CN1642365A

CN1642365A - 直接通电加热装置

Info

Publication number: CN1642365A
Application number: CNA2004100529187A
Authority: CN
Inventors: 宫崎力
Original assignee: GONGDIAN HIGH-CYCLE EQUIPMENT Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: GONGDIAN HIGH-CYCLE EQUIPMENT Co Ltd SHANGHAI
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2024-07-16
Also published as: CN100456896C

Abstract

一种直接通电加热装置，包括按一定间隔相向配置的一对通电电极，及，沿着该通电电极的相对方向配置，与该通电电极在电气上相连，同时对该通电电极起到了支撑作用的一对导体，该导体用绝缘板压接固定，从所述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处设有接线柱，该接线柱上连接了一定频率的电源。藉由上述结构主要解决现有技术中与接触电极相连的第一导体和第二导体的长度变得不同，对于各个接触电极的通电电流值产生了不平衡、高精度淬火品质得不到稳定的同时，在接触电极的周围由于分岔导体的设置，使电极部分的设置面积增大，淬火线的结构也容易受到制约的技术问题。能与各种生产线相匹配，使装置设置的通用性得到提高。

Description

直接通电加热装置

技术领域：

本发明涉及电加热装置，特别是一种将高频电流通入对工件进行淬火等操作的直接通电加热装置。

背景技术：

从前，作为这种直接通电加热装置，例如在专利文献(特开平：平成10-183234号公报)中公布过。该直接通电加热装置(淬火装置)，在第一导体和第二导体之间通过电气绝缘材料组合成单位导体，及，在配置第一接触电极和第二接触电极等的同时，从第一导体开始被分岔，沿着所对应的齿条的齿面的纵向保持间隙，并反向设置，沿着上述纵向延伸的单位导体的第二导体的另一端，设置了一对分岔导体等。

然而，对于这种加热装置，由于在相向设置的接触电极的相反方向和同一方向延伸的第一导体和第二导体之间，设有分岔导体，工件与接触电极即使处于非接触状态，从高频电源来的电流要流入分岔导。为了在工件和接触电极之间能够防止火花产生，分岔导体被配置或从平面上看大致是个口字状、包围了第一导体和第二导体四周，从接触电极的相反方向，通过第一导体和第二导体，把高频电流提供给接触电极。

因此，与接触电极相连的第一导体和第二导体的长度变得不同，从其大致中点位置提供高频电流给一对接触电极比较困难、对于各个接触电极的通电电流值产生了不平衡、高精度淬火品质得不到稳定的同时，在接触电极的周围由于分岔导体的设置，使电极部分的设置面积增大，淬火线的结构也容易受到制约，像加热装置设置通用性变差的问题。

发明内容：

本发明的目的就是提供一种能提高装置设置通用性的直接通电加热装置，主要解决现有技术中与接触电极相连的第一导体和第二导体的长度变得不同，对于各个接触电极的通电电流值产生了不平衡、高精度淬火品质得不到稳定的同时，在接触电极的周围由于分岔导体的设置，使电极部分的设置面积增大，淬火线的结构也容易受到制约的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种直接通电加热装置，包括按一定间隔相向配置的一对通电电极，及，沿着该通电电极的相对方向配置，与该通电电极在电气上相连，同时对该通电电极起到了支撑作用的一对导体，其特征在于，

所述一对导体用绝缘板压接固定，同时，从所述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处设有接线柱，该接线柱上连接了一定频率的电源。

所述电源具有与所述导体的接线柱以电气相连的输出变压器，该输出变压器的输出端上连接了一个与通电电极并联的安全线圈。

所述安全线圈的电气特性值被设定为：当通电电极与工件接触时，和通电电极间的电气特性值相对应的一定值。

所述通电电极之间，设置了用来冷却加热后的工件的齿条齿面的冷却套管，该冷却套管沿着齿面齿峰部设置了多个喷射孔。

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。

附图说明：

图1是本发明的直接通电加热装置的一种实施形式的电路结构图。

图2是直接通电加热装置的电极装置的平面图。

图3是直接通电加热装置的正面图。

图4是直接通电加热装置的使用状态示意图。

图5是图4中A部分的放大图。

图6是直接通电加热装置的电极装置的分解斜视图。

图7是图6所示装置相对方向的分解斜视图

图中：

1------直接通电加热装置； 2------变频电路；

2a--2d------支路； 3a--3d------FET；

8------变压器； 9------输出变压器；

9a------输入线圈； 9b------输出线圈；

10------电极装置； 11------差动变压器；

12------电流检测器； 13------控制装置；

14------安全线圈； 15a、15b------通电电极；

16------齿条； 16a------齿面；

17a、17b------导体； 18------冷却套管；

18a------喷射孔； 19a、19b------接触部位；

20a、20b------接线柱； 21------绝缘板；

23------冷却管。

具体实施方式：

图1，在直接通电加热装置1中，有一个晶体管变频电路2，变频电路2中的四条支路2a-2d具有与其分别连接的四个半导体开关元件FET3a---3d等等。

而且，在变频电路2的各条支路2a-2d中，支路2a与支路2b串联，支路2c与支路2d串联，同时，支路2a与支路2c的连接点和直流电源的+端4a相连，支路2b与支路2d的连接点和直流电源的-端4b相连，因此，形成了完整的电桥电路。另外，上述端子4a和4b之间，连接了电解电容器5和，串联的电阻6和二极管7。

此外，变频电路2中的支路2a与支路2b的连接点与变压器8的输入线圈的一端相连，支路2c与支路2d的接点与上述变压器8的输入线圈的另一端相连。在该变压器8的输出端，输出变压器9(变流器)的输入线圈9a与其相连，输出变压器9的输出线圈9b与之后叙述的电极装置10可拆卸式地连接。

在此基础上，变频电路2中的支路2a与支路2c的连接点，及，支路2a中的开关元件FET3a的漏极之间，及，支路2c中的开关元件FET3c的漏极之间，支路2b与支路2d的连接点，及，支路2b中的开关元件FET3b的源极之间，及，支路2d中的开关元件FET3d的源极之间，各自连接了使各条支路2a-2d中的电流达到平衡的差动变压器11。并且，在支路2b、2d中，分别连接了从差动变压器等形成电流的电流检测器12，为能使开关元件FET3a--3d产生开、闭动作，该电流检测器12的输出端被接上了未在图中表示的震荡器和电源电路等，并与控制装置13相连接。

上述的输出变压器9的输出线圈9b，例如，可以用类似于大致圆筒状的铜板或铜管的材料折一圈形成，其输出线圈9b上并联了安全线圈14。安全线圈14的感应系数等电气特性值，与作为工件的齿条16和电极装置10的通电电极15a、15b之间接触时的电气特性值相对应，通常被设定为1/2-1/10程度的较小值。

而且，如果安全线圈14的电气特性值超过1/2，安全线圈14的电气特性值过大，从而对通电电极15a、15b之间的电气特性值产生不良影响。如果不到1/10，相对于通电电极15a、15b之间的电气特性值来说太小，因而不能应对通电电极15a、15b中的接触不良等情况，该值是根据实验结果而得出的。

上述的电极装置10，如图2-图7所示，沿着作为工件的棒状齿条16的纵向(轴向)，相向配置了一对通电电极15a、15b，及，分别支撑该通电电极15a、15b的一对导体17a、17b，及，通电电极15a、15b之间的下部设有冷却套管18等。

上述通电电极15a、15b，例如，用一定厚度正视类似于L状的铜板构成，在其垂直方向上，在其突出部分的最上端形成了窄幅的接触部19a、19b。另外，在该对通电电极15a、15b中，一端的通电电极15a通过连接板固定在一边的导体17a的上面，另一端的通电电极15b，在另一边的导体17b的上面，例如，通过导轨22可移动地连接。

上述一对导体17a、17b，沿着齿条16的纵向由所定厚度的铜板构成，同时，在上述纵向的侧面，有垂直于最上端的接线柱20a、20b，其以水平状态突出构成平视略成T字形状。这时，由于每个接线柱20a、20b大致设置在各铜板纵向的中间位置，从接线柱20a、20b到通电电极15a、15b的距离设定成大致相同。

并且，该对导体17a、17b由于通过绝缘板21用螺栓之类的东西固定，在其上下方向也被固定。同时，由于导体17b上配置了可移动的通电电极15b，通电电极15a、15b之间的间隔尺寸能够随着工件(齿条16)的形状而调整。而且，通电电极15a、15b之间的间隔尺寸既可手动也可用马达进行电动调整，也可使两根通电电极15a、15b相对于导体17a、17b配置为可共同移动。而且，在工件特殊的场合，可不设导轨22，可以相应于工件将通电电极15a、15b固定设置即可。

上述冷却套管18，其全长是对应于齿条16的淬火齿面的长度来设定的，例如，在通电电极15a、15b间的下部，对应于所使用的电极间隔安装着能够拆卸的台座25。然后，在其平坦的上面，如图5所示，例如，沿着齿面16a的齿峰设计了多个(图中5个)喷射孔18a指向上方。此外，在冷却套管18中，安装了被焊接固定于各导体17a、17b的接线柱20a、20b表面的冷却管23并供给冷却水，该冷却水从上面的喷射孔18a向上喷射。

同时，由于冷却管28被固定于接线柱20a、20b的表面，所以也可用于接线柱20a、20b自体冷却，在该冷却管23的端部，把图中没有表示的水管固定连接于水管接头24上。另外，通向冷却套管18的冷却水的供给并不局限于此例，例如，也可使用冷却套管18的专用冷却水管、并将其与图中没有表示的冷却水供给装置相连，把冷却套管18的喷射孔18a所形成的面，做成与齿条16的齿面16a相对应的圆弧状，也可在齿面16a的圆周方向，使冷却水的喷射距离设定为大致均匀。

该加热装置1将运作如下。首先，对应于齿条16的齿面16a的长度等形状，将通电电极15a、15b之间的间隔尺寸设为所定值同时，在通电电极15a、15b间的下方，设置与该间隔尺寸相应长度的冷却套管18。在此状态下，例如，将没有图示的操作盘的加热开关启动，上述的震荡器就动作，变频电路2的FET3a---3d就开、关，与震荡器的周期相应的一定频率的高频电流就提供给变压器8的输入侧。

该高频电流，通过接于变压器8的输出侧的输出变压器9被转换成大电流，通过电极装置10的导体17a、17b被提供给通电电极15a、15b。同时，由于电极装置10的导体17a、17b从通电电极15a、15b间隔的大致中间位置被引出，所以高频电流就能很平衡地流向通电电极15a、15b。由于向通电电极15a、15b供给了高频电流，该高频电流利用齿条16的齿面16a在通电电极15a、15b的接触部19a、19b接触期间流动，通过焦耳热自己发热，齿面16a被加热至所定温度。

在高频电流被提供一定时间后，齿面16a一被加热到规定温度，高频电流的供给被停止。同时，根据控制装置13的控制信号，冷却水就被提供给冷却套管18，出自喷射孔18a的冷却水喷向齿面16a。由于冷却水的喷射，被加热的齿面16a急速冷却而被淬火。同时，由于冷却套管18的多个喷射孔18a是沿着齿面16a的齿峰部而设计的，所以冷却水能有效地喷向齿面16a的齿峰部，该齿峰部能按照规定的强度进行淬火。

通过通电电极15a、15b向齿条16提供高频电流时，由于和齿面16a并联的安全线圈14被接在变频电路2的输出变压器9的输出线圈9b上，所以高频电流流向齿面16a的同时，也会分流在安全线圈14上。因此，例如，通电电极15a、15b的接触部19a、19b对于齿面16a即使发生接触不良，由输出变压器9供给的高频电流同时流入安全线圈14，通电电极15a、15b的接触部19a、19b和齿面16a之间产生的火花而使齿面16a受到损伤等情况确实地被防止。

由于与输出变压器9输出线圈9b并联，也就是说与齿条16的齿面16a并联了安全线圈14，所以当高频电流流向通电电极15a、15b时，该通电电极15a、15b之间并未处于完全开路状态，这样就避免了将高电压施加到通电电极15a、15b和齿条16的很小的间隙上，也就能够防止大火花损伤齿面16a。

并且，由于安全线圈14平时被接在输出变压器9的输出线圈9b上的，所以即使在通电电极15a、15b和齿面16a之间产生瞬间的接触不良，也没必要一次次地让变频电路2停止工作，直到接触不良消除，能够使变频电路2处于工作状态，同时，由于安全线圈14被设定了最适合的电气特性值，对于正常加热状态的不良影响能够得到抑制，有效的加热作业才变得可能。

如上所述，在上述实施形式的加热装置1中，一对导体17a、17b通过绝缘板21，在其上下方被压接固定，同时，因为从通电电极15a、15b的相对方向的大致中间部位，且与该相对方向大致正交的部位延伸设置了接线柱20a、20b，所以能够把高频电流平衡地提供给该通电电极15a、15b。特别是，由于安全线圈14和通电电极15a、15b以并联状态被连接在变频电路2的输出变压器9的输出线圈9b上，在通电电极15a、15b的周围不必设置分岔导体。因为有安全线圈14，所以通电电极15a、15b施于齿条16的接触不良恶果确实能够得到防止。

另外，因为安全线圈14的电气特性值，是根据齿条16与通电电极15a、15b接触时的通电电极15a、15b之间的电气特性值而设定，例如设为较小值，所以在正常情况下，能够防止对齿条16加热状态的不良现象，并且，即使发生接触不良也能把对齿条16的影响抑制在最低限度，能够用一定的电力对齿条16的齿面16a进行加热。

还有，设置在通电电极15a、15b之间的冷却套管18的喷射孔18a，由于沿着齿条16的齿面16a的齿峰部喷射冷却水，所以确实能够急速冷却齿面16a的齿峰部，能够对齿面16a的所定部位进行高精度的淬火，正因为这样，例如，齿条16的齿面16a的淬火品质能够提高，加热的高质量及稳定性能够保证。

再有，由于安全线圈14被并联在输出变压器9的输出线圈9b上，通电电极15a、15b的周围原有的类似于分岔导体之类的突出部分没有了，能构成紧凑的电极装置10，例如，能够与各种淬火线的结构相适应，使加热装置1设置上的通用性提高。同时，由通电电极15a、15b引起的接触不良而使变频电路2过度停止运转的现象得到防止，也确实能防止由于接触不良带来的昂贵的开关元件FET3a--3d的损坏，从而达到减少由于开关元件损坏所带来的作业维护的次数、降低成本的目的。

还有，由于在变频电路2上设计了差动变压器11，所以流过变频电路2的各支路2a--2d的电流值能够均衡。同时，由于在支路2b、2d上被设计了电流检测器13，所以利用该电流检验器13能测出异常电流从而能使变频电路2停止工作。因此，装置具有极好的安全性和信赖性的同时提供了一种具有方便、完美的变频电路2的加热装置1。

另外，有关上述的实施形式，通过输出变压器9的输出线圈9b侧，将安全线圈14连接在输出变压器9上，但本发明并不局限于此。例如，如图1中的二点点划线所示，也可设置在输出变压器9的输出线圈9b的一侧和电极装置10之间的适当位置上；作为电源也不局限于高频电源，也可使用中频或低频等电源。还有，有关上述的实施形式，作为变频电路2的半导体开关元件，本例使用了FET3a--3d，但一般的晶体管、闸流晶体管、IGBT等各种半导体开关元件都可被使用。

还有，有关上述的实施形式，在通电电极15a、15b引起接触不良时，既可用报警灯也可用蜂鸣器等报警。本发明在变频电路2的输出侧只设计了输出变压器9的电路结构，及，一对导体17a、17b的引出不是与通电电极15a、15b的相对方向正交的同一方向，而是相反方向等，在结构上作适当的变动都不超出本发明的权利范围。

本发明并不局限于将通电电极直接接在输出变压器的输出侧的结构，通过合适的电极夹、合适的变压器等连接的结构也是适用的。

Claims

1、一种直接通电加热装置，包括按一定间隔相向配置的一对通电电极，及，沿着该通电电极的相对方向配置，与该通电电极在电气上相连，同时对该通电电极起到了支撑作用的一对导体，其特征在于，

2、根据权利要求1所述的直接通电加热装置，其特征在于，所述电源具有与所述导体的接线柱以电气相连的输出变压器，该输出变压器的输出端上连接了一个与通电电极并联的安全线圈。

3、根据权利要求2所述的直接通电加热装置，其特征在于，所述安全线圈的电气特性值被设定为：当通电电极与工件接触时，和通电电极间的电气特性值相对应的一定值。

4、根据权利要求1至3所述的直接通电加热装置，其特征在于，在所述通电电极之间，设置了用来冷却加热后的工件的齿条齿面的冷却套管，该冷却套管沿着齿面齿峰部设置了多个喷射孔。