專利名稱：電極支撐構(gòu)造以及具有該電極支撐構(gòu)造的通電加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
關(guān)聯(lián)申請的記載本發(fā)明要求基于日本專利申請?zhí)卦?007-322506號(2007年12月13日提交) 的優(yōu)先權(quán)，該申請的所有記載內(nèi)容通過引用而被編入、記載在本申請文件中。本發(fā)明涉及用于被加工材料、特別是板狀的被加工材料的通電加熱裝置的電極支 撐構(gòu)造，特別是涉及用于向通電加熱用電極均勻地施加載荷的電極支撐構(gòu)造以及具有該電 極支撐構(gòu)造的通電加熱裝置。
背景技術(shù)：
作為車輛部件等要求具有高強度的部件的制造方法之一，有熱壓法或模壓淬火 法。該方法是指以下方法例如在鋼板的情況下，將鋼板加熱到大約900°C之后進行沖壓成 形，或者將鋼板加熱到大約900°C之后與模壓成形同時進行急冷，對產(chǎn)品進行淬火。此時的加熱方法通常是放入到加熱爐等加熱裝置中來進行加熱，但是在加熱爐內(nèi) 升溫至900°C大約需要3 5分鐘左右的時間，與沖壓工序所需要的時間相比非常長。另外， 由于將升溫了的鋼板從爐內(nèi)取出后到運送至沖壓工序需要一定程度的時間，因此存在著溫 度下降、溫度不均勻、以及發(fā)生氧化皮粘附(7 * — >付著)的問題。因此，為了解決該問題，作為加熱方法而使用通電加熱。這是在被加工材料的兩個 端部安裝電極并使大電流在電極之間流動以通過焦耳熱來進行加熱的方法。在該情況下， 電極的形狀使用半球狀、或進行平面性接觸的扁棒(flat bar)電極。例如，在專利文獻1 中，在金屬板的兩個端部分別使用一處以上的半球狀電極。電極與被加工材料的兩個端部連接，但是在為扁棒電極的情況下，需要使電極與 被加工材料充分地接觸。因此，形成為以下構(gòu)造在各個端部處通過上下相對的一組電極 (分別稱為上部電極、下部電極)從表背兩個面(上下方向)夾持被加工材料的一端來進行 夾緊保持，通過在被加工材料的兩個端部處進行該夾緊保持來使電極與被加工材料充分地 接觸，在兩個端部的電極之間進行通電。專利文獻1 日本特開2002-18531號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題以上的專利文獻1的公開內(nèi)容通過引用而被編入、記載在本申請文件中。以下給 出本發(fā)明的關(guān)聯(lián)技術(shù)的分析。扁棒電極尤其是在希望對被加工材料的整體進行通電加熱的情況下使用。這是因 為在為半球狀電極的情況下，即使設(shè)置有多個電極，電流也不流經(jīng)端面方向的沒有電極的 部分，因而在被加工材料的中央部分和端面部分容易產(chǎn)生不均勻的溫度分布。如果扁棒電極是在兩端使用長度與被加工材料的寬度相同的電極，則電流會流經(jīng) 被加工材料的整個面，因此應(yīng)該不會產(chǎn)生溫度不均勻。但是，這是以扁棒電極的與被加工材料的接觸面作為整體是均勻接觸的這一點為條件的。因此，雖然通常使扁棒電極從被加 工材料的表背兩個面(上下方向)側(cè)進行壓接，但是此時由于扁棒電極由剛性材料構(gòu)成，因 此難以使扁棒電極與被加工材料均勻地接觸，常常會產(chǎn)生局部電流、即局部加熱。在該情況 下，預(yù)定加熱區(qū)域的溫度分布會變得不均勻。本發(fā)明的目的在于提供一種在通電加熱中不會發(fā)生被加工材料的局部加熱的電 極支撐構(gòu)造以及具有該電極支撐構(gòu)造的通電加熱裝置。用于解決問題的手段在本發(fā)明的第一觀點中，電極支撐構(gòu)造是用于對電極施加載荷的電極支撐構(gòu)造， 所述電極用于被加工材料的通電加熱，所述電極支撐構(gòu)造的特征在于，該支撐構(gòu)造至少包 括固定該電極的第一部件、和承受來自該第一部件的載荷或者使該第一部件與載荷單元連 接的第二部件這兩個部件，并使該兩個部件經(jīng)由彈性材料結(jié)合優(yōu)選的是所述兩個部件沿著向電極施加載荷的方向直列地排列。優(yōu)選的是所述兩個部件的相對的面為互補的形狀，在所述兩個部件的相對的面 之間配置有所述彈性材料。優(yōu)選的是所述兩個部件的相對的面形成互補的高低式階梯(stepdifferences) 構(gòu)造(段違0段差構(gòu)造)。優(yōu)選的是所述彈性材料為絕緣體。優(yōu)選的是所述彈性材料由橡膠和絕緣樹脂中的任一方或雙方構(gòu)成。優(yōu)選的是所述電極由上部電極和下部電極構(gòu)成，該上部電極和下部電極具有平 面狀、帶狀或線狀的接觸面，該上部電極和下部電極雙方與板狀被加工材料抵接而夾持該 板狀被加工材料，并且至少一方的電極的與所述被加工材料的接觸面的形狀為帶狀或線 狀。優(yōu)選的是所述帶狀或線狀的接觸面將棒狀電極的截面中圓形或橢圓形的一部分 作為接觸面。在本發(fā)明的第二觀點中，被加工材料的通電加熱裝置的特征在于，具有上述任一 電極支撐構(gòu)造。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠在不施加不必要的過大載荷的情況下使通電加熱用電極與被加 工材料均勻地接觸，從而能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的加熱。即，對電極的與被加工材料的接觸面施加均 勻的載荷。


圖1是具有本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造的通電加熱裝置的正視圖；圖2是圖1的㈧部分的放大圖；圖3是本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造的第一部件和第二部件的連接面的形狀的例子；圖4是本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造下的上下電極的截面形狀的組合例子；圖5是使用本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造的通電加熱和現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐的溫度上升 曲線。附圖標(biāo)記說明
1第一部件
2第二部件
3彈性材料
4上部電極
5下部電極
6螺栓
6a絕緣套管
6b絕緣墊板(或墊圈)
7 拉桿(tension bar)
8架臺
9載荷裝置
10金屬板(被加工材料)
11絕緣樹脂
具體實施例方式為了使通電加熱用電極(上部電極和下部電極)與被加工材料均勻接觸而施加的 載荷，通常大多是從上方向下方(鉛垂方向)施加。因此，固定了上部電極的電極支撐構(gòu)造 的第一部件經(jīng)由彈性材料與配置在其上部的電極支撐構(gòu)造的第二部件結(jié)合，該第二部件最 終與最上部的載荷裝置結(jié)合并發(fā)揮經(jīng)由彈性材料向第一部件、進而向上部電極傳遞載荷的 作用。作為被加工材料，是能夠進行通電加熱的材料即可，特別是包括板狀材料。典型 地，包括鋼鐵材料和鋼板(片狀鐵板)等鋼材，還包括非鐵金屬、合金以及復(fù)合材料等。另一方面，固定了下部電極的電極支撐構(gòu)造的第一部件經(jīng)由其他的彈性材料與 配置在其下方的電極支撐構(gòu)造的第二部件結(jié)合，該第二部件最終與設(shè)備的架臺(底座 (base))結(jié)合，并發(fā)揮經(jīng)由第一部件和彈性材料與架臺(底座)一起承受施加給下部電極的 載荷的作用。這樣構(gòu)成的第一部件通過彈性材料與第二部件柔性地結(jié)合，補償固定在第一部件 上的電極與被加工材料的接觸的不均勻，將載荷均勻地傳遞給電極或被加工材料，從而能 夠確保兩者之間的均勻接觸。另外，對第一部件、第二部件的材質(zhì)均沒有特殊的限定，只要 是具有必要強度的構(gòu)造部件即可，同樣對第一部件、第二部件的截面形狀也均沒有特殊的 限定。配置彈性材料的電極支撐構(gòu)造也可以僅用于上部電極或者僅用于下部電極，但是 配置于上下電極的效果更好。并且，通電加熱用電極大多使用扁棒(棒狀)電極，在該情況 下為了最大限度地發(fā)揮由本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造帶來的效果，可以使上、下電極面的與被 加工材料的接觸面的至少單面為帶狀或線狀而非平面。由此，能夠進一步可靠地實現(xiàn)電極 與被加工材料之間的均勻接觸。該帶狀或線狀的接觸面可以并優(yōu)選構(gòu)成為具有曲面的外周 面的棒狀體(例如圓柱狀或橢圓柱狀體)的外周面的一部分。另外，即使在載荷方向改變?yōu)閺南路较蛏戏?、或者改變?yōu)樗椒较虻那闆r下，也可 以配合載荷方向來使用相同的構(gòu)造。
彈性材料為產(chǎn)生彈性變形的物質(zhì)即可，有橡膠、彈簧、高分子材料等固體和/或使 用流體的形式的彈性材料，其中橡膠最簡便。彈性材料優(yōu)選還具有絕緣性，但是不需要為單 一材料，既可以是中間夾持或?qū)盈B了高絕緣性片狀材料的層疊材料，也可以通過與多個彈 性材料(根據(jù)情況有時為絕緣部件)的組合來實現(xiàn)。實施例(實施例1)圖1是具有本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造的通電加熱裝置的正視圖。通電加熱裝置包括 架臺8、載荷裝置9、上部電極4、下部電極5、以及支撐該上部電極4和下部電極5的四個電 極支撐構(gòu)造。在架臺8的內(nèi)側(cè)，左右共計四處設(shè)置有電極支撐構(gòu)造，該四處電極支撐構(gòu)造在 上下各設(shè)置有兩個，在每個電極支撐構(gòu)造的第一部件1上各固定有一個扁棒(棒狀)電極 (上部電極4或下部電極5)。通過使左右的上下各兩個上部電極4和下部電極5的雙方與 被加工材料(金屬板，未進行圖示)抵接，通過上部電極4和下部電極5來夾持被加工材料 (金屬板，未進行圖示)的兩個端部并進行通電。在實施例1中，四個電極全部使用本發(fā)明 的電極支撐構(gòu)造。另外，第一部件1與第二部件2的結(jié)合部通過縱截面圖來表示。在圖1中為以下構(gòu)造在上部設(shè)置有用于從上部施加載荷的載荷裝置(載荷單 元)9，通過上部的第二部件2、上部的彈性材料(橡膠)3、上部的第一部件1向圖中的左右 的上部電極4施加載荷。下部電極5固定在下部的第一部件1上，該第一部件1為以下構(gòu) 造經(jīng)由下部的彈性材料(橡膠)3與下部的第二部件2、并最終與架臺8相連，支撐從上部 電極4經(jīng)由金屬板(未進行圖示)施加給下部電極5的載荷。另外，相同的部件中的一部 分雖然省略了附圖標(biāo)記，是左右大致對稱的構(gòu)造。配置在第一部件1與第二部件2之間的彈性材料3具有以下效果使第一部件1 柔性地與第二部件2結(jié)合，從而向電極4和5均勻地施加載荷，使電極4和5與金屬板(未 進行圖示)均勻地接觸。在本實施例1中，第一部件1、第二部件2均為鋼材，兩者的橫截面 形狀均為矩形，但是不限于此，也可以為圓形或?qū)捯砭壒ぷ?H型)鋼材等。圖2是圖1的(A)部的放大圖。第一部件1和第二部件2的結(jié)合部通過截面圖來 表示。第一部件1和第二部件2為了絕緣而通過螺栓6與絕緣墊板(座板)(或墊圈)6b 和絕緣套管6a—起來結(jié)合。在實施例1中設(shè)置有拉桿7，該拉桿7用于在通過電極4和電 極5來夾持金屬板(未進行圖示)并進行通電時將電極向左右方向牽拉而對金屬板施加牽 拉力(張力)。因此，使第一部件1與第二部件2的結(jié)合部為曲柄狀以與左右方向的載荷相 對應(yīng)并使螺栓結(jié)合變得容易。第一部件1和第二部件2的相對的面為互補的形狀、即相互 咬合的形狀，在兩個面之間夾持有彈性材料3和絕緣樹脂11。彈性材料(橡膠)3配置在承受鉛垂方向的載荷的位置(在圖2中沿橫向方向配 置的兩處)，絕緣樹脂11配置在承受橫向方向的載荷的位置(在圖2中沿縱向方向配置的 一處)，第一部件1和第二部件2通過螺栓6結(jié)合并相互絕緣。但是，結(jié)合方法不限于螺栓。 另外，由于在橫向方向上作用的載荷不對兩個電極直接施加鉛垂方向的載荷，因此不必一 定在承受向橫向方向施加的載荷的連接面上配置彈性材料。另外，彈性材料(橡膠)3和絕 緣樹脂11還發(fā)揮使第一部件1與第二部件2之間絕緣的作用。為了實現(xiàn)均勻的通電加熱，上下電極4和5的形狀采用扁棒電極。扁棒電極的接觸 面基本上為平面狀，雖然也可以使用上下電極的接觸面均為平面狀的電極來應(yīng)用本發(fā)明，但是通過至少使單方電極的與金屬板的接觸面的形狀為帶狀或線狀，能夠最大限度地發(fā)揮 出本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造的效果。電極的材料使用銅、鎢等熱傳導(dǎo)性良好的材料并進行水 冷。圖4是通過上部電極4和下部電極5夾持了金屬板10時的截面圖。圖4(a)為本 實施例1中的扁棒電極的組合的截面圖，上部電極4使用截面為半圓形或半橢圓形的扁棒 電極，下部電極5使用截面為矩形的扁棒電極。通過使用截面為半圓形或半橢圓形的扁棒 電極，與金屬板的接觸面為帶狀或線狀。也可以如圖4(b)那樣對上下電極4、5均采用矩形 的扁棒電極。雖然未進行圖示，但是上下電極也可以均使用截面為半圓形或半橢圓形的電 極。圖5是使用圖4(a)的形狀的扁棒電極(電極長度為125mm，電極寬度大約為20mm 左右)對800X 125mm、厚度為1.6mm的鋼板進行了通電加熱時的溫度上升曲線、以及通過現(xiàn) 有技術(shù)的加熱爐加熱了同樣的鋼板時的溫度上升曲線的比較圖?，F(xiàn)有技術(shù)的加熱爐從室溫 加熱至900°C大約需要160秒，但是在使用本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造來進行通電加熱的情況 下，從室溫加熱至90(TC大約需要15秒，并能夠均勻地加熱整體。(實施例2)在實施例1中使第一部件1與第二部件2的結(jié)合部為曲柄狀，但是不必一定使結(jié) 合部為曲柄狀，也可以包括斜面。圖3是本發(fā)明的電極支撐構(gòu)造的第一部件1和第二部件2 的結(jié)合面的形狀的例子。既可以如圖3(a)所示那樣采用單純的平面性凸緣結(jié)合(7，> ^結(jié)合)，也可以如圖3(b)所示那樣組合成一者為凸?fàn)?、另一者為凹狀的互補形狀。無論在 哪種情況下，均在第一部件1與第二部件2之間配置彈性材料3并通過螺栓6與絕緣墊板 (或墊圈)6b和絕緣套管6a —起等來進行絕緣結(jié)合。另外，具有以下特征的、用于在板狀的被加工材料的兩個端部處從兩面?zhèn)仍谙嗷?相對的位置進行夾持并對兩個端部之間進行通電加熱的、各端部處的兩個通電加熱用電極 的組合本身對于解決本發(fā)明的課題來說具有一定的效果，所述特征是指單個面?zhèn)鹊碾姌O 的與被加工材料的接觸面為平面，另一個面?zhèn)鹊碾姌O的與被加工材料的接觸面為由圓柱狀 或橢圓柱狀外周面的一部分構(gòu)成的帶狀或線狀。以上基于上述實施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于上述實施方式的構(gòu) 成，不言而喻包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)獲得的各種變形和修正。
權(quán)利要求
一種電極支撐構(gòu)造，用于對電極施加載荷，所述電極用于被加工材料的通電加熱，所述電極支撐構(gòu)造的特征在于，該支撐構(gòu)造包括固定該電極的第一部件和承受來自該第一部件的載荷或者將該第一部件與載荷單元連接的第二部件至少這兩個部件，并使該兩個部件經(jīng)由彈性材料結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的電極支撐構(gòu)造，其特征在于， 所述兩個部件沿著向電極施加載荷的方向直列地排列。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電極支撐構(gòu)造，其特征在于，所述兩個部件的相對的面為互補的形狀，在該兩個部件的相對的面之間配置有所述彈 性材料。
4.如權(quán)利要求3所述的電極支撐構(gòu)造，其特征在于， 所述兩個部件的相對的面形成互補的高低式階梯構(gòu)造。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的電極支撐構(gòu)造，其特征在于， 所述彈性材料為絕緣體。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的電極支撐構(gòu)造，其特征在于， 所述彈性材料由橡膠和絕緣樹脂中的任一方或雙方構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的電極支撐構(gòu)造，其特征在于，所述電極由上部電極和下部電極構(gòu)成，該上部電極和下部電極具有平面狀、帶狀或線 狀的接觸面，彼此與板狀被加工材料抵接而夾持該板狀被加工材料，并且至少一方電極的 與所述被加工材料的接觸面的形狀為帶狀或線狀。
8.如權(quán)利要求7所述的電極支撐構(gòu)造，其特征在于，所述帶狀或線狀接觸面是將棒狀電極的截面中圓形或橢圓形的一部分作為接觸面。
9.一種通電加熱裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1至8中任一項所述的電極支撐構(gòu)造。
全文摘要
提供一種在通電加熱時被加工材料不會發(fā)生局部加熱的電極支撐構(gòu)造。電極支撐構(gòu)造用于對電極(4、5)施加載荷，所述電極用于金屬板的通電加熱，該支撐構(gòu)造至少包括第一部件(1)和第二部件(2)這兩個部件，所述第一部件固定該電極(4、5)，所述第二部件承受來自該第一部件的載荷或者使該第一部件與載荷單元(9)連接，所述兩個部件經(jīng)由彈性材料(3)結(jié)合。該支撐構(gòu)造能夠均勻地施加載荷以使通電加熱用電極與被加工材料均勻地接觸，從而能夠均勻地進行加熱。
文檔編號B21D24/00GK101933391SQ200880120718
公開日2010年12月29日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者古橋正樹, 石黑克則 申請人:愛信高丘株式會社