FR2533793A1 - INDUCTION HEATING DEVICE PROVIDED WITH AN ELECTRONIC POSITIONING CONTROL - Google Patents
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- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION AGENCE DE MANIERE A POSITIONNER L'INDUCTEUR DE MANIERE PRECISE PAR RAPPORT A LA PIECE A CHAUFFER 12, TELLE QU'UN SIEGE DE SOUPAPE DE MOTEUR, AVANT DE COMMENCER LE PROCESSUS DE CHAUFFAGE. L'INDUCTEUR 40 EST MONTE A L'EXTREMITE AVANT D'UN ARBRE 34 PORTE PAR UN CHARIOT 14. L'ARBRE EST SOLLICITE VERS L'AVANT PAR DES RESSORTS 78A, 78B ET EST ASSEMBLE A SON EXTREMITE ARRIERE A UN ACCOUPLEMENT 65 A TENON MONTE SUR L'ARBRE D'UN MOTEUR PAS A PAS. LE CHARIOT DEPLACE L'INDUCTEUR EN CONTACT AVEC LA PIECE DE SORTE QUE L'ARBRE SE DEPLACE VERS L'ARRIERE PAR RAPPORT AU CHARIOT A L'ENCONTRE DE L'ACTION DES RESSORTS ET S'ECARTE DE L'ACCOUPLEMENT D'UNE DISTANCE X QUI EST MESUREE PAR UN TRANSDUCTEUR 80. UNE UNITE DE COMMANDE 82 ACTIONNE ENSUITE LE MOTEUR POUR DEPLACER L'ACCOUPLEMENT DE LA DISTANCE MESUREE, DE MANIERE A RE-ACCOUPLER L'ARBRE, PUIS D'UNE DISTANCE SUPPLEMENTAIRE POUR ECARTER L'INDUCTEUR DE LA PIECE D'UNE DISTANCE VOULUE.THE INVENTION RELATES TO AN INDUCTION HEATING APPARATUS AGENCY SO AS TO POSITION THE INDUCER PRECISELY IN RELATION TO THE ROOM TO BE HEATED 12, SUCH AS AN ENGINE VALVE SEAT, BEFORE BEGINNING THE HEATING PROCESS. INDUCER 40 IS MOUNTED AT THE FRONT END OF A SHAFT 34 CARRIED BY A TROLLEY 14. THE SHAFT IS MOVED FORWARD BY SPRINGS 78A, 78B AND IS ASSEMBLED AT ITS REAR END TO A TENON COUPLING 65 MOUNTED ON THE SHAFT OF A STEP MOTOR. THE TROLLEY MOVES THE INDUCER IN CONTACT WITH THE PART SO THAT THE SHAFT MOVES REVERSE OF THE TROLLEY AGAINST THE ACTION OF THE SPRINGS AND MOVES AWAY FROM THE COUPLING BY A DISTANCE X WHICH IS MEASURED BY A TRANSDUCER 80. A CONTROL UNIT 82 THEN OPERATES THE MOTOR TO MOVE THE COUPLING BY THE MEASURED DISTANCE, SO AS TO RE-COUPLER THE SHAFT, THEN AN ADDITIONAL DISTANCE TO MOVE THE INDUCER FROM THE MEASURED DISTANCE. ROOM OF A DESIRED DISTANCE.
Description
La présente invention se rapporte, d'une manière géné-The present invention relates generally
à un appareil de chauffage par induction et elle a trait to an induction heater and it relates
plus particulièrement à un appareil de chauffage par induc- more particularly to an induction heater
tion qui comporte une commande de positionnement pour assu- tion which includes a positioning control for assu-
rer un espacement optimal entre l'inducteur et la pièce pen- rer optimum spacing between the inductor and the workpiece
dant le cycle de chauffage.during the heating cycle.
Pour obtenir un fonctionnement de plus longue durée et To achieve longer operation and
plus économique des moteurs à combustion interne et, en par- more economical internal combustion engines and, in part
ticulier,de ceux qui fonctionnent avec un carburant ayant une teneur en plomb réduite, on durcit les sièges des soupapes du moteur En l'absence d'un durcissement des sièges de soupape, les gaz d'échappement à très haute température expulsés à Particularly, of those which work with a fuel having a reduced lead content, the engine valve seats are hardened In the absence of hardening of the valve seats, the very high temperature exhaust gases expelled at
travers les soupapes des cylindres provoquent une usure ex- through the cylinder valves cause ex- wear
cessive des sièges de soupape, ce qui réduit la durée de vie utile du moteur Le procédé le plus couramment utilisé pour discontinued valve seats, reducing engine service life The most commonly used method for
accroître la dureté des sièges de soupape des moteurs à com- increase the hardness of the valve seats of combustion engines
bustion interne consiste à chauffer le siège de soupape à une très haute température puis à le tremper avec un fluide de refroidissement Pour effectuer un tel chauffage à haute température des sièges de soupape de moteurs à combustion interne, on utilise couramment des dispositifs de chauffage internal bustion consists of heating the valve seat to a very high temperature and then quenching it with a cooling fluid. To carry out such high-temperature heating of the valve seats of internal combustion engines, heaters are commonly used.
par induction.by induction.
Un dispositif de chauffage par induction caractéris- A characteristic induction heater
tique utilisé pour chauffer par induction les sièges de sou- tick used to heat induction seats
pape de moteurs à combustion interne comprend un inducteur ayant une configuration complémentaire de celle du siège de soupape Lorsque l'inducteur a été placé dans une relation opérante avec le siège de soupape, un courant alternatif haute fréquence est appliqué à l'inducteur ce qui provoque la génération par l'inducteur d'un champ magnétique variant en fonction du temps qui est induit dans la partie du bloc Pape of internal combustion engines includes an inductor having a configuration complementary to that of the valve seat When the inductor has been placed in an operating relationship with the valve seat, a high frequency alternating current is applied to the inductor which causes the generation by the inductor of a magnetic field varying as a function of time which is induced in the part of the block
moteur qui entoure le siège de soupape Les courants de Fou- motor which surrounds the valve seat
cault en circulation qui sont engendrés par le champ magné- circulating cault which are generated by the magnetic field
tique induit dans le bloc moteur sont soumis à des pertes par résistance élevées qui provoquent le chauffage du siège de soupape En pratique, on obtient le couplage magnétique optimal entre l'inducteur et le siège de soupape lorsque l'inducteur est séparé par un entrefer petit mais fini du siège de soupape L'espacement de cet entrefer est critique tick induced in the engine block are subjected to high resistance losses which cause the heating of the valve seat In practice, the optimal magnetic coupling between the inductor and the valve seat is obtained when the inductor is separated by a small air gap but the valve seat is finished The spacing of this air gap is critical
étant donné qu'un très grand entrefer se traduit par un mé- given that a very large air gap results in a
diocre couplage magnétique et, par conséquent, par un mau- poor magnetic coupling and, therefore, by a poor
vais chauffage tandis qu'une distance d'entrefer trop petite entre l'inducteur et le siège de soupape se traduit par will heat while too small air gap distance between inductor and valve seat results in
chauffage inégal du siège de soupape En pratique, un entre- uneven valve seat heating In practice, a valve
fer compris entre 0,02 et 0,06 mm est habituellement satis- iron between 0.02 and 0.06 mm is usually satis-
faisant.doing.
Dans le passé, on a obtenu la distance d'entrefer cor- In the past, the air gap distance was obtained
recte entre l'inducteur et le siège de soupape du bloc moteur en montant élastiquement l'inducteur sur un châssis qui est straight between the inductor and the valve seat of the engine block by resiliently mounting the inductor on a frame which is
monté coulissant sur une plateforme de façon à pouvoir effec- sliding mounted on a platform so that it can be effectively
tuer un mouvement de va-et-vient en rapprochement et en éloi- kill a back-and-forth movement in coming and going
gnement du bloc moteur suivant l'axe de l'inducteur Le chas- the motor unit along the axis of the inductor The chas-
sis et l'inducteur sont sollicités en direction de la pièce de façon à amener l'inducteur en contact avec le siège de sis and the inductor are biased towards the workpiece so as to bring the inductor into contact with the seat
soupape du bloc moteur et,à ce moment,on verrouille l'induc- engine block valve and, at this time, the induc-
teur au châssis et on déplace le châssis et l'inducteur en éloignement du moteur sur une distance d'entrerfer préréglée de sorte que l'inducteur est séparé du siège de soupape du bloc moteur de la distance d'entrefer voulue Bien que de tels dispositifs de chauffage par induction de la technique chassis and the chassis and the inductor are moved away from the motor over a preset air gap distance so that the inductor is separated from the valve seat of the engine block by the desired air gap distance Although such devices induction heating technology
antérieure soient satisfaisants pour produire le durcisse- satisfactory to produce the hardening
ment des sièges de soupape des moteurs à combustion interne, ils présentent néanmoins cet inconvénient que la totalité valve seats of internal combustion engines, they nevertheless have this drawback that all
du châssis doit être écarté de la pièce pour produire l'es- of the chassis must be moved away from the workpiece to produce the
pacement voulu entre l'inducteur et le siège de soupape du desired spacing between the inductor and the valve seat of the
bloc moteurce qui accroît le risque d'une séparation impré- engine block which increases the risk of improper separation
cise entre l'inducteur et la pièce. between the inductor and the part.
Par conséquent, l'un des buts de la présente invention Therefore, one of the objects of the present invention
est de réaliser un appareil de chauffage par induction per- is to make a per-
fectionné pour durcir les sièges de soupape de moteue à com- designed to harden the valve seat
bustion interne dans lequel l'espacement entre l'inducteur et le siège de soupape du bloc moteur puisse être commandé internal bust in which the spacing between the inductor and the valve seat of the engine block can be controlled
avec précision.precisely.
Un autre but de la présente invention est de réaliser 3, un appareil de chauffage par induction perfectionné pour durcir les sièges de soupape de moteurs à combustion interne Another object of the present invention is to provide 3, an improved induction heater for hardening the valve seats of internal combustion engines
qui effectue un positionnement précis de l'inducteur par rap- which performs precise positioning of the inductor relative to
port au siège de soupape du bloc moteur en commandant avec précision le déplacement de l'inducteur par rapport au sup- port to the valve seat of the engine block by precisely controlling the movement of the inductor relative to the
port de l'inducteur.port of the inductor.
Conformément à l'invention, il est prévu un appareil de In accordance with the invention, there is provided an apparatus for
chauffage par induction particulièrement agencé pour posi- induction heating particularly suitable for posi-
tionner avec précision l'élément d'induction par rapport au precisely actuate the induction element with respect to the
siège de soupape d'un bloc moteur avant de commencer le pro- valve seat of an engine block before starting the pro-
cessus de chauffage L'appareil comporte un socle portant heating stops The appliance has a base carrying
un chariot qui peut se déplacer suivant un trajet linéaire. a carriage which can move along a linear path.
Un arbre porte-inducteur est porté par la chariot de façon à pouvoir effectuer un mouvement axial limité et il porte l'inducteur à une extrémité Un ressort sollicite l'arbre An inductor support shaft is carried by the carriage so that it can perform a limited axial movement and it carries the inductor at one end A spring biases the shaft
porte-inducteur en direction de la pièce L'extrémité oppo- inductor holder towards the workpiece The opposite end
sée de l'arbre est assemblée à un accouplement qui accouple l'arbre à un actionneur Le chariot déplace l'inducteur en appui contre la pièce et il effectue un léger dépassement the shaft is assembled with a coupling which couples the shaft to an actuator The carriage moves the inductor in abutment against the part and makes a slight overshoot
de course pour provoquer le déplacement de l'arbre porte- stroke to cause the displacement of the support shaft
inducteur par rapport au chariot à l'encontre de la pression du ressort Ceci désaccouple l'arbre del'accouplement créant inductor with respect to the carriage against spring pressure This uncouples the coupling shaft creating
un intervalle entre l'arbre porte-inducteur et l'accouplement. an interval between the inductor shaft and the coupling.
Cet intervalle est mesuré par un instrument de mesure et des données représentant-la dimension de cet intervalle sont transmises à une unité de commande Cette dernière provoque l'excitation d'un moteur pas à pas de façon qu'il déplace This interval is measured by a measuring instrument and data representing the dimension of this interval are transmitted to a control unit which causes the excitation of a stepping motor so that it moves
l'accouplement d'une distance suffisante pour fermer l'inter- coupling a sufficient distance to close the inter-
valle et ré-accoupler l'arbre porte-inducteur avec l'accou- valle and re-couple the inductor shaft with the coupling
plement Le moteur pas à pas continue alors de fonctionner The stepper motor continues to run.
pour déplacer l'accouplement et, de ce fait, l'arbre porte- to move the coupling and, therefore, the shaft
inducteur et l'élément d'induction qui lui est associé de la distance requise pour obtenir l'espacement voulu entre inductor and the associated induction element by the distance required to obtain the desired spacing between
l'élément d'induction et la surface-du siège de soupape. the induction element and the surface of the valve seat.
Les caractéristiques de l'invention considérées comme The features of the invention considered to be
nouvelles sont précisées dans les revendications annexées news are specified in the appended claims
Cependant, on comprendra mieux l'invention tant en ce qui However, the invention will be better understood both with regard to
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concerne son organisation que son mode de fonctionnement ainsi que d'autres buts et avantages qui luisont propres relates to its organization as its mode of operation as well as other goals and advantages that shine own
en se référant à la description détaillée donnée ci-après with reference to the detailed description given below
considérée à la lumière des dessins annexés dans lesquels: la Fig 1 est une vue en coupe de la machine de chauf- fage par induction perfectionnée de la présente invention; seen in light of the accompanying drawings in which: Fig 1 is a sectional view of the improved induction heating machine of the present invention;
la Fig 2 est une vue en bout de la machine de chauf- Fig 2 is an end view of the heating machine
fage par induction de la Fig 1; et la Fig 3 est une vue de détail en coupe à une plus grande échelle d'une partie de la machine de chauffage par fage by induction of Fig 1; and FIG. 3 is a detail view in section on a larger scale of a part of the machine for heating by
induction de la Fig 2.induction of Fig 2.
La Fig 1,à laquelle on se référera maintenant,repré- Fig 1, to which we will now refer, represents
sente la machine ou appareil 10 de chauffage par induction perfectionné de la présente invention conçu pour chauffer par induction une pièce 12, telle qu'un siège de soupape de feels the improved induction heating machine or apparatus 10 of the present invention designed to induction heat a workpiece 12, such as a valve seat
moteur à combustion interne, afin de provoquer son durcisse- internal combustion engine, to cause it to harden
ment L'appareil 10 de chauffage par induction comprend un chariot 14 qui est monté coulissant sur un socle 15 de façon à pouvoir être déplacé le long du socle suivant un trajet The apparatus 10 for induction heating comprises a carriage 14 which is slidably mounted on a base 15 so that it can be moved along the base along a path.
rectiligne en rapprochement et en éloignement d'une pièce 12. straight towards and away from a part 12.
Un vérin hydraulique 16 est monté entre le chariot 14 et le socle 15 pour déplacer le chariot en va-et-vient par rapport à la pièce Une butée d'arrêt 17 est fixée au socle sur le trajet de déplacement du chariot pour limiter le déplacement A hydraulic cylinder 16 is mounted between the carriage 14 and the base 15 to move the carriage back and forth relative to the workpiece A stop stop 17 is fixed to the base on the movement path of the carriage to limit movement
du chariot sur le socle en direction de la pièce. from the carriage on the base towards the room.
Sur le dessus du chariot 14 est fixée une semelle 18- On the top of the carriage 14 is fixed a sole 18-
qui porte un châssis 20 qui a été plus particulièrement re- which carries a chassis 20 which has been more particularly re-
présenté sur la Fig 2 Le châssis 20 porte une série d'en- shown in Fig 2 The chassis 20 carries a series of
sembles d'électrode 22 axialement mobiles en va-et-vient, l'extrémité arrière d'un de ces ensembles étant représentée electrode leads 22 axially movable back and forth, the rear end of one of these assemblies being shown
dans la partie arrachée de la Fig 2 Chaque ensemble d'é- in the cut-away part of Fig 2 Each set of
lectrode est parallèle à un ensemble d'électrode adjacent electrode is parallel to an adjacent electrode assembly
dont il est espacé Bien que la présente machine de durcis- which it is spaced Although the present hardening machine
sement par induction comporte quatre ensembles d'électrode, les spécialistes de la technique reconnaîtront que le nombre induction induction has four sets of electrodes, those skilled in the art will recognize that the number
des ensembles d'électrode portés par le châssis dépend natu- of the electrode assemblies carried by the chassis depends
rellement de la configuration de la pièce Les ensembles d'é- the configuration of the room The sets of
lectrode 22 ont tous la même construction et, par consé- electrode 22 all have the same construction and therefore
quent, on n'en décrira qu'un seul en détail. only one will be described in detail.
Nous référant à nouveau à la Fig 1, chaque ensemble d'électrode 22 est composé d'un fourreau 26 qui est monté coulissant defaçon à pouvoir se déplacer axialement dans le Referring again to Fig 1, each electrode assembly 22 is composed of a sheath 26 which is slidably mounted so as to be able to move axially in the
châssis 20 au moyen d'une paire de paliers 28 qui sont sé- chassis 20 by means of a pair of bearings 28 which are separated
parés l'un de l'autre par une pièce d'espacement 30 Les adorned with each other by a spacer 30
paliers sont repoussés en appui contre les extrémités de la - bearings are pushed back against the ends of the -
pièce d'espacement 30 par des chapeaux de palier 32 fixés spacer 30 by bearing caps 32 fixed
à chaque extrémité du châssis 20. at each end of the chassis 20.
Le fourreau 26 est traversé par un alésage 33 s'4 ten- The sleeve 26 is traversed by a bore 33 s'4 tens-
dant axialement qui reçoit un arbre 34 L'alésage 33 a un diamètre suffisant pour permettre un mouvement de pivotement limité de l'arbre 34 A cette fin, l'arbre 34 est porté à axially receiving a shaft 34 The bore 33 has a diameter sufficient to allow a limited pivoting movement of the shaft 34 To this end, the shaft 34 is brought to
son extrémité avant dans le fourreau 26 par une portée sphé- its front end in the sheath 26 by a spherical bearing
rique ou rotule 36 fixée à l'arbre 34 et disposée dansune partie de plus grand diamètre 37 formée dans l'extrémité rique or patella 36 fixed to the shaft 34 and disposed in a part of larger diameter 37 formed in the end
avant du fourreau 26 au voisinage de la pièce 12. front of the sleeve 26 in the vicinity of the part 12.
La portée 36 est formée de deux parties hémisphériques accouplées qui sont fixées à l'arbre 34 de façon à former une sphère ou rotule qui peut tourner à l'intérieur de la partie 37 de plus grand diamètre du fourreau 26 Grâce à cet agencement, l'arbre 34 peut pivoter autour du centre de la The bearing surface 36 is formed by two coupled hemispherical parts which are fixed to the shaft 34 so as to form a sphere or ball which can rotate inside the part 37 of larger diameter of the sheath 26 Thanks to this arrangement, the shaft 34 can pivot around the center of the
sphère dans une direction quelconque pour effectuer un ajus- sphere in any direction to make an adjustment
tement radial de l'inducteur 40 et de la pointe 44 qui lui est associée afin de les adapter à la position du siège de soupape Un tel ajustement radial est effectué en déplaçant la pointe 44 en appui contre le siège de soupape pendant que radially of the inductor 40 and the tip 44 which is associated therewith in order to adapt them to the position of the valve seat. Such a radial adjustment is carried out by moving the tip 44 in abutment against the valve seat while
l'arbre 34 est libre de pivoter.the shaft 34 is free to pivot.
Cependant, une fois que l'ajustement radial a été effec- However, once the radial adjustment has been made
tué, la portée sphérique 36 est serrée contre le four- killed, the spherical seat 36 is pressed against the furnace
reau 26 par un piston creux 38 pour verrouiller l'arbre 34 dans sa position de pivotement et fixer, de ce fait, la pointe 44 de l'inducteur 40 dans la position radiale ajustée en alignement exact avec le siège de soupape sur lequel elle reau 26 by a hollow piston 38 to lock the shaft 34 in its pivoting position and thereby fix the tip 44 of the inductor 40 in the radial position adjusted in exact alignment with the valve seat on which it
doit opérer.must operate.
Le piston 38 est retenu dans la partie avant du fourreau 26 par un organe de retenue 39 qui est fixé à l'extrémité du fourreau L'arbre 34 s'étend à travers un alésage axial formé dans le piston 38, alésage qui a un diamètre suffisant pour ne pas entraver le mouvement de pivotement de l'arbre 34 La périphérie extérieure du piston 38 est en appui contre l'alésage interne de l'organe de retenue 39 dans lequel le The piston 38 is retained in the front part of the sleeve 26 by a retaining member 39 which is fixed to the end of the sleeve The shaft 34 extends through an axial bore formed in the piston 38, a bore which has a diameter sufficient not to hinder the pivoting movement of the shaft 34 The outer periphery of the piston 38 bears against the internal bore of the retaining member 39 in which the
piston peut ainsi coulisser.piston can slide.
Le piston 38 comporte une collerette radiale 43 qui The piston 38 has a radial flange 43 which
forme une surface annulaire à laquelle une pression hydrau- forms an annular surface at which a hydraulic pressure
lique est appliquée pour serrer en position la portée sphé- applied to tighten the spherical seat in position
rique ou rotule 36 La pression hydraulique est admise par un orifice 42 dans l'espace situé entre la face annulaire de rique or patella 36 The hydraulic pressure is admitted through an orifice 42 in the space between the annular face of
la collerette 43 et l'extrémité intérieure de l'organe de re- the collar 43 and the inner end of the retaining member
tenue 39 La pression repousse le piston 38 vers la droite, en considérant la Fig 1, de façon qu'il agisse contre la held 39 The pressure pushes the piston 38 to the right, considering Fig 1, so that it acts against the
portée sphérique 36 afin de la serrer contre le fourreau 26. spherical bearing 36 in order to clamp it against the sheath 26.
Une telle action sert à verrouiller l'arbre 34 dans sa posi- Such an action serves to lock the shaft 34 in its posi-
tion de pivotement pour maintenir la pointe 44 de l'induc- pivoting to maintain the tip 44 of the induc-
teur dans sa position radiale ajustée. in its adjusted radial position.
La configuration de la pointe 44 de l'inducteur 40 cor- The configuration of the tip 44 of the inductor 40 cor-
respond à la configuration des sièges de soupape qui sont durcis Par conséquent, le champ magnétique qui varie en fonction du temps, produit par l'inducteur 40 lorsqu'il est excité par un courant alternatif haute fréquence transporté jusqu'à l'inducteur par des conducteurs 47 a et 47 b provenant de la source 48 de courant alternatif haute fréquence,est responds to the configuration of the valve seats which are hardened Consequently, the magnetic field which varies as a function of time, produced by the inductor 40 when it is excited by a high frequency alternating current transported to the inductor by conductors 47 a and 47 b from the high frequency alternating current source 48, is
ainsi concentré dans le siège de soupape provoquant l'induc- thus concentrated in the valve seat causing the induc-
tion dans le siège d'un champ magnétique variant en fonction du temps de polarité opposée Le champ magnétique variant en fonction du temps induit dans le siège de soupape provoque la circulation de courants de Foucault dans le siège de soupape ce qui provoque un chauffage dû aux pertes par effet Joule tion in the seat of a magnetic field varying as a function of the time of opposite polarity The magnetic field varying as a function of the time induced in the valve seat causes eddy currents to circulate in the valve seat which causes heating due to Joule losses
élevées subies par les courants de Foucault. high undergone by the eddy currents.
Pour obtenir le couplage magnétique optimal entre la To obtain the optimal magnetic coupling between the
pointe 44 de l'inducteur et la pièce 12, il est habituelle- tip 44 of the inductor and part 12, it is usual-
ment souhaitable que la pointe 44 de l'inducteur 40 soit sé- It is desirable that the tip 44 of the inductor 40 be se-
parée de la pièce 12 d'une distance ou entrefer petit mais adorned with part 12 from a distance or small air gap but
fini, typiquement de l'ordre de 0,02 à 0,06 mm Pour obte- finished, typically in the range of 0.02 to 0.06 mm To obtain
nir l'espacement désiré entre la pointe 44 de l'inducteur- set the desired spacing between tip 44 of the inductor
et la pièce 12 de manière à assurer le couplage magnétique optimal, la machine 10 est munie d'un nouvel appareil de commande de positionnement qui comporte une paire de plaques a et 50 b verticalement orientées qui sont séparées l'une de l'autre par une série de tiges 52 (comme représenté sur la Fig 2) Chaque tige comporte une extrémité filetée qui and the part 12 so as to ensure optimal magnetic coupling, the machine 10 is provided with a new positioning control device which comprises a pair of vertically oriented plates a and 50 b which are separated from one another by a series of rods 52 (as shown in Fig 2) Each rod has a threaded end which
s'étend à travers la plaque 50 a pour se visser dans un alé- extends through plate 50 a to screw into a bore
sage fileté complémentaire formé dans l'extrémité droite d'une tige 54 correspondante Ces dernières tiges 54 sont vissées dans le châssis 20 de façon que chacune soit co axiale avec la tige 52 correspondante Chacune des tiges 52 wise complementary thread formed in the right end of a corresponding rod 54 These latter rods 54 are screwed into the frame 20 so that each is co-axial with the corresponding rod 52 Each of the rods 52
est fixée à son extrémité droite à la plaque 50 b par un bou- is fixed at its right end to the plate 50 b by a plug
lon 55 respectivement correspondant (dont l'un a été repré- lon 55 respectively corresponding (one of which was shown
senté) qui s'étend à travers la plaque 50 b pour venir se felt) which extends through the plate 50 b to come
visser dans l'alésage de la tige 52 correspondante. screw into the bore of the corresponding rod 52.
Un moteur pas à pas 56 est fixé sur la face droite de la plaque 50 b de façon que son arbre 58 s'étende à travers un alésage formé dans la plaque, coaxialement avec l'arbre 34 et le fourreau 26 Comme plus particulièrement représenté sur la Fig 3, l'arbre 58 du moteur pas à pas est accouplé à une vis mère 60 Cette dernière engrène avec un écrou 62 qui comporte une extrémité 63 munie d'une collerette disposée dans une ouverture 64 formée dans l'extrémité droite d'un accouplement 65 à tenon en forme de C qui est accouplé par vissage à l'extrémité arrière (droite) de l'arbre 34 Une goupille 66 (Fig 1 et 3) s'étend à travers un trou formé dans la paroi de l'accouplement 65 à tenon et dans un trou A stepping motor 56 is fixed on the right face of the plate 50b so that its shaft 58 extends through a bore formed in the plate, coaxially with the shaft 34 and the sleeve 26 As more particularly shown in Fig 3, the shaft 58 of the stepping motor is coupled to a mother screw 60 The latter meshes with a nut 62 which has one end 63 provided with a flange disposed in an opening 64 formed in the right end of a C-shaped tenon coupling 65 which is screwed to the rear (right) end of the shaft 34 A pin 66 (Fig 1 and 3) extends through a hole formed in the wall of the coupling 65 with tenon and in a hole
formé radialement dans l'extrémité de l'arbre 34 pour empê- formed radially in the end of the shaft 34 to prevent
cher l'accouplement à tenon de se dévisser de l'arbre 34. expensive tenon coupling to unscrew from the shaft 34.
Le diamètre de l'ouverture-65 formée dans l'accouplement à tenon est plus grand que-le diamètre de l'extrémité 63 munie d'une collerette de l'écrou de vis mère Une plaque 68 The diameter of the opening -65 formed in the tenon coupling is larger than the diameter of the end 63 provided with a flange of the mother screw nut A plate 68
est fixée à l'extrémité droite de l'accouplement 65 à te- is attached to the right end of coupling 65 to te-
non par des boulons 70 et elle est traversée par un alésage suffisamment grand pour recevoir le corps 62 de l'écrou mais plus petit que le diamètre extérieur de la collerette 63 de not by bolts 70 and it is crossed by a bore large enough to receive the body 62 of the nut but smaller than the outside diameter of the flange 63 of
sorte qu'il n'existe qu'un degré de liberté limité entre l'é- so that there is only a limited degree of freedom between the
crou et l'accouplement à tenon.nut and tenon coupling.
Sur la Fig 1 à laquelle on se référera à nouveau, on peut voir que l'accouplement 65 à tenon est sollicité vers l'arrière par un ressort 76 en appui contre une collerette 74 qui entoure l'arbre 34 de façon à solliciter l'arbre 34 porte-inducteur vers l'arrière par rapport au fourreau 26 In Fig 1 to which we will refer again, we can see that the coupling 65 with tenon is biased backwards by a spring 76 bearing against a flange 74 which surrounds the shaft 34 so as to bias the shaft 34 inductor carrier to the rear relative to the sleeve 26
de façon que la partie sphérique 36 de l'arbre 30 porte- so that the spherical part 36 of the shaft 30 supports
inducteur soit maintenue en appui contre son siège fixe afin qu'il n'y ait aucun mouvement longitudinal de l'arbre 34 porte-inducteur par rapport au fourreau 26 lorsque le piston inductor is held in abutment against its fixed seat so that there is no longitudinal movement of the shaft 34 inductor carrier relative to the sleeve 26 when the piston
38 est desserré La collerette 74 est sollicitée vers l'a- 38 is loose The collar 74 is biased towards the
vant en éloignement de la plaque 50 par une paire de ressorts Vant away from the plate 50 by a pair of springs
78 a et 78 b dont chacun a ses extrémités opposées respective- 78 a and 78 b each of which has its respective opposite ends-
ment en appui dans un évidement formé dans la collerette et dans un évidement formé dans la plaque Les ressorts 78 a et 78 b servent à solliciter le fourreau 26 et, par conséquent, l'arbre 34 porte-inducteur vers l'avant mais leur permet de se déplacer vers l'arrière à l'encontre de la pression des ressorts lorsque l'inducteur 40 vient en appui contre la in support in a recess formed in the flange and in a recess formed in the plate The springs 78 a and 78 b serve to urge the sheath 26 and, consequently, the shaft 34 carrying the inductor forward but allows them to move backwards against the pressure of the springs when the inductor 40 bears against the
pièce 12.Exhibit 12.
Lorsque le fourreau 26 est repoussé vers l'arrière, comme ceci se produit lorsque la pointe 44 de l'inducteur est déplacée en contact avec la pièce 12, l'accouplement 65 When the sheath 26 is pushed backwards, as happens when the tip 44 of the inductor is moved in contact with the part 12, the coupling 65
se déplace vers l'arrière d'une même distance Lorsque l'ac- moves backward by the same distance When the
couplement 65 se déplace vers 1 'arrière,la plaque 68 qui lui est associée s'écarte de la collerette 63 de l'écrou 62 coupling 65 moves backwards, the plate 68 which is associated with it moves away from the collar 63 of the nut 62
pour créer: un intervalle "X" entre la face droite, en con- to create: an interval "X" between the right face, in
sidérant la Fig 1, de la collerette 63 et la face gauche de la plaque 68 Cependant, lorsque le moteur pas à pas 56 est excité pour visser la vis mère 60 dans l'écrou 62, flaring Fig 1, the flange 63 and the left side of the plate 68 However, when the stepping motor 56 is excited to screw the mother screw 60 into the nut 62,
ce dernier se déplace vers l'arrière pour déplacer la colle- the latter moves backwards to move the glue
rette 63 en direction de la plaque 68 de manière à réduire rette 63 towards plate 68 so as to reduce
la dimension de l'intervalle qui se ferme lorsque la col- the size of the interval which closes when the col-
lerette 63 entre en contact avec la plaque 68 La poursuite lerette 63 comes into contact with the plate 68 The pursuit
de l'excitation du moteur provoque le déplacement de l'ac- of the excitation of the motor causes the displacement of the ac-
25337:9325337: 93
couplement 65 et, par conséquent, de l'inducteur 40 vers l'arrière par suite du mouvement de l'écrou Sil'oncommande coupling 65 and, consequently, of the inductor 40 towards the rear as a result of the movement of the nut
l'excitation du moteur 56 de façon que l'écrou 62 soit dépla- the excitation of the motor 56 so that the nut 62 is displaced
cé vers l'arrière de la distance "Xl' de l'intervalle, plus une distance supplémentaire, l'inducteur est également dépla- backward from the distance "Xl 'from the interval, plus an additional distance, the inductor is also displaced
cé vers l'arrière d'une distance égale à la distance supplé- backward a distance equal to the additional distance
mentaire au-delà de la distance "X"'. beyond the distance "X" '.
La mesure de la distance de l'intervalle "'X" entre la The measurement of the distance of the interval "'X" between the
plaque 68 et la collerette 63 de l'écrou de vis mère est ef- plate 68 and the flange 63 of the mother screw nut is ef-
fectuée par un transducteur 80 qui, dans le mode de réalisa- carried out by a transducer 80 which, in the embodiment
tion actuellement préféré,est un transformateur différentiel à variation linéaire fixé à la plaque 68 Le transformateur différentiel 80 à variation linéaire est couplé,ainsi que le moteur pas à pas 56,à un appareil de commande 82 qui est typiquement une unité de commande programmable d'un type bien connu dans la technique Un interrupteur de fin de course 83 monté à l'extrémité avant de la semelle 18 est tion currently preferred, is a differential transformer linear variation fixed to the plate 68 The differential transformer 80 linear variation is coupled, as the stepper motor 56, to a control device 82 which is typically a programmable control unit d a type well known in the art A limit switch 83 mounted at the front end of the sole 18 is
actionné par le mouvement de retour vers l'arrière du four- actuated by the backward movement of the oven-
reau 26 à la suite du contact de la pointe de l'inducteur avec la pièce L'actionnement de l'interrupteur 83 est un signal qui indique que l'inducteur est en contact avec la pièce et l'unité de commande programmable 82 excite alors le moteur pas à pas 56 en fonction du signal de sortie du transformateur différentiel 80 à variation linéaire Ainsi, la vis mère 60 est vissée dans l'écrou 62 pour déplacer l'écrou vers l'arrière d'une distance d'intervalle "X" plus une distance prédéterminée égale à l'espacement désiré entre reau 26 following the contact of the tip of the inductor with the part The actuation of the switch 83 is a signal which indicates that the inductor is in contact with the part and the programmable control unit 82 then excites the stepping motor 56 as a function of the output signal of the linear transformer differential transformer 80 Thus, the lead screw 60 is screwed into the nut 62 to move the nut backwards by an interval distance "X "plus a predetermined distance equal to the desired spacing between
la pointe 44 de l'inducteur et la pièce. the tip 44 of the inductor and the part.
L'appareil de chauffage par induction 10 de la présente invention fonctionne pour chauffer par induction les sièges The induction heater 10 of the present invention operates to induction heat the seats
de soupape d'un bloc moteur de la manière suivante En pre- valve of an engine block as follows In pre-
mier lieu, le chariot 14 est déplacé vers l'avant sur le socle 15 pour positionner la pointe 44 de l'inducteur de mier lieu, the carriage 14 is moved forward on the base 15 to position the tip 44 of the inductor
chaque ensemble d'électrode 22 dans un siège de soupape cor- each electrode assembly 22 in a correct valve seat
respondant du bloc moteur 12 Par suite du déplacement vers correspondent of the engine block 12 As a result of the
l'avant du chariot, l'inducteur 40, l'arbre 34 porte-induc- the front of the carriage, the inductor 40, the shaft 34 inductor holder
teur et, par conséquent, le fourreau 26 de chaque ensemble d'électrode 22 sont déplacés vers l'arrière par rapport au châssis de façon à créer l'intervalle "X" entre la plaque 68 et la collerette 63 de l'écrou 62 Ce déplacement vers l'arrière du fourreau actionne l'interrupteur de fin de course 83 pour signaler que la pointe 44 de l'inducteur est en contact avec la pièce En réponse à l'actionnement tor and, consequently, the sheath 26 of each electrode assembly 22 are moved rearward relative to the chassis so as to create the gap "X" between the plate 68 and the flange 63 of the nut 62 Ce backward movement of the sleeve actuates the limit switch 83 to signal that the tip 44 of the inductor is in contact with the part In response to actuation
de l'interrupteur de fin de course 83, du fluide hydrau- of the limit switch 83, of the hydraulic fluid
lique est admis par l'orifice 42 à fluide pour repousser le piston 38 en appui contre la portée sphérique 36 en deux pièces de façon à serrer l'arbre 34 porte-inducteur contre le fourreau 26 A la suite de la solidarisation de l'arbre 34 porte-inducteur et du fourreau 26, le moteur 56 est excité par l'unité de commande programmable 82 pour visser la vis lique is admitted by the orifice 42 to fluid to push the piston 38 in abutment against the spherical bearing 36 in two pieces so as to tighten the shaft 34 inductor carrier against the sheath 26 Following the securing of the shaft 34 inductor holder and sleeve 26, the motor 56 is energized by the programmable control unit 82 to tighten the screw
mère 60 dans l'écrou 62 afin de déplacer l'écrou Le déplace- mother 60 in the nut 62 in order to move the nut Move it
ment est égal à la dimension de l'intervalle tel que détectée par le transformateur 80,plus une distance prédéterminée qui ment is equal to the dimension of the interval as detected by the transformer 80, plus a predetermined distance which
est égale à la séparation désirée entre la pointe de l'induc- is equal to the desired separation between the tip of the induct-
teur et la pièce,de sorte que l'arbre porte-inducteur est dé- part and the workpiece, so that the inductor shaft is
placé vers l'arrière de cette distance prédéterminée Le dé- placed towards the rear of this predetermined distance The
placement en retour vers l'arrière de l'arbre porte-induc- backward placement of the carrier shaft
teur de la distance prédéterminée a pour effet que la pointe distance from the predetermined distance has the effect that the tip
de l'inducteur est espacée de la pièce de la distance prédé- of the inductor is spaced from the workpiece by the preset distance
terminée Une fois que la pointe de l'inducteur est espacée Once the tip of the inductor is spaced
de la pièce de la distance d'entrefer prédéterminée, l'induc- of the part of the predetermined air gap distance, the induc-
teur est excité pour chauffer le siège de soupape. is energized to heat the valve seat.
On a décrit ci-dessus une machine de chauffage par induction perfectionnée munie d'un appareil de commande de We have described above an improved induction heating machine provided with a control device
positionnement perfectionné pour assurer l'espacement opti- improved positioning to ensure optimum spacing
mal entre l'inducteur et la pièce pendant le processus de wrong between the inductor and the part during the process of
chauffage.heater.
Bien qu'on ait décrit d'une manière très détaillée le mode de réalisation illustratif de l'invention dans le but Although the illustrative embodiment of the invention has been described in great detail for the purpose
de divulguer complètement une structure fonctionnent en pra- to fully disclose a structure work in pra-
tique incorporant l'invention, il est bien entendu que l'ap- tick incorporating the invention, it is understood that the ap-
pareil particulier décrit et représenté ne l'a été qu'aux fins de l'illustration et que les diverses caractéristiques 1-1 nouvelles de l'invention peuvent être incorporées à d'autres formes de structures sans sortir du cadre ni s'écarter de such particular described and represented was it only for the purposes of illustration and that the various new characteristics 1-1 of the invention can be incorporated into other forms of structures without leaving the framework nor deviating from
l'esprit de l'invention telle que définie dans les revendica- the spirit of the invention as defined in the claims
tions annexées.annexed.
Claims (4)
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- 1983-09-28 KR KR1019830004558A patent/KR890003053B1/en active IP Right Grant
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