JP2012219311A - Induction heating apparatus and induction heating method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating apparatus and a heating method by means of which even when a workpiece is large, the entire region to be heated of the workpiece, set so as to extend in one direction of the workpiece can be readily and substantially uniformly heated to a predetermined high temperature.SOLUTION: An induction heating apparatus is provided for induction-heating a workpiece W in which the region H to be heated is set so as to extend in one direction. The induction heating apparatus include: heating coils 451 facing a part of the entire length along the one direction of the region H to be heated; a relative movement means 112 for relatively moving the workpiece W and the heating coils 451 along one direction; and a displacement means 460 for separately displacing the positions of plurality of the heating coils 451 to the width direction of the region H to be heated. The faced area between the plurality of heating coils 451 and the region H to be heated, is adjusted so as to change in the width direction of the region H to be heated, by displacing each heating coil 451 by the displacement means 460, and the region H to be heated is heated with the plurality of heating coils 451.

Description

本発明は、一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する誘導加熱装置及び誘導加熱方法に関する。   The present invention relates to an induction heating apparatus and an induction heating method for induction heating a work extending in one direction and having a heated region set.

一方向に延びる被加熱領域が設定されたワークを、加熱コイルにより誘導加熱することが行われている。例えば環形状を有する大きなワークを加熱する場合、ワークの一方向に延びる被加熱領域の一部に加熱コイルを対向させて、例えばワークを回転させることで、このワークの被加熱領域の全長を加熱する熱処理装置が提案されている。   A work in which a heated region extending in one direction is set is induction heated by a heating coil. For example, when heating a large workpiece having an annular shape, the heating coil is opposed to a part of the heated region extending in one direction of the workpiece, and the entire heated region of the workpiece is heated by rotating the workpiece, for example. A heat treatment apparatus has been proposed.

下記特許文献1では、大きな軸受軌道輪のようなリング状ワークを加熱可能な高周波熱処理装置が開示されている。この技術では、複数の馬蹄形の加熱コイルをリング状ワークの円周方向の複数箇所に配置し、リング状ワークを回転させながら複数の加熱コイルにより誘導加熱している。   Patent Document 1 below discloses a high-frequency heat treatment apparatus capable of heating a ring-shaped workpiece such as a large bearing race. In this technique, a plurality of horseshoe-shaped heating coils are arranged at a plurality of locations in the circumferential direction of the ring-shaped workpiece, and induction heating is performed by the plurality of heating coils while rotating the ring-shaped workpiece.

下記特許文献2では、環状部品全体に高周波熱処理を行う装置が開示されている。この技術では、環状部品の外径面又は内径面を位置決めローラで位置決めし、環状部品の内周面、外周面、側面等の一部にそれぞれ加熱コイルを配置し、環状部品を回転させつつ誘導加熱している。   In Patent Document 2 below, an apparatus that performs high-frequency heat treatment on the entire annular component is disclosed. In this technology, the outer diameter surface or inner diameter surface of an annular component is positioned by a positioning roller, heating coils are arranged on a part of the inner circumferential surface, outer circumferential surface, side surface, etc. of the annular component, and the annular component is rotated and guided. Heating.

特開2005−325409号公報JP 2005-325409 A 特開2009−287074号公報JP 2009-287074 A

しかしながら、従来の誘導加熱による加熱装置では、大型のワークを焼入処理する場合に、被加熱領域を所定の加熱温度まで昇温させることが容易でなかった。大型のワークの場合、被加熱領域の全体に対向するように加熱コイルを配設することは、著しくコストが嵩んで実用的でない。そのため被加熱領域の一部に対向する加熱コイルを用いて加熱すると、被加熱領域に対する鋼材量が大きいため、長時間加熱することが必要となる上、経時的にワークの熱膨張による変形量が大きくなり、最適な加熱条件を保ち難い。   However, in the conventional heating apparatus using induction heating, it is not easy to raise the temperature of the heated region to a predetermined heating temperature when a large workpiece is quenched. In the case of a large workpiece, it is not practical because the heating coil is disposed so as to face the entire heated region because it is extremely expensive. For this reason, if heating is performed using a heating coil facing a part of the heated area, the amount of steel for the heated area is large, so heating for a long time is required and the amount of deformation due to thermal expansion of the workpiece over time is increased. It becomes large and it is difficult to maintain optimal heating conditions.

特に、ワークの一方向に連続した被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで加熱時の熱膨張による変形量が異なる場合、ワークが不均一に変形する。そのため大型のワークでは加熱コイルにより被加熱領域全体を均一に所定の高温まで昇温することが困難であった。   In particular, when the deformation amount due to thermal expansion during heating is different between one side edge side and the other side edge side of the heated region continuous in one direction of the work, the work is deformed unevenly. For this reason, it is difficult for a large workpiece to raise the temperature of the entire heated region uniformly to a predetermined high temperature with a heating coil.

そこで、本発明は、大型のワークであっても、ワークに一方向に延びて設定された被加熱領域全体を略均一に所定の高温まで容易に昇温でき、しかも加熱時にワークの不均一な変形が生じても均一に加熱し得る誘導加熱装置及び誘導加熱方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can easily raise the entire heated region set to extend in one direction to the workpiece to a predetermined high temperature even for a large workpiece, and the workpiece is not uniform during heating. An object of the present invention is to provide an induction heating apparatus and an induction heating method that can uniformly heat even if deformation occurs.

上記目的を達成する本発明の誘導加熱装置は、一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する加熱装置であって、被加熱領域の一部に対向する複数の加熱コイルと、ワークと複数の加熱コイルとを一方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、加熱コイルの位置を被加熱領域の幅方向に別々に変位させる変位手段と、を備え、変位手段により各加熱コイルを変位させることで、複数の加熱コイルと被加熱領域との対向面積が被加熱領域の幅方向に変化するように調整して、複数の加熱コイルにより被加熱領域を加熱するものである。   An induction heating device of the present invention that achieves the above object is a heating device that induction-heats a workpiece that extends in one direction and has a heated region set therein, and includes a plurality of heating coils facing a part of the heated region; A relative movement means for relatively moving the workpiece and the plurality of heating coils along one direction, and a displacement means for separately displacing the position of the heating coil in the width direction of the heated region. By displacing the coil, the opposed area between the plurality of heating coils and the heated region is adjusted to change in the width direction of the heated region, and the heated region is heated by the plurality of heating coils.

この誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに供給する高周波電力を別々調整する電力調整手段を備え、変位手段により各加熱コイルの位置を調整すると共に、電力調整手段により各加熱コイルに給電する高周波電力を異ならせて、複数の加熱コイルにより被加熱領域を加熱するのがよい。   This induction heating apparatus includes power adjustment means for separately adjusting high-frequency power supplied to a plurality of heating coils, adjusts the position of each heating coil by a displacement means, and supplies high-frequency power to each heating coil by the power adjustment means. It is preferable that the heated region is heated by a plurality of heating coils.

複数のコイルは同じ形状を有するのがよい。
ワークは、加熱領域を誘導加熱したときに被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なるものに適している。
The plurality of coils may have the same shape.
The workpiece is suitable for a workpiece in which the deformation amount differs between one side edge side and the other side edge side of the heated region when the heating region is induction-heated.

変位手段には、好ましくは該変位手段の動作を制御する姿勢制御部が設けられ、この姿勢制御部は、被加熱領域と各加熱コイルとの間のギャップに対応させて各加熱コイルの位置を変位させる。姿勢制御部は、加熱期間中に複数の加熱コイルの位置を変位させるのがよい。   Preferably, the displacement means is provided with an attitude control unit that controls the operation of the displacement means, and the attitude control unit adjusts the position of each heating coil corresponding to the gap between the heated region and each heating coil. Displace. The posture control unit may displace the positions of the plurality of heating coils during the heating period.

姿勢制御部は、ワークの加熱条件を入力する設定入力部と、被加熱領域の想定加熱状態における加熱領域と複数の加熱コイルとの間のギャップに対応した複数の加熱コイルの配置を決定する演算処理部と、被加熱領域の加熱状態が想定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部と、想定加熱状態に達したときに複数の加熱コイルの配置に基づいて変位手段を駆動する駆動制御部と、を備え、演算処理部は、予め設定されたシミュレーション処理により加熱条件に基づいて想定加熱状態におけるギャップを演算して複数の加熱コイルの配置を決定するのがよい。   The posture control unit calculates the arrangement of a plurality of heating coils corresponding to the gap between the heating region and the plurality of heating coils in the assumed heating state of the heated region, and a setting input unit for inputting the heating condition of the workpiece A processing unit, a heating state determination unit that determines that the heating state of the heated region has reached the assumed heating state, and a drive that drives the displacement means based on the arrangement of the plurality of heating coils when the assumed heating state is reached A control unit, and the arithmetic processing unit may calculate the gap in the assumed heating state based on the heating condition by a preset simulation process to determine the arrangement of the plurality of heating coils.

本発明の誘導加熱方法は、一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する加熱方法であって、被加熱領域の一部に加熱コイルを対向させ、ワークと加熱コイルとを一方向に沿って相対移動させつつ加熱コイルによりワークを加熱する加熱工程を備え、加熱期間中に複数の加熱コイルを被加熱領域の幅方向に別々に変位させることで、複数の加熱コイルと被加熱領域との対向面積が被加熱領域の幅方向に変化するように調整する方法である。
この方法では、予め設定されたシミュレーション処理により加熱条件に基づいて想定加熱状態におけるギャップを演算して複数の加熱コイルの配置を決定するのがよい。
The induction heating method of the present invention is a heating method that induction-heats a workpiece that extends in one direction and has a heated region, and a heating coil is opposed to a part of the heated region, and A heating step of heating the workpiece by the heating coil while relatively moving along one direction, and by displacing the plurality of heating coils separately in the width direction of the heated region during the heating period, This is a method of adjusting so that the area facing the heating region changes in the width direction of the heated region.
In this method, it is preferable to determine the arrangement of the plurality of heating coils by calculating a gap in the assumed heating state based on the heating conditions by a preset simulation process.

本発明の加熱装置及び加熱方法によれば、複数の加熱コイルの位置を被加熱領域の幅方向に別々に変位させる変位手段を備え、この変位手段により各加熱コイルの位置を変位させることで、被加熱領域の幅方向における複数の加熱コイルの配置分布を調整するので、誘導加熱による発熱部位を加熱コイル毎に調整することができる。そのため、被加熱領域の幅方向における発熱量分布を調整でき、被加熱領域の温度が被加熱領域の幅方向で不均一になることを防止でき、被加熱領域全体を略均一に所定の温度まで昇温することができる。   According to the heating device and the heating method of the present invention, it is provided with displacement means for separately displacing the positions of the plurality of heating coils in the width direction of the heated region, and by displacing the position of each heating coil by the displacement means, Since the arrangement distribution of the plurality of heating coils in the width direction of the heated region is adjusted, the heat generation site by induction heating can be adjusted for each heating coil. Therefore, the heat generation amount distribution in the width direction of the heated area can be adjusted, the temperature of the heated area can be prevented from becoming non-uniform in the width direction of the heated area, and the entire heated area can be substantially uniformly brought to a predetermined temperature. The temperature can be raised.

本発明の加熱対象のワークを示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing a work of heating object of the present invention. 本発明の実施形態に係る熱処理装置の平面図である。It is a top view of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る熱処理装置の側面図であり、手前側に設けられた加熱部を省略して示している。It is a side view of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention, and has abbreviate | omitted and shown the heating part provided in the near side. 本発明の実施形態に係る熱処理装置の治具を搬送ローダに連結した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which connected the jig | tool of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention to the conveyance loader. 本発明の実施形態に係る熱処理装置の操作部におけるメインメニューの画面を示す図である。It is a figure which shows the screen of the main menu in the operation part of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る熱処理装置の操作部における携帯端末器を示す図である。It is a figure which shows the portable terminal device in the operation part of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る熱処理装置の加熱セクションを示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the heating section of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. (a)は実施形態の加熱セクションにおける加熱部及び変位手段の側面図、(b)は背面図、(c)は部分平面図である。(A) is a side view of the heating part and the displacement means in the heating section of the embodiment, (b) is a rear view, and (c) is a partial plan view. 本発明の実施形態の加熱セクションにおける位置検出部の部分側面図である。It is a partial side view of the position detection part in the heating section of embodiment of this invention. (a)は実施形態の熱処理装置における加熱コイルを示す正面図、(b)は変形例の加熱コイルにおけるワークとの対向部分の形状を示す部分正面図、(c)は変形例の加熱コイルにおけるワークとの対向部分の形状を示す部分正面図である。(A) is the front view which shows the heating coil in the heat processing apparatus of embodiment, (b) is the partial front view which shows the shape of the part facing the workpiece | work in the heating coil of a modification, (c) is in the heating coil of a modification. It is a partial front view which shows the shape of the opposing part with a workpiece | work. 本発明の実施形態に係る熱処理装置の給電設備に関する回路図である。It is a circuit diagram regarding the electric power feeding installation of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 給電設備の操作部の入出力画面に表示されるステップデータ設定画面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the step data setting screen displayed on the input / output screen of the operation part of electric power feeding equipment. 図12に示すステップデータ設定画面に続いて表示される回路設定条件の設定画面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the setting screen of the circuit setting conditions displayed following the step data setting screen shown in FIG. 図11とは異なる回路構成において、加熱の途中でインバータからの出力の周波数を代えないで比較的短時間で誘導加熱を行ったときのインバータの出力特性を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing the output characteristics of the inverter when induction heating is performed in a relatively short time without changing the frequency of the output from the inverter during heating in a circuit configuration different from that in FIG. 11. ワークの不均一な変形を説明するための概略断面図であり、変形を誇張して示している。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the nonuniform deformation | transformation of a workpiece | work, and has shown the deformation | transformation exaggeratingly. 本発明の実施形態に係る姿勢制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the attitude | position control part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る加熱工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heating process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る熱処理装置におけるワークの加熱状態を示す概略断面図であり、変形を誇張して示している。It is a schematic sectional drawing which shows the heating state of the workpiece | work in the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention, and has shown the deformation | transformation exaggeratingly. 本発明の実施形態に係る熱処理装置におけるコイルの配置を示す展開図である。It is an expanded view which shows arrangement | positioning of the coil in the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、大型の円環形状の加熱対象物を加熱及び冷却して焼入れするための旋回型焼入装置の例を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
This embodiment demonstrates using the example of the turning-type hardening apparatus for heating and cooling and hardening a large annular | circular shaped heating target object.

[ワーク]
まず本発明の加熱対象であるワークについて説明する。
加熱対象のワークは、鋼材のような焼入可能な材料からなり、表面側のみが加熱されるものであっても、内部まで加熱されるものであってもよく、ワークの表面の一部に加熱される面からなる被加熱領域が、一方向に略一定形状で延びて設定されている。特に被加熱領域の両側縁間の距離である幅に比べ、被加熱領域Hの全長が長いワーク形状のものに適用するのが好適である。ここで一方向とは、有端のワークの場合、両端間に延びる直線、波線、曲線等に沿う方向であり、環形状のワークの場合、環形状に沿う方向である。
[work]
First, the workpiece which is the heating target of the present invention will be described.
The workpiece to be heated is made of a material that can be hardened, such as a steel material, and may be heated only on the surface side or heated to the inside. An area to be heated including a surface to be heated is set to extend in a substantially constant shape in one direction. In particular, it is preferable to apply to a workpiece shape in which the entire length of the heated region H is longer than the width that is the distance between both side edges of the heated region. Here, the one direction is a direction along a straight line, a wavy line, a curved line, or the like extending between both ends in the case of a work with ends, and a direction along the ring shape in the case of an annular work.

ワークの形状は任意であるが、被加熱領域が誘導加熱されたときに、被加熱領域の幅方向における一方の縁側と他方の縁側とで熱膨張による変形量が異なる形状のワークに適している。例えば被加熱領域と直交する断面形状において、被加熱領域の一方の縁側と他方の縁側とで大きく形状が異なるような場合には、被加熱領域の両縁側で誘導加熱されたときの熱膨張による変形量が異なる。   The shape of the workpiece is arbitrary, but when the heated region is induction-heated, it is suitable for a workpiece having a shape in which the deformation amount due to thermal expansion differs between one edge side and the other edge side in the width direction of the heated region. . For example, in the cross-sectional shape orthogonal to the heated region, when the shape is greatly different between one edge side and the other edge side of the heated region, it is due to thermal expansion when induction heating is performed on both edge sides of the heated region. The amount of deformation is different.

本実施形態のワークWは、図1に示すように、円環形状を有し、断面形状が基部W1と基部W1から内側に突出する突出部W2とを備える。突出部W2は内側に向けて逆方向に傾斜する傾斜面W3を有しており、この傾斜面W3に無端状の被加熱領域Hが設定されている。このワークWは直径が1m以上、ここでは3m以上の円環形状を有した大型の旋回輪や大型の軸受などを構成する外輪の例である。   As shown in FIG. 1, the workpiece W of the present embodiment has an annular shape, and includes a base W1 and a protrusion W2 protruding inward from the base W1. The protrusion W2 has an inclined surface W3 inclined in the opposite direction toward the inside, and an endless heated region H is set on the inclined surface W3. This work W is an example of an outer ring constituting a large turning wheel or a large bearing having an annular shape with a diameter of 1 m or more, here 3 m or more.

[熱処理装置]
次に、本実施形態の熱処理装置について説明する。
熱処理装置10は、図2乃至図4に示すように、ワークWを支持する治具100と、ワークWを搬入及び搬出する搬入搬出セクション300と、治具100を吊り下げて搬送する搬送機構200と、治具100に載置されたワークWを回転させつつ加熱する加熱セクション400と、加熱セクション400の下方に設けられた冷却セクション500と、搬入搬出セクション300とは反対側に設けられた部品交換セクション600と、各セクションを駆動するための電気設備と、を備える。
[Heat treatment equipment]
Next, the heat treatment apparatus of this embodiment will be described.
2 to 4, the heat treatment apparatus 10 includes a jig 100 that supports the workpiece W, a loading / unloading section 300 that loads and unloads the workpiece W, and a conveyance mechanism 200 that hangs and conveys the jig 100. A heating section 400 that heats the workpiece W placed on the jig 100 while rotating it, a cooling section 500 that is provided below the heating section 400, and a component that is provided on the opposite side of the loading / unloading section 300 A replacement section 600 and electrical equipment for driving each section are provided.

治具100は、図4に示すように、ワークWを載置するワーク支持部110と、ワーク支持部110の中央に設けられた中央構造部130とを備える。ワーク支持部110は、放射方向に延びる複数の放射架台111の先端側に放射方向に沿って配置された相対移動手段としての回転ローラ112を備える。回転ローラ112は中央構造部130へ入力される駆動力で回転駆動可能である。ワークWは各回転ローラ112を回転させることで環形状に沿って移動可能である。   As shown in FIG. 4, the jig 100 includes a work support part 110 on which the work W is placed, and a central structure part 130 provided at the center of the work support part 110. The work support unit 110 includes a rotating roller 112 as a relative movement unit disposed along the radial direction on the distal end side of a plurality of radial mounts 111 extending in the radial direction. The rotating roller 112 can be driven to rotate by a driving force input to the central structure 130. The workpiece W can move along the ring shape by rotating each rotary roller 112.

搬入搬出セクション300は、図2及び図3に示すように、搬入搬出位置P1でワークWを治具100のワーク支持部110に載置し、吊り下げ位置P2へ移動させて治具100を吊り下げ位置P2に精度よく配置できる構造となっている。   2 and 3, the loading / unloading section 300 places the workpiece W on the workpiece support 110 of the jig 100 at the loading / unloading position P1, moves the workpiece W to the suspension position P2, and suspends the jig 100. It has a structure that can be accurately placed at the lowered position P2.

搬送機構200は、図2及び図3に示すように、各セクションの上方に配設された搬送レール210と、搬送レール210に沿って移動する搬送ローダ部220とを有する。搬送ローダ220は、図4に示すように治具100の中央構造部130に連結可能で、連結した状態で治具100を吊り下げて搬送する構造を有する。搬送ローダ220には回転駆動手段246が設けられており、搬送ローダ220が治具100の中央構造部130に連結することで、回転駆動手段246により治具100の各回転ローラ112が回転駆動可能となる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the transport mechanism 200 includes a transport rail 210 disposed above each section, and a transport loader unit 220 that moves along the transport rail 210. As shown in FIG. 4, the transport loader 220 can be connected to the central structure 130 of the jig 100 and has a structure in which the jig 100 is suspended and transported in the connected state. The conveyance loader 220 is provided with a rotation driving means 246. When the conveyance loader 220 is connected to the central structure 130 of the jig 100, each rotation roller 112 of the jig 100 can be rotationally driven by the rotation driving means 246. It becomes.

加熱セクション400は、図2及び図3に示すように、治具100を所定位置に配置した状態で、治具100に載置されたワークWを回転させつつ均一に加熱するように本発明を適用した構造となっている。詳細は後述する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the heating section 400 is configured to uniformly heat the work W placed on the jig 100 while rotating the work W placed in a predetermined position. It has an applied structure. Details will be described later.

冷却セクション500は、図3に示すように、加熱セクション400の下方に設けられ、治具100を下降して配置した状態で、ワークWを回転させつつ冷却ジャケット520か冷却液を供給して冷却する構造を有する。   As shown in FIG. 3, the cooling section 500 is provided below the heating section 400 and is cooled by supplying a cooling liquid from the cooling jacket 520 while rotating the workpiece W in a state where the jig 100 is lowered. It has the structure to do.

部品交換セクション600は、図2及び図3に示すように、部品交換治具620に加熱セクション400や冷却セクション500の部品を支持させて搬送し、各セクションの部品を交換できる構造を有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the component replacement section 600 has a structure in which the components of the heating section 400 and the cooling section 500 are supported and conveyed by the component replacement jig 620 and the components of each section can be replaced. Yes.

電気設備は、全セクションに給電可能に構成されており、全セクションの各動作部位を制御及び操作するための操作部710が設けられている。操作部710は図5に示すようなタッチパネルが設けられ、各セクションのための情報を入力したり、動作を監視することが可能となっている。操作部710のメインメニューには、図5に示すように、各セクションのモニタ、機種選択、加熱条件設定、測定データ、パラメータを入力したり表示したりする画面が選択できるようになっている。   The electrical equipment is configured to be able to supply power to all sections, and is provided with an operation unit 710 for controlling and operating each operation part of all sections. The operation unit 710 is provided with a touch panel as shown in FIG. 5, and can input information for each section and monitor the operation. On the main menu of the operation unit 710, as shown in FIG. 5, a screen for inputting and displaying a monitor for each section, model selection, heating condition setting, measurement data, and parameters can be selected.

この操作部710には、図6に示すように作業者が容易に持ち運びできる携帯端末器701を備える。この携帯端末器701は操作部710と同じ操作ができるように、各セクションのモニタ、機種選択、加熱条件設定、測定データ、パラメータを入力したり表示したりする画面が選択できるようになっている。この携帯端末器701は熱処理装置10の周囲の複数位置に設けられた接続部にケーブル702を介して有線で接続することで使用することができる。
ここでは熱処理装置10の複数の位置に接続部が設けられているため、作業者が熱処理装置10の様々な場所で操作部710の操作パネルまで移動せずに、各種の入力や操作を行うことができる。またケーブル702により有線で接続するため、高周波を用いて熱処理を行う装置であっても、通信障害を防止して正常に操作することができる。
The operation unit 710 includes a portable terminal 701 that can be easily carried by an operator as shown in FIG. The portable terminal 701 can select a screen for inputting and displaying a monitor for each section, model selection, heating condition setting, measurement data, and parameters so that the same operation as the operation unit 710 can be performed. . The portable terminal 701 can be used by connecting to a connection portion provided at a plurality of positions around the heat treatment apparatus 10 via a cable 702 in a wired manner.
Here, since the connection portions are provided at a plurality of positions of the heat treatment apparatus 10, the operator can perform various inputs and operations without moving to the operation panel of the operation unit 710 at various places of the heat treatment apparatus 10. Can do. In addition, since the cable 702 is connected in a wired manner, even a device that performs heat treatment using high frequency can be operated normally with communication failure prevented.

[加熱セクションの全体構成]
加熱セクション400は、図7に示すように、治具100の放射架台111を下から支持し周方向の移動を規制する治具保持機構410と、治具100に載置されたワークWを加熱する複数の加熱部450と、を備える。治具保持機構410及び加熱部450は、治具100の中心であるワークWの回転中心Cに対して周囲に複数設けられている。ここでは治具100の互いに隣接する放射架台111間にワークWの加熱位置P3が設けられており、各加熱部450は加熱位置P3に対応するように配設されている。
[Overall configuration of heating section]
As shown in FIG. 7, the heating section 400 heats the workpiece W placed on the jig 100 and the jig holding mechanism 410 that supports the radiation base 111 of the jig 100 from below and restricts the movement in the circumferential direction. And a plurality of heating units 450. A plurality of jig holding mechanisms 410 and heating units 450 are provided around the rotation center C of the workpiece W that is the center of the jig 100. Here, the heating position P3 of the workpiece W is provided between the radiation bases 111 adjacent to each other of the jig 100, and each heating unit 450 is disposed so as to correspond to the heating position P3.

[加熱部]
各加熱部450は、図7及び図8に示すように、ワークWの表面位置を検出する位置検出手段480と、各加熱位置P3で治具100上に載置されたワークWの被加熱領域Hに対向配置される加熱コイル451と、電気設備の一部からなり加熱部450の各部を制御すると共に加熱コイル451に高周波電力を給電するための給電設備700と、加熱コイル451を接続して支持する支持ボックス452と、支持ボックス452を変位及び変向させることでワークWに対する加熱コイル451の相対位置を変位させると共に相対角度を変向させる変位手段460と、変位手段460の動作を制御してワークWと加熱コイル451との相対位置及び相対角度を調整する姿勢制御部490と、給電設備700の一部からなり加熱コイル451に供給される高周波電力を調整するための電力調整手段491と、を備えている。
[Heating section]
As shown in FIGS. 7 and 8, each heating unit 450 includes a position detection unit 480 that detects the surface position of the workpiece W, and a heated region of the workpiece W placed on the jig 100 at each heating position P <b> 3. A heating coil 451 arranged opposite to H, a part of the electrical equipment, a power feeding facility 700 for controlling each part of the heating unit 450 and feeding high frequency power to the heating coil 451, and a heating coil 451 are connected. The support box 452 to be supported, the displacement means 460 for displacing and turning the support box 452 to displace the relative position of the heating coil 451 with respect to the workpiece W and changing the relative angle, and the operation of the displacement means 460 are controlled. The posture control unit 490 that adjusts the relative position and relative angle between the workpiece W and the heating coil 451 and a part of the power supply equipment 700 are provided to the heating coil 451. A power adjusting means 491 for adjusting the high-frequency power, and a.

[位置検出手段]
位置検出手段480は、加熱時にワーク表面の位置を検出するものであり、図7に示すように、各加熱位置P3の上流側に配置されている。本実施形態では2つの加熱位置P3毎に、その上流側に配置される治具100の放射架台111と対応する位置に配置されている。
[Position detection means]
The position detection means 480 detects the position of the workpiece surface during heating, and is arranged upstream of each heating position P3 as shown in FIG. In this embodiment, it arrange | positions in the position corresponding to the radiation stand 111 of the jig | tool 100 arrange | positioned in the upstream of every two heating positions P3.

具体的には、各位置検出手段480は、図9に示すように、加熱冷却架台40の位置検出支柱43上に設けられた位置検出台44に装着されている。各位置検出手段480は、位置検出支柱43に第1進退機構481を介して装着された径方向位置検出具483と、第2進退機構482を介して装着された軸方向位置検出具484とを備える。径方向位置検出具483と軸方向位置検出具484とは互いに直交方向に配設されている。   Specifically, each position detection means 480 is mounted on a position detection table 44 provided on the position detection column 43 of the heating / cooling frame 40 as shown in FIG. Each position detection means 480 includes a radial position detector 483 mounted on the position detection column 43 via a first advance / retract mechanism 481 and an axial position detector 484 mounted via a second advance / retract mechanism 482. Prepare. The radial position detector 483 and the axial position detector 484 are arranged in a direction orthogonal to each other.

第1及び第2進退機構481,482は、エアーシリンダ等からなる進退用駆動手段485と、進退用駆動手段485のロッド486と平行な複数のガイドロッド487と、を備える。各進退機構481,482は、ロッド486及びガイドロッド487により、各位置検出具483,484の検出方向に沿う倒れが防止されている。   The first and second advancing / retracting mechanisms 481 and 482 include an advancing / retreating drive means 485 made of an air cylinder or the like, and a plurality of guide rods 487 parallel to the rods 486 of the advancing / retreating drive means 485. The forward / backward mechanisms 481 and 482 are prevented from falling along the detection direction of the position detectors 483 and 484 by the rod 486 and the guide rod 487.

径方向位置検出具483及び軸方向位置検出具484は、それぞれワークWの表面に当接して転動可能な耐熱性の接触子488と、接触子488をワークW側に付勢しつつ接触子488の進退量を検出する変化量検出部489とを備える。各変化量検出部489としては、例えばリニアセンサ付エアーシリンダを使用できる。   The radial position detector 483 and the axial position detector 484 are respectively a heat-resistant contact 488 that can roll while abutting on the surface of the work W, and a contact while urging the contact 488 toward the work W side. And a change amount detection unit 489 for detecting the amount of advance / retreat 488. As each change amount detection unit 489, for example, an air cylinder with a linear sensor can be used.

加熱時に被加熱領域Hの温度が高温となるため、被加熱領域H以外の位置に接触子488を当接させて検出する。径方向位置検出具483では、接触子488をワークWの外周面の中間部位に当接させ、ワークWの回転中心Cから放射方向に沿うワークWの表面位置を検出する。軸方向位置検出具484では、接触子を治具100に載置されたワークWの上面の外側部位に当接させ、ワークWの回転中心Cの軸線に沿うワークの表面位置を検出する。   Since the temperature of the heated area H becomes high during heating, the contact 488 is brought into contact with a position other than the heated area H for detection. In the radial position detector 483, the contact 488 is brought into contact with an intermediate portion of the outer peripheral surface of the workpiece W, and the surface position of the workpiece W along the radial direction from the rotation center C of the workpiece W is detected. In the axial position detector 484, the contact is brought into contact with the outer portion of the upper surface of the workpiece W placed on the jig 100, and the surface position of the workpiece along the axis of the rotation center C of the workpiece W is detected.

加熱時には、各位置検出手段480では、径方向位置検出具483及び軸方向位置検出具484の接触子488をワークWに当接させる。ワークWが回転すると、表面に接した接触子488が転動しつつワークW表面の変位に応じて進退する。例えばワークWの周方向における任意の位置を基準位置とし、接触子488の進退量を測定することで、ワークWの周方向の各位置における基準位置からの変位量が検出される。ワークWが環状体であるため、ワークWが1回転することで元の位置にもどる。
このように接触子488の変位量を変化量検出部489において検出することで、ワークW表面の上下方向の変位及び水平方向の変位が検出され、測定位置を示す信号が出力される。
At the time of heating, in each position detecting means 480, the contact 488 of the radial position detector 483 and the axial position detector 484 is brought into contact with the workpiece W. When the workpiece W rotates, the contact 488 in contact with the surface moves forward and backward according to the displacement of the surface of the workpiece W while rolling. For example, the amount of displacement from the reference position at each position in the circumferential direction of the workpiece W is detected by measuring the advance / retreat amount of the contact 488 using an arbitrary position in the circumferential direction of the workpiece W as a reference position. Since the work W is an annular body, the work W returns to its original position by one rotation.
Thus, by detecting the displacement amount of the contact 488 in the change amount detection unit 489, the vertical displacement and the horizontal displacement of the surface of the workpiece W are detected, and a signal indicating the measurement position is output.

[加熱コイル]
加熱コイル451は、被加熱領域Hの一方向に沿う全長のうちの一部に対向する大きさに形成され、ワークWの全周のうちの加熱位置P3に配置される部位に対向配置される。各加熱部450の加熱コイル451は互いに所定間隔を開けて、被加熱領域Hの全長において均等に配置されている。
加熱コイル451の形状は適宜選択可能であり、平面視においてワークWの加熱部位の弧形状に対応した形状であって、ワークWの縦断面形状に対応した縦断面形状となっている。ここでは複数の加熱コイル451、好ましくは全ての加熱コイル451が同じ形状を有する。
[Heating coil]
The heating coil 451 is formed to have a size that faces a part of the entire length along one direction of the heated region H, and is disposed to face a portion that is disposed at the heating position P3 in the entire circumference of the workpiece W. . The heating coils 451 of the heating units 450 are evenly arranged over the entire length of the heated region H with a predetermined interval therebetween.
The shape of the heating coil 451 can be selected as appropriate. The shape of the heating coil 451 corresponds to the arc shape of the heated portion of the workpiece W in a plan view, and has a longitudinal sectional shape corresponding to the longitudinal sectional shape of the workpiece W. Here, the plurality of heating coils 451, preferably all the heating coils 451, have the same shape.

例えば、各加熱コイル451は、ワークWの周方向の所定領域において、略一定断面のパイプ状、棒状或いは板状のコイル材料を上下に繰り返し蛇行させた形状としてもよい。具体的には、図10(a)に示すように、全長で中空部が連続するように角パイプを接合し、両端に冷却液の入口451b及び出口451cを設け、ワークWと対向する部位が複数の屈曲部451dで屈曲したジグザク形状であってもよい。図10(b)に示すように、ワークWに対向する部位が、断面丸形のパイプ状のコイル材料を複数の湾曲部451eで湾曲させたジグザグ形状であってもよい。   For example, each heating coil 451 may have a shape in which a pipe material, a bar shape, or a plate shape coil material having a substantially constant cross section is repeatedly meandered in a predetermined region in the circumferential direction of the workpiece W. Specifically, as shown in FIG. 10 (a), the square pipes are joined so that the hollow portion is continuous over the entire length, the coolant inlets 451b and the outlets 451c are provided at both ends, and the parts facing the workpiece W are The zigzag shape may be bent by a plurality of bent portions 451d. As shown in FIG. 10B, the portion facing the workpiece W may have a zigzag shape in which a pipe-shaped coil material having a round cross section is curved by a plurality of curved portions 451e.

被加熱領域Hの内側と外側とで周長が異なるような場合には、加熱コイル451としては、図10(c)に示すようなものを使用してもよい。この加熱コイル451は、ワークWに対向する部位が角パイプからなり、角パイプをワーク内側及び外側の複数の屈曲部451fと、屈曲部451f間に設けられた屈曲部451gとで屈曲させてジグザク形状に形成したものであってもよい。この加熱コイル451では、回転中心Cから遠い部位における周方向の長さが回転中心Wから近い部位における周方向の長さに比べて長く構成されていてもよい。   When the perimeter differs between the inner side and the outer side of the heated region H, the heating coil 451 may be as shown in FIG. The heating coil 451 is formed of a square pipe at a portion facing the workpiece W, and the square pipe is bent by a plurality of bent portions 451f on the inside and outside of the workpiece and bent portions 451g provided between the bent portions 451f. It may be formed in a shape. The heating coil 451 may be configured such that the circumferential length at a portion far from the rotation center C is longer than the circumferential length at a portion near the rotation center W.

このような加熱コイル451では、被加熱領域Hをより均一に加熱するためには、加熱コイル451と被加熱領域Hとの間の間隙であるギャップが全体でなるべく均一となるのが望ましい。
そのために被加熱領域Hの形状と加熱コイル451の被加熱領域Hと対向する面の形状とが、なるべく広い範囲で一致するのがよい。また加熱コイル451の被加熱領域Hと対向する面の面積である対向面積が、被加熱領域Hの幅方向においてなるべく均一になるのがよい。さらに被加熱領域Hと直交する断面において、加熱コイル451の被加熱領域Hと対向する面と被加熱領域Hとの間の角度はなるべく小さくするのがよく、好ましくは0度となる。
加熱コイル451の被加熱領域Hと直交する方向の幅は被加熱領域Hの幅と同等にするのがよい。加熱コイル451の幅が狭い場合、複数の加熱コイル451の配置を幅方向にずらすことで被加熱領域Hの全幅により均一に加熱できる。
In such a heating coil 451, in order to heat the heated region H more uniformly, it is desirable that the gap, which is a gap between the heating coil 451 and the heated region H, be as uniform as possible as a whole.
Therefore, it is preferable that the shape of the heated region H and the shape of the surface of the heating coil 451 that faces the heated region H match as wide as possible. Further, it is preferable that the facing area, which is the area of the surface of the heating coil 451 that faces the heated region H, be as uniform as possible in the width direction of the heated region H. Furthermore, in the cross section orthogonal to the heated region H, the angle between the surface of the heating coil 451 facing the heated region H and the heated region H should be as small as possible, and preferably 0 degrees.
The width of the heating coil 451 in the direction orthogonal to the heated region H is preferably equal to the width of the heated region H. When the width of the heating coil 451 is narrow, it can be heated uniformly by the entire width of the heated region H by shifting the arrangement of the plurality of heating coils 451 in the width direction.

この実施形態の加熱コイル451は、被加熱領域Hと対向する面が被加熱領域Hに対応した形状を有し、被加熱領域Hと直交する幅が被加熱領域Hの幅より若干狭く形成されている。   The heating coil 451 of this embodiment has a surface corresponding to the heated region H having a shape corresponding to the heated region H, and the width orthogonal to the heated region H is slightly narrower than the width of the heated region H. ing.

[給電設備]
給電設備700は、図11に示すように、複数の変成器722と複数の整合器723とインバータ724とインバータ制御部725とスイッチ群726などにより、加熱コイル451毎に設けられる。
インバータ724は、商用電源729からの商用電圧を直流電圧に変換する順変換部724Aと、順変換部724Aから出力された直流電圧を指定の周波数の電圧に変換する逆変換部724Bと、を備えている。
インバータ制御部725は、順変換部724Aを制御する順変換制御部725Aと、逆変換部724Bを制御することにより指定の周波数の電圧を逆変換部724Bから出力させる逆変換制御部725Bと、を備える。複数の逆変換制御部725Bが備えられ、ワークWの誘導加熱開始からの時間に応じてインバータ724から出力される電力の周波数を換えることができる。
スイッチ群726として、複数の整合器723の一つをインバータ24に接続するためにスイッチ726Dが設けられ、複数の整合器723の一つを複数の変成器722の一つに接続するためのスイッチ726B,726Cが設けられ、複数の変成器722の一つを加熱コイル451に接続するためのスイッチ726Aが設けられ、逆変換制御部725Bの一つを逆変換部724Bに接続するスイッチ726Eが設けられる。
ここで、複数の整合器723はそれぞれ異なる容量を備えるコンデンサにより構成されたものであり、複数の変成器722はそれぞれ一次巻線と二次巻線の巻き数及び比が異なるものである。各整合器722にはコンデンサのほかコイルを含んでいてもよい。各変成器722A,722B,722C及び各整合器723A,723B,723C内のスイッチは、各変成器、各整合器のインダクタンス、リアクタンスを調整するためのものであり、切り替え制御部727によって切り替えられる。
[Power supply equipment]
As shown in FIG. 11, the power supply facility 700 is provided for each heating coil 451 by a plurality of transformers 722, a plurality of matching units 723, an inverter 724, an inverter control unit 725, a switch group 726, and the like.
The inverter 724 includes a forward conversion unit 724A that converts the commercial voltage from the commercial power source 729 into a DC voltage, and an inverse conversion unit 724B that converts the DC voltage output from the forward conversion unit 724A into a voltage having a specified frequency. ing.
The inverter control unit 725 includes a forward conversion control unit 725A that controls the forward conversion unit 724A, and an inverse conversion control unit 725B that outputs a voltage of a specified frequency from the inverse conversion unit 724B by controlling the inverse conversion unit 724B. Prepare. A plurality of inverse conversion control units 725 </ b> B are provided, and the frequency of the power output from the inverter 724 can be changed according to the time from the start of induction heating of the workpiece W.
As the switch group 726, a switch 726D is provided for connecting one of the plurality of matching units 723 to the inverter 24, and a switch for connecting one of the plurality of matching units 723 to one of the plurality of transformers 722. 726B and 726C are provided, a switch 726A for connecting one of the plurality of transformers 722 to the heating coil 451 is provided, and a switch 726E for connecting one of the reverse conversion control units 725B to the reverse conversion unit 724B is provided. It is done.
Here, the plurality of matching units 723 are configured by capacitors having different capacities, and the plurality of transformers 722 have different numbers and turns of primary and secondary windings. Each matching unit 722 may include a coil in addition to a capacitor. The switches in the transformers 722A, 722B, 722C and the matching units 723A, 723B, 723C are for adjusting the inductances and reactances of the transformers, the matching units, and are switched by the switching control unit 727.

操作部710は、誘導加熱開始からの時間に伴って、インバータ724から出力される電圧の周波数及び大きさとその周波数に合った整合インピーダンスとして整合器723及び変成器722の組み合わせとを回路設定条件として設定できるように構成されている。こうして、誘導加熱によりワークWの透磁率などの物性値が変化したことを見込んで誘導加熱開始から所定時間経過した際、一旦誘導加熱を停止し、その後直ちに、インバータ724から出力される電圧として別の周波数を用いてその別の周波数に合った整合インピーダンスとして整合器723及び変成器722の組み合わせに交換するように、操作部710に設定することができる。   The operation unit 710 uses the frequency and magnitude of the voltage output from the inverter 724 and the combination of the matching unit 723 and the transformer 722 as a circuit setting condition as the matching impedance matching the frequency with the time from the start of induction heating. It is configured to be configurable. In this way, when a predetermined time has elapsed from the start of induction heating in anticipation of changes in physical properties such as the magnetic permeability of the workpiece W due to induction heating, induction heating is temporarily stopped, and immediately thereafter, the voltage output from the inverter 724 is separated. It is possible to set the operation unit 710 so that the matching impedance matching the other frequency is replaced with a combination of the matching device 723 and the transformer 722.

切り替え制御部727は、操作部710に設定されている回路設定条件に従って、誘導加熱開始からの経過時間に伴ってスイッチ群726を選択的に切り替えるものである。これにより、インバータ724から出力される電圧の値及び周波数並びに整合インピーダンスとして整合器723及び変成器722の組み合わせが設定される。   The switching control unit 727 selectively switches the switch group 726 according to the elapsed time from the start of induction heating in accordance with the circuit setting conditions set in the operation unit 710. Thereby, the combination of the matching device 723 and the transformer 722 is set as the value and frequency of the voltage output from the inverter 724 and the matching impedance.

以下、具体的に説明すると、例えば、図5に示す操作部710の入出力画面711のメインメニューにおいて、「加熱条件設定」を選択する。すると、入出力画面711に例えば図12に示すようなステップデータ設定画面が表示される。このステップデータ設定画面において、ステップ単位で、ステップの時間、ワーク回転速度、加熱コイル毎に接続されるインバータからの出力条件として電力、電圧を設定することができる。また、ある特定のステップにおいて、何れのインバータからも電力が供給されない状態として、インバータからの出力条件として電力、電圧がゼロに設定され、変成器722及び整合器723の組み合わせからなる整合回路の切り替えの選択をすることができる。「整合回路の切替」を選択すると、図13のような画面が表示され、変成器722及び整合器723の種類を選択することができる。例えば図13に示されているように、加熱コイル451の番号毎に、変成器を選択するために巻き数を選択するための「MTr電圧選択」の選択肢と、整合器を選択するための「コンデンサ容量」の選択肢と、逆変換制御部の選択肢とが、回路設定条件として表示される。   Specifically, for example, “heating condition setting” is selected in the main menu of the input / output screen 711 of the operation unit 710 shown in FIG. Then, for example, a step data setting screen as shown in FIG. 12 is displayed on the input / output screen 711. In this step data setting screen, power and voltage can be set as output conditions from the inverter connected to each step time, work rotation speed, and heating coil in units of steps. Also, in a specific step, the power is not supplied from any inverter, the power and voltage are set to zero as the output condition from the inverter, and switching of the matching circuit composed of the combination of the transformer 722 and the matching device 723 is performed. You can make a choice. When “switching of matching circuit” is selected, a screen as shown in FIG. 13 is displayed, and the types of the transformer 722 and the matching unit 723 can be selected. For example, as shown in FIG. 13, for each number of heating coils 451, an “MTr voltage selection” option for selecting the number of turns for selecting a transformer and an “ The “capacitor capacity” option and the inverse conversion control unit option are displayed as circuit setting conditions.

このようにして操作部710における入出力画面711のメインメニューで、加熱条件設定を選択することにより、誘導加熱開始から時間単位で、インバータ724からの出力設定及び整合回路を選択することができる。よって、切り替え制御部727は、操作部710により誘導加熱開始の入力を受けると、操作部710に設定されている回路設定条件に従って、誘導加熱開始からの経過時間毎に、インバータ制御部725の順変換制御部725Aと選択された逆変換制御部725Bによりインバータ724が制御され、指定された周波数の電圧がインバータ724から出力され、さらに、選択された整合器723及び変成器722の組み合わせでその周波数に見合ったインピーダンスの整合がとれる。よって、ワークが誘導加熱により組織変形して透磁率等の物性値が変化しても、操作部710により設定された回路設定条件に従って、切り替え制御部727によりスイッチ群726が切り替えられる。   Thus, by selecting the heating condition setting from the main menu of the input / output screen 711 in the operation unit 710, the output setting from the inverter 724 and the matching circuit can be selected in units of time from the start of induction heating. Therefore, when the switching control unit 727 receives the input of the induction heating start from the operation unit 710, the switching control unit 727 performs the sequence of the inverter control unit 725 for each elapsed time from the induction heating start according to the circuit setting condition set in the operation unit 710. The inverter 724 is controlled by the conversion control unit 725A and the selected inverse conversion control unit 725B, the voltage of the designated frequency is output from the inverter 724, and the frequency of the selected matching unit 723 and transformer 722 is the frequency. Impedance matching suitable for Therefore, even if the workpiece undergoes tissue deformation due to induction heating and changes in physical properties such as magnetic permeability, the switch group 726 is switched by the switching control unit 727 according to the circuit setting conditions set by the operation unit 710.

図11に示す給電設備700によれば、操作部710が、加熱コイル451、つまり誘導加熱回路毎に、誘導加熱時間を複数に区分して区分毎に、インバータ724から出力される電圧の周波数の設定情報と、複数の整合器723及び複数の変成器722の選択による組み合わせで構成される整合回路の選択情報と、を回路設定条件として設定することができる。そして、切り替え制御部727が、誘導加熱回路毎に、操作部710で設定された回路設定条件に従って、区分毎に、複数の逆変換制御部725Bの何れかを選択して逆変換部724Bを制御して指定の周波数の電圧を出力すると共に、スイッチ群726により一の整合器723をインバータ724に接続し、この一の整合器723を一の変成器722に接続し、この一の変成器722を加熱コイル451に接続する。よって、誘導加熱によりワークWの組織変化に対応してインピーダンス整合を取り直し、ワークWに誘導電流を流すことができ、所望の温度まで十分給電することができる。   According to the power supply facility 700 shown in FIG. 11, the operation unit 710 divides the induction heating time into a plurality of heating coils 451, that is, induction heating circuits, and sets the frequency of the voltage output from the inverter 724 for each division. Setting information and selection information of a matching circuit configured by a combination of a plurality of matching units 723 and a plurality of transformers 722 can be set as circuit setting conditions. Then, the switching control unit 727 selects one of the plurality of inverse conversion control units 725B for each section according to the circuit setting condition set by the operation unit 710 for each induction heating circuit, and controls the inverse conversion unit 724B. Then, a voltage having a specified frequency is output, and one matching unit 723 is connected to the inverter 724 by the switch group 726, and this one matching unit 723 is connected to one transformer 722, and this one transformer 722 is connected. Is connected to the heating coil 451. Therefore, impedance matching is restored by induction heating in response to a change in the structure of the workpiece W, an induced current can be passed through the workpiece W, and sufficient power can be supplied to a desired temperature.

また、直径が1m以上の大型の旋回輪や大型の軸受などを構成する外輪のような大きなワークWを走行させながら誘導加熱する際、全体の誘導加熱時間が長時間とならざるを得ない。すると、ワークWが昇温されて組織変化したことで、インピーダンスの整合がとれずに、インバータ724から加熱コイル451に電力が投入されなくなるという問題を解決することもできる。   Further, when induction heating is performed while a large work W such as an outer ring constituting a large turning wheel or a large bearing having a diameter of 1 m or more is traveling, the entire induction heating time has to be long. Then, the problem that impedance is not matched and power is not supplied from the inverter 724 to the heating coil 451 due to the temperature change of the workpiece W due to the temperature rise can be solved.

以下、具体的に説明する。図11に示す回路とは異なり、インバータに一つの整合器と一つの変成器とが順に接続されて変成器に加熱コイルが接続されているとする。つまり、加熱の途中でインバータからの出力の周波数を変えないで比較的短時間で誘導加熱を行ったときのインバータの出力特性を模式的に示すと図14のようになる。比較的小さいワークでは、図14から分かるように、誘導加熱の時間の経過に伴って、インバータからの出力インピーダンスが一旦低下して極小値をとったのち、ワークの温度が約700℃〜800℃前後で出力インピーダンスが一定となる。その出力インピーダンスが上昇しなくなったときインバータの出力電圧がピークとなり、その後低下する。よって、それ以降では、インバータからの出力がワークに投入されなくなる。   This will be specifically described below. Unlike the circuit shown in FIG. 11, it is assumed that one matching unit and one transformer are sequentially connected to the inverter, and a heating coil is connected to the transformer. That is, FIG. 14 schematically shows the output characteristics of the inverter when induction heating is performed in a relatively short time without changing the output frequency from the inverter during heating. As can be seen from FIG. 14, with a relatively small work, the temperature of the work is about 700 ° C. to 800 ° C. after the output impedance from the inverter once decreases and takes a minimum value as the induction heating time elapses. The output impedance is constant before and after. When the output impedance does not increase, the inverter output voltage peaks and then decreases. Therefore, thereafter, the output from the inverter is not input to the work.

そこで、図11に示すように、切り替え制御部727により誘導加熱の途中でインバータからの出力の周波数を変えてそれに伴って整合器723及び変成器722の組み合わせをスイッチ群726により切り替える。例えば誘導加熱前半、誘導加熱後半の2つの区分に誘導加熱時間を区分けして、誘導加熱時間単位でインバータ724と加熱コイル451との間で整合をとり、最もふさわしい周波数の値の誘導電流をワークWに流すことができる。ワークWの温度が700℃〜800℃になるとワークの組織変化が生じるため、その温度より低い時間帯で、周波数、整合条件等を切り替えるのが好ましい。以上の説明では誘導加熱時間単位で切り替えを行なっているところ、ワークWの加熱温度を非接触式センサでモニタリングして所定の温度になったら、回路設定条件を変えるようにしてもよい。   Therefore, as shown in FIG. 11, the switching control unit 727 changes the frequency of the output from the inverter during induction heating, and switches the combination of the matching unit 723 and the transformer 722 by the switch group 726 accordingly. For example, the induction heating time is divided into two sections, the first half of induction heating and the second half of induction heating, and matching is performed between the inverter 724 and the heating coil 451 in units of induction heating time, and the induction current having the most suitable frequency value is set as a work piece. Can flow to W. When the temperature of the workpiece W reaches 700 ° C. to 800 ° C., the structure of the workpiece changes. Therefore, it is preferable to switch the frequency, matching conditions, etc. in a time zone lower than that temperature. In the above description, switching is performed in units of induction heating time. However, when the heating temperature of the workpiece W is monitored by a non-contact sensor and reaches a predetermined temperature, the circuit setting conditions may be changed.

[変位手段]
変位手段460は、ワークWと加熱コイル451との相対位置を変位させ、且つ、相対角度を変向するものである。
変位手段460は、図8に示すように、支持ボックス452を上下に変位させる上下変位部462と、支持ボックス452をワークWの回転中心Cからの放射方向に沿って水平方向に変位させる水平変位部463と、支持ボックス452の傾斜を調整する角度変向部492と、を備える。
[Displacement means]
The displacement means 460 displaces the relative position between the workpiece W and the heating coil 451 and changes the relative angle.
As shown in FIG. 8, the displacing means 460 includes a vertical displacement portion 462 that vertically displaces the support box 452 and a horizontal displacement that horizontally displaces the support box 452 along the radial direction from the rotation center C of the workpiece W. A portion 463 and an angle turning portion 492 for adjusting the inclination of the support box 452.

上下変位部462は、加熱冷却架台40上に固定された変位架台42と、変位架台42上に配置された下架台464と、変位架台42に対して下架台464を上下動させる上下駆動機構465とを備える。
上下駆動機構465は、下架台464に固定されて上下方向に配置された変位ガイドロッド466及び縦変位ネジ軸467と、変位架台42に固定されて変位ガイドロッド466を上下動可能に支持する変位軸受468と、変位架台42に固定されたサーボモータ等からなる上下駆動モータ469と、変位架台42に設けられて上下駆動モータ469の回転により縦変位ネジ軸467を上下動させる連結体471とを備える。
The vertical displacement unit 462 includes a displacement frame 42 fixed on the heating / cooling frame 40, a lower frame 464 disposed on the displacement frame 42, and a vertical drive mechanism 465 that moves the lower frame 464 up and down with respect to the displacement frame 42. With.
The vertical drive mechanism 465 is fixed to the lower frame 464 and disposed in the vertical direction. The displacement guide rod 466 and the longitudinal displacement screw shaft 467 are fixed to the displacement frame 42 and support the displacement guide rod 466 so as to be movable up and down. A bearing 468, a vertical drive motor 469 composed of a servo motor or the like fixed to the displacement gantry 42, and a connecting body 471 provided on the displacement gantry 42 and vertically moving the vertical displacement screw shaft 467 by the rotation of the vertical drive motor 469. Prepare.

水平変位部463は、下架台464上にワークWの放射方向に対して略直交方向に配設された第1変位レール472と、第1変位レール472上を移動可能な上架台473と、上架台473を第1変位レール472に沿って移動させる第1変位駆動機構474と、上架台473上にワークWの放射方向に沿って配設された第2変位レール475とを備え、第2変位レール475上に移動可能に支持された支持ボックス452を第2変位レール475に沿って移動させる第2変位駆動機構476とを備える。   The horizontal displacement portion 463 includes a first displacement rail 472 disposed on the lower platform 464 in a direction substantially perpendicular to the radial direction of the workpiece W, an upper platform 473 movable on the first displacement rail 472, and an overhead A first displacement driving mechanism 474 that moves the table 473 along the first displacement rail 472; and a second displacement rail 475 disposed on the upper table 473 along the radial direction of the workpiece W. And a second displacement drive mechanism 476 for moving the support box 452 supported on the rail 475 along the second displacement rail 475.

第1及び第2変位駆動機構474,476は、それぞれサーボモータ等からなる変位駆動モータ477と、変位駆動モータ477と連結されて第1又は第2変位レール472,475に沿って配設され回転駆動される横変位ネジ軸478と、上架台473又は支持ボックス452に設けられて横変位ネジ軸478と螺合した変位突部479とを備える。ワークWの放射方向に対して略直交方向に加熱コイル451を予め位置合わせ可能であれば、第1変位駆動機構474を設けなくてもよい。   The first and second displacement drive mechanisms 474 and 476 are connected to a displacement drive motor 477 made of a servo motor and the like, respectively, and are arranged along the first or second displacement rails 472 and 475 to rotate. A lateral displacement screw shaft 478 to be driven and a displacement protrusion 479 provided on the upper base 473 or the support box 452 and screwed with the lateral displacement screw shaft 478 are provided. If the heating coil 451 can be aligned in advance in a direction substantially orthogonal to the radial direction of the workpiece W, the first displacement drive mechanism 474 may not be provided.

角度変向部492は、支持ボックス452に設けられており、例えば第1又は第2変位レール472,475に支持された支持ボックス452の下部に対し、支持ボックス452の上部を前側と後側とで異なる高さに上昇又は下降させることで、支持ボックス452の傾斜を変化するようになっている。詳細な図示は省略しているが、支持ボックス452の各位置を上昇又は下降するために、上部及び下部にステップモータにより回動する雄ネジ部を設け、他方に雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を設けている。   The angle turning portion 492 is provided in the support box 452, and for example, the upper portion of the support box 452 is placed on the front side and the rear side with respect to the lower portion of the support box 452 supported by the first or second displacement rails 472 and 475. The inclination of the support box 452 is changed by raising or lowering to different heights. Although detailed illustration is omitted, in order to ascend or descend each position of the support box 452, a male screw portion that is rotated by a step motor is provided at the upper and lower portions, and a female screw that is screwed into the male screw portion is provided on the other side. A screw part is provided.

角度変向部492により、支持ボックス452のワークW側とその反対側とで高さを異ならせることで、加熱コイル451を被加熱領域Hの長手方向の一方向に沿う軸周りに変向させることができる。ここで一方向に沿う軸とは、ワークWが直線的な場合、ワークWと平行な軸であり、ワークWが環形状の場合、環形状の接線に平行な軸である。   By changing the height of the support box 452 on the workpiece W side and the opposite side by the angle turning portion 492, the heating coil 451 is turned around an axis along one longitudinal direction of the heated region H. be able to. Here, the axis along one direction is an axis parallel to the workpiece W when the workpiece W is linear, and an axis parallel to the annular tangent line when the workpiece W is annular.

[姿勢制御部]
変位手段460には、位置検出手段480の検出結果に基づいて変位手段460の動作を制御することで、ワークWと加熱コイル451との相対位置及び相対角度を調整する姿勢制御部490が設けられている。この姿勢制御部490は、図8に示すように、電気設備の操作部710内に組み込まれた状態で設けられており、変位手段460の各駆動機器を制御するように構成されている。
[Attitude control unit]
The displacement means 460 is provided with a posture control unit 490 that adjusts the relative position and relative angle between the workpiece W and the heating coil 451 by controlling the operation of the displacement means 460 based on the detection result of the position detection means 480. ing. As shown in FIG. 8, the posture control unit 490 is provided in a state of being incorporated in the operation unit 710 of the electrical equipment, and is configured to control each driving device of the displacement unit 460.

この姿勢制御部490では、各位置検出具483,484により測定されたワークWの測定位置を示す信号により、ワークWの変位量と回転駆動モータ255の回転速度に基づいて、各検出位置を通過したワークW表面の各部位が、直後の下流で各加熱部450を通過するタイミングとその位置とが得られる。そのため、各部位が加熱位置P3を通過する際、変位手段460によりその位置に対応するように変位させることで、加熱コイル451の位置をワークWに追従させることが可能となる。   The posture control unit 490 passes each detection position based on the displacement amount of the workpiece W and the rotation speed of the rotation drive motor 255 based on a signal indicating the measurement position of the workpiece W measured by the position detectors 483 and 484. The timing at which each part on the surface of the workpiece W passes through each heating unit 450 immediately downstream is obtained. Therefore, when each part passes through the heating position P3, the position of the heating coil 451 can be made to follow the workpiece W by being displaced by the displacing means 460 so as to correspond to the position.

ところで、本実施形態のようなワークWの被加熱領域Hを、被加熱領域Hに対して所定ギャップで対向する加熱コイル451により誘電加熱すると、被加熱領域Hの一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異なるため、ワークWが不均一に変形する。
図15に実線で示すような常温状態のワークWを回転させつつ、加熱コイル451によりワークWの内周面のc1−d1間の被加熱領域Hを、図中破線で示す内周面の下側を冷却液で冷却しつつ加熱する。すると、被加熱領域Hの昇温と共に、図中に仮想線で示すようにワークWが不均一に熱膨張し、被加熱領域Hの一方の縁側と他方の縁側とで異なる変形量となる。その結果、被加熱領域Hはc2−d2間の位置となる。なお、理解容易のために図では変形を誇張して記載している。
By the way, when the heated region H of the workpiece W as in the present embodiment is dielectrically heated by the heating coil 451 facing the heated region H with a predetermined gap, one edge side and the other edge side of the heated region H are Since the deformation amount differs, the workpiece W is deformed unevenly.
While rotating the workpiece W in a normal temperature state as shown by a solid line in FIG. 15, a heated region H between c <b> 1 and d <b> 1 of the inner circumferential surface of the workpiece W is below the inner circumferential surface shown by a broken line in the drawing. Heat while cooling the side with coolant. Then, as the heated area H rises, the workpiece W thermally expands non-uniformly as indicated by the phantom line in the figure, resulting in different deformation amounts on one edge side and the other edge side of the heated area H. As a result, the heated region H is located between c2 and d2. Note that the deformation is exaggerated in the figure for easy understanding.

このとき、径方向位置検出具483の接触子488は低温時にはワークWの外周面におけるa1を測定し、ワークWが変形することで昇温後にはa2を測定することになる。また軸方向位置検出具484の接触子488は、低温時にはワークWの側周面におけるb1を測定し、昇温後にはb2を測定することになる。そのため、位置検出手段480ではa1,b1として測定されていた測定位置が、昇温後にはa2,b2として測定される。その場合、低温時の測定位置から高温時の測定位置までの変化に対応して、加熱コイル451を変位させて加熱することになる。   At this time, the contact 488 of the radial position detector 483 measures a1 on the outer peripheral surface of the workpiece W at a low temperature, and measures a2 after the temperature rise due to deformation of the workpiece W. Further, the contact 488 of the axial position detector 484 measures b1 on the side peripheral surface of the workpiece W when the temperature is low, and measures b2 after the temperature rises. Therefore, the measurement positions measured as a1 and b1 in the position detection means 480 are measured as a2 and b2 after the temperature rise. In that case, the heating coil 451 is displaced and heated corresponding to the change from the measurement position at the low temperature to the measurement position at the high temperature.

ところが、ワークWが不均一に変形しているため、実際の被加熱領域Hはc1−d1の位置からc2−d2の位置に変化している。ここでは図からも明らかな通り、a1とa2との間の変化量やb1とb2との間の変化量に比べ、c1とc2との間の変化量やd1とd2との間の変化量は大きい。   However, since the workpiece W is deformed unevenly, the actual heated region H is changed from the position c1-d1 to the position c2-d2. Here, as is apparent from the figure, the amount of change between c1 and c2 and the amount of change between d1 and d2 are larger than the amount of change between a1 and a2 and the amount of change between b1 and b2. Is big.

従って、単に位置検出手段480により測定された測定位置だけに基づいて、各加熱コイル451によりワークWを加熱するとすれば、測定位置にそのまま対応させた図中の仮想線で示すような位置に加熱コイル451が配置され、高温で加熱コイル451と被加熱領域Hとの相対位置が不均一にずれた状態で加熱されることになる。しかも、加熱コイル451との距離が遠い側の被加熱領域Hの上側の縁側は、ワークWの体積が下側の縁側に比べて大きく熱容量が大きい。その結果、被加熱領域Hの下側の縁側では、所望の温度に昇温できたときに上側の縁側では所望の温度まで昇温できないなど、被加熱領域Hを均一に加熱することができなくなる。   Therefore, if the workpiece W is heated by each heating coil 451 based on only the measurement position measured by the position detection means 480, the workpiece W is heated to the position shown by the imaginary line in the figure corresponding to the measurement position as it is. The coil 451 is disposed, and the heating coil 451 and the heated area H are heated at a high temperature in a state where the relative positions are shifted unevenly. In addition, the upper edge side of the heated region H on the side far from the heating coil 451 has a larger volume of the workpiece W than the lower edge side and a larger heat capacity. As a result, on the lower edge side of the heated region H, the heated region H cannot be heated uniformly, for example, when the temperature can be raised to the desired temperature, the upper edge side cannot raise the temperature to the desired temperature. .

そこで、本実施形態の熱処理装置10では、このような被加熱領域Hの不均一な昇温を防止するために、ワークWの加熱条件及び加熱期間中の加熱状態に基づいて、加熱コイル451の位置及び傾き角度を調整することで、均一な加熱ができるようにする機能が設けられている。
ここで加熱条件とは、例えばワークWの形状、大きさ、材質、加熱コイル451の形状、対向面積、ワークWの移動速度、加熱コイル451に供給する高周波電力の電圧、電流、周波数、加熱時のワークWの冷却位置、冷却液温度などである。また加熱状態とは、被加熱領域Hの表面温度、加熱経過時間などである。
この姿勢制御部490では、予め設定された加熱条件で加熱コイル451により誘導加熱を開始してから、適宜な加熱状態で、好ましくは予め設定された設定加熱状態で、加熱コイル451の位置及び傾き角度を調整する。これにより被加熱領域Hの全体を出来るだけ均一に加熱することが可能となり、ギャップのずれなどに起因した供給電力に対する加熱効率を向上することができる。
Therefore, in the heat treatment apparatus 10 of this embodiment, in order to prevent such uneven heating of the heated region H, the heating coil 451 is configured based on the heating condition of the workpiece W and the heating state during the heating period. By adjusting the position and tilt angle, a function is provided to enable uniform heating.
Here, the heating conditions include, for example, the shape, size, and material of the workpiece W, the shape of the heating coil 451, the facing area, the moving speed of the workpiece W, the voltage of the high-frequency power supplied to the heating coil 451, the current, the frequency, and the heating time. The cooling position of the workpiece W, the coolant temperature, and the like. The heated state is the surface temperature of the heated region H, the elapsed heating time, and the like.
In this attitude control unit 490, after the induction heating is started by the heating coil 451 under preset heating conditions, the position and inclination of the heating coil 451 are set in an appropriate heating state, preferably in a preset heating state. Adjust the angle. This makes it possible to heat the entire heated region H as uniformly as possible, and to improve the heating efficiency with respect to the supplied power due to gap deviation or the like.

具体的には、次のような機能を備えている。
まず、加熱時に各位置検出手段480の検出結果、即ち、被加熱領域H以外の部分で測定された検出結果から得られた測定位置を、少なくともワーク形状に基づいて補正し、補正により得られた補正位置に対応するように変位手段460の動作を制御する機能を有する。
基準位置は、加熱コイル451と被加熱領域Hとの間のギャップが加熱コイル451全体で均一な場合、加熱コイル451の被加熱領域Hに対向する面と被加熱領域Hの表面との間の距離が所定値となる位置であるのがよい。加熱コイル451と被加熱領域Hとの間のギャップが不均一となる場合には、加熱コイル451の被加熱領域Hに対向する面の適宜な地点と被加熱領域Hの地点に対向する地点との間の距離が所定値となる位置とすることができる。
Specifically, it has the following functions.
First, the measurement position obtained from the detection result of each position detection means 480 at the time of heating, that is, the detection result measured in a portion other than the heated region H, is corrected based on at least the workpiece shape, and obtained by correction. It has a function of controlling the operation of the displacement means 460 so as to correspond to the correction position.
When the gap between the heating coil 451 and the heated region H is uniform throughout the heating coil 451, the reference position is between the surface of the heating coil 451 facing the heated region H and the surface of the heated region H. It is preferable that the distance be a predetermined value. When the gap between the heating coil 451 and the heated region H is not uniform, an appropriate point on the surface of the heating coil 451 facing the heated region H and a point facing the point of the heated region H It can be set as the position where the distance between becomes a predetermined value.

本実施形態では、位置検出手段480において、径方向位置検出手段483と軸方向位置検出手段484とでそれぞれ検出された測定位置は基準位置からの位置ずれ量であり、補正位置はこの位置ずれ量を補正した位置ずれ補正量である。この姿勢制御部490では、位置ずれ補正量に対応するように変位手段460の動作を制御している。   In the present embodiment, in the position detection unit 480, the measurement positions detected by the radial position detection unit 483 and the axial position detection unit 484 are the amount of displacement from the reference position, and the correction position is the amount of displacement. Is the amount of misalignment correction. The posture control unit 490 controls the operation of the displacement unit 460 so as to correspond to the positional deviation correction amount.

測定位置を補正するためには、補正係数を用いて測定位置のデータを補正することができ、例えば測定位置を示す信号を補正係数倍することで補正位置を求めることができる。この補正係数は少なくともワーク形状に対応した値となっており、より多くの加熱条件に対応した補正係数とすることで、被加熱領域Hに対してより的確に加熱コイル451を配置することができる。
このような補正係数は経験上で得られたものであってもよい。また加熱条件、設定加熱状態等に基づいて加熱時の設定加熱状態におけるワークWの変形を演算し、位置検出手段480の径方向位置検出手段483及び軸方向位置検出手段484において測定される部位の変形量と、演算により求められる被加熱領域Hの変位量とから補正係数を求めてもよい。さらに姿勢制御部490に予め補正係数を求めるシミュレーション処理のステップを設定しておき、このシミュレーション処理により補正係数を求めてもよい。
このような補正係数は加熱時又は加熱前に入力してもよく、姿勢制御部490に記憶してもよい。
In order to correct the measurement position, the data of the measurement position can be corrected using the correction coefficient. For example, the correction position can be obtained by multiplying the signal indicating the measurement position by the correction coefficient. This correction coefficient is a value corresponding to at least the workpiece shape, and the heating coil 451 can be disposed more accurately with respect to the heated region H by setting the correction coefficient corresponding to more heating conditions. .
Such a correction coefficient may be obtained empirically. Further, the deformation of the workpiece W in the set heating state at the time of heating is calculated based on the heating condition, the set heating state, etc., and the portion of the part measured by the radial position detecting unit 483 and the axial position detecting unit 484 of the position detecting unit 480 is calculated. The correction coefficient may be obtained from the deformation amount and the displacement amount of the heated region H obtained by calculation. Further, a simulation process step for obtaining a correction coefficient may be set in advance in the attitude control unit 490, and the correction coefficient may be obtained by this simulation process.
Such a correction coefficient may be input during heating or before heating, or may be stored in the attitude control unit 490.

この補正係数は低温時と高温時とで異ならせるのがよく、設定加熱状態に達したとき、例えば被加熱領域Hの温度が700度〜800度のような所定温度範囲に到達したとき、或いは加熱開始後所定時間経過したときに、手動又は自動で変更することができる。   This correction coefficient is preferably different between a low temperature and a high temperature. When the set heating state is reached, for example, when the temperature of the heated region H reaches a predetermined temperature range such as 700 to 800 degrees, or It can be changed manually or automatically when a predetermined time has elapsed after the start of heating.

次に、この本実施形態の姿勢制御部490では、加熱期間中に複数の加熱コイル451の一部又は全部の位置を変位させる機能を有する。
姿勢制御部490により制御して変位手段460により各加熱コイル451を変位させることで、複数の加熱コイル451と被加熱領域Hとの対向面積を、被加熱領域の幅方向に変化するように調整する。例えば各加熱コイル451を、加熱期間開始時点ではワークWの被加熱領域Hの幅方向において略同じ位置に配置しておき、所定の加熱状態に達した時点で各加熱コイル451を被加熱領域Hの幅方向における位置を個々に、又は複数組み合わせて変位させる。全ての加熱コイル451を変位させてもよい。
Next, the posture control unit 490 of this embodiment has a function of displacing some or all of the positions of the plurality of heating coils 451 during the heating period.
By controlling the posture control unit 490 and displacing each heating coil 451 by the displacing means 460, the opposing areas of the plurality of heating coils 451 and the heated region H are adjusted so as to change in the width direction of the heated region. To do. For example, each heating coil 451 is disposed at substantially the same position in the width direction of the heated area H of the workpiece W at the start of the heating period, and when the predetermined heating state is reached, each heating coil 451 is placed in the heated area H. The positions in the width direction are displaced individually or in combination. All the heating coils 451 may be displaced.

複数の加熱コイルの配置や変位量は、経験に基づいて決定してもよい。また被加熱領域Hと各加熱コイル451との間のギャップや加熱期間中のギャップの変化に対応させるように決定してもよく、加熱条件、設定加熱状態等に基づいて加熱時の設定加熱状態におけるワークWの変形を演算して演算結果に対応するように決定してもよい。被加熱領域Hの幅方向における温度分布に対応させて、低温側に加熱コイル451のより多くの面積を配置するように決定してもよい。さらに姿勢制御部490に予め複数の加熱コイル451の配置を決定するシミュレーション処理のステップを設定しておき、このシミュレーション処理により決定することも可能である。ここではシミュレーション処理により被加熱領域Hの幅方向における変形量を求めて、この変形量に対応させるように面積を調整したり、配置に関する蓄積データから選択してもよい。   The arrangement and displacement amount of the plurality of heating coils may be determined based on experience. Further, it may be determined so as to correspond to a change in the gap between the heated region H and each heating coil 451 or the gap during the heating period, and the set heating state at the time of heating based on the heating condition, the set heating state, etc. The deformation of the workpiece W may be calculated so as to correspond to the calculation result. Depending on the temperature distribution in the width direction of the heated region H, it may be determined that a larger area of the heating coil 451 is arranged on the low temperature side. Furthermore, it is also possible to set a step of simulation processing for determining the arrangement of the plurality of heating coils 451 in advance in the attitude control unit 490, and to determine by this simulation processing. Here, the deformation amount in the width direction of the heated region H may be obtained by simulation processing, and the area may be adjusted to correspond to the deformation amount, or may be selected from accumulated data related to the arrangement.

加熱コイル451を加熱期間中に変位させるには、全加熱コイル451のうちの一部の加熱コイル451を縁側にずらして配置してもよい。また予め変位させる配置を設定加熱条件に対応して記憶させ、設定加熱条件に達した段階で手動又は自動で変位させてもよい。
なお、各加熱コイル451の配置を変位させた状態では、互いに異なる加熱コイル451の一部が被加熱領域Hの幅方向における同じ位置に配置され、被加熱領域Hの幅方向における同じ位置を重畳的に加熱する配置とすることも可能である。
これにより、被加熱領域Hの幅方向における複数の加熱コイル451の配置分布を加熱コイル451の変位前と変位後とで異ならせて調整し、誘導加熱の際の発熱量を適切に調整することができる。
In order to displace the heating coil 451 during the heating period, a part of the heating coils 451 of all the heating coils 451 may be shifted to the edge side. Further, the arrangement to be displaced in advance may be stored in correspondence with the set heating condition, and may be displaced manually or automatically when the set heating condition is reached.
In the state where the arrangement of the heating coils 451 is displaced, a part of the heating coils 451 different from each other is arranged at the same position in the width direction of the heated region H, and the same position in the width direction of the heated region H is superimposed. It is also possible to arrange it to be heated.
Thereby, the arrangement distribution of the plurality of heating coils 451 in the width direction of the heated region H is adjusted to be different before and after the displacement of the heating coil 451, and the amount of heat generated during induction heating is adjusted appropriately. Can do.

次に、本実施形態の姿勢制御部490では、支持ボックス452の姿勢を変化させることで、加熱コイル451の被加熱領域Hに対する相対角度である姿勢を調整し、加熱コイル451の被加熱領域Hに対向する面が加熱期間中の被加熱領域Hに沿うように配置させる機能を有する。ここでは加熱期間中に、加熱コイル451の被加熱領域Hに対向する面と被加熱領域Hとの間の角度の差を小さく又は無くすように調整する。加熱コイル451の被加熱領域Hに対向する面と被加熱領域Hとの形状が同じ形状でない場合、姿勢を調整することで、加熱コイル451の被加熱領域Hに対向する面と被加熱領域Hとの間の角度の差をできるだけ小さくするのがよい。   Next, the posture control unit 490 of the present embodiment adjusts the posture, which is a relative angle with respect to the heated region H, of the heating coil 451 by changing the posture of the support box 452, and the heated region H of the heating coil 451. It has the function to arrange | position so that the surface which opposes to the to-be-heated area | region H in a heating period. Here, during the heating period, adjustment is made so that the difference in angle between the surface of the heating coil 451 facing the heated region H and the heated region H is reduced or eliminated. When the surface of the heating coil 451 that faces the heated region H and the shape of the heated region H are not the same shape, the surface of the heating coil 451 that faces the heated region H and the heated region H are adjusted by adjusting the posture. The difference in angle between and should be as small as possible.

加熱コイル451の姿勢の調整量は、経験に基づいて決定してもよい。また被加熱領域Hと各加熱コイル451との間のギャップや加熱期間中のギャップの変化に対応させたり、加熱条件、設定加熱状態等に基づいて、加熱時の設定加熱状態におけるワークWの変形を演算して演算結果に対応するように決定してもよい。被加熱領域Hの幅方向における温度分布に対応させて、低温側で加熱コイル451をより近づけるように決定してもよい。
さらに姿勢制御部490に予め複数の加熱コイル451の姿勢を決定するためのシミュレーション処理のステップを設定しておき、このシミュレーション処理により決定することも可能である。ここではシミュレーション処理により被加熱領域Hの幅方向における変形量を求め、この変形量に対応させるように姿勢の調整量を決定してもよい。
The amount of adjustment of the posture of the heating coil 451 may be determined based on experience. Also, deformation of the workpiece W in the set heating state during heating based on the change in the gap between the heated region H and each heating coil 451 and the gap during the heating period, or based on the heating conditions, the set heating state, etc. May be determined so as to correspond to the calculation result. In correspondence with the temperature distribution in the width direction of the heated region H, the heating coil 451 may be determined closer to the low temperature side.
Furthermore, it is also possible to set a simulation process step for determining the attitudes of the plurality of heating coils 451 in advance in the attitude control unit 490, and to determine by this simulation process. Here, the deformation amount in the width direction of the heated region H may be obtained by simulation processing, and the posture adjustment amount may be determined so as to correspond to the deformation amount.

加熱コイル451を加熱期間中に変向して姿勢を調整するには、経験に基づいて加熱期間中に姿勢制御部490を操作して行ってもよい。また予め姿勢を設定加熱条件に対応して記憶させ、設定加熱条件に達した段階で手動又は自動で変向させてもよい。   In order to adjust the posture by changing the direction of the heating coil 451 during the heating period, the posture control unit 490 may be operated during the heating period based on experience. Alternatively, the posture may be stored in advance corresponding to the set heating condition, and the orientation may be changed manually or automatically when the set heating condition is reached.

本実施形態の姿勢制御部490は、図16に示すように、ワークWの加熱条件及び設定加熱状態を入力する設定入力部493と、ワークWの加熱条件及び設定加熱状態などに基づいて変位手段の制御量を演算する演算処理部494と、設定入力部493に入力された各種設定値や演算処理部で得られた演算結果を記憶する記憶部495と、被加熱領域Hの加熱状態が設定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部496と、設定加熱状態に達したときに変位手段460を駆動する駆動制御部497と、を備えている。
ここでは加熱状態として加熱経過時間を用いるが、加熱状態として被加熱領域Hの温度を用いることも可能である。その場合、図16に破線で示すように、被加熱領域Hの温度を非接触式の温度センサにより検出し、加熱状態判定部496により検出温度が予め設定した温度に到達したことで設定加熱状態を判定してもよい。
As shown in FIG. 16, the posture control unit 490 of the present embodiment includes a setting input unit 493 that inputs a heating condition and a set heating state of the workpiece W, a displacement unit based on the heating condition and the set heating state of the workpiece W, and the like. An arithmetic processing unit 494 for calculating the control amount, a storage unit 495 for storing various setting values input to the setting input unit 493 and arithmetic results obtained by the arithmetic processing unit, and a heating state of the heated region H are set. A heating state determination unit 496 that determines that the heating state has been reached, and a drive control unit 497 that drives the displacement means 460 when the set heating state is reached are provided.
Here, the elapsed heating time is used as the heating state, but it is also possible to use the temperature of the heated region H as the heating state. In this case, as shown by a broken line in FIG. 16, the temperature of the heated region H is detected by a non-contact type temperature sensor, and the set heating state is detected by the heating state determination unit 496 reaching the preset temperature. May be determined.

記憶部495には、加熱開始後に位置検出手段480からの信号に基づき加熱位置P3でのワークWの位置に加熱コイル451を追従させて変位させるためのステップが記憶されている。また加熱条件と、加熱コイル451の被加熱領域Hに対する相対位置及び相対角度を調整するための情報が設定加熱状態と組み合わせて記憶されている。これらは設定入力部493で入力されたものであっても、演算により求めたものでもよい。   The storage unit 495 stores a step for causing the heating coil 451 to follow and displace the position of the workpiece W at the heating position P3 based on a signal from the position detection unit 480 after the start of heating. Information for adjusting the heating conditions and the relative position and relative angle of the heating coil 451 with respect to the heated region H is stored in combination with the set heating state. These may be input by the setting input unit 493 or may be obtained by calculation.

さらに記憶部495には、シミュレーション処理のための処理ステップ情報が記憶されている。
シミュレーション処理のステップは、加熱条件下で被加熱領域Hが設定加熱状態に達した際の変形状態を演算するためのものであり、その手法は特に限定されるものではない。例えば二次元FEM(Finite Element Method)解析モデルにより熱変形を求めるシミュレーション処理などを採用してもよい。
Further, the storage unit 495 stores processing step information for simulation processing.
The step of the simulation process is for calculating the deformation state when the heated region H reaches the set heating state under the heating condition, and the method is not particularly limited. For example, a simulation process for obtaining thermal deformation by a two-dimensional FEM (Finite Element Method) analysis model may be employed.

[電力調整手段]
電力調整手段491は、給電設備700の操作部710の一部として設定されている。この電力調整手段491では、複数の加熱コイル451に供給する高周波電力を加熱コイル451毎に別々に調整する。高周波電力の調整は予め設定された設定加熱状態に到達した時点及びそれ以後に、設定加熱状態に対応して設定されている高周波電力に調整してもよい。
この電力調整手段491では、姿勢制御部490により各加熱コイル451と被加熱領域Hとの間の相対位置及び相対角度を調整することと組み合わせて、各加熱コイル451に給電する高周波電力を異ならせることで、複数の加熱コイル451により被加熱領域Hを加熱する。
[Power adjustment means]
The power adjustment unit 491 is set as a part of the operation unit 710 of the power supply facility 700. In the power adjusting means 491, the high frequency power supplied to the plurality of heating coils 451 is adjusted separately for each heating coil 451. The high-frequency power may be adjusted to the high-frequency power set corresponding to the set heating state at the time when the preset set heating state is reached and thereafter.
In this power adjustment means 491, the high-frequency power supplied to each heating coil 451 is varied in combination with the adjustment of the relative position and relative angle between each heating coil 451 and the heated region H by the attitude control unit 490. Thus, the heated region H is heated by the plurality of heating coils 451.

[焼入方法]
次に、このような熱処理装置10を用いてワークWを焼入処理する方法について説明する。
本実施形態の焼入方法では、ワークWに応じて各部を設定する準備工程と、ワークWを搬入して治具100に載置する搬入工程と、ワークWを載置した治具100を搬送する搬送工程と、治具100上のワークWを誘導加熱する加熱工程と、治具100上のワークWを冷却する冷却工程と、焼入れ後のワークWを搬出する搬出工程とを備える。
[Hardening method]
Next, a method for quenching the workpiece W using such a heat treatment apparatus 10 will be described.
In the quenching method of the present embodiment, a preparation process for setting each part according to the workpiece W, a loading process for loading the workpiece W and placing it on the jig 100, and conveying the jig 100 on which the workpiece W is loaded. A heating process for induction heating the work W on the jig 100, a cooling process for cooling the work W on the jig 100, and an unloading process for unloading the work W after quenching.

準備工程では、加熱処理対象のワークWの大きさや形状に応じて各部の設定を行う。加熱コイル451のような加熱部450の構成部品を加熱部450に装着するには、図2及び図3に示す部品交換セクション600及び部品交換治具620を利用して行うことができる。   In the preparation process, each part is set according to the size and shape of the workpiece W to be heat-treated. The component parts of the heating unit 450 such as the heating coil 451 can be mounted on the heating unit 450 using the component replacement section 600 and the component replacement jig 620 shown in FIGS.

搬入工程では、図2及び図3に示す搬入搬出セクション300で加熱処理対象のワークWを搬入し、治具100に載置して搬送可能な状態にする。
搬入搬出セクション300の搬入搬出位置P1において、治具100にワークWを支持させる。図4に示すように、ワークWは治具100の複数の回転ローラ112上に、中央構造部130を囲むと共に、一方の端面を下向きにして載置する。その後、ワークWが載置された治具100を吊り下げ位置P2に移動して停止させる。
搬送工程では、図3及び図4に示すように、ワークWが載置された治具100を搬送機構200の搬送ローダ部220に接続し、吊り下げて加熱セクション400に搬送する。
In the carry-in process, the work W to be heat-treated is carried in by the carry-in / out section 300 shown in FIGS. 2 and 3 and placed on the jig 100 so as to be transportable.
The workpiece W is supported by the jig 100 at the loading / unloading position P1 of the loading / unloading section 300. As shown in FIG. 4, the work W is placed on the plurality of rotating rollers 112 of the jig 100 so as to surround the central structure 130 and have one end face facing downward. Thereafter, the jig 100 on which the workpiece W is placed is moved to the hanging position P2 and stopped.
In the transfer process, as shown in FIGS. 3 and 4, the jig 100 on which the workpiece W is placed is connected to the transfer loader unit 220 of the transfer mechanism 200 and is suspended and transferred to the heating section 400.

加熱工程では、図1及び図2に示す加熱セクション400で治具100を所定位置に配置し、治具100を上下方向及び周方向の移動を規制して配置することで、治具100上に載置されたワークWを各加熱位置P3に配置し加熱する。
加熱工程では、図17に示すような加熱処理ステップが実行される。
In the heating process, the jig 100 is arranged at a predetermined position in the heating section 400 shown in FIGS. 1 and 2, and the jig 100 is arranged on the jig 100 by restricting the movement in the vertical direction and the circumferential direction. The mounted work W is placed at each heating position P3 and heated.
In the heating process, a heat treatment step as shown in FIG. 17 is executed.

まず加熱処理開始前、入力工程S1にて、設定入力部493から前述のような加熱条件を入力する。この入力は操作部710のタッチパネルや携帯端末器701から入力可能であり、図5に示すようなメインメニューからそれぞれの項目を選択し、入力可能画面において各種の加熱条件を入力する。このとき予め、ワークWの不均一な変形が大きくなることで、位置検出手段480により測定される測定位置と実際に加熱されたワークWの被加熱領域Hの位置とのずれが大きくなることが予測される単数又は複数の設定加熱状態が設定される。   First, before starting the heat treatment, the heating conditions as described above are input from the setting input unit 493 in the input step S1. This input can be input from the touch panel of the operation unit 710 or the portable terminal 701. Each item is selected from the main menu as shown in FIG. 5, and various heating conditions are input on the input enabled screen. At this time, since the non-uniform deformation of the workpiece W is increased in advance, the deviation between the measurement position measured by the position detection unit 480 and the position of the heated region H of the actually heated workpiece W may increase. One or a plurality of set heating states to be predicted are set.

シミュレーション工程S2にて、入力された加熱条件に基づき、演算処理部494で記憶部495に記憶されたシミュレーション処理のステップに基づいてシミュレーション処理を行う。この処理では、各設定加熱状態における補正係数、被加熱領域Hの幅方向における複数の加熱コイル451のそれぞれの配置、各加熱コイル451の傾きを演算し、得られた各演算結果をそれぞれ設定加熱状態に対応させた状態で記憶部495に記憶する。   In the simulation step S <b> 2, based on the input heating condition, the simulation processing is performed based on the simulation processing steps stored in the storage unit 495 by the arithmetic processing unit 494. In this process, the correction coefficient in each set heating state, the arrangement of each of the plurality of heating coils 451 in the width direction of the heated region H, the inclination of each heating coil 451 are calculated, and the obtained calculation results are respectively set heating. The data is stored in the storage unit 495 in a state corresponding to the state.

シミュレーション工程S2を行った後、処理開始工程S3にて、ワークWが各加熱位置P3に配置された状態で、回転ローラ112を回転させてワークWを環形状に沿って回転させ、回転駆動部30によりワークWの周速を一定に保つ。このとき回転ローラ112で送り出す機構であるため、各回転ローラ112の回転速度の調整によりワークWの直径に拘わらず容易に所定の周速でワークWを回転できる。また、各回転ローラ112の周面の上側がワークWの直径方向の傾斜、特に外向きに低くなる傾斜が設けられていれば、ワークWを回転させることで、ワークWの調心を行ってもよい。
図9に示すように、位置検出具483,484の接触子488をワークWの外周面の中腹と上面とに当接させて測定位置の測定を行う。図8に示すように、加熱される被加熱領域Hに隣接する下部側に、加熱冷却部440から冷却液を噴射して冷却を開始する。
After performing the simulation step S2, in the processing start step S3, in a state where the workpiece W is arranged at each heating position P3, the rotation roller 112 is rotated to rotate the workpiece W along the ring shape, and the rotation drive unit 30, the peripheral speed of the workpiece W is kept constant. At this time, since the rotation roller 112 feeds the mechanism, the workpiece W can be easily rotated at a predetermined peripheral speed regardless of the diameter of the workpiece W by adjusting the rotation speed of each rotation roller 112. Further, if the upper side of the peripheral surface of each rotating roller 112 is provided with an inclination in the diameter direction of the workpiece W, in particular, an inclination that decreases outward, the workpiece W is rotated to align the workpiece W. Also good.
As shown in FIG. 9, the measurement position is measured by bringing the contact 488 of the position detectors 483 and 484 into contact with the middle and upper surfaces of the outer peripheral surface of the workpiece W. As shown in FIG. 8, cooling is started by injecting a cooling liquid from the heating / cooling unit 440 to the lower side adjacent to the heated region H to be heated.

姿勢制御部490により制御して変位手段460を動作させて加熱コイル451を変位させ、ワークWの被加熱領域Hに所定のギャップとなるように加熱コイル451を対向配置する。このとき加熱開始時点では、ワークWの変形と位置検出手段480により測定される測定位置と略一致するため補正係数は1とすることができる。また加熱コイル451が予め被加熱領域Hの幅方向の傾斜に対応する傾斜となるように支持ボックス452に支持されているため、変位手段460の支持ボックス452は略水平状態となっており、加熱コイル451と被加熱領域Hとの相対角度の差はない。さらに、複数の加熱コイル451の配置は全てが被加熱領域Hの幅方向の中心線を中心に配置しておいてもよい。   The heating coil 451 is displaced by operating the displacing means 460 under the control of the attitude control unit 490, and the heating coil 451 is disposed opposite to the heated area H of the workpiece W so as to form a predetermined gap. At this time, since the deformation of the workpiece W and the measurement position measured by the position detection means 480 substantially coincide with each other at the heating start time, the correction coefficient can be set to 1. Further, since the heating coil 451 is previously supported by the support box 452 so as to have an inclination corresponding to the inclination in the width direction of the heated region H, the support box 452 of the displacing means 460 is in a substantially horizontal state. There is no difference in the relative angle between the coil 451 and the heated region H. Further, all of the plurality of heating coils 451 may be arranged around the center line in the width direction of the heated region H.

この状態で誘導加熱処理工程S4を開始する。誘導加熱処理工程S4では、ワークWの回転、冷却、測定位置の測定を継続しつつ、加熱コイル451に高周波電力を給電し、被加熱領域Hを誘導加熱する。
各位置検出手段480の径方向位置検出具483及び軸方向位置検出具484の接触子488の変位量を変化量検出部489で検出することで、各加熱位置P3における被加熱領域Hの測定位置が測定されている。そのため各加熱コイル451をワークWに追従させつつ加熱することができる。例えばワークWが治具100の中心から偏心した状態で配置されるなどにより、ワークWが回動する際に径方向に変位しながら旋回するような場合であっても、加熱コイル451をワークWに追従させて加熱することができる。
この誘導加熱処理工程S4では、加熱開始後から加熱状態を継続的に検出しており、加熱開始後からの加熱経過時間を加熱状態として検出している。
In this state, the induction heat treatment step S4 is started. In the induction heat treatment step S4, high-frequency power is supplied to the heating coil 451 and the heated region H is induction-heated while continuing to rotate, cool, and measure the measurement position of the workpiece W.
By detecting the displacement amount of the contact 488 of the radial position detector 483 of each position detector 480 and the axial position detector 484 by the change amount detector 489, the measurement position of the heated region H at each heating position P3. Has been measured. Therefore, each heating coil 451 can be heated while following the workpiece W. For example, even when the workpiece W is arranged while being eccentric from the center of the jig 100, the heating coil 451 is placed in the workpiece W even when the workpiece W is rotated while being displaced in the radial direction. It can be made to follow and heat.
In this induction heat treatment step S4, the heating state is continuously detected from the start of heating, and the elapsed heating time from the start of heating is detected as the heating state.

ワークWが大型であり、周方向に間隔を開けて配置された複数の加熱コイル451により加熱するため、誘導加熱処理工程S4の加熱期間が数分間に及ぶこともある。この加熱期間中には加熱状態やワークWの位置が監視されており、操作部710や携帯端末器701においてモニタ画面等で作業者が確認できる。
このような誘導加熱処理が継続されることで、被加熱領域H及びワークWが昇温される。それと同時にワークWが熱膨張により徐々に不均一に変形する。
Since the workpiece W is large and is heated by a plurality of heating coils 451 arranged at intervals in the circumferential direction, the heating period of the induction heating process S4 may be several minutes. During this heating period, the heating state and the position of the workpiece W are monitored, and the operator can check the operation unit 710 or the portable terminal 701 on a monitor screen or the like.
By continuing such induction heating processing, the heated region H and the workpiece W are heated. At the same time, the workpiece W is gradually deformed unevenly due to thermal expansion.

そして加熱状態判定部496において、加熱状態が設定加熱状態に到達したことが判定されると、演算処理部494では記憶部495に記憶されている設定加熱状態における補正係数に変更される。この補正係数を用いて、位置検出手段480により測定された測定位置が補正されて補正位置が演算される。これにより、設定加熱条件以後の高温状態では、次の設定加熱条件に到達するまでの間、各加熱位置P3における被加熱領域Hの位置を補正位置と見なして追従動作が行われる。即ち、姿勢制御部490により補正位置の変化に対応するように変位手段460の動作が制御されて、加熱コイル451と被加熱領域との相対位置が安定に維持される。   When the heating state determination unit 496 determines that the heating state has reached the set heating state, the arithmetic processing unit 494 changes the correction coefficient in the set heating state stored in the storage unit 495. Using this correction coefficient, the measurement position measured by the position detection means 480 is corrected, and the correction position is calculated. Thereby, in the high temperature state after the set heating condition, the follow-up operation is performed by regarding the position of the heated region H at each heating position P3 as the correction position until the next set heating condition is reached. That is, the posture control unit 490 controls the operation of the displacement unit 460 so as to correspond to the change in the correction position, and the relative position between the heating coil 451 and the heated region is stably maintained.

また加熱状態が設定加熱状態に到達したことが判定されると、演算処理部494では、記憶部495に記憶されている設定加熱状態における各加熱コイル451の傾きとなるように、姿勢制御部490により変位手段460の動作が制御される。ここでは、角度変向部492において、支持ボックス452の上部を前側と後側とで異なる高さに上昇又は下降させることで、加熱コイル451の被加熱領域Hに対向する面の傾斜角度を設定加熱状態における各加熱コイル451の傾きの角度に調整される。
例えば図18に示すように、設定加熱状態に到達するまでの間は各加熱コイル451が図中に実線で示すような傾きで配置されている。設定加熱状態に到達した後は、ワークWの不均等な変形により被加熱領域Hの傾斜が変化するため、この変化に対応するように、図中の仮想線で示すように角度θで傾斜を変化させ、各加熱コイル451と被加熱領域Hとの間のギャップをより均一にする。
そして設定加熱条件以後の高温状態では、次の設定加熱条件に到達するまでの間、この角度が維持される。
When it is determined that the heating state has reached the set heating state, the arithmetic processing unit 494 causes the posture control unit 490 to have the inclination of each heating coil 451 in the set heating state stored in the storage unit 495. Thus, the operation of the displacement means 460 is controlled. Here, in the angle turning portion 492, the angle of the surface of the heating coil 451 that faces the heated region H is set by raising or lowering the upper portion of the support box 452 to different heights on the front side and the rear side. The inclination angle of each heating coil 451 in the heated state is adjusted.
For example, as shown in FIG. 18, each heating coil 451 is arranged with an inclination as shown by a solid line in the drawing until the set heating state is reached. After reaching the set heating state, the inclination of the heated region H changes due to unequal deformation of the workpiece W, so that the inclination is inclined at an angle θ as shown by the phantom line in the figure so as to correspond to this change. The gap between each heating coil 451 and the heated area H is made more uniform.
In a high temperature state after the set heating condition, this angle is maintained until the next set heating condition is reached.

さらに加熱状態が設定加熱状態に到達したことが判定されると、演算処理部494では、記憶部495に記憶されている複数の加熱コイル451の配置となるように、姿勢制御部490により変位手段460の動作が制御される。ここでは、被加熱領域の幅方向の縁側、特に上部の縁側が例えばワークWの不均等な変形により各加熱コイル451から離間する方向に変位するため、誘導加熱による発熱量が中間部分等に比べて低下し易いなどの理由により、被加熱領域Hの表面温度にむらが生じて中間部分よりも温度が低くなり易い。
そのため、図19に実線で示すように、設定加熱状態に到達する前には被加熱領域Hの幅方向における複数の加熱コイル451の位置が同等に配置されていたところを、図中の仮想線で示すように、一部の加熱コイル451の位置を被加熱領域Hの縁側にずらして配置する。必要により、複数の加熱コイル451の全部を縁側にすらして配置してもよい。これにより、被加熱領域Hの幅方向における加熱コイル451の対向面積の分布を調整し、被加熱領域Hの低温側がより多い対向面積となるように各加熱コイル451を配置し、低温側の発熱量をより大きくする。
そして、設定加熱条件以後の高温状態では、次の設定加熱条件に到達するまでの間この角度が維持される。
When it is further determined that the heating state has reached the set heating state, the arithmetic processing unit 494 causes the posture control unit 490 to displace the displacement means so that the plurality of heating coils 451 stored in the storage unit 495 are arranged. The operation of 460 is controlled. Here, since the edge side in the width direction of the heated region, in particular, the upper edge side is displaced in a direction away from each heating coil 451 due to, for example, unequal deformation of the workpiece W, the amount of heat generated by induction heating is larger than that of the intermediate portion or the like. For example, the surface temperature of the heated region H is uneven, and the temperature is likely to be lower than that of the intermediate portion.
Therefore, as shown by a solid line in FIG. 19, before reaching the set heating state, the positions of the plurality of heating coils 451 in the width direction of the heated region H are equally arranged. As shown, the positions of some of the heating coils 451 are shifted to the edge side of the heated region H. If necessary, all of the plurality of heating coils 451 may be arranged even on the edge side. Thereby, the distribution of the opposed area of the heating coil 451 in the width direction of the heated area H is adjusted, and each heating coil 451 is arranged so that the opposed area on the low temperature side of the heated area H becomes larger, and the heat generation on the low temperature side Make the amount larger.
In the high temperature state after the set heating condition, this angle is maintained until the next set heating condition is reached.

このような制御を1回又は複数回繰り返すことで、加熱完了状態まで誘導加熱処理工程S4を行い、被加熱領域Hの全体を均一に加熱する。被加熱領域Hの温度が所望の温度に到達したとき、或いは、所定の加熱時間が終了したとき、誘導加熱処理工程S4を終了する。   By repeating such control one or more times, the induction heat treatment step S4 is performed until the heating is completed, and the entire heated region H is uniformly heated. When the temperature of the heated region H reaches a desired temperature, or when a predetermined heating time is finished, the induction heating process S4 is finished.

誘導加熱処理工程S4が終了した後、冷却工程では、搬送ローダ部220により治具100を下降させ、冷却セクション500に治具100上のワークWを配置し、ワークWを回転させながら、複数位置に設けられた冷却ジャケット520からワークWに多量の冷却液を噴射し、ワークW全体を冷却する。ここでは、加熱セクション400の下方に冷却セクション500が設けられているため、加熱後短時間の間に冷却が開始される。これによりワークWの所望の焼入処理が行われる。
ワークWの被加熱領域Hの温度が十分に低下した段階で冷却工程を終了する。
After the induction heat treatment step S4 is completed, in the cooling step, the jig 100 is lowered by the transfer loader unit 220, the workpiece W on the jig 100 is placed in the cooling section 500, and the workpiece W is rotated while being moved to a plurality of positions. A large amount of coolant is sprayed onto the workpiece W from the cooling jacket 520 provided on the workpiece W to cool the entire workpiece W. Here, since the cooling section 500 is provided below the heating section 400, the cooling is started within a short time after the heating. Thereby, the desired hardening process of the workpiece | work W is performed.
When the temperature of the heated area H of the workpiece W is sufficiently lowered, the cooling process is finished.

その後、焼入されたワークWは治具100と共に搬送ローダ部220に吊り下げられ、搬入搬出セクション300に搬送されて、ワークWの焼入処理が完了する。   After that, the hardened workpiece W is hung on the transfer loader unit 220 together with the jig 100 and transferred to the carry-in / out section 300, and the hardening process of the work W is completed.

以上のような熱処理装置10及び加熱方法によれば、複数の加熱コイル451の位置を被加熱領域Hの幅方向に別々に変位させる変位手段460を備え、この変位手段460により各加熱コイル451の位置を変位させることで、被加熱領域Hの幅方向における複数の加熱コイル451の配置分布を調整するので、誘導加熱による発熱部位を加熱コイル451毎に調整することができる。そのため、被加熱領域Hの幅方向における発熱量分布を調整でき、被加熱領域Hの温度が被加熱領域Hの幅方向で不均一になることを防止でき、被加熱領域H全体を均一に所定の温度まで昇温することができる。   According to the heat treatment apparatus 10 and the heating method as described above, the displacement means 460 for separately displacing the positions of the plurality of heating coils 451 in the width direction of the heated region H is provided. By displacing the position, the arrangement distribution of the plurality of heating coils 451 in the width direction of the heated region H is adjusted, so that the heat generation site by induction heating can be adjusted for each heating coil 451. Therefore, the heat generation amount distribution in the width direction of the heated area H can be adjusted, the temperature of the heated area H can be prevented from becoming non-uniform in the width direction of the heated area H, and the entire heated area H can be uniformly determined. The temperature can be raised to

ここでは各加熱コイル451に供給する高周波電力を別々調整する電力調整手段491を備え、各加熱コイル451の位置を調整すると共に、電力調整手段491により各加熱コイル451に給電する高周波電力を異ならせて被加熱領域Hを加熱している。そのため被加熱領域Hの幅方向における発熱量分布をより適切に調整でき、被加熱領域H全体を均一に所定の温度まで昇温することが容易である。
複数のコイルが同じ形状を有しているので、複数の加熱コイル451を作製することが容易であり、補正係数をより安価に製造できる。
Here, power adjustment means 491 for separately adjusting the high frequency power supplied to each heating coil 451 is provided, the position of each heating coil 451 is adjusted, and the high frequency power supplied to each heating coil 451 by the power adjustment means 491 is varied. The heated area H is heated. Therefore, the heat generation amount distribution in the width direction of the heated region H can be adjusted more appropriately, and it is easy to raise the temperature of the entire heated region H uniformly to a predetermined temperature.
Since the plurality of coils have the same shape, it is easy to manufacture the plurality of heating coils 451, and the correction coefficient can be manufactured at a lower cost.

各変位手段460の動作を制御する姿勢制御部490を備え、姿勢制御部490により被加熱領域Hと各加熱コイル451との間のギャップに対応させて各加熱コイル451の位置を変位させている。そのため、ワークWが昇温することで不均一に変形した場合に、加熱コイル451の向きを調整する手間を簡略化したり無くしたりすることができる。
姿勢制御部490により加熱期間中に複数の加熱コイル451の位置を変位させている。そのため高温状態でワークWがより大きく変形しても、被加熱領域Hの幅全体を均一に加熱することが可能である。
A posture control unit 490 that controls the operation of each displacement means 460 is provided, and the position of each heating coil 451 is displaced by the posture control unit 490 corresponding to the gap between the heated region H and each heating coil 451. . Therefore, when the workpiece W is deformed unevenly as the temperature rises, the effort for adjusting the direction of the heating coil 451 can be simplified or eliminated.
The position of the plurality of heating coils 451 is displaced during the heating period by the attitude control unit 490. Therefore, even if the workpiece W is deformed more greatly in a high temperature state, the entire width of the heated region H can be heated uniformly.

なお、上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば上記では、被加熱領域Hの幅方向における複数の加熱コイル451の配置分布を調整すると共に、位置検出手段480により検出される測定位置を補正したり、加熱時の被加熱領域Hに沿うように加熱コイル451の角度を調整して配置しているが、測定位置の補正や加熱コイル451の角度を調整することなく、被加熱領域Hの幅方向における複数の加熱コイル451の配置分布をより適切に調整することで、被加熱領域の不均一な加熱状態のむらを小さくして均一化を図ることは可能である。
In addition, the said embodiment can be suitably changed within the scope of the present invention.
For example, in the above description, the arrangement distribution of the plurality of heating coils 451 in the width direction of the heated region H is adjusted, the measurement position detected by the position detection unit 480 is corrected, or the heated region H is heated. However, the distribution of the plurality of heating coils 451 in the width direction of the heated region H can be further improved without correcting the measurement position or adjusting the angle of the heating coil 451. By appropriately adjusting, it is possible to reduce the unevenness of the non-uniform heating state of the heated region and achieve uniformization.

上記では変位手段460により全ての加熱コイル451を別々に変位した例を説明したが、加熱コイル451を複数個、例えば2個づつ組み合わせて変位できるようにしてもよい。
複数の加熱コイル451の配置は、ギャップが変位することや被加熱領域Hの温度分布にむらが生じることを予め見越し、これに対応して予め配置を調整することで均一に加熱できるようにしてもよい。
ワークWとしては、加熱領域を誘導加熱したときに被加熱領域Hの一方の縁側と他方の縁側とで変形量が異ならないものであっても本発明を適用することが可能である。即ち、加熱時に被加熱領域Hの温度分布が不均一なときに本発明を適用して、各加熱コイル451の配置を調整することで加熱状態のむらを小さくして均一に加熱できる。
上記では、被加熱領域Hの幅と加熱コイル451の幅とが近似する例について説明したが、被加熱領域Hの幅より狭い幅を有する複数の加熱コイル451で加熱する場合にも本発明を適用できる。その場合、被加熱領域Hの全長を幅方向に並ぶ帯状の区画に区分けしたときの各区画の長さが異なるワークWを、被加熱領域Hの幅より狭い幅の複数の加熱コイル451で加熱する場合には、複数の加熱コイル451を帯状の区画の長さに応じて、複数の加熱コイル451の対向面積を設定するように配置してもよい。例えば同じ形状の加熱コイル451を長い区画では短い区画より多く配置することもできる。
The example in which all the heating coils 451 are separately displaced by the displacing means 460 has been described above, but a plurality of, for example, two heating coils 451 may be combined and displaced.
The arrangement of the plurality of heating coils 451 is foreseen in advance that the gap is displaced and the temperature distribution of the heated region H is uneven, and the arrangement is adjusted in advance so that the heating can be performed uniformly. Also good.
As the workpiece W, the present invention can be applied even if the deformation amount does not differ between one edge side and the other edge side of the heated region H when the heating region is induction-heated. That is, by applying the present invention when the temperature distribution of the heated region H is non-uniform during heating and adjusting the arrangement of the heating coils 451, the unevenness of the heating state can be reduced and heated uniformly.
In the above, the example in which the width of the heated region H and the width of the heating coil 451 are approximated has been described, but the present invention is also applied to the case where heating is performed with a plurality of heating coils 451 having a width narrower than the width of the heated region H. Applicable. In that case, the workpiece W having a different length in each section when the entire length of the heated area H is divided into strip-shaped sections arranged in the width direction is heated by a plurality of heating coils 451 having a width narrower than the width of the heated area H. In this case, the plurality of heating coils 451 may be arranged so as to set the facing areas of the plurality of heating coils 451 according to the length of the strip-shaped section. For example, more heating coils 451 having the same shape can be arranged in a long section than in a short section.

W ワーク
W1 基部
W2 突出部
W3 傾斜面
H 被加熱領域
C 回転中心
P1 搬入搬出位置
P2 吊り下げ位置
P3 加熱位置
10 熱処理装置(加熱装置)
40 加熱冷却架台
42 変位架台
43 位置検出支柱
44 位置検出台
100 治具
110 ワーク支持部
111 放射架台
112 回転ローラ(相対移動手段)
130 中央構造部
200 搬送機構
210 搬送レール
220 搬送ローダ部
246 回転駆動手段
255 回転駆動モータ
300 搬入搬出セクション
400 加熱セクション
410 治具保持機構
440 加熱冷却部
450 加熱部
451 加熱コイル
452 支持ボックス
460 変位手段
461 位置調整ハンドル
462 上下変位部
463 水平変位部
464 下架台
465 上下駆動機構
466 変位ガイドロッド
467 縦変位ネジ軸
468 変位軸受
469 上下駆動モータ
471 連結体
472 第1変位レール
473 上架台
474 第1変位駆動機構
475 第2変位レール
476 第2変位駆動機構
477 変位駆動モータ
478 横変位ネジ軸
479 変位突部
480 位置検出手段
481 第1進退機構
482 第2進退機構
483 径方向位置検出具
484 軸方向位置検出具
485 進退用駆動手段
486 ロッド
487 ガイドロッド
488 接触子
489 変化量検出部
490 姿勢制御部
491 電力調整手段
492 角度変向部
493 設定入力部
494 演算処理部
495 記憶部
496 加熱状態判定部
497 駆動制御部
500 冷却セクション
600 部品交換セクション
700 給電設備
701 携帯端末器
702 ケーブル
710 操作部
711 入出力画面
722,722A,722B,722C 変成器
723,723A,723B,723C 整合器
724 インバータ
724A 順変換部
724B 逆変換部
725 インバータ制御部
725A 順変換制御部
725B 逆変換制御部
726 スイッチ群
726A,726B,726C,726D,726E スイッチ
727 切り替え制御部
W Work W1 Base W2 Projection W3 Inclined surface H Heated area C Rotation center P1 Loading / unloading position P2 Hanging position P3 Heating position 10 Heat treatment apparatus (heating apparatus)
40 Heating / cooling frame 42 Displacement frame 43 Position detection column 44 Position detection table 100 Jig 110 Work support part 111 Radiation frame 112 Rotating roller (relative movement means)
130 Central structure 200 Transport mechanism 210 Transport rail 220 Transport loader section 246 Rotation drive means 255 Rotation drive motor 300 Loading / unloading section 400 Heating section 410 Jig holding mechanism 440 Heating / cooling section 450 Heating section 451 Heating coil 452 Support box 460 Displacement means 461 Position adjustment handle 462 Vertical displacement portion 463 Horizontal displacement portion 464 Lower base 465 Vertical drive mechanism 466 Displacement guide rod 467 Vertical displacement screw shaft 468 Displacement bearing 469 Vertical drive motor 471 Connecting body 472 First displacement rail 473 Upper base 474 First displacement Drive mechanism 475 Second displacement rail 476 Second displacement drive mechanism 477 Displacement drive motor 478 Lateral displacement screw shaft 479 Displacement protrusion 480 Position detection means 481 First advance / retreat mechanism 482 Second advance / retreat mechanism 483 Radial position detector 484 Axis Direction / position detector 485 Advance / retreat drive means 486 Rod 487 Guide rod 488 Contact 489 Change amount detection section 490 Attitude control section 491 Power adjustment section 492 Angle turning section 493 Setting input section 494 Calculation processing section 495 Storage section 496 Heating state determination Unit 497 drive control unit 500 cooling section 600 parts replacement section 700 power supply equipment 701 portable terminal 702 cable 710 operation unit 711 input / output screen 722, 722A, 722B, 722C transformer 723, 723A, 723B, 723C matching unit 724 inverter 724A Conversion unit 724B Reverse conversion unit 725 Inverter control unit 725A Forward conversion control unit 725B Reverse conversion control unit 726 Switch group 726A, 726B, 726C, 726D, 726E Switch 727 Switching control unit

Claims (9)

一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する加熱装置であって、
上記被加熱領域の一部に対向する複数の加熱コイルと、上記ワークと上記複数の加熱コイルとを上記一方向に沿って相対移動させる相対移動手段と、上記加熱コイルの位置を上記被加熱領域の幅方向に別々に変位させる変位手段と、を備え、
上記変位手段により上記各加熱コイルを変位させることで、上記複数の加熱コイルと上記被加熱領域との対向面積が上記被加熱領域の幅方向に変化するように調整して、上記複数の加熱コイルにより上記被加熱領域を加熱する、誘導加熱装置。
A heating device that inductively heats a workpiece that extends in one direction and has a heated region set,
A plurality of heating coils opposed to a part of the heated region; a relative moving means for relatively moving the work and the plurality of heating coils along the one direction; and a position of the heating coil as the heated region. Displacement means for separately displacing in the width direction of
By displacing each heating coil by the displacing means, the opposing areas of the plurality of heating coils and the heated region are adjusted so as to change in the width direction of the heated region, and the plurality of heating coils An induction heating apparatus that heats the heated area by the above.
前記複数の加熱コイルに供給する高周波電力を別々に調整する電力調整手段を備え、
前記変位手段により上記各加熱コイルの位置を調整すると共に、上記電力調整手段により上記各加熱コイルに給電する高周波電力を異ならせて、上記複数の加熱コイルにより上記被加熱領域を加熱する、請求項1に記載の誘導加熱装置。
Power adjustment means for separately adjusting the high-frequency power supplied to the plurality of heating coils,
The position of each said heating coil is adjusted with the said displacement means, The said to-be-heated area | region is heated with the said some heating coil by varying the high frequency electric power supplied to each said heating coil with the said power adjustment means. 2. The induction heating apparatus according to 1.
前記複数のコイルが同じ形状を有する、請求項1又は2に記載の誘導加熱装置。   The induction heating device according to claim 1, wherein the plurality of coils have the same shape. 前記ワークは、加熱領域を誘導加熱したときに上記被加熱領域の一方の側縁側と他方の側縁側とで変形量が異なるものである、請求項1乃至3の何れかに記載の誘導加熱装置。   The induction heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the workpiece has a deformation amount different between one side edge side and the other side edge side of the heated region when the heating region is induction-heated. . 前記変位手段には該変位手段の動作を制御する姿勢制御部が設けられ、該姿勢制御部は、前記被加熱領域と前記各加熱コイルとの間のギャップに対応させて上記各加熱コイルの位置を変位させる、請求項4に記載の誘導加熱装置。   The displacement means is provided with an attitude control unit that controls the operation of the displacement means, and the attitude control unit is configured to position the heating coils in correspondence with the gaps between the heated area and the heating coils. The induction heating device according to claim 4, wherein the induction heating device is displaced. 前記姿勢制御部は、加熱期間中に前記複数の加熱コイルの位置を変位させる、請求項5に記載の誘導加熱装置。   The induction heating apparatus according to claim 5, wherein the posture control unit displaces positions of the plurality of heating coils during a heating period. 前記姿勢制御部は、前記ワークの加熱条件を入力する設定入力部と、前記被加熱領域の想定加熱状態における上記加熱領域と前記複数の加熱コイルとの間のギャップに対応した該複数の加熱コイルの配置を決定する演算処理部と、上記被加熱領域の加熱状態が上記想定加熱状態に達したことを判定する加熱状態判定部と、上記想定加熱状態に達したときに上記複数の加熱コイルの配置に基づいて前記変位手段を駆動する駆動制御部と、を備え、
上記演算処理部は、予め設定されたシミュレーション処理により上記加熱条件に基づいて上記想定加熱状態における上記ギャップを演算して上記複数の加熱コイルの配置を決定する、請求項5又は6に記載の誘導加熱装置。
The posture control unit includes a setting input unit that inputs a heating condition of the workpiece, and the plurality of heating coils corresponding to gaps between the heating region and the plurality of heating coils in an assumed heating state of the heated region. An arithmetic processing unit that determines the arrangement of the heating region, a heating state determination unit that determines that the heating state of the heated region has reached the assumed heating state, and a plurality of heating coils when the assumed heating state is reached. A drive control unit that drives the displacement means based on the arrangement,
The induction according to claim 5 or 6, wherein the calculation processing unit calculates the gap in the assumed heating state based on the heating condition by a preset simulation process and determines the arrangement of the plurality of heating coils. Heating device.
一方向に延びて被加熱領域が設定されたワークを誘導加熱する加熱方法であって、
上記被加熱領域の一部に加熱コイルを対向させ、上記ワークと上記加熱コイルとを上記一方向に沿って相対移動させつつ上記加熱コイルにより上記ワークを加熱する加熱工程を備え、
加熱期間中に上記複数の加熱コイルを上記被加熱領域の幅方向に別々に変位させることで、上記複数の加熱コイルと上記被加熱領域との対向面積が上記被加熱領域の幅方向に変化するように調整する、誘導加熱方法。
It is a heating method for induction heating a work extending in one direction and having a heated area set,
A heating step in which a heating coil is opposed to a part of the heated region, and the workpiece is heated by the heating coil while the workpiece and the heating coil are relatively moved along the one direction;
By separately displacing the plurality of heating coils in the width direction of the heated region during the heating period, the facing area of the plurality of heating coils and the heated region changes in the width direction of the heated region. Adjust the induction heating method.
予め設定されたシミュレーション処理により加熱条件に基づいて上記想定加熱状態における上記ギャップを演算して上記複数の加熱コイルの配置を決定する、請求項8に記載の誘導加熱方法。   The induction heating method according to claim 8, wherein the gaps in the assumed heating state are calculated based on heating conditions by a preset simulation process to determine the arrangement of the plurality of heating coils.
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