多头感应加热系统技术方案

一种用来感应加热工件的系统和方法包括一个控制器和多个接收信号并将信号发送给该控制器的电源。感应头接收来自该电源的电能。该感应头可以与该工件的相邻段对准并横跨该工件的的周边。相邻感应头之间的间隙小于该相邻感应头大小的一半，并且最好这些感应头邻接或基本上邻接。每个电源包括用来控制提供到该工件各段的电能的反馈。在另一实施例中，该反馈可以建立在提供给感应头的电流或电能，或者提供给该工件的电能的基础上。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及感应加热器，尤其涉及具有多个头的感应加热系统。感应加热是一种用于在一种感敏的金属物体上的某一定位区域产生热的众所周知的方法。感应加热涉及到将交流电信号加在置于待加热的金属物体上或其周围的特定位置附近的加热线圈或回路上。该回路内的变化的电流或交变电流在待加热的金属内产生变化的磁通。在金属内通过磁通感应电流，从而使该金属被加热。感应加热可以用于多种不同目的，包括固化粘接、金属淬火，铜焊、软焊，以及其它制造过程，在这些过程中热是一种必需或所希望的附加剂或请求。现有技术充满了被设计用于一种感应加热系统中的电气或电子电源，很多感应加热系统具有反相电源(inverter power supply)。这种反相电源通常产生高频信号，一般在千赫到兆赫范围，以便适用于工作线圈。由于通常有一个频率，在这个频率上，相对于所做的功加热是最有效的，因此，一些现有技术反相电源在一种所选频率上工作以便使加热最佳化。热强度还取决于所产生的磁通，因此，有些现有技术感应加热器控制提供给加热线圈的电流，从而企图控制所产生的热。代表具有反相器的感应加热系统的现有技术的一个例子是Mitchell在1978年3月30日发表的美国专利No.4092509。Mitchell揭示了许多用于驱动感应加热器的反相电路。这些电路被设计工作在20-50千赫范围，据说使感应加热效率达到最大值。在Mitchill揭示控制磁通量大小，从而控制由感应加热器产生的热的范围，使用开关以便在1-2个反相电路之间选择。例如，在图4中，开关404和407分别移动到位置404A和407A，或位置404B和408B，以便在高电能输出和低电能输出之间选择。其中输出是通过打开和关闭反相电源而被控制的另一类型感应加热器被公布在由Porterfield等人在1969年10月28日发表的美国专利No.3475674号文献中。由Porterfield所描述的该感应加热器的平均输出电能根据反相器关闭的时间与反相器开启的时间的比率而变化。利用反相电源的另一熟知的感应加热器在由Mittelmann于1974年6月11日发表的美国专利No.3816690文献中被描述。Mittelmann描述一种具有可变频的反相电源的感应加热器。据说该反相器的工作频率被选择用来在反相器的输出和用来加热工件的感应元件之间提供最大的能量传输效率。为了给工件提供适当数量的热，Mittelmann监控输送到反相器输出的瓦-秒。根据所测量的瓦-秒，Mittelmann有选择地使反相器开启和关闭。因此，由感应加热器所传送的平均热被控制。每一个控制由任何一个感应加热器所传送的电能的以上方法在频率上不可调节以及/或者不能充分控制热量或由该加热器传送给工件的电能。在美国专利号5343023和5504309号文献(也转让当前受让人)中所描述的现有技术感应加热器提供了频率控制和控制传送给工件的热和功能的方法。这些感应加热系统包括一个感应头、一个电源和一个控制器。它们已成组地被使用，其中，在感应头、电源和控制器之间存在着一一对应关系。感应加热器一种用途是固化(或部分固化)汽车制造工业中的粘着剂。粘着剂提供在汽车部件例如门的周围。如在此处使用的周边，意思是接近离开工作中心的边沿，即外加粘着剂的地方。感应加热器是用来通过加热邻接粘着剂的门固化(或在某些情况下局部固化)粘着剂。在固化过程期间，具有被配置在周边的粘着剂的门放置在套槽(nest)中，并且感应头部被放置在工件周围并且/或者非常接近于该工件。然后电能被提供给感应头，这些感应头加热靠近感应头的门的部分，并且粘着剂被固化或局部固化到所希望的程度。这些粘着剂含有加到该粘着剂的、由感应直接加热的金属物质。为了正确地固化该粘着剂，由感应头传送给工件的能量大小必须适当地被控制。该能量尤其取决于传送到感应头的能量、感应头中的能耗，以及感应头对工件的相对位置(影响耦合)。但是，在许多应用中，尤其是在这些应用中，例如汽车应用，从感应头到工件的距离难以精确控制，从感应头到工件的距离可以在该工件上不同位置变化。因此，也许难以控制被传送的能量或者难以将能量平均地加到被加热的工件的不同位置。至少有二种现有技术结构用于感应加热一个大的工件。一种是提供一个通常被构成与被固化的部件的形状相一致的感应线圈。因此，该部件的整个周边(例如汽车门)被加热，而粘着剂则沿着这个周边被固化。另一种结构是具有若干个感应头，每个头固化周边的一个点(部位)或被选择的部分，并且每个头与单个电源串联连接。这二种结构(布局)都在美国专利号4950348文献中被描述。但是，这二种结构都有显著的缺陷。二者都提供单一的电流(或者给一个感应头的每一部分，或者给若干感应头的每一个)。如果该门或其它部件不是精确地位于套槽内，则感应头相对于工件的距离将可以沿着该部件周边变化，并且传送给工件的热(或者是能或者是电能)在该工件周围不均匀，因此，没有获得所希望的加热。“点固化”结构也是不希望的，因为它是要固化整个周边，因此，该固化是不均匀的。因此，最好是提供一种使用多感应头的感应加热工件的方法和装置，每个感应头可以单独地被控制以便提供所希望的热。另外，这种方法和装置最好能够感应地加热一个工件的整个周边。此外，最好是多感应头加热能单独被控制的周边，这样就可以获得更均匀的加热。另外，用于该感应加热区域的现有技术控制器未提供适当的缺陷告警。通常现有技术只提供缺陷灯，如果在加热周期内缺陷被检出，则在该加热周期内该缺陷灯亮。当该缺陷灯能足以指示问题存在时，它不干别的，只显示该问题是什么或者该问题如何能修正。另外，最好提供一个感应加热系统，该系统提供缺陷检测并记录这些缺陷以便可以进行适当的调整。根据本专利技术的一个方面，一个用于感应加热工件的系统包括一个控制器和若干个接收并向该控制器发送信号的电源。若干感应头从多个电源中的一个电源接收电能(power)。根据本专利技术的第二方面，感应头要与待固化(cured)的工件的相邻段对准。在一个替换的方案中，感应头将横跨该工件的周边。在相邻感应头之间的间隙小于相邻感应头的尺寸的一半，并且最好是感应邻接或基本上邻接。本专利技术的第三方面是，该控制器和每个电源包含用于控制传送到工件各段的电能的反馈。在另一实施例中，该反馈可以以提供给感应头的电流或电能为基础，或者以提供给工件的电能为基础。本专利技术的第四方面是用于感应地加热一个工件的方法。该方法包括将多个感应头与该工件的相邻各段对准，并将电能提供给每个感应头，其中，相邻感应头之间的间隙小于相邻感应头的尺寸的一半。在其它实施例中，感应头连接一个或多个电源并且每个电源被控制。本专利技术的第五方面包括以上的方法，该方法包含这一步骤，即将感应头与待固化的工件的周边的相邻各段对准，并横跨该工件的周边。反馈用来控制本专利技术的另一方面中的每一感应头。在另一实施例中，该反馈可以以传送到感应头的电流或电能为基础，或以传送到该工件的电能为基础。本专利技术的另一方面是一个连续的被分段的周边感应加热系统。该系统可以包含反馈，并且可以覆盖该工件的整个周边附图说明图1是一种感应加热器的方框图；图2是一个在图1中所示的电源反相器(power inverter)的电路图；图3是一个示于图1的频率反相器的电路图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于感应加热工件的系统包括：一个控制器；多个被配置的以便接收信号并将信号发送到控制器的电源；以及多个感应头，所配置的每个感应头接收来自多个电源中的一个电源的电能。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德H怀斯曼，史蒂文J盖斯勒，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]