电流施加装置、电流施加方法和直接电阻加热装置

摘要

一种电流施加装置，包括：电极对，该电极对构造成接触工件，以将电力施加到工件；和汇流条，该汇流条布置成沿着工件延伸。电极对中的至少一个电极包括移动电极，该移动电极构造成相对于汇流条和工件移动，使得电流通过移动电极在汇流条与工件之间流动，移动电极连接到汇流条，从而能够相对于汇流条移动，并且移动电极构造成接触工件，从而能够相对于工件移动。

说明书

技术领域

本发明涉及用于将电流直接施加到诸如钢铁毛坯这样的工件的电 流施加装置、电流施加方法和直接电阻加热装置。

背景技术

例如，对诸如中柱和加强件这样的车辆结构进行热处理以确保强 度。可以将热处理分为两种类型，即，间接加热和直接加热。间接加 热的一个实例是将工件放置在熔炉内并且控制熔炉的温度以加热工件 的熔炉加热。直接加热的实例包括：将涡电流施加到工件以加热工件 的感应加热，和将电流直接施加到工件以加热工件的直接电阻加热(也 成为直接导电加热)。

根据第一现有技术，在利用加工工具使金属毛坯经受塑性加工之 前，利用感应加热或导电加热对金属毛坯进行加热。例如，将具有滚 轴式电极或感应线圈的加热工具安置在具有切割机的加工工具的上 游，并且在连续地传送金属毛坯的同时对金属毛坯进行加热(例如， 参见JP 06-079389A)。

根据第二现有技术，为了加热沿着钢板的纵向具有变化的宽度的 钢板，将一组多个电极并排安置在钢板在宽度方向的一侧上，并且将 另一组多个电极并排安置在钢板在宽度方向上的另一侧上，使得在宽 度方向上安置在钢板的各个侧上的电极形成多对电极。在这种情况下， 将相等的电流施加在各对电极中的每个之间，使得将钢板加热成均匀 的温度(例如，参见JP 3587501B2)。

当加热工件时，特别地，当加热具有沿着工件的纵向变化的宽度 的工件时，优选地，像熔炉加热一样，在整个工件上，施加到每单位 体积的热量是相等的。然而，加热熔炉要求大规模的设备，并且难以 控制熔炉的温度。因此，在生产成本方面，像第一现有技术和第二现 有技术一样的直接电阻加热是优选的。

然而，为了通过直接电阻加热来加热诸如具有小电阻的钢铁毛坯 这样的工件，需要将大的电流施加到工件上。在这种情况下，不容易 将期望的电流施加到工件。此外，当像第二现有技术一样设置多对电 极时，对于所述多对电极中的每个控制待施加的电流量，这使得装置 复杂化并且大型化。

发明内容

本发明的目的是提供电流施加装置、电流施加方法和具有电流施 加装置的直接电阻加热装置，其利用简单构造将大的电流容易地施加 到工件的电流施加区域，并且能够改变电流施加区域或电流施加时间。

根据本发明的方面，一种电流施加装置，包括：电极对，该电极 对构造成接触工件，以将电流施加到所述工件；和汇流条，该汇流条 布置成沿着所述工件延伸。所述电极对中的至少一个电极包括构造成 相对于所述汇流条和所述工件移动的移动电极，使得电流通过所述移 动电极在所述汇流条与所述工件之间流动，所述移动电极连接到所述 汇流条，从而能够相对于所述汇流条移动，并且所述移动电极构造成 接触所述工件，从而能够相对于所述工件移动。

所述移动电极可以布置在所述汇流条与所述工件之间。所述移动 电极可以包括构造成在所述工件的表面上滚动的电流施加滚轴。所述 电流施加滚轴可以包括导电周面，所述电流从该导电周面施加到所述 工件的所述表面。所述电流施加滚轴还可以包括施压部件，该施压部 件布置成面对所述移动电极并且与所述移动电极一起移动。所述施压 部件可以构造成针对所述移动电极挤压所述工件。

所述电流施加滚轴还可以包括供电滚轴，该供电滚轴构造成接触 所述汇流条的所述表面并且在所述汇流条的所述表面上滚动，并且与 所述移动电极一起移动。所述供电滚轴可以包括导电周面，所述电流 从该导电周面施加到所述移动电极。

所述电流施加滚轴和所述供电滚轴可以布置成在相反方向上旋转 并且互相接触。所述供电滚轴的轴线可以布置在从包括所述电流施加 滚轴的接触所述工件的部分和所述电流施加滚轴的轴线的平面移位的 位置处。

所述电流施加装置还可以包括导电刷，该导电刷设置在所述汇流 条的面向所述工件的表面上。所述移动电极可以布置成与所述导电刷 滑动接触地移动。所述导电刷可以布置成大致面对所述工件的所述电 流待施加到的整个区域。

所述供电滚轴可以设置在所述移动电极的两个轴向端部上，以将 所述电流从所述供电滚轴施加到所述移动电极。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电流施加方法，该电流施 加方法用于通过使电极对接触工件而将电流施加到所述工件，该电流 施加方法包括将汇流条设置成沿着所述工件延伸并且面对所述工件； 和在至少一个所述电极连接到所述汇流条并且接触所述工件的情况 下，使至少一个所述电极相对于所述汇流条和所述工件移动，使得电 流通过至少一个所述电极在所述汇流条与所述工件之间流动。

根据本发明的另一个方面，一种直接电阻加热装置，包括：如上 所述的电流施加装置和构造成将所述电力施加到所述电流施加装置的 电源。

根据本发明，因为汇流条沿着工件布置，所以未由汇流条形成回 路，使得能够减少感应分量。结果，电力因素不会恶化，并且因此， 能够将预定电流施加到工件。

移动电极能够以电接触方式相对于汇流条和工件移动，使得电流 通过移动电极在汇流条与工件之间流动。因此，能够改变工件的大电 流所供给到的区域或改变电流施加时间。

工件与汇流条之间的相对位置不改变，并且电路的通过包括作为 负载的工件而构成的常数不改变。因此，能够利用简单构造供给预定 电流。

此外，电流施加区域或电流施加时间能够仅通过使移动电极移动 而改变。因此，不需要设置一些电极或供电结构或设置用于使工件或 汇流条移动的结构。因此，能够以简单和紧凑的方式提供电流施加装 置。

结果，能够提供电流施加装置、电流施加方法和直接电阻加热装 置，其中能够通过改变电流施加区域或电流施加时间而将预定的大电 流容易并且简单地供给到工件的电流施加区域。

附图说明

图1A是图示出在施加电流之前的状态的根据本发明的一个以上 的实施例的直接电阻加热装置的平面图；

图1B是图示出在施加电流之前的状态的直接电阻加热装置的前 视图；

图1C是图示出在施加电流之后的状态的直接电阻加热装置的平 面图；

图1D是图示出在施加电流之后的状态的直接电阻加热装置的前 视图；

图2是示出安装在第一实施例的加热装置上的电流施加装置的截 面图。

图3是示意性地示出安装在第一实施例中的加热装置上的电流施 加装置的结构的侧视图。

图4是示意性地示出安装在第一实施例的修改例中的加热装置上 的电流施加装置的结构的侧视图。

图5是示意性地示出安装在第一实施例的另一个修改例中的加热 装置上的电流施加装置的结构的侧视图。

图6是示出安装在第二实施例的加热装置上的电流施加装置的截 面图。

图7是示意性地示出安装在第二实施例中的加热装置上的电流施 加装置的结构的侧视图。

图8是示意性地示出安装在第二实施例中的加热装置上的导电刷 和供电滚轴的局部截面图。

图9是示意性地示出安装在第二实施例的修改例中的加热装置上 的电流施加装置的结构的侧视图。

图10是示出安装在第三实施例中的加热装置上的电流施加装置 的截面图。

图11是示意性地示出安装在第三实施例中的加热装置上的电流 施加装置的结构的侧视图。

图12是示意性地示出安装在第三实施例的修改例中的加热装置 上的电流施加装置的结构的侧视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图具体描述本发明的实施例。在下面的实施 例中，作为实例，将描述通过将电流直接馈送到工件来加热工件的直 接电阻加热装置。

根据本发明的一个以上的实施例的电流所施加到的工件是导电性 的，并且优选地具有平坦表面或弯曲表面，电极能够在电极接触所述 表面的状态下移动。例如，具有平坦表面的板材是适当的。工件可以 由相同材料整体制成，或者可以通过利用焊接等接合具有不同电阻率 的材料而制成。

工件具有要通过施加电流而加热的电流施加区域(在下文中，称 为“加热目标区域”)。例如，钢铁毛坯可以是具有加热目标区域的 工件。工件可以包括一个加热目标区域或多个加热目标区域。当工件 包括多个加热目标区域时，加热目标区域可以互相相邻或可以互相隔 开。

根据本发明的一个以上的实施例的电流所施加到的工件可以具有 沿着工件的纵向的恒定厚度和恒定宽度。可选择地，工件可以在加热 目标区域具有沿着工件的纵向变化的厚度或变化的宽度，使得截面面 积沿着工件的纵向减小。工件可以形成有开口或切口区域。工件的沿 着与工件的纵向垂直的平面截取的截面可以沿着工件的纵向减小。

图1A至1D图示出根据本发明的一个以上的实施例的直接电阻加 热装置10。

直接电阻加热装置10包括：电极对13，该电极对13具有电连接 到电源单元1的一个电极11和另一个电极12；和移动机构15，该移 动机构15构造成使一个电极11或另一个电极12移动。

在图1A至1D所示的实例中，通过移动机构15使一个电极11移 动，并且因此称为移动电极，并且另一个电极12保持在工件W的预定 位置，并且因此称为固定电极。可选择地，另一个电极12可以是移动 电极并且一个电极11可以是固定电极，或者一个电极11和另一个电 极12二者都可以是移动电极。

移动机构15包括支撑电极11或另一个电极12以沿着工件W能 够移动并且能够控制移动电极的移动速度和移动量的结构。例如，移 动机构15以一个电极11或另一个电极12安装在滑动导轨上的方式构 成，螺固到用于传送驱动力的驱动传送单元15b(诸如并列的滚珠丝 杠)，并且通过能够调节移动速度的调节单元15a(诸如步进电机)来 驱动。

在图1A至1D所示的实例中，工件W的整个区域都是加热目标 区域，并且工件的宽度沿着电极的移动方向逐渐变窄。由于该原因， 一个电极11从如图1A所示的一个电极11与另一个电极12互相相邻 的位置到一侧，并且在将恒定电流从电源单元1经由电极对13供给到 工件W的同时，调节一个电极11的移动量或移动速度，如图1C所示。 通过这样做，以每个加热目标区域的电流施加时间变化的方式进行热 处理，并且因此控制热量。以这种方式，能够加热整个加热目标区域。

在下文中，将描述直接电阻加热装置的特定实例。

第一实施例

如图2和图3所示，第一实施例的直接电阻加热装置10包括：电 源单元1，该电源单元1用于将预定的交流电供给到工件W；和电流施 加装置20，该电流施加装置20连接到电源单元1。电流施加装置20 包括：汇流条25、具有移动电极11的移动单元31、和具有固定电极 12的固定单元32。电流施加装置20设置有工件支撑部，该工件支撑 部在预定位置(未示出)支撑工件W。电流施加装置20构造成当将工 件W支撑在工件支撑部上时，使得汇流条25的表面沿着工件W的表 面大致平行布置。

在直接电阻加热期间，电源单元1能够将预定电流施加到工件W。 电源单元可以与电流施加装置一体地设置或与电流施加装置分开地设 置。这里，在直接电阻加热期间，采用电源单元供给大致恒定的平均 电流。

汇流条25是例如由诸如铜这样的高导电材料制成的钢性板部件， 并且具有足以馈送用于直接电阻加热所需的电流的截面面积。汇流条 25固定于安装基部26，以沿着工件W的加热目标区域延伸。汇流条 25连接到电源单元1的一个电极。在该实施例中，汇流条25具有面对 工件W的表面。更具体地，汇流条25具有面对除了工件W的设置有 固定电极12的部分之外的、工件W的整个加热目标区域的扁平光滑表 面。即，在与移动电极11的移动方向垂直的方向上，汇流条25沿着 移动电极11的构造成接触工件W的部分的整个长度延伸。

移动单元31包括：移动电极11，该移动电极11安置成与工件W 的加热目标区域接触；供电机构40，该供电机构40用于将电力从汇流 条25供给到移动电极11；施压部件36，该施压部件36与移动电极11 相对地安置；施压机构35，该施压机构35用于驱动施压部件36；和 移动机构15，该移动机构15用于使移动框架37沿着工件W移动，上 述这些部分一体地支撑在该移动框架37上。

这里，在安置于汇流条25与工件W之间的同时，移动电极11和 供电机构40能够通过移动机构15与移动框架37一体地移动。

移动电极11由与工件W的表面相接触地滚动的电流施加滚轴23 构成。电流施加滚轴23的整个周面都由导电金属制成。在电流施加滚 轴的轴部23a与电流施加滚轴23的周面绝缘的状态下，电流施加滚轴 23可旋转地支撑在固定于移动框架37的轴承部24上。电流施加滚轴 23的周面由诸如铜、铸铁和碳这样的高导电材料形成，并且构造成具 有圆形截面的光滑面。电流施加滚轴23的周面经由供电机构40电连 接到汇流条25。电流施加滚轴23的周面在与电流施加滚轴23的移动 方向垂直的方向上接触工件W的加热目标区域，并且电流施加滚轴23 的接触工件W的加热目标区域的部分横跨加热目标区域的整个宽度延 伸。

供电机构40包括供电滚轴41，该供电滚轴41构造成接触汇流条 25并且在汇流条25的表面上滚动。供电滚轴41的整个周面都由导电 金属制成。在供电滚轴的轴部41a与供电滚轴41的周面绝缘的状态下， 供电滚轴41可旋转地支撑在固定于移动框架37的轴承部42上。供电 滚轴41的周面由诸如铜、铸铁和碳这样的高导电材料形成，并且构造 成具有圆形截面的光滑面。在与供电滚轴41的移动方向垂直的方向上， 供电滚轴41的周面接触汇流条25的面向工件W的表面。供电滚轴41 的接触汇流条25的表面的部分大致横跨汇流条25的整个宽度延伸。

虽然其它滚轴等可以插置在供电滚轴41与电流施加滚轴23之间， 但是在该实施例中，电流施加滚轴23在大致整个轴向长度上与供电滚 轴41直接接触。这里，由于电流施加滚轴23和供电滚轴41在相反方 向上旋转，所以电流施加滚轴和供电滚轴总是在不滑动的情况下接触。 在直接电阻加热期间，大的电流能够从汇流条25经由供电滚轴41的 周面供给到电流施加滚轴23。

施压部件36由保持滚轴38构成，该保持滚轴38布置在通过工件 W面对电流施加滚轴23的位置处。虽然只要保持滚轴38能够与工件 W进行接触以对工件加压，则保持滚轴38的材料就不受特别限制，但 是优选地，保持滚轴由具有比电流施加滚轴23的导热性低的导热性的 材料制成。例如，保持滚轴可以由铸铁、陶瓷等形成。

保持滚轴的轴部38a可旋转地支撑在轴承部39上，该轴承部39 可移动地支撑在移动框架37上。在该实施例中，轴承部39支撑于设 置在施压机构35中的可移动支架34上，并且因此能够在相对于电流 施加滚轴23的接触/分开方向上移动。

此外，保持滚轴38支撑在移动框架37上，并且因此能够与电流 施加滚轴23和供电滚轴41一起移动。

施压机构35包括：加压缸33，该加压缸33安装在移动机构15 的移动框架37上；和可移动支架34，该可移动支架34连接到加压缸 33从而能够移动。这里，可移动支架34通过由加压缸33加压而针对 电流施加滚轴23施压，并且保持滚轴38朝着电流施加滚轴23对工件 W施压。

移动机构15包括：滑动导轨16，该滑动导轨16在单轴方向上安 置在安装基部26上；移动框架37，该移动框架37支撑在滑动导轨16 上；螺纹轴17，该螺纹轴17沿着滑动导轨16安置在安装基部26上并 且由步进电机等旋转地驱动；和驱动支撑部18，该驱动支撑部18装接 于移动框架37，并且螺纹轴17螺固到该驱动支撑部18。电流施加滚 轴23、供电滚轴41和保持滚轴38的各个轴承部支撑在移动框架37上。 在该移动机构15中，当在控制螺纹轴17的旋转速度和旋转量的同时 驱动该螺纹轴17时，移动框架能够以预定速度和预定量沿着滑动导轨 16移动。

固定单元32包括：固定电极12，该固定电极12安置成与工件W 的加热目标区域的端部接触；施压部件36，该施压部件36与固定电极 12相对地安置；和施压机构，该施压机构用于驱动施压部件36。固定 电极12连接到电源单元1的另一个电极。施压机构与移动单元31的 施压机构35相似地构成。

固定电极12安置成，在工件W的加热目标区域的一个端部横跨 加热目标区域的整个宽度而接触。固定电极12由诸如铜、铸铁、碳等 这样的高导电材料形成，并且固定电极12与工件W的接触面构造成光 滑面。固定电极12能够通过减小与工件W的接触面积而减少从工件 W传递的热。此外，在直接电阻加热期间，为了防止温度在固定电极 12的附近下降，可以将用于加热固定电极12的加热器容纳在固定电极 12中。

直接电阻加热方法

将描述通过使用上述直接电阻加热装置10将电流供给到工件W 而加热工件W的方法。

首先，通过工件支撑部将板状工件W以大致水平状态放置在预定 位置处。从而，使汇流条25的表面与工件W的整个加热目标区域相邻 地并且沿着工件W的整个加热目标区域而布置，使得汇流条25的表面 和工件W的表面以大致平行方式互相对置。

在固定单元32中，工件W的加热目标区域的端部在其大致整个 宽度上与固定电极12的表面接触，并且利用施压部件36针对固定电 极12挤压工件W。此外，在固定单元32中，工件W的加热目标区域 的端部在其附近与电流施加滚轴23的表面接触，并且利用保持滚轴38 针对电流施加滚轴23挤压工件W。

在这种状态下，电压从电源单元1施加到固定电极12和汇流条 25。从而，使电力从汇流条25经过供电滚轴41施加到电流施加滚轴 23，并且使电流施加到电流施加滚轴23与固定电极12之间的加热目 标区域。

其后，使移动框架37在远离固定单元32的方向上通过移动机构 移动。然后，电流施加滚轴23、供电滚轴41和保持滚轴38在保持它 们的相对位置的同时移动。在电流施加滚轴23经由供电滚轴41电连 接到汇流条25的状态下，并且在电流施加滚轴23接触工件W以将电 流施加到工件W的状态下，使电流施加滚轴23以滚动方式移动到给定 位置。

以这种方式，工件W的加热目标区域的电流施加部从窄范围扩展 为宽范围，并且对加热目标区域在移动方向上的各个部分以不同的电 流施加时间施加电流。即，对工件W的接触固定电极12的一端侧更长 时间地施加电流，并且电流施加时间朝着工件W的另一端侧变短。

此时，当工件W的形状具有大致恒定厚度时，工件W与固定电 极12接触的那侧具有宽的宽度，并且工件W的另一侧具有窄的宽度， 通过根据工件W的形状调节电流施加滚轴23的移动速度和移动量，能 够以大致均匀方式对工件W的整个加热目标区域加热。

此外，无论工件W的形状如何，通过根据工件W的形状改变将 电流施加滚轴23的移动速度和移动量调节成不同，能够在给定温度分 布的同时，对工件W进行加热。

第一实施例的有益效果

根据电流施加装置20，汇流条25沿着工件W布置。因此，未由 汇流条25形成回路，使得能够减少感应分量。结果，电力因素不会恶 化，并且因此，能够将预定电流施加到工件W。

移动电极11能够以电接触方式相对于汇流条25和工件W移动， 使得电流在汇流条25与工件W之间通过移动电极11流动。因此，能 够改变工件W的大电流所施加到的区域，或者改变电流施加时间。

工件W与汇流条25之间的相对位置不改变，并且电路的通过包 括作为负载的工件W而构成的常数不改变。

此外，电流施加区域或电流施加时间能够仅通过移动移动电极11 而改变。因此，不需要设置包括一些电极或者供电结构的复杂结构、 或者设置用于移动电极W或汇流条25的结构。因此，能够以简单紧凑 方式设置电流施加装置20。结果，能够实现简单和容易的构造，在该 简单和容易的构造中，能够通过改变电流施加区域或电流施加时间而 将预定的大的电流施加到工件W的电流施加区域。

在该装置中，移动电极11布置在汇流条25与工件W之间。因此， 能够缩短从汇流条25到工件W的供电路径，并且因此，能够减少损耗。

此外，由于移动电极11由电流施加滚轴23构成，所以当移动移 动电极11时，能够减小机械阻力，并且因此，即使在移动电极与工件 W在大范围上接触的状态下，也能够使移动电极容易地移动。因此， 通过增大与工件W的接触长度，能够有效地加热工件W的加热目标区 域。

此外，当移动电极11由电流施加滚轴23构成时，移动电极能够 在与工件W的表面接触的状态下稳定地移动。即，能够防止移动电极 11由于振动等而从工件W的表面浮动，从而防止产生火花。此外，即 使当在对移动电极11供给电流的状态下使移动电极11移动，也能够 稳定地将大电流供给到工件W。

在该装置中，由于面对工件W的汇流条25面对工件W的、除了 放置固定电极12的工件W的部分之外的整个加热目标区域，所以当移 动移动电极11时，移动电极11和汇流条25能够在接近位置一直连接， 并且因此能够缩短供电路径。此外，由于当移动移动电极11时，从汇 流条25到工件W的供电路径不改变，所以能够维持稳定的电流施加情 况。

在该装置中，由于利用施压部件36针对移动电极11挤压工件W， 所以能够防止当移动移动电极11时，移动电极11从工件W的表面浮 动，并且因此，能够将电流稳定地施加到工件W。

此外，由于通过使移动电极11横跨工件W的加热目标区域的整 个宽度接触到工件W来施加电流，所以当移动电极在与工件W的宽度 方向交叉的一个方向上移动时，将电流施加到整个加热目标区域。因 此，能够通过利用简单构造有效地加热工件来缩短电流施加时间。

特别地，由于第一实施例的装置包括与汇流条25接触地滚动的供 电滚轴41，所以当移动与汇流条25的表面接触的供电滚轴时，能够减 小移动阻力，并且因此，能够容易地在长范围上移动与汇流条25接触 的供电滚轴。因此，能够确保与汇流条25的长的接触长度，并且因此， 能够容易地从汇流条25施加大电流。

此外，在该实施例的装置中，由于供电滚轴41连同电流施加滚轴 23一起移动，所以当移动移动电极11时，从汇流条25到移动电极11 的供电路径能够保持大致恒定。因此，当移动移动电极11时，能够减 少或消除电气情况的变化，并且因此，能够稳定地将大电流供给到工 件W。

在第一实施例的装置中，由于电流施加滚轴23和供电滚轴41在 相反方向上滚动的同时互相直接接触，所以供电滚轴41的周面和电流 施加滚轴23的周面在其之间的接触部中不滑动，并且因此，使供电滚 轴41和电流施加滚轴23能够在互相接触的状态下在宽范围内移动， 同时减小供电滚轴41和电流施加滚轴23之间的接触阻力。由于该原 因，能够确保供电滚轴41的表面与电流施加滚轴23的表面之间的宽 的接触宽度，使得能够将大电流从供电滚轴41容易地施加到电流施加 滚轴23。此外，由于从汇流条25到工件W的供电路径通过供电滚轴 41的表面和电流施加滚轴23的表面提供，所以能够显著地简化供电路 径，并且因此，能够更容易地供给大电流。

第一实施例的修改例

虽然在上第一实施例中已经描述了将电极对13中的一个电极用 作移动电极11的实例，但是该电极对13中的两个电极都可以构造成 移动电极11、11，如图4所示。在这种情况下，汇流条25、25分开设 置，以与两个电极11、11的移动范围对应，并且如上所述地分别构造 电流施加装置20。然后，在电压施加于两个汇流条25、25之间的状态 下，通过使两个电极11、11从相邻位置在互相分开的方向上移动来对 加热目标区域进行加热。而且在该电流施加装置中，能够获得与上述 操作效果相同的操作效果。

第一实施例的另一个修改例

图5示出第一实施例的另一个修改例。

在第一实施例中，供电滚轴41安装在移动框架37上，以相对于 电流施加滚轴23位于预定位置处，并且电流施加滚轴23的轴线和供 电滚轴41的轴线布置成与工件W和汇流条25的纵向上的相同位置重 叠。

相比之下，在该修改例中，滚轴23、41中的各个滚轴安置成在移 动单元31的移动方向上互相移位。除此之外，直径比电流施加滚轴23 的直径小的多个电流施加滚轴23前后设置。

当将供电滚轴41以这种方式安置在相对于电流施加滚轴23移位 的位置处时，能够将工件W和汇流条25安置在相邻的位置处。结果， 能够使感应系数变小，并且还能够实现电流施加装置20的紧凑性。

第二实施例

如图6和图7所示，第二实施例的直接电阻加热装置10包括：电 源单元1，该电源单元1用于将电流供给到工件W；和电流施加装置 20，该电流施加装置20连接到电源单元1。电流施加装置20包括：汇 流条25、具有移动电极11的移动单元31、和具有固定电极12的固定 单元32。电流施加装置20设置有工件支撑部，该工件支撑部在预定位 置(未示出)支撑工件W。当将工件W支撑在工件支撑部上时，汇流 条25的表面沿着工件W的表面大致平行布置。

在直接电阻加热期间，电源单元1能够将预定的交流电供给到工 件W。电源单元可以与电流施加装置一体地设置或者与电流施加装置 分开地设置。

例如，汇流条25是由诸如铜这样的高导电材料制成的钢性板材， 并且具有足以供给直接电阻加热所需的电流的截面面积。汇流条25固 定于安装基部26，以沿着工件W的加热目标区域延伸，并且连接到电 源单元1的一个电极。在该实施例中，汇流条面对工件W的表面形成 为面对工件W的除了其放置固定电极12的部分之外的整个加热目标区 域。

移动单元31包括：移动电极11，该移动电极11安置成与工件W 的加热目标区域接触；供电机构40，该供电机构40用于将电力从汇流 条25供给到移动电极11；施压部件36，该施压部件36与移动电极11 相对地安置；施压机构35，该施压机构35用于驱动施压部件36；和 移动机构15，该移动机构15用于使移动框架37沿着工件W移动，上 述这些部分支撑在该移动框架37上。

在移动电极11安置在汇流条25与工件W之间的状态下与供电机 构40接触的同时，通过移动机构15使移动电极11连同施压部件36 和施压机构35一起在被支撑在移动框架37上的状态下移动。

用于第二实施例的移动单元31中的移动电极11、施压部件36和 施压机构35可以与第一实施例的相同。

如图8所示，第二实施例的供电机构40包括导电刷45，该导电 刷45一体地或分开地设置在汇流条25的工件W侧的表面上，以使得 电流施加滚轴23能够与其进行接触，并且安置在汇流条的面对工件W 的大致整个表面上。

导电刷45包括一些导电纤维，并且安置在汇流条的面对工件W 的加热目标区域的大致整个表面上。导电刷45具有从汇流条25的表 面到达与移动电极11接触的高度的厚度。当导电刷与电流施加滚轴23 产生接触时，导电刷45弹性变形并且以适当的接触压力与电流施加滚 轴23产生接触。

导电刷45构造成导电性的，以在直接电阻加热期间将足够的电力 从汇流条25供给到移动电极11。例如，导电刷45和汇流条25互相紧 密接触，以在其之间产生良好的导电性，导电刷对于在其先端侧上与 移动电极11接触的部分具有充足的导电性，导电刷具有耐热性以防止 当施加电流时产生熔化或热变形，并且即使当导电刷由于移动电极的 重复接触而变形，也难以发生劣化。

能够将导电刷45能够制成适当形式，诸如通过将线性导电纤维布 置并且捆束在大致相同方向上而获得的形式、通过将导电纤维聚集成 编织或非编织的织物状而获得的形式、通过利用其他材料固定导电纤 维以使得其一部分突出而获得的形式、通过将导电纤维与柔性纤维一 起模制而获得的形式等。此外，通过将导电刷45的一部分嵌入到构成 汇流条25的表面的材料层内，可以使导电刷45与汇流条25一体地形 成。作为构成导电纤维46的材料，能够例示出碳纤维等。

在移动机构15中，在电流施加滚轴23的与工件W接触的整个宽 度与导电刷45进行接触的状态下，电流施加滚轴23、施压部件36和 施压机构35支撑在移动框架37上，并且移动框架37能够利用与第一 实施例相同的结构以预定速度和预定量移动。

在该移动单元31中，随着电流施加滚轴23通过移动框架37移动， 电流施加滚轴23在与工件W的表面接触的同时滚动和移动。此时，由 于电流施加滚轴23在与安置在汇流条25的表面上的导电刷滑动地接 触的同时移动，并且来自汇流条25的电流经由导电刷45供给到电流 施加滚轴23的整个周面，所以电流施加滚轴23能够在电流施加到工 件W的状态下移动。

第二实施例的固定单元32包括：固定电极12，该固定电极12安 置成与工件W的加热目标区域的端部相接触；施压部件36，该施压部 件36与固定电极12相对地安置；和施压机构35，该施压机构35用于 驱动施压部件36。固定电极12连接到电源单元1的另一个电极。固定 电极12、施压部件36和施压机构35与第一实施例的那些相同。

直接电阻加热方法

接着，将描述通过使用直接电阻加热装置10将电流供给到工件W 而加热工件W的方法。

首先，通过工件支撑部将板状工件W以大致水平状态放置在预定 位置处。从而，汇流条25的表面与工件W的整个加热目标区域相邻地 安置并且沿着工件W的整个加热目标区域安置，使得汇流条25的表面 和工件W的一个表面以大致平行方式互相对置。

在固定单元32中，工件W的加热目标区域的端部与固定电极12 的表面产生接触，并且利用施压部件36针对固定电极12挤压工件W。 此外，在固定单元32中，工件W的加热目标区域的端部在其附近与电 流施加滚轴23的表面接触，并且利用保持滚轴38针对电流施加滚轴 23挤压工件W。

在这种状态下，电压从电源单元1施加到固定电极12和汇流条 25。从而，使电力从汇流条25经过导电刷45施加到电流施加滚轴23， 并且使电流施加到电流施加滚轴23与固定电极12之间的加热目标区 域。

其后，通过移动机构使移动框架37在远离固定单元32的方向上 移动。然后，电流施加滚轴23和保持滚轴38在保持它们的相对位置 的同时移动。在电流施加滚轴23经由导电刷45电连接到汇流条25的 状态下，并且在电流施加滚轴23接触工件W以将电流施加到工件W 的状态下，使电流施加滚轴23以滚动方式移动到给定位置。

以这种方式，工件W的加热目标区域的电流施加部从窄范围扩展 为宽范围，并且对加热目标区域在移动方向上的各个部分以不同的电 流施加时间施加电流。即，对工件W的接触固定电极12的一端侧更长 时间地施加电流，并且电流施加时间朝着工件W的另一端侧变短，使 得对工件W的加热目标区域进行加热。

此时，像第一实施例中一样，通过调节电流施加滚轴的移动速度 和移动量，能够以大致均匀方式加热工件W的整个加热目标区域，或 者能够在给定温度分布的同时对工件W进行加热。

第二实施例的有益效果

在该直接电阻加热装置10中，如下实现与第一实施例相同的操作 效果。

即，与第一实施例相同，汇流条25沿着工件W布置。因此，未 由汇流条25形成回路，使得能够减少感应分量。结果，电力因素不恶 化，并且因此，能够将预定电流施加到工件W。

移动电极11能够以电接触方式相对于汇流条25和工件W移动， 使得电流在汇流条25与工件W之间通过移动电极11流动。因此，能 够改变工件W的大电流所施加到的区域，或者改变电流施加时间。

工件W与汇流条25之间的相对位置不改变，并且电路的通过包 括作为负载的工件W而构成的常数不改变。因此，能够通过简单构造 供给预定电流。

此外，电流施加区域或电流施加时间能够仅通过移动移动电极11 而改变。因此，不需要设置包括一些电极或供电结构的复杂结构、或 者用于移动电极W或汇流条25的结构。因此，能够以简单紧凑方式设 置电流施加装置20。

结果，能够实现简单和容易的构造，在该简单和容易的构造中， 能够通过改变电流施加区域或电流施加时间而将预定的大电流施加到 工件W的电流施加区域。

在该装置中，由于移动电极11布置在汇流条25与工件W之间， 所以能够缩短从汇流条25到工件W的供电路径，并且因此，能够减少 损耗。

此外，由于移动电极11由电流施加滚轴23构成，所以当使移动 电极11移动时，能够减小机械阻力，并且因此，即使在移动电极与工 件W在长范围内接触的状态下，也能够使移动电极容易地移动。因此， 通过增大与工件W的接触长度，能够有效地加热工件W的加热目标区 域。

此外，当移动电极11由电流施加滚轴23构成时，移动电极能够 在与工件W的表面接触的状态下稳定地移动。即，能够防止移动电极 11由于振动等从工件W的表面浮动，从而防止产生火花。此外，即使 当在对移动电极11供给电流的状态下使移动电极11移动，也能够稳 定地将大电流供给到工件W。

在该装置中，由于面对工件W的汇流条25面对工件W的除了其 放置固定电极12的部分之外的整个加热目标区域，所以当使移动电极 11移动时，移动电极11和汇流条25能够在接近位置一直连接，并且 因此能够缩短供电路径。此外，由于当使移动电极11移动时，从汇流 条25到工件W的供电路径不改变，所以能够维持稳定的电流施加情况。

在该装置中，由于利用施压部件36针对移动电极11挤压工件W， 所以能够防止当使移动电极11移动时移动电极11从工件W的表面浮 动，并且因此，能够将电流稳定地施加到工件W。

此外，通过横跨工件W的加热目标区域的整个宽度将移动电极11 接触到工件W，而施加电流。因此，当移动电极在与工件W的宽度方 向交叉的一个方向上移动时，电流施加到整个加热目标区域。

此外，由于第二实施例具有与第一实施例不同的构造，也实现了 由于构造上的不同的操作效果。

即，在第二实施例中，由于移动电极11与汇流条25的导电刷45 滑动接触，所以能够减小移动电极11的接触阻力，并且因此，能够使 汇流条25与移动电极11在长范围内互相接触地移动。因此，能够确 保移动电极11与汇流条25之间的长的接触长度，并且因此，能够容 易地将大电流从汇流条25施加到移动电极11。

此外，由于从汇流条25到工件W的供电路径通过导电刷45和移 动电极11设置，所以能够显著简化其构造。

此外，在第二实施例中，由于导电刷45布置成面对工件W的整 个加热目标区域，所以能够将电力从导电刷45的对置部施加到加热目 标区域的各部分。因此，从导电刷45到工件W的供电路径能够通过缩 短其长度而大致恒定，并且因此，能够以均匀方式对整个加热目标区 域供给电流。

第二实施例的修改例

虽然在第二实施例中已经描述了将电极对13中的一个电极用作 移动电极11的实例，但是电极对13中的两个电极都可以构造成移动 电极11、11，如图9所示。在这种情况下，汇流条25和导电刷45分 开设置以与两个电极11、11的移动范围相对应，并且如上所述地分别 构造电流施加装置20。然后，在电压施加于两个汇流条25之间的状态 下，通过使两个电极11、11在从相邻位置互相分开的方向上移动来对 加热目标区域加热。而且在该电流施加装置20中，能够获得与上述操 作效果相同的操作效果。

第三实施例

如图10和图11所示，第三实施例的直接电阻加热装置10包括： 电源单元1，该电源单元1用于将电流供给到工件W；和电流施加装置 20，该电流施加装置20连接到电源单元1。电流施加装置20包括：汇 流条25、具有移动电极11的移动单元31和具有固定电极12的固定单 元32。电流施加装置20设置有工件支撑部，该工件支撑部在预定位置 (未示出)支撑工件W。当将工件W支撑在工件支撑部上时，汇流条 25的表面沿着工件W的表面大致平行布置。

在直接电阻加热期间，电源单元1能够将预定的交流电供给到工 件W。电源单元可以与电流施加装置一体地设置或与电流施加装置分 开地设置。

与第一实施例相同，例如，汇流条25是由诸如铜这样的高导电材 料制成的钢性板材，并且具有足以供给直接电阻加热所需的电流的截 面面积。汇流条25固定于安装基部26，以沿着工件W的加热目标区 域延伸，并且连接到电源单元1的一个电极。

在该实施例中，汇流条的面对工件W的表面具有：与工件W的 除了其放置固定电极12的部分之外的整个加热目标区域相对置的尺 寸、和与移动单元31的电流施加滚轴23和供电滚轴41对置的宽度。 汇流条的面对工件的表面整体形成为光滑平面。汇流条的面对工件W 的表面形成为面对工件W的除了其放置固定电极12之外的部分的整个 加热目标区域的光滑平面。

第三实施例的移动单元31包括：移动电极11，该移动电极11安 置成与工件W的加热目标区域接触；供电机构40，该供电机构40用 于将电力从汇流条25供给到移动电极11；施压部件36，该施压部件 36与移动电极11相对地安置；施压机构35，该施压机构35用于驱动 施压部件36；和移动机构15，该移动机构15用于使移动框架37沿着 工件W移动，上述这些部分支撑在该移动框架37上。

用于第三实施例的移动单元31中的施压部件36和施压机构35可 以与第一实施例的那些相同。

移动电极11由与工件W的表面接触地滚动的电流施加滚轴23构 成。电流施加滚轴23的整个周面和轴部都由导电材料制成，并且整个 周面与轴部23a之间的部分具有充足的导电性。电流施加滚轴23可旋 转地支撑在安装于移动框架37的轴承部24上。电流施加滚轴23的周 面在与移动方向垂直的方向上与工件W的加热目标区域进行接触，并 且接触部横跨加热目标区域的整个宽度延伸。与第一实施例相似地， 电流施加滚轴23由诸如铜、铸铁和碳这样的高导电材料形成，并且构 造成具有圆形截面的光滑面。

供电机构40包括构造成接触汇流条25的表面并且在汇流条25的 表面上滚动的供电滚轴41。每个供电滚轴41都具有比电流施加滚轴 23的直径大的直径。供电滚轴41安装在电流施加滚轴23的各个端部 处的轴部23a上。供电滚轴41可以固定于轴部23a，或者可以经由滑 动轴承能够枢转地安装于轴部23a，该滑动轴承由比轴部23a软的金属 等制成。期望的是，供电滚轴41的周面与轴部23a之间的部分具有充 足的导电性。

移动机构15与第一实施例相似地构成。在该实施例中，用于支撑 电流施加滚轴23和供电滚轴41的轴部23a的轴承部24和保持滚轴38 的轴承部39能够通过被支撑在移动框架37上而移动。

在该移动机构15中，在控制螺纹轴17的旋转速度和旋转量的同 时驱动该螺纹轴17时，使移动框架以预定速度和预定量沿着滑动导轨 16移动，并且相应地，使电流施加滚轴23和供电滚轴41移动。此时， 在电流施加滚轴23与工件W接触的状态下，供电滚轴41能够与汇流 条25接触地移动。

随着对施压部件36加压，针对电流施加滚轴23挤压工件W。由 于供电滚轴41具有比电流施加滚轴23的直径大的直径，所以电流施 加滚轴23在与汇流条25的表面隔开的状态下挤压工件W。此外，由 于供电滚轴41安置在工件W的两侧的外侧上，所以供电滚轴在不接触 工件W的情况下挤压汇流条25的两个边缘。

同时，第三实施例的固定单元32包括：固定电极12，该固定电 极12安置成与工件W的加热目标区域的端部接触；施压部件36，该 施压部件36与固定电极12相对地安置；和施压机构35，该施压机构 35用于驱动施压部件36。固定电极12连接到电源单元1的另一个电 极。移动电极12、施压部件36和施压机构35与第一实施例的那些相 同。

直接电阻加热方法

接着，将描述通过使用直接电阻加热装置10将电流供给到工件W 而加热工件W的方法。

首先，通过工件支撑部将板状工件W以大致水平状态放置在预定 位置处。从而，汇流条25的表面与工件W的整个加热目标区域相邻地 安置并且沿着工件W的整个加热目标区域安置，使得汇流条25的表面 和工件W的一个表面以大致平行方式互相对置。

在固定单元32中，工件W的加热目标区域的端部与固定电极12 的表面产生接触，并且利用施压部件36针对固定电极12挤压工件W。 此外，在固定单元32中，工件W的加热目标区域的端部在其附近与电 流施加滚轴23的表面接触，并且通过保持滚轴38针对电流施加滚轴 23挤压工件W。

在这种状态下，电压从电源单元1施加到固定电极12和汇流条 25。从而，电力从汇流条25经过供电滚轴41供给到电流施加滚轴23， 并且电流供给到电流施加滚轴23与固定电极12之间的加热目标区域。

其后，移动框架37在远离固定单元32的方向上通过移动机构移 动。然后，电流施加滚轴23和保持滚轴38在保持它们的相对位置的 同时移动。在电流施加滚轴23经由供电滚轴41电连接到汇流条25的 状态下，并且在电流施加滚轴23接触工件W以将电流施加到工件W 的状态下，使电流施加滚轴23以滚动方式移动到给定位置。电流施加 滚轴23和供电滚轴41可以在相反的方向上旋转。电流施加滚轴23和 供电滚轴41中的一个可以在工件W或汇流条25上滑动。

以这种方式，工件W的加热目标区域的电流施加部从窄范围扩展 为宽范围，并且对加热目标区域在移动方向上的各个部分以不同的电 流施加时间施加电流。即，对工件W的接触固定电极12的一端侧更长 时间地施加电流，并且电流施加时间朝着工件W的另一端侧变短，使 得对工件W的加热目标区域加热。

此时，像第一实施例中一样，通过调节电流施加滚轴的移动速度 和移动量，能够以大致均匀方式加热工件W的整个加热目标区域，以 及能够在给定温度分布的同时对工件W加热。

第三实施例的有益效果

在如上所述的直接电阻加热装置10中，如下实现与第一实施例相 同的操作效果。

即，与第一实施例相似地，汇流条25沿着工件W布置。因此， 未由汇流条25形成回路，使得能够减少感应分量。结果，电力因素不 会恶化，并且因此，能够将预定电流施加到工件W。

移动电极11能够以电接触方式相对于汇流条25和工件W移动， 使得电流通过移动电极11在汇流条25与工件W之间流动。因此，能 够改变工件W的大电流所施加到的区域，或者改变电流施加时间。

工件W与汇流条25之间的相对位置不改变，并且电路的通过包 括作为负载的工件W而构成的常数不改变。因此，能够通过简单构造 供给预定电流。

此外，电流施加区域或电流施加时间能够仅通过使移动电极11移 动而改变。因此，不需要设置包括一些电极或供电结构的复杂结构或 者用于移动电极W或汇流条25的结构。因此，能够以简单和紧凑的方 式形成电流施加装置20。

在该装置中，由于移动电极11布置在汇流条25与工件W之间， 所以能够缩短从汇流条25到工件W的供电路径，并且因此，能够减少 损耗。

此外，由于移动电极11由电流施加滚轴23构成，所以当移动移 动电极11时，能够减小机械阻力，并且因此，即使在移动电极与工件 W在长范围内接触的状态下，移动电极也能够容易地移动。因此，通 过增大与工件W的接触长度，能够有效地加热工件W的加热目标区域。

此外，当移动电极11由电流施加滚轴23构成时，移动电极能够 在与工件W的表面接触的状态下稳定地移动。即，能够防止移动电极 11由于振动等而从工件W的表面浮动，从而防止产生火花。此外，即 使当在对移动电极11供给电流的状态下使移动电极11移动，也能够 稳定地将大电流供给到工件W。

在该装置中，由于面对工件W的汇流条25面对工件W的除了其 放置固定电极12之外的部分的整个加热目标区域，所以当使移动电极 11移动时，移动电极11和汇流条25能够在接近位置一直连接，并且 因此能够缩短供电路径。此外，由于当使移动电极11移动时，从汇流 条25到工件W的供电路径不改变，所以能够维持稳定的电流施加情况。

在该装置中，由于通过施压部件36针对移动电极11挤压工件， 所以能够防止当使移动电极11移动时，移动电极11从工件W的表面 浮动，并且因此，能够将电流稳定地施加到工件W。

此外，通过横跨工件W的加热目标区域的整个宽度使移动电极11 接触到工件W，施加电流。因此，当移动电极在与工件W的宽度方向 交叉的一个方向上移动时，电流施加到整个加热目标区域。

此外，由于第三实施例具有与第一实施例的构造不同的构造，也 实现了由于构造上的不同的操作效果。

即，在第三实施例的装置中，由于供电滚轴41设置在移动电极 11的两端上，并且与汇流条25接触地移动，所以能够减小汇流条25 与工件W之间的间隙。此外，无论移动电极11的尺寸如何，都能够减 小对于汇流条25的移动阻力或对于工件W的移动阻力。因此，能够更 容易地施加大电流。

第三实施例的修改例

虽然在第三实施例中已经将对电极13中的一个电极用作移动电 极11的实例，但是电极对13中的两个电极都可以构造成移动电极11、 11，如图12所示。在这种情况下，汇流条25、25分开设置，以与两 个电极11、11的移动范围相对应，并且如上所述地分别构造电流施加 装置20。然后，在电压施加于两个汇流条25、25之间的状态下，通过 使两个电极11、11从相邻位置在互相分开的方向上移动来加热加热目 标区域。而且在该电流施加装置20中，能够获得与上述操作效果相同 的操作效果。

此外，在第三实施例中，虽然电流施加滚轴23和供电滚轴41安 装在同一轴上，但是电流施加滚轴23和供电滚轴41可以安装在不同 轴上，使得电流施加滚轴23与供电滚轴41电连接。

能够在本发明的范围内对上述各个实施例进行适当改变。例如， 虽然在上述各个实施例中已经描述了将电流施加装置用作直接电阻加 热装置的实例，但是本发明的电流施加装置可以是除了用于工件的直 接电阻加热装置之外的装置。即使在这种情况下，本发明的电流施加 装置也能够用于将电流供给到工件。

虽然在上述各个实施例中已经描述了通过在施加电流的同时移动 一对移动电极11来改变一对移动电极11之间的间隙的实例，但是可 以通过在使工件W与汇流条25的相对位置恒定并从而保持在其之间的 相同间隔的同时使一对移动电极11相对于工件W和汇流条25移动， 来施加电流。

虽然在上述各个实施例中已经描述了将与该工件W的表面接触地 滚动的电流施加滚轴23用作移动电极的实例，但是例如可以将在工件 W的表面上滑动的部件用作移动电极。

工业实用性

本发明的一个以上的实施例提供了电流施加装置、电流施加方法 和直接电阻加热装置，其能够利用简单构造容易地将大电流施加到工 件的电流施加区域并且能够改变电流施加区域或电流施加时间。

本申请基于2012年6月1日提交的日本专利申请No.2012-126593， 该专利申请的全部内容通过引用并入此处。