JP6069725B2 - 加熱用電極体、通電加熱装置及び通電加熱方法 - Google Patents
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Description
第1に、幅方向において向き合う電極対を長手方向に間隔をあけて並べる必要がある。
第2に、各電極対に流れる電流を幅方向の寸法によらず一定にするため、電極対間に印加する電圧を調整する必要がある。そのためには、電極対毎に電圧を調整する手段を設けたり、または、電極対毎に電源を設けたりする必要がある。よって、設備コストが膨大となるばかりか、作業効率性も悪い。
上記構成において、さらに、パンチ及びダイを有するプレス機構を有する。
図1は本発明の実施形態に係る通電加熱装置の模式図である。本発明の実施形態に係る通電加熱装置1は、板材wの左端部及び右端部にそれぞれ配置される加熱用電極体10L,10Rと、加熱用電極体10L,10R間に電圧を印加する電源21と、を備えている。図1に示す形態にあっては、さらに、加熱用電極体10L,10Rとの間で板材wを挟む受け部22L,22Rと、受け部22L,22Rを上下方向に移動するアクチュエータ23L,23Rと、アクチュエータ23L,23R及び電源21を制御する制御部24と、プレス機構25と、を備えている。プレス機構25には、板材wを押さえる板押さえ26と上下動するパンチ27が板材wの下側に配置され、カウンタパンチ28とダイ29とが板材wの上側に配置されている。よって、図1に示されている通電加熱装置1では、加熱用電極体10L,10Rから板材wに電圧を印加して板材wを通電加熱し、板材wが加熱されている状態でプレス機構25により板材wをプレス成形することができる。
本発明の実施形態において想定される板材wについて説明する。板材wは、加熱される領域を有しており、その加熱される領域の左端と右端との間の抵抗が奥行き方向に変化する。以下の説明では、加熱される領域を単に「加熱領域」と表記する。板材wが均一な素材から成っており、例えば、左右幅、厚みの何れか一方又は双方が奥行き方向に変化している。ここで、抵抗、左右幅、厚みが「奥行き方向に変化している」とは、その値が奥行き方向に増加している場合でも減少している場合でも増加と減少とを繰り返している場合でもよく、奥行き方向の何れかに値が変化しない部分が含まれている場合でもよい。このような加熱領域は、奥行き方向に隣接するようにかつ次のような仮想領域に区分可能であり、同じ仮想領域では左端と右端との間の抵抗が同一と評価される範囲、即ち許容範囲内であり、隣接した仮想領域同士では左右端間の抵抗に差が生じる。このように、板材wにおいて加熱される領域は、左端と右端との間の抵抗が許容範囲内と評価され得る仮想領域に区分可能なものである。電気抵抗は、電流の流れる断面の断面積に反比例し、長さに比例するので、左端と右端との間の抵抗は、奥行き方向において隣接する仮想領域同士で異なる。ここで、左端と右端の間の抵抗が許容範囲であるか否かについては材料の組成、硬度などにより依存するものの、通電加熱して材料を処理した状態において同一の範囲と評価できればよく、仮想領域の区分を細分化して区分数を増加すれば、許容範囲内に収まる場合が殆どと考えられる。
図3は本発明の実施形態に係る加熱用電極体を示し、(A)は側面図、(B)は背面図、(C)は平面図である。図4は、板材の左端部への加熱用電極体の配置関係を示す模式図である。
このような通電加熱装置1を用いて板材wを通電加熱する方法について説明する。板材wは、前述のように、左右幅、厚みの何れか一方又は双方が奥行き方向で異なっており、それゆえ、加熱される領域の左端と右端との間の抵抗が奥行き方向に変化している。しかしながら、加熱される領域は奥行き方向に隣接する複数の仮想領域に区分され、仮想領域は同一領域では左右端間の抵抗差が許容範囲内であると評価され、隣接する仮想領域では左右端間の抵抗に差が生じている。いま、加熱される領域が板材w全体に設定されているとする。
ここで、R5a=ρ×L/(h5×t)×倍率[Ω]とし、R2a等についても対応するLの長さを代入することで求まる。なお、ρはワークの常温での抵抗率、h5は区分の奥行き方向の長さ、tはワークwの厚さである。補償用抵抗の各値R2a,R3a,R4a,R5a,R2b,R3b,R4b,R5bは、補償用抵抗部の温度が200℃となることを想定して、ステンレス抵抗率を9.49×10-7Ω・mとした。
抵抗を2倍、3倍、4倍と大きくすることにより、仮想領域毎の温度差が約890℃〜940℃強、896℃〜935℃,905℃〜927℃となり、補償用抵抗部11の区分領域毎の抵抗を板材wの抵抗の2〜4倍の範囲とすることにより、板材wの仮想領域毎の温度差も小さく、許容範囲内に収めることができる。なお、補償用抵抗部11の区分領域毎の抵抗を板材wの抵抗の5倍とすると、補償用抵抗部11での損失が大きくなるので好ましくない。
10,10L,10R:加熱用電極体
11:補償用抵抗部
11A:接触面
11B:接続面
11C:長孔
11D:スリット
12:通電用電極部
12A:接触面
12B:接続面
12C:取付用穴
12D:水冷パイプ用取付孔
13:基台
14:取付具
21:電源
22L,22R:受け部
23L,23R:アクチュエータ
24:制御部
25:プレス機構
26:板押さえ
27:パンチ
28:カウンタパンチ
29:ダイ
Si:仮想領域
w:板材
wa,wb:補償板(切り欠き部)
Claims (8)
- 加熱される領域の左右幅、厚みの何れか一方又は双方が奥行き方向で変化する板材を受け部と挟んで通電加熱する際に用いられ、
前記加熱される領域における左右端間の抵抗の奥行き方向の差を補う補償用抵抗部と、前記補償用抵抗部を挟んで前記板材と逆側に配置される通電用電極部と、が一体化して構成されている、加熱用電極体。 - 加熱される領域の左右幅、厚みの何れか一方又は双方が奥行き方向に変化する板材であって、前記加熱される領域が複数の仮想領域に区分され、同じ仮想領域では左右端間の抵抗差が許容範囲内であり、隣接した仮想領域同士では左右端間の抵抗に差が生じる前記板材を受け部と挟んで通電加熱する際に用いられ、
隣接した仮想領域同士の左右端間の抵抗の差を補うように、奥行き方向に仮想的に区分される補償用抵抗部であって、隣接する区分領域が異なった抵抗値を有する前記補償用抵抗部と、前記補償用抵抗部を挟んで前記板材と逆側に配置される通電用電極部と、が一体化して構成されており、
前記加熱される領域の左端部、右端部の一方又は双方に前記補償用抵抗部が前記板材に接触するように配置されることにより前記板材の仮想領域と前記補償用抵抗部の区分領域とが電気的に直列接続される、加熱用電極体。 - 隣接する前記区分領域の断面積、長さの何れか一方又は双方が異なるように、前記補償用抵抗部の寸法が設定されている、請求項2に記載の加熱用電極体。
- 前記補償用抵抗部が、鋳鉄又はステンレス材で構成されている、請求項1又は2に記載の加熱用電極体。
- 前記補償用抵抗部には、前記板材との接触面と前記通電用電極部との接続面とをつなぐ方向に沿って一又は複数の長孔が形成されていることにより、前記通電用電極部と前記板材との間に流れる電流の向きを制御する、請求項1又は2に記載の加熱用電極体。
- 請求項1乃至5の何れかに記載の加熱用電極体と、前記加熱用電極体に通電を行う電源と、を備えた、通電加熱装置。
- さらに、パンチ及びダイを有するプレス機構を有する、請求項6に記載の通電加熱装置。
- 加熱される領域の左右幅、厚みの何れか一方又は双方が奥行き方向に変化する板材であって、前記加熱される領域が複数の仮想領域に区分され、同じ仮想領域では左右端間の抵抗差が許容範囲内であり、隣接した仮想領域同士では左右端間の抵抗に差が生じる前記板材を通電加熱する方法であって、
前記加熱される領域の左端部と右端部とに加熱用電極体を配置する第1ステップと、
前記加熱用電極体の対に電圧を印加する第2ステップと、
を含んでおり、
前記第1ステップでは、前記加熱用電極体の対のうち少なくとも一方に、隣接した仮想領域同士の左右端間の抵抗の差を補うように、奥行き方向に仮想的に区分される補償用抵抗部であって、隣接する区分領域が異なった抵抗値を有する補償用抵抗部を板材側に向けて配置し、受け部と前記補償用抵抗部とで前記板材を挟み、
前記第2ステップにより、前記加熱される領域に流れる電流の密度が前記仮想領域によらず異ならないようにした、通電加熱方法。
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