SE421164B - Induktor for induktionssvetsning samt sett att tillverka densamma - Google Patents

Description

19o2ø7s-o jdz önskade svetsen skall_erhålla_intil1 det aluminiumfolien inne- hållande laminatet, varefter_laminatet sammanpressas med_det material som det skall förbindas med. Aluminiumfolien kommer nu att uppvärmas i ett mot spolens konfiguration svarande mönster och genom lämpligt vald strömstyrka, frekvens och bearbetningstid kan materialet uppvärmas till önskad tempera- tur, d.v.s. en temperatur som är tillräckligt hög för att intilliggande skikt av termoplast skall sammansmälta.

Inom förpackningsindustrin är det vanligt att använda induktionssvetsning för hopsvetsning av förpackningar som är tillverkade av laminerat material innefattande aluminiumfolie och termoplast, och induktionssvetsning användes även för fast- svetsning av tätande brickor av aluminiumfolie och termoplast i kapsyler, lock och liknande. g ' De induktorer som hittills har använts för svetsning _ av komplicerade svetsmönster inom förpackningsindustrin består av en kopparplatta med 5-10 mm tjocklek{ i vilken man genom gnistbearbetning upptagit slitsar i sådant mönster att åter- stående delar av plattan bildar en induktorslinga med önskad konfiguration. Den gnistbearbetade plattan appliceras därefter på en mekaniskt förstyvande kropp av isolerande material och in- gjutes i plast på sådant-sätt att de genom gnistbearbetningen upp- tagna spåren'helt fylles med såsom isoleringsmaterial tjänstgörande plast. Därefter slipas den sida av plattan som skall tjänstgöra så- som arbetsyta till noggrann planhet samt täckas med ett tunt skikt av ett isolerande material, t.ex. tetrafluoreten. Denna typ av induktorer är komplicerade och kostbara att tillverka samt svåra att tillverka med god precision, eftersom gnistbearbetningen kräver ett visst utrymme och b1.a. omöjliggör upptagning av slitsar med mindre bredd än ca 0,2 mm; Induktorn blir dessutom förhållandevis utrymmeskrävande och den är därför omöjlig att använda vid svetsning av små detaljer, särskilt om det tillgängliga utrymmet är begränsat.

Svetsning i ett detaljerat mönster försvåras dessutom av att magnet- fältet på grund.av induktorslingans förhållandevis stora tvärsnitts- area blir odefinierat och ej lämpligt för svetsning i smala, linje- formiga områden. Induktorslingans stora tvärsnittsarea innebär slut- ligen också en nackdel ur energisynpunkt, eftersom det alstrade magnetfältet blir förhållandevis långt så att större delen av magnet- fältet, d.v.s. den icke användbara delen av magnetfältet blir be- 7902078-0 lägen inne i induktorn, vilket avsevärt försämrar induktorns verk- ningsgrad.

Det är av ovanstående skäl ett allmänt önskemål inom för- packningsindustrin att ombesörja en induktor för induktionssvets- ning av laminerade material, i synnerhet för svetsning av små detaljer i ett komplicerat svetsmönster.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en dylik induktor som ej är behäftad med tidigare kända anordningars nackdelar.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en induktor vars induktorslinga med god precision kan ges ett önskat, detaljrikt mönster.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en induktor som ger ett till arbetsytan koncentrerat magnetfält och som därigenom har en hög verkningsgrad.

Dessa och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att en induktor för induktionssvetsning innefattande en kropp av elektriskt isolerande material och en av denna uppburen induktor- slinga av ett elektriskt ledande material getts kännetecknet att in- duktorslingan utgöres av en metallfolie som har en tjocklek av 0,025-0,300 mm och är täckt medelst ett skyddsskikt av elektriskt isolerande material.

Föredragna utföríngsformer av induktorn enligt uppfinningen har vidare getts de av underkraven 2-7 framgående kännetecknen.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är vidare att ombe- sörja en induktor som kan framställæsmed stor precision och med slitsar vars bredd understiger 0,2 mm.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en induktor som nå ett föga kostnadskrävande sätt kan tillverkas med hjälp av känd teknik och som är särskilt lämpad för tillverkning i stora serier.

Dessa och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att ett sätt att tillverka en induktor för induktionssvetsning getts kännetecknet att en kropp av ett elektriskt isolerande material beklädes med en folie av ett elektriskt ledande material, vilken folie därefter förses med slitsar som tillsammans avgränsar en induktorslinga av önskad form i folien.

Föredragna utföringsformer av sättet enligt uppfinningen har vidare getts de av underkraven 9 och 10 framgående kännetecknen.

En föredragen utföringsform av induktorn och sättet att tillverka densamma kommer nu att beskrivas närmare under särskild 7902078-0 hänvisning till bifogade, schematiska ritning.

Figur l visar i perspektiv en induktor enligt uppfinningen, vilken induktor är särskilt avsedd för fastsvetsning av brickor eller s.k. oblat av laminerat material på insidan av kapsyler eller lock.

Figur 2 visar i större skala ett snitt genom en föredragen utföringsform av en induktor enligt uppfinningen.

Figur 3 visar likaså i större skala ett snitt genom en annan utföringsform av en induktor enligt uppfinningen.

Den i figur 1 visade utföringsformen av en induktor enligt uppfinningen innefattar en kropp eller platta l av ett elektriskt isolerande material, företrädesvis glasfiber, vilket även är lämpligt ur hållfasthetssynpunkt. Plattans 1 ena yta är plan och täckt med en folie av ett elektriskt ledande material, vilken folie kan ha en tjocklek 'nenan 0,025 een o,3oo nn. Företräaesvis användes seek en kopparfolie med en tjocklek av 0,105 mm. I folien finns ett mönster av slitsar 3, vilka slitsar på induktorns egentliga, cirkel- runda arbetsyta formar ett mönster av en huvudsakligen cirkelrund, dubbel induktorslinga 4, vilken såväl ut- som invändigt omges med ett stort antal i plan med arbetsytan belägna kylflänsar 5 res- pektive 6. Kylflänsarna 5,d6 har formen av ett stort antal från induktorslingan 4 i sidled sig sträckande tungor. Kylflänsarna består liksom induktorslingan 4 av kopparfolie 2 och är tillverkade i ett stycke med induktorslingan. Kylflänsarna är inbördes separerade från varandra medelst slitsar 3, vilka är fyllda med ett elektriskt isolerande material. ' De alitsar 3 som formar såväl induktorslingan 4 som kyl- flänsarna 5, 6 sträcker sig tvärs igenom kopparfolien och har en bredd av 0,05 - 0,30 mm. Slitsarna är fyllda med ett elektriskt isolerande material, vars övre yta befinner sig i plan med koppar- foliens övre yta. Induktorns arbetsyta är i sin helhet täckt med ett tunt skikt av mekaniskt slitstarkt, isolerande material, företrädes- vis tetrafluoreten. Induktorslingans 4 båda ändar är elektriskt förenade med ett från den egentliga, cirkelrunda induktordelen sig sträckande utskott, på vilket folien 2 medelst en central slits av sama typ som de tidigare beskrivna slitsarna är indelad 1 två ledare, vilka är förbundna med en lämplig, ej visad strömkälla.

Den särskilda utföringsform av induktorn enligt uppfinningen som visas i figur 1 är slutligen också försedd med ett antal genom- gående hål 7, vilka är anordnade mellan den dubbla induktorslingans 4 7902078-0 ledare, samt ett centralt beläget hål 8. Hålen 7 och 8 år förbind- bara med en vakuumkälla och anordnade att kvarhålla den folie som skall svetsas i kontakt med induktorns arbetsyta före sammanpress- ningen av folien och den kapsyl med vilken den skall sammansvetsas.

I figur 2, som är ett förstorat tvärsnitt genom en före- dragen utföringsform av induktorn, kan de olika materialskikt av vilka induktorn är uppbyggd tydligt urskiljas. Underst i figuren finns den förhållandevis grova plattan 1 av glasfiber, vilken i praktiken har en tjocklek av l-3 mm. Ovanpå denna finns kopparfolien eller kopparskiktet 2 som har en tjocklek av 0,120 mm och som är avbrutet av ett antal slitsar 3, vilka har en bredd av företrädesvis 0,15 mm och är helt fyllda med ett elektriskt isolerande fyllmaterial. Ovan- på det slitsförsedda kopparskiktet 2 finns ett tunt lager 9 av binde- medel, t.ex. lim, medelst vilket det överst belägna, skyddande och isolerande skiktet 10 av tetrafloureten år förbundet med under- liggande skikt. Éigur 3 svarar mot figur 2 men visar ett snitt genom en annan utföringsform av induktorn enligt uppfinningen. Från figur 2 igenkännes skiktet l av glasfiber, skiktet 10 av tetrafluoreten samt den mellanliggande, slitsförsedda kopparfolien 2. Till skillnad från utförandet i figur 2 användes inget särskilt fyllmaterial för att utfylla de i kopparfolien 2 upptagna slitsarna 3, utan istället till- lâtes limskiktet 9 att nedtränga i slitsarna i kopparfolien. Denna utföringsform har visat sig något enklare att tillverka, men från- varon av ett särskilt fyllmedel i slitsarna 3 kan i vissa fall med- föra att induktorns arbetsyta blir något oplan, d.v.s. arbetsytan kommer att uppvisa svaga inbuktningar eller spår i samma mönster som underliggande slitsar. I de flesta fall saknar dock detta be- tydelse.

Induktorn enligt uppfinningen har till skillnad från tidigare kända typer av induktorer induktorslingan utformad såsom ett tunt, elektriskt ledande skikt, vilket är beläget på ytan av det isolerande bakgrundsmaterialet eller plattan l. Härigenom kommer det runt induktorslingan alstrade magnetfältet att bli mycket "grunt" och till nästan 50% sträcka sig upp över induktorns av tetrafluoreten- skiktet 10 definierade arbetsyta, vilket medför att förlusterna blir ringa och induktorn får en hög verkningsgrad. Det tunna folieskiktet 2 förmår emellertid ej leda bort den från arbetsstycket överförda värmen lika effektivt som de betydligt tjockare induktorslingor som tidigare kända anordningar uppvisar, men detta har vid den föredragna ut- 7902078-0 föringsformen i figur l kompenserats genom att induktorslingan 4 försetts med de tungformade kylflänsarna 5 och 6, vilka endast tjänar till att förbättra värmeavgivningen,,Åstadkommandet av dylika kylflänsar på ett effektivt sätt har tidigare varit svårt, eftersom någon tillräckligt noggrann tillverkningsmetod ej stått till för- fogande. -_ Induktorn enligt uppfinningen kan tillverkas på ett mycket rationellt och noggrant sätt som nu skall beskrivas. En plan yta av en platta av elektriskt isolerande material, t.ex. det tidigare nämnda, föredragna glasfibermaterialet, beklädes på sin plana sida med ett helt, sammanhängande skikt av kopparfolie, vilken genom lim- ning eller på annat sätt förbindes med plattan. Härefter förses folien med de slitsar som definierar såväl induktorslingan som eventuella kylflänsar eller andra detaljer så att en induktorslinga av önskad form erhålles, vilken slingas båda ändar är förbindbara med en strömkälla. Slitsarna kan vid hantverksmässig tillverkning av enstaka induktorer åstadkommas med hjälp av ett flertal kända arbetsmetoder, men vid industriell tillverkning har det visat sig lämpligt att åstad- komma slitsarna genom etsning av kopparmaterialet med en lämplig syra.

Vid industriell tillverkning utgår man således från en fotografisk bild av ett mönster i form av den önskade induktor-' slingan, vilken bild_appliceras på den med kopparfolien beklädda sidan av plattan. Plattan har alltså i förväg beklätts med koppar- folie på samma sätt som tidigare har beskrivits. Kopparfolien är emellertid också beklädd med en tunn hinna av ett fotokänsligt material av den för fackmannen välkända typ som t.ex. användes vid framställning av kretskort. Efter appliceringen av den fotografiska bilden på sådant sätt att denna noggrant anligger mot det på koppar- ytan befintliga fotokänsliga skiktet belyses aggregatet med t.ex. ultraviolett belysning samt framkallas så att av bildmönstret be- stämda partier av den fotokänsliga hinnan avlägsnas. Härefter ut- sättes det av det fotokänsliga materialet delvis skyddade koppar- skiktet för en syra som etsar bort de oskyddade partierna av koppar- skiktet så att slitsar med önskat mönster uppkommer. Slitsarna fylles slutligen med det isolerande fyllmaterialet alternativt limmet, var- efter tetrafluoretenskiktet pålimmas.

De vakuumhål 7, 8 som eventuellt skall upptagas i den färdiga induktorn kan borras på konventionellt sätt i ett till in- duktorslingans form anpassat mönster. Då induktorn enligt uppfinninger skall användas appliceras den lämpligen på en bakomliggande dorn i 7902078-0 vilken kanaler finns för sammankoppling med nämnda vakuumhål 7,8, så att en till induktorns arbetsyta överförd bricka eller folie kan kvarhållas i anliggning mot arbetsytan med hjälp av vakuum till dess att folien anpressats mot det arbetsstycke med vilket den skall sammansvetsas.

Genom att utnyttja den beskrivna etsningsmetoden för fram- ställningen av de slitsar 3 som avgränsar och formar såväl induktor- slingan som eventuella kylflänsar blir det möjligt att utforma slitsar med en så ringa bredd som 0,05 mm. Härigenom kan också ett mycket detaljerat mönster åstadkommas utan att arbetsinsatsen i motsvarande grad måste ökas, vilket gör det möjligt att tillverka komplicerade induktorer till ett synnerligen lågt pris. Kostnaden för en induktor tillverkad i enlighet med sättet enligt uppfinningen har visat sig understiga 1% av kostnaden för en på konventionellt sätt tillverkad induktor för samma användningsområde. Den nackdel ur värmeavledningssynpunkt som den tunna induktorslingan medför i jämförelse med tidigare induktorslingor med avsevärt större tvärsnittsarea kan utan nämnvärd ökning av tillverkningskostnaden kompenseras genom ombesörjandet av kylflänsarna.

Vid de användningar då den aluminiumfolie som skall svetsas är belagd med ett isolerande skikt på den mot induktorn vända sidan kan induktorns skyddande skikt av tetrafluoreten bortfalla. Detta skikt är emellertid mycket tunt och ökar ej nämnvärt avståndet mellan induktorslingan och kopparfolien, varför det i praktiken ej innebär någon allvarlig nackdel.

Claims (10)

7902078-0 g . PATENTKRAV

1. l. Induktor för induktionssvetsning innefattande en kropp av elektriskt isolerande material och en av denna uppburen induktor- slinga av ett elektriskt ledande material, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att induktorslingan utgöres av en metallfolie som har en tjocklek av 0,025 - 0,300 mm och är täckt medelst ett skyddsskikt av elektriskt isolerande material,

2. Induktor enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att induktorslingan består av kopparfolie.

3. Induktor enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att kroppen (l) utgöres av en platta av glas- fibermaterial till vars ena sida metallfolien (2) är laminerad.

4. Induktor enligt något av patentkraven l -73, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att induktorslingan (4) är avgränsad av slitsar (3) i metallfolien (2), vilka slitsar har en bredd av 0,0É - 0,30 mm och är fyllda med ett fyllmaterial.

5. Induktor enligt något av_föregäende patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att skyddsskiktet (10) på induktorns arbetsyta utgöres av fluorplast.

6. Induktor enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att den nppvisar i plan med arbetsytan belägna kylflänsar (5,6). " ' '

7. Induktor enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kylflänsarna 6,6) har formen av ett stort antal från induktorslingan (4) sig sträckande tungor, vilka är tillver- kade i ett stycke med induktorslingan samt inbördes separerade från varandra medelst slitsar (3) som är fyllda med ett elektriskt isolerande material.

8. Sätt att tillverka en induktor enligt något eller nâgra av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n_a t d ä r a V, att en kr0PP (1) av elektriskt isolerande material beklädes med en folie (2) av elektriskt ledande material, vilken folie därefter förses med slitsar (3) som tillsammans avgränsar en induktorslinga av önskad form i folien. I

9. Sätt enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att en fotografisk bild med mönster i form av den önskade induktor- slingan (4) appliceras på den foliebeklädda sidan av kroppen (1). vilken sida i förväg beklätts med en hinna av ett fotokänsligt mate- rial, att aggregatet belyses samt framkallas så att av bildmönstret 7902078-0 9 bestämda partier av den fotokänsliga hinnan kan avlägnas, varefter de av den fotøkänsliga hinnan oskyddade partierna av den elektriskt ledande folien avlägsnas genom etsning.

10. Sätt enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att de avlägsande partierna av den elektrisktledande folien ersättes med ett isolerande fyllmaterial.