感应线圈单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种感应线圈单元，用于加热相对于轴线旋转对称的构件、尤其是刀具夹（5），该感应线圈单元包括多个围绕刀具夹（5）轴线（7）设置的、具有可径向于轴线（7）移动的极元件（21）的线圈（19），每个极元件由可彼此相对移动的极杆（25）的堆叠构成。一个轭环（17）连接极元件，所述极元件在以交流电激励线圈（19）时在刀具夹（5）中产生沿圆周方向延伸的磁通，用于感应地加热刀具夹（5）。每个极元件（21）的极杆（25）可通过小齿轮辊（29）共同移动，但在各个极杆之间的驱动力传递行程中设置打滑耦合件或类似物，使得极元件（21）可适配刀具夹（5）的不同轮廓。为每个极元件的至少一部分极杆（25）配置锁定装置，通过该锁定装置可控制地防止极杆与刀具夹（5）的接纳套筒（3）贴靠接触。通过沿刀具夹（5）的轴线（7）变化地构造极杆（25）的端面可实现轴向方向上的均匀加热。
【专利说明】感应线圈单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种感应线圈单元，用于加热由导电材料制成的相对于轴线旋转对称的构件并且尤其是用于加热在同心于轴线的接纳开口中以压配合保持长形物体的套筒件，优选用于加热刀具夹的套筒件，该套筒件在其同心于旋转轴线的接纳开口中以压配合保持旋转刀具的、尤其是钻孔刀具的或铣削刀具的柄。
【背景技术】
[0002]已知待旋转驱动的刀具、如钻孔刀具或铣削刀具的圆柱形柄可热装到刀具夹的基本上圆柱形的接纳开口中。刀具柄相对于接纳开口的内径具有过盈。为了插入或取出刀具柄，加热刀具夹的具有接纳开口的套筒件，直到接纳开口的内径扩张得可插入或取出刀具柄。在冷却后，套筒件以压配合保持刀具柄。
[0003]通常刀具柄可毫无问题地插入受热扩张的刀具夹中，但为了从刀具夹中取出刀具柄则必须迅速加热刀具夹，以确保刀具夹在刀具柄通过热传导也一同被加热之前扩张，刀具柄受热会导致刀具柄卡在刀具夹中并且加大了取下刀具的难度、甚至无法实现。
[0004]已知通常由钢、即导电材料制成的刀具夹可感应地借助由感应线圈单元产生的涡流来加热。传统设备的感应线圈在此同轴环绕刀具夹。这样的感应线圈在由其环绕的刀具夹中产生轴向延伸的磁通，该磁通加热刀具夹。
[0005]但已表明，这种感应线圈产生杂散磁场，所述杂散磁场不仅加热刀具夹，而且也在一定程度上一同加热以压配合保持在刀具夹中的刀具。为了避免这点，由DE19915412A1已知，借助一个极片覆盖感应线圈的与刀具相邻的端面，该极片由软磁性材料如铁素体制成。贴靠于刀具夹的刀具侧端面上的极片将磁通集中在刀具夹中并且在一定程度上为刀具柄屏蔽杂散磁场。然而，由DE19915412A1公开的感应线圈不能均匀地加热刀具夹，因此可在刀具夹上出现局部过热损伤。另外，贴靠于刀具夹端面上的极片在径向突出的刀具移动到将近刀具夹端面时可能阻挡其装入。
[0006]DE102005005892A1描述了另一种感应线圈单元，在其中，多个沿圆周方向分布设置的由软磁性材料制成的极元件可径向移动地设置在一个由软磁性材料制成的轭环中。所述极元件具有径向朝向刀具夹的端面，所述端面可与刀具夹的圆周面进行线状的贴靠接触。极元件分别被相配的线圈环绕并且当线圈以已知的方式被供给交流电时，在刀具夹中产生磁通，所述磁通沿圆周方向流经刀具夹并且产生加热刀具夹的涡流。由于极元件贴靠在刀具夹的圆周面上，所以无需贴靠在刀具夹端面上的例如在DE19915412A1中设置的极片，并且因此径向突出的刀具可直至热装到刀具夹的端面上。
[0007]在由DE102005005892A1已知的感应线圈单元中，极元件的贴靠在刀具夹外表面上的端面的轴向端部与刀具夹隔开距离地延伸，这提高了端部区域中磁通环流的磁阻，由此可为了一些应用情况充分避免该区域中刀具夹的局部过热。但已表明，极元件的端面适配很复杂并且在一些应用情况下不足以避免刀具夹的局部过热。
【发明内容】
[0008]本发明任务的第一方面在于提出一种用于加热旋转对称的构件尤其是套筒件例如刀具夹的套筒件的感应线圈单元，其可比目前的感应线圈单元更加简单地适配不同的构件，从而能够比目前的感应线圈单元更加均匀地加热构件。
[0009]本发明从一种感应线圈单元出发，其用于加热由导电材料制成的相对于轴线旋转对称的构件，尤其是用于加热套筒件，该套筒件在同心于轴线的接纳开口中以压配合保持长形物体，优选用于加热刀具夹的套筒件，该套筒件在其同心于旋转轴线的接纳开口中以压配合保持旋转刀具的、尤其是钻孔刀具的或铣削刀具的柄；该感应线圈单元包括:一个同心于轴线的用于构件的接纳空间；多个尤其是偶数的围绕轴线分布的、尤其是以相同角距分布的由具有软磁性的导磁通特性的材料制成的极元件；至少一个可被供给交流电的用于在极元件中产生磁通的线圈，尤其是多个所述线圈；所述极元件可在单元上径向于轴线移动地被导向并且可在靠近轴线的第一位置和远离轴线的第二位置之间移动；并且所述极元件具有基本上沿径向朝向轴线的端面，所述端面在第一位置中至少在其轴向高度的局部区域中沿构件的外圆周面的母线与构件的外圆周面贴靠接触或将近贴靠接触。
[0010]上述第一方面的任务根据本发明以下述方式解决:至少每个极元件的端面的用于贴靠或将近贴靠的局部区域构造为朝向轴线相向延伸的局部表面的沿轴线伸展的顶部区域，并且极元件的由局部表面限定的径向于轴线的轴线正交横截面的径向高度和/或在该轴线正交横截面中的顶部区域的曲率半径和/或在该轴线正交横截面中的沿构件的圆周方向看的顶部区域的宽度沿轴线变化。
[0011]通过构造相向延伸的局部表面来改变径向高度和/或曲率半径和/或顶部区域宽度，可在沿圆周方向偏转磁通的“横向区域线圈”中以简单的方式改变端面的局部磁阻并且因此可在贴靠在构件上的端面区域的分路中改变和调整构件中的磁通。
[0012]外圆周面的母线是指数学意义上的轮廓边界线。如在此和在下文提到径向、轴向或圆周方向，方向术语始终针对所述轴线。极元件以及在此和下文中提到的具有软磁性的导磁通特性的材料、如极杆或磁轭或类似物由非导电材料制成，以避免在这些元件中产生涡流损耗。极元件和/或线圈的数量优选为偶数。当然也可使用奇数的极元件和/或线圈。
[0013]极元件可以是一体的板或具有矩形、正方形或圆形横截面的杆并且与此相应端面的形状沿一体的元件变化。当然，端面的区域也可指极元件的可根据运行取下的部分，所述极元件其它部分是一体的，这例如在DE102005005892A1中被说明。
[0014]在一种允许极元件适配构件的沿轴线方向变化的轮廓的优选方案中，其中至少一个极元件或优选所有极元件构造为包括多个彼此平行地径向于轴线可彼此相对移动地被导向的极杆的堆叠。所述极杆的朝向轴线的端部构成分开的顶部区域，由局部表面限定的径向于轴线的轴线正交横截面的径向高度和/或在该轴线正交横截面中的顶部区域的曲率半径和/或在该轴线正交横截面中的沿构件的圆周方向看的顶部区域的宽度沿堆叠方向至少在两个在堆叠中相邻的极杆之间变化。在该方案中，不仅能影响磁通，而且也可确保构造为极杆堆叠的极元件自动适配构件的外部轮廓。这种极元件例如可贴靠在锥形外周面上，尽管构件之间的锥角彼此不同或在该构件内变化。极杆堆叠在实践中足够接近构件的圆周轮廓，即使各个极杆的端面的母线轴向平行于轴线延伸。
[0015]极元件或者说极杆的端面变化一分别沿正交于轴线的截面观察一可使磁通在局部适配待加热构件的变化的材料横截面。尤其是在刀具夹中，接收刀具柄的套筒区段的材料横截面从刀具插入侧起增大，也就是说，刀具夹在该区域中具有锥形外周面，并且与此相应周长也改变，在周长中磁通环绕锥体。为了确保均匀加热具有沿轴线方向增大的材料横截面的构件、尤其具有锥形外周面的套筒件，符合目的的是规定，在构件的材料横截面沿轴线增大时，由局部表面限定的径向于轴线的轴线正交横截面的径向高度减小和/或在该轴线正交横截面中的顶部区域的曲率半径增加和/或在该轴线正交横截面中的沿构件的圆周方向看的顶部区域的宽度增加。
[0016]在一种特别简单的方案中，相向倾斜的局部表面以及顶面基本上是平面，它们限定一个梯形的轴线正交横截面。或者，相向倾斜的局部表面和/或顶面可以是凸拱的曲面，它们限定一个弧形的有限的轴线正交横截面。
[0017]当然，极元件的端面可按照上述原则沿轴线方向均匀地变化，即与极元件是否构造为一体还是构造为极杆堆叠无关。但在由极杆构成的极元件中所述变化也可阶梯式地进行。
[0018]每个极元件堆叠内的极杆可相对移动并且可直接彼此相互地亦或在堆叠的一个预定极杆的导向面上横向于移动方向被导向，这例如在DE102005005892A1中被说明。替换地，极杆也可在感应线圈单元的固定在壳体上的表面上被导向。
[0019]在运行中，极杆应与构件外周面贴靠接触。适合于此的压紧力已经在以交流电激励线圈时形成磁场。然而已表明，该磁场力有时不足以使所有极杆与构件进行可靠的贴靠接触，尤其是在一部分极杆已经闭合磁通环流，而另外的极杆尚与构件隔开距离时。例如在DE102005005892A1中所描述的，为各个极杆配置进给弹簧，所述进给弹簧可确保足够的均匀的压紧力。但在该方案中又必须确保极杆可通过适合的机构再次返回第二位置以便从感应线圈单元中取出构件，这导致相对高的结构费用，尤其是当每个堆叠的极杆应依循构件的变化的轮廓时。
[0020]但在本发明的第二方面一其包含第一方面的一种优选的扩展方案，但也具有独立的专利性含义——中规定，其中至少一个极元件或所有极元件构造为包括多个彼此平行地径向于轴线可彼此相对移动地被导向的极杆的堆叠，所述极杆的朝向轴线的端部构成极元件的端面，并且为构造为极杆堆叠的极元件配置驱动装置，该驱动装置尤其是形锁合地共同驱动极杆用以在第一和第二位置之间移动，并且在驱动器件和至少一部分数量极杆之间的驱动力传递行程中设置限制要传递的驱动力的装置、尤其是打滑耦合件。
[0021 ] 在这种方案中，每个堆叠的极杆可共同被手动或电动驱动器件推到构件外表面上进行贴靠接触。限制驱动力的装置在此确保当各个极杆需经过的行程基于构件的外部轮廓而不同时各个极杆也可与构件贴靠接触。驱动装置不仅可用于极杆的进给运动而且也可用于极杆的回位运动。
[0022]所述驱动器件经由具有彼此分开的限制驱动力的装置的驱动力传递行程上驱动极杆。驱动力传递行程在此可以是串联的，只要打滑耦合件设计用于阶梯式要传递的力。驱动器件到各个极杆的并联传递行程也是适合的，因为在此可使用相同大小的驱动力限制装置、如打滑耦合件。在一种特别简单的方案中规定，每个极元件的至少一部分数量极杆各具有一个直线齿部，所述直线齿部分别与一个小齿轮啮合，所述小齿轮分别通过一个打滑耦合件与驱动器件或另一小齿轮驱动连接。符合目的的是，每个待驱动的极杆具有一个这样的直线齿部，而打滑耦合件仅设置在这样的小齿轮之间，其相应于构件外部轮廓应避免附加路程。一种简单且运行可靠的方案在此规定，小齿轮和打滑耦合件设置在一个共同的平行于轴线的轴上。符合目的的是，为每个构造为极杆堆叠的极元件设置一个这种轴。所述轴尤其是也可同时用于导向极杆。为了能够由一个共同的驱动器件驱动各个轴，所述轴具有一个齿轮，该齿轮与一个同心于轴线的与驱动器件处于旋转驱动连接中的环形齿轮啮
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[0023]本发明的总体目标在于这样构造感应线圈单元，使得其能够尽可能多方面地并且因此用于加热具有不同外部轮廓的构件的待加热区域。将构件、例如刀具夹彼此区分的参数之一是轴向待加热区域的长度。刀具夹的接纳套筒应仅在以压配合保持刀具杆的区域中被加热。接纳套筒的未参与压配合的区域不应受到热负荷，从而避免刀具夹上的长期损伤。加热刀具夹的不必要的大面积不仅增加加热所需的能量，而且也增加随后的冷却所需的能量并且导致刀具装入和取出的周期时间延长。
[0024]在第三方面中本发明的任务在于提出一种途径用来将待加热的构件区域沿轴线方向限制到希望的程度上。该方面构成本发明上述第一方面和第二方面的一种优选扩展方案，但也具有独立的发明专利意义，其中，感应线圈单元具有极元件的其它端面配置或由极杆构成的极元件的其它驱动装置。
[0025]根据本发明的第三方面规定，其中至少一个极元件或所有极元件构造为包括多个彼此平行地径向于轴线可彼此相对移动地被导向的极杆的堆叠，所述极杆的朝向轴线的端部构成极元件的端面，并且为极元件配置锁定装置，该极元件的至少一个极杆在与第一位置径向间隔的第二位置或第三位置处的运动可借助该锁定装置锁定。
[0026]锁定装置可保持被锁定的极杆与构件隔开距离，而未被锁定的极杆则被共同强制驱动或通过弹力或磁力被推到构件上，这在前面已经说明。根据本发明的第二方面如极杆被共同驱动，则限制驱动力的装置、例如被锁定的极杆的打滑耦合件确保未被锁定的极杆可被推到构件上。
[0027]借助锁定装置可将极杆堆叠中的各个极杆锁定在返回的和因此不起作用的位置中。这允许在待加热的构件区域的轴向长度不变时选择性地调整加热轮廓。在一种优选的方案中规定，至少可锁定堆叠中轴向位于最外侧的一个极杆或者堆叠中轴向位于最外侧的包括多个相邻极杆的一组极杆。通过这种方式可以以简单的方式控制感应线圈单元的轴向热作用范围。
[0028]在一种简单的方案中，所述锁定装置与极杆堆叠相邻地具有一个与待锁定极杆上的止挡面共同作用的、可移动的锁定元件，该锁定元件具有用于待锁定极杆的止挡面的对应止挡面。所述锁定元件可构造为可轴向平行于轴线旋转驱动的凸轮辊子，该凸轮辊子的凸轮构成与极杆的止挡面共同作用的对应止挡面。为了能够以简单的方式改变和调整待锁定极杆的数量，止挡面和/或对应止挡面可相对于极杆和/或锁定元件的运动方向阶梯式地设置，由此它们具有不同移动行程。
[0029]优选所有锁定元件与一个共同的驱动器件处于强制驱动连接中，例如以下述方式:锁定元件构造为可轴向平行于轴线旋转的凸轮辊子并且具有小齿轮，所述小齿轮与一个可由驱动器件驱动的、同心于轴线的环形齿轮耦合。驱动器件例如仍可以是手动驱动器件、但也可以是电动驱动装置。[0030]与DE19915412A1所公开类型的感应线圈单元不同，在根据本发明的感应线圈单元中用于接收待加热构件的空间和因此在其中被加热的构件很容易接近，这更便于操作。另外轴向结构高度减小，这改善了使用可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]下面借助附图详细说明本发明。附图如下:
[0032]图1为用于感应地加热刀具夹以便装入和取出旋转刀具的感应线圈单元的透视图；
[0033]图2为沿图1的线I1-1I看感应线圈单元的局部剖面图；
[0034]图3为感应线圈单元的局部剖开的透视图，在其中为清楚起见未示出感应线圈单元的壳体及其线圈；
[0035]图4为图1的感应线圈单元的极杆堆叠的多个极杆的示意图。
【具体实施方式】
[0036]图1至图3示出感应线圈单元1，借助其可通过感应方式加热在图3中剖开显示的由导电材料、在此为钢制成的刀具夹5的套筒件。相对于其运行旋转轴线7、以下简称为“轴线”大致旋转对称的刀具夹5具有一个同心于轴线7的接纳开口 9用于压配合接收由点划直径线表示的此外未示出的在工作运行中围绕旋转轴线7旋转的旋转刀具、如钻孔刀具或铣削刀具的刀具柄11。刀具柄相对于圆柱形接纳开口 9的内径具有过盈并且热装到套筒件3中。在加热时套筒件3扩张，由此刀具柄11可插入到接纳开口 9或从其中取出。在冷却后，插入接纳开口 9中的刀具柄11以压配合保持在套筒件3中。刀具夹5可以是机床的工作主轴的组成部分或在轴向背离套筒件3的一侧上设有传统的主轴耦合件、如短锥耦合件或空心轴耦合件(HSK耦合件)。
[0037]感应线圈单元I具有由电绝缘材料制成的、基本上呈环形的壳体13，在此具有矩形外部轮廓，该壳体以未详细示出的方式在附图标记15处根据运行可轴向移动地保持在收缩装置的尤其是垂直的导向装置上。
[0038]壳体13包围一个必要时由分段组合而成的轭环17，该轭环由软磁性的、导磁通但不导电的材料、如铁素体制成并且在其环内侧上支承有多个以相同角距围绕轴线7设置的、优选由高频绞合线卷绕的线圈19，这例如在图3中清晰可见。线圈19在偶数中以相同角距以及以处于一个共同的轴线正交平面中的各线圈轴线围绕轴线7设置，在此为清楚起见，仅以点划线表示各线圈中的一个。线圈19关于其直径扁平地并且线圈轴线径向于轴线7地设置。当然，上述“横向区域”也可借助更少亦或更多的线圈一只要其相应于极元件数量——产生。个别情况下一个唯一的线圈即可。
[0039]每个线圈19包围一个极元件21，极元件由相应于轭环17的软磁性的、导磁通但不导电的材料、如铁素体制成，所述极元件在壳体13和/或轭环17和/或线圈19上以在下面还将详细地说明的方式可移动地被导向。每个极元件21在此贯穿线圈19并且伸入由各线圈19限定的用于接收刀具夹5的套筒件3的接纳空间23 (图1和2)中。极元件21以下面还将详细地说明的方式径向移动直到轴线7附近，以致极元件在第一位置中也可贴靠在直径极其不同的套筒件3上。极元件21可通过下面还将详细地说明的驱动装置远离轴线7地移动到第二径向靠外的位置中，在该位置中套筒件3可插入接纳空间23或被取出于接纳空间23。
[0040]极元件21构造为沿轴线7方向上下重叠设置的极杆25的堆叠、在此分别为六个极杆25，所述极杆可共同径向移动，但也可彼此相对地径向于轴线7移动。每个极杆25具有一个齿条状直线齿部27,该直线齿部与一个共同配置给每个堆叠的极杆25的小齿轮轴29啮合。小齿轮轴29轴向平行于轴线7设置并且分别具有一个驱动齿轮31，所述驱动齿轮本身与一个在壳体13内可与轴线7同轴旋转的、共同的第一环形齿轮33啮合。该环形齿轮33具有一个可在壳体13之外接近的手柄35，借助该手柄可旋转环形齿轮33并且由此极元件21可通过小齿轮轴29共同径向于轴线7移动。
[0041]在运行中，刀具夹5静止地固定在未详细示出的接纳部或者说保持架上,而感应线圈单元I沿同样未示出的、大多垂直的导轨可同轴于刀具夹轴线7移动地被导向，以便使刀具夹5能够嵌入感应线圈单元I的接纳空间23中。在刀具夹5的刀具插入侧上感应线圈单元I具有止挡37 (图1 )，该止挡在运行位置中贴靠在刀具夹5的轴向端面上并且确保感应线圈单元I相对于刀具夹5的可重现的位置。止挡37具有一个可倾斜于轴线7调整的，但可被锁定地导向的止挡指39，这例如已在DE102005005892A1中被说明。在感应线圈单元I移动直到止挡37贴靠在刀具夹5上之后，借助手柄35使极元件21移动到套筒区段3的外周面上进行贴靠接触。接下来用交流电激励线圈19，使得在套筒区段3中通过感应产生沿圆周方向延伸的磁通，该磁通加热套筒区段3以便装入或取出刀具柄。通过在图1中附图标记41处可见的冷却剂接口可经由一个或多个喷嘴向被加热的刀具夹5输入冷却空气或冷却液体，由此可将刀具夹冷却到触摸无危险的温度上。
[0042]如图3所示，刀具夹5具有锥形外周面，而构成接纳开口 9的内周面则是圆柱形的。因此从图3上方的刀具插入侧起，不仅材料横截面的厚度而且接纳套筒3的外周长沿轴线7方向增加。变化的尺寸影响接纳套筒3的涡流激励和因此局部加热，该加热如没有对应措施将沿轴线方向变化。
[0043]为了确保沿轴线7方向均匀地加热接纳套筒3，极元件21具有这样的端面区域43，其关于正交于轴线7的平面的横截面轮廓沿轴线7方向至少在两个相邻的极件25之间变化。
[0044]图4示意性示出沿轴线7方向看的极杆21的俯视图。图4a在此示出在刀具插入侧区域中贴靠在接纳套筒3外周面直径最小区域上的极杆的俯视图，而图4c则示出贴靠在外周面直径最大区域上的极杆21的轮廓。在图4b中示出在堆叠中设置在最上方和最下方的极杆之间的极杆21。
[0045]每个端面区域43的轮廓由两个相向倾斜的局部表面区域45 (图4a)确定，所述局部表面区域相互过渡到一个沿轴线7方向延伸的用于贴靠在刀具夹5的接纳套筒3的外周面上的顶部区域47中。在所示实施例中，侧向的局部表面45和顶部区域47的表面是平的并且限定一个梯形横截面，其侧面角度α沿轴线7方向从外周面直径最小区域向直径最大区域减小。平的顶面宽度一沿刀具夹5的圆周方向看一从极杆到极杆大致保持不变，但径向高度H相应减小。
[0046]如在图4a至4c中通过点划线所示，平的顶面47也可通过弯曲的顶面47’来代替。该弯曲必要时也可至少延伸到局部表面45的部分区域上。曲率半径在此沿套筒区段的变宽的锥形外周面方向增加。在该方案中，极杆21至少在顶部区域中构成倒圆的端面区域43。作为替换方案，倾角α可从极杆到极杆相等，在此时高度H沿外周面的变宽的锥面方向减小，这例如在图4a中在附图标记47’ ’处相对于最上方极杆附加地为最下方极杆示出。
[0047]变化可沿轴线方向连续或从极杆21到极杆21不连续地、即阶梯式地进行。通过极杆端面横截面的变化从极杆到刀具夹的磁通过渡发生变化并且因此磁通强度及与此相应极杆接触区域中的涡流幅度也变化。当然，沿轴线7方向变化的端部区域横截面也可用于一体的极元件中，即不由堆叠的极杆分段构成的极元件。
[0048]感应线圈单兀I也应尽可能多方面地用于具有不冋外周面维角的刀具夹中。为了确保在锥角变化时每个极杆25本身的端面区域43也可与外周面贴靠接触，小齿轮辊29在一个共同的、与驱动齿轮31固定连接的轴上具有多个可旋转地支承在轴49上的单个小齿轮51，所述单个小齿轮分别与一个极杆25的直线齿部27啮合。可旋转地装在轴49上的小齿轮51分别通过一个未示出的打滑耦合件与轴49或与相邻的小齿轮51耦合。小齿轮轴29因此不仅能共同驱动所有极杆，而且也允许极杆25之间的相对移动，其小齿轮51通过打滑耦合件驱动。
[0049]当然，所有小齿轮51可通过打滑耦合件与轴49耦合，但在个别情况下至少一部分贴靠在套筒区段3外周面直径最小区域中的极杆25、在此即至少最上方的极杆、相配的小齿轮也可与轴49形锁合地耦合，而其它配置给外周面直径较大区域的小齿轮51则可有限力锁合地、如通过打滑耦合件与轴49连接。打滑耦合件可在小齿轮和轴49之间这样起作用，使得小齿轮彼此并联地被驱动。在打滑耦合件中也可想到串联设置，只要其触发扭矩从小齿轮到小齿轮沿接纳套筒3的变宽的锥形外周面方向减小。
[0050]符合目的的是，刀具夹5的接纳套筒3的待由磁通流经的区域应局限于以压配合保持刀具柄的轴向区域，从而一方面使刀具夹5仅承受较少的热负荷并且另一方面降低冷却费用及冷却所需的时间。在传统的感应线圈单元中，磁通流经的区域由引起磁通的极元件的轴向尺寸决定。为了能够改变在运行中贴靠在接纳套筒3上的极杆25的数量和因此极元件21的有效轴向高度，沿圆周方向在极元件21的侧面可旋转地设置凸轮辊子53，其凸轮55与成形于各个极杆25上的止挡面58共同作用。凸轮55可在极杆25从刀具夹5径向返回时转入其移动行程中并且由此锁定极杆25向刀具夹5的进给运动。被锁定的极杆25于是无法由磁通流经。
[0051]每个凸轮轴53具有一个驱动齿轮57，该驱动齿轮又与可同轴于轴线7旋转地支承在壳体13中的第二环形齿轮59啮合。环形齿轮59可通过中间传动机构61由手动旋钮63驱动，从而可共同锁定或释放各个极元件21的相对应的极杆25。当然，手动旋钮63也可与手柄35 —样在必要时可用电动驱动装置来代替。
[0052]符合目的的是，凸轮55和/或止挡面57阶梯式地设置，从而它们可根据凸轮轴53的旋转依次啮合并且与此相应锁定数量改变的极杆25。符合目的的是，这样选择凸轮55和止挡面57的阶梯式设置，使得可从贴靠在接纳套筒3外周面直径最大区域上的最下方极杆开始依次锁定极杆。当然也可在必要时有针对性地锁定设置在端侧极杆25之间的极杆，以便控制堆叠中间区域中的热分布。
【权利要求】
1.感应线圈单元，用于加热由导电材料制成的相对于轴线(7)旋转对称的构件，尤其是用于加热套筒件，该套筒件在同心于轴线的接纳开口中以压配合保持长形物体，优选用于加热刀具夹(5)的套筒件(3)，该套筒件在其同心于旋转轴线的接纳开口中以压配合保持旋转刀具的、尤其是钻孔刀具的或铣削刀具的柄； 该感应线圈单元包括:一个同心于轴线(7)的用于构件(3)的接纳空间(23);多个围绕轴线(7)分布设置的、尤其是以相同角距分布设置的、由具有软磁性的导磁通特性的材料制成的极元件(21);至少一个可被供给交流电的用于在极元件(21)中产生磁通的线圈(19)，尤其是多个所述线圈(19); 所述极元件(21)在单元(I)上径向于轴线(7)可移动地被导向并且在靠近轴线(7)的第一位置和远离轴线(7)的第二位置之间可移动；并且 所述极元件(21)具有基本上沿径向朝向轴线(7)的端面(43)，所述端面在第一位置中至少在其轴向高度的局部区域中沿构件(3)的外圆周面的母线与构件(3)的外圆周面贴靠接触或将近贴靠接触； 其特征在于， 至少每个极元件的端面(43)的用于贴靠或将近贴靠的局部区域构造为朝向轴线(7)相向延伸的局部表面(45)的沿轴线伸展的顶部区域(47)，并且极元件(21)的由局部表面(45)限定的径向于轴线(7)的轴线正交横截面的径向高度(H)和/或在该轴线正交横截面中的顶部区域(47’ )的曲率半径和/或在该轴线正交横截面中的沿构件(3)圆周方向看的顶部区域(47’’)的宽度沿轴线(7)变化。
2.根据权利要求1的感应线圈单元，其特征在于，其中至少一个极元件或所有极元件(21)构造为包括多个彼此平行·地径向于轴线(7)可彼此相对移动地被导向的极杆(25)的堆叠，所述极杆的朝向轴线(7)的端部构成分开的顶部区域(47)，由局部表面(45)限定的径向于轴线(7)的轴线正交横截面的径向高度(H)和/或在该轴线正交横截面中的顶部区域(47’ )的曲率半径和/或在该轴线正交横截面中的沿构件(3)圆周方向看的顶部区域(47’’)的宽度沿堆叠方向至少在两个在堆叠中相邻的极杆(25)之间变化。
3.根据权利要求2的感应线圈单元，其特征在于，由局部表面(45)限定的径向于轴线(7)的轴线正交横截面的径向高度(H)和/或在该轴线正交横截面中的顶部区域(47’ )的曲率半径和/或在该轴线正交横截面中的沿构件(3)圆周方向看的顶部区域(47’’)的宽度在同一个极杆(25)中沿轴线纵向保持不变。
4.根据权利要求1至3之一的感应线圈单元，其特征在于，为了加热材料横截面沿轴线(7)方向增大的构件(3)、尤其是具有锥形外周面且具有沿轴线(7)增加的构件(3)材料横截面的套筒件，由局部表面(45)限定的径向于轴线(7)的轴线正交横截面的径向高度(H)减小和/或在该轴线正交横截面中的顶部区域(47’)的曲率半径增加和/或在该轴线正交横截面中沿构件(3)圆周方向看的顶部区域(47’ ’ )的宽度增加。
5.根据权利要求1至4之一的感应线圈单元，其特征在于，相向倾斜的局部表面(45)以及顶面(47)基本上是平面，它们限定一个梯形的轴线正交横截面，或者相向倾斜的局部表面(45)以及顶面(47)是凸拱的曲面，它们限定一个弧形的有限的轴线正交横截面。
6.尤其是根据权利要求1至5之一的感应线圈单元，用于加热由导电材料制成的相对于轴线(7)旋转对称的构件，尤其是用于加热套筒件，该套筒件在同心于轴线的接纳开口中以压配合保持长形物体，优选用于加热刀具夹(5)的套筒件(3)，该套筒件在其同心于旋转轴线的接纳开口中以压配合保持旋转刀具的、尤其是钻孔刀具的或铣削刀具的柄； 该感应线圈单元包括:一个同心于轴线(7)的用于构件(3)的接纳空间；多个围绕轴线分布设置的、尤其是以相同角距分布设置的由具有软磁性的导磁通特性的材料制成的极元件(21);至少一个可被供给交流电的用于在极元件(21)中产生磁通的线圈(19)，尤其是多个所述线圈(19)； 所述极元件(21)在单元(I)上径向于轴线(7)可移动地被导向并且在靠近轴线(7)的第一位置和远离轴线(7)的第二位置之间可移动；并且 所述极元件(21)具有基本上沿径向朝向轴线(7)的端面(43)，所述端面在第一位置中至少在其轴向高度的局部区域中沿构件(3)的外圆周面的母线与构件的外圆周面贴靠接触或将近贴靠接触； 其特征在于， 其中至少一个极元件或所有极元件(21)构造为包括多个彼此平行地径向于轴线可彼此相对移动地被导向的极杆(25)的堆叠，所述极杆的朝向轴线(7)的端部构成极元件(21)的端面(43)，并且为构造为极杆(25)堆叠的各极元件(21)配置驱动装置(29、33)，该驱动装置尤其是形锁合地共同驱动极杆(25)用以在第一和第二位置之间移动，并且在驱动器件(35)和至少一部分数量极杆(25)之间的驱动力传递行程中设置限制要传递的驱动力的装置、尤其是打滑耦合件。
7.根据权利要求6的感应线圈单元，其特征在于，所述驱动器件(35)经由具有彼此分开的限制驱动力的装置的驱动力传递行程驱动极杆。
8.根据权利要求6或7的感应线圈单元，其特征在于，每个极元件(21)的至少一部分数量极杆(25)各具有一个直线齿部(27)，所述直线齿部分别与一个小齿轮(51)啮合，所述小齿轮分别通过一个打滑耦合件与驱动器件(`35)或另一小齿轮(51)驱动连接。
9.根据权利要求8的感应线圈单元，其特征在于，所述小齿轮(51)和打滑耦合件设置在一个共同的平行于轴线的轴(49)上。
10.根据权利要求9的感应线圈单元，其特征在于，所述轴(49)具有一个齿轮(31)，该齿轮与一个同心于轴线(7)的与驱动器件(35)处于旋转驱动连接中的环形齿轮(33)啮合。
11.尤其是根据权利要求1至10之一的感应线圈单元，用于加热由导电材料制成的相对于轴线(7)旋转对称的构件，尤其是用于加热套筒件，该套筒件在同心于轴线的接纳开口中以压配合保持长形物体，优选用于加热刀具夹(5)的套筒件(3)，该套筒件在其同心于旋转轴线的接纳开口中以压配合保持旋转刀具的、尤其是钻孔刀具的或铣削刀具的柄； 该感应线圈单元包括:一个同心于轴线(7)的用于构件(3)的接纳空间(23);多个围绕轴线分布设置的、尤其是以相同角距分布设置的由具有软磁性的导磁通特性的材料制成的极元件(21);至少一个可被供给交流电的用于在极元件(21)中产生磁通的线圈(19)，尤其是多个所述线圈(19); 所述极元件(21)在单元(I)上径向于轴线(7)可移动地被导向并且在靠近轴线(7)的第一位置和远离轴线(7)的第二位置之间可移动；并且 所述极元件(21)具有基本上沿径向朝向轴线(7)的端面(43)，所述端面在第一位置中至少在其轴向高度的局部区域中沿构件(3)的外圆周面的母线与构件的外圆周面贴靠接触或将近贴靠接触； 其特征在于， 其中至少一个极元件或所有极元件(21)构造为包括多个彼此平行地径向于轴线可彼此相对移动地被导向的极杆(25)的堆叠，所述极杆的朝向轴线(7)的端部构成极元件(21)的端面(43)，并且为极元件(21)配置锁定装置(53、55、57)，该极元件的至少一个极杆(25)在与第一位置径向间隔的第二位置或第三位置上的运动可借助该锁定装置锁定。
12.根据权利要求11的感应线圈单元，其特征在于，至少可锁定堆叠中沿轴向位于最外侧的一个极杆(25)或者堆叠中沿轴向位于最外侧的包括多个相邻极杆(25)的一组极杆。
13.根据权利要求11或12的感应线圈单元，其特征在于，所述锁定装置(53、55、57)与极杆(25)堆叠相邻地具有一个与待锁定极杆(25)上的止挡面(57)共同作用的、可移动的锁定元件(53)，该锁定元件具有用于待锁定极杆(25)的止挡面的对应止挡面，尤其是在锁定元件(53)构造为可轴向平行于轴线旋转驱动的凸轮辊子时，该凸轮辊子的凸轮(55)构成与极杆(25)的止挡面(57)共同作用的对应止挡面。
14.根据权利要求13的感应线圈单元，其特征在于，所述止挡面和/或对应止挡面相对于极杆(25)的和/或锁定元件(53)的运动方向阶梯式地设置。
15.根据权利要求13或14的感应线圈单元，其特征在于，所有锁定元件(53)与一个共同的驱动器件(63 )处于强制驱动连接中，尤其是在锁定元件构造为可轴向平行于轴线旋转的凸轮辊子(53)并且具有小齿轮(58)时，所述小齿轮与一个可由驱动器件(63)驱动的、同心于轴线的环形齿轮(59)耦·合。
【文档编号】H05B6/14GK103858519SQ201280050590
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2011年9月13日
【发明者】F·海默, W·屈格勒 申请人:捍马有限公司