DE20300624U1 - Portable induction heating tool has a mains power unit with an oscillator connected to a transformer and hand held induction heater - Google Patents
Portable induction heating tool has a mains power unit with an oscillator connected to a transformer and hand held induction heaterInfo
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Abstract
Description
01089G01089G
IFF Prof. Dr. Habenicht
Institut für Fügetechnische
Fertigungsverfahren GmbH
Gutenbergstrasse 25IFF Prof. Dr. Habenicht
Institute for Joining Technology
Manufacturing Processes GmbH
Gutenbergstrasse 25
D-85748 Garching
10D-85748 Garching
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Die Erfindung betrifft eine insbesondere tragbare Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Wärme, die nach dem Prinzip der Induktionswärmeerzeugung arbeitet.The invention relates to a particularly portable device for generating electrical heat, which operates according to the principle of induction heat generation.
Aus der DE 20014423 Al ist eine Heizeinrichtung zur induktiven Wärmebehandlung von Werkstücken bekannt, insbesondere zum Gelieren oder zum Erwärmen von Bördelbereichen an Fahrzeugkarosserieteilen mit mindestens einem Induktor, wobei die Heizeinrichtung mindestens zwei Stationen besitzt, wobei eine erste Station zur im Wesentlichen punktuellen induktiven Erwärmung des Werkstücks ausgebildet ist und zumindest eine nachfolgende Station zur umfangreicheren Erwärmung des Werkstücks ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich um eine stationäre relativ große Anlage zur Erwärmung gesamter Bauteile oder Bauteilgruppen in der Herstellung von Kraftfahrzeugen.From DE 20014423 A1, a heating device for the inductive heat treatment of workpieces is known, in particular for gelling or for heating flanged areas on vehicle body parts with at least one inductor, wherein the heating device has at least two stations, wherein a first station is designed for essentially selective inductive heating of the workpiece and at least one subsequent station is designed for more extensive heating of the workpiece. This is a stationary, relatively large system for heating entire components or groups of components in the manufacture of motor vehicles.
Aus der DE 195 27 827 C2 ist ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Wärme mit einem mittel- oder hochfrequentem Heizwechselstrom zwischen ca. 50 Hz und einigen 100 kHz auf induktiver oder konduktiver Basis- bekannt, wobei der an einem Transformator sekundärseitig an einen Verbraucher abgegebeneFrom DE 195 27 827 C2 a method for generating electrical heat with a medium or high frequency alternating heating current between approx. 50 Hz and several 100 kHz on an inductive or conductive basis is known, whereby the heat delivered to a consumer on the secondary side of a transformer
Heizstrom primärseitig durch Gleichrichtung, Glättung und anschließende steuerbare Wechselrichtung des Speisestroms erzeugt wird und der Heizstrom schwingkreisfrei erzeugt wird, wobei die sekundärseitig entstehende Blindleistung primärseitig in eine dem Wechselrichter im Gleichstromkreis vorgeschalteten Kondensatoranordnung mit entsprechender Kapazität kompensiert wird. Diese Einrichtung dient insbesondere der induktiven Erwärmung von Bauteilen und Bauteilgruppen in der Herstellung von Kraftfahrzeugen, wobei hierbei im Bereich des Induktors mit sehr großen Strömen gearbeitet wird. Insbesondere wird bei derartigen Anlagen eine Wasserkühlung notwendig, sodass derartige Vorrichtungen ausschließlich für den stationären Gebrauch geeignet sind.Heating current is generated on the primary side by rectification, smoothing and subsequent controllable reversal of the supply current and the heating current is generated without an oscillating circuit, whereby the reactive power generated on the secondary side is compensated for in a capacitor arrangement with the appropriate capacity connected upstream of the inverter in the direct current circuit. This device is used in particular for the inductive heating of components and component groups in the manufacture of motor vehicles, whereby very large currents are used in the area of the inductor. In particular, water cooling is necessary in such systems, so that such devices are only suitable for stationary use.
Aus der EP 1 036 487 Bl ist eine Heizeinrichtung und ein Verfahren für eine induktive Wärmebehandlung bekannt. Diese Vorrichtung umfasst einen Induktor, der mehrteilig ausgebildet ist und aus mehreren untereinander verbindbaren Induktorteilen besteht. Die Induktorteile können dabei in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet sein oder auch weiter entfernt positioniert sein. Hiermit soll insbesondere eine induktive Erwärmung von komplexen Werkstücken, wie z. B. Türen von Fahrzeugkarosserien erzielt werden. Auch diese Vorrichtung ist sehr groß und Raum beanspruchend.A heating device and a method for inductive heat treatment are known from EP 1 036 487 B1. This device comprises an inductor which is designed in several parts and consists of several inductor parts which can be connected to one another. The inductor parts can be arranged in close proximity to one another or positioned further away. This is intended in particular to achieve inductive heating of complex workpieces, such as vehicle body doors. This device is also very large and takes up a lot of space.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Wärme zu schaffen, welche in Werkstätten, Reparaturbetrieben und in der Prototypen-Herstellung flexibel und einfach einsetzbar ist und welche in der Anschaffung und im Unterhalt günstig ist.The object of the invention is to create a device for generating electrical heat which is flexible and easy to use in workshops, repair shops and in prototype production and which is inexpensive to purchase and maintain.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Wärme gelöst, welche tragbar ausgebildet ist.The problem is solved with a device for generating electrical heat, which is designed to be portable.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Wärme mit einer tragbaren Energieversorgungseinheit und einem Handteil ausgebildet, wobei die Auslegung derart erfolgt, dass bevorzugt auf eine Kühlung der Gesamtanlage oder von Teilen der Anlage und insbesondere eine aufwändige Wasserkühlung verzichtet werden kann. Es hat sich gezeigt, dass bei den meisten Einsatzfällen z.B. eine einfache, leichte und energiesparende Luftkühlung, beispielsweise durch Konvektion und/oder einen Ventilator ausreicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet mit Einphasen-Wechselstrom, wobei ein mehrwindiger Induktor verwendet wird, sodass relativ geringe Ströme für eine wirkungsvolle Induktion vonnöten sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird beispielsweise zum Bolzenkleben eingesetzt, wobei beim Bolzenkleben stirnseitig mit einem Klebstoff versehene Bolzen z. B. an Karosserieteile und/oder Kunststoffteile geklebt werden. Diese Bolzen dienen ihrerseits als Halterung für beispielsweise Inneneinrichtungsteile von Kraftfahrzeugen. Das Handteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei so ausgebildet, dass ein Kopf des Handteils leicht auf unterschiedliche Bolzengeometrien einstellbar ist. Abhängig von den zu klebenden Bolzen ist zudem die Frequenz der Spannung in an sich bekannter Weise durch Frequenz- oder Pulsweitenmodulation einstellbar. Gegebenenfalls besitzt das Handteil eine Luftkühlung, die eine Verringerung der Taktzeiten ermöglicht. Diese kann durch einen einfachen Ventilator oder z. B. durch einen Druckluftanschluss realisiert werden. Die Kühlung ist derart ausgebildet, dass auch ein gerade verklebter Bolzen, welcher noch warm ist, abgekühlt werden kann.According to the invention, a device for generating electrical heat is designed with a portable energy supply unit and a hand-held part, the design being such that cooling of the entire system or parts of the system and in particular complex water cooling can be dispensed with. It has been shown that in most applications, simple, easy and energy-saving air cooling, for example by convection and/or a fan, is sufficient. The device according to the invention works with single-phase alternating current, using a multi-wind inductor, so that relatively low currents are required for effective induction. The device according to the invention is used, for example, for bolt bonding, whereby bolts provided with an adhesive on the front side are bonded to body parts and/or plastic parts, for example. These bolts in turn serve as a holder for, for example, interior fittings of motor vehicles. The hand-held part of the device according to the invention is designed such that a head of the hand-held part can be easily adjusted to different bolt geometries. Depending on the bolts to be glued, the voltage frequency can also be adjusted in a conventional manner using frequency or pulse width modulation. If necessary, the handpiece has air cooling, which enables cycle times to be reduced. This can be achieved using a simple fan or, for example, a compressed air connection. The cooling is designed in such a way that even a bolt that has just been glued and is still warm can be cooled down.
Bei einer Vorteilhaften Weiterbildung ist eine Einrichtung zur Erfassung der Temperatur des Bolzens und/oder des Werkstückes und/oder des Untergrundes (Blechs) vorhanden. Diese Einrichtung verfügt über eine Rückkopplung mit der Steuerungs-/Regelungseinrichtung der Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Wärme, so dass die Zieltemperaturen vorbestimmbar sind.In an advantageous further development, a device for detecting the temperature of the bolt and/or the workpiece and/or the substrate (sheet metal) is present. This device has a feedback with the control/regulation device of the device for generating electrical heat, so that the target temperatures can be predetermined.
Wird anstelle eines Bolzens ein entsprechend ausgebildeter Lötschaft verwendet, kann die Erfindung mit Vorteil als induktiv betriebener Lötkolben eingesetzt werden.
5If a suitably designed soldering shaft is used instead of a bolt, the invention can advantageously be used as an inductively operated soldering iron.
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Ferner ist es möglich ohne einen Bolzen oder Schaft die Vorrichtung zur induktiven Erzeugung von Wärme in einem Blechteil einzusetzen. Hierzu wird das Handteil auf ein Blech aufgesetzt und anschließend die Spule des Handinduktors mit Strom beaufschlagt. Auf diese Weise lassen sich Blechteile gezielt, sehr schnell und gegebenenfalls sehr hoch erhitzen. Dies ist beispielsweise in der Spenglerei von Vorteil, da hierdurch auf die gefährlichen Gasbrenner verzichtet werden kann. Ferner kann mit der Erfindung eine gut kontrollierbare und sichere sowie schnelle Alternative zum Flammrichten von Blechteilen geschaffen werden. In Verbindung mit einer Einrichtung zur Erfassung der Temperatur können aber auch sehr schonend und nach oben begrenzte Wärmemengen eingetragen werden. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn mit der Erfindung bestehende Klebungen durch Wärmeeintrag zum Trennen geschwächt werden sollen ohne die Bleche thermisch zu überlasten oder beispielsweise Beulen lackschonend aus Karosserieblechen durch Wärmeeintrag entfernt werden sollen. Gleichwohl kann mit der Erfindung auch eine schnelle thermische Lackentfernung durchgeführt werden.Furthermore, it is possible to use the device for inductive generation of heat in a sheet metal part without a bolt or shaft. To do this, the hand part is placed on a sheet metal and then the coil of the hand inductor is supplied with electricity. In this way, sheet metal parts can be heated in a targeted manner, very quickly and, if necessary, to a very high temperature. This is advantageous, for example, in metalworking, as it means that dangerous gas burners are not required. Furthermore, the invention can create an easily controllable, safe and fast alternative to flame straightening of sheet metal parts. In conjunction with a device for detecting the temperature, however, very gentle and upper-limited amounts of heat can also be introduced. This is advantageous, for example, if the invention is to be used to weaken existing adhesive bonds by introducing heat in order to separate them without thermally overloading the sheets, or, for example, to remove dents from body panels by introducing heat in a way that protects the paint. Nevertheless, the invention can also be used to quickly remove paint from them thermally.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass sie sehr kompakt ausgebildet ist und insbesondere nicht mehr Platz benötigt als z. B. ein Aktenkoffer. Hierdurch ist es möglich, auch in Werkstatten, Reparaturbetrieben oder bei der Prototypen-Herstellung sehr einfach, schnell und zuverlässig Klebbolzen zu verarbeiten, was zuvor in derartigen Betrieben in dieser schnellen und einfachen Weise nicht möglich war. Ferner ist von Vorteil, dass der Handgriff in einfacher und schneller Weise auf verschiedene Bolzengeometrien einstellbar ist.The advantage of the invention is that it is very compact and in particular does not require any more space than, for example, a briefcase. This makes it possible to process adhesive bolts very easily, quickly and reliably in workshops, repair shops or when producing prototypes, something that was previously not possible in such companies in such a quick and simple way. Another advantage is that the handle can be adjusted to different bolt geometries in a simple and quick way.
Es ist ferner von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne weiteres zum Löten und/oder Erhitzen von Bauteilen, z.B. in einer Spenglerei verwendet werden kann, so dass das gefährliche Hantieren mit Gasbrennern vermieden werden kann.It is also advantageous that the device according to the invention can be used without any problems for soldering and/or heating components, e.g. in a metalworking shop, so that the dangerous handling of gas burners can be avoided.
Ferner kann die Erfindung in einfacher, schneller und genauer Weise beim Richten von Metallbauteilen und Blechen verwendet werden.
10Furthermore, the invention can be used in a simple, fast and precise manner for straightening metal components and sheets.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:The invention is explained by way of example using a drawing. In the drawing:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer stark schematisierten Ansicht;Fig. 1 shows the device according to the invention in a highly schematic view;
Fig. 2 den Kopf eines Handteils in einer stark schematisierten, teilgeschnittenen Ansicht;Fig. 2 the head of a handpiece in a highly schematic, partially sectioned view;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Kopfes des Handgerätes in einer stark schematisierten teilgeschnittenen Ansicht .Fig. 3 shows a further embodiment of a head of the handset in a highly schematic partially sectioned view.
Die erfindungsgemäße tragbare Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Wärme umfasst eine elektrische Energieversorgungseinheit 1 und ein daran angeschlossenes Handteil 2. Gegebenenfalls ist elektrisch leitend verbunden zwischen der elektrischen Energieversorgungseinheit 1 und dem Handteil 2 ein Trenntrafo 3 vorgesehen.
30The portable device according to the invention for generating electrical heat comprises an electrical energy supply unit 1 and a handset 2 connected thereto. If necessary, an isolating transformer 3 is provided in an electrically conductive connection between the electrical energy supply unit 1 and the handset 2.
30
Die elektrische Energieversorgungseinheit 1 ist insbesondere in einem kastenförmigen oder sonstig ausgebildeten Gehäuse geringer Abmessungen, insbesondere der Größe z. B.. eines Aktenkoffers untergebracht und umfasst einen Netzgleichrichter 4, einen Gleichspannungs-Zwischenkreis 5 sowie einen Transistorwechselrichter 6.The electrical energy supply unit 1 is accommodated in particular in a box-shaped or otherwise designed housing of small dimensions, in particular the size of a briefcase, for example, and comprises a mains rectifier 4, a DC voltage intermediate circuit 5 and a transistor inverter 6.
Die elektrische Energieversorgungseinheit kann als so genannter "Hard Chopper", d. h. schwingkreisfrei ausgebildet sein. Der Gleichspannungs-Zwischenkreis 5 besitzt zwei in Reihe geschaltete Induktivitäten Li und L2 sowie eine Kapazität C. Gegebenenfalls kann jedoch auch ein Gleichspannungszwischenkreis mit nur einer oder ohne Induktivitäten verwendet werden.The electrical power supply unit can be designed as a so-called "hard chopper", i.e. without an oscillating circuit. The DC intermediate circuit 5 has two inductors Li and L2 connected in series and a capacitance C. If necessary, however, a DC intermediate circuit with only one or no inductors can also be used.
Die elektrische Energieversorgungseinheit verfügt über eine Steuer- und Regeleinrichtung (nicht gezeigt) welche den Transistorwechselrichter steuert und die Ausgangsspannung bzw. den Ausgangstrom regelt. Die Regelung und Steuerung des Transistorwechselrichters kann durch eine Frequenzmodulation oder Pulsweitenmodulation betrieben werden.
15The electrical power supply unit has a control and regulating device (not shown) which controls the transistor inverter and regulates the output voltage or the output current. The regulation and control of the transistor inverter can be operated by frequency modulation or pulse width modulation.
15
Die elektrische Energieversorgungseinheit 1 ist ausgangsseitig ggf. mit einem Trenntrafo 3 verbunden, wobei der Trenntrafo 3 ausgangsseitig mit einer Zuleitung zum Handteil 2 elektrisch leitend verbunden ist. In Fig. 1 ist die elektrische Zuleitung vereinfacht lediglich durch einen einzelnen Zuführungsstrang dargestellt.The electrical energy supply unit 1 is connected on the output side to an isolating transformer 3, where the isolating transformer 3 is electrically connected on the output side to a supply line to the handset 2. In Fig. 1, the electrical supply line is shown in a simplified manner by only a single supply line.
Das Handteil 2 umfasst einen Handgriff 7, einen dem Handgriff 7 nachgeordneten Induktorkopf 8 und eine einem zu bearbeitenden Werkstück abgewandten, sich länglich erstreckende Bolzenaufnahmeeinrichtung 9.The handpiece 2 comprises a handle 7, an inductor head 8 arranged downstream of the handle 7 and an elongated bolt receiving device 9 facing away from a workpiece to be machined.
Der Kopf des Handteils 2 (Fig. 2) umfasst einen ringförmigen bzw. zylinderförmigen Ferritkern 10. Um den Ferritkern 10 herum ist außenseitig eine Spule 11 angeordnet. Die Spule 11 ist elektrisch leitend mit dem Ausgang der elektrischen Energieversorgungseinheit und/oder des Trenntrafos 3 verbunden. Durch eine Beaufschlagung der Spule 11 mit einer Wechselspannung aus der elektrischen Energieversorgungseinheit kann abhängig von der Pulsweite bzw. der Frequenz ein Wechselmagnetfeld im KernThe head of the handpiece 2 (Fig. 2) comprises a ring-shaped or cylindrical ferrite core 10. A coil 11 is arranged on the outside around the ferrite core 10. The coil 11 is electrically connected to the output of the electrical power supply unit and/or the isolating transformer 3. By applying an alternating voltage from the electrical power supply unit to the coil 11, an alternating magnetic field can be created in the core depending on the pulse width or frequency.
10 erreicht werden. Der Kern 10 ist in einer ringförmigen außen umlaufenden Nut 12 an bzw. in der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 gelagert, wobei die Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 ein hohlzylindrisches Rohr ist, welches im Bereich des Kerns 10 5 offen ist. Der Kern 10 steht teilbereichsweise über eine Stirnfläche 13 der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 über.10 can be achieved. The core 10 is mounted in an annular, externally circumferential groove 12 on or in the bolt receiving device 9, wherein the bolt receiving device 9 is a hollow cylindrical tube which is open in the area of the core 10 5. The core 10 partially protrudes over an end face 13 of the bolt receiving device 9.
Die Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 ist zur Aufnahme und Lagerung eines Bolzens 14 ausgebildet. Der Bolzen 14 besitzt einen langgestreckt zylindrisch ausgebildeten Kolbenschaft 15 sowie einen im Bereich einer Stirnfläche ausgebildeten Bolzenteller 16. Der Bolzenteller 16 steht radial über den Bolzenschaft 15 über. Auf einer dem Schaft 15 gegenüberliegenden Fläche des Bolzentellers 16 ist ein geeigneter Klebstoff 17 vorhanden.The bolt receiving device 9 is designed to receive and support a bolt 14. The bolt 14 has an elongated, cylindrical piston shaft 15 and a bolt plate 16 formed in the area of an end face. The bolt plate 16 projects radially beyond the bolt shaft 15. A suitable adhesive 17 is present on a surface of the bolt plate 16 opposite the shaft 15.
Die Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 besitzt einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Bolzenschaftes 15 entspricht oder etwas weiter ist, sodass der Bolzenschaft 15 in der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 sicher geführt ist.The bolt receiving device 9 has an inner diameter which corresponds to the outer diameter of the bolt shaft 15 or is slightly larger, so that the bolt shaft 15 is securely guided in the bolt receiving device 9.
In der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 ist eine Feder 20 vorhanden, an deren Bolzenaufnahmeeinrichtungsöffnungs-seitigen Ende ein Magnet 21 angeordnet ist. Wird ein Bolzen 14 in den Induktorkopf 9 und damit in die Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 eingeschoben, gelangt eine hintere Stirnfläche 22 des Bolzens 14 auf den Magneten 21 und wird vom Magneten und der Feder 20 in der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 gehalten. Der Außendurchmesser des Bolzentellers 16 ist so bemessen, dass der Bolzenteller 16 zumindest teilbereichsweise auf eine Stirnfläche 23 des Ferritkerns 10 anliegt.In the bolt receiving device 9 there is a spring 20, at the end of which on the bolt receiving device opening side a magnet 21 is arranged. If a bolt 14 is pushed into the inductor head 9 and thus into the bolt receiving device 9, a rear end face 22 of the bolt 14 comes onto the magnet 21 and is held in the bolt receiving device 9 by the magnet and the spring 20. The outer diameter of the bolt plate 16 is dimensioned such that the bolt plate 16 rests at least partially on an end face 23 of the ferrite core 10.
Um einen Bolzen 14 an einer vorbestimmten Stelle anzukleben, wird der Bolzen 14, wie bereits beschrieben, in die Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 eingeführt. Nachdem der Bolzen 14 in der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 durch den Magneten 21 und die Fe-In order to glue a bolt 14 at a predetermined location, the bolt 14 is inserted into the bolt receiving device 9 as already described. After the bolt 14 has been held in the bolt receiving device 9 by the magnet 21 and the spring
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der 20 gehaltert wird, wird er auf die Montagestelle aufgesetzt, wobei die Feder 20 so lange zusammengedrückt wird, bis der Bolzen 14 vollständig in der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 aufgenommen ist, wobei der Bolzenteller 16 zumindest teilbereichsweise an den Stirnflächen 23 aufliegt. Nun wird die Spule 11 mit einer Spannung beaufschlagt, wobei die Spannung pulsweiten- und/oder frequenzmoduliert aufgebracht wird. Durch den Wechselstrom, der in der Spule 11 fließt, wird ein Magnetfeld in dem Ferritkern 10 induziert. Dieses Wechselmagnetfeld durchsetzt die Stirnflächen 23 und damit den Bolzenteller 16, was zu einer Erwärmung durch die Induzierung von Wirbelströmen im Bolzenteller 16 führt. Über die durchsetzten, erwärmten Flächen des Bolzentellers 16 wird über Wärmeleitung auch der restliche Bolzenteller 16 erwärmt, sodass der z.B. wärmeaktivierbare bzw. thermoplastische Klebstoff 17 flüssig wird. Nach einer vorbestimmten, beispielsweise über Kennfelder im Gerät abgelegten Zeit bzw. anderen Steuermechanismen wird die Spule von der Stromversorgung getrennt bzw. die Stromversorgung eingestellt, wodurch es zu einer Abkühlung des Induktorkopfes 8 und des Bolzens 14 kommt und der Klebstoff 17 erhärtet.which is held 20, it is placed on the assembly point, the spring 20 being compressed until the bolt 14 is completely received in the bolt receiving device 9, the bolt plate 16 resting at least partially on the end faces 23. The coil 11 is now subjected to a voltage, the voltage being applied in a pulse width and/or frequency modulated manner. The alternating current flowing in the coil 11 induces a magnetic field in the ferrite core 10. This alternating magnetic field penetrates the end faces 23 and thus the bolt plate 16, which leads to heating by inducing eddy currents in the bolt plate 16. The rest of the bolt plate 16 is also heated via heat conduction via the penetrated, heated surfaces of the bolt plate 16, so that the heat-activated or thermoplastic adhesive 17, for example, becomes liquid. After a predetermined time, for example stored via characteristic maps in the device or other control mechanisms, the coil is disconnected from the power supply or the power supply is stopped, whereby the inductor head 8 and the bolt 14 cool down and the adhesive 17 hardens.
Die Spule 11 ist vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Windungen ausgebildet, wobei die Spule aus einer verpressten HF-Litze hergestellt sein kann.The coil 11 is preferably formed with a plurality of turns, wherein the coil can be made from a pressed RF strand.
Anstelle einer Bolzenhalterung, die mit einem Magneten 21 und einer Feder 20 arbeitet, kann die Bolzenhalterung auch mit einem Unterdrucksystem arbeiten, wobei der Unterdruck z.B. an einer hinteren Stirnfläche des Bolzens 14 angreift.Instead of a bolt holder that works with a magnet 21 and a spring 20, the bolt holder can also work with a vacuum system, wherein the vacuum acts, for example, on a rear end face of the bolt 14.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Fig. 3) besitzt der Bolzen 14 keinen Bolzenteller 16, sondern ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. An einer nach außen weisenden Stirnfläche 24 des Bolzens 14 ist die Klebstoffschicht 17 aufgebracht.In a further advantageous embodiment (Fig. 3), the bolt 14 does not have a bolt plate 16, but is essentially cylindrical. The adhesive layer 17 is applied to an outward-facing end face 24 of the bolt 14.
Bei dieser Ausführungsform ist kein Ferritkern 10 als Magnetfeldkonzentrator vorhanden. Vielmehr ist die Spule 11 im Bereich des Induktorkopfes 8 in der umlaufenden L-förmigen Nut 12 an der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 bzw. am Kopf ausgebildet. Wird diese Spule 11 mit einem Wechselstrom beaufschlagt, werden in dem von der Spule 11 umschlossenen Bereich Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme werden auch im Bolzen 14 induziert und rufen dort die gewünschte Erwärmung hervor. Vorzugsweise ist die Spule 11 in einer innenseitig in der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 eingebrachten Nut (nicht gezeigt) angeordnet .In this embodiment, there is no ferrite core 10 as a magnetic field concentrator. Instead, the coil 11 is formed in the area of the inductor head 8 in the circumferential L-shaped groove 12 on the bolt receiving device 9 or on the head. If this coil 11 is subjected to an alternating current, eddy currents are induced in the area enclosed by the coil 11. These eddy currents are also induced in the bolt 14 and cause the desired heating there. The coil 11 is preferably arranged in a groove (not shown) on the inside of the bolt receiving device 9.
Das Funktionsprinzip ist ansonsten dem der zuvor beschriebenen Ausführungsform identisch. Bei allen Ausführungsformen kann die Erwärmung linear oder in Stufen erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zudem eine Erfassungseinrichtung (nicht gezeigt) zur Erfassung der Temperatur des Bolzens und/oder der Montagestelle vorhanden und entsprechend mit der Steuerung bzw. Regelung der elektrischen Energieversorgungseinheit 1 gekoppelt.The functional principle is otherwise identical to that of the previously described embodiment. In all embodiments, the heating can be linear or in stages. In a preferred embodiment, a detection device (not shown) for detecting the temperature of the bolt and/or the mounting point is also present and is accordingly coupled to the control or regulation of the electrical energy supply unit 1.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann zudem eine Kühleinrichtung (nicht gezeigt) am Handteil 2 vorhanden sein, welehe insbesondere durch Druckluft den Bolzen 14 und die Montagestelle nach dem Erhitzen wieder abkühlt.In the described embodiments, a cooling device (not shown) can also be present on the handle 2, which cools the bolt 14 and the assembly point again after heating, in particular by means of compressed air.
Selbstverständlich ist es möglich, an einer elektrischen Energieversorgungseinheit auch mehrere Handteile 2 anzuordnen.
30Of course, it is also possible to arrange several handpieces 2 on one electrical power supply unit.
30
Ferner kann in vorteilhafter Weise an der tragbaren elektrischen Energieversorgungseinheit 1 eine Steuerung vorhanden sein, welche auf verschiedene Bolzensorten, Bolzenmaterialien und Einsatzbereiche abgestimmt die Prozesssteuerung und Rege-Furthermore, a control system can advantageously be provided on the portable electrical power supply unit 1, which controls the process and regulates the bolts in a way that is tailored to different bolt types, bolt materials and areas of application.
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lung über Frequenzänderung und/oder Pulsweitenmodulation durchführt.lation via frequency change and/or pulse width modulation.
Die Vorrichtung ist keineswegs auf Bolzen beschränkt, es können auch andere geeignete und übliche Gegenstände wie Scheiben, Haken und weitere über diese Vorrichtung verklebt werden, sofern hierzu eine induktive Erhitzung notwendig ist.The device is by no means limited to bolts; other suitable and common objects such as washers, hooks and others can also be bonded using this device, provided that inductive heating is necessary.
Ferner ist die Anwendung nicht auf die Automobilindustrie oder das Kleben von Bolzen auf Blech beschränkt, auch im Baubereich kann die Erfindung mit Vorteil verwendet werden.Furthermore, the application is not limited to the automotive industry or the bonding of bolts to sheet metal; the invention can also be used advantageously in the construction sector.
Bei einer Verwendung von Bolzen 14 oder andere Elementen mit einem Teller ist es zweckmäßig, die Anlagefläche des Ferritkernes 10 möglichst groß zu halten, sodass das durch den Ferritkern 10 konzentrierte Magnetfeld auf möglichst großer Fläche auf den Teller 16 einwirkt und ihn erwärmt.When using bolts 14 or other elements with a plate, it is expedient to keep the contact surface of the ferrite core 10 as large as possible so that the magnetic field concentrated by the ferrite core 10 acts on the plate 16 over as large an area as possible and heats it.
Bei der Verwendung von Bolzen 14 ohne Teller und damit ohne Ferritkern ist es zweckmäßig, den Luftspalt zwischen der Außenaufnahmeeinrichtung und dem Bolzen bzw. der Spule und dem Bolzen möglichst gering zu halten, um Luftspaltverluste zu verringern.When using bolts 14 without a plate and thus without a ferrite core, it is expedient to keep the air gap between the external receiving device and the bolt or between the coil and the bolt as small as possible in order to reduce air gap losses.
Abweichend von der in Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform kann die Spule 11 auch in anderer Weise am Induktorkopf 8 so befestigt sein, dass die Spule 11 direkt an dem Bolzen 14 ohne dazwischenliegende Elemente der Bolzenaufnahmeeinrichtung 9 anliegt.Deviating from the embodiment described in Fig. 3, the coil 11 can also be fastened to the inductor head 8 in a different manner such that the coil 11 rests directly on the bolt 14 without any intervening elements of the bolt receiving device 9.
Zudem kann die Erfindung bzw. ein Handteil 2 nach der Erfindung auch als induktiv betriebener Lötkolben verwendet werden. Hierzu wird anstelle eines Bolzens ein Lötschaft aufgenommen.In addition, the invention or a handpiece 2 according to the invention can also be used as an inductively operated soldering iron. For this purpose, a soldering shaft is used instead of a bolt.
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Ferner ist es möglich ohne einen Bolzen oder Schaft die Vorrichtung zur induktiven Erzeugung von Wärme in einem Blechteil einzusetzen. Hierzu wird das Handteil auf ein Blech aufgesetzt und anschließend die Spule des Handinduktors mit einem Strom beaufschlagt. Auf diese Weise lassen sich Blechteile gezielt, sehr schnell und gegebenenfalls sehr hoch erhitzen. Dies ist beispielsweise in der Spenglerei von Vorteil, da hierdurch auf die gefährlichen Gasbrenner verzichtet werden kann.It is also possible to use the device for inductive generation of heat in a sheet metal part without a bolt or shaft. To do this, the hand part is placed on a sheet metal and then a current is applied to the coil of the hand inductor. In this way, sheet metal parts can be heated in a targeted manner, very quickly and, if necessary, to a very high temperature. This is an advantage in the metalworking industry, for example, as it means that dangerous gas burners are no longer required.
Ferner kann mit der Erfindung eine gut kontrollierbare und sichere sowie schnelle Alternative zum Flammrichten von Blechteilen geschaffen werden. Hierzu wird an einer vorbestimmten Stelle das Handteil aufgesetzt und die Spule mit einem Strom beaufschlagt. Durch die Induzierung von Strömen in dem Blech und bei ferromagnetischen Blechen zudem die entsprechend des Wechselfeldes ständig umkippenden Magnetisierungen erhitzt sich das Blech sehr schnell und trotzdem räumlich begrenzt. Hierdurch können sehr gezielt Spannungen eingetragen oder auch abgebaut werden. Ferner können, insbesondere hochfeste Bleche vorerhitzt werden um einen kurz darauf folgenden Stanzniet-, Durchsetzfüge-, oder ähnliche umformtechnische Fügeverfahren zu erleichtern.Furthermore, the invention can be used to create an easily controlled, safe and fast alternative to flame straightening of sheet metal parts. To do this, the handpiece is placed at a predetermined location and a current is applied to the coil. By inducing currents in the sheet metal and, in the case of ferromagnetic sheets, also the magnetizations that constantly flip in accordance with the alternating field, the sheet metal heats up very quickly and yet in a spatially limited manner. This allows stresses to be introduced or reduced in a very targeted manner. Furthermore, high-strength sheets in particular can be preheated to facilitate a punch riveting, clinching or similar forming joining process that follows shortly afterwards.
In Verbindung mit einer Einrichtung zur Erfassung der Temperatur können aber auch sehr schonend und nach oben definiert begrenzt Wärmemengen eingetragen werden. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn mit der Erfindung bestehende Klebungen durch Wärmeeintrag aufgelöst werden sollen ohne die Bleche thermisch zu überlasten oder beispielsweise Beulen lackschonend aus Karosserieblechen durch Wärmeeintrag entfernt werden sollen. Gleichwohl kann mit der Erfindung auch eine schnelle thermische Lackentfernung durchgeführt werden.In conjunction with a device for measuring the temperature, however, heat can also be introduced very gently and with a defined upper limit. This is advantageous, for example, if the invention is to be used to dissolve existing bonds by introducing heat without thermally overloading the metal sheets or, for example, to remove dents from body panels by introducing heat without damaging the paint. At the same time, the invention can also be used to quickly remove paint thermally.
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