CN112512707A - 除油方法、粘接方法、组装装置及大气压等离子体装置 - Google Patents

除油方法、粘接方法、组装装置及大气压等离子体装置 Download PDF

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Abstract

本发明目的在于提供无论附着有油的对象物的形状如何均能够除去油的技术。通过照射包括氧等离子体的等离子气体，将切削油分解。氧自由基将构成油的碳元素及氢元素分别分解为二氧化碳及水并除去。因此，通过照射包括氧等离子体的等离子气体，能够将切削油所含的石蜡及酯分解。等离子气体能够沿着对象物的形状流动，因此无论对象物的油的附着部分的形状如何，均能够除去油。

Description

除油方法、粘接方法、组装装置及大气压等离子体装置
技术领域
本发明涉及除油方法、粘接方法、组装装置及大气压等离子体装置。
背景技术
近年来，针对等离子体的利用进行各种研究，例如专利文献1针对使用了水蒸气等离子体的相对于含油性成分物质的抗氧化处理方法进行公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-246509号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在工业产品的制造工序或者使用过程中，使用油的机会较多。另外，伴随于此，需要除去油的机会也多。
例如，在汽车制造工序中，在进行作为部件的金属的切削的情况下，使用切削油。切削油通常使使用了粘接剂的粘接的粘接性降低，因此需要在成形的部件的粘接之前先除去。然而，金属的切削面产生凹凸的情况较多，有时即便进行擦除等也无法完全除去。
本申请是鉴于上述课题而提出的，目的在于提供无论附着有油的对象物的形状如何均能够除去油的技术。
用于解决课题的技术方案
本说明书公开除油方法，包括以下步骤：对附着于对象物的油照射通过大气压等离子体而等离子化的等离子气体。
另外，本说明书公开粘接方法，包括：除油步骤，通过上述除油方法来除去附着于对象物的油；及粘接步骤，在对象物的除去了油的部分与被粘接物之间夹设粘接剂而使对象物与被粘接物粘接。
另外，本说明书公开组装装置，具备：照射部，对附着于树脂制的对象物的油照射通过大气压等离子体而等离子化的包括氧等离子体的等离子气体；控制部，将等离子气体的温度控制为比对象物的熔点低的温度；及粘接部，在对象物的除去了油的部分与被粘接物之间夹设粘接剂而使对象物与被粘接物粘接。
另外，本说明书公开大气压等离子体装置，具备：照射部，对附着于树脂制的对象物的油照射通过大气压等离子体而等离子化的包括氧等离子体的等离子气体；及控制部，将等离子气体的温度控制为比对象物的熔点低的温度，照射部具有：一对电极，通过放电来产生等离子体；反应室，内置一对电极，并具有供通过一对电极而等离子化的等离子气体流出的流出口；喷嘴块，与反应室连通，并供等离子气体喷出；冷却器，具有供冷却加热气体流动的气体流路，并对反应室进行冷却；气体管，与气体流路连结，并供冷却加热气体流动；加热器，配设于气体管；及连结部，与气体管连结，并在流出口的附近具有喷出口，通过由加热器加热后的冷却加热气体从喷出口向等离子气体喷出，将等离子气体加热，控制部通过控制加热器来控制等离子气体的温度。
发明效果
根据本公开，能够提供无论附着有油的对象物的形状如何均能够除去油的技术。
附图说明
图1是表示大气压等离子体装置的立体图。
图2是表示等离子气体喷出装置及加热气体供给装置的剖视图。
图3是表示大气压等离子体装置的控制系统的框图。
图4是等离子气体照射前及照射后的FTIR光谱，图4的(a)是油面浓度15％的结果，图4的(b)是油面浓度10％的结果，图4的(c)是油面浓度5％的结果，图4的(d)是油面浓度0％的结果。
图5是对基于等离子气体照射而产生的切削油的分解进行说明的示意图。
图6是各油面浓度的等离子处理前后的拉伸剪切应力的结果。
图7是表示组装装置的图。
具体实施方式
第1实施方式
(大气压等离子体装置)
如图1所示那样，大气压等离子体装置10具备被未图示的保护罩覆盖的等离子体头11和控制装置16(图3)。等离子体头11具有等离子气体喷出装置12及加热气体供给装置14。在以下的说明中，将等离子体头11的宽度方向称为X方向，将等离子体头11的进深方向称为Y方向，将与X方向和Y方向垂直的方向换句话说上下方向称为Z方向。
等离子气体喷出装置12由上部壳体19、下部壳体20、下部罩22、一对电极24、26(图2)、一对散热器27、28构成。上部壳体19和下部壳体20在使上部壳体19配设在下部壳体20上的状态下经由橡胶制的密封构件29而连结。而且，连结的状态下的上部壳体19和下部壳体20在X方向上的两侧面由一对散热器27、28夹着。
如后述那样，通过在下部壳体20内部形成的反应室38生成等离子气体，生成的等离子气体从下部罩22的下表面向下方喷射。散热器27、28具有对上部壳体19及下部壳体20等进行冷却的功能。在散热器27、28的内部形成有从供给口96至排气口98的流路。经由供给管100从冷却气体供给装置102(图3)对供给口96供给室温程度的空气即冷却气体。冷却气体通过热交换被加热，从排气口98排出。
加热气体供给装置14具有气体管110、加热器112、连结块114。气体管110与供在散热器27、28的内部形成的冷却气体流动的流路连结。详细而言，气体管110在上端部，经由排出管116而与一对散热器27、28的排气口98连接。排出管116在一端部分支为两股，分支为这两股的端部与一对散热器27、28的排气口98连结。另一方面，排出管116的另一端部不分支而与气体管110的上端连接。由此，从一对散热器27、28排出的气体向气体管110供给。此外，在气体管110的外周面配设有大致圆筒状的加热器112，气体管110由加热器112加热。由此，将从散热器27、28供给于气体管110的气体加热。
接下来，使用图2，对等离子气体喷出装置12的内部构造进行说明。下部壳体20包括主壳体30、散热板31、接地板32、连结块34、喷嘴块36。主壳体30大致成为块状，在主壳体30的内部形成有反应室38。反应室38具有供处理气体流入的流入口(未图示)及供等离子气体流出的流出口39。
接地板32作为避雷针发挥功能，并固定于主壳体30的下表面。在接地板32的下表面固定有连结块34，在连结块34的下表面固定有喷嘴块36。散热板31配设于主壳体30的侧面。散热板31具有多个散热片(未图示)，使主壳体30的热散热。
在主壳体30、接地板32、连结块34及喷嘴块36中，形成气体流路50。换句话说，喷嘴块36与反应室38连通。
连结块114与气体管110的下端连结，并且在下部罩22的Y方向上的加热气体供给装置14侧的侧面固定。在连结块114形成有连通路120，连通路120的一端部在连结块114的上表面开口，并且，连通路120的另一端部在Y方向上的等离子气体喷出装置12侧的侧面开口。而且，连通路120的一端部与气体管110的下端连通，连通路120的另一端部与下部罩22的贯通孔72连通。由此，将气体管110中被加热后的气体向下部罩22供给。
一对电极24、26配置为在主壳体30的反应室38的内部相向。经由气体供给路(未图示)从处理气体供给装置77(图3)对该反应室38供给使氧气等活性气体和氮气等非活性气体以任意的比例混合而成的处理气体。
大气压等离子体装置10的控制系统如图3所示，控制装置16、处理气体供给装置77及冷却气体供给装置102可通信地连接，通过控制装置16，控制各部。控制装置16具有以计算机为主体的控制器130、驱动电路132～134。此外，驱动电路132是控制向电极24、26供给的电力的电路。驱动电路133是对处理气体供给装置77及冷却气体供给装置102所供给的各气体的流量进行控制的电路。驱动电路134是控制向加热器112供给的电力的电路。
在大气压等离子体装置10中，在等离子气体喷出装置12中，通过上述的结构，在反应室38的内部使处理气体等离子化，从喷嘴块36的下端喷出等离子气体。详细而言，通过处理气体供给装置77，对反应室38的内部供给处理气体。此时，在反应室38中，对内置于反应室38的一对电极24、26施加电压，在一对电极24、26之间流动有电流。由此，在一对电极24、26之间产生放电，通过该放电，将处理气体等离子化，喷出所产生的等离子气体。此外，处理气体作为活性气体而包含氧气，因此等离子气体包含氧自由基。在不具备散热器27、28的情况下，在等离子化时，通过电压向电极24、26的施加使反应室38的温度上升。但是，在大气压等离子体装置10中，通过冷却气体供给装置102将冷却气体向散热器27、28的流路供给，通过热交换使反应室38冷却。此外，在散热器27、28的流路流动并通过热交换而变热的冷却气体向气体管110供给，由加热器112加热。加热后的冷却气体向下部罩22的内部供给并从下部罩22的贯通孔70相对于等离子气体喷出。此外，贯通孔70处于喷嘴块36的附近，并在从喷嘴块36的下端喷出的等离子气体的流路配设。而且，从下部罩22的贯通孔70，与加热后的冷却气体一起喷出等离子气体。等离子气体由喷射的加热后的冷却气体加热。加热器112由控制装置16控制，因此也控制等离子气体的温度。
(实施例)
为了验证大气压等离子体装置10的基于大气压等离子气体照射的除油效果，进行了接下来说明的实验。首先，准备铝压铸成型的四个平板状的测试件。在四个测试件分别以0％、5％、10％、15％的油面浓度涂覆机床用的切削油。此外，当在机床中使用时，油面浓度成为5～10％。
此处，使测试件为铝压铸成型并使成为除去的对象的油为切削油是为了假定汽车的制造工序中的利用。例如，汽车的ECU(engine control unit：发动机控制单元)的壳体由铝压铸成型的多个部件构成，并被进行使用了切削油的切削。另外，进行切削后切削油的除去，其后通过粘接剂将部件相互粘接。此外，此处的粘接剂是指具有粘接性且一并具有密闭性的例如包括FIPG(Formed IN Place Gaskets：就地成型垫圈)、密封剂等的概念。
此外，切削油的成分根据制造商而不同，主要包括石蜡系矿物油及酯。
接下来，使用傅里叶变换红外分光光度计(以下，记载为FTIR)对等离子气体照射前的测试件进行了分析。接下来，使用大气压等离子体装置10对测试件照射了预定温度的等离子气体。接下来，使用FTIR对等离子气体照射后的测试件进行了分析。
图4的(a)～(d)是使用FTIR对等离子气体照射前及照射后的测试件进行了分析的结果。图4的(a)～(d)的各图的实线是等离子气体照射前的光谱，虚线是等离子气体照射后的光谱。图4的(a)～(d)分别与油面像度为15％、10％、5％、0％对应。
3000～2840cm-1的峰值由于链烷的C-H伸缩而产生。1750～1735cm-1的峰值由于酯的C＝O伸缩而产生。1600～1400cm-1的峰值由于链烷的C-H变角而产生。另外，油面浓度越大，则各峰值的强度越高。在图4的(a)～(d)的各图中，等离子气体照射后的光谱的各峰值变小。这表示切削油由于等离子气体的照射而分解。
图5是示意性地描述基于等离子气体照射分解切削油的状况的图。切削油所含的石蜡系矿物油及酯通过等离子气体所含的氧自由基分解。详细而言，认为通过与氧自由基的反应，使切削油所含的碳元素变成二氧化碳，使切削油所含的氧元素变成水。
接下来，在等离子气体照射后的测试件涂覆粘接剂，并粘接了成为被粘接物的平板状的铝压铸成型。详细而言，在测试件的被照射了等离子气体的面与被粘接物之间夹设粘接剂并使测试件与被粘接物粘接。另外，作为比较例，在作为铝压铸成型的四个测试件分别以0％、5％、10％、15％的油面浓度涂覆切削油，不照射等离子气体而在涂覆面与被粘接物之间夹设粘接剂并使测试件与被粘接物粘接。粘接剂是ThreeeBond(三键)公司制的1217M，这是赋予了油面粘接性的脱氧型的FIPG用一液常温固化型硅酮类密封剂。接下来，使粘接后的测试件及被粘接物分别与粘接面平行且向相反的方向进行拉伸，对粘接面破坏的最大载荷进行了测定。图6是由粘接面的面积除以最大载荷得到的拉伸剪切应力的测定结果(n＝3)。可知，在油面浓度10％、15％时，被照射了等离子气体的测试件(图6的“存在等离子处理”)的拉伸剪切应力大于没有被照射等离子气体的测试件(图6的“不存在等离子处理”)的拉伸剪切应力。认为这是由于通过等离子气体照射使成为粘接强度的降低的要因的切削油分解。但是，所使用的粘接剂是赋予了油面粘接性换句话说即便在粘接面存在通常情况下使粘接强度降低的油也可得到减少粘接强度的降低的效果的粘接剂。认为油面浓度5％的实验结果反映出该粘接剂的特性。另外，在油面浓度0％时，也成为被照射了等离子气体的测试件的拉伸剪切应力大于没有被照射等离子气体的测试件的拉伸剪切应力的结果。认为这是由于通过被照射等离子气体，从而将附着于测试件的污垢清洁。
以上，根据所说明的实施方式，起到以下的效果。
等离子气体能够沿着对象物的形状流动，因此无论对象物的油的附着部分的形状如何，均能够通过等离子气体除去油。另外，通过使用氧自由基，从而能够将构成油的碳元素及氢元素分别分解为二氧化碳及水而除去。因此，能够对切削油所含的石蜡及酯进行分解。另外，通过在粘接之前对粘接面照射等离子气体，从而能够对附着于粘接面的油进行分解，并提高粘接强度。
第2实施方式
(组装装置)
接下来，使用图7对一系列进行等离子气体照射、粘接剂涂覆、被粘接物的安装的组装装置200进行说明。组装装置200具备大气压等离子体装置10、涂覆装置210、安装装置220及移动装置230。此外，大气压等离子体装置10具有对等离子体头11、控制装置16、处理气体供给装置77及冷却气体供给装置102进行收纳的主体部17。移动装置230例如是传送带，使载置于上表面的工件W1依次向大气压等离子体装置10、涂覆装置210、安装装置220的各作业位置移动。此外，工件W1是树脂制，且在表面附着有油。涂覆装置210使粘接剂A从排出喷嘴211排出并涂覆于工件W1的粘接面。安装装置220将由吸附头221吸附的被粘接物W2安装于涂覆有粘接剂A的粘接面。换句话说，安装装置220使通过基于工件W1的大气压等离子体装置10的等离子体照射除去了油的部分与被粘接物W2之间夹设粘接剂并使工件W1与被粘接物W2粘接。此外，从大气压等离子体装置10照射的等离子气体的温度由控制装置16控制为比树脂制的工件W1的熔点低的温度。
在上述实施方式中，等离子体头11是照射部的一个例子，控制装置16是控制部的一个例子，涂覆装置210及安装装置220是粘接部的一个例子。电极24、26是一对电极的一个例子。散热器27、28是冷却器的一个例子，加热器112是加热器的一个例子。冷却气体是冷却加热气体的一个例子，连结块114及下部罩22是连结部的一个例子，贯通孔70是喷出口的一个例子。
以上，根据所说明的实施方式，起到以下的效果。
由大气压等离子体装置10照射的等离子气体控制为比树脂制的工件W1的熔点低的温度，因此能够减少工件W1的损伤，并且除去油。另外，组装装置200具有大气压等离子体装置10、涂覆装置210、安装装置220，因此能够将等离子气体照射作业、粘接剂涂覆作业、被粘接物W2的安装作业作为流动作业来实施。
此外，本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改进、变更是不言而喻的。
例如，在上述中，图示出组装装置200构成为相对于平板状的工件W1实施各作业，但不限定于此。例如也可以构成为，等离子体头11、排出喷嘴211、吸附头221分别具备于多关节机器人，并相对于具有曲面的工件，以适合于该曲面的角度，调整等离子体头11、排出喷嘴211、吸附头221的位置。也可以构成为工件通过传送带等向各作业位置移动，也可以构成为相对于位置固定的工件，使多关节机器人移动并实施各作业。
上述技术的应用对象不局限于铝压铸成型的ECU外壳。例如，也能够在铝制、树脂制的例如汽车的油槽的除油等中应用。另外，通过氧等离子体与碳元素结合来生成二氧化碳的原理，能够在例如附着于汽车等金属部件的包含碳元素的污垢的焊接前的清洁等中应用。
另外，在上述中，对下部壳体20具有接地板32的情况进行了说明，但不局限于此，也可以构成为不具有接地板32。
附图标记说明
10...大气压等离子体装置
11...等离子体头
16...控制装置
22...下部罩
24、26...电极
27、28...散热器
36...喷嘴块
38...反应室
200...组装装置
210...涂覆装置
220...安装装置
110...气体管
112...加热器
114...连结块

Claims (8)

1.一种除油方法，包括以下步骤：对附着于对象物的油照射通过大气压等离子体而等离子化的等离子气体。
2.根据权利要求1所述的除油方法，其中，
所述等离子气体包括氧等离子体。
3.根据权利要求1或2所述的除油方法，其中，
所述除油方法包括以下步骤：对所述等离子气体的温度进行控制。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的除油方法，其中，
所述对象物为金属，所述油为切削油。
5.根据权利要求3所述的除油方法，其中，
所述对象物为树脂，所述等离子气体的温度被控制为比所述树脂的熔点低的温度。
6.一种粘接方法，包括：
除油步骤，通过权利要求1～5中任一项所述的除油方法来除去附着于所述对象物的所述油；及
粘接步骤，在所述对象物的除去了所述油的部分与被粘接物之间夹设粘接剂而使所述对象物与所述被粘接物粘接。
7.一种组装装置，具备：
照射部，对附着于树脂制的对象物的油照射通过大气压等离子体而等离子化的包括氧等离子体的等离子气体；
控制部，将所述等离子气体的温度控制为比所述对象物的熔点低的温度；及
粘接部，在所述对象物的除去了所述油的部分与被粘接物之间夹设粘接剂而使所述对象物与所述被粘接物粘接。
8.一种大气压等离子体装置，具备：
照射部，对附着于树脂制的对象物的油照射通过大气压等离子体而等离子化的包括氧等离子体的等离子气体；及
控制部，将所述等离子气体的温度控制为比所述对象物的熔点低的温度，
所述照射部具有：
一对电极，通过放电来产生等离子体；
反应室，内置所述一对电极，并具有供通过所述一对电极而等离子化的所述等离子气体流出的流出口；
喷嘴块，与所述反应室连通，并供所述等离子气体喷出；
冷却器，具有供冷却加热气体流动的气体流路，并对所述反应室进行冷却；
气体管，与所述气体流路连结，并供所述冷却加热气体流动；
加热器，配设于所述气体管；及
连结部，与所述气体管连结，并在所述等离子气体的流路具有喷出口，
通过由所述加热器加热后的所述冷却加热气体从所述喷出口向所述等离子气体喷出，将所述等离子气体加热，
所述控制部通过控制所述加热器来控制所述等离子气体的温度。
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