SE513131C2 - Anordning för induktiv uppvärmning, press, användning av anordningen samt förfarande för styrning av anordningen - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 513 131 2 förhållande till varandra för att applicera en presskraft pà och leda in det alstrade magnetfältet i verktyget.

Denna anordning möjliggör snabb uppvärmning av verk- tyget/arbetsstycket, men har likväl ett flertal nack- delar. Anordningens kärna och motstående poler måste storleksmässigt vara anpassade till det verktyg som behandlas. Konstruktionen ger därför en tämligen dålig geometrisk flexibilitet, i det att en och samma anordning svårligen kan användas för att behandla verktyg av olika storlek. Det har också visat sig föreligga en risk för lokal överhettning av verktyget/arbetsstycket. Ytterli- gare en nackdel uppkommer när magnetfältets inträngnings- djup i verktyget/arbetsstycket skall vara mycket litet, såsom vid behandling av tunna verktyg/arbetsstycken.

Inträngningsdjupet minskar visserligen med en ökning av frekvensen av den pàlagda spänningen, men en ökad frek- vens medför samtidigt oönskat stora förluster i kärnan, dvs en låg verkningsgrad hos uppvärmningsanordningen.

Föreliggande uppfinning har som ändamål att över- vinna ovanstående problem, dvs att åstadkomma en jämnare och mer kontrollerad uppvärmning. Det är också ett ända- mål att åstadkomma en induktiv uppvärmning med hög verk- ningsgrad oberoende av verktygets/arbetsstyckets tjock- lek. Likaså är det önskvärt att kunna åstadkomma olika temperatur i olika delar av verktyget/arbetsstycket i en och samma processcykel. Ett ytterligare ändamål är att öka den geometriska flexibiliteten.

Dessa och andra ändamål, som kommer att framgå av följande beskrivning, har nu helt eller delvis uppnåtts genom uppfinningen medelst en uppvärmningsanordning och en press enligt efterföljande patentkrav 1 respektive 22.

Föredragna utföringsformer anges i de underordnade pa- tentkraven. Nämnda ändamål uppnås även helt eller delvis genom förfaranden enligt efterföljande patentkrav 25-27.

Uppfinningen är tillämplig för värmebehandling av arbetsstycken inneslutna i ett pressverktyg. Ett icke- begränsande exempel på sådana arbetsstycken är råmaterial 10 15 20 25 30 35 513 131 3 som helt eller delvis består av plast eller kompositmate- rial. Uppfinningen är även tillämplig för direkt värmebe- sàsom komponenter omfattande i syfte att åstad- handling av arbetsstycken, både metalliska och polymera material, komma en separation av dessa material.

Enligt uppfinningen föreligger en varierbar fas- skillnad mellan de strömmar som flyter genom spolarna hos de motstàende polerna, vilka företrädesvis är anordnade väsentligen mitt för varandra. Skillnaden i fas mellan de motstàende polerna styr det alstrade magnetfältets in- trängningsdjup i arbetsstycket. Inträngningsdjupet är exempelvis som störst när två motstàende poler drivs i motfas, dvs med en fasskillnad om 180 grader, och som minst när fasskillnaden är 0 grader. Således kan inträng- ningsdjupet varieras med bibehållet hög verkningsgrad.

Dessutom kan anordningen användas för uppvärmning av ett arbetsstycke med ojämn tjocklek, eftersom varje mot- stående polpar kan styras indivuellt att alstra ett magnetfält med önskat inträngningsdjup. Anordningen kan således användas för att åstadkomma en likformig tempera- turfördelning i arbetsstycket oberoende av dess form.

Alternativt kan olika temperatur åstadkommas i olika delar av arbetsstycket i en och samma processcykel.

Enligt en föredragen utföringsform har varje pol på respektive stomme ett väsentligen konstant avstånd till närmast belägna poler, nedan kallade intilliggande poler eller grannpoler. Med avståndet mellan två poler avses den minsta sträckan mellan polernas ytteromkrets. Efter- som det alstrade magnetfältets styrka avtar med kvadraten på avståndet från respektive pol, leder ett konstant pol- avstånd inom respektive stomme till en jämnare uppvärm- ning av det under stommen anordnade verktyget/arbets- stycket.

Det är föredraget att polerna är placerade i ett tvådimensionellt mönster på respektive stomme eftersom detta ger en jämnare fördelning av det alstrade magnet- fältet över verktyget/arbetsstycket, och därmed en jäm- o; l fu zx: -o I 1 10 l5 20 25 30 35 513 131 4 nare uppvärmning av detsamma. Vid användning av den upp- finningsenliga anordningen i en press erhålls dessutom en jämnare fördelning av presskrafterna över verktyget/- arbetsstycket.

Enligt ett föredraget utförande är spolarna hos respektive stomme så anslutna till spänningskällan att strömmarna i närmast varandra belägna polers spolar är fasförskjutna relativt varandra. Detta medför att det magnetiska flödet omväxlande kommer att vara riktat från och till varje pol. Sett över en längre tidsperiod kommer det magnetiska flödet att vara väsentligen homogent för- delat över verktyget/arbetsstycket, varför en god jämnhet i uppvärmningen kan uppnås. Dessutom kan en jämn belast- ning av spänningskällan åstadkommas.

Det är vidare föredraget att de till respektive fas anslutna polerna har samma totala tvärsnittsarea, efter- som detta ger jämn belastning av spänningskällan och god jämnhet i uppvärmningen.

Enligt ett ytterligare föredraget utförande är anordningens stomme uppbyggd av ett antal separata enhe- ter, som är konstruerade för anbringning mot verktyget/- arbetsstycket. Eftersom varje enhet saknar kärna i gängse mening, dvs en kärna som omsluter verktyget/arbets- stycket, kan flera enheter placeras väsentligen godtyck- ligt över verktyget och oberoende av dess tjocklek. Detta ger en stor geometrisk flexibilitet, eftersom antalet enheter kan väljas och utplaceras så, att uppvärmning av önskade delar av verktyget àstadkommes.

Det är föredraget att mönstret av poler inom varje enhet är tvådimensionellt och symmetriskt, eftersom detta leder till jämn fördelning av både magnetfältet och even- tuella presskrafter över verktyget.

För att minska risken för lokal överhettning är polerna i tvärsnitt företrädesvis utformade utan skarpa eller rätvinkliga kanter.

Det uppfinningsenliga förfarandet omfattar minst ett av stegen: 10 lå 20 25 30 35 513 131 5 a) att bestämma den frekvens vid vilken maximal aktiv effektöverföring sker från anordningen till det arbetsstycke eller verktyg som ska värmas; b) att avstämma en resonanskrets så, att maximal aktiv effektöverföring sker till arbetsstycket/verktyget; c) att låsa fasen hos den spänning som matas till respektive spole för àstadkommande av en jämn uppvärmning i ett plan som sträcker sig parallellt med anordningens poler; och d) att genom pulsbreddsmodulering styra den till respektive spole matade spänningens duty-cycle så, att önskad effektöverföring erhålls.

Vart och ett av ovanstående steg ger i den före- dragna utföringsformen möjlighet att påverka både den till verktyget överförda effekten och jämnheten i upp- värmningen.

Om anordningen omfattar ett flertal över verktyget/- arbetsstycket fördelade uppvärmningsenheter, styrs före- trädesvis varje enhet individuellt för optimal reglering av uppvärmningen, dvs temperaturen i verktyget/arbets- stycket.

Ovanstående förfarande möjliggör även experimentell registrering av en lämplig tidsperiod för ström- och spänningstillförsel för att uppnå önskad uppvärmning i en mängd olika tillämpningar. Sålunda kan ett antal olika ”uppvärmningsscheman” registreras, vilka därefter kan köras regelmässigt.

Uppfinningen beskrivs nedan i exemplifierande syfte med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka sche- matiskt och i exemplifierande syfte åskådliggör för när- varande föredragna utföringsformer.

Fig l är en sektionsvy av en uppfinningsenlig anordning för induktiv uppvärmning.

Fig 2 är en sprängvy av en uppvärmningsenhet in- gående i en uppfinningsenlig anordning.

Fig 3a-3f är planvyer av olika utföranden av en i uppvärmningsanordningen ingående stomme, vilken omfattar 10 l5 20 25 30 35 513 131 6 ett flertal enheter vars ytterkontur och polmönster skiljer sig mellan de olika utförandena. Av tydlighets- skäl visas endast enheternas poler och bottenplattor.

Fig 4 är en planvy av tre uppvärmningsenheter som är placerade sida vid sida och som vardera har en centralt anordnad pol med cirkulärt tvärsnitt. Av tydlighetsskäl visas endast enheternas poler och bottenplattor.

Fig Sa är ett diagram över tidsvariationen hos faserna i ett trefassystem, och fig 5b-5c åskådliggör schematiskt det magnetiska flödet mellan polerna inom en enhet vid två olika tidpunkter.

Fig 6 är en sektionsvy av två enheter som är place- rade på var sin sida om ett arbetsstycke.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig l visar en anordning för induktiv uppvärmning av ett verktyg enligt en utföringsform av uppfinningen.

Anordningen har två separata stommar l som var och en är uppbyggd av ett flertal separata uppvärmningsenheter eller moduler 2. Stommarna 1 är placerade på var sin sida om ett verktyg 3, vilket innehåller ett arbetsstycke 4 som skall värmas upp.

Varje uppvärmningsenhet eller modul 2 omfattar i den visade utföringsformen en skivformig bottenplatta 5, tre poler 6 och en kring varje pol 6 anordnad spole 7. Anord- ningens poler 6 är fast förbundna med bottenplattan 5 och är så anordnade att de pekar mot varandra och ligger an mot verktyget 3. Varje spole 7 är ansluten till en spänningskälla 8 och en styrenhet 9. Av åskàdlighetsskäl visas endast anslutningen av två poler till spännings- källan 8 och styrenheten 9, vilka är utformade att via spolarna 7 alstra ett magnetfält i och kring respektive pol 6. Detta magnetfält värmer upp verktyget 3 och ar- betsstycket 4, såsom kommer att beskrivas i större detalj nedan. Den uppfinningsenliga anordningen kan exempelvis vara monterad i en press, så att motriktade presskrafter är applicerade på stommarnas 1 bort från verktyget 3 vända sidor. 10 15 20 25 30 35 513 131 7 I fig 2 visas i större detalj en modul 2 ingående i en uppvärmningsanordning enligt uppfinningen. Av tydlig- hetsskäl är modulens 2 delar åtskilda från varandra.

Modulens 2 skivformiga bottenplatta 5 består av en under- del 5' Underdelen 5' utföringsformen frästa spår 10, i vilka ett kylmedium kan och en ovandel 5". har i den visade passera under sin väg från ett inloppsrör ll till ett ut- loppsrör 12. Kylmediet är avsett att leda bort värme som eventuellt leds ner i modulen 2 vid uppvärmningen av luft eller någon verktyget 3. Kylmediet kan vara vatten, annan för ändamålet lämplig fluid. På bottenplattans 5 ovandel 5" är det utformat tre vinkelrätt mot botten- plattan 5 utskjutande poler 6. En spole 7 är anordnad kring respektive pol 6. Spolarna 7 är via ledningar 13 anslutna till den här ej visade spänningskällan 8 och styrenheten 9.

I den utföringsform som visas i fig 2 är polernas 6 tvärsnitt väsentligen cirkulärt. Polernas 6 tvärsnitt kan alternativt vara elliptiskt eller polygonalt, exempelvis sexkantigt. Det är dock föredraget att polernas 6 tvär- snitt saknar skarpa eller rätvinkliga hörn, eftersom det alstade magnetfältet tenderar att koncentreras vid sådana hörn och orsaka lokal överhettning av underliggande par- tier av arbetsstycket 4. Polerna 6 är placerade i ett tvådimensionellt mönster på modulens 2 bottenplatta 5 för att ge en så jämn uppvärmning som möjligt av arbetsstyc- ket 4. Av samma orsak är polerna 6 placerade med ett konstant inbördes avstånd på bottenplattan 5. Vidare är polernas 6 tvärsnittsarea maximerad, så att en så stor kontaktyta som möjligt åstadkommes för ledning av det alstrade magnetfältet ner i verktyget. För god styrbarhet av temperaturfördelningen i arbetsstycket 4 bör polerna 6 sammanlagt täcka minst ca 20% av bottenplattans 5 yta.

Modulerna är företrädesvis så utformade att två identiska, sida vid sida placerade moduler 2 uppvisar ett väsentligen konstant avstånd mellan varje pol 6 och dess närmast belägna grannpoler 6 både inom en modul 2 och 10 15 20 25 30 35 513 131 8 mellan angränsande moduler 2. Det är föredraget att modu- lens 2 bottenplatta 5 har en sådan ytterkontur att ett parti av en modul 2 kan bringas till plan anliggning mot ett motsvarande parti hos en annan, identisk modul 2, så att dessa moduler 2 utan inbördes mellanrum täcker ett parti av verktyget 3. Exempel på speciellt föredragna ut- formningar ges i planvyerna i fig 3a-3e. I fig 3a och 3b har varje bottenplatta 5 en ytterkontur med formen av en triangel. Närmare bestämt är bottenplattans 5 ytterkontur liksidig i fig 3a och likbent i fig 3b. Bottenplattans 5 ytterkontur kan alternativt ha partier som väsentligen har formen av en arctan-kurva, såsom visas i fig 3c. I detta fall består ytterkonturen av två inbördes symmet- riska arctan-partier och två rätlinjiga partier, vilka under rät vinkel förbinder de två arctan-partierna med varandra. Denna konstruktion tillåter moduler att anligga mot varandra utan inbördes mellanrum och möjliggör dess- utom både en optimal polplacering och en maximering av polernas tvärsnittsyta. Det är nämligen önskvärt att undvika kraftiga magnetfält vid skarven mellan två sida vid sida placerade moduler 2, eftersom detta kan ge upp- hov till stora förluster. Således bör varje pol 6 ha ett maximalt avstånd till bottenplattans 5 ytterkontur, sam- tidigt som polerna 6 skall täcka så stor del av botten- plattans 5 yta som möjligt. En god kompromiss mellan dessa motstridiga villkor uppnås medelst den i fig 3c visade modulen. Av tillverkningstekniska skäl är det dock föredraget att bottenplattans 5 ytterkontur är uppbyggd av rätlinjiga partier. Ett exempel på en "rätlinjig" arctan-kurva ges i fig 3d. Ytterligare exempel ges i fig 3e och 3f, där bottenplattans 5 ytterkontur har formen av en regelbunden, dvs liksidig, sexhörning eller en ”bikakestruktur".

En speciellt föredragen utföringsform av modulen framgår av fig 4, som visar tre sådana sida vid sida placerade moduler 2. Varje bottenplatta 5 har formen av en regelbunden sexhörning och har endast en centralt 1 10 15 20 25 30 35 513 131 9 anordnad pol 6 med cirkulärt tvärsnitt. Denna ytterkontur och polplacering är enkel att åstadkomma och garanterar att varje pol 6 har ett konstant avstånd till närmast belägna poler 6 när modulerna 2 anligger mot varandra.

Dessutom är det i detta utförande möjligt att åstadkomma både ett adekvat avstånd från polen 6 till bottenplattans 5 ytterkontur och god täckning av bottenplattans 5 yta.

I det följande beskrivs styrningen av en uppvärm- ningsanordning enligt uppfinningen. Först beskrivs hur magnetfältet förändras över tiden inom en modul med tre poler. Därefter kommer samverkan mellan två sådana mot- stående moduler att belysas. Avslutningsvis kommer ett sätt för automatisk styrning av uppvärmningen att förkla- ras.

Varje modul styrs individuellt i den föredragna ut- föringsformen. Detta möjliggör en lokal styrning av det magnetfält som alstras och därmed möjlighet att värma upp olika delar av arbetsstycket eller verktyget olika mycket. I utförandet enligt fig 2 är varje spole 7 före- trädesvis ansluten till en respektive fas hos en spän- ningskälla 8 med tre faser. Polerna 6 ligger an mot verk- tyget 3 och bildar därigenom en magnetiskt sluten krets när spolarna 7 matas med en spänning. Det magnetfält som alstras när en ström flyter genom spolarna 7 ger upphov till olika förluster i verktyget 3, vilka gör att verkty- get 3 värms upp. De förlustmekanismer som ger upphov till uppvärmningen är hysteresförluster, virvelströmsförluster och anomala förluster, även kallade mikrovirvelströmsför- luster. Styrning av faserna ger möjlighet att påverka det magnetiska fältet och därmed uppvärmningen, såväl i ytled som i djupled, såsom beskrivs i det följande.

I fig Sa visas hur spänningskällans tre faser, vilka betecknas med R, S och T, varierar över tiden, och i fig 5b-5c åskådligörs den tidsmässiga variationen av det magnetiska flödet mellan polerna hos en modul med tre poler, såsom exempelvis visas i fig 3a-3f, eller ett agg- regat av tre mot varandra anliggande moduler med vardera 10 15 20 25 30 35 513 131 10 en pol, såsom exempelvis visas i fig 4. Varje pol 6 är via en spole ansluten till en respektive fas hos spän- ningskällan 8. Vid tidpunkten tl (fig 5a) har R-fasen maximal strömstyrka, och det magnetiska flödet strömmar från den R-fas-anslutna polen R, till lika delar, till de poler S, T som är anslutna till spänningskällans S- respektive T-faser. För att underlätta förståelsen kan man tänka sig en vektoriell beskrivning av flödet, där två vektorer med samma belopp pekar från R-polen i rikt- ning mot S- respektive T-polen. Den resulterande vektorn kommer då att vara riktad rakt nedåt i figuren. Vid en (fig Sa) styrka, och det magnetiska flödet strömmar till lika senare tidpunkt tg har T-fasen minimal ström- delar från modulernas R- och S-poler till T-polen. Den resulterande vektorn kommer vid denna tidpunkt istället att vara riktad snett nedåt till höger i figuren. Den resulterande flödesvektorn har således vridits mellan tidpunkterna tl och tg. Detta resonemang kan fortsättas på samma sätt, och leder till slutsatsen att den resulte- rande flödesvektorn har roterat ett helt varv moturs när en hel svängningsperiod har genomlöpts och R-fasen åter är maximal. Följaktligen åstadkommes en över tiden mycket jämn fördelning av flödet mellan de olika polerna R, S, T och således även en mycket jämn uppvärmning i ytled över arbetsstycket. Om dessutom ett antal moduler placeras intill varandra, så skapas synergiverkan mellan polerna 6 på olika moduler 6 och inte endast inom de enskilda modulerna, i synnerhet när varje pol 6 har ett konstant avstånd till och är ansluten till en annan fas än närmast belägna poler 6, både inom och mellan modulerna.

I en annan, ej visad utföringsform av uppfinningen har modulen två poler, dels en central pol, dels en koncentriskt anordnad, ringformig pol. Polerna omges av minst var sin spole. I detta koncentriska arrangemang matas den ringformiga polens spole med en spänning som är fasvänd i förhållande till den spänning som matas till den centrala polens spole. Därmed rör sig det magnetiska 10 15 20 25 30 35 513 131 ll flödet fram och tillbaka i radiell led mellan de båda polerna, så att en jämn uppvärmning àstadkommes.

I samtliga fall som beskrivits ovan har de till res- pektive fas hörande polerna väsentligen samma tvärsnitts- area, eftersom detta ger jämn belastning av spännings- källan och god jämnhet i uppvärmningen.

Genom att placera moduler på var sin sida om verk- tyget/arbetsstycket kan man mycket noggrant styra upp- eftersom ett magnetiskt fält kan Fig 6 som med sina poler värmningen av detta, alstras och styras genom verktyget/arbetsstycket. visar schematiskt en första modul 2a, 6 är anbringad mot en första sida av ett arbetsstycke 4, och en andra modul 2b, som är anbringad mot en andra, motstående sida av arbetsstycket 4. Polerna är således vända mot och parvis inriktade med varandra. Varje modul är individuellt styrbar.

Antag först, såsom antyds i fig 6, att modulerna är placerade så att den första modulens 2a R-pol är belägen mitt för den andra modulens 2b R-pol, att den första modulens 2a S-pol är belägen mitt för den andra modulens 2b S-pol och att den första modulens 2a T-pol är belägen mitt för den andra modulens 2b T-pol. Om de båda moduler- 2b drivs med samma spänning så alstras två motrik- Detta leder till att flödena böjer av na 2a, tade magnetflöden. innan de har hunnit tränga långt in i arbetsstycket 4.

Följaktligen àstadkommes endast en ytuppvärmning av arbetsstycket 4. Om istället spänningsmatningen till den andra modulen 2b fasvänds 180 grader jämfört med den första modulen 2a àstadkommes det motsatta förhållandet, nämligen att det magnetiska flödet drivs rakt igenom arbetsstycket 4, vilket ger upphov till en jämn uppvärm- ning av hela arbetsstycket 4 och inte bara dess yta.

Genom att det mellan modulerna 2a, 2b föreligger en varierbar fasskillnad, som ligger mellan O och 180 gra- der, så kan alltså olika inträngningsdjup i arbetsstycke 4 åstadkommas. Detta kan exempelvis göras med en enkel faslåsningskrets. 10 15 20 25 30 35 513 131 12 Uppvärmningen av arbetsstycket 4 kan också styras genom att man på fysiskt vrider de motstàende modulerna 2a, 2b i förhållande till varandra, exempelvis så att de poler som befinner sig mittemot varandra är R-S, S-T respektive T-R. Polerna behöver inte nödvändigtvis vara belägna precis mitt för varandra, utan kan även vara delvis förskjutna i sidled i förhållande till varandra.

I den för närvarande föredragna utföringsformen av uppfinningen sker en automatisk styrning av uppvärm- ningen. Verktyget 3 är försett med ett antal temperatur- sensorer, som är av i sig känt slag och vars utsignaler fungerar som insignaler till styrenheten 9 som styr spänningsmatningen till uppvärmningsmodulerna.

Styrenheten 9 kan beskrivas som en krets som kan påverkas på väsentligen tre nivåer. På den yttersta nivån, där den långsammaste styrningen åstadkommes, regleras den tillförda spänningen med en enkel typ av regulator, exempelvis en on/off-regulator eller en P/D- regulator. Genom att i beroende av den uppmätta tempera- turen ändra spänningsmatningens duty-cycle (dvs genom pulsbreddsmodulering styra längden av tidsperioderna med spänningsmatning till modulen) kan uppvärmningen regle- ras. Den verktyget tillförda energin beror nämligen bland annat av längden av tidsperioderna med spänningstillför- sel till spolarna.

På nästa underliggande nivå finns komponenter för reglering av den aktiva effektöverföringen till verk- tyget. Detta ger en snabbare reglering än den som kan åstadkommas med hjälp av temperatursensorerna. Dessa komponenter innefattar en resonanskrets, vilken omfattar en kondensator med en varierbar kapacitans alternativt en induktor med en varierbar induktans. Den aktiva effekt- överföringen till verktyget beräknas genom mätning av strömmen, spänningen och fasvinkeln. Därefter regleras kondensatorns kapacitans, alternativt induktorns induk- tans, tills effektfaktorn (cosø), aktiva effektöverföringen till verktyget, blir maximal. och därmed även den lO l5 20 25 30 35 .513 131 13 Idealt innebär detta att drivsteget endast belastas av en resistiv last, dvs cos@=l.

På den tredje och lägsta nivån finns komponenter styr frekvensen tills elektrisk resonans som, om möjligt, erhålls. Detta innebär att kondensatorn är avstämd mot spolen och att effektfaktorn är maximal. Därmed maximeras även den aktiva effektöverföringen till verktyget, och den reaktiva (eller ”onyttiga”) effekten minimeras.

Värmningen av verktyget maximeras därmed. Detta är den snabbaste och mest grundläggande styrningen.

Ovan har endast några möjliga utföringsformer av uppfinningen beskrivits. Fackmannen kan med ledning av beskrivningen åstadkomma ett antal varianter som är lämp- liga för den aktuella tillämpningen och som ligger inom de bifogade patentkravens skyddsomfång. Exempelvis kan styrenhetens utformning varieras för att åstadkomma maxi- mal effektöverföring till verktyget. Även andra polmöns- ter och bottenplattor än de som har beskrivits här är möjliga att åstadkomma. Exempelvis kan varje bottenplatta ha fler än tre poler. Även i detta fall är det föredraget att närmast varandra belägna poler är anslutna till olika faser hos spänningskällan. Polerna bör dessutom vara anordnade i ett vridsymmetriskt mönster på bottenplattan, så att en vridning av modulen över maximalt 120 grader överför polmönstret på sig självt. I fallet med sex poler på bottenplattan och tre faser hos spänningskällan, bör mönstret vara vridsymmmetriskt för en vridning av modulen över 60 grader. Även om det är föredraget att enheterna har en ytterkontur som tillåter enheterna att anligga direkt mot varandra utan inbördes mellanrum, kan enheterna ha en godtycklig ytterkontur. I detta fall är enheterna lämp- ligen placerade i och inbördes fixerade av en ramkonst- ruktion för bildande av nämnda stomme.

Det bör också påpekas att den uppfinningsenliga anordningens stommar inte behöver vara uppbyggda av modu- ler utan kan vara tillverkade i ett stycke. Även i detta 10 15 20 25 513 131 14 fall uppnås viss geometrisk flexibilitet, eftersom anord- ningen är ej begränsad till viss en tjocklek hos verkty- get.

Modulernas poler är företrädesvis tillverkade av annat material än elektroplàt, eftersom det är svårt och kostsamt att i elektroplàt åstadkomma poler i ett lämp- ligt mönster och med en lämplig tvärsnittsform, dvs utan skarpa eller rätvinkliga hörn. Polerna är företrädesvis tillverkade genom sammanpressning av ett metallpulver och ett bindemedel. Denna tillverkningsteknik är i och för sig känd inom andra teknikområden, se exempelvis US-A-2 937 964. Närmare bestämt är varje metallpulverkorn före pressningen belagt med ett tunt ytskikt av ett bindeme- del. från varandra. I den föredragna utföringsformen utgörs Metallpulverkornen är därmed elektriskt isolerade bindemedlet av fenolharts. När pulvret sammanpressas under högt tryck bildas en mycket hållfast struktur som kan bearbetas till önskad form genom skärande bearbet- ning. Förutom i sammanhanget lämpliga magnetiska egenska- per har detta material även visat sig ha god hållfasthet och kunna ta upp stora presskrafter. Enligt ett föredra- get utförande är bottenplattan och polerna tillverkade i ett stycke i detta material. Alternativt kan polerna tillverkas separat och sedan fästas på bottenplattan genom limning, bultförband eller något annat likvärdigt förfarande. Bottenplattan kan därvid vara tillverkad i detta material, men även andra material än tänkbara, t ex elektroplåt.

Claims (27)

10 15 20 25 30 35 513 131 15 PATENTKRAV

1. Anordning för induktiv uppvärmning av ett arbets- stycke (4), vilken anordning har två separata stommar (1), kring respektive pol (6) som var och en omfattar minst en pol (6) och en (7), som är ansluten till nämnda spolar (7) (6), anordnad spole och en spänningskälla (8) för alstring av ett magnetfält i och kring polerna är anordnade på ömse sidor om (6), som är utformad att åstad- varvid stommarna (1) arbetsstycket (4) te<:kr1ad av en styrenhet (9) komma en varierbar fasskillnad mellan de strömmar som med motstående poler ]<änI1e- flyter genom spolarna (7) hos nämnda motstàende poler (6).

2. Anordning enligt krav 1, varvid varje stomme (1) (5), har ett väsentligen konstant avstånd har minst två poler och varvid varje pol (6) på res- pektive stomme (1) till närmast belägna pol eller poler (6).

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, varvid polerna (6) är anordnade i ett tvådimensionellt mönster på res- pektive stomme (1).

4. Anordning enligt något av föregående krav, om- fattande en temperatursensor för mätning av temperaturen i arbetsstycket (4), varvid temperatursensorns utsignal utgör en insignal till styrenheten (9).

5. Anordning enligt något av föregående krav, varvid närmast varandra belägna poler (6) på respektive stomme (1) är anslutna till olika faser hos spänningskällan (8).

6. Anordning enligt krav 5, varvid spänningskällan (8) är tillordnad poler (6) så, att polerna (6) för res- pektive fas har samma totala tvärsnittsarea.

7. Anordning enligt något av föregående krav, varvid polerna (6) är tillverkade genom pressning av ett metall- pulver och ett bindemedel.

8. Anordning enligt något av föregående krav, varvid för kylslingor (10) är utformade i minst en stomme (1) genomströmning av ett kylande medium. 10 15 20 25 30 35 513 131 16

9. Anordning enligt något av föregående krav, varvid minst en av nämnda stommar (1) är uppbyggd av minst två separata uppvärmningsenheter (2), som var och en omfattar en bottenplatta (5), minst en pol (6) och en kring varje P01 (6)

10. Anordning enligt krav 9, varvid varje uppvärm- anordnad spole (7). ningsenhet (2) är individuellt styrbar med avseende på fasen hos strömmen genom respektive spole (7).

11. ll. Anordning enligt krav 9 eller 10, varvid varje (6), placerade i ett tvådimensionellt mönster på bottenplattan (5)- uppvärmningsenhet (2) har minst två poler vilka är

12. Anordning enligt krav 11, varvid nämnda mönster är sådant att en vridning av enheten (2) över en vinkel av maximalt 120 grader huvudsakligen överför mönstret på sig självt.

13. Anordning enligt krav 11 eller 12, varvid nämnda mönster har formen av en regelbunden månghörning.

14. Anordning enligt krav 11 eller 12, varvid poler- na hos varje uppvärmningsenhet (2) är anordnade i ett koncentriskt mönster på bottenplattan (5). 9-14, enhetens (2) ytterkontur har formen av en triangel.

15. Anordning enligt något av kraven varvid

16. Anordning enligt krav 15, varvid vilken nämnda triangel är liksidig.

17. Anordning enligt krav 15, varvid nämnda triangel är likbent.

18. Anordning enligt något av kraven 9-14, enhetens (2) ytterkontur har formen av en hexagon, varvid före- trädesvis en bikakestruktur.

19. Anordning enligt något av föregående krav, varvid polerna (6) i tvärsnitt saknar spetsiga eller rät- vinkliga hörn.

20. Anordning enligt något av föregående krav, varvid polerna (6) har väsentligen elliptiskt tvärsnitt.

21. Anordning enligt något av föregående krav, varvid polerna (6) har väsentligen cirkulärt tvärsnitt. 10 15 20 25 30 513 131 17

22. Press för framställning av produkter helt eller delvis av plast eller kompositmaterial, omfattande en uppvärmningsanordning enligt något av kraven 1-21.

23. Användning av en uppvärmningsanordning enligt något av kraven 1-21 för värmebehandling av komponenter omfattande både metalliska och polymera material i syfte att separera de metalliska och polymera materialen från varandra.

24. Användning av en uppvärmningsanordning enligt något av kraven 1-21 för uppvärmning av ett pressverktyg som är monterat i en press för framställning av produkter helt eller delvis av plast eller kompositmaterial.

25. Förfarande för styrning av en anordning enligt något av kraven 1-21, innefattande minst ett av stegen: a) att bestämma den frekvens vid vilken maximal aktiv effektöverföring sker från anordningen till (4): b) att avstämma en resonanskrets så, arbetsstycket att maximal (4): c) att låsa fasen hos den spänning som matas till aktiv effektöverföring sker till arbetsstycket respektive spole (7) för àstadkommande av en jämn upp- värmning i ett geometriskt plan som sträcker sig paral- (6); d) att genom pulsbreddsmodulering styra den till lellt med anordningens poler och respektive spole (7) matade spänningens duty-cycle så, att önskad effektöverföring erhålls.

26. Förfarande för styrning av en anordning enligt något av kraven 9-21, varvid varje uppvärmningsenhet (2) styrs individuellt.

27. Förfarande för styrning av en anordning enligt något av kraven 1-21, varvid en fasskillnad åstadkommes mellan motstående poler (6) för att styra det magnetiska flödet mellan de motstående polerna (6).