SE513132C2 - Enhet för induktiv uppvärmning, uppvärmningsaggregat, press, användning av en enhet samt förfarande för styrning av en enhet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 513 132 2 betsstycke som skall behandlas. Polerna är förskjutbara i förhållande till varandra för att applicera en presskraft på 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 pålagda 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 samt en ökad geometrisk flexibilitet. Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en induktiv uppvärmning med hög verkningsgrad oberoende av arbetsstyckets/verktygets tjocklek. Likaså är det önskvärt att kunna åstadkomma olika temperatur i olika delar av verktyget/arbetsstycket i en och samma process- cykel.

Dessa och andra ändamål, som kommer att framgå av följande beskrivning, har nu helt eller delvis uppnåtts genom uppfinningen medelst en uppvärmningsenhet, ett uppvärmningsaggregat och en press enligt efterföljande patentkrav l, 25 och 34. Föredragna utföringsformer anges i de underordnade patentkraven. Nämnda ändamål uppnås även helt eller delvis genom förfaranden enligt efterföl- jande patentkrav 37-38. 10 15 20 25 30 35 5.13 132 3 Uppfinningen är tillämplig för värmebehandling av arbetsstycken inneslutna i ett pressverktyg. Ett icke- begränsande exempel på sådana arbetsstycken är råmaterial som helt eller delvis består av plast eller kompositmate- rial. Uppfinningen är även tillämplig för direkt värmebe- handling av arbetsstycken, såsom komponenter omfattande både metalliska och polymera material, i syfte att åstad- komma en separation av dessa material.

Till skillnad från gängse konstruktioner för induk- tiv uppvärmning utgår föreliggande uppfinning från sepa- rata enheter, eller moduler, som är konstruerade för anbringning mot verktyget/arbetsstycket. Eftersom enheten saknar kärna i gängse mening, dvs en kärna som omsluter verktyget/arbetsstycket, kan en eller flera enheter pla- ceras väsentligen godtyckligt över verktyget. Detta ger en stor geometrisk flexibilitet, eftersom antalet enheter kan väljas och utplaceras så, att uppvärmning av önskade delar av verktyget àstadkommes.

Eftersom enheten är så utformad att två identiska, sida vid sida placerade enheter tillsammans uppvisar ett väsentligen konstant avstånd mellan närmast varandra be- lägna poler, både inom en enhet och mellan de sida vid sida placerade enheterna, möjliggörs en jämn fördelning av magnetfältet över verktyget när flera enheter kombine- ras till ett större aggregat. Med avståndet mellan två poler avses den minsta sträckan mellan polernas ytter- omkrets. Eftersom det alstrade magnetfältets styrka avtar med kvadraten på avståndet från respektive pol, leder ett konstant polavstànd inom ett sådant aggregat till en jäm- nare uppvärmning av det under enheterna anordnade verk- tyget/arbetsstycket.

Enligt ett föredraget utförande är bottenplattans ytterkontur försedd med minst ett anliggningsparti som är utformat för anliggning mot ett motsvarande parti hos en annan, identisk enhet. Därmed kan två enheter bringas till anliggning mot varandra och sålunda utan inbördes mellanrum täcka ett parti av verktyget/arbetsstycket. 10 15 20 25 30 35 513 132 4 Enligt ett särskilt föredraget utförande är botten- plattans ytterkontur helt uppbyggd av rätlinjiga anligg- ningspartier. Därmed kan många enheter anbringas med sina bottenplattor kant mot kant över verktyget/arbetsstycket.

Enligt ett föredraget utförande har varje enhet minst två poler, vilka är placerade i ett tvådimensio- nellt mönster över bottenplattan. Detta möjliggör en ännu jämnare fördelning av det alstrade magnetfältet över arbetsstycket/verktyget, och därmed en jämnare uppvärm- ning av detsamma. Vid användning av den uppfinningsenliga enheten i en press erhålls dessutom en jämnare fördelning av presskrafterna över verktyget/arbetsstycket.

Det är föredraget att mönstret av poler inom en enhet är vridsymmetriskt, eftersom detta leder till jämn fördelning av både magnetfältet och eventuella press- krafter över verktyget.

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

Enligt ett föredraget utförande är spolarna så anslutna till spänningskällan att strömmarna i närmast varandra belägna polers spolar är fasförskjutna relativt varandra. Detta medför att det magnetiska flödet omväx- lande kommer att vara riktat från och till varje pol.

Sett över en längre tidsperiod kommer det magnetiska flödet att vara väsentligen homogent fördelat över arbetsstycket/verktyget, varför en god jämnhet i uppvärm- ningen kan uppnås.

I en föredragen utföringsform av enheten är fas- skillnaden mellan närmast varandra belägna polers spolar en heltalsmultipel av 60 grader. Detta innebär att såväl tvåfas- som trefassystem, och även andra system, kan användas och att en jämn nätbelastning kan åstadkommas.

I en speciellt föredragen utföringsform av uppvärm- ningsaggregatet är enheter anbringade på ömse sidor om verktyget/arbetsstycket. Genom styrning av fasskillnaden mellan motstående poler kan därmed magnetfältets inträng- 10 15 20 25 30 35 513 132 5 ning i djupled genom verktyget/arbetsstycket styras.

Inträngningsdjupet är exempelvis som störst när två mot- stående poler drivs i motfas, dvs med en fasskillnad om 180 grader, och som minst när fasskillnaden är 0 grader.

Således kan inträngningsdjupet varieras med bibehållet hög verkningsgrad. Dessutom kan aggregatet användas för uppvärmning av ett arbetsstycke med ojämn tjocklek, eftersom varje motstàende polpar kan styras individuellt att alstra ett magnetfält med önskat inträngningsdjup.

Aggregatet kan således användas för att åstadkomma en likformig temperaturfördelning i arbetsstycket oberoende av dess form. Alternativt kan olika temperatur åstad- kommas i olika delar av arbetsstycket i en och samma processcykel.

Det uppfinningsenliga förfarandet omfattar minst ett av stegen: a) att bestämma den frekvens vid vilken maximal aktiv effektöverföring sker från varje enhet 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 åstadkommande av en jämn uppvärmning i ett plan som sträcker sig parallellt med enhetens 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.

I uppvärmingsaggregatet styrs företrädesvis varje enhet individuellt för optimal reglering av uppvärm- ningen, dvs temperaturen i verktyget/arbetsstycket.

Ovanstående förfarande möjliggör även experimentell registrering av en lämplig tidsperiod för ström- och 10 15 20 25 30 35 513m 13.2 6 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 1 är en sektionsvy av ett uppvärmningsaggregat omfattande ett antal uppfinningsenliga enheter för induk- tiv uppvärmning av ett arbetsstycke.

Fig 2 är en sprängvy av en uppfinningsenlig enhet.

Fig 3a-3f är planvyer av olika utföranden av upp- finningsenliga enheter, vilka är bringade till anliggning mot varandra för bildande av ett uppvärmningsaggregat. Av tydlighetsskäl visas endast enheternas poler och botten- plattor.

Fig 4 är en planvy av tre uppvärmningsenheter som är placerade sida vid sida och som var och en har en cent- ralt anordnad pol med cirkulärt tvärsnitt. Av tydlighets- skäl visas endast enheternas poler och bottenplattor.

Fig 5a 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 var sin sida om ett arbetsstycke.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig 1 visar ett aggregat för induktiv uppvärmning av ett verktyg. Aggregatet omfattar två separata stommar 1 som var och en är uppbyggd av ett flertal separata upp- värmningsenheter eller moduler 2. Stommarna 1 är place- rade 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. Poler- 10 15 20 25 30 35 513 132 7 na 6 är fast förbundna med bottenplattan 5 och är anord- nade att ligga an mot verktyget 3. Varje spole 7 är an- sluten till en spänningskälla 8 och en styrenhet 9. Av àskàdlighetsskäl visas endast anslutningen av två poler till spänningskällan 8 och styrenheten 9, vilka är utfor- made att via spolarna 7 alstra ett magnetfält i och kring respektive pol 6. Detta magnetfält värmer upp verktyget 3 och arbetsstycket 4, såsom kommer att beskrivas i större detalj nedan. Det àskådliggjorda uppvärmningsaggregatet kan exempelvis vara monterat i en press, så att motrik- tade presskrafter är applicerade på stommarnas l bort från verktyget 3 vända sidor.

I fig 2 visas i större detalj en uppfinningsenlig modul 2 ingående i ett aggregat enligt fig l. 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 verktyget 3. Kylmediet kan vara vatten, luft eller någon 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 alstrade magnetfältet tenderar att koncentreras vid så- dana hörn och orsaka lokal överhettning av underliggande partier av arbetsstycket 4. Polerna 6 är placerade i ett tvådimensionellt mönster på modulens 2 bottenplatta 5 för 10 15 20 25 30 35 513 132 8 att ge en så jämn uppvärmning som möjligt av arbets- stycket 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, om varje module har minst två poler, och mellan angränsande moduler 2. Det är föredraget att modulens 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 modu- ler 2 utan inbördes mellanrum täcker ett parti av verkty- get 3. Exempel på speciellt föredragna utformningar ges i planvyerna i fig 3a-3e. I fig 3a och 3b har varje botten- platta 5 en ytterkontur med formen av en triangel. Närma- re 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 I detta fall består ytterkonturen av två inbördes symmetriska arctan-partier arctan-kurva, såsom visas i fig 3c. och två rätlinjiga partier, vilka under rät vinkel för- binder de två arctan-partierna med varandra. Denna konst- ruktion tillåter moduler att anligga mot varandra utan inbördes mellanrum och möjliggör dessutom 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 upphov till stora förluster. Såle- des bör varje pol 6 ha ett maximalt avstånd till botten- plattans 5 ytterkontur, samtidigt som polerna 6 skall täcka så stor del av bottenplattans 5 yta som möjligt. En 10 15 20 25 30 35 5.13 132 9 god kompromiss mellan dessa motstridiga villkor uppnås medelst den i fig 3c visade modulen. Av tillverkningstek- niska skäl är det dock föredraget att bottenplattans 5 ytterkontur är uppbyggd av rätlinjiga partier. Ett exem- pel på en ”rätlinjig” arctan-kurva ges i fig 3d. Ytterli- gare 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 den upp- finningsenliga modulen framgår av fig 4, som visar tre sådana sida vid sida placerade moduler 2. Varje botten- platta 5 har formen av en regelbunden sexhörning och har endast en centralt anordnad pol 6 med cirkulärt tvär- snitt. Denna ytterkontur och polplacering är enkel att åstadkomma och garanterar att varje pol 6 har ett kons- tant 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 täck- ning av bottenplattans 5 yta.

I det följande beskrivs styrningen av en modul och ett aggregat 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 för- klaras.

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 10 15 20 25 30 35 515 132 10 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 5a visas hur spänningskällans tre faser, vilka betecknas med R, S och T, 5b-5c àskàdliggörs den tidsmässiga variationen av det varierar över tiden, och i fig 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 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 t1 (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 5a) 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 t1 och t2. 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 v 10 15 20 25 30 35 513 132 ll arbetsstycket. Om dessutom ett antal moduler placeras intill varandra, för bildande av ett aggregat, 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 flödet fram och tillbaka i radiell led mellan de båda polerna, så att en jämn uppvärmning åstadkommes.

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- värmningen av detta, eftersom ett magnetiskt fält kan alstras och styras genom verktyget/arbetsstycket. Fig 6 visar schematiskt en första modul 2a, som med sina poler 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- na 2a, 2b drivs med samma spänning så alstras två motrik- | C L __: 10 15 20 25 30 35 513 132 12 Detta leder till att flödena böjer av innan de har hunnit tränga långt in i arbetsstycket 4. tade magnetflöden.

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 grader, så kan alltså olika inträngningsdjup i arbets- stycke 4 åstadkommas. Detta kan exempelvis göras med en enkel faslåsningskrets.

Uppvärmningen av arbetsstycket 4 kan också styras genom att man på fysiskt vrider de motstående 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 àstadkommes, 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 :KJ 10 15 20 25 30 35 513 132 13 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 Därefter regleras strömmen, spänningen och fasvinkeln. kondensatorns kapacitans, alternativt induktorns induk- tans, tills effektfaktorn aktiva effektöverföringen till verktyget, blir maximal.

Idealt innebär detta att drivsteget endast belastas av en (cosw), och därmed även den resistiv last, dvs cosç=l.

Pà den tredje och lägsta nivån finns komponenter som, om möjligt, styr frekvensen tills elektrisk resonans erhålls. spolen och att effektfaktorn är maximal.

Detta innebär att kondensatorn är avstämd mot 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, 10 15 20 30 35 513 132 14 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 må påpekas att ett uppvärmningsaggregat enligt uppfinningen kan omfatta parvis motstående enheter, eller en mot verktygets/arbetsstyckets ena sida anbringad stomme som är bildad av flera enheter, eller en kombination av dessa. I det fall enheter endast är anbringade mot verktygets/arbetsstyckets ena sida, bör dock ett magnetiskt ledande mothåll vara anbringat mot verktygets/arbetsstyckets motstående sida. Utan ett sådant mothåll kommer det alstrade magnetfältet att huvudsakligen sträcka sig direkt mellan enheternas poler, varför inträngningsdjupet blir litet. Med ett motstående mothåll drivs magnetfältet i större grad genom det mellanliggande verktyget/arbetsstycket.

Modulernas poler är företrädesvis tillverkade av annat material än elektroplåt, eftersom det är svårt och kostsamt att i elektroplåt 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. Metallpulverkornen är därmed elektriskt isolerade från varandra. I den föredragna utföringsformen utgörs bindemedlet av fenolharts. När pulvret sammanpressas 10 513 132 15 under högt tryck bildas en mycket hàllfast 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 (38)

10 15 20 25 30 35 513 132 16 PATENTKRAV

1. Enhet för induktiv uppvärmning av ett arbets- stycke (4), vilken enhet omfattar en skivformig botten- platta (5), minst en med bottenplattan (5) förbunden pol (6), som är anordnad för anbringning mot en sida av arbetsstycket (4) inne- hållande verktyg eller ett arbetsstycket (4) (3), och en spänningskälla en kring respektive pol (6) anord- nad spole (7) (8) som är ansluten till varje spole (7) för alstring av ett magnetfält i och (6), sida vid sida placerade enheter kring nämnda minst en pol varvid enheten är så ut- formad att två identiska, uppvisar ett väsentligen konstant avstånd mellan närmast (6), och mellan nämnda enheter.

2. Enhet enligt krav 1, en ytterkontur omfattande minst ett anliggningsparti som varandra belägna poler både inom respektive enhet varvid bottenplattan (5) har är utformat för anliggning mot ett motsvarande parti hos en annan, identisk enhet.

3. Enhet enligt krav 2, varvid minst ett anligg- ningsparti är rätlinjigt.

4. Enhet enligt krav 2 eller 3, varvid minst ett anliggningsparti väsentligen har formen av en arctan- kurva.

5. Enhet enligt något av föregående krav, varvid bottenplattan (5) har en ytterkontur omfattande minst tre rätlinjiga partier.

6. Enhet enligt något av föregående krav, varvid bottenplattan (5) har en ytterkontur omfattande endast rätlinjiga partier.

7. Enhet enligt något av föregående krav, varvid bottenplattans (5) ytterkontur har formen av en triangel.

8. Enhet enligt krav 7, gel är liksidig.

9. Enhet enligt krav 7, likbent. varvid vilken nämnda trian- varvid nämnda triangel är 10 15 20 25 30 35 513 132 17

10. Enhet enligt något av föregående krav, varvid bottenplattans (5) företrädesvis en bikakestruktur. ytterkontur har formen av en hexagon,

11. ll. Enhet enligt något av föregående krav, varvid samtliga poler (6) totalt täcker minst ca 20% av botten- plattans (5)

12. Enhet enligt något av föregående krav, yta. varvid varje pol (6) i ett snitt längs bottenplattan (5) saknar spetsiga eller rätvinkliga hörn.

13. Enhet enligt något av föregående krav, varvid varje pol (6) har väsentligen elliptiskt tvärsnitt.

14. Enhet enligt något av föregående krav, varvid varje pol (6) har väsentligen cirkulärt tvärsnitt.

15. Enhet enligt något av föregående krav, omfattande minst två poler (6), vilka är placerade på bottenplattan (5) anbringning mot en sida av arbetsstycket (4) arbetsstycket (4)

16. Enhet enligt krav 15, sådant att en vridning av bottenplattan (5) i ett tvådimensionellt mönster för eller det innehållande verktyget (3). varvid nämnda mönster är över en vin- kel av maximalt 120 grader huvudsakligen överför mönstret på sig självt.

17. Enhet enligt krav 15 eller 16, mönster har formen av en regelbunden månghörning. varvid nämnda

18. Enhet enligt krav 15 eller 16, varvid polerna (6) är anordnade i ett koncentriskt mönster.

19. Enhet enligt något av krav 15-18, varvid det föreligger en inbördes fasskillnad mellan de strömmar som flyter genom spolarna (7) hos närmast varandra belägna poler (6) på enheten.

20. Enhet enligt krav 19, är en heltalsmultipel av 60 grader. varvid nämnda fasskillnad

21. Enhet enligt något av kraven 15-20, varvid (7) hos närmast varandra belägna poler (6) är (8). spolarna anslutna till olika faser hos spänningskällan 10 15 20 25 30 35 513 132 18

22. Enhet enligt krav 21, är tillordnad poler (6) så, varvid spänningskällan (8) att polerna (6) för respek- tive fas har samma totala tvärsnittsarea.

23. Enhet enligt något av föregående krav, varvid (10) genomströmning av ett kylande medium. kylslingor är utformade i bottenplattan (5) för

24. Enhet enligt något av föregående krav, varvid varje pol (6) är tillverkad genom pressning av ett metallpulver och ett bindemedel.

25. Uppvärmningsaggregat omfattande minst en enhet enligt något av kraven 1-24, varvid minst en enhet (2) är anbringad mot en första sida av arbetsstycket (4) eller ett arbetsstycket (4)

26. Uppvärmningsaggregat omfattande minst två innehållande verktyg (3). enheter enligt något av kraven 1-24, varvid enheterna (2) är anbringade sida vid sida mot en första sida av arbets- (4) eller ett arbetsstycket (4) (3).

27. Uppvärmningsaggregat enligt krav 26, varvid stycket innehållande verktyg avståndet mellan närmast varandra belägna poler (6) är väsentligen konstant över hela uppvärmningsaggregatet.

28. Uppvärmningsaggregat enligt något av kraven 25- 27, omfattande minst ett magnetiskt ledande mothåll som är anbringat mot en andra, motstående sida av arbets- stycket/verktyget.

29. Uppvärmningsaggregat enligt något av kraven 25- 28, varvid minst en motsvarande enhet (2) är anbringad mot en andra, motsatt sida av arbetsstycket/verktyget.

30. Uppvärmningsaggregat enligt krav 29, varvid de motstående, på ömse sidor om arbetsstycket (4) anbringade enheternas (2) poler (6)

31. Uppvärmningsaggregat enligt krav 29 eller 30, är anordnade mitt för varandra. omfattande en styranordning (9) som är utformad att elektriskt styra fasskillnaden mellan strömmarna genom spolarna (7) hos nämnda motstående poler (6) i syfte att variera det alstrade magnetfältets inträngningsdjup i arbetsstycket/verktyget. 10 15 20 25 30 35 513 132 19

32. Uppvärmningsaggregat enligt krav 29 eller 30, omfattande en styranordning (9) som är utformad att meka- niskt verkställa inbördes vridning av nämnda motstående uppvärmningsenheter (2) i syfte att variera det alstrade magnetfältets inträngningsdjup i arbetsstycket/verktyget.

33. Uppvärmningsaggregat enligt krav 31 eller 32, omfattande en temperatursensor för mätning av temperatu- ren i verktyget (3), varvid temperatursensorns utsignal utgör insignal till styranordningen (9).

34. Press för framställning av produkter helt eller delvis av plast eller kompositmaterial, omfattande en enhet enligt något av krav 1-24 eller ett aggregat enligt något av kraven 25-33.

35. Användning av en enhet enligt något av kraven l- 24 eller ett aggregat enligt något av kraven 25-33 för värmebehandling av komponenter omfattande både metalliska och polymera material i syfte att separera de metalliska och polymera materialen från varandra.

36. Användning av en enhet enligt något av kraven l- 24 eller ett aggregat enligt något av kraven 25-33 för uppvärmning av ett pressverktyg som är monterat i en press för framställning av produkter helt eller delvis av plast eller kompositmaterial.

37. Förfarande för styrning av en enhet enligt något av kraven l-24 eller ett aggregat enligt något av kraven 25-33, innefattande minst ett av stegen: a) att bestämma den frekvens vid vilken maximal aktiv effektöverföring sker från varje enhet (2) till arbetsstycket (4); b) att avstämma en resonanskrets så, 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- lellt med enhetens (2) (6); poler och 513 152 20 d) att genom pulsbreddsmodulering styra den till respektive spole (7) matade spänningens duty-cycle så, att önskad effektöverföring erhålls.

38. Förfarande för styrning av en enhet enligt något av kraven 1-24 eller ett aggregat enligt något av kraven 25-33, varvid varje enhet (2) styrs individuellt.