WO2013037761A1

WO2013037761A1 - Induktionsspuleneinheit

Info

Publication number: WO2013037761A1
Application number: PCT/EP2012/067717
Authority: WO
Inventors: Franz Haimer
Original assignee: Franz Haimer Maschinenbau Kg
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-03-21
Also published as: US9832819B2; EP2756733A1; DE102011082611B4; US20150041456A1; DE102011082611A1; JP6170050B2; JP2014532257A; CN103828484A

Abstract

Die Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse (7) rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere eines Werkzeughalters (5), umfasst mehrere um die Achse (7) des Werkzeughalters (5) herum angeordnete Spulen (19) mit radial zur Achse (7) beweglichen Polelementen, die durch einen gemeinsamen Jochring (17) miteinander verbunden sind. Bei Erregung der Spulen (19) mit Wechselstrom erzeugen diese einen in dem Werkzeughalter (5) in Umfangsrichtung verlaufenden Magnetfluss zur induktiven Erwärmung des Werkzeughalters (5). Die Induktionsspuleneinheit (1 ) kann mittels eines Antriebs (87) in Richtung der Achse (7) oszillierend bewegt werden, wobei sich die Polelemente (21) entlang des Werkzeughalters (5) oszillierend bewegen. Eine solche Induktionsspuleneinheit ist in der Lage, trotz vergleichsweise geringem Energiebedarf und vergleichsweise geringen Abmessungen einen vergleichsweise großen Bereich des Werkzeughalters (5) zu erwärmen.

Description

Induktionsspuleneinheit Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse rotationssymmetrischen Bauteils aus elektrisch leitendem Material und insbesondere zum Erwärmen 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 bekannt, den zylindrischen Schaft eines rotierend anzutreibenden Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers, in eine im

Wesentlichen zylindrische Aufnahmeöffnung eines Werkzeughalters einzuschrumpfen. Der Werkzeugschaft hat bezogen auf den

Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung Übermaß. Zum Einsetzen oder Entnehmen des Werkzeugschafts wird der die Aufnahmeöffnung enthaltende Hülsenteil des Werkzeughalters erwärmt, bis der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung so weit gedehnt ist, dass der Werkzeugschaft eingesetzt oder entnommen werden kann. Nach dem Erkalten hält der Hülsenteil den Werkzeugschaft im Presssitz.

Während das Einsetzen des Werkzeugschafts in den wärmegedehnten Werkzeughalter in aller Regel problemlos vonstattengeht, muss für das Entnehmen des Werkzeugschafts aus dem Werkzeughalter der

Werkzeughalter so rasch erwärmt werden, dass der Werkzeughalter sich dehnt, bevor durch Wärmeleitung auch der Werkzeugschaft mit erwärmt wird, was zum Verklemmen des Werkzeugschafts im Werkzeughalter führt und das Ausspannen des Werkzeugs erschwert, wenn nicht gar unmöglich macht. Es ist bekannt, den üblicherweise aus Stahl, d. h. einem elektrisch leitenden Material bestehenden Werkzeughalter induktiv mittels einer

Induktionsspuleneinheit erzeugte Wirbelströme zu erwärmen. Die

Induktionsspule herkömmlicher Geräte umschließt hierbei gleichachsig den Werkzeughalter. Eine solche Induktionsspule erzeugt in dem von ihr umschlossenen Werkzeughalter einen axial verlaufenden Magnetfluss, der den Werkzeughalter erwärmt.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine solche Induktionsspule magnetische Streufelder erzeugt, die nicht nur dem Werkzeughalter, sondern auch in einem gewissen Umfang das darin im Presssitz gehaltene Werkzeug mit erwärmen. Um dies zu vermeiden, ist es aus DE 199 15 412 A1 bekannt, die dem Werkzeug benachbarte Stirnseite der Induktionsspule mit einer

Polscheibe aus weichmagnetischem Material, beispielsweise Ferrit, abzudecken. Die auf der werkzeugseitigen Stirn des Werkzeughalters aufliegende Polscheibe konzentriert den Magnetfluss in dem Werkzeughalter und schirmt in gewissem Umfang den Werkzeugschaft gegen Streufelder ab. Die aus DE 199 15 412 A1 bekannte Induktionsspule vermag jedoch den Werkzeughalter nicht gleichförmig zu erwärmen, so dass es lokal zu

Überhitzungsschäden an dem Werkzeughalter kommen kann. Darüber hinaus verhindert die auf der Stirn des Werkzeughalters aufliegende

Polscheibe, dass radial auskragende Werkzeuge bis unmittelbar an die Stirn des Werkzeughalters herangeführt eingeschrumpft werden können.

Aus DE 10 2005 005 892 A1 ist eine weitere Induktionsspuleneinheit bekannt, bei welcher mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Polelemente aus weichmagnetischem Material radial verstellbar in einem Jochring aus weichmagnetischem Material angeordnet sind. Die

Polelemente haben dem Werkzeughalter radial zugewandte Endflächen, die in einen linienförmigen Anlagekontakt zur Umfangsfläche des

Werkzeughalters bringbar sind. Die Polelemente sind von gesondert zugeordneten Spulen umschlossen und induzieren, wenn sie in an sich bekannter Weise mit Wechselstrom gespeist werden, in dem Werkzeughalter Magnetflüsse, die den Werkzeughalter in Umfangsrichtung durchfluten und den Werkzeughalter erwärmende Wirbelströme erzeugen. Da die

Polelemente auf der Umfangsfläche des Werkzeughalters anliegen, erübrigt sich eine auf der Stirnfläche des Werkzeughalters anliegende Polscheibe, wie sie bei DE 199 15 412 A1 vorgesehen ist, und dementsprechend können radial auskragende Werkzeuge bis an die Stirn des Werkzeughalters heran eingeschrumpft werden.

Bei der aus DE 10 2005 005 892 A1 bekannten Induktionsspuleneinheit verlaufen die axialen Enden der an der Außenfläche des Werkzeughalters anliegenden Endflächen der Polelemente im Abstand von dem

Werkzeughalter, was den magnetischen Widerstand des Magnetflusskreises im Bereich der Enden erhöht, wodurch eine lokale Überhitzung des

Werkzeughalters in diesen Bereichen für manche Anwendungsfälle hinreichend vermieden wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die

Adaptierung der Endflächen der Polelemente aufwendig ist und für manche Anwendungsfälle zur Vermeidung lokaler Überhitzungen des

Werkzeughalters nicht ausreicht.

Herkömmliche Induktionsspuleneinheiten lenken den durch Induktionsspulen erzeugten Magnetfluss so in das zu erwärmende Bauteil, dass der

Magnetfluss den zu erwärmenden Bereich vollständig überlappt. In aller Regel wird hierbei ein Bereich induktiv erwärmt, der größer ist als der zum Beispiel bei einem Werkzeughalter durch das Ein- und Ausspannen des Werkzeugs zu dehnende, axiale Bereich. Herkömmliche

Induktionsspuleneinheit sind deshalb energetisch als auch räumlich überdimensioniert, insbesondere um auch Bauteile, insbesondere

Werkzeughalter unterschiedlicher Abmessungen erwärmen zu können. Die Überdimensionierung herkömmlicher Induktionsspuleneinheiten kann aber zu magnetischen Streufeldern führen, die das auszuspannende Werkzeug mit erhitzen und das Ausspannen zum Teil beträchtlich erschweren können. Unter einem ersten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, einen Weg zu zeigen, wie das Bauteil und insbesondere ein Werkzeughalter mit

vergleichsweise geringem Energieaufwand und dabei verringerter Feldstärke magnetischer Streufelder sicher erwärmt werden kann.

Unter dem ersten Aspekt geht die Erfindung von einer

Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere eines Werkzeughalters, aus, welcher umfasst: einen zur Achse zentrischen Aufnahmeraum für das Bauteil, wenigstens ein Polelement aus einem Material mit

weichmagnetischem, magnetflussleitenden Eigenschaften, wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule zur Erzeugung von magnetischem Fluss in dem wenigstens einen Polelement, wobei das wenigstens eine Polelement eine der Achse im Wesentlichen radial zugewandte Endfläche hat, die in Anlagekontakt oder Nahezu- Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils steht.

Bei einer solchen Induktionsspuleneinheit ist gemäß der Erfindung

vorgesehen, dass eine Antriebsanordnung vorgesehen ist, die zumindest das wenigstens eine Polelement und eine Halterung für das Bauteil zumindest während eines Teils der Zeitspanne, in welcher die wenigstens eine Spule mit Wechselstrom gespeist ist, relativ zueinander bewegend in Richtung der Achse längsbeweglich und/oder um die Achse rotierend antreibt. Die Induktionsspuleneinheit und die Halterung können hierbei zu einer Geräteeinheit miteinander verbunden sein.

Einer solchen Induktionsspuleneinheit liegt die Idee zugrunde, den von der wenigstens einen Spule erzeugten Magnetfluss nicht im gesamten zu erwärmenden Bereich des Bauteils kontinuierlich zuzuführen, sondern auf einem Teilbereich des gesamten zu erwärmenden Bereichs zu begrenzen und stattdessen diesen Teilbereich nach Art einer Abtastbewegung einmal oder auch mehrfach über den gesamten, zu erwärmenden Bereich zu bewegen. Hierbei wird ausgenutzt, dass das Bauteil die in den Teilbereichen lokal erzeugte Wärme zu speichern vermag, dass aber für die Erzeugung der Wirbelströme in den Teilbereich weniger Energie aufgebracht werden muss. Darüber hinaus lässt sich allein aufgrund geeigneter Wahl der Abtastbewegung der insgesamt zu erwärmende Bereich festlegen. Durch Wahl der Geschwindigkeit und/oder der Verweildauer lässt sich die

Wärmemenge variieren, die dem Bauteil lokal zugeführt wird. Dies lässt sich insbesondere dadurch erreichen, dass die wenigstens eine Spule und das wenigstens eine Polelement eine relativ zur Halterung bewegbare Einheit bilden und die Antriebsanordnung diese Einheit und die Halterung in

Richtung der Achse relativ zueinander in einer oszillierenden Bewegung antreibt. Durch Steuerung der Amplitude der oszillierenden Bewegung und/oder der Frequenz lässt sich die gewünschte Gesamterwärmung des Bauteils steuern. Zweckmäßigerweise ist hierbei der Antriebsanordnung eine Steuerung zugeordnet, die auch die Momentangeschwindigkeit der

Relativbewegung und/oder die Stromstärke des die wenigstens eine Spule speisenden Wechselstroms abhängig von der momentanen Position des wenigstens einen Polelements relativ zum Halter steuert.

Die Induktionsspuleneinheit kann mehrere, insbesondere eine geradzahlige Anzahl um die Achse herum verteilte Polelemente umfassen, die radial zur Achse beweglich an der Einheit geführt sind und zwischen einer der Achse nahen Stellung und einer der Achse fernen Stellung bewegbar sind und mit ihren der Achse im Wesentlichen radial zugewandten Endflächen in der der Achse nahen Stellung in Anlagekontakt oder nahezu Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils stehen. Eine solche

Induktionsspuleneinheit kann längs des Bauteils in Richtung der Achse oszillierend bewegt werden, um den von den Polelementen axial

überdeckten Bereich zu vergrößern. Mit anderen Worten ausgedrückt, die axiale Höhe der Polelemente kann kleiner sein als der zu erwärmende Axialbereich des Bauteils. Die Polelemente stehen hierbei

zweckmäßigerweise zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Höhe in Anlagekontakt oder nahezu Anlagekontakt mit dem Bauteil.

Bei herkömmlichen Induktionsspuleneinheiten, wie sie beispielsweise aus DE 199 15 412 A1 bekannt sind, wird der Magnetfluss durch eine einzige das Bauteil umschließende Spule erzeugt, wobei sich die Spule über eine axiale Länge erstreckt, die größer ist als der zu erwärmende axiale Bereich des Bauteils, hier des Werkzeughalters. Der erste Aspekt der Erfindung lässt sich auch auf Induktionsspuleneinheiten der aus DE 199 15 412 A1 bekannten Art anwenden, bei der eine das Bauteil umschließende Spule vorgesehen ist, wobei auf wenigstens einer axial gelegenen Seite der Spule, vorzugsweise auf beiden axialen Seiten der Spule, ein oder mehrere

Polelemente vorgesehen sind. Die Polelemente können auch als Polscheibe ausgebildet sein, soweit der Öfffnungsdurchmesser der Polscheibe die genannte Oszillationsbewegung der Spule relativ zum Bauteil in Richtung der Achse zulässt. Anstelle der Polscheibe können auch mehrere in

Umfangsrichtung gegeneinander winkelversetzte Polelemente vorgesehen sein, die ggf. radial zur Achse beweglich sind, um so auch einem

beispielsweise konusförmigen Außenmantel des Bauteils anliegend folgen zu können.

Der erste Aspekt der Erfindung lässt sich insbesondere bei einer

Induktionsspuleneinheit der aus DE 10 2005 005 892 A1 bekannten Art einsetzen, da eine solche Induktionsspuleneinheit vergleichsweise geringe axiale Abmessungen hat. Eine Induktionsspuleneinheit dieser Art umfasst: einen zur Achse zentrischen Aufnahmeraum für das Bauteil, eine insbesondere geradzahlige Anzahl um die Achse herum verteilte, insbesondere in gleichen Winkelabständen verteilte Polelemente aus einem Material mit weichmagnetischen, magnetflussleitenden

Eigenschaften, wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule zur Erzeugung magnetischer Flüsse in den Polelementen, insbesondere mehrere dieser Spulen, wobei die Polelemente radial zur Achse beweglich an der Einheit geführt sind und zwischen einer der Achse nahen ersten Stellung und einer der Achse fernen zweiten Stellung bewegbar sind und wobei die Polelemente der Achse im Wesentlichen radial zugewandte Endflächen haben, die in der ersten Stellung in Anlagekontakt oder nahezu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils stehen.

Zweckmäßigerweise stehen die Endflächen der Polelemente hierbei zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Höhe längs einer Erzeugenden einer äußeren Umfangsfläche des Bauteils in Anlagekontakt oder nahezu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils.

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 Achse. Polelemente sowie auch sonst hier und im Folgenden erwähnte Materialien mit weichmagnetischen, magnetflussleitenden Eigenschaften, wie zum Beispiel Polstäbe oder Joche oder dgl., bestehen aus elektrisch nicht leitendem Material, um in diesen Elementen keine Wirbelstromverluste zu erzeugen. Die Anzahl der Polelemente und/oder Spulen ist bevorzugt geradzahlig. Es versteht sich, dass auch eine ungeradzahlige Anzahl Polelemente und/oder Spulen eingesetzt werden können. Auch kann ein „Querfeld" der erläuterten Art auch mit einer von der Anzahl der Polelemente abweichenden Anzahl Spulen erzeugt werden. Im Einzelfall genügt eine einzige Spule.

Bei den Polelementen kann es sich um einstückige Platten oder Stäbe mit rechteckigem, quadratischem oder rundem Querschnitt handeln und dementsprechend variiert die Form der Endfläche entlang des einstückigen Elements. Es versteht sich, dass es sich bei dem Bereich der Endfläche auch um ein betriebsmäßig abnehmbares Teil des ansonsten einstückigen Polelements handeln kann, wie dies in DE 10 2005 005 892 A1 erläutert ist.

Damit sich das Polelement auch einer in Richtung der Achse verändernden Kontur des Bauteils anpassen kann, kann es auch als Stapel aus mehreren, zueinander parallel radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet sein. Die der Achse zugewandten Enden dieser Polstäbe bilden Teilendflächen, die zusammen die Endfläche des

Polelements bilden.

Die Neigung der zur Anlage an dem Bauteil bestimmten Endfläche der Polelemente soll so gewählt sein, dass die Endfläche in möglichst engem Kontakt, insbesondere Linienkontakt, mit dem Außenmantel des Bauteils steht. Vielfach hat das Bauteil, wie dies zum Beispiel bei Werkzeughaltern üblich ist, einen konusförmigen Außenmantel, der von Werkzeughalter zu Werkzeughalter unterschiedlich sein kann. In DE 10 2005 005 892 A1 werden Polelemente beschrieben, deren Endfläche bildende Bereich durch ein klappbar angelenktes Bauteil gebildet wird, um sich so einem sich ändernden Neigungswinkel der Kontur anpassen zu könnnen. Da das abklappbare Bauteil jedoch Bestandteil des magnetflussleitenden Pols ist, können den magnetischen Widerstand erhöhende Luftspalte nicht ausgeschlossen werden. Darüber hinaus bestehen die Polelemente aus sprödem Material, zumeist Ferrit, was die Gefahr der Beschädigung in sich birgt. Unter einem zweiten Aspekt, der eine bevorzugte Ausgestaltung des vorangegangen erläuterten ersten Aspekts betrifft, aber auch selbstständige erfinderische Bedeutung bei Induktionsspuleneinheiten mit von dem ersten Aspekt abweichenden Merkmalen hat, ist vorgesehen, dass die Polelemente in je einem Führungselement zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegbar geführt sind und dass die Führungselemente jeweils um eine quer zur Achse verlaufende und insbesondere in einer zur Achse normalen gemeinsamen Ebene schwenkbeweglich gelagert sind. Da anders als bei DE 10 2005 005 892 A1 beschrieben die Polelemente insgesamt geschwenkt werden, um deren Endflächen dem Neigungswinkel des Außenmantels des Bauteils anzupassen, sind die Polelemente trotz ihrer Anpassbarkeit mechanisch stabil und haben, verglichen mit herkömmlichen Polelemente einen vergleichsweise niedrigen magnetischen Widerstand. Es versteht sich, dass die Führungselemente für eine gleichsinnige Schwenkbewegung über ein Getriebe miteinander und insbesondere auch mit einem gemeinsamen Antriebsorgan gekuppelt sein können, um sie gemeinsam in zum Beispiel linienförmigen Anlagekontakt mit dem Außenmantel des Bauteils zu bringen. Auf diese Weise lässt sich die Anpassungszeitspanne kurz halten, wenn zum Beispiel unterschiedliche Werkzeughalter erwärmt werden sollen.

Die unter dem zweiten Aspekt beanspruchte Idee lässt sich nicht nur bei einstückigen Polelementen einsetzen, sondern mit Vorteil auch bei

Polelementen, die als Stapel aus mehreren zueinander parallel radial zur Achse relative zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet sind, um die Anlagefläche des Bauteils nicht nur approximiert in Stufen in

Anlagekontakt mit den Polstäben bringen zu können, sondern die Polstäbe ihrerseits auch linienförmig oder flächig an das Bauteil anlegen zu können.

Jedes Polelement kann eine Linearverzahnung aufweisen, die mit einem an ihrem Führungselement gelagerten Antriebsritzel kämmt, wobei die

Antriebsritzel mit einem gemeinsamen Antriebsorgan in Antriebsverbindung stehen, wie dies nachfolgend auch für aus Stapeln von Polstäben

aufgebaute Polelemente beschrieben wird. Das Antriebsorgan sorgt für eine form- oder kraftschlüssige Zustell- und Rückholbewegung der Polelemente. Die Zustellbewegung, die das Polelement in Anlagekontakt mit dem Bauteil bringt, sorgt bei einem Winkelfehler zwischen Endfläche des Polelements und dem Bauteil dafür, dass ein Kippmoment auf das Führungselement ausgeübt wird, welches das Polelement in Linien- oder Flächenkontakt mit dem Bauelement bringt. Ein gesondertes Antriebsorgan für das

Führungselement, wie es nachfolgend noch erläutert wird, kann deshalb ggf. entfallen. Auch sorgen die beim Bestromen der Spulen auftretenden

Magnetkräfte für eine weitere Ausrichtung der Winkellage des Polelements relativ zum Bauteil. Dies gilt insbesondere unter dem vorangegangen erläuterten zweiten Aspekt der Erfindung.

Bei der in Richtung der Achse erfolgenden Oszillationsbewegung kann es auch zu einer Relativbewegung zwischen der Endfläche der Polelemente einerseits und der Außenumfangsfläche des zu erwärmenden Bauteils andererseits kommen. Um Abnutzungsschäden an den Polelementen einerseits und den zu erwärmenden Bauteilen andererseits zu vermeiden, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das wenigstens eine Polelement der Achse benachbart ein um eine quer zur Achse verlaufende Drehachse drehbares oder schwenkbares Endflächenelement aus einem Material mit weichmagnetischem, magnetflussleitenden Eigenschaften trägt, welches eine um die Drehachse gekrümmte, insbesondere gleichachsig zur Drehachse kreisförmig gekrümmte, auf der äußeren Umfangsfläche des Bauteils in Anlagekontakt abwälzbare Endfläche bildet. Das

Endflächenelement kann als Rad oder Walze oder Kugel ausgebildet sein und rollt zur Verschleißminderung an dem Bauteil ab. In dieser

Ausgestaltung ist das Endflächenelement Bestandteil des Magnetflusswegs. Soweit jedes Polelement lediglich ein einziges drehbares oder schwenkbares Endflächenelement trägt, genügt es, wenn das Polelement lediglich radial zur Achse beweglich geführt ist. Das Polelement muss nicht zusätzlich schwenkbar gelagert sein, da Winkelfehler durch das Endflächenelement ausgeglichen werden. Ein Endflächenelement der vorstehend erläuterten Art steht an einer konischen Außenumfangsfläche des Bauteils in Punktkontakt mit dem Bauteil. Um auch einen Linienkontakt zumindest annähern zu können, sind zweckmäßigerweise wenigstens zwei Endflächenelement achsparallel zueinander und in Richtung der Achse gegeneinander versetzt an dem Polelement gelagert.

Die Mantelfläche des Endflächenelements kann in Richtung seiner Drehbzw. Schwenkachse variiert sein, beispielsweise unter Bildung von

Scheitelbereichen, wie sie nachfolgend unter dem dritten Aspekt der

Erfindung beschrieben sind. Es versteht sich, dass die Endflächenelemente auch in ihrer Größe variiert sein können. Insbesondere können ein und demselben Polelement zugeordnete Endflächenelemente unterschiedliche Größe und/oder Querschnittskontur haben.

In einer Variante, bei der das Polelement, wie unter dem zweiten Aspekt erläutert, schwenkbar gelagert ist, kann die Endfläche des Polelements gleichachsig zur Schwenkachse im Wesentlichen kreisförmig um die

Schwenkachse herum gekrümmt sein, so dass das Polelement als solches mit seiner Endfläche an der Außenfläche des Bauteils abrollen kann, wenn die Induktionsspuleneinheit eine Oszillationsbewegung relativ zu dem Bauteil ausführt.

Unter einem dritten Aspekt, der eine bevorzugte Ausgestaltung des ersten oder zweiten Aspekts betrifft, aber auch selbstständige erfinderische

Bedeutung bei Induktionsspuleneinheiten mit vom ersten oder zweiten Aspekt abweichenden Merkmalen hat, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere eines Hülsenteils, beispielsweise eines

Werkzeughalters, zu schaffen, die sich einfacher als bisher an

unterschiedliche Bauteile anpassen lässt, um das Bauteil gleichmäßiger als bisher zu erwärmen.

Die vorstehend erwähnte Aufgabe wird unter dem dritten Aspekt dadurch gelöst, dass zumindest der für die Anlage oder Nahezu-Anlage bestimmte Teilbereich der Endfläche jedes Polelements als längs der Achse

langgestreckter Scheitelbereich von zur Achse hin aufeinander zu

verlaufenden Teilflächen gebildet ist, wobei die radiale Höhe der von den Teilflächen begrenzten achsnormalen Querschnittsfläche des Polelements radial zur Achse variiert ist und/oder der Krümmungsradius des

Scheitelbereichs in der achsnormalen Querschnittsfläche variiert ist und/oder die Breite des Scheitelbereichs in Umfangsrichtung des Bauteils gesehen in der achsnormalen Querschnittsfläche längs der Achse variiert ist.

Durch die Variation der radialen Höhe und/oder des Krümmungsradius und/oder der Scheitelbereichsbreite durch die Gestaltung der aufeinander zu verlaufenden Teilflächen kann auf einfache Weise der lokale magnetische Widerstand der Endflächen variiert und damit der magnetische Fluss in dem Bauteil lokal in einem Nebenschluss zu den am Bauteil anliegenden

Bereichen der Endfläche variiert und angepasst werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung, die es dem Polelement erlaubt, sich auch einer in Richtung der Achse verändernden Kontur des Bauteils anzupassen, ist zumindest eines oder bevorzugt sämtliche der Polelemente als Stapel aus mehreren zueinander parallel radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet. Die der Achse zugewandten Enden dieser Polstäbe bilden gesonderte Scheitelbereiche, wobei die radiale Höhe der von den Teilflächen begrenzten, achsnormalen Querschnittsflächen radial zur Achse variiert ist und/oder der

Krümmungsradius des Scheitelbereichs in den achsnormalen

Querschnittsflächen variiert ist und/oder die Breite des Scheitelbereichs, in Umfangsrichtung des Bauteils gesehen, in der achsnormalen

Querschnittsfläche längs der Stapelrichtung zumindest zwischen zwei im Stapel benachbarten Polstäben variiert. In dieser Ausgestaltung kann nicht nur der magnetische Fluss beeinflusst werden, sondern auch sichergestellt werden, dass sich das als Stapel von Polstäben ausgebildete Polelement selbsttätig der Außenkontur des Bauteils anpassen kann. Ein solches Polelement kann zum Beispiel an einem konischen Außenmantel anliegen, selbst wenn der Konuswinkel des Bauteils von Bauteil zu Bauteil oder auch innerhalb des Bauteils variiert. Der Stapel von Polstäben approximiert die Umfangskontur des Bauteils in der Praxis hinreichend, selbst wenn die Erzeugenden der Endflächen der einzelnen Polstäbe achsparallel zur Achse verlaufen.

Die Variation der Endflächen der Polelemente bzw. Polstäbe, jeweils gesehen in zur Achse normalen Schnittebenen, erlaubt es, den Magnetfluss örtlich einem variierenden Materialquerschnitt des zu erwärmenden Bauteils anzupassen. Speziell bei Werkzeughaltern nimmt der Materialquerschnitt des den Werkzeugschaft aufnehmenden Hülsenabschnitts von der

Werkzeugeinsteckseite her zu, d. h. der Werkzeughalter hat in diesem Bereich einen konischen Außenmantel, und dementsprechend ändert sich auch die Umfangslänge, innerhalb der der Magnetfluss den Konus umschließt. Um für eine gleichmäßige Erwärmung eines Bauteils mit in Richtung der Achse zunehmendem Materialquerschnitt, insbesondere eines Hülsenteils mit konusförmigem Außenmantel, zu sorgen, ist

zweckmäßigerweise vorgesehen, dass mit längs der Achse wachsendem Materialquerschnitt des Bauteils die radiale Höhe der von den Teilflächen begrenzten, achsnormalen Querschnittsfläche radial zur Achse abnimmt und/oder der Krümmungsradius des Scheitelbereichs in der achsnormalen Querschnittsfläche zunimmt und/oder die Breite des Scheitelbereichs, in Umfangsrichtung des Bauteils gesehen, in der achsnormalen

Querschnittsfläche zunimmt.

In einer besonders einfachen Ausgestaltung sind die aufeinander zu geneigten Teilflächen sowie die Scheitelfläche im Wesentlichen ebene Flächen, die eine trapezförmige, achsnormale Querschnittsfläche

begrenzen. Alternativ können die aufeinander zu geneigten Teilflächen und/oder die Scheitelfläche konvex gekrümmte Flächen sein, die eine bogenförmige, begrenzte achsnormale Querschnittsfläche begrenzen. Es versteht sich, dass die Endfläche der Polelemente entsprechend den vorangegangen erläuterten Grundsätzen in Richtung der Achse gleichförmig sich ändernd variiert sein kann, und zwar unabhängig davon, ob die

Polelemente einstückig ausgebildet sind oder als Stapel von Polstäben ausgebildet sind. Die Variation kann aber bei aus Polstäben aufgebauten Polelementen gestuft erfolgen.

Die Polstäbe sind innerhalb des Stapels jedes Polelements gegeneinander verschiebbar und können unmittelbar aneinander oder aber an

Führungsflächen eines vorbestimmten Polstabs des Stapels quer zur Verschieberichtung geführt sein, wie dies zum Beispiel in DE 10 2005 005 892 A1 beschrieben ist. Alternativ können die Polstäbe aber auch an gehäusefesten Flächen der Induktionsspuleneinheit geführt sein.

Im Betrieb sollen die Polstäbe in Anlagekontakt zum Außenmantel des Bauteils treten. Hierfür geeignete Anpresskräfte erzeugt bereits das

Magnetfeld bei der Wechselstromerregung der Spulen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Magnetfeldkräfte manchmal nicht ausreichen, um sämtliche Polstäbe in sicheren Anlagekontakt zum Bauteil zu bringen, insbesondere, wenn ein Teil der Polstäbe den Magnetflusskreis bereits schließt, während andere Polstäbe sich noch im Abstand zum Bauteil befinden. Wie in DE 10 2005 005 892 A1 beschrieben, können den einzelnen Polstäben Vorschubfedern zugeordnet werden, die für

hinreichende, gleichmäßige Andruckkräfte sorgen können. Allerdings muss bei dieser Ausgestaltung dann dafür Sorge getragen werden, dass die Polstäbe für das Entnehmen des Bauteils aus der Induktionsspuleneinheit durch geeignete Mechanismen wieder in die zweite Stellung

zurückgeschoben werden können, was zu einem vergleichsweise großen Bauaufwand führt, insbesondere wenn die Polstäbe jedes Stapels einer sich verändernden Kontur des Bauteils folgen sollen.

Unter einem vierten Aspekt der Erfindung, der eine bevorzugte Weiterbildung des ersten bis dritten Aspekts beinhaltet, jedoch auch selbstständige patentfähige Bedeutung hat, ist vorgesehen, dass wiederum zumindest eines oder sämtliche der Polelemente als Stapel aus mehreren zueinander parallel, radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet sind, deren der Achse zugewandte Enden die Endfläche des Polelements bilden, und dass den als Stapel von Polstäben ausgebildeten Polelementen eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die die Polstäbe gemeinsam für die Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Stellung, insbesondere formschlüssig, antreibt, wobei im

Antriebskraftübertragungsweg zwischen einem Antriebsorgan und zumindest einer Teilanzahl an Polstäben eine die zu übertragende Antriebskraft begrenzende Vorrichtung, insbesondere eine Rutschkupplung, angeordnet ist.

In einer solchen Ausgestaltung können die Polstäbe jedes Stapels

gemeinsam von einem manuellen oder auch motorischen Antriebsorgan aus gegen die Außenfläche des Bauteils in Anlagekontakt geschoben werden. Die antriebskraftbegrenzenden Vorrichtungen sorgen hierbei dafür, dass der Anlagekontakt der einzelnen Polstäbe zum Bauteil auch dann zustande kommt, wenn der von den einzelnen Polstäben zurückzulegende Weg aufgrund der Außenkontur des Bauteils ungleich ist. Die Antriebseinrichtung kann sowohl für die Zustellbewegung als auch für die Rückholbewegung der Polstäbe genutzt werden.

Das Antriebsorgan treibt die Polstäbe über Antriebskraftübertragungswege an, die voneinander gesonderte, die Antriebskraft begrenzende

Vorrichtungen enthalten. Die Antriebskraftübertragungswege können hierbei in Serie geschaltet sein, soweit die Rutschkupplungen für die dann

gestaffelten zu übertragenden Kräfte ausgelegt sind. Geeignet sind auch parallele Übertragungswege vom Antriebsorgan zu den einzelnen Polstäben, da hier gleich bemessene Antriebskraftbegrenzungsvorrichtungen, wie z. B. Rutschkupplungen, eingesetzt werden können. In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest eine Teilanzahl der Polstäbe jedes Polelements je eine Linearverzahnung aufweist, die mit je einem Ritzel kämmt, welches über je eine Rutschkupplung mit dem Antriebsorgan oder einem anderen der Ritzel in Antriebsverbindung steht. Zweckmäßigerweise umfasst jeder anzutreibende Polstab eine solche Linearverzahnung, während Rutschkupplungen nur zwischen solchen Ritzeln vorgesehen sind, die entsprechend der Außenkontur des Bauteils Zusatzwege zu absolvieren oder zu vermeiden haben. Eine einfache und betriebssichere Ausgestaltung sieht hierbei vor, dass die Ritzel und die Rutschkupplungen auf einer gemeinsamen, zur Achse parallelen Welle angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise ist für jedes als Stapel von Polstäben ausgebildetes Polelement eine solche Welle vorgesehen. Insbesondere wird diese Welle auch zur Führung der Polstäbe mit ausgenutzt. Um die einzelnen Wellen von einem gemeinsamen Antriebsorgan aus antreiben zu können, trägt die Welle ein Zahnrad, das mit einem zur Achse konzentrischen, mit dem

Antriebsorgan in einer Drehantriebsverbindung stehenden Ringzahnrad kämmt.

Allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Induktionsspuleneinheit so zu gestalten, dass sie möglichst vielseitig und damit für die Erwärmung von Bauteilen mit unterschiedlichen Außenkonturen in dem zu erwärmenden Bereich eingesetzt werden kann. Einer der Parameter, in denen sich die Bauteile, also beispielsweise die Werkzeughalter, unterscheiden können, ist die Länge des axialen zu erwärmenden Bereichs. Die Aufnahmehülse des Werkzeughalters sollte nur über die Länge desjenigen Bereichs erwärmt werden, in welchem der Werkzeugschaft im Presssitz gehalten ist. Nicht am Presssitz beteiligte Bereiche der Aufnahmehülse sollen nicht durch

Erwärmung belastet werden, um Langzeitschäden an dem Werkzeughalter zu verhindern. Die Erwärmung unnötig großer Bereiche des

Werkzeughalters erhöht nicht nur den Energiebedarf bei der Erwärmung, sondern auch den Energiebedarf bei der nachfolgenden Kühlung und bewirkt eine Verlängerung der Zykluszeit beim Ein- und Ausspannen des

Werkzeugs. Unter einem fünften Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, einen Weg zu zeigen, wie der zu erwärmende Bereich des Bauteils in Richtung der Achse auf ein gewünschtes Maß begrenzt werden kann. Dieser Aspekt bildet eine bevorzugte Weitergestaltung der Erfindung unter den vorgenannten ersten bis vierten Aspekten, hat aber auch selbstständige erfinderische Bedeutung bei Induktionsspuleneinheiten mit anderer Endflächenkonfiguration der Polelemente oder anderem Antrieb von aus Polstäben bestehenden

Polelementen.

Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eines oder sämtliche der Polelemente als Stapel aus mehreren zueinander parallel radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführten Polstäben ausgebildet sind, deren der Achse zugewandte Enden die Endfläche des Polelements bilden, wobei dem Polelement eine Blockiereinrichtung zugeordnet ist, mittels der die Bewegung wenigstens eines seiner Polstäbe mit radialem Abstand von der ersten Stellung in der zweiten Stellung oder einer dritten Stellung blockierbar ist.

Die Blockiereinrichtung hält den blockierten Polstab im Abstand von dem Bauteil fest, während die nicht blockierten Polstäbe entweder gemeinsam zwangsweise angetrieben oder durch Federkraft oder Magnetkraft gegen das Bauteil gestellt werden, wie dies vorangegangen beschrieben ist. Soweit die Polstäbe gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung gemeinsam

angetrieben werden, sorgt die antriebskraftbegrenzende Vorrichtung, also beispielsweise die Rutschkupplung des blockierten Polstabs, dafür, dass die nicht blockierten Polstäbe gegen das Bauteil gestellt werden können.

Mittels der Blockiervorrichtung können innerhalb des Stapels von Polstäben einzelne Polstäbe in der zurückgezogenen und damit inaktiven Stellung blockiert werden. Dies erlaubt wahlweises Einstellen eines

Erwärmungsprofils auch bei gleichbleibender axialer Länge des an dem Bauteil zu erwärmenden Bereichs. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigstens der in dem Stapel axial am weitesten außen gelegene Polstab oder eine in dem Stapel axial am weitesten außen gelegene Gruppe aus mehreren benachbarten Polstäben blockierbar ist. Auf diese Weise lässt sich der axiale thermische Wirkungsbereich der

Induktionsspuleneinheit auf einfache Weise steuern.

In einer einfachen Ausgestaltung weist die Blockiereinrichtung, dem Stapel von Polstäben benachbart, ein mit Anschlagflächen an den zu blockierenden Polstäben zusammenwirkendes, bewegbares Blockierelement mit

Gegenanschlagflächen für die Anschlagflächen der zu blockierenden Polstäbe auf. Das Blockierelement kann als achsparallel zur Achse drehbar antreibbare Nockenwalze ausgebildet sein, deren Nocken mit den

Anschlagflächen der Polstäbe zusammenwirkende Gegenanschlagflächen bilden. Um auf einfache Weise die Zahl der zu blockierenden Polstäbe variieren und einstellen zu können, können die Anschlagflächen und/oder Gegenanschlagflächen, bezogen auf die Bewegungsrichtung der Polstäbe und/oder des Blockierelements, gestaffelt angeordnet sein, so dass sie mit unterschiedlichem Stellhub zum Einsatz kommen.

Bevorzugt stehen sämtliche Blockierelemente in einer

Zwangsantriebsverbindung mit einem gemeinsamen Antriebsorgan, beispielsweise in der Form, dass die Blockierelemente als achsparallel zur Achse drehbare Nockenwalzen ausgebildet sind und Ritzel aufweisen, die mit einem von dem Antriebsorgan antreibbaren, zur Achse konzentrischen Ringzahnrad gekuppelt sind. Bei dem Antriebsorgan kann es sich wiederum um ein manuelles Antriebsorgan, aber auch um einen motorischen Antrieb handeln.

Anders als bei Induktionsspuleneinheiten der aus DE 199 15 412 A1 bekannten Art ist der für die Aufnahme des zu erwärmenden Bauteils bestimmte Raum und damit auch das darin erwähnte Bauteil bei

erfindungsgemäßen Induktionsspuleneinheiten gut zugänglich, was die Handhabung erleichtert. Ferner ist die axiale Bauhöhe verringert, was die Einsatzmöglichkeiten verbessert. lm Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Variante einer

Induktionsspuleneinheit zur induktiven Erwärmung eines Werkzeughalters für das Ein- und Ausspannen eines Werkzeugs;

Figur 2 eine teilweise aufgebrochene Darstellung der

Induktionsspuleneinheit aus Figur 1 ;

Figur 3 eine Axialschnittansicht der Induktionsspuleneinheit, gesehen entlang einer Linie III-III in Figur 1 ;

Fig. 4 - 6 schematische Darstellungen von an den Bauteilen abrollbarer

Polelemente;

Figur 7 eine schematische Darstellung einer Variante der

Induktionsspuleneinheit der Figur 1 ;

Figur 8 eine perspektivische Ansicht einer Induktionsspuleneinheit zum induktiven Erwärmen eines Werkzeughalters zum Ein- und Ausspannen eines rotierenden Werkzeugs;

Figur 9 einen Teil einer Schnittansicht durch die Induktionsspuleneinheit, gesehen entlang einer Linie IX-IX aus Figur 8;

Figur 10 eine perspektivische, teilwe ise aufgebrochene Darstellung der

Induktionsspuleneinheit, bei der zur deutlicheren Darstellung deren Gehäuse sowie eine ihrer Spulen nicht dargestellt ist; und

Figur 11 eine schematische Darstellung mehrerer Polstäbe eines Stapels von Polstäben der Induktionsspuleneinheit der Figur 8. Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Induktionsspuleneinheit 1 , mit deren Hilfe ein in Figur 2 aufgebrochen dargestelltes Hülsenteil 3 aus elektrisch leitendem Material, hier Stahl, eines Werkzeughalters 5 auf induktivem Weg erwärmt werden kann. Der zu seiner Betriebsdrehachse 7, im Folgenden„Achse" genannt, im Wesentlichen rotationssymmetrische Werkzeughalter 5 hat eine zu der Achse 7 zentrische Aufnahmeöffnung 9 für die Presssitzaufnahme eines durch eine strichpunktierte Durchmesserlinie angedeuteten Schafts 11 eines im Übrigen nicht dargestellten, im Arbeitsbetrieb um die Drehachse 7 rotierenden Rotationswerkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers. Der Werkzeugschaft 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 z. B. einer Steilkegelkupplung oder einer Hohlschaftkupplung (HSK-Kupplung), versehen sein.

Die Induktionsspuleneinheit 1 hat ein aus elektrischem Isoliermaterial gefertigtes, im Wesentlichen ringförmiges Gehäuse 13, hier mit

Rechteckaußenkontur, das in nachfolgend noch näher erläuterter Weise an einer insbesondere vertikalen Führung eines Schrumpfgeräts betriebsmäßig axial verschiebbar gehalten ist.

Das Gehäuse 13 umschließt einen ggf. aus Segmenten zusammengesetzten Jochring 17 aus einem weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden, jedoch elektrisch nicht leitenden Material, beispielsweise Ferrit, und trägt an seiner Ringinnenseite mehrere in gleichen Winkelabständen um die Achse 7 herum angeordnete, vorzugsweise aus Hochfrequenzlitze gewickelte Spulen 19. Die Spulen 19 sind in geradzahliger Anzahl mit gleichen Winkelabständen und mit in einer gemeinsamen achsnormalen Ebene liegenden

Spulenachsen um die Achse 7 herum angeordnet. Die Spulen 19 sind, bezogen auf ihren Durchmesser, flach und mit zur Achse 7 radialer

Spulenachse angeordnet. Es versteht sich, dass das vorstehend erläuterte „Querfeld" auch mit weniger Spulen, aber auch mehr Spulen, als dies der Anzahl Polelemente entsprechen würde, erzeugt werden kann. Im Einzelfall genügt eine einzige Spule.

Jede der Spulen 19 umschließt ein Polelement 21 aus entsprechend dem Jochring 17 weichmagnetischem, Magnetfluss leitendem, jedoch elektrisch nicht leitendem Material, beispielsweise Ferrit, welches an dem Gehäuse 13 und/oder dem Jochring 17 und/oder den Spulen 19 sowie in nachfolgend noch näher erläuterter Weise verschiebbar geführt ist. Jedes Polelement 21 durchdringt hierbei die Spule 19 und ragt in einen durch die Spulen 19 begrenzten Aufnahmeraum 23 (Figur 2) für die Aufnahme des Hülsenteils 3 des Werkzeughalters 5. Die Polelemente 21 sind in nachfolgend noch näher erläuterter Weise radial bis nahe an die Achse 7 heranschiebbar, so dass sie in einer ersten Stellung auch an Hülsenteilen 3 mit stark unterschiedlichem Durchmesser anliegen können. Die Polelemente 21 sind durch einen nachfolgend noch näher erläuterten Antrieb von der Achse 7 weg in eine zweite radial äußere Stellung bewegbar, in der der Hülsenteil 3 in den Aufnahmeraum 23 eingeführt oder aus dem Aufnahmeraum 23 entnommen werden kann.

Die Induktionsspuleneinheit 1 der Figuren 1 bis 3 ist mittels eines Handgriffs 65 entlang einer hier vertikalen Führungssäule 67 relativ zu dem

Werkzeughalter 5 verschiebbar ist. Der Werkzeughalter 5 ist mit zur

Verschieberichtung der Führungssäule 67 paralleler Achse 7 auf einem Halter 69 fixiert. Die Führungssäule 67 und der Halter 69 bilden, wie durch die gemeinsame Basis 71 angedeutet, eine Geräteeinheit, so dass die Induktionsspuleneinheit 1 auf den Hülsenabschnitt 3 des Werkzeughalters 5 aufgesetzt werden kann, derart, dass der Hülsenabschnitt 3 in einen

Aufnahmeraum 23 der Induktionsspuleneinheit 1 eintaucht.

Im Inneren des Joch rings 17 ist eine geradzahlige Anzahl Spulen 19 mit radialer Spulenachse, hier vier Spulen 19, mit gleichen Winkelabständen um die Achse 7 herum angeordnet. Der Joch ring 17 und die Spulen 19 werden von plattenförmigen, gleichfalls aus magnetisch leitendem, elektrisch nicht leitendem Material, z. B. Ferrit, bestehenden Polelementen 21 durchsetzt, wobei die Plattenebenen der Polelemente 21 in Radialebenen, welche die Achse 7 einschließen, liegen.

Die Polelemente 21 sind in Führungselementen 73, welche zugleich auch je eine der Spulen 19 tragen, radial zur Achse 7 verschiebbar geführt, und zwar so, dass sie sich mit ihrer in Richtung der Achse 7 langgestreckten

Endfläche in einer ersten Stellung entlang einer Erzeugenden des konischen Außenmantels des Hülsenabschnitts 3 anlegen können und in einer zurückgezogenen zweiten Stellung von dem Außenmantel abgehoben sind.

Jedes der Polelemente 21 ist mit einer Linearverzahnung 27, hier entlang einer schmalen Randkante, versehen, die mit einem Antriebsritzel 51 kämmt. Die Ritzel sind, wie die Figuren 1 und 2 am besten zeigen, sämtlich über eine Zahnradgetriebekette 75, hier aus Kegelrädern miteinander und mit einem Handhabungsdrehgriff 35 miteinander gekuppelt. Über den

Handhabungsdrehgriff 35 können sämtliche Polelemente 21 gleichzeitig radial bewegt werden.

Die synchrone Bewegbarkeit der Polelemente 21 relativ zur Achse 7 erlaubt die Anpassung der Induktionsspuleneinheit 1 an Werkzeughalter mit unterschiedlichem Außendurchmesser. Um auch Werkzeughalter erwärmen zu können, deren Aufnahmehülse 3 unterschiedlichen Außenkonuswinkel haben, sind die Führungselemente 73 um eine quer, insbesondere jedoch senkrecht zu den die Achse 7 enthaltenden Radialebenen schwenkbar an dem Gehäuse 13 gelagert. Die bei 77 angedeuteten Schwenkachsen sind gleichachsig zu den Drehachsen der Ritzel 51 und liegen in einer

gemeinsamen Ebene normal zur Achse 7. Auf diese Weise kann der

Neigungswinkel der Endfläche 43 jedes Polelements durch Schwenken des Führungselements 73 um die Achse 77 variiert werden. Die

Führungselemente 73 sind wiederum über eine Kette aus Zahnradgetrieben oder dgl. miteinander und einem Einstelldrehknopf 79 gekuppelt, der es erlaubt, die Polelemente 21 gemeinsam so zu neigen, dass deren Endfläche 43 in linien- oder flächenhaften Anlagekontakt längs einer Erzeugenden des konischen Außenmantels der Aufnahmehülse 3 kommt.

Die Abmessungen der Endfläche 43 jedes Polelements 21 ist in Richtung der Achse 7 kürzer als der für den Presssitzeingriff bestimmte Axialbereich der Aufnahmehülse 3. Um dennoch den gesamten für den Presssitz festgelegten Bereich des Hülsenabschnitts 3 induktiv erwärmen zu können, ist die

Induktionsspuleneinheit 1 ihrerseits gegenüber der durch den Handgriff 65 festgelegten Grundposition verschiebbar geführt. Der Handgriff 65 ist mit einem an der Führungssäule 67 verschiebbaren Schlitten 81 verbunden. Die Induktionsspuleneinheit 1 ist wiederum in Verschieberichtung des Schlittens 81 und damit parallel zur Achse 7 beweglich geführt, was in Figur 1 durch einen Doppelpfeil 83 angedeutet ist. Der Schlitten 81 trägt eine Zahnstange 85, die mit einem von einem Elektromotor 87 angetriebenen Ritzel 89 kämmt. Eine in Figur 2 bei 91 dargestellte Steuerung steuert den

Elektromotor 87 so, dass die Induktionsspuleneinheit 1 eine oszillierende Bewegung längs der Achse 7 ausführt, bei welcher die Endflächen 43 der Polelemente 21 längs des Außenmantels der Aufnahmehülse 3 gleiten und für eine oszillierende Verschiebung des Durchflutungsbereichs des

Magnetflusses entlang des Aufnahmeabschnitts 3 sorgen. Auf diese Weise kann selbst ein in axialer Richtung vergleichsweise großer Presssitzbereich mit in axialer Richtung verhältnismäßig schmalen Polelementen gleichmäßig erwärmt werden.

Die Steuerung 91 gibt die Frequenz und die Amplitude der axial

oszillierenden Bewegung der Induktionsspuleneinheit 1 vor. Es versteht sich, dass die Steuerung 91 auch einen nicht linearen Bewegungsablauf vorgeben kann, so dass die momentane Verweildauer der Polelemente 21 relativ zum Werkzeughalter 5 für den Ausgleich einer längs der Achse 7

ungleichförmigen Erwärmung genutzt werden kann.

Der dargestellte Antrieb für die Schwingbewegung der

Induktionsspuleneinheit 1 in Richtung der Achse 7 mit Hilfe einer Ritzel- Zahnstangenanordnung ist lediglich beispielhaft. Andere

Antriebsmechanismen, beispielsweise in Form eines Exzenterantriebs oder eines hydraulischen bzw. pneumatischen Schwingantriebs sind denkbar.

Der axiale Schwingantrieb erlaubt es, den axialen, zu erwärmenden Bereich des Werkzeughalters ohne Überdimensionierung der Induktionsspuleneinheit zu vergrößern. Um den Werkzeughalter 3 auch in Umfangsrichtung gleichförmig zu erwärmen, kann der Halter 69, wie bei 91 durch einen Pfeil angedeutet, um die Achse 7 rotierend angetrieben sein.

Die Polelemente 21 müssen lediglich anfänglich mittels des

Handhabungsknopfs 35 gegen den Außenmantel der Aufnahmehülse 3 gestellt werden. Bei eingeschalteten Spulen 19 sorgt das dann erzeugte Magnetfeld dafür, dass die Endflächen 43 der Polelemente 21 in

Anlagekontakt mit dem Außenmantel bleiben.

Der für die Schwenkwinkelbewegung vorgesehene Handhabungsknopfs 79 kann ggf. entfallen. Bei hinreichend leichtgängigen Getriebekopplungen genügt es, die Polelemente 21 ggf. verkantet gegen die Aufnahmehülse 3 zu stellen. Die bei erregten Spulen vorhandene magnetische Anziehungskraft genügt in Verbindung mit der Schwingbewegung der Induktionsspuleneinheit 1 dafür, dass die Führungseinheiten 73 selbsttätig in eine Position

schwenken, in welcher die Endfläche 43 linienförmig oder flächig an der Aufnahmehülse 3 anliegt. Die Endflächen 43 können die anhand der Figur 11 nachfolgend noch erläuterte Querschnittsgestaltung haben. Auch kann in einer Variante vorgesehen sein, dass die plattenförmigen Polelemente 21 als Stapel gegeneinander radial zur Achse verschiebbarer Polstangen ausgebildet sind, wie dies durch strichpunktierte Linien in Figur 3 angedeutet ist. Auch kann die nachfolgend anhand der Figuren 8 bis 10 erläuterte Blockierfunktion bei der Variante der Figuren 1 bis 3 verwirklicht sein.

Während der Oszillationsbewegung gleiten die Polelemente 21 mit ihren Endflächen 34 in Richtung der Achse 7 entlang der Erzeugenden des

Außenmantels des Hülsenabschnitts 3. Hierbei kann es unter Umständen zu Verschleiß an den Polelementen 21 und/oder dem Hülsenabschnitt 3 kommen. Um den Verschleiß zu mindern, kann, wie das Ausführungsbeispiel der Figur 4 schematisch zeigt, das Polelement 21 im Bereich seines der Achse 7 benachbarten Endes ein um eine Achse 93 drehbar an dem

Polelement 21 gelagertes Rad 95 vorgesehen sein, das sich mit seiner Umfangsfläche 97 bei der durch einen Doppelpfeil 99 angedeuteten

Oszillationsbewegung entlang des Außenmantels des Hülsenabschnitts 3 abrollt. Die Drehachse 93 erstreckt sich quer zur Achse 7 in einer zur Achse 7 achsnormalen Ebene. Das Rad 95 besteht gleichfalls aus einem

Magnetfluss leitenden Material, z. B. Ferrit, und bildet die eigentliche

Endfläche des Polelements 21. Wie bereits vorangegangen erläutert, ist das Polelement 21 quer zur Achse 7 entsprechend dem Doppelpfeil 101 verschiebbar geführt und wird aufgrund der Magnetkräfte in Anlagekontakt mit dem Hülsenabschnitt 3 gehalten. Eine zusätzliche schwenkbare

Lagerung des Polelements 21 , wie sie anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert wurde, ist nicht erforderlich.

Figur 5 zeigt eine Variante eines Polelements 21 , die sich von dem

Polelement 21 der Figur 4 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass als die Endfläche des Polelements bildendes Element eine in einer sphärischen Kammer 103 allseitig drehbar geführte Kugel 105 angeordnet ist. Es versteht sich, dass die Kammer 103 auch zur Führung des Rads 95 der Figur 4 geeignet ist.

Nicht näher dargestellt sind Ausgestaltungen, bei welchen mehrere Räder 95 oder Kugeln 105 in Richtung der Achse 7 versetzt angeordnet sind, um einen zumindest angenähert linienförmigen Kontakt zu dem Hülsenabschnitt 3 zu erreichen. Es versteht sich, dass ggf. auch mehrere Räder oder Kugeln in Richtung ihrer Drehachsen nebeneinander angeordnet sein können.

Figur 6 zeigt eine weiter Variante eines Poleiements 21 , dessen Endfläche 34 kreissegmentförmig gestaltet ist. Zentrisch zur Endfläche 34 ist das Polelement 21 um eine Achse 107 schwenkbar an einer Führung 109 gelagert. Die Führung ist radial zur Achse 7 in Richtung des Doppelpfeils 111 verschiebbar, so dass die Endfläche 34 des Polelements in Anlagekontakt zum Außenmantels des Hülsenabschnitts 3 gebracht werden kann und bei der Oszillationsbewegung in Richtung des Doppelpfeils 113 am

Außenmantel des Hülsenabschnitts 3 sich abwälzt.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren 4 bis 6 sind die Spulen nicht dargestellt; sie umschließen jedoch das Polelement, wie dies

vorangegangen erläutert wurde.

In Folgendem werden Varianten der Induktionsspuleneinheit erläutert.

Gleichwirkende Komponenten sind mit den Bezugszahlen der Figuren 1 bis 6 bezeichnet. Es versteht sich, dass die erläuterten Varianten Bestandteil sowohl der vorangegangen erläuterten Versionen als auch der

nachfolgenden Versionen sein können.

Bei den vorstehend erläuterten Ausgestaltungen erzeugen die Polelemente einen in Umfangsrichtung des Werkzeughalters gerichteten Magnetfluss. Wie Figur 7 in einer schematischen Darstellung zeigt, lässt sich die Idee, den Erwärmungsbereich einer Induktionsspuleneinheit 1 durch eine

Oszillationsbewegung, Doppelpfeil 83, in Richtung der Achse 7 eines Werkzeughalters 5 auch bei anderen Spulenkonfigurationen verwirklichen. In Figur 7 ist eine den Hülsenabschnitt 3 gleichachsig umschließende Spule 19 an ihren beiden axialen Stirnseiten durch Polelemente 21 abgeschlossen. Die Polelemente 21 sind auf der Außenseite der Spule 19 durch einen Jochring 17 zu einem Magnetkreis ergänzt, der das Magnetfeld im Bereich des Außenmantels des Hülsenabschnitt 3 im Wesentlichen auf den Bereich axial zwischen den beiden Polelementen 21 beschränkt. Der axiale Abstand der Polelemente 21 ist kleiner als der für den Presssitz des Werkzeugschafts in der Aufnahmehülse 3 vorgesehene Bereich und wird durch die

Oszillationsbewegung der Induktionsspuleneinheit 1 längs des Pfeils 82 auf das gewünschte Maß vergrößert.

Bei den Polelementen 21 kann es sich um Polscheiben handeln, wie sie in DE 199 15 412 A1 beschrieben sind. Die Polelemente 21 können aber auch aus einer Sternanordnung radial beweglicher Polstäbe bestehen, um für einen Anlagekontakt der zur Achse 7 benachbarten Endflächen 43 zu sorgen. Das dem freien Stirnende des Hülsenabschnitts 3 entfernt gelegene Polelement 21 kann ggf. entfallen.

Die Figuren 8 bis 10 zeigen eine weitere Variante einer

Induktionsspuleneinheit 1 mit Details der Ausgestaltung der Polelemente 21. Maßnahmen zur Oszillationsbewegung der Induktionsspuleneinheit 1 relativ zum Hülsenabschnitt 3 des Werkzeughalters 5 sind zwar nicht dargestellt, können jedoch vorhanden sein. Alternativ können die anhand der Figuren 8 bis 11 erläuterten Maßnahmen auch bei den Varianten der Figuren 1 bis 3 und 7 vorgesehen sein.

Im Unterschied zu den bisher erläuterten Polelementen sind die Polelemente 21 in der Variante der Figuren 8 bis 11 als Stapel in Richtung der Achse 7 übereinander angeordneter Polstäbe 25, hier jeweils 6 Polstäbe 25, ausgebildet, die gemeinsam radial bewegt werden können, jedoch relativ zueinander radial zur Achse 7 verschiebbar sind. Es versteht sich, dass auch die Polelemente der vorangegangen erläuterten Induktionsspuleneinheiten als Stapel von Polstäben aufgebaut sein können.

Jeder der Polstäbe 25 umfasst eine zahnstangenartige Linearverzahnung 27, die mit einer den Polstäben 25 jedes Stabes gemeinsam zugeordneten Ritzelwelle 29 kämmen. Die Ritzelwellen 29 sind achsparallel zur Achse 7 angeordnet und tragen je ein Antriebszahnrad 31 , das seinerseits mit einem in dem Gehäuse 13 zur Achse 7 gleichachsig drehbaren, gemeinsamen ersten Ringzahnrad 33 kämmt. Das Ringzahnrad 33 trägt einen außerhalb des Gehäuses 13 zugänglichen Handhebel 35, mittels dem das Ringzahnrad 33 gedreht werden kann und damit die Polelemente 21 über die Ritzelwalzen 29 gemeinsam radial zur Achse 7 bewegt werden kann.

Im Betrieb ist der Werkzeughalter 5 an einer nicht näher dargestellten Aufnahme bzw. einem Halter fixiert, während die Induktionsspuleneinheit 1 längs einer gleichfalls nicht dargestellten, zumeist vertikalen

Führungsschiene gleichachsig zur Achse 7 des Werkzeughalters

verschiebbar geführt ist, um den Werkzeughalter 5 in den Aufnahmeraum 23 der Induktionsspuleneinheit 1 einführen zu können. Die Aufnahme kann stationär, aber auch ihrerseits beweglich angeordnet sein. Bei beweglicher Aufnahme kann alternativ auch die Induktionsspuleneinheit 1 stationär angeordnet sein. Entsprechendes gilt auch für die vorangegangen

erläuterten Ausführungsformen. Auf der Werkzeugeinsteckseite des

Werkzeughalters 5 trägt die Induktionsspuleneinheit 1 einen Anschlag 37 (Figur 8), der in der Betriebsstellung an einer axialen Stirnfläche des

Werkzeughalters 5 anliegt und für eine reproduzierbare Position der

Induktionsspuleneinheit 1 relativ zum Werkzeughalter 5 sorgt. Der Anschlag 37 hat einen schräg zur Achse 7 verstellbar, jedoch arretierbar geführten Anschlagfinger 39, wie dies bereits in DE 10 2005 005 892 A1 erläutert ist. Nachdem die Induktionsspuleneinheit 1 bis zum Anliegen des Anschlags 37 an den Werkzeughalter 5 herangeführt wurde, werden die Polelemente 21 mittels des Handhebels 35 in Anlagekontakt an den Außenmantel des Hülsenabschnitts 3 herangefahren. Die nachfolgende Erregung der Spulen 19 mit Wechselstrom induziert in dem Hülsenabschnitt 3 einen in

Umfangsrichtung verlaufenden Magnetfluss, der den Hülsenabschnitt 3 zum Ein- oder Ausspannen des Werkzeugschafts erwärmt. Über einen in Figur 1 bei 41 erkennbaren Kühlmittelanschluss wird Kühlluft oder Kühlflüssigkeit über eine oder mehrere Düsen gegen den erwärmten Werkzeughalter 5 geleitet, der hierdurch auf eine gegen Berühren ungefährliche Temperatur abgekühlt wird.

Der Werkzeughalter 5 hat, wie Figur 10 zeigt, einen konischen Außenmantel, während der die Aufnahmeöffnung 9 bildende Innenmantel zylindrisch ist. Von der in Figur 10 oben gelegenen Werkzeugeinsteckseite nimmt deshalb sowohl die Dicke des Materialquerschnitts als auch die äußere

Umfangslänge der Aufnahmehülse 3 in Richtung der Achse 7 zu. Die sich ändernden Abmessungen beeinflussen die Wirbelstromanregung in der Aufnahmehülse 3 und damit die lokale Erwärmung, die sich ohne

Gegenmaßnahmen in Achsrichtung verändern würde.

Um für eine in Richtung der Achse 7 gleichmäßige Erwärmung der

Aufnahmehülse 3 zu sorgen, haben die Polelemente 21 Endflächenbereiche 43, deren Querschnittskontur sich, bezogen auf zur Achse 7 normale

Ebenen, in Richtung der Achse 7 zumindest zwischen zwei benachbarten Polstücken 25 ändert.

Figur 11 zeigt schematisch Draufsichten auf Polstäbe 21 , gesehen in

Richtung der Achse 7. Figur 11a zeigt hierbei die Draufsicht auf den im Bereich der Werkzeugeinsteckseite am durchmesserkleinsten Bereich des Außenmantels der Aufnahmehülse 3 anliegenden Polstift, während Figur 11c die Kontur des im durchmessergrößten Bereich des Außenmantels

anliegenden Polstifts 21 zeigt. In Figur 11 b ist einer der zwischen dem obersten und dem untersten Polstift in dem Stapel angeordneter Polstifte 21 dargestellt. Die Kontur jedes Endflächenbereichs 43 wird durch zwei aufeinander zu geneigte Teilflächenbereiche 45 (Figur 1 1a) festgelegt, die in einem in Richtung der Achse 7 sich erstreckenden, zur Anlage am Außenmantel der Aufnahmehülse 3 des Werkzeughalters 5 bestimmten Scheitelbereich 47 ineinander übergehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die seitlichen Teilflächen 45 und die Fläche des Scheitelbereichs 47 eben und begrenzen einen trapezförmigen Querschnitt, dessen Seitenflächenwinkel α in Richtung der Achse 7 vom durchmesserkleinsten Bereich des

Außenmantels zum durchmessergrößten Bereich hin abnimmt. Die Breite der ebenen Scheitelfläche ist, gesehen in Umfangsrichtung des

Werkzeughalters 5, von Polstab zu Polstab etwa gleichbleibend, wobei jedoch die radiale Höhe H dementsprechend abnimmt.

Wie in den Figuren 1 1a bis 11 c durch strichpunktierte Linien angedeutet ist, kann die ebene Scheitelfläche 47 auch durch eine gekrümmte Scheitelfläche 47' ersetzt sein. Die Krümmung kann sich ggf. auch zumindest über einen Teilbereich der Teilflächen 45 erstrecken. Der Krümmungsradius nimmt hierbei in Richtung des sich erweiternden konusförmigen Außenmantels des Hülsenabschnitts zu. In dieser Gestaltung können die Polstäbe 21 zumindest im Scheitelbereich gerundete Endflächenbereiche 43 bilden. Weiter alternativ kann der Neigungswinkel α von Polstab zu Polstab gleich sein, wobei dann die Höhe H in Richtung der sich erweiternden Konusfläche des Außenmantels abnimmt, wie dies z. B. in Figur 11 a bei 47" zusätzlich für den untersten Polstab relativ zur Kontur des obersten Polstabs angedeutet ist.

Durch die Variation des Endflächenquerschnitts der Polstäbe wird der Übergang des Magnetflusses vom Polstab zum Werkzeughalter variiert und damit die Magnetflussstärke sowie dementsprechend die

Wirbelstromamplitude im Kontaktbereich des Polstabs. Es versteht sich, dass in Richtung der Achse 7 variierende Endbereichsquerschnitte auch bei einstückigen Polelementen angewandt werden können, also Polelementen, die nicht aus gestapelten Polstäben segmentiert aufgebaut sind. Die Induktionsspuleneinheit 1 soll möglichst vielseitig auch bei

Werkzeughaltern mit unterschiedlichem Konuswinkel ihres Außenmantels eingesetzt werden können. Um sicherzustellen, dass der Endflächenbereich 43 jedes Polstabs 25 für sich genommen auch bei Variation des

Konuswinkels in Anlagekontakt mit dem Außenmantel kommt, trägt die Ritzelwalze 29 auf einer gemeinsamen, mit dem Antriebsrad 31 fest verbundenen Welle mehrere drehbar auf der Welle 49 gelagerte Einzelritzel 51 , die mit je einer Linearverzahnung 27 eines der Polstäbe 25 kämmen. Die drehbar auf der Welle 49 sitzenden Ritzel 51 sind über je eine

Rutschkupplung (nicht dargestellt) entweder mit der Welle 49 oder einem benachbarten Ritzel 51 gekuppelt. Die Ritzelwelle 29 vermag deshalb nicht nur sämtliche Polstäbe 25 gemeinsam anzutreiben, sondern lässt auch Relativverschiebungen zwischen Polstäben 25 zu, deren Ritzel 51 über eine Rutschkupplung angetrieben wird.

Es versteht sich, dass sämtliche Ritzel 51 über Rutschkupplungen mit der Welle 49 gekuppelt sein können, dass aber im Einzelfall zumindest ein Teil des im durchmesserkleinsten Bereich des Außenmantels des

Hülsenabschnitts 3 anliegenden Polstabs 25, hier des obersten Polstabs, das zugehörige Ritzel auch formschlüssig mit der Welle 49 gekuppelt sein kann, während andere dem durchmessergrößeren Bereich des

Außenmantels zugeordnete Ritzel 51 begrenzt kraftschlüssig, z. B. über Rutschkupplungen, mit der Welle 49 verbunden sein können. Die

Rutschkupplungen können zwischen dem Ritzel und der Welle 49 wirksam sein, so dass diese Ritzel zueinander parallel angetrieben werden. Auch eine serielle Anordnung ist bei Rutschkupplungen denkbar, sofern deren

Auslösedrehmoment von Ritzel zu Ritzel in Richtung des sich verbreiternden konischen Außenmantels der Aufnahmehülse 3 abnimmt.

Der von dem Magnetfluss zu durchflutende Bereich der Aufnahmehülse 3 des Werkzeughalters 5 soll zweckmäßigerweise auf den axialen Bereich begrenzt werden, in welchem der Werkzeugschaft im Presssitz gehalten wird, um einerseits den Werkzeughalter 5 thermisch nur wenig zu belasten und andererseits den Kühlaufwand sowie die zum Kühlen erforderliche Zeitspanne zu verringern. Bei herkömmlichen Induktionsspuleneinheiten wird der vom Magnetfluss durchflutete Bereich durch die axialen Abmessungen der den Magnetfluss bewirkenden Polelemente festgelegt. Um die Zahl der im Betrieb an der Aufnahmehülse 3 anliegenden Polstäbe 25 und damit die wirksame axiale Höhe der Polelemente 21 ändern zu können, sind in

Umfangsrichtung seitlich der Polelemente 21 Nockenwalzen 53 drehbar angeordnet, deren Nocken 55 mit an den einzelnen Polstäben 25

angeformten Anschlagflächen 57 zusammenwirken. Die Nocken 55 können bei von dem Werkzeughalter 5 radial zurückgezogenen Polstäben 25 in deren Verschiebeweg eingeschwenkt werden und blockieren damit die Zustellbewegung des Polstabs 25 auf den Werkzeughalter 5 zu. Die blockierten Polstäbe 25 sind dann für die Durchflutung blockiert.

Jede der Nockenwellen 53 trägt ein Antriebszahnrad 57, das mit einem wiederum im Gehäuse 13 gleichachsig zur Achse 7 drehbar gelagerten zweiten Ringzahnrad 59 kämmt. Das Ringzahnrad 59 ist über ein

Zwischengetriebe 61 von einem Handdrehknopf 63 aus antreibbar, so dass einander entsprechende Polstäbe 25 der einzelnen Polelemente 21 gemeinsam blockierbar oder freigebbar sind. Es versteht sich, dass der Handbetätigungsknopf 63 wie auch der Handhebel 35 ggf. durch

elektromotorische Antriebe ersetzt sein können.

Die Nocken 55 und/oder Anschlagflächen 57 sind zweckmäßigerweise gestaffelt angeordnet, so dass sie abhängig von der Drehung der

Nockenwellen 53 nacheinander zum Eingriff kommen und dementsprechend eine variable Zahl der Polstäbe 25 blockiert werden kann.

Zweckmäßigerweise ist die Staffelung der Nocken 55 und der

Anschlagflächen 57 so gewählt, dass beginnend mit dem am

durchmessergrößten Bereich des Außenmantels der Aufnahmehülse 3 anliegenden, untersten Polstab die Polstäbe der Reihe nach blockierbar sind. Es versteht sich jedoch, dass ggf. auch zwischen den endseitigen Polstäben 25 angeordnete Polstäbe zur Steuerung der Wärmeverteilung in einem Mittelbereich des Stapels gezielt blockiert werden können.

Claims

Ansprüche

Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse (7) 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 (3) eines Werkzeughalters (5), der in seiner zur Drehachse zentrischen Aufnahmeäffnung einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, im Presssitz hält, umfassend

einen zur Achse (7) zentrischen Aufnahmeraum für das Bauteil

(3),

wenigstens ein Polelement (21 ) aus einem Material mit weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden Eigenschaften,

wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule (19) zur Erzeugung von magnetischem Fluss in dem wenigstens einen Polelement (21 ),

wobei das wenigstens eine Polelement (21 ) eine der Achse (7) im Wesentlichen radial zugewandte Endfläche (43) hat, die in Anlagekontakt oder nahzu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangs- fläche des Bauteils (3) steht,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Antriebsanordnung (85, 87, 89) vorgesehen ist, die zumindest das wenigstens eine Polelement (21 ) und eine Halterung (69) für das Bauteil (3) zumindest während eines Teils der Zeitspanne, in welcher die wenigstens eine Spule (19) mit Wechselstrom gespeist ist, relativ zueinander bewegend in Richtung der Achse (7) längsbeweglich und/oder um die Achse (7) rotierend antreibt.

Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere um die Achse herum verteilte, insbesondere in gleichen Winkelabständen verteilte Polelemente (21 ) vorgesehen sind, die radial zur Achse (7) beweglich an der Einheit (1 ) geführt sind und zwischen einer der Achse (7) nahen Stellung und einer der Achse fernen Stellung bewegbar sind und mit ihren der Achse im Wesentlichen radial zugewandten Endflächen (43) in der der Achse nahen Stellung zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Höhe in Anlagekontakt oder nahezu Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils (3) stehen.

Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule (19) zur Erzeugung magnetischer Flüsse in den Polelementen (21 ), insbesondere mehrere dieser Spulen (19), vorgesehen sind und die Endflächen (43) der Polelemente (21 ) in der ersten Stellung zumindest in dem Teilbereich ihrer axialen Höhe längs einer Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche des Bauteils in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils stehen.

Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe des oder der Polelemente (21 ) kleiner ist als der zu erwärmende Axialbereich des Bauteils (3).

Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Bauteil umschließende Spule (19) vorgesehen ist und auf wenigstens einer axial gelegenen Seite der Spule (19), vorzugsweise beiden axialen Seiten der Spule, eines oder mehrere der Polelemente (21 ) angeordnet sind.

Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spule (19) und das wenigstens eine Polelement (21) eine relativ zur Halterung bewegbare Einheit bilden und die Antriebsanordnung diese Einheit und die Halterung in Richtung der Achse relativ zueinander in einer oszillierenden Bewegung antreibt. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsanordnung eine Steuerung (91 ) zugeordnet ist, die die Momentangeschwindigkeit der Relativbewegung und/oder die Stromstärke des die wenigstens eine Spule speisenden Wechselstroms abhängig von der momentanen Position des wenigstens einen Polelements relativ zur Halterung steuert.

Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Polelement (21 ) der Achse (7) benachbart wenigstens ein um eine quer zur Achse (7) verlaufende Drehachse (93) drehbares oder schwenkbares Endflächenelement (95; 105) aus einem Material mit weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden Eigenschaften trägt, welches eine um die Drehachse (93) herum gekrümmte, insbesondere gleichachsig zur Drehachse kreisförmig gekrümmte auf der äußeren Umfangsfläche des Bauteils (3) in Anlagekontakt abwälzbare Endfläche bildet.

Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Endflächenelement als Rad (95) oder Walze oder Kugel (105) ausgebildet ist.

Induktionsspuleneinheit zum Erwärmen eines relativ zu einer Achse (7) 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 (3) eines Werkzeughalters (5), der in seiner zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, im Presssitz hält, umfassend

einen zur Achse (7) zentrischen Aufnahmeraum (23) für das Bauteil,

mehrere um die Achse herum verteilt angeordnete, insbesondere in gleichen Winkelabständen verteilt angeordnete Polelemente (21 ) aus einem Material mit weichmagnetischen, Magnetfluss leitenden Eigenschaften,

wenigstens eine mit Wechselstrom speisbare Spule (19) zur Erzeugung magnetischer Flüsse in den Polelementen (21 ), insbesondere mehrere dieser Spulen (19),

wobei die Polelemente (21 ) radial zur Achse (7) beweglich an der Einheit geführt sind und zwischen einer der Achse nahen ersten Stellung und einer der Achse fernen zweiten Stellung bewegbar sind und

wobei die Polelemente (21 ) der Achse (7) im Wesentlichen radial zugewandte Endflächen (43) haben, die in der ersten Stellung vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Höhe längs einer Erzeugenden einer äußeren Umfangsfläche des Bauteils in Anlagekontakt oder nahezu in Anlagekontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Bauteils stehen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Polelemente (21) in je einem Führungselement (73) zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegbar geführt sind und dass die Führungselemente (73) jeweils um eine quer zur Achse (7) verlaufende und insbesondere in einer zur Achse (7) normalen gemeinsamen Ebene verlaufende Schwenkachse (77) schwenkbeweglich gelagert sind.

Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (73) für eine gleichsinnige Schwenkbewegung über ein Getriebe miteinander und insbesondere auch mit einem gemeinsamen Antriebsorgan (79) gekuppelt sind.

12. Induktionsspuleneinheit nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekenn- zeichnet, dass die Polelemente (21 ) als Stapel aus mehreren zueinander parallel radial zur Achse relativ zueinander beweglich geführte Polstäbe (25) ausgebildet sind, deren der Achse zugewandte Enden die Endfläche des Polelements (21 ) bilden, wobei der Stapel der Polstäbe (25) jedes Polelements (21 ) an je einem der Führungselemente (73) verschiebbar geführt ist.

13. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Polelement (21a) eine Linearverzahnung (27a) aufweist, die mit einem an dem Führungselement (73) gelagerten Antriebsritzel (51a) kämmt, und die Antriebsritzel (51a) mit einem gemeinsamen Antriebsorgan (35a) in Antriebsverbindung stehen.

14. Induktionsspuleneinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (43) des Polelements (21 ) gleich- achsig zur Schwenkachse (107) im Wesentlichen kreisförmig um die Schwenkachse (107) herum gekrümmt ist.