JP5927610B2 - 通電装置、通電方法、及び通電加熱装置 - Google Patents
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Description
その場合、移動電極が通電ローラからなり、通電ローラと給電ローラとが互いに逆方向に回転して接触するようにしてよい。また、給電ローラの軸線が、通電ローラのワークとの接触部及び軸線を含む仮想面とずれた位置に配置されているものとすることができる。
本発明の通電装置では、ブスバー表面に接触して転動し移動電極と共に移動可能な給電ローラを備え、給電ローラが移動電極の軸方向両端側に配置され、給電ローラから移動電極に電流を通電するようにしてもよい。
上記目的を達成する本発明の通電加熱装置は、上述のような通電装置と、通電装置に電流を供給する電源と、を備えたものである。
移動電極がブスバー及びワークに対して接触状態且つ通電状態で移動可能であるため、ワークの大電流を通電する領域を変化させ、或いは通電時間を変化させることもできる。
このためワークとブスバーとの相対位置が変化せず、ワークを負荷として構成される回路の定数が変わらない。そのため簡素な構成で所定の電流を流すことができる。
また移動電極を移動させるだけで通電領域や通電時間を変化できるため、従来のように電極や給電構造を多数設けたり、ワークやブスバーを移動する構造を設ける必要がなく、通電装置を簡素でコンパクトに形成できる。
従って、通電領域や通電時間を変化させてワークの通電領域に所定の大電流を流すことが容易で、簡素な構成の通電装置、通電方法、通電加熱装置を提供することができる。
本実施形態では、ワークは電流を流して通電して加熱すべき通電領域(以下、「加熱領域」という。)を有している。加熱領域を有するワークとしては、例えば鋼材からなるものなどが挙げられる。ワークには加熱領域が一領域だけに設定されていてもよく、複数の領域が設定されていてもよい。複数の領域を有する場合、隣接していても隣接せず離れていてもよい。
[第1実施形態]
第1実施形態の通電加熱装置10は、図2及び図3に示すように、ワークWに所定の交流電流を給電するための電源部1と、電源部1に接続された通電装置20とを有する。通電装置20はブスバー25と、移動電極11を有する移動部31と、固定電極12を有する固定部32と、を備えている。この通電装置20には、ワークWを図示しない所定位置で支持するワーク支持部が設けられており、ワーク支持部にワークWを支持させると、ブスバー25の表面がワークWの表面に沿って略平行に配置されるように構成されている。
ここでは移動電極11及び給電機構40がブスバー25とワークWとの間に配置された状態で、移動機構15により移動フレーム37と一体に移動可能となっている。
軸部38aは、移動フレーム37に移動可能に支持された軸受部39に回転自在に支持されている。この実施形態では、軸受部39は押圧機構35に設けられた可動ブラケット34に支持されることで、通電ローラ23に対して離接する方向に移動可能である。
さらに押さえローラ38は移動フレーム37に支持されているため、通電ローラ23及び給電ローラ41と共に移動可能である。
このような通電加熱装置10を用い、ワークWに電流を流して加熱する方法について説明する。
まず、板状のワークWをワーク支持部により略水平な状態で所定位置に配置する。これによりブスバー25の表面がワークWの加熱領域全体に沿って近接配置され、ブスバー25の表面とワークWの表面とが略平行に対向する。
固定部32では、固定電極12の表面にワークWの加熱領域の端部の略全幅を接触させるとともに、押さえ部材36によりワークWを固定電極12に押し付ける。また移動部31では、通電ローラ23の表面にワークWの加熱領域の端部近傍を接触させるとともに、押さえローラ38によりワークWを通電ローラ23に押し付ける。
その後、移動フレーム37を移動機構により固定部32から離間する方向に移動させる。すると通電ローラ23、給電ローラ41及び押さえローラ38が相対位置を保持したまま移動し、通電ローラ23が給電ローラ41を介してブスバー25に接続した状態で、且つ、ワークWに接触した状態で、転動しながら通電状態で所定位置まで移動する。
このときワークWの形状が略一定の厚みを有し、固定電極12が接触している側で幅が広く、他端側で狭い場合には、ワークWの形状に応じて通電ローラ23の移動速度及び移動量を調整することで全体を略均一に加熱することが可能である。
またワークWの形状に拘わらず、ワークWの形状変化とは異なるように通電ローラ23の移動速度及び移動量を調整することで、ワークWに温度分布を設けて加熱することが可能である。
以上のような通電装置20によれば、ブスバー25がワークWに沿うように配設されているので、ブスバー25によりループが形成され難くてインダクタンス成分を小さくできる。その結果、力率が悪くならず、所定の電流をワークWに流すことができる。
移動電極11がブスバー25及びワークWに対して接触状態且つ通電状態で移動可能であるため、ワークWの大電流を通電する領域を変化させたり通電時間を変化させたりすることができる。
また移動電極11を移動させるだけで通電領域や通電時間を変化できるため、従来のように電極や給電構造を多数設けたり、ワークWやブスバー25を移動する構造を設けたりして複雑な構造にする必要がなく、通電装置20を簡素でコンパクトに形成できる。従って、通電領域や通電時間を変化させてワークWの通電領域に所定の大電流を流すことが容易で簡素な構成を実現できる。
また移動電極11が通電ローラ23のため、移動電極11を移動させる際の機械的抵抗を小さくでき、ワークWの長い範囲に接触させた状態でも容易に移動可能である。そのためワークWとの接触長さを長くして、効率よくワークWの加熱領域を加熱できる。
しかも移動電極11が通電ローラ23であれば、ワークW表面に接触した状態で安定して移動でき、例えば振動等によりワークW表面から浮き上がってスパークが生じることを防止でき、移動電極11を通電した状態で移動させてもワークWに大電流を安定して流すことができる。
またワークWの加熱領域の幅方向全長に移動電極11を接触させて通電するため、移動電極をワークWの幅方向と交差する1方向に移動させれば加熱領域全体に通電でき、簡素な構成で効率よく加熱して通電時間を短縮できる。
第1実施形態では、電極対13の一方の電極を移動電極11とした例について説明したが、図4に示すように、電極対13の双方の電極を移動電極11,11とすることも可能である。その場合、ブスバー25、25を双方の電極11,11の移動範囲に対応するように別々に設け、それぞれに上述のような通電装置20を構成する。そして両ブスバー25,25間に電圧を印加した状態で、双方の電極11,11を互いに近接位置から離間する方向に移動させることで、加熱領域を加熱する。このような通電装置であっても、上記と同様の作用効果が得られる。
図5は第1実施形態の他の変形例を示している。
第1実施形態は、給電ローラ41を通電ローラ23に対して所定位置となるように移動フレーム37に装着しており、通電ローラ23の軸線と給電ローラ41の軸線とがワークW及びブスバー25の長手方向の同じ位置に重なるように配置されている。
これに対してこの変形例では、各ローラ23,41が、移動部31の移動方向にずらして配置されている。ここではさらに給電ローラ23の直径を通電ローラ23に対して細くして前後に複数設けている。
第2実施形態の通電加熱装置10は、図6及び図7に示すように、ワークWに電流を給電するための電源部1と、電源部1に接続された通電装置20とを有する。通電装置20は、ブスバー25と、移動電極11を有する移動部31と、固定電極12を有する固定部32と、を備えている。この通電装置20には、ワークWを図示しない所定位置で支持するワーク支持部が設けられており、ワーク支持部にワークWを支持させると、ブスバー25の表面がワークWの表面と略平行となるように配置される。
移動電極11は、ブスバー25とワークWとの間に配置された状態で、給電機構40と接触しつつ、押さえ部材36及び押圧機構35と共に移動フレーム37に支持された状態で移動機構15により移動する。
第2実施形態の給電機構40は、図8に示すように、ブスバー25のワークW側の表面に、通電ローラ23が接触可能に一体又は別体に設けられ、ワークWに対向する面の略全体に配置された導電ブラシ45を備えている。
導電ブラシ45は、導電性を有する多数の繊維を備えたもので、ワークWの加熱領域に対向する略全体に配置されている。この導電ブラシ45は、ブスバー25の表面から移動電極11と接触可能な高さに達する厚みで設けられており、通電ローラ23と接触した際弾性変形して適度な接圧で通電ローラ23に接触する。
次に、通電加熱装置10を用いてワークWに電流を流して加熱する方法について説明する。
まず、板状のワークWをワーク支持部により略水平な状態で所定位置に配置する。これによりブスバー25の表面がワークWの加熱領域全体に沿って配置されてワークWの一方の表面と略平行に対向する。
固定部32において、固定電極12の表面にワークWの加熱領域の端部を接触させるとともに、押さえ部材36によりワークWを固定電極12に押し付ける。また移動部31において、通電ローラ23の表面にワークWの加熱領域の端部近傍を接触させるとともに、押さえローラ38によりワークWを通電ローラ23に押し付ける。
その後、移動フレーム37を移動機構により固定部32から離間する方向に移動させる。すると通電ローラ23及び押さえローラ38が相対位置を保持したまま移動し、通電ローラ23が導電ブラシ45を介してブスバー25に接続した状態で、且つ、ワークWに接触した状態で、転動しながら通電状態で所定位置まで移動する。
このとき第1実施形態と同様に移動速度及び移動量を調整することで、ワークWの加熱領域全体を略均一に加熱し、又は温度分布を設けて加熱することができる。
この通電加熱装置20では、第1実施形態と同様に次の作用効果が得られる。
即ち、第1実施形態と同様、ブスバー25がワークWに沿うように配設されているので、ブスバー25によりループが形成され難くインダクタンス成分を小さくできる。その結果、力率が悪くならず、所定の電流をワークWに流すことができる。
移動電極11がブスバー25及びワークWに対して接触状態且つ通電状態で移動可能であるため、ワークWの大電流を通電する領域を変化させたり通電時間を変化させることができる。
また移動電極11を移動させるだけで通電領域や通電時間を変化できるため、従来のように電極や給電構造を多数設けたり、ワークWやブスバー25を移動する構造を設けたりして複雑な構造にする必要がなく、通電装置20を簡素でコンパクトに形成できる。
従って、通電領域や通電時間を変化させてワークWの通電領域に所定の大電流を流すことが容易で簡素な構成を実現できる。
また移動電極11が通電ローラ23のため、移動電極11を移動させる際の機械的抵抗を小さくでき、ワークWの長い範囲に接触させた状態でも容易に移動可能である。そのためワークWとの接触長さを長くして、効率よくワークWの加熱領域を加熱できる。
しかも移動電極11が通電ローラ23であれば、ワークW表面に接触した状態で安定して移動でき、例えば振動等によりワークW表面から浮き上がってスパークが生じることを防止でき、移動電極11を通電した状態で移動させてもワークWに大電流を安定して流すことができる。
またワークWの加熱領域の幅方向全長に移動電極11を接触させて通電するため、移動電極をワークWの幅方向と交差する1方向に移動させれば加熱領域全体に通電できる。
即ち、第2実施形態では、ブスバー25の導電ブラシ45に移動電極11が摺接するので、移動電極11の接触抵抗を小さくでき、ブスバー25と移動電極11とを長い範囲で接触させて移動させることができる。そのため移動電極11とブスバー25との接触長さを長く確保することが可能となり、ブスバー25から移動電極11に大電流を給電することが容易である。
しかもブスバー25からワークWまでの給電経路が導電ブラシ45及び移動電極11からなるため構成を顕著に簡素化できる。
上記第2実施形態では、電極対13の一方の電極を移動電極11とした例について説明したが、図9に示すように、電極対13の双方の電極を移動電極11,11とすることも可能である。その場合、ブスバー25及び導電ブラシ45を双方の電極11,11の移動範囲に対応するように別々に設け、それぞれに上述のような通電装置20を構成する。そして両ブスバー25間に電圧を印加した状態で、双方の電極11,11を互いに近接位置から離間する方向に移動させることで、加熱領域を加熱する。このような通電装置20であっても、上記と同様の作用効果が得られる。
第3実施形態の通電加熱装置10は、図10及び図11に示すように、ワークWに電流を給電するための電源部1と、電源部1に接続された通電装置20とを有する。通電装置20はブスバー25と、移動電極11を有する移動部31と、固定電極12を有する固定部32と、を備えている。この通電装置20では、ワークWを図示しない所定位置で支持するワーク支持部が設けられており、ワーク支持部にワークWを支持させると、ブスバー25の表面がワークWの表面と略平行となるように配置される。
この実施形態では、ワークWに対向する面がワークWの加熱領域のうちの固定電極12が配置された部位を除く全体に対向する広さを有すると共に、移動部31の通電ローラ23及び給電ローラ41に対向する幅を有しており、全体が平滑な平面に形成されている。ワークWに対向する面が、ワークWの加熱領域のうちの固定電極12が配置された部位を除く全体に対向する平滑な平面に形成されている。
次に、上記通電加熱装置10を用いてワークWに電流を流して加熱する方法について説明する。
まず板状のワークWをワーク支持部により略水平な状態で所定位置に配置する。これによりブスバー25の表面がワークWの加熱領域全体に沿って配置されてワークWの一方の表面と略平行に対向する。
固定部32において、固定電極12の表面にワークWの加熱領域の端部を接触させるとともに、押さえ部材36によりワークWを固定電極12に押し付ける。また移動部31において、通電ローラ23の表面にワークWの加熱領域の端部近傍を接触させるとともに、押さえローラ38によりワークWを通電ローラ23に押し付ける。
その後、移動フレーム37を移動機構15により固定部32から離間する方向に移動させる。すると通電ローラ23及び押さえローラ38が相対位置を保持したまま移動し、通電ローラ23が給電ローラ41を介してブスバー25に接続した状態で、且つ、ワークWに接触した状態で、転動しながら通電状態で所定位置まで移動する。このとき通電ローラ23と給電ローラ41とが逆方向に回転してもよく、一方がワークWやブスバー25と摺動してもよい。
このとき第1実施形態と同様に移動速度及び移動量を調整することで、ワークWの加熱領域全体を略均一に加熱し、且つ温度分布を設けて加熱することができる。
以上のような通電加熱装置10であっても、第1実施形態と同様に、次のような作用効果が得られる。
即ち、第1実施形態と同様に、ブスバー25がワークWに沿うように配設されているので、ブスバー25によりループが形成され難くてインダクタンス成分を小さくできる。その結果、力率が悪くならず、所定の電流をワークWに流すことができる。
移動電極11がブスバー25及びワークWに対して接触状態且つ通電状態で移動可能であるため、ワークWの大電流を通電する領域を変化させたり通電時間を変化させることができる。
また移動電極11を移動させるだけで通電領域や通電時間を変化できるため、従来のように電極や給電構造を多数設けたり、ワークWやブスバー25を移動する構造を設けたりして複雑な構造にする必要がなく、通電装置20を簡素でコンパクトに形成できる。
また移動電極11が通電ローラ23のため、移動電極11を移動させる際の機械的抵抗を小さくでき、ワークWの長い範囲に接触させた状態でも容易に移動可能である。そのためワークWとの接触長さを長くして、効率よくワークWの加熱領域を加熱できる。
しかも移動電極11が通電ローラ23であれば、ワークW表面に接触した状態で安定して移動でき、例えば振動等によりワークW表面から浮き上がってスパークが生じるようなことを防止でき、移動電極11を通電した状態で移動させてもワークWに大電流を安定して流すことができる。
またワークWの加熱領域の幅方向全長に移動電極11を接触させて通電するため、移動電極をワークWの幅方向と交差する1方向に移動させれば加熱領域全体に通電できる。
即ち、第3実施形態の装置では、給電ローラ41が移動電極11の両端側に設けられてブスバー25に接触して移動するので、ブスバー25とワークWとの間の間隙を狭くできる。また移動電極11の大きさに拘わらずブスバー25に対する移動抵抗やワークWに対する移動抵抗を小さくできる。そのため大電流の給電を一層容易にできる。
上記第3実施形態では、電極対13の一方の電極を移動電極11としたが、図12に示すように、電極対13の双方の電極を移動電極11,11としてもよい。その場合ブスバー25,25を双方の電極11,11の移動範囲に対応するように別々に設け、それぞれに上述のような通電装置20を構成する。そして両ブスバー25,25間に電圧を印加した状態で、双方の電極11,11を互いに近接位置から離間する方向に移動させることで、加熱領域を加熱する。このような通電装置20であっても、上記と同様の作用効果が得られる。
また上記第3実施形態では、通電ローラ23と給電ローラ41とを同じ軸に装着したが、異なる軸に装着して通電ローラ23と給電ローラ41との間を通電可能に構成してもよい。
上記各実施形態では、通電しながら一対の移動電極11を移動させることで、一対の移動電極間の間隙を変化させる例について説明したが、一対の移動電極11を相対位置を一定にして同じ間隔を保ちつつワークW及びブスバー25に対して移動させて通電することも可能である。
上記各実施形態では、移動電極として、ワークW表面に接触して転動する通電ローラ23を用いた例について説明したが、移動電極として例えばワークW表面で摺動する部材を用いることも可能である。
1 電源部
10 通電加熱装置
11 移動電極(一方の電極)
12 固定電極(他方の電極)
13 電極対
15 移動機構
16 スライドレール
17 ねじ軸
18 駆動受部
20 通電装置
21 移動電極
22 固定電極
23 通電ローラ
23a 軸部
24 軸受部
25 ブスバー
26 架台
31 移動部
32 固定部
33 加圧シリンダ
34 可動ブラケット
35 押圧機構
36 押さえ部材
37 移動フレーム
38 押さえローラ
38a 軸部
39 軸受部
40 給電機構
41 給電ローラ
41a 軸部
42 軸受部
45 導電ブラシ
46 導電繊維
Claims (12)
- ワークに電極対を接触させて通電するための通電装置であり、
上記ワークに沿うように配設されたブスバーを備え、
上記電極対の一方又は双方は、上記ブスバーに移動可能に接続するとともに上記ワークに移動可能に接触して該ブスバー及びワークに対して通電状態で移動可能な移動電極からなる、通電装置。 - 前記移動電極は、前記ブスバーと前記ワークとの間に配置されている、請求項1に記載の通電装置。
- 前記移動電極は、前記ワーク表面を転動する通電ローラであり、該通電ローラの周面が導電性を有して該周面からワークの表面に電流を通電する、請求項1又は2に記載の通電装置。
- 前記ブスバー表面に接触して転動し前記移動電極と共に移動可能な給電ローラを備え、該給電ローラの周面が導電性を有して該周面から上記移動電極に電流を通電する、請求項1乃至3の何れかに記載の通電装置。
- 前記移動電極が通電ローラからなり、該通電ローラと前記給電ローラとが互いに逆方向に回転して接触する、請求項4に記載の通電装置。
- 前記給電ローラの軸線が、前記通電ローラの前記ワークとの接触部及び軸線を含む仮想面とずれた位置に配置されている、請求項5に記載の通電装置。
- 前記ブスバーの前記ワーク側の表面に導電ブラシが配設され、
前記移動電極は該導電ブラシに摺接しつつ移動可能に配設されている、請求項1乃至3の何れかに記載の通電装置。 - 前記導電ブラシは前記ワークの通電領域の略全体に対向して配置されている、請求項7に記載の通電装置。
- 前記ブスバー表面に接触して転動し前記移動電極と共に移動可能な給電ローラを備え、該給電ローラが前記移動電極の軸方向両端側に配置され、該給電ローラから上記移動電極に電流を通電する、請求項1乃至3の何れかに記載の通電装置。
- 前記移動電極と対向配置されて該移動電極とともに移動する押さえ部材を備え、該押さえ部材により前記ワークが上記移動電極に押し付けられる、請求項1乃至9の何れかに記載の通電装置。
- ワークに電極対を接触させて通電するための通電方法であり、
上記ワークに沿って該ワークと対向するようにブスバーを配置し、
上記電極対の一方又は双方を、上記ブスバーに接続するとともに上記ワークに接触させ、通電状態で上記ブスバー及びワークに対して移動させる、通電方法。 - 請求項1乃至10の何れかに記載の通電装置と、該通電装置に所定の電流を供給する電源と、を備えた通電加熱装置。
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