(57)【要約】【課題】誘導（ジュール熱による）によって加熱が行われ、加熱されるべきパーツよりも大きな領域を占有することがなく、製造ラインによって使用される領域の良好な利用を得ることが可能な自動制御電気加熱機器を提供する。【解決手段】高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器であって、実質的に、加熱コントローラシステム（２）、電力コントローラシステム（３）、電力変圧器（４）、データ取得システム（５）、プレート又はパーツの機械式固定装置（６）、および電気接触の実行／膨張補償システムを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器であって、実質的に、加熱コントローラシステム（２）、電力コントローラシステム（３）、電力変圧器（４）、データ取得システム（５）、プレート又はパーツ（Ｐ）の機械式固定装置（６）、および電気接触の実行／膨張補償システム（７）を備えた高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【請求項２】
前記加熱コントローラシステム（２）は、前記パーツ（Ｐ）のクローズドループ加熱制御、前記電力コントローラシステム（３）として作用する温度センサ（Ｓｔ）（サーモカップル、熱カメラ等）からの信号の受信、を行う請求項１に記載の高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【請求項３】
前記電力コントローラシステム（３）は、前記電力変圧器（４）に、加熱中に必要な電力を供給する請求項１に記載の高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【請求項４】
前記電力変圧器（４）は、前記電力コントローラシステム（３）によって供給される電圧と電流の値を設定の変圧比から前記プレート（Ｐ）に直接適用されるレベルに変換する請求項１に記載の高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【請求項５】
前記データ取得システム（５）は、前記プレート（Ｐ）の温度測定を行い、この情報を加熱コントローラシステム（２）に供給して、制御を実行可能にすることによって制御ループの閉じを行う請求項１に記載の高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【請求項６】
前記プレート（Ｐ）の固定と電気接触の実行のための前記機械式固定装置（６）は、電極のそれとの電気接触を促進することによって加熱されるべき前記プレート（Ｐ）を機械的に固定する請求項１に記載の高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【請求項７】
前記プレートの固定と電気接触の実行のための前記機械式固定装置（６）は、前記プレートを固定するために以下の可動部分、即ち、支持構造（６．１）、熱膨張補償アセンブリ（６．２）、シリンダ（６．３）、冷却通路（６．４．１）を備える銅電極（６．４）、電極（６．５）を固定し閉じるための機械装置（７）、前記電力コントローラシステム（３）と前記電力変圧器（４）とによって形成される電力セットに接続されているすべて、を有する、請求項１に記載の高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【請求項８】
電極（６．４）を含むすべての電力機器（３および４）は、内部冷却通路（６．４．１）を介して冷却される請求項１〜７の何れか一項に記載の高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【請求項９】
前記プレート（Ｐ）の加熱中、前記膨張補償システム（７）は、前記プレート（Ｐ）の反りを回避するべく電極（６．４）を移動させる請求項１に記載の高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
冶金工業、特に、自動車パーツの分野、に関連する本特許は、そのパーツにより高い硬度と機械抵抗とを与え、それによってより大きな荷重と衝撃に耐える軽量な最終製品を作り出すことを可能にする、材料の特定の原料によるホットスタンピングから工具硬化処理によって高強度プレス加工品を製造するための自動電気加熱機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温成形処理から高硬度のプレス加工品を製造することは、金属シート（特定材料）を加熱し、この材料を、その金属材料の微小構造を、予め成形されたシートを工具内においてその最終形状へと急冷することによって高硬度状態へと変換することからなる。このためには、前記プレートを室温からその微小構造がオーステナイトへと変換されるその材料のオーステナイト化温度と呼ばれる温度にまで加熱する必要がある。
【０００３】
現在の技術では、このプレートの加熱は、この目的のための特定の機器を使用し、これは、輻射による加熱、燃料の燃焼（一般に天然ガス又はＬＰＧ）、電気加熱（抵抗器）、又は、電気誘導による加熱、によっておこなうことができる。
【０００４】
燃料加熱、その内部においてパーツがその炉内部で長い通路（１０メートル以上の長さ）を通過する連続炉の電気式又は混合式（電気と燃料）の加熱オプションを利用する機器において、前記パーツは、その温度が炉の出口において所望の温度に達するまで徐々に上昇するように、そのコースを通じて燃料燃焼又は電気抵抗器の加熱によって発生される熱を受ける。通常、これらの炉は、互いに異なる上昇温度を有する複数のゾーンを有し、ここで、前記プレートは、通路に沿ってその温度を各ゾーンの温度と等しくしていく。固定式の炉も使用可能である。これらのケースにおいては、前記材料は、高温チャンバに堆積され、パーツは所望の温度に達するまでその内部に残され、その温度に達した時にそこから取り出される。
【０００５】
誘導加熱では、パーツの熱は、その内部に電流を発生せてその結果この内部電流によってそれを加熱するべく当該パーツの周りに配置されて所定の電流を循環させるコイルによって誘導される電流を介して発生される。これらの炉は、又、連続式又は固定式のものとすることができ、連続式の炉においては、ピースは加熱コイルの近傍のコンベアベルトによって環境温度のその片側から、前記所望温度の他方の側へと移動される。静止式炉の場合は、前記パーツは、コイルが配置されたチャンバ内に堆積され、必要な温度に達するとその内部から取り出される。
【０００６】
既存の機器を分析すると、連続式燃料−電気炉の場合、又、連続誘導式炉の場合、製品の温度を上昇させるために移動することが必要なコースの長さにより大きな空間が費やされることが観察される。チャンバ内の空間の効率的利用は、それによって他の製造処理もそこに収めることが可能となり、又、収納と、ロジスティック上の改善も可能となることから、企業にとって大きな価値を持つ。
【０００７】
そのような機器において観察されるもう一つの点は、加熱速度であって、これは、加熱に必要な時間に影響し、処理生産性に大きな影響を与える。輻射加熱の場合、約６．５℃／秒の加熱速度を達成することが可能であり、誘導加熱の場合は、２００℃／秒の加熱速度を達成することが可能である。
【０００８】
上述した欠点に加え、加熱処理における非効率性から生じるエネルギ消費によって、企業にとって高い生産コストが生じる可能性があり、コストを削減可能とするためにはより効率的な処理が常に必要である。輻射加熱の場合、連続炉の効率は約２６％であり、誘導加熱の場合、この値は４０〜６０％である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この点に鑑み、本発明は、誘導（ジュール熱による）によって加熱が行われ、加熱されるべきパーツよりも大きな領域を占有することがなく、製造ラインによって使用される領域の良好な利用を得ることが可能な自動制御電気加熱機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る自動制御電気加熱機器は、高耐性パーツ製造のための自動制御電気加熱機器であって、その第一特徴構成は、実質的に、加熱コントローラシステム（２）、電力コントローラシステム（３）、電力変圧器（４）、データ取得システム（５）、プレート又はパーツ（Ｐ）の機械式固定装置（６）、および電気接触の実行／膨張補償システム（７）を備えた点にある。
【００１１】
本発明に係る自動制御電気加熱機器の第二特徴構成は、前記加熱コントローラシステム（２）は、前記パーツ（Ｐ）のクローズドループ加熱制御、前記電力コントローラシステム（３）として作用する温度センサ（Ｓｔ）（サーモカップル、熱カメラ等）からの信号の受信、を行う点にある。
【００１２】
本発明に係る自動制御電気加熱機器の第三特徴構成は、前記電力コントローラシステム（３）は、前記電力変圧器（４）に、加熱中に必要な電力を供給する点にある。
【００１３】
本発明に係る自動制御電気加熱機器の第四特徴構成は、前記電力変圧器（４）は、前記電力コントローラシステム（３）によって供給される電圧と電流の値を設定の変圧比から前記プレート（Ｐ）に直接適用されるレベルに変換する点にある。
【００１４】
本発明に係る自動制御電気加熱機器の第五特徴構成は、前記データ取得システム（５）は、前記プレート（Ｐ）の温度測定を行い、この情報を加熱コントローラシステム（２）に供給して、制御を実行可能にすることによって制御ループの閉じを行う点にある。
【００１５】
本発明に係る自動制御電気加熱機器の第六特徴構成は、前記プレート（Ｐ）の固定と電気接触の実行のための前記機械式固定装置（６）は、電極のそれとの電気接触を促進することによって加熱されるべき前記プレート（Ｐ）を機械的に固定する点にある。
【００１６】
本発明に係る自動制御電気加熱機器の第七特徴構成は、前記プレートの固定と電気接触の実行のための前記機械式固定装置（６）は、前記プレートを固定するために以下の可動部分、即ち、支持構造（６．１）、熱膨張補償アセンブリ（６．２）、シリンダ（６．３）、冷却通路（６．４．１）を備える銅電極（６．４）、電極（６．５）を固定し閉じるための機械装置（７）、前記電力コントローラシステム（３）と前記電力変圧器（４）とによって形成される電力セットに接続されているすべて、を有する、点にある。
【００１７】
本発明に係る自動制御電気加熱機器の第八特徴構成は、電極（６．４）を含むすべての電力機器（３および４）は、内部冷却通路（６．４．１）を介して冷却される点にある。
【００１８】
本発明に係る自動制御電気加熱機器の第九特徴構成は、前記プレート（Ｐ）の加熱中、前記膨張補償システム（７）は、前記プレート（Ｐ）の反りを回避するべく電極（６．４）を移動させる点にある。
【発明の効果】
【００１９】
このような加熱によって最大４００℃／秒の加熱速度を達成することができ、これは誘導加熱の二倍、輻射加熱の６１倍の速度である。従って、処理の効率、即ち、プレートの加熱を行うためのエネルギの利用効率は、８７％に達することができ、これによって、金属シートを変形するコストの大幅な節約が促進される。
【００２０】
前記機器それに基づく誘導加熱は、この目的のために今日の技術において使用される前記公知の処理において遭遇されるいくつかの問題を取り除き、加熱されるべき金属シートのサイズに鑑みて必要とされる機器のサイズの点では、その設置においてより良好な空間利用を促進するものである。それは、又、この技術の利用によって得られる加熱の速度の点ではより迅速な加熱を可能にする。この技術の利用において得られるもう一つの利点は、加熱中に消費されるエネルギのより大きな割合が製品の温度ゲインに変換されことによるそのエネルギ効率であって、それによって生産コストが改善されエネルギの無駄が削減される。
【００２１】
高強度パーツ製造のための自動制御電気加熱機器、即ち本特許の課題、は、本明細書の一部を構成しそれらの技術的特徴構成の説明と参照符号とを含む添付の図面を参照することによってより良く理解されるであろう。これらの図面は、それらの大きさ、プロポーション、追加される可能な仕上げのタイプ、それらの実用用途範囲、に関してその構成を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の装置の斜視図である。
【図２】本発明の機器の斜視図であって、熱膨張補償システムを詳細に示す図である。
【図３】前記装置の側面図であって、電極の配置とそれらの物理的構成を示す図である。
【図４】前記電極の斜視図であって、その内部冷却ダクトを示す図である。
【図５】前記機器の電気ブロック図である。
【図６】前記機器の作動のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
これらの図面およびそれらの参照番号を参照して、本特許の課題は、基本的に以下のパーツから成る高強度パーツ製造のための自動制御電気加熱機器に関する。即ち、加熱コントローラシステム（２）、電力コントローラシステム（３）、電力変圧器（４）、データ取得システム（５）、プレートの機械式固定装置（６）、電気接触の実行／膨張補償システム（７）を備える。
【００２４】
この機器（１）において、前記加熱コントローラシステム（２）は、所定のパラメータに応じた均一な加熱を達成するために必要な電力（電圧と電流）を提供するために、パーツのクローズドループ加熱制御、前記電力コントローラシステム（３）として作用する温度センサ（Ｓｔ）（サーモカップル、熱カメラ、等）からの信号の受信、を行う。
【００２５】
前記電力コントローラシステム（３）は、前記設備サイトの電気ネットワーク（Ｒ）によって供給され、前記加熱コントローラシステム（２）からのコマンドを受けて、前記電力変圧器（４）に、加熱中に必要な電力を供給し、加熱のためのすべてのエネルギ需要に対応する。
【００２６】
前記電力変圧器（４）は、前記電力コントローラシステム（３）によって供給される電圧と電流の値を設定の変圧比から前記プレートに直接適用されるレベルに変換する。
【００２７】
前記データ取得システム（５）は、パーツの温度測定を行い、この情報を加熱コントローラシステム（２）に供給して、制御を可能にすることによって制御ループを閉じる。この加熱コントローラシステム（２）は、正確かつ効率的な温度制御とモニタリングを促進する。
【００２８】
前記プレート（Ｐ）の固定と、電気接触の実行のための前記機械式固定装置（６）は、加熱されるべき前記プレートを機械的に固定し、電極のプレート（Ｐ）に対する電気接触を促進する。この装置（６）は、プレートを固定するために以下の可動部分を有する。即ち、支持構造（６．１）、熱膨張補償器セット（６．２）、固定シリンダ（６．３）、冷却通路（６．４．１）を備える銅電極（６．４）、前記電力コントローラシステム（３）と前記電力変圧器（４）とによって形成される電力アセンブリに接続された電極（６．５）を固定し閉じるための機械装置（７）を有する。前記電極（６．４）を含むすべての電力機器（３および４）は、機器における不都合な効率損失をもたらす可能性のある熱の蓄積を回避するべく冷却される。
【００２９】
前記自動加熱機器（１）に使用される前記電極（６．４）は、システムの損失を低減するべく前記加熱に使用される電流を効率的に伝導するために高い導電性と良好な機械的耐性を有し、エネルギ伝達効率を増大させるために低温を維持するための内部冷却通路（６．４．１）を備えている。
【００３０】
実施において、プレート又はパーツ（Ｐ）が前記装置（１）に載置されると、それは前記電極（６．４）と接触され、前記固定シリンダ（６．３）を閉じることによって、前記電極（６．４）とプレート（Ｐ）との最善の接触を促進する。プレート（Ｐ）が位置決めされると、前記加熱コントローラシステム（２）がその作動を開始し、前記電力コントローラシステム（３）に、前記電力変圧器（４）に対して電気エネルギを放出するための「参照」（a reference）を送信する。
【００３１】
前記電力コントローラシステム（３）は、その電力供給（設備のグリッド）において使用される電力を受け取ると、整流作用/調節を通じてその処理が行われ、前記加熱コントローラシステム（２）を解放してその加熱の瞬間に対して特定の電圧を前記電力変圧器（４）に与えることによって加熱を開始する。前記電力変圧器（４）は、この受け取った電圧の変換を行い、変換された値を、プレート（Ｐ）がその上に配置された電極（６．４）に与える。プレート（Ｐ）に対するこの電圧の付与によって、その内側で高電流が発生し、加熱が行われる。
【００３２】
加熱が開始されると、前記データ取得システム（５）は、温度測定を行い、それらを前記加熱コントローラシステム（２）に送り、当該電力コントローラシステム（３）がこの情報を取得して、前記変圧器、最終的には加熱されるプレート（Ｐ）、に付与される電圧／電流値を調節することができるように、コマンドを送る。
【００３３】
加熱中、前記プレートは、発生される熱による熱膨張を受け、その時、前記膨張補償システム（７）が前記電極（６．４）を移動させて処理中におけるプレート（Ｐ）の反りを回避し、それが常に平坦になるようにする。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、材料の特定の原料によるホットスタンピングから工具硬化処理によって高強度プレス加工品を製造するための自動電気加熱機器に利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
Ｐ          プレート又はパーツ
Ｓｔ        温度センサ
２          加熱コントローラシステム
３          電力コントローラシステム
４          電力変圧器
５          データ取得システム
６          プレート又はパーツの機械式固定装置
６．１      支持構造
６．２      熱膨張補償アセンブリ
６．３      シリンダ
６．４      銅電極
６．４．１  冷却通路
６．５      電極
【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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