sensor such that the power and / or current of the alternating current and / or the duration of the current delivery is controllable depending on the sensed position.
  • a shrinking device adjusts itself automatically to the type of construction of the tool holder to be heated.
  • the coils may be connected in series with each other. It is cheaper, however, if all the coils are connected in parallel, since in this case the generator loading the coil impedance can be kept small and can be adjusted if necessary for themselves.
  • it is important that the coils have the same properties and are distributed symmetrically around the axis of rotation. This can be achieved, inter alia, that all coils are wound in the same direction relative to the radial direction and have the same number of turns.
  • the heated component is usually cooled after the induction heating.
  • the component can be transferred for this purpose in a separate cooling station.
  • the component is cooled directly in the induction coil unit.
  • at least one nozzle directed toward the component for a coolant e.g. Cooling water or cooling air arranged.
  • Figure 1 is an axial view of an induction coil unit according to the invention, seen along a line l-l in Figure 2, half in section and half in plan view.
  • FIG. 2 shows an axial longitudinal section through the induction coil unit, seen along a line U-II in FIG. 1;
  • Fig. 3 is a partial radial view of the induction coil unit, taken along a line III-III in Fig. 1;
  • FIG. 4 is a partial radial view of the induction coil unit as seen in the direction of an arrow IV in Fig. 1;
  • FIG. 5 is a detail section taken along a line VV in FIG. 4;
  • FIG. 5 is a detail section taken along a line VV in FIG. 4;
  • FIG. 10 is a side view of a first variant of a pole piece usable in the induction coil unit of FIG. 1;
  • FIG. 11 shows a cross section through the pole piece, as seen along a line XI-XI in Fig. 10.
  • Fig. 12 is a side view of a second variant of a pole piece usable in the induction coil unit of Fig. 1;
  • Fig. 13 is a sectional view of the pole piece taken along a line XIII-XIII in Fig. 12;
  • FIG. 14 is a side view of a third variant of a pole piece usable in the induction coil unit of FIG. 1; FIG.
  • Fig. 15 is a sectional view of the pole piece taken along a line XV-XV in Fig. 14;
  • Fig. 16 is a side view of a fourth variant of a pole piece usable in the induction coil unit of Fig. 1;
  • Fig. 17 is a sectional view of the pole piece, taken along a line XVII- XVIMn Rg. 16;
  • FIG. 18 is a side view of a fifth variant of a pole piece usable in the induction coil unit of FIG. 1; FIG.
  • Fig. 19 is a sectional view of the pole piece, taken along a line XIX-XIX in Fig. 18;
  • Fig. 20 is a partially broken side view of a sixth variant of a pole piece usable in the induction coil unit of Fig. 1;
  • Fig. 21 is a sectional view through the pole piece, taken along a line XXI-XXI in Fig.20;
  • FIG. 22 is a sectional view showing a pole piece and a coil assembly usable in the induction coil unit of FIG. 1;
  • FIG. 23 shows a perspective, schematic representation of a variant of an induction coil unit
  • Fig. 24 is an axial cross-section through the induction coil unit, taken along a line XXIV-XXIV in Fig. 23;
  • Fig. 25 is an axial cross-section through a variant of the induction coil unit of Fig. 23 and
  • Fig. 26 is a block diagram for explaining a usable in the induction coil units of Fig. 1 to 25, temperature-monitored power supply.
  • FIGS. 1 and 2 show an induction coil unit 1 with the aid of an indicated at 3 by a dash-dotted line sleeve part of electric conductive material, here steel, a tool holder 5 can be heated by inductive means.
  • the tool holder 5, which is essentially rotationally symmetrical with respect to its operating axis of rotation 7, has a receiving opening 9 for the press-fit receptacle of a shaft 11 of a rotation tool, not shown, rotating about the axis of rotation 7, for example a drill or milling cutter.
  • the tool shank 11 has oversized relative to the inner diameter of the cylindrical receiving opening 9 and is shrunk into the sleeve part 3.
  • the tool holder 5 may be part of a work spindle of a machine tool or be provided on the sleeve part 3 axially opposite side with a conventional spindle coupling, such as a steep taper coupling or a hollow shaft coupling (HSK coupling).
  • the induction coil unit 1 has a manufactured from electrical insulation material, substantially annular housing 13 which is operatively held axially slidably in a manner not shown on a guide 15 of a shrinking device.
  • substantially annular housing 13 which is operatively held axially slidably in a manner not shown on a guide 15 of a shrinking device.
  • the housing 13 is formed as a rigid mold part, which is provided for weight reduction with chambers 16 and in which the components of the induction coil unit 1 are installed.
  • a supporting component of the housing may also be a Vergussmassering, in which, as indicated at 14, the components are permanently cast, in particular so that they of the Vergussmassering in
  • the housing 13 may optionally be used here as a "lost shape”.
  • the housing 13 encloses a yoke ring 19 composed of segments 17 made of a soft-magnetic, magnetic flux-conducting material, For example, ferrite, which carries on the inner ring side of each yoke segment 17 in a pocket 21 a high-frequency strand wound coil 23.
  • the coils 23 are, based on their diameter flat and arranged with the axis of rotation 11 radial coil axis.
  • Each of the coils 23 encloses a pole piece 25 of soft mag netic, magnetic flux conducting material, such as ferrite, which is guided on the housing 13, the yoke ring 19 and optionally the coil 23 radially to the axis of rotation 7 slidably.
  • Each pole piece 25 in this case penetrates the coil 23 and projects into a limited by the coils 23 receiving space 27 for receiving the sleeve part 3 of the tool holder 5.
  • the Pole pieces 25 are pushed radially to near the axis of rotation 7, so that sleeve parts 3 can be heated with very different diameters, as shown in FIGS. 7 and 8 show.
  • the pole pieces 25 are formed as flat plates whose flat sides each extend parallel to the axis of rotation 7.
  • the pole pieces 25 have the rotation axis 7 facing end surfaces 29, with which they rest in line contact or a narrow in the circumferential direction surface contact on the outer peripheral surface 31 of the sleeve part 3.
  • the peripheral surface 31 is, as usual in conventional tool holders, conical and accordingly, the end surfaces 29 of the pole pieces 25 are inclined in a first region 33 corresponding to the cone angle of the peripheral surface 31 in the same direction to the axis of rotation 7.
  • the pole pieces 25 are arranged rotationally symmetrical to the axis of rotation 7 at equal angular intervals and form together with the yoke ring 19 magnetically conductive circles, which concentrate the magnetic flux generated by the coils 23 in operation on the sleeve part 3.
  • the coils 23 are excited so that, as shown in FIG. 9, the magnetic flux indicated by dashed lines 35 in each case in the circumferential direction adjacent Pole pieces 25 opposite flow direction has. Accordingly, an even number of pole pieces 25 is provided. Conveniently, four or more pole pieces are provided. Since the pole pieces 25 abut linearly or only on a circumferentially relatively narrow area on the peripheral surface 31 of the sleeve part 3, the magnetic flux between adjacent pole pieces 25 largely in the sleeve part 3.
  • the end surfaces 29 taper, as the normal axis section in Fig. 9th shows, to the axis of rotation 7 out, whereby on the one hand the contact surface, with which each pole piece 25 abuts the sleeve part 3 is reduced and on the other hand, the circumferential distance 37 between adjacent pole pieces 25 is increased to reduce any leakage flux.
  • the end faces 29 can be chamfered in a wedge-shaped manner, as shown in FIG. 9, or rounded rounded in accordance with FIG. 1, in particular rounded in a semicircle.
  • the circumferential length of the circumferential surface 31 decreases in the direction of taper, ie, toward the exit side of the tool shank 11. However, as the circumferential length decreases, so does the resistance which the current induced by the alternating magnetic field in the sleeve part 3 encounters, heats up the sleeve part 3.
  • a second region 39 in which the end surface 29 extends at a radial distance from the generatrix of the circumferential surface 31, adjoins the outlet side of the tool at the first region 33 of the end surface 29 is greater than the radial distance of the end surface 29 of the generatrix in the first region 33.
  • the end surface 29 extends in the region 39 axially parallel to the axis of rotation 7; In the region 39, however, it can also run obliquely away from the axis of rotation 7, in particular to the tool exit side, at an angle to the axis of rotation 7.
  • FIG. 7 shows the conditions for a sleeve part 3 with a large diameter, in which the pole pieces 25 completely overlap the peripheral area 31 with the second area 39 in the axial direction.
  • 8 shows the conditions for a sleeve part 3 with a smaller diameter, which is intended for the clamping of small tool shanks 11 and, accordingly, as a rule is also made axially short.
  • the pole pieces 25 to the tool exit side with the area 39 of their end faces 29 can withstand axially without fear that at the same time the tool shank 11 is heated with what the unclamping of the tool would complicate.
  • the area 39 of the end faces 29 provides an increase in the radial distance of the pole pieces 25 to the tool shank 11 and thus due to the increased air path for the weakening of possibly acting on the tool shank 11 stray fields.
  • the tool outlet side can be dispensed with, since excessive heating is already counteracted here by the region 39 of the end surface 29.
  • the yoke segments 17 are fixed to the housing 13, screwed here at 45 and have on its tool exit side axially facing away from a radially inwardly projecting annular collar 47 for magnetic shielding of the receiving space 27.
  • a substantially annular disc-shaped shield plate 51 which screens the receiving space 27 on the tool exit side. In operation, the tool shank 11 passes through a central opening 53 of the shield plate 51.
  • adjustable spacer 57 ensures by abutment against the axial end face of the sleeve part 3 for a reproducible predetermined Positioning of the induction coil unit 1 relative to the sleeve part 3.
  • an annular adjusting disk 59 is rotatably mounted coaxially with the axis of rotation 7 on the housing 13.
  • the adjusting disc 59 has, as shown in FIGS. 2 and 6, the pole pieces crossing spiral grooves 61 engage in the axially projecting from the pole pieces pins 63 63.
  • the spiral grooves 61 form inclined surface drives for the pole pieces 25, so that by turning the adjusting disk 59, all the pole pieces 25 are displaced together toward the axis of rotation 7 or away from the axis of rotation 7.
  • the pins 63 in this case sit with radial play in the spiral grooves 61, so that in operation the magnetic field can pull the pole pieces 25 while compensating for any tolerances in the contact with the sleeve part 3.
  • rotational axis 7 annularly enclosing components of the induction coil unit 1 are divided along a rotation axis 7 enclosing diameter plane 65 in two halves, which are connected by means of a hinge 67 with the axis of rotation 7 parallel pivot axis and between an annularly closed position shown in FIG and an open position shown in Fig. 6 are pivotable.
  • the yoke segments 17 of the yoke ring 19 are arranged to abut one another in the dividing plane 65.
  • the adjusting ring 59 comprises two adjusting ring halves 59 'and 59 ", each of which is rotatable coaxially with the axis of rotation 7 on an undercut annular shoulder 69 the yoke segments 17 of the yoke ring 19 radially guided and between the
  • the shielding ring 51 consists of two ring halves 51 "and 51".
  • the housing 13 is provided with a coupling device 71 which couples the housing halves 13 'and 13 "in the closed position and the halves 59 1 and 59" of the adjusting ring 59 in the open position relative to the As best shown in FIGS 3 to 5, the coupling device 71 axially parallel to the axis of rotation 7 in the housing halves 13 'and 13 "guided locking bolt 73, the handling pins 75 through angular slots 77 outwardly from the housing halves Accordingly, the locking bolts 73 can be displaced manually between their axial end positions and locked in the angular slots 77 by pivoting the handling pins 75.
  • the locking bolts 73 engage in openings 79 of locking plates 81 in their setting position 59 far end position , which are screwed to the other housing half and couple the Geh usehdon 13 'and 13 "(in the closed position of Fig. 1) with each other.
  • the locking bolts 79 release the locking plates 81, but they engage in openings 83 of the adjusting ring halves 59 “and 59” and fix these adjusting ring halves to the housing halves 13 'and 13 ", respectively the locking bolt 73 of the housing half 13 'in the housing 13 coupling position, while the locking bolt 73 of the housing half 13 "the adjusting ring half 59" rotatably fixed to the housing half 13 ".
  • the inclination angle of the end face 29 in the region 33 may also have to be adapted to the cone angle of the peripheral surface 31.
  • the set of pole pieces 25 can be pulled radially out of the housing 13 and replaced by another set of pole pieces with a changed inclination of the end face 29.
  • the spiral grooves 61 have at one of their ends, here their radially outer ends an outlet 85 open to the circumference of the adjusting ring 59, which releases the pins 63 when the pole pieces 25 are withdrawn (FIG. 6).
  • the outlet 85 extends radially or in opposite directions to the adjoining spiral groove 61 in order to prevent the pole pieces 25 from becoming free even by turning the adjusting ring 59. It is understood that the outlet 85 may alternatively or additionally also be provided towards the inner circumference of the adjusting ring 59, such that the pole pieces 25 can be removed radially inward.
  • the adjustable spacer 57 ensures that the radially adjustable pole pieces 25 are aligned axially with respect to the region of the sleeve part 3 that spans the tool shank 11.
  • the radial width of the free end end of the sleeve part 3 decreases with decreasing diameter of the tool shank 11 likewise.
  • the axial clamping length of the sleeve part 3 shortens with decreasing diameter of the tool shank 11.
  • the spacer 57 is expediently adjustable at an angle to the axis of rotation 7.
  • the pole pieces 25 can be adjusted together radially.
  • this is suitably zwangsgekuppelt via an adjusting, for example, a lever mechanism or a bevel gear either with at least one of the pole pieces 25 or the collar 59, so that at the same time in the radial adjustment movement of the pole pieces 25, the spacer 57th is adjusted appropriately.
  • the tool holder 5 is transferred after shrinking or shrinking of the tool in a separate cooling station in which it is cooled to ambient temperature.
  • the transfer to the cooling station can be omitted if, as shown in FIG. 2, in the region of the receiving space 27 at least one directed onto the sleeve part 3 nozzle 86, preferably a plurality of these nozzles are arranged distributed in the circumferential direction, which direct a coolant jet 88, for example a cooling water jet or cooling air jet to the sleeve part 3.
  • FIGS. 10 and 11 show a pole piece 25a, which at its end facing the axis of rotation carries interchangeably an end piece 87 forming the end face 29a with its regions 33a and 39a. From several sets of such end pieces .87, each with different angles of inclination of the end face 29a, the set of end pieces can then be selected whose angle of inclination is adapted to the cone angle of the sleeve part of the tool holder.
  • the end pieces 87 are connected in the illustrated embodiment with a longitudinal axis of rotation extending sliding guide in the form of an undercut groove strip guide 89 with the pole piece 25a.
  • FIGS. 12 and 13 show a pole piece 25b in which the end piece 87b forming the end face 29b in the first region 33b is pivotably mounted on the pole piece 25b by means of an axis 91 extending tangentially to the axis of rotation.
  • the tail 87 sits here in a formed by the pole piece 25 b, the tail 87 leading pocket 93.
  • the pole piece 25 a and the pole piece 25 b has a total in Essentially the shape of a plate.
  • FIGS. 14 and 15 show, unlike the pole piece 25b, in which the second portion 39b of the end face 29b is fixedly connected to the pole piece 25b, a pole piece 25c whose end face 87c forming the end face 29c extends over the entire axial height of the pole piece 25c Pole piece 25c extends and turn on a tangent to the axis of rotation extending axis 91c pivotally connected to the pole piece 25c.
  • the end piece 87c has a tail portion 95 engaging with a pocket 93c of the pole piece 25c.
  • 16 and 17 show a pole piece 25d with a bounded by side walls 97, open to the end surface 29d chamber 99, in which radially to the rotational axis slidably a stack of end pieces 87d are guided radially displaceable.
  • the end pieces 87 d form subregions of the end face 29 d and are biased by springs 101 to the axis of rotation, so that they can automatically create the conical peripheral surface 31 of the sleeve part 3 of the tool holder 5. Facing away from the end surface portions 29d, the end pieces 87d carry heads 103, which prevent the end pieces 87d from being pushed out of the chamber 99.
  • the springs 101 are made of non-magnetic, preferably electrically non-conductive material, for example, a heat-resistant, elastic plastic material or can be completely eliminated, since the end pieces 87d are pulled by the magnetic field to the sleeve part.
  • the end surface portions 29d are parallel to the axis of rotation and provide a stepwise approximation of the conical peripheral surface of the sleeve part.
  • Figs. 18 and 19 show a pole piece 25e which differs from the pole piece 25d 'of Figs. 16 and 17 substantially only by the kind of the end face portions 29e constituting stacked end pieces 87e.
  • the guide ribs 109 engaging in the guide grooves 107 guide the parts tangentially to the axis of rotation.
  • the end pieces 87e are in turn biased by springs 101e, which may also be omitted here.
  • FIGS. 20 and 21 show a further variant of a pole piece 25f with a multiplicity of cylindrical end pieces 87f arranged side by side in the direction of the rotation axis, which are displaceably guided in radial bores 111 and optionally loaded by springs 101f to the axis of rotation.
  • the ends of the end pieces 87f emerging from the bores 111 form the end face 29f.
  • the coils 23 are held on the yoke ring 19.
  • Fig. 22 shows a variant of a pole piece 25g, the end face 29g is designed according to the embodiment of Figs. 1 to 6.
  • the coils 23g associated with the pole pieces 25g are not provided on the yoke ring, which is also present here and penetrated by the pole pieces 25g, but together with the pole piece 25g form a radially displaceable structural unit.
  • the winding of the coil 23g enclosing the pole piece 25g is seated in recesses 113.
  • the winding of the coil 23g can be flush with the pole piece 25g on all sides or protrude completely or partially beyond its peripheral contour.
  • FIGs. 23 and 24 show a variant of an induction coil unit 1h, whose pole pieces 25h than in Form substantially flat wall plates of the receiving space 27h for the sleeve part 3h enclosing, truncated pyramidal yoke ring 19h.
  • the wall plates 25h form with their inner wall surfaces 29h the end surface of the pole pieces and abut with the inner wall surfaces 29h in at least approximately line-like abutting contact with the outer, conical peripheral surface of the sleeve part.
  • the bobbins 23h associated with the wall plates 25h are disposed in the corner regions on the inside of the pyramidal yoke ring 19h, where they may engage in annular recesses of the wall plates 25h. It is understood that the pyramid-shaped yoke ring 19h may also be divisible in a diagonal surface containing the axis of rotation 7, as has been explained with reference to FIG.
  • FIG. 25 shows a variant 1i of the induction coil unit from FIGS. 23 and 24, which essentially differs from this unit only in that the wall plates 25i forming the pole pieces are connected to the
  • the wall plates 25i can be used relative to
  • Rotary axis 7i be designed tiltable according to the arrows 117.
  • the pole pieces are in abutting engagement with the outer peripheral surface of the sleeve portion of the tool holder or closely adjacent to the peripheral surface.
  • This circumstance can, as FIG. 2 shows, be utilized to arrange a temperature sensor 119 in the end face 29 of the pole piece 25 intended for the abutment contact, for example in a recess 121 of the pole piece 25 open to the end face 29.
  • the temperature sensor 119 can then operatively biased if necessary come into direct abutting contact with the peripheral surface 31 of the sleeve part, which allows a very accurate temperature measurement on the surface of the sleeve part 3.
  • FIG. 26 schematically shows an electrical block diagram of the induction coil unit, in which the induction coils 23 are all connected in parallel to an alternator 123 to each other.
  • the alternator 123 is responsive to the temperature sensor 119 and turns off the coil current of the coils 23 as soon as the peripheral surface 31 of the sleeve part 3 has reached a predetermined temperature sufficient for the expansion process. It is understood that, if appropriate, several such temperature sensors can be provided distributed in the axial direction and / or in the circumferential direction. For reasons of symmetry, the coils are all wound in the same direction with respect to the radius direction, the magnetic flux direction alternating in the circumferential direction being ensured by the polarity of their connections, as was explained with reference to FIG. 9.
  • the alternator 123 may be provided responsive to the temperature sensor 119 warning device 125 which emits an optical and / or audible warning signal for the manual termination of the heating operation when reaching or exceeding the predetermined temperature.
  • a display device 127 connected to the temperature sensor 119 may also be provided, which displays the current, detected temperature value numerically on a display, for example.
  • the power and / or the output current intensity and / or the duration of the coil excitation at the alternator 123 is preset according to the tool holder to be heated, since the energy required for heating a small diameter tool holder is less than for a large diameter tool holder.
  • this speaks to a displacement sensor 129 which detects the radial position of at least one of the pole pieces 25.
  • the radial position of the pole piece 25 is a measure of how to heat the tool holder needed energy.
  • the displacement sensor 129 can also detect the rotational position of the adjusting ring 59, as indicated in Fig. 2 at 129 '. In particular, in the latter variant of the displacement sensor 129 'detect the position on the outer circumference of the adjusting ring 59 relative to a relatively large travel.
  • circuit arrangement of FIG. 26 can also be used in the other embodiments of the induction coil unit explained above.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Abstract

Zum Ein- und Ausschrumpfen von Werkzeugen in einen Hülsenteil (3) eines Werkzeughalters wird eine Induktionsspuleneinheit (1) vorgeschlagen, bei der mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Polstücke (25) aus weichmagnetischem Material radial verstellbar in einem Jochring aus weichmagnetischem Material angeordnet sind. Die Polstücke haben schräg zur Drehachse (7) des Hülsenteils (3) verlaufende Endflächen (29), die in einen linienförmigen Anlagekontakt zur konischen Umfangsfläche (31) des das Werkzeug (11) im Presssitz haltenden Hülsenteils (3) bringbar sind. Zum Vermeiden von lokalen Überhitzungen des Hülsenteils (3) schließt sich auf der Werkzeugaustrittseite des Hülsenteils (3) ein achsparalleler Bereich (39) der Endfläche (29) an den zur Drehachse (7) geneigten Bereich (33) der Endfläche (29) an.

Description

Induktionsspuleneinheit
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse rotationssymmetrischen Bauteils aus elektrisch leitendem Material, insbesondere eines Hülsenteils, welches in einer zu der Achse zentrischen Aufnahmeöffnung einen langgestreckten Gegenstand im Presssitz hält, vorzugsweise zum Erwärmen des Hülsenteils eines Werkzeughalters, der in seiner zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs im Presssitz hält.
Es ist allgemein bekannt, Bauteile, insbesondere relativ zu einer Achse rotationssymmetrische Bauteile, mittels induktiv erzeugter Wirbelströme, beispielsweise zum Anlassen oder Tempern oder auch zum Oberflächenhärten zu erwärmen. Gleichfalls ist es bekannt, den Schrumpfverband eines eine Welle oder einen Schaft im Presssitz umschließenden Hülsenteils, beispielsweise eines Lagerrings oder dergleichen induktiv zu erwärmen und damit soweit aufzuweiten, dass der Hülsenteil von der Welle gelöst werden kann.
Es ist auch bekannt, den zylindrischen Schaft eines rotierend anzutreibenden Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers, in eine im Wesentlichen zylindrische Aufnahmeöffnung eines Werkzeughalters einzuschrumpfen. Der Werkzeughalter kann integraler Bestandteil einer Maschinenspindel sein oder aber seinerseits einen Kupplungsabschnitt, beispielsweise in Form eines konischen Endabschnitts haben, mit dem er an der Arbeitsspindel befestigt wird. Der Werkzeugschaft hat bezogen auf den Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung Übermaß. Zum Einsetzen oder Entnehmen des Werkzeugschafts wird ein die Aufnahmeöffnung enthaltender Hülsenteil des Werkzeughalters erwärmt, bis der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung soweit gedehnt ist, dass der Werkzeugschaft eingesetzt oder entnommen werden kann. Nach dem Erkalten hält der Hülsenteil den Werkzeugschaft im Presssitz.
Aus WO 02/24965 A1 ist eine Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen des Hülsenteils eines das Werkzeug in einer zur Drehachse des Werkzeugs zentrischen Aufnahmeöffnung im Presssitz haltenden Werkzeughalters bekannt, bei welchem auf radial gegenüberliegenden Seiten des Hülsenteils zwei je eine Spule tragende Spulenkerne angeordnet sind, deren Polflächen im Abstand voneinander verlaufen, so dass der Hülsenteil des Werkzeughalters in den Luftspalt zwischen den einander zugewandten Polflächen eingeführt werden kann. Die Breite des Luftspalts kann durch Verschieben der Kerne verändert und an Hülsenteile mit unterschiedlichem Durchmesser angepasst werden. Bei der bekannten Induktionsspuleneinheit sind die den Kernen zugeordneten Spulen fest mit diesen verbunden, und die bekannte Induktionsspuleneinheit induziert in dem Hülsenteil in dessen Umfangsrichtung verlaufende Ströme.
Eine weitere Induktionsspuleneinheit zur Erwärmung des Hülsenabschnitts eines Werkzeughalters ist aus US 2003/0168445 A1 bekannt. Bei dieser Induktionsspuleneinheit sind die von den Spulen umschlossenen, in Umfangsrichtung des Hülsenteils verteilten Polstücke an zwei klappbar miteinander verbundenen Segmenten eines ringförmigen Jochs angeordnet, so dass der Hülsenteil bei geöffnetem Joch radial in den Aufnahmeraum der Induktionsspuleneinheit eingeführt werden kann. Auf diese Weise können auch Werkzeuge geschrumpft werden, deren Kopfdurchmesser größer als der Abstand zwischen den Polflächen der Kerne ist.
Schließlich sind aus der deutschen Auslegeschrift 1 094 893 und aus dem deutschen Patent 922 700 Induktionsspuleneinheiten bekannt, deren Kerne relativ zu den stationär angeordneten Spulen radial verschiebbar sind. Die Induktionsspuleneinheiten erlauben das Lösen von auf eine Welle aufgeschrumpfter Lagerringe eines Wälzlagers, wobei auch hier der von den Spulen erzeugte Magnetfluss in Umfangsrichtung verlaufende Induktionsströme in dem zu erwärmenden Hülsenteil erzeugt. Es hat sich gezeigt, dass mit herkömmlichen Induktionsspuleneinheiten der vorstehend erläuterten Art ein rotationssymmetrisches Bauteil in axialer Richtung oder/und im Umfangsrichtung vielfach nur unzureichend gleichmäßig erwärmt werden kann. Dies wirkt sich insbesondere dann nachteilig aus, wenn ein Hülsenteil eines Schrumpfverbands und speziell der Hülsenteil eines Werkzeughalters für das Ein- und Ausschrumpfen von Rotationswerkzeugen in den Werkzeughalter erwärmt werden soll. Die unzureichend gleichmäßige Erwärmung führt zu einer ungleichmäßigen Wärmedehnung des Hülsenteils und kann im Einzelfall zu lokalen Überhitzungsschäden an dem Hülsenteil führen.
Unter einem ersten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, eine Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere eines Hülsenteils, beispielsweise eines Werkzeughalters zu schaffen, die es ermöglicht, das Hülsenteil gleichmäßiger als bisher zu erwärmen.
Die Erfindung geht von einer Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse rotationssymmetrischen Bauteils aus elektrisch leitendem Material, insbesondere eines Hülsenteils, welches in einer zu der Achse zentrischen Aufnahmeöffnung einen langgestreckten Gegenstand im Presssitz hält, vorzugsweise zum Erwärmen des Hülsenteils eines Werkzeughalters, der in seiner zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs im Presssitz hält, aus, wobei diese Induktionsspuleneinheit umfasst:
einen zur Achse zentrischen Aufnahmeraum für das Bauteil,
- eine insbesondere geradzahlige Anzahl in gleichen Winkelabständen um die Achse herum verteilt angeordneter Polstücke aus einem Material mit weichmagnetischen, den Magnetfluss leitenden Eigenschaften, - A - mehrere mit Wechselstrom speisbare Spulen zur Erzeugung magnetischer Flüsse in den Polstücken, derart, dass der magnetische Fluss in Umfangsrichtung benachbarter Polstücke entgegengesetzte Richtung hat.
Die vorstehend erwähnte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Polstücke der Achse radial zugewandte Endflächen haben, die auf dem größeren Teil ihrer axialen Höhe in einem ersten Bereich längs der Erzeugenden einer äußeren Umfangsfläche des Bauteils in linienförmigen oder flächenförmigen Anlagekontakt oder nahezu einen solchen Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils bringbar sind, und dass sich zumindest auf axial einer Seite des ersten Bereichs wenigstens einer der Endflächen, insbesondere jeder der Endflächen an den ersten Bereich ein zweiter Bereich anschließt, in welchem die Endfläche mit einem größeren radialen Abstand von der Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche als in dem ersten Bereich verläuft.
Bei der Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche handelt es sich um die Konturbegrenzungslinie im mathematischen Sinn. Wenn hier und im Folgenden von radialer Richtung, axialer Richtung oder Umfangsrichtung die Rede ist, so beziehen sich die Richtungsangaben stets auf die genannte Drehachse.
Es hat sich gezeigt, dass es an den axialen Endbereichen der Polstücke zu Feldkonzentrationen kommt, die ihrerseits zu ungleichförmigen Erwärmungen des Bauteils nahe der Endbereiche des Polstücks führen. Die Vergrößerung des radialen Abstands der Endfläche des Polstücks von der Umfangsfläche des Bauteils im Bereich dieser axialen Endbereiche sorgt für eine gleichmäßigere Erwärmung. Da die Polstücke sehr nahe an die äußere Umfangsfläche des Bauteils heranreichen und vorzugsweise an dieser Umfangsfläche anliegen, werden magnetische Streufelder im Bereich des Bauteils weitgehend vermieden, was insbesondere beim Lösen eines Schrumpfverbands, beispielsweise eines Werkzeughalters, von Vorteil ist. In dem zweiten Bereich kann der Abstand der Endfläche von der Erzeugenden der Umfangsfläche des Bauteils sprunghaft vergrößert sein. Im Sinne einer gleichmäßigeren Erwärmung ist es jedoch günstig, wenn die Endfläche im zweiten Bereich gegen die Erzeugende der Umfangsfläche geneigt verläuft, wobei sich der radiale Abstand von der Erzeugenden mit wachsendem axialem Abstand vom ersten Bereich vergrößert.
Die Erzeugende kann eine konusförmige Umfangsfläche des Bauteils definieren, wie dies zum Beispiel bei herkömmlichen Werkzeughaltern mit konischen, zur Werkzeugaustrittsseite hin sich verjüngenden Hülsenteilen üblich ist. Da auf Grund der Konizität des Bauteils sein magnetischer Widerstand axial variiert, kann sich das Bauteil auf Grund seiner Form in axialer Richtung unterschiedlich stark erwärmen. Dem kann entgegengewirkt werden, wenn sich der zweite Bereich der Endflächen auf der im Durchmesser kleineren Seite des ersten Bereichs anschließt, bei einem Werkzeughalters also auf der zur Werkzeugaustrittsseite hin gelegenen Seite.
Der Flusskonzentration in dem Bauteil nahe den axialen Enden der Endflächen der Polstücke kann ferner entgegengewirkt werden, wenn die der Achse radial zugewandte Endfläche jedes Polstücks an einem ihrer axialen Enden oder an beiden axialen Enden eine von der Achse weg verlaufende, insbesondere gerundete Randfläche hat. Der auf Grund der zum Beispiel gerundeten Randfläche sich vergrößernde radiale Abstand zur äußeren Umfangsfläche des Bauteils verringert die Magnetflussdichte in diesem Bereich und beugt einer lokalen Überhitzung des Bauteils, beispielsweise des Hülsenteils eines Werkzeughalters vor.
Unter dem vorstehend erläuterten Aspekt der Erfindung kann für eine in axialer Richtung gleichmäßigere Erwärmung des Bauteils gesorgt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass herkömmliche Induktionsspuleneinheiten vielfach auch eine in Umfangsrichtung ungleichmäßige Erwärmung des Bauteils bewirken. Um für eine in Umfangsrichtung gleichmäßigere Erwärmung zu sorgen, ist unter einem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Polstücke die Form flacher Scheiben haben, deren Flachseiten im Wesentlichen parallel zur Achse verlaufen und deren der Achse radial zugewandte Endflächen auf dem größten Teil ihrer axialen Höhe in linienförmigen oder flächenförmigen Anlagekontakt oder nahezu in einem solchen Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils bringbar sind.
In dieser Ausgestaltung, die auch von dem ersten Aspekt unabhängige erfinderische Bedeutung hat, wird der Anlagekontakt der Polstücke auf einen in Umfangsrichtung bezogen auf die gesamte Umfangslänge schmalen Bereich begrenzt, um sicherzustellen, dass ein hinreichend großer Anteil des Magnetflusses in Umfangsrichtung in dem Bauteil verläuft, was sich für eine gleichmäßige Erwärmung als vorteilhaft erwiesen hat. Dieses Ziel lässt sich insbesondere erreichen, wenn die der Achse zugewandte Endfläche jedes Polstücks zumindest in ihrem Anlagekontaktbereich zur Achse hin verjüngt ist. Gesehen in einer achsnormalen Ebene sorgt der auf diese Weise radial sich vergrößernde Abstand der Endfläche von der Umfangsfläche des Bauteils dafür, dass der Magnetfluss im Wesentlichen im Bereich der schmalen Anlagekontaktfläche in das Bauteil übertritt. Die Verjüngung der Endflächen vergrößert darüber hinaus den Umfangsabstand benachbarter Polstücke, was Streuflüsse zwischen den Polstücken verringert, insbesondere wenn die Polstücke für Hülsenteile mit kleinem Durchmesser einander radial angenähert werden. Die Endflächen können in dem Anlagekontaktbereich konvex verrundet sein, beispielsweise teilkreiszylindrisch verrundet sein; sie können sich aber in dem Anlagekontaktbereich auch keilförmig verjüngen.
Zur Minderung des Streuflusses und damit verbundener magnetischer Verluste ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Polstücke relativ zu einem den Aufnahmeraum konzentrisch zur Achse umschließenden Jochring aus weichmagnetischem, Magnetfluss leitenden Material radial verschiebbar sind und die Spulen radial innerhalb des Jochrings angeordnet sind.
Wenngleich mehreren Polstücken jeweils eine gemeinsame Spule zugeordnet sein kann, so ist jedoch bevorzugt vorgesehen, dass jedem Polstück eine gesonderte Spule zugeordnet ist, die ihr Polstück umschließt. Diese Ausgestaltung erleichtert die magnetische Symmetrierung des in dem Bauteil induzierten Magnetflusses.
Der Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten lassen sich verringern, wenn der Jochring aus Segmenten zusammengesetzt ist. Dieser Vorteil ergibt sich insbesondere dann, wenn jedes Segment zusammen mit einer der Spulen und einem der Polstücke zu einer Baueinheit vereinigt ist. Es versteht sich, dass auch je eines der Segmente mit je einem der Polstücke zu einer T-förmigen Baueinheit vereinigt sein kann, die insgesamt radial verschiebbar ist.
Die Polstücke können hierbei Öffnungen des Jochrings bzw. der Segmente verschiebbar durchsetzen und zwar bevorzugt so, dass der Jochring die ihm zugewandten, axialen Stirnflächen der Spulen allseitig überdeckt. Hierdurch lässt sich magnetischer Streufluss besonders gut verringern. Auch kann hierzu jede Spule in einer in den Jochring radial eingesenkten Tasche zumindest über einen Teil ihrer axialen Spulenhöhe eingreifen.
Aus Sicherheitsgründen sind der Jochring und die Spulen zweckmäßigerweise in einem ringförmigen Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material fixiert. Bei dem Gehäuse kann es sich um ein vorgefertigtes Hülsenteil handeln, in das der Jochring und die Spulen eingesetzt werden. Bevorzugt umfasst das Gehäuse jedoch einen an dem Jochring und den Spulen angegossenen, zumindest die Spulen umschließenden Ring aus Kunststoff-Vergussmasse, der für die Positionierung und Isolation der Spulen und gegebenenfalls des Jochrings sorgt. Eine solche Konstruktion ist mechanisch stabil und kann kostengünstig hergestellt werden, selbst wenn für die Befestigung der Induktionsspuleneinheit an einer schrumpfgerätefesten Führung oder dergleichen zusätzliche Halterungen oder Gehäuseteile angebracht werden müssen. Diese Gehäuseteile können gegebenenfalls auch als „verlorene 5 Gießform" für den Vergussmasse-Ring dienen.
Der für die Aufnahme des Bauteils, z.B. des Hülsenteils des Werkzeughalters bestimmte Aufnahmeraum der Induktionsspuleneinheit kann einen verhältnismäßig großen Durchmesser haben, da die Polstücke o zur Betriebsanpassung an den tatsächlichen Durchmesser des Bauteils radial verschiebbar sind. Zweckmäßigerweise trägt deshalb der Jochring auf einer seiner Stirnseiten oder beiden Stirnseiten z.B. auf seiner der Werkzeugaustrittseite des Hülsenteils axial benachbarten Stirnseite eine mit einer Durchtrittsöffnung für das Werkzeug versehene Ringscheibe aus 5 weichmagnetischem, den Magnetfluss leitenden Material in axialem Abstand von den Polstücken. Die Ringscheibe schirmt die Umgebung der Induktionsspuleneinheit magnetisch ab.
Die Induktionsspuleneinheit umfasst bevorzugt vier oder mehr radial o verschiebbare Polstücke. Um die Bedienung zu vereinfachen, sollten deshalb sämtliche Polstücke gemeinsam zwangsbewegt werden können.
Andererseits sollte das die Polstücke und Spulen verschiebbar führende
Gehäuse radial teilbar sein, um in an sich bekannter Weise auch Werkzeuge in den Werkzeughalter einschrumpfen zu können, wenn der 5 Kopfdurchmesser der Werkzeuge größer als der Durchmesser des
Aufnahmeraums ist, so dass das Werkzeug nicht axial in den
Aufnahmeraum eingebracht werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung, die unter einem dritten Aspekt der o Erfindung auch bei anderen als den vorstehend erläuterten Induktionsspuleneinheiten eingesetzt werden kann, also selbständige erfinderische Bedeutung besitzt, ist vorgesehen, dass die Polstücke relativ zu einem den Aufnahmeraum ringförmig umschließenden Gehäuse radial verschiebbar geführt sind und mit einem koaxial zur Achse drehbeweglich an einer den Aufnahmeraum umschließenden Ringführung des Gehäuses geführten Stellring gekuppelt sind, derart, dass bei einer Drehbewegung des Stellrings die Polstücke gemeinsam eine radiale Verschiebebewegung ausführen. Das Gehäuse einschließlich des daran koaxial drehbar geführten Stellrings ist hierbei in zwei zum radialen Öffnen des Aufnahmeraums radial zur Achse relativ zueinander bewegbare Baugruppen, insbesondere hälftig, unterteilt, wobei eine Kupplungsvorrichtung die Baugruppen betriebsmäßig lösbar verbindet. Solange die beiden Gehäusehälften zu einem geschlossenen Ring verbunden sind, können auch die Stellringhälften entsprechend einem geschlossenen Ring gedreht werden, da jede der beiden Stellringhälften für sich drehbar an einer der Gehäusehälften geführt ist.
Zum radialen Öffnen des Aufnahmeraums kann eine der beiden Baugruppen insgesamt von der anderen Baugruppe abnehmbar sein oder längs einer Linearführung verschiebbar sein. Konstruktiv einfach und dennoch stabil ist eine Ausführungsform, bei der die beiden Baugruppen mittels eines Scharniers klappbar miteinander verbunden sind. Die zur Verbindung der beiden Baugruppen vorgesehene Kupplungsvorrichtung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sie wechselweise entweder die beiden Gehäusesegmente miteinander verbindet oder das an dem Gehäusesegment drehbeweglich geführte Stellringsegment an dem Gehäusesegment drehfest fixiert.
Abhängig vom Bauteil, z.B. dem Bautyp des Werkzeughalters kann das konusförmige Bauteil unterschiedliche Konuswinkel haben. Dementsprechend sollte der Neigungswinkel der Endfläche der Polstücke an unterschiedliche Konuswinkel anpassbar sein. In einer ersten Variante ist vorgesehen, dass zur Anpassung die Polstücke auswechselbar an der Induktionsspuleneinheit gehalten sind, so dass jeweils dem Konuswinkel angepasste Polstücke eingesetzt werden können. Bei Ausführungsformen mit einem Stellring der vorstehend erläuterten Art, der sämtliche Polstücke gemeinsam bewegt, kann vorgesehen sein, dass der Stellring mit Kupplungsorganen der Polstücke zusammenwirkende Spiralführungen aufweist, die die Drehbewegung des Stellrings in eine gemeinsame radiale Schiebebewegung der Polstücke umsetzen, wobei die Spiralführungen am Umfang des Stellrings, insbesondere dessen Außenumfang, münden und die Polstücke radial entnehmbar in dem Gehäuse geführt sind. Es versteht sich, dass die Spiralführungen auch am Innenumfang des Stellrings münden können, wobei die Polstücke dann nach innen entnommen werden.
Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils bringbaren Endflächen der Polstücke eine betriebsmäßig änderbare Kontur haben, so dass für die Anpassung an unterschiedliche Konturen des Bauteils die Polstücke nicht als solche ausgewechselt werden müssen. Auch diese Idee ist unter einem vierten Aspekt der Erfindung bei anderen als den vorstehend erläuterten Induktionsspuleneinheiten einsetzbar und hat deshalb selbständige erfinderische Bedeutung.
In einer ersten Ausgestaltung kann die Endfläche an einem um eine tangential zur Achse verlaufende Schwenkachse schwenkbar an dem
Polstück gehaltenen Endstück vorgesehen sein, welches sich gelenkig an die Neigung der äußeren Umfangsfläche des Bauteils anpasst. Alternativ kann die Endfläche aber auch an einem betriebsmäßig auswechselbar an dem Polstück gehaltenen Endstück vorgesehen sein. Hierbei wird nicht das gesamte Polstück ausgewechselt, sondern lediglich das der Achse benachbarte Endstück.
In einer anderen selbsttätig sich anpassenden Variante kann das Polstück mehrere relativ zueinander radial zur Achse verschiebbare Endstücke umfassen, deren der Achse radial zugewandte Stirnflächen gemeinsam die Endfläche des Polstücks bilden. Bei den vorgenannt erläuterten Ausführungsformen der Induktionsspuleneinheit sind die Polstücke radial beweglich geführt. In einer Alternative mit selbständiger erfinderischer Bedeutung ist unter einem fünften Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Polstücke radial beweglich aber auch radial feststehend angeordnet sein können und im Wesentlichen ebene Wandplatten eines den Aufnahmeraum umschließenden pyramidenstumpfförmigen Jochrings bilden, wobei die Wandplatten mit ihren die Endfläche der Polstücke bildenden inneren Wandflächen in zumindest angenähert linienförmigen Anlagekontakt oder nahezu in einen solchen Anlagekontakt mit der äußeren, konusförmigen Umfangsfläche des Bauteils bringbar sind. In dieser Ausführungsform bildet mit anderen Worten der Jochring zugleich die Polstücke. Auch hier lässt sich die Induktionsspuleneinheit an Bauteile mit unterschiedlichem Durchmesser oder/und unterschiedlichem Konuswinkel anpassen, wenn die Wandplatten zur Anpassung an den Durchmesser des Bauteils tangential oder/und radial zur Achse verschiebbar geführt sind oder/und zur Anpassung an den Konuswinkel des Bauteils relativ zur Achse neigbar geführt sind.
Es versteht sich, dass die zur Vergleichmäßigung der Erwärmung vorangegangen erläuterten Konturgestaltungen der Endflächen der Polstücke bei sämtlichen vorangegangen erläuterten Varianten der Polstücke einsetzbar sind.
Im Betrieb werden die Spulen der Induktionsspuleneinheit mit Wechselstrom, insbesondere hochfrequentem Wechselstrom bei Frequenzen von einigen kHz oder mehr erregt. Um eine Überhitzung des Bauteils zu vermeiden, wird die Dauer und/oder die Stromstärke des von einem Generator gelieferten Wechselstroms gesteuert bzw. geregelt. Es ist auch bekannt mittels eines berührungsfreien Temperatursensors, beispielsweise eines Infrarotsensors, die Oberflächentemperatur des Bauteils zu messen und den Generator abhängig von der gemessenen Temperatur zu steuern. Derartige Temperaturmessmethoden haben sich aber in der Vergangenheit als fehleranfällig herausgestellt. Unter einem sechsten Aspekt der Erfindung ist es deshalb Aufgabe der Erfindung einen Weg zu zeigen, wie eine Überhitzung des Bauteils sicher vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Induktionsspuleneinheit der vorstehend erläuterten Art oder einer sonstigen Induktionsspuleneinheit dadurch gelöst, dass in der in Anlagekontakt oder nahezu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils bringbaren Endfläche zumindest eines der Polstücke ein in direktem Anlagekontakt mit der Umfangsfläche bringbarer Temperatursensor angeordnet ist.
Die Spulen sind an einen den Wechselstrom liefernden Generator angeschlossen. Der Generator kann auf den Temperatursensor ansprechen und dementsprechend den Wechselstrom abschalten, wenn der Temperatursensor eine vorbestimmte Temperatur erfasst oder überschreitet.
Alternativ oder auch zusätzlich kann eine auf den Temperatursensor ansprechende Signalisier- bzw. Warnanordnung vorgesehen sein, die ein optisches oder/und akustisches Warnsignal erzeugt, wenn der Temperatursensor eine Temperatur gleich oder höher als die vorbestimmte Temperatur erfasst. Auch kann eine auf den Temperatursensor ansprechende Anzeigeanordnung vorgesehen sein, die den Wert der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur zum Beispiel auf einem Display ablesbar anzeigt.
Da der Temperatursensor in unmittelbarem Anlagekontakt die tatsächliche Temperatur des Bauteils misst, lässt sich die Temperatur exakt und störungsfrei bestimmen und zur Steuerung des Generators ausnutzen.
Um Bauteile reproduzierbar erwärmen zu können, ist es üblich, das Gehäuse der Induktionsspuleneinheit mit Hilfe eines Abstandhalters in vorbestimmtem axialem Abstand zu dem Bauteil im Betrieb festzulegen. Unter einem siebten Aspekt der Erfindung mit selbständiger Bedeutung ist die Induktionsspuleneinheit für die Erwärmung eines den Schaft eines Rotationswerkzeugs in der Aufnahmeöffnung zentrisch zur Drehachse im Presssitz aufnehmenden Hülsenteils eines Werkzeughalters bestimmt. Die Polstücke sind hierbei an einem den Aufnahmeraum ringförmig umschließenden Gehäuse verschiebbar geführt und an dem Gehäuse ist seinerseits ein in axialer oder/und radialer Richtung beweglich justierbarer Abstandhalter geführt. Der justierbare Abstandhalter erlaubt es, die Induktionsspuleneinheit reproduzierbar bei Werkzeughaltern unterschiedlichen Bautyps einzusetzen. Der justierbare Abstandhalter erleichtert den Betrieb insbesondere dann, wenn die Polstücke und die Abstandhalter für eine gemeinsame Bewegung miteinander zwangsgekuppelt sind, beispielsweise über ein Hebel- oder Zahnrad- oder Schrägflächengetriebe.
Üblicherweise muss der den Wechselstrom liefernde Generator auf den Typ oder die Baugröße des Werkzeughalters eingestellt werden. Unter einem achten Aspekt der Erfindung mit selbständiger Bedeutung wird selbständiges Einstellen des Generators an das zu erwärmende Bauteil ermöglicht. Hierzu können an dem Gehäuse die Polstücke oder/und ein in axialer oder/und radialer Richtung bewegliches Anschlagelement z.B. der vorstehend erläuterte Abstandhalter geführt sein, welcher im Betrieb zur Anlage an dem zu erwärmenden Bauteil bestimmt ist. Wenigstens einem der Polstücke oder/und dem Anschlagelement oder/und einem mit zumindest einer dieser Komponenten zwangsgekuppelten Konstruktionsteil ist ein die Position des Polstücks bzw. des Anschlagelements bzw. des Konstruktionsteils relativ zu dem Gehäuse erfassender Wegsensor zugeordnet. Der den Spulen Wechselstrom liefernde Generator kann auf den Wegsensor ansprechen, derart, dass die Leistung oder/und die Stromstärke des Wechselstroms oder/und die Zeitdauer der Stromlieferung abhängig von der erfassten Position steuerbar ist. Ein solches Schrumpfgerät stellt sich selbsttätig auf den Bautyp des zu erwärmenden Werkzeughalters ein. Die Spulen können in Serie zueinander geschaltet sein. Günstiger ist es jedoch, wenn sämtliche Spulen einander parallel geschaltet sind, da hierbei die den Generator belastende Spulenimpedanz klein gehalten werden kann und gegebenenfalls für sich justiert werden kann. Für einen in Umfangsrichtung des Bauteils gleichförmigen Magnetfluss kommt es darauf an, dass die Spulen gleiche Eigenschaften haben und symmetrisch um die Drehachse herum verteilt sind. Dies lässt sich unter anderem dadurch erreichen, dass sämtliche Spulen bezogen auf die Radialrichtung gleichsinnig gewickelt sind und gleiche Windungszahl haben.
Zur Verkürzung der Schrumpfbetriebszeit wird das erwärmte Bauteil üblicherweise anschließend an die Induktionserwärmung gekühlt. Das Bauteil kann hierzu in eine gesonderte Kühlstation überführt werden. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird das Bauteil unmittelbar in der Induktionsspuleneinheit gekühlt. Hierzu ist im Bereich des Aufnahmeraums wenigstens eine auf das Bauteil gerichtete Düse für ein Kühlmittel z.B. Kühlwasser oder Kühlluft angeordnet.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Axialansicht einer Induktionsspuleneinheit gemäß der Erfindung, gesehen entlang einer Linie l-l in Fig. 2, zur Hälfte im Schnitt und zur Hälfte in Draufsicht;
Fig. 2 ein Axiallängsschnitt durch die Induktionsspuleneinheit, gesehen entlang einer Linie U-Il in Fig. 1;
Fig. 3 eine teilweise Radialansicht der Induktionsspuleneinheit, gesehen entlang einer Linie Ill-Ill in Fig. 1 ;
Fig. 4 eine teilweise Radialansicht der Induktionsspuleneinheit, gesehen in Richtung eines Pfeils IV in Fig. 1; Rg. 5 einen Detailschnitt, gesehen entlang einer Linie V-V in Fig. 4;
Fig. 6 eine Axialansicht der Induktionsspuleneinheit in radial geöffnetem Zustand;
Fig. 7 und 8 Axiallängsschnitte durch Polstücke der Induktionsspuleneinheit zur Erläuterung der Betriebsweise;
Fig. 9 ein Axialquerschnitt durch die Polstücke zur Erläuterung der Betriebsweise;
Fig. 10 eine Seitenansicht einer ersten Variante eines bei der Induktionsspuleneinheit der Fig. 1 verwendbaren Polstücks;
Fig. 11 einen Querschnitt durch das Polstück, gesehen entlang einer Linie Xl-Xl in Fig. 10;
Fig. 12 eine Seitenansicht einer zweiten Variante eines bei der Induktionsspuleneinheit der Fig. 1 verwendbaren Polstücks;
Fig. 13 eine Schnittansicht des Polstücks, gesehen entlang einer Linie XIII- XIII in Fig. 12;
Fig. 14 eine Seitenansicht einer dritten Variante eines bei der Induktionsspuleneinheit der Fig. 1 verwendbaren Polstücks;
Fig. 15 eine Schnittansicht des Polstücks, gesehen entlang einer Linie XV- XV in Fig. 14;
Fig. 16 eine Seitenansicht einer vierten Variante eines bei der Induktionsspuleneinheit der Fig. 1 verwendbaren Polstücks; Fig. 17 eine Schnittansicht des Polstücks, gesehen entlang einer Linie XVII- XVIMn Rg. 16;
Fig. 18 eine Seitenansicht einer fünften Variante eines bei der Induktionsspuleneinheit der Fig. 1 verwendbaren Polstücks;
Fig. 19 eine Schnittansicht des Polstücks, gesehen entlang einer Linie XIX- XIX bei Fig. 18;
Fig. 20 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer sechsten Variante eines bei der Induktionsspuleneinheit der Fig. 1 verwendbaren Polstücks;
Fig. 21 eine Schnittansicht durch das Polstück, gesehen entlang einer Linie XXI-XXI in Fig.20;
Fig. 22 eine Schnittansicht durch eine bei der Induktionsspuleneinheit der Fig. 1 verwendbaren Baueinheit aus einem Polstück und einer Spule;
Fig. 23 eine perspektivische, schematische Darstellung einer Variante einer Induktionsspuleneinheit;
Fig. 24 ein Axialquerschnitt durch die Induktionsspuleneinheit, gesehen entlang einer Linie XXIV-XXIV in Fig.23;
Fig. 25 einen Axialquerschnitt durch eine Variante der Induktionsspuleneinheit aus Fig. 23 und
Fig. 26 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer bei den Induktionsspuleneinheiten der Fig. 1 bis 25 verwendbaren, temperaturüberwachten Stromversorgung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Induktionsspuleneinheit 1 mit deren Hilfe ein bei 3 durch eine strichpunktierte Linie angedeuteter Hülsenteil aus elektrisch leitendem Material, hier Stahl, eines Werkzeughalters 5 auf induktivem Weg erwärmt werden kann. Der zu seiner Betriebsdrehachse 7 im Wesentlichen rotationssymmetrische Werkzeughalter 5 hat eine zu der Betriebsdrehachse 7 zentrische Aufnahmeöffnung 9 für die Presssitzaufnahme eines Schafts 11 eines im übrigen nicht dargestellten, im Arbeitsbetrieb um die Drehachse 7 rotierenden Rotationswerkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers. Der Werkzeugschaft 11 hat bezogen auf den Innendurchmesser der zylindrischen Aufnahmeöffnung 9 Übermaß und ist in den Hülsenteil 3 eingeschrumpft. Bei Erwärmen weitet sich der Hülsenteil 3 auf, so dass der Werkzeugschaft 11 in die Aufnahmeöffnung 9 eingesteckt oder aus ihr entnommen werden kann. Nach dem Abkühlen wird der in der Aufnahmeöffnung 9 eingesetzte Werkzeugschaft 11 im Presssitz in dem Hülsenteil 3 gehalten. Der Werkzeughalter 5 kann Bestandteil einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine sein oder auf der dem Hülsenteil 3 axial abgewandten Seite mit einer herkömmlichen Spindelkupplung, wie zum Beispiel einer Steilkegelkupplung oder einer Hohlschaftkupplung (HSK- Kupplung) versehen sein.
Die Induktionsspuleneinheit 1 hat ein aus elektrischem Isolationsmaterial gefertigtes, im Wesentlichen ringförmiges Gehäuse 13, das in nicht näher dargestellter Weise an einer Führung 15 eines Schrumpfgeräts betriebsmäßig axial verschiebbar gehalten ist. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 13 als steifes Gussformteil ausgebildet, das zur Gewichtsminderung mit Kammern 16 versehen ist und in dem die Komponenten der Induktionsspuleneinheit 1 eingebaut sind.
Tragender Bestandteil des Gehäuses kann aber auch ein Vergussmassering sein, in den, wie bei 14 angedeutet, die Komponenten dauerhaft eingegossen sind, insbesondere so, dass sie von dem Vergussmassering im
Wesentlichen vollständig umschlossen sind. Das Gehäuse 13 kann gegebenenfalls hierbei als „verlorene Form" ausgenutzt werden.
Das Gehäuse 13 umschließt einen aus Segmenten 17 zusammengesetzten Jochring 19 aus einem weichmagnetischen, magnetflussleitenden Material, beispielsweise Ferrit, der an der Ringinnenseite jedes Jochsegments 17 in einer Tasche 21 eine aus Hochfrequenzlitze gewickelte Spule 23 trägt. Die Spulen 23 sind, bezogen auf ihren Durchmesser flach und mit zur Drehachse 11 radialer Spulenachse angeordnet.
Jede der Spulen 23 umschließt ein Polstück 25 aus weich mag netischem, magnetflussleitendem Material, beispielsweise Ferrit, welches an dem Gehäuse 13, dem Jochring 19 und gegebenenfalls den Spulen 23 radial zur Drehachse 7 verschiebbar geführt ist. Jedes Polstück 25 durchdringt hierbei die Spule 23 und ragt in einen durch die Spulen 23 begrenzten Aufnahmeraum 27 für die Aufnahme des Hülsenteils 3 des Werkzeughalters 5. Wie in Fig. 1 für die dort links dargestellten Polstücke 25 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, können die Polstücke 25 radial bis nahe an die Drehachse 7 herangeschoben werden, so dass Hülsenteile 3 mit stark unterschiedlichem Durchmesser erwärmt werden können, wie dies die Fig. 7 und 8 zeigen.
Die Polstücke 25 sind als flache Platten ausgebildet, deren Flachseiten jeweils parallel zur Drehachse 7 verlaufen. Die Polstücke 25 haben der Drehachse 7 zugewandte Endflächen 29, mit denen sie in Linienkontakt oder einem in Umfangsrichtung schmalen flächigen Kontakt an der äußeren Umfangsfläche 31 des Hülsenteils 3 anliegen. Die Umfangsfläche 31 ist, wie bei herkömmlichen Werkzeughaltern üblich, konisch ausgebildet und dementsprechend verlaufen die Endflächen 29 der Polstücke 25 in einem ersten Bereich 33 entsprechend dem Konuswinkel der Umfangsfläche 31 gleichsinnig zur Drehachse 7 geneigt.
Die Polstücke 25 sind rotationssymmetrisch zur Drehachse 7 in gleichen Winkelabständen angeordnet und bilden zusammen mit dem Jochring 19 magnetisch leitende Kreise, die den von den Spulen 23 im Betrieb erzeugten Magnetfluss auf den Hülsenteil 3 konzentrieren. Die Spulen 23 werden so erregt, dass, wie Fig. 9 zeigt, der durch strichpunktierte Linien 35 angedeutete Magnetfluss in jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Polstücken 25 entgegengesetzte Flussrichtung hat. Dementsprechend ist eine geradzahlige Anzahl Polstücke 25 vorgesehen. Zweckmäßigerweise sind vier oder mehr Polstücke vorgesehen. Da die Polstücke 25 linienförmig oder nur auf einem in Umfangsrichtung verhältnismäßig schmalen Bereich an der Umfangsfläche 31 des Hülsenteils 3 anliegen, verläuft der Magnetfluss zwischen benachbarten Polstücken 25 weitgehend in dem Hülsenteil 3. Die Endflächen 29 verjüngen sich, wie der achsnormale Schnitt in Fig. 9 zeigt, zur Drehachse 7 hin, wodurch einerseits die Anlagefläche, mit der jedes Polstück 25 an dem Hülsenteil 3 anliegt verringert wird und andererseits der Umfangsabstand 37 zwischen benachbarten Polstücken 25 zur Minderung eventueller Streuflüsse vergrößert wird. Die Endflächen 29 können hierzu keilförmig angefast sein, wie dies Fig. 9 zeigt, oder aber entsprechend Fig. 1 ballig gerundet, insbesondere halbkreisförmig gerundet sein.
Da die Umfangsfläche 31 des Hülsenteils 3 konisch ist, nimmt die Umfangslänge der Umfangsfläche 31 in Verjüngungsrichtung, d.h. zur Austrittseite des Werkzeugschafts 11 hin ab. Mit abnehmender Umfangslänge nimmt jedoch auch der Widerstand ab, den der durch das magnetische Wechselfeld in dem Hülsenteil 3 induzierte, den Hülsenteil 3 erwärmende Strom vorfindet. Um dennoch in axialer Richtung für eine möglichst gleichmäßige Erwärmung zu sorgen, schließt sich zur Austrittseite des Werkzeugs an den ersten Bereich 33 der Endfläche 29 ein zweiter Bereich 39 an, in welchem die Endfläche 29 in einem radialen Abstand zur Erzeugenden der Umfangsfläche 31 verläuft, der größer ist als der radiale Abstand der Endfläche 29 von der Erzeugenden in dem ersten Bereich 33. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Endfläche 29 im Bereich 39 achsparallel zur Drehachse 7; sie kann in dem Bereich 39 aber auch schräg zur Drehachse 7, insbesondere zur Werkzeugaustrittseite von der Drehachse 7 weggerichtet verlaufen. Fig. 7 zeigt hierbei die Verhältnisse für einen Hülsenteil 3 mit großem Durchmesser, bei welchem die Polstücke 25 mit dem zweiten Bereich 39 die Umfangsfläche 31 in axialer Richtung vollständig überlappen. Fig. 8 zeigt die Verhältnisse für einen Hülsenteil 3 mit kleinerem Durchmesser, der für das Spannen von kleinen Werkzeugschäften 11 bestimmt ist und dementsprechend in der Regel auch axial kurz ausgeführt ist. Um auch im Durchmesser kleine Hülsenteile 3 ohne Austausch der Polstücke 25 erwärmen zu können, können die Polstücke 25 zur Werkzeugaustrittseite hin mit dem Bereich 39 ihrer Endflächen 29 axial überstehen ohne befürchten zu müssen, dass zugleich auch der Werkzeugschaft 11 mit erwärmt wird, was das Ausspannen des Werkzeugs erschweren würde. Der Bereich 39 der Endflächen 29 sorgt für eine Vergrößerung des radialen Abstands der Polstücke 25 zum Werkzeugschaft 11 und damit aufgrund des erhöhten Luftwegs für die Schwächung der eventuell auf dem Werkzeugschaft 11 wirkenden Streufelder.
Es hat sich gezeigt, dass im Bereich der axial voneinander entfernt gelegenen Enden der Endflächen 29 sich erhöhte Konzentrationen des
Magnetflusses ergeben und sich der Hülsenteil 3 dementsprechend in diesen Bereichen in unerwünschter Weise stärker erwärmt als der Rest des
Hülsenteils. Um dies zu verhindern, sind die axial im Abstand voneinander liegenden Ränder 41 bzw. 43 der Endflächen 29 abgerundet. Der auf Grund der Abrundung sich ergebende größere Luftabstand zum Hülsenteil 3 sorgt für eine gleichmäßigere Erwärmung auch im Bereich der axialen
Randbereiche der Polstücke 25. Die Abrundung des Rands 41 auf der
Werkzeugaustrittseite kann gegebenenfalls entfallen, da hier bereits durch den Bereich 39 der Endfläche 29 einer übermäßigen Erwärmung entgegengewirkt wird.
Wie am besten Fig. 2 zeigt, sind die Jochsegmente 17 an dem Gehäuse 13 befestigt, hier bei 45 angeschraubt und haben auf ihrer der Werkzeugaustrittseite axial abgewandten Seite einen radial nach innen vorstehenden Ringbund 47 zur magnetischen Abschirmung des Aufnahmeraums 27. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist mit Schrauben 49 eine im Wesentlichen ringscheibenförmige Abschirmplatte 51 befestigt, die den Aufnahmeraum 27 auf der Werkzeugaustrittseite schirmt. Im Betrieb tritt der Werkzeugschaft 11 durch eine zentrische Öffnung 53 der Abschirmplatte 51. Ein an dem Gehäuse 13 in nicht näher dargestellter Weise mit axialer Komponente (Pfeil 55) justierbar einstellbarer Abstandhalter 57 sorgt durch Anlage an der axialen Stirnfläche des Hülsenteils 3 für eine reproduzierbar vorbestimmte Positionierung der Induktionsspuleneinheit 1 relativ zu dem Hülsenteil 3.
Zur Erleichterung der Handhabung ist an dem Gehäuse 13 eine ringförmige Stellscheibe 59 koaxial zur Drehachse 7 drehbar gelagert. Die Stellscheibe 59 hat, wie die Fig. 2 und 6 zeigen, die Polstücke kreuzende Spiralnuten 61 in die von den Polstücken 25 axial abstehende Stifte 63 eingreifen. Die Spiralnuten 61 bilden Schrägflächenantriebe für die Polstücke 25, so dass durch Drehen der Stellscheibe 59 sämtliche Polstücke 25 gemeinsam zur Drehachse 7 hin oder von der Drehachse 7 weg verschoben werden. Die Stifte 63 sitzen hierbei mit radialem Spiel in den Spiralnuten 61, so dass im Betrieb das Magnetfeld die Polstücke 25 unter Ausgleich eventueller Toleranzen in den Anlagekontakt zum Hülsenteil 3 ziehen kann.
Sämtliche, die Drehachse 7 ringförmig umschließenden Komponenten der Induktionsspuleneinheit 1, sind entlang einer die Drehachse 7 einschließenden Durchmesserebene 65 in zwei Hälften geteilt, die mittels eines Scharniers 67 mit zur Drehachse 7 paralleler Schwenkachse verbunden sind und zwischen einer in Fig. 1 dargestellten ringförmig geschlossenen Stellung und einer in Fig. 6 dargestellten geöffneten Stellung schwenkbar sind. So ist das Gehäuse 13 in zwei Gehäusehälften 13' und
13" geteilt. Die Jochsegmente 17 des Jochrings 19 sind so angeordnet, dass sie in der Teilungsebene 65 aneinanderstoßen. Der Stellring 59 umfasst zwei Stellringhälften 59' und 59", von denen jede Hälfte für sich koaxial zur Drehachse 7 drehbar an einer hinterschnittenen Ringschulter 69 der Jochsegmente 17 des Jochrings 19 radial geführt und zwischen dem
Gehäuse 13 und dem Abschirmring 51 axial fixiert ist. Schließlich besteht auch der Abschirmring 51 aus zwei Ringhälften 51" und 51". Auf der dem Scharnier 67 diametral gegenüberliegenden Seite ist das Gehäuse 13 mit einer Kupplungsvorrichtung 71 versehen, die die Gehäusehälften 13' und 13" in der geschlossenen Stellung miteinander kuppelt und die Hälften 591 und 59" des Stellrings 59 in der geöffneten Stellung relativ zu den Gehäusehälften 13', 13" arretiert. Wie am besten die Fig. 3 bis 5 zeigen, hat die Kupplungsvorrichtung 71 achsparallel zur Drehachse 7 in den Gehäusehälften 13' und 13" geführte Riegelbolzen 73, deren Handhabungsstifte 75 durch Winkelschlitze 77 nach außen aus den Gehäusehälften 13' bzw. 13" austreten. Die Riegelbolzen 73 lassen sich dementsprechend manuell zwischen ihren axialen Endstellungen verschieben und durch Schwenken der Handhabungsstifte 75 in den Winkelschlitzen 77 arretieren. In ihrer dem Stellring 59 fernen Endstellung greifen die Riegelbolzen 73 in Öffnungen 79 von Riegelplatten 81 ein, die an der jeweils anderen Gehäusehälfte angeschraubt sind und kuppeln die Gehäusehälften 13' und 13" in der geschlossenen Stellung (Fig. 1) miteinander.
In der axial gegenüberliegenden Schiebestellung geben die Riegelbolzen 79 die Riegelplatten 81 frei, wobei sie jedoch in Öffnungen 83 der Stellringhälften 59" bzw. 59" eingreifen und diese Stellringhälften an den Gehäusehälften 13' bzw. 13" fixieren. Fig. 3 zeigt der Erläuterung wegen den Riegelbolzen 73 der Gehäusehälfte 13' in der das Gehäuse 13 kuppelnden Stellung, während der Riegelbolzen 73 der Gehäusehälfte 13" die Stellringhälfte 59" drehfest an der Gehäusehälfte 13" fixiert.
Unterschiedliche Typen von Werkzeughaltern können unterschiedliche Konuswinkel ihrer Hülsenteile haben. Für den angestrebten Linienkontakt der Polstücke 25 muss deshalb gegebenenfalls auch der Neigungswinkel der Endfläche 29 im Bereich 33 an den Konuswinkel der Umfangsfläche 31 angepasst werden. In dem anhand der Fig. 1 bis 6 erläuterten Ausführungsbeispiel kann der Satz Polstücke 25 radial aus dem Gehäuse 13 herausgezogen werden und durch einen anderen Satz Polstücke mit veränderter Neigung der Endfläche 29 ersetzt werden. Um die Polstücke 25 ohne Zerlegen der Induktionsspuleneinheit 1 tauschen zu können, haben die Spiralnuten 61 an einem ihrer Enden, hier ihren radial äußeren Enden einen zum Umfang des Stellrings 59 offenen Auslauf 85, der die Stifte 63 beim Herausziehen der Polstücke 25 freigibt (Fig. 6). Der Auslauf 85 erstreckt sich radial oder gegensinnig zur daran anschließenden Spiralnut 61 , um zu verhindern, dass die Polstücke 25 bereits durch Drehen des Stellrings 59 frei kommen. Es versteht sich, dass der Auslauf 85 alternativ oder zusätzlich auch zum Innenumfang des Stellrings 59 hin vorgesehen sein kann, derart, dass die Polstücke 25 nach radial innen entnehmbar sind.
Der justierbare Abstandhalter 57 sorgt dafür, dass die radial verstellbaren Polstücke 25 axial zu dem den Werkzeugschaft 11 spannenden Bereich des Hülsenteils 3 ausgerichtet werden. Üblicherweise nimmt die radiale Breite des freien Stirnendes des Hülsenteils 3 mit abnehmendem Durchmesser des Werkzeugschafts 11 gleichfalls ab. Darüber hinaus verkürzt sich üblicherweise die axiale Spannlänge des Hülsenteils 3 mit abnehmendem Durchmesser des Werkzeugschafts 11. Um dem Rechnung zu tragen, ist zweckmäßigerweise der Abstandhalter 57 schräg zur Drehachse 7 verstellbar.
Mit Hilfe des Stellrings 59 können die Polstücke 25 gemeinsam radial verstellt werden. Um auch die Justierung des Abstandhalters 57 zu erleichtern, ist dieser zweckmäßigerweise über ein Verstellgetriebe, beispielsweise ein Hebelgetriebe oder ein Schrägflächengetriebe entweder mit zumindest einem der Polstücke 25 oder dem Stellring 59 zwangsgekuppelt, so dass bei der radialen Verstellbewegung der Polstücke 25 zugleich auch der Abstandhalter 57 geeignet justiert wird.
Üblicherweise wird der Werkzeughalter 5 nach dem Ein- oder Ausschrumpfen des Werkzeugs in eine gesonderte Kühlstation überführt, in der er auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Die Überführung in die Kühlstation kann entfallen, wenn, wie Fig. 2 zeigt, im Bereich des Aufnahmeraumes 27 wenigstens eine auf den Hülsenteil 3 gerichtete Düse 86, vorzugsweise mehrere dieser Düsen in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, die einen Kühlmittelstrahl 88, z.B. einen Kühlwasserstrahl oder Kühlluftstrahl auf den Hülsenteil 3 richten.
Im Folgenden werden Varianten der Induktionsspuleneinheit oder einzelne ihrer Komponenten erläutert. Soweit hier und im Folgenden auf bereits erläuterte Komponenten Bezug genommen wird, sind die Komponenten mit denselben Bezugszahlen bezeichnet und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Auf die vorangegangene Beschreibung inklusive der Beschreibung eventueller Varianten wird Bezug genommen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele untereinander kombinierbar sind.
Bei der vorangegangen erläuterten Ausgestaltung der Induktionsspuleneinheit werden zur Anpassung an unterschiedliche Konturen der Hülsenteile des Werkzeughalters die Polstücke insgesamt ausgetauscht. Die Fig. 10 und 11 zeigen ein Polstück 25a, das an seinem der Drehachse zugewandten Ende ein die Endfläche 29a mit ihren Bereichen 33a und 39a bildendes Endstück 87 auswechselbar trägt. Aus mehreren Sätzen derartiger Endstücke .87 mit jeweils unterschiedlichen Neigungswinkeln der Endfläche 29a kann dann der Satz Endstücke ausgewählt werden, dessen Neigungswinkel dem Konuswinkel des Hülseπteils des Werkzeughalters angepasst ist. Die Endstücke 87 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer längs der Drehachse verlaufenden Schiebeführung in Form einer hinterschnittenen Nut-Leisten- Führung 89 mit dem Polstück 25a verbunden.
Die Fig. 12 und 13 zeigen ein Polstück 25b, bei welchem das im ersten Bereich 33b die Endfläche 29b bildende Endstück 87b mittels einer tangential zur Drehachse verlaufenden Achse 91 schwenkbar an dem Polstück 25b gelagert ist. Das Endstück 87 sitzt hierbei in einer durch das Polstück 25b gebildeten, das Endstück 87 führenden Tasche 93. Entsprechend dem Polstück 25a hat auch das Polstück 25b insgesamt im Wesentlichen die Form einer Platte.
Die Fig. 14 und 15 zeigen, im Unterschied zu dem Polstück 25b, bei welchem der zweite Bereich 39b der Endfläche 29b fest mit dem Polstück 25b verbunden ist, ein Polstück 25c, dessen die Endfläche 29c bildendes Endstück 87c sich über die gesamte axiale Höhe des Polstücks 25c erstreckt und wiederum an einer tangential zur Drehachse verlaufenden Achse 91c schwenkbar mit dem Polstück 25c verbunden ist. Das Endstück 87c hat einen in eine Tasche 93c des Polstücks 25c eingreifenden Schwanzabschnitt 95.
Die Fig. 16 und 17 zeigen ein Polstück 25d mit einer durch Seitenwände 97 begrenzten, zur Endfläche 29d offenen Kammer 99, in der radial zur Drehachse verschiebbar ein Stapel Endstücke 87d radial verschiebbar geführt sind. Die Endstücke 87d bilden Teilbereiche der Endfläche 29d und werden durch Federn 101 zur Drehachse hin vorgespannt, so dass sie sich selbsttätig an die konische Umfangsfläche 31 des Hülsenteils 3 des Werkzeughalters 5 anlegen können. Den Endflächenabschnitten 29d radial abgewandt tragen die Endstücke 87d Köpfe 103, die verhindern, dass die Endstücke 87d aus der Kammer 99 ausgeschoben werden. Die Federn 101 bestehen aus nicht magnetischem, vorzugsweise auch elektrisch nicht leitendem Material, zum Beispiel einem wärmefesten, elastischen Kunststoffmaterial oder können auch ganz entfallen, da die Endstücke 87d durch das Magnetfeld an den Hülsenteil gezogen werden. Die Endflächenabschnitte 29d verlaufen parallel zur Drehachse und sorgen für eine stufenweise Approximation der konischen Umfangsfläche des Hülsenteils.
Die Fig. 18 und 19 zeigen ein Polstück 25e, welches sich von dem Polstück 25d ' der Fig. 16 und 17 im Wesentlichen nur durch die Art der die Endflächenabschnitte 29e bildenden, in Form eines Stapels angeordneten Endstücke 87e unterscheidet. Der Stapel der radial zur Drehachse beweglichen Endstücke 87e sitzt in einer durch Gabelvorsprünge 105 axial begrenzten Kammer 99e, wobei die Endstücke 87e untereinander und relativ zu den Gabelvorsprüngen 105 durch radial in Führungsnuten 107 des jeweils einen Teils eingreifende Führungsrippen des jeweils anderen Teils relativ zueinander radial verschiebbar geführt sind. Die in die Führungsnuten 107 eingreifenden Führungsrippen 109 führen die Teile tangential zur Drehachse. Die Endstücke 87e sind wiederum durch Federn 101e vorgespannt, die auch hier gegebenenfalls entfallen können.
Die Fig. 20 und 21 zeigen eine weitere Variante eines Polstücks 25f mit einer Vielzahl in Richtung der Drehachse nebeneinander angeordneter, zylindrischer Endstücke 87f, die in radialen Bohrungen 111 verschiebbar geführt und gegebenenfalls durch Federn 101f zur Drehachse hin belastet sind. Die aus den Bohrungen 111 austretenden Enden der Endstücke 87f bilden die Endfläche 29f.
Bei der anhand der Fig. 1 bis 6 erläuterten Variante der Induktionsspuleneinheit 1 sind die Spulen 23 an dem Jochring 19 gehalten. Fig. 22 zeigt eine Variante eines Polstücks 25g, dessen Endfläche 29g entsprechend der Ausführungsform der Fig. 1 bis 6 gestaltet ist. Die den Polstücken 25g zugeordneten Spulen 23g sind jedoch nicht an dem auch hier vorhandenen, von den Polstücken 25g durchsetzten Jochring vorgesehen, sondern bilden zusammen mit dem Polstück 25g eine radial verschiebbare Baueinheit. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt die das Polstück 25g umschließende Wicklung der Spule 23g in Aussparungen 113. Die Wicklung der Spule 23g kann allseitig konturgleich mit dem Polstück 25g abschließen oder aber ganz oder teilweise über dessen Umfangskontur vorstehen.
Bei den vorangegangen erläuterten Varianten der Induktionsspuleneinheit sind die in linienförmigen Anlagenkontakt zum Hülsenteil des Werkzeughalters bringbaren Polstücke als radial zu einem Jochring verschiebbare Polstücke ausgebildet. Die Fig. 23 und 24 zeigen eine Variante einer Induktionsspuleneinheit 1h, deren Polstücke 25h als im Wesentlichen ebene Wandplatten eines den Aufnahmeraum 27h für den Hülsenteil 3h umschließenden, pyramidenstumpfförmigen Jochrings 19h bilden. Die Wandplatten 25h bilden mit ihren inneren Wandflächen 29h die Endfläche der Polstücke und liegen mit den inneren Wandflächen 29h in zumindest angenähert linienförmigem Anlagekontakt an der äußeren, konusförmigen Umfangsfläche des Hülsenteils an. Die den Wandplatten 25h zugeordneten Spulen 23h sind in den Eckbereichen auf der Innenseite des pyramidenförmigen Jochrings 19h angeordnet, wo sie gegebenenfalls in ringförmige Aussparungen der Wandplatten 25h eingreifen. Es versteht sich, dass auch der pyramidenförmige Jochring 19h gegebenenfalls in einer die Drehachse 7 enthaltenden Diagonalfläche teilbar ist, wie dies anhand der Fig. 6 erläutert wurde.
Rg. 25 zeigt eine Variante 1i der Induktionsspuleneinheit aus den Fig. 23 und 24, die sich von dieser Einheit im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass die die Polstücke bildenden Wandplatten 25i zur
Anpassung an den Durchmesser des Hülsenteils 3i tangential oder/und radial zur Drehachse verschiebbar sind, wie dies durch Pfeile 115 angedeutet ist. Zur Anpassung der Neigung der Wandplatten 25i an den Konuswinkel des Hülsenteils 3i können die Wandplatten 25i relativ zur
Drehachse 7i entsprechend den Pfeilen 117 neigbar ausgeführt sein.
Bei den vorangegangen erläuterten Ausführungsformen der Induktionsspuleneinheit liegen die Polstücke im Betrieb an der äußeren Umfangsfläche des Hülsenteils des Werkzeughalters in Anlagekontakt an oder sind der Umfangsfläche eng benachbart. Dieser Umstand kann, wie Fig. 2 zeigt, dazu ausgenutzt werden, in der für den Anlagekontakt bestimmten Endfläche 29 des Polstücks 25 einen Temperatursensor 119 anzuordnen, beispielsweise in einer zu der Endfläche 29 offenen Aussparung 121 des Polstücks 25. Der Temperatursensor 119 kann dann, betriebsmäßig gegebenenfalls federnd vorgespannt in direkten Anlagekontakt zur Umfangsfläche 31 des Hülsenteils treten, was eine sehr genaue Temperaturmessung an der Oberfläche des Hülsenteils 3 erlaubt. Fig. 26 zeigt schematisch ein elektrisches Blockschaltbild der Induktionsspuleneinheit, bei der die Induktionsspulen 23 zueinander sämtlich parallel geschaltet an einen Wechselstromgenerator 123 angeschlossen sind. Der Wechselstromgenerator 123 spricht auf den Temperatursensor 119 an und schaltet den Spulenstrom der Spulen 23 ab, sobald die Umfangsfläche 31 des Hülsenteils 3 eine vorbestimmte für den Aufweitvorgang hinreichende Temperatur erreicht hat. Es versteht sich, dass gegebenenfalls mehrere solcher Temperatursensoren in axialer Richtung oder/und in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen sein können. Die Spulen sind aus Symmetriegründen bezogen auf die Radiusrichtung sämtlich gleichsinnig gewickelt, wobei durch die Polung ihrer Anschlüsse die in Umfangsrichtung abwechselnde Magnetflussrichtung sichergestellt ist, wie dies anhand von Fig. 9 erläutert wurde.
Alternativ oder zusätzlich zur vorstehend erläuterten temperaturabhängigen Abschaltfunktion des Wechselstromgenerators 123 kann eine auf den Temperatursensor 119 ansprechende Warneinrichtung 125 vorgesehen sein, die bei Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Temperatur ein optisches oder/und akustisches Warnsignal für die manuelle Beendigung des Heizbetriebs abgibt. Alternativ oder auch zusätzlich kann auch eine an den Temperatursensor 119 angeschlossene Anzeigeeinrichtung 127 vorgesehen sein, die den aktuellen, erfassten Temperaturwert auf einem Display zum Beispiel zahlenmäßig anzeigt.
Üblicherweise wird die Leistung oder/und die Ausgangsstromstärke oder/und die Dauer der Spulenerregung an dem Wechselstromgenerator 123 entsprechend dem zu erwärmenden Werkzeughalter voreingestellt, da die für die Erwärmung eines Werkzeughalters mit geringem Durchmesser benötigte Energie geringer ist als für einen Werkzeughalter mit großem Durchmesser. Um den Wechselstromgenerator 123 selbsttätig steuern zu können, spricht dieser auf einen Wegsensor 129 an, der die radiale Position zumindest eines der Polstücke 25 erfasst. Die radiale Position des Polstücks 25 ist ein Maß für die zur Erwärmung des Werkzeughalters benötigte Energie. Es versteht sich, dass der Wegsensor 129 auch die Drehposition des Stellrings 59 erfassen kann, wie dies in Fig. 2 bei 129' angedeutet ist. Insbesondere kann in der letztgenannten Variante der Wegsensor 129' die Position am Außenumfang des Stellrings 59 bezogen auf einen relativ großen Stellweg erfassen.
Es versteht sich, dass die Schaltungsanordnung der Fig. 26 auch bei den übrigen vorstehend erläuterten Ausführungsformen der Induktionsspuleneinheit genutzt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse (7) rotationssymmetrischen Bauteils (3) aus elektrisch leitendem Material, insbesondere eines Hülsenteils, welches in einer zu der Achse zentrischen Aufnahmeöffnung (9) einen langgestreckten Gegenstand im Presssitz hält, vorzugsweise zum Erwärmen des Hülsenteils eines
Werkzeughalters (5), der in seiner zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung (9) einen Schaft eines Rotationswerkzeugs (11) insbesondere eines Bohr- und Fräswerkzeugs im Presssitz hält, umfassend:
- einen zur Achse (7) zentrischen Aufnahmeraum (27) für das Bauteil (3),
eine insbesondere geradzahlige Anzahl in gleichen Winkelabständen um die Achse (7) herum verteilt angeordneter Polstücke (25) aus einem Material mit weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden Eigenschaften,
- mehrere mit Wechselstrom speisbare Spulen (23) zur Erzeugung magnetischer Flüsse in den Polstücken (25), derart, dass der magnetische Fluss in Umfangsrichtung benachbarter Polstücke (25) entgegengesetzte Richtung hat,
daduch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) der Achse (7) radial zugewandte Endflächen (29) haben, die auf dem größeren Teil ihrer axialen Höhe in einem ersten Bereich (33) längs der Erzeugenden einer äußeren Umfangsfläche (31) des Bauteils (33) in linienförmigen oder flächenförmigen Anlagekontakt oder nahezu einen solchen Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche (31) des Bauteils (3) bringbar sind, und dass sich zumindest auf axial einer Seite des ersten Bereichs (33) wenigstens einer der Endflächen (29), insbesondere jeder der Endflächen (29) an den ersten Bereich (33) ein zweiter Bereich (39) anschließt, in welchem die Endfläche (29) mit einem größeren radialen Abstand von der Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche (31) als im ersten Bereich (33) verläuft.
2. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (29) im zweiten Bereich (39) gegen die Erzeugende der Umfangsfläche (31) geneigt verläuft, wobei sich der radiale
Abstand aus der Erzeugenden mit wachsendem axialem Abstand vom ersten Bereich (33) vergrößert.
3. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugende eine konusförmige Umfangsfläche des Bauteils
(3) definiert und die Endflächen (29) in dem ersten Bereich (33) gleichsinnig zur Achse (7) geneigt sind und dass sich der zweite Bereich (39) der Endflächen (29) auf der im Durchmesser kleineren Seite des ersten Bereichs (33) anschließt.
4. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als den Schaft eines Rotationswerkzeugs (11) in der Aufnahmeöffnung (9) zentrisch zur Drehachse (7) im Presssitz aufnehmendes Hülsenteil (3) eines Werkzeughalters (5) ausgebildet ist und der zweite Bereich (39) auf der zur Werkzeugaustrittseite des Hülsenteils (3) benachbarten Seite des ersten Bereichs (33) vorgesehen ist.
5. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die der Achse (7) radial zugewandte Endfläche
(29) jedes Polstücks (25) an einem ihrer axialen Enden oder an beiden axialen Enden eine von der Achse (7) weg verlaufende, insbesondere gerundete Randflächenabschnitt (41, 43) hat.
6. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als den Schaft eines Rotationswerkzeugs (11) in der Aufnahmeöffnung (9) zentrisch zur Drehachse (7) im Presssitz aufnehmendes Hülsenteil (3) eines Werkzeughalters (5) ausgebildet ist und der von der Drehachse (7) weg verlaufende Randflächenabschnitt (41 , 43) zumindest an dem der Werkzeugaustrittsseite axial entfernt gelegenen Ende der Endfläche (29) vorgesehen ist.
7. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder den Ansprüchen 5 oder 6 in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) die Form flacher Scheiben haben, deren Flachseiten im Wesentlichen parallel zur Achse (7) verlaufen und deren der Achse (7) radial zugewandte Endflächen
(29) auf dem größten Teil ihrer axialen Höhe in linienförmigen oder flächenförmigen Anlagekontakt oder nahezu in einen solchen Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche (31) des Bauteils (3) bringbar sind.
8. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Achse (7) zugewandte Endfläche (29) jedes Polstücks (25) zumindest in ihrem Anlagekontaktbereich (33) zur Achse (7) hin verjüngt ist.
9. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (29) in dem Anlagekontaktbereich (33) konvex verrundet ist, insbesondere teilkreiszylindrisch verrundet ist.
10. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (29) in dem Anlagekontaktbereich (33) keilförmig verjüngt ist.
11. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) relativ zu einem den Aufnahmeraum (27) konzentrisch zur Achse (7) umschließenden Jochring (19) aus weichmagnetischem, Magnetfluss leitenden Material radial verschiebbar sind und die Spulen (23) radial innerhalb des Jochrings (19) angeordnet sind.
12. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass jedem Polstück (25) eine gesonderte
Spule (23) zugeordnet ist, die ihr Polstück (25) umschließt.
13. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochring (19) aus Segmenten (17) zusammengesetzt ist
14. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) Öffnungen des Jochrings (19) verschiebbar durchsetzen.
15. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochring (19) die ihm zugewandten, axialen Stirnflächen der Spulen (23) allseitig überdeckt.
16. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule (23) in einer in dem Jochring (19) radial eingesenkten Tasche (21) zumindest über einen Teil ihrer axialen Spulenhöhe eingreift.
17. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule (23g) zu einer radial verschiebbaren Baueinheit mit dem von ihr umschlossenen Polstück (25g) vereinigt ist.
18. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochring (19) und die Spulen (23) in einem ringförmigen Gehäuse (13) aus elektrisch isolierenden Material fixiert sind.
19. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen an den Jochring und den Spulen angegossenen, zumindest die Spulen umschließenden Ring aus Kunststoff-Vergussmasse umfasst.
20. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochring (19) auf zumindest einer seiner Stirnseiten, insbesondere auf beiden Stirnseiten eine mit einer zentrischen Durchtrittsöffnung (53) für das Bauteil (3) versehene
Ringscheibe (51) aus weichmagnetischem, Magnetfluss leitenden Material in axialem Abstand von den Polstücken (25) trägt.
21. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) relativ zu einem den
Aufnahmeraum (27) ringförmig umschließenden Gehäuse (13) radial verschiebbar geführt sind und mit einem koaxial zur Achse (7) drehbeweglich an einer den Aufnahmeraum (27) umschließenden Ringführung (69) des Gehäuses (13) geführten Stellring (59) gekuppelt sind, derart, dass bei einer Drehbewegung des Stellrings (59) die
Polstücke (25) gemeinsam eine radiale Verschiebebewegung ausführen.
22. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) in zwei zum radialen Öffnen des Aufnahmeraums (27) radial zur Achse (7) relativ zueinander bewegbare Baugruppen, insbesondere hälftig, unterteilt ist, und dass eine Kupplungsvorrichtung (71) die Baugruppen lösbar miteinander verbindet.
23. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, oder einem der Ansprüche 7 bis 20 in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) relativ zu einem den Aufnahmeraum (27) ringförmig umschließenden Gehäuse (13) radial verschiebbar geführt sind und mit einem koaxial zur Achse (7) drehbeweglich an einer den Aufnahmeraum (27) umschließenden Ringführung (69) des Gehäuses (13) geführten Stellring (59) gekuppelt sind, derart, dass bei einer Drehbewegung des Stellrings (59) die Polstücke (25) gemeinsam eine radiale Verschiebebewegung ausführen, dass das Gehäuse (13) einschließlich des daran koaxial drehbar geführten Stellrings (59) in zwei zum radialen Öffnen des
Aufnahmeraums (27) radial zur Achse (7) relativ zueinander bewegbare Baugruppen, insbesondere hälftig, unterteilt ist, und dass eine Kupplungsvorrichtung (71) die Baugruppen betriebsmäßig lösbar verbindet.
24. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 23 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) zwei mittels eines Scharniers (67) radial zur Achse (7) klappbar miteinander verbundene Gehäusesegmente (13', 13") umfasst, von denen jedes ein Segment des in zwei Stellringsegmente (591, 59") unterteilten Stellrings (59) für sich drehbar jedoch radial fixiert trägt, und dass die Kupplungsvorrichtung (71) in einer ersten Stellung die Gehäusesegmente (13\ 13") miteinander verbindet und die Stellringsegmente (59\ 59") für eine Drehbewegung freigibt und in einer zweiten Stellung die Gehäusesegmente (13', 13") für das Öffnen des Aufnahmeraums (27) freigibt und die Stellringsegmente (59", 59") drehfest an den Gehäusesegmenten (13\ 13") fixiert.
25. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (71) je ein zwischen den beiden Stellungen bewegbares Riegelstück (73) an jedem der Gehäusesegmente (13', 13") aufweist.
26. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelstücke (73) als achsparallel zur Achse (7) an den Gehäusesegmenten (13', 13") zwischen den beiden Stellungen verschiebbare Schubriegel ausgeführt sind.
27. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellring (59) mit Kupplungsorganen (63) der Polstücke (25) zusammenwirkende Spiralführungen (61) aufweist, die die Drehbewegung des Stellrings (59) in eine gemeinsame radiale Schiebebewegung der Polstücke (25) umsetzen.
28. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralführungen (61) am Umfang des Stellrings (59), insbesondere dessen Außenumfang, münden und die Polstücke (25) radial entnehmbar in dem Gehäuse (13) geführt sind.
29. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 28 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 7 bis 28 in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) zumindest auf den größten Teil ihrer axialen Höhe der Achse (7) radial zugewandte Endflächen (29) haben, die in linienförmigen oder flächenförmigen Anlagekontakt oder nahezu in einen solchen Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche (31) des Bauteils (3) bringbar sind, wobei die
Kontur der Endfläche (29) betriebsmäßig änderbar ist.
30. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (29b, c) an einem um eine tangential zur Drehachse verlaufende Schwenkachse (91 , 91c) schwenkbar an dem Polstück (25b, c) gehaltenen Endstück (87b, c) vorgesehen ist.
31. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (29a) an einen betriebsmäßig auswechselbar an dem Polstück (25a) gehaltenen Endstück (87) vorgesehen ist.
32. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (25d, e, f) mehrere relativ zueinander radial zur Achse (7) verschiebbare Endstücke (87d, e, f) umfasst, deren der Achse (7) radial zugewandte Stirnflächen (29d, e, f) gemeinsam die Endfläche des Polstücks (25d, e, f) bilden.
33. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (87d, e, f) an dem Polstück (25d, e, f) oder/und aneinander radial beweglich geführt sind.
34. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (87d, e) zu einem an dem Polstück (25d, e) radial beweglich geführten Stapel zusammengefasst sind und in dem Stapel aneinander radial beweglich geführt sind.
35. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (87f) im Wesentlichen Zylinderform haben und in radialen Öffnungen (111), insbesondere
Bohrungen das Polstück (25f) radial beweglich geführt sind.
36. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse ein Stellring (59) koaxial zur Achse (7) gelagert ist, dass der Stellring (59) mit Kopplungsorganen (63) der Polstücke zusammenwirkende Spiralführungen (61) aufweist, die die Drehbewegung des Stellrings (59) in eine gemeinsame radiale
Stellbewegung der Polstücke (25) umsetzen und dass die Spiralführungen (61) am Umfang des Stellrings (59), insbesondere an dessen Außenumfang, münden und die Polstücke (25) radial entnehmbar in dem Gehäuse (13) geführt sind.
37. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 23 bis 36 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 23 bis 36 in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke im Wesentlichen ebene Wandflächen (25h, i) eines den Aufnahmeraum (27h) umschließenden pyramidenstumpfförmigen Jochrings (19h) bilden, wobei die
Wandplatten (25h, i) mit ihren die Endflächen der Polstücke bildenden inneren Wandflächen (29h, i) in zumindest angenähert linienförmigen
Anlagekontakt oder nahezu in einen solchen Anlagekontakt mit der äußeren, konusförmigen Umfangsfläche des Bauteils (3h, i) bringbar sind.
38. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandplatten (25i) zur Anpassung an den Durchmesser des Bauteils (3i) tangential oder/und radial zur
Achse (7i) verschiebbar geführt sind oder/und zur Anpassung an den Konuswinkel des Bauteils (3i) relativ zur Achse (7i) neigbar geführt sind.
39. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 38 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 7 bis 38 in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der in Anlagekontakt oder nahezu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfiäche (31) des Bauteils (3) bringbaren Endfläche (29) oder nahe dieser Endfläche zumindest eines der Polstücke (25) wenigstens ein in direkten Anlagekontakt mit der Umfangsfiäche bringbarer Temperatursensor (119) angeordnet ist.
40. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (23) an einen den Wechselstrom liefernden Generator (123) angeschlossen sind, und dass der Generator (123) auf den Temperatursensor (119) anspricht und den Wechselstrom abschaltet, wenn der
Temperatursensor (119) eine Temperatur gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur erfasst.
41. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den Temperatursensor (119) ansprechende Signalisieranordnung (125) vorgesehen ist, die ein optisches oder/und akustisches Signal erzeugt, wenn der Temperatursensor (119) eine Temperatur gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur erfasst.
42. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 39 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den Temperatursensor (119) ansprechende Anzeigeanordnung (127) vorgesehen ist, die den Wert der von dem Temperatursensor (119) erfassten Temperatur anzeigt.
43. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 42 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 7 bis 42 in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als den Schaft eines Rotationswerkzeugs (11) in der Aufnahmeöffnung (9) zentrisch zur
Drehachse (7) im Presssitz aufnehmender Hülsenteil (3) eines Werkzeughalters (5) ausgebildet ist, dass die Polstücke (25) an einem den Aufnahmeraum (27) ringförmig umschließenden Gehäuse (13) verschiebbar geführt sind und dass an dem Gehäuse (13) ein in axialer oder/und radialer
Richtung beweglich justierbarer Abstandhalter (57) geführt ist.
44. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) und der Abstandhalter (57) für eine gemeinsame Bewegung miteinander zwangsgekuppelt sind.
45. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 44, oder dem o Oberbegriff von Anspruch 1 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 in
Verbindung mit einem der Ansprüche 7 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (25) an einem den Aufnahmeraum (27) ringförmig umschließenden Gehäuse (13) verschiebbar geführt sind oder/und an dem Gehäuse (13) ein in axialer oder/und radialer 5 Richtung bewegliches Anschlagelement, insbesondere ein beweglich justierbarer Abstandhalter (57), geführt ist, welches im Betrieb zur Anlage an dem zu erwärmenden Bauteil (3) bestimmt ist, dass wenigstens einem der Polstücke oder/und dem Anschlagelement oder/und einem mit zumindest einer dieser Komponenten o zwangsgekuppelten Konstruktionsteil ein die Position des Polstücks
(25) bzw. des Anschlagelements bzw. des Konstruktionsteils relativ zu dem Gehäuse (13) erfassender Wegsensor (129) zugeordnet ist und dass die Spulen (23) an einen den Wechselstrom liefernden, auf den Wegsensor (129) ansprechenden Generator (123) angeschlossen 5 sind, dessen Leistung oder/und Stromstärke des gelieferten
Wechselstroms oder/und Zeitdauer der Stromlieferung abhängig von der erfassten Position steuerbar ist.
46. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 45, o dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Spulen (23) einander parallel geschaltet sind.
47. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Spulen (23) bezogen auf die Radialrichtung gleichsinnig gewickelt sind und gleiche Windungszahl haben.
48. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens vier Polstücke (25) in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen sind, von denen jedem eine gesonderte Spule (23) zugeordnet ist.
49. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Aufnahmeraums (27) wenigstens eine auf das Bauteil (3) gerichtete Düse (86) für die Zuführung von Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser oder Kühlluft vorgesehen ist.
PCT/EP2006/001104 2005-02-09 2006-02-08 Induktionsspuleneinheit Ceased WO2006084678A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/883,905 US10129933B2 (en) 2005-02-09 2006-02-08 Induction coil unit
CN2006800085624A CN101142854B (zh) 2005-02-09 2006-02-08 感应线圈单元
EP06706744A EP1847158B1 (de) 2005-02-09 2006-02-08 Induktionsspuleneinheit
DE502006002743T DE502006002743D1 (de) 2005-02-09 2006-02-08 Induktionsspuleneinheit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005005892A DE102005005892A1 (de) 2005-02-09 2005-02-09 Induktionsspuleneinheit
DE102005005892.2 2005-02-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006084678A1 true WO2006084678A1 (de) 2006-08-17

Family

ID=36168550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/001104 Ceased WO2006084678A1 (de) 2005-02-09 2006-02-08 Induktionsspuleneinheit

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10129933B2 (de)
EP (1) EP1847158B1 (de)
CN (1) CN101142854B (de)
AT (1) ATE422147T1 (de)
DE (2) DE102005005892A1 (de)
ES (1) ES2320379T3 (de)
RU (1) RU2372753C2 (de)
WO (1) WO2006084678A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010207929A (ja) * 2009-03-06 2010-09-24 Franz Haimer Maschinenbau Kg 工具ホルダーの誘導加熱による工具の締付けおよび取外しのための装置
US8373104B2 (en) 2007-02-16 2013-02-12 Franz Haimer Maschinenbau Kg Cross-field shrink-fit device with means for limiting magnetic flux losses
JP2014531330A (ja) * 2011-09-13 2014-11-27 ハイマー・ゲーエムベーハー 誘導コイルユニット
JP2014532257A (ja) * 2011-09-13 2014-12-04 フランツ・ハイマー・マシーネンバウ・カーゲー 誘導コイルユニット
US9278414B2 (en) 2005-04-01 2016-03-08 Franz Haimer Maschinenbau Kg Induction coil assembly
US10129933B2 (en) 2005-02-09 2018-11-13 Haimer Gmbh Induction coil unit

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007007837U1 (de) 2007-06-01 2007-09-27 Franz Haimer Maschinenbau Kg Schrumpfspule mit direkter Werkzeugkühlung
DE102008045781A1 (de) * 2008-09-04 2010-03-11 Franz Haimer Maschinenbau Kg Induktive Spannvorrichtung für das Ein- und Ausspannen von Werkzeugen
CN101829923B (zh) * 2009-03-10 2015-05-27 弗朗茨海默尔机械制造两合公司 通过感应加热刀架而夹紧和松开刀具的装置
IN2012DN05033A (de) 2009-12-14 2015-10-02 Nippon Steel Sumitomo Metal Corp
CN102959097B (zh) * 2010-07-08 2014-07-16 本田技研工业株式会社 高频加热用线圈
GB2502385B (en) 2012-11-15 2014-07-09 Emiliane Trancerie Spa Method and apparatus for producing cores for electrical machines
DE102013005831B4 (de) * 2013-04-04 2020-11-05 Manuela Braun Warmumformvorrichtung
DE102015009611B3 (de) * 2015-07-24 2016-12-08 KARL SCHÜSSLER GmbH & Co. KG Kühleinrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters
US10308992B2 (en) * 2015-08-20 2019-06-04 Ford Motor Company Method and system for selectively softening hot stamped parts by induction heating
DE102015016830B4 (de) * 2015-12-28 2025-01-02 Haimer Gmbh Schrumpfgerät und Schrumpfsystem für den vorzugsweise mobilen Einsatz
CN106825658B (zh) * 2017-03-03 2019-01-25 哈尔滨理工大学 一种薄板成等壁厚深孔工艺
DE102017115202A1 (de) * 2017-07-07 2019-01-10 Bilz Werkzeugfabrik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines Bauteils
DE202018104875U1 (de) * 2018-08-24 2018-10-19 Haimer Gmbh Schrumpfgerät mit Futtererkennung und automatischer Spulenverstellung
DE102018121883A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-12 Helmut Diebold Gmbh & Co. Goldring-Werkzeugfabrik Schrumpfgerät und Verfahren zum induktiven Aufheizen von Schrumpffuttern
FR3087591B1 (fr) * 2018-10-23 2021-12-24 Valeo Equip Electr Moteur Inducteur pour chauffer une partie active de machine electrique tournante
CN109500455A (zh) * 2018-12-18 2019-03-22 江西福格新能源传动技术有限公司 汽车变速器直齿圆柱齿轮齿槽夹紧机构
CN109500454A (zh) * 2018-12-18 2019-03-22 江西福格新能源传动技术有限公司 渐开线旋压齿轮夹具
EP3840534B1 (de) * 2019-12-20 2024-03-06 E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte Induktionsheizvorrichtung, ein- und/oder ausschrumpfspannstation und verfahren
DE102020129700A1 (de) 2019-12-20 2021-06-24 E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte Induktionsheizvorrichtung, Ein- und/oder Ausschrumpfspannstation und Verfahren
CN111212490B (zh) * 2020-02-17 2022-02-01 中国科学院电工研究所 一种多工件同时加热的超导感应加热装置
CN111315054B (zh) * 2020-02-17 2022-02-01 中国科学院电工研究所 基于分裂式铁芯的多工件同时加热的超导感应加热装置
CN111315055B (zh) * 2020-02-17 2022-02-01 中国科学院电工研究所 一种基于分裂式铁芯的混合磁路超导感应加热装置
CN112275977A (zh) * 2020-10-16 2021-01-29 北京机电研究所有限公司 一种盘件辗压成形系统及方法
CN113000879A (zh) * 2021-03-23 2021-06-22 何方孟 一种可调行程双向夹持面的卡盘软爪及制备方法
US20230189406A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Fixture and method for induction heating of bored parts
DE102022115424A1 (de) 2022-06-21 2023-12-21 E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte Schrumpfspannabkühlvorrichtung, Kühlstation und Verfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1524221A (fr) * 1967-03-21 1968-05-10 Procedes De Boites D Essieux I Appareil de chauffage par induction d'une bague métallique
US4761527A (en) * 1985-10-04 1988-08-02 Mohr Glenn R Magnetic flux induction heating
WO2001089758A1 (de) * 2000-05-22 2001-11-29 Franz Haimer Gmbh Schrumpfvorrichtung für einen werkzeughalter
US20030168445A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Franz Haimer Apparatus for inductive heating of a tool holder
US20040160020A1 (en) * 1999-04-06 2004-08-19 Daniel Howell Device for clamping tools

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2288039A (en) * 1939-06-08 1942-06-30 Budd Induction Heating Inc Heat-treating apparatus
DE922700C (de) 1952-06-20 1955-01-20 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Vorrichtung fuer das Fuegen und Loesen von Pressverbaenden, insbesondere von auf Wellen festsitzenden ringfoermigen Koerpern, z. B. Innenringen von Waelzlagern
DE1094893B (de) 1958-03-27 1960-12-15 Martin Hamacher & Christian Re Induktive Erwaermungseinrichtung zum Abziehen der Laufringe von Waelzlagern oder anderen auf Wellen, Naben oder Raedern festsitzenden Ringen mit einzelnen Magnetsystemen
US2942089A (en) * 1958-07-17 1960-06-21 Westinghouse Electric Corp Induction heating apparatus
SU586980A1 (ru) * 1974-06-27 1978-01-05 Украинский Заочный Политехнический Институт Устройство дл демонтажа деталей
SU1276474A1 (ru) * 1983-06-24 1986-12-15 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тепло- И Массообмена Им.А.В.Лыкова Способ соединени с нат гом деталей типа вал-втулка
US4745251A (en) 1985-03-18 1988-05-17 Tocco, Inc. Valve seat inductor
DE10046547A1 (de) 2000-09-19 2002-03-28 Innovat Ges Fuer Sondermaschb Vorrichtung zum induktiven Aufheizen von Werkstücken
DE10157432B4 (de) 2001-11-23 2013-06-13 Franz Haimer Maschinenbau Kg Induktionsspule für ein induktives Schrumpfgerät
DE102005005892A1 (de) 2005-02-09 2006-08-10 Haimer Gmbh Induktionsspuleneinheit
DE102005014984A1 (de) 2005-04-01 2006-10-05 Franz Haimer Maschinenbau Kg Induktionsspulen-Baueinheit
EP2116104B1 (de) 2007-02-16 2013-05-29 Franz Haimer Maschinenbau KG Querfeldschrumpfvorrichtung mit mitteln zur begrenzung von magnetflussverlusten
DE102008045781A1 (de) 2008-09-04 2010-03-11 Franz Haimer Maschinenbau Kg Induktive Spannvorrichtung für das Ein- und Ausspannen von Werkzeugen
JP5286140B2 (ja) * 2009-04-10 2013-09-11 日立アプライアンス株式会社 誘導加熱調理器
DE102011082613B4 (de) 2011-09-13 2024-08-14 Haimer Gmbh Induktionsspuleneinheit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1524221A (fr) * 1967-03-21 1968-05-10 Procedes De Boites D Essieux I Appareil de chauffage par induction d'une bague métallique
US4761527A (en) * 1985-10-04 1988-08-02 Mohr Glenn R Magnetic flux induction heating
US20040160020A1 (en) * 1999-04-06 2004-08-19 Daniel Howell Device for clamping tools
WO2001089758A1 (de) * 2000-05-22 2001-11-29 Franz Haimer Gmbh Schrumpfvorrichtung für einen werkzeughalter
US20030168445A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Franz Haimer Apparatus for inductive heating of a tool holder

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10129933B2 (en) 2005-02-09 2018-11-13 Haimer Gmbh Induction coil unit
US9278414B2 (en) 2005-04-01 2016-03-08 Franz Haimer Maschinenbau Kg Induction coil assembly
US8373104B2 (en) 2007-02-16 2013-02-12 Franz Haimer Maschinenbau Kg Cross-field shrink-fit device with means for limiting magnetic flux losses
JP2010207929A (ja) * 2009-03-06 2010-09-24 Franz Haimer Maschinenbau Kg 工具ホルダーの誘導加熱による工具の締付けおよび取外しのための装置
JP2014531330A (ja) * 2011-09-13 2014-11-27 ハイマー・ゲーエムベーハー 誘導コイルユニット
JP2014532257A (ja) * 2011-09-13 2014-12-04 フランツ・ハイマー・マシーネンバウ・カーゲー 誘導コイルユニット
US10165629B2 (en) 2011-09-13 2018-12-25 Haimer Gmbh Induction coil unit

Also Published As

Publication number Publication date
US20160113069A1 (en) 2016-04-21
RU2007133505A (ru) 2009-03-20
DE102005005892A1 (de) 2006-08-10
EP1847158B1 (de) 2009-01-28
RU2372753C2 (ru) 2009-11-10
CN101142854A (zh) 2008-03-12
ES2320379T3 (es) 2009-05-21
ATE422147T1 (de) 2009-02-15
DE502006002743D1 (de) 2009-03-19
EP1847158A1 (de) 2007-10-24
US10129933B2 (en) 2018-11-13
CN101142854B (zh) 2010-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1847158B1 (de) Induktionsspuleneinheit
EP1519632B1 (de) Schrumpfvorrichtung für einen Werkzeughalter
EP1867211B1 (de) Induktionsspulen-baueinheit
DE102011082611B4 (de) Induktionsspuleneinheit
EP1314511B1 (de) Induktionsspule für ein induktives Schrumpfgerät
DE10102710B4 (de) Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines Werkzeughalters
DE102011082613B4 (de) Induktionsspuleneinheit
DE202004013916U1 (de) Gerät zum Spannen eines Rotationswerkzeugs in einem Werkzeughalter
EP2116104B1 (de) Querfeldschrumpfvorrichtung mit mitteln zur begrenzung von magnetflussverlusten
DE10025007B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen
DE10025004B4 (de) Kühleinrichtung für ein Schrumpfgerät
AT502174B1 (de) Vorrichtung zum induktiven erwärmen eines werkzeughalters
DE102004019867A1 (de) Dämpfungsadapter für ein induktives Schrumpfgerät
DE10025008B4 (de) Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen
WO2004048027A1 (de) Induktionsanordnung zum induktiven erwärmen eines werkzeughalters
DE102007062537B4 (de) Vorrichtung zum Spannen von Körpern in einer Aufnahme
EP1804990B1 (de) Vorrichtung zum induktiven erwärmen eines werkzeughalters
DE20023809U1 (de) Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen
DE20023453U1 (de) Vorrichtung zum Spannen von Werkzeugen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006706744

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 3251/KOLNP/2007

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007133505

Country of ref document: RU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200680008562.4

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2006706744

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11883905

Country of ref document: US