(57)【要約】  軸（７）に関して回転対称な部材、特にツールホルダ（５）を加熱するための誘導コイルユニットが、ツールホルダ（５）の軸（７）の周りに配置された複数のコイル（１９）を有しており、これらのコイルは軸（７）に関して半径方向に移動する磁極要素を有しており、これら磁極要素は共通のヨークリング（１７）により互いに接続されている。コイル（１９）が交流により励起されると、コイルは、ツールホルダ（５）内を周方向に流れる、ツールホルダ（５）を誘導加熱するための磁束を発生する。誘導コイルユニット（１）は駆動装置（８７）を用いて軸（７）の方向において振動運動させることができ、このとき磁極要素（２１）は、ツールホルダ（５）に沿って振動運動する。そのような誘導コイルユニットは、エネルギー必要量が比較的低くて寸法が比較的小さくても、ツールホルダ（５）の比較的大きな領域を加熱できる。
2014532257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導コイルユニットであって、軸（７）に関して回転対称な、導電材料から成る部材、特に、前記軸に関して中心にある収容孔内に細長い対象物を締まり嵌めで保持するスリーブ部、を加熱するための誘導コイルユニット、望ましくは、回転軸に関して中心にある収容孔内に回転具のシャフト、特に穴あけ工具又はフライス工具のシャフトを締まり嵌めで保持している、ツールホルダ（５）のスリーブ部（３）を加熱するための誘導コイルユニットが、
‐前記部材（３）のための、前記軸（７）に関して中心にある収容空間と、
‐軟磁性と磁束伝導性の特性を持つ材料から成る、少なくとも一つの磁極要素（２１）と、
‐前記少なくとも一つの磁極要素（２１）内に磁束を発生させるための、交流を供給可能な少なくとも一つのコイル（１９）と、
を備え、
‐前記少なくとも一つの磁極要素（２１）が、前記軸（７）に関して略半径方向に向いた端面（４３）を有しており、この端面（４３）が前記部材（３）の外周囲面に当接接触又はほとんど当接接触し、
駆動装置（８５、８７、８９）が設けられており、その駆動装置により、少なくとも前記少なくとも一つの磁極要素（２１）、及び、前記部材（３）のための保持部（６９）が、前記少なくとも一つのコイル（１９）に交流が供給される期間の少なくとも一部の間、互いに相対的に動きながら、前記軸（７）の方向において長手方向に移動するように及び／又は前記軸（７）の周りに回転するように駆動されることを特徴とする、誘導コイルユニット。
【請求項２】
前記軸の周りに分配された、特に同じ角度間隔で分配された複数の磁極要素（２１）が設けられており、これら磁極要素は前記軸（７）に関して半径方向に移動するように前記ユニット（１）に案内されていて、前記軸（７）に近い位置と軸から遠い位置との間で移動可能であり、軸に近い位置においては、その軸方向高さの少なくとも部分領域において、軸に関して略半径方向に向いた端面（４３）により前記部材（３）の外周囲面に当接接触又はほとんど当接接触することを特徴とする、請求項１に記載の誘導コイルユニット。
【請求項３】
前記磁極要素（２１）内に磁束を発生させるための、交流を供給可能な少なくとも一つのコイル（１９）、特にそのような複数のコイル（１９）が設けられており、前記磁極要素（２１）の前記端面（４３）が第１の位置において、その軸方向高さの少なくとも部分領域において、前記部材の外周囲面の母線に沿って前記部材の外周囲面に当接接触することを特徴とする、請求項２に記載の誘導コイルユニット。
【請求項４】
前記磁極要素（２１）の軸方向高さが、前記部材（３）の加熱すべき軸領域より低いことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の誘導コイルユニット。
【請求項５】
前記部材を取り囲むコイル（１９）が設けられており、そのコイル（１９）の、軸方向における少なくとも一方の側に、望ましくはそのコイルの、軸方向の両方の側に、一つ又は複数の前記磁極要素（２１）が配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の誘導コイルユニット。
【請求項６】
前記少なくとも一つのコイル（１９）及び前記少なくとも一つの磁極要素（２１）が、前記保持部に関して移動可能なユニットを形成しており、前記駆動装置により、このユニット及び前記保持部が軸の方向において互いに相対的に振動運動するように駆動されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の誘導コイルユニット。
【請求項７】
前記駆動装置に制御装置（９１）が割り当てられており、この制御装置（９１）により、相対運動の瞬間速度、及び／又は、前記少なくとも一つのコイルに供給される交流の電流の強さが、前記少なくとも一つの磁極要素の、前記保持部に対する瞬間的な位置に応じて制御されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の誘導コイルユニット。
【請求項８】
少なくとも一つの磁極要素（２１）が、前記軸（７）に隣接したところに、前記軸（７）に関して横方向に延びる回転軸（９３）の周りに回転可能な又は旋回可能な、軟磁性と磁束伝導性の特性を持つ材料から成る少なくとも一つの端面要素（９５；１０５）を備えており、この端面要素（９５；１０５）は、前記回転軸（９３）の周りに湾曲した、特に前記回転軸に関して同軸に円状に湾曲し、前記部材（３）の外周囲面に当接接触して転がる端面を形成することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の誘導コイルユニット。
【請求項９】
前記端面要素がホイール（９５）又はローラ又はボール（１０５）として構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の誘導コイルユニット。
【請求項１０】
誘導コイルユニットであって、軸（７）に関して回転対称な、導電材料から成る部材、特に、前記軸に関して中心にある収容孔内に細長い対象物を締まり嵌めで保持するスリーブ部を加熱するための誘導コイルユニット、望ましくは、回転軸に関して中心にある収容孔内に回転具のシャフト、特に穴あけ工具又はフライス工具のシャフトを締まり嵌めで保持するツールホルダ（５）のスリーブ部（３）を加熱するための誘導コイルユニットが、
‐前記軸（７）に関して中心にある、前記部材のための収容空間（２３）と、
‐前記軸の周りに分配されて配置された、特に同じ角度間隔で分配されて配置された、軟磁性と磁束伝導性の特性を持つ材料から成る複数の磁極要素（２１）と、
‐前記磁極要素（２１）内に磁束を発生させるための、交流を供給可能な少なくとも一つのコイル（１９）、特にそのような複数のコイル（１９）と、
を備え、
‐前記磁極要素（２１）が前記軸（７）に関して半径方向に移動するよう前記ユニットに案内されており、前記軸に近い第１の位置と前記軸から遠い第２の位置との間で移動可能であり、
‐前記磁極要素（２１）が、前記軸（７）に関して略半径方向に向いた端面（４３）を有しており、これら端面（４３）が、前記第１の位置において望ましくは少なくともその軸方向高さの部分領域において、前記部材の外周囲面の母線に沿って前記部材の外周囲面に、当接接触又はほとんど当接接触する、特に請求項１から９のいずれか一項に記載の誘導コイルユニットにおいて、
前記磁極要素（２１）がそれぞれ案内要素（７３）内に、前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動可能に案内されており、前記案内要素（７３）がそれぞれ、前記軸（７）に関して横方向に延びる、特に前記軸（７）に関して垂直な共通の平面内に延びる旋回軸（７７）の周りに旋回運動するように取り付けられていることを特徴とする誘導コイルユニット。
【請求項１１】
前記案内要素（７３）が、同じ方向に旋回運動するために、伝動装置を介して互いに、及び、特に共通の駆動要素（７９）にも連結されていることを特徴とする、請求項１０に記載の誘導コイルユニット。
【請求項１２】
前記磁極要素（２１）が、互いに平行に、軸に関して半径方向に互いに相対的に移動するよう案内された複数の磁極棒（２５）から成る積重体として構成されており、これら磁極棒（２５）の、前記軸に向いた端部が前記磁極要素（２１）の端面を形成しており、各磁極要素（２１）の磁極棒（２５）の積重体はそれぞれ前記案内要素（７３）の一つに移動可能に案内されていることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の誘導コイルユニット。
【請求項１３】
各磁極要素（２１ａ）が直線歯車（２７ａ）を有しており、この直線歯車（２７ａ）が、前記案内要素（７３）に取り付けられた駆動ピニオン（５１ａ）に噛み合い、及び、駆動ピニオン（５１ａ）は共通の駆動要素（３５ａ）に駆動接続していることを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の誘導コイルユニット。
【請求項１４】
前記磁極要素（２１）の前記端面（４３）が、旋回軸（１０７）に関して同軸に、旋回軸（１０７）の周りに略円状に湾曲していることを特徴とする、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の誘導コイルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸に関して回転対称である、導電材料から成る部材を加熱するための誘導コイルユニット、特に、軸に関して中央にある収容孔内に細長い対象物を締まり嵌めで保持するスリーブ部を加熱するための誘導コイルユニット、望ましくは、回転具、特に穴あけ工具又はフライス工具のシャフトを、回転軸に関して中央にある収容孔内に締まり嵌めで保持するツールホルダのスリーブ部を加熱するための誘導コイルユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば穴あけ器又はフライスなど、回転駆動させるツールの円柱状のシャフトを、ツールホルダの略円柱状の収容孔内に焼嵌めすることが知られている。ツールシャフトは、収容孔の内径に関して大きい。ツールシャフトをセットするため又は取り出すためには、ツールシャフトがセット可能又は取り出し可能になる程度に収容孔の内径が膨張するまで、収容孔を含んでいるツールホルダのスリーブ部を加熱する。冷却後、ツールシャフトはスリーブ部に締まり嵌めで保持される。
【０００３】
熱膨張させたツールホルダ内へツールシャフトをセットすることは通常は問題なく行われる一方、熱伝導によりツールシャフトも一緒に加熱されるとツールシャフトがツールホルダ内に挟まって動かなくなりツールを取り外すことが困難に、それどころか不可能になるため、ツールホルダからツールシャフトを取り出すためには、熱伝導によりツールシャフトも一緒に加熱される前にツールホルダが膨張するよう、ツールホルダを急速に加熱する必要がある。
【０００４】
通常は鋼製つまり導電材料から成るツールホルダを、誘導コイルユニットにより発生された渦電流で誘導加熱することが知られている。このとき従来の機器の誘導コイルはツールホルダを同軸に包囲している。そのような誘導コイルでは、その誘導コイルにより包囲されたツールホルダ内に、軸方向に流れる磁束が発生し、この磁束がツールホルダを加熱する。
【０００５】
しかしながら、そのような誘導コイルにより、ツールホルダだけではなく、締まり嵌めによりその中に保持されているツールもある程度一緒に加熱される漂遊電磁界が発生することが示されている。これを回避するために、ツールに隣接する、誘導コイルの端面を、例えばフェライトなど軟磁性材料から成る磁極ディスクでカバーすることが特許文献１より知られている。ツールホルダのツール側の端に配置された磁極ディスクにより磁束がツールホルダ内に集中され、ツールシャフトがある程度漂遊電磁界に対して遮蔽される。しかしながら特許文献１より知られる誘導コイルはツールホルダを均一に加熱することができず、局部的な過熱損傷がツールホルダに生じ得る。さらに、ツールホルダ端に配置された磁極ディスクがあるため、半径方向に突き出すツールがツールホルダの端までぴったり案内された状態で焼嵌めされ得ることが妨げられる。
【０００６】
特許文献２よりさらなる誘導コイルユニットが知られており、その誘導コイルユニットにおいては、周方向に分配されて配置された、軟磁性材料から成る複数の磁極要素が、軟磁性材料から成るヨークリング内に、半径方向に調整可能に配置されている。磁極要素は、半径方向においてツールホルダに向いた端面を有しており、これら端面は、ツールホルダの周囲面に対して直線的に当接接触することができる。磁極要素は、別々に割り当てられたコイルに取り囲まれており、それ自体が既知である方法で交流を供給されると、ツールホルダ内に磁束が誘導され、この磁束はツールホルダを周方向に流れ、ツールホルダを加熱する渦電流を発生させる。磁極要素はツールホルダの周囲面上にあるため、特許文献１において設けられている磁極ディスクのようにツールホルダの端面上にある磁極ディスクは不必要となり、それにより、半径方向に突き出しているツールはツールホルダの端まで焼嵌めすることができる。
【０００７】
特許文献２より知られる誘導コイルユニットにおいては、磁極要素の、ツールホルダ外面に当接する端面の軸方向の端部は、ツールホルダから間隔をおいて延びており、それにより磁束回路の磁気抵抗が端部領域において高まり、それによりこの領域におけるツールホルダの局部的な過熱は多くの応用例において十分に回避される。しかしながら、磁極要素の端面を適応させることはコスト高であり、多くの応用例においてツールホルダの局部的な過熱を回避するには十分ではないことが示されている。
【０００８】
従来の誘導コイルユニットでは、誘導コイルにより発生された磁束は、この磁束により加熱すべき領域が完全にオーバーラップされるように、加熱すべき部材内に導かれる。このとき通常、たとえばツールホルダにおいては、ツールの取付け及び取り外しにより膨張させるべき軸方向の領域より大きな領域が誘導加熱される。そのため従来の誘導コイルユニットは、特に、寸法が異なる部材、特にツールホルダも加熱できるように、エネルギー的にも空間的にも過大となっている。しかし、従来の誘導コイルユニットにおけるこの過大により漂遊電磁界が発生することがあり、この漂遊電磁界により、取り外すべきツールも一緒に加熱されて、取り外しが部分的に大きく困難になり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許第１９９１５４１２号明細書
【特許文献２】独国特許第１０２００５００５８９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の第１の態様における課題は、部材、特にツールホルダを、比較的低いエネルギーコストで、またその際低い漂遊電磁界の場の強さで、確実に加熱し得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この第１の態様において本発明は、軸に関して回転対称な部材、特にツールホルダを加熱するための誘導コイルユニットに関するものであり、該誘導コイルユニットは、
‐部材のための、軸に関して中心にある収容空間と、
‐軟磁性と磁束伝導性の特性を持つ材料から成る少なくとも一つの磁極要素と、
‐少なくとも一つの磁極要素内に磁束を発生させるための、交流を供給可能な少なくとも一つのコイルと、
を備え、
‐少なくとも一つの磁極要素が、略半径方向に軸に向いた端面を有し、その端面は、部材の外周囲面に当接接触又はほとんど当接接触している。
【００１２】
本発明のそのような誘導コイルユニットには駆動装置が設けられており、その駆動装置は、少なくとも、前記少なくとも一つの磁極要素、及び、前記部材のための保持部を、前記少なくとも一つのコイルに交流が供給される期間の少なくとも一部の間、互いに相対的に移動しながら軸の方向において長手方向に移動するように、及び／又は、軸周りに回転するように駆動する。このとき誘導コイルユニット及び保持部は、互いに接続されて一つの機器ユニットとし得る。
【００１３】
そのような誘導コイルユニットは、少なくとも一つのコイルにより発生された磁束を、部材の加熱すべき領域全体に継続的に供給するのではなく、加熱すべき領域全体のうちの一つの部分領域に限定し、その代わりにこの部分領域を、一度又は複数回、加熱すべき領域全体にわたってスキャンするように移動させる、という考えに基づいている。このとき、部分領域内に局部的に発生された熱が部材に蓄えられるが、部分領域内に渦電流を発生させるのに使われるエネルギーはより少なくてすむ、ということが利用される。さらに、加熱すべき領域全体は、スキャン動作の適切な選択のみに基づいて決定される。速度及び／又は滞留期間の選択により、部材に局部的に供給される熱量も変化する。これは特に、少なくとも一つのコイル及び少なくとも一つの磁極要素が、保持部に関して移動可能なユニットを形成し、駆動装置がこのユニット及び保持部を軸方向において互いに相対的に振動する動きで駆動することにより達成される。動作の振幅及び／又は振動数を制御することにより、部材の加熱全体が所望どおりに制御される。合目的的にはこのとき駆動装置に制御装置が割り当てられており、この制御装置により、少なくとも一つの磁極要素のホルダに関する瞬間的な位置に応じて、相対運動の瞬間速度及び／又は少なくとも一つのコイルに供給する交流の電流の強さが制御される。
【００１４】
誘導コイルユニットは、軸の周りに分配された複数の、特に偶数個の磁極要素を有しており、これら磁極要素は、軸に関して半径方向に移動するようにユニットに案内されており、軸に近い位置と軸から遠い位置との間で移動可能であり、軸に関して略半径方向に向いたその端面により、軸に近い位置において、部材の外周囲面に当接接触又はほとんど当接接触する。磁極要素により軸方向においてカバーされる領域を拡大するために、そのような誘導コイルユニットは、部材に沿って軸の方向に振動するように移動させることができる。換言すると、磁極要素の軸方向の高さは、加熱すべき部材の軸領域より低くし得る。このとき合目的的には磁極要素は、少なくともその軸方向の高さの部分領域において、部材に当接接触又はほとんど当接接触する。
【００１５】
例えば特許文献１より知られている従来の誘導コイルユニットにおいては、磁束は、部材を取り囲むただ一つのコイルにより発生され、そのコイルの軸方向の長さは、ここではツールホルダである部材の加熱すべき軸方向の領域より大きい。特許文献１より知られたタイプの誘導コイルユニットにおいては、部材を取り囲むコイルが設けられており、そのコイルの、軸方向における少なくとも一方の側に、望ましくは、軸方向においてコイルの両方の側に、一つ又は複数の磁極要素が設けられており、本発明の第１の態様は、特許文献１より知られたタイプの誘導コイルユニットにも適用される。磁極ディスクの開口部直径が、先述の、部材に関してコイルが軸方向に振動運動することを許容するものであれば、磁極要素は磁極ディスクとして構成することもできる。磁極ディスクの代わりに、周方向において互いに角度をずらした複数の磁極要素を設けることができ、これら磁極要素は、部材の例えば円錐状外側側面にも当接しながら移動できるよう、場合によっては軸に関して半径方向に移動するようになっている。
【００１６】
本発明の第１の態様は特に特許文献２から知られる誘導コイルユニットのタイプにおいて使用され、それは、そのような誘導コイルユニットは、軸方向の寸法が比較的小さいからである。そのようなタイプの誘導コイルユニットは、
‐軸に関して中心にある、部材用の収容空間と、
‐軟磁性と磁束伝導性の特性を持つ材料から成る、軸周りに分配された、特に同じ角度間隔で分配された、特に偶数個の磁極要素と、
‐磁極要素内に磁束を発生させるための、交流を供給可能な少なくとも一つのコイル、特に、そのような複数のコイルと、
を備え、
‐磁極要素は軸に関して半径方向に移動するようにユニットに案内されており、軸に近い第１の位置と軸から遠い第２の位置との間において移動可能であり、
‐磁極要素は、軸に関して略半径方向に向いた端面を有しており、これら端面は第１の位置において部材の外周囲面に当接接触又はほとんど当接接触する。
【００１７】
合目的的にはここで磁極要素の端面は、その軸方向高さの少なくとも部分領域において、部材の外周囲面の母線に沿って部材の外周囲面に当接接触又はほとんど当接接触する。
【００１８】
外周囲面の母線とは、数学的な意味において輪郭画定線を指す。ここで、及び、以下において半径方向、軸方向、又は周方向について述べられている場合、そこで述べられる方向は常に、言及された軸に関する。磁極要素、及び、ここで、及び以下において述べられる、軟磁性で磁束を伝える特性を有する材料、例えば磁極棒又はヨーク又は同等物は、これら要素内で渦電流損失が発生しないように非導電材料からできている。磁極要素及び／又はコイルの数は望ましくは偶数である。もちろん奇数個の磁極要素及び／又はコイルを用いることもできる。磁極要素の数とは異なる数のコイルにより、説明したタイプの「横方向の場」も発生し得る。個々の場合によってはただ一つのコイルで十分である。
【００１９】
磁極要素はワンピースであるプレート、又は、長方形、正方形、又は丸い横断面を持つ棒とすることができ、そのため、端面の形は、そのワンピースの要素に沿って変化する。もちろん、特許文献２に記載されているように、端面の領域は、端面以外はワンピースである磁極要素の、運転時に取り外し可能な部分とすることもできる。
【００２０】
磁極要素は、軸の方向において変化する部材の輪郭にも適応できるように、互いに平行に、軸に関して半径方向に、互いに相対的に移動するように案内された複数の磁極棒から成る積重体として構成することもできる。これら磁極棒の、軸に向いた端部が部分端面を形成し、これら部分端面は合同して磁極要素の端面を形成する。
【００２１】
部材に当接するよう決められた、磁極要素の端面の傾斜は、端面が部材の外側側面にできるだけ密接に接触するよう、特に直線的に接触するように選択する必要がある。多くの場合部材は、たとえばツールホルダの場合に通常であるように円錐状の外側側面を有しているが、この円錐状外側側面はツールホルダによって異なり得る。特許文献２に記載されている磁極要素では、磁極要素の端面を形成する領域は、蝶番で開閉可能に取り付けられた部品により形成されており、それにより、輪郭の、変化する傾斜角度に適応できるようになっている。しかしこの開閉可能な部品は、磁束を伝える磁極の構成要素であるため、磁気抵抗を高めるエアギャップを除外することができない。さらに磁極要素は、もろい材料、多くはフェライトからできており、損傷の危険をはらんでいる。
【００２２】
第２の態様は、先述の第１の態様の望ましい実施形態であるが、第１の態様とは異なる特徴を持った誘導コイルユニットにより独立した発明的な意味を持っており、この第２の態様においては、磁極要素はそれぞれ案内要素内に、第１の位置と第２の位置との間で移動可能なように案内されており、案内要素はそれぞれ、特に軸に関して垂直な平面内において軸に関して横方向に延びる共通の平面の周りに旋回運動するよう取り付けられる。特許文献２の記載とは異なり、磁極要素の端面を部材の外側側面の傾斜角度に適合させるために磁極要素は一緒に旋回されるため、磁極要素は、適合可能性を備えながらも機械的に安定しており、従来の磁極要素と比較して磁気抵抗は比較的低い。もちろん、案内要素は、それらを一緒にたとえば部材の外側側面に直線的に当接接触させるために、同じ方向に旋回運動するよう伝動装置を介して互いに、及び、特に共通の駆動要素にも連結することができる。このようにして、たとえばさまざまなツールホルダを加熱する場合に、適合時間が短くなる。
【００２３】
第２の態様で主張されている考えは、ワンピースの磁極要素のみに適用されるのではなく、部材の当接面を磁極棒に近似的に段階的に当接接触させられるためだけでなく、磁極棒も直線的に又は面的に部材に当接させられるよう、互いに平行に、軸に関して半径方向に互いに相対的に移動するよう案内された複数の磁極棒から成る積重体として構成されている磁極要素においても好適に適用される。
【００２４】
各磁極要素は直線歯車を有することができ、この直線歯車は、その案内要素に取り付けられた駆動ピニオンに噛み合い、駆動ピニオンは共通の駆動要素に駆動接続されており、このことは以下に、磁極棒の積重体から構成される磁極要素についても説明する。駆動要素は、磁極要素の、形状結合的又は摩擦結合的な送り運動及び戻り運動を行う。磁極要素を部材に当接接触させる送り運動により、磁極要素の端面と部材との間に角度誤差がある場合は、傾斜モーメントが案内要素に作用し、案内要素により磁極要素が部材に直線的又は面的に接触させられる。そのため以下に説明するように、案内要素用の別々の駆動要素は場合によってはなくてもよい。コイルに電流を流す際に生じる磁力によりさらに、部材に関する磁極要素の角度位置が調整される。このことは特に、本発明の先述の第２の態様において言える。
【００２５】
軸の方向に行われる振動運動において、一方では磁極要素の端面と、他方では加熱すべき部材の外周囲面との間に相対的運動を起こすことができる。一方では磁極要素の、及び、他方では加熱すべき部材の摩耗による損傷を回避するために、望ましい実施形態においては、少なくとも一つの磁極要素が軸の近くに、軸に関して横方向に延びる回転軸の周りに回転可能又は旋回可能な、軟磁性と磁束伝導性の特性を持つ材料から成る端面要素を備えており、この端面要素は、回転軸の周りに湾曲した、特に回転軸に関して同軸に円状に湾曲した端面を形成し、この端面が、部材の外周囲面に当接接触しながら転がることが可能である。端面要素はホイール又はローラ又はボールとして構成することができ、摩耗を少なくするために部材上を転がる。この実施形態において端面要素は磁束経路の構成要素である。各磁極要素が回転可能又は旋回可能な端面要素をただ一つのみ有する場合、磁極要素が軸に関して半径方向に移動するよう案内するのみで十分である。角度誤差は端面要素により補正されるため、磁極要素の取付けを追加的に旋回可能にする必要はない。上述のタイプの端面要素は、部材の円錐状の外周囲面において部材に点接触する。線接触にも少なくとも近似させられるよう、合目的的には少なくとも２つの端面要素が互いに軸平行に、及び、軸の方向においては互いにずれて磁極要素に取り付けられる。
【００２６】
端面要素の側面は、以下に本発明の第３の態様について説明するように、例えば頂部領域を形成するなど、その回転軸又は旋回軸の方向において変化させることができる。もちろん、端面要素の大きさも変化させることができる。特に、大きさ及び／又は横断面輪郭の異なる端面要素を一つの同じ磁極要素に割り当てることもできる。
【００２７】
第２の態様において説明したように、磁極要素が旋回可能に取り付けられている変形例において磁極要素の端面は、旋回軸に同軸に略円状に、旋回軸の周りに湾曲していることができるため、そのような磁極要素は、誘導コイルユニットが部材に対して相対的に振動運動するとき、磁極要素の端面により部材の外面を転がることができる。
【００２８】
第３の態様は、第１又は第２の態様の望ましい実施形態に関するが、第１又は第２の態様とは異なる特徴を持つ誘導コイルユニットの独立した発明的意味を有しており、この第３の態様において本発明の課題は、回転対称な部材、特にスリーブ部、例えばツールホルダを加熱するための誘導コイルユニットを提供することであり、その誘導コイルユニットは、部材を従来よりさらに均一に加熱するために、従来より簡単に、さまざまな部材に適合させられる。
【００２９】
上記の課題を第３の態様において解決するために、少なくとも、各磁極要素の端面の、当接又はほとんど当接させるよう決められた部分領域が、軸に向かって互いに延びる部分面から成る、軸に沿って細長い頂部領域として形成されており、その際、部分面により画定される、軸に垂直な磁極要素の横断面の半径方向高さは、軸に関して半径方向において変化し、及び／又は、軸に垂直な横断面における頂部領域の曲率半径は変化し、及び／又は、部材の周方向に見て、軸に垂直な横断面における頂部領域の幅は軸に沿って変化する。
【００３０】
互いに向かって延びる部分面を形成することで、半径方向の高さ、及び／又は、曲率半径、及び／又は頂部領域の幅が変化することにより、端面の局部的な磁気抵抗を簡単に変化させることができ、それにより、部材内の磁束を、端面の、部材に当接している領域への分路において局部的に変化させ、適合させることができる。
【００３１】
望ましい実施形態において磁極要素は、軸の方向においても輪郭が変化する部材にも適応し、その望ましい実施形態においては、磁極要素の少なくとも一つが、又は望ましくはすべての磁極要素が、互いに平行に、軸に関して半径方向に互いに相対的に移動するように案内された複数の磁極棒から成る積重体として構成されている。これら磁極棒の、軸に向いた端部は、別個の頂部領域を形成しており、部分面により画定された、軸に垂直な横断面の半径方向の高さは、軸に関して半径方向に変化し、及び／又は、頂部領域の曲率半径は、軸に垂直な横断面内で変化し、及び／又は、部材の周方向において見た、軸に垂直な横断面内にける頂部領域の幅は、積重方向に沿って積重体内で隣接する少なくとも２つの磁極棒の間で変化する。この実施形態においては、磁束に影響を与え得るだけでなく、磁極棒の積重体として構成されている磁極要素が自動的に部材の外面形状に適合されることが確実にされ得る。そのような磁極要素は、たとえば部材の円錐角が部材ごとに異なっていても、又は、部材内で変化しても、円錐状の外側側面に当接し得る。個々の磁極棒の端面の母線が軸に関して軸平行に延びていても、磁極棒の積重体により部材の周囲輪郭が実務上十分に近似される。
【００３２】
磁極要素又は磁極棒の端面が、それぞれ軸に関して垂直な断面において見て、変化することにより、加熱すべき部材の変化する材料横断面に磁束を局部的に適合させられる。特にツールホルダにおいては、ツールシャフトを収容するスリーブ部の材料横断面は、ツール差し込み側から始まって拡大しており、つまり、ツールホルダはこの領域において円錐状の外側側面を有しており、それにより、磁束により取り囲まれる円錐の周の長さも変化する。材料横断面が軸方向において拡大する部材、特に円錐状の外側側面を持つスリーブ部を均一に加熱するために合目的的には、部材の材料横断面が軸に沿って拡大するにつれ、部分面により画定され、軸に垂直な横断面の半径方向の高さは、軸に関して半径方向に減少し、及び／又は、軸に垂直な横断面内における頂部領域の曲率半径は増加し、及び／又は、部材の周方向において見て、軸に垂直な横断面内における頂部領域の幅は拡大する。
【００３３】
特に単純な実施形態においては、互いに向かって傾斜した部分面及び頂部面は略平らな面であり、これらの面により、台形状の、軸に垂直な横断面が画定される。代替的に、互いに向かって傾斜した部分面及び／又は頂部面は凸状の曲面とすることもでき、これらの面により、弓型で、画定された、軸に垂直な横断面が画定される。
【００３４】
もちろん、磁極要素の端面は、先述の原則に対応して、磁極要素がワンピースで構成されているか、又は、磁極棒の積重体として構成されているかに関わらず、軸の方向において一様に変化しながら変化し得る。磁極要素が磁極棒から構成されている場合は、階段状に変化し得る。
【００３５】
磁極棒は各磁極要素の積重体内において互いに移動可能であり、たとえば特許文献２に記載のように、互いの上に直接的に、又は、積重体の所与の磁極棒の案内面に、移動方向に対して横方向に案内することができる。しかし代替的に磁極棒は、誘導コイルユニットの、ハウジングに固定された面に案内することもできる。
【００３６】
運転中、磁極棒は部材の外側側面に当接接触する必要がある。そのために適切な押し付け力は、コイルの交流励起による磁場によりすでに発生されている。しかしその磁場力は、特に、磁極棒の一部により磁束回路がすでに閉じられているが、その他の磁極棒はまだ部材まで間隔があいている場合、すべての磁極棒を部材に確実に当接接触させるには十分ではないことがあるということがわかっている。特許文献２に記載されているように個々の磁極棒には、十分で均一な押し付け力を提供できる押し出しばねを割り当てることができる。しかし、この実施形態においてはその場合、部材を誘導コイルユニットから取り出すために、磁極棒は適切なメカニズムを用いて再び第２の位置に戻すようにする必要があり、そのことは、変化する部材の輪郭に各積重体の磁極棒を合わせる必要がある場合に特に、製造コストが比較的高くなる。
【００３７】
本発明の第４の態様は、第１から第３の態様の好適な発展形を含み、しかも、特許を受けることが可能な独立した意味を持ち、この第４の態様においては、磁極要素の少なくとも一つ又はすべてが、互いに平行に、軸に関して半径方向に、互いに相対的に移動するように案内された複数の磁極棒から成る積重体として構成されており、それら磁極棒の、軸に向いた端部が、磁極要素の端面を形成しており、また、磁極棒の積重体として構成される磁極要素に駆動装置が割り当てられており、この駆動装置は磁極棒を第１の位置と第２の位置との間で一緒に動かすために、特に形状結合的に駆動し、その際、駆動要素と、少なくとも一部の数量の磁極棒との間の駆動力伝達経路内には、伝達すべき駆動力を制限する装置、特にすべりクラッチが配置されている。
【００３８】
そのような実施形態において各積重体の磁極棒は、手動の駆動要素又はモータによる駆動要素により、部材の外面に対して当接接触するよう一緒に移動させ得る。このとき、駆動力を制限する装置により、個々の磁極棒は、部材の外面形状のために個々の磁極棒がたどるべき経路が同じでなくても部材に当接接触するようにされる。駆動装置は、磁極棒の送り運動にも戻り運動にも使用できる。
【００３９】
駆動要素は、駆動力伝達経路を介して磁極棒を駆動し、駆動力伝達経路には、互いに別個の駆動力制限装置が設けられている。すべりクラッチが、その際の、段階づけられた伝達すべき力のために設計されていれば、これら駆動力伝達経路は直列につなぐことができる。駆動要素から個々の磁極棒への並列の伝達経路も適しており、それは、例えばすべりクラッチなど、寸法が同じである駆動力制限装置を用いることができるからである。特に単純な実施形態においては、各磁極要素の磁極棒のうちの少なくとも一部の数量が、それぞれ直線歯車を有しており、この直線歯車はそれぞれピニオンに噛み合い、ピニオンはそれぞれすべりクラッチを介して駆動要素に、又は、他のピニオンに駆動接続する。合目的的には、駆動すべき各磁極棒はそのような直線歯車を有しており、その一方で、すべりクラッチが設けられているのは、部材の外面形状に応じて追加経路をたどるか又はこれを回避すべきピニオンの間のみである。このために、単純でかつ運転信頼性の高い実施形態においては、ピニオン及びすべりクラッチが、軸に関して平行な共通のシャフトに配置されている。合目的的には、磁極棒の積重体として構成されている各磁極要素のためにそのようなシャフトが設けられている。特にこのシャフトは、磁極棒を案内するためにも利用される。個々のシャフトを、共通の駆動要素から駆動できるように、シャフトには、軸に関して同心で、駆動要素に回転駆動接続しているリング歯車に噛み合う歯車が設けられている。
【００４０】
本発明の一般的な目的は誘導コイルユニットができるだけ多角的に、したがって異なる外面形状を持つ部材を、加熱すべき領域において加熱するために使用し得るよう、誘導コイルユニットを構成することである。例えばツールホルダなどの部材において異なることができるパラメータの一つは、加熱すべき領域の軸方向の長さである。ツールホルダの収容スリーブは、ツールシャフトが締まり嵌めで保持される領域の長さにわたってのみ加熱されるべきである。ツールホルダの長期的損傷を回避するため、収容スリーブの、締まり嵌めには関与しない領域には、加熱により負荷を与えるべきでない。ツールホルダの、不必要に大きな領域を加熱すると、加熱の際のエネルギー必要量が高まるだけでなく、その後の冷却におけるエネルギー必要量も高まり、ツールの取り付け及び取り外しにおけるサイクルタイムの延長につながる。
【００４１】
第５の態様によると、本発明の課題は、部材の加熱すべき領域を、軸の方向において所望の寸法に限定し得る方法を示すことである。この態様は、先述の第１から第４の態様における本発明の望ましい発展形ではあるが、誘導コイルユニットにおいて磁極要素の端面は他の構成を有し、又は、磁極棒から成る磁極要素は他の駆動装置を有しており、独立した発明的意味を有している。
【００４２】
本発明の第５の態様においては、磁極要素の少なくとも一つ又はすべてが、互いに平行に、軸に関して半径方向に、互いに相対的に移動可能に案内された複数の磁極棒から成る積重体として構成されており、これら磁極棒の、軸に向いた端部が、磁極要素の端面を形成しており、その磁極要素にはブロック装置が割り当てられており、このブロック装置により、その磁極棒の少なくとも一つを、第１の位置から半径方向の間隔をおいた第２の位置で、又は第３の位置でブロック可能である。
【００４３】
ブロックされた磁極棒は、ブロック装置により、部材から間隔をおいてしっかり保持され、一方、ブロックされなかった磁極棒は一緒に強制的に駆動されて、又は、弾力又は磁力により、先述のように部材に当てられる。本発明の第４の態様のように磁極棒が一緒に駆動される場合、ブロックされなかった磁極棒は、例えば、ブロックされた磁極棒のすべりクラッチなど駆動力を制限する装置により、部材に当てられる。
【００４４】
ブロック装置を用いることにより、磁極棒の積重体内において個々の磁極棒が、引き戻された、非作動的な位置においてブロックされ得る。それにより、部材における加熱すべき領域の軸方向の長さが同じであっても、加熱プロフィールを選択的に設定することができる。望ましい実施形態においては、少なくとも、積重体内で軸方向においてもっとも外側に位置する磁極棒、又は、積重体内において軸方向においてもっとも外側に位置する、隣接する複数の磁極棒から成るグループが、ブロック可能である。このようにして誘導コイルユニットの、軸方向の熱作用領域を簡単に制御できる。
【００４５】
単純な実施形態においてブロック装置には、移動可能なブロック要素が、磁極棒の積重体に隣接して設けられており、このブロック要素はブロックすべき磁極棒のストップ面に対する対ストップ面を持ち、ブロックすべき磁極棒のストップ面と協働する。このブロック要素は、軸に関して軸平行に、回転可能に駆動可能なカムローラとして構成することができ、そのカムは、磁極棒のストップ面と協働する対ストップ面を形成する。ブロックすべき磁極棒の数を簡単に変化させ、及び設定できるようにするため、ストップ面及び／又は対ストップ面は、異なる設定行程で使用されるよう、磁極棒及び／又はブロック要素の移動方向に関して段階的に配置し得る。
【００４６】
例えば、ブロック要素は、軸に関して軸平行で回転可能なカムローラとして構成されていて、また、ピニオンを有しており、ピニオンは、駆動要素により駆動可能な、軸に関して同心のリング歯車に連結している、という形で、望ましくはすべてのブロック要素が強制駆動接続で共通の駆動要素に接続されている。駆動要素は、手動の駆動要素とすることできるが、モータ駆動とすることもできる。
【００４７】
特許文献１より知られているタイプの誘導コイルユニットとは異なり、加熱すべき部材を収容するための所与の空間、及び、それによりその中で言及された部材も、本発明の誘導コイルユニットにおいてはアクセスしやすいため、操作しやすい。さらに、軸方向の全体高さが減少するため、使用可能性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ツールの取り付け及び取り外しのためにツールホルダを誘導加熱するための誘導コイルユニットの変形例の斜視図である。
【図２】図１の誘導コイルユニットの、一部が部分的に取り外された図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩの線に沿って見た、誘導コイルユニットの軸方向断面図である。
【図４】部材上を転がり可能な磁極要素を図式的に示した図である。
【図５】部材上を転がり可能な磁極要素を図式的に示した図である。
【図６】部材上を転がり可能な磁極要素を図式的に示した図である。
【図７】図１の誘導コイルユニットの変形例の図である。
【図８】回転するツールの取り付け及び取り外しのためにツールホルダを誘導加熱するための誘導コイルユニットの斜視図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸの線に沿って見た、誘導コイルユニットの断面図の一部の図である。
【図１０】誘導コイルユニットの、一部が部分的に取り外された斜視図である。明確に示すためにハウジング及びコイルは図示されていない。
【図１１】図８の誘導コイルユニットの、磁極棒の積重体の複数の磁極棒の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて詳細に説明する。
【００５０】
図１から図３には誘導コイルユニット１が図示されており、誘導コイルユニット１により、図２に一部が取り外されて図示された、ツールホルダ５の、ここでは鋼である導電材料から成るスリーブ部３を、誘導的な方法で加熱し得る。運転回転軸７（以下「軸」）に関して略回転対称なツールホルダ５は、その他では図示されていない、穴あけ器又はフライスなど駆動運転時に回転軸７周りに回転する回転具の、一点鎖線の直径線で示されたシャフト１１を締まり嵌め収容するための、軸７に関して中心にある収容孔９を有している。ツールシャフトは、円柱状収容孔９の内径に関して過大であり、スリーブ部３に焼嵌めされている。加熱時にスリーブ部３は拡大し、それによりツールシャフト１１を収容孔９内に差し込むこと又は収容孔９から抜き出すことができる。冷却後、収容孔９内に差し込まれたツールシャフト１１は締まり嵌めでスリーブ部３内に保持される。ツールホルダ５は、工作機械の作業スピンドルの構成要素とすること、又は、軸方向においてスリーブ部３とは反対の側に、たとえば急勾配テーパーカップリング又は中空軸カップリング（ＨＳＫカップリング）など、従来のスピンドルカップリングを設けることができる。
【００５１】
誘導コイルユニット１は、電気的絶縁材料から成る、ここでは外面形状が長方形の略リング状のハウジング１３を有しており、ハウジング１３は、以下に詳述する形で、焼嵌め器の、特に垂直な案内部に、運転時に軸方向に移動可能なように保持されている。
【００５２】
ハウジング１３は、例えばフェライトなど、軟磁性で磁束伝導性を有するが非導電材料から成る、場合によっては複数のセグメントで構成されたヨークリング１７を取り囲んでおり、そのリング内側には、同じ角度間隔で軸７の周りに配置された、望ましくは高周波リッツワイヤが巻かれた複数のコイル１９を有している。
【００５３】
偶数個のコイル１９が同じ角度間隔で、また、コイル軸が軸に垂直な共通の平面内にあるように、軸７の周りに配置されている。コイル１９は、コイル１９の直径に関して水平に、また、コイル軸が軸７に対して半径方向になるよう配置されている。もちろん、先述の「横方向の場」は、磁極要素の数に相当する数より少ないコイルでも、磁極要素の数に相当する数より多いコイルでも、発生し得る。個々の場合はただ一つのコイルで十分である。
【００５４】
各コイル１９は、ヨークリング１７のように例えばフェライトなど軟磁性で磁束を伝えるが非導電材料でできた磁極要素２１を取り囲んでおり、磁極要素２１は、ハウジング１３及び／又はヨークリング１７及び／又はコイル１９に、及び、以下に詳述する形で、移動可能に案内されている。各磁極要素２１はこのときコイル１９を貫通し、ツールホルダ５のスリーブ部３を収容するための、コイル１９により画定された収容空間２３（図２）内に突き出す。磁極要素２１は第１の位置において、非常にさまざまな直径を持つスリーブ部３にも当接し得るよう、以下に詳述する形で、半径方向に軸７近くまで近づけることができる。磁極要素２１は以下に詳述する駆動装置により、軸７から離れて半径方向外側の第２の位置に移動可能であり、その位置においてスリーブ部３を収容空間２３内に挿入したり、又は収容空間２３から取り出したりできる。
【００５５】
図１から図３の誘導コイルユニット１は、ハンドル６５を使って、ここでは垂直である案内柱６７に沿って、ツールホルダ５に関して移動可能である。ツールホルダ５は、軸７が案内柱６７の移動方向に平行になるよう、ホルダ６９に固定されている。共通の土台７１が示すように、案内柱６７及びホルダ６９は機器ユニットを構成しているため、誘導コイルユニット１は、スリーブ部３が誘導コイルユニット１の収容空間２３内に入るようにツールホルダ５のスリーブ部３上にセットされる。
【００５６】
ヨークリング１７の内部には、半径方向のコイル軸を持つ偶数個のコイル１９、ここでは４つのコイル１９が、同じ角度間隔で軸７の周りに配置されている。ヨークリング１７及びコイル１９は、やはり例えばフェライトなど磁気を伝達し、非導電材料から成るプレート状の磁極要素２１により貫通されており、磁極要素２１のプレート平面は、軸７を含む半径方向の平面内にある。
【００５７】
それぞれがコイル１９の一つを支える案内要素７３内において、磁極要素２１は軸７に対して半径方向に移動可能に案内されており、また、磁極要素２１はしかも、磁極要素２１の、軸７の方向において細長い端面が、第１の位置においてスリーブ部３の円錐状の外側側面の母線に沿って当接できるよう、及び、引き戻された第２の位置においては外側側面から離れるように案内されている。
【００５８】
磁極要素２１のそれぞれには、ここでは狭い縁に沿った直線歯車２７が設けられており、この直線歯車２７は駆動ピニオン５１に噛み合う。図１及び図２からよくわかるようにピニオンはすべて、ここではベベルギアで成る歯車装置伝動連鎖７５を介して互いに、及び、操作回転ノブ３５により互いに連結されている。操作回転ノブ３５によりすべての磁極要素２１を同時に半径方向に移動させることができる。
【００５９】
磁極要素２１が同期して軸７に関して移動可能であるため、誘導コイルユニット１は、さまざまな外径を持つツールホルダに適合させられる。収容スリーブ３の外円錐角がさまざまであるツールホルダも加熱できるよう、案内要素７３は、軸７を含む半径方向の平面に関して横方向、しかし特に垂直である軸の周りに旋回可能にハウジング１３に取り付けられている。符号７７で示された旋回軸はピニオン５１の回転軸と同軸であり、軸７に関して垂直な共通の平面内にある。このようにして各磁極要素の端面４３の傾斜角度は、案内要素７３が軸７７の周りに旋回することにより変化し得る。案内要素７３は、歯車装置から成る伝動連鎖又は同等物により互いに、及び、調整用回転ノブ７９に連結されており、調整用回転ノブ７９により磁極要素２１は、磁極要素２１の端面４３が、収容スリーブ３の円錐状外側側面の母線に沿って直線的に又は面的に当接接触するように一緒に傾斜する。
【００６０】
各磁極要素２１の端面４３の寸法は、軸７の方向において、収容スリーブ３の、締まり嵌め係合のための所与の軸領域より短い。それでもスリーブ部３の、締まり嵌め用に決められた領域全体を誘導加熱できるようにするため、誘導コイルユニット１は、ハンドル６５により決められた基本位置に対して移動可能に案内されている。ハンドル６５は、案内柱６７において移動可能なスライド８１に接続されている。誘導コイルユニット１はまた、図１において両矢印８３で示されているように、スライド８１の移動方向において移動するように、それにより軸７に対して平行に移動するように案内されている。スライド８１にはラック８５が設けられており、ラック８５は、電気モータ８７により駆動されるピニオン８９に噛み合う。図２において９１で示された制御装置は、誘導コイルユニット１が軸７に沿って振動運動するように電気モータ８７を制御し、その振動運動において磁極要素２１の端面４３が収容スリーブ３の外側側面に沿ってスライドし、磁束が流れる領域が収容部３に沿って振動するように移動する。このようにして軸方向において比較的大きな締まり嵌め領域を、軸方向において比較的細い磁極要素で均一に加熱し得る。
【００６１】
誘導コイルユニット１の軸方向振動運動の振動数と振幅は制御装置９１により与えられる。もちろん、制御装置９１は経過が線形ではない運動も与えることができるため、軸７に沿って不均一な加熱を補償するためにツールホルダ５に関する磁極要素２１の瞬間的な滞留時間を利用できる。
【００６２】
誘導コイルユニット１を、ピニオン・ラック装置を用いて軸７の方向において振動運動させるための、図示された駆動装置は単なる例である。例えば偏心駆動装置又は油圧式又は空気圧式の振動駆動装置といった形のその他の駆動メカニズムも考慮可能である。
【００６３】
軸方向の振動駆動装置により、誘導コイルユニットの寸法を過大にすることなく、ツールホルダの加熱すべき軸方向の領域が拡大される。ツールホルダ３を周方向においても均一に加熱するために、ホルダ６９は、９１の矢印で示されたように軸７の周りに回転するよう駆動させることができる。
【００６４】
磁極要素２１は最初のみ、操作ノブ３５を用いて収容スリーブ３の外側側面に当てる必要がある。コイル１９のスイッチがオンの場合は、発生した磁場により、磁極要素２１の端面４３は外側側面に当接接触したままとなる。
【００６５】
旋回角度運動のために設けられた操作ノブ７９は場合によってはなくてもよい。伝動装置連結が十分にスムースである場合、場合によっては磁極要素２１を傾斜させて収容スリーブ３に当てるだけで十分である。励起されたコイルにおいて存在する磁気吸引力は、誘導コイルユニット１の振動運動と組み合わされると、端面４３が直線的に又は面的に収容スリーブ３に当接する位置に案内ユニット７３を自動的に旋回させるのに十分である。
【００６６】
端面４３は、図１１を用いて以下に詳述する横断面構成を有することができる。変形例においては、図３に一点鎖線で示したように、プレート状の磁極要素２１は、軸に関して半径方向に互いに移動可能な磁極棒の積重体として構成することもできる。図１から図３の変形例において、以下に図８から図１０をもとに説明するブロック機能も実現可能である。
【００６７】
振動運動の間、磁極要素２１は、その端面３４により、軸７の方向においてスリーブ部３の外側側面の母線に沿ってスライドされる。このとき場合によっては、磁極要素２１及び／又はスリーブ部３に摩耗が起こる可能性がある。摩耗を抑えるため、図４の実施例に示されているように磁極要素２１は、軸７に近い磁極要素２１の端部の領域において、軸９３の周りに回転可能に磁極要素２１に取り付けられたホイール９５を設けることができ、ホイール９５は、両矢印９９で示された振動運動の際に、その周囲面９７でスリーブ部３の外側側面を転がる。回転軸９３は、軸７に関して軸に垂直な平面内において軸７に対して横方向に延在する。ホイール９５は同様に例えばフェライトなど磁束を伝える材料製であり、磁極要素２１の実際の端面を形成している。先述のように、磁極要素２１は軸７に対して横方向に、両矢印１０１で示すように移動可能に案内されており、磁力によりスリーブ部３に当接接触して保持される。磁極要素２１には、図１から図３をもとに説明されたような、旋回可能な追加的な支持は必要ない。
【００６８】
図５に図示された磁極要素２１の変形例では、磁極要素の端面を形成する要素として、球状の室１０３内で全方面に回転可能に案内されたボール１０５が配置されており、略この点のみが図４の磁極要素２１と異なる。もちろん、室１０３は、図４のホイール９５を案内するためにも適している。
【００６９】
詳しく図示されない実施形態においては、スリーブ部３に少なくとも近似的に直線的に接触するために、複数のホイール９５又はボール１０５が軸７の方向においてずらされて配置されいる。もちろん、場合によっては複数のホイール又はボールを、その回転軸の方向において並べて配置することも可能である。
【００７０】
図６には、磁極要素２１のさらなる変形例が図示されており、磁極要素２１の端面３４は弓形に形成されている。磁極要素２１は、端面３４に関して中心において軸１０７の周りに旋回可能に案内部１０９に取り付けられている。案内部は軸７に関して半径方向に、両矢印１１１の方向に移動可能であるため、磁極要素の端面３４はスリーブ部３の外側側面に当接接触させることができ、両矢印１１３の方向における振動運動の際にスリーブ部３の外側側面を転がる。
【００７１】
図４から図６の実施例においてコイルは図示されていないが、先述のとおりコイルは磁極要素を取り囲んでいる。
【００７２】
以下に、誘導コイルユニットの変形例を説明する。同じ作用を持つ部材は、図１から図６で示した符号で示される。もちろん、説明する変形例は、先述したバージョン、及び、以下に説明するバージョンの構成要素である場合もある。
【００７３】
先述の実施形態において磁極要素により、ツールホルダの周方向における方向の磁束が発生する。図７に図示されているように、ツールホルダ５の軸７の方向における両矢印８３の振動運動により誘導コイルユニット１の加熱領域を実現するという考えは、他のコイル構成においても実現される。図７では、スリーブ部３を同軸に取り囲んでいるコイル１９には、その軸方向の両端面に磁極要素２１が配置されている。磁極要素２１はコイル１９の外側のヨークリング１７と共に磁気回路を形成しており、この磁気回路により、スリーブ部３の外側側面の領域における磁場は、軸方向における両方の磁極要素２１の間の領域に略限定される。磁極要素２１の軸方向の間隔は、ツールシャフトの締まり嵌め用に収容スリーブ３内に設けられた領域より短く、誘導コイルユニット１の矢印８２に沿った振動運動により所望の寸法に拡大される。
【００７４】
特許文献１に記載されているように、磁極要素２１は磁極ディスクとすることができる。磁極要素２１はまた、軸７に近い端面４３を当接接触させるために、半径方向に移動する磁極棒を星形に配置したものとすることもできる。場合によっては、スリーブ部３の自由な端面から遠くに位置する磁極要素２１は、なくすことができる。
【００７５】
図８から図１０には、誘導コイルユニット１のさらなる変形例が、磁極要素２１の詳細な構成と共に図示されている。ツールホルダ５のスリーブ部３に関して誘導コイルユニット１を振動運動させる手段は図示されていないが、設けることができる。代替的に、図８から図１１をもとに説明された手段を、図１から図３、及び図７の変形例にも設けることができる。
【００７６】
これまで説明した磁極要素とは異なり、図８から図１１の変形例の磁極要素２１は、軸７の方向において積み重ねて配置された磁極棒２５の積重体として、ここではそれぞれ６本の磁極棒２５の積重体として構成されており、これら磁極棒２５は一緒に半径方向に移動させることができるが、互いに相対的に、軸７に関して半径方向に移動可能である。もちろん、先述した誘導コイルユニットの磁極要素も、磁極棒の積重体として構成し得る。
【００７７】
磁極棒２５はそれぞれがラック状の直線歯車２７を有しており、これは、各棒の磁極棒２５に合同に割り当てられたピニオンシャフト２９に噛み合う。ピニオンシャフト２９は、軸７に関して軸平行に配置されており、それぞれ駆動歯車３１を有しており、駆動歯車３１は、ハウジング１３内において軸７に関して同軸で回転可能な、共通の第１リング歯車３３に噛み合う。リング歯車３３は、ハウジング１３の外において接近可能なハンドレバー３５を有し、このハンドレバー３５によりリング歯車３３を回転させることができ、それによりピニオンローラ２９を介して磁極要素２１を一緒に、軸７に関して半径方向に動かすことができる。
【００７８】
運転中、ツールホルダ５は、図示されない収容部又はホルダに固定されており、一方、誘導コイルユニット１は、ツールホルダ５を誘導コイルユニット１の収容空間２３内に挿入できるよう、やはり図示されない、多くの場合垂直な案内レールに沿ってツールホルダの軸７に関して同軸に移動可能に案内されている。この収容部は固定することもできるが、移動するよう配置することもできる。収容部を移動するようにした場合、代替的に、誘導コイルユニット１を固定して配置することもできる。同様のことが先述の実施形態についても言える。ツールホルダ５のツール差し込み側において、誘導コイルユニット１にはストップ３７（図８）が設けられており、これは、運転位置においてはツールホルダ５の軸方向端面に当接して、誘導コイルユニット１が、ツールホルダ５に関して再現可能な位置に来るようにする。特許文献２ですでに述べられているように、ストップ３７は、軸７に対して斜めに調整可能でありながらブロック可能に案内されたストップフィンガー３９を有している。ストップ３７がツールホルダ５に当接するまで誘導コイルユニット１が動かされると、ハンドレバー３５を用いて磁極要素２１がスリーブ部３の外側側面に当接接触させられる。その後、交流によるコイル１９の励起により、スリーブ部３内には周方向において流れる磁束が誘導され、この磁束により、ツールシャフトの取り付け又は取り外しのためにスリーブ部３が加熱される。図１において４１で示された冷却剤接続部を介して冷却空気又は冷却液が一つ又は複数のノズルを通って、加熱されたツールホルダ５に対して導かれ、ツールホルダ５はそれにより、触れても危険のない温度まで冷却される。
【００７９】
図１０に図示されたように、ツールホルダ５は円錐状の外側側面を有しており、一方で、収容孔９を形成する内側側面は円柱状である。そのため、収容スリーブ３の材料横断面の厚み及び外周長さは、図１０において上部にあるツール差し込み側から軸７の方向において増加する。寸法が変化することは収容スリーブ３内の渦電流励起に影響し、それにより局部的な加熱に影響し、局部的な加熱は、対抗手段がなければ軸方向において変化する。
【００８０】
収容スリーブ３が、軸７の方向において均一に加熱されるようにするため、磁極要素２１には端面領域４３があり、端面領域４３の、軸７に関して垂直な平面における横断面輪郭は、軸７の方向において、少なくとも隣り合う２つの磁極ピース２５の間で変化する。
【００８１】
図１１には、軸７の方向において見た、磁極棒２１の上面図が示されている。図１１ａには、ツール差し込み側の領域において、収容スリーブ３の外側側面直径が最小である領域に当接している磁極ピンの上面図が図示されており、図１１ｃには、外側側面の最大直径の領域に当接している磁極ピン２１の輪郭が図示されている。図１１ｂには、積重体内において一番上と一番下の磁極ピンの間に配置された磁極ピン２１の一つが図示されている。
【００８２】
各端面領域４３の輪郭は、互いに向かって傾いた２つの部分面領域４５（図１１ａ）により決定され、これら部分面領域４５は、ツールホルダ５の収容スリーブ３の外側側面に当接するよう定められた、軸７の方向において延在する頂部領域４７において互いにつながる。図示された実施例においては、側方の部分面４５及び頂部領域４７の面は平らで、台形状の横断面を画定しており、その台形状横断面の側面角度αは、軸７の方向において外側側面の直径が最小である領域から、最大の直径の領域に向かうにつれて減少する。平らな頂部面の幅は、ツールホルダ５の周方向において見て、磁極棒ごとにおよそ同じであるが、半径方向の高さＨは相応に減少する。
【００８３】
図１１ａから図１１ｃにおいて一点鎖線で示されたように、平らな頂部面４７は、湾曲した頂部面４７’に置き換えることもできる。湾曲は、場合によっては少なくとも部分面４５の部分領域にわたって延在し得る。このとき曲率半径は、スリーブ部の、円錐状外側側面の拡大する方向において拡大する。この構成において磁極棒２１は少なくとも頂部領域において丸い端面領域４３を形成することができる。さらに代替的には、傾斜角度αは磁極棒ごとに同じとすることができ、そのとき、高さＨは、外側側面の円錐面の拡大する方向において減少し、このことは例えば図１１ａでは４７”において、一番上の磁極棒の輪郭に対比して一番下の磁極棒について追加的に示されている。
【００８４】
磁極棒の端面横断面が変化することにより、磁極棒からツールホルダへの磁束の移行が変化し、それにより、磁束強度及びそれに応じて磁極棒の接触領域内の渦電流振幅も変化する。もちろん、軸７の方向において端領域横断面が変化することは、ワンピースの磁極要素にも、つまり、積み重ねられた磁極棒によりセグメント化された構成ではない磁極要素においても適用できる。
【００８５】
誘導コイルユニット１はできるだけ多角的に、また、外側側面の円錐角が異なるツールホルダにおいても使用できる必要がある。各磁極棒２５の端面領域４３がそれ自体で、円錐角が変化しても確実に外側側面に当接接触するようにするため、駆動ホイール３１にしっかりと接続された共通のシャフト上のピニオンローラ２９は、シャフト４９に回転可能に取り付けられた個々のピニオン５１を複数有しており、これら個々のピニオン５１はそれぞれ、磁極棒２５のうちの一つの磁極棒２５の直線歯車２７に噛み合う。シャフト４９上に回転可能に取り付けられているピニオン５１はそれぞれすべりクラッチ（図示されず）を介して、シャフト４９又は隣接するピニオン５１のいずれかに連結されている。そのためピニオンシャフト２９によりすべての磁極棒２５を一緒に駆動できるだけでなく、すべりクラッチを介してピニオン５１が駆動される磁極棒２５の間での相対移動もできる。
【００８６】
もちろん、すべてのピニオン５１はすべりクラッチを介してシャフト４９に連結し得るが、個々の場合においては、スリーブ部３の外側側面の直径が最小である領域において当接している磁極棒２５、ここでは一番上の磁極棒の、少なくとも一部、付属するピニオンも、シャフト４９に形状結合的に連結し、一方で、より直径が大きい外側側面領域に割り当てられたその他のピニオン５１は、例えばすべりクラッチを介してなど限定的に摩擦結合的にシャフト４９に接続することができる。これらピニオンが互いに平行に駆動されるよう、すべりクラッチはピニオンとシャフト４９との間で作用することができる。すべりクラッチの起動トルクが、収容スリーブ３の、円錐状の外側側面の幅が拡大する方向においてピニオンごとに減少するのであれば、すべりクラッチは直列に配置することも考慮可能である。
【００８７】
一方ではツールホルダ５の熱的な負荷をわずかにするため、及び、他方では冷却コスト及び冷却に必要な時間を少なくするために、適切には、ツールホルダ５の収容スリーブ３の、磁束を流すべき領域は、ツールシャフトが締まり嵌めにより保持される、軸方向の領域に限定する必要がある。従来の誘導コイルユニットにおいては、磁束が流される領域は、磁束が作用する磁極要素の軸方向の寸法により決定される。運転中に収容スリーブ３に当接する磁極棒２５の数、及びそれにより、磁極要素２１の有効な軸方向高さを変更できるようにするために、周方向において磁極要素２１の側方にカムローラ５３が回転可能に配置され、そのカム５５は、個々の磁極棒２５に形状を適合させたストップ面５７と協働する。磁極棒２５が半径方向においてツールホルダ５から引き戻されている場合に、その移動経路内にカム５５が入り込むようにすることができ、それにより、磁極棒２５をツールホルダ５へ向けて送る運動がブロックされる。ブロックされた磁極棒２５はこのとき、磁束の流れについてもブロックされる。
【００８８】
カムシャフト５３のそれぞれは駆動歯車５７を有しており、この駆動歯車５７は、ハウジング１３内で軸７に関して同軸に回転可能に取り付けられた第２のリング歯車５９に噛み合う。リング歯車５９は中間ギア６１を介して回転ノブ６３から駆動可能であるため、個々の磁極要素２１の、互いに対応する磁極棒２５を一緒にブロック可能又は移動可能にできる。もちろん、操作ノブ６３もハンドレバー３５も、場合によっては電気モータ式駆動装置で置き換えることも可能である。
【００８９】
カム５５及び／又はストップ面５７は、カムシャフト５３の回転に応じて次々に係合し、それにより、ブロックされる磁極棒２５の数が変えられるよう、合目的的には、ずらして配置される。合目的的にはカム５５及びストップ面５７は、磁極棒が、収容スリーブ３の外側側面の直径が最大である領域に当接している一番下の磁極棒から始めて順番にブロック可能であるように、ずらされる。しかしもちろん、場合によっては、積重体の中間領域における熱分配を制御するために、両端の磁極棒２５の間に配置されている磁極棒をブロックすることもできる。
【符号の説明】
【００９０】
１  誘導コイルユニット、３  スリーブ部，収容スリーブ、５  ツールホルダ、７  運転回転軸，回転軸，軸、９  収容孔、１１  ツールシャフト、１３  ハウジング、１７  ヨークリング、１９  コイル、２１  磁極要素、２３  収容空間、２５  磁極棒、２７  直線歯車、２９  ピニオンシャフト，ピニオンローラ、３１  駆動歯車，駆動ホイール、３３  リング歯車、３４  端面、３５  操作回転ノブ、３７  ストップ、３９  ストップフィンガー、４１  冷却剤接続部、４３  端面、４５  部分面領域、４７  頂部領域、４９  シャフト、５１  駆動ピニオン、５３  カムローラ，カムシャフト、５５  カム、５７  駆動歯車，ストップ面、５９  リング歯車、６１  中間ギア、６３  回転ノブ、６５  ハンドル、６７  案内柱、６９  ホルダ，保持部、７１  土台、７３  案内要素、７５  歯車装置伝動連鎖、７９  調整用回転ノブ、８１  スライド、８２  矢印、８３  両矢印、８５  ラック、８７  電気モータ、８９  ピニオン、９１  制御装置、９３  軸、９５  ホイール、９７  周囲面、９９  両矢印、１０１  両矢印、１０３  室、１０５  ボール、１０７  軸、１０９  案内部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【国際調査報告】
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