JP2006292535A - 距離推定装置、異常検出装置、温度調節器および熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被処理物としてのワークが載置されて熱処理される熱板1の温度情報、例えば、熱板1の温度の傾きの絶対値に基いて、距離推定手段7でワークと熱板1との距離を推定し、推定した距離と閾値とを判定手段8で比較することによって、異常の有無を判定するように構成している。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の一つの実施の形態に係る熱処理装置の概略構成図である。
∝(ワーク温度Tw−熱板温度Th)/熱抵抗Rhw
∝(ワーク温度Tw−熱板温度Th)/距離d
したがって、
距離d∝(ワーク温度Tw−熱板温度Th)/熱板の温度変化の速さΔTh
距離d=k×(ワーク温度Tw−熱板温度Th)/熱板の温度変化の速さΔTh
ここで、ワーク4を、熱板1に載置した瞬間のワーク4および熱板1の初期温度Tw0,Th0が判っている場合、例えば、ワーク4と熱板1の初期温度が安定しているような場合には、(ワーク初期温度Tw0−熱板初期温度Thw)を、定数と見なし、ワーク4を熱板1に載置した瞬間の距離dは、次式で推定できることになる。
この実施の形態では、熱板1の温度変化の速さΔThを、熱板1の温度傾きとし、この熱板1の温度傾きを計測し、予め求めた定数kを用いてワーク4と熱板1との距離dを推定するようにしている。
図6は、本発明の他の実施の形態に係る熱処理装置の概略構成図であり、上述の図1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
Ch×dTh/dt=(温度差/熱抵抗)+ヒータ発熱量
={(ワーク温度Tw−熱板温度Th)/熱抵抗Rhw}+電力W
したがって、
dTh/dt={(Tw−Th)/Rhw×Ch}+W/ch
ここで、熱抵抗Rhwは、ワークと熱板との距離dに比例し、熱板の熱容量Chを一定とし、k0を定数とすると、
dTh/dt∝{(Tw−Th)/d}+k0・W
dTh/dt=ΔThとおくと、距離dは、
d∝(Tw−Th)/(ΔTh−k0・W)
k2を比例定数とすると、
d=k2(Tw−Th)/(ΔTh−k0・W)
k0・W=k1・Uとおくと、
d=k2(Tw−Th)/(ΔTh−k1・U) …(3)
したがって、予め比例定数k1,k2を求めておけば、ワーク温度Tw、操作量U、熱板温度の傾きΔThから距離が推定できる。
≒{Th(n)−Th(n−1)}/Δt
但し、Δt:サンプリング時間
ここで、操作量Uと電力Wとの関係は、設計的に決まるので、上記(3)式の定数k1を求めることができる。
すなわち、今回のサンプリングのワークの温度Tw(n)を、前回のサンプリングのワークの温度Tw(n−1)、前回のサンプリングの熱板1の温度Th(n−1)および前回のサンプリングで推定される距離dを用いて推定するのである。
図9は、本発明の更に他の実施の形態に係る熱処理装置の概略構成図であり、上述の図1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
この熱抵抗θは、図9に示すように、フィードバック要素12の入力ΔTおよび出力Qを推定し、入力ΔTを出力Qで除算することによって推定することができる。
上述の実施の形態では、判定手段8では、推定した距離と閾値とを比較して異常の有無を判定したけれども、本発明の他の実施の形態として、複数の点におけるワークと熱板との距離をそれぞれ推定し、それら複数の点における推定距離に基いて、ワークの形状や傾きなどを判定して異常を検出するようにしてもよい。
ここで、時刻tは、ワークを搭載する信号をトリガとして計測した時刻である。
3 PIDコントローラ 4 ワーク(被処理物)
6,6a,6b 異常検出装置 7,7a〜7c 距離推定手段
8 判定手段
Claims (17)
- 被処理物を、熱処理手段で熱処理する該熱処理における前記被処理物と前記熱処理手段との距離を推定する装置であって、
前記被処理物および前記熱処理手段の少なくともいずれか一方の温度情報に基いて、前記距離を推定する距離推定手段を備えることを特徴とする距離推定装置。 - 前記熱処理は、前記被処理物を、前記熱処理手段に接近させて行うものである請求項1に記載の距離推定装置。
- 前記温度情報は、前記接近させた後の温度変化の情報を含み、前記距離推定手段は、前記温度変化が大きい程、前記距離を小さく推定する請求項2に記載の距離推定装置。
- 前記温度情報は、前記接近させた後の前記熱処理手段の温度と前記被処理物の温度との温度差の変化の情報を含み、前記距離推定手段は、前記温度差の変化が大きい程、前記距離を小さく推定する請求項2または3に記載の距離推定装置。
- 前記距離推定手段は、前記少なくともいずれか一方の温度情報に加え、前記熱処理手段の温度を制御する温度制御手段の操作量情報に基いて、前記距離を推定する請求項1〜4のいずれか1項に記載の距離推定装置。
- 前記操作量情報は、前記接近させた後の前記温度制御手段の操作量の情報であり、前記距離推定手段は、前記操作量が大きい程、前記距離を小さく推定する請求項5に記載の距離推定装置。
- 前記距離推定手段は、被処理物と熱処理手段との間の熱抵抗を推定する第1推定部と、推定された熱抵抗に基いて、前記距離を推定する第2推定部とを備える請求項6に記載の距離推定装置。
- 前記距離推定手段で前記距離の推定に用いる前記各情報は、前記接近させた後であって、前記熱処理手段の温度が、一定温度に復帰するまでの期間の一部における情報である請求項2〜7のいずれか1項に記載の距離推定装置。
- 前記熱処理手段は、前記被処理物が載置されて熱処理される熱板である請求項1〜8のいずれか1項に記載の距離推定装置。
- 前記距離推定手段は、前記熱処理手段の複数の点と前記被処理物の対応する複数の点との距離をそれぞれ推定する請求項1〜9のいずれか1項に記載の距離推定装置。
- 前記熱処理が、加熱処理および冷却処理の少なくともいずれか一方の処理である請求項1〜10のいずれか1項に記載の距離推定装置。
- 前記請求項1〜11のいずれか1項に記載の距離推定装置と、該距離推定装置で推定される距離と閾値とを比較して熱処理の異常の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする異常検出装置。
- 前記請求項10に記載の距離推定装置と、該距離推定装置で推定された複数の点の距離に基いて、前記被処理物の状態を判定する判定手段とを備え、前記判定手段の出力に基いて、異常を検出することを特徴とする異常検出装置。
- 前記請求項1〜11のいずれか1項に記載の距離推定装置を備え、前記熱処理手段の温度を制御することを特徴とする温度調節器。
- 前記熱処理手段の温度を検出する温度検出手段からの検出温度が、設定温度になるように前記熱処理手段の温度を制御するものであって、前記距離推定装置で推定された距離に基いて、前記設定温度および前記検出温度の少なくともいずれか一方を補正する補正手段を備える請求項14に記載の温度調節器。
- 前記請求項12または13に記載の異常検出装置を備え、前記熱処理手段の温度を制御することを特徴とする温度調節器。
- 前記請求項14〜16のいずれか1項に記載の温度調節器と、前記熱処理手段と、前記温度調節器の出力に基いて、前記熱処理手段を加熱および/または冷却する操作手段と、前記熱処理手段の温度を検出する温度検出手段とを備えることを特徴とする熱処理装置。
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