JP6270725B2 - 誘導コイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、軸に対して相対的に回転対称的な、導電材料から成る部材を加熱し、特に、軸に対して中心にある受容開口部内に、細長い対象物を締まり嵌めで保持するスリーブ部分を加熱し、好適には、回転軸に対して中心にあるその受容開口部内に、回転工具特にドリルあるいはフライス工具のシャフトを締まり嵌めで保持する工具ホルダのスリーブ部分を加熱するための誘導コイルユニットに関する。

回転駆動され得る工具たとえばドリルあるいはフライスの円柱状のシャフトを、工具ホルダのほぼ円筒状の受容開口部内に焼き嵌めすることが知られている。工具シャフトは、受容開口部の内径に対して大きすぎる。工具シャフトを嵌め込むあるいは抜き外すために、受容開口部がある工具ホルダのスリーブ部分は、受容開口部の内径が、工具シャフトを嵌め込めるあるいは抜き外せるくらい大きく広がるまで、加熱される。冷却後スリーブ部分は、工具シャフトを締まり嵌めで保持する。

熱膨張した工具ホルダへの工具シャフトの嵌め込みは、たいてい問題なく行われるが、一方で工具ホルダから工具シャフトを抜き外すためには、熱伝導によって工具シャフトも一緒に加熱される前に工具ホルダが膨張するように、工具ホルダを素早く加熱しなくてはならない。さもないと、工具シャフトが工具ホルダ内でひっかかって動かなくなり、まったく不可能でなくとも、工具の取外しが困難になる。

通常鋼からつまり導電材料から成る工具ホルダを、誘導コイルユニットによって誘導的に発生させられた渦電流で加熱することが知られている。この場合従来機器の誘導コイルは、同軸に工具ホルダを取り巻いている。そのような誘導コイルは、それが取り巻く工具ホルダ内に、当該工具ホルダを加熱する、軸方向に延在する磁束を発生させる。

しかしながら明らかとなったのは、そのような誘導コイルは、工具ホルダだけでなく、その中に締まり嵌めで保持されている工具もある程度は一緒に加熱する漂遊磁界を発生させるということである。これを回避するために、工具に隣り合う誘導コイルの端面を、軟磁性材料たとえばフェライトから成る磁極ディスクで覆うことが、特許文献１から知られている。工具ホルダの工具側端面に載置された磁極ディスクは、工具ホルダ内の磁束を集中させ、漂遊磁界に対して工具シャフトをある程度遮蔽する。しかしながら、特許文献１から知られる誘導コイルは、工具ホルダを一様に加熱できないので、工具ホルダに局所的に過熱破損が起こりかねない。さらに、工具ホルダの端面に載置された磁極ディスクは、半径方向に張り出している工具が、工具ホルダの端面のすぐ近くにまで近づいて焼き嵌めされ得るのを妨げる。

特許文献２から、周方向に分散して設けられた、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、半径方向に調節可能に設けられている、さらなる誘導コイルユニットが知られている。磁極要素は、工具ホルダの周面に線状に当接接触可能な、工具ホルダに半径方向に対向する端部面を有する。磁極要素は、別々に配設されたコイルに取り巻かれており、それ自体周知のやり方で交流電流を供給されると、工具ホルダを周方向に貫流して工具ホルダを加熱する渦電流を発生させる磁束を、工具ホルダ内で誘導する。磁極要素は工具ホルダの周面に当接しているので、特許文献１で意図されているような、工具ホルダの端面に当接する磁極ディスクは不要であり、それに応じて、半径方向に張り出している工具を、工具ホルダの端面にまで近づいて焼き嵌めできる。

特許文献２から知られる誘導コイルユニットでは、工具ホルダの外面に当接する磁極要素の端部面の軸方向の端部が、工具ホルダから隔たって延在し、それが端部領域における磁束回路の磁気抵抗を上げ、それによって、いくつかの使用事例では、この領域における工具ホルダの局所的過熱が充分に回避される。しかしながら明らかとなったのは、磁極要素の端部面の適応は費用が掛かり、かついくつかの使用事例では、工具ホルダの局所的過熱の回避には不充分であるということである。

独国特許出願公開第１９９１５４１２号明細書 独国特許出願公開第１０２００５００５８９２号明細書

第１の態様では、本発明の課題は、たとえば工具ホルダの回転対称的な部材特にスリーブ部分を加熱するための誘導コイルユニットであって、これまでよりも均等に部材を加熱するために、これまでよりも容易に異なる部材に適合され得る誘導コイルユニットを提供することである。

本発明は、軸に対して相対的に回転対称的な、導電材料から成る部材、特に、軸に対して中心にある受容開口部内に、細長い対象物を締まり嵌めで保持するスリーブ部分を加熱し、好適には、回転軸に対して中心にあるその受容開口部内に、回転工具特にドリルあるいはフライス工具のシャフトを締まり嵌めで保持する工具ホルダのスリーブ部分を加熱するための誘導コイルユニットに基づいており、この誘導コイルユニットは、
‐部材のための、軸に対して中心にある受容室と、
‐軟磁性と磁束伝導性の特性を有する材料から成る、軸の周囲に分散された特に等角度間隔で分散された、特に偶数の磁極要素と、
‐磁極要素内に磁束を発生させるための、交流電流を供給可能な少なくとも１つのコイル、特に複数のこれらのコイルと、
を含み、
‐磁極要素は、軸に対して半径方向にユニットで可動式にガイドされており、軸に近い第１位置と軸から遠い第２位置との間で可動であり、
‐磁極要素は、軸にほぼ半径方向に対向する端部面を有し、当該端部面は、第１位置において、少なくともその軸方向の高さの部分領域において、部材の外周面の母線に沿って、部材の外周面と当接接触しているか、あるいはほとんど当接接触している。

前述の課題は、第１の態様では、本発明に従えば、少なくとも、当接あるいはほぼ当接するために決定された、各磁極要素の端部面の部分領域が、軸に向かって互いに延在する部分面の、軸に沿って細長い頂点領域として形成されていることによって解決され、部分面によって画定された、軸垂直の磁極要素断面の半径方向の高さが、軸に対して半径方向に変動され、および／あるいは頂点領域の曲率半径が、軸垂直の断面において変動され、および／あるいは頂点領域の幅が部材の周方向で見て、軸垂直の断面において、軸に沿って変動されている。

互いに延在する部分面を構成することで、半径方向の高さおよび／あるいは曲率半径および／あるいは頂点領域幅を変動させることによって、部材の周方向に磁束を向ける「横磁場コイル」では、端部面の局所的磁気抵抗を容易なやり方で変動でき、ひいては部材内の磁束を、部材に当接する端部面の領域への分路内で局所的に変動でき、かつ適合できる。

外周面の母線とは、数学的な意味での輪郭画定線のことである。ここと以下において、半径方向、軸方向あるいは周方向が問題となる場合、方向の記載は常に、上述の軸に関連する。たとえば磁極棒あるいはヨークなどのような、磁極要素およびそれ以外にここと以下において言及される、軟磁性と磁束伝導性の特性を有する材料は、これらの要素において渦電流損失が生じないようにするために、非導電性材料から成る。磁極要素および／あるいはコイルの数は、好ましくは偶数である。奇数の磁極要素および／あるいはコイルが使用されてもよいことは、当然である。

磁極要素とは、長方形、正方形あるいは円形の断面を有する一体的なプレートあるいは棒のことであってよく、それに応じて端部面の形状が、一体的な要素に沿って変動する。端部面の領域とは、特許文献２で説明されているように、他の場合には一体的な磁極要素の、駆動に応じて取り外し可能な部分であってもよいことは、当然である。

磁極要素が、軸の方向に変化する部材の輪郭にも適合できるようにする、好ましい形態において、少なくとも１つあるいは好ましくはすべての磁極要素が、軸に対して半径方向に互いに平行に、互いに相対的に可動式にガイドされる複数の磁極棒から成る積重体として形成されている。軸に対向する、この磁極棒の端部は個別の頂点領域を形成し、部分面によって画定された、軸垂直の断面の半径方向の高さが、軸に対して半径方向に変動され、および／あるいは頂点領域の曲率半径が、軸垂直の断面において変動され、および／あるいは頂点領域の幅が部材の周方向で見て、軸垂直の断面において、積重方向に沿って、少なくとも積重体内で隣り合う２つの磁極棒の間で変動されている。この構成において、磁束が影響を受け得るだけでなく、磁極棒の積重体として形成された磁極要素が部材の外部輪郭に自動的に適合され得ることが保証もされ得る。そのような磁極要素は、たとえ部材の円錐角が部材ごとにあるいは部材内でも変動しても、たとえば円錐形の外側筐体に当接できる。磁極棒の積重体は、たとえ個々の磁極棒の端部面の母線が軸に対して軸平行に延在していても、実際の部材の周輪郭と充分に近似する。

それぞれ軸に対して垂直な断面平面で見て、磁極要素もしくは磁極棒の端部面を変動させれば、磁束を局所的に、加熱されるべき部材の変動する材料断面に適合させることが可能になる。特に工具ホルダでは、工具シャフトを受容するスリーブ部分の材料断面が、工具差し込み側から増大する。つまり、工具ホルダはこの領域において、円錐形の外側筐体を有し、それに応じて、その中で磁束が円錐を取り巻く周の長さも変化する。軸の方向に材料断面が増大する部材、特に円錐形の外側筐体を有するスリーブ部分を均等に加熱するよう配慮するために、合理的に意図されているのは、部材の材料断面が軸に沿って増えるに従って、部分面によって画定された、軸垂直の断面の半径方向の高さが、軸に対して半径方向に減少し、および／あるいは頂点領域の曲率半径が、軸垂直の断面において増大し、および／あるいは頂点領域の幅が部材の周方向で見て、軸垂直の断面において増大することである。

特に容易な構造において、互いに傾斜する部分面および頂点面は、台形状の軸垂直の断面を画定する、ほぼ平らな面である。代替的に、互いに傾斜する部分面および／あるいは頂点面は、画定されたアーチ型の軸垂直の断面を画定する、凸型に湾曲した面であってよい。

上で説明された原則に応じて、磁極要素の端部面は、軸の方向に一様に変化して変動されていてよく、しかも磁極要素が一体的に形成されているか、あるいは磁極棒の積重体として形成されているかにかかわらないことは当然である。しかし磁極棒から作られる磁極要素の場合には、変動は段階的に行われる。

たとえば特許文献２に記述されているように、磁極棒は、各磁極要素の積重体の内部で、互いに対してずれ移動可能であり、かつずれ移動方向を横切って、直接互いに、あるいは積重体の予め決められた磁極棒のガイド面でガイドされていてよい。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でもガイドされていてよい。

駆動時には、磁極棒は、部材の外側筐体と当接接触する。これに適した押圧力を、すでに磁場が、コイルの交流電流励起の際に発生させる。しかしながら明らかとなったのは、特に、別の磁極棒がまだ部材と隔たっているのに、磁極棒の一部が磁束回路をすでに閉じる場合には、磁場力は時折、すべての磁極棒を部材と確実に当接接触させるのに充分ではないということである。特許文献２に記述されているように、充分で均等な押圧力に配慮し得る送りバネが、個々の磁極棒に配設されてよい。しかしながらこの構成では、誘導コイルユニットから部材を抜き外すために、適切なメカニズムによって、磁極棒を再び第２位置にずれ移動させて戻すことができるようにしなくてはならず、それによって、特に各積重体の磁極棒が部材の輪郭の変化に沿わなくてはならない場合には、構造費用が比較的大きくなる。

第１の態様の好ましいさらなる形態を含んでいるが、独立して特許可能な重要性も有する、本発明の第２の態様で意図されているのは、再び少なくとも１つあるいはすべての磁極要素が、軸に対して半径方向に互いに平行に、互いに相対的に可動式にガイドされる複数の磁極棒から成る積重体として形成されており、軸に対向する当該磁極棒の端部は磁極要素の端部面を形成することと、磁極棒の積重体として形成される磁極要素に、第１位置と第２位置との間の移動のために共同で特に形状接続的に、磁極棒を駆動する駆動装置が配設されていることとであり、駆動機構と少なくとも部分数の磁極棒との間の駆動力伝達路において、伝達されるべき駆動力を制限する装置特に滑りクラッチが設けられている。

そのような構成において、各積重体の磁極棒は共同で、手動のあるいはまたモータ仕掛けの駆動機構から、部材の外面に対して当接接続に移行され得る。この場合駆動力制限装置は、個々の磁極棒から戻るべき経路が、部材の外部輪郭によって同一でなくても、部材に対する個々の磁極棒の当接接続が実現するよう配慮する。駆動装置は、磁極棒の送り込み運動にも、取り戻し運動にも利用されてよい。

駆動機構は、駆動力を制限する互いに個別の装置を含む駆動力伝達経路を介して磁極棒を駆動する。この場合駆動力伝達経路は、伝達されるべき段状の力のために滑りクラッチが設置されているならば、直列接続されていてよい。駆動機構から個々の磁極棒への平行な伝達経路も適切である。なぜなら、たとえば滑りクラッチのような、同時に見積もられる駆動力制限装置が使用され得るからである。特に容易な構成においては、各磁極要素の磁極棒の少なくとも部分数がそれぞれ１つの直線歯車を備え、当該直線歯車はそれぞれ１つのピニオンと噛み合い、当該ピニオンはそれぞれ１つの滑りクラッチを介して、駆動機構とあるいは別の１つのピニオンと駆動接続されていることが意図されている。合理的には駆動されるべき各磁極棒はそのような直線歯車を備えるが、一方で滑りクラッチは、部材の外部輪郭に応じて付加経路を完成させるかあるいは回避しなくてはならないピニオンの間にのみ備わっている。この場合、容易かつ駆動に安全な構成は、ピニオンと滑りクラッチとは、軸に対して平行な共通のシャフトに設けられていることを意図している。合理的には、磁極棒の積重体として形成される各磁極要素のために、そのようなシャフトが意図されている。特に、このシャフトは、磁極棒のガイドにも利用される。個々のシャフトを共通の駆動機構から駆動できるようにするために、シャフトは、軸に対して同心で駆動機構と回転駆動接続されているリング歯車と噛み合う歯車を担持する。

本願発明の一般的な目的は、誘導コイルユニットができる限り多面的に、ひいては異なる外部輪郭を有する部材を、加熱されるべき領域内で加熱するのに使用され得るように、当該誘導コイルユニットを構成することである。部材つまりたとえば工具ホルダで異なっていてよいパラメータの１つは、加熱されるべき軸方向の領域の長さである。工具ホルダの受容スリーブは、工具シャフトが締まり嵌めで保持されている領域の長さにわたってのみ加熱されるべきである。受容スリーブの、締まり嵌めに関与しない領域には、工具ホルダの長期損傷を防ぐために、加熱によって負荷をかけるべきではない。工具ホルダの不必要に大きい領域の加熱は、加熱時のエネルギー需要だけでなく、その後の冷却時のエネルギー需要も高め、工具の取付けと取外しの際にサイクル時間の延長を引き起こす。

第３の態様では本発明の課題は、部材の加熱されるべき領域が、軸の方向に、望ましい範囲に制限され得る方法を示すことである。この態様は、前述の第１と第２の態様での、本発明の好ましいさらなる構成を形成するが、磁極要素の端部面の別の構成あるいは磁極棒から成る磁極要素の別の駆動装置を有する誘導コイルユニットでの独立した発明の重要性も有する。

本発明の第３の態様に従えば、少なくとも１つあるいはすべての磁極要素が、軸に対して半径方向に互いに平行に、互いに相対的に可動式にガイドされる複数の磁極棒から成る積重体として形成されており、軸に対向する当該磁極棒の端部は磁極要素の端部面を形成することが意図されており、第１位置から半径方向に隔たっている磁極棒のうちの少なくとも１つの動きを、第２位置あるいは第３位置で遮断可能な遮断装置が磁極要素に配設されている。

上で記述されているように、遮断装置は、部材から隔たっている遮断された磁極棒を固定する一方、遮断されていない磁極棒は共同で強制的に駆動されるか、あるいはバネ力または磁力によって部材に対して据えられる。本発明の第２の様態に従った磁極棒が共同で駆動されるならば、駆動力制限装置つまりたとえば遮断される磁極棒の滑りクラッチは、遮断されない磁極棒が部材に対して据えられ得るようにする。

遮断装置によって、磁極棒の積重体内部で、個々の磁極棒は、引き戻されひいてはアクティブでない位置で遮断され得る。これにより、部材の加熱されるべき領域の軸方向の長さが同じままであっても、加熱プロファイルの選択的な調節が可能になる。好ましい構成において意図されているのは、少なくとも、積重体内で軸方向に最も外側にある磁極棒あるいは、積重体内で軸方向に最も外側にある、隣り合う複数の磁極棒のグループが遮断可能であることである。このやり方で、誘導コイルユニットの軸方向の熱効果領域を容易に制御できる。

容易な構成においては、磁極棒の積重体に隣り合った遮断装置は、遮断されるべき磁極棒のストッパ面のための対ストッパ面を有し、かつ遮断されるべき磁極棒にあるストッパ面と協働する可動の遮断要素を備える。遮断要素は、軸に対して軸平行に回転可能に駆動可能なカムシャフトとして形成されていてよく、当該カムシャフトのカムは、磁極棒のストッパ面と協働する対ストッパ面を形成する。遮断されるべき磁極棒の数を容易に変動させかつ調節できるようにするために、ストッパ面および／あるいは対ストッパ面は、磁極棒および／あるいは遮断要素の移動方向に関して、段状に設けられていてよいので、様々な運動距離で使用される。

好ましくはすべての遮断要素が、たとえば遮断要素が軸に対して軸平行に回転可能なカムシャフトとして形成されており、駆動機構によって駆動可能で軸に対して同心のリング歯車と連結されているピニオンを備える形状で、共通の駆動機構と強制駆動接続されている。駆動機構とは、手動の駆動機構であっても、モータ仕掛けの駆動装置であってもよい。

特許文献１から知られるような誘導コイルユニットとは異なって、加熱されるべき部材を受容するために決定された空間と、ひいてはそこで加熱される部材とは、本発明に係る誘導コイルユニットでは手が届きやすいので、操作がしやすい。さらに軸方向の構造高さが低くなり、使用の可能性が改善される。

以下に本発明が、図に基づいてより詳細に説明される。図に示されるのは以下である。

回転工具の取付けと取外しのために、工具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１の線ＩＩ−ＩＩに沿って見た、誘導コイルユニットの断面図の一部である。 誘導コイルユニットの部分的に開かれた斜視図であって、明確に表わすために、そのハウジングとコイルの１つとが表わされていない斜視図である。 図１の誘導コイルユニットの磁極棒積重体の複数の磁極棒の概略図である。

図１から図３までは誘導コイルユニット１を示しており、当該誘導コイルユニット１を使って、図３で開かれて表わされている、導電性材料ここでは鋼から成る、工具ホルダ５のスリーブ部分が、誘導法で加熱され得る。以下において「軸」と呼ばれる駆動回転軸７に対してほぼ回転対称的な工具ホルダ５は、その他は表わされていない、作業駆動時に回転軸７の周りを回転する回転工具たとえばドリルあるいはフライス盤の、鎖線の直径線で示唆されているシャフト１１を締まり嵌めで受容するための、軸７に対して中心にある受容開口部９を有する。工具シャフトは、円筒状の受容開口部９の内径に対して大きすぎ、スリーブ部分３の中に焼き嵌めされている。加熱時にスリーブ部分３が膨張するので、工具シャフト１１を受容開口部９内に差し込んだり、あるいはそこから抜き外すことができる。冷却後、受容開口部９に嵌め込まれた工具シャフト１１は、スリーブ部分３内に締まり嵌めで保持される。工具ホルダ５は、工具機械の作業スピンドルの部材であってよく、あるいはスリーブ部分３に軸方向に背向する側に、たとえば急勾配テーパクランプあるいは中空テーパクランプ（ＨＳＫクランプ）のような従来のスピンドルクランプが備わっていてよい。

誘導コイルユニット１は、電気絶縁材料から作られる、ほぼリング状の、ここでは長方形の外部輪郭を有するハウジング１３を有しており、当該ハウジング１３は、詳しく表わされないやり方で、符号１５のところで、焼き嵌め装置の特に垂直のガイドに、駆動に応じて軸方向にずれ移動可能に保持されている。

ハウジング１３は、場合によってはセグメントから構成され、軟磁性と磁束伝導性とがあるが導電性のない材料、たとえばフェライトから成るヨークリング１７を取り巻いており、そのリング内側に、図３から最も明らかなように、等角度間隔で軸７の周囲に設けられ、好適には高周波リッツワイヤを巻いて作られたコイル１９を担持している。コイル１９は、偶数で等角度間隔にかつ、軸垂直の共通の平面にあるコイル軸を有して、軸７の周囲に設けられており、コイルの１つは、明白にするために、鎖線で示唆されているだけである。コイル１９はその直径に対して、平たく、軸７に対して半径方向のコイル軸を有して設けられている。上で説明された「横磁場」は、磁極要素の数に相当するよりも少ないコイルによっても、またより多いコイルよっても発生させられ得ることは当然である。特殊なケースでは、１つのコイルだけで充分である。

コイル１９の各々は、ヨークリング１７に対応して、軟磁性と磁束伝導性とがあるが導電性のない材料、たとえばフェライトから成る磁極要素２１を取り巻いており、当該磁極要素２１は、ハウジング１３および／あるいはヨークリング１７および／あるいはコイル１９に、以下にさらに詳細に説明されるやり方でずれ移動可能にガイドされている。この場合各磁極要素２１はコイル１９を貫通し、工具ホルダ５のスリーブ部分３を受容するための、コイル１９によって画定される受容室２３（図１と図２）の中に突出する。磁極要素２１は、以下にさらに詳細に説明されるやり方で、半径方向に軸７の近くまで接近移動可能なので、第１位置において、直径が激しく異なるスリーブ部分３にも当接できる。磁極要素２１は、以下にさらに詳細に説明される駆動装置によって、軸７から離れて、スリーブ部分３を受容室２３に挿入できるあるいは受容室２３から抜き外しできる位置である、半径方向により外側の第２位置に移動可能である。

磁極要素２１は、軸７の方向に互いに重なって設けられた磁極棒２５ここではそれぞれ６つの磁極棒２５の積重体として形成されており、当該磁極棒２５は、共同して半径方向に移動され得るが、互いに相対的に軸７に対して半径方向にずれ移動可能である。磁極棒２５の各々は、各棒の磁極棒２５に共通して配設されているピニオンシャフト２９と噛み合うラック状の直線歯車２７を備える。ピニオンシャフト２９は、軸７に対して軸平行に設けられており、ハウジング１３内で軸７に対して同軸に回転可能な共通の第１リング歯車３３と噛み合うそれぞれ１つの駆動歯車３１を担持する。リング歯車３３は、ハウジング１３の外部で操作可能なハンドレバー３５を担持しており、当該ハンドレバー３５によってリング歯車３３を回転でき、ひいては磁極要素２１をピニオンシャフト２９を介して一緒に、軸７に対して半径方向に移動させることができる。

駆動時に工具ホルダ５は、詳細に表わされていない受容部もしくはホルダに不動に固定されているが、一方、工具ホルダ５を誘導コイルユニット１の受容室２３に挿入できるようにするために、誘導コイルユニット１は、同様に表わされていない大抵は垂直のガイドレールに沿って、工具ホルダの軸７に対して同軸にずれ移動可能にガイドされている。工具ホルダ５の工具差し込み側で誘導コイルユニット１は、ストッパ３７（図１）を担持し、当該ストッパ３７は、駆動位置において工具ホルダ５の軸方向の端面に当接し、工具ホルダ５に対して相対的に誘導コイルユニット１の再現可能な位置に配慮する。すでに特許文献２で説明されているように、ストッパ３７は、軸７に対して傾斜して調節可能に、しかしロック可能にガイドされるストッパフィンガ３９を有する。誘導コイルユニット１が、ストッパ３７が当接するまで工具ホルダ５に近づけられた後、磁極要素２１はハンドレバー３５によって、スリーブ部分３の外側筐体の近くに寄せられて当接接触する。その後の交流電流によるコイル１９の励起は、スリーブ部分３において、工具シャフトを取付けあるいは取外すためにスリーブ部分３を加熱する、周方向に延在する磁束を誘導する。図１において４１で見分けられる冷却剤接続部を介して、冷気あるいは冷液が、１つあるいは複数のノズルを介して、加熱された工具ホルダ５に送られ、当該工具ホルダ５はこれによって、触れても危険のない温度に冷却される。

図３が示すように、工具ホルダ５は円錐形の外側筐体を有するが、一方で受容開口部９を形成する内側筐体は円筒形である。それゆえ、図３において上部にある工具差し込み側から、材料断面の厚さも受容スリーブ３の外側周長も、軸７の方向に増大する。変化する寸法は、受容スリーブ３内での渦電流励起と、ひいては対処しなければ軸方向に変化するであろう局所的な加熱とに影響を及ぼす。

受容スリーブ３を軸７の方向に均等に加熱するようにするために、磁極要素２１は端部面領域４３を有し、その断面輪郭は、軸７に対して垂直な平面について、軸７の方向に、少なくとも、隣接する２つの磁極片２５の間で変化する。

図４は、軸７の方向で見た、磁極棒２１の概略上面図を示している。この場合図４ａは、工具差し込み側の領域において、受容スリーブ３の外側筐体の最小直径領域に当接する磁極ピンの上面図を示しており、一方図４ｃは、外側筐体の最大直径領域で当接する磁極ピン２１の輪郭を示している。図４ｂにおいて、積重体内で最上部の磁極ピンと最下部の磁極ピンとの間に設けられた磁極ピン２１の１つが表わされている。

各端部面領域４３の輪郭は、互いに傾斜する２つの部分面領域４５（図４ａ）によって確定され、当該部分面領域４５は、軸７の方向に延伸しかつ工具ホルダ５の受容スリーブ３の外側筐体に当接するために決定された頂点領域４７において、互いに移行する。表わされている実施例において、側方の部分面４５と頂点領域４７の面とは平らであり、台形状の断面を画定し、当該断面の側面角αは、外側筐体の最小直径領域から最大直径領域へ軸７の方向に減少する。平らな頂点面の幅は、工具ホルダ５の周方向で見て、磁極棒ごとにおよそ同一のままであるが、半径方向高さＨはそれに応じて減少する。

図４ａから図４ｃにおいて鎖線で示唆されているように、平らな頂点面４７は、湾曲した頂点面４７’と替えられてもよい。湾曲は場合によっては、少なくとも、部分面４５の部分領域を越えて延伸してもよい。この場合曲率半径は、スリーブ部分の広がる円錐形の外側筐体の方向に増大する。この構成において磁極棒２１は、少なくとも頂点領域において、丸くなった端部面領域４３を形成してよい。さらに代替的には、磁極棒ごとの傾斜角αは同一であってよく、そうであれば、たとえば図４ａにおいて付加的に最下部の磁極棒が４７”で最上部の磁極棒の輪郭に対して相対的に示唆されているように、高さＨは、外側筐体の広がる円錐面の方向に減少する。

変動は、軸の方向に連続して、あるいは磁極棒２１ごとに断続的につまり段階的に行われてよい。磁極棒の端部面断面の変動によって、磁極棒から工具ホルダへの磁束の移動、ひいては磁極棒の接触領域内の磁束の強さおよびそれに応じて渦電流振幅が変動される。軸７の方向に変動する端部領域断面は、一体的な磁極要素、つまり積重された磁極棒からセグメントとして構成されていない磁極要素の場合にも用いられてよいことは当然である。

誘導コイルユニット１はできる限り多面的に、外側筐体の円錐角が異なる工具ホルダの場合にも使用できるべきである。各磁極棒２５の端部面領域４３が、個々に見て、円錐角の変動時にも外側筐体と当接接触するのを保証するために、ピニオンシャフト２９は、駆動歯車３１と固定式に接合された共通のシャフトに、１つの磁極棒２５のそれぞれ１つの直線歯車２７と噛み合い、かつシャフト４９に回転可能に軸受された複数の個別ピニオン５１を担持する。回転可能にシャフト４９にあるピニオン５１は、それぞれ１つの滑りクラッチ（図示されず）を介して、シャフト４９か、あるいは隣り合うピニオン５１のいずれかと連結されている。それゆえピニオンシャフト２９は、すべての磁極棒２５を一緒に駆動できるだけでなく、そのピニオン５１が滑りクラッチを介して駆動される磁極棒２５間の相対的ずれ移動も可能にさせる。

すべてのピニオン５１が滑りクラッチを介してシャフト４９と連結されていてよいことは当然であるが、しかし特殊なケースでは、磁極棒２５、ここでは最上部の磁極棒の少なくとも一部がスリーブ部分３の外側筐体の最小直径領域で当接し、付属するピニオンが、形状接続的にシャフト４９と連結されていてもよく、一方で外側筐体の最大直径領域に配設された別のピニオン５１は、限定的に力接続的にたとえば滑りクラッチを介して、シャフト４９と接合されていてよいことは当然である。滑りクラッチは、ピニオンとシャフト４９との間で有効であってよいので、これらのピニオンは互いに並列して駆動される。ピニオンごとの滑りクラッチのリリーストルクが、受容スリーブ３の広がる円錐形の外側筐体の方向に減少する限り、滑りクラッチでは直列設置も考えられ得る。

一方で工具ホルダ５の熱負荷をほんのわずかにし、他方で冷却費用と冷却に必要な時間的間隔とを減らすために、磁束が貫流するべき、工具ホルダ５の受容スリーブ３の領域は合理的には、工具シャフトが締まり嵌めで保持される軸方向の領域に限定されるべきである。従来の誘導コイルユニットでは、磁束が貫流する領域は、磁束を生じさせる磁極要素の軸方向の寸法で確定される。駆動時に受容スリーブ３に当接する磁極棒２５の数と、ひいては磁極要素２１の効果的な軸方向の高さとを変化させることができるようにするために、周方向に磁極要素２１のわきに、カムシャフト５３が回転可能に設けられており、当該カムシャフト５３のカム５５は、個々の磁極棒２５に成形されているストッパ面５７と協働する。カム５５は、工具ホルダ５から半径方向に引き戻された磁極棒２５の傍で、そのずれ移動経路において旋回され得、それによって工具ホルダ５への磁極棒２５の送り込み運動を遮断する。それで、遮断された磁極棒２５は、貫流を遮断されている。

カムシャフト５３の各々は、ハウジング１３内で軸７に対して同軸で回転可能に軸受されている第２リング歯車５９と噛み合う駆動歯車５７を担持する。リング歯車５９は、中間ギア６１を介して手動回転ボタン６３から駆動可能なので、個々の磁極要素２１の互いに対応する磁極棒２５は一緒に遮断可能あるいは開放可能である。手動操作ボタン６３もハンドレバー３５も、場合によっては電気モータ式の駆動装置と替えてよいことは当然である。

カム５５および／あるいはストッパ面５７は、合理的には段状に設けられているので、それらはカムシャフト５３の回転に依存して次々に噛合し、それに応じて変数の磁極棒２５が遮断され得る。受容スリーブ３の外側筐体の最大直径領域に当接する最下部磁極棒から始まって、磁極棒は順番に遮断可能なように、合理的にはカム５５とストッパ面５７との段状部が選択されている。しかしながら、場合によっては端部側の磁極棒２５の間に設けられた磁極棒も、積重体の中間領域での熱分散を制御するために、意図的に遮断されてよいことは当然である。

１ 誘導コイルユニット、３ スリーブ部分、５ 工具ホルダ、７ 駆動回転軸、９ 受容開口部、１１ 工具シャフト、１３ ハウジング、１７ ヨークリング、１９ コイル、２１ 磁極要素、２３ 受容室、２５ 磁極棒、２７ 直線歯車、２９ ピニオンシャフト、３１ 駆動歯車、３３ リング歯車、３５ ハンドレバー／駆動機構、３７ ストッパ、３９ ストッパフィンガ、４１ 冷却剤接続部、４３ 端部面／端部面領域、４５ 部分面／部分面領域、４７，４７’，４７” 頂点領域／頂点面、４９ シャフト、５１ ピニオン、５３ カムシャフト／遮断装置、５５ カム／遮断装置、５７ ストッパ面／遮断装置、５９ リング歯車、６１ 中間ギア、６３ 手動操作ボタン、α 側面角、Ｈ 半径方向高さ

Claims (16)

1. 軸（７）に対して相対的に回転対称的であり、導電材料から成る部材（３）を加熱するための誘導コイルユニットであって、前記部材（３）が、前記軸に対して中心にある受容開口部内に細長い対象物を締まり嵌めで保持する、誘導コイルユニットであって、
   ‐前記部材（３）のための、前記軸（７）に対して中心にある受容室（２３）と、
   ‐軟磁性と磁束伝導性の特性を有する材料から成る、前記軸（７）の周囲に分散されて設けられた、複数の磁極要素（２１）と、
   ‐該磁極要素（２１）内に磁束を発生させるための、交流電流を供給可能な少なくとも１つのコイル（１９）と、
   を含み、
   ‐前記磁極要素（２１）は、前記軸（７）に対して半径方向にユニット（１）で可動式にガイドされており、前記軸（７）に近い第１位置と前記軸（７）から遠い第２位置との間で可動であり、
   ‐前記磁極要素（２１）は、前記軸（７）にほぼ半径方向に対向する端部面（４３）を有し、該端部面（４３）は、前記第１位置において、該端部面の軸方向の高さに沿って、該部材（３）の外周面と当接接触しているか、あるいはほとんど当接接触している、誘導コイルユニットにおいて、
   当接あるいはほぼ当接するために決定された、前記磁極要素それぞれの前記端部面（４３）が、前記軸（７）に向かって互いに接近する部分面（４５）によって、軸方向に延在する細長い頂点領域（４７）として形成されており、
   前記部分面（４５）によって画定された、軸垂直の前記磁極要素（２１）断面の半径方向の高さ（Ｈ）が、前記軸（７）に対して半径方向に変動されている、および／あるいは、
   前記頂点領域（４７’）の曲率半径が、軸垂直の断面において変動されている、および／あるいは、
   前記頂点領域（４７”）の幅が前記部材（３）の周方向で見て、軸垂直の断面において、前記軸（７）に沿って変動されている、
   ことを特徴とする誘導コイルユニット。
2. 前記磁極要素（２１）のうちの少なくとも１つあるいはすべてが、前記軸（７）に対して半径方向に互いに平行に、互いに相対的に可動式にガイドされる複数の磁極棒（２５）から成る積重体として形成されており、前記軸（７）に対向する、前記磁極棒（２５）の端部は個別の頂点領域（４７）を形成し、
   前記部分面（４５）によって画定された、軸垂直の断面の半径方向の高さ（Ｈ）が、前記軸（７）に対して半径方向に変動される、および／あるいは、
   前記頂点領域（４７’）の曲率半径が、軸垂直の断面において変動される、および／あるいは、
   前記頂点領域（４７”）の幅が、前記部材（３）の周方向で見て、軸垂直の断面において、積重方向に沿って、少なくとも積重体内で隣り合う２つの磁極棒（２５）の間で変動される、
   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。
3. 前記部分面（４５）によって画定された、軸垂直の断面の半径方向の高さ（Ｈ）が、前記軸（７）に対して半径方向に同一のままであり、および／あるいは、
   前記頂点領域（４７’）の曲率半径が、軸垂直の断面において同一のままである、および／あるいは、
   前記頂点領域（４７”）の幅が前記部材（３）の周方向で見て、軸垂直の断面において、同じ磁極棒（２５）の内で、前記軸の長手方向で同一のままである、
   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。
4. 前記軸（７）の方向に材料断面が増大する部材（３）を加熱するために、前記部材（３）の材料断面が前記軸（７）に沿って増えるに従って、
   前記部分面（４５）によって画定された、軸垂直の断面の半径方向の高さ（Ｈ）が、前記軸（７）に対して半径方向に減少する、および／あるいは、
   前記頂点領域（４７’）の曲率半径が、軸垂直の断面において増大する、および／あるいは、
   前記頂点領域（４７”）の幅が前記部材（３）の周方向で見て、軸垂直の断面において増大する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導コイルユニット。
5. 互いに傾斜する前記部分面（４５）および頂点面（４７）は、台形状の軸垂直の断面を画定する、ほぼ平らな面である、あるいは、
   互いに傾斜する前記部分面（４５）および前記頂点面（４７）は、軸垂直の画定されたアーチ型の断面を画定する、凸型に湾曲した面であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の誘導コイルユニット。
6. 軸（７）に対して回転対称であり、導電材料から成る部材（３）を加熱するための誘導コイルユニットであって、前記部材（３）が、前記軸に対して中心にある受容開口部内に細長い対象物を締まり嵌めで保持する、誘導コイルユニットであって、
   ‐前記部材（３）のための、前記軸（７）に対して中心にある受容室と、
   ‐軟磁性と磁束伝導性の特性を有する材料から成る、前記軸の周囲に分散されて設けられた、複数の磁極要素（２１）と、
   ‐該磁極要素（２１）内に磁束を発生させるための、交流電流を供給可能な少なくとも１つのコイル（１９）と、
   を含み、
   ‐前記磁極要素（２１）は、前記軸（７）に対して半径方向にユニット（１）で可動式にガイドされており、前記軸（７）に近い第１位置と前記軸（７）から遠い第２位置との間で可動であり、
   ‐前記磁極要素（２１）は、前記軸（７）にほぼ半径方向に対向する端部面（４３）を有し、該端部面（４３）は、前記第１位置において、該端部面の軸方向の高さに沿って、該部材（３）の外周面と当接接触しているか、あるいはほとんど当接接触している、記載の誘導コイルユニットにおいて、
   少なくとも１つあるいはすべての磁極要素（２１）が、前記軸に対して半径方向に互いに平行に、互いに相対的に可動式にガイドされる複数の磁極棒（２５）から成る積重体として形成されており、前記軸（７）に対向する前記磁極棒（２５）の端部は前記磁極要素（２１）の前記端部面（４３）を形成することと、
   磁極棒（２５）の積重体として形成される前記磁極要素（２１）に、前記第１位置と前記第２位置との間の移動のために共同で前記磁極棒（２５）を駆動する駆動装置（２９、３３）が配設されており、
   伝達されるべき駆動力を制限する装置が、駆動機構（３５）と少なくとも部分数の磁極棒（２５）との間の駆動力伝達経路に設けられ、かつ、前記駆動力伝達経路での駆動力の伝達を遮断可能に構成されており、前記駆動機構（３５）が、前記駆動装置（２９、３３）を操作するように構成されていることと、
   を特徴とする誘導コイルユニット。
7. 伝達されるべき駆動力を制限する前記装置は、滑りクラッチであることを特徴とする請求項６に記載の誘導コイルユニット。
8. 前記駆動機構（３５）は、駆動力を制限する互いに個別の装置を含む駆動力伝達経路を介して前記磁極棒を駆動することを特徴とする請求項６あるいは７に記載の誘導コイルユニット。
9. 前記磁極要素（２１）それぞれの前記磁極棒（２５）の少なくとも部分数がそれぞれ１つの直線歯車（２７）を備え、該直線歯車（２７）はそれぞれ１つのピニオン（５１）と噛み合い、該ピニオン（５１）はそれぞれ１つの滑りクラッチを介して、前記駆動機構（３５）とあるいは別の１つのピニオン（５１）と駆動接続されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の誘導コイルユニット。
10. 前記ピニオン（５１）と前記滑りクラッチとは、前記軸に対して平行な共通のシャフト（４９）に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の誘導コイルユニット。
11. 前記シャフト（４９）は、前記軸（７）に対して同心で前記駆動機構（３５）と回転駆動接続されているリング歯車（３３）と噛み合う歯車（３１）を担持す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。
12. 軸（７）に対して相対的に回転対称的であり、導電材料から成る部材（３）を加熱するための誘導コイルユニットであって、前記部材（３）が、前記軸に対して中心にある受容開口部内に細長い対象物を締まり嵌めで保持する、誘導コイルユニットであって、
    ‐前記部材（３）のための、前記軸（７）に対して中心にある受容室（２３）と、
    ‐軟磁性と磁束伝導性の特性を有する材料から成る、前記軸の周囲に分散されて設けられた、複数の磁極要素（２１）と、
    ‐該磁極要素（２１）内に磁束を発生させるための、交流電流を供給可能な少なくとも１つのコイル（１９）と、
    を含み、
    ‐前記磁極要素（２１）は、前記軸（７）に対して半径方向にユニット（１）で可動式にガイドされており、前記軸（７）に近い第１位置と前記軸（７）から遠い第２位置との間で可動であり、
    ‐前記磁極要素（２１）は、前記軸（７）にほぼ半径方向に対向する端部面（４３）を有し、該端部面（４３）は、前記第１位置において、該端部面の軸方向の高さに沿って、該部材（３）の外周面と当接接触しているか、あるいはほとんど当接接触している、誘導コイルユニットにおいて、
    少なくとも１つあるいはすべての磁極要素（２１）が、前記軸に対して半径方向に互いに平行に、互いに相対的に可動式にガイドされる複数の磁極棒（２５）から成る積重体として形成されており、前記軸（７）に対向する前記磁極棒（２５）の端部は前記磁極要素（２１）の前記端部面（４３）を形成することと、
    遮断装置（５３、５５、５７）が前記磁極要素（２１）に配設されており、前記遮断装置を用いて、磁極棒（２５）のうちの少なくとも１つの動きを、第２位置あるいは第３位置であって前記第１位置から半径方向で隔たっておりかつ前記第１及び前記第２位置間にある第３位置で遮ることが可能であることと、
    を特徴とする誘導コイルユニット。
13. 少なくとも、積重体内で軸方向に最も外側にある前記磁極棒（２５）あるいは、積重体内で軸方向に最も外側にある、隣り合う複数の磁極棒（２５）のグループが、遮断可能であることを特徴とする請求項１２に記載の誘導コイルユニット。
14. 前記磁極棒（２５）の積重体に隣り合った前記遮断装置（５３、５５、５７）は、遮断されるべき磁極棒（２５）のストッパ面のための対ストッパ面を有し、かつ遮断されるべき前記磁極棒（２５）にある前記ストッパ面（５７）と協働する可動の遮断要素（５３）を備えることを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の誘導コイルユニット。
15. 前記ストッパ面および／あるいは対ストッパ面は、前記磁極棒（２５）および／あるいは前記遮断要素（５３）の移動方向に関して、段状に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の誘導コイルユニット。
16. すべての遮断要素（５３）が、共通の駆動機構（６３）と強制駆動接続されていることを特徴とする請求項１４あるいは１５に記載の誘導コイルユニット。

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