JP2885511B2 - Apparatus and apparatus for induction hardening machine components with precise power output control - Google Patents

Apparatus and apparatus for induction hardening machine components with precise power output control

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JP2885511B2
JP2885511B2 JP3513384A JP51338491A JP2885511B2 JP 2885511 B2 JP2885511 B2 JP 2885511B2 JP 3513384 A JP3513384 A JP 3513384A JP 51338491 A JP51338491 A JP 51338491A JP 2885511 B2 JP2885511 B2 JP 2885511B2
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Abstract

An induction hardening machine for contour hardening of machine components such as gears includes a phase angle detector circuit (112) which produces a pulse for each corresponding detection of a predetermined phase angle of an AC signal. A start switch (SW2) and the pulse produced by the phase detector provide inputs to a circuit (116) which requires concurrence of the pulse and activation of the switch before a predetermined width signal pulse is produced. The predetermined width signal pulse activates power switching devices (114) to supply a predetermined power signal to an RF generator (120) coupled to an induction heating coil (128). Precise induction heating is accomplished via precise control of power input to the RF generator (120).

Description

【発明の詳細な説明】 (関連出願) 本願は、同じ発明思想により1990年8月6日出願され
た係属中の米国特許出願第07/563,398号「Apparatus an
d Method of Induction−Hardening Machine Component
s With Precise Power Output Control」の一部継続出
願である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION RELATED APPLICATIONS This application is a pending application Ser. No. 07 / 563,398, filed Aug. 6, 1990, entitled Apparatus an
d Method of Induction-Hardening Machine Component
s With Precise Power Output Control ”.

(技術分野) 本発明は、誘導加熱の技術に関し、特に歯車の如き機
械構成要素の肌焼きのための誘導加熱装置の用法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technology of induction heating, and more particularly to the use of induction heating devices for case hardening of mechanical components such as gears.

(背景技術) 歯車、スプライン止されたシェーブ(Shave)および
スプロケットの如き機械構成要素は、しばしば高いトル
ク負荷、摩擦疲労および衝撃負荷を受ける。この形式の
歯車は、典型的には動力伝達装置の駆動列において使用
される。このような機械構成要素の高周波焼入れのため
の装置および方法は、その内容が参考のため本文に引用
されるStorm等の米国特許第4,845,328号に記載されてい
る。Storm等の米国特許および本願は、共に同じ譲受人
である米国インディアナ州IndianapolisのContour Hard
ening社により所有されている。
BACKGROUND ART Mechanical components such as gears, splined shaves and sprockets often experience high torque loads, frictional fatigue and impact loads. Gears of this type are typically used in drive trains of power transmissions. An apparatus and method for induction hardening of such machine components is described in U.S. Patent No. 4,845,328 to Storm et al., The contents of which are incorporated herein by reference. Storm et al. And U.S. Patent are both assigned to Contour Hard of Indianapolis, Indiana, U.S.A.
Owned by ening.

当技術において周知のように、歯車の歯列の硬化のた
めの公知の装置は、低周波電流が歯車の歯列の予熱のた
め使用され、次いで高周波(無線周波)電流が歯車の歯
列の急冷硬化に先立ち最終的な加熱のために使用される
誘導加熱のための2周波数装置を含む。この2周波数の
高周波焼入れ概念については、論文「Induction Gear H
ardening by the Dual−Frequency Method」(Heat Tre
ating Magazine、第19巻、第6号、1987年6月刊)に記
載されている。
As is well known in the art, known devices for the hardening of gear teeth are such that a low frequency current is used to preheat the gear teeth and then a high frequency (radio frequency) current is applied to the gear teeth. Includes a dual frequency device for induction heating used for final heating prior to quench hardening. For the concept of induction hardening of these two frequencies, see the paper "Induction Gear H
ardening by the Dual-Frequency Method "(Heat Tre
ating Magazine, Vol. 19, No. 6, June 1987).

前記論文に説明される通り、2周波数加熱法は高周波
および低周波の両加熱ソースを使用する。歯車は、最初
に、歯車の歯列全体を予熱するため必要なエネルギを提
供する比較的低い周波数ソース(3〜10KHz)で誘導加
熱される。この工程の直後に、典型的には歯車の寸法お
よび歯車の歯列の直径ピッチに応じて100乃至300KHzの
範囲にわたる高周波ソースで誘導加熱が続く。高周波ソ
ースは、歯列の輪郭面を肌焼き温度まで急激に最終加熱
する。次に、歯車は所定の硬度まで急冷されて焼き戻さ
れる。
As described in that article, the dual frequency heating method uses both high and low frequency heating sources. The gear is first induction heated with a relatively low frequency source (3-10 KHz) that provides the necessary energy to preheat the entire gear dentition. Immediately following this step, induction heating is followed by a high frequency source typically ranging from 100 to 300 KHz, depending on the size of the gear and the diameter pitch of the gear teeth. The high frequency source heats the contour of the dentition rapidly to the case temperature. Next, the gear is quenched to a predetermined hardness and tempered.

誘導加熱は、鉄合金の歯車を加熱する最も早い公知の
方法である。ある用途においては、予熱用低周波加熱プ
ロセスが最終加熱のRF加熱に先行する。高周波RF加熱工
程に対する加熱時間は、典型的には0.10乃至2.0秒の範
囲にある。誘導加熱においては、歯車は主軸上に取付け
られ、誘導加熱コイル内部に置かれる間回転される。早
い電力パルスが誘導加熱コイルに供給され、これで歯車
の歯列の最適の最終熱を得る。次に、加工片は手動ある
いは自動的に水による急冷浴へ移動される。高周波焼入
れは必要なだけの熱量を部品に与えるため、肌焼き深さ
要件および歪みの仕様は大きな精度で満たされる。
Induction heating is the fastest known method of heating iron alloy gears. In some applications, a low frequency heating process for preheating precedes RF heating for final heating. Heating times for the RF heating step are typically in the range of 0.10 to 2.0 seconds. In induction heating, the gears are mounted on a main shaft and rotated while being placed inside the induction heating coil. A fast pulse of power is supplied to the induction heating coil to obtain optimal final heat of the gear teeth. The workpiece is then manually or automatically transferred to a water quench bath. Since induction hardening imparts the required amount of heat to the component, case hardening requirements and distortion specifications are met with great accuracy.

誘導加熱プロセスにおいては、2周波数あるいは単一
周波数の如何に拘わらず、また部品およびその材料の種
類を問わず、部品の特性が誘導加熱コイルおよび適当な
機械設定の双方の最適設計を要求する。特に、高周波電
力信号が最終熱を生成するため誘導加熱コイルに供給さ
れる時間数は最も激しいパラメータである。歯車の硬化
のため必要な正確な熱量は、電力信号が誘導加熱コイル
に供給される正確な時間数と直接関連する。
In induction heating processes, whether dual frequency or single frequency, and regardless of the type of component and its material, the characteristics of the component require an optimal design of both the induction heating coil and the appropriate machine settings. In particular, the number of hours that the high frequency power signal is supplied to the induction heating coil to produce the final heat is the most critical parameter. The exact amount of heat required for gear hardening is directly related to the exact number of hours that the power signal is supplied to the induction heating coil.

伝統的に、先に述べた如き誘導加熱コイルに電力を供
給するための技術においては2つのシステムが周知であ
る。第1のシステムは、「ソリッドステート」ジェネレ
ータ法として当技術において知られるものを使用し、こ
れにおいてはバイポーラあるいはCMOSであるトランジス
タの如き高電力増幅装置が高周波発振信号を誘導加熱コ
イルに供給するための高周波RFジェネレータにおいて使
用される。別の試みは、真空管のRFジェネレータを用
い、高周波高電力の真空管発振回路に対する電力をオン
/オフするサイリスタ形式のデバイスを使用することで
ある。いずれの発振回路の出力も、変圧器により誘導加
熱コイルに接続される。金属構造体を肌焼きするため設
計された誘導加熱コイル装置の技術における一部の専門
家は、これまで誘導加熱コイルに対する電力供給の正確
な調時制御のゆえにソリッドステート高周波RFジェネレ
ータを選好してきた。真空管RFジェネレータは、典型的
には、これもJEDECの記載において逆阻止トライオード
・サイリスタとしても知られるシリコン制御整流器(SC
R)の如きサイリスタ・デバイスのオン/オフ・タイミ
ング特性の影響を受けるその入力電力を受取る。SCRに
より生じる電力供給のタイミング変動は、このようなデ
バイスの動作に固有のものである。特に、一旦SCRが部
分的なサイクル間「オン状態」にされると、例えゲート
に与えられたオン/オフ信号が除去されるかあるいは消
勢されても、アノードからカソード端子が正の電圧でバ
イアスされる限り、SCRは電流を通し続けることにな
る。SCRにより伝送される60サイクルの電力信号の最悪
の場合でも、60サイクルの波形の半分が連続する8.33ミ
リ秒であるため、8ミリ秒以上の別の電力信号がSCRに
より伝達される結果となる。
Traditionally, two systems are well known in the art for powering induction heating coils as described above. The first system uses what is known in the art as a "solid state" generator method, in which a high power amplifier such as a transistor, which is bipolar or CMOS, supplies a high frequency oscillating signal to an induction heating coil. Used in high frequency RF generators. Another attempt is to use a thyristor-type device that uses a vacuum tube RF generator to turn on and off power to a high frequency, high power vacuum tube oscillator circuit. The output of any of the oscillating circuits is connected to an induction heating coil by a transformer. Some experts in the technology of induction heating coil equipment designed to case harden metal structures have so far favored solid-state RF generators for precise timing control of the power supply to induction heating coils . The tube RF generator is typically a silicon controlled rectifier (SC), also known as a reverse blocking triode thyristor in the JEDEC description
R) receives its input power which is affected by the on / off timing characteristics of the thyristor device, such as R). The power supply timing variations caused by the SCR are inherent in the operation of such devices. In particular, once the SCR is turned "on" for a partial cycle, the anode to cathode terminals remain at a positive voltage even if the on / off signal applied to the gate is removed or deactivated. As long as it is biased, the SCR will continue to conduct current. Even in the worst case of a 60-cycle power signal transmitted by the SCR, half of the 60-cycle waveform is 8.33 milliseconds in a row, resulting in another power signal of 8 milliseconds or more transmitted by the SCR. .

真空管RFジェネレータが誘導加熱コイルに対する電力
の供給の際その特性的な電力供給カーブの故に、誘導加
熱技術において一部の者により選好されることが認めら
れる。更に、SCRは反復される高電力のスイッチング回
路を選択する装置であるため、特定量の電力を高電力真
空管RFジェネレータへ供給するためSCRを正確に制御す
る技術が必要とされる。
It is recognized that vacuum tube RF generators are preferred by some in induction heating technology because of their characteristic power supply curve when supplying power to the induction heating coil. In addition, because SCRs are devices that select repetitive high-power switching circuits, techniques are needed to accurately control the SCR to provide a specified amount of power to the high-power vacuum tube RF generator.

シリコン制御整流器の電源の調時された電力出力を更
に正確に制御するための方法および装置が、肌焼き装置
において使用される誘導加熱コイルへ供給される電力信
号を正確に制御するため必要である。
A method and apparatus for more accurately controlling the timed power output of a silicon controlled rectifier power supply is needed to accurately control the power signal supplied to an induction heating coil used in a case-hardening device. .

(発明の概要) 本発明による電力出力の正確な制御による機械構成要
素の高周波焼入れのための装置は、AC電力信号を生じる
AC電源と、AC電源と接続されてAC電力信号のゼロ交差を
検出してこれに応じるゼロ交差信号を生じるゼロ交差検
出装置と、電力入力およびこの電力入力に与えられる信
号に応答して高周波高電力信号を生じる出力を有する高
周波ジェネレータと、歯車と嵌合する寸法でありジェネ
レータの出力と接続される高周波誘導加熱コイルとを含
み、このコイルは歯車を介して高周波電気信号を生じ、
励起入力およびAC電源と接続される電力入力および電力
出力を有するサイリスタ電力スイッチング装置を含み、
この電力スイッチング装置は励起入力に与えられる信号
に応答して電力出力にAC電力信号を生じ、ゼロ交差検出
器およびサイリスタ電力スイッチング装置の励起入力と
接続されて励起時間を計算して対応する励起信号を励起
入力に供給するプロセッサ装置を含み、このプロセッサ
装置は、 1)所定の励起時間を入力する装置と、2)励起時間と
遅延時間の和がAC電力信号の期間の最小整数倍と対応す
るように遅延時間を計算する装置と、3)ユーザが供給
する手動サイクルの開始入力信号を受取る入力装置とを
含み、プロセッサ装置は、ゼロ交差信号を検出して、励
起信号が前記AC電力信号の以後のゼロ交差と略々同時に
消勢されるように励起信号を励起入力に供給する前の遅
延時間と等しい期間遅延させることにより、サイクル始
動入力信号に応答する。
SUMMARY OF THE INVENTION An apparatus for induction hardening of machine components with precise control of power output according to the present invention produces an AC power signal
An AC power source, a zero-crossing detector connected to the AC power source for detecting a zero-crossing of the AC power signal and producing a corresponding zero-crossing signal, and a high-frequency high in response to the power input and a signal applied to the power input. A high-frequency generator having an output that produces a power signal, and a high-frequency induction heating coil sized to mate with the gear and connected to the output of the generator, the coil producing a high-frequency electrical signal through the gear;
A thyristor power switching device having a power input and a power output connected to an excitation input and an AC power source;
This power switching device produces an AC power signal at the power output in response to a signal provided to the excitation input, and is connected to the zero crossing detector and the excitation input of the thyristor power switching device to calculate an excitation time and to generate a corresponding excitation signal. To the excitation input, comprising: 1) a device for inputting a predetermined excitation time, and 2) the sum of the excitation time and the delay time corresponds to the minimum integer multiple of the period of the AC power signal. And 3) an input device for receiving a user-supplied manual cycle start input signal, wherein the processor device detects a zero-crossing signal and generates an excitation signal of the AC power signal. The cycle start input signal is delayed by a period equal to the delay time before the excitation signal is applied to the excitation input so that it is deactivated substantially simultaneously with a subsequent zero crossing. Respond to

本発明の別の特質による高周波焼入れ装置は、AC電力
信号を生じるAC電源と、AC電力信号の予め定めた位相角
を検出する位相検出装置とを含み、この検出装置は、予
め定めた位相角が検出される時検出信号を生じ、電力入
力および電力入力に与えられた電力信号に応答して電力
出力に高周波高電力信号を生じる電力出力を有する高周
波ジェネレータ装置と、電力出力と接続される高周波誘
導加熱コイルとを含み、この加熱コイルは高周波高電力
信号に応答して高周波電磁信号を放出し、AC電力信号に
接続される電力スイッチング装置を含み、この電力スイ
ッチング装置は励起入力を含み、前記電力スイッチング
装置は、励起入力における信号の受取りと同時に電力入
力にAC電力信号を供給し、検出信号に応答して予め定め
た持続時間の励起信号を励起入力に供給するタイマー回
路装置を含む。
An induction hardening device according to another aspect of the present invention includes an AC power supply that generates an AC power signal, and a phase detection device that detects a predetermined phase angle of the AC power signal, wherein the detection device has a predetermined phase angle. A high-frequency generator device having a power input that generates a detection signal when a power is input and generates a high-frequency high-power signal at the power output in response to the power input and the power signal applied to the power input; An induction heating coil, the heating coil emitting a high frequency electromagnetic signal in response to the high frequency high power signal, including a power switching device connected to the AC power signal, the power switching device including an excitation input; The power switching device supplies an AC power signal to the power input at the same time as receiving the signal at the excitation input, and provides an excitation signal of a predetermined duration in response to the detection signal. Includes a timer circuit device that supplies the excitation input.

本発明の別の特質によれば、AC電源と、電力入力を有
する高周波ジェネレータと、高周波誘導加熱コイルとを
含む高周波焼入れ装置に供給される電力を正確に制御す
る方法は、AC電源の予め定めた位相角を検出し、予め定
めた位相角の検出に応答して予め定めた期間高周波ジェ
ネレータの電力入力にAC電源を接続するステップを含
む。
According to another aspect of the present invention, a method for accurately controlling the power supplied to an induction hardening device including an AC power source, a high frequency generator having a power input, and a high frequency induction heating coil is provided by a method comprising: Detecting the predetermined phase angle and connecting an AC power source to the power input of the high frequency generator for a predetermined period in response to the detection of the predetermined phase angle.

本発明の更に別の特質による、高周波誘導加熱コイル
の電力供給を正確に制御する高周波焼入れ装置は、AC電
力信号を生じるAC電源と、AC電力信号の予め定めた位相
角の検出に応答して第1の信号を生じる第1の回路装置
と、スイッチ装置が励起される時始動信号を生じるスイ
ッチ装置と、第1の信号と始動信号の同時の発生に応答
してこれに応じて予め定めた持続時間の励起信号を生じ
る第2の回路装置と、電力入力に供給される信号に応答
して高周波高電力信号を生じる電力入力を有する高周波
ジェネレータ装置と、AC電力信号に接続され、予め定め
た持続時間の励起信号に応答してAC電力信号を高周波ジ
ェネレータへ供給する電力スイッチング装置とを含む。
According to yet another aspect of the present invention, an induction hardening device for accurately controlling the power supply of a high frequency induction heating coil is provided in response to detecting an AC power source producing an AC power signal and a predetermined phase angle of the AC power signal. A first circuit device for generating a first signal, a switch device for generating a start signal when the switch device is energized, and a predetermined correspondingly responsive to the simultaneous occurrence of the first signal and the start signal. A second circuit arrangement for producing a duration excitation signal; a high frequency generator apparatus having a power input for producing a high frequency high power signal in response to a signal supplied to the power input; a predetermined circuit connected to the AC power signal; A power switching device for providing an AC power signal to the high frequency generator in response to the duration excitation signal.

本発明の1つの目的は、改善された高周波焼入れ機の
提供にある。
One object of the present invention is to provide an improved induction hardening machine.

本発明の別の目的は、高周波焼入れ機の誘導加熱コイ
ルに供給される電力信号を更に正確に制御することによ
り肌焼きの間歯車の加熱を正確に制御する方法の提供に
ある。
Another object of the present invention is to provide a method for accurately controlling the heating of gears during case hardening by more precisely controlling the power signal supplied to the induction heating coil of the induction hardening machine.

本発明の別の目的は、全電力出力信号がより高い精度
で制御できるように更に正確な高電力スイッチング回路
を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a more accurate high power switching circuit so that the total power output signal can be controlled with greater accuracy.

本発明の上記および他の目的については、望ましい実
施態様の以降の記載から更に明らかになるであろう。
The above and other objects of the present invention will become more apparent from the following description of preferred embodiments.

(図面の簡単な説明) 図1は、本発明による高周波焼入れシステムの典型的
な実施例のブロック図、 図2は、SCRのゲートに供給されるある入力条件に関
するSCRの活動状態即ち「オン」状態における変動を示
すタイミング図、 図3は、従来技術の装置と比較して本発明の電力スイ
ッチングSCR回路により生じる電力出力信号における変
動を示すグラフ、 図4は、本発明による高周波焼入れシステムの別の実
施例のブロック図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an exemplary embodiment of an induction hardening system according to the present invention; FIG. 2 is an SCR activity or "on" condition for certain input conditions provided to the SCR gate. FIG. 3 is a graph showing the variation in the power output signal caused by the power switching SCR circuit of the present invention compared to the prior art device. FIG. 4 is another diagram of the induction hardening system according to the present invention. FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of FIG.

(実施例) 本発明の原理の理解を促す目的のため、図面に示され
る実施例を参照し、その説明のため特定用語が用いられ
る。しかし、これにより本発明の範囲を限定する意図は
なく、例示された装置における変更および更なる修正、
および実施例に示される如き本発明の原理の更なる応用
は本発明が関連する当業者には通常着想されるものであ
ることが理解されよう。
EXAMPLES For the purpose of promoting an understanding of the principle of the present invention, reference will be made to examples shown in the drawings, and specific terms will be used for the description. However, this is not intended to limit the scope of the invention, and changes and further modifications in the illustrated device,
It will be understood that further applications of the principles of the present invention, as set forth in the examples, will normally occur to those skilled in the art to which the present invention pertains.

次に図1において、本発明による高周波焼入れシステ
ム10が示される。スイッチSW1は、歯車の肌焼きを惹起
即ち開始するため励起信号をシステム・プロセッサ12へ
提供する。システム・プロセッサ12は、タイミング・パ
ラメータを用いて誘導加熱コイルに供給される電力信号
を制御するようにユーザによりプログラムされる。プロ
セッサ12は、オン/オフ電力スイッチング信号に電力ス
イッチングSCR回路14へ与える。システム・プロセッサ1
2は、ゼロ交差検出器16からゼロ交差標識入力信号を受
取る。3b高電圧電源18からの1つの位相b1がゼロ交差検
出器16の入力に与えられる。この3b高電圧電源18は、3
相の高電圧電力を電力スイッチングSCR回路14へ供給す
る。システム・プロセッサ12は、励起される時、半波あ
るいは全波のいずれかのAC電力信号を昇圧変圧器22の一
次巻線に供給する。変圧器22は、典型的には480ボルト
の3相信号であるAC電力信号b1、b2、b3を整流器および
フィルタ24がその出力に24,000ボルトのDC信号を生じる
電圧レベルまで昇圧する。
Referring now to FIG. 1, there is shown an induction hardening system 10 according to the present invention. Switch SW1 provides an excitation signal to system processor 12 to initiate or initiate gear hardening. The system processor 12 is programmed by the user to control the power signal supplied to the induction heating coil using the timing parameters. Processor 12 provides the on / off power switching signal to power switching SCR circuit 14. System processor 1
2 receives the zero-crossing beacon input signal from the zero-crossing detector 16. One phase b 1 from the 3b high voltage power supply 18 is provided to the input of the zero crossing detector 16. This 3b high voltage power supply 18
The phase high voltage power is supplied to the power switching SCR circuit 14. When energized, the system processor 12 supplies either a half-wave or a full-wave AC power signal to the primary winding of the boost transformer 22. Transformer 22 boosts AC power signals b 1 , b 2 , b 3 , which are typically 480 volt three-phase signals, to a voltage level at which rectifier and filter 24 produces a 24,000 volt DC signal at its output.

整流器フィルタ24の出力におけるこの24,000ボルトの
DC信号は、真空管形式の高エネルギRF発振器26に対する
電源である。高エネルギRF発振器26の出力は、巻線20を
介して誘導加熱コイル28に接続される。誘導加熱コイル
28は、RF信号がその入力に供給される時、肌焼き加熱信
号を歯車30の歯車の歯列に供給する。
This 24,000 volts at the output of the rectifier filter 24
The DC signal is a power source for a high-energy RF oscillator 26 in the form of a vacuum tube. The output of the high energy RF oscillator 26 is connected via a winding 20 to an induction heating coil 28. Induction heating coil
28 provides a case hardening heating signal to the gear teeth of gear 30 when an RF signal is provided to its input.

システム10の構成要素22、24、26は高周波高電力RFジ
ェネレータであるRFジェネレータ20の一部である。RFジ
ェネレータ20は、米国ウィスコンシン州Mcnomonee Fall
s、Megal Drive N92 W15800のPillar Industries社によ
り随時供給されるシステムである。このRFジェネレータ
20は、「450/600キロワットRFジェネレータ」と呼ばれ
る。
Components 22, 24, 26 of system 10 are part of RF generator 20, which is a high frequency, high power RF generator. RF generator 20 falls in McNomonee, Wisconsin, USA
s, Mega Drive N92 W15800 This system is supplied from time to time by Pillar Industries. This RF generator
The 20 is called the "450/600 kW RF generator".

歯車30の特定の形状および物理的属性は、適当な肌焼
き結果を生じるために電力スイッチングSCR回路14がシ
ステム・プロセッサ12により「オン」にされる正確な時
間量を要求する。ある場合には、SCR回路14がオンにさ
れる時間量は、歯車30の所定の加熱および肌焼きを得る
ためには0.10秒程度の短い期間である。このような条件
を念頭におけば、ゼロ交差検出器16を含まなかった従来
技術の装置が何故誘導加熱コイル28に供給される電力信
号量即ち全電力を正確に制御することができなかったか
を容易に知ることができる。
The particular shape and physical attributes of the gear 30 require an exact amount of time that the power switching SCR circuit 14 is turned "on" by the system processor 12 to produce a suitable case-burning result. In some cases, the amount of time that the SCR circuit 14 is turned on is a short period of time, on the order of 0.10 seconds, to obtain the predetermined heating and case-burning of the gear 30. With these conditions in mind, it can be seen why prior art devices that did not include zero-crossing detector 16 could not accurately control the amount of power signal supplied to induction heating coil 28, i.e., total power. You can easily find out.

本発明のシステム・プロセッサ12は、典型的には、正
確なメモリーおよび計算能力を持つコンピュータと、CR
T/キーボード装置の如きプログラミング入力装置とを含
んでいる。更に、プロセッサ12は、制御プログラムの格
納および呼出しにおいて使用されるフロッピー・ディス
ク・ドライブまたはハード・ディスク・ドライブの如き
大容量記憶装置を有する。動作においては、電力スイッ
チングSCR回路14が誘導加熱コイル28に対して固定量の
高周波電力信号を供給するためオンに切換えられるべき
正確な時間である特定の「オン時間」即ち加熱時間につ
いて、オペレータがキーボードを介してシステム・プロ
セッサ12をプログラムする。このプログラムされた「オ
ン時間」情報に応答して、システム・プロセッサ12が8.
33ミリ秒(60Hz波形の周期)で除される「オン時間」間
の差と等しい特定の「オン時間」に対する補数値を計算
する。この計算からの剰余は8.33ミリ秒から差引かれ
て、RFジェネレータへ電力を供給するためSCR回路14を
励起するに先立ち検出器16の入力に存在する60Hz信号の
ゼロ交差を検出した後プロセッサ12が遅れるべき遅延時
間である時間値を生じる。この時間的遅延の計算は、SC
R回路に対するオン期間即ち伝導期間の終りがゼロ交差
検出器16の入力に供給される電力信号b1のゼロ交差ある
いはその直前に正確に対応するように意図される。この
ため、アノードからカソード端子が順方向にバイアスさ
れる限り伝導状態を維持するSCRは、システム・プロセ
ッサ12がSCR回路14に対して回路14に対する入力を消勢
することにより遮断するように信号した後の実質的期間
オンの状態を維持しない。
The system processor 12 of the present invention typically includes a computer with accurate memory and
And a programming input device such as a T / keyboard device. Further, processor 12 has a mass storage device such as a floppy disk drive or hard disk drive used in storing and retrieving control programs. In operation, the operator determines the specific `` on time '' or heating time, which is the exact time at which the power switching SCR circuit 14 must be turned on to provide a fixed amount of high frequency power signal to the induction heating coil 28. Program the system processor 12 via the keyboard. In response to this programmed `` on-time '' information, the system processor 12 activates 8.
Calculate the complement value for a particular "on-time" equal to the difference between "on-times" divided by 33 milliseconds (60 Hz waveform period). The remainder from this calculation is subtracted from 8.33 milliseconds and the processor 12 detects the zero crossing of the 60 Hz signal present at the input of the detector 16 prior to exciting the SCR circuit 14 to power the RF generator. Produces a time value that is the delay time to be delayed. The calculation of this time delay is SC
Is intended to end the on-period or conduction period for R circuit corresponds exactly to the zero crossing or immediately preceding the power signal b 1 which is fed to the input of the zero crossing detector 16. Thus, the SCR, which remains conductive as long as the anode-to-cathode terminals are forward biased, has signaled the system processor 12 to shut off by deactivating the input to circuit 14 to SCR circuit 14. It does not remain on for a substantial period later.

当技術においては、SCR回路14が半波あるいは全波の3
b出力信号を変圧器22に供給することが周知である。こ
の信号の性質が半波であるならば、上記の除数(8.33ミ
リ秒)は16.67ミリ秒となり、剰余は16.67ミリ秒から差
引かれる。更に、半波出力SCR回路を励起するための適
当なタイミング基準点を決定するための負の勾配のゼロ
交差を検出しなければならない。このため、所定の「オ
ン時間」が16.67により除され、その剰余は16.67から差
引かれる。この差引きプロセスの結果は、半波出力を生
じるようにSCR回路14を励起するに先立ち電力信号の負
の勾配のゼロ交差後に要求される遅延期間である。SCR
回路14の他の位相(b2およびb3)は回路14に対する入力
が消勢された後も「オン」状態をそれぞれするが、上記
の手法はSCR回路14からの正確な反復可能な電力出力を
生じる。
In the art, the SCR circuit 14 has a half-wave or full-wave
It is well known to provide a b output signal to a transformer 22. If the nature of this signal is half-wave, then the divisor (8.33 ms) is 16.67 ms and the remainder is subtracted from 16.67 ms. In addition, a negative slope zero crossing must be detected to determine an appropriate timing reference point to excite the half-wave output SCR circuit. Thus, the predetermined "on-time" is divided by 16.67, and the remainder is subtracted from 16.67. The result of this subtraction process is the delay period required after the negative slope zero crossing of the power signal prior to exciting the SCR circuit 14 to produce a half-wave output. SCR
Although the other phases of circuit 14 (b 2 and b 3 ) each remain “on” even after the input to circuit 14 is de-energized, the above approach provides accurate and repeatable power output from SCR circuit 14. Is generated.

次に図2において、あるゲート信号条件に関するSCR
の活動状態即ち「オン」状態における変化を示すタイミ
ング図が示される。カーブ40は、検出器16の入力におけ
るb1信号を表わす標準的な正弦波電力信号である。カー
ブ40は、時間に関してプロットされた60水平信号であ
る。カーブ42、46は、システム・プロセッサ12により生
じてSCR回路14のゲート入力に供給される信号を表わ
す。カーブ42、46は、高周波焼入れされるべき特定の歯
車30における予め定めた熱量を生じるため必要な「オン
時間」である。
Next, in FIG. 2, the SCR for a certain gate signal condition
A timing diagram showing the change in the active or "on" state of the device is shown. Curve 40 is a standard sine wave power signal representing the b 1 signal at the input of the detector 16. Curve 40 is a 60 horizontal signal plotted against time. Curves 42, 46 represent the signals generated by system processor 12 and provided to the gate input of SCR circuit 14. Curves 42, 46 are the "on times" required to produce a predetermined amount of heat in a particular gear 30 to be induction hardened.

回路14は、カーブ42のオフ/オンの過渡状態である時
点において励起即ちジェネレータ20に対して電力信号を
供給させられる。カーブ42の「オン時間」の終り即ち時
間TDに、信号は「オン」状態から「オフ」状態へ変化す
る。オン/オフの過渡状態の正確なタイミングは、カー
ブ40のゼロ交差付近には生じない。カーブ42により表わ
される励起信号が時間TCにおけるゼロ交差の後まで「オ
フ」状態には戻らないため、RFジェネレータ20に与えら
れる、カーブ44により表わされる電力信号は、カーブ42
のオン/オフ過渡状態の後8.33ミリ秒もにもなり得る時
間TCまで連続的に「オン」状態である。このため、シス
テム・プロセッサ12により生じるオン信号が時間TBで始
まり時間TDまで継続するならば、RFジェネレータに供給
される全電力信号は、グラフにおける時間TEまで時間TB
から全期間T2の間継続することになる。
The circuit 14 is provided with a power signal to the excitation or generator 20 at a point in time during the off / on transition of the curve 42. At the end i.e. time T D of the "on-time" of the curve 42, the signal changes from "ON" state to the "off" state. The exact timing of the on / off transient does not occur near the zero crossing of curve 40. Since the excitation signal represented by curve 42 does not return to the "off" state until after the zero crossing at time T C, is applied to the RF generator 20, the power signal represented by curve 44, curve 42
On / off up to 8.33 milliseconds time T C, which can also be a even after the transient state is continuously "on" state. Thus, if the on signal generated by the system processor 12 begins at time T B and continues until time T D , the total power signal supplied to the RF generator will be equal to time T B until time T E in the graph.
It will continue during the entire period T 2 from.

誘導加熱コイルに供給される電力を正確に制御するた
め、またこれにより高周波焼入れプロセスの更に正確な
制御を得るため、本発明によるシステムは、カーブ46に
より表わされるSCR励起信号がカーブ40のゼロ交差ある
いはその直前に「オン」状態から「オフ」状況へ変化す
るように、SCR回路14をオンにするためゼロ交差を越え
る時間的遅延(本例では、TOにおけるゼロ交差)を計算
する。例えば、SCR回路を切換えるカーブ42により表わ
されるゲート・オン時間入力信号と比較して、電力信号
44の別の「オン時間」を取除くために、システム・プロ
セッサ12は、8.33ミリ秒で除した所定の「オン時間」T1
と対応する時間T3を計算して、剰余を8.33ミリ秒から差
引いて時間T3を生じる。次に、本システム・プロセッサ
は、カーブ42と「オン時間」持続時間で正確に等しい励
起カーブ46が電力信号のカーブ40のゼロ交差と対応する
時間TCにおいて「オン」状態から「オフ」状態へ変化す
るように、ゼロ交差の後の期間T3だけSCR回路14の励起
を遅延させる。
To accurately control the power supplied to the induction heating coil, and thereby to obtain more precise control of the induction hardening process, the system according to the present invention provides a system in which the SCR excitation signal represented by curve 46 has a zero crossing of curve 40. Alternatively, the time delay beyond the zero crossing (in this example, the zero crossing at T O ) is calculated to turn on the SCR circuit 14 so as to change from the “on” state to the “off” state immediately before. For example, the power signal is compared to the gate-on time input signal represented by curve 42 which switches the SCR circuit.
To remove the 44 other "on-times", the system processor 12 determines the predetermined "on-time" T 1 divided by 8.33 ms.
Corresponding calculated time T 3 and produces a time T 3 by subtracting the remainder from 8.33 milliseconds. Then, the system processor, the curve 42 as "on-time", "off" from the "on" state at the zero crossing and the corresponding time T C of the curve 40 exactly equal excitation curve 46 the power signal for a duration state so as to change the delays the excitation of the SCR circuit 14 for a period T 3 after a zero crossing.

カーブ46は時間TCにおいてゼロ交差と非常に密に関連
するため、SCR回路14の正確な「オン時間」量が得ら
れ、これにより電力がSCR回路ではこれまで知られなか
った精度で正確に制御する。この時、誘導加熱コイル28
に供給される電力量は正確に制御される。このため、ソ
リッドステートの半導体形式の高周波RFジェネレータに
勝るものとして当業者に選好される真空管型のRFジェネ
レータを電力信号の正確な品質および誘導加熱コイル28
に与えられる同様に正確な品質を生じるため使用するこ
とができる。
Because curve 46 is a very closely related to the zero crossing at time T C, the exact "on-time" of the SCR circuit 14 weight obtained, thereby accurately by precision power that has not been known heretofore in the SCR circuit Control. At this time, the induction heating coil 28
Is precisely controlled. For this reason, a vacuum tube type RF generator, which is preferred by those skilled in the art as being superior to a solid-state semiconductor type high frequency RF generator, is required to provide an accurate power signal quality and an induction heating coil 28.
Can be used to produce the same accurate quality given to

電源18の唯1つの位相(b1)が図2に示されるが、当
業者には、3bシステムにおいては3つの全位相が120°
で関連することが明らかであろう。このため、固定量の
別の電力信号がカーブ46に表わされる励起信号により時
間TCを越えて電源18の他の位相(b2およびb3)により供
給されることになる。それにも拘わらず、他の電力位相
で消勢信号が生じるため、他の2つの位相により供給さ
れる別の電力は一定品質となる。従って、システム10に
より歯車30に供給される電力量は、3b電源をオン/オフ
切換えを行う固定されたタイミングの基準点(1つの位
相に関する)を確立することにより反復し得る。
Although only one phase (b 1 ) of the power supply 18 is shown in FIG. 2, those skilled in the art will appreciate that in a 3b system, all three phases are 120 °.
It will be clear that this is relevant. This results in a fixed amount of another power signal being supplied by the other phases (b 2 and b 3 ) of the power supply 18 beyond the time T C by the excitation signal represented by the curve 46. Nevertheless, the deactivation signal occurs at another power phase, so that the other power provided by the other two phases is of constant quality. Thus, the amount of power provided by the system 10 to the gear 30 may be repeated by establishing a fixed timing reference point (for one phase) at which to turn the 3b power on / off.

次に図3において、RFジェネレータ20の電力出力のグ
ラフが示される。カーブ50により示されるジェネレータ
20の最大電力出力は、更に高いかあるいは低い全瞬時電
力出力を得るため垂直方向に調整することができる。SC
R回路の固有の機能性の結果としての時間T1およびT2
より示される「オン時間」における変動がグラフの最下
部に示される。SCR回路が所定の「オン時間」であるT1
とは対照的に時間T2の長さだけオンの状態を維持するな
らば、カーブ50の下方のハッチを掛けた部分52により表
わされる別の電力が、カーブ50の下方のハッチを掛けな
い部分により表わされ時間T1の終りまで延長する実際の
所定の電力に加えて、誘導加熱コイル29に供給される。
誘導加熱コイル28に供給される別の電力量は歯車30の過
剰な加熱を生じる。
3, a graph of the power output of the RF generator 20 is shown. Generator indicated by curve 50
The 20 maximum power outputs can be adjusted vertically to obtain higher or lower total instantaneous power outputs. SC
Variations in "on time" indicated by the time T 1 and T 2 as a result of the inherent functionality of the R circuit is shown at the bottom of the graph. T 1 when the SCR circuit is at a given “on time”
If maintaining the ON state by the length of the opposed time T 2 are the partial another power represented by the portion 52 multiplied by the hatch below the curve 50, which is not applied to hatch under the curve 50 in addition to the actual predetermined power to extend until the end of time T 1 is represented by, it is supplied to the induction heating coil 29.
Another amount of power supplied to induction heating coil 28 causes excessive heating of gear 30.

図3のグラフに示されるように、特に「オン時間」T1
が略々0.10秒である時、肌焼きプロセスにおけるより大
きな変動に近づく。時間T2およびT1間の最大の差は8.33
ミリ秒もにもなり得、このため、0.10秒の電力信号が誘
導加熱コイル28に対して要求される時、領域52により表
わされる電力は8乃至10%もの電力差を表わし得る。別
の認識された事実は、歯車30が一旦加熱されると、歯車
の熱伝導特性が線形的でなく、一旦歯車が周部で加熱さ
れると熱を歯車面に更に深く伝導させるため、領域52に
より表わされる余分な加熱時間が歯車の熱を著しく増加
し得る。このため、先に述べた手法により誘導加熱コイ
ル28に供給される電力を制御することが非常に望まし
い。
As shown in the graph of FIG. 3, in particular "on-time" T 1
When is approximately 0.10 seconds, it approaches larger fluctuations in the case-burning process. The maximum difference between times T 2 and T 1 8.33
The power represented by region 52 can represent as much as 8-10% power difference when a power signal of 0.10 seconds is required for induction heating coil 28. Another recognized fact is that once the gear 30 is heated, the heat transfer properties of the gear are not linear, and once the gear is heated at the periphery, heat is conducted further deeper to the gear face, thus reducing the area. The extra heating time represented by 52 can significantly increase the gear heat. For this reason, it is highly desirable to control the power supplied to the induction heating coil 28 in the manner described above.

次に図4において、本発明による高周波焼入れシステ
ム110の別の実施例が示される。スイッチSW2が、単一パ
ルス・タイマー回路116にリセット/始動信号を与え
る。AC電源118は、AC信号を位相角検出器112および電力
スイッチング・デバイス114に供給する。位相角検出器1
12は、一連のパルスを単一パルス・タイマー回路116の
入力に与える。検出器112からの各パルスは、電源118か
らのAC電力信号の予め定めた位相角の検出と対応する。
スイッチSW2からのリセット/始動信号の受取りと同時
に、単一パルス・タイマー回路116は、予め定めた持続
時間を有するパルス即ち信号を生じるため検出器112か
らの次のパルスによりトリガー即ち励起される。予め定
めた持続時間のパルスは、電力スイッチング・デバイス
114を可能状態にする。このため、スイッチSW2の閉路の
結果としての加熱サイクルの開始は、予め定めた位相角
が位相角検出器112により検出されるまで遅延させられ
る。位相角検出器112は、AC電源118からの電力信号にお
ける予め定めた位相角を検出する位相検出装置を提供す
る。
Referring now to FIG. 4, another embodiment of the induction hardening system 110 according to the present invention is shown. Switch SW2 provides a reset / start signal to single pulse timer circuit 116. AC power supply 118 provides an AC signal to phase angle detector 112 and power switching device 114. Phase angle detector 1
12 provides a series of pulses to the input of a single pulse timer circuit 116. Each pulse from detector 112 corresponds to the detection of a predetermined phase angle of the AC power signal from power supply 118.
Upon receipt of the reset / start signal from switch SW2, single pulse timer circuit 116 is triggered by the next pulse from detector 112 to produce a pulse or signal having a predetermined duration. Pulses of a predetermined duration are used for power switching devices.
Enable 114. Therefore, the start of the heating cycle as a result of the closing of switch SW2 is delayed until a predetermined phase angle is detected by phase angle detector 112. Phase angle detector 112 provides a phase detection device that detects a predetermined phase angle in a power signal from AC power supply 118.

前の実施例における如く、RFジェネレータ120は、電
力スイッチング・デバイス114から電力信号を受取り、
これに応答して高周波高電力信号を巻線129を介して誘
導加熱コイル128へ供給する。巻線129は、RFジェネレー
タ120の出力と誘導加熱コイル128間にインピーダンス均
衡を生じる。単相および多相の電源が考えられる。
As in the previous embodiment, RF generator 120 receives a power signal from power switching device 114,
In response, a high frequency high power signal is supplied to induction heating coil 128 via winding 129. Winding 129 creates an impedance balance between the output of RF generator 120 and induction heating coil 128. Single-phase and multi-phase power supplies are conceivable.

位相角検出器112は、米国PhoenixのMotorola社製のト
ライアック位相角コントローラ部品番号TDA1185Aを用い
て実現される。このTDA1185A装置は、AC信号の予め定め
た位相角の検出と対応する出力信号を生じるようにプロ
グラム可能である。この予め定めた位相角は、所定の伝
導角を表わす外部設定電圧に従ってTDA1185A装置により
変更し得る。(下記の制御信号の論議参照)TDA1185A装
置がAC信号の負の半分における点弧角を検出するため、
例えAC信号の負の半分における点弧角が要求されても、
反転演算増幅器をAC電源と位相角検出器112間に挿入し
てAC信号を反転し、これによりAC信号の負の半分におけ
る励起が生じるように位相角検出器112に入力信号を与
える。
The phase angle detector 112 is implemented using a triac phase angle controller part number TDA1185A manufactured by Motorola of Phoenix, USA. The TDA1185A device is programmable to produce an output signal corresponding to the detection of a predetermined phase angle of the AC signal. This predetermined phase angle can be changed by the TDA1185A device according to an externally set voltage representing a predetermined conduction angle. (See discussion of control signals below.) Because the TDA1185A device detects the firing angle in the negative half of the AC signal,
Even if the firing angle in the negative half of the AC signal is required,
An inverting operational amplifier is inserted between the AC power supply and the phase angle detector 112 to invert the AC signal, thereby providing an input signal to the phase angle detector 112 such that excitation in the negative half of the AC signal occurs.

信号パルス・タイマー回路116は、Texas Instruments
社製の再トリガー可能な単安定マルチバイブレータ集積
回路、部品番号74LS123を用いて実現される。この74LS1
23は立ち上がりエッジでトリガーされるデバイスであ
り、このため位相角検出器112により生じるパルスはタ
イマー回路116からの出力パルスをトリガーするため使
用することができる。スイッチSW2により生じる信号
は、再トリガー、可能化あるいはリアーミング(rearmi
ng)信号をタイマー回路116へ与える。74LS123装置が1
ミリ秒以下から時間単位の如き非常に大きな持続時間ま
での出力パルスを生じるように構成することができるた
め、位相角検出器112とタイマー回路116の組合わせは、
特定の持続時間電力信号のRFジェネレータ120への供給
を要求する前に述べた諸条件に従って電力スイッチング
・デバイス114を励起するのに必要なタイミング関数の
広く変更可能な制御を提供する。
Signal pulse timer circuit 116 is available from Texas Instruments.
It is implemented using a re-triggerable monostable multivibrator integrated circuit, part number 74LS123, manufactured by the Company. This 74LS1
23 is a rising edge triggered device, so that the pulse generated by the phase angle detector 112 can be used to trigger an output pulse from the timer circuit 116. The signal generated by switch SW2 can be retriggered, enabled, or rearmed.
ng) The signal is supplied to the timer circuit 116. One 74LS123 device
The combination of phase angle detector 112 and timer circuit 116 can be configured to produce output pulses from sub-milliseconds to very large durations, such as time units.
It provides a widely variable control of the timing function required to excite the power switching device 114 in accordance with the previously described conditions that require the supply of a specific duration power signal to the RF generator 120.

破線132、134により表わされる任意の制御信号は、選
択された位相角およびパルス幅の持続時間信号を検出器
112および回路116へそれぞれ提供する。特に、信号経路
134に存在し検出器112の入力に供給される位相角制御信
号は、位相角選択情報を検出器112へ与える。信号経路1
34における信号に応答して、検出器112は信号経路134に
おける信号により確立された所定の位相角の発生と時間
的に対応する出力パルスを生じる。同様に、信号経路13
2に存在する持続時間の制御信号は回路116により生じる
パルスの持続時間を制御する。信号経路132における信
号は、このような回路では周知の減衰信号を確立するポ
テンショメータ/コンデンサの組合わせにより構成され
るのが典型的である。
Optional control signals, represented by dashed lines 132, 134, detect the duration signal of the selected phase angle and pulse width.
112 and circuit 116, respectively. In particular, the signal path
The phase angle control signal present at 134 and supplied to the input of the detector 112 provides phase angle selection information to the detector 112. Signal path 1
In response to the signal at 34, detector 112 produces an output pulse that corresponds in time with the occurrence of the predetermined phase angle established by the signal on signal path 134. Similarly, signal path 13
The duration control signal present at 2 controls the duration of the pulse generated by the circuit 116. The signal in signal path 132 typically comprises a potentiometer / capacitor combination that establishes an attenuated signal, as is known in such circuits.

図4の装置110は、図1の装置10の構成要素と同じで
ある幾つかの構成要素を含む。特に、AC電源118は3相
の高電圧電源18と対応し、電力スイッチング・デバイス
114は電力スイッチングSCR回路14と対応し、RFジェネレ
ータ120はRFジェネレータ20と対応し、誘導加熱コイル1
28は誘導加熱コイル28と対応し、歯車130は歯車30と対
応している。トライアック即ちシリコン制御整流器(SC
R)は、ブロック114における電力スイッチング・デバイ
スと考えられる。
4 includes several components that are the same as those of device 10 of FIG. In particular, the AC power supply 118 is compatible with the three-phase high voltage power supply 18 and is a power switching device.
114 corresponds to the power switching SCR circuit 14, RF generator 120 corresponds to the RF generator 20, and induction heating coil 1
28 corresponds to the induction heating coil 28, and the gear 130 corresponds to the gear 30. Triac or silicon controlled rectifier (SC
R) is considered the power switching device in block 114.

動作においては、位相角検出器112の出力に生じるパ
ルスは、図2における時間線TBにより示されるAC信号の
予め定めた位相角と時間的に対応する。同様に、タイマ
ー回路116により生じる出力パルスは時間T2と対応す
る。このため、正確なタイミングおよび電力出力制御で
AC電源を励起することの難しさは、ゼロ交差後の時間的
遅延を用いて電力信号のオン時間を決定するため使用さ
れる図1の実施例により克服され、あるいは図4の実施
例における如く、励起信号が電力スイッチング・デバイ
スの励起のため要求される時点を決定するため特定の位
相角が検出される。本発明の両実施例によれば、AC電力
信号に関する予め定めたタイミング基準点が、電力スイ
ッチング・デバイスが正確な予め定めた時間で、典型的
には大半のサイリスタにおける場合の如きゼロ交差にお
いてオフになる即ち遮断されるように、電力信号の以後
のゼロ交差前あるいはこれと同時に低下する励起信号を
生じるため電力スイッチング・デバイスの励起に先立ち
AC電力信号を見出される即ち検出される。
In operation, pulses occurring at the output of the phase angle detector 112, the phase angle and temporally correspond to predetermined of the AC signal indicated by time line T B in FIG. Similarly, the output pulse produced by timer circuit 116 corresponds to the time T 2. This ensures accurate timing and power output control
The difficulty of exciting the AC power supply is overcome by the embodiment of FIG. 1 used to determine the on-time of the power signal using the time delay after the zero crossing, or as in the embodiment of FIG. A particular phase angle is detected to determine when the excitation signal is required for excitation of the power switching device. According to both embodiments of the present invention, the predetermined timing reference point for the AC power signal is such that the power switching device is off at a precise predetermined time, typically at a zero crossing as in most thyristors. Prior to the excitation of the power switching device to produce an excitation signal that falls before or at the same time as the subsequent zero crossing of the power signal so that
The AC power signal is found or detected.

あるいはまた、位相角検出器112およびタイマー回路1
16がマイクロコンピュータに基くコントローラ(図示せ
ず)の一部であり、これにおいてはA/Dコンバータ(図
示せず)を用いて電源118からの信号の振幅(位相角と
対応する)を監視することも考えられる。更にまた、ユ
ーザが変更可能なソフトウエアが、検出された所定の位
相角および電力スイッチング・デバイス114に供給され
る制御パルス幅の制御を可能にする。
Alternatively, the phase angle detector 112 and the timer circuit 1
16 is part of a microcomputer-based controller (not shown), which uses an A / D converter (not shown) to monitor the amplitude (corresponding to the phase angle) of the signal from the power supply 118 It is also possible. Still further, user-modifiable software allows control of the detected predetermined phase angle and the control pulse width provided to power switching device 114.

本発明については図面および本文の記述において詳細
に示し記述したが、この実施例は例示であって性質上限
定であると見做すべきであり、望ましい実施態様のみが
示され記述されたこと、および本発明の趣旨に該等する
全ての変更および修正が保護されることが要求されるこ
とは理解されよう。
Although the present invention has been shown and described in detail in the drawings and text, it should be understood that this embodiment is illustrative and is not limiting in nature, and that only preferred embodiments have been shown and described; It will be understood that all changes and modifications equivalent to the spirit of the invention are required to be protected.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−103880(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 1/10,1/42 H05B 6/10 (56) References JP-A-58-103880 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C21D 1 / 10,1 / 42 H05B 6/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】AC電力信号を生じるAC電源と、 前記AC電源に接続され、前記AC電源信号のゼロ交差を検
出しそして対応するゼロ交差信号を生成するゼロ交差検
出器手段と、 電力入力と出力を有し、前記電力入力に供給された信号
に応答して高周波高電力信号を生成する高周波ジェネレ
ータと、 前記歯車に合致するため寸法化されそして前記ジェネレ
ータの前記出力に接続され、前記歯車を通る高周波電気
信号を発生する高周波誘導加熱コイルと、 励起入力と、前記AC電源に接続された電力入力と、電力
出力とを有し、前記励起入力に供給される信号に応答し
てAC電力信号を前記高周波数ジェネレータの前記電力入
力に供給する、サイリスタ電力スイッチング手段と、 前記ゼロ交差検出器手段と前記サイリスタ電力スイッチ
ング手段の励起入力に接続され、励起時間を計算して前
記励起入力に対応する励起信号を供給する、プロセッサ
手段と、を備え 前記プロセッサ手段は、 (a)所望の励起時間を入力する手段と、 (b)励起時間と遅延時間の合計が前記AC電力信号の期
間の最小整数倍に対応するように該遅延時間を制御する
手段と、 (c)ユーザの供給した手動サイクル開始入力信号を受
信する手段と、を備え、 前記プロセッサ手段は、ゼロ交差信号を検出することに
よりサイクル開始入力信号に応答し、そして前記AC電力
信号の続くゼロ交差と実質的に同時に励起信号が消滅さ
れるように前記励起入力に励起信号を供給する前に前記
遅延時間に等しい期間を遅延することを特徴とする、歯
車の形状焼入れ用の誘導焼入れ機。
An AC power supply for producing an AC power signal; zero-crossing detector means connected to the AC power supply for detecting zero-crossings of the AC power signal and generating a corresponding zero-crossing signal; A high frequency generator having an output and producing a high frequency high power signal in response to a signal provided to the power input; sized to match the gear and connected to the output of the generator, A high frequency induction heating coil for generating a high frequency electrical signal passing therethrough, an excitation input, a power input connected to the AC power source, and a power output, wherein the AC power signal is responsive to a signal supplied to the excitation input. To the power input of the high frequency generator, to the thyristor power switching means, to the zero crossing detector means and to the excitation input of the thyristor power switching means. Processor means for calculating an excitation time and providing an excitation signal corresponding to the excitation input, the processor means comprising: (a) means for inputting a desired excitation time; and (b) excitation time. Means for controlling the delay time such that the sum of the delay time and the delay time corresponds to a minimum integer multiple of the period of the AC power signal; and (c) means for receiving a user-supplied manual cycle start input signal. The processor means is responsive to a cycle start input signal by detecting a zero crossing signal, and the excitation signal is applied to the excitation input such that the excitation signal is extinguished substantially simultaneously with a subsequent zero crossing of the AC power signal. An induction quenching machine for gear quenching, characterized in that a period equal to the delay time is delayed before feeding.
【請求項2】AC電源と、励起入力に現れる信号に応答し
て電力信号を生成する励起入力を有するサイリスタ電力
スイッチング手段と、前記電力信号に応答して高周波
数、高電力信号を生成するRFジェネレータと、前記RFジ
ェネレータに接続されて前記高周波数、高電力信号に応
答して歯車に電気信号を生成する誘導加熱コイルと、を
含む誘導焼入れ装置から歯車の加熱を正確に制御する方
法であって、 前記歯車の形状に基づいて前記加熱コイルに電力を供給
する望ましい励起時間を決定する段階と、 AC電力供給信号の期間の半分で前記望ましい励起時間を
割り算し剰余量を生成する段階と、 前記AC電力供給信号の期間の半分から前記剰余量を引算
して遅延時間を生成する段階と、そして 前記遅延時間に等しい時間が費やされた後に前記励起時
間に対応する期間の間、前記サイリスタ電力スイッチン
グ手段の励起入力に励起信号を供給する段階と、を含む
誘導焼入れ装置から歯車の加熱を正確に制御する方法。
2. A thyristor power switching means having an AC power supply, an excitation input for generating a power signal in response to a signal appearing on the excitation input, and an RF for generating a high frequency, high power signal in response to the power signal. A method for accurately controlling heating of a gear from an induction quenching device including a generator and an induction heating coil connected to the RF generator and generating an electrical signal on the gear in response to the high frequency, high power signal. Determining a desired excitation time to supply power to the heating coil based on the shape of the gear; anddividing the desired excitation time by half the period of the AC power supply signal to generate a remainder. Subtracting the remainder from half of the period of the AC power supply signal to generate a delay time, and performing the excitation after a time equal to the delay time has been spent. During the corresponding period, the thyristor power method for accurately controlling and supplying an excitation signal to the excitation input, the heating of the gear from the induction hardening apparatus comprising a switching means.
【請求項3】低周波AC電力信号を生じる低周波AC電源
と、 前記低周波AC電力信号の所定の位相角を検出する位相検
出手段を設け、該検出手段は、前記所定の位相角が検出
される時、検出信号を生じ、 前記電力入力および電力出力を有し、前記電力入力に与
えられた電力信号に応答して前記電力出力に高周波高電
力信号を生じる高周波ジェネレータと、 前記電力出力に接続され、前記高周波高電力信号に応答
して高周波電磁波信号を放出する高周波誘導加熱コイル
と、 前記AC電源に接続され、励起入力を含み、該励起入力に
おける信号の受取りに応答して前記低周波AC電力信号を
前記電力入力に供給する電力スイッチング手段と、 前記検出信号に応答して、単一の所定の持続パルスに含
まれる励起信号を前記励起入力に供給するタイマ回路手
段と、 を設けてなることを特徴とする誘導焼入れ装置。
3. A low-frequency AC power supply for generating a low-frequency AC power signal; and phase detecting means for detecting a predetermined phase angle of the low-frequency AC power signal, wherein the detecting means detects the predetermined phase angle. A high frequency generator having a power input and a power output, wherein the high frequency generator generates a high frequency high power signal at the power output in response to a power signal applied to the power input; A high frequency induction heating coil connected to and emitting a high frequency electromagnetic wave signal in response to the high frequency high power signal; connected to the AC power source and including an excitation input; and receiving the signal at the excitation input; Power switching means for supplying an AC power signal to the power input; and timer circuit means for responsive to the detection signal for providing an excitation signal contained in a single predetermined duration pulse to the excitation input. , Induction hardening apparatus characterized by comprising provided.
【請求項4】出力に低周波AC電力信号を生成する低周波
AC電源と、電力入力を有する高周波ジェネレータと、高
周波誘導加熱コイルとを含む誘導加熱装置に供給される
電力を正確に制御する方法であって、 前記低周波AC電力信号の所定の位相角を検出する段階
と、 前記所定の位相角の検出に応答して前記AC電源出力を、
高周波ジェネレータの電力入力に単一の所定の持続期間
の間、接続する段階と、 含むことを特徴とする誘導加熱装置に供給される電力を
正確に制御する方法。
4. A low-frequency generator for generating a low-frequency AC power signal at an output.
An AC power supply, a high-frequency generator having a power input, and a method for accurately controlling power supplied to an induction heating device including a high-frequency induction heating coil, wherein a predetermined phase angle of the low-frequency AC power signal is detected. And the AC power output in response to the detection of the predetermined phase angle.
Connecting to the power input of the high frequency generator for a single predetermined duration; and a method for accurately controlling the power supplied to the induction heating device.
【請求項5】低周波AC電力信号を生じるAC電源と、 前記低周波AC電力信号の所定の位相角の検出に応答して
第1の信号を生じる第1の回路手段と、 スイッチ手段が駆動される時に始動信号を生成する該ス
イッチ手段と、 前記第1の信号と前記始動信号の同時の発生に応答し
て、これに応答する単一の継続する所定の持続パルス励
起信号を生じる第2の回路手段と、 電力入力を有し、該電力入力に与えられた信号に応答し
て、高周波高電力信号を生成する高周波ジェネレータ
と、 前記AC電源に接続され、前記単一の継続する所定の持続
パルス励起信号に応答して、前記低周波AC電力信号を前
記高周波ジェネレータに供給する電力スイッチング手段
と、 を含むことを特徴とする、高周波誘導加熱コイルの電力
供給を正確に制御する高周波焼入れ装置。
5. An AC power supply for generating a low-frequency AC power signal; a first circuit for generating a first signal in response to detection of a predetermined phase angle of the low-frequency AC power signal; The switch means for generating a start signal when the first signal is generated and a second continuous pulsing excitation signal responsive to the simultaneous occurrence of the first signal and the start signal to produce a single continuous predetermined sustained pulse excitation signal responsive thereto. A circuit means having a power input and generating a high frequency high power signal in response to a signal applied to the power input; and a single continuous predetermined power supply connected to the AC power source. Power switching means for supplying the low frequency AC power signal to the high frequency generator in response to a sustained pulse excitation signal; a high frequency quenching device for accurately controlling the power supply of the high frequency induction heating coil. Place.
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