JP2013131333A - Electric heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電加熱により素材を所定温度以上に加熱する通電加熱装置に関する。 The present invention relates to an electric heating apparatus that heats a material to a predetermined temperature or higher by electric heating.
従来、ホットスタンプの分野で、素材を焼入れ温度以上に加熱するために通電加熱が広く用いられている(例えば、特許文献1)。特許文献1には、成形型に載置されるワークに近接移動する電極を用いてワークに通電する構成が開示されている。 Conventionally, in the field of hot stamping, energization heating has been widely used in order to heat a material to a quenching temperature or higher (for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a configuration in which a work is energized using an electrode that moves close to the work placed on a mold.
一般的な通電加熱装置は、電極と、その電極と素材を挟んで対向するように配置される電極押さえと、によって素材をクランプした状態で通電する。これらの電極及び電極押さえは、クロム銅等の導電性の高い材料で構成されており、それ自体のジュール熱による加熱が抑制されている。このため、通電加熱を行うことにより、ジュール熱によって加熱される素材と、加熱されない電極及び電極押さえとの間で大きな温度差が発生し、素材から電極及び電極押さえへの抜熱量が大きくなるという課題を含む。
このように、従来の通電加熱装置では、通電加熱途中の電極及び電極押さえと加熱される素材との温度差に起因する抜熱について考慮されておらず、素材の被クランプ部近傍の温度が低くなってしまう加熱むらが生じることがある。そこで、本発明は、通電用の電極及び電極とともに素材を挟持する電極押さえによる抜熱量を抑え、加熱後の素材に温度むらが生じることを抑制する技術を提供する。
A general energization heating apparatus energizes in the state which clamped a material with an electrode and an electrode presser arranged so as to oppose the electrode and material. These electrodes and electrode holders are made of a highly conductive material such as chrome copper, and their own heating due to Joule heat is suppressed. For this reason, by conducting energization heating, a large temperature difference occurs between the material heated by Joule heat and the unheated electrode and electrode holder, and the amount of heat removed from the material to the electrode and electrode holder increases. Includes challenges.
As described above, in the conventional electric heating apparatus, heat removal due to the temperature difference between the electrode and the electrode holder during the electric heating and the material to be heated is not considered, and the temperature in the vicinity of the clamped portion of the material is low. Uneven heating may occur. Therefore, the present invention provides a technique for suppressing the amount of heat removed by an electrode for energization and an electrode presser that clamps the material together with the electrode, and suppressing the occurrence of temperature unevenness in the heated material.
本発明の通電加熱装置は、少なくとも一対の電極及び一対の電極押さえで素材を挟持し、前記電極間に通電することによって前記素材を加熱する通電加熱装置であって、前記電極と電極押さえの少なくとも一方の、前記素材と接触する少なくとも一部が断熱性を有する部材によって構成される。 The energization heating apparatus of the present invention is an energization heating apparatus that heats the material by sandwiching the material with at least a pair of electrodes and a pair of electrode presses and energizing between the electrodes, and includes at least the electrode and the electrode presser On the other hand, at least a part in contact with the material is constituted by a member having heat insulation.
通電加熱装置の好ましい一実施形態では、前記電極押さえには、前記電極から素材への通電を確認するための通電確認手段が設けられる。 In a preferred embodiment of the energization heating device, the electrode holder is provided with an energization confirmation means for confirming energization from the electrode to the material.
本発明によれば、電極及び電極押さえと素材の温度差に起因する抜熱を低減し、通電加熱後の温度むらを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce heat removal due to a temperature difference between the electrode and the electrode holder and the material, and to reduce temperature unevenness after energization heating.
図1に示すように、通電加熱装置1は、素材2の両端の被クランプ部3・3に当接して通電するための一対の電極10・10、及び、電極10に対して素材2の被クランプ部3を挟んで対向する一対の電極押さえ20・20を具備する。
素材2は、鋼板等の焼入れ可能な金属製の矩形板材であり、通電加熱装置1によってその焼入れ温度以上に加熱される。その後、ホットスタンプ金型にてプレス成形されるとともに、冷却されることによって焼入れが施される。
As shown in FIG. 1, the energization heating apparatus 1 includes a pair of
The material 2 is a metal rectangular plate material that can be quenched, such as a steel plate, and is heated by the energization heating device 1 to a temperature equal to or higher than the quenching temperature. Then, it is press-molded with a hot stamping die and quenched by being cooled.
図1に示すように、電極10は、通電部11と補強部12とによって構成される。電極10・10は、矩形状に形成される素材2の長手方向又は短手方向の両端部に配置され、素材2に対して下方から接触する。電極10・10は、素材2との接触部において、素材2の被クランプ部の幅と同等又はそれよりも大きい幅を有するように構成される。
As shown in FIG. 1, the
通電部11は、クロム銅等の高導電性材料によって構成されている。対となる電極10・10の通電部11・11は、適宜の電源装置の正極及び負極に接続され、通電部11・11間に電圧が印加されて電流が付与される。
補強部12は、断熱性を有する材料によって構成される断熱性部材であるとともに、通電部11の側部に接触した状態で配置され、その強度を補強するための補強部材である。補強部12は、通電部11に対して通電方向内側に配置される。補強部12を構成する断熱材料としては、素材2を十分にクランプできる強度及び加熱される素材2の温度に対する耐熱性を確保できる材料であれば良い。
The energizing
The reinforcing
電極10における素材2との接触部の一部を断熱性部材からなる補強部12で構成することによって、通電部11による通電が行われて素材2の温度が上昇してきた場合にも、補強部12によって素材2と電極10との温度差に起因する熱の移動を抑えることが可能である。
By configuring a part of the contact portion of the
電極10による抜熱量低減の観点から、通電部11の通電方向の厚み、つまり通電部11と素材2との接触部の面積は出来る限り小さくすることが好ましいが、断熱材料によって構成される補強部12によって通電部11を補強することで、通電部11の幅を出来る限り小さくすることができる。これにより、電極10自体の強度を落とすことなく、加熱後の素材2から通電部11への抜熱量を出来る限り低減できる。
また、補強部12を通電部11による通電領域の内側に配置することで、素材2の被加熱領域を十分に確保することができ、歩留まり向上に寄与できる。
From the viewpoint of reducing the amount of heat removed by the
Moreover, by arrange | positioning the
図1に示すように、電極押さえ20は、素材2に対して上方から接触する。電極押さえ20は、電極10に対して上下移動可能であり、素材2を電極10・10上に載置した状態で、電極押さえ20・20を素材2に向けて移動させることによって、電極10・10と電極押さえ20・20とで素材2の被クランプ部3・3を上下方向から挟持する。
電極押さえ20は、断熱材料によって構成される断熱性部材である。電極押さえ20を構成する断熱材料としては、素材2を十分にクランプできる強度及び加熱される素材2の温度に対する耐熱性を確保できる材料であれば良い。
電極押さえ20は、電極10の素材接触面と同様の形状を有する。つまり、電極押さえ20の通電方向の厚みは、通電部11と補強部12との合計の厚みに等しくなるように設定される。
As shown in FIG. 1, the
The
The
以上のように、本実施形態の通電加熱装置1では、その一部が断熱性部材によって構成される一対の電極10・10と、断熱性部材によって構成される一対の電極押さえ20・2とによって素材2を挟持した状態で、電極10・10間に通電して素材2にジュール熱を発生させて加熱している。
このように、電極10・10の補強部12・12と電極押さえ20・20とを断熱性部材で構成することによって、加熱後の素材2との温度差に起因する抜熱を抑えることができ、素材2の被クランプ部3近傍の加熱温度むらを低減できる。
As described above, in the energization heating device 1 of the present embodiment, the pair of
In this way, by configuring the reinforcing
なお、電極押さえ20の略全部を断熱性部材で構成しているが、素材2との接触部のみを別部材として断熱性部材によって構成しても良いし、素材2との接触部の一部分を断熱性部材として構成しても良い。何れの場合にも、素材2との接触面に断熱性部材を配置することにより、素材2からの抜熱を抑制することができる。
In addition, although almost all of the
図2に示すように、電極押さえ20・20の一方には、通電確認用の導電部30が設けられる。
導電部30は、電極押さえ20の下面、つまり素材2との接触面に露出される電極部31と、電極部31から電極押さえ20の外側に引き延ばされる導線32と、導線32に接続される電流検出部33と、を含む。
As shown in FIG. 2, a
The
電極10・10の通電部11・11間に電流が印加されると、通電部11から素材2を通じて電極部31に電流が流れる。そして、電極部31、導線32を通じて電流検出部33に電流が流れて検出され、通電が確認される。
これに対して、電極10と電極押さえ20とによるクランプが不十分である場合、電極10の通電部11と素材2との接触が不十分である場合等には、電流検出部33で電流が検出されることがなく、通電不良であると判断される。
When a current is applied between the current-carrying
On the other hand, when the clamping by the
なお、電極10の通電部11と素材2との接触不良は、上述のような導電部30に限らず、電極10と電極押さえ20による素材2のクランプに起因する圧力を検出する圧力センサを用いても検出できる。つまり、電極10に対して移動し、押圧する電極押さえ20に圧力センサを設けることによって、電極10と電極押さえ20との間に生じる圧力を検出する。このように、電極10・10間(通電部11・11間)の通電を確認する手段として、電流を検出することに限らず、通電時の電極10と素材2との接触の良/不良を検出することによっても、通電を確認することができる。
例えば、電極10と電極押さえ20によるクランプ圧を予め設定しておき、通電時に前記圧力センサによって実際のクランプ圧を検出することによって、クランプ不良、つまり通電不良を検出することができる。
Note that the contact failure between the current-carrying
For example, it is possible to detect a clamping failure, that is, an energization failure, by setting a clamping pressure by the
図3に示すように、通電加熱装置1の別実施形態として、電極10を通電部11及び補強部12によって構成することによって、電極側の一部に断熱性部材を設け、かつ、電極押さえ側を従来と同様の構成の電極押さえ40とすることも可能である。電極押さえ40は、クロム銅等、電極と同様の材料によって構成される剛体である。
係る場合にも、加熱後の素材2から電極10側への抜熱量を低減することができ、素材2の被クランプ部3近傍の加熱温度むらを低減できる。
As shown in FIG. 3, as another embodiment of the energization heating device 1, the
Also in this case, the amount of heat removed from the heated material 2 to the
図4に示すように、通電加熱装置1の他の実施形態として、電極押さえ20を断熱性部材で構成することによって、電極押さえ側に断熱性部材を設け、かつ、電極側を従来と同様の構成の電極50とすることも可能である。電極50は、全体としてクロム銅等の高伝導性材料によって構成される。
係る場合にも、加熱後の素材2から電極押さえ20側への抜熱量を低減することができ、素材2の被クランプ部近傍の加熱温度むらを低減できる。
As shown in FIG. 4, as another embodiment of the electric heating device 1, the
Also in this case, the amount of heat removed from the heated material 2 to the
上述の実施形態では、「一対の電極及び一対の電極押さえ」を用いて通電加熱を実施する場合を記載しているが、本発明は、「二対の電極及び二対の電極押さえ」を用いて通電加熱を実施する場合にも適用することも可能であり、電極及び電極押さえを一対ずつに限定するものではない。このように、複数対の電極又は電極押さえの組み合わせを適用する場合は、例えば、素材の被クランプ部を幅方向(通電方向と直交する方向)に分割した状態で配置することができる。
また、電極及び電極押さえの対の個数も同数に限定されるものではなく、例えば、二対の電極と一対の電極押さえを用いて通電加熱を実施しても良い。
In the above-described embodiment, a case where current heating is performed using “a pair of electrodes and a pair of electrode holders” is described, but the present invention uses “two pairs of electrodes and two pairs of electrode holders”. The present invention can also be applied to the case where the electric heating is performed, and the electrodes and the electrode pressers are not limited to a pair. Thus, when applying a combination of a plurality of pairs of electrodes or electrode holders, for example, the clamped portion of the material can be arranged in a state of being divided in the width direction (direction perpendicular to the energization direction).
Further, the number of pairs of electrodes and electrode holders is not limited to the same number. For example, current heating may be performed using two pairs of electrodes and a pair of electrode holders.
1:通電加熱装置、2:素材、10:電極、20:電極押さえ、30:導電部(通電確認手段) 1: current heating device, 2: material, 10: electrode, 20: electrode holder, 30: conductive part (energization confirmation means)
Claims (2)
前記電極と電極押さえの少なくとも一方の、前記素材と接触する少なくとも一部が断熱性を有する部材によって構成されることを特徴とする通電加熱装置。 An energization heating apparatus that heats the material by sandwiching the material with at least a pair of electrodes and a pair of electrode presses and energizing between the electrodes,
At least one of the electrode and electrode retainer, which is in contact with the material, is constituted by a member having a heat insulating property.
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