JP6384417B2 - 通電加熱装置および通電加熱方法 - Google Patents
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Description
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、電極を移動させることなく、被加熱材の断面積情報を考慮して必要な補助加熱を通電加熱と並行して行うことで被加熱材の加熱時間を短縮できる通電加熱装置および通電加熱方法を提供することを主たる目的とする。
この一態様において、前記被加熱材の温度情報を検出する温度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された被加熱材の温度が、前記被加熱材の目標温度に達したとき、前記通電加熱を停止させてもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記算出した補助加熱量が所定閾値以上となる前記被加熱材の領域に対してのみ、該算出した補助加熱量で補助加熱を行うように前記補助加熱手段を制御してもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、被加熱材に所定の距離を置いて複数の電極を接触させ、該電極間に電流を供給することで前記被加熱材を通電加熱する通電加熱方法であって、前記被加熱材の断面積情報と、前記被加熱材の温度情報と、に基づいて、前記被加熱材に予め設定された複数の領域を予め設定された目標温度まで加熱するのに必要な必要熱量、および、前記通電加熱により各領域に生じる通電熱量を算出するステップと、該算出した必要熱量から通電熱量を減算して該各領域の補助加熱量を算出するステップと、該算出した各領域の補助加熱量に基づいて、該各領域の補助加熱の制御を前記通電加熱の制御に加えて行うステップと、含む、ことを特徴とする通電加熱方法であってもよい。
第1乃至第5補助加熱器5〜9は、補助加熱手段の一具体例である。第1乃至第5補助加熱器5〜9は、被加熱材Xにおける所定の領域を夫々加熱する。第1乃至第5補助加熱器5〜9は、例えば、近赤外線ヒーター、遠赤外線ヒーターである。
なお、本実施形態に係る通電加熱装置1においては、仮に、電極を移動させたとしても、断面積の大きい領域は補助加熱器により補助加熱されている。したがって、その断面積の大きい領域で電極の移動速度を低下させずに、もしくは、移動速度の低下を抑制できるため、被加熱材Xの加熱時間を短縮できる。
なお、制御装置11が第1乃至第5領域の補助加熱量を算出しているが、これに限定されない。補助加熱量はユーザなどにより予め算出され、制御装置11に入力される構成であってもよい。
例えば、図2に示す如く、被加熱部材の断面積が正電極から負電極へ向けて徐々に増加する場合を想定する。この場合、第1乃至第5領域の補助加熱量は、正電極2側の第1領域から負電3極側の第5領域に近付くに従がって大きくなる。
(第1領域の補助加熱量<第2領域の補助加熱量<第3領域の補助加熱量<第4領域の補助加熱量<第5領域の補助加熱量)
(第1領域の補助加熱量<第2領域の補助加熱量<第3領域の補助加熱量、第3領域の補助加熱量>第4領域の補助加熱量>第5領域の補助加熱量)
制御装置11は、被加熱材Xの断面積情報と、被加熱材Xの温度と、に基づいて、第1乃至第5領域を予め設定された目標温度まで加熱するのに必要な必要熱量を、第1乃至第5領域毎に算出する(ステップS103)。
制御装置11は、該算出した必要熱量から通電熱量を減算して第1乃至第5領域の補助加熱量を算出する(ステップS105)。
なお、上記(ステップS102)の処理の前に、上記(ステップS103)乃至(ステップS105)の処理を行い、(ステップS102)の処理および(ステップS106)の処理のいずれか一方を先行して、あるいは、両処理を並行して行ってもよい。本処理は、被加熱材Xの断面情報から第1乃至第5領域間の温度差が推測でき、第1乃至第5領域に対する補助加熱量が予め分かる。このため、通電加熱と補助加熱を同時並行で行うことで被加熱材Xの加熱時間をより短縮できる。
上記実施形態において、制御装置11は、算出した補助加熱量が所定閾値以上となる第1乃至第5領域に対してのみ、算出した補助加熱量で補助加熱を行うように第1乃至第5補助加熱器5〜9を制御してもよい。この場合、例えば、補助加熱量が所定閾値以上となる局部的な低温領域のみを補助加熱し被加熱材の温度ムラを修正できる。したがって、一部の補助加熱のみを行えばよいため、被加熱材Xの加熱時間をより短縮できる。なお、所定閾値は、要求される被加熱材Xの加工精度および加熱時間に応じて、適宜変更する。例えば、所定閾値を大きく設定するほど、被加熱材Xの加工精度は低下するが、被加熱材Xの加熱時間をより短縮できる。
制御装置11は、被加熱材の断面積情報に基づいて、被加熱材の第1乃至第5領域の断面積の最大値Smaxを算出する。制御装置11は、算出した断面積の最大値と第1乃至第5領域の断面積Sとの差分を(Smax−S)を夫々算出する。制御装置11は、算出した断面積の差分に基づいて、第1乃至第5領域の補助加熱量を算出する。ここで、断面積の差分が大きくなるに従がって補助加熱量は増加し、第1乃至第5補助加熱器5〜9による加熱時間が増加する。
例えば、下記に示す如く、第1乃至第4閾値(第1閾値<第2閾値<第3閾値<第4閾値)を用いて、第1乃至第5補助加熱器5〜9の加熱時間を設定する。
制御装置11は、算出した差分が第1閾値A未満であるとき、その第1乃至第5領域に対応する第1乃至第5補助加熱器5〜9の加熱時間を0秒に設定する。なお、第1閾値Aには、例えば、被加熱材の断面積の最大値の3%の値が設定されている。
制御装置11は、算出した差分が第2閾値B未満であるとき、その第1乃至第5領域に対応する第1乃至第5補助加熱器5〜9の加熱時間を1秒に設定する。なお、第2閾値Bには、例えば、被加熱材の断面積の最大値の6%の値が設定されている。
制御装置11は、算出した差分が第3閾値C未満であるとき、その第1乃至第5領域に対応する第1乃至第5補助加熱器5〜9の加熱時間を2秒に設定する。なお、第3閾値Cには、例えば、被加熱材の断面積の最大値の9%の値が設定されている。
制御装置11は、算出した差分が第4閾値D未満であるとき、その第1乃至第5領域に対応する第1乃至第5補助加熱器5〜9の加熱時間を3秒に設定する。なお、第4閾値Dには、例えば、被加熱材の断面積の最大値の12%の値が設定されている。
制御装置は、算出した差分が第4閾値D以上であるとき、その第1乃至第5領域に対応する第1乃至第5補助加熱器5〜9の加熱時間を4秒に設定する。
なお、上記閾値と加熱時間との関係は、例えば、閾値が増加するに従がって加熱時間が増加するように設定されており、予め実験的に求められメモリ10bに記憶されている。また、閾値の数も任意に設定でき、閾値を増加させれば、より高精度な補助加熱が可能となる。
制御装置11は、設定した各領域加熱時間で、第1乃至第5補助加熱器5〜9を制御する。
Claims (3)
- 被加熱材に所定の距離を置いて複数の電極を接触させ、該電極間に電流を供給することで前記被加熱材を通電加熱する通電加熱装置であって、
前記被加熱材に予め設定された複数の領域を夫々補助加熱する補助加熱手段と、
前記被加熱材の通電加熱及び補助加熱を制御する制御手段と、
を備え、
前記各領域の補助加熱量は、
前記被加熱材の温度と、予め設定された目標温度と、から該被加熱材の上昇温度を算出し、該算出した上昇温度と、前記各領域の断面積と単位上昇温度当たり熱量との相関関係と、に基づいて、前記各領域を前記目標温度まで加熱するのに必要な必要熱量を算出し、
前記各領域の断面積と、前記各領域の断面積と通電熱量との相関関係と、に基づいて、前記通電加熱により各領域に生じる通電熱量を算出し、
該算出した必要熱量から通電熱量を減算することにより求められ、
前記制御手段は、前記通電加熱の制御と同時並行で、該求められた各領域の補助加熱量に基づいて、該各領域を補助加熱するように前記補助加熱手段を制御する、
ことを特徴とする通電加熱装置。 - 請求項1記載の通電加熱装置であって、
前記制御手段は、前記算出した補助加熱量が所定閾値以上となる領域に対してのみ、該算出した補助加熱量で補助加熱を行うように、前記補助加熱手段を制御する、
ことを特徴とする通電加熱装置。 - 被加熱材に所定の距離を置いて複数の電極を接触させ、該電極間に電流を供給することで前記被加熱材を通電加熱する通電加熱方法であって、
前記被加熱材の温度と、予め設定された目標温度と、から該被加熱材の上昇温度を算出し、該算出した上昇温度と、前記各領域の断面積と単位上昇温度当たり熱量との相関関係と、に基づいて、前記各領域を前記目標温度まで加熱するのに必要な必要熱量を算出するステップと、
前記各領域の断面積と、前記各領域の断面積と通電熱量との相関関係と、に基づいて、前記通電加熱により各領域に生じる通電熱量を算出するステップと、
前記算出した必要熱量から通電熱量を減算して該各領域の補助加熱量を算出するステップと、
該算出した各領域の補助加熱量に基づいて、該各領域の補助加熱の制御を前記通電加熱の制御と同時並行で行うステップと、
含む、ことを特徴とする通電加熱方法。
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