專利名稱：樹脂膜形成方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在金屬材料的規(guī)定表面，為達到防銹或粘著等目的，形成樹脂膜的方法及其相關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
以往，為達到防銹等目的在金屬材料的表面形成樹脂膜的方法，例如在專利文獻1(特開平10-160090號公報)中已經(jīng)公開。該樹脂涂膜方法是在鋼板表面形成樹脂粉體懸狀物，將其干燥，形成樹脂粉體集聚層，由感應(yīng)加熱，將該集聚層加熱熔化，在鋼板表面形成熔化膜(樹脂膜)。
然而，在上述以往的樹脂涂膜方法中，因在鋼板表面形成的樹脂粉體集聚層，利用感應(yīng)加熱，僅在240℃左右加熱熔化，冷卻形成樹脂膜。由于樹脂涂厚度的原因，在其表面產(chǎn)生氣孔等，使外觀不美，而且所用的樹脂常被限于懸狀物等特殊物質(zhì)，因此容易產(chǎn)生成本過高問題。
特別是在上述以往的樹脂涂膜方法中，當(dāng)金屬表面形成比較薄的微米單位厚度的樹脂膜時，僅由常溫加熱至規(guī)定溫度，加熱時產(chǎn)生的汽泡殘留在集聚層(樹脂膜)中難以向外完全釋放，形成的樹脂膜的表面容易產(chǎn)生氣泡或氣隙等，因此，當(dāng)要求所形成的樹脂膜既有耐久性又有良好的外觀品質(zhì)時就難以達到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種即使是很薄的樹脂膜，也能滿足產(chǎn)品的耐久性等性能和外觀質(zhì)量要求的樹脂膜形成方法及其裝置。主要解決現(xiàn)有金屬材料表面的樹脂膜形成方法中利用感應(yīng)加熱僅在240℃左右加熱熔化，冷卻形成樹脂膜，由于樹脂涂厚度的原因，在其表面產(chǎn)生氣孔等，使外觀不美的技術(shù)問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種樹脂膜形成方法，是以把樹脂涂在金屬工件表面，由感應(yīng)加熱使該樹脂加熱熔化，冷卻后硬化而形成樹脂膜，其特征在于在感應(yīng)加熱過程中，先加熱至第一加熱溫度，并保持在與該加熱溫度相對應(yīng)的預(yù)設(shè)的一段的時間后，再加熱至比上述第一加熱溫度高的第二加熱溫度。
在保持了與第一加熱溫度相對應(yīng)的溫度后，再以比第一加熱溫度高比第二加熱溫度低的溫度保持預(yù)設(shè)的一段時間。
一種實現(xiàn)上述方法的樹脂膜形成裝置，其特征在于該樹脂膜形成裝置，具有與上述金屬工件樹脂涂抹面相對設(shè)置的加熱線圈及，把高頻電流提供給該加熱線圈的變頻裝置及，由上述加熱線圈控制該變頻裝置，在各階段能設(shè)定多個加熱溫度加熱樹脂涂抹面的控制方法。
當(dāng)?shù)谝患訜釡囟缺３衷谂c該加熱溫度相對應(yīng)的預(yù)設(shè)的一段時間后，能設(shè)定比上述第一加熱溫度高的第二加熱溫度。
該加熱線圈，具有與金屬的多個樹脂涂抹面分別對應(yīng)的多個線圈組，該線圈組串聯(lián)連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果是1、因為一對導(dǎo)體通過絕緣板被固定的同時，從通電電極的相對方向的大致中間部位，與相對方向大致正交的方向延伸設(shè)有接線柱，所以能夠向一對通電電極，例如供給平衡良好的高頻電流、工件的淬火品質(zhì)能提高等，工件的高精度加熱品質(zhì)得到穩(wěn)定的同時，在通電電極的周圍突出部分消失使得結(jié)構(gòu)緊湊，能與各種生產(chǎn)線相匹配等等，因此能夠使裝置設(shè)置的通用性得到提高。
2、在電源輸出變壓器的輸出端，由于連接了與通電電極處于并聯(lián)狀態(tài)的安全線圈，所以在通電電極的周圍無需設(shè)置分岔導(dǎo)體，由于安全線圈，確實防止了對通電電極工件帶來的接觸不良之類影響同時，能使裝置結(jié)構(gòu)更加簡單、裝置設(shè)置的通用性進一步提高。
3、由于安全線圈的電氣特性值被設(shè)定為與工件和通電電極接觸時通電電極間的電氣特性值相對應(yīng)，既能防止正常狀況下對工件加熱時的不良影響，而且即使發(fā)生接觸不良，對工件的不良影響也能控制在最小限度，能夠用所定的電力加熱工件。
4、由于在通電電極間配置的冷卻套管沿著齒條齒面的齒峰部設(shè)置了多個噴射孔，沿著齒條齒面的齒峰部噴射了冷卻水，齒面的齒峰部等能夠確實地急速冷卻從而高質(zhì)量地淬火。


圖1是本發(fā)明樹脂膜形成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1所示加熱線圈和工件的分解斜視圖。
圖3是本發(fā)明樹脂膜形成方法的工藝流程圖。
圖4是本發(fā)明方法實施中的時間-溫度曲線圖。
圖中1-------樹脂膜形成裝置； 2-------變頻電路；2a--2d-------支路；3a--3d-------FET；8-------變壓器； 9-------輸出變壓器；10-------加熱線圈；10a--10c-------線圈組；11-------差動變壓器； 12-------檢測變壓器；12a-------安全線圈； 12b-------輸出線圈；
13-------控制裝置；15-------工件；15a-------底盤； 15b-------突出部；16a--16c-------樹脂涂抹面。
具體實施例方式圖1-圖4是本發(fā)明樹脂膜形成方法和裝置的一種實施形態(tài)。
在圖1中，樹脂膜形成裝置1有晶體管式的變頻電路2，在該變頻電路2的四條支路2a--2d上，分別與四個半導(dǎo)體開關(guān)元件FET3a--3d等連接。并且，在該變頻電路2的各支路2a--2d中，支路2a和支路2b串聯(lián)，支路2c和支路2d串聯(lián)。同時，由于支路2a和支路2c的連接點與直流電源+端4a相連，支路2b和支路2d的連接點與直流電源-端4b相連，所以構(gòu)成了完整的電橋電路。還有，在上述端子4a、4b之間，連接了電解電容器5及，串聯(lián)的電阻6和二極管7。
另外，在支路2a和支路2b的連接點上，連接了變壓器8的輸入線圈的一端，在支路2c和支路2d的連接點上，連接了上述變壓器8的輸入線圈的另一端。還有，變壓器8的輸出端與輸出變壓器9(變流器)的輸入端相連，該輸出變壓器9的輸出端通過電極夾等與加熱線圈10作可拆卸式連接。并且上述的變壓器8、輸出變壓器9及變頻電路2等構(gòu)成了本發(fā)明的變頻裝置。
還有，支路2a、支路2c的連接點與支路2a上的FET3a的漏極之間及支路2c上的FET3c的的漏極之間，支路2b、支路2d的連接點與支路2b上的FET3b的源極之間及支路2d的上的FET3d的源極之間，分別設(shè)計了平衡各支路2a--2d電流的差動變壓器11。
并且，在輸出變壓器9的輸出線圈上，連接了作為檢測變壓器12的輸入線圈的安全線圈12a，該安全線圈12a和與其作感應(yīng)連接的檢測變壓器12的輸出線圈12b與作為控制手段的控制裝置13連接。檢測變壓器12的形成如下例如用銅圓形管、銅板、銅線等把安全線圈12a繞在圓柱芯周圍，在該圓柱芯的規(guī)定位置上將電線等以一定圈數(shù)繞成輸出線圈12b。
另外，安全線圈12a的感應(yīng)系數(shù)(例如繞組圈數(shù))，與之后敘述的加熱線圈10的感應(yīng)系數(shù)(例如繞組圈數(shù))相對應(yīng)，設(shè)定為1/2-1/10范圍的較小值。該安全線圈12a的感應(yīng)系數(shù)值，如超過1/2，安全線圈12a的感應(yīng)系數(shù)過大，給加熱線圈10的感應(yīng)系數(shù)帶來不良影響，如不足1/10，就無法測出加熱線圈10的狀態(tài)，該值根據(jù)實驗結(jié)果得出。因此，檢測變壓器12的安全線圈12a與加熱線圈10并聯(lián)，由于安全線圈12a的存在，當(dāng)加熱線圈10出現(xiàn)短路、斷路等異常狀態(tài)時，被測出的該信號從輸出線圈12b送到了控制裝置13。
上述控制裝置13，由微電腦或者繼電器、電磁開關(guān)器、程控器等構(gòu)成，其輸入側(cè)與檢測變壓器12的輸出線圈12b等連接，其輸出側(cè)與控制FET3a--3d關(guān)、閉的震蕩器、電源電路(圖中未表示)等連接。另外，在變頻電路2的支路2b、2d上，必要時分別接上相應(yīng)的電流檢測器14。
上述加熱線圈10正如圖2所示，是由一根在其內(nèi)部有冷卻水通路的連續(xù)的圓形銅管彎曲而成，在工件15的三個樹脂涂抹面16a--16c上，有對應(yīng)的三個線圈組10a--10c，這些線圈組10a--10c串聯(lián)連接。也就是說，工件15的結(jié)構(gòu)如下例如使用SUS等銅板(金屬材料)，在底盤15a表面中心位置按一定的外徑，構(gòu)成了突出結(jié)構(gòu)的大致圓盤狀的突出部15b，由底盤15a外表面和突出部15b表面及在底盤15a表面上突出部15b外側(cè)的一定內(nèi)徑的圓環(huán)部分，形成了樹脂涂抹面16a--16c。
并且，上述加熱線圈10的各個線圈組10a--10c與該工件15的各樹脂涂抹面16a--16c相對應(yīng)，如箭頭“ィ”所示進出，其中線圈組10b和線圈組10c與平坦的樹脂涂抹面16b、16c相對應(yīng)，例如在水平方向用圓形銅管以并列狀卷繞2圈構(gòu)成；線圈組10a與垂直的樹脂涂抹面16a相對應(yīng)，例如在垂直方向用圓形銅管以并列狀卷繞2圈構(gòu)成。
還有，圓形銅管的外表面被施加了絕緣處理17以防止與其相鄰圓形銅管之間的短路，同時，2圈并列卷繞的銅管的外表面也用絕緣膠帶等絕緣材料18卷繞。另外，卷繞形成的三個線圈組10a--10c的一根銅管的兩端，通過上述電極夾或沒有圖示的連接銅板等與輸出變壓器9的輸出線圈，例如可拆卸式連接。
下面，根據(jù)上述方式構(gòu)成的樹脂膜形成裝置1和由圖2所示的工件15的形狀結(jié)合工序圖3，對工件15的樹脂膜的形成方法通過一個例子加以說明。如圖3所示，首先，把工件15安置(K101)在圖中未表示的樹脂膜形成裝置1的生產(chǎn)線操作臺上，由涂抹機器人把規(guī)定的樹脂分別涂抹(K102)在工件15的各樹脂涂抹面16a--16c上。所用的樹脂，有防銹、防食用或起到粘接等作用，根據(jù)工件15的各樹脂涂抹面所要求的質(zhì)量、性能等使用相應(yīng)的樹脂。
把樹脂涂在工件15的各樹脂涂抹面16a--16c上之后，在工件15的表面一側(cè)，如圖2箭頭“?！彼荆绨鸭訜峋€圈10設(shè)為(K103)前進狀。在此狀態(tài)下，通過控制裝置13的控制信號，啟動變頻電路2把第一電流提供給加熱線圈10，各樹脂涂抹面16a--16c以第一加熱溫度(由圖4，T1＝100℃)加熱，實施第一階段的加熱(K104)。在該第一階段加熱時，變頻電路2將按以下方式動作。
即，通過控制裝置13的控制信號，上述振蕩器動作及，變頻電路2的FET3a--3d開、閉，與振蕩器相應(yīng)頻率的高頻電流被附加在變壓器8的輸入側(cè)上，該高頻電流通過連接在變壓器8輸出側(cè)的輸出變壓器9轉(zhuǎn)換為大電流作為第一電流值，該第一電流值通過電極夾，以高頻電流形式提供給加熱線圈10。并且，當(dāng)高頻電流一流到加熱線圈10，在與該加熱線圈10的各線圈組10a--10c相對應(yīng)的工件15的各樹脂涂抹面16a--16c，就因渦流而被感應(yīng)加熱，通過該感應(yīng)加熱，各樹脂涂抹面16a--16c被加熱到第一加熱溫度。
如此，通過變頻電路2實施第一加熱階段，再通過控制裝置13停止變頻電路2的動作，使流向加熱線圈10的電流被切斷，使該狀態(tài)維持一定時間，即把工件15放置一定的時間(K105)。正如圖4所示，從時刻t0開始加熱，在時刻t1加熱到100℃，由于被放置了一定時間，所以被加熱的工件15的各樹脂涂抹面16a--16c的溫度大致從100℃開始自然上升到150℃左右的時間，就是被保持的時間(tb＝t2-t1)，通過第一加熱階段和放置，在第一加熱階段樹脂涂抹中產(chǎn)生的氣泡向外排出。還有，作為工序K105中的放置時間tb取(例如)3-15分鐘較好，從時刻t0到時刻t1的時間ta取30-90秒為好。
并且，第一加熱階段后的放置時間tb在t2時刻結(jié)束之后，通過控制裝置13再一次使變頻電路動作，把第二電流值提供給加熱線圈10，工件15的各樹脂涂抹面16a--16c以第二加熱溫度(例如由圖4，T3＝300℃)加熱，實施第二加熱階段(K106)。在該第二加熱階段中，僅僅是提供給加熱線圈的電流值的不同，變頻電路2的其它動作與第一加熱階段相同，通過控制裝置13的控制信號在達到了第二加熱溫度的時刻點時使變頻電路2停止動作。
第二加熱階段結(jié)束，即在圖4中的時刻t4，當(dāng)加熱溫度達到第二加熱溫度T3、變頻電路2的動作停止，從該時刻到時刻t5，為工件放置的規(guī)定時間(K107)，使工件15自然冷卻。然后，例如去除加熱線圈10(K108)，之后把工件15從操作臺上取出(K109)。在上述工序K107的放置時間tc(t5-t3)中，正如圖4所示，使各樹脂涂抹面16a--16c的加熱溫處于比第一加熱溫度T1高比第二加熱溫度T3低的溫度T2(圖4的場合T2＝200℃)，通過了第二加熱階段，樹脂得到了良好硬化所必須的時間，圖4的場合，設(shè)定為例如，tc＝5分鐘以上。
并且，由于從生產(chǎn)線上取出的工件1 5通過自然放置(或強制冷卻)等冷卻之后，涂在各樹脂涂抹面16a--16c上的樹脂硬化，工件15的各樹脂涂抹面16a--16c的性能改善，而且優(yōu)良外觀品質(zhì)的樹脂膜形成。還有，正如圖3所示的工序圖中的一個例子，例如，在工序K107放置開始的同時，可以去除加熱線圈10等，能作適當(dāng)?shù)淖兏?br> 并且，在工序K104和工序K106加熱時，通過上述控制裝置13利用下述方法對變頻電路2的異常電流進行監(jiān)控。即，在把高頻電流提供給加熱線圈10的同時，流入電極夾(輸出變壓器9的輸出側(cè))的電流也流入到檢測變壓器12的安全線圈12a，通過檢測變壓器12，檢測與流入到加熱線圈10相對應(yīng)的規(guī)定的電流值，測出之后輸入到控制裝置13。
并且，控制裝置13把由檢測變壓器12檢測并輸入的電流值與控制裝置13儲存器(圖中未表示)中預(yù)先儲存的基準(zhǔn)值進行比較。例如，由于加熱線圈10自身引起的短路、斷路，或由于加熱線圈和電極夾的接觸不良而引起檢測電流異常時，例如超過基準(zhǔn)值(或不到基準(zhǔn)值)，對加熱線圈10是否異常進行判斷，然后對振蕩器立即發(fā)出停止信號，使振蕩器停止振蕩。由此，能防止由異常電流引起的FET3a--3d的損壞。
由此可見，在上述實施形態(tài)的樹脂膜形成裝置1中，通過控制裝置13控制變頻電路2，通過加熱線圈10設(shè)定工件15的各樹脂涂抹面16a--16c的第一加熱溫度和第二加熱溫度的兩個加熱階段。工件15的各樹脂涂抹面16a--16c在感應(yīng)加熱時，殘留其中的氣泡，在第一加熱階段確實能夠排除，從而得到無氣隙等的優(yōu)良外觀品質(zhì)，同時排氣后，通過比排氣溫度高的第二加熱溫度的加熱階段，能使樹脂膜的耐久性等性能得到極大提高。
還有，根據(jù)實驗，在形成薄樹脂膜厚度為40微米左右的場合，其粘著力、張力、拉伸強度、環(huán)境的適應(yīng)性等各種性能與原來方法相比都有數(shù)倍乃至數(shù)十倍的提高，同時，無氣隙等產(chǎn)生的優(yōu)良外觀品質(zhì)也得到確認。
并且，加熱線圈10，具有與工件15各樹脂涂抹面16a--16c分別對應(yīng)的多個線圈組10a--10c，由于該線圈組10a--10c串聯(lián)連接，所以確實能使各線圈組10a--10c與各樹脂涂抹面16a--16c對應(yīng)，并能產(chǎn)生均勻的感應(yīng)加熱，在工件15的各樹脂涂抹面16a--16c上能簡單地形成高精度的樹脂膜。特別是，作為加熱線圈10，由于用一根圓形銅管彎成規(guī)定形狀，且又通過卷繞，使形成的線圈組10a--10c與工件15的各樹脂涂抹面16a--16c成大致平行狀，因此，通過各線圈組10a--10c，能夠使各樹脂涂抹面16a--16c更加均勻地感應(yīng)加熱，樹脂膜的品質(zhì)能變得更好。
另外，控制裝置13的控制部分，有一個電流值可調(diào)整的晶體管式的變頻電路2，同時，由于使用了可拆卸的加熱線圈10，所以工件15的各樹脂涂抹面16a--16c涂上樹脂后，其從加熱到取出等工序都可由機器人自動完成，能使工件15的樹脂膜形成工序提高效率，在使用的樹脂方面，可使用一般的樹脂，能用低價形成高品質(zhì)樹脂膜，該裝置適用于各種工件。
另外，由于使用了配有安全線圈12的晶體管式的變頻電路2，由于加熱線圈自身原因或接觸不良，例如加熱線圈10若處于斷開狀態(tài)，輸出變壓器9的接線端仍與安全線圈12處于相連狀態(tài)，所以接線端完全斷開時施加于變頻電路2的異常負載(過載)，只要安全線圈12感應(yīng)一部分，就能減輕，能夠防止變頻電路2損壞。
特別是，與加熱線圈10并聯(lián)的檢測變壓器12的安全線圈12a的感應(yīng)系數(shù)，被設(shè)定為對加熱線圈10的性能不產(chǎn)生壞影響的、規(guī)定范圍內(nèi)的較小值，因此，其作用是僅能精確地檢測加熱線圈的異常。特別是，加熱線圈是可拆卸式結(jié)構(gòu)時，容易發(fā)生短路、斷路，因此確實能防止昂貴的FET3a--3d的損壞，同時，通過把檢測變壓器12安裝于易維護的位置或使用易維護的形式，能達到使維護成本降低的目的。
另外，在加熱線圈處于正常連接狀態(tài)時，安全線圈12a的感應(yīng)系數(shù)被設(shè)定在對加熱線圈10的加熱性能沒有壞影響的范圍，因此，在獲得充分的加熱效率的同時，由于在變頻電路2上設(shè)計了差動變壓器11，流入變頻電路2各支路2a--2d的電流值能均勻分配，利用設(shè)計在支路2b、2d上的電流檢測器14也能測出異常電流，能使變頻電路2停止動作，從而獲得能防止異常電流、又極其安全的優(yōu)良變頻電路2(樹脂膜形成裝置)。
還有，在上述實施形態(tài)中，加熱線圈10中的三個線圈組10a--10c被設(shè)計為串聯(lián)形式，但本發(fā)明并不局限于此，與工件15的樹脂涂抹面16a--16c的形態(tài)相對應(yīng)，例如也可設(shè)計兩個或四個以上的線圈組，各線圈組也可并聯(lián)連接。另外，在上述實施形態(tài)的變頻電路2中，將FET3a--3d作為半導(dǎo)體開關(guān)元件，但能使用例如，一般的晶體管、閘流晶體管、IGBT等各種半導(dǎo)體開關(guān)元件。再有，在上述實施形態(tài)中，工件15、加熱線圈10等的形態(tài)也只是一個例子，能感應(yīng)加熱的各種形狀的金屬工件等勻可使用。
本發(fā)明，并不局限于金屬工件規(guī)定面的樹脂膜形成方面，例如，同樣能使用于通過樹脂把金屬、塑料、木材、石材等其它材料粘合到金屬的規(guī)定表面。
權(quán)利要求
1.一種樹脂膜形成方法，是以把樹脂涂在金屬工件表面，由感應(yīng)加熱使該樹脂加熱熔化，冷卻后硬化而形成樹脂膜，其特征在于在感應(yīng)加熱過程中，先加熱至第一加熱溫度，并保持在與該加熱溫度相對應(yīng)的預(yù)設(shè)的一段的時間后，再加熱至比上述第一加熱溫度高的第二加熱溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂膜形成方法，其特征在于在保持了與第一加熱溫度相對應(yīng)的溫度后，再以比第一加熱溫度高比第二加熱溫度低的溫度保持預(yù)設(shè)的一段時間。
3.一種實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述方法的樹脂膜形成裝置，其特征在于該樹脂膜形成裝置，具有與上述金屬工件樹脂涂抹面相對設(shè)置的加熱線圈及，把高頻電流提供給該加熱線圈的變頻裝置及，由上述加熱線圈控制該變頻裝置，在各階段能設(shè)定多個加熱溫度加熱樹脂涂抹面的控制方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樹脂膜形成裝置，其特征在于當(dāng)?shù)谝患訜釡囟缺３衷谂c該加熱溫度相對應(yīng)的預(yù)設(shè)的一段時間后，能設(shè)定比上述第一加熱溫度高的第二加熱溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的樹脂膜形成裝置，其特征在于該加熱線圈，具有與金屬的多個樹脂涂抹面分別對應(yīng)的多個線圈組，該線圈組串聯(lián)連接。
全文摘要
一種樹脂膜形成方法及其裝置，把樹脂涂在金屬工件表面，由感應(yīng)加熱使該樹脂加熱熔化，因冷卻后硬化而形成樹脂膜的方法。在感應(yīng)加熱過程中，先加熱至第一加熱溫度，并保持在與該加熱溫度相對應(yīng)的預(yù)設(shè)的一段的時間后，再加熱至比上述第一加熱溫度高的第二加熱溫度。另外，在保持了與上述第一加熱溫度相對應(yīng)的溫度后，再以比第一加熱溫度高比第二加熱溫度低的溫度保持預(yù)設(shè)的一段時間。即使是一層很薄的樹脂膜，也能滿足其耐久性和外觀品質(zhì)的要求。
文檔編號B05D7/02GK1640556SQ20041005359
公開日2005年7月20日 申請日期2004年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月10日
發(fā)明者宮崎力 申請人:宮電高周波設(shè)備(上海)有限公司