高频淬火管理系统的制作方法

专利名称：高频淬火管理系统的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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

发明内容
发明要解决的问题因此，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。本发明鉴于上述问题，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，本发明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。发明的效果根据本发明，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。


图1是本发明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是用于说明本发明的第二实施方式的变形例的示意图。图8示出本发明的第一实施方式的实施例1的结果，(A)是与加热线圈中的电压相对应的信号波形，(B)是与来自高频逆变器的输出电流相对应的信号波形。图9示出本发明的第一实施方式的实施例2的结果，(A)是与加热线圈中的电压相对应的信号波形，(B)是与来自高频逆变器的输出电流相对应的信号波形。图10示出本发明的第一实施方式的实施例3的结果，(A)是与加热线圈中的电压相对应的信号波形，(B)是与来自高频逆变器的输出电流相对应的信号波形。图11示出本发明的第一实施方式的比较例1的结果，(A)是与加热线圈中的电压相对应的信号波形，(B)是与图3所示的电流互感器13的初级侧的电流相对应的信号波形。图12示出本发明的第一实施方式的比较例2的结果，(A)是与加热线圈中的电压相对应的信号波形，(B)是与图3所示的电流互感器13的初级侧的电流相对应的信号波形。图13是表示与本发明的第二实施方式的实施例4有关的加热线圈与工件之间的位置关系的图。图14是表示本发明的第二实施方式的实施例4的结果中的负载阻抗与线圈间隙的相关性的图。图15是表示本发明的第二实施方式的实施例4的结果中的负载阻抗变化率与线圈间隙的相关性的图。图16是表示本发明的第二实施方式的实施例4的结果中的来自高频逆变器的输出电流与线圈间隙的相关性的图。图17是表示本发明的第二实施方式的实施例4的结果中的来自高频逆变器的输出电流的变化率与线圈间隙的相关性的图。图18是表示本发明的第二实施方式的实施例4的结果中的线圈间隙d为1. 5mm 时的波形的图，(A)是表示负载阻抗的波形的图，(B)是表示输出电流的波形的图。图19是表示本发明的第二实施方式的实施例4的结果中的线圈间隙d为2. Imm 时的波形的图，(A)是表示负载阻抗的波形的图，(B)是表示输出电流的波形的图。图20是表示本发明的第二实施方式的比较例3的结果中的线圈电压与线圈间隙的相关性的图。图21是表示本发明的第二实施方式的比较例3的结果中的线圈电压变化率与线圈间隙的相关性的图。图22是表示本发明的第二实施方式的比较例3的结果中的来自高频逆变器的输出电流与线圈间隙的相关性的图。图23是表示本发明的第二实施方式的比较例3的结果中的来自高频逆变器的输出电流的变化率与线圈间隙的相关性的图。图M是表示本发明的第二实施方式的比较例3的结果中的线圈间隙d为1. 5mm 时的波形的图，(A)是表示线圈电压的波形的图，(B)是表示输出电流的波形的图。图25是表示本发明的第二实施方式的比较例3的结果中的线圈间隙d为2. Imm 时的波形的图，(A)是表示线圈电压的波形的图，(B)是表示输出电流的波形的图。图沈是与图1所示的系统结构不同的第一变形例所涉及的高频淬火管理系统的结构图。图27是与图1所示的系统结构不同的第二变形例所涉及的高频淬火管理系统的结构图。图观是与图1所示的系统结构不同的第三变形例所涉及的高频淬火管理系统的结构图。图四是示意性地表示通常的淬火处理的情形的图。附图标记说明1、2、3、4 高频淬火管理系统；3A、;3B、3C 高频淬火系统；10、10A 高频淬火装置； 11 高频逆变器；Ila :传感器；12 匹配用的电容器；13、13A、13B 电流互感器；13a :初级电流侧线圈；13b 次级电流侧线圈；14、14A、14B、61 加热线圈；15U5AU5B 工件(被加热构件)；16、16a、16b 切换机；20 淬火监视部；21 电流传感器；22、22A、22B 电压传感器； 22a、22b、22c、22d 电压传感器的端部；23 控制部；23a 电流检测部；2 电压检测部； 23c 信号处理部；23d 判断部；2 显示部；24 警告部；30 电压测定电路；31 第一运算放大器；32 第二运算放大器；33 滤波电路；34 输入电阻；35 第一二极管；36 第二二极管；37、38、39、40、41 电阻；42 电容器；50 工件；51 棒状基部；52 鼓出部；53 上表面； 61a 半圆周部；61b 直线部；70 淬火控制部；71 输入部；72 存储部；73 输出部；74 输入/输出控制部；80 数据收集部；90 数据编辑部；100 第一冷却系统；101 冷却液用罐；102,115 流量传感器；103、114 泵；110 第二冷却系统；111 夹套；112 回收部；113 罐； 113a 加热部；116 温度传感器；117 测定部。
具体实施例方式下面参照附图详细地说明本发明的几个实施方式。[第一实施方式]图1是本发明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。高频淬火管理系统1具备高频淬火装置10，其具有高频逆变器11、电容器12、加热线圈14等；淬火控制部70，其根据设定条件数据来控制高频逆变器；淬火监视部20，其测定高频淬火装置10的电路的电气量作为测定数据来监视淬火；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对工件15进行淬火时的高频淬火装置10中的各种传感器的数据，并且从淬火监视部20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进行保存；以及数据编辑部90，其从数据收集部80获取各种传感器的数据以及测定数据并进行编辑。此外，数据收集部80也可以从淬火控制部 70收集设定条件数据，并与上述各种传感器的数据以及测定数据成对地进行保存。如图1以及图2所示，高频淬火装置10在电路上由以下各部构成高频逆变器11 ； 匹配用的电容器12，其连接在高频逆变器11的输出端子之间，特别是连接在输出用电缆的输出之间；加热线圈14，其对工件15进行感应加热；以及电流互感器13，其存在于匹配用的电容器12与加热线圈14之间。由此，高频淬火装置10在等效电路上构成为包括匹配用的电容器12和加热线圈14并联的谐振电路。高频逆变器11是电流型逆变器，以使输出电压恒定的控制方式对其进行驱动控制。电流互感器13由初级电流侧线圈13a和次级电流侧线圈1 构成，其中，所述初级电流侧线圈13a相对于高频逆变器11与匹配用的电容器12并联连接，所述次级电流侧线圈 13b与加热线圈14并联连接。高频淬火装置10在将工件15配置于内置有加热线圈14的支承部(未图示)的状态下，从高频逆变器11对加热线圈14提供高频电流，由此使工件15的内部产生涡电流来加热工件15进行淬火处理。高频淬火装置10中安装有各种传感器。作为各种传感器，具有如图1所示的对来自高频逆变器11的输出时间和输出强度进行监视的传感器11a、检测工件15的位置、输送速度、旋转速度等的传感器(未图示)、如图2所示的检测淬火液的流量的流量传感器115 以及检测淬火液的温度的温度传感器116等，还包括淬火液的冷却能、浓度等的测定部117 等。对这些传感器进行说明。传感器Ila内置于高频逆变器11中，检测来自高频逆变器11的输出时间和输出强度。高频淬火装置10中安装有未图示的移动单元、旋转单元，移动单元使工件从规定的位置起相对于加热线圈14移动，旋转单元使工件相对于加热线圈14进行旋转。由此，在高频淬火装置10中安装有用于检测利用移动单元、旋转单元进行的工件15的移动、旋转是否正确地进行的传感器、具体说来为位置传感器、旋转传感器、速度传感器等。如图2所示，图1所示的高频淬火装置10中具备第一冷却系统100，其使冷却液在加热线圈14中流动；以及第二冷却系统110，其对工件15喷射淬火液并回收该淬火液。第一冷却系统100的结构例如如下。如图2所示，关于第一冷却系统100，冷却液用罐101、泵103以及加热线圈14通过配管相连接，在对用虚线表示的工件15进行感应加热时，使冷却水沿箭头方向流过加热线圈14。在配管的首尾之间安装有流量传感器102。该流量传感器102检测冷却液的流量。第二冷却系统110的结构例如如下。如图2所示，在第二冷却系统110中，在用实线示出的工件15的周围配备夹套111，罐113中贮存有淬火液，泵114将淬火液从罐113抽取上来。如箭头所示，淬火液经由配管被输送至夹套111，从夹套111向工件15喷射，再通过回收部112返回到罐113中。罐113中设置有控制淬火液的温度的加热部113a，对罐113 内的冷却液的温度进行检测的温度传感器116安装于罐113。泵114与夹套111之间的配管上安装有流量传感器115。另外，还配备有用于测定淬火液的冷却能的测定部117，测定部117以任意时刻或实时地测定罐113内的淬火液的冷却能。如图3所示，淬火监视部20具备电流传感器21，其检测高频逆变器11的输出电流；电压传感器22，其检测加热线圈14中的电压；控制部23，其根据电流传感器21的检测信号和电压传感器22的检测信号进行淬火监视；以及警告部24，其对控制部23输入各种控制信息，从控制部23接收警告信号。电流传感器21电连接在高频逆变器11与匹配用的电容器12之间的布线上，检测高频逆变器11的输出电流I。。电压传感器22在两端具备端子22a、22b，与加热线圈14并联连接来检测加热线圈14的电压V。。”控制部23包括电流检测部23a，其接收来自电流传感器21的检测信号的输入； 电压检测部23b，其接收来自电压传感器22的检测信号的输入；信号处理部23c，其接收来自电流检测部23a以及电压检测部23b的输入并分别进行信号处理；以及判断部23d，其接收由信号处理部23c进行信号处理得到的结果的输入，判断结果是否在规定范围内。判断部23d具备显示部23e，该显示部2 输出由信号处理部23c进行信号处理得到的结果。电流传感器21和电流检测部23a可以由将检测出的电流转换为电压的电流互感器(变流器)构成。此时，在电流传感器21中能够使用罗氏(Rogowski)线圈，电流检测部23a将在罗氏线圈中产生的电压转换为规定范围的电压。电流互感器例如将输出电流 500Arms 转换为 0. 5Vrms0电压传感器22和电压检测部2 可以由将检测出的电压转换为规定范围的电压的电压互感器(变压器)构成。此时，在电压传感器22中能够使用能连接在加热线圈14 的端子之间的探针。电压检测部2 将由探针抽取出的电压转换为规定范围的电压。电压互感器例如将线圈电压200V S转换为10ν_。信号处理部23c对来自电流检测部23a以及电压检测部23b的信号分别进行整流并算出有效值，并且通过滤波器去除噪声，将电流信号Si以及电压信号Sv输出到判断部 23d。由此，将来自电流互感器的信号例如0. 5Vrms的信号转换为5V的电压信号，另一方面将来自电压互感器的信号例如IOVniis的信号转换为5V的电压信号。并且，当收到来自后述的数据收集部80的请求时，信号处理部23c将算出的电流信号以及电压信号的有效值、即电流信号Si以及电压信号Sv发送到数据收集部80。判断部23d判断从信号处理部23c输入的电流信号Si以及电压信号Sv是否恰当。 即通过从控制高频逆变器11的控制部(未图示)对判断部23d输入加热同步信号&，判断部23d取出电流信号Si以及电压信号Sv的波形，并将它们显示在显示部2 上。此时，判断部23d还显示预先设定的上限和下限的阈值。由此，当在高频淬火装置10动作中的状态下电流信号S”电压信号Sv超过上限的阈值或低于下限的阈值的情况下，判断部23d判断为异常(NG)而将该波形记录为异常波形。另外，判断部23d向警告部M输出警告信号。此时，当判断部23d输出警告信号时，也可以在显示部2 上以“NG”进行警告显示。警告部M根据来自判断部23d的警告信号进行警告显示或向外部发出警告音，另外对高频逆变器11的控制部(未图示)发出指示使其停止高频电力的输出。说明图3的信号处理部23c内部的电路结构。在信号处理部23c中分别包含对来自电流检测部23a的信号进行处理的电流测定电路、以及对来自电压检测部23b的信号进行处理的电压测定电路。电流测定电路和电压测定电路都是相同的电路结构，因此下面说明电压测定电路。图4是表示图3中的信号处理部23c内的电压测定电路30的图。电压测定电路 30级联有第一运算放大器31和第二运算放大器32，在输出侧连接有滤波电路33。在第一运算放大器31上连接有输入电阻34、连接在输入端子和输出端子之间的第一二极管35、一端连接在输出端子上的第二二极管36以及一端连接在输入端子上且另一端连接在第二二极管36的另一端上的电阻37。该第一运算放大器31是所谓的理想二极管，进行输入信号电压的半波整流。用电阻38来连接第一运算放大器31和第二运算放大器32。第二运算放大器32是在输入端子和输出端子之间连接有电阻39的反相放大器。第二运算放大器32 的输入端子经由电阻40与输入电阻34的输入信号侧相连接。第二运算放大器32的输出为输入电压信号的全波整流波形。该全波整流波形被输入到由电阻41以及电容器42构成的低通滤波电路33，去除全波整流波的纹波(Ripple)并转换为直流电压。通过设定滤波电路33的电阻41以及电容器42的值，能够得到从第二运算放大器32输出的全波整流波的有效值。对图1所示的淬火控制部70以及数据收集部80与淬火监视部20之间的关系进行详细地说明。淬火控制部70、淬火监视部20以及数据收集部80通过通信单元(未图示) 相互连接。通信单元可列举出基于局域网电缆、RS232C电缆等的有线通信、无线局域网等的无线通信等。在利用有线通信、无线通信进行数据通信的情况下，既可以是并行传输也可以是串行传输。在淬火控制部70与高频逆变器11之间也可以利用这些通信单元来进行数据通信。如图1所示，淬火控制部70具备输入部71，其用于输入设定条件数据等输入信息；存储部72，其存储从输入部71输入的设定条件数据；输出部73，其输出设定条件数据； 以及输入/输出控制部74，其进行设定条件数据的输入/输出控制。设定条件数据是对来自高频淬火装置10的高频逆变器11的输出的输出强度以及输出时间进行设定的数据，包含输出电流、输出电压、输出功率以及输出时间等。该设定条件数据也可以包含控制工件15 与加热线圈14之间的位置关系的控制数据、例如工件15的移动单元、旋转单元等的控制数据、第一冷却系统100中的泵103以及第二冷却系统110中的泵114的控制数据等。
当从淬火监视部20对淬火控制部70发送测定数据的情况下，或者在淬火控制部 70从输出部73向高频逆变器11输出设定条件数据之后，淬火监视部20响应于此时的测定数据的发送请求向淬火控制部70发送测定数据的情况下，在淬火控制部70的存储部72中将淬火监视部20所生成的测定数据与其设定条件数据进行组合并保存。在高频淬火装置10根据从淬火控制部70输出的设定条件数据来对工件进行淬火时，数据收集部80接收并存储高频淬火装置中的各种传感器、例如传感器11a、检测工件 15的位置、搬入速度、转速等的检测传感器(未图示)、第一冷却系统100中的流量传感器 102、以及第二冷却系统110中的流量传感器115、温度传感器116、测定部117等所检测出的数据。数据收集部80收集这些来自高频淬火装置10的检测数据、来自淬火控制部70的针对每个工件的设定条件数据、以及在每个淬火处理中淬火监视部20所生成的测定数据， 将这些数据存储到内部的存储部(未图示)中。数据编辑部90例如由通用的计算机来构成。数据编辑部90经由有线或无线的局域网从数据收集部80读入每个工件的设定条件数据以及测定数据并存储。在数据编辑部 90中，例如存储表计算软件作为工具，读出来自高频淬火装置10的检测数据、每个工件的设定条件数据、以及测定数据，判断针对每个工件的淬火质量，人为地输入其判断结果。数据收集部80与数据编辑部90之间的数据交换除了例如基于RS232C的数据传输之外，也可以将数据收集部80的数据存储到另外准备的USB存储器等记录介质中，将该记录介质插入数据编辑部90来进行复制等。此外，在淬火控制部70中，在与上述不同将来自高频淬火装置10的检测数据、设定条件数据以及测定数据毫无关联地分别进行存储的情况下，例如根据针对每个工件附加的处理编号、淬火处理日期和时间等从淬火控制部70获取设定条件数据和测定数据，利用淬火处理时间等关联数据使这些设定条件数据、测定数据以及从高频淬火装置10输出的检测数据相对应，来将检测数据、设定条件数据、测定数据设为一组来进行存储。下面说明图1所示的高频淬火管理系统1的淬火管理。淬火控制部70将设定条件数据输出到高频淬火装置10。于是，在高频淬火装置 10中，高频逆变器11根据被输入的设定条件数据，从高频逆变器11经由匹配用的电容器 12以及电流互感器13向加热线圈14提供高频电力。高频淬火装置10内的移动单元根据设定条件数据来移动工件15，高频淬火装置10内的旋转单元根据设定条件数据来使工件 15进行旋转。由此，将工件15配置于加热线圈14内进行高频淬火。此时，电流传感器21 检测高频逆变器11的输出电流I。，电压传感器22检测加热线圈14的电压Vrail。上述的传感器检测工件15的位置、搬入速度、以及转速，第一冷却系统100内的流量传感器102检测冷却水的流量，第二冷却系统110内的温度传感器116、流量传感器115检测淬火液的温度、 流量。所检测出的这些数据作为来自高频淬火装置10的检测数据输出到淬火控制部70或数据收集部80。控制部23的电流检测部23a和电压检测部2 对来自电流传感器21、电压传感器22的各自的检测信号进行电平调整，将电流信号Si以及电压信号Sv输出到信号处理部 23c。由此，信号处理部23c对从电流检测部23a以及电压检测部2 分别输入的电流信号、 电压信号进行整流并求出有效值，将有效值作为电流信号Si以及电压信号Sv输出到判断部 23d。
判断部23d利用加热同步信号&来取得来自信号处理部23c的电流信号Si和电压信号Sv的同步，进行波形判断，与上限以及下限的阈值进行比较，判断电流信号Si以及电压信号Sv是否超过上限的阈值和/或低于下限的阈值。判断部23d在电流信号Si以及电压信号Sv超出阈值的情况下记录该波形，向警告部M输出警告信号。接收到警告信号的警告部M显示警告和/或发出警告音。由此，当淬火操作者认知到警告的显示、警告音时，能够知道高频淬火产生了异常。另外，警告部M也可以使高频淬火装置10的高频逆变器11的输出动作停止。如以上那样，使用电流传感器21检测来自高频逆变器11的输出电流，使用电压传感器22检测在加热线圈14中产生的电压，根据电流传感器21的检测信号和电压传感器22 的检测信号进行淬火监视。由此，当从被输出控制为输出电压恒定的高频逆变器11经由电容器12向加热线圈14提供高频电力时，来自高频逆变器11的输出功率的变动直接影响输出电流。由此，通过使用电流传感器21监视该输出电流，能够在高频淬火处理中监视来自高频逆变器11的输出功率。另一方面，通过使用电压传感器22监视在加热线圈14中产生的电压，则由于从高频逆变器11到加热线圈14的传输损耗和/或由电容器12和加热线圈 14的并联谐振电路引起的匹配损耗而检测灵敏度变高，从而能够以高精确度检测加热线圈 14的电压变动。S卩，在功率的传输损耗小的情况下，由负载变动引起的输出电流的变动率比线圈电压的变动率大，因此利用电流传感器21监视来自高频逆变器11的输出电流变得有效。另一方面，在功率的传输损耗大的情况下，由负载变动引起的线圈电压的变动率比来自高频逆变器11的输出电流的变动大，因此利用电压传感器22监视线圈电压变得有效。相反地， 在背景技术中说明的监视高频逆变器的输出电流以及输出电压的方法中，在以使高频逆变器的输出电压恒定的方式来控制输出功率的情况下，无法检测负载变动。图5的㈧是表示负载谐振电路的图，图5的⑶与图5的㈧所示的负载谐振电路有关，是表示高频逆变器的频率与负载谐振电路的谐振频率一致且同步的情况下的等效电路的图。如图5的(A)所示，图3所示的感应加热的电路以如下电路表示对于匹配用电容器Cp、负载电阻艮和负载电感Lp的并联连接，串联连接包含了高频逆变器和加热线圈之间的传输损耗以及匹配损耗的电阻&。在图5的(A)所示的负载谐振电路中，在高频逆变器的频率与负载谐振电路的频率一致且同步的情况下，图5的(A)所示的电路能够改写为图5的(B)所示的等效电路、即纯电阻电路。此外，将包含高频逆变器和加热线圈之间的传输损耗以及匹配损耗的电阻设为&，将负载电阻设为艮，将来自高频逆变器的输出电压设为V。= 300V、输出电流设为I。= 300A。以&、艮均为0.5 Ω来简化说明。当由于负载变动而使电阻艮从0. 5Ω到0. 55 Ω变化+10%时，由于控制为输出电压恒定，因此输出电压 V0保持300V不变，输出电流I。从300Α变化为观5. 7Α，因此输出电流的变化率是-4. 8%，输出功率也变化-4.8%。此时，线圈电压Vrail从150V( = 300AX0. 5Ω)变化为157. IV(= 285. 7AX 0. 55 Ω )，线圈电压的变化率为+4. 8%。即来自高频逆变器的输出电流的下降率与线圈电压的增加率几乎相等。在上述电路结构中，在包含传输损耗和匹配损耗的电阻&为0.40、负载电阻艮为0. 6 Ω的情况下，当考虑负载电阻Ι ρ的变化率为+10%、即从0. 6 Ω变化到0. 66 Ω的情况时，高频逆变器的输出电压V。保持300V不变，输出电流I。从300Α变化为观3. OA,因此输出电流的变化率为_5.7%，输出功率也变化-5.7%。此时，线圈电压VrailW 180V(= 300AX0. 6Ω)变化为186. 8V( = 283. OAX 0. 66 Ω )，线圈电压的变化率约为+3. 8%。即来自高频逆变器的输出电流的减少率的绝对值比线圈电压的增加率的绝对值大。在上述电路结构中，相反地，在包含传输损耗和匹配损耗的电阻&为0. 6 Ω、负载电阻艮为0.4 Ω的情况下，考虑负载电阻艮的变化率为+10%、即从0.4 Ω变化为0.44 Ω 的情况时，高频逆变器的输出电压V。保持300V不变，输出电流I。从300Α变化为观8. 5Α，因此输出电流的变化率为_3.8%，输出功率也变化-3.8%。此时，线圈电压火皿从120V(= 300AX0. 4Ω)变化为1 . 9V(=沘8. 5AX 0. 44 Ω )，线圈电压的变化率约为+5. 7%。即来自高频逆变器的输出电流的减少率的绝对值比线圈电压的增加率的绝对值小。通过以上可知，在如以往那样监视高频逆变器的输出电流以及输出电压的方法中，随着传输损耗以及匹配损耗的增加、例如随着包含传输损耗以及匹配损耗的电阻&与负载电阻Rp的比率成为0.4 0.6,0.5 0.5,0.6 0. 4，来自高频逆变器的输出电流I。 的变化率为-5. 7%,-4.8%,-3. 8%，不是与负载电阻艮的变化率成比例地变化，对于负载电阻艮的变动的灵敏度差。与此相对地，如本实施方式那样，通过监视线圈电压Vrail和来自高频逆变器的输出电流I。两者，能够监视排除了传输损耗的影响的负载变动。这是因为，在传输损耗以及匹配损耗的比例小的情况下，负载电阻的变动对输出电流的变化率的影响比对线圈电压的变动率的影响大，因此优选监视来自高频逆变器的输出电流的变化。相反地，在传输损耗以及匹配损耗的比例大的情况下，负载电阻的变动对线圈电压的变动率的影响比对输出电流的变化率的影响大，因此优选监视线圈电压的变化。即通过监视线圈电压Vrail和来自高频逆变器的输出电流I0两者，能够确立排除了电路的功率损耗影响的监视方法。如上述那样进行淬火处理之后，数据收集部80收集与对规定的工件进行的淬火处理有关的数据。即，数据收集部80向淬火控制部70发出如下请求请求将设定条件数据、 测定数据以及检测数据与处理编号、淬火处理日期和时间等检索数据一起进行发送。于是， 淬火控制部70的输入/输出控制部74根据检索数据从存储部72中确定设定条件数据、测定数据以及检测数据并输出到数据收集部80。这样，数据收集部80收集设定条件数据、测定数据以及检测数据。除此之外，也可以是，数据收集部80请求淬火控制部70 —齐发送设定条件数据、 测定数据以及检测数据，数据收集部80收集设定条件数据、测定数据以及检测数据，根据淬火处理的日期和时间等相关数据将设定条件数据、测定数据以及检测数据相关联而数据库化并保存。另外，数据收集部80不限于通过上述通信单元收集数据，也可以通过将淬火控制部70的存储部72所存储的设定条件数据、测定数据以及检测数据暂时存储到卡、CD-ROM之类的记录介质中，将该记录介质插入数据收集部80来进行收集。另外，在检测数据从高频淬火装置10直接输入到数据收集部80的情况下，也可以从淬火控制部70仅获取设定条件数据以及测定数据。如上述说明，数据收集部80将设定条件数据、测定数据以及检测数据相关联而数据库化并保存。通过输入用于确定淬火处理的信息，能够从数据收集部80检索并读出所保存的设定条件数据、测定数据以及检测数据。因而，能够随时容易且迅速地取出与期望的淬火处理相关的设定条件数据和与之相关的测定数据以及检测数据，从而可靠地进行与淬火处理相关的管理。另外，能够根据需要将数据收集部80所保存的设定条件数据、测定数据以及检测数据存储到卡、CD-ROM等介质中，取入到图1所示的数据编辑部90，在数据编辑部 90中使用表计算软件等来人为地进行确认。[第二实施方式]在第二实施方式中，淬火监视部20通过监视高频淬火时的加热线圈电压除以从高频逆变器输出的输出电流而求出的值、即负载阻抗来监视高频淬火处理的正常性。安装有第二实施方式所涉及的淬火监视部的高频淬火管理系统1的结构与示出第一实施方式的图1的情况相同。即，安装有第二实施方式所涉及的高频淬火监视装置、具体地说是安装有阻抗监视装置的高频淬火管理系统1，如图1所示由高频淬火装置10、淬火监视部20、淬火控制部70以及数据收集部80构成。如图1以及图3所示，高频淬火装置10在等效电路上构成为包括匹配用的电容器 12和加热线圈14并联的谐振电路。在第二实施方式中，高频淬火装置10也可以是匹配用的电容器和加热线圈串联的谐振电路。高频逆变器11与第一实施方式相同，是电流型逆变器，但是与第一实施方式不同的是以使功率恒定的控制方式对其进行驱动控制使得所输出的高频电力恒定。电流互感器13由初级电流侧线圈13a和次级电流侧线圈13b构成，其中， 所述初级电流侧线圈13a相对于高频逆变器11与匹配用的电容器12并联连接，所述次级电流侧线圈1 与加热线圈14并联连接，这点与第一实施方式的情况相同。高频淬火装置10在将工件15配置于内置有加热线圈14的支承部(未图示)的状态下，从高频逆变器11向加热线圈14提供高频电流，由此使工件15的内部产生涡电流来加热工件15进行淬火处理。其它结构与图1至图3相同。淬火监视部20具备电流传感器21，其检测高频逆变器11的输出电流；电压传感器22，其检测加热线圈14中的电压；控制部23，其根据电流传感器21的检测信号和电压传感器22的检测信号算出负载阻抗，根据该负载阻抗进行淬火管理；以及警告部M，其对控制部23输入各种控制信息，从控制部23接收警告信号。电流传感器21电连接在高频逆变器11与匹配用的电容器12之间的布线上，其检测高频逆变器11的输出电流I。。电压传感器22在两端具备端子22a、22b，与加热线圈14 并联连接，检测加热线圈14的电压V。。”控制部23包括电流检测部23a，其接收来自电流传感器21的检测信号的输入； 电压检测部23b，其接收来自电压传感器22的检测信号的输入；信号处理部23c，其接收来自电流检测部23a的输入并求出与输出电流有关的有效值，并且接收来自电压检测部2 的输入并求出与线圈电压有关的有效值；以及判断部23d，其根据由信号处理部23c求出的与输出电流以及线圈电压有关的各有效值算出负载阻抗，判断负载阻抗是否在基准范围内。判断部23d具备显示部23e，该显示部2 输出由信号处理部23c进行信号处理得到的结果。电流传感器21和电流检测部23a可以由将检测出的电流转换为电压的电流互感器(变流器)构成。电压传感器22和电压检测部2 可以由将检测出的电压转换为规定范围的电压的电压互感器(变压器)构成。这些点与第一实施方式相同。信号处理部23c对来自电流检测部23a以及电压检测部23b的信号分别进行整流并算出有效值，并且通过滤波器去除噪声，将电流信号Si以及电压信号Sv输出到判断部 23d。这点与第一实施方式相同，在信号处理部23c中分别包括对来自电流检测部23a的信号进行处理的电流测定电路以及对来自电压检测部2 的信号进行处理的电压测定电路。 电流测定电路、电压测定电路的具体结构与第一实施方式相同。由此，将来自电流互感器的信号、例如0. 5Vrms的信号转换为5V的电压信号，另一方面将来自电压互感器的信号、例如 IOVrms的信号转换为5V的电压信号。判断部23d根据从信号处理部23c输入的电流信号Si以及电压信号Sv，用线圈电压除以输出电流，判断所算出的该负载阻抗是否在规定范围内。具体地说，首先，通过从控制高频逆变器11的控制部(未图示)输入加热同步信号&，对从信号处理部23c输入的电流信号Si以及电压信号Sv的值进行采样。接着，通过用采样得到的电压值除以采样得到的电流值，再乘以规定的比例常数来算出对于线圈电压的输出电流、即负载阻抗。在显示部 23e以图形显示算出的结果。此时，判断所算出的负载阻抗是否在基准范围内。在所算出的负载阻抗在基准范围内的情况下，判断部23d判断为淬火处理没有问题(OK)，在所算出的负载阻抗在基准范围外的情况下，判断部23d判断为淬火处理异常(NG)，向警告部M显示警告信号。此外，也可以使判断部23d能够将以下波形输出到显示部23e 该波形是通过从高频逆变器11的控制部(未图示)输入加热同步信号&而切出的电流信号Si以及电压信号 Sv中的任一个波形。此时，判断部23d还显示预先设定的上限和下限的阈值。由此，在高频淬火装置10动作中的状态下电流信号Si以及电压信号Sv超过上限的阈值或低于下限的阈值的情况下，判断部23d判断为判断NG并将该波形记录为异常波形。判断部23d向警告部M输出警告信号。此时，当判断部23d输出警告信号时，也可以在显示部2 上以“NG”进行警告显示。警告部M根据来自判断部23d的警告信号进行警告显示或向外部发出警告音，另外对高频逆变器11的控制部(未图示)发出指示使其停止高频电力的输出。对使用高频淬火管理系统1进行淬火处理时的淬火监视进行说明。在高频淬火装置10中，从高频逆变器11经由匹配用的电容器12以及电流互感器13向加热线圈14提供高频电力。由此，配置在加热线圈14内的工件15被加热，从而被高频淬火。此时，在淬火监视部20中，电流传感器21检测高频逆变器11的输出电流I。，电压传感器22检测加热线圈14的电压Vcoilo控制部23的电流检测部23a以及电压检测部2 对来自电流传感器21、电压传感器22的各自的检测信号进行电平调整，将电流信号Si以及电压信号Sv输出到信号处理部23c。由此，信号处理部23c对从电流检测部23a以及电压检测部2 分别输入的电流信号、电压信号进行整流并求出有效值，并将电流、电压的各有效值作为电流信号Si以及电压信号Sv输出到判断部23d。判断部23d接收来自信号处理部23c的电流信号Si以及电压信号Sv的输入，利用加热同步信号&取得电流信号Si和电压信号Sv的同步来获取波形。然后，判断部23d 根据各波形得到电流的有效值和电压的有效值的数据列，之后通过用电压的有效值除以电流的有效值来算出负载阻抗，判断所算出的负载阻抗在规定的范围内还是在规定的范围之外。在负载阻抗超出阈值的情况下，判断部23d获取并记录该数据列，向警告部M输出警告信号。此时，判断部23d可以将电流的有效值与上限以及下限的阈值进行比较，判断电流信号Si是超过上限的阈值、还是低于下限的阈值。在电流信号Si超出阈值的情况下记录该波形，向警告部M输出警告信号。由此，如后述那样，能够监视利用负载阻抗的监视无法进行判断的来自高频逆变器11的输出的变动。接收到警告信号的警告部M显示警告或发出警告音。由此，当淬火操作者认知到警告的显示、警告音时，能够知道高频淬火发生了异常。另外，警告部M也可以使高频淬火装置10的高频逆变器11的输出动作停止。如以上那样，使用电流传感器21检测来自高频逆变器11的输出电流，使用电压传感器22检测在加热线圈14中产生的电压，根据电流传感器21的检测信号和电压传感器22 的检测信号算出负载阻抗，根据所算出的负载阻抗进行淬火管理。由此，当从以使输出功率恒定的方式被进行输出控制的高频逆变器11经由电容器12向加热线圈14提供高频电力时，即使来自高频逆变器11的输出电流的变动率小且在加热线圈14中产生的线圈电压的变动率小的情况下，当成为淬火对象的工件与加热线圈之间的位置关系超出基准范围时、 即如后述的图13所示那样工件50与加热线圈之间的间隙d(以下将其称为线圈间隙d)变大时，能够以负载阻抗的变动进行检测。由此，能够容易且高精确度地进行高频淬火处理的质量管理。在此，说明在高频淬火处理中，即使来自高频逆变器11的输出电流的变动率小且在加热线圈14中产生的线圈电压的变动率小的情况下，线圈间隙d的变化也表现为负载阻抗的变动的理由。图6是用于说明能够将线圈间隙d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)是用并联电路表示(B)所示的等效电路的图。感应加热的电路中的从高频逆变器11到加热线圈14为止的电路以如这样表示 当省略传输损耗&时，如图6的(A)所示，对电阻Rl与自感Ll的串联连接并联连接了匹配用电容器Cp，工件15以自感L2和电阻R2的并联连接来表示，能够将在加热线圈14上配置工件15的状况建模为进行互感。在此，Rl是线圈导线的电阻成分，R2是加热对象的电阻成分，Ll是加热线圈14的电感成分，L2是加热对象的电感成分，M是互感，其根据加热线圈14与工件15之间的间隙而变化。此外，当将自感Ll和自感L2之间的耦合系数设为k 时，互感M满足k = M/ (Li X L2)1/2的关系。此时，从匹配用电容器Cp的两端看的负载阻抗以电抗成分QLe与电阻成分Re之和表示。此外，Le = Ll (l_k2)，Re = R1+A · R2。在此， A是由上述的耦合系数k、负载形状、加热频率决定的系数。当工件15和加热线圈14之间的间隙d增加时，负载的耦合变弱。作为极限的状况，负载耦合变弱到k = 0，Re = R1，变成Le = Li。即图6的㈧的等效电路能够改写为如图6的⑶那样。由此，当间隙增加时，Le增加，Re减少。并且，能够将图6的⑶的串联等效电路变换为图6的(C)的并联等效电路。此夕卜，Ze = Re+jwLe,因此导纳Ye为Ye = Ι/Ze,因此由下式表示。Ye = Gp+jBp其中，Gp、Bp如下式。
Gp = Re/ (Re2+ (ω Le)2)Bp = ω Le/ (Re2+ (ω Le)2)在此，Rp= 1/Gp，|Xp = l/|Bp|, Rp, |Xp 以下式表示。Rp = (Re2+(ω Le)2)/ReI Xp I = (Re2+(ω Le)2)/ω Le在淬火应用中，(ω Le)2远大于Re2，因此下式成立。Rp = ( ω Le) 2/ReI Xp I ^ QLe此外，ω为从高频逆变器11输出的高频的角频率。在高频逆变器的频率与负载谐振电路的频率一致且同步的情况下，负载阻抗Ζ。变成 Z0 = Rp = (QLe)VRe0S卩，从上述的近似式可知，当工件15和加热线圈14之间的间隙d增加时，负载的耦合变弱，Le增加，Re减少，负载阻抗Z。变大。并且，负载阻抗Z。的变化率也比Le、Re各自的变化率都大。由此，当使来自高频逆变器11的输出功率恒定而增加线圈间隙d时，来自高频逆变器11的输出电流变小，另一方面线圈电压变大。因而，即使输出电流的减少率小且线圈电压的增加率小，线圈电压与输出电流的比、即负载阻抗也增加。由此，当线圈间隙d增加时，直接表现在负载阻抗的变动上。通过以上，在高频淬火处理中将高频逆变器11的输出功率控制为恒定的情况下， 通过由判断部23d监视负载阻抗的变动并确认负载阻抗的变动是否收敛在阈值的上限以及下限范围内，能够有效地进行高频淬火监视。另外，优选控制部23根据来自电流传感器 21的检测信号算出来自高频逆变器11的输出电流，确认该输出电流的变动是否收敛在阈值的上限以及下限范围内。由此，能够通过监视负载阻抗来确认间隙是否在允许范围内，且能够通过监视来自高频逆变器11的输出电流的变动来确认是否提供了淬火所需的能量， 从而能够进行高品质的淬火管理。这样由淬火监视部20生成的测定数据与第一实施方式的情况同样地，被存储到淬火控制部70的存储部72中。由此，与第一实施方式同样地，在第二实施方式中数据收集部80也通过通信单元向淬火控制部70请求设定条件数据、测定数据以及检测数据。接收到该请求后，淬火控制部70通过通信单元将与该淬火处理相关的设定条件数据、测定数据以及检测数据发送到数据收集部80。由此，数据收集部80接收设定条件数据、测定数据以及检测数据，并将接收到的设定条件数据、测定数据以及检测数据相互关联而数据库化并保存。这样，通过输入用于确定淬火处理的信息，能够从数据收集部80检索并读出进行数据库化并保存的设定条件数据、测定数据以及检测数据。另外，数据编辑部90基于人为的指令从数据收集部80获取设定条件数据、测定数据以及检测数据并使用表计算软件在画面中进行显示。由此，操作者能够观察画面中显示的表来进行确认。也就是说，在第二实施方式中，也能够总是容易且迅速地取出与期望的淬火处理相关的设定条件数据以及与此相关的测定数据以及检测数据。由此，在第二实施方式中也能够可靠地进行与淬火处理相关的管理。
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说明第二实施方式的变形例。图7是用于说明本发明的第二实施方式的变形例的示意图。此外，对于与图四相同的部件附加相同的附图标记。在图7中，例如如虚线所示那样配置电压传感器22的端部 22c、22d以检测线圈的半圆周部61a的两端部的电压作为线圈电压。由此，能够将线圈间隙 d的变动有效地反映到负载阻抗上。如该变形例那样，加热线圈61具备半圆周部61a，该半圆周部61a被配置为相对工件50的淬火对象区域具有规定的间隙d，如图7中虚线所示，电压传感器22的两端部22c、 22d优选连接在半圆周部61a的两端部以检测半圆周部61a之间的电压。由此，与如实线所示那样经由直线部61b、61b连接电压传感器22的两端部22a、22b的情况相比，如虚线所示那样将电压传感器22的端部22c、22d连接在半圆周部61a的两端部能够以高灵敏度检测线圈间隙的变动率，能够进行更高精确度的淬火监视。通过以上，在通过控制使得高频电力恒定的情况下，当线圈间隙d增加时负载阻抗变大，从而能够根据该负载阻抗的变动来判断是否正确地执行了淬火处理。第二实施方式所涉及的高频淬火管理系统1不仅适用于图1以及图3所示的高频淬火装置10，而且还能够应用于如下构成的高频淬火装置在等效电路上包括由匹配用的电容器和加热线圈构成的谐振电路、以及高频逆变器。例如，也可以省略电流互感器13。下面说明与第一实施方式相对应的实施例1至3以及比较例1至2、与第二实施方式相对应的实施例4以及比较例3。(实施例1)使用图1所示的高频淬火管理系统1进行负载的评价试验。作为高频逆变器11，使用通过用直流电压进行恒定控制来输出频率25kHz的高频的逆变器。作为并联谐振类型的负载电路，使用了 IOyF的匹配用的电容器12、匝数比 6 1的电流互感器13。内置加热线圈14并支承工件15的鞍形支承部使用了内径40mm 宽度4mm的支承部。工件15使用了外形33mm、壁厚5. 5mm的圆管。在实施例1中，将工件 15配置成鞍形支承部的端面与工件的外形之间的间隙为标准值4mm。设定高频逆变器11 的输出，使得高频逆变器11的输出功率为1秒钟输出设置容量的50%。对判断部23d预先设定线圈电压Vrail和电流I0的基准范围。具体地说，预先以标准状态将工件15配置到鞍形支承部后进行工件15的淬火，由电流传感器21以及电压传感器22取入电流信号Si 以及电压信号Sv的各波形。然后，确认质量在规定的范围内的情形，将取入的波形分别设为基准波形，沿着各基准波形对纵轴电压值以及横轴时间设定上限和下限。在本实施例中， 将电压Vrail的上限和下限的设定值设为士 4.3% (士 50mV)，将时间轴设定值设为士 4.8% (士 48ms)，将电流I。的上限和下限的设定值设为士 3.8% (士 20mV)，时间轴设定值设为士4. 8% (士48ms)。图8示出第一实施方式的实施例1的结果，(A)是与加热线圈14中的电压相对应的信号波形，(B)是与来自高频逆变器11的输出电流相对应的信号波形。图中实线表示各波形，虚线表示阈值范围的上限和下限。在实施例1中，间隙为基准值4mm，因此如从图8 可知那样，波形收敛在阈值的上限与下限的大致中央，判断部23d的判断为0K。此外，高频逆变器11中的输出功率、输出电压分别是18kW、290V。加热线圈14的电压Vrail的信号为 1. 157V (与1. 157 X 200/5V的Vrail相当)，高频逆变器11的输出电流I。的信号为0. 529V (与0. 529X500/5A 的 I。相当)。(实施例2)在实施例2中，除了将工件15配置为鞍形支承部的端面与工件15的外形之间的间隙为6mm以外，与实施例1相同。图9示出第一实施方式的实施例2的结果，(A)是与加热线圈14中的电压相对应的信号波形，(B)是与来自高频逆变器11的输出电流相对应的信号波形。图中实线表示各波形，虚线表示阈值范围的上限和下限。在实施例2中，间隙比基准值4mm大，因此如从图 9可知那样，电流的波形与阈值的上限与下限的大致中央相比靠近下限侧，但是仍在阈值的范围内，从而判断部23d的判断为0K。此外，高频逆变器11中的输出功率、输出电压分别是 18kW、290V。加热线圈14的电压Vcoil的信号为1. 172V(与1. 172X200/5V的Vrail相当)， 高频逆变器11的输出电流I0的信号为0. 520V(与0. 520X500/5A的I。相当)。(实施例3)在实施例3中，除了将工件15配置为鞍形支承部的端面与工件15的外形之间的间隙为7mm以外，与实施例1相同。图10示出第一实施方式的实施例3的结果，(A)是与加热线圈14中的电压相对应的信号波形，(B)是与来自高频逆变器11的输出电流相对应的信号波形。图中实线表示各波形，虚线表示阈值范围的上限和下限。在实施例3中，间隙为比基准值4mm更宽的7mm，因此如从图10可知那样，电流的信号波形的一部分从阈值的下限超出，作为淬火处理是NG。 此外，高频逆变器11中的输出功率、输出电压分别是17kW、290V。加热线圈14的电压Vrail 的信号为1. 162V(与1. 162\200/5￥的火。11相当)，高频逆变器11的输出电流I。的信号为 0. 500V (与 0. 500 X 500/5A 的 I。相当)。(比较例1)说明比较例。在比较例中，如图3中虚线所示，将高频淬火管理系统1中连接在高频逆变器11 和匹配用的电容器12之间的布线上的电流传感器21连接到电流互感器13的初级侧上，由电流传感器21检测互感器的初级电流I。tel_lt)与实施例1 3相同，设定高频逆变器11的输出，使得高频逆变器11的输出功率为1秒钟输出设置容量的50%。对于判断部23d，将电压Vrail的上限以及下限的设定值设为士4. 3% (士50mV)，时间轴设定值设为士4. 8% (士48ms)，将电流I。的上限以及下限的设定值设为士3. 8% (士 125mV)，将时间轴设定值设为士4. 8% (士48ms)。关于电流I。的上限以及下限的设定，由于电流的测量对象从高频逆变器11的输出电流I。变更为电流互感器13的初级电流Irtri+因此即使将上限和下限的设定值设为相同的范围(％ )，电流值也会变大。在比较例1中，将鞍形支承部和工件之间的间隙设为与实施例1相同是4mm。图11示出第一实施方式的比较例1的结果，(A)是与加热线圈14中的电压相对应的信号波形，(B)是与电流互感器13的初级侧电流相对应的信号波形。图中，实线表示波形，虚线表示阈值范围的上限和下限。在比较例1中，间隙为基准值4mm，因此如从图11可知那样，电流、电压的各信号波形都在阈值的上限与下限的大致中央，判断部23d的判断为0K。此外，高频逆变器11的输出功率、输出电压分别是18kW、290V。加热线圈14的电压Vrail的信号为1. 170V(与 1. 170 X 200/5V 的 Vcoil 相当)，初级电流 Ictrw 的信号为 3. 287V (与 3. 287 X 500/5A 的 Ictrw 相当)。(比较例2)在比较例2中，除了将鞍形支承部与工件之间的间隙设为7mm以外，与比较例1相同地进行淬火。图12示出第一实施方式的比较例2的结果，(A)是与加热线圈14中的电压相对应的信号波形，(B)是与电流互感器13的初级侧电流相对应的信号波形。图中，实线表示波形，虚线表示阈值范围的上限和下限。在比较例2中，尽管间隙比基准4mm宽，但是如从图12可知那样，电压的信号波形、电流互感器13的初级侧电流的信号波形都在阈值的上限与下限的大致中央，在阈值的范围内。由此，判断部23d判断为“0K”。此外，高频逆变器11的输出功率、输出电压分别是 17kff,290Vo 加热线圈 14 的电压 Vcoil 的信号为 1. 166V(与 1. I66X2O(V5VWVraiJHi), 初级电流Ictrl-!的信号为3. 281V(与3. 281X500/5A的Ictrw相当)。[表1]
权利要求
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。
2.根据权利要求1所述的高频淬火管理系统，其特征在于，上述测定数据包含上述高频逆变器的输出电流和在上述加热线圈中产生的电压。
3.根据权利要求1所述的高频淬火管理系统，其特征在于，上述测定数据包含根据上述高频逆变器的输出电流和在上述加热线圈中产生的电压而运算出的负载阻抗。
4.根据权利要求1或2所述的高频淬火管理系统，其特征在于，上述淬火监视部根据上述高频逆变器的输出电流算出有效值，根据在上述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。
5.根据权利要求1或3所述的高频淬火管理系统，其特征在于，上述淬火监视部根据上述高频逆变器的输出电流算出有效值，根据在上述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。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的高频淬火管理系统，其特征在于， 上述淬火监视部和上述淬火控制部经由通信单元相互连接。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的高频淬火管理系统，其特征在于，上述数据收集部经由通信单元与上述淬火监视部和/或上述淬火控制部相连接。
全文摘要
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。
文档编号C21D1/10GK102356167SQ200980158059
公开日2012年2月15日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者伊藤圭介, 北村太一, 小野彻也, 干场谦一, 杨跃, 生田文昭 申请人:高周波热炼株式会社