專利名稱：彈簧的通電加熱方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種對彈簧進(jìn)行通電加熱的技術(shù)。
背景技術(shù)：
為了使彈簧具有所需的機(jī)械特性而對其進(jìn)行熱處理(例如淬火、回火、調(diào)質(zhì)等)。由于對彈簧進(jìn)行熱處理時一般使用加熱爐，所以會使設(shè)備變大。對此，人們正在研究采用通電加熱方法對彈簧進(jìn)行熱處理。進(jìn)行通電加熱時，在使電極與作為加熱對象的彈簧的一端接觸的同時還使其他電極與該彈簧的另一端接觸，之后在與彈簧的兩端接觸的電極之間通電。這樣，電流從彈簧的一端流向另一端，利用其焦耳熱來加熱彈簧。但是，在上述通電加熱方法中，電流很難在彈簧上與電極接觸部分的附近流動，所以很難均勻地加熱整個彈簧。因此采用通電加熱方法對彈簧進(jìn)行熱處理時存在以下問題彈簧上與電極接觸部分的附近未被加熱，另外，受電極(一般為銅系電極)散熱的影響，彈簧末端部的溫度不升高，該部分·的熱處理進(jìn)行得不充分。這樣就無法獲得所需的機(jī)械特性。例如有人在日本發(fā)明專利公開特開平6-136432號和日本發(fā)明專利公開特開2004-193033號中提出了用于解決上述問題的技術(shù)方案。在這些文獻(xiàn)公開的技術(shù)中，在使多個電極與エ件的一端接觸的同時還使多個電極與該エ件的另一端接觸。加熱エ件吋，使電流從與エ件的一端接觸的多個電極流向與該エ件的另一端接觸的多個電極，對整個エ件除其端部(即與電極接觸部分的附近)以外的部分進(jìn)行通電加熱。接著，使電流在與エ件的一端接觸的電極之間流動的同時，還使電流在與該エ件的另一端接觸的電極之間流動，從而只對エ件的端部進(jìn)行通電加熱。這樣能均勻地加熱整個エ件。在上述技術(shù)中，必須要進(jìn)行以下エ序第I加熱エ序，使電流從エ件的一端流向另一端而加熱整個エ件(但除去電極附近的部分);第2加熱エ序；使電流在エ件的端部進(jìn)行局部流動而加熱エ件的端部。因此存在必須將通電加熱エ序分為多次進(jìn)行的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供如下一種技術(shù)通過I次通電加熱，就能對包括電極附近部分在內(nèi)的整個エ件進(jìn)行加熱。在本說明書中所記載的彈簧的通電加熱方法具有以下エ序至少使ー對電極與彈簧接觸的エ序；向與彈簧接觸的一對電極之間施加電壓以對彈簧進(jìn)行通電加熱的エ序。另夕卜，電極具有第I部分，其具有第I電阻值；第2部分，其具有高于第I電阻值的第2電阻值。該方法中所用的電極具有電阻值較低的第I部分和電阻值較高的第2部分。因此，經(jīng)由電極對彈簧進(jìn)行通電時，第2部分散發(fā)熱量，由散發(fā)的該熱量來加熱彈簧上與電極接觸部分的附近部分。另外，由第2部分散發(fā)的熱量來減少彈簧上與電極接觸部分的附近的散熱。這樣，通過I次通電加熱，就能夠?qū)Π姌O附近部分在內(nèi)的整個エ件進(jìn)行加熱。在上述通電加熱方法中，優(yōu)選以a XRff/ (mffXCpff)^ Re/ (mEXCpE)成立作為條件來進(jìn)行通電加熱工序，其中，彈簧的阻值為Rw、彈簧的重量為％、彈簧的比熱為Cpw、電極的第2部分的阻值為Re、電極的第2部分的重量為mE、電極的第2部分的比熱為CpE、根據(jù)通電開始時電極的第2部分的溫度來確定的系數(shù)為α。按上述條件進(jìn)行通電加熱時，能使電極的溫度升至與工件大致相同的溫度，從而能很好地加熱工件上電極附近的部分。這里，上述系數(shù)α是用于考慮以下事項(xiàng)時的系數(shù)通電開始時電極的第2部分的溫度會根據(jù)使用該電極的通電加熱裝置的運(yùn)行狀況而變化。即通電加熱裝置的運(yùn)行狀況為開始運(yùn)行時或間歇運(yùn)行時，由于電極的第2部分的溫度較低，所以需要加大電極的第2部分的升溫量。另一方面，如果通電加熱裝置的運(yùn)行狀況為連續(xù)運(yùn)行時，由于電極的第2部分的溫度較高，所以無需加大電極的第2部分的升溫量。因此，通過導(dǎo)入根據(jù)通電加熱裝置的運(yùn)行狀況而變化的系數(shù)α (根據(jù)通電開始時電極的第2部分的溫度確定的系數(shù)α )，能確定合適的運(yùn)行條件。該系數(shù)α在O. 7 1. O的范圍內(nèi)。例如，若電極的第2部分的溫度高于規(guī)定的設(shè)定溫度(即通電加熱裝置為連續(xù)運(yùn)行時)，系數(shù)α為0·7~0·8。另一方面，如果電極的第2部分的溫度低于規(guī)定的設(shè)定溫度(即通電加熱裝置為開始運(yùn)行時或間歇運(yùn)行時)，系數(shù)0為1.0。這樣能夠在合適的條件下加熱工件?！?br> 在上述通電加熱方法中，電極從與彈簧接觸一側(cè)開始順次具有第I部分，其采用銅系材料;第2部分，其采用同于彈簧的材料或者采用電阻值高于彈簧的電阻值的材料；第3部分，其采用銅系材料。采用上述結(jié)構(gòu)時，由于在與彈簧接觸的一側(cè)配置有由銅系材料制成的第I部分，所以能降低彈簧和電極之間的接觸電阻。這樣能很好地使電流在彈簧中流動。另外，本說明書中提供一種能很好地用于上述通電加熱方法中的通電加熱裝置。即本說明書中記載的通電加熱裝置具有與彈簧接觸的一對電極和向一對電極之間施加電壓的電源裝置。另外，電極具有第I部分，其具有第I電阻值；第2部分，其具有高于第I電阻值的第2電阻值。


圖I是表示實(shí)施例I中通電加熱裝置的大致構(gòu)成的圖。圖2是放大表示電極構(gòu)成的圖。圖3是表示實(shí)施例2中通電加熱裝置的側(cè)視圖。圖4是表示圖3所示的通電加熱裝置的俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)

本實(shí)施例中的通電加熱裝置10。如圖I所示，通電加熱裝置10具有電源12 ;電極16a、16b，其經(jīng)由配線13b與電源12連接；電極16c、16d，其經(jīng)由開關(guān)14和配線13a與電源12連接。電源12可使用直流電源或交流電源的任何一種。由未圖示的控制裝置來控制開關(guān)14的通/斷。由電極16a、16b夾住工件W的一端，由電極16c、16d夾住工件W的另一端。工件W是由導(dǎo)電性材料(例如彈簧鋼)制成的扭桿。由電極16a 16d夾住工件W時能使電極16a 16d與工件W之間實(shí)現(xiàn)電連接。這樣能由電源12、配線13a和13b、開關(guān)14、電極16a 16d、工件W形成一個電路。因此，由控制裝置來接通開關(guān)14時，有電流在工件W中流動，工件W被通電加熱。由控制裝置來斷開開關(guān)14時能切斷在エ件W中流動的電流。電極16a 16d采用相同構(gòu)成，如圖2所示，它們都由第I電極部18a、第2電極部20、第3電極部18b構(gòu)成。第I電極部18a由電阻值較低的材料(例如銅系材料(銅合金等))制成。在第I電極部18a上形成有模仿了エ件W的表面形狀的接觸面。這樣有利于減小第I電極部18a和エ件W之間的接觸電阻。第2電極部20由比第I電極部18a的電阻值還大的材料(例如鐵系材料)制成。另外，エ件W為彈簧鋼時，第2電極部20的材料可使用具有與彈簧鋼同等電阻值的鐵系材料。還有，對于線徑較細(xì)的エ件而想使電極較大時，還可以使用電阻值大于鐵系材料的不銹鋼或耐熱耐腐蝕合金(inconel)等。第2電極部20連接在第I電極部18a的不與エ件W接觸ー側(cè)的表面上。因此，第2電極部20不與エ件W直接接觸。第3電極部18b由同于第I電極部18a的材料(例如銅系材料(銅合金等))制成。第3電極部18b連接在第2電極部18a上與連接有第I電極部18a —側(cè)相反的表面上。在本實(shí)施例中，以a XRff/ (mffXCpff) < Re/ (mEXCpE)成立作為條件來確定各電極16a 16d的第2電極部20的材料、重量比和尺寸，其中，エ件W的阻值為Rw、重量為mw、比熱為Cpw、電極16a 16d的各第2電極部20的阻值為Re、重量為mE、比熱為CpE、根據(jù)通電加 熱裝置10的運(yùn)行狀況而變化的系數(shù)為α (即根據(jù)通電開始時第2電極部20的溫度確定的系數(shù)α )。這里，若通電加熱裝置10為連續(xù)運(yùn)行時(例如第2電極部20的溫度高于規(guī)定的設(shè)定溫度)，系數(shù)α為0·7~0·8。另ー方面，若通電加熱裝置10為開始運(yùn)行時或間歇運(yùn)行時(例如第2電極部20的溫度低于規(guī)定的設(shè)定溫度)，系數(shù)α為I. O。另外，エ件W的阻值Rw可根據(jù)算式P wX LffAw來求出(P w :エ件W的電阻率、Lff :エ件W的長度、Aw :エ件W的截面積)。還有，第2電極部20的阻值為Re也可以通過同于エ件W的阻值Rw的計算方法來求出。按上述條件能成立的方式來構(gòu)成各電極16a 16d的第2電極部20，在對エ件W進(jìn)行通電加熱時，能使各電極16a 16d的第2電極部20的溫度升至與エ件W大致相同的溫度。若エ件W的阻值較大而易于形成高溫時，通過調(diào)整來減小各電極16a 16d的第2電極部20的尺寸和重量，以使各電極16a 16d的溫度升至較高。另外，由上述說明可知，因系數(shù)α根據(jù)通電加熱裝置10的運(yùn)行狀況而變化，所以第2電極部所要求的條件也根據(jù)通電加熱裝置10的運(yùn)行狀況而變化。在用上述通電加熱裝置10對エ件W進(jìn)行通電加熱時，由電極16a、16b夾住エ件W的一端，由電極16c、16d夾住エ件W的另一端。隨后接通開關(guān)14而使電流在エ件W中流動。若將直流電源用作電源12吋，電流從エ件W的一端(電極16a、16b)流向另一端(電極16c、16d)、或者從エ件W的另一端(電極16c、16d)流向一端(電極16a、16b)。通過電流在エ件W中的流動，能對整個エ件W除其端部(與電極16a 16d接觸部分的附近)以外的部分進(jìn)行加熱。與此同時，各電極16a 16d都具有電阻值較高的第2電極部20，通電加熱時各電極16a^l6d的溫度升至與エ件W大致相同的溫度。因此，エ件W的端部(與電極16a 16d接觸部分的附近)因各電極16a 16d散發(fā)的熱量而被加熱或得以保溫。這樣，能夠?qū)┒嗽趦?nèi)的整個エ件W加熱至規(guī)定溫度。對エ件W的通電加熱結(jié)束時，使開關(guān)14呈斷開狀態(tài)。如上所述，由于本實(shí)施例的通過加熱裝置10采用了以下構(gòu)成電極16a 16d都具有電阻值較高的第2電極部20，通電加熱時電極16a 16d的溫度能升至與エ件W大致相同的溫度。因此，エ件W的端部(與電極16a 16d接觸部分的附近)因電極16a 16d散發(fā)的熱量而被加熱或得以保溫。這樣只需要對工件W進(jìn)行I次通電(即、使電流從工件W的一端流向另一端)就能夠?qū)φ麄€工件W進(jìn)行加熱。因此，用本實(shí)施例的通電加熱裝置10對工件W進(jìn)行熱處理(淬火、回火、調(diào)質(zhì)等)時，能對整個工件W進(jìn)行所需的熱處理。這樣能夠防止因工件W的局部熱處理不充分而產(chǎn)生的硬度或金相組織異?；蛩^的自發(fā)開裂等現(xiàn)象。另外，在電極16a 16d上與工件W接觸的部分形成有電阻值較低的第I電極部18a，在該第I電極部18a上形成有模仿了工件W的表面形狀的接觸面。因此能減小工件W和第I電極部18a，從而能使電流很好地在工件W中流動。還有，根據(jù)工件W的硬度和形狀的不同，即便只具有第2電極部20也不會產(chǎn)生接觸電阻的問題。此時，也可采用去掉第I電極部18a的構(gòu)成。上面詳細(xì)說明了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是這些實(shí)施例只是幾個示例而已，并不用來限定本專利申請的保護(hù)范圍。本專利申請的權(quán)利要求書中所記載的技術(shù)方案包含對上述示例的具體實(shí)施例進(jìn)行各種變型、改變后的技術(shù)方案。
即，在上述實(shí)施例中，對像扭桿那樣的棒狀彈簧(工件W)進(jìn)行了通電加熱，但是本說明書中記載的技術(shù)方案并不局限于上述方式。例如如圖3、4所示，本說明書中記載的技術(shù)方案能夠應(yīng)用于對螺旋彈簧22進(jìn)行通電加熱的通電加熱裝置。該通電加熱裝置具有 夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)，由其夾住螺旋彈簧22的上端22a ;夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)，由其夾住螺旋彈簧22的下端22b。夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)具有夾緊部件24a、26a。如圖4所示，電極25a、23a分別安裝在夾緊部件24a、26a上。電極23a、25a具有同于上述實(shí)施例的構(gòu)成。S卩，電極23a、25a具有第I電極部、第2電極部、第3電極部，第2電極部的電阻值高于第I、第3電極部的電阻值。另外，在第I電極部上形成有模仿了螺旋彈簧22的形狀的接觸面。在未圖示的執(zhí)行元件的作用下，夾緊部件24a、26a能在相互接近的位置(夾緊位置)和相互遠(yuǎn)離的位置(松開位置)之間移動。夾緊部件24a、26a移至夾緊位置時，螺旋彈簧22的上端22a被電極25a、23a夾住。這樣來實(shí)現(xiàn)螺旋彈簧22和電極25a、23a之間的電連接。另一方面，夾緊部件24a、26a移至松開位置時，螺旋彈簧22的上端22a與電極25a、23a呈非接觸狀態(tài)。還有，夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)能圍繞螺旋彈簧22的軸線轉(zhuǎn)動。這樣，即使螺旋彈簧22因通電加熱而變形也能對該變形進(jìn)行對應(yīng)。用于夾住螺旋彈簧22的下端22b的夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)的構(gòu)成大致同于上述夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)。但是夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)與夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)的不同之處在于，前者在未圖示的執(zhí)行元件的作用下在圖3中的上下方向上被驅(qū)動。夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)在上下方向上被驅(qū)動時，能將螺旋彈簧22設(shè)置在通電加熱裝置中或取出。還有，與上述夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)—樣，在未圖示的執(zhí)行元件的作用下，夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)也能在夾緊位置和松開位置之間移動，還能圍繞螺旋彈簧22的軸線轉(zhuǎn)動。另外，如圖3、4所示，上述通電加熱裝置還具有用于支承螺旋彈簧22的下端22b的卡具28和用于支承螺旋彈簧22的上端22a的卡具42。在卡具28上形成有模仿了螺旋彈簧22的下端22b的形狀的接觸面28a?？ň?8在液壓裝置34的作用下被上下驅(qū)動。液壓裝置34具有液壓缸30和能相對于液壓缸30進(jìn)行伸縮動作的活塞桿32?？ň?8安裝在活塞桿32的頂端?？ň?2的構(gòu)成也與上述卡具28的相同。即卡具42具有模仿了螺旋彈簧22的上端22a的形狀的接觸面42a，在具有液壓缸36和活塞桿38的液壓裝置40的作用下被上下驅(qū)動。由卡具28和卡具42來支承螺旋彈簧22的兩端吋，能精準(zhǔn)地將螺旋彈簧22定位在所需的位置上。還有，并不是必須用卡具來支承螺旋彈簧22的上端，也可以去掉對螺旋彈簧22的上端22a進(jìn)行支承的卡具42。利用上述通電加熱裝置對螺旋彈簧22進(jìn)行通電加熱時，首先，使夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)和卡具28呈避讓到下方的狀態(tài)。接著，用未圖示的機(jī)械手將螺旋彈簧22設(shè)置在卡具42中。即，驅(qū)動機(jī)械手而使螺旋彈簧22的上端22a抵接卡具42并且將該螺旋彈簧22定位在卡具42中。與此同時，由夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)夾住螺旋彈簧22的上端22a。之后，卡具28和夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)向上移動，其后由夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)夾住螺旋彈簧22的下端22b。螺旋彈黃22的上端22a和下端22b被夾住后，在該狀態(tài)下對螺旋彈黃22的上端和下端之間施加電壓以向螺旋彈簧22通電。這樣，對整個螺旋彈簧22除其端部(即與電極接觸部分的附近)以外的部分進(jìn)行加熱。同時，螺旋彈簧22的端部(即與電極接觸部分的附近)因電極散發(fā)的熱量而被加熱并且其溫度升至與螺旋彈簧22大致相同的溫度。對螺旋彈簧22的通電加熱結(jié)束時，夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)松開螺旋彈簧22的下端22b，之后卡具28和 夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)避讓到下方。接著，由未圖示的機(jī)械手把持螺旋彈簧22時，夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)松開螺旋彈簧22的上端22a。之后由機(jī)械手將螺旋彈簧22送至裝置外。還有，對螺旋彈簧22進(jìn)行通電加熱時，螺旋彈簧22受熱而變形。本實(shí)施例中，對應(yīng)于螺旋彈簧22的變形而使夾緊機(jī)構(gòu)(24b、26b)在上下方向上移動，同時還使夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)、(24b,26b)圍繞螺旋彈簧22的軸線轉(zhuǎn)動。這樣能吸收螺旋彈簧的熱變形。由上述說明可知，使用圖3、4中的通電加熱裝置，對螺旋彈簧22進(jìn)行I次通電處理就能對整個螺旋彈簧22進(jìn)行加熱。另外在通電加熱中，由于夾緊機(jī)構(gòu)能對應(yīng)于螺旋彈簧22的熱變形而產(chǎn)生相應(yīng)的移動，所以能防止不需要的外力作用于螺旋彈簧22。這樣能夠很好地進(jìn)行螺旋彈簧22的熱處理。還有，在上述通電加熱裝置中，也可使用于夾住螺旋彈簧22的上端的夾緊機(jī)構(gòu)(24a、26a)能在上下方向上移動。還有，對具有起不到彈簧作用的頂端部分的彈簧進(jìn)行熱處理時，也能很好地適用本說明書中記載的技術(shù)方案。即，起不到彈簧作用的頂端部分，在熱處理時嚴(yán)格管理其溫度的必要性較低。因此，用電極夾住該頂端部分并進(jìn)行通電加熱，這樣起到彈簧作用的部分未被電極夾住，所以能精準(zhǔn)地控制該起到彈簧作用的部分的熱處理溫度。還有，作為該彈簧，例如有螺旋彈簧、開ロ環(huán)、穩(wěn)定桿、扭桿、盤簧等。另外，在本說明書中記載的通電加熱裝置中，也可以預(yù)先用加熱器(例如電阻加熱器、等離子加熱器、感應(yīng)加熱器)對電極部分進(jìn)行加熱后再對エ件進(jìn)行通電加熱。這樣能夠?qū)Ε吓c電極接觸部分的附近進(jìn)行充分的加熱。再有，還可用溫度記錄器等非接觸式溫度計來計測エ件的溫度，根據(jù)計測到的該溫度來控制通電加熱量。本說明書或者附圖中所說明的技術(shù)特征，并不局限于申請時權(quán)利要求書中所述的組合，其単獨(dú)或者通過各種組合而具有技術(shù)實(shí)用性。另外，雖然本說明書或者附圖所示的技術(shù)方案能同時實(shí)現(xiàn)多個目的，但是只要實(shí)現(xiàn)其中的ー個目的其也具有技術(shù)實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種彈簧的通電加熱方法，其特征在于，具有以下工序 至少使一對電極與彈簧接觸的工序； 向與彈簧接觸的一對電極之間施加電壓以對彈簧進(jìn)行通電加熱的工序， 上述電極具有 第I部分，其具有第I電阻值；第2部分，其具有高于第I電阻值的第2電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈簧的通電加熱方法，其特征在于， 以a XRff/ (mffXCpff) ^ Re/ (mEXCpE)成立作為條件來進(jìn)行通電加熱工序，其中，彈簧的阻值為Rw、彈簧的重量為mw、彈簧的比熱為Cpw、電極的第2部分的阻值為Re、電極的第2部分的重量為mE、電極的第2部分的比熱為CpE、根據(jù)通電開始時電極的第2部分的溫度來確定的系數(shù)α。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈簧的通電加熱方法，其特征在于， 通電開始時電極的第2部分的溫度越高系數(shù)α設(shè)定得越小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彈簧的通電加熱方法，其特征在于， 通電開始時電極的第2部分的溫度高于設(shè)定溫度時系數(shù)α為O. 7、. 8，通電開始時電極的第2部分的溫度低于設(shè)定溫度時系數(shù)α為I. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4的任意一項(xiàng)所述的彈簧的通電加熱方法，其特征在于， 電極從與彈簧接觸一側(cè)開始順次具有第I部分，其采用銅系材料；第2部分，其采用同于彈簧的材料或采用電阻值高于彈簧的電阻值的材料；第3部分，其采用銅系材料。
6.一種彈簧的通電加熱裝置，其為對彈簧進(jìn)行通電加熱的裝置，其特征在于，具有 與彈簧接觸的一對電極； 向一對電極之間施加電壓的電源裝置， 上述電極具有 第I部分，其具有第I電阻值；第2部分，其具有高于第I電阻值的第2電阻值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種彈簧的通電加熱方法及其裝置，其中，通過1次通電加熱就能對包括電極附近部分在內(nèi)的整個彈簧進(jìn)行加熱。該方法具有以下工序至少使一對電極與彈簧接觸的工序；向與彈簧接觸的一對電極之間施加電壓以對彈簧進(jìn)行通電加熱的工序。電極具有第1部分(18a)，其具有第1電阻值；第2部分(20)，其具有高于第1電阻值的第2電阻值。第2部分(20)可具有與作為加熱對象的彈簧大致相同的電阻值。通電加熱時，第2部分升至與彈簧一樣的溫度，這樣使彈簧上與電極接觸部分的附近升溫。
文檔編號C21D9/02GK102834530SQ20118001527
公開日2012年12月19日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者平田雄一, 小木曾浩之, 深津厚志 申請人:中央發(fā)條株式會社