专利名称：树脂膜形成方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在金属材料的规定表面，为达到防锈或粘着等目的，形成树脂膜的方法及其相关装置。
背景技术：
以往，为达到防锈等目的在金属材料的表面形成树脂膜的方法，例如在专利文献1(特开平10-160090号公报)中已经公开。该树脂涂膜方法是在钢板表面形成树脂粉体悬状物，将其干燥，形成树脂粉体集聚层，由感应加热，将该集聚层加热熔化，在钢板表面形成熔化膜(树脂膜)。
然而，在上述以往的树脂涂膜方法中，因在钢板表面形成的树脂粉体集聚层，利用感应加热，仅在240℃左右加热熔化，冷却形成树脂膜。由于树脂涂厚度的原因，在其表面产生气孔等，使外观不美，而且所用的树脂常被限于悬状物等特殊物质，因此容易产生成本过高问题。
特别是在上述以往的树脂涂膜方法中，当金属表面形成比较薄的微米单位厚度的树脂膜时，仅由常温加热至规定温度，加热时产生的汽泡残留在集聚层(树脂膜)中难以向外完全释放，形成的树脂膜的表面容易产生气泡或气隙等，因此，当要求所形成的树脂膜既有耐久性又有良好的外观品质时就难以达到。
发明内容
本发明的目的是提供一种即使是很薄的树脂膜，也能满足产品的耐久性等性能和外观质量要求的树脂膜形成方法及其装置。主要解决现有金属材料表面的树脂膜形成方法中利用感应加热仅在240℃左右加热熔化，冷却形成树脂膜，由于树脂涂厚度的原因，在其表面产生气孔等，使外观不美的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的一种树脂膜形成方法，是以把树脂涂在金属工件表面，由感应加热使该树脂加热熔化，冷却后硬化而形成树脂膜，其特征在于在感应加热过程中，先加热至第一加热温度，并保持在与该加热温度相对应的预设的一段的时间后，再加热至比上述第一加热温度高的第二加热温度。
在保持了与第一加热温度相对应的温度后，再以比第一加热温度高比第二加热温度低的温度保持预设的一段时间。
一种实现上述方法的树脂膜形成装置，其特征在于该树脂膜形成装置，具有与上述金属工件树脂涂抹面相对设置的加热线圈及，把高频电流提供给该加热线圈的变频装置及，由上述加热线圈控制该变频装置，在各阶段能设定多个加热温度加热树脂涂抹面的控制方法。
当第一加热温度保持在与该加热温度相对应的预设的一段时间后，能设定比上述第一加热温度高的第二加热温度。
该加热线圈，具有与金属的多个树脂涂抹面分别对应的多个线圈组，该线圈组串联连接。
与现有技术相比，本发明的技术效果是1、因为一对导体通过绝缘板被固定的同时，从通电电极的相对方向的大致中间部位，与相对方向大致正交的方向延伸设有接线柱，所以能够向一对通电电极，例如供给平衡良好的高频电流、工件的淬火品质能提高等，工件的高精度加热品质得到稳定的同时，在通电电极的周围突出部分消失使得结构紧凑，能与各种生产线相匹配等等，因此能够使装置设置的通用性得到提高。
2、在电源输出变压器的输出端，由于连接了与通电电极处于并联状态的安全线圈，所以在通电电极的周围无需设置分岔导体，由于安全线圈，确实防止了对通电电极工件带来的接触不良之类影响同时，能使装置结构更加简单、装置设置的通用性进一步提高。
3、由于安全线圈的电气特性值被设定为与工件和通电电极接触时通电电极间的电气特性值相对应，既能防止正常状况下对工件加热时的不良影响，而且即使发生接触不良，对工件的不良影响也能控制在最小限度，能够用所定的电力加热工件。
4、由于在通电电极间配置的冷却套管沿着齿条齿面的齿峰部设置了多个喷射孔，沿着齿条齿面的齿峰部喷射了冷却水，齿面的齿峰部等能够确实地急速冷却从而高质量地淬火。
图1是本发明树脂膜形成装置的结构示意图。
图2是图1所示加热线圈和工件的分解斜视图。
图3是本发明树脂膜形成方法的工艺流程图。
图4是本发明方法实施中的时间-温度曲线图。
图中1-------树脂膜形成装置； 2-------变频电路；2a--2d-------支路；3a--3d-------FET；8-------变压器； 9-------输出变压器；10-------加热线圈；10a--10c-------线圈组；11-------差动变压器； 12-------检测变压器；12a-------安全线圈； 12b-------输出线圈；
13-------控制装置；15-------工件；15a-------底盘； 15b-------突出部；16a--16c-------树脂涂抹面。
具体实施例方式图1-图4是本发明树脂膜形成方法和装置的一种实施形态。
在图1中，树脂膜形成装置1有晶体管式的变频电路2，在该变频电路2的四条支路2a--2d上，分别与四个半导体开关元件FET3a--3d等连接。并且，在该变频电路2的各支路2a--2d中，支路2a和支路2b串联，支路2c和支路2d串联。同时，由于支路2a和支路2c的连接点与直流电源+端4a相连，支路2b和支路2d的连接点与直流电源-端4b相连，所以构成了完整的电桥电路。还有，在上述端子4a、4b之间，连接了电解电容器5及，串联的电阻6和二极管7。
另外，在支路2a和支路2b的连接点上，连接了变压器8的输入线圈的一端，在支路2c和支路2d的连接点上，连接了上述变压器8的输入线圈的另一端。还有，变压器8的输出端与输出变压器9(变流器)的输入端相连，该输出变压器9的输出端通过电极夹等与加热线圈10作可拆卸式连接。并且上述的变压器8、输出变压器9及变频电路2等构成了本发明的变频装置。
还有，支路2a、支路2c的连接点与支路2a上的FET3a的漏极之间及支路2c上的FET3c的的漏极之间，支路2b、支路2d的连接点与支路2b上的FET3b的源极之间及支路2d的上的FET3d的源极之间，分别设计了平衡各支路2a--2d电流的差动变压器11。
并且，在输出变压器9的输出线圈上，连接了作为检测变压器12的输入线圈的安全线圈12a，该安全线圈12a和与其作感应连接的检测变压器12的输出线圈12b与作为控制手段的控制装置13连接。检测变压器12的形成如下例如用铜圆形管、铜板、铜线等把安全线圈12a绕在圆柱芯周围，在该圆柱芯的规定位置上将电线等以一定圈数绕成输出线圈12b。
另外，安全线圈12a的感应系数(例如绕组圈数)，与之后叙述的加热线圈10的感应系数(例如绕组圈数)相对应，设定为1/2-1/10范围的较小值。该安全线圈12a的感应系数值，如超过1/2，安全线圈12a的感应系数过大，给加热线圈10的感应系数带来不良影响，如不足1/10，就无法测出加热线圈10的状态，该值根据实验结果得出。因此，检测变压器12的安全线圈12a与加热线圈10并联，由于安全线圈12a的存在，当加热线圈10出现短路、断路等异常状态时，被测出的该信号从输出线圈12b送到了控制装置13。
上述控制装置13，由微电脑或者继电器、电磁开关器、程控器等构成，其输入侧与检测变压器12的输出线圈12b等连接，其输出侧与控制FET3a--3d关、闭的震荡器、电源电路(图中未表示)等连接。另外，在变频电路2的支路2b、2d上，必要时分别接上相应的电流检测器14。
上述加热线圈10正如图2所示，是由一根在其内部有冷却水通路的连续的圆形铜管弯曲而成，在工件15的三个树脂涂抹面16a--16c上，有对应的三个线圈组10a--10c，这些线圈组10a--10c串联连接。也就是说，工件15的结构如下例如使用SUS等铜板(金属材料)，在底盘15a表面中心位置按一定的外径，构成了突出结构的大致圆盘状的突出部15b，由底盘15a外表面和突出部15b表面及在底盘15a表面上突出部15b外侧的一定内径的圆环部分，形成了树脂涂抹面16a--16c。
并且，上述加热线圈10的各个线圈组10a--10c与该工件15的各树脂涂抹面16a--16c相对应，如箭头“ィ”所示进出，其中线圈组10b和线圈组10c与平坦的树脂涂抹面16b、16c相对应，例如在水平方向用圆形铜管以并列状卷绕2圈构成；线圈组10a与垂直的树脂涂抹面16a相对应，例如在垂直方向用圆形铜管以并列状卷绕2圈构成。
还有，圆形铜管的外表面被施加了绝缘处理17以防止与其相邻圆形铜管之间的短路，同时，2圈并列卷绕的铜管的外表面也用绝缘胶带等绝缘材料18卷绕。另外，卷绕形成的三个线圈组10a--10c的一根铜管的两端，通过上述电极夹或没有图示的连接铜板等与输出变压器9的输出线圈，例如可拆卸式连接。
下面，根据上述方式构成的树脂膜形成装置1和由图2所示的工件15的形状结合工序图3，对工件15的树脂膜的形成方法通过一个例子加以说明。如图3所示，首先，把工件15安置(K101)在图中未表示的树脂膜形成装置1的生产线操作台上，由涂抹机器人把规定的树脂分别涂抹(K102)在工件15的各树脂涂抹面16a--16c上。所用的树脂，有防锈、防食用或起到粘接等作用，根据工件15的各树脂涂抹面所要求的质量、性能等使用相应的树脂。
把树脂涂在工件15的各树脂涂抹面16a--16c上之后，在工件15的表面一侧，如图2箭头“ィ”所示，例如把加热线圈10设为(K103)前进状。在此状态下，通过控制装置13的控制信号，启动变频电路2把第一电流提供给加热线圈10，各树脂涂抹面16a--16c以第一加热温度(由图4，T1＝100℃)加热，实施第一阶段的加热(K104)。在该第一阶段加热时，变频电路2将按以下方式动作。
即，通过控制装置13的控制信号，上述振荡器动作及，变频电路2的FET3a--3d开、闭，与振荡器相应频率的高频电流被附加在变压器8的输入侧上，该高频电流通过连接在变压器8输出侧的输出变压器9转换为大电流作为第一电流值，该第一电流值通过电极夹，以高频电流形式提供给加热线圈10。并且，当高频电流一流到加热线圈10，在与该加热线圈10的各线圈组10a--10c相对应的工件15的各树脂涂抹面16a--16c，就因渦流而被感应加热，通过该感应加热，各树脂涂抹面16a--16c被加热到第一加热温度。
如此，通过变频电路2实施第一加热阶段，再通过控制装置13停止变频电路2的动作，使流向加热线圈10的电流被切断，使该状态维持一定时间，即把工件15放置一定的时间(K105)。正如图4所示，从时刻t0开始加热，在时刻t1加热到100℃，由于被放置了一定时间，所以被加热的工件15的各树脂涂抹面16a--16c的温度大致从100℃开始自然上升到150℃左右的时间，就是被保持的时间(tb＝t2-t1)，通过第一加热阶段和放置，在第一加热阶段树脂涂抹中产生的气泡向外排出。还有，作为工序K105中的放置时间tb取(例如)3-15分钟较好，从时刻t0到时刻t1的时间ta取30-90秒为好。
并且，第一加热阶段后的放置时间tb在t2时刻结束之后，通过控制装置13再一次使变频电路动作，把第二电流值提供给加热线圈10，工件15的各树脂涂抹面16a--16c以第二加热温度(例如由图4，T3＝300℃)加热，实施第二加热阶段(K106)。在该第二加热阶段中，仅仅是提供给加热线圈的电流值的不同，变频电路2的其它动作与第一加热阶段相同，通过控制装置13的控制信号在达到了第二加热温度的时刻点时使变频电路2停止动作。
第二加热阶段结束，即在图4中的时刻t4，当加热温度达到第二加热温度T3、变频电路2的动作停止，从该时刻到时刻t5，为工件放置的规定时间(K107)，使工件15自然冷却。然后，例如去除加热线圈10(K108)，之后把工件15从操作台上取出(K109)。在上述工序K107的放置时间tc(t5-t3)中，正如图4所示，使各树脂涂抹面16a--16c的加热温处于比第一加热温度T1高比第二加热温度T3低的温度T2(图4的场合T2＝200℃)，通过了第二加热阶段，树脂得到了良好硬化所必须的时间，图4的场合，设定为例如，tc＝5分钟以上。
并且，由于从生产线上取出的工件1 5通过自然放置(或强制冷却)等冷却之后，涂在各树脂涂抹面16a--16c上的树脂硬化，工件15的各树脂涂抹面16a--16c的性能改善，而且优良外观品质的树脂膜形成。还有，正如图3所示的工序图中的一个例子，例如，在工序K107放置开始的同时，可以去除加热线圈10等，能作适当的变更。
并且，在工序K104和工序K106加热时，通过上述控制装置13利用下述方法对变频电路2的异常电流进行监控。即，在把高频电流提供给加热线圈10的同时，流入电极夹(输出变压器9的输出侧)的电流也流入到检测变压器12的安全线圈12a，通过检测变压器12，检测与流入到加热线圈10相对应的规定的电流值，测出之后输入到控制装置13。
并且，控制装置13把由检测变压器12检测并输入的电流值与控制装置13储存器(图中未表示)中预先储存的基准值进行比较。例如，由于加热线圈10自身引起的短路、断路，或由于加热线圈和电极夹的接触不良而引起检测电流异常时，例如超过基准值(或不到基准值)，对加热线圈10是否异常进行判断，然后对振荡器立即发出停止信号，使振荡器停止振荡。由此，能防止由异常电流引起的FET3a--3d的损坏。
由此可见，在上述实施形态的树脂膜形成装置1中，通过控制装置13控制变频电路2，通过加热线圈10设定工件15的各树脂涂抹面16a--16c的第一加热温度和第二加热温度的两个加热阶段。工件15的各树脂涂抹面16a--16c在感应加热时，残留其中的气泡，在第一加热阶段确实能够排除，从而得到无气隙等的优良外观品质，同时排气后，通过比排气温度高的第二加热温度的加热阶段，能使树脂膜的耐久性等性能得到极大提高。
还有，根据实验，在形成薄树脂膜厚度为40微米左右的场合，其粘着力、张力、拉伸强度、环境的适应性等各种性能与原来方法相比都有数倍乃至数十倍的提高，同时，无气隙等产生的优良外观品质也得到确认。
并且，加热线圈10，具有与工件15各树脂涂抹面16a--16c分别对应的多个线圈组10a--10c，由于该线圈组10a--10c串联连接，所以确实能使各线圈组10a--10c与各树脂涂抹面16a--16c对应，并能产生均匀的感应加热，在工件15的各树脂涂抹面16a--16c上能简单地形成高精度的树脂膜。特别是，作为加热线圈10，由于用一根圆形铜管弯成规定形状，且又通过卷绕，使形成的线圈组10a--10c与工件15的各树脂涂抹面16a--16c成大致平行状，因此，通过各线圈组10a--10c，能够使各树脂涂抹面16a--16c更加均匀地感应加热，树脂膜的品质能变得更好。
另外，控制装置13的控制部分，有一个电流值可调整的晶体管式的变频电路2，同时，由于使用了可拆卸的加热线圈10，所以工件15的各树脂涂抹面16a--16c涂上树脂后，其从加热到取出等工序都可由机器人自动完成，能使工件15的树脂膜形成工序提高效率，在使用的树脂方面，可使用一般的树脂，能用低价形成高品质树脂膜，该装置适用于各种工件。
另外，由于使用了配有安全线圈12的晶体管式的变频电路2，由于加热线圈自身原因或接触不良，例如加热线圈10若处于断开状态，输出变压器9的接线端仍与安全线圈12处于相连状态，所以接线端完全断开时施加于变频电路2的异常负载(过载)，只要安全线圈12感应一部分，就能减轻，能够防止变频电路2损坏。
特别是，与加热线圈10并联的检测变压器12的安全线圈12a的感应系数，被设定为对加热线圈10的性能不产生坏影响的、规定范围内的较小值，因此，其作用是仅能精确地检测加热线圈的异常。特别是，加热线圈是可拆卸式结构时，容易发生短路、断路，因此确实能防止昂贵的FET3a--3d的损坏，同时，通过把检测变压器12安装于易维护的位置或使用易维护的形式，能达到使维护成本降低的目的。
另外，在加热线圈处于正常连接状态时，安全线圈12a的感应系数被设定在对加热线圈10的加热性能没有坏影响的范围，因此，在获得充分的加热效率的同时，由于在变频电路2上设计了差动变压器11，流入变频电路2各支路2a--2d的电流值能均匀分配，利用设计在支路2b、2d上的电流检测器14也能测出异常电流，能使变频电路2停止动作，从而获得能防止异常电流、又极其安全的优良变频电路2(树脂膜形成装置)。
还有，在上述实施形态中，加热线圈10中的三个线圈组10a--10c被设计为串联形式，但本发明并不局限于此，与工件15的树脂涂抹面16a--16c的形态相对应，例如也可设计两个或四个以上的线圈组，各线圈组也可并联连接。另外，在上述实施形态的变频电路2中，将FET3a--3d作为半导体开关元件，但能使用例如，一般的晶体管、闸流晶体管、IGBT等各种半导体开关元件。再有，在上述实施形态中，工件15、加热线圈10等的形态也只是一个例子，能感应加热的各种形状的金属工件等匀可使用。
本发明，并不局限于金属工件规定面的树脂膜形成方面，例如，同样能使用于通过树脂把金属、塑料、木材、石材等其它材料粘合到金属的规定表面。
权利要求
1.一种树脂膜形成方法，是以把树脂涂在金属工件表面，由感应加热使该树脂加热熔化，冷却后硬化而形成树脂膜，其特征在于在感应加热过程中，先加热至第一加热温度，并保持在与该加热温度相对应的预设的一段的时间后，再加热至比上述第一加热温度高的第二加热温度。
2.根据权利要求1所述的树脂膜形成方法，其特征在于在保持了与第一加热温度相对应的温度后，再以比第一加热温度高比第二加热温度低的温度保持预设的一段时间。
3.一种实现如权利要求1所述方法的树脂膜形成装置，其特征在于该树脂膜形成装置，具有与上述金属工件树脂涂抹面相对设置的加热线圈及，把高频电流提供给该加热线圈的变频装置及，由上述加热线圈控制该变频装置，在各阶段能设定多个加热温度加热树脂涂抹面的控制方法。
4.根据权利要求3所述的树脂膜形成装置，其特征在于当第一加热温度保持在与该加热温度相对应的预设的一段时间后，能设定比上述第一加热温度高的第二加热温度。
5.根据权利要求3或4所述的树脂膜形成装置，其特征在于该加热线圈，具有与金属的多个树脂涂抹面分别对应的多个线圈组，该线圈组串联连接。
全文摘要
一种树脂膜形成方法及其装置，把树脂涂在金属工件表面，由感应加热使该树脂加热熔化，因冷却后硬化而形成树脂膜的方法。在感应加热过程中，先加热至第一加热温度，并保持在与该加热温度相对应的预设的一段的时间后，再加热至比上述第一加热温度高的第二加热温度。另外，在保持了与上述第一加热温度相对应的温度后，再以比第一加热温度高比第二加热温度低的温度保持预设的一段时间。即使是一层很薄的树脂膜，也能满足其耐久性和外观品质的要求。
文档编号B05D7/02GK1640556SQ20041005359
公开日2005年7月20日 申请日期2004年8月10日 优先权日2004年8月10日
发明者宫崎力 申请人:宫电高周波设备(上海)有限公司