高频淬火管理系统技术方案

一种高频淬火管理系统，具备：淬火控制部（７０），其根据与高频淬火装置（１０、１０Ａ）相关的设定条件数据来控制高频淬火装置（１０、１０Ａ）；淬火监视部（２０），其测量包括高频逆变器（１１）、电容器（１２）以及加热线圈（１４、１４Ａ、１４Ｂ）而构成的电路的电气量来作为测定数据，监视淬火状态；以及数据收集部（８０），其收集高频淬火装置（１０）根据从淬火控制部（７０）输出的设定条件数据而对工件（１５、１５Ａ、１５Ｂ）进行淬火时的高频淬火装置（１０、１０Ａ、１０Ｂ）中的各种传感器的数据，并且从淬火监视部（７０）收集测定数据，并将所收集的各种传感器的数据与测定数据相关联地保存。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种能够确认是否按照规定的设定条件对工件进行了淬火 (Hardening)的高频淬火管理系统。
技术介绍
为了提高工件的硬度等物理特性，利用高频电力对工件实施淬火处理。图四是示意性地表示通常的淬火处理的情形的外观图。例如如图所示，作为加热对象的工件50构成为在棒状基部51上以同轴形状具备鼓出部52，由于棒状基部51和鼓出部52而截面为大致 L字形状。加热线圈61是鞍形线圈，在半圆周部61a的两端连接一对直线部61b、61b而形成加热线圈61。当进行淬火处理时，首先，将工件50保持在未图示的保持单元上，并以加热线圈61的半圆周部61a位置于鼓出部52的上面侧并且加热线圈61的直线部61b平行于棒状基部51的方式将加热线圈61配置在工件50上。此时，确认加热线圈61和鼓出部52 之间的距离是否在规定范围内。之后，一边旋转工件50，一边从高频逆变器62向加热线圈 61提供高频电力，实施淬火处理。此外，图中的63是与加热线圈61构成并联谐振电路的匹配用电容器。在淬火处理中使用的公知的高频淬火装置，在等效电路上电路构成为在高频逆变器的输出端子之间并联连接匹配用的电容器和加热线圈。为了保证淬火质量，理想情况下最好是实际测量提供给加热线圈的有效功率(kw)并以该有效功率为基准进行管理。加热线圈的等效电路以电感和串联电阻的串联连接来表示。被加热线圈加热的工件成为阻性负载。有效功率的监视方法是如下方法测定在加热线圈两端产生的电压(Vrail)和流经加热线圈的线圈电流(I。。」之间的相位差，根据式Rkw = COWVrailIrail求出有效功率。此外， cos Φ为功率因数(Φ为功率因数角)。然而，在高频淬火的情况下，功率因数低的负载多，成为测量对象的线圈电压和线圈电流之间的相位差大。具体地说，电容器和加热线圈的并联电路的Q为10左右。功率因数能够估计为Q的倒数，在Q为10的情况下，功率因数为0.1，此时的功率因数角Φ为84°。 因而，测定火皿和Irail，并由运算电路对这些值进行乘法运算而求出的有效功率小。另外， 该运算电路容易受温度漂移的影响、频率、相位差变动的影响，因此现状是无法根据运算电路的算出值来高精确度地监视高频淬火处理的有效功率。专利文献1 日本特开2002-317224号公报专利文献2 日本特开2000-150126号公报专利文献3 日本特开2003-231923号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题因此，以往，在以将来自高频振荡器的电压控制为恒定的方式进行输出控制的情况下，考虑检测加热线圈的电流并求出平均电流来监视功率(例如专利文献1)。然而，线圈电流确切地说是具有线圈所具有的电感成分和电阻成分的合成电流，因此，即使负载变动， 线圈电流的变动也小，灵敏度低。因此，无法进行有效的功率监视。也考虑了通过检测来自高频逆变器的输出电压和输出电流、或者检测输出功率来进行监视(例如专利文献2以及3)。在该输出功率的检测中，也包括检测输出电压以及输出电流并对它们的有效值进行乘法运算。然而，在该监视方法中，监视对象为来自高频逆变器的输出功率、换句话说是从高频逆变器的输出端子之间看时为提供到负载的有效功率， 因此受到匹配电路引起的损耗、功率的传输损耗的影响，无法敏感地检测负载变动，灵敏度差。特别是，当从高频逆变器到加热线圈的距离长时，由于功率的传输损耗而导致负载变动的检测灵敏度下降。另一方面，还存在如下问题当成为淬火对象的工件与加热线圈之间的位置关系在规定范围之外时，由于负载变动而无法进行恰当的淬火处理。下面具体地进行说明。在图四所示的淬火处理中，工件50并非都是相同尺寸，而是具有一定程度的允许范围内的尺寸，工件50与加热线圈61之间的位置关系有可能按每个工件而不同，因此不能保证即使与工件50无关地提供相同的高频电力也执行恰当的淬火处理。即，在工件50和加热线圈61 之间的位置关系中、特别是鼓出部52的上表面53与加热线圈61的半圆周部61a之间的距离变大时，工件50和加热线圈61之间的间隙(gap)增加，变得难以向工件50提供高频。因此，现状是没有充分保证每个工件的淬火处理的质量。另外，每个工件的淬火处理的质量管理不仅根据高频逆变器和加热线圈之间的电路而变化，还根据淬火液的浓度、温度等而发生变化。另外，无法确认是否正在按照对每个工件决定的设定条件进行淬火。本专利技术鉴于上述问题，其目的在于提供一种能够确认是否正在按照设定条件对工件进行淬火的高频淬火管理系统。用于解决问题的方案为了完成上述目的，本专利技术提供一种高频淬火管理系统，与在高频逆变器上连接电容器和加热线圈而构成的高频淬火装置相连接，管理针对配置于加热线圈附近的工件的淬火，该高频淬火管理系统的特征在于，具备淬火控制部，其根据与高频淬火装置相关的设定条件数据来控制上述高频淬火装置；淬火监视部，其测量包括高频逆变器、电容器以及加热线圈而构成的电路的电气量作为测定数据，监视淬火状态；以及数据收集部，其收集高频淬火装置根据从淬火控制部输出的设定条件数据而对工件进行淬火时的高频淬火装置中的各种传感器的数据，并且从淬火监视部收集测定数据，将所收集到的各种传感器的数据与测定数据相关联地保存。在上述结构中，优选测定数据包含高频逆变器的输出电流和在加热线圈中产生的电压。在上述结构中，优选测定数据包含根据高频逆变器的输出电流和在加热线圈中产生的电压而运算出的负载阻抗。在上述结构中，优选淬火监视部根据高频逆变器的输出电流算出有效值，根据在加热线圈中产生的电压算出有效值，根据所算出的各有效值来监视淬火处理。在上述结构中，优选淬火监视部根据高频逆变器的输出电流算出有效值，根据在加热线圈中产生的电压算出有效值，根据所算出的各有效值来算出负载阻抗。在上述结构中，优选淬火监视部和淬火控制部经由通信单元相互连接。在上述结构中，优选数据收集部经由通信单元与淬火监视部和/或淬火控制部相连接。专利技术的效果根据本专利技术，利用淬火控制部根据设定条件数据来对高频逆变器进行输出控制， 此时，淬火监视部对由高频逆变器、电容器以及加热线圈构成的电路中的电气量进行测量， 数据收集部收集高频淬火装置根据从淬火控制部输出的设定条件数据而对工件进行淬火时的高频淬火装置中的各种传感器的数据和由淬火监视部得到的测定数据。通过将由此收集到的这些数据与针对各工件的淬火条件相对比，能够容易地确认是否恰当地进行了淬火。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的高频淬火管理系统的结构图。图2是示意性地表示图1所示的高频淬火管理系统中的高频淬火装置的一部分的图。图3是表示在图1所示的高频淬火管理系统中、特别包括淬火监视部的内部结构的详细的结构图。图4是表示图3的信号处理部内的电压测定电路的图。图5的㈧示出负载谐振电路，⑶与㈧所示的负载谐振电路有关，是高频逆变器的频率与负载谐振电路的谐振频率一致并同步的情况下的等效电路图。图6是用于说明能够将线圈间隙的变动作为负载阻抗变动来进行观测的理由的示意性电路图，(A)是对感应加热进行建模而得到的等效电路图，(B)是不存在工件的状态下的等效电路图，(C)是用并联电路示出(B)所示的等效电路的图。图7是用于说明本专利技术的第二实施方式的变形例的示意图。图8示出本专利技术的第一实施方式的实施例1的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高频淬火管理系统，与在高频逆变器上连接电容器和加热线圈而构成的高频淬火装置相连接，管理针对配置于上述加热线圈附近的工件的淬火，该高频淬火管理系统具备：淬火控制部，其根据与上述高频淬火装置相关的设定条件数据来控制上述高频淬火装置；淬火监视部，其测量包括上述高频逆变器、上述电容器以及上述加热线圈而构成的电路的电气量作为测定数据，监视淬火状态；以及数据收集部，其收集上述高频淬火装置根据从上述淬火控制部输出的设定条件数据来对工件进行淬火时的上述高频淬火装置中的各种传感器的数据，并且从上述淬火监视部收集测定数据，并将所收集到的各种传感器的数据与测定数据相关联地保存。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤圭介，
申请(专利权)人：高周波热炼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP