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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Heizeinrichtung
mit einer verformbaren Schleife, und ein Verfahren zum Reduzieren
der Härtungsdauer
einer geometrisch geformten Verbindungslinie, die von einem auf
Wärme ansprechenden
Verbindungsmaterial definiert ist, das zwischen zwei Teilen angeordnet ist,
wobei die Einrichtung benachbart zu der geformten Verbindungslinie
eine manuell umformbare Kabelanordnung aufweist.
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ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
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In
der Automobilindustrie werden äußere Metallbleche
(d.h. Abschlussbleche) an Fahrzeugen während der Herstellung mit Hilfe
von Widerstandsschweißnähten an
der Fahrzeugstruktur angebracht. Nichtmetallische Bleche werden
mit Klebstoffen oder mechanischen Befestigungsmitteln an der Metallstruktur
angebracht. Das spätere
Ersetzen eines Metallblechs (z.B. aufgrund einer Beschädigung durch
eine Kollision) wird üblicherweise
durch Schweißen
oder durch eine Kombination von Schweißen und Verbinden des Blechs
an dem Metallaufbau erreicht. Auf Wärme ansprechende Materialien
(z.B. wärmehärtbare Klebstoffe)
werden zum Verbinden eines Ersatzblechs an der Metallstruktur benutzt.
Die Härtungsdauer
eines auf Wärme
ansprechenden Materials kann gesenkt werden, indem auf den Klebstoff
Wärme angewandt
wird. Die Verbindungsmaterialien sind üblicherweise Einkomponenten-
oder Zweikomponentenklebstoffe. Solche Klebstoffe können auf
Kunstharz, Urethan, oder Acrylharz basierende Klebstoffe sein.
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Beim
Kollisionsreparaturprozess wird das Verbindungsmaterial entweder
auf das Ersatzblech oder auf die Fahrzeugstruktur aufgetragen, oder
auf beide. Das Blech wird in geeigneter Ausrichtung zu der Fahrzeugstruktur
befestigt. Die Bleche müssen
stationär
in einer beheizten Werkstatt verbleiben, um das Verbindungsmaterial
auszuhärten,
bis das Verbindungsmaterial zumindest Handhabungsfestigkeit erreicht
hat. Während
der Zeit, in der eine Kollisionsreparaturwerkstatt auf das Aushärten des
Verbindungsmaterials wartet, nimmt das Fahrzeug wertvollen Werkstattraum
ein, der zu anderen Zwecken benutzt werden könnte. Verschiedene Zweikomponentenklebstoffe
benötigen
unterschiedliche Aushärtungszeiten,
damit der Klebstoff seine vollständige
Strukturfestigkeit erreicht. Einkomponentenklebstoffe werden nicht
so häufig
bei der Kollisionsreparatur benutzt, da Einkomponentenklebstoffe
normalerweise Feuchtigkeit oder Wärme zum Härten des Klebstoffs benötigen. Von
Feuchtigkeit weiß man,
dass sie nur langsam in eine dünne
Verbindungslinie dringt, die zwischen einem Ersatzblech und der
Fahrzeugstruktur angeordnet ist.
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Eine
Kollisionsreparaturwerkstatt muss Fahrzeugabschlussbleche in vielen
verschiedenen Größen und
Formen ersetzen. Zu den bekannten Erwärmungsvorrichtungen und Verfahren
zum Beschleunigen der Härtungsdauer
des Verbindungsmaterials gehören
Infrarotwärmelampen,
siliziumbeschichtete widerstandsfähige Wärmeklebebänder, Heißluftpistolen, und Lackhärtungskabinen.
Jedes der genannten Verfahren weist bekannte Nachteile auf. Infrarotheizvorrichtungen
können
breite Flächen
mit starker Hitze versorgen. Allerdings kann die hohe Temperatur,
die zum schnellen Härten
einiger Verbindungsmaterialien erforderlich ist, auch ungeschützte benachbarte
wärmeempfindliche
Materialien in oder an dem Fahrzeug beschädigen. Siliziumbeschichtete
widerstandsfähige
Wärmeklebebänder können entlang
einer Verbindungslinie aufgeklebt oder festgeklemmt werden. Während sich
das Band erwärmt,
dehnt es sich aus, und Abschnitte „heben" sich von der erwärmten Fläche „ab". Es kann vorkommen, dass die Bereiche
der Verbindungslinien unter den angehobenen Abschnitten des Wärmeklebebandes
nicht ausreichend Wärme
erhalten. Lackhärtungskabinen können zum
Beschleunigen der Härtungsdauer
eines Verbindungsmaterials benutzt werden, aber das ge samte Fahrzeug
nimmt einen sehr teuren Ausrüstungsgegenstand
ein, der zum Härten
von Lackierungen benötigt wird.
Einige Lackierkabinen können
nicht auf eine ausreichende Temperatur erwärmt werden, um bekannte Strukturverbindungsbänder (Structural
Bonding Tapes – SBT)
oder Einkomponentenklebstoffe zu härten. Wenn solche hohen Temperaturen
erzielt würden,
könnte
die Wärme
auch wärmeempfindliche
Komponenten des Fahrzeugs beschädigen.
Heißluftpistolen
können
die notwendigen Temperaturen erreichen, um die Härtung von Wärmeverbindungsmaterialien zu
beschleunigen. Allerdings ist das Härten einer Verbindungslinie
mit einer Punktquellenheizvorrichtung wie z.B. einer Heißluftpistole
ein sehr zeitaufwändiger
Vorgang. Es werden jeweils nur kleine Bereiche oder „Punkte" der Verbindungslinie
erwärmt.
Bei der Benutzung einer Heißluftpistole
ist es möglicherweise
nicht sehr leicht, die ultimative Verbindungsmaterialtemperatur
gleichmäßig zu steuern.
Dies kann zu einer Überhitzung
des Verbindungsmaterials bis zu einem Punkt seiner Auflösung führen. Alternativ
könnte
unzureichende Wärme
zu einer unvollständigen
Härtung
führen.
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Es
ist bekannt, dass Induktionserwärmung
bei der Herstellung und Montage von Automobilen mit hohen Produktionsraten
für ähnliche
Bauteile eingesetzt wird. Elektrische Induktionsspulen werden verwendet, um
Wärme bereitzustellen,
um das Härten
von auf Wärme
ansprechenden Materialien zu beschleunigen, die zwischen Metallblechen
angeordnet sind. Solche Induktionsspulen führen elektrischen Hochfrequenzstrom, der
ein Magnetfeld erzeugt, und das Erwärmen der Metallbleche verursacht.
Wärme wird
von den Metallblechen auf das Verbindungsmaterial übertragen,
das zwischen den Metallblechen angeordnet ist. Zu den bekannten
Verfahren der Induktionserwärmung
gehört
die Benutzung von Punktinduktions-Heizvorrichtungen oder von steifen
Kupferinduktionsapplikatoren. Punktinduktionsheizvorrichtungen konzentrieren
eine große Wärmemenge
an einer kleinen, lokalisierten Stelle oder einem „Punkt". Es ist üblich, Punktinduktionsheizvorrichtungen
an ausgewählten
Stellen entlang der Erstreckung einer Verbindungslinie anzuwenden,
um eine Punkthärtung
des Verbindungsmaterials an den Positionen der Induktionsspulen
durchzuführen,
um eine Handhabungsfestigkeit zu erzielen. Das übrige Verbindungsmaterial wird
zu einem späteren
Zeitpunkt während
des Montageprozesses gehärtet,
z.B. wenn das Automobil eine Lackhärtungskabine passiert. Eine
bekannte Punktinduktionsheizvorrichtung ist in US-Patentschrift 5,442,159
an Shank offenbart, veröffentlicht
am 15. August 1995.
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Die
Benutzung von steifen Kupferinduktionsapplikatoren erfordert einen
unterschiedlich geformten Applikator für jede unterschiedlich geformte
Verbindungslinie oder Blechgeometrie. Steife Induktionsapplikatoren dieser
Art wären
für die
Benutzung in einer Kollisionsreparaturwerkstatt nicht wünschenswert,
wo häufig
für jede
Benutzung Verbindungslinien einer unterschiedlichen Blechgeometrie
benötigt
werden. Außerdem
benötigen
steife Kupferinduktionsapplikatoren aufgrund der hohen Ströme in dem
Induktor oft zusätzliche
Kühlung (z.B.
ein Wasserkühlsystem),
um ein Überhitzen
des steifen Kupferinduktionsapplikators zu vermeiden. Ein bekannter
steifer Kupferinduktionsapplikator ist offenbart in US-Patentschrift 4,602,139
an Hutton et al., veröffentlicht
am 22. Juli 1986.
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WO-A-9
948 334 betrifft ein Verfahren und eine Heizeinrichtung für die Induktionswärmebehandlung von
Werkstücken,
insbesondere zum Gelieren und Entzünden von geflanschten Bereichen
von Karosseriebauteilen. Die Wärmebehandlung
wird mit Hilfe eines Induktors durchgeführt, der aus mehreren Induktorelementen
besteht, die miteinander verbunden werden können, verformbar sind, um sich
an die Umrisse des zu erwärmenden
Werkstücks
anzupassen, und separat verformt und/oder angeordnet werden können, um
lokale Variationen der Wärmeeingabe zu
erlauben. Die Wärmebehandlung
wird mit einem Wechselstrom von mittlerer Frequenz von vorzugsweise
zwischen 4 kHz und 15 kHz durchgeführt.
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US-A-5
847 370 beschreibt eine Seitennaht einer Dose, die beschichtet und
durch Induktion erwärmt wird,
indem sie ein oszillierendes Magnetfeld mit mittlere Frequenz passiert,
das durch eine Induktionsspule erzeugt wird, die um einen Kern gewickelt
ist. Der Kern ist derart geformt und ausgerichtet, dass zwei magnetisch
entgegengesetzte Pole in einer konzentrierten Weise einen magnetischen
Fluss von der Spule in die Seitennähte von Dosen lenken, die sich
entlang einem Fortbewegungsweg bewegen. Die Kerne sind mit Hilfe
von einzelnen Laminierungen aus Hochfrequenzkernmaterial aufgebaut,
wobei jede dünner
ist als etwa 0,006 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm), und die einzeln voneinander
isoliert und miteinander verbunden sind, um einen U- oder E-förmigen Kern
zu bilden, der einen Fluss auf das Werkstück richtet. Die Induktionsspule
ist mit Hilfe einer Art von Litzendraht aufgebaut, und die Spule
und der Kern sind luftgekühlt.
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DE-A-4
428 565 betrifft ein Verfahren, das das Induktionsschweißen von
Stoßfugen
von muschelförmigen
Blechmetallkomponenten behandelt, um eine geschlossene hohle Komponente
zu bilden. Die Fugenkantenregionen von beiden Komponenten in ihrer
montierten Position werden gemeinsamen entlang der Naht mit Hilfe
eines Induktors erwärmt,
dessen Form eng der Nahtanordnung folgt, und der in einem Frequenzbereich
von 200 kHz arbeitet.
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KURZDARSTELLUNG DER ERINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist in den Merkmalen der Ansprüche definiert
und stellt eine induktive Heizeinrichtung und ein Verfahren zum
Erwärmen
einer im Wesentlichen kontinuierlichen Verbindungslinie bereit, die
durch eine Länge
von auf Wärme
ansprechendem Verbindungsmaterial definiert ist, das zwischen einem ersten
Teil und einem zweiten Teil angeordnet ist. Das erste Teil oder
das zweite Teil ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt,
oder benachbart zu elektrisch leitendem Material angeordnet. Die
induktive Heizeinrichtung weist eine flexible, umformbare Kabelanordnung
auf, die benachbart zu dem ersten Teil entlang der ersten Verbindungslinie
positionierbar ist. Die flexible, umformbare Kabelanordnung ist
dazu in der Lage, manuell zu einer ersten Form geformt zu werden,
und ist dazu in der Lage, manuell zu einer zweiten Form einer zweiten
Verbindungslinie umgeformt zu werden, die sich von der ersten Form
der ersten Verbindungslinie unterscheidet. Eine Wechselstromversorgung
ist elektrisch an die flexible, umformbare Kabelanordnung angeschlossen.
Wenn die Wechselstromversorgung aktiviert wird, arbeitet die umformbare
Kabelanordnung, um das elektrisch leitende Material zum direkten
Erwärmen
des auf Wärme
ansprechenden Verbindungsmaterials im wesentlichen gleichmäßig entlang
der ersten Verbindungslinie induktiv zu erwärmen.
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Die
flexible, umformbare Kabelanordnung ist in einer Nicht-Dipol- oder
Dipolkonfiguration benachbart zu der ersten Verbindungslinie positionierbar.
In einem Aspekt ist die flexible, umformbare Kabelanordnung benachbart
zu dem zweiten Teil entlang der ersten Verbindungslinie positionierbar.
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In
einem Aspekt weist die flexible, umformbare Kabelanordnung mehrere
Litzendrähte
auf. Die Kabelanordnung kann außerdem
eine erste Isolierschicht aufweisen, die jeden Draht bedeckt und
einen isolierten Draht bildet, und eine Hüllschicht, welche alle isolierten
Drähte
bedeckt. In einem Aspekt ist die erste Isolierschicht aus einem
polymerischen Material hergestellt. In einem Aspekt ist die Hüllschicht
aus einem polymerischen Material hergestellt. In einem bevorzugten
Aspekt ist die flexible, umformbare Kabelanordnung ein Litzendraht.
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Die
Wechselstromversorgung ist eine Hochfrequenzstromversorgung mit
einer Ausgangsfrequenz von über
1 Kilohertz. In einem Aspekt liegt die Ausgangsfrequenz zwischen
10 Kilohertz und 400 Kilohertz.
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Die
induktive Heizeinrichtung kann außerdem eine Steuerung aufweisen,
die an die Stromversorgung gekoppelt ist, um die Aktivierung der
Stromversorgung zu steuern. Die Steuerung kann außerdem einen
Zeitgeber aufweisen, um die Dauer des Anlegens von Strom über die
Stromversorgung zu steuern. Die Steuerung kann außerdem einen
Frequenzsteuermechanismus zum Ändern
der Ausgangsimpulsfrequenz aufweisen.
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Ein
Sicherungsmechanismus ist zum Sichern der flexiblen, umformbaren
Kabelanordnung an dem ersten Teil vorgesehen. In einem Aspekt ist
der Sicherungsmechanismus ein Band. In einem anderen Aspekt weist
der Sicherungsmechanismus eine magnetische Materialform auf, die
die Kabelanordnung magnetisch an das erste Teil koppelt. In einem
anderen Aspekt ist der Sicherungsmechanismus eine Befestigungsklemme.
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In
einem Aspekt ist das erste Teil ein Blech, und die flexible, umformbare
Kabelanordnung wird manuell im Wesentlichen zu einer Umfangsform
des Blechs geformt. Die flexible, umformbare Kabelanordnung weist eine
dreidimensionale Verformbarkeit auf. Die flexible, umformbare Kabelanordnung
ist im Wesentlichen nicht elastisch.
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In
einer anderen Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von zwei
nebeneinander liegenden Teilen bereit. Das Verbindungsverfahren
weist ein Reduzieren der Härtungsdauer
zum Erreichen der Handhabungsfestigkeit eines auf Wärme ansprechenden
Verbindungsmaterials auf, das zwischen einem ersten Teil und einem
zweiten Teil angeordnet ist, das eine im Wesentlichen kontinuierliche
Verbin dungslinie definiert. Das erste Teil oder das zweite Teil
ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, oder benachbart
zu einem elektrisch leitenden Material angeordnet. Das Verfahren
weist Schritte zum Bereitstellen einer flexiblen, umformbaren Kabelanordnung
auf. Die flexible, umformbare Kabelanordnung wird benachbart zu
dem ersten Teil entlang der ersten Verbindungslinie angeordnet,
einschließlich
des manuellen Formens der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung
zu einer ersten Form der ersten Verbindungslinie. Die flexible,
umformbare Kabelanordnung wird an eine Wechselstromversorgung angeschlossen.
Die Wechselstromversorgung wird aktiviert, um das elektrisch leitende
Material zum direkten Erwärmen
des auf Wärme ansprechenden
Materials im Wesentlichen gleichmäßig entlang der ersten Verbindungslinie
induktiv zu erwärmen.
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In
einem Aspekt ist die flexible, umformbare Kabelanordnung als mehrere
Litzendrähte
aufweisend definiert. Der Schritt des Definierens der flexiblen,
umformbaren Kabelanordnung weist eine Isolierschicht auf, die jeden
Draht bedeckt und einen isolierten Draht bildet, und eine Hüllschicht,
die alle isolierten Drähte
bedeckt. In einem Aspekt ist die flexible, umformbare Kabelanordnung
ein Litzendraht. Das Verfahren weist außerdem den Schritt auf, die
Wechselstromversorgung als Hochfrequenzstromversorgung mit einer
Ausgangsfrequenz von über
1 Kilohertz zu definieren. In einem Aspekt liegt die Ausgangsfrequenz
zwischen 10 Kilohertz und 400 Kilohertz.
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Das
Verfahren kann außerdem
den Schritt aufweisen, eine Steuerung an die Stromversorgung zu
koppeln, und die Aktivierung der Stromversorgung mit Hilfe der Steuerung
zu steuern. Das Verfahren kann außerdem den Schritt aufweisen,
die flexible, umformbare Kabelanordnung an dem ersten Teil entlang
der ersten Verbindungslinie zu sichern. Das Verfahren kann außerdem den
Schritt aufweisen, die flexible, umformbare Kabelanordnung von der ersten
Verbindungslinie zu entfernen, und die flexible, umformbare Kabelanordnung manuell
zu einer zweiten Form einer zweiten Verbindungslinie umzuformen,
die verschieden ist von der Form der ersten Verbindungslinie.
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In
einem Aspekt weist die erste Verbindungslinie eine dreidimensionale
Form auf. Eine flexible, umformbare Kabelanordnung passt sich entlang
der ersten Verbindungslinie der dreidimensionalen Form an. Der Schritt
des Anordnens der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung benachbart
zu dem ersten Teil weist den Schritt auf, die flexible, umformbare
Kabelanordnung benachbart zu dem zweiten Teil entlang der ersten
Verbindungslinie anzuordnen. Die flexible, umformbare Kabelanordnung
ist benachbart zu dem ersten Teil entlang der ersten Verbindungslinie
in einer nicht dipoligen Art und Weise positionierbar.
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In
einer anderen Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung eine induktive Heizeinrichtung
zum Erwärmen
einer im Wesentlichen kontinuierlichen ersten Verbindungslinie auf,
die durch eine Länge
von auf Wärme
ansprechendem Verbindungsmaterial definiert ist, das benachbart
zu einem ersten Teil angeordnet ist, wobei das erste Teil aus einem
elektrisch leitenden Material hergestellt ist, oder benachbart zu
einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist. Die induktive
Heizeinrichtung weist eine flexible, umformbare Kabelanordnung auf,
die wirksam benachbart zu dem ersten Teil entlang der ersten Verbindungslinien
angeordnet ist. Die flexible, umformbare Kabelanordnung ist dazu
in der Lage, manuell zu einer ersten Form der ersten Verbindungslinie
geformt zu werden, und ist dazu in der Lage, manuell zu einer zweiten
Form einer zweiten Verbindungslinie umgeformt zu werden, die verschieden
ist von der ersten Form der ersten Verbindungslinie. Eine Stromversorgung
ist elektrisch an die flexible, umformbare Kabelanordnung angeschlossen.
Wenn die Stromversorgung aktiviert wird, arbeitet die flexible,
umform bare Kabelanordnung, um das elektrisch leitende Material zum
direkten Erwärmen
des auf Wärme
ansprechenden Materials im Wesentlichen gleichmäßig entlang der ersten Verbindungslinie
induktiv zu erwärmen.
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In
einer anderen Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Lösen von
einem oder mehreren Teilen bereit. Das erste Teil ist aus einem
elektrisch leitenden Material hergestellt, oder benachbart zu einem
elektrisch leitenden Material angeordnet. Das Verfahren weist den
Schritt auf, eine flexible, umformbare Kabelanordnung bereitzustellen.
Die flexible, umformbare Kabelanordnung wird benachbart zu dem ersten
Teil entlang der ersten Verbindungslinie angeordnet, einschließlich des
manuellen Formens der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung zu einer
ersten Form der ersten Verbindungslinie. Die flexible, umformbare Kabelanordnung
wird an eine Stromversorgung angeschlossen. Die Stromversorgung
wird aktiviert, um das elektrisch leitende Material zum direkten
Erwärmen
des auf Wärme
ansprechenden Materials im Wesentlichen gleichmäßig entlang der ersten Verbindungslinie
induktiv zu erwärmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
FIGUREN
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Die
begleitenden Figuren dienen dazu, ein tieferes Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu ermöglichen,
und sind in diese Beschreibung aufgenommen und bilden einen Teil
derselben. Die Figuren zeigen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundgedanken
der Erfindung zu erläutern.
Andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, und viele der Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden schnell deutlich werden, indem sie durch Bezugnahme
auf die folgende genaue Beschreibung besser nachvollziehbar werden,
wenn diese unter Berücksichtigung
der begleitenden Figuren gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen
auf gleiche Bauteile in allen Figuren hinweisen.
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1 ist
eine erhöhte
Vorderansicht einer induktiven Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, gezeigt in einer Betriebsposition.
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2 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 2-2 aus 1.
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3 ist
eine Querschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer anderen
Anwendung der induktiven Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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4 ist
eine Querschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer anderen
Anwendung der induktiven Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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5 ist
eine Querschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer anderen
Anwendung der induktiven Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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6 ist
ein Blockdiagramm, das eine alternative Ausführungsform einer induktiven
Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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7 bis 11 zeigen
Ausführungsbeispiele
einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Anordnung einer manuell
umformbaren Kabelanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zum Beschleunigen des Aushärtens von verbundenen Teilen
mit Hilfe der induktiven Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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In 1 ist
eine induktive Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
allgemein mit 20 bezeichnet. Die induktive Heizeinrichtung 20 ist
in einer Betriebsposition benachbart zu einer Blechanordnung (z.B.
einer Automobilblechanordnung) 22 gezeigt. Im Betrieb arbeitet
die induktive Heizeinrichtung 20, um die Härtungsdauer
einer geformten, im Wesentlichen kontinuierlichen Verbindungslinie
(d.h. eine Verbindungslinie muss nicht vollkommen kontinuierlich
sein) zu reduzieren, die von einem auf Wärme ansprechenden Verbindungsmaterial
definiert ist, das zwischen zwei Teilen angeordnet ist, wobei die
induktive Heizeinrichtung 20 eine manuell umformbare Kabelanordnung
aufweist, die benachbart zu der geformten Verbindungslinien entlang
ihrer Längserstreckung
positionierbar ist. Die induktive Heizeinrichtung 20 stellt
ein gesteuertes gleichmäßiges Erwärmen der
geformten Verbindungslinie entlang ihrer Längserstreckung bereit, einschließlich einer gleichmäßigen Erwärmung von
Verbindungslinien in einem zweidimensionalen und dreidimensionalen
Raum. Die umformbare Kabelanordnung ist in einer Nicht-Dipol- (wie
dargestellt) oder einer Dipolkonfigurierung benachbart zu der Verbindungslinie
positionierbar. Die induktive Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist viele Anwendungsweisen auf, darunter Autoreparatur,
Heimreparatur, Flugzeugindustrie, Landwirtschafts- und Industriemaschinen
usw., einschließlich
der Nutzung mit Klebstoffen, Dichtungsmitteln, oder zum gesteuerten,
gleichmäßigen Schmelzen
von anderen Materialien. Andere Nutzungsweisen werden Fachleuten nach
der Lektüre
der vorliegenden Anmeldung deutlich werden.
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Die
induktive Heizeinrichtung 20 weist eine Wechselstromversorgung 24 auf,
die elektrisch an eine flexible, umformbare Kabelanordnung 26 angeschlossen
ist. Blechanordnung 22 weist eine erste Verbindungslinie 28 auf,
die eine erste Form aufweist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
entspricht die erste Form der ersten Verbindungslinie 28 der
Form der Umfangskante der Blechanordnung 22.
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Die
flexible, umformbare Kabelanordnung 26 ist entlang der
ersten Verbindungslinie 28 angeordnet. Insbesondere ist
die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 manuell zu der
ersten Form der ersten Verbindungslinie verformbar. Außerdem ist
die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 dazu in der
Lage, manuell zu einer zweiten Form einer zweiten Verbindungslinie
umgeformt zu werden, die verschieden ist von der ersten Form der
ersten Verbin dungslinie. Ein Sicherungsmechanismus 30 ist
zum lösbaren
Sichern der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 an
der Blechanordnung 22 vorgesehen. In einer bevorzugten
Ausführungsform weist
der Sicherungsmechanismus 30 metallische oder nichtmetallische
Klammern oder Befestigungsklemmen auf. Andere Sicherungsmechanismen
können
benutzt werden, wie z.B. klebstoffverstärkte Elemente (z.B. Klebeband),
oder ein magnetisches Element zum magnetischen Sichern (d.h. Koppeln)
der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 an der Blechanordnung 22.
Andere geeignete Sicherungsmechanismen werden Fachleuten nach der
Lektüre
der Offenbarung der vorliegenden Erfindung deutlich werden.
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Die
Stromversorgung 24 ist eine Wechselstromversorgung. Die
Stromversorgung 24 ist eine Hochfrequenzstromversorgung,
vorzugsweise mit einer Ausgangsfrequenz von über 1 Kilohertz. In einer bevorzugten Ausführungsform
liegt die Ausgangsfrequenz der Stromversorgung 24 zwischen
10 Kilohertz und 400 Kilohertz.
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Die
flexible, umformbare Kabelanordnung 26 ist ein einzelnes
Kabel, das entlang der Verbindungslinie 28 angeordnet ist,
und das, wie dargestellt, in einer einfachen, nicht dipoligen Art
und Weise angeordnet ist. Eine solche Konfigurierung ermöglicht eine
gleichmäßige Erwärmung der
Verbindungslinie 28 entlang ihrer Längserstreckung. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
erfordert das gesteuerte, gleichmäßige Erwärmen keinen zusätzlichen
Kühlmechanismus,
sondern kühlt
auf natürliche
Weise. Bei höheren
Temperaturen wäre eine
zusätzliche
Kühlung
nötig.
In einer Ausführungsform
weist die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 mehrere
Drähte
auf, und vorzugsweise einen Litzendraht. Die flexible, umformbare
Kabelanordnung 26 soll an späterer Stelle der Beschreibung
detailliert beschrieben werden. Alternativ ist die Kabelanordnung 26 wirksam in
einer Dipolkonfigurierung entlang der Verbindungslinie 28 positionierbar.
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2 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 2-2 aus 1, die ein
Ausführungsbeispiel
einer Anwendung einer flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 zeigt,
die betriebsfähig
benachbart zu der ersten Verbindungslinie 28 der Blechanordnung 22 angeordnet
ist. Die Blechanordnung 22 weist ein auf Wärme ansprechendes
Material 40 auf, das zwischen einem ersten Teil 42 und
einem zweiten Teil 44 angeordnet ist. Das erste Teil 42 oder
das zweite Teil 44 sind aus einem elektrisch leitenden
Material hergestellt (z.B. Metallblech). In einer Anwendung ist
das erste Teil 42 Bestandteil einer Automobilstruktur,
und das zweite Teil 44 ist ein Außenblechteil eines Automobils.
Elektrisch leitendes Material, wie hier benutzt, kann auch Klebstoffe
aufweisen, die stark beladen sind, so dass sie über eine kontinuierliche Gleichstrom-Leitfähigkeit
verfügen,
oder beladene Klebstoffe, die Elektrizität bei höheren Frequenzen leiten.
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Auf
Wärme ansprechendes
Verbindungsmaterial 40 ist ein Verbindungsmaterial, bei
dem die Härtungsdauer
reduziert wird (d.h. die Härtungsrate
beschleunigt wird), wenn es erwärmt
wird. Verbindungsmaterial 40 kann ein Einkomponenten- oder
Zweikomponentenverbindungsmaterial (z.B. Klebstoff) sein, wie Fachleuten
bekannt. Ein Ausführungsbeispiel
eines Zweikomponentenverbindungsmaterials ist unter dem Handelsnamen
3M Automix Panel Bonding Adhesive erhältlich, verfügbar von
der 3M Company aus St. Paul, Minnesota. Wie hier benutzt, bezeichnet
der Begriff auf Wärme
ansprechende Verbindungsmaterialien auch Dichtungsstoffe, derart,
dass die vorliegende Erfindung benutzt werden kann, um die Verteilung
von „Schmelzklebstoff"-Dichtungsstoffen
zu unterstützen.
Andere auf Wärme
ansprechende Verbindungsmaterialien sind thermal setzbare Polymere,
darunter Kunstharze, Polyester, Akrylate, Urethane oder andere nützliche
auf Wärme ansprechende
Verbindungsmaterialien oder Materialmischungen. Solche Materialien können auch
wärmeaktivierte
Härtungsmittel
aufweisen, die in den Zusammensetzungen enthalten sind. Außerdem können solche Verbindungsmaterialien
einen Beschleuniger aufweisen, welcher der Zusammensetzung hinzugefügt ist,
damit sie bei einer niedrigeren Temperatur vollständig aushärtet oder
Handhabungsfestigkeit erreicht, oder um die Härtungsdauer zu reduzieren,
wenn sie Wärme über kürzere Zeit
ausgesetzt sind. Andere auf Wärme
ansprechende Verbindungsmaterialien werden Fachleuten nach der Lektüre der Offenbarung
der vorliegenden Anmeldung deutlich werden.
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Die
flexible, umformbare Kabelanordnung 26 ist benachbart zu
der ersten Verbindungslinie 28 der Blechanordnung 22 entlang
ihrer Längserstreckung
angeordnet gezeigt. In einer Ausführungsform weist die flexible,
umformbare Kabelanordnung 26 mehrere Drähte 50 auf (z.B. 600
Drähte,
wobei nur 7 dargestellt sind), und insbesondere ist sie ein Litzendraht
mit 100 bis 1000 oder mehr Drähten 50.
In einer Anwendung weist jeder Draht einen Durchmesser zwischen
0,03 und 0,15 mm auf. In einer Anwendung weist jeder Draht 50 eine
isolierte Abdeckschicht 52 auf, um einen isolierten Draht
zu begrenzen. In einem Aspekt ist die isolierte Abdeckschicht 52 aus
einem polymerischen Material hergestellt (z.B. einem wärmeverformbaren
Kunstharzlack). Optional umgibt eine Hülle oder eine zweite Isolierschicht 54 die
Drähte 50.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Hüllschicht 54 aus
einem polymerischen Material hergestellt.
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Mehrere
isolierte Drähte
bilden bevorzugt die flexible, umformbare Kabelanordnung 26,
um die Strom führende
Oberfläche
der Kabelanordnung zu maximieren. Insbesondere führt die Benutzung einer Anzahl
kleiner isolierter Drähte
zu einer größeren Gesamtleitfläche, die
mehr Strom führen
kann als ein einzelner Draht oder eine einzige Leitung, da Leiter
die Elektronen (d.h. den Strom) nahe ihrer Oberfläche mit
höherer
Frequenz führen.
Auf diese Weise erhöht
sich der Widerstand der Kabelanordnung nicht in unerwünschter
Weise für
Hochfrequenzanwendungen. Dies ist insbesondere wünschenswerter als die Benutzung
eines üblichen steifen
Kupferdrahts oder einer steifen Kupferleitung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 eine Litzendrahtkabelanordnung.
Litzendraht ist von mehreren Quellen erhältlich, darunter WireTronic,
Inc. aus Calabarra, Kalifornien, USA.
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Ein
Litzendrahtaufbau ist dazu ausgelegt, die Leistungsverluste zu minimieren,
die bei massiven Leitern aufgrund des „Hauteffekts" (zuvor oben beschrieben)
auftreten. Der Hauteffekt ist die Tendenz von Funkfrequenzstrom,
sich an der Oberfläche
des Leiters zu konzentrieren. Der Litzendrahtaufbau wirkt diesem
Effekt entgegen, indem die Oberfläche vergrößert wird, ohne dabei die Größe des Leiters
wesentlich zu erhöhen.
Im Allgemeinen sind Litzendrahtkonstruktionen, die aus vielen Strängen feinerer
Drähte
aufgebaut sind, am besten für
Hochfrequenzanwendungen geeignet. Polyurethan-Nylon ist die Beschichtung,
die am häufigsten
zum Isolieren einzelner Stränge
benutzt wird, da sie lötbar
ist. Allerdings wird man verstehen, dass andere Isolierungen für höhere Temperaturen
ebenfalls benutzt werden können.
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Jeder
Drahtstrang ist elektrisch mit einer Isolierbeschichtung isoliert,
die allgemein für
Magnetdraht benutzt wird. Die üblichsten
Isolierungen für
Litzendrähte
sind massives Heavy-Build-Polyurethan-Nylon, das dem Industriestandard
NEMA MW 80-C (Wärmeklasse
155°C) für Magnetdraht
entspricht. Andere geeignete Isolierungstypen und -bauarten können benutzt
werden. Litzendraht kann als „umwickelt" und „nicht
umwickelt" beschrieben
werden. Umwickelter Litzendraht bedeutet, dass der gesamte Litzendrahtaufbau
für zusätzliche Festigkeit
und Schutz mit einem Nylongewebe oder -garn umwickelt ist. Eine
andere Option ist es, dass der Litzendrahtaufbau mit FEP Teflon® oder
PVC anstelle von Nylon umhüllt
ist. Die übliche
Teflon®-Stärke liegt zwischen
0,005 Zoll und 0,015 Zoll. Teflon ist eine Handelsmarke der Dupont
Corporation.
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Übliche Frequenzspannen
für die
Litzendrahtstranggröße sind
wie folgt:
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 eine 661-Leiter-Litzendrahtanordnung
aus 34 AWG-Kupferdrähten,
einer Single-Build-Polyurethan-Nylon-Isolierung
(Wärmeklasse
155°C),
mit einer Teflon®-Hülle. Der Außendurchmesser der Kabelanordnung
liegt zwischen etwa 0,21 Zoll und 0,23 Zoll.
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Im
Betrieb erzeugt die Aktivierung der Stromversorgung 24 einen
Hochfrequenzstrom, der von der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 geführt wird.
Die bestromte flexible, umformbare Kabelanordnung 26 erzeugt
ein Magnetfeld, das über
einen Bereich verteilt wird, der durch Magnetfeldlinien 60 angezeigt
ist, was zu einer Erwärmung
des benachbarten elektrisch leitenden Materials (z.B. eines Blechmaterials)
in unmittelbarer Nähe
zu der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 führt. Die
resultierende induktive Erwärmung des
elektrisch leitenden Materials wird durch starke Wirbelströme verursacht,
die durch die Magnetfelder in dem elektrisch leitenden Material
induziert werden. Das induktiv erwärmte elektrisch leitende Material
(z.B. das zweite Teil 44) arbeitet, um das auf Wärme ansprechende
Verbindungsmaterial 40 direkt zu erwärmen, und so die Härtungsdauer
des Verbindungsmaterials 40 zu beschleunigen, vorzugsweise
wenigstens bis auf Handhabungsfestigkeit. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind das erste Teil 42 oder das zweite Teil 44 aus
einem elektrisch leitenden Material (z.B. Blechmaterial) hergestellt.
Alternativ ist ein äußeres Teil 45 nichtmetallisch, und
Teil 46, das benachbart zu dem zweiten Teil 45 hergestellt
ist, ist aus einem elektrisch leitenden Material (z.B. Blechmaterial)
hergestellt.
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In 3 bis 5 sind
Querschnittansichten dargestellt, die alternative Ausführungsbeispiele
von Anwendungen der induktiven Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen. Insbesondere ist in 3 die flexible,
umformbare Kabelanordnung 26 benachbart zu dem ersten Teil 42 angeordnet,
und ist auch benachbart zu dem zweiten Teil 44 angeordnet,
was ein induktives Erwärmen
von beiden Seiten erlaubt. In 4 ist ein
nicht leitendes Teil (z.B. ein Glasfasertürelement) mit dem ersten Teil 42 verbunden.
Obwohl es sich versteht, dass die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 arbeitet,
um effektiver induktiv zu erwärmen, wenn
sie an Metall oder nahe an einem metallischen Element angeordnet
ist, kann die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 betriebsfähig benachbart
zu dem ersten Teil 42 und/oder benachbart zu dem elektrisch nicht
leitenden Teil 45 angeordnet sein. In 5 ist
ein metallisches Teil 46 benachbart zu der flexiblen, umformbaren
Kabelanordnung 26 vorgesehen, um das Erwärmen des
auf Wärme
ansprechenden Materials 40 zu unterstützen. In einer gezeigten Anwendung
ist das metallische Teil 46 zwi schen der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 und
dem elektrisch nicht leitenden Teil 45 angeordnet. Im Betrieb
wird das metallische Teil 46 induktiv durch die flexible,
umformbare Kabelanordnung 26 erwärmt, und Wärme wird direkt an das auf Wärme ansprechende
Material 40 übertragen.
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Die
induktive Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist sowohl in einer Reihe von Anwendungen zum Verbinden
als auch zum Lösen
nützlich.
In einer Löseanwendung
wird die flexible, umformbare Kabelanordnung benachbart zu einer
Verbindungslinie angeordnet, um die Verbindungslinie auf eine Temperatur
zu erwärmen,
die ausreicht, um die Verbindung „aufzubrechen", oder verbundene
Werkstücke
zu trennen. Ebenso ist die induktive Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, einschließlich
der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 nützlich,
um ein auf Wärme
ansprechendes Material (z.B. einen Klebstoff oder Dichtungsstoff)
zu erwärmen,
das benachbart zu einem ersten Teil angeordnet ist, das aber nicht
zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil angeordnet ist.
Eine solche Anwendung ist sehr nützlich
bei Dichtungsmitteln, die auf einem Substrat angeordnet sind, und
die nicht zwischen zwei Teilen angeordnet sind. Andere Anwendungen
der induktiven Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
einschließlich
der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung werden Fachleuten nach
der Lektüre
der vorliegenden Anmeldung deutlich werden.
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In 6 ist
ein anderes Ausführungsbeispiel
einer induktiven Heizeinrichtung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung
unter 70 gezeigt. Die induktive Heizeinrichtung 70 ähnelt der
induktiven Heizeinrichtung 20, die zuvor beschrieben wurde.
In dieser Ausführungsform
weist die induktive Heizeinrichtung 20 eine Steuerung 72 zur
gesteuerten Aktivierung der Wechselstromversorgung 24 auf
. In einer Ausführungsform
ist die Wechselstromversorgung 24 ein AC-DC-AC-Hochfrequenzwechsel richter
mit einem gepulsten Hochfrequenzausgang (z.B. Impulsrate von 2,5
Kilohertz bis 20 Kilohertz). In einem Aspekt weist die Steuerung 72 einen
Zeitgeber 74 und einen Frequenzsteuermechanismus (FSM) 76 auf.
Der Zeitgeber 74 ist elektrisch an die Stromversorgung 24 angeschlossen,
um die Stromversorgung 24 zeitgesteuert zu aktivieren,
wodurch die Dauer der induktiven Erwärmung über die flexible, umformbare
Kabelanordnung 26 gesteuert wird. Andere geeignete Verfahren
können
zur Steuerung der Stromversorgung 24 benutzt werden, wie
z.B. in einem Arbeitszyklus (d.h. gewählte Ausschaltzeit und Einschaltzeit).
Solche Verfahren können
das Anlegen von Strom für
zeitlich begrenzte Perioden oder einen voreingestellten, vom Betreiber
einstellbaren Arbeitszyklus aufweisen.
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Der
Frequenzsteuermechanismus 76 ist an die Stromversorgung 24 angeschlossen,
und erlaubt es einem Nutzer, den Leistungsausgang der Stromversorgung 24 zu
steuern. In einem Aspekt arbeitet der Frequenzsteuermechanismus 76 in
Kombination mit der Stromversorgung 24, um bei einer feststehenden
Ausgangsfrequenz eine variable Impulsfrequenz oder -Impulsrate bereitzustellen
(z.B. eine Impulsrate von 2,5 Kilohertz bis 20 Kilohertz). Der Betrieb
des Frequenzsteuermechanismus 76 zum Erhöhen der
Impulsrate erhöht den
Leistungsausgang der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26.
Die Steuerung 72 kann andere Steuermechanismen zum Steuern
des Betriebs der induktiven Heizeinrichtung 70 aufweisen.
Die Steuerung 72 kann einen Computer, einen Mikroprozessor,
logische Gatter, oder andere Komponenten aufweisen, die in der Lage
dazu sind, eine Sequenz von logischen Operationen zur selektiven
Steuerung der induktiven Heizeinrichtung 20 durchzuführen, und
es der induktiven Heizeinrichtung 70 zu ermöglichen,
mit anderen Systemen zu kommunizieren.
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In 7 bis 11 sind
Ausführungsbeispiele
dargestellt, die die zweidimensionale und dreidimensionale Verform barkeit
der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 zeigen. Die
Kabelanordnung 26 ist außerdem, wenn sie einmal manuell
in eine gewünschte
Form gebracht wurde, im Wesentlichen unelastisch, und behält so die
gewünschte
Konfiguration bei, bis sie umpositioniert und zu einer zweiten Form
umgeformt wird. Beispielsweise ist die Kabelanordnung 26 in 7 im
dreidimensionalen Raum um ein rechteckig geformtes Objekt herum
positionierbar, um eine dreidimensionale Verbindungslinie zu härten. In 8 ist
die Kabelanordnung 26 im dreidimensionalen Raum entlang
einer gekrümmten
Fläche
eines kegelförmigen
Objekts positionierbar, um eine dreidimensionale Verbindungslinie
zu härten.
In 9 ist die Kabelanordnung 26 im dreidimensionalen
Raum um ein zylinderförmiges
Objekt herum angeordnet, um eine dreidimensionale Verbindungslinie
zu härten.
In 10 ist die Kabelanordnung 26 entlang
einer Verbindungslinie in einem zweidimensionalen Raum in einer
im Wesentlichen bogenförmigen
Art und Weise angeordnet, wobei der Bogen sich über mehr als 180° erstreckt.
Ebenso ist die Kabelanordnung 26 in 11 in
einem zweidimensionalen Raum angeordnet gezeigt.
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In 12 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zum Verbinden oder Lösen von zwei nebeneinander
angeordneten Teilen gemäß der vorliegenden
Erfindung unter 100 dargestellt. Das Verfahren reduziert die Härtungsdauer
eines auf Wärme
ansprechenden Verbindungsmaterials, das zwischen einem ersten Teil und
einem zweiten Teil angeordnet ist, und eine im Wesentlichen kontinuierliche
Verbindungslinie definiert, wobei das erste Teil oder das zweite
Teil aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, oder
benachbart zu einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist.
Das Verfahren ist auch nützlich
zum Erwärmen
eines auf Wärme
ansprechenden Materials (z.B. eines Klebstoffs oder Dichtungsstoffs).
In Schritt 102 wird eine flexible, umformbare Kabelanordnung 26 bereitgestellt.
In einem Aspekt ist die flexible, umformbare Kabelanord nung als
mehrere Drähte
definiert, die verseilt sind. Eine Isolierschicht deckt jeden Draht
ab und bildet einen isolierten Draht. Eine Hüllschicht bedeckt alle isolierten
Drähte.
Insbesondere ist die Kabelanordnung ein Litzendraht.
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In
Schritt 104 wird die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 benachbart
zu dem ersten Teil entlang der ersten Verbindungslinie angeordnet,
einschließlich
des manuellen Formens der flexiblen, umformbaren Kabelanordnung 26 zu
einer ersten Form der ersten Verbindungslinie. Die flexible, umformbare
Kabelanordnung 26 behält
die Form der ersten Form, ist jedoch manuell zu einer unterschiedlichen
Form umformbar. In Schritt 106 wird die flexible, umformbare
Kabelanordnung an eine Wechselstromversorgung 24 angeschlossen.
Die Wechselstromversorgung 24 ist eine Hochfrequenzstromversorgung
mit einer Ausgangsfrequenz, die höher ist als 1 Kilohertz. In
einer bevorzugten Ausführungsform
liegt die Ausgangsfrequenz zwischen 25 und 400 Kilohertz. Eine Steuerung 72 kann
an die Stromversorgung angeschlossen werden, um die Aktivierung der
Stromversorgung zu steuern. In Schritt 108 wird die Wechselstromversorgung
aktiviert, um das elektrisch leitende Material induktiv zu erwärmen, um
das auf Wärme
ansprechende Material gleichmäßig entlang
der ersten Verbindungslinie direkt zu erwärmen.
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Die
flexible, umformbare Kabelanordnung 26 kann an der ersten
Verbindungslinie entlang ihrer Längserstreckung
gesichert sein. Die flexible, umformbare Kabelanordnung 26 kann
von der ersten Verbindungslinie entfernt werden, und manuell zu
einer zweiten Form einer zweiten Verbindungslinie umgeformt werden,
die verschieden ist von der ersten Form der ersten Verbindungslinie.
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Ein
Beispiel, das eine spezifische Benutzung der induktiven Heizeinrichtung 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, ist in den folgenden Abschnitten darge stellt. In
dieser Anwendung wurde die induktive Heizeinrichtung 20 zum
Reduzieren der Härtungsdauer
eines auf Wärme
ansprechenden Verbindungsmaterials eingesetzt, das zum Verbinden
eines Außenmetallblechs
eines Fahrzeugs an einer Fahrzeugstruktur benutzt wurde. Das eingesetzte
auf Wärme
ansprechende Verbindungsmaterial ist 3M Panel Bonding Adhesive 8115. Zunächst werden
die Flächen,
die verbunden werden sollen, mit Hilfe einer Schleifscheibe mit
Körnung 36 oder 50 von
Farbe und Rost befreit. Das Ersatzblech wird „trocken" an der Fahrzeugstruktur angeordnet,
teilweise festgeklemmt, und auf Passung und Ausrichtung überprüft. Das
Ersatzblech wird dann von dem Fahrzeug entfernt. Die zu verbindenden
Flächen
werden mit Seife und Wasser gereinigt.
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3M
General Purpose Adhesive Cleaner, oder 3M Super Fast Adhesive Cleaner
werden benutzt, um Fett, Wachs und/oder Teer von der Verbindungsfläche zu entfernen.
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Klebstoff
(d.h. das auf Wärme
ansprechende Verbindungsmaterial) wird auf alle Flächen aufgebracht, die
verbunden werden sollen. Ein Kunststoffspachtel wird benutzt, um
den Klebstoff zu verteilen, der benutzt werden kann, um eine Grundlage
für einen
weiteren Klebstofftropfen bereitzustellen. Ein Klebstofftropfen
wurde etwa einen Viertel Zoll von der Kante des Ersatzblechs aufgebracht.
Das Ersatzblech wurde dann in richtiger Ausrichtung zu der Fahrzeugstruktur
angebracht und mit Hilfe von Klemmen befestigt, um jegliche Bewegung
zu verhindern.
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Ein
Litzendraht von 7,37 mm (0,29 Zoll) mal 10,06 m (33 Fuß) wird
für die
flexible, umformbare Kabelanordnung benutzt. Die Kabelanordnung
wird an eine Stromversorgung von 1500 Watt, 120 VAC und Variabilität zwischen
25 und 50 Kilohertz angeschlossen. Die Kabelanordnung wurde in einer
nicht dipoligen Weise an der im Wesentlichen kontinuierlichen Verbindung
entlang ihrer Längserstreckung
angeordnet, und die Stromversorgung wurde aktiviert. Die Stromversorgung
weist einen Regelwiderstand auf, um den Strom in der Kabelanordnung
zu steuern, und dadurch das Erwärmen
des Verbindungsklebstoffs zu steuern. Der Regelwiderstand wurde
auf 85 eingestellt, und das Metallersatzblech erreichte eine Temperatur
von 93,33°C
(200°F) in
10 Minuten. Die Temperatur hatte noch keinen Dauerzustand erreicht,
aber der herausgepresste Klebstoff hatte sich erhärtet, was
anzeigte, dass eine ausreichende Härtung erfolgt war, um die Bauteile
ohne Befestigungsklemmen zusammenzuhalten (d.h., die Handhabungsfestigkeit
war erreicht). Die Leistung an die Stromversorgung wurde ausgeschaltet,
und das Ersatzblech kühlte
auf unter 37,78°C
(100°F)
ab, was etwa 10 Minuten dauerte. Die Klemmen wurden entfernt. Die
Gesamtzeit zum Auftragen des Klebstoffs, die Wärmehärtung und das Kühlen betrug
weniger als 30 Minuten. Das Erwärmen
war nur nötig,
um schnell eine Handhabungsfestigkeit zu erreichen, um das Entfernen
der Klemmen zu erlauben. Die induktive Heizeinrichtung reduzierte
die Zeit bis zum Erreichen der Handhabungsfestigkeit um über 3 1/2
Stunden.
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Zahlreiche
Merkmale und Vorteile der Erfindung wurden in der vorangehenden
Beschreibung erläutert. Man
wird natürlich
verstehen, dass diese Offenbarung nur erklärender Natur, und das in vielerlei
Hinsicht. Änderungen
an Details können
vorgenommen werden, insbesondere hinsichtlich der Form, Größe, und
Anordnung der Bauteile, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Der Umfang der Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen definiert.
