(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークを均一に加熱又は所定の温度分布となるよう加熱でき、且つ生産性を高めることができる通電加熱装置及び通電加熱方法を提供する。【解決手段】通電加熱装置１は、対向配置される第１電極部１２及び第２電極部１３と、第１電極部及び第２電極部に接続される給電部１５と、第１電極部及び第２電極部がワークに接触した状態で且つ給電部から第１電極部と第２電極部とを経由してワークに通電されている状態で、第１電極部及び第２電極部の少なくとも一方の電極部を第１電極部と第２電極部との対向方向に沿って移動させる電極部移動機構１６と、第１電極部と第２電極部との間に位置するワークの通電加熱領域を第１電極部と第２電極部との対向方向に挟んでワークを保持する第１保持部１０及び第２保持部１１と、第１保持部及び第２保持部の少なくとも一方の保持部を移動させてワークを対向方向に引っ張る保持部移動機構１７と、を備える。【選択図】図１
2019050137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をあけて対向配置される第１電極部及び第２電極部と、
前記第１電極部及び前記第２電極部に電気的に接続される給電部と、
前記第１電極部及び前記第２電極部がワークに接触した状態で且つ前記給電部から前記第１電極部と前記第２電極部とを経由して前記ワークに通電されている状態で、前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方の電極部を前記第１電極部と前記第２電極部との対向方向に沿って移動させる電極部移動機構と、
少なくとも一方の前記電極部が移動された状態で前記第１電極部と前記第２電極部との間に位置する前記ワークの通電加熱領域を前記対向方向に挟んで前記ワークを保持する第１保持部及び第２保持部と、
前記第１保持部及び前記第２保持部の少なくとも一方の保持部を移動させて前記ワークを前記対向方向に沿って引っ張る保持部移動機構と、
を備える通電加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の通電加熱装置であって、
前記第１保持部及び前記第２保持部は、前記第１電極部及び前記第２電極部とは別に構成されており、
前記保持部移動機構は、前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方の電極部が前記ワークから離間された状態で、前記第１保持部及び前記第２保持部のうち前記ワークから離間された前記電極部側に配置されている保持部を移動させる通電加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の通電加熱装置であって、
前記第１電極部及び前記第２電極部は、前記ワークを保持可能に構成されており、
前記第１保持部は、前記第１電極部を含み、前記第１電極部によって前記ワークを保持し、
前記第２保持部は、前記第２電極部を含み、前記第２電極部によって前記ワークを保持する通電加熱装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載の通電加熱装置であって、
前記第１電極部及び前記第２電極部は、前記ワークの通電加熱領域を横断する長さを有する通電加熱装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項記載の通電加熱装置であって、
前記電極部移動機構によって移動させる電極部の移動速度と、前記ワークに流す電流量と、の何れか一方又は双方を制御する制御部をさらに備える通電加熱装置。
【請求項６】
請求項５記載の通電加熱装置であって、
前記制御部は、前記電極部の移動速度及び前記ワークに流す電流量の何れか一方又は双方を、前記ワークの形状及び寸法に基づき制御する通電加熱装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載の通電加熱装置であって、
前記第１電極部及び前記第２電極部毎に設けられており、前記ワークに沿って配置され且つ前記給電部に電気的に接続されたブスバーをさらに備え、
前記第１電極部及び前記第２電極部は、いずれも、前記ブスバー及び前記ワークに対して接触した状態で移動可能である通電加熱装置。
【請求項８】
請求項７記載の通電加熱装置であって、
前記第１電極部及び前記第２電極部は、いずれも、前記ブスバーと前記ワークとの間に配置される電極を有し、
前記電極は、前記ワークの表面を転動する通電ローラであり、
前記通電ローラの周面は導電性を有しており、前記通電ローラの周面から前記ワークの表面に通電する通電加熱装置。
【請求項９】
請求項８記載の通電加熱装置であって、
前記第１電極部及び前記第２電極部は、いずれも、前記ブスバーの表面を転動し且つ前記電極と共に移動可能な給電ローラを有し、
前記給電ローラから前記電極に通電する通電加熱装置。
【請求項１０】
請求項９記載の通電加熱装置であって、
前記給電ローラの周面は導電性を有しており、前記給電ローラの周面から前記電極に通電する通電加熱装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の通電加熱装置であって、
前記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通電加熱装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の通電加熱装置であって、
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前記通電ローラの軸線を含む仮想面とずれた位置に配置されている通電加熱装置。
【請求項１３】
請求項９記載の通電加熱装置であって、
前記給電ローラは、前記電極の軸方向両端側に配置されている通電加熱装置。
【請求項１４】
請求項８記載の通電加熱装置であって、
前記ブスバーの前記ワーク側の表面には、導電ブラシが配設されており、
前記電極は、前記導電ブラシに摺接する通電加熱装置。
【請求項１５】
請求項８から１４のいずれか一項記載の通電加熱装置であって、
前記第１電極部及び前記第２電極部は、いずれも、前記電極と対向配置されて前記電極と共に移動する押さえ部材を有し、
前記押さえ部材によって前記ワークが前記電極に押し付けられる通電加熱装置。
【請求項１６】
断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１加熱領域と、前記第１加熱領域の一部と幅方向に隣り合って前記第１加熱領域と一体に設けられた第２加熱領域と、を有する板状ワークの加熱装置であって、
前記第１加熱領域を加熱する第１加熱部と、
前記第２加熱領域を加熱する第２加熱部と、
を備え、
前記第１加熱部が、請求項１から１５のいずれか一項記載の通電加熱装置であり、
前記通電加熱装置の前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方が前記第１加熱領域上で前記長手方向に移動される加熱装置。
【請求項１７】
断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１加熱領域と、前記第１加熱領域と長手方向に隣り合って前記第１加熱領域と一体に設けられており且つ前記第１加熱領域より幅広の第２加熱領域と、を有する板状ワークの加熱装置であって、
前記第２加熱領域を加熱する部分加熱部と、
前記第１加熱領域及び前記第２加熱領域を加熱する全体加熱部と、
を備え、
前記全体加熱部が、請求項１から１５のいずれか一項記載の通電加熱装置であり、
前記通電加熱装置の前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方が前記板状ワークの前記長手方向に移動される加熱装置。
【請求項１８】
間隔をおいて対向配置した第１電極部と第２電極部とをワークに接触させた状態で且つ第１電極部と第２電極部とを経由して前記ワークに通電した状態で、前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方の電極部を前記第１電極部と第２電極部との対向方向に沿って移動させることにより、前記ワークを通電加熱し、
少なくとも一方の前記電極部が移動された状態で前記第１電極部と前記第２電極部との間に位置する前記ワークの通電加熱領域を前記対向方向に挟む第１保持部と第２保持部とによって前記ワークを保持し、前記第１保持部及び前記第２保持部の少なくとも一方の保持部を前記対向方向に沿って移動させることにより、通電加熱に伴い膨張する前記ワークを引っ張って平坦化する通電加熱方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の通電加熱方法であって、
前記第１保持部及び前記第２保持部は、前記第１電極部及び前記第２電極部とは別に構成されており、
前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方の電極部を前記ワークから離間させた状態で、前記第１保持部及び前記第２保持部のうち前記ワークから離間させた前記電極部側に配置されている保持部を移動させる通電加熱方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の通電加熱方法であって、
前記第１電極部及び前記第２電極部は、前記ワークを保持可能に構成されており、
前記第１保持部は、前記第１電極部を含み、前記第１電極部によって前記ワークを保持し、
前記第２保持部は、前記第２電極部を含み、前記第２電極部によって前記ワークを保持する通電加熱方法。
【請求項２１】
請求項１８から２０のいずれか一項記載の通電加熱方法であって、
移動させる前記電極部の移動速度と、前記ワークに流す電流量との何れか一方又は双方を制御することにより、前記通電加熱領域を前記対向方向に並ぶ短冊状の複数の区分領域に仮想的に区分した前記区分領域毎に熱量を制御する通電加熱方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の通電加熱方法であって、
前記通電加熱領域は、前記対向方向の単位長さあたりの抵抗が前記対向方向に沿って変化しており、
移動させる前記電極部の移動速度と、前記ワークに流す電流量との何れか一方又は双方を、前記通電加熱領域の抵抗の変化に基づいて制御する通電加熱方法。
【請求項２３】
請求項２１又は２２記載の通電加熱方法であって、
前記通電加熱領域は、断面積が前記対向方向に沿って減少する形状を有しており、
前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方を、前記通電加熱領域の断面積が減少する方向に移動させる通電加熱方法。
【請求項２４】
請求項１８から２３のいずれか一項記載の通電加熱方法であって、
前記通電加熱領域を、前記対向方向に隣り合う第１通電加熱領域と第２通電加熱領域とに区分し、
前記第１電極部及び前記第２電極部を前記第１通電加熱領域上で前記第１通電加熱領域と前記第２通電加熱領域との境界に隣設し、前記第１電極部と前記第２電極部とを経由して前記ワークに通電した状態で、前記境界から遠い前記第１電極部を前記第１通電加熱領域の前記境界とは反対側の一端に向けて移動させる通電加熱方法。
【請求項２５】
請求項１８から２３のいずれか一項記載の通電加熱方法であって、
前記通電加熱領域は、前記対向方向に隣り合う第１通電加熱領域と第２通電加熱領域とに区分し、
前記第１電極部を前記第１通電加熱領域上で前記第１通電加熱領域と前記第２通電加熱領域との境界に隣設し且つ前記第２電極部を前記第２通電加熱領域上で前記境界に隣設し、前記第１電極部と前記第２電極部とを経由して前記ワークに通電した状態で、前記第１電極部を前記第１通電加熱領域の前記境界とは反対側の一端に向けて移動させる通電加熱方法。
【請求項２６】
請求項２４又は２５記載の通電加熱方法であって、
前記第１電極部と前記第２電極部とを経由して前記ワークに通電した状態で、前記第２電極部を前記第２通電加熱領域の前記境界とは反対側の一端に向けて移動させる通電加熱方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の通電加熱方法であって、
前記第１電極部と前記第２電極部とを経由して前記ワークに通電した状態で、前記第２電極部を移動させずに前記第１電極部を前記第１通電加熱領域の前記一端に向けて移動させて前記第１電極部と前記第２電極部との間隔を広げ、前記第１電極部が前記第１通電加熱領域の前記一端に達する前に前記第２電極部を前記第２通電加熱領域の前記一端に向けて移動させることにより、前記第１通電加熱領域を前記第２通電加熱領域よりも高温に加熱する通電加熱方法。
【請求項２８】
請求項２４から２７のいずれか一項記載の通電加熱方法であって、
前記ワークは、材質及び板厚の何れか一方又は双方が異なる第１鋼板と第２鋼板とを溶接部で前記対向方向に連結してなるブランク材であり、
前記第１通電加熱領域は前記第１鋼板に設定され、前記第２通電加熱領域は前記第２鋼板に設定される通電加熱方法。
【請求項２９】
断面積が長手方向に略一定であるか又は長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１加熱領域と、前記第１加熱領域の一部と幅方向に隣設された第２加熱領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、
前記第２加熱領域を加熱した後、請求項１８から２８のいずれか一項記載の通電加熱方法において前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方の電極部を前記長手方向に移動させるようにして前記第１加熱領域を通電加熱することにより、前記第１加熱領域及び前記第２加熱領域を所定温度範囲内に加熱する加熱方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の加熱方法であって、
前記第２加熱領域を前記所定温度範囲より高い温度に加熱した後、前記第１加熱領域を通電加熱する加熱方法。
【請求項３１】
幅が長手方向に略一定であるか又は長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１加熱領域と、前記第１加熱領域と長手方向に隣り合って前記第１加熱領域と一体に設けられ且つ前記第１加熱領域より幅広の第２加熱領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、
前記第２加熱領域を加熱した後、請求項１８から２８のいずれか一項記載の通電加熱方法において前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方の電極部を前記長手方向に移動させるようにして前記第１加熱領域及び前記第２加熱領域を通電加熱することにより、前記第１加熱領域及び前記第２加熱領域を所定温度範囲内に加熱する加熱方法。
【請求項３２】
請求項３１記載の加熱方法であって、
前記第２加熱領域を前記所定温度範囲より低い温度に加熱した後、前記第１加熱領域及び前記第２加熱領域を通電加熱する加熱方法。
【請求項３３】
請求項２９から３２のいずれか一項記載の加熱方法であって、
前記第２加熱領域を通電加熱、誘導加熱、炉加熱及びヒータ加熱の何れかにより加熱する加熱方法。
【請求項３４】
請求項１８から２８のいずれか一項記載の通電加熱方法によって前記ワークの前記通電加熱領域を加熱して、プレス型により加圧するホットプレス成形方法。
【請求項３５】
請求項２９から３２のいずれか一項記載の加熱方法によって前記板状ワークの前記第１加熱領域及び前記第２加熱領域を加熱して、プレス型により加圧するホットプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電加熱装置及び通電加熱方法、加熱装置及び加熱方法、並びにホットプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の構造物、例えばセンターピラー、リィ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ほぼ等しい平板状の鋼材を通電により熱処理するには、鋼材の左端部、右端部にそれぞれ一つの電極を配置し、電極間に電圧を印加すればよい。鋼材には一様な電流が流れるので、発熱量は鋼材の部位に依らず均一となる。
【０００５】
しかしながら、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。
【０００６】
板状の鋼材ではないが、鋼棒材を通電加熱する技術が特許文献３に開示されており、それによると、鋼棒材の一端に一方の電極を固定し、鋼棒材のうち加熱を必要とする部分と必要としない部分との境にクランプ型の電極を挟持せしめることにより、鋼棒材を部分的に加熱することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５８７５０１号公報
【特許文献２】特開平０６-７９３８９号公報
【特許文献３】特開昭５３-７５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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ばかりでなく、炉の温度制御が難しい。
【０００９】
そのため、特許文献１〜３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。しかしながら、特許文献１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するためには、電極対毎に通電量を制御しなければならず、設備コストの上で好ましくない。また、一つのワークに対して複数の電極対を配置する必要があるため、生産性も悪くなる。
【００１０】
そこで、本発明は、ワークを均一に加熱し又は所定の温度分布を有するように加熱するうえで、コストを削減でき、且つ生産性を高めることができる通電加熱装置及び通電加熱方法、並びに加熱装置及び加熱方法を提供することを第１の目的とし、これらの通電加熱方法及び加熱方法を利用できるホットプレス成形方法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】
【００１１】
本発明の一態様の通電加熱装置は、間隔をあけて対向配置される第１電極部及び第２電極部と、前記第１電極部及び前記第２電極部に電気的に接続される給電部と、前記第１電極部及び前記第２電極部がワークに接触した状態で且つ前記給電部から前記第１電極部と前記第２電極部とを経由して前記ワークに通電されている状態で、前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方の電極部を前記第１電極部と前記第２電極部との対向方向に沿って移動させる電極部移動機構と、少なくとも一方の前記電極部が移動された状態で前記第１電極部と前記第２電極部との間に位置する前記ワークの通電加熱領域を前記対向方向に挟んで前記ワークを保持する第１保持部及び第２保持部と、前記第１保持部及び前記第２保持部の少なくとも一方の保持部を移動させて前記ワークを前記対向方向に沿って引っ張る保持部移動機構と、を備える。
【００１２】
また、本発明の一態様の通電加熱方法は、間隔をおいて対向配置した第１電極部と第２電極部とをワークに接触させた状態で且つ第１電極部と第２電極部とを経由して前記ワークに通電した状態で、前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方の電極部を前記第１電極部と第２電極部との対向方向に沿って移動させることにより、前記ワークを通電加熱し、少なくとも一方の前記電極部が移動された状態で前記第１電極部と前記第２電極部との間に位置する前記ワークの通電加熱領域を前記対向方向に挟む第１保持部と第２保持部とによって前記ワークを保持し、前記第１保持部及び前記第２保持部の少なくとも一方の保持部を前記対向方向に沿って移動させることにより、通電加熱に伴い膨張する前記ワークを引っ張って平坦化する。
【００１３】
また、本発明の一態様の加熱装置は、断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１加熱領域と、上記第１加熱領域の一部と幅方向に隣り合って上記第１加熱領域と一体に設けられた第２加熱領域と、を有する板状ワークの加熱装置であって、上記第１加熱領域を加熱する第１加熱部と、上記第２加熱領域を加熱する第２加熱部と、を備え、上記第１加熱部が、上記通電加熱装置であり、上記通電加熱装置の上記第１電極部及び上記第２電極部の少なくとも一方が上記第１加熱領域上で上記長手方向に移動される。
【００１４】
また、本発明の一態様の加熱装置は、断面積が長手方向に略一定であるか長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１加熱領域と、上記第１加熱領域と長手方向に隣り合って上記第１加熱領域と一体に設けられており且つ上記第１加熱領域より幅広の第２加熱領域と、を有する板状ワークの加熱装置であって、上記第２加熱領域を加熱する部分加熱部と、上記第１加熱領域及び上記第２加熱領域を加熱する全体加熱部と、を備え、上記全体加熱部が、上記通電加熱装置であり、上記通電加熱装置の上記第１電極部及び上記第２電極部の少なくとも一方が上記板状ワークの上記長手方向に移動される。
【００１５】
また、本発明の一態様の加熱方法は、断面積が長手方向に略一定であるか又は長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１加熱領域と、上記第１加熱領域の一部と幅方向に隣設された第２加熱領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、上記第２加熱領域を加熱した後、上記通電加熱方法において上記第１電極部及び上記第２電極部の少なくとも一方の電極部を上記長手方向に移動させるようにして上記第１加熱領域を通電加熱することにより、上記第１加熱領域及び上記第２加熱領域を所定温度範囲内に加熱する。
【００１６】
また、本発明の一態様の加熱方法は、幅が長手方向に略一定であるか又は長手方向に沿って単調増加若しくは減少する第１加熱領域と、上記第１加熱領域と長手方向に隣り合って上記第１加熱領域と一体に設けられ且つ上記第１加熱領域より幅広の第２加熱領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、上記第２加熱領域を加熱した後、上記通電加熱方法において上記第１電極部及び上記第２電極部の少なくとも一方の電極部を上記長手方向に移動させるようにして上記第１加熱領域及び上記第２加熱領域を通電加熱することにより、上記第１加熱領域及び上記第２加熱領域を所定温度範囲内に加熱する。
【００１７】
また、本発明の一態様のホットプレス成形方法は、上記通電加熱方法によって上記ワークの上記通電加熱領域を加熱して、プレス型により加圧する。
【００１８】
また、本発明の一態様のホットプレス成形方法は、上記加熱方法によって上記板状ワークの上記第１加熱領域及び上記第２加熱領域を所定温度範囲内に加熱して、プレス型により加圧する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ワークを均一に加熱し又は所定の温度分布を有するように加熱するうえで、コストを削減でき、且つ生産性を高めることができる通電加熱装置及び通電加熱方法、並びに加熱装置及び加熱方法を提供することができ、これらの通電加熱方法及び加熱方法を利用できるホットプレス成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、通電加熱装置及び通電加熱方法の一例を示す図である。
【図２】図１の加熱方法の変形例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を説明するための、通電加熱方法の他の例を示す図である。
【図４】図３の加熱方法において、ワークを所定の温度範囲に加熱する場合の電極部の移動速度及び電流量の調整のコンセプトを示す図である。
【図５】図３の加熱方法において、加熱開始からの経過時間と電極部の位置との関係、電極部の移動と電流量との関係、並びに加熱終了時におけるワークの温度分布の一例を示す図である。
【図６】図３の加熱方法において、加熱開始からの経過時間と電極部の位置との関係、電極部の移動と電流量との関係、並びに加熱終了時におけるワークの温度分布の他の例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態を説明するための、通電加熱方法の他の例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態を説明するための、通電加熱方法の他の例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態を説明するための、通電加熱方法の他の例を示す図である。
【図１０】図１の通電加熱装置の側面図である。
【図１１】図１の通電加熱装置の平面図である。
【図１２】図１の通電加熱装置の保持部の側面図である。
【図１３】図１の通電加熱装置の電極部の一例の正面図である。
【図１４】図１３の電極部を模式的に示す図である。
【図１５】図１３の電極部の変形例を模式的に示す図である。
【図１６】図１の通電加熱装置の電極部の他の例の正面図である。
【図１７】図１６の電極部を模式的に示す図である。
【図１８】図１７の電極部の要部の拡大図である。
【図１９】図１の通電加熱装置の電極部の他の例の正面図である。
【図２０】図１９の電極部を模式的に示す図である。
【図２１】図１の通電加熱装置の変形例を模式的に示す図である。
【図２２】本発明の実施形態を説明するための、通電加熱方法の他の例を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態を説明するための、通電加熱方法の他の例を示す図である。
【図２４】本発明の実施形態を説明するための、通電加熱方法の他の例を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態を説明するための、加熱装置及び加熱方法の一例を示す図である。
【図２６】本発明の実施形態を説明するための、加熱装置及び加熱方法の他の例を示す図である。
【図２７】本発明の実施形態を説明するための、加熱装置及び加熱方法の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本発明の実施形態を説明するための、通電加熱装置及び通電加熱方法の一例を模式的に示す。
【００２３】
図１（Ａ）に示すワークＷ１は、単一の部材からなる板状のワークであり、例えば鋼板である。ワークＷ１は、厚み及び幅が一定の略長方形状に形成されており、全体が一つの通電加熱すべき領域（以下、通電加熱領域という）とされている。
【００２４】
ワークＷ１を通電加熱する通電加熱装置１は、ワークＷ１を保持する第１保持部１０及び第２保持部１１と、第１電極部１２及び第２電極部１３からなる電極対１４と、電極対１４に電気的に接続される給電部１５と、電極部移動機構１６と、保持部移動機構１７と、制御部１８と、を備えている。
【００２５】
第１保持部１０はワークＷ１の長手方向の一方の端部Ｌに配置されており、第２保持部１１はワークＷ１の長手方向の他方の端部Ｒに配置され、ワークＷ１の通電加熱領域を第１保持部１０との間に挟んで配置されている。
【００２６】
第１電極部１２及び第２電極部１３は、第１保持部１０と第２保持部１１との間でワークＷ１の長手方向に間隔をあけて配置されており、第１電極部１２は第１保持部１０側に配置され、第２電極部１３は第２保持部１１側に配置されている。
【００２７】
給電部１５は、第１電極部１２及び第２電極部１３に電気的に接続されており、第１電極部１２及び第２電極部１３からなる電極対１４に電流を供給する。給電部１５は、直流電源であってもよいし、交流電源であってもよい。給電部１５から電極対１４に供給される電流は制御部１８によって制御される。
【００２８】
電極部移動機構１６は、第１電極部１２を移動させる第１移動部２０と、第２電極部１３を移動させる第２移動部２１とを有する。第１移動部２０は、第１電極部１２とワークＷ１との接触を保って第１電極部１２をワークＷ１の長手方向に移動可能である。同様に、第２移動部２１は、第２電極部１３とワークＷ１との接触を保って第２電極部１３をワークＷ１の長手方向に移動可能である。第１移動部２０による第１電極部１２の移動と、第２移動部２１による第２電極部１３の移動とは、制御部１８によって制御される。
【００２９】
保持部移動機構１７は、本例では、第２保持部１１をワークＷ１の長手方向に移動させる。保持部移動機構１７による第２保持部１１の移動は、制御部１８によって制御される。
【００３０】
図１（Ａ）〜図１（Ｆ）に示す例では、第１電極部１２及び第２電極部１３のうち一方の第１電極部１２のみがワークＷ１の長手方向に移動され、ワークＷ１が通電加熱される。
【００３１】
まず、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、第１電極部１２及び第２電極部１３が、ワークＷ１の端部Ｒに配置され、ワークＷ１と接触した状態に配置される。
【００３２】
図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示すように、給電部１５から第１電極部１２と第２電極部１３とを経由してワークＷ１に通電されている状態で、第１電極部１２がワークＷ１の端部Ｌに向けて移動され、第１電極部１２と第２電極部１３との間隔が次第に拡大される。ワークＷ１において第１電極部１２と第２電極部１３との間に位置する領域に電流が流れ、その領域が通電加熱される。第１電極部１２が端部Ｌに達した後、ワークＷ１に対する通電が終了される。
【００３３】
ワークＷ１に対する通電が開始されてから終了されるまでの間、第１電極部１２の移動速度と、ワークＷ１に流れる電流量との何れか一方又は双方が制御部１８によって制御される。これにより、ワークＷ１の通電加熱領域を長手方向に並ぶ短冊状の複数の区分領域（ｗ１，ｗ２，・・・ｗｎ）に仮想的に分割した場合の各区分領域に生じる熱量を制御することが可能となる。
【００３４】
図１（Ｃ）に示すように、ワークＷ１の通電加熱領域を長さΔＩでｎ個の区分領域に仮想的に分割して考える。第１電極部１２が第ｉ区分領域を通過する時の電流量をＩｉ（Ａ）、第１電極部１２が第ｉ区分領域を通過する時間をｔｉ（ｓｅｃ）とすると、第ｉ区分領域の温度上昇量は、第１電極部１２が第ｉ区分領域を通過以後加熱されるので、次式で与えられる。
【００３５】
【数１】
2019050137.tif 000003
ただし、ρｅは抵抗率（Ω・ｍ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ３）、ｃは比熱（Ｊ／ｋｇ・℃）、Ａｉは第ｉ区分領域の断面積（ｍ２）である。
【００３６】
厚み及び幅が長手方向に一定、即ち断面積が長手方向に一定であるワークＷ１においては、基本的には、図１（Ｅ）に示すように、移動される第１電極部１２の移動方向に一致するワークＷ１の端部Ｒから端部Ｌに向けて温度上昇量が次第に小さくなる温度分布が得られる。第１電極部１２の移動速度と、ワークＷ１に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することにより、例えばワークＷ１の温度上昇量を全体的に増減させ、またワークＷ１の両端部Ｌ，Ｒの温度差を拡大し、又は縮小することができる。
【００３７】
加熱されたワークＷ１には熱膨張が生じるが、第２保持部１１がワークＷ１の長手方向に移動されることにより、ワークＷ１が長手方向に引っ張られ、ワークＷ１は平坦化される。好ましくは、図１（Ｆ）に示すように、ワークＷ１に対する通電が終了され、第２電極部１３がワークＷ１から離間された状態で、第２保持部１１はワークＷ１の長手方向に移動される。これにより、第２電極部１３とワークＷ１との摺動が防止され、第２電極部１３の損耗が抑制される。
【００３８】
なお、第１保持部１０が移動され、また、第１保持部１０と第２保持部１１との双方が移動されることによって、ワークＷ１が平坦化されてもよい。第１保持部１０が移動される場合に、好ましくは、第１電極部１２がワークＷ１から離間された状態で、第１保持部１０はワークＷ１の長手方向に移動される。
【００３９】
図２（Ａ）〜図２（Ｆ）は、ワークＷ１の通電加熱方法の他の例を示す。
【００４０】
図２（Ａ）〜図２（Ｆ）に示す例では、第１電極部１２及び第２電極部１３の双方がワークＷ１の長手方向に移動され、ワークＷ１が通電加熱される。
【００４１】
まず、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第１電極部１２及び第２電極部１３が、ワークＷ１の長手方向の略中央部に配置され、ワークＷ１と接触した状態に配置される。
【００４２】
図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に示すように、給電部１５から第１電極部１２と第２電極部１３とを経由してワークＷ１に通電されている状態で、第１電極部１２がワークＷ１の端部Ｌに向けて移動され、第２電極部１３がワークＷ１の端部Ｒに向けて移動され、第１電極部１２と第２電極部１３との間隔が次第に拡大される。ワークＷ１において第１電極部１２と第２電極部１３との間に位置する領域に電流が流れ、その領域が通電加熱される。第１電極部１２が端部Ｌに達し、第２電極部１３が端部Ｒに達した後、ワークＷ１に対する通電が終了される。なお、第１電極部１２の移動速度と第２電極部１３の移動速度とは、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００４３】
本例では、基本的には、図２（Ｅ）に示すように、ワークＷ１の中央部から両端部Ｌ，Ｒそれぞれに向けて温度上昇量が次第に小さくなる温度分布が得られる。そして、ワークＷ１に対する通電が開始されてから終了されるまでの間、第１電極部１２及び第２電極部１３の移動速度と、ワークＷ１に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することにより、例えばワークＷ１の温度上昇量を全体的に増減させ、またワークＷ１の中央部と両端部Ｌ，Ｒそれぞれとの温度差を拡大し、又は縮小することができる。
【００４４】
図２（Ｆ）に示すように、ワークＷ１に対する通電が終了され、第２電極部１３がワークＷ１から離間された状態で、第２保持部１１がワークＷ１の長手方向に移動され、ワークＷ１が長手方向に引っ張られ、ワークＷ１は平坦化される。
【００４５】
このように、給電部１５から第１電極部１２と第２電極部１３とを経由してワークＷ１に通電されている状態で、第１電極部１２及び第２電極部１３の少なくとも一方をワークＷ１の長手方向に沿って移動させ、移動される電極部の移動速度と、ワークＷ１に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することにより、ワークＷ１の通電加熱領域を長手方向に並ぶ短冊状の複数の区分領域（ｗ１，ｗ２，・・・ｗｎ）に仮想的に分割した場合の各区分領域に生じる熱量を制御でき、一つの電極対１４であってもワークＷ１を所定の温度分布に加熱することができる。よって、従来のように、複数の電極対をワークＷ１の幅方向に対向して配置し、温度分布に見合うように電極対毎の電流量を制御する必要がなくなり、通電加熱装置１の構成を簡潔にできる。
【００４６】
また、ワークＷ１の通電加熱領域を間に挟んで配置される第１保持部１０と第２保持部１１とによってワークＷ１を保持することにより、図２（Ａ）〜図２（Ｆ）に示したように第１保持部１０と第２保持部１１との間で第１電極部１２及び第２電極部１３の双方を移動させた場合にも、各区分領域に生じる熱量を精度よく制御することが可能である。第１電極部１２及び第２電極部１３のうち一方の第１電極部１２が移動される図１（Ａ）〜図１（Ｆ）に示した場合には、固定される第２電極部１３を保持部として第２保持部１１を省略し得るが、図２（Ａ）〜図２（Ｆ）に示した場合において第２保持部１１を省略した場合に、通電加熱に伴うワークＷ１の熱膨張に起因してワークＷ１が第２電極部１３に対して長手方向に変位する可能性がある。これに対し、ワークＷ１の通電加熱領域を間に挟んで配置される第１保持部１０と第２保持部１１とによってワークＷ１を保持することにより、ワークＷ１の熱膨張によってもワークＷ１の第２電極部１３に対する長手方向の変位を抑制でき、長手方向に並ぶ各区分領域に生じる熱量を精度よく制御することが可能となる。
【００４７】
好ましくは、第１電極部１２及び第２電極部１３は、ワークＷ１の通電加熱領域をワークＷ１の幅方向、すなわち電極部の移動方向と交差する方向に横断する寸法を有する。これにより、ワークＷ１の幅方向の温度分布が抑制される。
【００４８】
通電加熱装置１は、通電加熱領域の幅や厚みが長手方向に変化していることにより断面積が長手方向に変化しているワークや、通電加熱領域中に開口や切り欠いた領域が存在していることにより断面積が長手方向に変化しているようなワークにも適用可能である。
【００４９】
図３（Ａ）〜図３（Ｅ）に示す例のワークＷ２は、単一の部材からなる板状ワークであり、厚みが一定で且つ幅が長手方向の一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に小さくなる略台形状に形成されており、全体が一つの通電加熱領域とされている。このワークＷ２では、長手方向に垂直な断面の断面積が相対的に幅広な端部Ｒから相対的に幅狭な端部Ｌに向けて単調に減少しており、換言すれば、長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗が端部Ｒから端部Ｌに向けて単調に増加している。
【００５０】
なお、断面積が長手方向に単調に増加又は単調に減少するとは、断面積の長手方向に沿う変化、即ち、長手方向の各位置における断面積が変曲点なく一方向側になる程増加するか、一方向側になる程減少することである。断面積の長手方向における急激な変化により、通電加熱時の電流密度が幅方向で過剰に不均一になることで、実用上問題となるような部分的な低温部位や高温部位が生じなければ、単調に増加又は単調に減少しているとみなすことができる。
【００５１】
図３（Ａ）〜図３（Ｅ）に示す例では、第１電極部１２及び第２電極部１３のうち一方の第１電極部１２のみがワークＷ２の長手方向に移動され、ワークＷ２が通電加熱される。
【００５２】
まず、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第１電極部１２及び第２電極部１３が、ワークＷ２の相対的に幅広な端部Ｒに配置され、ワークＷ２と接触した状態に配置される。
【００５３】
図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）に示すように、給電部１５から第１電極部１２と第２電極部１３とを経由してワークＷ１に通電されている状態で、第１電極部１２がワークＷ１の端部Ｌに向けて移動され、第１電極部１２と第２電極部１３との間隔が次第に拡大される。ワークＷ１において第１電極部１２と第２電極部１３との間に位置する領域に電流が流れ、その領域が通電加熱される。第１電極部１２が端部Ｌに達した後、ワークＷ１に対する通電が終了される。
【００５４】
図３（Ｅ）に示すように、ワークＷ２に対する通電が終了され、第２電極部１３がワークＷ２から離間された状態で、第２保持部１１がワークＷ２の長手方向に移動され、ワークＷ２が長手方向に引っ張られ、ワークＷ２は平坦化される。
【００５５】
ワークＷ２に対する通電が開始されてから終了されるまでの間、第１電極部１２の移動速度と、ワークＷ２に流れる電流量との何れか一方又は双方が制御部１８によって制御される。これにより、ワークＷ２の通電加熱領域を長手方向に並ぶ短冊状の複数の区分領域（ｗ１，ｗ２，・・・ｗｎ）に仮想的に分割した場合の各区分領域に生じる熱量を制御することが可能となる。特に、第１電極部１２がワークＷ２の長手方向に移動され、断面積が第１電極部１２の移動方向に単調に減少しているワークＷ２では、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲にワークＷ２を加熱することが可能である。
【００５６】
図４は、ワークＷ２を所定の温度範囲に加熱する場合の、第１電極部１２の移動速度の制御と、ワークＷ２に流す電流量の制御とのコンセプトを示す。
【００５７】
ワークＷ２の通電加熱領域を、単位長さΔＩでｎ個の区分領域に仮想的に分割した場合の第ｉ区分領域の温度上昇量は、上記式（１）で与えられ、各区分領域の温度上昇量がθ１＝θ２＝・・・＝θｎで一定になるためには、次式が満たされるように電流量Ｉｉ及び時間ｔｉ（電極移動速度Ｖｉ）を制御すればよい。
【００５８】
【数２】
2019050137.tif 000004
【００５９】
第２電極部１３がワークＷ２の端部Ｒに固定され、第１電極部１２がワークＷ２の端部Ｒから端部Ｌに向けて移動される場合に、各区分領域の通電時間は異なり、端部Ｒ側の区分領域ほど通電時間が長くなる。また、端部Ｒ側の区分領域及び端部Ｌ側の区分領域に同じ電流を同じ時間流した場合に、単位長さあたりの抵抗が相対的に小さい端部Ｒ側の区分領域ほど生じる熱量は小さくなる。
【００６０】
そこで、単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、第１電極部１２の移動速度とワークＷ２に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することによって、各区分領域に生じる熱量を調整するようにすれば、ワークＷ２を一様に加熱することができる。
【００６１】
図５及び図６は、通電開始からの経過時間と第１電極部１２の位置との関係、第１電極部１２の移動とワークＷ２に流す電流量との関係、並びに通電終了時におけるワークＷ２の長手方向の温度分布の一例をそれぞれ示す。なお、図５及び図６において、第１電極部１２の位置は、通電開始時における第１電極部１２の初期位置（ワークＷ２の端部Ｒ）を原点とし、原点からの距離で示されている。
【００６２】
図５に示す例では、ワークＷ２の端部Ｒから端部Ｌに向けて第１電極部１２が一定速度で移動され、ワークＷ２に流される電流が次第に小さくなるように調整されている。なお、第１電極部１２が端部Ｌに達した後の一定時間、第１電極部１２は端部Ｌに保持され、その期間も第１電極部１２が端部Ｌに達した時点での電流がワークＷ２に流されている。かかる電流調整により、ワークＷ２を一様に通電加熱することができる。
【００６３】
図６に示す例では、ワークＷ２に一定電流が流され、第１電極部１２がワークＷ２の端部Ｒから端部Ｌに向けて移動され、且つ移動速度が次第に大きくなるように調整されている。なお、第１電極部１２が端部Ｌに達した後の一定時間、第１電極部１２は端部Ｌに保持され、その期間もワークＷ２に一定電流が流されている。かかる速度調整によっても、ワークＷ２を一様に通電加熱することができる。
【００６４】
図７（Ａ）〜図７（Ｅ）に示す例のワークＷ３は、単一の部材からなる板状ワークであり、幅が一定で且つ厚みが長手方向の一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に小さくなるように形成されており、ワークＷ２と同様に、断面積が相対的に厚肉な端部Ｒから相対的に薄肉な端部Ｌに向けて単調に減少しており、換言すれば長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗が端部Ｒから端部Ｌに向けて単調に増加している。
【００６５】
したがって、第２電極部１３をワークＷ３の端部Ｒに固定し、第１電極部１２をワークＷ３の端部Ｒから端部Ｌに向けて移動させ、ワークＷ３の単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、第１電極部１２の移動速度とワークＷ３に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することによって、各区分領域に生じる熱量を調整するようにすれば、ワークＷ３を一様に加熱することができる。
【００６６】
図８（Ａ）〜図８（Ｅ）に示す例のワークＷ４は、単一の部材からなる板状ワークであり、厚みが一定で且つ幅が長手方向の中央部から両端部Ｌ，Ｒに向けて徐々に小さくなるように形成されており、中央部を境に対称な略菱形状に形成されている。ワークＷ４の長手方向中央部から端部Ｌに亘る部位は、断面積が相対的に幅広な中央部から相対的に幅狭な端部Ｌに向けて単調に減少しており、換言すれば長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗が中央部から端部Ｌに向けて単調に増加している。また、ワークＷ４の長手方向中央部から端部Ｒに亘る部位は、断面積が相対的に幅広な中央部から相対的に幅狭な端部Ｒに向けて単調に減少しており、換言すれば長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗が中央部から端部Ｒに向けて単調に増加している。
【００６７】
したがって、第１電極部１２及び第２電極部１３をワークＷ４の長手方向中央部に配置し、第１電極部１２をワークＷ４の端部Ｌに向けて移動させ、併せて第２電極部１３をワークＷ４の端部Ｒに向けて移動させ、ワークＷ４の単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、第１電極部１２及び第２電極部１３それぞれの移動速度とワークＷ４に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することによって、各区分領域に生じる熱量を調整するようにすれば、ワークＷ４を一様に加熱することができる。
【００６８】
このように、ワークの通電加熱領域の形状や寸法から得られる各区分領域の抵抗の変化に基づき、第１電極部１２及び第２電極部１３の移動速度とワークに流れる電流量との何れか一方又は双方を制御することにより、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲にワークの通電加熱領域を加熱することができる。
【００６９】
なお、ワークの一部を通電加熱領域とすることもできる。図９（Ａ）〜図９（Ｅ）に示す例は、上述したワークＷ２において、相対的に幅狭な端部Ｌ側の一部の領域を通電加熱領域Ｗ２ａとし、相対的に幅広な端部Ｒ側の一部の領域を非加熱領域Ｗ２ｂとしたものである。このようなワークは、例えば衝撃吸収部材に用いられ、通電加熱領域Ｗ２ａは加熱されることによって硬度が高められるのに対し、非加熱領域Ｗ２ｂは、衝撃等によって変形し易いよう軟質に保たれる。
【００７０】
通電加熱領域Ｗ２ａは、断面積が非加熱領域Ｗ２ｂとの境界から端部Ｌに向けて単調に減少しており、換言すれば長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗が非加熱領域Ｗ２ｂとの境界から端部Ｌに向けて単調に増加している。
【００７１】
したがって、第１電極部１２及び第２電極部１３を、通電加熱領域Ｗ２ａ上で通電加熱領域Ｗ２ａと非加熱領域Ｗ２ｂとの境界に隣設し、第２電極部１３を固定し且つ第１電極部１２を端部Ｌに向けて移動させ、通電加熱領域Ｗ２ａの単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、第１電極部１２の移動速度とワークＷ２に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することによって、各区分領域に生じる熱量を調整するようにすれば、通電加熱領域Ｗ２ａを一様に加熱することができる。
【００７２】
図１０及び図１１は、通電加熱装置１の具体的な構成を示す。
【００７３】
通電加熱装置１は、架台３０に配設されたスライドレール３１を備える。スライドレール３１は一方向に延びており、第１保持部１０と、第２保持部１１と、第１電極部１２と、第２電極部１３とは、スライドレール３１上に配置されており、スライドレール３１に沿って移動可能にスライドレール３１によって支持されている。
【００７４】
第２保持部１１を移動させる保持部移動機構１７は、スライドレール３１と平行に延びるねじ軸３２と、ねじ軸３２を回転駆動するモータ３３とを含んで構成されている。第２保持部１１はねじ軸３２と螺合しており、第２保持部１１は、ねじ軸３２の回転に応じ、ねじ軸３２に沿って移動される。モータ３３の回転は制御部１８（図１参照）によって制御され、制御部１８によるモータ３３の制御のもと、第２保持部１１は、スライドレール３１の長手方向中央部からスライドレール３１の一方の端部までの間の移動範囲で、保持部移動機構１７によって移動される。
【００７５】
第１保持部１０は、スライドレール３１の長手方向中央部からスライドレール３１の他方の端部までの間の移動範囲で移動可能であり、この移動範囲内でワークの長さに応じた適宜な位置に固定される。なお、第１保持部１０もまた保持部移動機構１７によって移動されてもよく、この場合には、第１保持部１０に対応するねじ軸とモータとが保持部移動機構１７に設けられる。
【００７６】
第１電極部１２と第２電極部１３とは、第１保持部１０と第２保持部１１との間でスライドレール３１上に配置されている。
【００７７】
第１電極部１２を移動させる第１移動部２０は、スライドレール３１と平行に延びるねじ軸３４と、ねじ軸３４を回転駆動するモータ３５とを含んで構成されている。第１電極部１２はねじ軸３４と螺合しており、第１電極部１２は、ねじ軸３４の回転に応じて、ねじ軸３４に沿って移動される。モータ３５の回転は制御部１８によって制御され、制御部１８によるモータ３５の制御のもと、第１電極部１２は、スライドレール３１の長手方向中央部から第１保持部１０までの間の移動範囲で、第１移動部２０によって移動される。
【００７８】
第２電極部１３を移動させる第２移動部２１は、第１移動部２０と同様に、ねじ軸３４と、モータ３５とを含んで構成されており、制御部１８によるモータ３５の制御のもと、第２電極部１３は、スライドレール３１の長手方向中央部から第２保持部１１までの間の移動範囲で、第２移動部２１によって移動される。
【００７９】
なお、保持部移動機構１７、第１移動部２０、及び第２移動部２１は、流体圧シリンダ等の他の直動機構によって構成されてもよい。
【００８０】
通電加熱装置１は、第１保持部１０と第２保持部１１とによって保持されたワークに沿うように架台３０に配設された第１ブスバー３６と、第２ブスバー３７とをさらに備える。第１ブスバー３６は、第１電極部１２の移動範囲を包含する第１保持部１０の移動範囲の略全長に亘って延びており、第２ブスバー３７は、第２電極部１３の移動範囲を包含する第２保持部１１の移動範囲の略全長に亘って延びている。
【００８１】
第１ブスバー３６及び第２ブスバー３７は、銅等の高い導電性を有する材料からなり、例えばワークの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。第１ブスバー３６と第２ブスバー３７とは互いに絶縁されており、第１ブスバー３６は給電部１５（図１参照）の一方の極に電気的に接続されており、第２ブスバー３７は給電部１５の他方の極に電気的に接続されている。
【００８２】
図１２は、第２保持部１１の構成を示す。
【００８３】
保持部移動機構１７によって移動される第２保持部１１は、ワークを厚み方向に挟持するチャック４０と、チャック４０を開閉駆動する駆動部４１と、チャック４０及び駆動部４１を支持する移動フレーム４２とを有する。
【００８４】
移動フレーム４２は、スライドレール３１によって移動可能に支持されており、且つ保持部移動機構１７のねじ軸３２（図１１参照）と螺合しており、ねじ軸３２の回転に応じ、ねじ軸３２に沿って移動される。チャック４０及び駆動部４１は、移動フレーム４２と一体に移動される。駆動部４１は、例えば流体圧シリンダ等によって構成され、駆動部４１の動作、即ちチャック４０の開閉は、制御部１８によって制御される。
【００８５】
なお、第１保持部１０は、本例では、手動により開閉されるクランプが用いられているが、チャックと、チャックを開閉駆動する駆動部と、スライドレール３１によって移動可能に支持される移動フレームとを有し、第２保持部１１と同様に構成されてもよい。
【００８６】
図１３及び図１４は、第１電極部１２及び第２電極部１３の一例の構成を示す。
【００８７】
第１電極部１２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５０と、第１ブスバー３６から移動電極５０に給電するための給電機構５１と、移動電極５０に対向配置された押さえ部材５２と、押さえ部材５２を駆動する押圧機構５３と、これらを一体に支持した移動フレーム５４と、を備える。移動フレーム５４は、スライドレール３１によって移動可能に支持されており、且つ第１移動部２０のねじ軸３４と螺合している。ここでは移動電極５０及び給電機構５１が第１ブスバー３６とワークＷとの間に配置された状態で、第１移動部２０により移動フレーム５４と一体に移動可能となっている。
【００８８】
移動電極５０は、ワークＷ表面に接触して転動する通電ローラ５５からなる。通電ローラ５５は、全周面が導電性を有する材料からなり、軸部５５ａが周面とは絶縁された状態で移動フレーム５４に固定された軸受部５５ｂに回転自在に支持されている。通電ローラ５５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５５は、周面が給電機構５１を介して第１ブスバー３６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の通電加熱領域と接触し、接触部分が通電加熱領域の全幅を横断している。
【００８９】
給電機構５１は、第１ブスバー３６の表面に接触して転動する給電ローラ５６を備える。給電ローラ５６は、全周面が導電性を有する材料からなり、軸部５６ａが周面とは絶縁された状態で、移動フレーム５４に固定された軸受部５６ｂに回転自在に支持されている。給電ローラ５６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５６は、周面が移動方向に対して直交方向に第１ブスバー３６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。
【００９０】
給電ローラ５６と通電ローラ５５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５５は軸方向の略全長において給電ローラ５６と直接接触している。ここでは通電ローラ５５と給電ローラ５６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、第１ブスバー３６から給電ローラ５６の周面を介して通電ローラ５５まで大電流を給電することが可能である。
【００９１】
押さえ部材５２は、ワークＷを介して通電ローラ５５と対向する位置に配設された押さえローラ５８からなる。押さえローラ５８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５５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５８ａは、移動フレーム５４に移動可能に支持された軸受部５８ｂに回転自在に支持されている。この実施形態では、軸受部５８ｂは押圧機構５３に設けられた可動ブラケット５７に支持されることで、通電ローラ５５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５８は移動フレーム５４に支持されているため、通電ローラ５５及び給電ローラ５６と共に移動可能である。
【００９２】
押圧機構５３は、移動フレーム５４に装着された加圧シリンダ５９と、加圧シリンダ５９に連結されて移動可能な可動ブラケット５７とを備えている。ここでは加圧シリンダ５９により加圧されることで可動ブラケット５７が通電ローラ５５側へ押圧され、押さえローラ５８がワークＷを通電ローラ５５に向けて押し付けるようになっている。そして、加圧シリンダ５９による加圧が解除されることで押えローラ５８及び通電ローラ５５がワークＷから離間する、すなわち第１電極部１２がワークＷから離間するようになっている。
【００９３】
第２電極部１３は、ワークＷの通電加熱領域に接触するように配設された移動電極７０と、第２ブスバー３７から移動電極７０に給電するための給電機構７１と、移動電極７０に対向配置された押さえ部材７２と、押さえ部材７２を駆動する押圧機構７３と、これらを一体に支持した移動フレーム７４とを備える。移動フレーム７４は、スライドレール３１によって移動可能に支持されており、且つ第２移動部２１のねじ軸３４と螺合している。ここでは移動電極７０及び給電機構７１が第２ブスバー３７とワークＷとの間に配置された状態で、第２移動部２１により移動フレーム７４と一体に移動可能となっている。
【００９４】
移動電極７０は、第１電極部１２の移動電極５０と同様に、ワークＷ表面に接触して転動する通電ローラ７５からなる。また、給電機構７１は、第１電極部１２の給電機構５１と同様に、第２ブスバー３７の表面に接触して転動する給電ローラ７６を備える。押さえ部材７２は、第１電極部１２の押え部材５２と同様に、ワークＷを介して通電ローラ７５と対向する位置に配設された押さえローラ７８からなり、押圧機構７３は第１電極部１２の押圧機構５３と同様に、加圧シリンダ７９と、可動ブラケット７７とを備え、押さえローラ７８がワークＷを通電ローラ７５に向けて押し付けるようになっている。そして、過圧シリンダ７９による過圧が解除されることで押えローラ７８及び通電ローラ７５がワークＷから離間する、すなわち第２電極部１３がワークＷから離間するようになっている。
【００９５】
以上のような通電加熱装置１によれば、第１ブスバー３６及び第２ブスバー３７がワークＷに沿うように配設されているので、第１ブスバー３６及び第２ブスバー３７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。第１電極部１２の移動電極５０が第１ブスバー３６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り、第２電極部１３の移動電極７０が第２ブスバー３７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。
【００９６】
このためワークＷと第１ブスバー３６及び第２ブスバー３７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。
また第１電極部１２の移動電極５０及び第２電極部１３の移動電極７０の少なくとも一方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や第１ブスバー３６や第２ブスバー３７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、通電加熱装置１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。
【００９７】
この通電加熱装置１では、第１電極部１２の移動電極５０が第１ブスバー３６とワークＷとの間に配置されており、第２電極部１３の移動電極７０が第２ブスバー３７とワークＷとの間に配置されているので、第１ブスバー３６からワークＷまでの間の給電経路及び第２ブスバー３７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。
【００９８】
また第１電極部１２の移動電極５０が通電ローラ５５であり、第２電極部１３の移動電極７０が通電ローラ７５であるため、移動電極５０，７０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の通電加熱領域を加熱できる。
しかも移動電極５０が通電ローラ５５であり、移動電極７０が通電ローラ７５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５０，７０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。
【００９９】
この通電加熱装置１では第１ブスバー３６が、第１電極部１２の移動電極５０の移動範囲を包含する第１保持部１０の移動範囲の略全長に亘って延びており、移動電極５０を移動させた際に、常に移動電極５０と第１ブスバー３６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５０を移動させた際に第１ブスバー３６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。同様に、第２ブスバー３７が、第２電極部１３の移動電極７０の移動範囲を包含する第２保持部１１の移動範囲の略全長に亘って延びており、移動電極７０を移動させた際に、常に移動電極７０と第２ブスバー３７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７０を移動させた際に第２ブスバー３７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。
【０１００】
この通電加熱装置１では、第１電極部１２の押さえ部材５２によりワークＷが移動電極５０に押し付けられ、第２電極部１３の押え部材７２によりワークＷが移動電極７０に押し付けられるので、移動電極５０，７０を移動させた際に移動電極５０，７０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の通電加熱領域の幅方向全長に移動電極５０，７０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通電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。
【０１０１】
特に、この通電加熱装置１は、第１ブスバー３６に接触して転動する第１電極部１２の給電ローラ５６を備えているので、第１ブスバー３６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、第１ブスバー３６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。同様に、第２ブスバー３７に接触して転動する第２電極部１３の給電ローラ７６を備えているので、第２ブスバー３７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、第２ブスバー３７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。そのため第１ブスバー３６と給電ローラ５６との接触長さ及び第２ブスバー３７と給電ローラ７６との接触長さを長く確保でき、第１ブスバー３６及び第２ブスバー３７から大電流を給電することが容易である。
【０１０２】
また、この通電加熱装置１では、第１電極部１２の給電ローラ５６が通電ローラ５５と共に移動するため、移動電極５０を移動させた際、第１ブスバー３６から移動電極５０までの給電経路を略一定に保つことができる。同様に、第２電極部１３の給電ローラ７６が通電ローラ７５と共に移動するため、移動電極７０を移動させた際、第２ブスバー３７から移動電極７０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５０，７０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。
【０１０３】
通電加熱装置１では、第１電極部１２の通電ローラ５５と給電ローラ５６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５６の周面と通電ローラ５５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５６と通電ローラ５５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５６の表面と通電ローラ５５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５６から通電ローラ５５に大電流を給電することが容易である。しかも第１ブスバー３６からワークＷまでの給電経路が給電ローラ５６の表面及び通電ローラ５５の表面からなるため顕著に簡素化できる。同様に、第２電極部１３の通電ローラ７５と給電ローラ７６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７６の周面と通電ローラ７５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７６と通電ローラ７５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７６の表面と通電ローラ７５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７６から通電ローラ７５に大電流を給電することが容易である。しかも第２ブスバー３７からワークＷまでの給電経路が給電ローラ７６の表面及び通電ローラ７５の表面からなるため顕著に簡素化できる。これにより大電流の給電が一層容易にできる。
【０１０４】
図１５は図１３及び図１４に示した第１電極部１２の変形例を示している。
【０１０５】
図１３及び図１４に示した例では、給電ローラ５６を通電ローラ５５に対して所定位置となるように移動フレーム５４に装着しており、通電ローラ５５の軸線と給電ローラ５６の軸線とがワークＷ及び第１ブスバー３６の長手方向の同じ位置に重なるように配置されている。これに対して図１５に示す変形例では、各ローラ５５，５６が、第１電極部１２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５６の直径を通電ローラ５５に対して細くして前後に複数設けている。
【０１０６】
このように給電ローラ５６を通電ローラ５５に対してずれた位置に配置すれば、ワークＷと第１ブスバー３６とをより近接して配置できる。第２電極部１３の通電ローラ７５と給電ローラ７６もまた同様に構成でき、ワークＷと第２ブスバー３７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、通電加熱装置１のコンパクト化を図ることが可能である。
【０１０７】
図１６から図１８は、第１電極部１２の他の例の構成を示す。
【０１０８】
図１６から図１８に示す給電機構５１は、第１ブスバー３６のワークＷ側の表面に、通電ローラ５５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６２を備えている。導電ブラシ６２は、導電性を有する多数の繊維を備えたもので、ワークＷの通電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６２は、第１ブスバー３６の表面から移動電極５０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５５と接触した際弾性変形して適度な接圧で通電ローラ５５に接触する。
【０１０９】
導電ブラシ６２は通電加熱時に第１ブスバー３６から移動電極５０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６２と第１ブスバー３６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５０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。
【０１１０】
導電ブラシ６２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６２として、第１ブスバー３６表面を構成する材料層に一部を埋設して第１ブスバー３６と一体化して形成することも可能である。導電繊維を構成する材料は、例えばカーボンファイバー等が例示できる。
【０１１１】
この第１電極部１２では、移動フレーム５４により通電ローラ５５を移動させると、通電ローラ５５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５５は第１ブスバー３６の表面に配置されている導電ブラシ６２と摺接した状態で移動し、第１ブスバー３６からの電流が導電ブラシ６２を介して通電ローラ５５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。
【０１１２】
この第１電極部１２では、第１ブスバー３６の導電ブラシ６２に移動電極５０が摺接するので、移動電極５０の接触抵抗を小さくでき、第１ブスバー３６と移動電極５０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５０と第１ブスバー３６との接触長さを長く確保することが可能となり、第１ブスバー３６から移動電極５０に大電流を給電することが容易である。しかも第１ブスバー３６からワークＷまでの給電経路が導電ブラシ６２及び移動電極５０からなるため構成を顕著に簡素化できる。
【０１１３】
また、この第１電極部１２では、導電ブラシ６２がワークＷの通電加熱領域の略全体に対向して配置されているので、通電加熱領域の各部には導電ブラシ６２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６２からワークＷまでの給電経路を短くして略一定にでき、通電加熱領域全体に均等に通電できる。
【０１１４】
第２電極部１３の給電機構７１もまた同様に構成でき、第２ブスバー３７のワークＷ側の表面に、通電ローラ７５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を備えてもよい。
【０１１５】
図１９及び図２０は、第１電極部１２の他の例の構成を示す。
【０１１６】
図１９及び図２０に示す第１電極部１２の給電機構５１は、第１ブスバー３６の表面に接触して転動する給電ローラ６３を備える。給電ローラ６３は、通電ローラ５５より大径に形成され、通電ローラ５５の両端側の軸部５５ａに装着されている。給電ローラ６３は軸部５５ａに固定されていてもよいが、軸部５５ａ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５５ａに回動可能に装着されてもよい。給電ローラ６３の周面と軸部５５ａとの間は十分な導電性を有するのがよい。
【０１１７】
この第１電極部１２では、通電ローラ５５及び給電ローラ６３が移動する際、通電ローラ５５がワークＷに接触した状態で、給電ローラ６３が第１ブスバー３６に接触した状態のまま移動可能である。
【０１１８】
押さえ部材５２が加圧されると、ワークＷが通電ローラ５５に押し付けられる。給電ローラ６３が通電ローラ５５より大きな直径を有するため、通電ローラ５５は第１ブスバー３６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６３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第１ブスバー３６の両側縁側に圧接される。
【０１１９】
この第１電極部１２では、給電ローラ６３が移動電極５０の両端側に設けられて第１ブスバー３６に接触して移動するので、第１ブスバー３６とワークＷとの間の間隙を狭くできる。また移動電極５０の大きさに拘わらず第１ブスバー３６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。
【０１２０】
なお、通電ローラ５５と給電ローラ６３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５５と給電ローラ６３との間を通電可能に構成してもよい。
【０１２１】
第２電極部１３の給電機構７１もまた同様に構成でき、第２ブスバー３７の表面に接触して転動する給電ローラを備え、この給電ローラは、通電ローラ７５より大径に形成され、通電ローラ７５の両端側の軸部７５ａ又は軸部７５ａとは異なる軸に装着されてもよい。
【０１２２】
ワークＷに接触する移動電極５０と、移動電極５０に対向配置された押さえ部材５２とを有する第１電極部１２は、移動電極５０と押え部材５２とによってワークＷを挟むことにより、ワークＷを保持可能である。同様に、ワークＷに接触する移動電極７０と、移動電極７０に対向配置された押さえ部材７２とを有する第２電極部１３は、移動電極７０と押え部材７２とによってワークＷを挟むことにより、ワークＷを保持可能である。そこで、第１保持部１０は、第１電極部１２を含み、第１電極部１２によってワークＷを保持するように構成されてもよく、第２保持部１１は、第２電極部１３を含み、第２電極部１３によってワークＷを保持するように構成されてもよい。これにより、第１保持部１０及び第２保持部１１が第１電極部１２及び第２電極部１３とは別に構成される場合に比べて、装置構成を簡潔にできる。
【０１２３】
第１保持部１０が、第１電極部１２を含み、第１電極部１２によってワークＷを保持するように構成され、第２保持部１１が、第２電極部１３を含み、第２電極部１３によってワークＷを保持するように構成される場合に、図２１に示すように、保持部移動機構１７が第２保持部１１を移動させるものとして、好ましくは、保持部移動機構１７は、第２電極部１３の移動電極７０に給電するための第２ブスバー３７を、ワークＷを保持した移動電極７０及び押さえ部材７２と一体に移動させる。これにより、第２電極部１３と第２ブスバー３７との摺動が防止され、第２電極部１３の損耗が抑制される。
【０１２４】
ここまで、ワークの全体又は一部を一つの通電加熱領域として、この通電加熱領域を所定の温度範囲に通電加熱する例について説明したが、以下に説明する例は、ワークの通電加熱領域を複数の通電加熱領域に区分し、通電加熱装置１によって複数の通電加熱領域を互いに異なる温度範囲に通電加熱するものである。
【０１２５】
図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）に示す例のワークＷ５は、厚みが一定で且つ幅が長手方向の一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に小さくなる略台形状に形成されており、その全体が通電加熱領域であり、且つ相対的に幅狭な端部Ｌ側の領域は焼入れ温度となる熱間加工温度に加熱する第１通電加熱領域Ｗ５ａであり、相対的に幅広な端部Ｒ側の領域は焼入れ温度よりも低い温間加工温度に加熱する第２通電加熱領域Ｗ５ｂである。なお、ワークＷ５は第１通電加熱領域Ｗ５ａ及び第２通電加熱領域Ｗ５ｂ以外の領域を備えていてもよい。このワークＷ５は、第１通電加熱領域Ｗ５ａの素材と第２通電加熱領域Ｗ５ｂの素材とが異なっており、両者を溶接によって接続し、溶接ビード部Ｗ５ｃで接合して一体化した、いわゆるテーラードブランク材である。ここで、テーラードブランク材とは、厚みや強度の異なる鋼材を溶接などして一体化した素材であり、プレス等の加工される前の状態を意味する。第１通電加熱領域Ｗ５ａは熱間加工温度に加熱されるのに対して、第２通電加熱領域Ｗ５ｂは温間加工温度に加熱されており、後工程でプレスされやすくする。
【０１２６】
先ず、図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）に示すように、第１電極部１２と第２電極部１３とを通電加熱領域の中間部に配置する。本例では、第１通電加熱領域Ｗ５ａに間隔をおいて配置するが、その際、第２電極部１３は溶接ビード部Ｗ５ｃにかからないように第１通電加熱領域Ｗ５ａ上に配置する。
【０１２７】
その後、第１電極部１２と第２電極部１３との間に電流を流しながら、第２電極部１３を移動せずに固定したまま、第１移動部２０により第１電極部１２を第２電極部１３と逆側に移動して、第１電極部１２と第２電極部１３との間隔を広げる。
【０１２８】
そして、図２２（Ｃ）及び図２２（Ｄ）に示すように、第１電極部１２が通電加熱領域の一端（図示の場合、端部Ｌ）に到達する前に、第２移動部２１により第２電極部１３を第１電極部１２の移動方向とは逆向きに移動する。第１電極部１２と第２電極部１３は同時に通電加熱領域の各端に到達してもよい。このようにして、後工程のプレス工程の際、ワークＷ５に負荷がかからない範囲で第２通電加熱領域Ｗ５ｂを加熱する。それにより、図２２（Ｅ）及び図２２（Ｆ）に示すように、第１電極部１２と第２電極部１３とがそれぞれ第１移動部２０、第２移動部２１により移動してワークＷ５の通電加熱領域の各端部に達し、電極の間隔を広げる。
【０１２９】
ワークＷ５に対する通電が終了され、第２電極部１３がワークＷ５から離間された状態で、第２保持部１１がワークＷ５の長手方向に移動され、ワークＷ５が長手方向に引っ張られ、ワークＷ５は平坦化される。
【０１３０】
以上の工程により、例えば図２２（Ｇ）に示すように、溶接ビード部Ｗ５ｃの位置よりも端部Ｌ側の第１通電加熱領域Ｗ５ａでは加熱温度がＴ１となり、端部Ｒ側の第２通電加熱領域Ｗ５ｂでは加熱温度がＴ２（＜Ｔ１）となる。よって、ワークＷ５のうち加熱領域が高温領域と低温領域とに区分けして加熱される。このように加熱されたワークＷ５はその後、プレス加工を経て所定の形状に成形される。
【０１３１】
ここで、図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）に示す状態から図２２（Ｅ）及び図２２（Ｆ）に示す状態になるように、第１電極部１２を移動して第１通電加熱領域Ｗ５ａを加熱する場合、第１通電加熱領域Ｗ５ａの断面積は第１電極部１２の移動方向に単調に減少している。したがって、第１電極部１２の移動速度と、ワークＷ５に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することによって、第１通電加熱領域Ｗ５ａを長手方向に並ぶ短冊状の複数の区分領域に仮想的に分割した場合の各区分領域に生じる熱量を調整するようにすれば、図２２（Ｇ）に実線で示すように第１通電加熱領域Ｗ５ａを温度Ｔ１で一様に加熱することができる。
【０１３２】
また、第１電極部１２の移動速度と、ワークＷ５に流す電流量との何れか一方又は双方を制御することによって、第１通電加熱領域Ｗ５ａの各区分領域に生じる熱量を調整することにより、図２２（Ｇ）に例えば点線に示すように、温度分布を持つように第１通電加熱領域Ｗ５ａを加熱することもできる。
【０１３３】
なお、何れの場合においても、ワークＷ５の第２通電加熱領域Ｗ５ｂは、第２電極部１３の移動方向に沿って断面積が大きくなるため、図２２（Ｇ）に示すように、溶接ビード部Ｗ５ｃの位置を含む第２通電加熱領域Ｗ５ｂは、溶接ビード部Ｗ５ｃから遠ざかるにつれて昇温が低下する。もっとも、第２通電加熱領域Ｗ５ｂは、焼入れを行う領域ではなく、温間加工の温度範囲であればよいので、均一に加熱される必要性は小さい。
【０１３４】
これにより、第１通電加熱領域Ｗ５ａは直接通電により熱間加工の温度まで昇温し、第２通電加熱領域Ｗ５ｂは直接通電により温間加工の温度まで昇温する。このように、電極対１４を用いて、固定したワークＷ５上で第１電極部１２及び第２電極部１３をそれぞれ逆方向に移動させることで、第１通電加熱領域Ｗ５ａ、第２通電加熱領域Ｗ５ｂ毎に異なった温度に加熱することができる。
【０１３５】
図２３（Ａ）〜図２３（Ｇ）に示す例では、通電加熱開始前に第１電極部１２が第１通電加熱領域Ｗ５ａ上に配置され、第２電極部１３が第２通電加熱領域Ｗ５ｂに配置される点で、図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）に示した例と異なる。図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）に示した例では、通電加熱開始前では、第１電極部１２と第２電極部１３とが何れも第１通電加熱領域Ｗ５ａに配置され、溶接ビード部Ｗ５ｃが高温に加熱されず、低温に加熱される。これに対し、本例では、通電加熱前において溶接ビード部Ｗ５ｃの両側に第１電極部１２と第２電極部１３とが配置され、先ず、第１電極部１２を端部Ｌ側に移動し、第１電極部１２が第１通電加熱領域Ｗ５ａの一端に到達する前に、第２電極部１３を第２通電加熱領域Ｗ５ｂの一端に移動させる。第１電極部１２と第２電極部１３は同時に加熱領域の各端に到達してもよい。これにより、溶接ビード部Ｗ５ｃが高温に加熱される。
【０１３６】
図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）に示した例及び図２３（Ａ）〜図２３（Ｇ）に示した例のように、ワークＷ５が、材質、板厚の何れか一方又は双方が異なる複数の板材を溶接ビード部Ｗ５ｃで連結して成るブランクであっても、第１電極部１２、第２電極部１３と溶接ビード部Ｗ５ｃとの位置関係により、溶接ビード部Ｗ５ｃ及び近傍を高温、低温の何れかで加熱するかを制御することができる。
【０１３７】
図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）に示した例のように、一方の鋼板上に第１電極部１２及び第２電極部１３を間隔をおいて配置し、溶接ビード部Ｗ５ｃから遠い電極、つまり第１電極部１２を、第２電極部１３と間隔を広くするように移動する。そして、第１電極部１２が一方の鋼板の一端に達する前に、第２電極部１３が溶接ビード部Ｗ５ｃを乗り越えて他方の鋼板の一端に達するように第１電極部１２及び第２電極部１３を逆向きに移動する。この場合には、溶接ビード部Ｗ５ｃは低温にしか加熱されない。また、高温に加熱する第１通電加熱領域Ｗ５ａ側の一方の鋼板と第２電極部１３との接点との間が高温に加熱されない領域が残る。この高温に加熱されない領域が上述の溶接ビード部Ｗ５ｃの近傍の部位である。
【０１３８】
他方、図２３（Ａ）〜図２３（Ｇ）に示した例のように、一方の鋼板上に第１電極部１２を配置し他方の鋼板上に第２電極部１３を配置し、第１電極部１２と第２電極部１３の間に溶接ビード部Ｗ５ｃが存在するようにする。そして、高温に加熱する第１通電加熱領域Ｗ５ａ側の一方の鋼板上にある第１電極部１２を第２電極部１３から遠ざけ、第１電極部１２が一方の鋼板の一端に達する前に、第２電極部１３が他方の鋼板の一端に達するように第１電極部１２と第２電極部１３を逆向きに移動させる。この場合には、溶接ビード部Ｗ５ｃは高温に加熱される。また、低温に加熱する第２通電加熱領域Ｗ５ｂ側の他方の鋼板と第２電極部１３との接点との間には高温に加熱される領域が存在する。
【０１３９】
図２４（Ａ）〜図２４（Ｉ）に示す例のワークＷ６は、図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）に示した例のワークＷ５と同様、テーラードブランク材を想定しており、ワークＷ６の左右一方が焼入れ温度となる熱間加工温度に加熱する第１通電加熱領域Ｗ６ａであり、他方が焼入れ温度よりも低い温間加工温度に加熱する第２通電加熱領域Ｗ６ｂである。
【０１４０】
ワークＷ６が図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）に示した例のワークＷ５と異なる点は、第１通電加熱領域Ｗ６ａ側の一方の鋼板の厚みと第２通電加熱領域Ｗ６ｂ側の他方の鋼板の厚みに差がある点である。図示した例では、第２通電加熱領域Ｗ６ｂ側の鋼板が第１通電加熱領域Ｗ６ａ側の鋼板よりも厚いが、逆に第１通電加熱領域Ｗ６ａ側の鋼板の方が厚くても同じである。溶接ビード部Ｗ６ｃは鋼板の厚みの差により傾斜しており、溶接により凹凸が生じている場合もある。このような場合には、溶接ビード部Ｗ６ｃには直接通電しないようにする。給電部１５から通電したまま電極部を溶接ビード部Ｗ６ｃ上にスライドするとスパークするためである。この場合には、溶接ビード部Ｗ６ｃを挟んで両側の第１通電加熱領域Ｗ６ａ及び第２通電加熱領域Ｗ６ｂをそれぞれ通電加熱し、第１通電加熱領域Ｗ６ａ及び第２通電加熱領域Ｗ６ｂから溶接ビード部Ｗ６ｃへの熱伝達により加熱させる。
【０１４１】
先ず、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示すように、第２電極部１３を、溶接ビード部Ｗ６ｃにかからないように、第１通電加熱領域Ｗ６ａの右端に配置する。第１電極部１２を、第２電極部１３と間隔をあけて第１通電加熱領域Ｗ６ａ上に配置する。ワークＷ６の第１通電加熱領域Ｗ６ａは右側の方が断面積が大きいからである。
【０１４２】
その後、第１電極部１２と第２電極部１３との間に電流を流しながら、第２電極部１３を固定したまま第１移動部２０により第１電極部１２を第２電極部１３と逆側に移動して、第１電極部１２と第２電極部１３との間隔を広げ、図２４（Ｃ）及び図２４（Ｄ）に示すように、第１電極部１２が第１通電加熱領域Ｗ６ａの他端に達すると通電を停止する。ワークＷ６に対する通電が終了され、第２電極部１３がワークＷ６から離間された状態で、第２保持部１１がワークＷ６の長手方向に移動され、ワークＷ６が長手方向に引っ張られ、ワークＷ６は平坦化される。
【０１４３】
そして、図２４（Ｅ）及び図２４（Ｆ）に示すように、ワークＷ６を左方向にずらし、第１電極部１２及び第２電極部１３を第２通電加熱領域Ｗ６ｂの所定の位置に配置するようにする。つまり、第２電極部１３を第２通電加熱領域Ｗ６ｂの右端に配置し、第１電極部１２を第２電極部１３と間隔をあけて第２通電加熱領域Ｗ６ｂ上に配置する。ワークＷ６の第２通電加熱領域Ｗ６ｂは右側の方が断面積が大きいからである。
【０１４４】
その後、第１電極部１２と第２電極部１３との間に電流を流しながら、第２電極部１３を固定したまま第１移動部２０により第１電極部１２を第２電極部１３と逆側に移動して、第１電極部１２と第２電極部１３との間隔を広げ、図２４（Ｇ）及び図２４（Ｈ）に示すように第１電極部１２が第２通電加熱領域Ｗ６ｂの他端に到達すると通電を停止する。その際、溶接ビード部Ｗ６ｃに第１電極部１２が接触していない。ワークＷ６に対する通電が終了され、第２電極部１３がワークＷ６から離間された状態で、第２保持部１１がワークＷ６の長手方向に移動され、ワークＷ６が長手方向に引っ張られ、ワークＷ６は平坦化される。
【０１４５】
以上の工程により、例えば図２２（Ｉ）に示すように、溶接ビード部Ｗ６ｃの位置よりも左側の第１通電加熱領域Ｗ６ａでは加熱温度がＴ１となり、右側の第２通電加熱領域では加熱温度がＴ２（＜Ｔ１）となる。よって、ワークＷ６のうち加熱領域を高温領域と低温領域とに区分けして加熱することができる。本例では、溶接ビード部Ｗ６ｃには直接通電していない。しかしながら、第１通電加熱領域Ｗ６ａと第２通電加熱領域Ｗ６ｂとが通電加熱されるので、両側から溶接ビード部Ｗ６ｃに熱伝達されて加熱される。このように加熱されたワークＷ６はその後、プレス加工を経て所定の形状に成形される。
【０１４６】
第１通電加熱領域Ｗ６ａ及び第２通電加熱領域Ｗ６ｂの領域毎の温度分布は、図２４（Ｉ）に示すように各領域でほぼ均一となる。これは、均一加熱するように、第１通電加熱領域Ｗ６ａ及び第２通電加熱領域Ｗ６ｂの形状や寸法から、第１電極部１２及び第２電極部１３の移動速度と、ワークＷ６に流れる電流量との何れか一方又は双方を制御しているからである。
【０１４７】
以上説明した通電加熱方法は、例えば加熱後の急冷による焼入処理に用いることもでき、また、加熱後の高温状態でプレス型により加圧して成形を行う、ホットプレスプレス成形に用いることもできる。上述した通電加熱方法によれば、加熱ための設備が簡素な構成でよく、加熱ための設備をプレス装置に近接配置でき、又は一体に組み込むことができる。そのため、ワークの加熱から短時間でプレス成形することができ、加熱されたワークの温度低下を抑制してエネルギーロスを削減し、またワークの表面の酸化を防止して高品質なプレス成形品を作製することが可能である。
【０１４８】
ここまで、略長方形状や略台形状等の比較的シンプルな形状のワークを通電加熱する例について説明したが、通電加熱装置１は、複数の形状が組み合わされたワークの加熱にも利用することができる。
【０１４９】
以下では、板状ワークを加熱して冷却することで焼入処理を行う例を用いて説明する。図２５（Ａ）〜図２５（Ｄ）に示す例で加熱対象の板状ワークＷ７は、鋼材からなる異形板であり、成形することで所望の製品形状、具体的には車体のＢピラーが得られる外形となっている。
【０１５０】
この板状ワークＷ７は、図２５（Ａ）に示すように、幅方向の断面積が長手方向の一方向に沿って単調増加又は単調減少する第１加熱領域Ｗ７ａと、この第１加熱領域Ｗ７ａの一部、具体的には長手方向両端の幅方向両側に隣接して一体に設けられた複数の第２加熱領域Ｗ７ｂと、を有している。板状ワークＷ７の全体は略一定の厚みに形成され、第１加熱領域Ｗ７ａでは幅が長手方向に沿って一方向に単調増加又は単調減少している。
【０１５１】
幅方向の断面積が長手方向の一方向に沿って単調増加又は単調減少するとは、断面積の長手方向に沿う変化、即ち、長手方向の各位置における断面積が変曲点なく一方向側になる程増加するか、一方向側になる程減少することである。断面積の長手方向における急激な変化により、通電加熱時の電流密度が幅方向で過剰に不均一になることで、実用上問題となるような部分的な低温部位や高温部位が生じなければ、単調増加又は単調減少しているとみなすことができる。なお、幅方向の断面積が長手方向に略一定に連続していてもよい。
【０１５２】
板状ワークＷ７の場合、長軸Ｘに沿って延びる狭幅部８０と、狭幅部８０の両端に一体に設けられた広幅部８１と、を備えている。第１加熱領域Ｗ７ａは、狭幅部８０と、狭幅部８０の両側縁をそれぞれ長軸Ｘに沿って延長した仮想区画線８０ｘにより広幅部８１内に区画された仮想延長部８１ｘと、で形成されている。なお、長軸Ｘは長手方向に沿う直線であれば適宜設定することが可能である。
【０１５３】
このような板状ワークＷ７を加熱するための加熱装置は、図２５（Ｃ）及び図２５（Ｄ）に示すように、第１加熱領域Ｗ７ａを加熱するための第１加熱部としての通電加熱装置１と、図２５（Ｂ）に示すように、第２加熱領域Ｗ７ｂを加熱するための第２加熱部１０１と、を備えている。
【０１５４】
第２加熱部１０１は、図２５（Ｂ）に示すように、第１加熱領域Ｗ７ａの加熱を抑えて第２加熱領域Ｗ７ｂを加熱できるものがよい。例えば、第２加熱領域Ｗ７ｂに電極対を接触させて通電加熱により加熱してもよく、第２加熱領域Ｗ７ｂにコイルを近接させて誘導加熱により加熱してもよく、第２加熱領域Ｗ７ｂを部分的に加熱炉に収容して炉加熱により加熱してもよい。さらには所定温度に昇温されるヒータを接触させ、ヒータ加熱により加熱することも可能である。なお、第２加熱領域Ｗ７ｂに電極対を接触させて通電加熱する場合には、高周波電流を通電すると、表皮効果により第２加熱領域Ｗ７ｂの外側縁側が強く加熱されるため、第２加熱領域Ｗ７ｂだけを加熱し易くできる。
【０１５５】
このような加熱装置を用いて板状ワークＷ７を加熱するには、次のように行う。
まず図２５（Ａ）に示すように、板状ワークＷ７の第１加熱領域Ｗ７ａ及び第２加熱領域Ｗ７ｂを特定する。第１加熱領域Ｗ７ａ及び第２加熱領域Ｗ７ｂは任意に設定できるため、できるだけ均一に加熱し易い形状にすることが望ましい。ここでは、狭幅部８０の両側縁をそれぞれ長軸Ｘに沿って延長させることで、板状ワークＷの長手方向両端側に仮想区画線８０ｘを設定し、この仮想区画線８０ｘにより広幅部８１内に仮想延長部８１ｘを設定する。そして、狭幅部８０とその両端側の仮想延長部８１ｘを合わせて第１加熱領域Ｗ７ａとし、仮想区画線８０ｘと広幅部８１の側縁との間をそれぞれ第２加熱領域Ｗ７ｂとする。
【０１５６】
次いで、図２５（Ｂ）に示すように、第２加熱領域Ｗ７ｂを第２加熱部１０１に配置し、第２加熱領域Ｗ７ｂを加熱する。このとき、第１加熱領域Ｗ７ａを加熱せずに第２加熱領域Ｗ７ｂを加熱すると、第２加熱領域Ｗ７ｂが高温状態に加熱されると共に、第１加熱領域Ｗ７ａが低温状態で保たれる。そのため第２加熱領域Ｗ７ｂの抵抗が第１加熱領域Ｗ７ａの抵抗よりも大きくなり、次の第１加熱領域Ｗ７ａを通電加熱する際の通電路が形成されることになる。
【０１５７】
この第２加熱領域Ｗ７ｂの加熱が終了する段階では、第２加熱領域Ｗ７ｂを加熱処理の目標温度範囲よりも高い温度に加熱することが望ましい。これにより、次の第１加熱領域Ｗ７ａの通電加熱までの間に放熱により温度が低下しても、第２加熱領域Ｗ７ｂを所定温度範囲内に加熱することが可能となる。
【０１５８】
次いで、第２加熱領域Ｗ７ｂの加熱後、図２５（Ｃ）及び図２５（Ｄ）に示すように、通電加熱装置１の第１電極部１２及び第２電極部１３を板状ワークＷ７に接触させて給電部から第１電極部１２と第２電極部１３との間に電流を流しつつ、第１電極部１２を長手方向に移動させることで、第１加熱領域Ｗ７ａを長手方向に通電加熱する。第１電極部１２の移動により、加熱初期には第１加熱領域Ｗ７ａの長手方向の一部の範囲に通電し、第１電極部１２を移動させることで通電範囲を広げ、終期では第１加熱領域Ｗ７ａの略全長に通電する。
【０１５９】
このとき第２加熱領域Ｗ７ｂが高温に加熱されているため、第２加熱領域Ｗ７ｂの抵抗が大きくなることで、温度が低い第１加熱領域Ｗ７ａの範囲に電流が多く流れ、第１加熱領域Ｗ７ａが加熱される。これにより第１加熱領域Ｗ７ａが目標温度付近の所定温度範囲内に加熱される。
【０１６０】
第２加熱領域Ｗ７ｂの加熱温度と第１加熱領域Ｗ７ａの加熱タイミングとを調整することで、第１加熱領域Ｗ７ａ及び第２加熱領域Ｗ７ｂが所定温度範囲内に加熱される。なお、第２加熱領域Ｗ７ｂの加熱と第１加熱領域Ｗ７ａの通電加熱との間の時間や熱伝達の程度によっては、第２加熱領域Ｗ７ｂが放熱により温度が低下することがある。しかし、第２加熱領域Ｗ７ｂの加熱時に過剰に昇温させていれば、昇温した第１加熱領域Ｗ７ａと放熱した第２加熱領域Ｗ７ｂとの温度が同等となり、第１加熱領域Ｗ７ａ及び第２加熱領域Ｗ７ｂを所定温度範囲内に加熱することができる。その後、ワークＷ７に対する通電を終了し、第２電極部１３をワークＷ７から離間させた状態で、第２保持部１１をワークＷ７の長手方向に移動させ、ワークＷ７を長手方向に引っ張ることにより平坦化する。そして、急冷することで焼入処理を施している。
【０１６１】
以上ように板状ワークＷ７を加熱すれば、板状ワークＷ７を第１加熱領域Ｗ７ａと第２加熱領域Ｗ７ｂとの領域に分けて加熱するので、各領域を簡素な形状にして加熱できる。このうち第１加熱領域Ｗ７ａは、幅方向の断面積が長手方向に沿って単調増加若しくは減少する形状を有するため、長手方向に通電する際、途中位置に電流の流路が括れる部分がなく、電流が流れ難い張出部分等がない。
【０１６２】
そのため第１加熱領域Ｗ７ａに長手方向に通電して抵抗加熱する際、幅方向の電流密度の分布が過度に不均一となる部分が生じることを防止できる。従って、第１加熱領域Ｗ７ａを断面積の長手方向に沿う変化に対応させて通電加熱することで、第１加熱領域Ｗ７ａの広い範囲を容易に同程度に加熱でき、板状ワークＷ７を長手方向に効率良く加熱できる。
【０１６３】
そして、第２加熱領域Ｗ７ｂが適切な加熱状態となった後で第１加熱領域Ｗ７ａを加熱することで、第１加熱領域Ｗ７ａ及び第２加熱領域Ｗ７ｂを合わせた広い範囲を所定温度範囲内に加熱することが可能である。
さらに各領域を同時に加熱する必要がなく、第１加熱領域Ｗ７ａを長手方向に纏めて通電加熱できると共に、第２加熱領域Ｗ７ｂに適した方法で加熱できるため、第１加熱領域Ｗ７ａ及び第２加熱領域Ｗ７ｂを合わせた広い範囲を簡素な構成で加熱することが可能である。
【０１６４】
また第２加熱領域Ｗ７ｂが第１加熱領域Ｗ７ａの一部に幅方向に隣接して一体に設けられている板状ワークＷ７であるため、先に第２加熱領域Ｗ７ｂを加熱すると板状ワークＷ７に第１加熱領域Ｗ７ａに対応した通電路を形成できる。そのため第２加熱領域Ｗ７ｂを適切な加熱状態にした後で、第１加熱領域Ｗ７ａを長手方向に通電加熱して第１加熱領域Ｗ７ａを広い範囲で同程度に加熱することで、容易に第１加熱領域Ｗ７ａ及び第２加熱領域Ｗ７ｂの広い範囲を所定温度範囲内に加熱することができる。
【０１６５】
なお、仮想区画線８０ｘを設定する際、狭幅部８０の両側縁を延長して第１加熱領域Ｗ７ａを設定した例について説明したが、第１加熱領域Ｗ７ａの長手方向の各端部の幅を一定に維持するように仮想区画線８０ｘを設定してもよい。その場合、第１加熱領域Ｗ７ａに第１電極部１２及び第２電極部１３を接触させて加熱するときに仮想延長部８１ｘを例えば他の部位より速く短時間で移動させることで、全体を均一に加熱できる。さらに第１加熱領域Ｗ７ａの他の一部に、幅方向の断面積が長手方向に一定に保たれる範囲が存在する場合であっても、同様に、例えば第１電極部１２及び第２電極部１３を他の部位よりも速い移動速度で短時間で移動させることで、第１加熱領域Ｗ７ａを均一に加熱することができる。
【０１６６】
図２６（Ａ）〜図２６（Ｅ）に示す例では、板状ワークＷ７を部分的に異なる温度範囲に加熱して冷却することで、異なる性状の部位を形成する。具体的には、広幅部８１ｂを第１温度範囲に加熱し、広幅部８１ｂを除く残部を第１温度範囲よりも高い第２温度範囲に加熱し、冷却することで、広幅部８１ｂと広幅部８１ｂを除く残部とで性状を異ならせる。
【０１６７】
使用する加熱装置は、通電加熱装置１の第２電極部１３が異なる他は図２５（Ａ）〜図２５（Ｄ）に使用した加熱装置と同様である。図２５（Ａ）〜図２５（Ｄ）に使用した加熱装置の通電加熱装置１では、第２電極部１３が板状ワークＷ７の幅全体を横断可能な長さに形成されているのに対し、この加熱装置の通電加熱装置１では、図２６（Ｃ）及び図２６（Ｄ）に示すように、第２電極部１３が広幅部８１ｂの幅より短く第１加熱領域Ｗ７ａの最大幅に相当する長さに形成されている。
【０１６８】
この加熱装置を用いて板状ワークＷ７を加熱するには、予め図２６（Ａ）に示すように、板状ワークＷ７の第１加熱領域Ｗ７ａ及び第２加熱領域Ｗ７ｂ１，Ｗ７ｂ２を設定する。次いで図２６（Ｂ）に示すように、第２加熱領域Ｗ７ｂ１，Ｗ７ｂ２を第２加熱部１０１にそれぞれ配置して加熱する。この加熱時には、一方側の一対の第２加熱領域Ｗ７ｂ１を第２温度範囲よりも高い温度に加熱し、第２加熱領域Ｗ７ｂ２を第１温度範囲よりも高い温度に加熱するのがよい。このように第１加熱領域Ｗ７ａを低温状態に維持して第２加熱領域Ｗ７ｂ１，Ｗ７ｂ２が高温となるようにすることで、第２加熱領域Ｗ７ｂ１，Ｗ７ｂ２の抵抗が第１加熱領域Ｗ７ａの抵抗よりも大きくなり、次の第１加熱領域Ｗ７ａを通電加熱する際の通電路を形成することができる。
【０１６９】
次いで、図２６（Ｃ）及び図２６（Ｄ）に実線で示すように、通電加熱装置１の第１電極部１２及び第２電極部１３を第１加熱領域Ｗ７ａの中間部分、具体的には板状ワークＷ７の狭幅部８０と広幅部８１ｂとの境界近傍に接触させる。ここでは第１電極部１２及び第２電極部１３を長手方向に対してそれぞれ略直交方向に、互いに略平行となるように第１加熱領域Ｗ７ａを横断させて配置する。そして給電部１５から電流を第１電極部１２及び第２電極部１３に流しつつ、第１電極部１２及び第２電極部１３を移動させて第１加熱領域Ｗ７ａの全長を長手方向に通電加熱する。第１電極部１２は第１移動部２０により一方側に移動させ、第２電極部１３は第２移動部２１により他方側に移動させる。これにより、通電加熱の初期には第１加熱領域Ｗ７ａの長手方向の一部の範囲に通電し、第１電極部１２と第２電極部１３を離間させて通電範囲を広げ、終期には第１加熱領域Ｗ７ａの略全長に通電する。
【０１７０】
このとき第１電極部１２及び第２電極部１３の移動順序や移動速度等は、第１加熱領域Ｗ７ａの形状、目標温度範囲等の各種の加熱条件に応じて制御するのがよい。移動順序は、例えば第１電極部１２及び第２電極部１３を同時に移動させてもよく、長い通電時間を要する側の第１電極部１２を先に移動させた後で第２電極部１３を移動させてもよい。移動速度は、例えば第１電極部１２と第２電極部１３とを異なる速度で移動させてもよく、第２電極部１３を第１加熱領域Ｗ７ａの幅方向の断面積の長手方向に沿う変化に対応させてもよい。
【０１７１】
第１電極部１２及び第２電極部１３の移動順序や移動速度等を制御することで、長手方向の各位置における通電時間を調整し、断面積の大きな部位の通電時間を長くすると共に、断面積の小さな部位の通電時間を短くして、第１加熱領域Ｗ７ａの各位置を目標温度範囲に加熱する。ここでは広幅部８１ｂの第１加熱領域Ｗ７ａを第１温度範囲に加熱し、残部の第１加熱領域Ｗ７ａを第２温度範囲に加熱する。
【０１７２】
このように第１加熱領域Ｗ７ａの各位置を加熱すると、第２加熱領域Ｗ７ｂ１，Ｗ７ｂ２が予め加熱されているため、第２加熱領域Ｗ７ｂ１，Ｗ７ｂ２の加熱温度や第１加熱領域Ｗ７ａの加熱タイミング等を適宜調整することで、図２６（Ｅ）に破線で示すように、広幅部８１ｂ全体を第１温度範囲内に加熱でき、残部全体を第２温度範囲内に加熱でき、板状ワークＷ７に複数の温度領域を形成することができる。その後、ワークＷ７に対する通電を終了し、第２電極部１３をワークＷ７から離間させた状態で、第２保持部１１をワークＷ７の長手方向に移動させ、ワークＷ７を長手方向に引っ張ることにより平坦化する。そして、急冷することで焼入処理を完了する。
【０１７３】
なお、本例では、板状ワークＷ７として厚みが全体で一定のものを用いたが、異なる厚みの領域が設けられたテーラードブランクを用いることも可能であり、例えば広幅部８１ｂと残部とで異なる厚みを有する板状ワークＷ７を同様にして加熱してもよい。その場合、広幅部８１ｂと残部とを同じ温度範囲に加熱することも容易である。さらに均一な厚みであっても同様にして全体を同じ温度範囲に加熱してもよい。
【０１７４】
図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）に示す例で加熱対象の板状ワークＷ８は、図２７（Ａ）に示すように、全体が略一定の厚みで略台形に形成され、幅方向の断面積が長手方向の一方向に沿って単調増加又は単調減少する第１加熱領域Ｗ８ａと、第１加熱領域Ｗ８ａより幅広の第２加熱領域Ｗ８ｂと、を有している。
【０１７５】
このような板状ワークＷ８を加熱するための加熱装置は図２７（Ｂ）及び図２７（Ｃ）に示すように、第２加熱領域Ｗ８ｂを加熱する第２加熱部１０２と、第１加熱領域Ｗ８ａ及び第２加熱領域Ｗ８ｂを加熱する第１加熱部としての通電加熱装置１と、を備えている。
【０１７６】
第２加熱部１０２は、図２７（Ｂ）に示すように、第１加熱領域Ｗ８ａの加熱を抑えて第２加熱領域Ｗ８ｂを加熱できるものである。例えば、第２加熱領域Ｗ８ｂに電極対を接触させて通電加熱により加熱してもよく、第２加熱領域Ｗ８ｂにコイルを近接させて誘導加熱により加熱してもよく、第２加熱領域Ｗ８ｂを部分的に加熱炉に収容して炉加熱により加熱してもよい。さらには所定温度に昇温されたヒータを接触させてヒータ加熱により加熱することも可能である。この例は第２加熱領域Ｗ８ｂだけを加熱炉に収容して加熱している。
【０１７７】
このような加熱装置を用いて板状ワークＷ８を加熱するには、次のように行う。
まず図２７（Ａ）に示すように、出来るだけ均一に加熱できるように板状ワークＷ８の第１加熱領域Ｗ８ａ及び第２加熱領域Ｗ８ｂを設定する。ここでは幅方向の断面積が大きくて、通電加熱装置１の第１電極部１２及び第２電極部１３により通電加熱する場合に十分な電流密度を得難い部分を第２加熱領域Ｗ８ｂとし、幅方向の断面積が第２加熱領域Ｗ８ｂより小さい部分を第１加熱領域Ｗ８ａとする。
【０１７８】
次いで、図２７（Ｂ）に示すように、第２加熱領域Ｗ８ｂを第２加熱部１０２に配置し、第２加熱領域Ｗ８ｂを加熱する。第２加熱部１０２として加熱炉を用いており、第２加熱領域Ｗ８ｂを部分的に収容して加熱する。加熱処理の目標温度範囲よりも低い適度な温度までの予熱を行うのがよい。
【０１７９】
第２加熱領域Ｗ８ｂの加熱後、図２７（Ｃ）に示すように、通電加熱装置１の第１電極部１２及び第２電極部１３を板状ワークＷ８の両端の表面に接触させる。そして給電部１５から電流を供給して第１電極部１２と第２電極部１３との間に電流を流して長手方向に通電加熱する。このとき第１加熱領域Ｗ８ａが所定温度範囲内となる条件で通電すると、第２加熱領域Ｗ８ｂは幅広いため第１加熱領域Ｗ８ａに比べて単位面積当たりの発熱量が少なくなる。ところが第２加熱領域Ｗ８ｂが適度に予熱されているため、この通電加熱により第１加熱領域Ｗ８ａと第２加熱領域Ｗ８ｂとの全体を所定温度範囲内に加熱することができる。その後、ワークＷ８に対する通電を終了し、第２電極部１３をワークＷ８から離間させた状態で、第２保持部１１をワークＷ８の長手方向に移動させ、ワークＷ８を長手方向に引っ張ることにより平坦化する。そして、急冷することで焼入処理を施している。
【０１８０】
以上のような加熱方法及び加熱装置によれば、板状ワークＷ８を第１加熱領域Ｗ８ａと第１加熱領域Ｗ８ａの一部に隣接する第２加熱領域Ｗ８ｂとの複数の領域に分けて加熱するので、各領域を簡素な形状にして加熱できる。ワークＷ８は、第１加熱領域Ｗ８ａ及び第２加熱領域Ｗ８ｂの幅方向の断面積が長手方向に沿って単調増加若しくは減少する形状を有するため、長手方向に通電する際、途中位置に電流の流路が括れる部分がなく、電流が流れ難い張出部分等がない。そのため第１加熱領域Ｗ８ａを断面積の長手方向に沿う変化に対応させて通電加熱することで、第１加熱領域Ｗ８ａの広い範囲を容易に同程度に加熱でき、板状ワークＷ８を長手方向に効率良く加熱できる。
【０１８１】
また、この板状ワークＷ８は、第１加熱領域Ｗ８ａより幅広の第２加熱領域Ｗ８ｂが第１加熱領域Ｗ８ａの長手方向に隣接して一体に設けられているため、先に第２加熱領域Ｗ８ｂを加熱することで予熱し、その後全長を通電加熱すれば、板状ワークＷ８全体を予熱する必要がなく、また長手方向の通電加熱も容易になる。その結果、第２加熱部１０２を小型化でき、装置全体もコンパクト化できる。
【０１８２】
なお、第１加熱領域Ｗ８ａ及び第２加熱領域Ｗ８ｂの幅方向の断面積が長手方向の一方向に沿って単調増加又は単調減少する略台形形状の板状ワークＷ８について説明したが、特に限定されるものではない。例えば第１加熱領域Ｗ８ａ及び第２加熱領域Ｗ８ｂの幅方向の断面積が互いに異なると共に、各領域で長手方向に略一定であっても本発明を同様に適用することは当然に可能である。
【０１８３】
上述した加熱方法は、加熱後の高温状態でプレス型により加圧して成形を行う、ホットプレスプレス成形に用いることもできる。上述した加熱方法によれば、加熱ための設備が簡素な構成でよく、加熱ための設備をプレス装置に近接配置でき、又は一体に組み込むことができる。そのため、ワークの加熱から短時間でプレス成形することができ、加熱されたワークの温度低下を抑制してエネルギーロスを削減し、またワークの表面の酸化を防止して高品質なプレス成形品を作製することが可能である。
【符号の説明】
【０１８４】
１  通電加熱装置
１０  第１保持部
１１  第２保持部
１２  第１電極部
１３  第２電極部
１４  電極対
１５  給電部
１６  電極部移動機構
１７  保持部移動機構
１８  制御部
２０  第１移動部
２１  第２移動部
３０  架台
３１  スライドレール
３２，３４  ねじ軸
３３，３５  モータ
３６  第１ブスバー
３７  第２ブスバー
４０  チャック
４１  駆動部
４２  移動フレーム
５０，７０  移動電極
５１，７１  給電機構
５２，７２  押さえ部材
５３，７３  押圧機構
５４，７４  移動フレーム
５５，７５  通電ローラ
５６，７６  給電ローラ
５７，７７  可動ブラケット
５８，７８  押さえローラ
５９，７９  加圧シリンダ
６２  導電ブラシ
６３  給電ローラ
８０  狭幅部
８０ｘ  仮想区画線
８１  広幅部
８１ｂ  広幅部
８１ｘ  仮想延長部
１０１  第２加熱部
１０２  第２加熱部
Ｗ、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８  ワーク
Ｗ２ａ  通電加熱領域
Ｗ２ｂ  非加熱領域
Ｗ５ａ，Ｗ６ａ  第１通電加熱領域
Ｗ５ｂ，Ｗ６ｂ  第２通電加熱領域
Ｗ５ｃ，Ｗ６ｃ  溶接ビード部
Ｗ７ａ，Ｗ８ａ  第１加熱領域
Ｗ７ｂ，Ｗ７ｂ１，Ｗ７ｂ2，Ｗ８ｂ  第２加熱領域
Ｘ  長軸
【図１】
2019050137.tif 000005
【図２】
2019050137.tif 000006
【図３】
2019050137.tif 000007
【図４】
2019050137.tif 000008
【図５】
2019050137.tif 000009
【図６】
2019050137.tif 000010
【図７】
2019050137.tif 000011
【図８】
2019050137.tif 000012
【図９】
2019050137.tif 000013
【図１０】
2019050137.tif 000014
【図１１】
2019050137.tif 000015
【図１２】
2019050137.tif 000016
【図１３】
2019050137.tif 000017
【図１４】
2019050137.tif 000018
【図１５】
2019050137.tif 000019
【図１６】
2019050137.tif 000020
【図１７】
2019050137.tif 000021
【図１８】
2019050137.tif 000022
【図１９】
2019050137.tif 000023
【図２０】
2019050137.tif 000024
【図２１】
2019050137.tif 000025
【図２２】
2019050137.tif 000026
【図２３】
2019050137.tif 000027
【図２４】
2019050137.tif 000028
【図２５】
2019050137.tif 000029
【図２６】
2019050137.tif 000030
【図２７】
2019050137.tif 000031