SE523237C2 - Anordning för uppvärmning med hjälp av induktion - Google Patents

Description

523 237 2 pektive temperaturinverkan på behandlat gods genom olikformig uppvännning. Vid andra tillfällen kan uppvärmningen styras för att åstadkomma en likformig uppvärmning, exempelvis kullagerbanor.

I enlighet med uppfinningen kan styrningen av vänneutvecklingen ske exempelvis genom att specifika anpassningsdon användes mellan föremålet som skall värmas upp och en mag- netfaltet slutande magnetkärna i uppvärmningsanordningen. Alternativt kan man i enlighet med uppfinningen använda mer generellt utformade anpassningsdon varierat i tiden exem- pelvis genom ett växlande av anpassningsdonen. Man kan även tänka sig att förflytta före- målet som skall uppvärrnas i förhållande till uppvärmningsutrustningen. Genom variation av tiderna för de olika anpassningsdonen blir möjligheterna att styra uppvärmningen mycket stora. Dessutom kan man naturligtvis kombinera användandet av generella och specifika anpassningsdon.

En ytterligare frihetsgrad i uppvärmandet erhålles genom man kan variera magnetfältets styrka och frekvens. En lägre frekvens ger ett djupare uppvärmande under det att en högre frekvens ger en ytligare uppvärmning.

Ytterligare fördelar och kännetecken på uppfinningen framgår av patentkraven och nedan- stående beskrivning av ett på bifogad ritning visat utföringexempel på en anordning enligt uppfinningen. Härvid visar fig 1 anordningen som helhet och fig 2 en detalj därav. .

Den på ritningarna visade uppvärmningsmaskinen innefattar en järnkärna 1 för slutande av de magnetiska flödesslingorna. Kärnan har väsentligen U-fonn med öppningen nedåt. Mot skänklarnas 2 och 3 nedåt vända ändar anligger förskjutbara kärnbackar 4, 5. Dessa är så anordnade att de är förskjutbara mot och från varandra med hjälp av pneumatiska kolvar 6, 7. Mellan kärnbackarna placeras föremålet som skall värmas upp. Kärnbackama är vid förskjutningen mot och från varandra styrda med hjälp av U-formiga skenor 8, 9 som löper på i stativet 10 för maskinen anordnade rullar. (Som ett alternativ kan man använda linjära lager.) Förskjutningen tjänar dels till att frigöra föremålet som skall uppvärmas eller har uppvärmts för transport i och ur maskinen. Vidare kan med förskjutningen kämbackarna placeras på rätt inbördes avstånd från föremålet som skall värmas upp för åstadkommande av de rätta uppvännningsförhållandena, dvs normalt i kontakt med detta. Når den rätta positionen uppnåtts stoppas förskjutningen och de bägge kärnbackarna 4 och 5 fixeras genom att de av vardera en tryckluftsbälg 12 pressas upp mot den U-formade kärnan 1 skänklar 2, 3.

Härigenom åstadkommes dels en låsning, dels ett säkerställande av så god kontakt som s2z 237 3 möjligt mellan de rörliga kärnbackarna och den U-formade kärnan så att fältet bromsas så lite som möjligt.

In mellan de rörliga kärndelarna kan det föremål som skall värmas skjutas in på ett rörligt rullbord eller dylikt. Föremålet som skall värmas upp kan styrande av värrnetillförseln vara rörligt i sidled och höjdled i förhållande till kärnan, liksom även roterbart, i synnerhet om det är runt.

På varje sida om föremålet som skall värmas upp sitter en spole 13 runt respektive käm- back, vardera ansluten till en strömkälla.

På bägge sidor om föremålet som skall värmas upp är vid sidan av spolarna anordnat vär- mekameror (ej visade) för övervakande av föremâlets uppvärmningsförlopp. Exempelvis kan två alternativt fyra kameror vara anordnade på vardera sidan om föremålet och fördelade över Omkretsen och riktade snett inåt och mot varandra.

De rörliga kämdelarna är i sina främre ändar vardera försedda med två horisontellt åt si- dorna utskjutande tappar 14. På dessa tappar kan upphängas anpassningsstycken 15, 16 för anpassning till olika föremål som skall värmas upp. Dessa anpassningsstycken är försedda med plåtar eller flänsar 17, som kan gripa om kärnbackarna. Anpassningsstyckenas flänsar 17 är försedda med V-formade nedåt vända urtagningar 18 som när anpassningsstyckena 15, 16 hängs över tapparna 14 kan gripa om tapparna, vavid de sneda kanterna kan glida på tapparna och dra an anpassninsstyckena mot kärnbackarna. Härigenom blir anpassningsstycket automatiskt vid påhängning andraget mot respektive rörligt kämstycke så att god kontakt åstadkommes även om precisionen i rörelsen är ringa. På ovansidan eller annorstädes kan anpassningsstyckena vara försedda med öglor eller andra griporgan. Pålyftandet kan ske för hand eller med robot.

Vid uppvärmning förfares på så sätt att först skjuts arbetsstycket som skall värmas upp in i uppvärmningsområdet på en ej visad från maskinen isolerad vagn. Därefter lyfts de två anpassningsstyckena på uppifrån. När dessa är på plats skjuts kärnbackarna framåt tills ön- skade luftgap eller kontakt föreligger mellan föremålet som skall uppvärmas och kämback- arnas anpassningsstycken. När detta läge uppnåtts låses backarna fast genom att pressas upp mot den U-forrniga jämkäman. Härefter matas spolarna med växelström av lämplig styrka och frekvens för att ge den uppvärmning som önskas.

Under uppvärmningen övervakar värrnekameroma hur uppvärmningen fortskrider och fö- religgande temperaturer kan jämföras med tidigare temperaturkurvor som tagits upp för sam- 523 237 4 ma verktyg. Om verktyget inte använts tidigare kan man utgå från temperaturkurvor från något liknande verktyg. Lämpligen sker övervakningen med hjälp av en icke visad som kan ha erforderliga temperaturkurvor och andra parametrar lagrade för respektive verktyg så att man bara behöver ange vilket verktyg det är frågan om för att datorn skall kunna styr uppvännningsförloppet. Om byte av anpassningsstycken behöver göras kan strömmen kopplas bort och kärnbackama förflyttas eller kan anpassningsstycket på ena eller andra sidan bytas antingen automatiskt eller genom att signal ges till personalen. Alternativt eller kompletterande kan dessutom uppvärrnningsföremålets läge justeras eller ändras. Om så önskas kan för minskande av felriskema varje verktyg vara försedd med identi- fieringsmarkeringar som kan avläsas av lämpliga läsorgan. Med utgångspunkt från tidigare upptagna temperaturkurvor eller temperaturbildförlopp kan uppvärmningstiden anpassas till behovet. Lämpligen kan datorn larma om för stora eller vissa typer av avvikelser från tidigare uppvärrnningsförlopp uppträder eftersom detta antingen kan tyda på att fel verktyg angivits eller insatts eller att verktyget har skador i form av sprickor, som exempelvis uppstått vid tidigare användning men inte upptäckts för att de är tunna och svåra att se.

Genom avstängandet av strömmen till spolarna och tillbakadragandet av kärnbackarna och i synnerhet avlyftandet av anpassningsstyckena är det möjligt för kamerorna att få en bild av hela den uppvärmda ytan, även om denna under det att uppvärmnings sker skulle vara skymd.

Dessa avbrott behöver bara ta några få sekunder och bidrar således endast försumbart till uppvärrnningstiden. Sannolikare är att den vunna informationen minskar denna. Genom att låta kamerorna registrera värmeutbredningen med frånkopplad uppvärmning kan mycket snabbt erhållas en modell av hur vårmetransporten sker i det uppvärmda föremålet och baserat härpå kan med kännedom om önskat slutresultat beräknas hur den fortsatta uppvärmningen bör ske.

Den goda övervakningsmöjligheten till följd av kamerorna och den stora anpassningsför- mågan med hjälp av anpassningsstycken e t c möjliggör en för varje tillfälle anpassad upp- värmning. Exempelvis år det med uppfinningsanordningen möjligt att uppvärma de verktyg som användes vid extruderandet av aluminium till nära nog exakt rätt driftstemperatur redan i förväg så att man inte behöver vänta på att temperaturjämvikt skall inställa sig efter en stunds extrudering vid rätt hastighet. Vid extrudering av aluminium kommer i verktyget att föreligga en temperaturgradient där de i kontakt med den varma aluminiumen varande delarna är vannast och sedan sjunker temperaturen utåt. I det optimala fallet värmer man upp A523 237 5 verktyget så att samma temperaturförhållande som vid drift föreligger redan innan verktyget stoppas in i maskinen (eventuellt med påslag för avsvalningen under monteringen).

Härigenom blir riskerna minst för att verktygsbrott inträffar. Skulle dessutom verktyget gå sönder till följd av de värmespänningar som uppstår under drift sker detta brott förhoppningsvis redan vid uppvånnningen före insättandet i maskinen, vilket är betydligt mindre arbetskrävande. Dessutom använder man på detta sätt som minst energi. Detta behöver inte nödvändigtvis innebära att uppvärmningen skall ske enbart från centrum utan man mycket väl tänka sig att först en större del av verktyget uppvärrnes för att man sedan efter ett snabbt byte av anpassningsstycken övergår till att värma upp de centrala delarna till den slutgiltiga temperaturen, allt för att säkerställa att verktygen utsätts för så små påkänningar som möjligt såväl under själva uppvärmandet som vid drift.

I en vidareutveckling av uppfinningstanken kan man tänka sig att kärnbackama är ihåliga och att ytterligare i förhållande till kärnbackarna förskjutbara kämstycken är anordnade inuti dessa, exempelvis för att värma i arbetsstycket försänkta ytor, något som inte är helt ovanligt i samband just med aluminiumextruderingsverktyg. Dessa inre kärnstycken kan på samma sett som kärnbackama lyftas till anliggning mot en ovanför belägen yta för fixering och luftgapseliminering före strömmens inkopplande. Genom att de olika kärndelarna redan innan den elektriska strömmen sluts bringas till kontakt med varandra elimineras risken för slag respektive utövandet av stora krafter på stymingar och dylikt så att en läng livslängd är säkerställd för kämdelama. I de fall där arbetsstyckena som skall vännas upp ej är för stora kan naturligtvis arbetsstyckena vara profilerade i djupled.

Man kan även tänka sig att anordna flera parallella, exempelvis till sitt tvärsnitt fyrkantiga kärnstycken i kärnbackama som när de givits rätt läge pressas ihop av den lyftande rörelsen.

Exempelvis kan urtagningen i kämbackarna vara kvadratisk, men vriden nittio grader i förhållande till ytterprofilen så att även ett paket av flera kärnstänger kan pressas ihop och fixeras. Genom att göra stängerna lika långa erhålles i ytterånden dels god inställ- ningsmöjlighet dels en god överblick över inställningen. I extremfallet skulle man till och med kunna tänka sig många små separata kärnstänger, som kan förskjutas separat till anliggning före fixeringen.

På samma sätt som kärnbackarna kan även de i dessa anordnade kärnstyckena vara för- sedda med påhängbara anpassningsstycken antingen med mindre storlek än själva kärnstycket altemativt större än detta och eventuellt indragbara tillsammans med kämstyckena i a523 237 6 kärnbackama. För den händelse detta inte är möjligt tvingas man att göra monteringen av anpassningsstyckena innan arbetsstycket skjuts in mellan kärnbackarna.

Genom att kärnbackarna lyfts upp mot den U-formade kärnan innan magnetfältet alstras elimineras risken för slag när dessa annars skulle lyftas upp mot den U-fonnade kärnan.

Härigenom elimineras också risken för defonnation av kärndelarna vilket i förlängningen skulle kunna leda till dålig anpassning och därigenom värmeutveckling på fel plats.

Anordningen enligt uppfinningen kan även anordnas för att åstadkomma olikformig upp- vännning av andra föremål såsom exempelvis järnvägshjul som skall uppvärmas i mitten för att krympas på en axel altemativt kugghjul som skall värmas upp längs ytterkanten för härdning.

Uppvärmningen kan dels lokalt fördelas med olika anpassningsstycken, dels genom för- flyttning av uppvärrnningsföremålet. Dessutom kan uppvärmningen av olika delar fördelas i tiden så att önskat resultat uppnås. Som inses tar ett bytande av anpassningsstycken på sin höjd några minuter. Lämpligtvis registreras sekvensen av inställningar och anpassnings- stycken. Som inses lämpar sig såväl den uppfunna anordningen som också förfarandet väl för automatiserat arbete.

Vidare lämpar sig uppfinningen också mycket bra för användning i produktionslinjer för serieproduktion, exempelvis pâkrympning, hårdning e t c, där på detta sätt en ökad precision kan ernås och härigenom jämnare kvalité.

Användandet av anpassningsstycken ger inte endast magnetfaltsanpassningen utan ger dessutom ett skydd för maskinens egentliga kärndelar som härigenom inte behöver komma i direkt kontakt med det uppvärmda föremålet. Genom den föreliggande skiljeytan bromsas vänneöverföringen till kärnbackarna. Upptagningsområdet för arbetsstycket och kärnbackarna är gentemot maskinen avskärmat med hjälp av en rostfri plåt 20. Genom att anpass- ninsstyckena 15, 16 är större än öppningarna för kämbackama i plåten 20 elimineras också väsentligen värmestrålningen förbi plåten och ut mot spelarna.

I det ovan beskrivna utföringsexemplet har den U-fonniga kärnan öppningen vänd rakt ned. Andra arrangemang är naturligtvis också möjliga och i synnerhet kan man tänka sig att anordna kärnan lutat något för anpassnings till arbetsstycken som står lutade mot ett stöd på transportvagnen. Genom att ha bägge kämbackarna rörliga på det ovan beskrivna sättet erhålles vid tunga arbetsstycken fördelen att arbetsstycket som skall värmas kan fortsätta att stå lutat mot sitt stöd på vagnen så att kärnbackama inte behöver ta upp de motsvarande 523 237 7 krafterna. Genom att anordna grippunkterna för lyftande lämpligt på anpassningsdonen kan dessa får att automatiskt inta rätt vinkel vid påhängandet.

Claims (4)

523 237 8 PATENTKRAV

1. Anordning för uppvärmning med hjälp av induktion och i synnerhet magnetfältsindu- cerade virvelströmmar, innefattande en U-forrnad kärna som åtminstone vid en skänkel(2, 3) år försedd med en mot den andra skänkeln (3, 2) förskjutbar kämback (4, 5) för omslutande av föremålet som skall värmas upp. kännetecknad av att kämbacken eller -backarna (4, 5) innefattar centralt i dessa anordnade urtagningar med förskjutbara kämstycken för möjlig- görande av anpassning till föremål som skall uppvännas och som har olika djup över den yta som är vänd mot kämbackarna.

2. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kämbacken eller - arna (4, 5) iden mot föremålet som skall värmas upp vända änden har monter- och demonter- bara anpassningsstycken (15, 16) för styrandet av magnetflödet i anslutning till föremålet som skall värmas upp.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att anpassningsstyckena innefattar flänsar eller plåtar (17) som griper om kärnbackarna och att plátarna eller flänsarna är försedda med nedåt vända urtagningar (18) med sneda sidokanter som kan gripa över från kärnbackarna (4, 5) i sidled utskjutande tappar (14) så att anpassningsstyckena kan påhängas uppifrån och av sin egen vikt dras an mot kärnbackarna när de glider nedåt med den sneda kanten längs tapparna.

4. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den innefattar vänne- kameror monterade så att temperaturen för arbetsstycket kan övervakas.