專利名稱：采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置，更詳細地說，本發明涉及一種能均勻和快速加熱棒狀物周圍、且能使整個裝置的結構緊湊、使棒狀物的配置和更換更容易進行的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置。
背景技術：
用于加熱金屬線材等試料的裝置有采用紅外線輻射型加熱裝置的提案，如特開平9-257374號公報所介紹的技術方案。該專利文獻提供了作為紅外線輻射型加熱裝置的一個例子。具體說是將三個以上內周面為旋轉橢圓鏡面的反射體排列成環狀，在各個反射體的一側焦點上分別配置點光源，使各個反射體的另一側焦點作為放置試料的共同、一致的焦點。
發明內容
由于上述紅外線輻射型加熱裝置是采用點光源的裝置，因此存在單位時間內熱輻射量小和試料加熱中需要花費時間的問題。雖然能夠通過增加點光源的數目以增加熱輻射量，但在這種情況下，由于鏡子數目也增加，出現整個裝置變大以及難于移動和搬運的問題。
另外在試料直徑大的情況下，由于其周面的加熱是在周方向上不連續和點不連續的狀態下進行，因此沿周方向不能夠無遺漏地加熱試料，有可能出現加熱不均勻。
另外由于該加熱裝置是將相鄰的反射體連接成整體而成的，如果在由多個反射體圍繞的中心孔上配置棒狀試料，則必須沿其中心孔的軸長方向使試料移動，相對于該孔進行拔出和插入。如果試料長，則此拔出和插入的作業非常麻煩。
本發明要解決的技術問題是提供一種能均勻和快速加熱棒狀物周圍、且能使整個裝置的結構緊湊、使待加熱棒狀物的置入和更換容易進行的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置。
為實現上述發明目的，本發明采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置包括環狀加熱器和凹形橢圓鏡面體，所述環狀加熱器由環狀紅外線發光電熱絲和容納支撐所述電熱絲的環狀透明容納管組成，所述凹形橢圓鏡面體為包圍所述環狀加熱器的環狀凹形橢圓鏡面體，在沿內周面的整個周方向上形成凹形橢圓鏡面，所述發光電熱絲位于凹形橢圓鏡面的外側焦點圓上，所述待加熱的棒狀體放置在凹形橢圓鏡面內側焦點的中心孔位置；從所述環狀加熱器發出的紅外線通過所述凹形橢圓鏡面反射，此反射光被集中后照射在所述待加熱的棒狀體上；所述環狀加熱器由兩個半圓狀加熱器組合成圓狀，所述凹形橢圓鏡面體也是由兩個半圓狀凹形橢圓鏡面體組合成圓狀，所述兩個半圓狀加熱器及兩個半圓狀凹形橢圓鏡面體均通過分開裝置使兩個半圓物能相互分離和靠近，在分離時所述兩半圓物相互之間圍成的空間增大，方便所述待加熱棒狀體進出加熱裝置。
或者，本發明采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置包括環狀加熱器和凹形拋物鏡面體，所述環狀加熱器由環狀紅外線發光電熱絲和容納支撐所述電熱絲的環狀透明容納管組成，所述凹形拋物鏡面體為包圍所述環狀加熱器的環狀凹形拋物鏡面體，在沿內周面的整個周方向上形成凹形拋物鏡面，所述發光電熱絲位于凹形拋物鏡面的外側焦點圓上，所述待加熱的棒狀體放置在凹形拋物鏡面內側焦點的中心孔位置；從所述環狀加熱器發出的紅外線通過所述凹形拋物鏡面反射，此反射光被集中后照射在所述待加熱的棒狀體上；所述環狀加熱器由兩個半圓狀加熱器組合成圓狀，所述凹形拋物鏡面體也是由兩個半圓狀凹形拋物鏡面體組合成圓狀，所述兩個半圓狀加熱器及兩個半圓狀凹形拋物鏡面體均通過分開裝置使兩個半圓物能相互分離和靠近，在分離時所述兩半圓物相互之間圍成的空間增大，方便所述待加熱棒狀體進出加熱裝置。
上述半圓狀凹形橢圓鏡面體或半圓狀凹形拋物鏡面體的一端具有在該鏡面體的內周部開口的冷卻介質傳送管，該傳送管的另一端連接在冷卻介質供給裝置上，從所述開口部能向待加熱棒狀體噴射冷卻介質。
上述半圓狀凹形橢圓鏡面體或半圓狀凹形拋物鏡面體能夠以包含所述環狀加熱器全周的假想平面為分界線分開成兩個部分。
與現有技術相比較，本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置具有如下優點1、能均勻和快速加熱棒狀物周圍；另外由于從發光量大的環狀加熱器發出紅外線，紅外光被環狀鏡面反射，因此在快速加熱的時候不需要設置那么多的加熱器和反射鏡，能使整個裝置的結構緊湊。同時由于能通過分開裝置使兩個半圓形加熱器和反射鏡面體相互分離和靠近，因此能簡單且迅速地使待加熱棒狀體插入和拔出。在待加熱棒狀體較長、難以從中心孔的管軸方向拔出或插入的情況下更是有效。
2、能迅速冷卻被加熱的棒狀體，能很好地進行棒狀體的淬火處理，另外能迅速冷卻燒嵌后的棒狀體，迅速完成配合，提高作業效率。
3、在更換環狀加熱器時能將凹形橢圓鏡面體或凹形拋物鏡面體分開，簡單、迅速地取出和更換環狀加熱器。
附圖的圖面說明如下圖1是表示本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置的主要部分的內部圖和表示分開成兩個的凹形橢圓鏡面體之一加上環狀加熱器的平面圖。在該圖中表示的是凹形橢圓鏡面的全周的各個內側焦點的集合集中在一點的情況；圖2是本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置的主要部分的斷面圖；圖3是本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置的主要部分的平面圖；圖4是表示本發明中環狀加熱器的平面圖；圖5是表示本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置中紅外光運行狀況的斷面圖；圖6是表示本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置中將切削工具插入加熱后的工具支撐筒狀況的斷面圖；圖7是表示在本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置的內部將插入切削工具后的工具支撐筒快速冷卻狀況的斷面圖；圖8是表示本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置的主要部分的內部的斷面圖；在該圖中表示的是凹形橢圓鏡面的全周的各個內側焦點的集合形成圓的情況；圖9是表示本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置的主要部分的內部的斷面圖；該圖表示的是采用凹形拋物鏡面體的情況；圖10是表示使兩根搖臂的前端部相互接觸而成為加熱待機狀態的本發明的反射型加熱裝置的平面圖；圖11是表示使兩根搖臂的前端部相互分離而成為使棒狀體能夠從分開空間拔出和插入的狀態的本發明的反射型加熱裝置的平面圖；圖12是表示本發明的整個反射型加熱裝置的側面圖。
上述附圖所出現的標號說明1-采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置，2-環狀加熱器，3-凹形橢圓鏡面體，4-凹形橢圓鏡面，5-棒狀體(工具支撐筒)，6-電熱絲，7-透明容納管，8-凹形橢圓鏡面體的一側的焦點(外側焦點)，9-凹形橢圓鏡面體的另一側的焦點(內側焦點)，12-假想平面，13-冷卻介質傳送管，14-冷卻介質傳送管的開口部(冷卻介質噴出口)，16-凹形拋物鏡面體，17-凹形拋物鏡面，20-半圓狀加熱器，21、26-半圓形鏡面體，22-分開裝置，23-開放空間具體實施例下面參照
本發明的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置的實施例。
圖1是表示本發明的反射型加熱裝置內部的圖和表示以包含環狀加熱器全周的假想平面為分界線分開成兩個半圓狀凹形橢圓鏡面體之一加上環狀加熱器的平面圖。圖2是本發明的反射型加熱裝置的斷面圖。另外在圖1所示的實例中冷卻介質導入部位于左側，而在圖2所示的實例中冷卻介質導入部位于右側。圖3是本發明的反射型加熱裝置的平面圖。圖4是表示本發明中環狀加熱器的平面圖。圖5是表示本發明的反射型加熱裝置中紅外光運行狀況的斷面圖。
首先對采用凹形橢圓鏡面體3作為反射體的情況(實施例1)進行說明。
反射型加熱裝置1由環狀加熱器2和環狀凹形橢圓鏡面體3組成，從環狀加熱器2發出的紅外光通過凹形橢圓鏡面4反射，此反射光輻射在棒狀體(被加熱物)5上。
如圖1和圖4所示，環狀加熱器2由兩個半圓狀加熱器20組合成圓狀，如圖1和圖3所示，凹形橢圓鏡面體3由兩個半圓狀鏡面體21組合成圓狀。兩個半圓狀加熱器20及兩個半圓狀鏡面體21均能通過分開裝置22(參照圖10、11、12)使兩個半圓物相互分離和靠近，在分離時能通過半圓物相互之間形成的分開空間23使棒狀體5非常容易進出。
另外棒狀體5的形狀沒有特別限定，無論是中空的棒狀體即管狀體或者實心的棒狀體都可。
另外棒狀體5的加熱目的也沒有特別限定，例如能將棒熱嵌入金屬管狀體中、金屬棒狀體淬火等金屬熱處理或者金屬棒狀體的彎曲加工等金屬加工作為目的，但是在圖示的實例中是將加工中心的切削工具15(參照圖6)熱嵌入工具支撐筒5的支撐孔中時，用于加熱該工具支撐筒5。
以下詳細說明各結構要素。
半圓狀加熱器20由半圓狀紅外線發光電熱絲(以下簡稱為電熱絲)6(參照圖4)和容納支撐該電熱絲6的半圓狀透明容納管7組成。例如，電熱絲6是將鎢絲線圈彎曲成半圓狀而成，透明容納管7是將透明的石英管彎曲成半圓狀而成。電熱絲6通過多個支柱(圖中未示)固定在透明容納管7內。電熱絲的陽極和陰極分別設置在透明容納管7的一端和另一端上，陽極和陰極通過電線與電源連接。
一個半圓狀加熱器20固定在一個半圓狀鏡面體21內，另一個半圓狀加熱器20固定在另一個半圓狀鏡面體21內。
環狀凹形橢圓鏡面體3是沿環狀加熱器2配置，以覆蓋該環狀加熱器2，在沿內周面的大致整個周方向上形成凹形橢圓鏡面4，使發光電熱絲6位于其一側焦點的外側焦點8(參照圖2、5)上，要加熱的棒狀體5放置在作為另一側焦點的內側焦點9(參照圖5)上。內側焦點9位于以凹形橢圓鏡面4包圍的空間的中心部位，外側焦點8位于該空間的凹形橢圓鏡面4附近，在同一空間內它們相對位于內側和外側。
如圖5所示，內側焦點9在環狀凹形橢圓鏡面4的全周上可集中在凹形橢圓鏡面體3中心線18上的一點，也可以如圖8所示，環狀凹形橢圓鏡面4的全周的各個焦點9的集合可以在凹形橢圓鏡面體3的中心線18附近形成以該中心線18為中心的圓。另外圖8所示的各個內側焦點9雖然位于超越凹形橢圓鏡面體3的中心線18的位置上，但也可以位于中心線18的前面。
在凹形橢圓鏡面4上以放射狀凸出設置多個加熱器支撐板10，通過這些加熱器支撐板10把半圓狀加熱器20固定在半圓狀凹型橢圓鏡面體21內指定的位置上。
對于外側焦點8，整個凹形橢圓鏡面4的各個焦點8的集合形成圓(以下稱作焦點圓)，發光電熱絲6的配置使其整體與焦點圓重合一致。
從發光電熱絲6發出的紅外光通過凹形橢圓鏡面4反射，此反射光全部射向內側焦點9，在焦點9附近和整個周方向上均勻加熱位于該內側焦點9上或其附近的棒狀體5。
棒狀體5可以通過任何支撐裝置(參照圖11)插入配置在凹形橢圓鏡面體3的中心孔11中。
如圖10及圖11所示，兩個半圓狀鏡面體21分別各自安裝在兩根搖臂24的前端一側。在搖臂24前端的一個側面上形成半圓狀鏡面體容納部25。一根搖臂24在鏡面體容納部25內容納支撐一個半圓狀鏡面體21，另一根搖臂24在鏡面體容納部25內容納支撐另一個半圓狀鏡面體21。
兩根搖臂24能相互搖動，以使其前端部分在同一平面內相互接近和分離，當前端部分相互最接近時，鏡面體容納部25的端部(相當于半圓的兩個端部)相互接觸。相反地，隨著前端部分相互分離，鏡面體容納部25的端部相互分離，由此被容納的半圓狀鏡面體21相互分離，通過由這種分離所形成的分開空間23，能夠使棒狀體5進出。
本發明中的分開裝置22沒有特別的限定，例如可由以上兩根搖臂24構成。
另外如圖1及圖2所示，在本發明中半圓狀鏡面體21要求下流端具有在該鏡面體3的內周部開口的冷卻介質傳送管13，該傳送管13的上流端連接在冷卻介質供給裝置上(圖中未表示)，從上述開口部14能向上述棒狀體5噴射冷卻介質。冷卻介質的種類沒有特別的限定，例如可以是水或空氣。
如果采用這樣的結構，則能迅速冷卻被加熱的棒狀體5，能很好地進行棒狀體5的淬火處理，另外能迅速冷卻燒嵌后的棒狀體5，迅速完成配合，提高作業效率。
在搖臂24上形成有連接傳送管13的上流端與冷卻介質供給裝置(圖中未表示)的通路。
另外在本發明中要求半圓狀鏡面體21能夠以包含環狀加熱器2全周的假想平面12為分界線分開成兩個。
如果采用這樣的結構，則在更換環狀加熱器2時能將半圓狀鏡面體21分開，簡單、迅速地取出和更換環狀加熱器2。
下面說明該反射型加熱裝置1的使用方法。
在這里以用于將加工中心的切削工具15(參照圖6)熱嵌入工具支撐筒(棒狀體)5的加熱處理作為例子。
首先如圖11所示，將兩根搖臂24、24的前端部相互分開，在兩個半圓狀鏡面體21之間形成分開空間23。通過該分開空間23將棒狀體5插入鏡面體3的中心孔11內，采用夾持器將工具支撐筒5的一端部固定，使工具支撐筒5配置在凹形橢圓鏡面體3的中心孔11內。此時使工具支撐筒5要加熱的部分位于凹形橢圓鏡面體3的內側焦點9上。
使兩根搖臂24的前端部分相互閉合，兩個半圓狀鏡面體21的前端部分相互接觸，構成環狀凹形橢圓鏡面體3。
如果開通電源，使環狀加熱器2開始發光，則如圖5雙點劃線所示，此光(紅外光)由凹形橢圓鏡面4反射，反射的光全部射向內側焦點9。內側焦點9處于凹形橢圓鏡面體3的中心線上。反射光在全周內均勻加熱工具支撐筒5要加熱的部分。工具支撐筒5由于采用紅外光輻射量大的環狀加熱器而使其全周加熱，因此在快速加熱的同時，使全周均勻加熱，其溫度迅速上升到目標溫度。
在被加熱的工具支撐筒5的支撐孔中插入鉆頭等切削工具15(參照圖6)的一端。如果切削工具15插入到指定的深度，則通過冷卻介質傳送管13從其一端的開口部14(參照圖7)噴射空氣或冷卻水，通過此冷卻介質直接、迅速地冷卻工具支撐筒5。冷卻介質的流向例如為圖7中箭頭方向。
如果這樣迅速地冷卻工具支撐筒5，則能迅速完成工具支撐筒5和切削工具15的燒嵌。
當第一根燒嵌作業完成后，為了著手第二根作業，則將兩根搖臂24的前端相互分開，在兩個半圓狀鏡面體21相互之間形成分開空間23。通過該分開空間23將第一根工具支撐筒5從鏡面體3取出，再代換以第二根工具支撐筒5插入鏡面體3內。使兩根搖臂24的前端部再次相互閉合，兩個半圓狀鏡面體21的前端部相互接觸，構成環狀凹形橢圓鏡面體3。再按第一根同樣的過程進行加熱處理。
根據本發明，能夠對棒狀體5的周圍進行均勻、快速加熱。另外由于從發光量大的環狀加熱器2發出紅外線，紅外光被環狀鏡面4反射，因此在快速加熱的時候不需要設置那么多的加熱器和反射鏡，能使整個裝置的結構緊湊。
另外通過分開空間23，能簡單且迅速地使棒狀體5進出以及拔出和插入。在棒狀體5長、難以從中心孔11的管軸方向拔出和插入的情況下是特別有效的。
下面參照圖9對本發明實施例2進行說明。
實施例2與實施例1的不同點就是設置環狀凹形拋物鏡面體16代替環狀凹形橢圓鏡面體3。
環狀凹形拋物鏡面體16是沿環狀加熱器2配置，以覆蓋該環狀加熱器，在沿內周面的大致整個周方向上形成凹形拋物鏡面17，使發光電熱絲6位于其焦點19上。
從環狀加熱器2發出的紅外光被凹形拋物鏡面17反射，此反射光輻射在配置于凹形拋物鏡面體16中心孔的11中心線18上的棒狀體5。
另外與實施例1同樣，環狀加熱器2由兩個半圓狀加熱器20組合成圓狀，凹形拋物鏡面體16由兩個半圓狀凹形拋物鏡面體26組合成圓狀。
如圖9的雙點劃線所示，在本實施例中由凹形拋物鏡面17反射的光成為相互平行的光，朝中心孔11的中心線18、并與該中心線18成直角而前進。所以在棒狀體5中相當于凹形拋物鏡面17的中心線18方向的長度的整個部分無遺漏地被光照射，該部分被均勻加熱。
在該實施例2中也可與上述實施例1同樣使用。
另外要求半圓狀鏡面體26一端具有在該鏡面體26的內周部開口的冷卻介質傳送管13，該傳送管13的另一端連接在冷卻介質供給裝置上，從上述開口部14能向棒狀體5噴射冷卻介質。
如果采用這樣的結構，則能迅速冷卻被加熱的棒狀體5，能很好地進行棒狀體5的淬火處理，同時能迅速冷卻燒嵌后的棒狀體5，迅速完成配合，提高作業效率。
另外要求半圓狀鏡面體26能夠以包含環狀加熱器2全周的假想平面12為分界線分開成兩個。
如果采用這樣的結構，則在更換環狀加熱器2時能將半圓狀鏡面體26分開，簡單、迅速地取出和更換環狀加熱器2。
權利要求
1.一種采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置，其特征在于它包括環狀加熱器和凹形橢圓鏡面體，所述環狀加熱器由環狀紅外線發光電熱絲和容納支撐所述電熱絲的環狀透明容納管組成，所述凹形橢圓鏡面體為包圍所述環狀加熱器的環狀凹形橢圓鏡面體，在沿內周面的整個周方向上形成凹形橢圓鏡面，所述發光電熱絲位于凹形橢圓鏡面的外側焦點圓上，所述待加熱的棒狀體放置在凹形橢圓鏡面內側焦點的中心孔位置；從所述環狀加熱器發出的紅外線通過所述凹形橢圓鏡面反射，此反射光被集中后照射在所述待加熱的棒狀體上；所述環狀加熱器由兩個半圓狀加熱器組合成圓狀，所述凹形橢圓鏡面體也是由兩個半圓狀凹形橢圓鏡面體組合成圓狀，所述兩個半圓狀加熱器及兩個半圓狀凹形橢圓鏡面體均通過分開裝置使所述兩個半圓物能相互分離和靠近，在分離時所述兩半圓物相互之間圍成的空間增大，方便所述待加熱棒狀體進出加熱裝置。
2.一種采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置，其特征在于它包括環狀加熱器和凹形拋物鏡面體，所述環狀加熱器由環狀紅外線發光電熱絲和容納支撐所述電熱絲的環狀透明容納管組成，所述凹形拋物鏡面體為包圍所述環狀加熱器的環狀凹形拋物鏡面體，在沿內周面的整個周方向上形成凹形拋物鏡面，所述發光電熱絲位于凹形拋物鏡面的外側焦點圓上，所述待加熱的棒狀體放置在凹形拋物鏡面內側焦點的中心孔位置；從所述環狀加熱器發出的紅外線通過所述凹形拋物鏡面反射，此反射光被集中后照射在所述待加熱的棒狀體上；所述環狀加熱器由兩個半圓狀加熱器組合成圓狀，所述凹形拋物鏡面體也是由兩個半圓狀凹形拋物鏡面體組合成圓狀，所述兩個半圓狀加熱器及兩個半圓狀凹形拋物鏡面體均通過分開裝置使所述兩個半圓物能相互分離和靠近，在分離時所述兩半圓物相互之間圍成的空間增大，方便所述待加熱棒狀體進出加熱裝置。
3.根據權利要求1或2所述的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置，其特征在于所述半圓狀凹形橢圓鏡面體或半圓狀凹形拋物鏡面體的一端具有在該鏡面體的內周部開口的冷卻介質傳送管，該傳送管的另一端連接在冷卻介質供給裝置上，從所述開口部能向待加熱棒狀體噴射冷卻介質。
4.根據權利要求1或2所述的采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置，其特征在于所述半圓狀凹形橢圓鏡面體或半圓狀凹形拋物鏡面體能夠以包含所述環狀加熱器全周的假想平面為分界線分開成兩個部分。
全文摘要
本發明公開一種采用環狀加熱器的開合式反射型加熱裝置，該加熱裝置由環狀加熱器和凹形橢圓鏡面體組成，凹形橢圓鏡面體是覆蓋環狀加熱器的環狀凹形橢圓鏡面體，在沿內周面的大致整個周方向上形成凹形橢圓鏡面，使環狀加熱器的發光電熱絲位于外側焦點圓上，要加熱的棒狀體則放置在內側焦點上；從環狀加熱器發出的紅外線通過凹形橢圓鏡面反射，此反射光正好輻射在棒狀體上；所述環狀加熱器由兩個半圓狀加熱器組合而構成，所述凹形橢圓鏡面體也由兩個半圓狀凹形橢圓鏡面體組合而成，兩個半圓狀加熱器及兩個半圓狀凹形橢圓鏡面體均能通過分開裝置使兩個半圓物相互分離和靠近。
文檔編號C21D1/34GK1505441SQ0312141
公開日2004年6月16日 申請日期2003年3月28日 優先權日2002年11月28日
發明者永墓敏治 申請人:株式會社三永電機制作所