TWI583797B - Local heating device for plate and heating method thereof - Google Patents

Description

板件局部加熱裝置及其加熱方法

本發明係有關於一種板件的電阻加熱技術，特別是有關於一種直接以板件作為電阻的板件局部加熱裝置及局部加熱方法。

高張力鋼板在車體板金使用迅速增加，由於高張力鋼板的機械性質與普通鋼板有很大差異，材料強度增加、沖壓成形性下降而產生成形方面的問題。因此，高張力鋼板冷間沖壓時所遇到的瓶頸如下：高張力鋼板的可成形範圍窄；成形性差，容易破裂；回彈量大，成形精度差，容易產生各種表面缺陷；所需的沖壓設備噸數大。為了提高高張力鋼板的引伸成形性和減少回彈量，以板材加熱後進行熱間沖壓成形是有效的，而高張力鋼板使用熱間沖壓成形技術具有以下的特點：好的可塑性、成形性能及熱加工性能；回彈量將比冷間沖壓減少90%以上；所需之沖壓機的噸數也較小。

板材加熱至一定溫度後在具有冷卻水流之沖壓模具內進行成形，同時搭配模內淬火技術，能使沖壓零件的抗拉強度與表面硬度大幅的提升。

另一方面，在將板件胚料輸送並加熱的過程中，如前所述，一般是利用環境溫度保持或加溫該板件胚料，如圖1所示，板件胚料10係應用一對夾具11(該對夾具兩組係相同的結構，而圖1中僅繪示出其中一側的 夾具11)，分別於該板件胚料10兩側上、下夾持後，進行輸送至下個加工程序的沖壓機前，同時可以應用兩只夾具11上的整片的電阻加熱件12，對所夾持的板件胚料10進行加熱，或是利用輸送環境的溫度的輻射加熱方式，對板件胚料10進行加熱，然而，前述的加熱速度有其極限，無法在很短的時間內即達到所要求的溫度範圍，因該需要較長的運輸加熱空間及時間，影響製造時程。再者，上述習知的加熱方式仍是針對該板件胚料進行整體加熱，因此，即使在一特定的製程中，假如只需要對該板件胚料的局部區域進行加熱，但仍然要需要浪費時間地依照整件板件胚料加熱的程序進行，相當不符合生產的時間成本。

本創作的目的在於提供一種具多個正、負加熱電極的供電組合的夾具，以對板件胚料進行局部加工的加熱裝置。本創作的另一目的在於提供一種利用該多個正、負加熱電極的供電組合的夾具的加熱裝置進行的加熱方法。

為達成上述加土熱裝置的目地，本創作提供的板件局部加熱裝置包含：第一、二夾具、電力系統以及供電控制單元。第一夾具具有上、下夾置/釋放該板件一側邊緣的上握持部及一下握持部，該上握持部及/或該下握持部之接觸該板件表面的區域設有多個正電極端子；第二夾具具有上、下夾置/釋放該板件另一側邊緣的上握持部及一下握持部，該上握持部及/或該下握持部之接觸該板件表面的區域設有多個負電極端子；電力系統用以提供電力；供電控制單元與該些正極端子、該些負極端子及該電力系統電性連接，用以根據一正負極導電加熱路徑訊號，分別供電給該些正極 端子其中之一正極端子及該些負極端子其中之一負極端子電流。

為達成上述方法的目地，本創作提供的方法步驗包含：提供前述的板件局部快速加熱裝置；將該第一夾具、該第二夾具分別夾持於該板件之兩側邊；以及應用該控制單元導通其中之一正極端子與對應的其中之一負極端子加熱路徑，以對該板件的一預加熱位置進行加熱。

本創作的特點在於：本創作係直接以具有導電性的該板件/板件胚料為電阻，將一電力系統的正、負極電流導通至該板件/板件胚料，可對該板件/板件胚料進行快速加熱。本創作接觸該板件/板件胚料的電極係為多組之不同位置、不同極性，如此在進行供給電流時，可根據該板件/板件胚料之局部加熱位置，作最短加熱距離的正負電極的選擇，以對該板件/板件胚料作快速的局部加熱。

10‧‧‧板件胚料

11‧‧‧夾具

12‧‧‧電阻加熱件

20,20’‧‧‧加熱裝置

21,21’‧‧‧第一夾具

211,211’‧‧‧上握持部

212,212’‧‧‧下握持部

213,213’,213A,213B,213C‧‧‧正電極端子

22‧‧‧第二夾具

221‧‧‧上握持部

222‧‧‧下握持部

223,223’,223A,223B,223C‧‧‧負電極端子

23‧‧‧電力系統

24‧‧‧供電控制單元

30‧‧‧板件

31‧‧‧預加熱位置

40‧‧‧正負電極導電加熱路徑訊號

41a,41b,41c,41d,41e,41f,41g,41h,41i‧‧‧加熱路徑

51a,51b,51c；52a,52b,52c,53a,53b,53c‧‧‧距離

T‧‧‧滑軌

R‧‧‧機器手臂

R1‧‧‧夾爪

R11‧‧‧固定側

R12‧‧‧活動側

R’‧‧‧機器手臂

R1a,R1b‧‧‧夾爪

R11a,R11b‧‧‧固定側

R12a,R12b‧‧‧活動側

步驟S10~步驟S30‧‧‧局部加熱的方法步驟

圖1繪示習知板件加熱裝置的立體示意圖；圖2繪示本創作之板件局部加熱裝置一實施例的立體示意圖；圖3a繪示本創作之板件局部加熱裝置之第一夾具與第二夾具夾置板件之一實施例的前視圖；圖3b繪示本創作之板件局部加熱裝置之第一夾具與第二夾具夾置板件之另一實施例的前視圖；圖4a繪示本創作之板件局部加熱裝置之將該板件局部加熱裝置應用於機器手臂之一實施例的立體圖；圖4b繪示本創作之板件局部加熱裝置之將該板件局部加熱裝置應用於機器 手臂之一另實施例的立體圖；圖5繪示圖4b實施例之夾持工作的動作示意前視圖；圖6繪示本創作之板件局部加熱方法的步驟流程圖；圖7繪示本創作之板件局部加熱裝置之的系統方塊圖；圖8繪示本創作之板件局部加熱裝置之檢驗由第一夾具之其中之一正極端子配合第二夾具之任一負極端子的導電加熱路徑與該板件待加熱位置的最短距離示意圖；圖9繪示圖8實施例之第一夾具的另一正極端子配合第二夾具之任一負極端子的導電加熱路徑與該板件待加熱位置的最短距離示意圖；圖10繪示圖8實施例之第一夾具的再一正極端子配合第二夾具之任一負極端子的導電加熱路徑與該板件待加熱位置的最短距離示意圖；圖11繪示本創作之根據該板件待加熱位置選擇之第一夾具之一正極端子配合一負極端子的直接式電阻加熱示意圖；

茲配合圖式將本創作實施例詳細說明如下，其所附圖式均為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本創作之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本創作有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。

首先，請參照圖2、圖3a所示，本實施例之加熱裝置20係應用於一板件30式的材料，該板件30材料必需為一種能夠讓電流通過的導體 材料。本實施例之加熱裝置20的結構包含：一第一夾具21、一第二夾具22、一電力系統23以及一供電控制單元24。該第一夾具21係具有由上、下方向夾置或釋放該板件30一側邊緣的上握持部211及一下握持部212，該上握持部211及/或該下握持部212之接觸該板件30表面的區域設有多個正電極端子213。該第二夾具22具有由上、下夾置該板件30或釋放該板件30另一側邊緣的上握持部221及一下握持部222，該上握持部221及/或該下握持部222之接觸該板件30之表面的區域設有多個負電極端子223。該電力系統23，用以提供電力予該第一夾具21及該第二夾具22。該供電控制單元24係與該些正電極端子213、該些負電極端子223及該電力系統電性23連接，用以根據一正負電極導電加熱路徑訊號40，分別供電給該些正電極端子213其中之一正電極端子213A及該些負電極端子223其中之一負電極端子223C電流。

上述該第一夾具21及該第二夾具22係夾持於該板件30的相鄰二邊或者是其背對背相對的二邊。

另外，上述實施例中的第一夾具21與第二夾具22係以改變上、下握持部間夾角的方式進行夾持，當然，本創作也適用於將上握持部以滑塊的滑動方式縮小與下握持部的距離而進行夾持，如圖3b所示，其中該第一夾具21’的下握持部212’為固定不動的、上握持部211’(包含正電極端子213’)係可相對於該下握持部212’，應用一滑軌T進行靠近或遠離，用以夾置或釋放該板件30(正電極端子213’接觸板件30)；該第二夾具22’的下握持部222’為固定不動的、上握持部221’(包含負電極端子223’)係可相對於該下握持部222’，應用一滑軌T進行靠近或遠離，用以夾置或釋放該板件30(負電極端子223’接觸板件30)，原則上，本創作係可採用一般的夾具， 但需要在該夾具與板件30接觸的位置設置數個正電極端子或負電極端子。

再者，如圖4a所示，該第一夾具21係為一機器手臂R之夾爪R1，在本實施例中，對應於第一夾具21的夾爪R1係具有一對可互相靠近以夾持板件30及互相分離以釋放板件30之一固定側R11和一活動側R12，該活動側R12面對於該夾持板件30的一側面設置有如前所述的正電極端子213，而如前所述的該第二夾具22及負電極端子223係為設置在另一機器手臂之夾爪(另一機器手臂的結構相同，因此圖中未示出)，在取料時，兩夾爪R1係分別夾持於板件30的兩端部，以牢牢抓住板件30，此時兩活動側R12在板件30上方、放料時，兩機器手臂R可同時翻轉360度，使該活動側R12在板件30的下方。

進一步地，如圖4b及圖5所示，作為另一種形態的變化，對應於前述之該第一夾具21、該第二夾具22也可為設置在同一機器手臂R’上的左邊的夾爪R1a及右邊夾爪R1b，同樣地，左邊的夾爪R1a具有互相靠近以夾持板件30及互相分離以釋放板件30之一固定側R11a和一活動側R12a、右邊的夾爪R1b具有互相靠近以夾持板件30及互相分離以釋放板件30之一固定側R11b和一活動側R12b，一較佳的方式是：左邊夾爪R1a及右邊夾爪R1b可以彼此以一軌道水平地進行相對運動，以對應板件30長度或寬度進行尺寸調整。另在此實施例中，如同前述的正電極端子213與負極端子223係在同一機器手臂R’以兩側夾爪(R1a,R1b)之活動測(R12a,R12b)上；此時機器手臂R’之承載兩邊夾爪(R1a,R1b)的前端係可以180度翻轉的，而在取料時，兩夾爪(R1a,R1b)係分別夾持於板件30的兩端部，以牢牢抓住板件30，此時活動側(R12a,R12b)在板件30上方、放料時可翻轉180度，使該活動側 (R12a,R12b)在板件30的下方。

再請參照圖6所示。本實施例之板件局部加熱方法，其步驟包含：

步驟S10，提供如前述實施例中的板件局部快速加熱裝置。

步驟S20，將該第一夾具21、該第二夾具22分別夾持於該板件30之兩側邊。

步驟S30，應用該供電控制單元24導通其中之一正電極端子213A與對應的其中之一負極端子223C加熱路徑，以對該板件30的一預加熱位置31進行加熱。

請續參照圖7所示之的平面系統圖。本實施例中，圖式左側係第一夾具21，其中具有多個正電極端子(213A,213B,213C)組成之正電極端子213，在圖式右側係第二夾具22，其中具有多個負電極端子(223A,223B,223C)所組成之負電極端子223，中間為板件30，板件30內具有一預加熱位置31。

當要對板件30的一預加熱位置31進行加熱時，先以第一夾具21、第2夾具22夾持住板件30兩側，並在夾持的同時，開始進行根據該預加熱位置31所對應的較短加熱路徑(具有最快的加熱速度)，之一正負電極導電加熱路徑訊號40。例如，如圖8所示。該正負電極導電加熱路徑訊號40係包含要將哪個正電極端子(213A,213B,213C)與哪個負電極端子(223A,223B,223C)導通，以在該導通的正電極端子與負電極端子之間的直線路徑形成一加熱路徑(41a,41b,41c,41d,41e,41f,41g,41h,41i)。此加熱路徑(41a,41b,41c,41d,41e,41f,41g,41h,41i)即為加熱速度最快、熱量最高的路徑， 因此，當該板件30的預加熱位置31位於該路徑上、或者與該路徑距離最短時，即可以使該板件30的局部的預加熱位置31最快提升溫度，因此該加熱路徑(41a,41b,41c,41d,41e,41f,41g,41h,41i)選取的方式如圖7至圖11所示。

首先請參照圖8所示，首先在第一夾具21、第2夾具22夾持住板件30兩側後，與該板件30接觸的該些正電極端子(213A,213B,213C)、該些負電極端子(223A,223B,223C)與該板件30之預加熱位置31具有不同的距離，假如當正電極端子213A與該負電極端子223A建立導電路徑並通電之後，係產生該加熱路徑41a，而此時該預加熱位置31垂直於該加熱路徑41a係為距離51a、當正電極端子213A與該負電極端子223B建立導電路徑並通電之後，係產生該加熱路徑41b，此時該預加熱位置31垂直於該加熱路徑41b係為距離51b、當正電極端子213A與該負電極端子223C建立導電路徑並通電之後，係產生該加熱路徑41c，此時該預加熱位置31垂直於該加熱路徑41c係為距離51c。同理，請參照圖9所示，假如當正電極端子213B分別與該負電極端子223A、223B、223C在建立導電路徑並通電之後，係分別產生加熱路徑41d，41e及41f，此時該預加熱位置31垂直於該加熱路徑41d係為距離52a、垂直於該加熱路徑41e係為距離52b、垂直於該加熱路徑41f係為距離52c。同理，請參照圖10所示，假如當正電極端子213C分別與該負電極端子223A、223B、223C在建立導電路徑並通電之後，係分別產生加熱路徑41g，41h及41i，此時該預加熱位置31垂直於該加熱路徑41g係為距離53a、垂直於該加熱路徑41h係為距離53b、垂直於該加熱路徑41i係為距離53c。

續請參照圖11所示，在比較了前述距離(51a,51b,51c；52a,52b,52c,53a,53b,53c)的大小之後發現該板件30之預加熱位置31係與加 熱路徑41c之垂直的距離51c是最短的(甚至可以為零，即該板件加熱位置31係位於加熱路徑下一在此實施例是位置加熱路徑41c上)，因此該正負電極導電加熱路徑訊號即是該正電極端子213A與該負電極端子223C的導通訊號，即將該正電極端子213A與該負電極端子223C輸入電流後，即可以最快的時間內將該預加熱位置31加熱。

綜上所述，乃僅記載本創作為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本創作專利申請範圍文義相符，或依本創作專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。

步驟S10~步驟S30‧‧‧局部加熱的方法步驟

Claims (8)

1. 一種板件局部加熱裝置，係適用於導體之板件材料，該加熱裝置包含：一第一夾具，其具有上、下夾置或釋放該板件一側邊緣的上握持部及一下握持部，該上握持部及/或該下握持部之接觸該板件表面的區域設有多個正電極端子；一第二夾具，其具有上、下夾置或釋放該板件另一側邊緣的上握持部及一下握持部，該上握持部及/或該下握持部之接觸該板件表面的區域設有多個負電極端子；一電力系統，用以提供電力；以及一供電控制單元，係與該些正電極端子、該些負電極端子及該電力系統電性連接，用以根據一正負電極導電加熱路徑訊號，分別供電給該些正電極端子其中之一正電極端子及該些負電極端子其中之一負電極端子電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述的板件局部加熱裝置，其中，該第一夾具及該第二夾具係夾持於該板件相鄰二邊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的板件局部加熱裝置，其中，該第一夾具及該第二夾具係夾持於該板件之背對背相對的二邊。
4. 如申請專利範圍第1項所述的板件局部加熱裝置，其中，該第一夾具、該第二夾具係為同一機器手臂之二夾爪。
5. 如申請專利範圍第1項所述的板件局部加熱裝置，其中，該第一夾具係為一機器手臂之夾爪、該第二夾具為另一機器手臂之夾爪。
6. 一種板件局部加熱方法，其步驟包含： 提供如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的局部加熱裝置；將該第一夾具、該第二夾具分別夾持於該板件之兩側邊；以及應用該供電控制單元導通其中之一正電極端子與對應的其中之一負極端子加熱路徑，以對該板件的一預加熱位置進行加熱。
7. 如申請專利範圍第6項所述的板件局部加熱方法，其中，該板件加熱位置係位於該控制單元導通的該正電極端子與該負電極端子的直線路徑上。
8. 如申請專利範圍第6項所述的板件局部加熱方法，其中，該板件加熱位置垂直於該控制單元導通的該正電極端子與該負電極端子的直線路徑，係距離最短者。