DE10025007A1 - Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen - Google Patents

Abstract

Ein Schrumpfgerät (1) zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern hat eine vorzugsweise induktiv arbeitende Erwärmungseinrichtung (17) zur Erwärmung von Werkzeugaufnahmeabschnitten von Schrumpffuttern sowie eine Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung der erwärmten Schrumpffutter. Das Gerät hat mehrere, insbesondere drei Arbeitsstationen (5, 6, 7), wobei in jeder Arbeitsstation sowohl eine Erwärmung des Schrumpffutters als auch eine aktive Kühlung des aufgenommenen Schrumpffutters möglich ist. Durch Verschwenkung einer die Erwärmungseinrichtung tragenden Säule (16) kann zwischen den Arbeitsstationen gewechselt werden. Mit der Schrumpfvorrichtung ist es möglich, im Dauerbetrieb große Stückzahlen von Werkzeugen in Schrumpftechnik zu verarbeiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern.

Die Schrumpftechnik ist ein bekanntes Verfahren zur Herstel­ lung hochgeschwindigkeitstauglicher Werkzeuge für die mate­ rialabtragende Werkstückbearbeitung. Dabei werden sogenannte Schrumpffutter verwendet, die einen Werkzeugaufnahmeabschnitt mit einer mindestens abschnittsweise thermisch aufweitbaren Werkzeugaufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes eines Werkzeuges sowie einen zur Aufnahme des Schrumpffutters in eine Maschinenspindel vorgesehenen Einspannabschnitt aufweisen, der beispielsweise nach Art eines Hohlschaftkegels oder eines Steilkegels ausgebildet sein kann. Typische Durchmesser der einzuschrumpfenden, beispielsweise als Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeug ausgebildeten Werkzeuge können im Bereich von ca. 3 mm bis 6 mm bis ca. 30 mm bis 40 mm liegen. Zur Herstellung eines Werkzeuges wird mindestens ein Ab­ schnitt des Werkzeugaufnahmeabschnittes so stark erwärmt, daß sich durch thermische Ausdehnung die Werkzeugaufnahmeöffnung so stark aufweitet, daß der Werkzeugschaft eines einzusetzen­ den Werkzeuges einführbar ist. Nach Einführen des Werkzeug­ schaftes wird der Abschnitt derart abgekühlt, daß das Werk­ zeug in der durch die Abkühlung geschrumpften Werkzeugaufnah­ meöffnung reibschlüssig gehalten wird. Dadurch entstehen Werkzeuge fast wie aus einem Stück, wobei die Verbindung zwischen Schrumpffutter und eingesetztem Werkzeug jederzeit durch Ausschrumpfen wieder lösbar ist, indem der Werkzeugauf­ nahmeabschnitt so stark erwärmt wird, daß das eingesetzte Werkzeug aus der sich thermisch erweiternden Werkzeugaufnah­ meöffnung wieder entnehmbar ist. In dieser Anmeldung wird in der Regel sowohl das einzusetzende Werkzeugteil, z. B. ein Fräser, als auch die durch Zusammensetzen von Werkzeugteil und Schrumpffutter entstehende Kombination als Werkzeug bezeichnet.

Es sind Schrumpfgeräte bekannt, bei denen die Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes beim Einschrumpfen und Aus­ schrumpfen mittels Heißluft durchgeführt wird. Durch ein mit einem Ventilator ausgestattetes, gesondertes Kühlgerät kann die Abkühlzeit auf eine für die manuelle Handhabung des Schrumpffutters geeignete Temperatur auf ca. 10 Minuten reduziert werden. Derartige Einrichtungen sind kostengünstig bereitstellbar und besonders für Anwendungen geeignet, in denen nur geringe Stückzahlen von Schrumpffuttern pro Zeit­ einheit zu handhaben sind.

Während das Einschrumpfen und insbesondere das Ausschrumpfen von Hartmetallwerkzeugen mittels Heißluftgeräten aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkzeug­ materials und des Schrumpffuttermaterials in der Regel unproblematisch ist, können bei Werkzeugen mit HSS- und Stahlschäften insbesondere beim Ausschrumpfen Probleme auftreten, da in diesem Fall das Wärmeausdehnungsverhalten von Werkzeugmaterial und Futtermaterial ähnlich ist und bei langsamer Aufwärmung sich der Werkzeugschaft in der sich erweiternden Werkzeugaufnahmeöffnung ebenfalls so weit vergrößern kann, daß das Werkzeug durch die sich erweiternde Aufnahmeöffnung weiterhin festgehalten wird und nicht oder nur mit Gewalt entfernt werden kann.

Zur Vermeidung dieser Probleme ist es schon vorgeschlagen worden, die Schrumpffutter beim thermischen Spannen und Entspannen induktiv zu erwärmen. Der Vorgang der Energie­ einbringung mittels einer das Schrumpffutter umgebenden Induktionsspule kann dabei so schnell ablaufen, daß eine Temperaturerhöhung eingeschrumpfter Werkzeuge durch Wärmelei­ tung nur in geringem Umfang stattfinden kann. Dies ermöglicht neben dem Ausschrumpfen von Hartmetallwerkzeugen zuverlässig auch das Ausschrumpfen von Werkzeugen, die im wesentlichen das gleiche Temperaturausdehnungsverhalten zeigen wie das Material des typischerweise aus Stahl bestehenden Schrumpf­ futters.

Ein bekanntes, induktives Schrumpfgerät ist als Tischgerät konzipiert und hat ein auf einen Tisch aufstellbares, kasten­ förmiges Gehäuse, dessen Oberseite die Arbeitsfläche des Gerätes bildet. Über die Arbeitsfläche erhebt sich eine Säule mit Vertikalführungen für einen Spulenhalter, an dem eine Induktionsspule oberhalb der Arbeitsstation des Gerätes anbringbar ist. Ein integrierter Pneumatikzylinder bewegt die säulengeführte luftgekühlte Spule in Arbeitsposition nach unten bzw. zurück in die obere Grundposition. Der überwiegend interessierende Spannbereich von 6 mm bis 32 mm Werkzeug­ durchmesser wird mit drei unterschiedlichen Spulen abgedeckt, die über einen Schnellverschluß auswechselbar am Spulenhalter anbringbar sind. Die durch die Gehäuseoberseite gebildete Arbeitsfläche des Gerätes ist als Lochplatte konzipiert, durch die hindurch ein mittels eines im Gehäuse angeordneten Ventilators erzeugter Luftstrom von unten durch die Arbeits­ fläche geblasen werden kann. Auf der Arbeitsfläche sind neben der unterhalb der Spule angeordneten Arbeitsstation mehrere kreisförmige, von unten durchblasbare Kühlstationen gebildet.

Zum Schrumpfen wird ein Schrumpffutter in eine transportable Spannfutteraufnahmehülse gesteckt, die mit radialen Kühl­ rippen versehen ist und bei Aufstellung in der Arbeitsstation von unten mit Luft durchströmbar ist. Dann wird die vorher geeignete ausgewählte Induktionsspule zur Erwärmung des Schrumpffutters auf dieses abgesenkt und die induktive Erwärmung zum Einschrumpfen oder Ausschrumpfen wird durchge­ führt. Nach Einsetzen bzw. Entnahme des Werkzeuges wird die Spule wieder heraufgefahren. Dann wird die das noch heiße Schrumpffutter tragende Futteraufnahmehülse auf eine der Kühlstationen gestellt. Zur Beschleunigung der Abkühlung kann eine den Werkzeugaufnahmeabschnitt umschließende, gesonderte Kühlhülse mit Kühlrippen aufgesetzt werden. Die freigewordene Arbeitsstation unterhalb der Induktionsspule kann dann zum Schrumpfen des nächsten Futters genutzt werden.

Die nach Art eines "Hütchenspiels" ablaufende Handhabung des Gerätes ist schon als umständlich empfunden worden. Zudem hat sich gezeigt, daß die Einrichtung für einen schnellen Durch­ satz höherer Stückzahlen nur bedingt geeignet ist, weil sich eine langsame Erwärmung des Gesamtsystems einstellt. Es ist von Bedienern auch schon als nachteilig empfunden worden, daß teilweise noch heiße Spannfutter bewegt werden müssen, um einen höheren Durchsatz erzielen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern zu schaffen, die ein entspann­ tes und ermüdungsarmes Arbeiten beim Schrumpfen ermöglichen, insbesondere auch bei der Verarbeitung größerer Stückzahlen im Dauerbetrieb.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 9 vor. Bevorzugte Weiterbildung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Beim erfindungsgemäßen thermischen Spannen oder Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern erfolgt also zunächst eine Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes eines in einer ersten Arbeitsstation eines Schrumpfgerätes aufgenommenen ersten Schrumpffutters. Danach wird beim Einschrumpfen der Werkzeugschaft eines einzuschrumpfenden Werkzeuges in die Werkzeugaufnahmeöffnung eingeführt bzw. es wird beim Aus­ schrumpfen ein eingeschrumpftes Werkzeug entfernt. Auch ein Werkzeugteilwechsel, d. h. die Entnahme eines Werkzeugteils und direkt folgend die Einführung eines anderen Werkzeug­ teils, ist bei erweiterter Werkzeugaufnahmeöffnung möglich. Danach erfolgt eine aktive Kühlung des erwärmten Werkzeug­ aufnahmeabschnittes des ersten Schrumpffutters in der ersten Arbeitsstation. Weiterhin wird eine Erwärmung des Werkzeug­ aufnahmeabschnittes eines zweiten Schrumpffutters durchge­ führt, das in einer von der ersten Arbeitsstation gesonderten zweiten Arbeitsstation aufgenommen ist.

Es sind also mehrere, d. h. mindestens zwei Arbeitsstationen vorgesehen, an denen sowohl eine Aufheizung des Werkzeugauf­ nahmeabschnittes, als auch eine aktive Abkühlung desselben durchgeführt werden kann, wobei die Abkühlung zweckmäßig so lange dauert, bis der Werkzeugaufnahmeabschnitt eine für die manuelle Handhabung des Schrumpffutters geeignete, ungefähr­ liche Temperatur von z. B. weniger als 40°C oder 30°C erreicht hat. Die Bereitstellung von mehreren, beispielsweise zwei, drei oder vier Arbeitsstationen ermöglicht eine gegenüber bekannten Lösungen deutlich verbesserte Werkzeuglogistik sowie eine verbesserte, für einen Bediener wesentlich ange­ nehmere Handhabung, da es auch bei einem angestrebten, hohen Werkzeugdurchsatz nicht mehr erforderlich ist, ein noch warmes und damit schlecht manuell handhabbares Werkzeug von einer Arbeitsstation wegzunehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere auch ein weitgehend paralleles bzw. nur wenig zeitversetztes Arbeiten mit mehreren Schrumpffuttern, da die Erwärmung des in der zweiten Arbeitsstation aufgenommenen Schrumpffutters mindestens teilweise schon während der Abkühlung des in der ersten Station aufgenommenen ersten Schrumpffutters erfolgen kann. Hierdurch sind besonders hohe Durchsatzleistungen möglich. Es können mehrere Schrumpfzyklen (Erwärmung, Einfüh­ rung und/oder Entnahme eines Werkzeuges, Abkühlung bis auf Handhabungstemperatur) weitgehend parallel bzw. nur gering gegeneinander zeitversetzt und einander zeitlich überlappend durchgeführt werden.

Im Hinblick darauf, daß in der Regel die Dauer eines Schrumpfzyklus wesentlich von der Abkühlzeit bestimmt wird, wird bei bevorzugten Varianten die Abkühlung mit Hilfe einer Flüssigkeitskühlung beschleunigt, die besonders wirksam Wärme vom Werkzeugaufnahmeabschnitt abführen kann. Hierzu kann jeder Arbeitsstation ein mit Kühlflüssigkeit durchströmbarer Kühladapter zugeordnet sein, der nach Ende der Aufheizung auf den Werkzeugaufnahmeabschnitt mit großflächigem Berührungs­ kontakt aufstülpbar ist und dadurch die Wärme schnell, z. B. innerhalb von ca. einer Minute aus dem aufgeheizten Werk­ zeugaufnahmeabschnitt abzieht. Zweckmäßig ist auch eine der Arbeitsstation zugeordnete Schrumpffutteraufnahme, in die das Schrumpffutter für den Spannvorgang eingesetzt wird, flüssigkeitskühlbar, um eine Erwärmung der nicht für die Einspannung genutzten Teile des Schrumpffutters sowie eine Erwärmung der gesamten Schrumpfeinrichtung im Bereich der Arbeitsstation zu verhindern.

Obwohl jede geeignete Art der Schrumpffuttererwärmung möglich ist, beispielsweise mittels Heißluft, ist bei bevorzugten Ausführungsformen eine induktive Erwärmung vorgesehen, die eine besonders schnelle Aufheizung des Werkzeugaufnahmeab­ schnitts von außen ermöglicht und damit insbesondere das Ausschrumpfen von Werkzeugen erleichtert, deren Wärmeausdeh­ nungsverhalten im wesentlichen demjenigen des Schrumpffutters entspricht. Obwohl mehrere Induktionsspulen vorgesehen sein können, ist vorzugsweise nur eine einzige Induktionsspule zur Bedienung aller Arbeitsstationen vorgesehen, wobei zum Wechsel zwischen Arbeitsstationen die Induktionsspule und die Arbeitsstationen relativ zueinander bewegt werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind drei Arbeitsstationen ortsfest auf einem Kreisbogen angeordnet und die Induktions­ spule ist um eine vertikale Schwenkachse im Zentrum des Kreisbogens verschwenkbar gelagert, so daß sie jeweils durch Drehung oberhalb einer Arbeitsstation anordenbar und zur Durchführung des Schrumpfvorganges vertikal auf ein Schrumpf­ futter in eine Arbeitsposition abgesenkt bzw. nach Beendigung nach oben in eine Grundposition zurückgefahren werden kann.

Zur Beschleunigung der einzelnen Schrumpfzyklen und zur Sicherstellung, daß für jeden Typ von Schrumpffutter (großer Spanndurchmesser bzw. kleiner Spanndurchmesser) eine für die Aufheizung geeignete Leistung induktiv übertragen werden kann, wird bei bevorzugten Ausführungsformen mittels einer automatischen Futtererkennungseinrichtung der Typ des aufzu­ heizenden Schrumpffutters automatisch erkannt und die Lei­ stung der Induktionsspule wird in Abhängigkeit vom erkannten Typ angepaßt bzw. gesteuert. Hierzu wird zweckmäßig die an der Induktionsspule anliegende Betriebsspannung jeweils ausgehend von der niedrigsten voreingestellten Spannung stufenweise so lange erhöht, bis anhand des vom Generator gezogenen Stromes erkennbar ist, daß eine ausreichende Heizleistung bereitgestellt wird.

Weiterhin kann zur Optimierung der induktiven Wärmeeinbrin­ gung mittels einer vorzugsweise mechanischen, automatischen Positioniereinrichtung eine automatische axiale Positionie­ rung der Induktionsspule beim Absenken auf das jeweilige Schrumpffutter durchgeführt werden. Dabei wird zweckmäßig mittels eines verstellbaren Anschlages sichergestellt, daß die sich senkende Induktionsspule auf einem Höhenniveau anhält, bei dem das von der Induktionsspule erzeugte elektro­ magnetische Wechselfeld optimal in den zur Werkzeugspannung genutzten Abschnitt der Werkzeugaufnahmeöffnung bzw. des Schrumpffutters einkoppelt.

Dadurch wird ein weitgehend automatisierter Ablauf eines Schrumpfvorganges möglich, nachdem über ein Bedienfeld einige die Schrumpfpaarung charakterisierende Parameter, beispiels­ weise der Durchmesser bzw. Durchmesserbereich und das Mate­ rial des einzuschrumpfenden Werkzeuges eingegeben sind. Ein mikroprozessorgesteuerter Zyklus kann dann eine motorische Absenkung der Induktionsspule, aus einer Grundstellung in Richtung Schrumpffutter, eine anschließende automatische Positionierung zur Festlegung der richtigen Axialposition in Bezug auf das Schrumpffutter, eine automatische Erkennung des Schrumpffuttertypes über die vom Schrumpffutter abgezogene Leistung, eine über entsprechende vorprogrammierte Werte für Heizzeit und Leistung durchgeführte automatische Erwärmung des Schrumpffutters und ggf. nach Einführen und/oder Entfer­ nen eines Werkzeuges ein automatisches Hochfahren der Induk­ tionsspule zurück in die Grundposition umfassen. Während dieses automatischen Ablaufes kann ein Bediener schon die nächste Arbeitsstation für einen Schrumpfvorgang vorbereiten.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schrägperspektivische, schematische Ansicht einer Ausführungsform einer induktiven Schrumpfvorrichtung mit drei Arbeitsstationen,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung von Teilen einer wasserkühlbaren Schrumpffutteraufnahme für eine Arbeitsstation der in Fig. 1 gezeig­ ten Vorrichtung zusammen mit einem darin aufnehmbaren Schrumpffutter,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von Teilen eines einer Arbeitsstation zugeordneten, wasserge­ kühlten Kühladapters zusammen mit einem durch den Kühladapter kühlbaren Schrumpffutter,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch die Induktionsspuleneinheit der in Fig. 1 gezeigten Vorrich­ tung in einer Konfiguration, die für die Aufheizung von Schrumpffuttern für Werkzeuge mit großem Durchmesser geeignet ist, und

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch die Induktions­ spuleneinheit der in Fig. 1 gezeigten Vorrich­ tung in einer Konfiguration, die für die Aufheizung von Schrumpffuttern für Werkzeuge mit kleinem Durchmesser geeignet ist.

In Fig. 1 ist in schrägperspektivischer, schematischer Ansicht eine auch als Schrumpfgerät bezeichnete Vorrichtung 1 zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern gezeigt, die es ermöglicht, im Dauerbetrieb eine große Anzahl von hochgeschwindigkeitstauglichen Bearbei­ tungswerkzeugen in kurzer Folge mittels Schrumpftechnik zu spannen oder zu entspannen, um beispielsweise einen vollwer­ tigen Arbeitsplatz mit hohem Werkzeugdurchsatz zu schaffen. Die gezeigte Ausführungsform umfaßt einen geschlossenen Unterschrank 2, in dem später erläuterte Versorgungseinheiten für das Schrumpfgerät, wie ein Hochfrequenzgenerator zur Versorgung einer Induktionsspule, ein Kühlaggregat einer Wasserkühlungseinrichtung und eine mit einem Mikroprozessor ausgestattete elektronische Steuerung für das Schrumpfgerät untergebracht sind. Auf der etwa hüfthoch angeordneten Oberseite des Unterschrankes ist ein im wesentlichen torten­ stückförmiges, geschlossenes Basisteil 3 mit einem aus Aluminiumguß hergestellten Gehäuse befestigt. Das Basisteil hat an seiner abgeschrägten Vorderseite ein Bedienfeld 4 mit einer Anzahl von Drucktasten und einem optischen Display zur Einstellung und Anzeige von für den Betrieb des Schrumpf­ gerätes vorgebbaren Betriebsparamtern. Auf der Oberseite des Basisteils sind drei auf einem Kreisbogen nebeneinander angeordnete Arbeitsstationen 5, 6, 7 vorgesehen, die jeweils sowohl für eine induktive Aufheizung von darin aufgenommenen Schrumpffuttern 8, 9, als auch für eine aktive Abkühlung der aufgeheizten Schrumpffutter mit Hilfe einer Wasserkühlung ausgelegt sind. Hierzu weist jede der Arbeitsstationen eine flüssigkeitskühlbare Schrumpffutteraufnahme 10, 11, 12 auf, deren Aufbau in Zusammenhang mit Fig. 2 noch näher erläutert wird. Jeder Arbeitsstation ist außerdem ein manuell bequem handhabbarer, auf ein Schrumpffutter von oben aufsetzbarer Kühladapter 13, 14, 15 zugeordnet, wobei die zu den einzelnen Arbeitsstationen gehörenden Kühladapter jeweils aus Bediener­ sicht vor der zugeordneten Arbeitsstation in einer kreis­ förmigen Ausnahmeöffnung an der Basisteiloberseite abgestellt sind. Aufbau und Funktion der Kühladapter werden in Zusammen­ hang mit Fig. 3 näher erläutert.

Über dem Basisteil erhebt sich, aus Bedienersicht hinter den Arbeitsstationen, eine allseitig verkleidete Säule 16, von deren bedienerzugewandter Vorderseite eine Induktionsspulen­ einheit 17 mit einer wassergekühlten Induktionsspule 18 (Fig. 4, 5) horizontal so abragt, daß die vertikale Zentralachse 19 der Spule mit dem Kreisbogen 20 zusammen­ fällt, der die vertikalen Zentralachsen der Arbeitsstationen 5, 6, 7 verbindet. Die Säule 16 ist um eine vertikale Säulen­ schwenkachse 21 schwenkbar gelagert und kann mit Hilfe eines an der Vorderseite des Basisteiles herausragenden Bedien­ hebels 22 so verschwenkt werden, daß die Induktionsspule 18 wahlweise direkt oberhalb bzw. konzentrisch mit einer der Arbeitsstationen angeordnet werden kann, wobei sich mit Hilfe einer Rastung die zentrierte Position nach Loslassen des Bedienhebels 22 selbsttätig einstellt.

Die als Erwärmungseinheit dienende Induktionsspuleneinheit 17 ist mit Hilfe eines durch die Steuerung des Schrumpfgerätes ansteuerbaren, innerhalb des Säulengehäuses untergebrachten Elektromotors 23 zwischen der gezeigten, oberen Grundposition und einer später im Zusammenhang mit Fig. 4 und 5 näher erläuterten unteren Arbeitsposition vertikal (Pfeil 24) verfahrbar. Hierzu ist ein vom Elektromotor 23 angetriebener, nicht gezeigter Spindeltrieb vorgesehen, der auf die an einer vertikalen Führungsstange 25 geführte Induktionsspuleneinheit wirkt. Die flexiblen Flüssigkeitsleitungen zur Wasserkühlung der Induktionsspule sowie die elektrischen Leitungen zur Verbindung der Spule mit dem im Unterschrank 2 untergebrach­ ten Generator sind in einem flexiblen Kabelschlepp 26 ge­ schützt geführt, der vom Inneren der Säule durch das Basisteil bis in den Unterschrank 2 führt.

Neben dem Basisteil ist auf der oberen Arbeitsfläche des Unterschrankes in Reichweite des Bedieners 2 ein um eine vertikale Achse schwenkbares, schräggestelltes Magazin (27) mit sechzehn Aufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme unterschied­ lich dimensionierter Wechseleinsätze 28 für die Kühladapter vorgesehen, deren Aufbau und Funktion in Zusammenhang mit Fig. 3 näher erläutert wird. Eine seitliche Schublade 30 kann beispielsweise dazu genutzt werden, die im Zusammenhang mit Fig. 2 näher erläuterten Wechseleinsätze 30 für die Schrumpf­ futteraufnahmen der Arbeitsstationen 5, 6, 7 und/oder weitere beim Schrumpfen eventuell benötigte Teile, wie Werkzeuge o. dgl. aufzubewahren.

Anhand von Fig. 2 wird nun ein typischer Aufbau eines Schrum­ pffutters 8 erläutert, das in dem Schrumpfgerät 1 verarbeit­ bar ist. Ein Schrumpffutter ist üblicherweise aus einem geeigneten Stahlwerkstoff hergestellt und hat einen im Beispiel kegelstumpfförmigen Werkzeugaufnahmeabschnitt 35 in dem zentrisch eine Werkzeugaufnahmeöffnung bzw. Werkzeugauf­ nahmebohrung 36 eingebracht ist, die zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes eines in die Aufnahmebohrung einsetzbaren Werkzeuges (beispielsweise Werkzeuge 37 oder 38 in Fig. 4 bzw. 5) einführbar ist. Der Spanndurchmesser der Werkzeugauf­ nahmeöffnung ist zweckmäßig für eine Schafttoleranz h6 ausgelegt, um ein problemloses Ausschrumpfen und Einschrump­ fen von Aufnahmeschäften zu gewährleisten, die ebenfalls eine Toleranz von h6 (Mittentoleranz) haben sollten. Der Durchmes­ ser der Werkzeugaufnahmeöffnung ist dabei so dimensioniert, daß er im kalten Zustand des Schrumpffutters geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des einzuspannenden Werk­ zeugschaftes ist, jedoch bei Aufwärmung des Werkzeugaufnahme­ abschnittes auf Temperaturen von beispielsweise 200° bis 300° sich durch Wärmeausdehnung so stark erweitert, daß ein Einführen eines (kalten bzw. kühleren) Werkzeugschaftes möglich ist. Die Außenkontur des Werkzeugaufnahmeabschnittes ist im an die vordere Mündung 40 der Werkzeugaufnahmeöffnung anschließenden Abschnitt kegelförmig mit einem Kegelwinkel von 4,5°, wobei jedoch der Durchmesser des Kegelstumpfab­ schnittes in Abhängigkeit vom Durchmesser des aufzunehmenden Werkzeuges variieren kann. Typische Werkzeugschaftdurchmesser liegen im Bereich zwischen ca. 6 mm und ca. 25 bis 30 mm.

Am gegenüberliegenden Ende ist ein zur Aufnahme des Schrumpf­ futters in eine Maschinenspindel eines Bearbeitungswerkzeuges ausgebildeter Einspannabschnitt 39 vorgesehen, der im Bei­ spiel als Hohlschaftkegel ausgebildet ist, bei anderen Ausführungsformen aber auch als Steilkegel oder Abschnitt mit anderen, beispielsweise zylindrischen Formen und Dimensionen ausgebildet sein kann.

Das Schrumpfgerät 1 ist für eine besonders effektive Kühlung derartiger, ggf. unterschiedlich dimensionierter Schrumpf­ futter ausgelegt. Die integrierte Kühleinrichtung arbeitet mit flüssigem Kühlmittel, in der Regel Wasser mit Zusätzen, und dient sowohl der Kühlung der Schrumpffutteraufnahmen 10 bis 12, als auch der Kühladapter 13 bis 15 und auch der Induktionsspule 18, indem diese Teile an einen ggf. geschlos­ senen Kühlmittelkreislauf anschließbar sind. Eine flüssig­ keitsgekühlte Schrumpffutteraufnahmeeinrichtung (Fig. 2) umfaßt ein mit umlaufenden Kühlmittelkanälen ausgestattetes, hülsenförmiges Kühlaußenteil 45, das in eine kreisrunde Aufnahmeöffnung des Basisteiles 3 so einsetzbar ist, daß ein umlaufender Ringbund 46 auf der Basisteiloberseite aufsetzt. Die in der Hülsenwandung umlaufenden Kühlmittelkanäle sind über in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Kühlmittelleitungen 47, beispielsweise in Form flexibler Schläuche, an eine in Fig. 1 schematisch angedeutete Wasserversorgung 48 ange­ schlossen. Das aus gut wärmeleitendem Metall, beispielsweise Aluminium, gefertigte Kühlaußenteil 45 hat an seiner Obersei­ te eine sich nach unten trichterförmig verjüngende, kegel­ stumpfförmige Aufnahmeöffnung 49, in die auswechselbare, ebenfalls aus Aluminium gefertigte Wechseleinsätze 30 paßge­ nau einsetzbar sind.

Ein Wechseleinsatz 30 hat einen kegelstumpfförmigen Einführ­ abschnitt 50, der unter Flächenpassung in die Aufnahmeöffnung 49 einführbar ist, sowie einen nach außen abragenden Ring­ bundabschnitt 51, der bei eingeführtem Wechseleinsatz auf der Oberseite des Kühlaußenteils 45 aufliegt und ggf. durch Schrauben auf diesem befestigbar ist. Im Wechseleinsatz 30 ist eine sich nach unten verjüngende Schrumpffutteraufnahme­ öffnung 52 vorgesehen, deren Innendimensionen den Außendimen­ sionen des Einspannabschnittes 39 so angepaßt sind, daß diese paßgenau in die Aufnahmeöffnung 52 einführbar ist. Durch den großflächigen Berührungskontakt der ineinander­ schiebbaren Teile im Bereich der kegeligen Sitzflächen wird eine gute Wärmeleitung zwischen dem aktiv gekühlten Kühlau­ ßenteil 45 und dem Einspannabschnitt 39 des Schrumpffutters möglich. Wenn Schrumpffutter mit anderem Einspannabschnitt, beispielsweise Steilkegel, verarbeitet werden sollen, so ist es lediglich erforderlich, den Wechseleinsatz 30 gegen einen anderen Wechseleinsatz auszutauschen, dessen Schrumpffutter­ aufnahmeöffnung den Außenkonturen des Steilkegels entspre­ chend angepaßt ist.

Die Kühleinrichtung dient auch der aktiven Wasserkühlung der zum Abkühlen der Werkzeugaufnahmeabschnitte von Schrumpffut­ tern vorgesehene Kühladapter (Fig. 3). Ein Kühladapter hat ein im wesentlichen hülsenförmiges Kühlaußenteil 55, in dessen Wandung Kühlmittelkanäle verlaufen, die über in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Kühlmittelleitungen 56 in Form flexibler Kunststoffschläuche an die Wasserversorgung 48 angeschlossen sind. Eine sich nach unten kegelförmig erwei­ ternde Aufnahmeöffnung 57 im Inneren des Kühlaußenteiles dient der Aufnahme auswechselbarer Wechseleinsätze 28, die von unten in das Kühlaußenteil einführbar sind und eine generell konische Außenfläche haben, die mit flächigem Berüh­ rungskontakt an die Innenseite der Aufnahmeöffnung 57 anpreß­ bar ist. Am oberen Ende des in Form einer geschlitzten Kegelstumpfhülse ausgebildeten Wechseleinsatzes ist eine umlaufende Ringnut 58 vorgesehen, in die bei in das Kühlau­ ßenteil eingesetztem Wechseleinsatz ein am Kühlaußenteil 55 vorgesehenes Verriegelungsglied einrastet, das durch Betäti­ gung eines am Außenumfang des Kühlaußenteiles vorgesehenen Schiebers 59 zur Freigabe des Wechseleinsatzes aus dem Kühlaußenteil betätigbar ist.

Im Wechseleinsatz 28 ist eine sich nach unten erweiternde, konische Aufnahmeöffnung 60 ausgebildet, deren Konuswinkel von ca. 4,5° im wesentlichen dem Konuswinkel des Werkzeugauf­ nahmeabschnittes des Schrumpffutters entspricht, auf den der Kühladapter bzw. der Wechseleinsatz von oben aufsetzbar ist.

Durch die Längsschlitze entstehen am Wechseleinsatz zwischen den Längsschlitzen sechs federelastische Zungen 61, die im Bereich der Ringnut fest miteinander verbunden sind und nach unten gerichtete freie Enden haben, so daß die von den Federzungen eingeschlossene bzw. begrenzte Aufnahmeöffnung 60 geringfügig elastisch aufweitbar ist.

Beim Einsetzen eines Wechseleinsatzes 28 in das Kühlaußenteil rastet die Verriegelungseinrichtung ein und hält den Wechsel­ einsatz im Kühlaußenteil fest, wobei jedoch ein geringfügiges Bewegungsspiel möglich ist. Wird nun der Kühladapter auf ein Schrumpffutter aufgesetzt, so stülpt sich zunächst die noch geringfügig bewegliche Hülse über den Werkzeugaufnahmeab­ schnitt, bis die Innenseiten der Zungen 61 großflächig auf der äußeren Konusfläche des Werkzeugaufnahmeabschnitts aufsitzen. Bei weiterer Absenkung des Kühlaußenteils relativ zum Wechseleinsatz werden die Zungen 61 nach Art eines Spannfutters durch den Kühlaußenteil in festen Berührungs­ kontakt mit dem Schrumpffutter gepreßt, so daß der Kühladap­ ter fest auf dem Schrumpffutter aufsitzt und eine gute Wärmeleitung zwischen Werkzeugaufnahmeabschnitt und dem aktiv gekühlten Kühlaußenteil 45 durch die aus gut wärmeleitendem Metall, beispielsweise Aluminium bestehende Wechselhülse 28 besteht. Nach erfolgter Abkühlung wird der Kühladapter vom Schrumpffutter abgehoben, wobei sich zunächst das Kühlaußen­ teil geringfügig nach oben vom Wechseleinsatz abhebt und dadurch die Federzungen 61 vom Außendruck entlastet, so daß sich die Aufnahmeöffnung 60 erweitern kann und ein problem­ loses Abheben des Kühladapters vom Schrumpffutter möglich ist. Ohne diese zweckmäßige Aufweitung der Aufnahmeöffnung 60 könnte es bei den spitzkegeligen Werkzeugaufnahmeabschnitten aufgrund von Selbsthemmung dazu kommen, daß ein mit flächigem Paßkontakt aufgesetzter Kühladapter nicht oder nur mit Hilfe größerer Zugkräfte vom Schrumpffutter abziehbar ist.

Anhand der Fig. 4 und 5 wird nun die Induktionsspulenein­ heit 17 näher erläutert. Bei dieser ist in einem aus elek­ trisch nicht leitendem Werkstoff bestehenden Gehäuse 65 ein Erwärmerteil untergebracht, das für die Erwärmung eines einzelnen Schrumpffutters mit maximalem Außendurchmesser von ca. 53 mm ausgelegt ist. Es umfaßt im wesentlichen die Induktionsspule bzw. den Induktor 18 sowie einen Schwing­ kreiskondensator, die über durch den Kabelschlepp 26 geführte Leitungen an dem im Unterschrank untergebrachten Hochfre­ quenzgenerator bzw. an die Wasserversorgung angeschlossen sind und zusammen einen Parallel-Schwingkreis bilden. Der Induktor besteht aus einer wassergekühlten Spule 17 aus Kupferrohr, die zur elektrischen Isolierung mit Trafolack beschichtet ist, einen lichten Innendurchmesser von ca. 65 mm und eine axiale Spulenlänge von ca. 50 mm hat. Der Induktor ist mit dem wassergekühlten Schwingkreiskondensator zu einer Einheit zusammengeschraubt, die mit einem Kühlwasservorlauf und -rücklauf versehen ist.

Die Spule 18 sitzt in einem nach unten offenen Innenraum des Gehäuses 65, der nach oben mittels einer wegnehmbare Abdeck­ platte 66 abgeschlossen ist, die koaxial mit der Zentralachse 19 der Spule eine sich nach oben konisch erweiternde Werk­ zeugdurchführöffnung 67 aufweist. Unterhalb der oberen Gehäuseabdeckung 66 ragt ein Flachschieber 68 in den Bereich oberhalb der Induktionsspule 18. Der senkrecht zur Spulen­ achse verschiebbare Schieber aus elektrisch nicht leitendem Material hat im Bereich der Spulenachse 19 eine stufenzylin­ drische Aufnahmeöffnung 69, in die auswechselbare Scheiben 70 einlegbar sind. Eine Einlegescheibe 70 hat einen Zylinder­ rohrabschnitt 71 mit einem Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des größten ein- bzw. auszuspannenden Werkzeuges sowie einen nach außen abragenden Ringbundabschnitt 72, mit dem die Scheibe in der stufenzylin­ drischen Aufnahmeöffnung 69 so aufliegt, daß die Oberseite der Scheibe an der Unterseite der oberen Abdeckung 66 an­ liegt.

Der Flachschieber 68 und die von ihm getragene auswechselbare Scheibe 70 sind wesentliche Elemente einer automatischen Positioniereinrichtung, durch die auf vollmechanischem Wege sichergestellt wird, daß unabhängig vom Schrumpffutterdurch­ messer ein Einspannabschnitt des Schrumpffutters bei Absenken der Induktionseinheit in Richtung Arbeitsposition in einer optimalen Axialposition bzgl. der Induktionsspule liegt, wobei in der optimalen Arbeitsposition ein mündungsnaher Abschnitt des Werkzeugaufnahmeabschnittes auf Höhe der axialen Spulenmitte liegt bzw. die Mündungs-Stirnseite 73 des Schrumpffutters geringfügig oberhalb der Spulenmitte liegt. Dies wird durch mechanischen Anschlag der Mündungsstirnseite eines Schrumpffutters an die als Anschlagscheibe dienende Scheibe 70 gewährleistet. Diese wird mittels des Schiebers 68 bei Werkzeugen mit großem Durchmesser (Fig. 4) in eine zentrische Position gestellt, so daß die die Werkzeugaufnah­ meöffnung umgebende Stirnseite des Schrumpffutters ringförmig an die Unterseite des Zylinderabschnittes 71 der Anschlag­ scheibe 70 trifft. Ist dagegen der Schrumpffutterdurchmesser im Bereich der Mündungsstirnseite 73 kleiner als der Innen­ durchmesser der Anschlagscheibe 70, so würde bei zentrischer Position der Anschlagscheibe das Schrumpffutter teilweise von unten in die Anschlagscheibe eindringen und dadurch in Bezug auf die Induktionsspule höher liegen als bei der optimalen Arbeitsposition. Daher wird bei Schrumpffuttern mit kleinerem Durchmesser die Anschlagscheibe 70 mittels des Schiebers 68 in die in Fig. 5 gezeigte exzentrische Position verschoben, so daß nur noch ein Teilringabschnitt der Scheibe 70 als Axialanschlag für das Schrumpffutter dient.

Die Anschlagscheibe 70 ist zweckmäßig aus einem elektrisch nicht leitenden, wärmefesten und anschlagsdämpfenden Material gefertigt, beispielsweise aus einem asbestfreien, durch Kautschuk und Spezialharz gebundenen Reibmaterial ohne Metallbeimischung, wie es auch für Brems- und Kupplungsbeläge verwendbar ist. Durch das metallfreie Material wird auch der Feldverlauf des von der Spule erzeugten elektromagnetischen Wechselfeldes nicht beeinflußt.

In Fällen, bei denen eine Beeinflussung des Induktionsfeld­ verlaufes erwünscht ist, beispielsweise beim Schrumpfen von HSS- oder Stahlwerkzeugen mit einem Schaftdurchmesser von weniger als 16 mm, kann anstatt der nichtleitenden Scheibe 70 auch ein das Induktionsfeld beeinflussendes, aus elektrisch leitendem und/oder magnetisierbarem Material bestehendes Element, beispielsweise aus Ferrit, eingesetzt werden, das die Funktion eines Feldkonzentrators übernimmt, um die induktiv eingebrachte Heizleistung auf den Werkzeugaufnahme­ abschnitt des Schrumpffutters zu konzentrieren.

Der im Unterschrank 2 untergebrachte, für eine feste Nenn­ leistung von 8 kW bei Arbeitsfrequenzen bis maximal ca. 60 kHz ausgelegte, wassergekühlte Hochfrequenzgenerator hat eingangsseitig einen Netzfilter und arbeitet im Leistungsteil mit einem Gleichrichter und einem anschließenden Wechselrich­ ter, die beide wassergekühlt sind, wobei der Kühlwasserdurch­ fluß mittels eines Durchflußtrichters und die Temperatur der Teile mit einem Temperaturwächter überwacht werden. Zwischen Leistungsteil und Generatorausgang ist ein mittels Ventilator luftgekühlter Ferritkern-Übertrager vorgesehen. Die mit den Bedienfeldelementen verbundene, elektronische Steuerung des Generators umfaßt einen Mikroprozessor, der auch sämtliche Steuerfunktionen des Schrumpfgerätes übernimmt. Die Bedienung erfolgt über Bedientasten des Bedienfeldes 4, wobei die mit den Tasten eingestellten Funktionen auf dem Display angezeigt werden. In der Steuereinheit sind verschiedene, voreinge­ stellte Programmabläufe gespeichert, die die optimalen Geräteeinstellungen zum Einschrumpfen bzw. Ausschrumpfen bei verschiedenen Werkzeug- und Spannfutterdurchmessern umfassen. Eine z. B. durch zweifaches kurzzeitiges Drücken einer Taste einleitbare Nachheizfunktion kann dazu genutzt werden, im Bedarfsfalle nochmals über eine fest einprogrammierte Zeit von z. B. 2 bis 4 Sekunden nachzuerwärmen, um beispielsweise ein Spannfutter für die Entnahme eines Werkzeuges noch zu erweitern.

Die Generatorsteuerung erlaubt eine automatische Erkennung des Typs eines in den Wirkbereich der Induktionsspule gelan­ genden Schrumpffutters und eine davon abhängige automatische Anpassung des Generatorbetriebes derart, daß eine optimale Einkopplung der induktiven Heizenergie in das Schrumpffutter gegeben ist. Hierzu ist vorgesehen, daß die Generatorelektro­ nik mit mehreren, beispielsweise zwei oder drei unterschied­ lichen, fest voreingestellten Ausgangsspannungen arbeiten kann. Dadurch wird es möglich, daß für alle im vorgesehenen Durchmesserbereich vorkommenden Futterdurchmesser bzw. Werkzeugdurchmesser mit einer einzigen Induktionsspule gearbeitet werden kann. Ein Induktorwechsel ist dadurch entbehrlich. Die Elektronik erkennt als Antwort auf eine entsprechende Ankopplung zwischen Induktor und Schrumpffut­ ter, ob sich ein Futterdurchmesser unterhalb eines vorgegebe­ nen Durchmessers im Induktor befindet und bewirkt ggf. eine vollautomatische Umschaltung auf eine höhere Ausgangsspan­ nung, mit welcher die Leistung wieder auf die Nennleistung angehoben werden kann. Diese automatische Anpassung macht das Ein- und Ausschrumpfen von kleineren Futterdurchmessern erheblich schneller und ist besonders vorteilhaft für das Ausschrumpfen von Stahlwerkzeugen mit kleineren Durchmessern.

Mit Hilfe des erläuterten Mehrstationen-Schrumpfgerätes können im Dauerbetrieb große Stückzahlen von Werkzeugen ein- bzw. ausgespannt werden, wobei pro Schrumpfvorgang typische Zykluszeiten zwischen ca. einer halben und einer Minute erreichbar sind. Dabei kann wie folgt verfahren werden. Zunächst wird ein Schrumpffutter, beispielsweise Schrumpffut­ ter 8, in eine mit einem entsprechend angepaßten Wechselein­ satz 30 versehene Schrumpffutteraufnahme 10 einer Arbeits­ station 5 von oben eingesetzt. Vorher oder nachher wird die spulentragende Säule 16 mit Hilfe des Bedienhebels 22 so verschwenkt und eingerastet, daß die Induktionsspule in oberer Grundstellung über dem Schrumpffutter sitzt. Anschlie­ ßend werden über entsprechende Tasten des Bedienfeldes 4 der Werkstofftyp des einzuspannenden Werkzeuges (z. B. HSS oder Hartmetall) sowie der zugehörige Werkzeugdurchmesser bzw. Durchmesserbereich (z. B. kleiner als ein Durchmessergrenzwert oder größer als ein Durchmessergrenzwert) eingegeben. In Abhängigkeit von dieser Eingabe wird der Schieber 68 der Positioniereinrichtung automatisch so eingestellt, daß die Anschlagscheibe 70 entweder zentrisch zur Spulenachse (bei großen Durchmessern, Fig. 4) oder exzentrisch zur Spulenachse (bei kleinen Werkzeug- bzw. Schrumpffutterdurchmessern, Fig. 5) angeordnet ist.

Nach Drücken einer Starttaste senkt sich die Induktions­ einheit 17, über den Elektromotor 23 angetrieben, auf das zu erwärmende Schrumpffutter ab, bis die Anschlagsscheibe 70 auf der Mündungsstirnseite 73 des Schrumpffutters aufsitzt, wodurch der Absenkantrieb automatisch abgeschaltet wird. Dann beginnt automatisch der Heizbetrieb, bei dem die Induktions­ spule zunächst bei der niedrigsten der voreingestellten Spannungsstufen und fester Frequenz mit Strom beaufschlagt wird. Die vom Schrumpffutter aufgenommene Leistung wird über den Generatorstrom überwacht. Liegt die abgezapfte Leistung unter einem Schwellenwert, so wird automatisch in die nächst höhere Spannung geschaltet, bis eine Ausgangsspannung er­ reicht ist, die eine optimale Leistungsabnahme sicherstellt. Der Aufheizvorgang ist auf diese Weise nach typischerweise drei bis sechs Sekunden so weit fortgeschritten, daß durch die Werkzeugdurchführöffnung 67 und den Anschlagring 70 ein Werkzeug in die thermisch erweiterte Werkzeugaufnahmeöffnung des Schrumpffutters einführbar ist. Sobald das Werkzeug eingeführt ist, wird der Heizvorgang automatisch beendet und die Induktionsspule fährt automatisch in die obere Grundstel­ lung zurück.

Während des gesamten Aufheizvorganges bleibt der fest in der wassergekühlten Schrumpffutteraufnahme sitzende Einspann- Normkegel des Schrumpffutters im wesentlichen bei der ty­ pischerweise im Bereich zwischen 15°C und 20°C liegenden Temperatur der Schrumpffutteraufnahme. Zur schnellen Abküh­ lung des konischen Wekrzeugaufnahmeabschnittes wird der am Ende flexibler Schlauchleitungen 56 angebrachte und damit begrenzt frei bewegliche Kühladapter 13 per Hand auf das Schrumpffutter aufgesetzt, wobei die geschlitzte Innenhülse durch das gegenüber dieser bewegliche Kühlaußenteil zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Kühladapter und Schrumpffutter fest auf dem Werkzeugaufnahmeabschnitt aufge­ preßt wird.

Während nun das fertig gestellte Werkzeug in der ersten Arbeitsstation 5 bis auf eine für eine manuelle Handhabung des Schrumpffutters geeignete Temperatur wassergekühlt abkühlt, kann schon in der danebenliegenden zweiten Arbeits­ station 6 ein entsprechender Schrumpfvorgang eingeleitet und durchgeführt werden. Falls hierzu anders dimensionierte Schrumpffutteraufnahmen und/oder Kühladapter erforderlich sind, können diese Teile durch entsprechende Auswechslung der Wechseleinsätze an die Form des zu verarbeitenden Schrumpf­ futters angepaßt werden. Da die induktive Erwärmung des in der zweiten Arbeitsstation aufgenommenen Schrumpffutters durchführbar ist, während das in der ersten Arbeitsstation aufgenommene Futter abkühlt, können Schrumpfzyklen (Erwärmen, Werkzeugeinführung bzw. Entnahme, Abkühlung) bei dieser Schrumpfvorrichtung einander überlappend durchgeführt werden, wobei in keinem Fall ein noch heißes Schrumpffutter vom Bediener bewegt werden muß. Es ist also ein sehr bedien­ erfreundlich und ergonomisch aufgebauter Schrumpfarbeitsplatz geschaffen, dessen Teile sich auch im Dauerbetrieb bei hohem Werkzeugdurchsatz nicht erwärmen, da alle in Wärmeleitungs­ kontakt mit den Schrumpffuttern kommenden Teile wassergekühlt sind. Dabei ist nur eine einzige Induktionsspule 18 für alle Schrumpfdurchmesser im Bereich von beispielsweise zwischen 6 mm und 25 mm bis ca. 32 mm Durchmesser notwendig, wobei diese Spule durch Verschwenkung des Induktionsturmes jeweils zur nächsten Arbeitsstation gebracht werden kann, so daß eine Bewegung heißer Schrumpffutter nicht erforderlich ist.

Ein nicht bildlich dargestelltes Schrumpfgerät mit einfache­ rem Aufbau verzichtet auf die motorische Vertikalverschiebung der Induktionsspuleneinheit. Stattdessen ist ein mit der Induktionsspuleneinheit verbundener, nach vorne ragender Handgriff vorgesehen, an dem sich ein Druckknopf befindet, der auf eine Halteeinrichtung wirkt, mit der die Induktions­ spuleneinheit auf beliebigen Höhen der Vertikalführung 25 festklemmbar ist. Beim Drücken des Knopfes wird die Spulen­ einheit zur Vertikalverschiebung freigegeben und hält bei Freigabe des Knopfes in der eingestellten Höhenposition fest. Durch ein mit der Induktionsspuleneinheit über ein rollenge­ führtes Seil gekoppeltes Gegengewicht ist eine leichte Vertikalverschiebung ohne besonderen Kraftaufwand möglich. Es ist auch möglich, anstatt der gezeigten drei Arbeitsstationen mehr als drei oder weniger als drei, beispielsweise zwei oder auch nur eine Arbeitsstation vorzusehen. Bei einfachen Geräten kann ggf. auch auf eine Wasserkühlung der Schrumpf­ futteraufnahme einer Arbeitsstation verzichtet werden. Wenn schnelle Abkühlzeiten nicht erforderlich sind, kann ggf. auf die gesamte den Arbeitsstationen zugeordnete Kühleinrichtung inklusive der Kühladapter 13, 14, 15 verzichtet werden.

Es ist auch möglich, anstatt der beschriebenen integrierten Kühleinrichtung eine separate Kühleinrichtung vorzusehen, bei der z. B. die ggf. mit einem Kühlaggregat ausgestattete Wasserversorgung 48 in einem eigenen Gehäuse untergebracht ist, wobei an die Wasserversorgung ein oder mehrere Kühladap­ ter der beschriebenen Art mittels flexibler Schlauchleitungen o. dgl. angeschlossen sind. Eine derartige, gesonderte Kühleinrichtung kann neben einem Schrumpfgerät ohne Kühlein­ richtung aufgestellt werden, um mit Hilfe der gut handhab­ baren, flüssigkeitsgekühlten Kühladapter die mittels des Schrumpfgerätes induktiv oder auf andere Weise, beispiels­ weise mittels Heißluft, aufgeheizten Schrumpffutter schnell und wirksam abzukühlen. Zu der separaten Kühleinrichtung können ggf. auch an einem beliebigen Schrumpfgerät anbringba­ re, wassergekühlte Schrumpffutteraufnahmen gehören, wie sie anhand der Fig. 1 und 2 hier beispielhaft beschrieben wurden.

Claims (22)

1. Verfahren zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern, wobei ein Schrumpffutter einen Werkzeugaufnahmeabschnitt mit einer mindestens abschnittsweise thermisch aufweitbaren Werkzeugaufnahme­ öffnung zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes und einen zur Aufnahme des Schrumpffutters in eine Maschinenspin­ del vorgesehenen Einspannabschnitt aufweist und wobei das Verfahren eine Erwärmung mindestens eines Teils des Werkzeugaufnahmeabschnittes zur Aufweitung der Werkzeug­ aufnahmeöffnung und eine anschließende aktive Abkühlung des Werkzeugaufnahmeabschnittes umfaßt, das Verfahren mit folgenden Schritten:
Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes eines in einer ersten Arbeitsstation eines Schrumpfgerätes aufgenomme­ nen ersten Schrumpffutters;
Einführen eines Werkzeugschaftes in die Werkzeugaufnah­ meöffnung des ersten Schrumpffutters und/oder Entfernen eines Werkzeuges aus der Werkzeugaufnahmeöffnung des ersten Schrumpffutters;
aktive Abkühlung des Werkzeugaufnahmeabschnittes des in der ersten Arbeitsstation aufgenommenen ersten Schrumpf­ futters;
Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes eines in einer von der ersten Arbeitsstation gesonderten zweiten Arbeitsstation des Schrumpfgerätes aufgenommenen zweiten Schrumpffutters.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des in der zweiten Arbeitsstation aufge­ nommenen zweiten Schrumpffutters mindestens teilweise während der Abkühlung des in der ersten Arbeitsstation aufgenommenen ersten Schrumpffutters erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abkühlung einer in einer Arbeitsstation aufgenommenen Schrumpffutters mit Hilfe einer Kühlflüs­ sigkeit durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Schrumpf­ futter induktiv mit Hilfe mindestens einer Induktions­ spule durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Erwärmungseinrich­ tung, insbesondere mit nur einer Induktionsspule verwen­ det wird und daß zum Wechsel zwischen Arbeitsstationen die Erwärmungseinrichtung und die Arbeitsstationen relativ zueinander bewegt werden, wobei vorzugsweise die Arbeitsstation ortsfest sind und die Erwärmungseinrich­ tung bewegt, insbesondere um eine vorzugsweise vertikale Schwenkachse verschwenkt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine automatische Erkennung des Typs eines zur Erwärmung im Wirkbereich der Erwärmungs­ einrichtung, insbesondere einer Induktionsspule, ange­ ordneten Schrumpffutters, wobei vorzugsweise die Heiz­ leistung der Erwärmungseinrichtung in Abhängigkeit vom erkannten Typ des Schrumpffutters automatisch gesteuert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine automatische, lagerichtige Positionierung einer zur Erwärmung eines Schrumpffutters verwendeten Erwärmungseinrichtung, insbesondere in Bezug auf das Schrumpffutter, insbesondere mittels eines in Abhängigkeit vom Typ eines zu erwärmenden Schrumpf­ futters verstellbaren Anschlages.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen vollautomatischen Ablauf eines Schrumpfvorganges nach vorzugsweise manueller Eingabe mindestens eines den Typ des Schrumpffutters und/oder des zu schrumpfenden Werkzeugs charakterisie­ renden Parameters mit folgenden Schritten:
motorische Bewegung, insbesondere Absenkung der Erwär­ mungseinrichtung aus einer Grundstellung in Richtung einer eine Erwärmung ermöglichenden Arbeitsstellung in Bezug auf das Schrumpffutter;
automatische Positionierung der Erwärmungseinrichtung in Bezug auf das Schrumpffutter;
automatische Erkennung des Typs des Schrumpffutters;
automatische Erwärmung des Schrumpffutters mit einer dem erkannten Typ des Schrumpffutters angepaßten Heizlei­ stung; und vorzugsweise
automatische Bewegung der Erwärmungseinrichtung aus der Arbeitsstellung in Richtung Grundstellung zur Freigabe des Schrumpffutters.

9. Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern, wobei ein Schrumpffutter einen Werkzeugaufnahmeabschnitt mit einer mindestens abschnittsweise thermisch aufweitbaren Werkzeugaufnahme­ öffnung zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes und einen zur Aufnahme des Schrumpffutters in eine Maschinenspin­ del vorgesehenen Einspannabschnitt aufweist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Erwärmungseinrich­ tung zur Erwärmung mindestens eines Teils des Werkzeug­ aufnahmeabschnittes und eine Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung des erwärmten Teils des Werkzeugaufnahmeab­ schnittes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Arbeitsstation (5) und mindestens eine zweite Arbeitsstation (6, 7) zur Erwärmung und aktiven Abküh­ lung von Schrumpffuttern vorgesehen ist und daß die Arbeitsstationen und die Erwärmungseinrichtung zum Wechsel zwischen Arbeitsstationen relativ zueinander beweglich sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung als Induktionseinrichtung mit mindestens einer Induktionsspule (18) zur induktiven Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnitts (35) ausgebil­ det ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung nur eine Induk­ tionsspule (18) aufweist, wobei vorzugsweise die Ar­ beitsstationen (5, 6, 7) ortsfest angeordnet und die Induktionsspule (18) zwischen Arbeitsstationen beweg­ lich, insbesondere um eine vorzugsweise vertikale Schwenkachse (21) schwenkbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei und vorzugsweise weniger als fünf, insbesondere drei Arbeitsstationen (5, 6, 7) vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung eine flüssigkeitsgekühlte Induktionsspule (18) aufweist, wobei die Induktionsspule vorzugsweise im wesentlichen durch ein mit Kühlflüssigkeit durchströmbares Rohr, insbesondere aus Kupfer, gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine automatische Positionier­ einrichtung zur lagerichtigen Positionierung der Erwär­ mungseinrichtung, insbesondere der Induktionsspule (18), in Bezug auf unterschiedlich dimensionierte Schrumpffut­ ter aufweist, wobei die Positioniereinrichtung vorzugs­ weise mindestens ein der Erwärmungseinrichtung zugeord­ netes, in Abhängigkeit von den Dimensionen des Schrumpf­ futters verstellbares Anschlagelement (70) zur Begren­ zung einer Bewegung der Erwärmungseinrichtung in Ar­ beitsstellung aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung einen Stellschieber (68) aufweist, der quer, insbesondere senkrecht zu einer zwischen Grundstellung und Arbeitsstellung der Erwär­ mungseinrichtung verlaufenden Bewegungsrichtung (24) der Erwärmungseinrichtung bewegbar ist, wobei der Stell­ schieber vorzugsweise zum Tragen von auswechselbaren Anschlagelementen (70) ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Positioniereinrichtung in Abhängigkeit von mindestens einem das Schrumpffutter und/oder das Werkzeug charakterisierenden, vorzugsweise manuell eingebbaren Parameter steuerbar ist, insbesondere in Abhängigkeit vom Durchmesser des zu spannenden Werkzeu­ ges.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, gekenn­ zeichnet durch eine Futtererkennungseinrichtung zur automatischen Erkennung des Typs eines zu erwärmenden Schrumpffutters, wobei vorzugsweise eine Leistungssteue­ rung für die Erwärmungseinrichtung (18) in Abhängigkeit von einem für das Schrumpffutter charakteristischen Futtererkennungssignal der Futtererkennungseinrichtung steuerbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, gekenn­ zeichnet durch eine Feldkonzentrationseinrichtung zur gezielten Konzentration des von der Induktionsspule (18) erzeugten Wechselfeldes auf einen Bereich eines Schrumpffutters, wobei die Feldkonzentrationseinrichtung vorzugsweise auswechselbar und in Abhängigkeit vom Typ des zu erwärmenden Schrumpffutters einsetzbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldkonzentrationseinrichtung mindestens ein auswechselbares Element aus magnetisierbarem Material, insbesondere Ferrit aufweist, wobei das Element vorzugs­ weise eine einem Anschlagselement (70) entsprechende Form aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitsstation (5, 6, 7) ein vorzugsweise flüssigkeitskühlbarer Kühladapter (13, 14, 15) zur aktiven Kühlung des Werkzeugaufnahmeab­ schnittes eines in der Arbeitsstation (5, 6, 7) aufge­ nommenen Schrumpffutters zugeordnet ist, wobei der Kühladapter vorzugsweise mittels flexibler Leitungen (56) an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitsstation (5, 6, 7) eine vorzugsweise mittels einer Kühlflüssigkeit kühlbare Schrumpffutteraufnahme (10, 11, 12) mit einer Schrumpf­ futteraufnahmeöffnung (52) zur lagesicheren Aufnahme eines Schrumpffutters aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Kühladapter und/oder eine Schrumpffut­ teraufnahme durch Auswechselung auswechselbarer Wechse­ leinsätze (28, 30) an Schrumpffutter unterschiedlicher Dimensionen anpaßbar sind.