JPH06500150A - Apparatus and equipment for induction hardening of machine components with precise power output control - Google Patents

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

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JPH06500150A
JPH06500150A JP3513384A JP51338491A JPH06500150A JP H06500150 A JPH06500150 A JP H06500150A JP 3513384 A JP3513384 A JP 3513384A JP 51338491 A JP51338491 A JP 51338491A JP H06500150 A JPH06500150 A JP H06500150A
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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】 正確な電力出力制御により機械構成要素を高周波焼入れする装置および方法(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 願筒071563,398号rApparatus and Methodof  Induction−Hardenjng Machfne Comp’。[Detailed description of the invention] Apparatus and method for induction hardening of machine components with precise power output control consecutive applications) This application is based on a pending U.S. patent application filed on August 6, 1990 based on the same inventive concept. Request cylinder 071563, 398 r Apparatus and Method Induction-Hardenjng Machfne Comp'.

ncnts With Precise Power 0utput Cont rolJの一部#続出願である。ncnts With Precise Power 0output Cont This is a partial #continuation application of rolJ.

(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間する。(Technical field) The present invention relates to induction heating technology, particularly for case hardening of mechanical components such as gears. Learn how to use induction heating equipment.

(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。(Background technology) Machines such as gears, splined shaves and sprockets Mechanical components are often subjected to high torque loads, frictional fatigue and shock loads.

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。S t o rm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Indianapol isのContour Hard ening社により所有されている。This type of gear is typically used in drive trains of power transmission devices. this Apparatus and methods for induction hardening of machine components such as Storm et al., U.S. Pat. No. 4,845,328, cited in the text for has been done. Both the Storm et al. patent and this application are from the same assignee. Contour Hard in Indiana, USA Owned by ening company.

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rlnd uction Gear Hardening by the Dual−Fr equency MethodJ (Heat Treating Magaz ine、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 hardening gear toothing include low frequency Electric current is used to preheat the gear teeth, and then high frequency (radio frequency) current is used to preheat the gear teeth. 2 for induction heating used for final heating prior to quench hardening of the dentition. Includes frequency equipment. Regarding this two-frequency induction hardening concept, please refer to the paper rlnd uction Gear Hardening by the Dual-Fr equivalence MethodJ (Heat Treating Magaz ine, Volume 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再加熱ソー 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1 00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 explained in the paper, the dual-frequency heating method uses high-frequency and low-frequency reheat sources. use the Gears are first powered by the energy required to preheat the entire tooth row of the gear. is heated inductively with a relatively low frequency source (3-10 KHz) that provides this Immediately after the process, typically 1 Induction heating follows with a high frequency source ranging from 0.00 to 300 KHz. high frequency solenoid The final heat is applied rapidly to the contour surface of the dentition to the case hardening temperature. Then the gears are in place It is rapidly cooled and tempered to a hardness of .

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R F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償か 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 earliest known method of heating ferrous alloy gears. for a certain purpose In some cases, a preheating low frequency heating process precedes the final heating RF heating. High frequency R The heating time for the F heating step is typically in the range of 0.10 to 2.0 seconds. . In induction heating, the gear is mounted on the main shaft and the gear is mounted inside the induction heating coil. rotated while Fast pulses of power are delivered to the induction heating coil, which heats the gears. Obtain optimal final heat of the dentition. Next, the workpiece is quenched manually or automatically with water. Moved to bath. Induction hardening provides the necessary amount of heat to the part, so it is hardened. Depth requirements and strain 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厳しいパラメータである。In the induction heating process, whether dual frequency or single frequency, In addition, regardless of the type of component or its material, the characteristics of the component may differ depending on the induction heating coil and the requires optimal design of both appropriate machine settings. In particular, high frequency power signals generate final heat. The number of hours supplied to the induction heating coil to achieve this is the most critical parameter.

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。A power signal is supplied to an induction heating coil to generate the exact amount of heat needed to harden the gear. Directly related to the exact number of hours.

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CMO8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高周波RFジェネレータにおいて使用される 。Traditionally, in the technology for powering induction heating coils such as those mentioned above, Two systems are known. The first system is a “solid-state” We use what is known in the art as the Nerator method, in which bipolar A high power amplifier device such as a transistor or CMO8 generates a high frequency oscillation signal. used in high frequency RF generators to supply signal to induction heating coils .

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/オフするサイリスク形式のデバイスを使用することである 。Another attempt uses a vacuum tube RF generator to create a high-frequency, high-power vacuum tube oscillation circuit. is to use a Cyrisk-style device to turn on/off power to .

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稠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(SCR)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、−Hs CR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。The output of both oscillator circuits is connected to the induction heating coil by a transformer. metal structure Some expertise in the technology of induction heating coil devices designed for case hardening structures. Homes have traditionally been made more flexible due to precise, all-in-time control of the power supply to induction heating coils. has been favoring a high-frequency RF generator. vacuum tube RF generator is typically referred to as a reverse blocking triode siren, also in the JEDEC description. Thyristor devices such as silicon controlled rectifiers (SCRs), also known as thyristor receives its input power, which is affected by the on/off timing characteristics of the device. SCR The power delivery timing variations caused by belongs to. In particular, -HsCR is kept "on" for partial cycles. , even if the on/off signal applied to the gate is removed or deactivated. Also, as long as the anode to cathode terminal is biased with a positive voltage, the SCR will carry a current will continue to go through. The maximum of 60 cycles of power signal transmitted by SCR Even in the bad case, since half of the 60-cycle waveform is 8,33 milliseconds continuous , 8 milliseconds or more, resulting in another power signal being conveyed 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S CRを正確に制御する技術が必要とされる。When a vacuum tube RF generator supplies power to an induction heating coil, its characteristic Due to the power supply curve, induction heating technology may be preferred by some. Is recognized. Additionally, SCR is a device that selects repeated high-power switching circuits. Since the S Techniques are needed to accurately control CR.

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。For more precise control of the timed power output of silicon-controlled rectifier power supplies. The method and equipment are This is necessary to accurately control the force signal.

(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) For induction hardening of machine components with precise control of power output according to the invention The device is connected to an AC power source that generates an AC power signal and that is connected to the AC power source to generate an AC power signal. a zero-crossing detection device for detecting zero-crossings of and generating a responsive zero-crossing signal; Generates a high frequency, high power signal in response to a power input and a signal applied to the power input. A high-frequency generator with an output that fits the gear, and a generator with dimensions that fit with the gear. a high-frequency induction heating coil connected to the output of the a power input and a The power switching device includes a thyristor power switching device having a power output. an AC power signal at the power output in response to a signal applied to the excitation input; Connected to the zero-crossing detector and the excitation input of the thyristor power switching device includes a processor device that calculates the excitation time and provides a corresponding excitation signal to the excitation input; Look, this processor device is 1) a device for inputting a predetermined excitation time; and 2) a device for inputting a predetermined excitation time; and 2) an AC power 3) a device for calculating a delay time corresponding to a minimum integral multiple of a signal period; and 3) a user device. an input device for receiving a manual cycle initiation input signal provided by the processor; The sensor device detects the zero-crossing signal and determines whether the excitation signal is equal to or greater than a subsequent zero of the AC power signal. A delay time before applying the excitation signal to the excitation input so that it is deenergized approximately simultaneously with the crossing. in response to the cycle start input signal by delaying the cycle start input signal by a period equal 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 製電は、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δ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 apparatus according to another aspect of the invention includes an AC power source that generates an AC power signal; , a phase detection device for detecting a predetermined phase angle of the AC power signal; The power generator generates a detection signal when a predetermined phase angle is detected, and the power input and power A power that produces a high frequency, high power signal at the power output in response to a power signal applied to the input a high-frequency generator device δ having an output and a high-frequency induction generator connected to the power output; a heating coil that generates a high frequency electromagnetic signal in response to the high frequency high power signal. includes a power switching device that emits a power signal and is connected to an AC power signal; The switching device includes an excitation input, and the power switching device has an excitation input. responds to the detected signal by providing an AC power signal to the power input upon receipt of the signal at the and a timer circuit arrangement that provides an excitation signal of a predetermined duration to the excitation input. nothing.

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 invention, an AC power source and a high frequency generator having a power input. and a high-frequency induction heating coil. The control method is to detect a predetermined phase angle of the AC power supply, and to detect the predetermined phase angle. connects an AC power source to the power input of the high frequency generator for a predetermined period of time in response to including steps to

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 製電が励起される時始動信号を生じるスイッチ装雀と、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。In accordance with yet another feature of the present invention, precise control of the power supply to a high frequency induction heating coil is achieved. The induction hardening equipment uses an AC power source that generates an AC power signal and a a first circuit arrangement that generates a first signal in response to detection of a defined phase angle; and a switch. a switch device that generates a starting signal when the electrical generator is energized; a first signal and a starting signal; a second for generating an excitation signal of a predetermined duration in response to the simultaneous occurrence; a circuit device that produces a high frequency, high power signal in response to a signal provided to the power input. A high frequency generator device having a power input and connected to an AC power signal and having a predetermined supplying an AC power signal to the radio frequency generator in response to the excitation signal of a predetermined duration; and a power switching device.

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 invention is to control the power signal supplied to the induction heating coil of an induction hardening machine. Proposal of a method to precisely control the heating of gears during case hardening by more precise control. It's with me.

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。Another object of the invention is to further improve the accuracy of the total power output signal so that it can be controlled with greater precision. The objective is to provide a reliable high power switching circuit.

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。These and other objects of the invention will be further described in the following description of the preferred embodiments. will become clear.

(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 して本発明の電カスイツチング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 explanation of the drawing) FIG. 1 is a block diagram of a typical embodiment of an induction hardening system according to the present invention. 2 is the active state of the SCR for certain input conditions supplied to the gate of the SCR, i.e. Timing diagram showing variations in the "on" state, Figure 3 compared with prior art device changes in the power output signal caused by the electrical switching SCR circuit of the present invention. FIG. 4 is a graph showing the dynamics of another embodiment of the induction hardening system according to the present invention. It is a lock diagram.

(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。(Example) For the purposes of promoting an understanding of the principles of the invention, reference will now be made to the embodiments illustrated in the drawings and a description thereof will be provided. Specific terms are used for clarity. However, this is not intended to limit the scope of the present invention. Not shown are changes and further modifications in the illustrated apparatus and shown in the examples. Further applications of the principles of the invention, such as those described herein, will normally occur to those skilled in the art to which the invention pertains. It will be understood that

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SWI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を電カスイ ツチングSCR回路14へ与える。システム・プロセッサ12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 相す、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カスイツチング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ポルト の3相信号であるAC電力信号す、、b2、b、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, an induction hardening system 10 according to the present invention is shown. Swish The SWI sends an excitation signal to the system process to induce or initiate case hardening of the gear. provided to the server 12. System processor 12 determines the timing parameters. programmed by the user to control the power signal supplied to the induction heating coil using grammed. Processor 12 converts the on/off power switching signal into electrical switches. It is applied to the switching SCR circuit 14. System processor 12 performs zero-crossing detection. 16 receives a zero-crossing indicator input signal from device 16. 3b One digit from high voltage power supply 18 are applied to the inputs of zero-crossing detector 16. This 3b high voltage power supply 18 is Three-phase high voltage power is supplied to the electric switching SCR circuit 14. system Processor 12, when excited, receives either a half-wave or full-wave AC power signal. It is supplied to the primary winding of the step-up transformer 22. Transformer 22 is typically 480 port The rectifier and filter 24 converts the AC power signal S, b2, b, which is a three-phase signal of It is boosted to a voltage level that produces a 24,000 volt DC signal at its output.

整流2;)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29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倍信号その入力に供給される時、肌焼き加熱信号を歯車3 0の歯車の歯列に供給する。This 24.000 volt DC signal at the output of the rectifier 2;) filter 24 is: This is the power source for a high energy RF oscillator 26 in the form of a vacuum tube. High energy RF emission The output of the vibrator 26 is connected via a winding 29 to an induction heating coil 28 . induced addition The heating coil 28 transmits the case hardening heating signal to the gear 3 when the RF multiplied signal is applied to its input. 0 gear tooth row.

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Mcnomoncc Falls、Mcgal Drive N92W 15800のPillar Industries社により随時供給されるシス テt1である1、このRFジェネレータ20は、r450/600キロワツトR Fジエネレータ」と呼ばれる。。Components 22.24.26 of system 10 are high frequency, high power RF generators. This is a part of the RF generator 20. The RF generator 20 is manufactured by Wisco, USA. Mcnomoncc Falls, Mcgal Drive, N92W 15,800 systems supplied from time to time by Pillar Industries, Inc. 1, this RF generator 20 is r450/600 kilowatts R It is called "F 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 カスイツチング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。 ゛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、CRT/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、電カスイツチングS CR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S CR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、SCR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す、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′面的期間オンの状態を維持しない。The specific shape and physical attributes of gear 30 are electrically controlled to produce a suitable case hardening result. Customizing SCR circuit 14 is turned “on” by system processor 12. request the exact amount of time to be spent. In some cases, when the SCR circuit 14 is turned on The interval should be as short as 0.10 seconds in order to obtain the specified heating and case hardening of the gear 30. It is a long period. With these conditions in mind, it is possible to Why is the amount of power signal supplied to the induction heating coil 28, i.e., the total power It is easy to see if the force could not be controlled accurately.゛Main departure The system processor 12 typically has extensive memory and computing power. a computer with a computer and a programming input device such as a CRT/keyboard device Contains. Additionally, the processor 12 is capable of storing and retrieving control programs. A floppy disk drive or hard disk drive used in It has a mass storage device such as a drive. In operation, electric switching S CR circuit 14 provides a fixed amount of high frequency power signal to induction heating coil 28 a specific "on time" or heating time, which is the exact time at which it should be switched on for , the operator programs the system processor 12 via the keyboard. Ram. In response to this programmed “on time” information, the system During the “on time” during which the processor 12 is divided by 8.33 milliseconds (60Hz waveform period) Compute the complement value for a particular "on time" equal to the difference between . The remainder from this calculation The remainder is subtracted from 8.33 ms to power the RF generator. Prior to exciting the CR circuit 14, the 60 Hz signal present at the input of the detector 16 is After detecting the crossing, processor 12 generates a time value that is the delay time to be delayed. . This time delay calculation is based on the fact that the end of the on or conduction period for the SCR circuit The power signal supplied to the input of the zero-crossing detector 16 is detected at or just after the zero crossing. is intended to correspond exactly to the previous one. Therefore, the cathode terminal from the anode An SCR that remains conductive as long as it is forward biased is The circuit 12 interrupts the SCR circuit 14 by deenergizing the input to the circuit 14. It does not remain on for a practical period of time after being signaled to disconnect.

当技術においては、SCR回路14が半波あるいは全波の3b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(bzおよびbs)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 this technology, the SCR circuit 14 converts the half-wave or full-wave 3b output signal into a transformer. 22 is well known. If the nature of this signal is half wave, then the above The divisor (8.33 milliseconds) is 16.67 milliseconds, and the remainder is 16.67 milliseconds. will be deducted from Additionally, a suitable timing basis for exciting the half-wave output SCR circuit is provided. Zero crossings of the negative slope must be detected to determine the quasi-point. For this reason, The given "on time" is divided by 16.67 and the remainder is subtracted from 16.67. It will be destroyed. The result of this subtraction process is the SCR circuit 14 to produce a half-wave output. is the delay period required after the zero crossing of the negative slope of the power signal before exciting the power signal. Ru. The other phases of SCR circuit 14 (bz and bs) are connected when the input to circuit 14 is turned off. The above method maintains the "on" state even after the SCR circuit 14 is activated. produces accurate and repeatable power output.

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140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140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。Referring now to FIG. 2, the active state or "on" state of the SCR for a certain gate signal condition A timing diagram is shown showing changes in state. The car 140 is connected to the detector 16. A standard sinusoidal power signal representing the b1 signal at the input. The car 140 is 60 horizontal signals plotted over time. Curve 42.46 is the system a signal generated by the program processor 12 and applied to the gate input of the SCR circuit 14; represents. Curves 42, 46 are for a particular gear 30 to be induction hardened. This is the “on time” required to generate a predetermined amount of heat.

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TI、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142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8.3 3ミリ秒もにもなり得る時間T、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TIlで始まり時間T。The circuit 14 is energized or jittered at some point during the off/on transient of the curve 42. A power signal is supplied to the generator 20. “On time” of curve 42 At the end of time TI, the signal changes from the "on" state to the "off" state. O The exact timing of the on/off transients occurs near the zero crossing of curve 40. do not have. After the excitation signal represented by car 142 crosses zero at time Tc, The curve given to the RF generator 20 The power signal represented by 44 is 8.3 after the on/off transient of curve 42. It remains "on" continuously for a time T, which can be as long as 3 milliseconds. For this reason, An on signal generated by system processor 12 begins at time TI1 and continues at time T.

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T、まで時間T、から全期間T2の間継続することになる。If the graph continues until It continues for the entire period T2 from time T, until time T, when the process begins.

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140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JT+と 対応する時間T、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 precisely control the power supplied to the induction heating coil and thereby In order to obtain more precise control of the quenching process, the system according to the invention The SCR excitation signal represented by 46 is at or just before the zero crossing of Kerr 140. The SCR circuit 14 is turned on so that it changes from an "on" state to an "off" state. Calculate the time delay beyond the zero crossing (in this example, the zero crossing at To) to do. For example, a gate on switch represented by curve 42 switching an SCR circuit. To remove the additional "on time" of the power signal 44 compared to the time input signal, the system The system processor 12 calculates a predetermined "on time JT+" divided by 8.33 milliseconds. Compute the corresponding time T, and subtract the remainder from 8.33 ms to produce time T3. Jiru. Next, the system processor calculates curve 42 and the "on time" duration. The times at which exactly equal excitation curves 46 correspond to zero crossings of curve 40 of the power signal After the zero crossing, so as to change from the "on" state to the "off" state at Tc The excitation of the SCR circuit 14 is delayed by a period T3.

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遊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。Since curve 46 is very closely related to the zero crossing at time Tc, the SCR circuit 14 accurate “on-time” amounts, which allows power to be control with precision never known before. At this time, the electric current is supplied to the induction heating coil 28. The amount of power consumed is precisely controlled. This makes solid-state semiconductor formats highly Vacuum tube type RF generators are preferred by those skilled in the art as superior to frequency RF generators. Similarly, the exact quality of the power signal and the power supplied to the induction heating coil 28 It can be used to produce accurate quality.

電源18の唯1つの位相(b、)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bl)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,) of power supply 18 is shown in FIG. It will be clear that in the system the three total phases are related by 120°. others Therefore, another power signal of a fixed amount is applied over time TC by the excitation signal represented by curve 46. Beyond that, it will be supplied by the other phases of power supply 18 (b2 and bl). So Nevertheless, since the other power phases produce deactivating signals, the other two phases The additional power supplied will be of constant quality. Therefore, the system 10 causes the gear 30 to The amount of power supplied depends on the fixed timing of switching the 3b power supply on and off. can be iterated by establishing a reference point (for one phase) of .

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。SCR回路の 固有の機能性の結果としての時間T、およびT2により示される「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5 0の下方のハツチを掛けた部分52により表わされる別の電力が、カーブ50の 下方のハツ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28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。Referring next to FIG. 3, a graph of the power output of RF generator 20 is shown. car The maximum power output of generator 20, indicated by block 50, may be higher or Can be adjusted vertically for lower total instantaneous power output. SCR circuit to the time T as a result of the inherent functionality, and the "on time" denoted by T2. The variation in is shown at the bottom of the graph. If the SCR circuit has a predetermined “on time” curve 5 if it remains on for the length of time T2 as opposed to T1. Another power represented by the hatched portion 52 below 0 is The actual value represented by the lower unhatched portion and extending to the end of time T1 In addition to the predetermined power, the induction heating coil 28 is supplied. To the induction heating coil 28 The additional amount of power supplied 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JT+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 Figure 3, especially when the on time JT+ is approximately 0.10 seconds, When approaching larger variations in the case hardening process. Between time T2 and T1 The maximum difference can be as much as 8.33 milliseconds, so a 0.10 second power signal will induce When required for conductive heating coil 28, the power represented by area 52 is 8. It can represent a power difference of up to 10%. Another recognized fact is that once the gear 30 is heated When the gear is heated, the heat conduction characteristics of the gear are not linear, and once the gear is heated around the The extra heating time represented by region 52 is used to conduct more deeply into the gear surface. can significantly increase gear heat. For this reason, the method described above can be used to It is highly desirable to control the power supplied to the power source 28.

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112は、一連のパルス をjil−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 、。4, another embodiment of an induction hardening system 110 according to the present invention is shown. be done. Switch SW2 resets/starts single pulse timer circuit 116 give a signal. AC power supply 118 connects the AC signal to phase angle detector 112 and power source 118. Switching device 114 is supplied. The phase angle detector 112 detects a series of pulses. is applied to the input of the jil-pulse timer circuit 116. each from detector 112 The pulses correspond to detection of a predetermined phase angle of the AC power signal from power source 118 ,.

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1 12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。Upon receipt of the reset/start signal from switch SW2, a single pulse tie is activated. The marker circuit 116 is tested to produce a pulse or signal having a predetermined duration. The next pulse from output 112 triggers or excites. predetermined duration The pulse between enables the power switching device 114. For this reason , the start of the heating cycle as a result of the closing of switch SW2 occurs at a predetermined phase. There is a delay until the angle is detected by phase angle detector 112. Phase angle detector 1 12 is a position for detecting a predetermined phase angle in the power signal from the AC power source 118. A phase detection device is provided.

前の実施例における如(、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12 9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, the RF generator 120 is a power switching device. Receives a power signal from the chair 114 and, in response, transmits a high frequency, high power signal to the winding 12. 9 to the induction heating coil 128. Winding 129 is an RF generator 120 and the induction heating coil 128. Single phase and polyphase power supplies are considered.

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T DA1185A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11 2に入力信号を与える。The phase angle detector 112 is a Tria manufactured by Motorola, Phoenix, USA. The phase angle controller is implemented using part number TDA1185A. This T The DA1185A device detects a predetermined phase angle of an AC signal and outputs a corresponding output signal. is programmable to produce This predetermined phase angle is equal to the predetermined conduction angle. can be changed by the TDA1185A device according to an externally set voltage representing . (the below described (see discussion of control signals) To detect the firing angle, 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 source and the phase angle detector 112 to invert the AC signal. , phase angle detector 11 such that this results in excitation in the negative half of the AC signal. Give an input signal to 2.

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74LS12 3を用いて実現される。この74LSI23は立ち上がりエツジでトリガーされ 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−、可能化あるいはリアーミング(re arming)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。The signal pulse/timer circuit 116 is manufactured by Texas Instruments. Retriggerable monostable multivibrator integrated circuit, part number 74LS12 This is realized using 3. This 74LSI23 is triggered by the rising edge. The pulse generated by the phase angle detector 112 is therefore a timer device. It can be used to trigger the output pulse from circuit 116. Swish The signal generated by switch SW2 is used for retriggering, enabling or re-arming. arming) signal to the timer circuit 116. 74LS123 device is 1 mi to produce output pulses with durations from less than a millisecond to very large durations, such as hours. Since the combination of phase angle detector 112 and timer circuit 116 can be configured as The tuning requires the supply of a specific duration power signal to the RF generator 120. to energize the power switching device 114 according to the previously mentioned conditions. Provides widely variable control over the required timing functions.

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錦信 号は、位相角選択情報を検出器112へ与える。信号経路134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132 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。Any control signals represented by dashed lines 132, 134 are connected to the selected phase angle and and pulse width duration signals to detector 112 and circuit 116, respectively. . In particular, the phase angle control signal present in signal path 134 and fed to the input of detector 112 The signal provides phase angle selection information to detector 112. The signal in signal path 134 In response, detector 112 detects the predetermined signal established by the signal on signal path 134. It produces an output pulse that corresponds in time to the occurrence of the phase angle. Similarly, signal path 132 The duration control signal present in control The signal in signal path 132 is an attenuated signal, which is well known in such circuits. Typically consists of a potentiometer/capacitor combination that establishes It is.

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128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(SCR)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。The apparatus 110 of FIG. 4 has some components that are the same as those of the apparatus 10 of FIG. including. In particular, the AC power supply 118 corresponds to a three-phase high voltage power supply 18, and the power switch The switching device 114 corresponds to the power switching SCR circuit 14 and is connected to the RF generator. The generator 120 corresponds to the RF generator 20, and the induction heating coil 128 corresponds to the RF generator 20. Corresponding to the heating coil 28 is the gear 130, which corresponds to the gear 30. triac immediate A silicon controlled rectifier (SCR) performs power switching in block 114. ・It is considered to be a device.

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T8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 電力信号が見出される即ち検出される。In operation, the pulses produced at the output of phase angle detector 112 are It temporally corresponds to a predetermined phase angle of the AC signal indicated by the interval line T8. similar , the output pulse produced by timer circuit 116 corresponds to time T2. others The difficulty of exciting an AC power source with precise timing and power output control is , is used to determine the on-time of a power signal using the time delay after the zero crossing. 1, or as in the embodiment of FIG. to determine when a power switching device is required for excitation. The phase angle of is detected. According to both embodiments of the invention, a predetermined The defined timing reference point is when the power switching device between and typically turn off at the zero crossing as is the case in most thyristors. before or at the same time as a subsequent zero crossing of the power signal so that the AC prior to excitation of the power switching device to produce a decreasing excitation signal. A 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116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ェアが 、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, phase angle detector 112 and timer circuit 116 may be part of a computer-based controller (not shown) in which the A/D control A converter (not shown) is used to convert the amplitude (corresponding to the phase angle) of the signal from power supply 118. ) may also be considered. Furthermore, user-modifiable software , detected predetermined phase angle and supplied to power switching device 114. This enables control of the control pulse width.

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 description, this invention The examples should be considered illustrative and limiting in nature, and are not intended to describe preferred embodiments. but only as shown and described, and all changes and modifications that come within the spirit of the invention. It will be appreciated that the right is required to be protected.

Ti 「−位相角制m信号 国際調査報告 フロントページの続き (81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。Ti “-phase angle control m signal international search report Continuation of front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE.

DK、 ES、 FR,GB、 GR,IT、 LU、 NL、 SE)、0A (BF、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、 GN、 ML、 MR,SN 、 TD、 TG)、 AU、 BB、 BG、 BR,FI、 HU、JP、  KP、 KR,LK。DK, ES, FR, GB, GR, IT, LU, NL, SE), 0A (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, SN , TD, TG), AU, BB, BG, BR, FI, HU, JP, KP, KR, LK.

MC,MG、MW、No、PL、RO,SD、5U(72)発明者 ギブス、ス ペンサー・エルアメリカ合衆国インディアナ用46122.ダンヴイル、カータ ーズバーグ・ロードMC, MG, MW, No, PL, RO, SD, 5U (72) Inventor Gibbs, Su Spencer Elle USA 46122 for Indiana. Danville, Kata sburg road

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.AC電力信号を生じるAC電源と、前記AC電力信号の予め定めた位相角を 検出する位相検出手段とを設け、該検出手段は、前記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た高周波誘導加熱コイルとを設け、該加熱 コイルは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し、前記AC 電力信号に接続された電力スイッチング手段を設け、該電力スイッチング手段は 励起入力を含み、該電力スイッチング手段は、前記励起入力における信号の受取 りに応答して前記AC電力信号を前記電力入力に供給し、前記検出信号に応答し て、予め定めた持続時間の励起信号を前記励起入力に供給するタイマー回路手段 を、 設けてなることを特徴とする高周波焼入れ装置。1. an AC power source producing an AC power signal and a predetermined phase angle of said AC power signal; a phase detection means for detecting the predetermined phase angle; generates a detection signal and has a power input and a power output, and is applied to said power input. a high frequency jet that produces a high frequency high power signal at the power output in response to the received power signal; a high frequency induction heating coil connected to the power output; The coil emits a high frequency electromagnetic wave signal in response to the high frequency high power signal, and the coil emits a high frequency electromagnetic wave signal in response to the high frequency high power signal. A power switching means is provided connected to the power signal, the power switching means an excitation input, the power switching means receiving a signal at the excitation input; providing the AC power signal to the power input in response to the detection signal; timer circuit means for supplying an excitation signal of a predetermined duration to said excitation input; of, An induction hardening device characterized by comprising: 2.前記電力スイッチング手段がサイリスタ電力スイッチング・デバイスである ことを特徴とする請求の範囲1記載の装置。2. the power switching means is a thyristor power switching device; The device according to claim 1, characterized in that: 3.リセット/始動スイッチを含み、前記タイマー回路が可能化入力を含み、前 記リセット/始動スイッチが可能化信号を前記可能化入力へ与えることにより、 前記タイマー回路が前記検出信号に応答して予め定めた持続時間の前記信号を生 じることを特徴とする請求の範囲2記載の装置。3. a reset/start switch, said timer circuit including an enable input, and said timer circuit including an enable input; the reset/start switch applying an enable signal to the enable input; The timer circuit generates the signal for a predetermined duration in response to the detection signal. 3. The device according to claim 2, characterized in that: 4.前記タイマー回路が再トリガー可能な単安定マルチバイブレータ・デバイス であることを特徴とする請求の範囲3記載の装置。4. Monostable multivibrator device in which said timer circuit can be retriggered 4. The device according to claim 3, characterized in that: 5.前記高周波誘導加熱コイルが、肌焼きを必要とする金属部品と対応する寸法 であることを特徴とする請求の範囲4記載の装置。5. The dimensions of the high-frequency induction heating coil that correspond to the metal parts that require case hardening. The device according to claim 4, characterized in that: 6.AC電源と、電力入力を有する高周波ジェネレータ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において、前記AC電源の予め定めた 位相角を検出し、前記予め定めた位相角の検出に応答して前記AC電源を、高周 波ジェネレータの電力入力に予め定めた期間の間、接続するステップを含むこと を特徴とする方法。6. Induction hardening equipment including an AC power source and a high frequency generator having a power input in a method for precisely controlling the power supplied to a detecting a phase angle, and in response to detecting the predetermined phase angle, the AC power source is switched to a high frequency connecting to a power input of the wave generator for a predetermined period of time; A method characterized by: 7.前記高周波焼入れ装置が始動/リセット・スイッチを含み、更に、該始動/ リセット・スイッチの励起を検出するステップを含み、前記AC電源を接続する 前記ステップもまた前記始動/リセット・スイッチの励起された状態の検出と同 時に条件付けされることを特徴とする請求の範囲6記載の方法。7. The induction hardening apparatus includes a start/reset switch, and further includes a start/reset switch. detecting activation of a reset switch and connecting the AC power source; Said step also equates to detecting an energized state of said start/reset switch. 7. A method according to claim 6, characterized in that the method is sometimes conditioned. 8.前記高周波焼入れ装置が、励起される待、AC電力信号を前記ジェネレータ の電力入力に接続するサイリスタ・スイッチング・デバイスを含み、前記予め定 めた位相角および前記スイッチングの励起の同時の検出に応答して、前記接続ス テップが予め定めた持続時間の励起信号を前記サイリスタ・スイッチング・デバ イスへ供給することを含むことを特徴とする請求の範囲7記載の方法。8. When the induction hardening device is excited, an AC power signal is sent to the generator. a thyristor switching device connected to a power input of said predetermined in response to the simultaneous detection of the phase angle set and the excitation of the switching. step delivers an excitation signal of predetermined duration to the thyristor switching device. 8. The method of claim 7, further comprising supplying the liquid to a chair. 9.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におい で、 AC電力信号を生じるAC電源と、 前記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 の回路手段と、 前記スイッチ手段が励起される時始動信号を生じるスイッチ手段と、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、これに応答する予め定めた持続時 間の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じる高周波ジェネレータ手段と、 前記AC電力信号に接続され、前記予め定めた持続時間の励起信号に応答して、 該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、 を設けてなることを特徴とする高周波焼入れ装置。9. In induction hardening equipment that accurately controls power supply to high-frequency induction heating coils. in, an AC power source that produces an AC power signal; a first signal generating a first signal in response to detecting a predetermined phase angle of the AC power signal; circuit means; switch means for producing a starting signal when said switch means is energized; a predetermined duration in response to and in response to the simultaneous occurrence of a signal and said starting signal; second circuit means for producing an excitation signal between the high frequency generator means for generating a high frequency, high power signal in response to the received signal; connected to the AC power signal and in response to the excitation signal of the predetermined duration; power switching means for supplying the AC power signal to the high frequency generator; An induction hardening device characterized by being provided with. 10.前記第2の回路手段が持続時間入力を含み、前記予め定めた持続時間の励 起信号が、前記持続時間入力に供給された信号に従って持続時間が可変であるこ とを特徴とする請求の範囲9記載の装置。10. said second circuit means includes a duration input, said second circuit means includes a duration input; The activation signal is variable in duration according to the signal provided to the duration input. 10. The device according to claim 9, characterized in that: 11.前記第1の回路手段が位相角選択入力を含み、該第1の回路手段が、前記 位相角入力に現れる信号に従って決定される位相角に応じて前記第1の信号を生 じることを特徴とする請求の範囲10記載の装置。11. said first circuit means includes a phase angle selection input, said first circuit means said generating said first signal in response to a phase angle determined in accordance with a signal appearing at a phase angle input; 11. The device according to claim 10, characterized in that: 12.前記電力スイッチング手段の励起のため要求される位相角に従って、位相 角制御信号を前記位相角選択入力に供給する手段を含むことを特徴とする請求の 範囲11記載の装置。12. the phase according to the phase angle required for excitation of said power switching means; 3. The method of claim 1, further comprising means for providing an angle control signal to said phase angle selection input. The device according to range 11. 13.持続時間制御信号を前記持続時間入力に供給することにより、前記予め定 めた持続時間の励起信号の可変持続時間を可能化する手段を設けることを特徴と する請求の範囲12記載の装置。13. said predetermined duration by providing a duration control signal to said duration input. characterized in that means are provided for allowing a variable duration of the excitation signal of a given duration. 13. The apparatus according to claim 12. 14.前記高周波ジェネレータが無線周波レンジの出力信号を生じることを特徴 とする請求の範囲13記載の装置。14. characterized in that the radio frequency generator produces an output signal in the radio frequency range. 14. The device according to claim 13.
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