(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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１２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材などのワークに直接電流を流すための通電装置及び通電方法並びに通電加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の構造物、例えばセンターピラー、リインフォースメントなどの強度を必要とする部材には、熱処理が施されている。熱処理の種類としては間接加熱と直接加熱とがある。間接加熱には、ワークを炉に収容して炉の温度を制御することで加熱する、いわゆる炉加熱などがある。直接加熱には、ワークに渦電流を流すことで加熱する、いわゆる誘電加熱と、ワークに直接電流を流すことによって加熱する、いわゆる通電加熱がある。
【０００３】
特許文献１では、難加工性の金属材を塑性加工する加工手段の前段において、加熱手段によって金属材を通過する中に、誘導加熱又は通電加熱を施すことが開示されている。それによれば、カッタ装置を備えた加工手段の前段に、誘導加熱用コイル又は電極ローラからなる加熱手段を配置し、電極ローラによって金属材を連続搬送しながら通電加熱している。
【０００４】
奥行き幅が左右方向で異なる板状の鋼材にあっては、鋼材の左端部に複数の電極を並べて配置し、鋼材の右端部に複数の電極を並べて配置し、鋼材の左右端部に配置した電極で対を構成し、各電極対間に等しい電流を流すことにより、鋼材を一様な温度に加熱している。このような技術は例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６-７９３８９号公報
【特許文献２】特許第３５８７５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワークの中でも奥行き幅が左右方向で異なっている鋼材を熱処理する場合には、炉加熱のように鋼材の単位体積当たりに加える熱量が鋼材の場所毎で異ならないことが望ましい。しかしながら、炉などの加熱装置を用いた場合には、加熱炉のため設備が大掛かりとなる。そのため、特許文献１，２に開示されているように、通電によって加熱することが生産コスト上好ましい。
【０００７】
ところが、鋼材などのワークを通電により加熱するには、抵抗が小さいため大電流を流す必要があり、所望の電流を流すことが容易でない。しかも特許文献２のように、複数の電極対を設け、それぞれの電極対への通電量を制御して電流を流すとすれば、装置の構成が複雑となり大型化する。
【０００８】
そこで本発明は、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と通電方法、並びにこの通電装置を備えた通電加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の通電装置は、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、ワークに沿うように配設されたブスバーを備え、電極対の一方又は双方は、ブスバーに移動可能に接続するとともにワークに移動可能に接触して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。
【００１０】
本発明の通電装置では、移動電極はブスバーとワークとの間に配置されているのが好適である。また移動電極がワーク表面を転動する通電ローラであり、通電ローラの周面が導電性を有して周面からワークの表面に電流を通電するものが好適である。さらに移動電極と対向配置されて移動電極とともに移動する押さえ部材を備え、押さえ部材によりワークが移動電極に押し付けられるものが好適である。
【００１１】
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、給電ローラの周面が導電性を有して周面から移動電極に電流を通電するのが好適である。
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。
【００１２】
本発明の通電装置では、ブスバーのワーク側の表面に導電ブラシが配設され、移動電極は導電ブラシに摺接しつつ移動可能に配設されているものも好適である。その場合、導電ブラシはワークの通電領域の略全体に対向して配置されているのがよい。
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。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の通電方法は、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、ワークに沿ってワークと対向するようにブスバーを配置し、電極対の一方又は双方を、ブスバーに接続するとともにワークに接触させ、通電状態でブスバー及びワークに対して移動させる方法である。
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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ブスバーがワークに沿うように配設されているので、ブスバーによりループが形成されず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に流すことができる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る通電加熱装置のコンセプトを示しており、（ａ）は通電前の状態の平面図、（ｂ）は通電前の状態の正面図、（ｃ）は通電後の状態の平面図、（ｄ）は通電後の状態の正面図である。
【図２】第１実施形態に係り、加熱装置に装着された通電装置を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係り、加熱装置に装着された通電装置の構造を模式的に示す側面図である。
【図４】第１実施形態の変形例に係り、加熱装置に装着された通電装置の構造を模式的に示す側面図である。
【図５】第１実施形態の他の変形例に係り、加熱装置に装着された通電装置の構造を模式的に示す側面図である。
【図６】第２実施形態に係り、加熱装置に装着された通電装置を示す断面図である。
【図７】第２実施形態に係り、加熱装置に装着された通電装置の構造を模式的に示す側面図である。
【図８】第２実施形態に係り、加熱装置に装着された導電ブラシ及び給電ローラを模式的に示す部分断面図である。
【図９】第２実施形態の変形例に係り、加熱装置に装着された通電装置の構造を模式的に示す側面図である。
【図１０】第３実施形態に係り、加熱装置に装着された通電装置を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態に係り、加熱装置に装着された通電装置の構造を模式的に示す側面図である。
【図１２】第３実施形態の変形例に係り、加熱装置に装着された通電装置の構造を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の幾つかの実施形態について説明する。この実施形態ではワークに直接電流を流して加熱するための通電加熱装置の例を用いる。
【００１７】
本発明の通電対象となるワークは、通電可能なものであればよいが、電極を接触させて移動可能な平面又は曲面を有するものが好ましく、例えば平面状の表面を有する板材などが好適である。このワークは、全体が同じ材料からなるものであっても、抵抗率の異なる材料同士を溶接等により接合したものであってもよい。
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。
【００１８】
本発明は、厚みが一定で奥行き幅が左右方向に沿って変化していないワークに当然適用できるが、ワークの加熱領域の左右の何れかの一方向に沿って奥行き幅や厚みが変化していることにより断面積が減少しているワーク、開口や切り欠いた領域が存在したり、左右の何れかの方向でそれに直交する断面の寸法が減少しているようなワークにも適用可能である。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る通電加熱装置のコンセプトを示しており、（ａ）は通電前の状態の平面図、（ｂ）は通電前の状態の正面図、（ｃ）は通電後の状態の平面図、（ｄ）は通電後の状態の正面図である。
【００２０】
この通電加熱装置１０は、電源部１に電気的に接続された一方の電極１１及び他方の電極１２からなる電極対１３と、一方の電極１１又は他方の電極１２を移動する移動機構１５と、を備える。
【００２１】
図１に示す態様では、移動機構１５により一方の電極１１を移動させているので、一方の電極１１を移動電極といい、他方の電極１２はワークＷの所定位置に接触したままであるので、他方の電極１２を固定電極という。なお、他方の電極１２を移動電極とし、一方の電極１１を固定電極としてもよいし、一方の電極１１及び他方の電極１２の何れも移動電極としてもよい。
【００２２】
移動機構１５は、一方の電極１１又は他方の電極１２をワークＷに沿って移動可能に支持し、移動速度及び移動量を制御可能な構造を有している。例えば一方の電極１１又は他方の電極１２をスライドレールに装着し、並設したボールねじ等の駆動力を伝達する駆動伝達部１５ｂに螺合させ、ステップモータ等の移動速度を調整できる調整部１５ａにより駆動するように構成される。
【００２３】
図１に示す態様では、ワークＷの全体領域が加熱領域となっており、電極の移動方向に従って徐々に奥行き幅が狭くなっている。そのため、図１（ａ）に示すように、一方の電極１１及び他方の電極１２を近接した位置から、図１（ｃ）に示すように、電源部１から電極対１３を経由してワークＷに一定電流を流しながら、一方の電極１１を一方側に移動させ、移動量や移動速度を調整することにより、加熱領域各部の通電時間を異ならせて熱量を制御して加熱処理を行うことで、加熱領域全体を加熱することができる。
【００２４】
以下、通電加熱装置の具体例について説明する。
［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。
【００２５】
電源部１は、通電加熱時にワークＷに所定の電流を供給可能なものであり、通電装置と一体に設けられていても、別体に設けられていてもよい。ここでは、通電加熱時に略一定の平均電流を供給するようになっている。
【００２６】
ブスバー２５は、銅等の高い導電性を有する材料からなり、例えば通電加熱時に必要な電流を給電可能な十分な断面積を有する硬質の板材である。このブスバー２５はワークＷの加熱領域に沿うように架台２６に固定されており、電源部１の一方の電極に接続されている。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平滑な平面に形成されている。
【００２７】
移動部３１は、ワークＷの加熱領域に接触するように配設された移動電極１１と、ブスバー２５から移動電極１１に給電するための給電機構４０と、移動電極１１に対向配置された押さえ部材３６と、押さえ部材３６を駆動する押圧機構３５と、これらを一体に支持した移動フレーム３７をワークＷに沿って移動させる移動機構１５と、を備えている。
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。
【００２８】
移動電極１１は、ワークＷ表面に接触して転動する通電ローラ２３からなる。通電ローラ２３は、全周面が導電性を有する材料からなり、軸部２３ａが周面とは絶縁された状態で移動フレーム３７に固定された軸受部２４に回転自在に支持されている。通電ローラ２３の周面は銅、鋳鉄、カーボン等の導電性の高い材料から形成されており、表面が断面円形の平滑面となっている。通電ローラ２３は、周面が給電機構４０を介してブスバー２５と電気的に接続されており、この周面が移動方向に対して直交方向にワークＷの加熱領域と接触し、接触部分が加熱領域の全幅を横断している。
【００２９】
給電機構４０は、ブスバー２５の表面に接触して転動する給電ローラ４１を備える。給電ローラ４１は、全周面が導電性を有する材料からなり、軸部４１ａが周面とは絶縁された状態で、移動フレーム３７に固定された軸受部４２に回転自在に支持されている。給電ローラ４１の周面は銅、鋳鉄、カーボン等の導電性の高い材料から形成されており、表面が断面円形の平滑面となっている。給電ローラ４１は、周面が移動方向に対して直交方向にブスバー２５のワークＷ側表面と接触し、接触部分がブスバーの略全幅を横断している。
【００３０】
給電ローラ４１と通電ローラ２３との間には、他のローラ等が介在されていてもよいが、この実施形態では、通電ローラ２３は軸方向の略全長において給電ローラ４１と直接接触している。ここでは通電ローラ２３と給電ローラ４１とが互いに逆方向に回転するため、摺動することなく常時接触している。通電加熱時には、ブスバー２５から給電ローラ４１の周面を介して通電ローラ２３まで大電流を給電することが可能である。
【００３１】
押さえ部材３６は、ワークＷを介して通電ローラ２３と対向する位置に配設された押さえローラ３８からなる。押さえローラ３８の材質はワークＷに当接して加圧可能であれば特に限定されないが、通電ローラ２３よりも熱伝導率が低い材料からなるのが好ましく、例えば鋳鉄、セラミックスなどにより形成されていてもよい。
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。
【００３２】
押圧機構３５は、移動機構１５の移動フレーム３７に装着された加圧シリンダ３３と、加圧シリンダ３３に連結されて移動可能な可動ブラケット３４とを備えている。ここでは加圧シリンダ３３により加圧されることで可動ブラケット３４が通電ローラ２３側へ押圧され、押さえローラ３８がワークＷを通電ローラ２３に向けて押し付けるようになっている。
【００３３】
移動機構１５は、架台２６に一軸方向に配設されたスライドレール１６と、スライドレール１６に支持された移動フレーム３７と、架台２６上にスライドレール１６に沿って配置されてステップモータ等により回転駆動されるねじ軸１７と、移動フレーム３７に取り付けられてねじ軸１７が螺合された駆動受部１８と、を備えている。移動フレーム３７には通電ローラ２３、給電ローラ４１、押さえローラ３８の各軸受け部が支持されている。この移動機構１５では、ねじ軸１７の回転速度や回転量が制御されて駆動されると、移動フレームがスライドレール１６に沿って所定速度及び所定量移動可能である。
【００３４】
固定部３２は、ワークＷの加熱領域の端部に接触するように配設された固定電極１２と、固定電極１２に対向配置された押さえ部材３６と、押さえ部材３６を駆動する押圧機構と、を備える。固定電極１２は電源部１の他方の電極と接続されている。押圧機構は移動部３１の押圧機構３５と同様に構成されている。
【００３５】
固定電極１２は、ワークＷの加熱領域の一方の端部において加熱領域全幅に横断して接触するように配置されている。この固定電極１２は銅、鋳鉄、カーボン等の導電性の高い材料から形成されており、ワークＷとの当接面は平滑平面となっている。固定電極１２は、ワークＷとの接触面積を少なくすることでワークＷからの伝熱を少なくでき、また通電加熱時に固定電極１２付近における温度低下防止のため、固定電極１２の加熱用ヒータを内蔵してもよい。
【００３６】
［通電加熱方法］
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。
【００３７】
この状態で、電源部１から固定電極１２とブスバー２５とに電圧を印加する。これにより、ブスバー２５から給電ローラ４１を介して通電ローラ２３に給電され、通電ローラ２３と固定電極１２との間の加熱領域に電流を流す。
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。
【００３８】
これにより、ワークＷの加熱領域において通電される領域が、狭い範囲から広い範囲に広がり、移動方向の各部において異なる通電時間通電される。即ち、ワークＷの固定電極１２が接触している一方の端部側ではより長い時間通電され、他端側ほど短い時間通電される。
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。
【００３９】
［第１実施形態の作用効果］
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。
【００４０】
このためワークＷとブスバー２５との相対位置が変化せず、ワークＷを負荷として構成される回路の定数が変わらない。
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。
【００４１】
この装置では、移動電極１１がブスバー２５とワークＷとの間に配置されているので、ブスバー２５からワークＷまでの間の給電経路を短くでき、ロスを小さくできる。
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。
【００４２】
この装置ではブスバー２５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と対向しているので、移動電極１１を移動させた際に、常に移動電極１１とブスバー２５とを近接位置で接続でき、給電経路を短くできる。しかも移動電極１１を移動させた際にブスバー２５からワークＷまでの間の給電経路が変化しないため、安定した通電状態を維持することが可能である。
【００４３】
この装置では、押さえ部材３６によりワークＷが移動電極１１に押し付けられるので、移動電極１１を移動させた際に移動電極１１がワークＷの表面から浮き上がることを防止でき、ワークＷに安定して通電できる。
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。
【００４４】
特に、第１実施形態の装置は、ブスバー２５に接触して転動する給電ローラ４１を備えているので、ブスバー２５表面に接触した状態で移動させる際の移動抵抗を小さくでき、ブスバー２５の長い範囲に接触させた状態で容易に移動させることができる。そのためブスバー２５との接触長さを長く確保でき、ブスバー２５から大電流を給電することが容易である。
【００４５】
また第１実施形態の装置では、給電ローラ４１が通電ローラ２３と共に移動するため、移動電極１１を移動させた際、ブスバー２５から移動電極１１までの給電経路を略一定に保つことができる。そのため移動電極１１を移動させた際の電気的な条件の変動を小さく又は無くすことができ、ワークＷに大電流を安定して流すことができる。
【００４６】
第１実施形態の装置では、通電ローラ２３と給電ローラ４１とが互いに逆方向に転動して直接接触しているので、給電ローラ４１の周面と通電ローラ２３の周面とが接触部分で摺動せず、接触抵抗を小さくして給電ローラ４１と通電ローラ２３とを広い範囲で接触させた状態で移動させることができる。そのため給電ローラ４１の表面と通電ローラ２３の表面との接触幅を広く確保することが可能となり、給電ローラ４１から通電ローラ２３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までの給電経路が給電ローラ４１の表面及び通電ローラ２３の表面からなるため顕著に簡素化でき、これにより大電流の給電が一層容易にできる。
【００４７】
［第１実施形態の変形例］
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。
【００４８】
［第１実施形態の他の変形例］
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。
【００４９】
このように給電ローラ４１を通電ローラ２３に対してずれた位置に配置すれば、ワークＷとブスバー２５とをより近接して配置できる。そのためインダクタンスをより小さくできるとともに、通電装置２０のコンパクト化を図ることが可能である。
【００５０】
［第２実施形態］
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。
【００５１】
電源部１は、通電加熱時にワークＷに所定の交流電流を供給可能なものであり、通電装置２０と一体であっても別体に設けられていてもよい。
【００５２】
ブスバー２５は、銅等の高い導電性を有する材料からなり、例えば通電加熱時に必要な電流を給電可能な十分な断面積を有する硬質の板材である。このブスバー２５はワークＷの加熱領域に沿うように架台２６に固定されており、電源部１の一方の電極に接続されている。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ように形成されている。
【００５３】
移動部３１は、ワークＷの加熱領域に接触するように配設された移動電極１１と、ブスバー２５から移動電極１１に給電するための給電機構４０と、移動電極１１に対向配置された押さえ部材３６と、押さえ部材３６を駆動する押圧機構３５と、これらを一体に支持する移動フレーム３７をワークＷに沿って移動させる移動機構１５と、を備えている。
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。
【００５４】
この第２実施形態の移動部３１では、移動電極１１、押さえ部材３６及び押圧機構３５は第１実施形態と同様のものを使用することができる。
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。
【００５５】
導電ブラシ４５は通電加熱時にブスバー２５から移動電極１１に十分に給電可能な導電性を有することが必要である。例えば導電ブラシ４５とブスバー２５との間の導電性を良好になるように密着していること、先端側の移動電極１１と接触する部位までの導電性が十分であること、通電時に溶融や熱変形等が生じない耐熱性を有すること、繰り返し移動電極が接触して変形させても劣化が生じ難いこと、などが必要となる。
【００５６】
導電ブラシ４５としては、直線的な導電性繊維を略同じ向きに配列して束ねたもの、導電性繊維を織布又は不織布状に集合させたもの、導電性繊維を一部が突出するように他の材料により固定したもの、柔軟性を有する材料と共に成形したもの、など、適宜な形態により形成することができる。また導電ブラシ４５として、ブスバー２５表面を構成する材料層に一部を埋設してブスバー２５と一体化して形成することも可能である。導電繊維４６を構成する材料は、例えばカーボンファイバー等が例示できる。
【００５７】
移動機構１５は、通電ローラ２３のワークＷと接触する幅全体を導電ブラシ４５に接触させた状態で、通電ローラ２３、押さえ部材３６及び押圧機構３５を移動フレーム３７に支持し、この移動フレーム３７を第１実施形態と同様の構造で、所定速度及び所定量移動可能となっている。
【００５８】
この移動部３１では、移動フレーム３７により通電ローラ２３を移動させると、通電ローラ２３がワークＷの表面に接触して転動して移動する。その際、通電ローラ２３はブスバー２５の表面に配置されている導電ブラシ４５と摺接した状態で移動し、ブスバー２５からの電流が導電ブラシ４５を介して通電ローラ２３の周面全体に給電されるため、ワークＷに通電した状態で移動することが可能である。
【００５９】
第２実施形態の固定部３２は、ワークＷの加熱領域の端部に接触するように配設された固定電極１２と、固定電極１２に対向配置された押さえ部材３６と、押さえ部材３６を駆動する押圧機構３５と、を備える。固定電極１２には電源部１の他方の電極と接続されている。これらの固定電極１２、押さえ部材３６、押圧機構３５は第１実施形態と同様である。
【００６０】
［通電加熱方法］
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。
【００６１】
この状態で、電源部１から固定電極１２とブスバー２５とに電圧を印加する。これによりブスバー２５から導電ブラシ４５を介して通電ローラ２３に給電され、通電ローラ２３と固定電極１２との間の加熱領域に電流を流す。
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。
【００６２】
これによりワークＷの加熱領域において通電される領域が、狭い範囲から広い範囲に広がり、移動方向の各部において異なる通電時間通電される。即ち、ワークＷの固定電極１２が接触している一方の端部側ではより長い時間通電され、他端側ほど短い時間通電されることで、ワークＷの加熱領域が加熱される。
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。
【００６３】
［第２実施形態の作用効果］
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。
【００６４】
このためワークＷとブスバー２５との相対位置が変化せず、ワークＷ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。
【００６５】
この装置では、移動電極１１がブスバー２５とワークＷとの間に配置されているので、ブスバー２５からワークＷまでの間の給電経路を短くでき、ロスを小さくできる。
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。
【００６６】
この装置では、ブスバー２５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と対向しているので、移動電極１１を移動させた際に、常に移動電極１１とブスバー２５とを近接位置で接続でき、給電経路を短くできる。しかも移動電極１１を移動させた際にブスバー２５からワークＷまでの間の給電経路が変化しないため、安定した通電状態を維持することが可能である。
【００６７】
この装置では、押さえ部材３６によりワークＷが移動電極１１に押し付けられるので、移動電極１１を移動させた際に移動電極１１がワークＷの表面から浮き上がることを防止でき、ワークＷに安定して通電できる。
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。
【００６８】
また第２実施形態では第１実施形態と異なる構成を有するため、その構成の違いによる作用効果も得られる。
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。
【００６９】
また第２実施形態では、導電ブラシ４５がワークＷの加熱領域の略全体に対向して配置されているので、加熱領域の各部には導電ブラシ４５の各対向部位から給電することができる。そのため導電ブラシ４５からワークＷまでの給電経路を短くして略一定にでき、加熱領域全体に均等に通電できる。
【００７０】
［第２実施形態の変形例］
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。
【００７１】
［第３実施形態］
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。
【００７２】
電源部１は、通電加熱時にワークＷに所定の交流電流を供給可能なものであり、通電装置２０と一体でも別体に設けてもよい。
【００７３】
ブスバー２５は、第１実施形態と同様に、銅等の高い導電性を有する材料からなり、例えば通電加熱時に必要な電流を給電可能な十分な断面積を有する硬質の板材である。このブスバー２５は、ワークＷの加熱領域に沿うように架台２６に固定されており、電源部１の一方の電極に接続されている。
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。
【００７４】
第３実施形態の移動部３１は、ワークＷの加熱領域に接触するように配設された移動電極１１と、ブスバー２５から移動電極１１に給電するための給電機構４０と、移動電極１１に対向配置された押さえ部材３６と、押さえ部材３６を駆動する押圧機構３５と、これらを支持した移動フレーム３７をワークＷに沿って移動させる移動機構１５と、を備えている。
【００７５】
第３実施形態の移動部３１では、押さえ部材３６及び押圧機構３５は第１実施形態と同様のものを使用することができる。
【００７６】
移動電極１１は、ワークＷの表面に接触して転動する通電ローラ２３からなる。通電ローラ２３は、全周面及び軸部２３ａが導電性を有する材料からなり、全周面と軸部２３ａとの間が十分な導電性を有している。この通電ローラ２３は移動フレーム３７に装着された軸受部２４に回転自在に支持されている。通電ローラ２３の周面は移動方向に対して直交方向にワークＷの加熱領域と接触し、接触部分が加熱領域の全幅を横断している。通電ローラ２３は、第１実施形態と同様に、銅、鋳鉄、カーボン等の導電性の高い材料から形成されており、表面が断面円形の平滑面となっている。
【００７７】
給電機構４０は、ブスバー２５の表面に接触して転動する給電ローラ４１を備える。給電ローラ４１は、通電ローラ２３より大径に形成され、通電ローラ２３の両端側の軸部２３ａに装着されている。給電ローラ４１は軸部２３ａに固定されていてもよいが、軸部２３ａより軟質の金属等からなるスライド軸受けを介して軸部２３ａに回動可能に装着されてもよい。給電ローラ４１の周面と軸部２３ａとの間は十分な導電性を有するのがよい。
【００７８】
移動機構１５は、第１実施形態と同様に構成されている。ここでは通電ローラ２３及び給電ローラ４１を支持する軸部２３ａの軸受部２４と、押さえローラ３８の軸受部３９とが、移動フレーム３７に支持されて移動可能となっている。
【００７９】
この移動機構１５では、ねじ軸１７が回転速度や回転量が制御されて駆動されると、移動フレームがスライドレール１６に沿って所定速度及び所定量移動し、これに伴って通電ローラ２３及び給電ローラ４１が移動する。その際、通電ローラ２３がワークＷに接触した状態で、給電ローラ４１がブスバー２５に接触した状態のまま移動可能である。
【００８０】
押さえ部材３６が加圧されると、ワークＷが通電ローラ２３に押し付けられる。給電ローラ４１が通電ローラ２３より大きな直径を有するため、通電ローラ２３はブスバー２５の表面と離間した状態でワークＷと圧接される。また給電ローラ４１がワークＷよりも両外側に配置されているため、ワークＷに接触することなくブスバー２５の両側縁側に圧接される。
【００８１】
一方、第３実施形態の固定部３２は、ワークＷの加熱領域の端部に接触するように配設された固定電極１２と、固定電極１２に対向配置された押さえ部材３６と、押さえ部材３６を駆動する押圧機構３５と、を備える。固定電極１２には電源部１の他方の電極と接続されている。これらの固定電極１２、押さえ部材３６、押圧機構３５は第１実施形態と同様である。
【００８２】
［通電加熱方法］
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。
【００８３】
この状態で、電源部１から固定電極１２とブスバー２５とに電圧を印加する。これによりブスバー２５から給電ローラ４１を介して通電ローラ２３に給電し、通電ローラ２３と固定電極１２との間の加熱領域に電流を流す。
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。
【００８４】
これによりワークＷの加熱領域において通電される領域が、狭い範囲から広い範囲に広がり、移動方向の各部において異なる通電時間通電される。即ち、ワークＷの固定電極１２が接触している一方の端部側ではより長い時間通電され、他端側ほど短い時間通電されて、ワークＷの加熱領域が加熱される。
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、且つ温度分布を設けて加熱することができる。
【００８５】
［第３実施形態の作用効果］
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。
【００８６】
このためワークＷとブスバー２５との相対位置が変化せず、ワークＷ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。
【００８７】
この装置では、移動電極１１がブスバー２５とワークＷとの間に配置されているので、ブスバー２５からワークＷまでの間の給電経路を短くでき、ロスを小さくできる。
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。
【００８８】
この装置では、ブスバー２５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と対向しているので、移動電極１１を移動させた際に、常に移動電極１１とブスバー２５とを近接位置で接続でき、給電経路を短くできる。しかも移動電極１１を移動させた際にブスバー２５からワークＷまでの間の給電経路が変化しないため、安定した通電状態を維持することが可能である。
【００８９】
この装置では、押さえ部材３６によりワークＷが移動電極１１に押し付けられるので、移動電極１１を移動させた際に移動電極１１がワークＷの表面から浮き上がることを防止でき、ワークＷに安定して通電できる。
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。
【００９０】
また第３実施形態では第１実施形態と異なる構成を有するため、その構成の違いによる作用効果も得られる。
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。
【００９１】
［第３実施形態の変形例］
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。
【００９２】
なお、上記各実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば上記各実施形態では、通電装置を通電加熱装置として用いた例について説明したが、本発明の通電装置はワークの通電加熱装置以外の装置であっても、ワークに電流を通電するために使用することができる。
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。
【符号の説明】
【００９３】
Ｗ  ワーク
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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