DE2445504A1 - INDUCTION HEATING SYSTEM - Google Patents
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Description
A.nwal1 sakte 25A.nwal1 act 25
dr. ing. H. NEGENDANK (-1973) · dipl.-ing. H. HAUCK · difl.-phys. W. SCHMITZ DIPL.-ING. E. GRAALFS ■ dipl.-ing. W. WEHNERTdr. ing. H. NEGENDANK (-1973) dipl.-ing. H. HAUCK · difl.-phys. W. SCHMITZ DIPL.-ING. E. GRAALFS ■ dipl.-ing. W. WEHNERT
Illinois Tool Works, Inc. «*..·««Illinois Tool Works, Inc. «* .. ·« «
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Chicago, Illinois 6O63I/ USA ieiegb. negedapatent München Chicago, Illinois 6O63I / USA ieiegb. negedapatent Munich
Hamburg, 18# September 1974 InduktionsheizsYstemHamburg, September 18 , 1974 Induction heating system
Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten magrmtisierbaren Kern, der zum Aufheizen einer klebfähigen Befestigungsvorrichtung zur Befestigung an einem Werkstück verwendbar ist.The invention relates to an improved magmizable core which is used for heating a adhesive fastening device can be used for fastening to a workpiece.
Die hier offenbarte verbesserte Kernkonstruktion ist besonders gut verwendbar zusammen mit Befesti-The improved core construction disclosed here is particularly useful together with fastening
entgungsvorrichtungen, die einen Bolzen halten, der von einem auf seiner Unterseite einen durch Wärme aktivierbaren Klebstoff tragenden Grundkörper vorsteht .retarding devices that hold a bolt that heats up from one on its underside activatable adhesive-bearing base body protrudes.
Befestiger, mit denen zusammen die vorliegende Erfindung vorteilhaft verwendbar ist, werden in den U.S. Patenten 3.719.792 und 3.593.001 gezeigt.Fasteners with which the present invention can advantageously be used in conjunction are disclosed in US Pat U.S. Patents 3,719,792 and 3,593,001 shown.
Der bei diesen Befestigern verwendete Klebstoff wird, wie gezeigt, durch Widersta-ndsheizverfahrenAs shown, the adhesive used in these fasteners is heated by resistive heating processes
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und nicht durch Induktionsheizverfahren aktiviert, insbesondere benützen die bekannten Systeme nicht die Theorie der Schließung eines magnetischen Stromkreises durch das zu erwärmende Werkstück, um Wärme in dem Werkstück zu erzeugen. Bekannte Kerne und Verfahren zur Anwendung dieses vorteilhaften Heizverfahrens würden nicht die Anordnung der Schenkel eines U-förmigen Kerns derart gestatten, daß sich die Hitze unmittelbar unterhalb der Achse konzentriert oder die Achse des Bolzens überschneidet. Bekannte Heizsysteme, wie beispiels-and not activated by induction heating methods, in particular the known systems do not use the Theory of the completion of a magnetic circuit through the workpiece to be heated to generate heat in the workpiece to create. Known cores and methods of using this advantageous heating method would not allow the arrangement of the legs of a U-shaped core so that the heat is immediately below concentrates on the axis or intersects the axis of the bolt. Well-known heating systems, such as
,dem,to the
weise das iavU.S. Patent 2.761.941 und 2.785.263 gezeigte, wurden offensichtlich nicht die Anordnung der Schenkel des Kernes derart gestatten, daß eine Erwärmung unmittelbar unterhalb der Achse des Bolzens erfolgte, da sich die Brücke des Kerns und ein Bolzen von größerer Länge als die Schenkel des Kerns stören würden. Es läge auf der Hand, bei der Erwärmung derartiger Befestiger mit herkömmlichen U-förmigen Kernen die Schenkel der Kerne zu verlängern, so daß die Brücke oberhalb des freien Endes des Bolzens angeordnet werden kann. Dieses hat jedoch den Nachteil eines Heizleistungsverlustes infolge der Wärmeverluste, die aufgrund der sehr großen Länge der Schenkel in dem Kern selbst auftreten würden. v ia as that shown US Patent 2,761,941 and 2,785,263, obviously not the arrangement of the legs of the core have been permit such that heating was carried out immediately below the axis of the bolt, as the bridge of the core, and a bolt of greater length than the legs of the nucleus would interfere. It would be obvious, when heating such fasteners with conventional U-shaped cores, to lengthen the legs of the cores so that the bridge can be positioned above the free end of the bolt. However, this has the disadvantage of a loss of heating power as a result of the heat losses which would occur in the core itself due to the very great length of the legs.
Die vorliegende Erfindung schafft allgemein eine Konstruktion für einen U-förmigen Kern, der auf einemThe present invention generally provides one Construction for a U-shaped core that rests on a
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Befestiger mit einem Bolzenabschnitt -und einem Klebstoff tragenden Grundabschnitt derart angeordnet werden kann, daß er den Flußweg des induzierten Stromes durch die Grundfläche auf einem Wege führt, der allgemein die Achse des Bolzenabschnitts überschneidet. Dieses gestattet eine Konzentration der Wärme unmittelbar unterhalb des und in einer Linie mit dem Bolzen und infolge dessen eine Einwirkung auf den Klebstoff in dem kritischesten Bereich. Dieses besonders vorteilhafte Heizverfahren wird durch die neuartige Konstruktion des U-förmigen Kerns erzielt. Die Enden der Schenkel des Kerns sind durch Stirnseiten dargestellt, die zur Schenkelachse geneigt sind. Hierdurch ist es möglich, die Stirnselten ohne einen nennenswerten Luftspalt zwischen dem Kern und der Grundfläche des Befestigers auf beiden Seiten der Bolzenachse anzuordnen, und so die Brücke des Kerns seitlich des Bolzens in Stellung zu bringen. Diese Konstruktion ermöglicht somit die Erwärmung einer Befestigungsvorrichtung mit einem relativ langen Bolzenabschnitt genauso wirkungsvoll und in genauso leistungsfähiger Weise wie bei einem Befestiger mit einem allgemein kurzen Bolzenabschnitt.Fastener with a bolt section and an adhesive bearing base section are arranged in such a way can that he leads the flow path of the induced current through the base in a way that is general intersects the axis of the bolt section. This allows the heat to be concentrated immediately below and in line with the bolt and, as a result, an action on the adhesive in the most critical area. This particularly advantageous heating method is due to the novel construction of the U-shaped core achieved. The ends of the legs of the core are represented by end faces that lead to Leg axis are inclined. This allows the forehead to be seldom without a noticeable air gap to be placed between the core and the base of the fastener on either side of the bolt axis, and so on to bring the bridge of the core into position at the side of the bolt. This construction thus enables heating a fastening device with a relatively long bolt section just as effective and in just as powerful a manner as a fastener with a generally short bolt section.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen U-förmigen Kern zu schaffen, der zur Erwärmung derThe object of the invention is therefore to create a U-shaped core that is used to heat the
mit,with,
Grundfläche eines Klebbefestigers''verschieden Bolzenlängen benutzt werden kann.Base area of an adhesive fastener '' different bolt lengths can be used.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht-in der Schaffung eines U-förmigen magnetisierbaren Kerns, der einen Flußweg durch die Grundfläche eines Befestigers führt, und bei dem dieser Flßweg die Achse eines sich lotrecht zur Grundfläche erstreckenden Bolzens überschneidet.Another feature of the invention is that Creation of a U-shaped magnetizable core that provides a flux path through the base of a fastener and in which this flow path is the axis of a perpendicular to the base Bolt overlaps.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Vorderansicht des Kerns zur Erzeugung von Wärme in einem zugeordneten Befestiger,Fig. 1 is a front view of the core for generating heat in an associated fastener.
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Systems,FIG. 2 is a side view of the system shown in FIG. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das in Figur 1 und 2 gezeigte System,3 shows a plan view of the system shown in FIGS. 1 and 2,
Fig. 4 einen Grundriß einer allgemeinen ringförmigen geschichteten Wicklung, aus der zwei Kerrie gebildet werden können,Figure 4 is a plan view of a generally annular stacked coil from which two kerrie are formed can be
in
Fig. 5 eine Ansicht der 'Figur 4 gezeigten Wicklung.in
FIG. 5 is a view of the winding shown in FIG.
Es wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen. Mit 10 wird ein U-förmiger magnetisierbarer Kernkörper bezeichnet, der den Gegenstand der ErfindungReference is now made to the drawings. 10 becomes a U-shaped magnetizable core body denotes, which is the subject of the invention
entbildet. Der Kern 10 hält ein Paar Schenkel 14, diedeformed. The core 10 holds a pair of legs 14, the
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sich im rechten Winkel zu einem diese Schenkel verbindenden Brückenabschnitt 12 erstrecken. Wie -in Figur 2 gezeigt, sind die Achsen der Brücke und der Schenkelabschnitts allgemein koplanar und die AnSchlußflächen 16 der Schenkel in einem spitzen Winkel zur Aohee der Schenkel gebildet, was einem im folgenden noch zu beschreibendem Zweck dient.at right angles to one of these legs connecting bridge section 12 extend. As in Figure 2 shows the axes of the bridge and the Leg section generally coplanar and the connection surfaces 16 of the thighs formed at an acute angle to the Aohee of the thighs, which is what follows serves the purpose yet to be described.
Die Figuren 1, 2 und 3 der Zeichnungen zeigen den Kern in Betriebsstellung zur Erwärmung der Grundplatte eines zugeordneten Befestigers 20. Der Befestiger 20 enthält einen Grundplattenabschnitt 24 mit einer allgemein planar en Ober- und Unterseite und kann,wie in den Zeichnungen gezeigt von quadratischer oder rechteckiger Gestalt sein. Ein Bolzenkörper 22 erstreckt sich lotrecht zur Grundplatte, und die Unterseite der Grundplatte ist mit einer durch Wärme aktivierbaren Klebstoffschicht 26 versehen. Wenn der Klebstoff der richtigen Temperaturhöhe ausgesetzt ist, bildet er eine Verbindung zwischen dem Grundplattenabschnitt 24 und einem zweiten Werkstück oder einer Lagerfläche 28. Ein so an einer Lagerfläche angebrachter Befestiger bildet daher ein Mittel zur Befestigung anderer Vorrichtungen an der Lagerfläche 28, ohne daß eine Oberflächenvorbereitung erforderlich wäre, wie beispielsweise das Anbringen von Löchern, und ohne daß ein Zugang zu beiden Seiten der Lagerfläche erforderlich wäre.. Wie verständlich, kann der Befestiger 20 innerhalbFigures 1, 2 and 3 of the drawings show the core in the operating position for heating the base plate of a associated fastener 20. Fastener 20 includes a base portion 24 having a generally planar en top and bottom and can be square or rectangular in shape as shown in the drawings be. A bolt body 22 extends perpendicular to the base plate, and the underside of the base plate is with a heat activatable adhesive layer 26 is provided. When the glue of the correct temperature level is exposed, it forms a connection between the base plate portion 24 and a second workpiece or a bearing surface 28. A fastener so attached to a bearing surface therefore forms a means for attaching other devices to the bearing surface 28 without the need for surface preparation, such as for example the making of holes, and without the need for access to both sides of the storage area would be .. how understandable the fastener 20 can be within
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der oben erwähnten allgemeinen Formgebung eine Vielfalt besonderer Formen annehmen, und der Bolzenabschnitt 22 kann von einem beliebigen mechanischen Befestigungsmittel sein, daß sich von der Grundplatte des Befestigers forterstreckt. Der Bolzen 22 kann von verschiedener Länge sein.take a variety of particular shapes of the general shape mentioned above, and the bolt portion 22 can be any mechanical fastener that extends from the base plate of the fastener. The bolt 22 can be of various lengths.
Die neuartige Form des Kerns 10 ist besonders zweckmäßig und vorteilhaft zur Erwärmung des Klebstoffs unmittelbar unterhalb der Grundplatte und auf einem Weg, der die Achse des Bolzens 22 allgemein überschneidet. Wie aus den Figuren 1 und 2 leicht ersichtlich, ermöglichen die^Winkei^angeordneten Stirnseiten 16 eine Anordnung der Schenkel des Kerns auf der Grundplatte und zu beiden Seiten des Bolzens 22 und schalten eine Brührung zwischen der Brücke 12 des Kerns und einem Bolzen von größerer Länge als der Länge der Schenkel aus, da die Brücke seitlich des Bolzens 22 angeordnet ist. Der von der um die Brücke herumgewickelten Spule 18 in dem Kern erzeugte magnetische Stromkreis kann somit frei durch die Grundplatte des Befestigers 24 auf einem Weg geschlossen werden, der die Mittellinie des Bolzens allgemein überschneidet. Der Klebstoff wird somit in dem Weg unmittelbar unterhalb des Bolzens erwärmt und äußerst wirksam abgebunden.The novel shape of the core 10 is particularly expedient and advantageous for heating the adhesive immediately below the base plate and on a path that generally intersects the axis of the bolt 22. As can be easily seen from Figures 1 and 2, the ^ angles allow ^ arranged end faces 16 shows an arrangement of the legs of the core on the base plate and on both sides of the bolt 22 and switch a connection between the bridge 12 of the core and a bolt of greater length than the length of the legs, as the bridge is laterally of the bolt 22 is arranged. The one created in the core by the coil 18 wrapped around the bridge The magnetic circuit can thus be closed freely through the base plate of the fastener 24 in one way which generally intersects the center line of the bolt. The glue is thus in the way heated immediately below the bolt and tied extremely effectively.
Wenn ein U-förmiger Kern benutzt wird, um ein Werk-When a U-shaped core is used to make a work
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stück durch Schließen eines Magnetpfades zwischen den Schenkeln des Kernes zu erwärmen, dann ist es von Bedeutung, die Wärmeverluste in dem Werkstück auf ein Maximum zu bringen,um. in dem Kern selbst keine Wärme zu erzeugen. Aus diesem Grunde ist es wichtig, daß die Schenkel 14 von begrenzter Länge sind. Die Stirnseiten der Schenkel müssen sich in enger körperlicher Berührung mit der Grundplatte oder dem zu erwärmenden Werkstück befinden, so daß der Fluß unmittelbar durch das Werkstück hindurchgeführt werden kann, ohne dabei einen nennenswerten Leckfluß von dem beabsichtigten Pfad zu gestatten und so die Grundplatte durch Hystereseverlust und Wirbelströme aufzuheizen.piece to be heated by closing a magnetic path between the legs of the core, then it is of importance to bring the heat losses in the workpiece to a maximum. in the core itself not to generate heat. For this reason it is important that the legs 14 are of limited length are. The end faces of the legs must be in close physical contact with the base plate or the workpiece to be heated, so that the flow is passed directly through the workpiece without allowing significant leakage flow from the intended path and so heat up the base plate through hysteresis loss and eddy currents.
Es ist festgestellt worden, daß Stirnseiten, die in derselben Ebene angeordnet sind, die sich etwa 30° zur Achse der Schenkel erstreckt, angemessen sind, um die Grundplatte eines Befestigers auf einem Pfad zu erwärmen, der die Achse des Bolzens überschneidet, und dennoch die Brücke des Kerns seitlich von einem Bolzen zu liegen kommen lassen, da diese Beziehung eine Anordnung der Schenkel in einem Winkel von 60° zur Grundplatte bedingt, wie -It has been found that end faces, which are arranged in the same plane, which are approximately 30 ° to the axis of the legs, are appropriate to the base of a fastener on a Heat path that intersects the axis of the bolt and yet the bridge of the core laterally by a bolt, since this relationship is an arrangement of the legs in an angle of 60 ° to the base plate, such as -
2
in Figur gezeigt.2
shown in figure.
Es ist wünschenswert, den U-förmigen Kern aus einer geschichteten Konstruktion herzustellen, um sicherzustellen, daß die Verluste hauptsächlich in demIt is desirable to make the U-shaped core from a layered construction to ensure that the losses mainly in that
5098 16/0 7 39 " 8 "5098 16/0 7 39 " 8 "
~*'~ 2U5504~ * '~ 2U5504
Werkstück anstatt in dem Kern auftreten. Die Figuren 4 und 5 zeigen ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für/Gen Kern gemäß der vorliegenden Erfindung. Es sind mehrere Schichtenoder Lamellen aus geeignetem Kernblattmaterial um einen Dorn herumgewickelt, dessen Querschnittsform durch das Bezugszeichen 32 in Figur 4 bezeichnet ist. Die Breite der Schichten wird durch die gewünschte Breite der Schenkel 14 bestimmt, und es wird natürlich die Dicke des Schenkels durch die Anzahl der vorgesehenen Schichten bestimmt. Nach Fertigstellung der Wicklung 30 wird der allgemein ringförmig geformte Kern an den Schnittlinien 36 unterteilt, die sich im Winkel von 30° zu einer im rechten Winkel zu der Wicklung verlaufenden Ebene erstrecken. Da die Schnittlinien auf einer Symmetrieachse der ringförmigen Spule geführt werden, sind die erzeugten Spulen identisch.Workpiece instead of occurring in the core. Figures 4 and 5 show a preferred manufacturing method for / gene core according to the present invention. There are several layers or lamellas of suitable material Core sheet material wound around a mandrel, the cross-sectional shape of which is indicated by the reference numeral 32 is designated in Figure 4. The width of the layers is determined by the desired width of the legs 14 is determined, and the thickness of the leg is of course determined by the number of layers provided. Upon completion of the winding 30, the generally annular shaped core becomes at the cutting lines 36 subdivided, which extend at an angle of 30 ° to one at right angles to the winding Extend level. Since the cutting lines are guided on an axis of symmetry of the annular coil the coils generated are identical.
Obwohl die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, sei noch daraufhingewiesen, daß dieses nicht der Begrenzung der Erfindung auf diese Ausführungsform · dient. Es ist im Gegenteil beabsichtigt, alle Alternativen, Abwandlungen und technischen Äquivalente einzuschließen, die in dem Bereich der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen fallen.Although the invention has been described with particular reference to a preferred embodiment has been, it should be pointed out that this does not limit the invention to this embodiment · Serves. On the contrary, it is intended to include all alternatives, modifications, and technical equivalents which fall within the scope of the invention as set out in the appended claims.
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Claims (6)
nen Schenkel mxteinanderverbindenen Brücken abschnitt enthält, wo die Achse der Schenkel und der Brückenabschnitte in einer ersten Ebene liegt und die Stirnseiten der Schenkel in einer zweiten Ebene liegen, welche die erste Ebene in einem spitzen Winkel überschneidet.the
NEN legs with each other-connecting bridge section contains where the axis of the legs and the bridge sections lies in a first plane and the end faces of the legs lie in a second plane which intersects the first plane at an acute angle.
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