薄板制物品的感应加热方法及其设备和薄板制物品的制作方法

专利名称：薄板制物品的感应加热方法及其设备和薄板制物品的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于以高频电流感应加热由薄板构成的物品的方法及其设备，例如，是为了淬火构成车辆车体的薄板制物品加热之际可利用的。
背景技术：
作为构成车辆车体和其他的机器、设备部件的材料而用金属的薄板，为了在用这种薄板生产的物品上划定的规定区域给与必要的强度，进行把该规定区域的全区加热到目标温度以上使之淬火。作为用由高频电流引起的感应加热法进行这种加热的设备，大家都知道下列的专利文献1和2。
就专利文献1的设备来说，将高频电流通电的感应器感应作用部成为对薄板制物品移动自如，通过使该感应作用部对薄板制物品移动，感应作用部借助感应涡流而加热移动的薄板制物品区域。故此，与通过设定移动速度能调整加热温度相反，变成需要对各个物品的加热作业使感应作用部移动的工序，因此，处理1个物品就很费时间，不能在短时间内有效地处理多个物品。
对此专利文献2的设备中感应器的感应作用部，成了和薄板制物品被加热区域的全区对应。为此，按照专利文献2的设备，只给感应器通过高频电流，就能同时将被加热区域的全区加热的所谓整批加热，所以，比专利文献1的设备来能以短时间处理各个物品，能谋求提高作业效率。
特开平10-17933号(段落号码0042，图4)[专利文献2]特开2000-256733号(段落号码0045，图1)

发明内容
这样，感应器的感应作用部如成为能同时感应加热物品被加热区域的全体，就得到能整批加热的优点，然而其物品由薄板构成的情况下，与有足够厚度的材料情况不同，在厚度方向不可能感应涡旋电流的涡流，涡流只能在薄板的被加热区域呈平面状。因此，在厚度方向可能产生涡流的场合，就难以对被加热区域平面上的各个部位调整感应涡流的强度，所以，在该被加热区域发生升温不匀的情况下，对此很难处理。
而且，作为薄板故此难以沿厚度方向产生迂回传热路线，因此，升温不匀即使和厚板相比随着时间流逝也很难缓和。
然而，根据以上，认为加热处理规定区域的物品把薄板作为材料生产的场合，从结果看容易发生升温不匀。为此，只能使预定的区域减少升温不均匀量，换句话说，就是难以微小的温差加热到目标温度以上，即，难以照要求的样子设定加热区域而且以微小的该区域内温差加热。
作为解决这个问题的对策，虽然可以考虑用加强散热方法和强制冷却方法能使成了過升温的部位降温，用这种方法的话，就需要复杂的设备和产生增加设备成本的问题。而且，虽然也可以考虑采用分成多个系统对不同系统控制配置的感应器的办法调整向被加热区域各部位输入热量，但是因此也产生增加设备成本的问题。
另一方面，随着输入热量增加一边发生升温不匀一边把包括被加热区域的全区范围加热到目标温度以上，而后，也可以采用随时间流逝使温差缩小的办法。但是，据此，和上述办法不同，得到不需要特别设备的这一优点，然而造成时间和能量的损失。
本发明就是鉴于以上方面而发明。本发明的目的在于提供一种不需要特别的设备而且确保作为整批加热优点的缩短作业时间，就能达成减低加热作业结束时升温不匀的薄板制物品的感应加热方法及其设备。
本发明是关于用感应加热法加热薄板制物品，本发明人根据得到以下的见解而发明。
在以感应加热使薄板制物品的被加热区域升温的中途，或停止高频电流向感应器供电，或设置降低供电电流之类的时期，因此停止或抑制给被加热区域输入热量的话，造成被加热区域的温差缩小。然而，此后，恢复高频电流向感应器通电使被加热区域再升温，该区域的全区升温到目标温度以上的话，与没有设置升温中途使温差缩小的中间步骤的情况相比，升温结束时造成被加热区域的温差很小，能降低升温不匀。
图10～13是说明有关升温中途没有设置缩小温差的中间步骤的加热作业和设置该中间步骤的加热作业，理论上考察的升温动作。图10是没有设置上述中间步骤时的升温曲线图，图13是设置了上述中间步骤时的升温曲线图。而且，图11表示薄板制物品的被加热区域存在温度分布情况下，在该被加热区域而设想的等效电路，图12的(1)～(5)是表示随温度上升而其等效电路的变化。图11的等效电路中，在被加热区域的各部位A～D，表示因感应涡流i而发生焦耳热的电阻R和不发生焦耳热的电感L。
被加热区域以感应加热法加热开始，各部位A～D的温度没达到在图10表示的磁性转变点TM时，因为各部位A～D的比导磁率μ大，设ω为高频电流的角频率时，各部位A～D的阻抗ωL比电阻R非常大。因此，在图11表示的iR和感应涡流i大致相等，在可忽略阻抗的ωL的状况。在表示有温差的各部位A～D的图12(1)中，基于高温越高电阻R越大的特性，部位A～D当中，最高温部位A的电阻R最大，最低温部位D的电阻R最小，所以随参与焦耳热发生的这些电阻R不同，各部位A～D的电阻R里共同流动大致和感应涡流i相等的电流，依次扩大部位A和部位D的温差。这一现象，在图10中，用部位A～D的升温曲线a’～d’来表示。
进行各部位A～D的升温，在图10的时间t′A，部位A的温度一到达磁性转变点TM，部位A的比导磁率就急剧减低。因此，在这个部位A的阻抗ωL比电阻R要小，iR比iL大，即，阻抗ωL可以忽略，部位A发生的焦耳热减少，其结果，部位A的升温停滞。图12的(2)表示这时的等效电路。
而后，随着温度升高的顺序，部位B～D的温度依次在图10的时间t′B、t′C、t′D到达磁性转变点TM，这时的等效电路，用图12的(3)～(5)来表示。即使在这时，基于部位B～D的比导磁率急剧降低，在部位B～D发生的焦耳热减少，因而该焦耳热发生的变化不能集中在局部部位变化，所以部位B～D的升温的停滞状态比起部位A的升温停滞状态来阶段性地缓和下去。
以后，借助各部位A～D的电阻R焦耳热虽然使这些部位A～D升温，然而这些温差扩大率，各部位A～D的电阻R参与因为各部位A～D的阻抗ωL而减少，如超过磁性转变点TM则电阻R的温度增加率就下降，与到达磁性转变点TM前相比变小。
然后，全部部位A～D的温度超过在图10表示的目标温度Tz，使感应加热结束了的时候，在部位A～D方面，产生温差ΔT’。
以上，在升温中途，虽然没有设置意图为缩小各部位A～D温差的中间步骤的情况，然而图13是设置了这个中间步骤的情况，图13的a～d是部位A～D的升温曲线。
如果到时间t1前感应加热被加热区域，在到时间t1前各部位A～D的温差如上述那样顺序扩大，然而从时间t1到时间t2停止感应加热的话，这个期间，因为由导热效应引起的自然均匀加热使各部位A～D的温差缩小。而后，恢复感应加热，各部位A～D的温差就依次扩大，然而时间t2的温差比时间t1的温差小，各部位A～D在时间tA～tD超过了磁性转变点TM之后，全部的部位A～D都达到超过了目标温度TZ的温度，然后结束感应加热的时候，部位A～D的温差就成了ΔT。这个温差ΔT，比图10的温差ΔT′小，所以，图13的加热作业结束时的升温不匀，比图10的情况降低。
换句话说，在图10的情况下，感应加热结束时的被加热区域全区的温差很大，其全区温度，例如，因为要在淬火需要的目标温度以上，必须使被加热区域的平均温度上升，所以就对高温的部位施加超过需要以上的热经历。相反在图13的情况下，感应加热结束时的被加热区域全区的温差很小，就能在避免不必要的热经历的状况下使其全区温度成为目标温度以上。所以，图13的情况下，避免给被处理材料质量造成不良影响的有关過升温的不必要升温。
而且，图13的情况下，在升温中途只要设置仅短时间停止或降低高频电流向感应器通电的中间步骤就行，该中间步骤的时间是以秒为单位就够了，所以，就能短时间结束物品的加热作业，大致照那样能确保提高作业效率的上述整批加热的优点。而且，图13的加热作业不用冷却方法等特别的设备就能实施，所以也没有增加设备成本。
还有，图10的情况下，对被加热区域的最高温度比图13的情况因为成为高温，有被加热区域的物品的材料的薄板，例如，有镀锌等表面覆盖材料的板材的情况这个表面覆盖材料有已根据加热而失效的担心，然而图13的情况能取消这样的问题而且，图13的情况，能够把加热结束时的温差降低到很小，能谋求被加热区域全体温度的均衡化，所以既没有发生出乎预料的材料组织变化，连淬火急冷前的温差也能控制在令人满意的范围。其结果，应能抑制随急冷而发生畸变和淬火后的残余应力。
有关本发明的感应加热方法及其设备，是基于以上说过的图13加热作业原理而发明的。
有关本发明的薄板制物品的感应加热方法，在采用给具备同时感应加热薄板制物品上划定的被加热区域全区的感应作用部的感应器通高频电流的办法，把上述被加热区域感应加热到比磁性转变点还高温的目标温度以上的薄板制物品的感应加热方法方面，是以包括用上述感应器的感应加热而使上述被加热区域升温的升温步骤；该升温步骤以后，通过暂时停止或暂时降低高频电流向上述感应器通电，为使上述被加热区域温差缩小的至少1次温差缩小步骤；以及该温差缩小步骤以后，通过恢复高频电流向上述感应器通电使上述被加热区域全区温度再升温，为了使该被加热区域全区的温度成为上述目标温度以上的再升温步骤为特征。
在该感应加热方法方面，温差缩小步骤1次就行，即使多次也行。设为多次的场合，在上次的步骤结束了之后使被加热区域的全区升温，在该升温后开始下一次的步骤。
而且，设置温差缩小步骤的时期，被加热区域的温度即使在达到磁性转变点前也行，达到磁性转变点了以后也行，即使跨着磁性转变点的时期也可以。
然后，在有关本发明的薄板制物品的感应加热方法方面，淬火上述被加热区域的情况下，把上述再升温步骤的下一步骤，作为急冷加热到上述目标温度以上的被加热区域全区的急冷步骤。因此，能淬火被加热区域。
有关本发明的薄板制物品的感应加热设备，在有具有和在薄板制物品上划定的被加热区域全区对应的感应作用部的感应器、和给该感应器通上高频电流，通过感应加热使上述被加热区域成为比磁性转变点还高温的目标温度以上的电源装置的薄板制物品的感应加热设备方面，是以上述电源装置具备，在上述被加热区域达到上述目标温度之前，用于暂时停止或暂时降低高频电流向上述感应器通电的电流控制装置为特征。
在该设备方面，被加热区域达到上述目标温度以前，采用借助电流控制装置而暂时停止或降低高频电流向感应器通电，然后，借助电流控制装置恢复高频电流向感应器通电的办法，能实现上述薄板制物品的感应加热方法。
在这个设备方面，为了暂时停止或暂时降低高频电流向感应器通电的电流控制装置，即使用了计算机程序和继电器电路等自动式的装置也行，具备手动操作开关等的手动式装置也行。
而且，感应器的感应作用部，是沿被加热区域的长度方向直线延长也行，被加热区域的宽度尺寸很大的情况下，一边沿该被加热区域的宽度方向曲折弯曲一边沿被加热区域的长度方向延长也行。
而且，上述电流控制装置为自动式的情况下，该电流控制装置可以作成任意形态。
例如，其第1号的例子，认为电流控制装置为具备定时器的定时器式控制装置，用定时器测量的时间从高频电流向感应器通电开始到预定的规定时间的时候，就是暂时停止或暂时降低高频电流向感应器通电。
第2号的例子，认为电流控制装置为具备测量被加热区域温度的温度测量装置的温度实测式控制装置，用温度测量装置所测量的被加热区域温度成为预定规定温度的时候，要暂时停止或暂时降低高频电流向感应器通电。
第3号的例子，认为电流控制装置具备用于跟踪和被加热区域阻抗对应的感应器高频电流频率的频率跟踪装置的阻抗得知式控制装置，用频率跟踪装置跟踪的高频电流谐振频率成了预定频率时，就要暂时停止或暂时降低高频电流向感应器通电。
这些电流控制装置，由包括为了上述电源装置向感应器供给高频电流的变换装置和为了控制该变换装置的控制装置而构成，这些变换装置和控制装置可应用于各自为另外的装置准备的场合，同时这些变换装置和控制装置不是各种另外的装置，也能应用于成了一体化的场合。
还有，感应器的结构也可以是任意的。其一个例子是，感应器由其感应作用部沿着上述被加热区域的延设方向延长的多条良导体与覆盖上述被加热区域而和上述延设方向垂直的方向并设，而且并联连接这些良导体而构成的。
据此，在被加热区域因电阻不同而发生温差的情况下，成了高温的部位，就是和电阻增大的部位对应配置的良导体变为高阻抗，所以流入该良导体的电流减少，成了低温的部位，即，和电阻变小的部位对应配置的良导体变为低阻抗，所以流入良导体的电流增加。故此，在高温部位的感应涡流减少，同时低温部位的感应涡流增加。因此，会修改被加热区域的温差伸之均衡化，与通过上述温差缩小步骤的效果合在一起就能够更进一步减少升温不匀。
而且，在本发明中，淬火上述被加热区域的情况下，有关本发明的薄板制物品的感应加热设备，成为具备上述被加热区域达到上述目标温度以上之后，至少急冷该被加热区域的急冷装置。
该急冷装置，也可以从薄板制物品的一方侧面向被加热区域喷出冷却液，也可以从薄板制物品的双方侧面向被加热区域喷出冷却液。
还有，有关本发明的薄板制物品，在被加热区域全区被感应加热到比磁性转变点高温的目标温度以上的薄板制物品方面，对上述被加热区域的上述目标温度以上的加热包括进行，为了用感应加热使上述被加热区域升温的升温步骤；该升温步骤以后，通过暂时停止或暂时降低上述感应加热，为了使上述被加热区域的温差缩小的至少1次的温差缩小步骤；和该温差缩小步骤以后，借助上述感应加热的恢复再升温上述被加热区域，使该被加热区域全区的温度成为上述目标温度以上的再升温步骤为特征的。
在该薄板制物品方面，对淬火被加热区域来说，该被加热区域在加热到目标温度以上之后进行急冷。
以上说过的本发明，为了加热由金属薄板生产了物品的预先划定被加热区域能应用，然而其被加热区域，无论其物品的一部分，无论全体也都行。
而且，所谓薄板，就是具有难以在厚度方向产生感应涡流的板材厚度，该厚度是3.2mm以下，更狭地可以说2.3mm以下。按材质可以说，碳含有量不同的各种钢板(包括高张力钢板)和铁酸盐系不锈钢板、马氏体系不锈钢板等，是比导磁率急速减少的磁性转变出现的金属板。而且，金属板也可以施加镀锌等表面处理。
还有，因为上述的温差缩小步骤开始暂时停止或暂时降低高频电流向感应器通电的时期和其时间长短，可根据薄板的材质和厚度、目标温度、高频电流的电压、电流、频率等各种要素来决定。而且，关于或暂时停止或者暂时降低高频电流的通电，也根据这些要素决定。
而且，一般地说，本发明在加热将薄板模压成形等形成规定形状的物品时能够应用，然而即使在加热薄板照着为平面形状物品的场合也能应用。还有，把薄板照样为平面形状的物品加热了以后，加模压成形等也可以，把薄板照样为平面形状的物品加热了之后通过急冷淬火以后，模压成形等也可以。
还有，应用本发明的薄板制物品，也可以用作任意的机械、设备、机器的构件，其一个例子是，用于构成四轮车辆的车体中心支柱的加强构件、门的碰撞梁，还有，车体的底面大梁、前侧大梁。
按照本发明，就能得到不需要特别设备，而且确保作为整批加热优点的缩短作业时间，能达成减少加热作业结束时升温不匀的效果。


图1是表示按照本发明一实施方案的感应加热设备，感应加热薄板制物品的被加热区域情况的作业概况斜视图。
图2是图1的S2-S2线剖面图。
图3是表示在升温中途设置温差缩小步骤进行加热作业时的实验结果曲线图。
图4是表示在升温中途没有设置温差缩小步骤进行加热作业时的实验结果曲线图。
图5是表示电流控制装置为定时式的电源装置实施方案图。
图6是表示电流控制装置为温度实测式的电源装置实施方案图。
图7是表示电流控制装置为阻抗得知式的电源装置实施方案图。
图8是和表示有关感应器感应作用部的另外实施方案的图1同样的图。
图9是图8的S9-S9线剖面图。
图10是在没有设置温差缩小步骤感应加热被加热区域的情况下，表示理论上认为被加热区域各部位的升温曲线图。
图11是表示温度分布产生的被加热区域各部位的等效电路图。
图12是表示随着被加热区域各部位温度达到磁性转变点，按(1)～(5)顺序而等效电路变化的图。
图13是在设置温差缩小步骤感应加热被加热区域的情况下，表示理论上认为被加热区域各部位的升温曲线图。
具体实施例方式
以下，根据

本发明的实施方案。由此说明实施方案的薄板制物品1，配置在构成四轮车辆的车体的中心支柱内部，用作对侧面冲击具备了足够强度中心支柱的加强构件。该物品1，由薄钢板模压成型生产的。
图1是表示用高频电流感应加热物品1时的概况图，图2是图1的S1-S2线剖面图。物品1由，左右宽度方向两端部的边缘部1A、1B；从这些边缘部1A和1B之间凸出的突部1C；和联系该突部1C和边缘部1A、1B的左右的腹板部1D、1E而构成，这些边缘部1A、1B和突部1C和腹板部1D、1E，沿长度方向连续延长。因此，物品1成了在长度方向连续帽形剖面的样子。
如图2所示那样，突部1C和腹板部1D、1E的连接处就是感应加热的被加热区域2，这些被加热区域2沿物品1的长度方向延长。
加热作业进行时的物品1，如图1表示那样，安装在工作台3上，将边缘部1A、1B用图中未示出的夹持装置夹持在工作台3上。而且，感应加热设备的感应器4具备的2个感应作用部4A，如图2所示，各自和被加热区域2分开适当的间隙对这些被加热区域2对向配置。感应器4经过图1中示出的供电电缆5连接到电源装置6。在物品1与工作台3之间的空间，在将被加热区域2全区加热到目标温度以上之后，穿揷冷却管7用于从背面向被加热区域2喷出冷却液。这些冷却管子7急冷被加热到目标温度以上的至少被加热区域2的全区，成为用于使这些被加热区域2全区淬火的急冷装置。
以图1示出的连续部4B连接起来的2个感应作用部4A，成为空中构造，如图2所示。然后，在该空中部，流动从图1中示出的入口8流入由出口9流出冷却液。因此，就能抑制对被加热区域2感应加热时的感应作用部4A发热。
而且，感应作用部4A具有和被加热区域2全区相应的尺寸。因而，本实施方案的感应加热设备就是用于能同时加热被加热区域2全区都包括在内的加热设备。
操纵接通电源装置6的开关，借助于电源装置6就开始高频电流向感应器4通电，于是，由于感应作用部4A的电磁感应作用而在被加热区域2产生感应涡流，用由此发生的焦耳热使被加热区域2升温。
在本实施方案中，该升温步骤之后，操纵关断电源装置6的开关，于是，使得暂时停止高频电流向感应器4通电，在升温中途，设置为了使被加热区域2各部位的温差缩小步骤。
然后，因为该温差缩小步骤结束，通过再次操纵接通电源装置6的开关，再开通高频电流向感应器4供电，再次感应加热被加热区域2，因此开始再升温步骤。该再升温步骤，在被加热区域2全区升温到目标温度以上之后，即，被加热区域2的全区升温到用于使该全区具备了为淬火规定强度的硬度所需要的温度以上以后，操作关断电源装置6开关就结束了。
和这一再升温步骤结束同时，从作为急冷装置的上述冷却管子7喷出冷却液，通过使被加热区域2急冷进行淬火。而后，将物品1解除上述夹持装置的夹持而送到喷漆工序等的后工序。
图3和图4是表示由实验结果得到的被加热区域升温曲线图。图3是升温中途设置了1次上述温差缩小步骤的情况，图4是没有设置温差缩小步骤的情况。
这个实验用的物品是，由碳含有量为0.16、厚度为1.4mm的钢板模压成形，如图1说过的那样成为帽状剖面，也是配置在四轮车辆中心支柱内部的加强构件。而且，该物品宽度尺寸为180mm、高度尺寸为70mm、长度尺寸为600mm。供给感应器的高频电流功率为50kW～80kW、电压大约240V、电流为230A～340A、频率为23kHz～24.5kHz。对总共30个部位进行了被加热区域2温度的测量。
在图3中，X是关于最高温度部位的升温曲线，Y是关于最低温度部位的升温曲线，Z是关于这些最高与最低温度之差的变化曲线。而且，在图4中，X′是关于最高温度部位的升温曲线，Y′是关于最低温度部位的升温曲线，Z′是关于这些最高与最低温度之差的变化曲线。
现在开始，说明图4实验的情况，该实验的情况下，从操纵接通电源装置6的开关开始加热向感应器4连续8.5秒钟通过高频电流，而后，操纵关断开关。在操纵关断开关时的最高温部分的温度，由于具备将被加热区域2淬火到规定强度的硬度而超过必要的目标温度Tz，然而最低温部分的温度，没达到目标温度Tz，而且，两温部分之间的温差是大约270℃这样大的差别。
图3实验的情况下，从操纵接通电源装置6的开关开始加热到3.9秒后操纵关断开关，设置了温差缩小步骤。而且，从开始加热到6.0秒后再次操纵将开关接通，设置再升温步骤，该再升温步骤是从开始加热到11.8秒后使开关一直连续到操纵关断。在该再升温步骤的结束时，最高温部分和最低温部分各自的温度同时达到目标温度Tz，而且，这些温差是大约50℃这样的小差别。
图3实验的情况，温差缩小步骤开始时的温差大约200℃，然而该步骤结束时的温差大约为100℃，因此，就是说其间温差改善大约100℃。而且，被加热区域2的温度达到磁性转变点TM以后温差也改善了。这种温差改善，直到加热作业结束的期间都有，加热作业结束了的最后时刻温差为大约50℃的小数值。
由以上的说明可知，按照本实施方案，在升温中途对感应器4暂时停止高频电流通电，于是通过设置缩小被加热区域2温差的步骤，能缩小被加热区域2全区升温到目标温度以上的加热作业结束时的被加热区域2的温差，换句话说，能够减少加热作业结束时的被加热区域2的升温不匀。
而且，能减少升温不匀的这一效果，不在感应加热设备里设置为了冷却被加热区域2局部的特别装置就能实现，所以在设备成本和能量效率方面是有效的，同时在升温中途，能实现仅设置不给感应器4通高频电流的以秒为单位的短时间，所以就该能够大体照样确保在感应器4的感应作用部4A同时加热被加热区域2全区都包括在内的加热优点的作业时间缩短。
而且，因为被加热区域2全区达到目标温度时刻的被加热区域2温差很小，所以最高温度不会大大地超过目标温度的温度。因此，作为物品1材料的薄板，例如，即使是有锌镀等表面被覆材料的板材，也不用担心该表面被覆材料因加热而消失。
还有，加热结束时因为能达成被加热区域2全体温度的均衡化，能够抑制由于局部温度为高温而造成意外的发生材料组织变化、随着因为淬火急冷而发生畸变、和淬火后发生残余应力。
以上说明了图1实施方案的电源装置6，因为通过手动进行开关操作暂时停止高频电流向感应器4通电，图1的实施方案中，这个开关，就成为暂时停止高频电流向感应器4通电的电流控制装置，然而图5～7表示该电流控制装置和图1不同的有关另外实施方案的电源装置。
图5表示上述电流控制装置为定时式控制装置25的实施方案。该图5的电源装置16由电源17、变换装置18、匹配变压器装置19、和控制装置20构成。在变换装置18里，设置把从电源17来的三相等交流电流转换成直流或脉动电流的正向变换器21、把从该变换器21来的电流转换成高频电流转换的逆向变换器22、和变换控制器23。以逆向变换器22转换后的高频电流送给匹配变压器装置19，在这个匹配变压器19装置上经过供电电缆5连接感应器4。
在用于控制变换装置18的控制装置20里，设置定时器24，这个定时器24，测量有关高频电流向感应器4通电开始时对物品1的被加热区域2的加热作业时间。对物品1的加热作业开始之后的时间就是存入定时器24的预定时间的话，根据计时器24来的指令，控制装置20，指令停止从逆向变换器22向匹配变压器装置19供电的控制信号发送给变换装置18，因此，为了暂时停止高频电流向感应器4通电的上述的温差缩小步骤开始。而且，对物品1的加热作业开始之后的时间就是存入定时器24的预定的另外时间的话，就根据定时器24来的指令，控制装置20，把指令再次从逆向变换器22向匹配变压器装置19供电的控制信号发送给变换装置18，温差缩小步骤结束。
电源装置16中的上述电流控制装置，如果是由定时器24等构成的定时式控制装置25的这个实施方案的话，就能按照定时器24自动地开始和结束温差缩小步骤。
图6表示上述电流控制装置为温度实测式控制装置29的实施方案。该图6的电源装置26，具备用于测量对物品1的被加热区域2规定部位温度的传感器27，在控制装置20里，设置用于检测从传感器27来的测量数据的温度比较器28。该比较器28里，预先存储着对物品1的加热作业开始后，应暂时停止对被加热区域2加热的温度和应恢复对被加热区域2加热的温度。
对物品1的加热作业开始后，由传感器27测量的被加热区域2的温度，如果变成应该暂时停止对被加热区域2加热的话，就根据温度比较器28来的指令，控制装置20，把用于指令从逆向变换器22向匹配变压器装置19供电停止的控制信号发送给变换装置18，因此，使高频电流向感应器4通电暂时停止的温差缩小步骤开始。而且，由传感器27测量的温度，降低到应该恢复对被加热区域2的加热的温度，就根据从温度比较器28来的指令，控制装置20，把用于指令恢复从逆向变换器22向匹配变压器装置19供电的控制信号发送给变换装置18，温差缩小步骤结束。
按照电源装置26中的上述电流控制装置为由传感器27和温度比较器28等构成的温度实测式控制装置29的这个实施方案，根据被加热区域2的实际温度能正确地实行温差缩小步骤的开始和结束。
以上说过的各实施方案中的温差缩小步骤，暂时停止高频电流向感应器4通电，然而向感应器4通电的高频电流尽管暂时降低，因为能缩小被加热区域的温差，温差缩小步骤，暂时降低高频电流向感应器4通电也行。即便是减低10％左右电流量级，也能使被加热区域2的升温实质上作为零。
图7表示上述电流控制装置成了具备频率跟踪装置40的阻抗得知式控制装置41的实施方案，该频率跟踪装置40用于跟踪和被加热区域2的阻抗相对应的感应器4的高频电流频率。而且，该实施方案的温差缩小步骤就是，暂时降低高频电流向感应器4通电。
在图7电源装置36的变换装置18，设有电流检测器37，用于检测从逆向变换器22经过匹配变压器装置19给感应器4供应高频电流的举动，有关由该电流检测器37得到的感应器4的高频电流频率，和与电压的相位差的数据，在传送给谐振频率探测器38。这些电流检测端37和谐振频率探测器38，与变换装置18的逆变器控制器23一起，构成频率跟踪装置40。该频率跟踪装置40，具有要使与电流检测器37所检出的感应器4高频电流的上述电压相位差为零的电路运作，就能够进行频率跟踪运作，使得从逆向变换器22供给匹配变压器装置19的电流频率和感应器4高频电流的谐振频率时常一致。
根据该频率跟踪运作而带来的感应器4高频电流的谐振频率，谐振频率探测器38检测，具有上述相位差成为零的基准，该被测出的谐振频率，送到控制装置20的频率比较器39。在该频率比较器39里，存入预定的2个频率。第1频率是，应该暂时降低高频电流向感应器4通电时的频率，第2频率是，应该恢复以高频电流原先的电流量级使向感应器4通电恢复时的频率，换句话说，就上述暂时减低之前的通电状态时的频率。从谐振频率检测器38向频率比较器39被发送的感应器4高频电流的谐振频率，和被这些第1和第2的频率对照。
感应器4的高频电流谐振频率，与被加热区域2的阻抗相对应，而且，该阻抗和被加热区域2的温度相对应。
从谐振频率探测器38将感应器4的高频电流谐振频率发送给频率比较器39的话，就经过该谐振频率，间接地频率比较器39得知被加热区域2的阻抗。由此，借助上述频率跟踪装置40和频率比较器39等，构成阻抗得知式控制装置41。
对物品1的加热作业开始后，从谐振频率探测器38向频率比较器39发送感应器4的高频电流谐振频率，如与存入比较器39的上述第1频率相符，就根据从该比较器39来的指令，控制装置20，把用于指令从逆向变换器22减少向匹配变压器装置19供电的控制信号发送给变换装置18，因此，用于暂时降低高频电流向感应器4通电的温差缩小步骤开始。而后，从谐振频率探测器38向频率比较器39发送的感应器4高频电流谐振频率，如与存入频率比较器39的上述第2频率相符，根据从频率比较器28来的指令，控制装置20，就以原来电流量级恢复指令从逆向变换器22向匹配变压器装置19供电的控制信号发送给变换装置18，因此，温差缩小步骤结束。
按照图7所示的这个实施方案，被加热区域2阻抗的变化，是与被加热区域2全区的温度变化相对应的，所以与用1个传感器27测量被加热区域2的1个部位温度的图6的实施方案相比，能正确地依照被加热区域2的温度变化设置温差缩小步骤。
还有，对以上说过的图7实施方案的温差缩小步骤，是以暂时降低高频电流向感应器4通电的方式设置的，然而在设置了另一种用于恢复通电的定时器方面，或者，在设置了另一种用于探测直到应该恢复通电的温度前被加热区域2温度低下时谐振频率的谐振频率探测装置方面，以暂时停止高频电流向感应器4通电的方式设置图7实施方案的温差缩小步骤也可以。
图8表示有关感应器感应作用部的另一个实施方案，图9是图8的S9-S9线剖面图。用电源装置6通上高频电流的感应器44，对物品1的2处被加热区域2，各自具备多条，对图中的实施方案而言具备4条良导体44A。这些良导体44A形成被加热区域2上产生感应涡流的感应作用部。感应作用部在被加热区域2的延设方向延长的各个良导体44A，并行设在与被加热区域2的延设方向垂直的物品1的宽度方向，因此，各个被加热区域2都以良导体44A覆盖起来。而且，在2处被加热区域2，各自设置4个良导体44A，而且这4个相互并联连接起来。
按照本实施方案，在物品1的宽度方向有时尺寸的被加热区域2发生了升温不匀，与电阻大的高温部相对应配置的良导体44A里流动的电流变小，与电阻小的低温部相对应配置的良导体44A里流动的电流增加。因此，抑制向高温部输入热量，而增强向低温部输入热量。于是，就能校正被加热区域2的温差使其均衡化，加热作业结束时的升温不匀，与上述的温差缩小步骤效果合并一起，就该更加降低温差。
还有，把该图8和图9的实施方案电源装置作为图5～7中所示的电源装置16、26、36也行，而且，作为手动进行开关操作的图1电源装置6也行。
本发明，例如，可以为了淬火构成车辆车体的薄板制物品等而利用，也可以为了用高频电流感应加热该薄板制物品而利用。
权利要求
1.一种薄板制物品的感应加热方法，给具备感应作用部的感应器通以高频电流同时对薄板制物品上划定的被加热区域全区感应加热，把上述被加热区域感应加热到比磁性转变点还高的高温的目标温度以上，其特征是包括用由上述感应器产生的感应加热使上述被加热区域升温的升温步骤；在该升温步骤以后，采用暂时停止或暂时降低高频电流向上述感应器通电的方式，缩小上述被加热区域温差的至少1次的温差缩小步骤；以及在该温差缩小步骤以后，通过恢复高频电流向上述感应器通电而使上述被加热区域再升温，使该被加热区域全区的温度成为上述目标温度以上的再升温步骤。
2.按照权利要求1所述的薄板制物品的感应加热方法，其特征是上述再温步骤的下一个步骤是，为了淬火加热到上述目标温度以上的上述被加热区域全区，至少使急冷该被加热区域全区的急冷步骤。
3.一种薄板制物品的感应加热装置，包括具有与薄板制物品上划定的被加热区域全区相对应的感应作用部的感应器，和给该感应器通过高频电流，使上述被加热区域因感应加热而升温到比磁性转变点还高温的目标温度以上的电源装置，其特征是上述电源装置包括在上述被加热区域达到上述目标温度以前，用于暂时停止或暂时降低高频电流对上述感应器通电的电流控制装置。
4.按照权利要求3所述的薄板制物品的感应加热装置，其特征是上述电流控制装置是具备定时器的定时式控制装置，当上述定时器测量的时间当从高频电流向上述感应器通电开始起到预定的规定时间时，暂时停止或暂时降低高频电流向上述感应器通电。
5.按照权利要求3所述的薄板制物品的感应加热装置，其特征是上述电流控制装置是具备测量上述被加热区域温度的温度测量装置的温度实测式控制装置，用上述温度测量装置测量的上述被加热区域温度为预定的规定温度时，暂时停止或暂时降低高频电流给上述感应器通电。
6.按照权利要求3所述的薄板制物品的感应加热装置，其特征是上述电流控制装置是具备用作跟踪与上述被加热区域阻抗相对应的上述感应器高频电流频率的频率跟踪装置的阻抗得知式控制装置，当上述频率跟踪装置跟踪的上述高频电流谐振频率成为预定的频率时，暂时停止或暂时降低高频电流给上述感应器通电。
7.按照权利要求3所述的薄板制物品的感应加热装置，其特征是上述感应器由，其感应作用部沿着上述被加热区域的延设方向延伸的多条良导体，并列设置在与上述延设方向垂直的方向上覆盖上述被加热区域且这些良导体并列连接而构成。
8.按照权利要求3所述的薄板制物品的感应加热装置，其特征是包括上述被加热区域达到上述目标温度以上之后，至少急冷该被加热区域的急冷装置。
9.一种薄板制物品，其被加热区域全区域感应加热到比磁性转变点还高温的目标温度以上，其特征是对上述被加热区域升温到上述目标温度以上的加热包括进行用作感应加热升温上述被加热区域的升温步骤；该升温步骤以后，通过暂时停止或暂时降低上述感应加热，使上述被加热区域温差缩小而至少1次的温差缩小步骤；以及该温差缩小步骤以后，上述被加热区域通过恢复上述感应加热再升温，使该被加热区域全区域温度成为上述目标温度以上的再升温步骤。
10.按照权利要求9所述的薄板制物品，其特征是急冷已加热到上述目标温度以上的被加热区域全区域，由于该急冷使上述被加热区域淬火。
11.按照权利要求9所述的薄板制物品是构成四轮车辆车体的物品。
12.构成按照权利要求11所述的构成四轮车辆车体的物品是用于中心支柱的加强构件。
全文摘要
使加热作业结束时的升温不匀减少，能达成不需要特别的设备，而且确保作为整体加热优点的缩短作业时间。利用电源装置通以高频电流的感应器的感应作用部，感应加热由薄板构成物品的被加热区域而使该区域全区域成目标温度以上的情况下，在升温中途，通过设置暂时停止或暂时降低高频电流给感应器通电的时段，使被加热区域的温差缩小，依靠温差缩小步骤，降低加热作业结束时的升温不匀。
文档编号C21D9/00GK1701637SQ200480000789
公开日2005年11月23日 申请日期2004年6月25日 优先权日2003年6月30日
发明者宿轮新吾, 森下芳行, 星野毘沙夫, 缓诘达司, 清水智 申请人:菊池冲压工业株式会社