JPH0479183A - 樹脂硬化成形金型の誘導加熱方法及びその装置 - 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） 本抛明は、熱硬化性樹脂を硬化させる場合の、磁性体を
主材とする金型を加熱するための誘導加熱方法に関し、
特に、誘導加熱装置の起動方法及び温度制御方法を改善
した誘導加熱方法とその装置に関する。

（従来の技術） 誘導加熱の方法は、磁性体を主材とする被加熱物を誘導
コイル中に置き、誘導コイルに接続して共振回路を構成
するインバータ電源が誘導コイルのインダクタンス成分
に共振する高周波電流を発生させて誘導コイル中の被加
熱物を加熱する方法である。

この時、誘導コイルの変動磁界によって被加熱物内部に
誘導電流が発生し、被加熱物は自身の電気抵抗によって
発熱することにより加熱される。

熱硬化性樹脂を硬化させる場合、その金型を誘導コイル
中に置いて所定の温度曲線に沿って金型を加熱・冷却す
る。

誘導コイルは上記インバータ電源の容量に対応した巻数
に形成される。金型を挿入した状態の誘導コイルの合成
インダクタンスが電源に適合する範囲内ならば高周波電
流が安定して発振する。この高周波電流による誘導作用
によって、誘導コイル中に置かれた金型が加熱される。

温度調節の方法は、インバータ電源のパルス幅を制御し
て高周波電流の調整を行なうことによる。

その結果、金型内の誘導電流か変化し、発熱が調整され
て温度調節か行なわれる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、小型の誘導加熱装置では所定温度まで加
熱するのに長時間を要するので、量産に適さない。

短時間に被加熱物を昇温させるためには、被加熱物の誘
導電流が大きくなるように、誘導コイルを密に形成して
そのインダクタンスを大きくとる方法及び、使用する電
圧・周波数を上げる方法がある。

その場合には、誘導コイルインダクタンスや電圧・周波
数に適合する、容量の大きな電源装置を使用する。また
、電圧上昇に伴う誘導コイルの絶縁処理の強化及び、発
生磁界強度の増加に伴う誘導コイルの固定保持構造の強
化が必要となる。従って、誘導加熱装置全体の大型化か
避けられない。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、比較的大きなインダクタン
スを有する誘導コイル中に、金型の一部を挿入して高周
波電流を発生させた後に、金型の全部を誘導コイル中に
挿入する加熱起動工程に次いで、金型を所定温度に加熱
調節する温度調節工程に移行するようにした。

前記温度調節工程は、上記金型の全部を誘導コイル中に
挿入した上でその挿入量を調節するとともに、上記誘導
コイルに発生する高周波の電流とその周波数を調整して
金型を所定温度に調節するようにした。

金型が所定温度になるように、誘導コイルへの金型挿入
量を調節する可動支持機構を誘導加熱装置に備えるとと
もに、誘導コイルは、インバータ電源が高周波電流を継
続して発生できる範囲の、比較的大きなインダクタンス
に形成して誘導加熱装置を構成した。

（作用） インバータ電源が高周波電流を発生できる範囲で誘導コ
イル中に金型の一部を挿入して高周波電流を発生させる
と、誘導電流等によって誘導コイルと誘導コイル中の金
型が昇温を始める。この昇温に伴って金型の一部を挿入
した誘導コイルの合成インダクタンスが変化して上記高
周波電流の周波数が上昇する。周波数が上昇した分だけ
インバータ電源の対応インダクタンスに余裕ができるの
で、金型が所定温度まで速く上がるように金型の全部を
誘導コイル中に挿入すると、これによってインダクタン
スが増加しても高周波電流は安定発振を継続し、その結
果、金型内に生じる誘導電流が増加して急速に昇温する
。

上記金型の全部を誘導コイル中に挿入した状態で金型挿
入量を調節すると金型を挿入した誘導コイルの合成イン
ダクタンスか変化する。その変化に応じて、誘導コイル
に発生する高周波の電流とその周波数を調節すると、金
型内部の誘導電流か変化してその発熱量が変り金型の温
度が調整される。

（実施例） 本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に説明する。

第１１図は、本発明に係る誘導加熱方法を実施するため
の誘導加熱装置の一例で、金型をセットした時の縦断面
図、第２図はそのｎ−ｎ線断面図である。

誘導加熱装置の加熱部のベース１１から固定枠１２が立
上がり、この固定枠１２によって固定される誘導コイル
１３に共振型のインバータ電源１４が接続する。このイ
ンバータ電源１４に制御盤１５が接続する。誘導コイル
１３の下部には空気の吹き出し口１６を備え、図示せぬ
空気供給装置に接続する。

上記インバータ電源１４は比較的小さい容量とし、電圧
・周波数とも通常範囲のものである。

方、誘導コイル１３は密に巻いて形成し、インバータ電
源１４の対応インダクタンスに比較して大きくとる。電
圧・周波数とも通常範囲で使用するので、誘導コイル１
３の固定構造はその電圧・周波数に対応した通常の絶縁
固定仕様である。

上記制御盤１５はスイッチ操作に基ついて、インバータ
電源１４に起動・停止及び周波数切換えの指令を発し、
また、その他機器に制御指令を発する。

金型２０は、樹脂コーティング用金型の一例として、上
下にフランジ部を備えた円筒形のケース２１の中に、内
面に離型剤を焼き付けたコーティング用の鋳型２２を底
蓋２３で支え、コーティング対象物２４と芯決めロッド
２５を中にセットした上、上蓋２６で固定したものであ
る。ケース２１その他の金型２０の構成部材は磁性体材
料が用いられる。

上蓋２６の上部は真空ポンプ２７に連なるバキューム室
２６ａをなし、また、上記鋳型２２とコーティング対象
物２４との間の隙間に熱硬化性樹脂を注入するための注
入パイプ２３ａか底蓋２３を貫通して設けられる。

金型２０の側部にはこの金型２０の温度を検知して上記
制御盤１５に信号を送る温度センサ２１ｂが備えられる
。制御盤１５はこの温度信号と設定された目標温度とを
比較し、上記インバータ電源１４その他の機器に制御指
令を発する。

金型２０は上記ケース２１のフランジ部に、金型２０の
挿入量を調節する可動支持機構３０を備える。ケース２
１はそのフランジ部に備えたボールねしナツト２１ａを
介して２本のねじ棒３１゜３１によって支えられる。こ
のねじ棒３１は上記金型２０の１つの直径位置で、かつ
、金型２０が誘導コイル１３と同心となる位置を占める
。

ねじ棒３１はベース１１内の軸受３２でラジアル方向と
スラスト方向に支えられる。ねじ棒３１の下端に設けら
れたギヤ３３はベース１１内の中間ギヤ３４を介して連
結する。ねじ棒３１の一方のギヤ３３がベース１１上に
設けられたモータ３５の駆動ギヤ３６によって減速駆動
され、両ねじ棒３１，３１は連動して回動される。

上記モータ３５は制御盤１５に接続し、モータ３５の回
動位置を検出してその検出信号を制御盤１５に送るアブ
ソリュートエンコーダ３７がモータ３５の一端に備えら
れる。モータ３５は制御盤１５の指令に基づいて規定量
回動する。

次に、この誘導加熱装置を用いた誘導加熱方法を説明す
る。

コーティング対象物２４と芯決めロッド２５を鋳型２２
中にセットした上、上蓋２６で固定する。

真空ポンプ２７でバキューム室２６ａを介して、鋳型２
２とコーティング対象物２４との間の隙間を減圧する。

この隙間に注入パイプ２３ａを介して熱硬化性樹脂を注
入する。

インバータ電源１４の起動にあたり、まず、準備の終っ
た金型２０を下方に移動する。制御盤１５の指令により
可動支持機構３０のモータ３５を回動すると２本のねじ
棒３１，３１は連動して回動し、金型２０は外ケース２
１のフランジ部に備えたボールねしナツト２１ａによっ
て移動する。

金型２０の一部または大部分が誘導コイル１３から外れ
て、インバータ電源１４が起動可能な位置まで金型２０
を下方に移動する。

この状態でインバータ電源１４を起動し、加熱起動工程
に入る。この状態の金型２０と誘導コイル１３とによる
合成インダクタンスは小さいので、インバータ電源１４
の適用周波数内で起動され、安定して高周波電流の発振
を続けることができる。

インバータ電源１４が安定して起動された時は、制御盤
１５の指令に基づいて可動支持機構３０が金型２０を移
動し、金型２０の全部を誘導コイル１３中に挿入して金
型２０を昇温させる。

上記加熱起動工程に次いで、温度調節工程に移る。金型
２０の加熱深度を考慮して所定温度になるように、金型
２０の挿入量を調節して周波数を調整し、かつ、インバ
ータ電源１４のパルス幅制御によって誘導コイル１３の
電流を調整する。

上記の加熱手順は、金型２０を所定の標準温度曲線に沿
って加熱するように、温度センサ２１の信号及び誘導コ
イル１３の電流をもとに制御盤１５がインバータ電源１
４と可動支持機構３０とを制御して行なう。

上記加熱方法は、誘導コイル自身のインダクタンスか比
較的大きくても、被加熱物の一部または大部分を誘導コ
イルから外した位置に置けば、インバータ電源起動時に
高周波電流の発振が安定して継続し、同時に被加熱物の
昇温に伴って共振周波数が上昇するという現象と、この
時に被加熱物を誘導コイル中に挿入しても、インバータ
電源からの高周波電流が安定して継続され、同時に被加
熱物の発熱が増加するという現象、及び、加熱中に被加
熱物の挿入量を調節してその一部を誘導コイルから出し
入れすると、高周波電流の周波数か変ると同時に被加熱
物の発熱量が変る現象を利用したものである。

その理由は、電源起動時においては、被加熱物の一部ま
たは大部分を誘導コイルから外した位置に置けば、磁性
体を主材とする被加熱物全部を誘導コイル中に挿入した
場合に比較して被加熱物と誘導コイルとによる合成イン
ダクタンスが小さくなることによる。この値が電源適合
範囲のものであれば、インバータ電源からの高周波電流
の発振が安定して継続される。

また、誘導コイルの高周波電流による誘導効果等に基づ
く誘導コイルと被加熱物の昇温により、電源と誘導コイ
ルとで構成される共振回路の定数が変化して共振周波数
が上昇する。この周波数の上昇分だけ電源側の対応幅に
余裕ができるので、この時、被加熱物が誘導コイル中に
挿入されて誘導コイルの合成インダクタンスが増加して
も、余裕範囲内であれば、インバータ電源からの高周波
電流の発振が安定して継続され、同時に被加熱物の発熱
が増加する。

そして、加熱中においては、被加熱物の挿入量を調節し
てその一部を誘導コイルから出し入れすると、被加熱物
と誘導コイルとの相対位置が変って合成インダクタンス
が増減することにより、共振周波数が変ると共に被加熱
物内の誘導電流が変化して被加熱物の加熱深度と発熱量
が調整される。

所定の加熱工程が終了すると、インバータ電源１４が停
止される。制御盤１５は温度センサ２１ｂの信号をもと
に、空気吹出し量を制御して、吹き出し口１６から金型
２０に向けて冷却用空気が吹き付けられる。金型２０は
所定の冷却曲線に沿って冷却され、コーティング対象物
に所定の樹脂硬化層が形成される。

このように、本願誘導加熱装置の誘導コイルインダクタ
ンスは、インバータ電源及び誘導コイル構造とも従来な
みのまま、比較的大きな値に設定することができる。従
って、誘導加熱装置を大型化することなしに大きな加熱
容量が得られるので、金型を急速昇温することができる
。また、金型挿入量を調節しつつ周波数と電流とを調節
して精度の高い温度管理ができるので、高品質の樹脂硬
化成形を能率良く処理することができる。

（発明の効果） 以上に説明したごとく、本発明に係る誘導加熱方法及び
その装置によれば、樹脂硬化成形金型の誘導加熱装置を
大型化することなしに、大きな加熱容量が得られ、また
精度の高い温度管理ができる。

従って、低コストの誘導加熱方法によって、高能率、高
品質の樹脂硬化成形処理を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る誘導加熱方法を実施するための
誘導加熱装置の一例で、金型をセットした時の縦断面図
、第２図はそのｎ−ｎ線断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘導コイルのインダクタンス成分に共振して高周
   波電流を発生するインバータ電源を用いて、上記誘導コ
   イル中に挿入された磁性体を主材とする樹脂硬化成形用
   金型を加熱する誘導加熱方法において、 前記インバータ電源が高周波電流を継続して発生できる
   範囲の、比較的大きなインダクタンスを有する誘導コイ
   ル中に、上記金型の一部を挿入して高周波電流を発生さ
   せた後に、金型の全部を誘導コイル中に挿入する加熱起
   動工程に次いで、金型を所定温度に加熱調節する温度調
   節工程に移行することを特徴とする樹脂硬化成形金型の
   誘導加熱方法。
2. （２）前記温度調節工程は、上記金型の全部を誘導コイ
   ル中に挿入した上でその挿入量を調節するとともに、上
   記誘導コイルに発生する高周波の電流とその周波数を調
   整して金型を所定温度に調節することを特徴とする請求
   項１記載の樹脂硬化成形金型の誘導加熱方法。
3. （３）誘導コイルのインダクタンス成分に共振して高周
   波電流を発生するインバータ電源を用いて、上記誘導コ
   イル中に挿入された磁性体を主材とする樹脂硬化成形用
   金型を加熱する誘導加熱装置において、 前記誘導加熱装置は、上記金型が所定温度になるように
   誘導コイルへの金型挿入量を調節する可動支持機構を備
   えるとともに、 前記誘導コイルは、インバータ電源が高周波電流を継続
   して発生できる範囲の、比較的大きなインダクタンスに
   形成したことを特徴とする樹脂硬化成形金型の誘導加熱
   装置。