(57)【要約】  電磁溶接によって成形部品を接合するための方法が説明される。接合インダクタは、成形部品の接触面に沿って移動され、誘導に反応する成形部品の構成要素に電磁場を生成し、成形部品の熱活性化結合手段を結合手段の溶融温度より高く加熱する。接合に適した電磁場の強度は、センシングインダクタを接触面に沿って事前に移動させることによって求められ、センシングインダクタは、比較的弱い電磁場を生成し、センシング温度まで熱活性化結合手段を僅かに加熱し、センシングインダクタによって成形部品において生成された電磁場強度を測定し、センシングインダクタの測定された電磁場強度と接合に適した電磁場強度との間の差異を求め、差異を縮めるために接合に適した電磁場強度を調整する。この方法を実行するための装置も説明される。
2021526471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁溶接によって成形部品を接合するための方法であって、
前記成形部品の接触面に沿って接合インダクタを移動させること、
誘導に反応する前記成形部品の構成要素に電磁場を生成し、前記成形部品の熱活性化結合手段を前記結合手段の溶融温度より高く加熱すること、及び
溶融された前記結合手段によって前記接触面で前記成形部品を互いに接合すること
を含み、
接合に適した前記電磁場の強度は、センシングインダクタを前記接触面に沿って事前に移動させることによって求められ、
前記センシングインダクタは、
比較的弱い電磁場を生成し、
前記センシングインダクタによって前記成形部品において生成された前記電磁場強度を測定し、
前記センシングインダクタの測定された電磁場強度と前記接合に適した電磁場強度との間の差異を求め、
前記差異を縮めるために前記接合に適した電磁場強度を調整する、
方法。
【請求項２】
前記差異は、前記接触面に沿った移動の幾つかの位置で求められる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記差異を縮めるために前記接合に適した電磁場強度を調整することは、前記接触面に沿って連続的に実行される、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記センシングインダクタは、前記接合インダクタより先に前記接触面に沿って移動される、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記センシングインダクタ及び前記接合インダクタは、同一のものである、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記センシングインダクタ及び前記接合インダクタは、別々であり、前記接触面に沿って同時に移動される、
請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記センシングインダクタは、
前記電磁場を生成する放出インダクタと、
前記成形部品において前記センシングインダクタによって生成された前記電磁場強度を測定する受信インダクタと
を備える、
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記成形部品において前記センシングインダクタによって生成された、前記受信インダクタによって測定された前記電磁場強度に対する、前記放出インダクタの影響が考慮される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記成形部品において前記センシングインダクタによって生成された前記電磁場強度の測定は、前記成形部品のエッジでの短絡によって発生された電流を測定することによって実行される、
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記インダクタは、実質的に円筒形の電磁場を生成する線形誘導セグメントを備える、
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記熱活性化結合手段は、熱可塑性プラスチックを備える、
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記誘導に反応する構成要素は、炭素繊維、金属若しくは強磁性粒子、又はこれらの組み合わせから選択される、
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
電磁溶接によって成形部品を接合するための装置であって、
前記成形部品の接触面に沿って接合インダクタを移動させるための手段、
誘導に反応する前記成形部品の構成要素に電磁場を生成し、前記成形部品の熱活性化結合手段を前記結合手段の溶融温度より高く加熱するための手段、及び
溶融された前記結合手段によって前記接触面で前記成形部品を互いに接合するための手段
を備え、
接合に適した前記電磁場の強度を求めるために構成されたセンシングインダクタをさらに備え、
前記センシングインダクタは、
比較的弱い電磁場を生成して、センシング温度まで前記熱活性化結合手段を僅かに加熱するための手段、
前記センシングインダクタによって前記成形部品において生成された前記電磁場強度を測定するための手段、
前記センシングインダクタの測定された電磁場強度と前記接合に適した電磁場強度との間の差異を求めるための手段、及び
前記差異を縮めるために前記接合に適した電磁場強度を調整するための手段
を備える、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁溶接によって成形部品を接合するための方法に関する。本発明はまた、この方法を実行するように構成された電磁溶接用の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば繊維強化熱可塑性又は熱硬化性複合部品等の成形部品を接合するための幾つかの技術が存在する。成形部品の２つの接触面を接合するために、機械的固定及び接着剤による接着が従来使用されている。しかしながら、機械的固定及び接着剤による接着は、どちらも費用及び時間がかかる。機械的固定には、例えば高価な穴の位置特定、穴あけ、シミング及び留具の取り付けが必要であり、さらに、接着剤による接着には化学物質を含む複雑な表面前処理が必要である。
【０００３】
電磁溶接は、個別の留具の使用を排除でき、比較的高速で、前処理があったとしてもほとんどない状態で、成形複合部品の接触面を接合する能力を提供する可能性がある。電磁溶接は、１つ又は複数の成形部品の誘導に反応する構成要素に電磁場を生成して、成形部品の熱活性化結合手段を結合手段の溶融温度より高く加熱する。成形部品の接触面は、溶融された結合手段によって互いに接合される。結合手段は、例えば、接合される１つ又は複数の部品の熱可塑性樹脂であるか、又は別個に適用される熱可塑性樹脂であり得る。熱可塑性成形部品及び熱硬化性成形部品を共に溶接する場合、誘導に反応する構成要素が溶融する熱可塑性樹脂は、例えばホットメルト接着剤として機能する場合がある。
【０００４】
例えば繊維強化複合成形部品等の成形部品間に溶接接続を作成するために、幾つかの溶接方法を使用できる。振動溶接では、動きによって強化繊維が損傷する可能性があり、超音波溶接は、例えば連続溶接等にはあまり適していない。電磁溶接の既知の方法は、特に、航空業界等の、溶接接続の比較的高い機械的強度及び耐荷重能力が望まれる高品位の用途では、品質が劣る接合製品を生成する可能性がある。
【０００５】
特に既知の方法は、例えば、接合に適した電磁場の強度、及びそのような電磁場強度を生成するために必要な電力等の溶接パラメータの値を求め、これらの溶接パラメータ値を成形部品の接合又はそのような成形部品の一連の接合に適用することに基づいている。このアプローチは、一定の溶接品質が実現されるという考えに依存する。溶接品質の概念は、この分野の当業者に知られており、例えば、成形部品の接触面間の接続又は製造された接合部分の強度に関係し得る。 
【０００６】
既知のアプローチは、成形複合部品が、課せられた電磁誘導場に対して一貫した応答を示す場合にのみ機能する。これは、多くの成形部品に当てはまらないかもしれないことが分かる。例えば、半結晶性ポリマー及び炭素繊維等の強化繊維に基づく成形複合部品は、課せられた電磁誘導場に応答して比較的大きな変化を示すことが分かった。この変化は、強化繊維のアーキテクチャ等の要因によって引き起こされる可能性がある。一方向ファイバーテープで作られた複合部品のこのアーキテクチャは、例えば織物アーキテクチャよりも、渦電流を生成できる明確な経路を提供しない。これは、応答が、とりわけ、繊維の体積含有量、繊維の配向、樹脂及び繊維の局所分布、並びに固結品質等の要因に関連しているように見えることを意味する。さらに、半結晶性ポリマーは、結晶化度の変化に伴って融点の変化を示す場合がある。そのため、成形部品の温度履歴によって融点が異なる場合がある。強化繊維はまた、例えば、それらの電気伝導特性にも影響を与える剛性が変化することがある。局所的に厚さのステップを適用するか、又は例えば補強材を使用することも、成形部品の誘導応答に影響を与える可能性がある。接合前に部品を成形すると、例えば、繊維の体積含有量の局所的な変化、又は強化繊維に誘起されたプレストレスにより、電磁誘導応答にも影響を与える可能性がある。
【０００７】
成形複合部品の上記の変化は、接合される接触面に沿って不均一な、課せられた電磁誘導場への応答につながる可能性がある。これは、製造される接合部の品質に直接影響し、接合部の品質の変化は望ましくない場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、電磁溶接によって成形部品を接合するための改良された方法、特に成形部品間でより均一な接合品質を生み出すことができる方法を提供することである。さらなる目的は、方法が実行され得るデバイスを提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、この目的のために、請求項１に記載の電磁溶接によって成形部品を接合する方法を提供する。この方法は、成形部品の接触面に沿って接合インダクタを移動させること、誘導に反応する成形部品の構成要素に電磁場を生成し、成形部品の熱活性化結合手段を結合手段の溶融温度より高く加熱すること、及び溶融された結合手段によって接触面で成形部品を互いに接合することを含み、接合に適した電磁場の強度は、センシングインダクタを接触面に沿って事前に移動させることによって求められ、センシングインダクタは、比較的弱い電磁場を生成し、センシングインダクタによって成形部品において生成された電磁場強度を測定し、センシングインダクタの測定された電磁場強度と接合に適した電磁場強度との間の差異を求め、差異を縮めるために接合に適した電磁場強度を調整する。
【００１０】
比較的弱い電磁場は、センシング温度まで熱活性化結合手段を僅かに加熱する場合がある。
【００１１】
熱活性化結合手段が熱可塑性樹脂を含む実施形態では、センシング温度は、ガラス転移温度Ｔｇ及び／又は樹脂の再結晶化温度よりも十分に低くてよい。センシングインダクタの測定された電磁場強度により、成形部品の接合に適した最も適切な溶接パラメータを予測でき、均一な溶接接合部の品質を得ることに役立つことができる。
【００１２】
本発明の方法の一実施形態は、接触面に沿って連続的に差異を求めることを含む。接合に適した電磁場強度は、溶接に沿って一定に保たれるか、又は必要に応じて局所的に調整され得る。或る位置において差異（の値）がゼロ又はほぼゼロのとき、その位置の電磁場強度は全く調整されないか、又は僅かのみ調整される。
【００１３】
本発明による方法の効果的な実施形態では、接合に適した電磁場強度の調整は、差異を最小化するために、接触面に沿って連続的に、より好ましくは、差異の値が非ゼロと判断された接触面に沿った移動の幾つかの位置で実行される。 
【００１４】
本発明の別の実施形態は、センシングインダクタが、接合インダクタより先に接触面に沿って移動される方法に関する。この実施形態では、センシングインダクタと接合インダクタは別個のインダクタであり、センシングインダクタから得られた情報は、接合インダクタを制御するため、特に結合に適した電磁場の強度を制御するために使用される。
【００１５】
本発明による方法の別の実施形態では、センシングインダクタ及び接合インダクタは、同一のものである。そのような実施形態では、１つのインダクタが、接合される成形部品の接触面を「センシング」するためのセンシングインダクタとして最初に使用され、それが、接触面内の経路に沿って移動される。その次に、その同じインダクタが、接合インダクタとして実際の溶接に使用され、それにより、センシングインダクタによって求められた差異に応じて電磁場強度が調整される。
【００１６】
本発明の別の実施形態は、センシングインダクタ及び接合インダクタが、別々であり、接触面に沿って同時に移動される方法に関する。この実施形態は、接合するのに適した電磁場強度を瞬時に調整することを可能にし、それは、センシングインダクタによって測定された差異に直接応答することを意味する。
【００１７】
溶接経路に沿ったセンシングインダクタと接合インダクタとの間の距離は、状況に応じて選択されてよい。接合インダクタとセンシングインダクタとが互いに比較的近い場合、両方のインダクタによって生成される電磁場が互いに影響を与える可能性がある。好ましい実施形態では、センシングインダクタの信号に対する接合インダクタの影響は、無負荷のベースライン測定で効果を定量化することによって補正され、その後、ベースライン測定で得られたオフセット値が実際の接合溶接時の応答測定値から差し引かれる。これにより、任意の位置での誘導応答を定量化することができ、その後、所定の関係を介して最適な溶接設定を求めることができる。
【００１８】
本発明の一実施形態は、センシングインダクタが、電磁場を生成する放出インダクタと、成形部品においてセンシングインダクタによって生成される電磁場強度を測定する受信インダクタとを備える方法を提供する。放出インダクタは、比較的弱い電磁場を生成し、成形部品において渦電流を発生させる。一方、受信インダクタは、成形部品において生成された渦電流を定量化する。放出インダクタ及び受信インダクタは、別々に収容されることもでき、1つの同じハウジングに収容されることもできる。放出インダクタ及び受信インダクタが互いに比較的近い場合、放出インダクタによって生成される電磁場が受信インダクタの測定に影響を与える可能性がある。好ましい実施形態では、受信インダクタによって受信される信号に対する放出インダクタの影響は、無負荷のベースライン測定で効果を定量化することによって補正され、その後、ベースライン測定で得られたオフセット値が、センシング中の受信エミッタの応答測定値から差し引かれる。
【００１９】
本発明の方法は、成形部品を接触面に沿って接合するための成形部品の実際の電磁溶接より先に、比較的弱い誘導場を使用することにより渦電流応答を定量化することを含む。この応答の助けを借りて、任意の成形（複合）部品についてのどの正しい溶接パラメータが、良好な溶接品質を潜在的に得るためのものであるか予測できる。この方法は、接合のために実際の溶接コイルを進める前に、センシングコイル等のセンシングインダクタを進めることによって実行され、それによって、センシングコイルは応答を定量化する。
【００２０】
センシングインダクタによって生成される電磁場強度は、直接測定されてもよいし、別のパラメータを介して測定されてもよい。例えば、課せられた電磁場によって引き起こされる温度上昇を測定することが可能である。生成された温度は、溶接部で直接、及び／又は溶接される部品の外側で間接的に求められ得る。定義上、生成される温度上昇は溶接パラメータの変更より遅れるため、このアプローチには改善が必要な場合がある。
【００２１】
本発明の方法の別の実施形態は、成形部品のエッジでの短絡によって発生された電流を測定することによって、成形部品においてセンシングインダクタによって生成された電磁場強度を測定することを含む。このいわゆるエッジ効果自体は既知であり、溶接中に、生成された渦電流は、このエッジ効果を測定することによって直接定量化できる。溶接領域の周囲又は溶接領域に沿って、任意選択でそれ自体は既知のサセプタと組み合わせて、導電性材料を設けることによって、エッジ効果が最小化されてよい。
【００２２】
渦電流の形における生成された電磁場の強度の測定は、センシングインダクタによって実行される。しかしながら、別の実施形態は、成形部品において接合インダクタによって生成された電磁場強度をさらに測定すること、及び接合インダクタの測定された電磁場強度と接合に適した電磁場強度との間の差異を求めることを含む。この実施形態は、接合インダクタの測定された電磁場強度と接合に適した電磁場強度との間の差異が特定の所定の閾値を超える接合部品が廃棄される品質管理を可能にするか、又は電磁場強度のインラインでの調整を可能にし、接合に適した電磁場強度が常に保証されることを確保することを可能にする。
【００２３】
生成された電磁場強度のすべての測定値は、好ましくは、そのような電磁場強度を生成するために必要とされる電力にも適用される。
【００２４】
本発明による成形部品の電磁溶接は、金型を提供すること、結合するための少なくとも２つの成形部品を金型内に配置することであって、成形部品間の接触面が、熱活性化結合手段及び誘導に反応する構成要素を含む、配置すること、インダクタを使用して誘導に反応する構成要素を加熱することによって結合手段を活性化することであって、インダクタが金型の外側に配置され得る、活性化すること、及び金型によって定義された形態で成形部品を共にプレスすることであって、熱活性化された結合手段によって成形部品が結合される、プレスすることを含んでいてよい。
【００２５】
インダクタは通常、交流電圧の下で電磁場を生成する導電体を備える。電磁場の形状は、例えばコイル状、又は溶接方向に実質的に円筒形等の任意の既知の形状であり得る。溶接方向に実質的に円筒形の電磁場を使用すると、非常に制御された均一で的を絞った加熱が可能になり、可能な限り過熱が防止される。過熱は材料の劣化をもたらし、それによって構造の望ましくない弱体化を引き起こす場合がある。他のインダクタは、トーラス形の電磁場を生成する複数の巻線を備える。インダクタに対して直角の方向を誘導の方向として有するそのような既知のインダクタを使用することにより、比較的低温のゾーンが中心に発生する加熱パターンが作成される。一方、円筒形の電磁場は、均一な加熱を可能にするはるかに好ましい加熱プロファイルを生成する。さらに、円筒形の電磁場は、幅１０−２０ｍｍまで非常に狭くされ得る。トーラス形の電磁場では、このような幅は、必要とされる熱誘導力及び浸透と組み合わせて実現され得ない。
【００２６】
インダクタの電磁場は、直接、成形部品のセクションを介して、及び／又は金型の壁を介して、成形部品間の接触面に到達することができる。本発明の方法は、迅速かつ効率的な方法で成形部品間の高品質の溶接接続又は接合を実現することを可能にする。得られた接合製品は、特に優れた機械的耐荷重能力を有する。
【００２７】
成形部品間の接触面のみに熱可塑性材料又は熱活性化接着剤を熱結合手段として配置することを想定することも可能であるが、溶融によって溶接され得る熱可塑性材料から１つ又は複数の成形部品が製造されることが好ましい。
【００２８】
誘導に反応する構成要素は、一般に、例えば金属及び／又は炭素繊維等の導電性構成要素を備える。インダクタの近くの加熱する必要のない金型及び他の構成要素は、好ましくは、誘導に反応する構成要素を実質的に含まないか、又は適切な遮蔽材料で誘導場から遮蔽される。ここで、溶接中に隣接する成形部品の接触面から熱を抽出するため、例えばセラミック材料等の、電気絶縁性でありながら熱伝導性の構成要素が推奨される。従って、このような金型では、金型の壁を通して所望の位置に電磁場が加えられ得る。
【００２９】
この方法では、好ましくは熱可塑性成形部品には、一般に、例えば金網等の導電性構成要素が設けられているか、又はこの構成要素が成形部品間に配置される。発電機によって交流が供給されるインダクタによって生成される変動する電磁場によって、導電性構成要素にフーコー電流又は渦電流が誘導される。ジュール効果、ファイバー接合加熱及び誘電ヒステリシス等の幾つかの加熱メカニズムにより、これらのフーコー電流は、熱可塑性材料を溶融したり、及び／又は結合手段を活性化したりするために必要とされる熱を生成する。接触面に沿ってインダクタを移動させることにより、熱可塑性成形部品がそれらの接触面上で相互に接続される。インダクタは、接続を実現するために、例えばロボットアーム又はリニアガイド等によって接触面上を案内され得る。
【００３０】
加熱の目的で、誘導に反応する構成要素は、熱活性化結合手段と熱的に接触していなければならない。これは、例えば誘導に反応する構成要素と結合手段とを混合することによって可能である。
【００３１】
接合インダクタが金型の外側に配置されるとともに、インダクタの電磁場が金型の壁を通って成形部品間の接触面に到達する実施形態は、溶接中に金型による圧力下で成形部品を一緒にすることを可能にする。他の実施形態は、結合のための成形部品の誘導加熱が行われた後に圧力を加えることができる。
【００３２】
成形部品の圧縮は、例えば空気圧又は油圧プレス及びローラー等の従来技術から既知の手段を使用して行うことができる。圧力は、非インダクタ側の金型、言い換えれば、インダクタが配置されていない金型側の金型に加えられることが好ましい。金型の壁には、好ましくは、接触面の位置、言い換えれば溶接位置の上の位置に、凹部が設けられている。このような凹部により、インダクタを接触面に近づけることが可能になり、それによってより正確に加熱を行うことができ、必要な電力も少なくすることができる。溶接位置の位置において、結合するための成形部品への圧力を可能な限り高くするために、凹部の幅を可能な限り小さくすることが有利であり、それがインダクタ幅を超えないようにすることが好ましい。可能な限り高い圧力を得ることができるようにするため、壁は高剛性の材料から凹部の位置に製造される。
【００３３】
特に誘導に反応する構成要素において使用される材料と、この構成要素からのインダクタの距離とに応じて、センシングインダクタ応答の結果として、適切な電力及び周波数が求められ得る。周波数は、とりわけ電磁場の透過力を決定する。インダクタの電力は、変動する電磁場の強度を決定し、それによって誘導に反応する構成要素で発生する熱の程度を決定する。
【００３４】
熱活性化結合手段が熱可塑性プラスチックを備える場合が有利である。熱可塑性プラスチックは、融合によって容易に結合され得る。さらに、熱可塑性プラスチックを例えば金網又は炭素繊維等の誘導に反応する構成要素と混合することは容易である。この方法は原則としてあらゆる熱可塑性に適しているが、特に適した熱可塑性プラスチックの例は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルエーテルケトン及びポリフェニレンサルファイドである。
【００３５】
誘導により加熱可能な構成要素は、好ましくは、炭素繊維及び／又は金属を備える。これらの材料は、誘導によって容易に加熱されることができ、電気伝導に加えて、良好な熱伝導を有し、それにより、生成された熱が十分に分散される。炭素繊維は材料強度も向上させるため、熱可塑性プラスチックに組み込まれた炭素繊維が推奨される。この方法の別の好ましい実施形態では、誘導によって加熱可能な構成要素は、強磁性又はカーボンナノ粒子を備える。
【００３６】
本発明による方法では、金型及びインダクタの両方を静止させることが可能である。これは、例えば、成形部品の接触面の比較的小さな部分の結合に適切であり得る。好ましい実施形態では、インダクタは、接触面の所定の部分で結合手段が活性化されるように、接触面に対して経路に沿って移動される。インダクタを静止させて、成形部品と共に金型を動かすことも可能である。
【００３７】
本発明による方法に適用するために、インダクタは交流発電機に接続され、交流発電機はインダクタの電気接続手段に電気的に接続される。使用可能な周波数は、一般に０．１−１０ＭＨｚである。
【００３８】
さらに好ましい実施形態では、誘導部分には、冷却媒体の通過に適合された少なくとも１つの供給チャネルが設けられる。これにより、使用中、誘導部分の温度を一定に保つことができ、これはインダクタの電気抵抗にも有利である。冷却媒体は、好ましくは、熱容量の高い例えば水等の液体である。誘導部分は、例えば、所望の形状に曲げられた金属管であり得、それを通して、交流電圧により管自体の金属を通して電磁場が発生されている間、冷却媒体がポンプで送られる。
【００３９】
本発明はまた、電磁溶接によって成形部品を接合するための装置を提供する。本発明の装置は、成形部品の接触面に沿って接合インダクタを移動させるための手段、誘導に反応する成形部品の構成要素に電磁場を生成し、成形部品の熱活性化結合手段を結合手段の溶融温度より高く加熱するための手段、及び溶融された結合手段によって接触面で成形部品を互いに接合するための手段を備え、接合に適した電磁場の強度を求めるために構成されたセンシングインダクタをさらに備え、センシングインダクタは、比較的弱い電磁場を生成して、センシング温度まで熱活性化結合手段を僅かに加熱するための手段、センシングインダクタによって成形部品において生成された電磁場強度を測定するための手段、センシングインダクタの測定された電磁場強度と接合に適した電磁場強度との間の差異を求めるための手段、及び差異を縮めるために接合に適した電磁場強度を調整するための手段を備える。本発明による方法は、そのような装置を用いて有利な方法で実施することができる。
【００４０】
この特許出願に記載された本発明の実施形態は、これらの実施形態の任意の可能な組み合わせで組み合わせることができ、各実施形態は、分割特許出願の主題を個別に形成することができる。
【００４１】
ここで、本発明は、以下の図を参照して説明されるが、これらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、先行技術による電磁溶接によって２つの成形部品を接合する方法を概略的に示している。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による溶接装置を概略的に示す。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、電磁溶接によって２つの成形部品を接合する方法を概略的に示す。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態による、電磁溶接によって２つの成形部品を接合する方法を概略的に示す。
【図５】図５は、本発明のさらに別の実施形態による、電磁溶接によって２つの成形部品を接合するための方法を概略的に示している。
【図６】図６は、本発明のさらに別の実施形態による、電磁溶接によって２つの成形部品を接合するための方法を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、適切な電力で電磁溶接に適した周波数の交流電流を印加することによって円形の電磁場２を発生させる線形インダクタ１を示している。
第１成形部品３及び第２成形部品４は、この電磁場２内の接触面に沿って相互に接触されている。成形部品は、炭素繊維で強化された熱可塑性樹脂から製造されている。電磁場２の影響下で炭素繊維に局所的に熱が発生し、それによって熱可塑性樹脂がその溶融温度を超えて加熱される。プレス手段（図示せず）でプレスすることにより、このように熱活性化された熱可塑性成形部品３，４を接触面５で結合することが可能であり、接触面５での結合は成形部品３、４の冷却後に永続的になる。
図は、加熱中の接触面の温度図をさらに示している。接触面５の位置に対して相対温度Ｔがプロットされている。
第３方向６は、溶接中にインダクタコイル１が移動する方向を規定する。
温度図は、一定の強度の電磁場２が接触面５に不規則な加熱を引き起こす可能性があることを示しており、多かれ少なかれ放物線状の温度変化が接触面５で観察される。示されている変化は、成形部品（３，４）の特性変化によっても引き起こされる可能性がある。さらに重要なことに、温度図は、インダクタコイル１の移動方向、すなわち溶接Ａの方向に対応する方向６の変化も示している。成形部品（３，４）のこの比較的不均一な加熱により、２つの部品の接合も変化する可能性があり、これは、接着又は接合された成形部品３，４のアセンブリの機械的耐荷重能力の低下を意味する場合がある。
加熱の変化により、成形部品（３，４）の局所的な不完全な相互接着及び／又は局所的な過熱によって熱的に劣化された成形部品のセクションが生じる可能性がある。これは一般に望ましくなく、本発明による方法はこの問題の解決策を提供する。
【００４４】
図３を参照して、本発明の方法による実施形態を示す。この方法では、成形部品（３，４）が電磁溶接で接合されてよい。図３に示される実施形態では、センシングインダクタ１０は、圧力１６によって互いに押し付けられる２つの成形部品（３，４）の間の接触面に沿って移動する。図は分解図を表していることに留意されたい。過熱を回避するためにヒートシンク１７を設けてよい。
センシングインダクタ１０は、放出インダクタ１１を含み、そのインダクタコイル１２は比較的弱い電磁場１３を生成する。この電磁場１３は、成形部品（３，４）、特にそれらの接触面５に渦電流１４を発生させる。センシングインダクタ１０の受信インダクタ１５は、放出インダクタ１１によって成形部品（３，４）において生成された電磁場強度を、非ゼロの電圧測定値１５０の形で測定する。
溶接Ａの方向又は線に沿ったすべての位置について、センシングインダクタ１０の受信インダクタ１５によって測定された電磁場強度と、接合に適した電磁場強度との間の差異が求められる。接合に適した電磁場強度は、接合される成形部品（３，４）の接触面５に最適な温度プロファイルを誘導する電磁場強度である。最適な温度プロファイルは、溶接の望ましい一定温度付近での変化が最小のプロファイルである。溶接の望ましい一定温度は、成形部品の材料の特性に関連する幾つかの変数に依存する。
【００４５】
図４は、接合のための実際の溶接が、別個に実行される、すなわち、センシングインダクタがその適切な動作を実行した後に実行される実施形態を示す。
示される方法は、成形部品（３，４）の接触面５に沿って、かつセンシングインダクタ１０が事前に移動された溶接Ａの方向の同じ経路に沿って、接合インダクタ２０を移動させることを含む。
成形部品（３，４）は、圧力１６によって互いに押し付けられる。接合インダクタ２０は、電磁場２３を生成するインダクタコイル２２を有する。この場２３は、成形部品（３，４）、特にそれらの接触面５に渦電流２４を発生させる。渦電流２４は、少なくとも接触面５内及びその周辺で、成形部品（３，４）に存在する熱可塑性樹脂を加熱する。この加熱により、成形部品（３、４）内で、少なくとも接触面５内及びその周辺で、成形部品又は複数の部品の熱可塑性樹脂の溶融温度を超える接合温度まで温度が上昇する。
溶接Ａの方向又は線に沿ったすべての位置について、センシングインダクタ１０の受信インダクタ１５によって測定された電磁場強度と接合に適した電磁場強度との間の事前に求められた差異を縮めるように、接合に適した電磁場強度が調整される。これは、接合インダクタ２０のコイル２２に供給される電力又は電圧２５を適合させることによって行われ得る。
接合インダクタ２０によって溶接経路に沿って生成される電磁波の電磁場強度のこの一定の調整により、少なくともそれらの接触面５内及びその周辺で、成形部品（３，４）の温度上昇がより一定となる。これにより、より優れるとともにより均一な品質の溶接が可能になる。
【００４６】
図３の実施形態は、成形部品（３，４）の溶接にエッジ効果を測定することをさらに含む。エッジ効果の測定は、成形部品４のエッジで電流を測定するセンサ１８によって実行され得る。これにより、溶接線Ａに沿って移動するときに接合インダクタ２０によって生成される電磁場強度を微調整して、差異をさらに縮めるとともに、電磁場強度及び温度の変化を回避することができる。
【００４７】
図５は、例えば上記のように、電磁溶接によって接合された成形部品（３、４）上でセンシングインダクタ１０が再び移動される本発明の方法の別の実施形態を示している。センシングインダクタ１０は、好ましくは、溶接経路に沿って、すなわち溶接線Ａに沿って移動される。センシングインダクタ１０の受信インダクタ１５は、接合された成形部品（３，４）のアセンブリにおいて放出インダクタ１１によって生成される電磁場強度を、非ゼロの電圧測定値１５１の形で再び測定する。この測定値１５１は、接合されていない成形部品（３，４）について得られた測定値１５０とは異なる可能性が高い。一連の測定値１５１は、追加の品質管理のための手段として使用され得る。
【００４８】
図６に示されるように、別の実施形態は、接合インダクタ２０と同時に、しかし僅かに接合インダクタ２０より先に、溶接線Ａに沿ってセンシングインダクタ１０を移動させることを含む。両方のインダクタ（１０，２０）は、溶接線Ａに沿って矢印（１００，２００）に従って、しかし互いから距離４０で、移動される。溶接線Ａは直線に限定されず、溶接線は曲がりくねった経路又は途切れた経路であっても、任意の経路を含むことができることに留意されたい。
【００４９】
図２は、最後に、接合インダクタ１５を備えた溶接装置３０を示している。インダクタ１５は、所望の溶接を達成するために、工業用６軸ロボット３２の手段によって事前にプログラムされた経路であり得る溶接線に沿って案内され得る。この場合、（図３−６に示される）溶接用の成形部品は、この目的のために製造された金型３３において共に固定されてプレスされる。金型３３には、凹部３４が設けられてよい。この凹部３４を通して、溶接用の成形部品の近くにインダクタ１５が移動され得る。インダクタ１５は、電磁場を生成する目的で、ロボット３２上に配置された交流発電機３５に接続され得る。電磁場の強度は、溶接線に沿って変化され、溶接線に沿った成形部品の接触面で発生する可能性があるとともに、本願において開示された実施形態のいずれかによる検出インダクタによって求められた温度変化を少なくとも部分的に補償する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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