JP5444352B2 - 工具をクランプおよびクランプ解除するための誘導クランプ装置 - Google Patents

Description

発明は、請求項１の序文に係る誘導クランプ装置、したがって、工具ホルダにおける誘導加熱および締まり嵌めによって工具を固定させることを容易とする装置に関する。

ミル、ドリル、および同様のもののような回転工具の迅速な工具交換について、工具用の迅速な交換システムが知られており、迅速な交換システムは、誘導原理にしたがって動作する（ＤＥ３９２５６４１Ａ１参照）。したがって、クランプされる工具を受取るために工具ホルダが使用され、工具ホルダはクランプスリーブを有し、その受取り穿孔穴は、クランプされる工具の工具シャフトの外径より小さい。クランプスリーブに同心円状に貼付けられ、たとえば１０〜５０ｋＨｚの周波数のＡＣ電力またはパルスＤＣ電力が発電機によって供給される誘導コイルは、誘導コイルの導入された磁束場に基づいてクランプスリーブにおいて渦電流を生成する。渦電流は、クランプスリーブの加熱と、したがってクランプスリーブの受け部穿孔穴のそれぞれの拡張とを引き起こす。次いでシャフトとともにクランプスリーブの受け部穿孔穴に挿入される工具は、クランプスリーブをそれぞれ冷却した後、クランプスリーブの受け部穿孔穴内の締まり嵌めおよび摩擦ロックによって支持される。工具を取出すには、クランプスリーブが再び誘導加熱され、したがって受け穿孔穴がそれに応じて拡張し、工具を容易に取出すことができる。クランプスリーブの制御された加熱を容易にするために、いわゆる磁束コンセントレータが知られており（「鋼加熱処理ハンドブック("Steel Heat Treatment Handbook")」、Marcel Dekker、ＩＲ、ＩＮＣ １９９７、第１１Ａ章、誘導加熱処理参照）、特に誘導コイルの両面側上であるが外周にも配置され、誘導コイルによって生成された磁束線を束ね、それらを、加熱されるクランプスリーブの部分に、目標とされる方法で挿入する。この種の磁束コンセントレータは、誘導コイルの面に環状に配置されるいわゆる変圧器プレートで形成することができるか、または磁束コンセントレータは、セラミック酸化物原料、特にフェライトからなる。これらの材料は、磁気伝導性であるが導電性ではない点で特徴付けられる。

磁束コンセントレータが誘導コイルの正面に配置された既知の誘導クランプおよびクランプ解除装置は、しばしば環状コンセントレータ要素を使用する（ＪＰ４９−１００３４またはＤＥ１９９１５４１２Ａ１参照）。既知の装置では、環状コンセントレータ要素は、誘導コイルの面上を延在するだけでなく、クランプするために、加熱される構成要素の自由面上も少なくとも部分的に延在する。しかし、これらの装置の欠点は、典型的に、直径が異なる工具を二者択一的にクランプしなければならず、直径が異なる工具には異なるクランプスリーブ寸法が必要とされることから、特に工具交換装置には不利益な特定の直径を有する構成要素、したがって工具を受取るためにのみそれぞれ構成される点である。

これによって迅速な交換システムがより高価になるだけでなく、その応用もいっそう困難となる。

この欠点を克服するために、同心円状アセンブリとしてクランプスリーブ上に配置され、クランプスリーブによって規定される回転軸に関して軸方向に互いに対して調整可能な特に２つのコイルユニットを含む多部品誘導コイル構成を使用することが、ＤＥ１０２００５０１４９８４Ａ１から知られている。これにより、誘導コイルアセンブリの長さを、使用されるクランプスリーブのそれぞれの寸法に適合させることが容易となる。シャフト直径がより大きい工具にはより大きなクランプスリーブが使用され、当該クランプスリーブは、直径がより小さい工具用のクランプスリーブよりも、工具シャフトをクランプするためのより大きな嵌合長を有することが当該分野で知られている。クランプスリーブのそれぞれの寸法に適合された互いに対する誘導コイル構成のコイルユニットのそれぞれの軸方向調整により、この種の誘導クランプ装置は、異なるクランプスリーブ、およびしたがって工具直径に使用することができる。誘導コイルアセンブリによって生成された磁束線を、直径が異なる工具用のクランプスリーブに良好に誘導することも容易にするために、既知の装置には、誘導コイルアセンブリの軸方向調整に加えて、磁場コンセントレータの直径の調整も設けられており、磁場コンセントレータは、リング形状にグループ分けされた開口型コンセントレータ要素によるコンセントレータ要素によって既知の装置に形成され、コンセントレータ要素は互いに重なり合い、クランプスリーブによって規定される回転軸に直交する径方向面に沿って内側方向に径方向に旋回可能である。したがって、開口形状コンセントレータ要素は、異なる寸法のクランプスリーブの自由面とそれぞれ重なり合うように好適な方法で旋回させることができる。誘導コイルアセンブリの軸方向調整およびコンセントレータ要素の径方向調整は互いに連結され、回転可能な調整リングによって調整リングの回転位置を介して行なわれ、調整リングの回転位置は、互いに対して移動可能なコイルユニットの相対的な軸方向位置と、開口型コンセントレータ要素の径方向旋回位置とを決定する。この装置は実用化に有用であると証明されているが、特に自動された処理に関して、およびコンセントレータ要素によって束ねられた磁束線の、工具を受取るために加熱されるクランプスリーブへの、望ましい制御されかつ最適化された導入に関して、いっそう改善することができる。

発明の目的は、少なくとも２つのコイルユニットで形成された誘導コイルアセンブリの軸方向位置調整とコンセントレータ要素の直径調整とによって工具をクランプおよびクランプ解除するための誘導クランプ装置を提供することであり、寸法が異なるクランプスリーブに適合させた誘導コイルアセンブリのコイルユニットの軸方向位置変化も考慮して、コイルユニットとコンセントレータ要素とをクランプスリーブに対して最適に位置合わせすることを容易にする。したがって、クランプ装置の小型構成が提供され、半自動または完全自動動作のための再構成も簡単な方法で提供されるものとする。

この目的は、請求項１の特徴部分に含まれる特徴によって、発明にしたがって実現され、発明の有用な改良は、従属請求項に含まれる特徴によって特徴付けられる。

発明に係る誘導クランプ装置は、一方で、好ましくは１本の軸上に配置される２つのコイルユニットを含むクランプスリーブを同心円状に包囲する誘導コイルアセンブリを含み、コイルユニットは軸方向に互いに対して調整可能であり、誘導クランプ装置は、特定のコンセントレータ要素からなるコンセントレータアセンブリを含み、コンセントレータ要素は、クランプスリーブ上に配置された誘導コイルの動作位置中の、加熱されるクランプスリーブをその自由面においてコンセントレータ要素が少なくとも部分的に被覆する位置に移動可能である。したがって、コンセントレータ要素は、クランプスリーブによって規定される回転軸に向かう方向に、直線状に、したがって平行移動するように、したがって径方向成分および軸方向成分によって調整される。したがって、たとえば、より直径が小さい工具を受取るために寸法がより小さいクランプスリーブに適合化されたコンセントレータ要素は、クランプスリーブによって規定される回転軸に対して径方向内側に調整または移動されるだけでなく、それぞれのクランプスリーブの自由面に向かって軸方向にも調整される。これにより、軸方向に調整可能なコイルユニットと、使用されているクランプスリーブの機能として加熱されるクランプスリーブの自由面を被覆するコンセントレータ要素との最適な位置合わせが容易となる。

したがって、コイルユニットの位置について、最適な方法でクランプスリーブのそれぞれの嵌合長に調整可能であるまたは位置合わせ可能であることが有用であり、特に、クランプスリーブの自由端と関連付けられたコイルユニットは、場合によってはクランプスリーブの前方端と位置合わせされるものとする。したがって、コンセントレータ要素が、加熱されるクランプスリーブの自由面に向かって可能な限り接近して移動されると、磁束線の束ねられた導入、およびしたがってクランプスリーブの最適化された加熱にとって有利である。これは、非常に有利な方法で、およびしたがってクランプ装置の特定の小型構成について、コンセントレータ要素の径方向および軸方向に重なり合った送りによって実現することができる。

さらに、発明に係るクランプ装置は、誘導コイルアセンブリのコイルユニットの軸方向調整と、コンセントレータ要素の前進とを、互いに独立して行なうことができることを確実にし、磁束をクランプスリーブに、したがってコイルユニットおよびコンセントレータ要素に導入するのに関連する構成要素の最適な位置合わせに関連する。同時に、この種の装置の完全自動または半自動動作は、誘導コイルアセンブリ用の調整機構と、コンセントレータ要素の直径調整用の調整機構とを別個の駆動装置によって駆動することにより容易とされる。

コンセントレータ要素は、クランプスリーブによって規定される回転軸の方向にスライドによって直線状に移動可能であることが有利であり、コンセントレータ要素は、スライドの内側に配向された面で受取られる。したがって、全体で６つのスライドが使用され、外周上に分散されており、スライドが星のように直線状に配置された支持部によって回転軸に対してそれぞれ調整可能である一実施例が、実用上の観点から有利であると証明されている。したがって、スライドの移動方向は、好ましくはおよそ６０°〜８０°の角度、したがって特に好ましくは回転軸に対して６５°〜７５°の角度を囲む。スライドはしたがって、非磁気伝導性材料、したがって好ましくはセラミック材料またはプラスチック材料からなり、支持カラーの溝内に受取られ、支持カラーも非磁気伝導性材料、特にプラスチック材料からなる。非磁気伝導性材料は、別の環状コンセントレータ要素内に受取られることが有利であり、コイルユニットのジャケット表面に配置された磁束コンセントレータを本質的に軸方向に伸張する。

特にクランプ装置の小型構成を考慮すると、スライドの内側端部に配置されたコンセントレータ要素が、交互に、軸方向に互いにオフセットされ、かつ互いに重なり合って配置されると有用であり、追加的に、実質的に閉じられた磁場コンセントレータが、クランプスリーブによって規定される回転軸に関してコンセントレータ要素のいずれかの径方向位置に形成されるという利点を有し、磁場コンセントレータは、回転軸についてリング形状にグループ分けされる特定のコンセントレータ要素から構成される。

スライドの送り移動は、好適なカム／制御湾曲部機構によって行なわれ、制御湾曲部は、使用されるクランプスリーブの異なる寸法に適合化させて構成される。

コンセントレータ要素は、フェライトで構成されることが有利である。この状況では、スライドのうちの少なくともいくつか、したがって好ましくは、非磁気伝導性材料、好ましくはアルミニウムからなるストップバーを１スライドおきに含むと有用であり、ストップバーは、コンセントレータ要素をある程度越えて軸方向に延在し、したがってクランプスリーブの自由面に対して止め具として機能する。ストップバーの、コンセントレータ要素を越える延長部分は、０．２〜０．６ｍｍ、したがって好ましくは０．３〜０．４ｍｍの範囲にある。これは、脆い材料からなるコンセントレータ要素の慎重な処理を確実にする。

発明の別の局面によれば、非磁気伝導性であるが導電性である材料からなる誘導アタッチメントを特に提供することができ、誘導アタッチメントは特に銅からなる。誘導アタッチメントは、この部分における誘導コイルの残りの散乱場に関してクランプ装置を越えて外方に突出する工具の積極的な遮蔽をもたらす。散乱場がある場合、誘導アタッチメントはアタッチメントにおいて渦電流を生成し、結果的に磁場の形成を引起こし、誘導コイルアセンブリの散乱場に重畳され、したがってそれらを弱める。コイルアセンブリとクランプスリーブとの間の移行部分に配置された磁気伝導性材料からなる遮蔽カラーと組合される、またはその代替物である誘導アタッチメントは、したがって、クランプスリーブに向かう方向への、コイルアセンブリによって生成される磁場の制御された配向をもたらし、クランプ装置を越えて突出する工具セクションの積極的な遮蔽をももたらし、クランプ処理およびクランプ解除処理の全体的な最適化をもたらす。

誘導コイルアセンブリのコイルユニットを軸方向に調整するために、互いに同心円状に配置され、したがって重なり合う支持リングが設けられることが有利であり、内側支持リングは装置に固定されるが、外側支持リングは回転可能に構成される。外側支持リングの回転は、誘導コイルアセンブリの２つのコイルユニットの軸方向移動を引起こし、ひいては、クランプ装置とともに使用される異なるクランプスリーブに好適に適合化させて構成されるカム／制御湾曲部機構によっても行なわれる。

外側支持リングのそれぞれの回転調整は、２つのコイルユニットの軸方向位置を互いに対して調整することを容易にする。

非磁気伝導性材料からなるスライド上に配置されたコンセントレータ要素の送り移動は、外側支持リングの外周上に支持された制御カラーによって有利にもたらされ、制御リングは制御カラーの正面側に配置され、制御リングは、それぞれのスライドについて周方向に分散された制御湾曲部を含む。それぞれのカムピンはスライド上に配置され、カムピンは制御湾曲部と相互作用する。制御カラーは、ローラ要素ベアリングによって外側支持リング上に支持され、そのため制御カラーは外側支持リングから独立して回転することができる。ゆえにスライドの送りは、誘導コイルアセンブリのコイルユニットの調整から完全に独立しており、完全自動化された動作にとって有利である。外側支持リング上の制御カラーの支持は、したがってあらかじめ組込まれたローラベアリングストリップによってもたらされることが有利であり、コンセントレータ要素を担持するスライドを送るための制御カラーの間隙のない滑らかな走行調整が容易となる。

スライドの送り移動のための制御カラーと、コイルユニットを互いに対して調整するための外側支持リングとに、歯、少なくとも部分的な周方向の歯カラーがそれぞれ設けられていると、完全自動または半自動的にクランプ装置を動作するのに有用であり、したがって制御カラーと外側制御リングとが、それらの間に有利に接続されたそれぞれのトランスミッションを有するモータによって駆動可能である。トランスミッションには、特にウォームシャフトが好適であり、制御カラー上および外側支持リング上の歯と相互作用する。２本のウォームシャフトの各々は、したがってギヤとスプロケットとを含む中間トランスミッションによってモータシャフトに接続されることが有利である。両方のモータは、装置に取付けられた台上のガイドバーによって直線状に支持されるスライド上に載置され、そのため中間トランスミッションを含むスライド上に配置された２つのモータは、コイルユニットの軸方向移動可能性に合わせて相対的に移動可能であることが有利である。

有利な方法で、この構成により、クランプスリーブによって規定される回転軸を中心として環状にグループ分けされたコンセントレータ要素によって囲まれる直径と、誘導コイルアセンブリのコイルユニットの位置調整とが、互いに対して別個に調整可能となり、特に、特定の用途について制御可能な調整選択肢をもたらす。さらに、直径の調整と、誘導コイルアセンブリの長さの調整とは互いに影響を及ぼさず、これは自動化された動作中の制御に不可欠である。

自動化された動作については、チャックのそれぞれの幾何形状データまたは工具ホルダのクランプスリーブが、完全自動化された収縮処理のために自動的に決定され、チャックまたは工具ホルダは、それぞれのデータ担体を有して構成することができる。任意に、データは外部データベースから抽出することができる。したがって、チャックの幾何形状データは、デジタル画像処理、レーザスキャナ、距離センサ、および同様なものによって自動的に関連付けることができ、収縮パラメータを自動的に関連付けることができ、したがって、コイルを自動的に調整することができる。ウォームギヤトランスミッションの接続の利点はさらに、これが自己縁曲げトランスミッションを実現する点であり、したがって、制御湾曲部において特定のロック位置が必要ではなくなる。したがって追加的なロック機構も省略することができる。有利に、絶対エンコーダを有するモータが使用され、そのため基準点に接近する必要がない。したがって駆動ユニットの電源は、収縮電子機器とともに制御信号によって有利にオンオフされる。さらに、アセンブリは全体的に構成され、そのためクランプ装置を自動化された駆動のために容易に後付けすることができ、モータとトランスミッションとのためにクランプスライドにそれぞれの台を載置することだけを必要とする。

図を参照して、発明の実施例について説明する。

第１の動作位置における、発明に係る誘導クランプ装置の一実施例の断面図である。 第２の動作位置における、図１に例示した誘導クランプ装置の断面図である。 上に配置されている装置のコンセントレータ要素とともに直線状に移動可能なスライドの詳細を例示するための、図１に例示した装置の左側面図である。 先の図に係る装置の側面図である。 ９０°オフセットして見た、図４に係る装置の別の側面図である。 図１〜図４の実施例の発明に係る誘導クランプ装置の別の類似した実施例を追加的な詳細とともに示す側面図である。 図６の細部Ｘを拡大して（比率２：１）例示する図である。 図６の細部Ｙを拡大した実施例（比率２：１）で例示する図である。

図１は、アダプタとして構成される典型的な標準工具ホルダを例示し、たとえば旋盤などの速いランニングマシン工具への、たとえば旋回工具、ドリル、および同様のものなどのクランプ工具に使用される。工具ホルダ１は、たとえば鋼などの少なくとも導電性の材料から形成され、左側に例示されるクランプスリーブの前方端に工具をクランプするための受け部またはクランプスリーブを含み、工具は、その工具シャフトとともにクランプスリーブ３にクランプされる。クランプスリーブ３は、円錐形状に構成され、７で示される回転軸を規定し、かつ特にクランプスリーブ３の自由端に向かって開かれている中心穿孔穴５を含む。概略的にのみ例示されるが、クランプされる工具のシャフト９は、この開口部を介して挿入され、したがってシャフトは穿孔穴５に受取られる。シャフト９の外径は、このとき受け部穿孔穴５の自由な公称径より若干大きく、そのためシャフト９は、穿孔穴５に挿入されると、摩擦ロック加圧嵌めによってクランプスリーブ３に支持され、動作トルクを伝達する。工具ホルダ１に工具シャフト９を挿入することができるように、かつそれを取出すこともできるように、クランプスリーブ３は加熱によって拡張される。これは、１１で示される誘導クランプおよびクランプ解除装置によって容易となり、２つのコイルユニット１４ａ，１４ｂを含む１３で示される誘導コイルアセンブリを含み、２つのコイル要素１５のコイルは概略的にのみ円で例示される。

クランプスリーブ３を加熱することによって、クランプ装置１１が左からクランプスリーブ３に貼付けられ、誘導コイル１３すなわち２つのコイルユニット１４ａおよび１４ｂが次いで同心円状にクランプスリーブ３を取囲む。誘導コイルには、たとえば１０〜５０ｋＨｚの周波数のＡＣ電力またはパルスＤＣ電力が発電機によって供給される。コイル要素１５のほぼ円柱状の巻線によって生成された磁束は、クランプスリーブ３において渦電流を誘起し、比較的短期間のうちにクランプスリーブを加熱し、次いでそれに応じて受け部穿孔穴５を拡張させ、そのためオーバーサイズに形成された工具シャフト９を、それに応じてクランプスリーブ３の受け部穿孔穴５に挿入することができる。

クランプスリーブ３を冷却すると、クランプスリーブ３は挿入されている工具シャフト９の周りに収縮し、そのため工具シャフト９は、クランプスリーブ３の締まり嵌めによる摩擦ロックによって支持され、したがって工具ホルダ１に支持される。

工具を取出すためには、受け部穿孔穴５がそれに応じて拡張され、次いで受け部穿孔穴５から工具を引出すことができるように、誘導コイルによってクランプスリーブを同様に加熱しなければならない。

コイルユニット１４ａ，１４ｂの各巻線、およびしたがって各コイル要素１５は、耐熱性プラスチックまたはセラミック材料からなるコイルハウジング１７ａ，１７ｂによって図１の例示にしたがって包囲され、コイルハウジング１７ｂは、コイルハウジング１７ａの下に達するスリーブセクションを含み、そのため、以下により詳細に説明されるように、２つのコイルユニット１４ａ，１４ｂの相対的な軸方向調整が回転軸７に沿って容易となる。

コイルユニット１４ｂおよびコイルユニット１４ａのコイル要素１５は、スリーブ形状のコンセントレータ１９ｂまたは１９ａによって、したがってコイル要素の外側ジャケットの側面上において包囲される。コンセントレータスリーブ１９ｂは、したがってコンセントレータスリーブ１９ａの円柱状セクション上に達し、これは、２つのスリーブがこれに応じて互いに、かつ回転軸７に同心円状に構成され、互いに挿入され、結果として、後で説明するように、２つのコイルユニットの互いに対する軸方向移動可能性をもたらすことを意味する。コンセントレータスリーブ１９ａは、したがって図１の右側でコイルユニット１４ａの面を被覆する。しかしコイルユニット１４ｂの面被覆は、コンセントレータスリーブ１９ｂに与えられず、コイルユニット１４ｂを同心円状に取囲むだけである。しかし２１で示されるコンセントレータリングは、コンセントレータスリーブ１９ｂの左面を結合し、コンセントレータリングは、コンセントレータスリーブ１９ａ，１９ｂのように、たとえば酸化物セラミック材料、特にフェライトのような磁気伝導性ではあるが非導電性材料からなる。コンセントレータリング２１は、したがってコンセントレータスリーブ１９ｂをその自由面において軸方向に伸張するが、図１から明らかなように、コイルユニット１４ｂの自由面は被覆しない。コイルユニット１４ｂの自由面は、したがって例示された実施例においてコンセントレータによって閉じられない。

たとえばプラスチック材料のような、非磁気伝導性であり好ましくは非導電性でもある材料からなる支持カラー２２は、コンセントレータリング２１の開口部に配置され、支持カラーはその外周に沿って分散された複数の支持溝２４を含み、支持溝は、後で説明するように、調整可能なスライドを受取るために使用される。例示した実施例では、図３から明らかなように、全体的に６本の周方向支持溝２４が設けられる。

２つのコイルユニット１４ａおよび１４ｂの相対的な軸方向調整のために設けられ、２６で示される外側支持スリーブは、誘導コイルアセンブリ１３上に同心円状に設けられる。別の内側支持リング２８が支持リング２６内に配置され、支持リング２８は誘導クランプ装置に対して固定される。一方、外側支持リング２６は、支持リング２８に対して回転可能である。内側支持リングの外周３０上には、複数の好適な制御湾曲部が周方向に分散させて設けられ、制御湾曲部は、ここには例示されない外側支持リング２６のカムピンを係合する。さらに、コンセントレータスリーブ１９ｂは回転可能に固定されて接続されるが、内側支持リング２８と長手方向に調整される。例示した実施例では、４つの制御湾曲部が設けられる。

外側支持リング２６がたとえば手動で回転される場合、上述のカム制御機構の結果として、たとえば図１の支持リング２６が軸方向に左に調整され、これに応じて、コンセントレータスリーブ１９ｂ、コンセントレータリング２１、および支持カラーが中に配置されているコイルユニット１４ｂを左に平行移動するように移送する。したがって、コイルユニット１４がこれに応じて望遠鏡のように平行移動するようにまたは直線状に、かつ回転軸７に沿って伸張されるため、誘導コイルアセンブリ１３は軸方向に伸張され、図２に例示されるこれに応じて伸張された位置を生じさせる。

コイルユニット１４ａに対するコイルユニット１４ｂの長手方向の調整の種類は、確実にさまざまな方法で行なうことができ、援用によって引用されるＤＥ１０２００５０１４９８４Ａ１に記載されているように当該分野において既知であり、関連する先行技術としてすでに上記されている。

例示した実施例において、包囲するコンセントレータスリーブと、コンセントレータスリーブ１９ｂを外側方向に軸方向に伸張させ、そこに受取られた支持カラーを含むコンセントレータリング２１とを含むコイルユニット１４ｂの軸方向調整は、外側支持リング２６の回転にしたがってもたらされる。しかし当該要素は、長手方向にのみ移動可能であるが、外側支持リング２６と耐トルク結合され、そのため構成要素は外側支持リング２６とともに回転しない。

追加的なハウジングリング、すなわち調整カラー３２は、外側支持リング２６上に、したがって概略的にのみ示され外側支持リング２６上に配置されるボールベアリングストリップによって回転可能に配置され、ボールベアリングストリップは、間隙を防ぎ、かつ滑らかな調整をもたらすためにあらかじめ組込まれることが有利である。ボールベアリングストリップは参照符号３４で示され、ストリップに受取られ、外周上に分散された複数のベアリングボールを含む。この種の構成要素は公知であり、そのため詳細に説明する必要はない。

しかしこのローラベアリングは、外側支持リング２６に対して、調整カラー３２が間隙なしに滑らかに回転できることを容易とする。調整リング３８は、調整カラー３２に、すなわち符号３６で示されるネジ山接続によって固定され、そのため調整カラー３２を回転させると、調整リングがともに回転する。調整リング３８は、クランプスリーブ３に向かって配向された調整リングの表面の外周上に分散された、複数、好ましくは６つの制御湾曲部４０を含む。カムピン４２は制御湾曲部３０と相互作用し、カムピンはスライド４４に配置され、スライド４４は、回転可能に固定されているが直線状に移動可能に支持カラー２２の支持溝２４に受取られる。

例示した実施例においては、配置された計６本のスライド４４が設けられ、そのため、図３から明らかなように、スライド４４の外周上に均等な角度間隔で分散される。スライドは、非磁気伝導性であり好ましくは非導電性である材料、特にプラスチックまたはセラミック材料からなり、支持溝２４において直線状または平行移動する方法で回転軸７に向かう方向に移動可能となるように支持される。

図３によれば、溝２４およびそこに移動可能に受取られたスライドは、径方向に星のパターンで回転軸７を中心として配置される。コンセントレータ要素は、各スライド４４の前方内側端部に設けられ、２つの異なるコンセントレータ要素４６ａおよび４６ｂは、例示した実施例においては計６本のスライド４４について設けられる。これは、図３から特に明らかである。図３において４４ａで示されるスライドは、それらの内側端部においてコンセントレータ要素４６ａを含むが、４４ｂで示される他のコンセントレータ要素は、４６ｂで示されるコンセントレータ要素を含み、コンセントレータ要素４６ｂのうちの１つは、２本の横方向に隣接したスライド４４ａの後ろに配置されるスライド４４ｂの部分のように、例示を目的として図３に破線で例示される。これは、コンセントレータ要素４４ａおよび４４ｂが、回転軸７に対して若干軸方向にオフセットされていることを意味する。

これを確実にするために、スライド４４ｂは、それらの２つの主面がスライド４４ａの主面と実質的に面一であり、図３において破線で例示されるスライドセクションが３０においてスライド４４ａの前方セクションの下に達するように、４８において段差を含む。この構成は、スライド４４の内側前方端に配置されている図３に例示する３つのコンセントレータ要素４６ａが、閉じたコンセントレータリングのように作用するが特定のコンセントレータ要素から組立てられる環状コンセントレータを外見上もたらすように選択される。コンセントレータリングまたはコンセントレータ要素は、クランプスリーブ３の自由な前面５０を被覆し、したがって好ましくは、本質的に完全に図１の動作位置にある。しかし、クランプスリーブ３の自由面５０の径方向被覆によってコンセントレータ要素４６から外見上環状のコンセントレータを形成することも、直径がより大きい工具シャフトをクランプするために直径がより大きいクランプスリーブに与えられ、したがって以下に説明する方法でスライド４４が回転軸から外側方向に移動した図２に係る位置にもあるものとする。これは、上記のコンセントレータ要素４６ａおよび４６ｂの配置と構成とによって容易となる。なぜなら、二者択一的に重なり合うコンセントレータ要素４６ａおよび４６ｂは、スライドの回転軸７からのスライドのさらなる取外し位置に、したがってコンセントレータ要素のさらなる取外し位置にあり、コンセントレータ要素は、結果として、実質的に環状コンセントレータを互いに形成し、図２に明白に例示されるように、より大きなクランプスリーブ３の自由面５０を径方向に被覆する。

重なりをもたらすコンセントレータ要素４６ａおよび４６ｂの構成は、図２から、すなわちクランプスリーブ３の面側受け部開口部に近接したコンセントレータ要素４６ａ，４６ｂの斜視的な例示からも外見上明らかである。さらに、図１および図２に例示した外側動作位置、すなわち図１において回転軸に向かって内側に移動して例示されているスライド４４の位置、および図２にしたがってスライドが外側に移動される位置にあるコンセントレータ要素がクランプスリーブの面を被覆し、径方向にクランプスリーブを実質的に閉じる。しかし、コンセントレータ要素４６ａおよび４６ｂは、誘導コイルアセンブリのコイルユニットの自由面の部分には延在しない。

特定の動作位置におけるスライドの制御は、上記のカム−制御湾曲部機構４０，４２によって行なわれ、ピン４２は、調整カラー３２、およびしたがって調整リング３８の回転後の制御湾曲部において摺動し、したがって制御溝２４に受取られたスライド４４は、回転軸７に向かう、または回転軸７から離れる方向のいずれかに直線状に移動される。したがって上述したように、コンセントレータ要素４６ａ，４６ｂの環状カラーは、拡張したり閉じられたりする（図１および図２の動作位置参照）。これは、使用されているクランプスリーブ３の寸法にしたがって行なわれる。したがって、外周上に設けられた制御湾曲部４０は、クランプ装置において使用可能なクランプスリーブ寸法にしたがって構成され、制御湾曲部は、カムピン４２と連結されたスライドが、カムピン４２が配置される制御湾曲部４０のセクションの機能として回転軸７に向かってこれに応じて送られるように、任意に割出しされる。この種の割出しされた制御湾曲部は公知である。この点については、ＤＥ１０２００５０１４９８４Ａ１の関連する先行技術を参照する。

発明に係るクランプ装置にとっては、送り移動が径方向および軸方向成分を含むように、スライドの送りと、したがってコンセントレータ要素４４および４６の送りとを回転軸に対してある傾斜角でそれぞれ行うことが不可欠である。したがって、制御溝の底部は、図２および図１に参照符号５２で示されるように、ある傾斜角にて支持カラー２２内に配置される。傾斜角は図１に示され、角度名称αで示される。したがって、角度αは、６０°〜８０°、好ましくは６５°〜７５°の範囲にある。

コンセントレータ要素４６ａ，４６ｂは磁気伝導性材料で形成されるため、比較的脆く割れやすいフェライトまたは別の好適な酸化物セラミック材料が典型的に使用され、ストップバー５４がスライド４４ｂに配置される。ストップバーは、非磁気伝導性であるより強い材料からなる。したがって、好ましくはアルミニウムが使用される。ストップバー５４は、停止機能のみを有するため、コンセントレータ要素４６ａ，４６ｂの幅と比較して狭く保たれる。

図２から明らかなように、各ストップバー５４は、径方向内側セクション５６に棒状突起部を含み、棒状突起部は、コンセントレータ要素４６ａ，４６ｂの自由面を越えて、若干、すなわちおよそ０．２〜０．６ｍｍまたは０．３〜０．４ｍｍ突出し、自由面はクランプスリーブ３に隣接する。したがって、クランプスリーブ３の自由面５０に向かう方向への直線移動について、アルミニウムバー５４が、脆いコンセントレータ要素ではなく、クランプスリーブ３の自由面５０に当接することがそれぞれ確実となる。それとは関係なく、コンセントレータ要素はクランプスリーブ３の自由面または面表面に接近して対応して移動され、したがって、クランプスリーブを熱するために、コンセントレータ要素によってクランプスリーブ３に磁束が有利に集中されるかまたは束ねられる。

図１および図２から明らかなように、最終的に、磁気伝導性であるが非導電性の材料からなる、特にフェライトからなる追加的な遮蔽カラー５８が設けられ、遮蔽カラーは環状に構成され、回転軸７に対して本質的に軸方向に延在し、したがってそのため、外側方向に円錐状に延在する。したがって当該カラーは、調整リング３８の開口部内に配置される。これは、クランプスリーブ３から突出する工具の部分の追加的な効果的遮蔽につながり、工具はクランプスリーブにクランプされ、したがって工具の加熱を防止する。

代替的にまたは追加的に、導電性であるが非磁気伝導性であって、好ましくは銅からなる６０で示される誘導アタッチメントを設けることができる。したがって誘導アタッチメント６０は、本質的に平坦な環状銅円板として形成されるが、クランプ装置の前部と本質的に面一である。しかし、円錐状であり外方に突出する誘導アタッチメントとして形成することもできる。しかし、銅円板６０を有する例示した実施例は、例示した誘導クランプ装置の小型構成を損なわないことから、設置空間を節約するために非常に有利である。

誘導コイルの動作は、外に出る磁気散乱場によって銅の誘導アタッチメントにおいて渦電流を生成し、結果として対向する磁場を生成し、誘導コイルの磁気散乱場を減少させる。また、これは、クランプスリーブ３の外側部分における追加的な、すなわち積極的な遮蔽を容易とする。

スライドの傾斜した支持および、したがってスライドの内部上に受取られたコンセントレータ要素の傾斜した位置は、コンセントレータ要素が回転軸７に向かう方向に径方向に移動されるだけでなく、クランプスリーブ３に向かう方向への追加的な軸方向成分によってそれらの動作位置に移動されるという利点を有し、したがって誘導コイルユニット１４ａ，１４ｂの最適な位置合わせも容易となり、寸法が異なる工具ホルダについても、およびしたがって異なる工具直径のために寸法が異なるクランプスリーブについても。したがって、互いに対して軸方向に伸張されたコイルユニット１４ａ，１４ｂについても、コイルユニットがクランプスリーブ内の実際の締まり嵌め部分に関して好都合な方法でそれぞれ配置されることが不可欠である。これは、図２の左側に例示したコイルユニット１４ｂについては、コイルユニットがクランプスリーブ３の自由端の部分にそれぞれ配置され、そのためクランプスリーブ３を全面的に被覆することを意味する。したがって、スライドに配置されたコンセントレータ要素はクランプスリーブの自由面にできるだけ接近して配置され、実質的にクランプスリーブを閉じ、そのため誘導コイルによって生成される磁束が加熱されるクランプスリーブの部分に集中して導入することができることも確実となるものとする。これは、スライドの、およびそれに接続されたコンセントレータ要素の傾斜した送りによって正確に容易となる。これは、異なるクランプスリーブ直径に適合させたコンセントレータ要素の単に径方向の送り移動では可能ではないだろう。

クランプスリーブの自由表面を被覆するコンセントレータ要素とのスライドの送りが、２つのコイルユニット１４ａ，１４ｂの軸方向長さの互いに対する調整とは別個に独立して行なわれるように、例示した実施例が構成されることは明らかである。これは、特に完全自動化された動作に有利な個別調整によって容易とすることができる。これは、ローラ要素ベアリングがその間に接続された状態で外側支持リング２６に対して調整カラー３２を分離することによって容易とされ、ローラベアリングストリップがこの目的で使用される。

完全自動化された動作には、調整カラーの外周に歯が設けられると有用であり、歯は外周スプロケット６２として構成される。別のスプロケットが外側支持リング２６の外周に配置され、６４で示す。これは、スライドを調整するための調整カラー３２と、コイルユニット１４ａ，１４ｂを軸方向に調整するための外側支持リング２６との、互いに対する電動動作を容易とする。これは、特に図４および図５に例示される。

例示した実施例において、ウォームシャフト６６および６８は、シャフトによって載置スライド７０に配置されるスプロケット６２および６４と噛合い、載置スライドは２つのモータ７２および７４も受取る。したがって、モータ７２は、ギヤ７６によってウォームギヤ６６に接続されたスプロケット７８を駆動し、そのためコンセントレータ要素４６ａ，４６ｂとともにスライドを前進させ、かつ引戻すための調整スプロケット６２をモータ７２によって始動させることができる。それとは別個に、外側支持リング２６を回転させるためのウォームギヤ６８を、ギヤ／スプロケット対８０，８２を介してモータ７４によって始動させることができ、そのため、コイルユニットを互いに対して軸方向に調整するために外側支持リングを始動させることができる。

トランスミッションを含む２つのモータ７２および７４も含むスライド７０は、装置に取付けられ、したがって直線状の支持部８６に沿って移動可能である載置台８４上に配置される。したがって、スライド７０は、コイルユニットの軸方向調整中に外側支持リング２６に従うことができ、外側支持リング２６は、装置に取付けられている内側ベアリングレース２８に対して軸方向に調整される。この支持部は図５からも明らかであり、図５は、コイル調整用のカム制御機構の内側支持リング２８の外側ジャケット上の制御湾曲部８８も例示している。したがって全体で４本の支持溝８８が設けられ、それと外側支持リング２６とが、それぞれのカムピン（例示しない）を介して相互作用する。

この実施例は、異なるクランプスリーブ寸法およびしたがって異なる工具直径の関数として直径適合および長さ適合を容易とする。追加的に、両方の調整は、制御可能なモータによって連結した方法で制御可能とすることができるが、互いに独立して制御可能とすることもでき、これは特殊な用途に有用である。コイルユニットの距離コイルの直径と長さとを別個に調整できることの結果として、完全自動化された動作に簡単な制御可能性がもたらされる。

したがって、異なる締まり嵌めチャックに関する幾何形状および収縮パラメータはそれぞれ、外部のデータ源から、または締まり嵌めチャック上のそれぞれのデータ担体から読込む好適なスキャナによって読込むことができ、好適なソフトウェアの機能として２つのモータ７２および７４の調整および制御それぞれを容易とする。

したがってチャックの幾何形状データは、異なる方法で、たとえば、締まり嵌めチャックの寸法にしたがって収縮パラメータを自動的に割り当てることができるデジタル画像処理、レーザスキャナ、および距離センサによって自動的に判定することができ、コイルを、その軸方向長さに関して自動的に調整することができる。有利に、意図される空間の節約および小型構成に有利なスライドを、両方のモータに使用することができる。

ウォームギヤの使用が有利である。なぜなら、これは自己縁曲げ駆動を実施することを容易とし、したがって設定動作状態のための追加的なロック機構が必要とされないからである。

調整カラー３２上と外側支持リング２６上とにそれぞれの歯がすでに設けられている限り、手動で始動可能な誘導クランプ装置をその後完全化された自動または半自動化された動作に容易に再構成することができる。

図６〜図８において例示される実施例は、この種の誘導クランプ装置についての追加的な有利な詳細を示す。

一方側において、参照符号９０で示される冷却媒体供給導管が図６に示され、ここには例示しない従来の冷却媒体貯留部に接続され、冷却媒体供給導管は、支持カラー２２の空洞９１に通じている。空洞９１の部分では、支持カラー２２は、その径方向内側端部においてスロット状のノズル状チャネル９２を有して構成され、そこを通って、冷却材がクランプスリーブ３を取囲むチャンバ９２ａに噴出する。いずれかの好適な冷却材を冷却材として使用することができる。たとえば、スロット状ノズル９２によってチャンバ９２ａで水ミストを生成することができる。しかし、冷却ガスまたは別の好適な冷却媒体を冷却材として噴出させることもできる。一実施例において、空洞は、支持スプロケット２２内において軸７を中心として周方向に延在するように構成することができ、冷却材を注入するためにそれぞれの周方向に延在するスロット状チャネル９２を有して設けることができる。

代替的に、図６の右半分に例示されるように、冷却材は、図８からより明らかである環状コンダクタ９３を介して伝わることができ、径方向周方向に分散されたチャネル９４が環状コンダクタから分岐し、次いで冷却材がそこから噴出状開口部９５を介して空洞９２に注入される。開口部９５は、支持カラー２２において軸７を中心として均等に分散させて構成することができるか、または任意に、１つもしくは複数の開口部をスロット状カラー２２において周方向に構成することができる。

クランプスリーブ５は、適切かつ非常に効果的な方法で冷却材によって冷却される。
代替的にまたは追加的に、誘導クランプ装置の加熱および冷却処理を制御するために使用される温度測定ユニット９６を設けることができ、典型的な従来の温度センサまたは同様なもので形成することができる。

最終的に、ハウジング要素９８の管状噴出口９７にホース９９が設けられ、冷却流体を空洞９２ａから吸出すかまたは除去することができる。もちろん、構成要素９７および９８によってここに例示される吸収装置、ならびに冷却媒体コンダクタ９０および温度測定ユニットは異なるように構成することができ、いずれかの好適な方法で誘導クランプ装置内に配置することができる。

Claims (18)

1. 自由端において開いており、導電性材料からなり、摩擦ロックによって工具シャフトを受取るクランプスリーブ（３）を含む工具ホルダ内で、工具の工具シャフト（９）を誘導的にクランプおよびクランプ解除するための装置であって、前記クランプスリーブ（３）は、工具ホルダ（１）とともに回転軸（７）を形成し、誘導コイルアセンブリ（１３）は前記クランプスリーブ（３）を取囲み、かつ２つのコイルユニット（１４ａ，１４ｂ）を含み、前記２つのコイルユニット（１４ａ，１４ｂ）は同じ軸上に配置され、互いに対して軸方向に調整可能であり、かつ磁気伝導性および非導電性材料からなるコンセントレータアセンブリ（１９ａ，１９ｂ）に含まれ、前記コンセントレータアセンブリは、前記誘導コイルアセンブリ（１３）を取囲み、他のコンセントレータアセンブリ（４６）は磁気伝導性および非導電性材料からなり、前記他のコンセントレータアセンブリは、複数の本質的に環状にグループ分けされたコンセントレータ要素（４６ａ，４６ｂ）から形成され、前記コンセントレータ要素（４６ａ，４６ｂ）は、前記クランプスリーブ（３）を誘導加熱するためにそれらの動作位置に関して回転軸（７）に対して調整可能であり、前記コンセントレータ要素（４６ａ，４６ｂ）は、それらの動作位置において前記クランプスリーブ（３）の自由面（５０）を少なくとも部分的に被覆し、前記コンセントレータ要素（４６ａ，４６ｂ）は、ある傾斜角にて径方向および軸方向成分によって回転軸（７）に対してそれらの動作位置に送ることが可能である、装置。
2. 前記コンセントレータ要素（４６ａ，４６ｂ）の移動は、並進移動するように行なわれる、請求項１に記載の装置。
3. 前記コンセントレータ要素（４６ａ，４６ｂ）は、前記回転軸に対して６０°〜８０°の角度αにて並進移動するように移動可能であるスライド（４４）にそれぞれ支持される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記スライド（４４）は、非磁気伝導性材料からなり、前記コンセントレータ要素（４６ａ，４６ｂ）は、前記回転軸の方向に配向された前記スライド（４４）の自由端にそれぞれ支持される、請求項３に記載の装置。
5. ６本のスライド（４４）が設けられ、前記スライド（４４）は環状群に配置され、磁気伝導性材料からなる支持カラー（２２）の直線状に配向された溝内で移動可能に支持される、請求項４に記載の装置。
6. 前記スライドの少なくとも一部分は、非磁気伝導性材料からストップバー（５４，５６）を有してそれぞれ構成され、前記ストップバーは、前記クランプスリーブ（３）に向かう方向に配向される前記コンセントレータ要素（４６ｂ）の面を越えて止め部（５６）として、若干すなわち０．２〜０．６ｍｍ突出する、請求項３から５のうちいずれかに記載の装置。
7. 前記スライド（４４）の摺動移動の制御は、調整リング（３８）のそれぞれの制御湾曲部（４０）を係合するスライドにおいてカムピン（４２）によってもたらされる、請求項３から６のうちいずれかに記載の装置。
8. 前記コイルユニット（１４ａ，１４ｂ）と、前記スライド（４４）に支持された前記コンセントレータ要素（４６ａ，４６ｂ）との間の径方向中間空間に固定して配置される追加的な環状コンセントレータ（５８）が設けられる、請求項１から７のうちいずれかに記載の装置。
9. 前記装置は、非磁気伝導性材料および導電性材料からなる環状の誘導アタッチメント（６０）を有して構成され、前記誘導アタッチメント（６０）は、積極的な遮蔽要素として作用する誘導アタッチメントが誘導コイルによって生成される磁気散乱場に対して対向する磁場を生成するように、構成および／または配置される、請求項１から８のうちいずれかに記載の装置。
10. 追加的なコンセントレータ（５８）および／または誘導アタッチメント（６０）は、ハウジングもしくは調整カラー（３２）に配置される正面側に配置される被覆リングに配置される、請求項８または９に記載の装置。
11. 関連付けられたコンセントレータスリーブ（１９ａ，１９ｂ）を含む両方のコイルユニット（１４ａ，１４ｂ）は、長手方向の支持部によって互いに対して調整可能であり、前記コンセントレータスリーブ（１９ｂ）の前記支持部は内側支持リング（２８）に沿って設けられ、前記内側支持リング（２８）は、同心円状に内側支持リング上に配置される外側支持リング（２６）によって被覆され、２つの前記支持リング（２６，２８）は、コイルユニット（１４ａ，１４ｂ）を軸方向に調整するために、カム機構によって互いに相互作用する、請求項１または従属請求項２から１０のうちいずれかに記載の装置。
12. 前記内側支持リング（２８）は、複数の制御湾曲部をその外周において含み、それによって前記外側支持リング（２６）はそれぞれ１つのカムによって相互作用する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記スライド（４４）の、および前記コンセントレータ要素（４６）の直線状送りのための調整カラー（３２）は、前記外側支持リング（２６）上に回転可能に支持される、請求項１１または１２に記載の装置。
14. 前記外側支持リング（２６）上の調整カラー（３２）の支持は、ローラベアリングによってもたらされる、請求項１３に記載の装置。
15. それぞれのギヤスプロケットは、前記調整カラー（３２）および前記外側支持リング（２６）上にそれぞれ設けられ、前記調整カラー（３２）および前記外側支持リング（２８）を回転駆動する、請求項１３または１４に記載の装置。
16. 前記調整カラー（３２）の、および前記外側支持リング（２６）の前記スプロケット（６２，６４）の駆動は、モータおよびトランスミッションによってそれぞれもたらされる、請求項１５に記載の装置。
17. 前記調整カラー（３２）のためのモータおよびトランスミッション（７２，７６，７８，６６）と、前記外側支持リング（２６）のためのモータおよびトランスミッション（７４，８０，８２，６８）とが、共通のスライド（７０）上に配置され、前記スライド（７０）は、クランプ台（８４）上の直線状支持部（８６）上に配置され、前記クランプ台（８４）は、両方のコイルユニットの軸方向調整のために、モータおよびトランスミッションの両方が前記外側支持リング（２６）とともに移動されるように前記装置に取付けられる、請求項１６に記載の装置。
18. ウォームシャフト（６６，６８）は、前記調整カラー（３２）および前記外側支持リング（２６）を駆動するためにそれぞれ設けられ、前記ウォームシャフトは、それぞれの前記ギヤスプロケット（６２，６４）を係合し、自己縁曲げ効果を有する、請求項１６または１７に記載の装置。

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