[發(fā)明專利]高頻淬火監(jiān)視裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880107054.0
• 申請日: 2008-09-10
• 公開（公告）號: CN101802229A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊躍;生田文昭;北村太一
• 申請（專利權(quán)）人: 高周波熱煉株式會社
• 主分類號: C21D1/10
• 分類號: C21D1/10;H05B6/06;H05B6/10
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;陳立航

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種監(jiān)視是否恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行了對工件的高頻淬火(Hardening)處理的高頻淬火監(jiān)視裝置。?

背景技術(shù)

為了提高工件的硬度等物理特性，利用高頻電力對工件實(shí)施淬火處理。圖24是示意性地表示通常的淬火處理的情形的外觀圖。例如如圖所示，作為加熱對象的工件50構(gòu)成為在棒狀基部51上以同軸形狀具備鼓出部52，因此由于棒狀基部51和鼓出部52而截面為大致L字形狀。加熱線圈61是鞍形線圈，在半圓周部61a的兩端連接一對直線部61b、61b而形成加熱線圈61。當(dāng)進(jìn)行淬火處理時(shí)，首先，將工件50保持在未圖示的保持單元上，并以加熱線圈61的半圓周部61a位置于鼓出部52的上面?zhèn)炔⑶壹訜峋€圈61的直線部61b平行于棒狀基部51的方式將加熱線圈61配置在工件50上。此時(shí)，確認(rèn)加熱線圈61和鼓出部52之間的距離是否在規(guī)定范圍內(nèi)。之后，一邊旋轉(zhuǎn)工件50，一邊從高頻逆變器62向加熱線圈61提供高頻電力。由此，實(shí)施淬火處理。此外，圖中的63是與加熱線圈61構(gòu)成并聯(lián)諧振電路的匹配用電容器。?

在淬火處理中使用的公知的高頻淬火裝置，在等效電路上電路構(gòu)成為在高頻逆變器的輸出端子之間并聯(lián)連接匹配用的電容器和加熱線圈。為了保證淬火質(zhì)量，理想情況下最好是實(shí)際測量提供到加熱線圈的有效功率(kW)并以該有效功率為基準(zhǔn)進(jìn)行管理。加熱線圈的等效電路以電感和電阻的串聯(lián)連接來表示。并且，被加熱線圈加熱的工件為阻性負(fù)載。有效功率的監(jiān)視方法是如下方法：測定在加熱線圈兩端產(chǎn)生的電壓(V_coil)和流經(jīng)加熱線圈的線圈電流(I_coil)之間的相位差，根據(jù)式P_kw＝cosφV_coilI_coil求出有效功率。此外，cosφ為功率因數(shù)(φ為功率因數(shù)角)。?

然而，在高頻淬火的情況下，功率因數(shù)低的負(fù)載多，成為測量對象的線圈電壓和線圈電流之間的相位差大。具體地說，電容器和加熱線圈的并聯(lián)電路的Q為10左右。功率因數(shù)能夠估計(jì)為Q的倒數(shù)，在Q為10的情況下，功率因數(shù)為0.1，此時(shí)的功率因數(shù)角φ為84°。因而，測定V_coil和I_coil，并由運(yùn)算電路對這些值進(jìn)行乘法運(yùn)算而求出的有效功率小。另外，該運(yùn)算電路容易受溫度漂移的影響、頻率、相位差變動的影響，因此現(xiàn)狀是無法根據(jù)運(yùn)算電路的算出值來高精確度地監(jiān)視高頻淬火處理的有效功率。?

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-317224號公報(bào)?

專利文獻(xiàn)2：日本特開2000-150126號公報(bào)?

專利文獻(xiàn)3：日本特開2003-231923號公報(bào)?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

因此，以往，在以將來自高頻振蕩器的電壓控制為恒定的方式進(jìn)行輸出控制的情況下，考慮檢測加熱線圈的電流并求出平均電流來監(jiān)視功率(例如專利文獻(xiàn)1)。然而，線圈電流確切地說是具有線圈所具有的電感成分和電阻成分的合成電流。因此，即使負(fù)載變動，線圈電流的變動也小，靈敏度低。因而，無法進(jìn)行有效的功率監(jiān)視。?

另外，也考慮了通過檢測來自高頻逆變器的輸出電壓和輸出電流、或者檢測輸出功率來進(jìn)行監(jiān)視(例如專利文獻(xiàn)2以及3)。?在該輸出功率的檢測中，也包括檢測輸出電壓以及輸出電流并對它們的有效值進(jìn)行乘法運(yùn)算。然而，在該監(jiān)視方法中，監(jiān)視對象為來自高頻逆變器的輸出功率、換句話說是從高頻逆變器的輸出端子之間看時(shí)為提供到負(fù)載的有效功率，因此受到匹配電路引起的損耗、功率的傳輸損耗的影響，無法敏感地檢測負(fù)載變動，靈敏度差。特別是，當(dāng)從高頻逆變器到加熱線圈的距離長時(shí)，由于功率的傳輸損耗而導(dǎo)致負(fù)載變動的檢測靈敏度下降。?

另一方面，還存在如下問題：當(dāng)成為淬火對象的工件與加熱線圈之間的位置關(guān)系在規(guī)定范圍之外時(shí)，由于負(fù)載變動而無法進(jìn)行恰當(dāng)?shù)拇慊鹛幚怼Ｏ旅婢唧w地進(jìn)行說明。在圖24所示的淬火處理中，工件50并非都是相同尺寸，而是具有一定程度的允許范圍內(nèi)的尺寸，因此不能保證即使在如下情況下也執(zhí)行恰當(dāng)?shù)拇慊鹛幚恚罕M管工件50與加熱線圈61之間的位置關(guān)系有可能按每個(gè)工件而不同，但是與工件50無關(guān)地提供相同的高頻電力。即，在工件50和加熱線圈61之間的位置關(guān)系中，特別是當(dāng)鼓出部52的上表面53與加熱線圈61的半圓周部61a之間的距離變大時(shí)，工件50和加熱線圈61之間的間隙(gap)增加，變得難以向工件50提供高頻。因此，現(xiàn)狀是沒有充分保證每個(gè)工件的淬火處理的質(zhì)量。?