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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Ein- und Ausspannen
von einen Einspannabschnitt aufweisenden Körpern in einer
Aufnahme, die eine eine Aufnahmeöffnung aufweisende Spannhülse
aus elektrisch leitendem Werkstoff zur reibschlüssigen
Aufnahme des Einspannabschnitts in der Aufnahmeöffnung
umfasst, und mit einer mit einem Wechselstrom beaufschlagbaren Induktionsspule zum
Erwärmen der Spannhülse, in deren Spulenöffnung
die Spannhülse wenigstens teilweise hineinragt, wobei die
Induktionsspule an ihrer dem freien Ende der Spannhülse
benachbarten Stirnfläche durch ein wenigstens eine Durchgangsöffnung
für den Körper aufweisendes Abschirmelement aus
magnetisch leitendem und elektrisch nicht leitendem Werkstoff wenigstens
teilweise übergriffen ist, gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Solche
beispielsweise aus der
EP
1 165 284 B1 bekannte Vorrichtungen dienen dazu, Werkzeuge wie
beispielsweise Bohrer oder Fräser in die Werkzeugaufnahme
einzuspannen oder aus dieser auszuspannen. In beiden Fällen
wird die Spannhülse der Werkzeugaufnahme durch die mit
dem Wechselstrom beaufschlagbaren Induktionsspule erwärmt, wodurch
sich die Aufnahmeöffnung der Spannhülse erweitert
und der mit gegenüber dieser Aufnahmeöffnung im
kalten Zustand mit Übermaß gefertigte Werkzeugschaft
in die Aufnahmeöffnung der Spannhülse eingesetzt
werden kann. Nach Abkühlung der Spannhülse wird
der Werkzeugschaft dann in der geschrumpften Aufnahmeöffnung
reibschlüssig und insbesondere drehfest gehalten. Die Wicklungen
solcher Induktionsspulen bestehen in der Regel aus einer Hochfrequenzlitze.
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Zum
Ausspannen wird die Spannhülse erneut durch Bestromung
der Induktionsspule erwärmt, wodurch sich aufgrund des
zeitlich bedingten Wärmeübergangs von außen
nach innen, also von der Spannhülse auf den Werkzeugschaft
zunächst die Spannhülse erwärmt und sich
ausdehnt, wodurch der demgegenüber noch kältere
Werkzeugschaft aus der Aufnahmebohrung der Spannhülse herausgezogen werden
kann. Dieser Vorgang funktioniert bei Werkzeugen aus Hartmetall
wesentlich unproblematischer als bei solchen aus HSS (High Speed
Steel), da bei ersteren die thermisch bedingten Dehnungen wesentlich
geringer sind als bei letzteren. Weiterhin kann nicht ausgeschlossen
werden, dass der geeignete Zeitpunkt verpasst wird, an dem die Spannhülse soweit
erwärmt und der Werkzeugschaft noch so kalt ist, dass ein
problemloses Ausspannen möglich ist.
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Um
Probleme beim Ausspannen von Stahlwerkzeugen aus den genannten Werkzeugaufnahmen
zu vermeiden, schlägt die gattungsgemäße
EP 1 165 284 B1 vor,
dass die Induktionsspule an ihrer dem freien Ende der Spannhülse
benachbarten Stirnseite durch einen eine zentrale Durchgangsöffnung
für das Werkzeug aufweisenden scheibenförmigen
Polschuh aus magnetisch leitendem und elektrisch nicht leitendem
Werkstoff abgeschlossen ist. Dabei deckt der Polschuh die Stirnseite
der Induktionsspule radial völlig ab.
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Der
Effekt dieser Maßnahmen soll darin bestehen, dass die elektromagnetischen
Streufelder im Bereich des freien Endes der Spannhülse
soweit herabgesetzt würden, dass eine Aufheizung des in
der Werkzeugaufnahme befindlichen Werkzeugs vermieden wird. Insbesondere
würde mit diesen Maßnahmen erreicht, dass die
magnetischen Feldlinien an der Stirnseite der Induktionsspule im
Polschuh konzentriert werden, so dass der über die Werkzeugaufnahme überstehende
Teil des Werkzeugs gegenüber elektromagnetischen Streufeldern
abgeschirmt sei.
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Diese
Abschirmmaßnahmen sind jedoch unter anderem dadurch teuer,
als abhängig von verschiedenen Durchmessern der an das
jeweilige Werkzeug angepassten Spannhülsen jeweils ein
anderer Polschuh eingebaut werden muss, was die Rüstzeiten
der Werkzeugmaschine unvorteilhaft erhöht und eine entsprechend
aufwändige Bevorratung von Polschuhen unterschiedlicher
Größe bedingt. Weiterhin kann nicht ausgeschlossen
werden, dass Polschuhe verloren gehen.
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Der
Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiter zu
bilden, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden. Darüber
hinaus soll die Vorrichtung günstiger zu fertigen sein.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird
die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen dem Abschirmelement und
der Induktionsspule in einer Ebene senkrecht zur Längserstreckung
des Körpers vorgeschlagen, derart, dass
- – von
einer in dem Abschirmelement vorhandenen Durchgangsöffnung
mit sich in Relativbewegungsrichtung gesehen ändernden
Innenabmessungen ein für die Außenabmessung des
zu spannenden Körpers geeigneter Abschnitt der Durchgangsöffnung
in eine mit der Aufnahmeöffnung der Spannhülse
koaxiale Arbeitsstellung einstellbar ist, oder dass
- – von mehreren in dem Abschirmelement vorhandenen Durchgangsöffnungen
mit unterschiedlichen Innenabmessungen eine Durchgangsöffnung
mit einer für die Außenabmessung des zu spannenden
Körpers geeigneter Innenabmessung in eine mit der Aufnahmeöffnung
der Spannhülse koaxiale Arbeitsstellung einstellbar ist,
wobei
- – das Abschirmelement und/oder die Induktionsspule
in der Arbeitsstellung festlegbar ausgebildet ist.
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Mit
anderen Worten ergeben sich für verschiedene Stelllungen
des Abschirmelements bzw. der Induktionsspule unterschiedliche Innenabmessungen
der Durchgangsöffnung(en) für den Körper, so
dass die Relativposition zwischen Abschirmelement und Induktionsspule
abhängig von den Außenabmessungen des jeweils
gespannten Werkzeugs gewählt wird, um eine Durchgangsöffnung
mit geeignetem Durchmesser für den Körper über
der Spannhülsenachse bzw. über der Induktionsspulenachse zu
platzieren.
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Dies
bringt den Vorteil mit sich, dass nur noch ein einziges Abschirmelement
hergestellt werden muss, welches für sämtliche
Durchmesser von zu spannenden Körpern verwendet werden
kann, ohne dass eine Notwendigkeit zum Auswechseln aufgrund von
unterschiedlich dimensionierten Körpern besteht. Dadurch
entfällt auch eine Lagerung eines Satzes von Abschirmelementen
mit unterschiedlichen Abmessungen der Durchgangsöffnung.
Weiterhin können keine einzelnen Abschirmelemente verloren
gehen. Aufgrund der Reduktion auf nur noch ein einziges Abschirmelement
sinkt die Anzahl der Bauteile der Vorrichtung und damit auch deren
Herstellkosten.
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Nicht
zuletzt trägt das Abschirmelement auch zum Arbeitsschutz
der Bedienperson der Vorrichtung bei, als es diese vom elektromagnetischen Feld
der Induktionsspule abschirmt.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den
unabhängigen Schutzansprüchen angegebenen Erfindung
möglich.
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Gemäß einer
Variante kann sich die Durchgangsöffnung in Relativbewegungsrichtung
gesehen kegelförmig erweitern, wodurch sich stufenlos erweiternde
Innenabmessungen der Durchgangsöffnung ergeben, mit dem
Vorteil, dass eine große Bandbreite von Körpern
hinsichtlich deren Außenabmessungen abgedeckt werden kann,
auch wenn diese von vorne herein nicht bekannt sind.
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Gemäß einer
weiteren Variante können die Durchgangsöffnungen
jeweils kreisförmig ausgebildet sein, jeweils einen unterschiedlichen
Durchmesser aufweisen und in Relativbewegungsrichtung gesehen hintereinander
angeordnet sein. Dieser Fall eignet sich besonders für
eine begrenzte Anzahl von zu spannenden Körpern mit bekannten,
unterschiedlichen Außenabmessungen.
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Dabei
kann die Relativbewegung zwischen dem Abschirmelement und der Induktionsspule
linear oder rotatorisch sein, bevorzugt ist das Abschirmelement
relativ zur festen Induktionsspule einstellbar.
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Eine
besonders gute Kühlung der Induktionsspule bzw. des Zwischenraums
zwischen Induktionsspule und Spannhülse ergibt sich, wenn
das Abschirmelement die Spulenöffnung der Induktionsspule
im Bereich der Induktionsspulenachse überspannt, die Spulenöffnung
aber nicht vollständig verschließt. Denn in diesem
Fall kann die Wärme, welche von der erhitzten Spannhülse
abgestrahlt wird und in dem Zwischenraum zwischen der Induktionsspule
und der Spannhülse ansteht, z. B. mittels konvektiver Luftströmung
an dem Abschirmelement vorbei in die Umgebung abtransportiert werden.
Dadurch wird die Induktionsspule thermisch weniger beansprucht,
was sich positiv auf deren Lebensdauer auswirkt. Weiterhin trägt
diese Maßnahme zu einer besseren Wärmeverteilung
in der Spannhülse in axialer Richtung bei, was wiederum
eine gleichmäßigere Aufweitung in radialer Richtung
nach sich zieht. Dadurch verkürzt sich die Erwärmungszeit
der Spannhülse, was Energie spart.
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Besonders
bevorzugt wird das Abschirmelement durch eine rechteckförmige,
gegenüber der Induktionsspule linear verschiebliche Platte
gebildet, wobei die Durchgangsöffnungen oder die Durchgangsöffnung
der Platte zentral in Bezug zur Plattenmittellinie angeordnet sind,
welche die Spannhülsenachse schneidet.
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Alternativ
kann das Abschirmelement durch eine in Bezug zur Induktionsspulenachse
exzentrisch schwenkbar angelenkte Platte gebildet werden, wobei
eine Mittellinie der Durchgangsöffnung oder die Mittelpunkte
der Durchgangsöffnungen auf einem Kreisbogen angeordnet
sind, welcher einen Schnittpunkt mit der Spannhülsenachse
aufweist.
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Anstatt
durch einen einstückigen ferritischen Körper gebildet
zu werden kann die Platte wenigstens einen von einer ferritischen
Schicht wenigstens teilweise bedeckten Grundkörper aufweisen,
der aus einem anderen Material besteht.
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Besonders
bevorzugt ist die Arbeitsstellung zwischen dem Abschirmelement und
der Induktionsspule durch eine Rastung festlegbar, insbesondere derart,
dass eine Raststellung einer bestimmten Arbeitsstellung entspricht.
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Gemäß einer
besonders zu bevorzugenden Anwendung ist der Körper ein
Werkzeug, beispielsweise ein Fräser oder Bohrer, der Schaft
ein Werkzeugschaft des Fräsers oder Bohrers und die Aufnahme
eine Werkzeugaufnahme.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den in den restlichen Unteransprüchen
angegebenen Merkmalen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
schematische Draufsicht auf die Ausführungsform von 1;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Abschirmelements der Ausführungsform
von 1;
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4 eine
schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine
perspektivische Darstellung des Abschirmelements der Ausführungsform
von 4;
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6 eine
schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Gemäß einer
in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung 1 zum Ein- und Ausspannen von einen Einspannabschnitt
aufweisenden Körpern in einer Aufnahme dient diese zum
Ein- und Ausspannen von einen Werkzeugschaft 2 aufweisenden
Werkzeugen 4 in einer Werkzeugaufnahme 6. Das
Werkzeug 4 ist gemäß 1 beispielsweise
ein Bohrer.
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Die
Werkzeugaufnahme 6 weist eine Spannhülse 8 aus
elektrisch leitendem Werkstoff zur reibschlüssigen Aufnahme
des Werkzeugschafts 2 auf, weiterhin eine die Spannhülse 8 der
Werkzeugaufnahme 6 umfassende, mit einem vorzugsweise mittel-
oder hochfrequenten Wechselstrom beaufschlagbare und beispielsweise
eine mehrlagige Wicklung 10 aufweisende Induktionsspule 12 zum
Erwärmen der Spannhülse 8. Dem freien
Ende 14 der Spannhülse 8 benachbart ist
eine Stirnfläche 16 der Induktionsspule 12 angeordnet,
welche von einem wenigstens eine Durchgangsöffnung 18 für
das Werkzeug 4 aufweisenden Abschirmelement 20 aus
magnetisch leitendem und elektrisch nicht leitendem Werkstoff übergriffen
ist. Die Induktionsspule 12 ist in einem bevorzugt aus
Kunststoff bestehenden Gehäuse 21 untergebracht.
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Die
Funktion einer solchen Vorrichtung
1 in Verbindung mit
einem solchen Abschirmelement
20 ist weiter oben sowie
in der
EP 1 165 284
B1 ausführlich beschrieben, deshalb soll hier
nicht weiter darauf eingegangen werden. Im Gegensatz zur
EP 1 165 284 B1 ist
die Stirnfläche
16 der Induktionsspule
12 vom
Abschirmelement
20 jedoch nicht vollständig sondern
nur teilweise übergriffen. „Teilweise übergriffen"
bedeutet dabei, dass das Abschirmelement
20 die Stirnfläche
16 der
Induktionsspule
12 nur teilweise abdeckt, wie insbesondere
aus
2,
4 und
6 hervorgeht.
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Im
weiteren Unterschied zur
EP
1 165 284 B1 wird außerdem eine Möglichkeit
zur Relativbewegung zwischen dem Abschirmelement
20 und
der Induktionsspule
12 in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse
22 der
Werkzeugaufnahme
6 vorgesehen, um eine an die Außenabmessungen
des zu spannenden Werkzeugs
4 angepasste Innenabmessungen
der Durchgangsöffnung
18 oder eine Durchgangsöffnung
18 mit
einer entsprechenden Innenabmessung zur Verfügung zu stellen.
Die Mittelachse
22 der Werkzeugaufnahme ist kolinear mit
einer Spannhülsenachse bzw. mit einer Induktionsspulenachse.
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Gemäß der
in 2 und 3 gezeigten Variante ist dabei
von einer in dem Abschirmelement 20 vorhandenen Durchgangsöffnung 18 mit
sich in Relativbewegungsrichtung gesehen ändernden Innenabmessungen
ein für die Außenabmessung, d. h. für
den Durchmesser des zu spannenden Werkzeugs 4 geeigneter
Abschnitt der Durchgangsöffnung 18 in eine mit
einer Aufnahmeöffnung 24 bzw. mit der Spannhülsenachse 22 der
Spannhülse 8 koaxiale Arbeitsstellung einstellbar.
Dabei kann die Relativbewegung zwischen dem Abschirmelement 20 und
der Induktionsspule 12 linear oder rotatorisch sein, bevorzugt
ist das Abschirmelement 20 relativ zur festen Induktionsspule 12 linear
einstellbar ausgebildet.
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Besonders
bevorzugt wird das Abschirmelement 20 durch eine rechteckförmige,
gegenüber der Induktionsspule 12 linear verschiebliche
Platte gemäß 2 und 3 gebildet,
wobei die Durchgangsöffnung 18 der Platte 20 zentral
in Bezug zur Plattenmittellinie 26 angeordnet ist, welche
dann bevorzugt in einer Ebene mit der Induktionsspulenachse 22 liegt.
Alternativ könnte die Plattenmittellinie 26 bzw.
die auch seitlich versetzt in Bezug zur Spannhülsenachse 22 angeordnet
sein. Eine zentrale Anordnung der Platte 20 in Bezug zur
Spannhülsenachse 22 ist nicht notwendig.
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Die
Relativbewegung erfolgt dabei linear, wie die Pfeile in 1 und 2 andeuten,
wobei eine Bewegung der Platte 20 in beiden Richtungen
möglich ist. Insbesondere erweitert sich die Durchgangsöffnung 18 in
der Platte 20 in Relativbewegungsrichtung kegelförmig,
wodurch sich stufenlos erweiternde Innenabmessungen der Durchgangsöffnung 18 ergeben.
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Abhängig
von der Einstellung der Platte 20 relativ zur Induktionsspule 12 in
Relativbewegungsrichtung ergibt sich folglich eine jeweils andere
Innenabmessung der Durchgangsöffnung 18 für
das Werkzeug 4, wobei der Übergang beispielsweise
stufenlos erfolgt. Der Innenrand der Durchgangsöffnung 18 weist
bevorzugt einen sich nach innen hin verjüngenden, keilförmigen
Querschnitt auf, wie insbesondere 3 zeigt.
Die Durchgangsöffnung 18 weist dabei endseitig
den minimalen bzw. den maximalen Durchmesser für das zylindrische
Werkzeug 4 auf und ist dort entsprechend kreisförmig
verrundet. Ebenso könnten sich die Innenabmessungen der
Durchgangsöffnung 18 aber auch stufenartig oder
in einer Kombination gestuft/kontinuierlich ändern.
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Die
Platte 20 wird entlang einer hier nur abschnittsweise gezeigten
Linearführung 28 geführt, welche beispielsweise
zwei die Längsränder der Platten führende
Führungsschienen 30, 32 beinhalten kann.
Die Linearführung 28 kann dabei an der Induktionsspule 12 selbst
festgelegt sein oder unabhängig von dieser an einem separaten
Lagerbock. Die Linearführung 28 kann aus Kunststoff,
Keramik und/oder aus Metall gefertigt sein.
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Um
die gewählte Arbeitsstellung, d. h. die Stellung, in welcher
die Innenabmessung der Durchgangsöffnung 18 an
den Außendurchmesser des sie durchragenden Werkzeugs 4 angepasst
ist, zu fixieren, kann die Platte 20 an der Linearführung 28 festgelegt
werden, insbesondere durch eine Rastung, bei welcher jede Raststellung
einer bestimmten Innenabmessung der Durchgangsöffnung 18 zugeordnet
und dann koaxial mit der Spannhülsenachse 22 bzw.
mit der Induktionsspulenachse ist.
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Im
vorliegenden Fall von 2 und 3 deckt
die Durchgangsöffnung 18 der Platte 20 beispielsweise
Werkzeugdurchmesser des Bohrers 4 von 6 mm bis 20 mm ab,
wobei die Durchgangsöffnung 18 in der Arbeitsstellung
der Platte 20 immer größere Innenabmessungen
aufweist als der Durchmesser des Werkzeugs 4 ist, um einen
Kontakt zwischen Platte 20 und Werkzeug 4 zu vermeiden.
So betragen die Durchmesser der Grundkreise an den Längsenden
der Durchgangsöffnung 18 beispielsweise 6,5 mm
und 20,5 mm, um durch einen lichten Abstand vom Werkzeugdurchmesser
einen Kontakt mit dem Werkzeug 4 und damit Verschleiß zu
vermeiden.
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Anstatt
durch einen einstückigen ferritischen Körper gebildet
zu werden, kann die Platte 20 wenigstens einen von einer
ferritischen Schicht wenigstens teilweise bedeckten Grundkörper
aufweisen, der aus einem anderen Material besteht, beispielsweise aus
einer Keramik oder einem Kunststoff. Denkbar ist beispielsweise
auch eine ferritische Folie, welche auf einen Grundkörper
aufgebracht wird. Bevorzugt wird jedoch ein ferromagnetisches Pulver
wie z. B. MnZn-, Ferrit-, Fe2O3- oder Fe3O4-Pulver mit Harz oder Lack
vermischt und zu einer einstückigen Platte geformt. Der
Werkstoff der Platte 20 sollte temperaturbeständig
für Temperaturen etwas oberhalb 210 Grad Celsius sein und
eine spezifische Dichte von 2,5 bis 3,5 g/cm3 aufweisen,
mit einem Curiepunkt bei ca. 400 Grad Celsius. Bei Eisenoxiden sollten
die Partikel durch Phosphatierung voneinander isoliert sein, um
die magnetischen Verluste gering zu halten. Da Eisenoxide aber in
dieser Form nur schwer erhältlich sind, sind für
das Abschirmelement 20 Werkstoffe besonders geeignet, welche
aus Carbonyleisenpulver mit einem Fe-Anteil von mehr als 96%, bevorzugt
von mehr als 98% gefertigt sind.
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Das
Abschirmelement bzw. die Platte 20 überspannt
eine Spulenöffnung 34 der Induktionsspule 12 zwar
wenigstens teilweise, verschließt diese aber nicht vollständig.
Insbesondere sollten zwischen den seitlichen Rändern oder
dem seitlichen Rand der Platte 20 und dem radial inneren
Rand der Spulenöffnung 18 wenigstens eine hier
beispielsweise kreissektorförmige Öffnung 36 verbleiben,
durch welche der zwischen Induktionsspule 12 und Spannhülse 8 angeordnete
Zwischenraum mit der Umgebung durch Konvektion in wärmeübertragender
Verbindung stehen kann.
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Wie
anhand von 2 leicht vorstellbar ist, wird
im Normalfall je nach der linearen Position der Platte 20,
d. h. je nach den über der Spannhülsenachse 22 eingestellten
Innenabmessungen der Durchgangsöffnung 18 neben
einem Abschnitt der Stirnfläche 16 der Induktionsspule 12 auch
der diametral gegenüberliegende Teil dieser Stirnfläche 16 zumindest
teilweise übergriffen. Im Extremfall, d. h. bei z. B. in 2 weit
nach links verschobener Platte 20 zum minimalen Durchmesser
der Durchgangsöffnung 18 hin endet die Platte 20 frei
auskragend über der Spulenöffnung 34,
wobei der diametral gegenüberliegende Teil der Stirnfläche 16 der
Induktionsspule 12 nicht mehr übergriffen wird.
Auf die Funktion des Abschirmelements 20 hat dies keinen
Einfluss. Generell ist die Kühlung der Induktionsspule 12 umso besser,
je schmäler die Platte 20 ist. Ebenso wenig ist die
Dicke der Platte 20 für den Abschirmeffekt entscheidend.
Deshalb wird die Dicke der Platte 20 lediglich nach mechanischen
Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen festgelegt.
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Gemäß einer
weiteren, in 4 und 5 gezeigten
Variante kann die Platte 20 mehrere entlang der Plattenmittellinie 26 mit
Abstand hintereinander angeordnete, durch Querstege 38 voneinander
getrennte Durchgangsöffnungen 18a, 18b, 18c, 18d aufweisen,
die beispielsweise jeweils kreisförmig ausgebildet sind
und einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Falls wiederum
eine Rastung zur Festlegung der Platte 20 gegenüber
der Induktionsspule 12 bzw. gegenüber der Linearführung 28 verwendet
wird, so ist in jeder Raststellung eine Mittelachse 40 einer
Durchgangsöffnung 18a, 18b, 18c, 18d koaxial
mit der Induktionsspulenachse bzw. mit der Spannhülsenachse 22,
um die jeweilige Durchgangsöffnung 18a, 18b, 18c, 18d in
zentrale Deckung mit dem Werkzeug 4 zu bringen. Im vorliegenden
Fall von 4 sind beispielsweise vier Durchgangsöffnungen 18a, 18b, 18c, 18d in
Reihe hintereinander entlang der Plattenmittellinie 26 angeordnet,
um Werkzeugdurchmesser von 18 mm bis 24 mm abzudecken, wobei die
Durchmesser der Durchgangsöffnungen 18a, 18b, 18c, 18d in
einem Abstand von 2 mm gestuft und gegenüber dem Werkzeugaußendurchmesser
ca. 0,5 mm größer gewählt sind, um einen
Kontakt mit diesem zu vermeiden.
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Gemäß einer
weiteren, in 6 gezeigten Variante kann das
Abschirmelement 20 durch eine in Bezug zur Induktionsspulenachse 22 bzw.
zur Spannhülsenachse exzentrisch um eine Schwenkachse 42 schwenkbar
angelenkte, beispielsweise als Ringsegment ausgebildete Platte 20 gebildet
werden, wobei eine Mittellinie der Durchgangsöffnung 18 (hier
nicht gezeigte Ausführung) oder die Mittelachsen 40 der
Durchgangsöffnungen 18a, 18b, 18c, 18d auf
einem Kreisbogen 44 angeordnet sind, welcher als Mittelpunkt
die Schwenkachse 42 und in Arbeitsstellung einen Schnittpunkt
mit der Induktionsspulenachse 22 bzw. mit der Spannhülsenachse
aufweist. Die Schwenkachse 42 der Platte 20 ist
dann parallel zur Induktionsspulenachse 22 bzw. mit der
Spannhülsenachse. Wie beim vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
können die entlang des Kreisbogens 44 angeordneten
Durchgangsöffnungen 18a, 18b, 18c, 18d mit
unterschiedlichen Durchmessern versehen sein, wie in 6 gezeigt
ist. Es ist aber auch eine Abwandlung denkbar, bei welcher wie bei der
Ausführungsform von 2 und 3 nur
eine einzige Durchgangsöffnung 18 vorhanden ist,
deren Innenabmessungen sich entlang des Kreisbogens 44 kontinuierlich
oder stufenweise ändern. Anstatt einer Linearführung
wie in den 2 bis 5 ist dann eine
Rotationsführung 46 der Platte 20 vorhanden. Weiterhin
brauchen die endseitigen Öffnungen 18a und 18d nicht
geschlossen sein, die Platte 20 könnte daher auch
kürzer ausfallen.
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Zur
Kühlung der von der Induktionsspule 12 weg weisenden
Oberfläche der Platte 20 kann eine Kühleinrichtung
vorgesehen sein, welche z. B. mittels Pressluft oder CO2 eine
Kühlung hervorruft. Dadurch wird das Ausspannen des Werkzeugs 4 aus
der Spannhülse 8 erleichtert, weil dieses dann
im Bereich des freien Endes 14 der Spannhülse 8 gekühlt
und damit seine temperaturbedingte, durch die Induktionsspule 12 bedingte
Ausdehnung reduziert wird.
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Abweichend
von 1 ist es nicht notwendig, dass das Abschirmelement 20 die
Stirnfläche 16 der Induktionsspule 12 bzw.
das freie Ende 14 der Spannhülse 8 kontaktiert.
Vielmehr kann dazwischen auch ein lichter Abstand vorhanden sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf Platten 20 als Abschirmelemente
beschränkt. Vielmehr können beliebig geformte
Körper als Abschirmelemente verwendet werden, solange sie
nur als solche geeignet sind. Weiterhin ist auch eine Kombination
von linearer und rotatorischer Relativbewegung zwischen der Induktionsspule 12 und
dem Abschirmelement 20 denkbar. Außerdem ist auch
eine Variante denkbar, bei welcher das Abschirmelement 20 raumfest
und die Induktionsspule 12 in Bezug zum Abschirmelement 20 linear
und/oder rotatorisch bewegt wird.
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Nicht
zuletzt ist eine Anwendung der Erfindung nicht auf eine Werkzeugspannvorrichtung 1 beschränkt,
sondern sie bezieht sich auf jeden Anwendungsfall, bei welchem ein
beliebig geformter Körper, beispielsweise auch mit einem
polygonen Querschnitt in einer Spannhülse 8 mit
komplementärem Querschnitt durch Erwärmung und
anschließender Schrumpfung der Spannhülse 8 mittels
Bestromung einer Induktionsspule 12 gespannt bzw. wieder
ausgespannt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1165284
B1 [0002, 0004, 0033, 0033, 0034]