JPH01199792A - 高周波切断方法及び高周波切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアクリル樹脂、ナイロンなどの高周波誘電加熱
可能な材料を切断するｈ払、およびその切断方法を実Ｍ
ｉ′ｒＪるのに有用な切断￥ｉ置に関する。

［従来の技術］ 例えば射出成形体をゲート部から切りｆ！Ｉす場合には
、従来カッター、回転鋸歯などによってｇ！Ｉ減的に切
断している。しかし機械的な切断では、パリ、白化など
切断面の品質に劣るという問題がある。このような問題
点を解決するものとして、本願出願人は特開昭６１−８
６１９８号に、グー１−部を加熱・軟化さＶた状態で切
断する切断方法および切断装置を開示している。ゲート
部の加熱・軟化は高周波電力による誘電加熱で行なうの
が便利である。

［発明が解決しようとする課ｆｆｌ］ ところで高周波誘電加熱においては、高周波電源に接続
される電力供給側電極に接する表面側が大きく加熱され
、接地側電極に接する表面側はほとんど加熱されず、被
加熱物には４度勾配が生じることが明らかとなっている
。この温度勾配は被切断物の厚さが厚いほど、電圧が高
いほど大きくなる。しかしながら、この温度勾配が大き
くなると切断された被切断物の残留応力が大きくなり、
塗装などの後工程で溶剤クラックが生じる場合がある。

また電圧が高い場合には絶縁破壊によるスパークが生ず
る恐れもある。

そこで本発明者は、実願昭６１−１８９３３５号、特願
昭６２−１００９６３号に、誘電損の小さい絶縁物質か
らなる絶縁下敷を被切断物と電極の間に介在させた切断
装置を提案している。このような切断装置によれば、温
度勾配を小さくできるので残留応力が低減できるととも
に、絶縁破壊によるスパークを防止することができる。

しかしながら、このような切断装置では、絶縁下敷の厚
さ分、電極間距離が大きくなる。高周波訓電加熱におけ
る発熱量（Ｔ）は、電界強度（Ｅ）の２乗に比例して大
きくなる。またＥ＝Ｖ／Ｌの関係がある（Ｖ：電極間電
圧、Ｌ：電極間距離）。

例えばＶを一定とづると、Ｌが２倍になればＴは１／４
となってしまう。従って、Ｌが大きくなった分Ｖを大き
くしないと所定の下が得られない。

すなわち発熱量を一定に確保するには、絶縁下敷により
大きくなった電極間距離に比例して電極間電圧を高くす
る必要があり、多大な電力が必要となる。さらに被切断
物の厚さが厚い場合には、絶縁下敷に接する表面まで加
熱するためには高い電圧が必要となり、しかも加熱時間
が長い。このような理由により省エネルギーの観点から
は好ましいとは言えない。また、装置が大型となり、ス
ペース而およびコスト面でも不具合が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
絶縁下敷を用いなくとも温度勾配の発生を防止でき、残
留応力の発生を防止できる高周波切断方法および高周波
切断装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の高周波切断方法は、高周波電源に接続された第
１電極とアース電位とされた第２Ｔｉ極との間に被切断
物を配置して誘電加熱する第１加熱工程と、第１電極を
アース電位とするとともに第２電極にｉへ周波電源を接
続して被切断物を誘電加熱する第２加熱工程と、第１加
熱工程および第２加熱■稈で加熱された被切断物を切断
する切断工程と、を行うことを特徴とづる。

本発明の最大の特徴は、第１加熱工程と第２加熱Ｔ稈と
を行なうところにある。

第１加熱工程では、第１電極が電力供給側電極とされ、
第２電極が接地側電極とされる。これにより被切断物は
第１電極に接する表面側から優先的に加熱され、第１電
極側が高く第２電極側に低い温度勾配が生じる。そして
次の第２加熱工程では、第１加熱工稈とは逆に、第１Ｎ
極が接地側電極とされ、第２電極が電力供給側電極とさ
れる。

これにより被切断物は第２電極に接する表面側から優先
的に加熱され、第１電極に接する表面側はほとんど加熱
されない。従って第１加熱工程と第２加熱工程とを行な
うことにより、被切断物の温度勾配は平均化され、全体
をほぼ均一な温度とすることができる。

第１加熱工程と第２加熱工程とは、交互に複数回繰返し
て行なうこともできるし、−度ずつとしてもよい。また
両工程の時間配分、高周波電力は被切断物の形状などに
応じて適宜決定される。

切断工程は、上記第１加熱工程と第２加熱工程で加熱さ
れた被切断物を、温度の高い状態を維持している間に切
断する工程である。第１加熱工程および第２加熱工程の
後に行なってもよいし、第１加熱工程および第２加熱工
程を行ないながら切断することもできる。後者の場合に
は切断に要する「、１間を一層短縮することができる。

上記した本発明の切断方法を実施できる装置のうち、最
も好ましい態様である第２の発明の高周波切断装置は、
先端が切刃となるカッター電極と、カッター電極と対向
する板状電極と、カッター電極および板状電極を互いに
近接または遠ざかる方向に駆動する駆動装置と、カッタ
ー電極と板状電極との同に高周波電圧を印加する高周波
電源と、カッター電極および板状電極への高周波電源の
接続を高周波電源の電力供給側と接地側に択一的に交互
に切換えるスイッチングＨ１ｔと、を具備することを特
徴とする。

水弟２の発明の最大の特徴はスイッチング装置にある。

このスイッチング装置は、カッター電極と板状電極への
高周波電源の接続状態を切換える機能を有する。すなわ
ち、例えばカッター電極を第１電極とし板状電極を第２
電極とすると、第１加熱工程を行なう時にはカッター電
極が電力供給側、板状電極が接地側とされる。そして第
２加熱工程ではカッター電極が接地側、板状電極が電力
供給側とされる。このスイッチングｌｆｆ１はリレー回
路など、公知の回路などから構成することができる。

［発明の作用および効果］ 本発明の高周波切断方法では、第１加熱工程で第１電極
が電力供給側電極とされ、第２電極が接地側電極とされ
る。これにより被切断物は第１電極に接する表面側から
優先的に加熱され、第１電極側が高く第２電極側に低い
温度勾配が生じる。

そして次の第２加熱工程では、第１加熱工程とは逆に、
第１電極が接地側電極とされ、第２電極が電力供給側電
極とされる。これにより被切断物は第２電極に接する表
面側から優先的に加熱され、第１電極に接する表面側は
ほとんど加熱されない。

従って第１加熱工程と第２加熱工程とを行なうことによ
り、被切断物の温度勾配は平均化され、全体をほぼ均一
な温度とすることができる。このように温度勾配の小ざ
い被切断物を、温度の高い軟化状態で切断することによ
り、被切断物には残留応力がほとんど生じず、かつ切断
面のパリ、白化などの不具合を防止することができる。

従って本発明の切断方法によれば、絶縁下敷は用いない
ので電極間距離が小さくなる。また被切断物は両面側か
ら交互に加熱さ□れるため、厚さが厚くとも低電圧でし
かも短時間に加熱することができる。これらの作用によ
り使用電力を著しく低減することができる。

また本発明の高周波切断装置では、まずカッター電極と
板状電極の間に被切断物が配置され、駆動装置によりカ
ッター電極と板状電極とは互いに近接するように駆動さ
れる。そして同時にカッター電極と板状電極の間には高
周波電圧が印加される（第１加熱工程）。これにより被
切断物は誘電加熱されるが、カッター電極と板状電極の
うち電力供給側の電極と接する表面側が優先的に加熱さ
れ、接地側の電極と接する表面側はほとんど加熱されず
、温度勾配が生ずる。この時カッター電極が電力供給側
電極であれば、加熱と同時にカッター電極で切断を開始
することができる。

次にスイッチング装置によりイれぞれの電極の接続が逆
にされて高周波電圧が印加される（第２加熱１稈）。す
なわち、電力供給側であった電極が接地側に、接地側で
あったＭ極が電力供給側とされる。これにより被切断物
は第１加熱工程とは逆の表面側が優先的に加熱され、第
１加熱工程とは逆の温度勾配となろうとする。しかし被
切断物は、第１加熱工程で加熱された温度勾配を維持し
ているため、第２加熱工程の温度勾配と重なり合うこと
により、はぼ均一な温度分布となる。この状態で高周波
電源が断電されると、駆動装置によりカッター電極がさ
らに板状電極に近付き、被切断物は切断される。なお高
周波電源はｒｆＩ′Ｊｊ＆されているため、カッター電
極と板状電極が近付いて絶縁破壊が生ずる距離となって
も、スパークが生じる不具合はない。そしてその状態で
保持されることにより、被切断物は冷却され、切断面に
はカッター電極の表面形状が転写される。従ってカッタ
ー電極の表面を平滑としておけば、切断面も平滑となり
、美観が向上覆る。

従って本発明の切断装置によれば、スイッチング装置に
より本発明の製造方法を容易に実施することができる。

また絶縁下敷が不要であり、かつ高周波電源の出力が小
さくてよいため装置の構造が簡略化され、スペース面お
よびコスト面で有利である。

［実施例］ 以下実施例により具体的に説明する。

第１図に本発明の一実施例の高周波切断装置の概略構成
図を示す。この切断装置は、先端が切刃となったカッタ
ー電極１と、基台２０に固定された板状電極２と、カッ
ター電極１を板状電極２に近接する方向および遠ざかる
方向に駆動する駆動装置３と、高周波電源４と、スイッ
チング装置５とから構成される。

駆動装置３は油圧により駆動されるシリンダ３０から構
成され、シリンダ３０のピストンロッド３１先端には取
付板３２が保持されている。そして取付板３２には、誘
電損の小さい４−フッ化エチレン樹脂などの絶縁体から
形成された絶縁シート３３を介して、アルミニークム製
ホルダ３４が固定されている。カッター電極１はスクリ
ュー３５により、ホルダ３４に着脱自在に保持されてい
る。

なお、ホルダ３４とカッター電極１とは電気的に導通し
ている。

板状電極２は、基台２０の表面に上記絶縁シート３３と
同一の絶縁シート２１を介して固定されている。そして
板状電極２表面には受は治具２２が保持され、受は治具
２２に成形体６が装着されるとともにランナーｆ！Ａ６
０が板状電極２表面に保持される。この時カッター電極
１の刃先に対向する位置にゲート部６１が位置するよう
に構成されている。

高周波電源４としては、発振周波数１００ＭＨ７１出力
２ＫＷのものを用い、カッター電極１と板状電極２の間
に印加される電圧は３０００Ｖである。

スイッチング装置５は、接点Ａ、Ｂをもつリレー回路（
詳細な回路図は省略する）から構成され、接点Ａ、Ｂは
イれぞれホルダ３４および板状電＊２に電気的に接続さ
れている。そして高周波電源４の出力端子４０とアース
端子４１は、それぞれ接点Ａ、Ｂでホルダ３４および板
状電極２のいずれか一方と択一的に導通される。このス
イッチング装置５は図示しない制御装置により、カッタ
ー　　。

電極１の移動距離および１１５間で制御されている。

上記のように構成された切断装置を用いて成形体６のゲ
ート部６１を切断する方法を以下に説明する。

まず、第１図に示すように成形体６を受は治具２２に装
着する。そして駆動装置３によりカッター電極１を板状
電極２に近接する方向へ駆動して、カッター電極１でゲ
ート部６１を押圧する。

（第１加熱工程） それと同時に高周波電源４がＯＮとされ、スイッチング
装置では、接点Ａでホルダ３４と出力端子４０とが導通
され、接点Ｂでは板状電極２とアース端子４１とが導通
される。これによりゲート部６１は、カッター電ＦｉＡ
１に接する表面が高く板状電極２に接する表面が低い温
度勾配を有して誘電加熱される。この加熱によりゲート
部６１はカッター電極１に接する部分が優先的に軟化し
、駆ｅａｔ　＠　１１の駆動によりカッター電極１はゲ
ート部６１にくい込み始める。

（第２加熱工程） 上記条件で所定時間加熱された後、スイッチング［１１
５が作動して、接点Ａで板状電極２と出力端子４０とが
導通され、接点Ｂではホルダ３４とアース端子３１とが
導通される。これによりゲート部６１は板状電極２に接
する表面から優先的に加熱される。従ってゲート部６１
は厚さ方向にほぼ均一な温度分布となり、カッター電極
１はより深くくい込む。

（切断工程） そしてカッター電極１がゲート部６１の厚さの１／２〜
２／３程度くい込んだ時点で、高周波電源４がＯＦＦと
され、絶縁破壊によるスパークが防止される。しかしゲ
ート部６１は温度が充分高く、カッター電極１は駆動装
置３の駆動によりゲート部６１を完全に切断する。

カッター電極１が板状電極２に当接した状態で所定時間
（数秒程度）保持することにより、切断面が冷却、固化
して切断加工が完了する。

（加工例） 上記装置により上記方法で、成形体６としてアクリル樹
脂製および６−ナイロン製のものを用いて切断加工を行
なった。なお、ゲート部６１の厚さ３ｍｍ、切断長さ１
００ｍｍ１シリンダ３０１７）推力５０ｋＱ、カッター
電極１の刃幅１２０ｍｍである。そして、第１加熱工程
、第２加熱工程および冷却の時間を表に示す値として加
熱、切断を行なった。

得られた製品の切断面品質を目視で判定し、溶剤クラッ
ク性を試験して結果を表に示す。なお、溶剤クラック性
は切断された製品をエステル、アルコール、ベンゼンか
らなるシンＪ゛−中に１時間浸漬した後自然乾燥し、ク
ラックの有無を１１２寮した。

表にも示Ｊように、本加工例で得られた製品は美観に優
れ、残留応力の発生もなかった。また加熱時間も１．６
〜２．５秒であり、従来の一般的な加熱時間の１／２〜
２／３に短縮された。さらに高周波電源の出力も従来に
比べて１７２〜２７／３に低減することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の高置波切１ｉＩＡ′ｅｉの
概略構成説明図である。 １・・・カッター電極　　　　２・・・板状電極３・・
・駆動装置　　　　　　４・・・高周波電源５・・・ス
イッチング装置　　６・・・成形体２０・・・基台　　
　　２１．３３・・・絶縁シート２２・・・受は治具　
　　　　３０・・・シリンダ３４・・・ホルダ　　　　
　　６１・・・ゲート部特許出願人　　トヨタ自動車株
式会社 代理人　　　弁理士　　　大川　宏

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波電源に接続された第１電極とアース電位と
   された第２電極との間に被切断物を配置して誘電加熱す
   る第１加熱工程と、 該第１電極をアース電位とするとともに該第２電極に該
   高周波電源を接続して該被切断物を誘電加熱する第２加
   熱工程と、 該第１加熱工程および該第２加熱工程で加熱された該被
   切断物を切断する切断工程と、を行うことを特徴とする
   高周波切断方法。
2. （２）先端が切刃となるカッター電極と、 該カッター電極と対向する板状電極と、 該カッター電極および該板状電極を互いに近接または遠
   ざかる方向に駆動する駆動装置と、該カッター電極と該
   板状電極との間に高周波電圧を印加する高周波電源と、 該カッター電極および該板状電極への該高周波電源の接
   続を該高周波電源の電力供給側と接地側に択一的に交互
   に切換えるスイッチング装置と、を具備することを特徴
   とする高周波切断装置。