一种滚动电阻均匀加热结构的制作方法

1.本实用新型属于金属加热技术领域，尤其涉及一种滚动电阻均匀加热结构。


背景技术：

2.钢板具有良好的综合性能，因而被广泛应用于汽车领域。汽车钢板多采用高温热冲压技术成型，一方面提高了材料的成形性能，另一方面能够在冲压的同时对钢板进行淬火热处理。在冲压之前需要将钢板加热到冲压温度，国内汽车领域常用的冲压温度在850
‑
950℃。目前常用的加热方法是将钢板放置于加热炉里，利用热传导的方式将工件加热到所需温度，但是采用炉子加热存在加热时间长、效率较低、占地面积大、投入成本高等缺点。
3.电阻加热利用导体的焦耳热效应产生的热量对物料和工件进行加热，可以在短时间内迅速将工件加热到所需的冲压温度，具有加热速度快、温度高、设备简单等优点，可以有效避免采用炉子加热的缺点，因而被广泛应用于汽车板热冲压领域。
4.对形状规则、横断面均匀的钢板进行电阻加热时，通入电流后，钢板各位置温度均匀分布。然而实际生产中的钢板形状不规则，对于横断面大小不均匀的钢板，当通入电流后，横断面的不均匀导致钢板内部电流密度的不均匀分布，造成钢板不同位置存在温度差。温度差的存在会导致热冲压时钢板各部分形变能力不同，冲压后产品表面存在裂纹等缺陷，降低冲压件的良品率。
5.现有技术中有的直接电阻加热设备，针对横截面从一端至另一端均匀变大的钢板，通过控制单元控制滑动电极的滑动速度，通过热电偶测量各位置的温度，将测量的温度反馈至控制单元，由控制单元对滑动电极的运动速度进行调节，能够实现加热温度可调，可以有效改善钢板各位置处温度不均的现象。
6.但是，上述直接电阻加热设备仅针对横断面均匀变化的钢板，对于横断面不均匀变化的钢板，加热后仍容易导致钢板各位置存在温度差；另外，滑动的电极极易对待加热工件表面造成损伤，导致产品品质降低，造成经济损失。
7.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。


技术实现要素：

8.为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种滚动电阻均匀加热结构，可以避免对待加热工件表面造成损伤，很好地保护待加热工件表面质量，保证产品质量，而且能够调节电极与钢板的相对高度，保证电极与钢板始终充分接触，避免因钢板厚度不同造成的温度分布不均，能够适用于横断面不均匀的钢板，保证钢板各位置温度分布均匀，保证加热效率和加热效果，结构简单，可靠性高，实用性强。
9.为实现上述目的，本实用新型提出了一种滚动电阻均匀加热结构，其特征在于，所述滚动电阻均匀加热结构包括：底板；支撑平板，所述支撑平板平行设置于所述底板上侧，且所述支撑平板相对于所述底板的高度能够调节，所述支撑平板采用绝缘材料制成，能够用于支撑放置钢板；滑动机构，所述滑动机构包括导轨和滑块，两所述导轨平行并分别相邻
于所述支撑平板的两长边地设置于所述底板上侧，所述导轨沿所述支撑平板的长度方向延伸，多个所述滑块滑动设置于所述导轨上；以及滚动电极组件，所述滚动电极组件包括圆柱状的滚动电极，所述滚动电极的两端分别支撑于所述支撑平板两侧的所述滑块，以将所述滚动电极支撑于所述支撑平板上方，且所述滚动电极能够绕自身轴线转动并能够与外部电源电连接，偶数个所述滚动电极沿所述导轨的延伸方向间隔设置。
10.在一个示例中，所述滚动电极组件还包括电极支座、连接件和导电刷，所述电极支座固定设置于每一所述滑块的顶部，所述滚动电极的两端分别转动支撑于所述支撑平板两侧的所述电极支座；所述连接件平行相邻于所述支撑平板一侧的所述电极支座固定设置，所述导电刷一端固定连接于所述连接件、另一端抵靠于所述滚动电极，所述滚动电极通过所述导电刷与所述外部电源电连接。
11.在一个示例中，所述滚动电极组件还包括轴承，所述电极支座开设有安装口，所述安装口的轴向垂直于所述支撑平板的长度方向，所述轴承安装于所述安装口内，所述滚动电极的端部与所述轴承连接，以将所述滚动电极的端部转动支撑于所述电极支座。
12.在一个示例中，所述滑动机构还包括滑动驱动装置，所述滑动驱动装置与所述滑块传动连接，用于驱动所述滑块沿所述导轨滑动运动；所述滚动电阻均匀加热结构还包括温度检测装置和控制装置，所述温度检测装置用于检测所述钢板各位置的温度分布，所述控制装置与所述温度检测装置和所述滑动驱动装置连接，并能够根据所述钢板各位置的温度分布控制所述滑块带动所述滚动电极滚动的速度。
13.在一个示例中，所述滚动电阻均匀加热结构还包括控制电路，所述控制电路设置于所述滚动电极与所述外部电源之间，并能够控制所述滚动电极与所述外部电源的正极或负极连通或断开。
14.在一个示例中，所述滚动电阻均匀加热结构还包括可调支撑机构，所述可调支撑机构包括多根支撑柱，所述支撑柱一端与所述底板连接、另一端与所述支撑平板连接，以将所述支撑平板支撑于所述底板上侧，且所述支撑柱能够相对于所述底板沿垂直于所述底板的方向伸缩运动，带动所述支撑平板升降运动以调整所述支撑平板相对于所述底板的高度。
15.在一个示例中，所述支撑柱外周设置螺纹，通过调节所述支撑柱旋入所述底板的螺纹牙数，驱动所述支撑柱相对于所述底板伸缩运动。
16.在一个示例中，所述可调支撑机构包括驱动气缸，所述驱动气缸与所述支撑柱连接；所述滚动电阻均匀加热结构还包括位置检测装置和控制装置，所述位置检测装置用于检测所述支撑平板的位置，所述控制装置与所述位置检测装置和所述驱动气缸连接，并能够控制所述驱动气缸驱动所述支撑柱伸缩运动。
17.在一个示例中，所述支撑平板采用陶瓷材料制成。
18.在一个示例中，所述滑动机构还包括绝缘板，所述绝缘板采用耐高温绝缘材料制成，所述绝缘板固定设置于所述滑块顶部，所述滚动电极组件通过所述绝缘板固定支撑于所述滑块。
19.通过本实用新型提出的一种滚动电阻均匀加热结构能带来如下有益效果：
20.1、通过滚动电极，将电极与待加热工件表面的接触转变为滚动接触，有利于减小电极与待加热工件表面之间的接触应力和摩擦力，可以有效避免运动过程中对待加热工件
表面造成损伤，很好地保护待加热工件表面质量，保证产品质量，也降低对滚动电极的磨损，延长滚动电极使用寿命；通过支撑平板能够调节滚动电极与钢板的相对高度，可以避免加热过程中由于钢板厚度不均匀导致滚动电极与钢板无法充分接触，保证滚动电极在滚动过程中与钢板始终紧密贴合，避免因钢板厚度不同造成的温度分布不均，实现对不同厚度钢板的直接电阻加热，能够适用于横断面不均匀的钢板，保证钢板各位置温度分布均匀，保证加热效率和加热效果，提高产品质量，结构简单，可靠性高，实用性强。
21.2、滑块沿导轨做直线运动，电极支座与滑块保持同步运动，滚动电极在滑块和电极支座的带动下做滚动运动，滚动电极通过连接件和导电刷通电，实现对钢板的电阻加热，结构简单，连接稳定可靠，方便拆装使用，保证对钢板的稳定可靠加热，实用性强。
22.3、滚动电极的滚动速度根据钢板各位置的温度分布进行调节，可以对钢板各位置处的加热温度进行调节，使钢板的加热温度分布更均匀，有效改善钢板各位置处温度分布不均的情况，提高对钢板的加热效果，实用性强。
23.4、通过控制滚动电极的通断和正负极，多个滚动电极分别与钢板通电能够与钢板的不同位置形成不同的电流回路，能够针对钢板的不同位置区域分别进行加热，有利于提高对钢板的加热效率和加热效果，而且能够适用于多种复杂形状钢板的加热，适用范围广，实用性强。
24.5、通过螺纹驱动支撑柱伸缩运动，结构简单，支撑柱伸缩运动平稳不易晃动，而且螺纹具有自锁动能，支撑柱承重能力更强，对支撑平板的支撑更加稳定可靠，保证对钢板的加热效果，实用性强。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
26.图1为本实用新型的一种滚动电阻均匀加热结构的立体结构示意图；
27.图2为本实用新型的一种滚动电阻均匀加热结构的俯视图；
28.图3为本实用新型的一种滚动电阻均匀加热结构的主视图；
29.图4为本实用新型的一种滚动电阻均匀加热结构的局部放大结构示意图。
具体实施方式
30.为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个方案”、“一些方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个方案或示例中以合适的方式结合。
35.如图1～图4所示，本实用新型的实施例提出了一种滚动电阻均匀加热结构，其包括底板1、支撑平板2、滑动机构3和滚动电极组件4，其中，支撑平板2平行设置于底板1上侧，且支撑平板2相对于底板1的高度能够调节，支撑平板2采用绝缘材料制成，能够用于支撑放置钢板200；滑动机构3包括导轨31和滑块32，两导轨31平行并分别相邻于支撑平板2的两长边地设置于底板1上侧，导轨31沿支撑平板2的长度方向延伸，多个滑块32滑动设置于导轨31上；滚动电极组件4包括圆柱状的滚动电极41，滚动电极41的两端分别支撑于支撑平板2两侧的滑块32，以将滚动电极41支撑于支撑平板2上方，且滚动电极41能够绕自身轴线转动并能够与外部电源电连接，偶数个滚动电极41沿导轨31的延伸方向间隔设置。
36.通过设置滚动电极41，将电极与待加热工件表面的接触转变为滚动接触，有利于减小电极与待加热工件表面之间的接触应力和摩擦力，可以有效避免运动过程中对待加热工件表面造成损伤，很好地保护待加热工件表面质量，保证产品质量，也降低对滚动电极41的磨损，延长滚动电极41使用寿命；通过设置支撑平板2，能够调节滚动电极41与钢板200的相对高度，可以避免加热过程中由于钢板200厚度不均匀导致滚动电极41与钢板200无法充分接触，保证滚动电极41在滚动过程中与钢板200始终紧密贴合，避免因钢板200厚度不同造成的温度分布不均，实现对不同厚度钢板200的直接电阻加热，能够适用于横断面不均匀的钢板200，保证钢板200各位置温度分布均匀，保证加热效率和加热效果，提高产品质量，结构简单，可靠性高，实用性强。
37.在一个具体实施例中，底板1可选用钢、铝或其他材质；导轨41与底板1通过螺栓连接。滚动电极41为圆柱铜电极。
38.具体地，滚动电极组件4还包括电极支座42、连接件43和导电刷44，电极支座42固定设置于每一滑块32的顶部，滚动电极41的两端分别转动支撑于支撑平板2两侧的电极支座42；连接件43平行相邻于支撑平板2一侧的电极支座42固定设置，导电刷44一端固定连接于连接件43、另一端抵靠于滚动电极41，滚动电极41通过导电刷44与外部电源电连接。滑块32沿导轨31做直线运动，电极支座42与滑块32保持同步运动，滚动电极41在滑块32和电极支座42的带动下做滚动运动，滚动电极41通过连接件43和导电刷44通电，实现对钢板200的
电阻加热，结构简单，连接稳定可靠，方便拆装使用，保证对钢板200的稳定可靠加热，实用性强。
39.在一个具体实施例中，连接件43固定设置于滑块32顶部，连接件43的顶部开设与滚动电极41的端部外周相适配的弧形槽431，导电刷44设置于弧形槽431内，滚动电极41的端部转动设置于弧形槽431内并与导电刷44紧密接触；铜排或编制网通过螺栓固定在连接件43上。
40.具体地，滚动电极组件4还包括轴承45，电极支座42开设有安装口，安装口的轴向垂直于支撑平板2的长度方向，轴承45安装于安装口内，滚动电极41的端部与轴承45连接，以将滚动电极41的端部转动支撑于电极支座42。通过设置轴承45，有效减小滚动电极41的转动阻力，进而减小滚动电极41的滚动摩擦力，进一步避免滚动电极41运动过程中对钢板200表面造成损伤，保护钢板200表面质量，同时降低对滚动电极41的磨损，延长滚动电极41使用寿命，实用性强。
41.具体地，滑动机构3还包括滑动驱动装置，滑动驱动装置与滑块32传动连接，用于驱动滑块32沿导轨31滑动运动；滚动电阻均匀加热结构还包括温度检测装置和控制装置，温度检测装置用于检测钢板200各位置的温度分布，控制装置与温度检测装置和滑动驱动装置连接，并能够根据钢板200各位置的温度分布控制滑块32带动滚动电极41滚动的速度。滚动电极41的滚动速度根据钢板200各位置的温度分布进行调节，可以对钢板200各位置处的加热温度进行调节，使钢板200的加热温度分布更均匀，有效改善钢板200各位置处温度分布不均的情况，提高对钢板200的加热效果，实用性强。
42.在一个具体实施例中，温度检测装置包括温度传感器。
43.具体地，滚动电阻均匀加热结构还包括控制电路，控制电路设置于滚动电极41与外部电源之间，并能够控制滚动电极41与外部电源的正极或负极连通或断开。通过控制滚动电极41的通断和正负极，多个滚动电极41分别与钢板200通电能够与钢板200的不同位置形成不同的电流回路，能够针对钢板200的不同位置区域分别进行加热，有利于提高对钢板200的加热效率和加热效果，而且能够适用于多种复杂形状钢板200的加热，适用范围广，实用性强。
44.在一个具体实施例中，滚动电极组件4包括四个滚动电极41，两对滚动电极41可以对长度方向对称且截面积不均匀的钢板200进行加热。具体加热流程为：
45.首先将要加热的钢板200置于支撑平板2的顶面，调节支撑平板2的高度使滚动电极41与钢板200紧密接触。
46.加热第一阶段：滚动电极41a为正极，滚动电极41b为滚动电极41a对应的负极；滚动电极41d为正极，滚动电极41c为滚动电极41d对应的负极；滚动电极41b与滚动电极41c的电势相等。在加热前正滚动电极41a和正滚动电极41d分别固定在钢板200的两端，负滚动电极41b和负滚动电极41c分别置于正滚动电极41a和正滚动电极41d附近，同时避免正滚动电极41a和负滚动电极41b、负滚动电极41c和正滚动电极41d相互接触造成短路；然后正滚动电极41a和负滚动电极41b通电形成电流回路，负滚动电极41c和正滚动电极41d通电形成电流回路，并保证两者的输入电压相同。负滚动电极41b和负滚动电极41c在滑块32带动下缓慢向中间运动的同时，正滚动电极41a与负滚动电极41b之间的钢板200被加热，负滚动电极41c与正滚动电极41d之间的钢板200被加热；在滚动电极41b和滚动电极41c运动到钢板200
的平行段之前，正滚动电极41a与负滚动电极41b之间的钢板200，以及负滚动电极41c与正滚动电极41d之间的钢板200的温度通过滚动电极41的滚动速度来调节，由于两端位置钢板200的横断面均匀减小，因此可以控制滚动电极41运动速度使截面积变化部分的钢板200温度分更均匀。加热第一阶段相当于对钢板200横断面大(相对于平行段)的位置提前加热，进行热补偿。
47.加热第二阶段：当滚动电极41b和滚动电极41c运动到钢板200的平行段之后，通过控制电路迅速切断滚动电极41b和滚动电极41c，并转换滚动电极41d的极性，将滚动电极41d转换为负电极，正滚动电极41a和负滚动电极41d作为一对电极继续对钢板200进行加热，从而实现整个钢板200的加热。
48.具体地，滚动电阻均匀加热结构还包括可调支撑机构，可调支撑机构包括多根支撑柱51，支撑柱51的一端与底板1连接、另一端与支撑平板2连接，以将支撑平板2支撑于底板1上侧；且支撑柱51能够相对于底板1沿垂直于底板1的方向伸缩运动，带动支撑平板2升降运动以调整支撑平板2相对于底板1的高度。通过支撑柱51支撑和带动支撑平板2升降运动，结构简单，工作稳定可靠，实用性强。
49.具体地，支撑柱51外周设置螺纹，通过调节支撑柱51旋入底板1的螺纹牙数，驱动支撑柱51相对于底板1伸缩运动。通过螺纹驱动支撑柱51伸缩运动，结构简单，支撑柱51伸缩运动平稳不易晃动，而且螺纹具有自锁动能，支撑柱51承重能力更强，对支撑平板2的支撑更加稳定可靠，保证对钢板200的加热效果，实用性强。
50.具体地，可调支撑机构还包括驱动气缸，驱动气缸与支撑柱51连接；滚动电阻均匀加热结构还包括位置检测装置，位置检测装置用于检测支撑平板2的位置，控制装置与位置检测装置和驱动气缸连接，并能够控制驱动气缸驱动支撑柱51相对于底板1伸缩运动。通过驱动气缸驱动支撑柱51伸缩运动，结构简单，工作稳定可靠；通过位置检测装置和控制装置实现对支撑平板2高度调节的自动控制，支撑平板2的高度调节精确，自动化程度高，操作使用简单方便，省时省力，实用性强。
51.在一个具体实施例中，位置检测装置包括位置传感器，控制装置包括plc(可编程逻辑控制器，programmable logic controller)。
52.具体地，支撑平板2采用陶瓷材料制成。陶瓷材料具有极好的绝缘性和耐热性能，底板1与钢板200之间可有效绝缘，能够避免由于电阻加热过程中电流极大使底板1连电造成事故，有效保证对钢板200的直接电阻加热的安全可靠进行，而且陶瓷材料坚硬，耐蚀性好，耐磨性好，不易磨损，使用寿命长，实用性强。
53.具体地，滑动机构3还包括绝缘板33，绝缘板33采用耐高温绝缘材料制成，绝缘板33固定设置于滑块32顶部，滚动电极组件4通过绝缘板33固定支撑于滑块32顶部。滚动电极组件4与滑块32之间通过绝缘板33进行绝缘处理，耐高温绝缘材料能够有效保证滚动电极组件4与滑块32之间的绝缘，避免因连电造成安全事故，保证对钢板200的直接电阻加热的安全可靠进行，而且使用寿命长，实用性强。
54.在一个具体实施例中，绝缘板33与滑块32由螺栓紧固连接，电极支座42与绝缘板33由螺栓紧固连接。耐高温绝缘材料可以为pei(polyetherimide，聚醚酰亚胺，是一种热塑性工程树脂，具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能)、亚克力、peek(聚醚醚酮，是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工
程塑料)等。
55.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
56.以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。