(57)【要約】【課題】部位により熱容量が一様でないワークに対して均一な温度となるように加熱することのできる加熱装置を提供する。【解決手段】加熱装置１０ａは、ロボット２６によってワーク体１２に沿って移動する加熱ユニット２０と、加熱ユニット２０と一体的に移動してワーク体１２の温度を非接触で計測する温度センサ２２と、制御部２８とを有する。制御部２８は、ワーク体１２の物性データ５０ａ、形状データ５０ｂ、および温度センサ２２で計測された現在温度Ｔ０に基づいて、加熱ユニット２０が定時間Δｔ後の移動先における移動先温度Ｔ１と目標温度Ｔｐとの移動先温度偏差ε１を予測し、移動先温度偏差ε１に基づいてインバータ４２に電流指令を与える。定時間Δｔは、インバータ４２に電流指令を与えてから加熱ユニット２０が電流指令に対応する温度に達するまでの応答時間である。【選択図】図１
2020011244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを目標温度に加熱する加熱装置において、
前記ワークを加熱する電気式の加熱体と、
前記加熱体を前記ワークに沿って相対移動させる移動手段と、
前記ワークにおける前記加熱体による加熱箇所の温度を計測する温度センサと、
前記加熱体に供給する電流を調整するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記ワークの物性データ、前記ワークの形状データ、および前記温度センサで計測された現在温度に基づいて、前記目標温度と前記加熱体の定時間後の移動先における移動先温度との移動先温度偏差を予測し、前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与えることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱装置において、
前記制御部は、
前記ワークの物性データ、前記ワークの形状データおよび前記現在温度に基づいて前記移動先温度を予測する温度予測部と、
前記目標温度と前記移動先温度とから前記移動先温度偏差を予測する偏差予測部と、
前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与える電流指令部と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項１に記載の加熱装置において、
前記制御部は、
前記目標温度と前記現在温度との現在温度偏差を求める現在温度偏差算出部と、
前記ワークの物性データ、前記ワークの形状データおよび前記現在温度偏差に基づいて前記移動先温度偏差を予測する偏差予測部と、
前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与える電流指令部と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置において、
前記制御は、前記物性データおよび前記形状データから前記移動先の熱容量を導出し、前記熱容量に基づいて前記移動先温度偏差を予測することを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱装置において、
前記形状データおよび前記物性データを記憶するデータベースを備え、
前記制御部は前記データベースから前記形状データおよび前記物性データを読み出すことを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
ワークを目標温度に加熱する加熱装置において、
前記ワークを加熱する電気式の加熱体と、
前記加熱体を前記ワークに沿って相対移動させる移動手段と、
前記ワークにおける前記加熱体による加熱箇所の温度を計測する温度センサと、
前記加熱体に供給する電流を調整するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記加熱体の移動位置に応じた前記ワークの熱容量との相関がある相関データを記憶部に記憶し、
前記相関データおよび前記温度センサで計測された現在温度に基づいて、前記目標温度と前記加熱体の定時間後の移動先における移動先温度との移動先温度偏差を予測し、前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与えることを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
請求項６に記載の加熱装置において、
前記制御部は、
前記相関データおよび前記現在温度に基づいて前記移動先温度を予測する温度予測部と、
前記目標温度と前記移動先温度とから前記移動先温度偏差を予測する偏差予測部と、
前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与える電流指令部と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項８】
請求項６に記載の加熱装置において、
前記制御部は、
前記目標温度と前記現在温度との現在温度偏差を求める現在温度偏差算出部と、
前記相関データおよび前記現在温度偏差に基づいて前記移動先温度偏差を予測する偏差予測部と、
前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与える電流指令部と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の加熱装置において、
前記制御部は、
前記加熱体を前記ワークに沿って往復移動させ前記ワークを加熱しながら前記温度センサで前記ワークの温度を計測し、前記加熱体の移動位置に応じた温度分布を求める温度分布計測部と、
求められた前記温度分布とその平均値との温度差を前記移動位置に応じて求めて前記相関データとする温度差算出部と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の加熱装置において、
前記定時間は、前記温度センサが前記現在温度を計測してから前記インバータが前記電流指令によって高周波電流の調整を行うまでの応答時間であることを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気式の加熱体をワークに沿って相対移動させながら該ワークを加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱体がワークよりも小さい場合には、加熱体をワークに沿って移動させながら加熱することがある。加熱体は、例えば非接触式かつ電気式のものが用いられ、ロボットなどの移動手段によって移動する。ワークを加熱する際の温度制御は、加熱体に設置した非接触式の温度センサでワーク表面の温度を計測し、目標温度との偏差に基づいて加熱体による加熱量を調整する。また、特許文献１では、非接触の温度センサでワークの温度を測定して蓄積し、ロボットの移動パターンごとにワークの平均温度を算出して加熱体の供給熱量をフィードバック制御している。この平均温度は比較的広い範囲に対して求められる。特許文献１で対象となるワークとしては平板が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−９３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被加熱体のワークをロウ付けする場合には、ワークをロウ付けに適した温度に均一に加熱することが望ましい。ワークの形状が一様でない複雑なものである場合には部位によって熱容量が異なるため、特許文献１のように平均温度に基づいて加熱をする装置では均一な加熱ができず、例えばロウ付けの加熱には不適である。
【０００５】
また、温度の測定開始から電流指令をインバータに出力し、さらに該インバータが反応するまでには応答時間が生じる。加熱体をワークに沿って移動させながら該ワークを加熱する場合には、この反応時間に加熱体が移動してしまうため、温度の計測をして制御演算した地点とは違う地点を加熱することになってしまう。ワークの形状が一様である場合にはその影響は比較的小さいが、ワークの形状が一様でないものである場合には、調整した熱量がワークの条件と合わずに加熱するので温度のばらつきが大きく、場所によっては目標温度に到達しなかったり又は過剰に加熱されてしまうことがある。したがって、そのワーク形状に対応した専用の加熱装置を用いなければならないこともある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、部位により熱容量が一様でないワークに対しても均一な温度となるように加熱することのできる加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる加熱装置は、ワークを目標温度に加熱する加熱装置において、前記ワークを加熱する電気式の加熱体と、前記加熱体を前記ワークに沿って相対移動させる移動手段と、前記ワークにおける前記加熱体による加熱箇所の温度を計測する温度センサと、前記加熱体に供給する電流を調整するインバータと、前記インバータを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記ワークの物性データ、前記ワークの形状データ、および前記温度センサで計測された現在温度に基づいて、前記目標温度と前記加熱体の定時間後の移動先における移動先温度との移動先温度偏差を予測し、前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与えることを特徴とする。
【０００８】
前記制御部は、前記ワークの物性データ、前記ワークの形状データおよび前記現在温度に基づいて前記移動先温度を予測する温度予測部と、前記目標温度と前記移動先温度とから前記移動先温度偏差を予測する偏差予測部と、前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与える電流指令部と、を有してもよい。
【０００９】
前記制御部は、前記目標温度と前記現在温度との現在温度偏差を求める現在温度偏差算出部と、前記ワークの物性データ、前記ワークの形状データおよび前記現在温度偏差に基づいて前記移動先温度偏差を予測する偏差予測部と、前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与える電流指令部と、を有してもよい。
【００１０】
前記制御は、前記物性データおよび前記形状データから前記移動先の熱容量を導出し、前記熱容量に基づいて前記移動先温度偏差を予測してもよい。
【００１１】
前記形状データおよび前記物性データを記憶するデータベースを備え、前記制御部は前記データベースから前記形状データおよび前記物性データを読み出してもよい。
【００１２】
また、本発明にかかる加熱装置は、ワークを目標温度に加熱する加熱装置において、前記ワークを加熱する電気式の加熱体と、前記加熱体を前記ワークに沿って相対移動させる移動手段と、前記ワークにおける前記加熱体による加熱箇所の温度を計測する温度センサと、前記加熱体に供給する電流を調整するインバータと、前記インバータを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記加熱体の移動位置に応じた前記ワークの熱容量との相関がある相関データを記憶部に記憶し、前記相関データおよび前記温度センサで計測された現在温度に基づいて、前記目標温度と前記加熱体の定時間後の移動先における移動先温度との移動先温度偏差を予測し、前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与えることを特徴とする。
【００１３】
前記制御部は、前記相関データおよび前記現在温度に基づいて前記移動先温度を予測する温度予測部と、前記目標温度と前記移動先温度とから前記移動先温度偏差を予測する偏差予測部と、前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与える電流指令部と、を有してもよい。
【００１４】
前記制御部は、前記目標温度と前記現在温度との現在温度偏差を求める現在温度偏差算出部と、前記相関データおよび前記現在温度偏差に基づいて前記移動先温度偏差を予測する偏差予測部と、前記移動先温度偏差に基づいて前記インバータに電流指令を与える電流指令部と、を有してもよい。
【００１５】
前記制御部は、前記加熱体を前記ワークに沿って往復移動させ前記ワークを加熱しながら前記温度センサで前記ワークの温度を計測し、前記加熱体の移動位置に応じた温度分布を求める温度分布計測部と、求められた前記温度分布とその平均値との温度差を前記移動位置に応じて求めて前記相関データとする温度差算出部と、を有してもよい。
【００１６】
前記定時間は、前記温度センサが前記現在温度を計測してから前記インバータが前記電流指令によって高周波電流の調整を行うまでの応答時間であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる加熱装置では、制御部は、ワークの物性データ、形状データおよび現在温度に基づいて定時間後の移動先における移動先温度偏差を予測し、または、温度差算出部で求められた温度差および現在温度に基づいて定時間後の移動先における移動先温度偏差を予測する。この移動先温度偏差によってインバータを介して高周波電流を調整することにより、部位により熱容量が一様でないワークに対しても均一な温度となるように加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる加熱装置の模式ブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態にかかる加熱装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、温度プロファイルのグラフである。
【図４】図４は、第２実施形態にかかる加熱装置の模式ブロック図である。
【図５】図５は、第３実施形態にかかる加熱装置の模式ブロック図である。
【図６】図６は、第３実施形態にかかる加熱装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、温度分布のグラフである。
【図８】図８は、第４実施形態にかかる加熱装置の模式ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる加熱装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である加熱装置１０ａとその被加熱部であるワーク１６とを示す模式ブロック図である。まずワーク１６について説明する。
【００２１】
ワーク１６はワーク体１２の一部である。ワーク体１２は平板１４と、被加熱部であるワーク１６と、ロウ材１８とを有する。平板１４は広い面積の板材である。ワーク１６は平板１４の上に立設するように設けられている。ロウ材１８は薄板状であって、ワーク１６に敷設されており、ワーク１６の底面と同じかそれよりもやや広い。平板１４とワーク１６とは金属の同材であり、例えば銅、アルミニウム、ステンレス鋼である。
【００２２】
ワーク１６は、例えば、複数の板部１６ａと、隣接する板部１６ａ同士の間に設けられた柱部１６ｂとからなる。板部１６ａは柱部１６ｂよりもＸ方向に長く、Ｙ方向に薄い板状の部材である。柱部１６ｂは、例えば断面が正方形であり、板部１６ａよりもＺ方向に高い。ワーク１６は複数あり、平板１４上の定位置に並列して設けられている。ワーク１６はＸ方向に沿って板部１６ａと柱部１６ｂとが交互に配置されており、その熱容量は一様ではない。板部１６ａと柱部１６ｂとの形状の違いは後述する形状データ５０ｂに記憶される。板部１６ａと柱部１６ｂとは材質が異なっていてもよいが、その情報は後述する物性データ５０ａに記憶される。ワーク体１２の中で加熱装置１０ａによって主に加熱されるのはワーク１６であるが、ロウ材１８も加熱され得る。したがって、ロウ材１８も被加熱部であることから、ロウ材１８をワーク１６の一部として扱ってもよい。
【００２３】
次に、加熱装置１０ａについて説明する。加熱装置１０ａは大別して制御部２８と、機構部３０と、これらの間に設けられたインターフェース群３２とを有する。機構部３０は加熱ユニット（加熱体）２０と、温度センサ２２と、位置センサ２４と、ロボット（移動手段）２６とを有する。加熱ユニット２０は下向きに開口する略Ｕ字形状のベース体２０ａと、該ベース体２０ａの一対の先端にそれぞれ巻回されて設けられた加熱コイル２０ｂとを有する。加熱ユニット２０はワーク１６よりも相当に小さい。一対の加熱コイル２０ｂは直列に接続されており、加熱能力の調整が容易である。ベース体２０ａは磁性体で構成されている。加熱ユニット２０はワーク１６に対して上方から跨ぐように配設され、加熱コイル２０ｂに高周波電流を供給することによって誘導加熱の原理でワーク１６を加熱することができる。加熱ユニット２０は、ロボット２６により平板１４、ワーク１６およびロウ材１８に対してそれぞれ非接触位置に配設される。加熱ユニット２０は他の電気式（電気を駆動源とするもので、磁気式を含む）の加熱体であってもよい。
【００２４】
温度センサ２２および位置センサ２４は加熱ユニット２０と一体的に設けられている。温度センサ２２は、ワーク１６における加熱ユニット２０による加熱箇所の表面温度を非接触で計測するセンサであり、例えば赤外線検出型である。位置センサ２４はワーク１６と加熱コイル２０ｂとの距離を非接触で計測するセンサであり、例えば近接センサである。ロボット２６は加熱ユニット２０のＸ方向位置を計測するセンサを備えているものとする。このセンサによって計測されたＸ方向位置は制御部２８に供給される。
【００２５】
加熱ユニット２０は移動テーブル３４を介してロボット２６に接続されている。ロボット２６は直交座標型であり、加熱ユニット２０を水平のＸ，Ｙ方向、および垂直のＺ方向に移動させることができる。ロボット２６は、加熱ユニット２０をワーク１６に沿いながらその全長に亘って複数回往復移動させ、この往復移動の間に加熱ユニット２０によりワーク１６の加熱を行う。ワーク１６はＸ方向に延在しており、加熱の工程中では、ロボット２６の動作は基本的にはＸ軸動作だけで足りる。加熱ユニット２０はワーク１６に対して相対的に移動可能であればよい。
【００２６】
インターフェース群３２は温度調節器３６と、ドライバ３８と、位置センサアンプ４０と、インバータ４２とを有する。これらはそれぞれ独立的な構成であるが、説明の便宜上まとめてインターフェース群３２とする。温度調節器３６は、温度センサ２２で測定した温度情報を制御部２８に供給する。ドライバ３８は制御部２８の作用下にロボット２６を駆動し、移動テーブル３４の位置および速度を制御する。位置センサアンプ４０は位置センサ２４が計測する距離を制御部２８に供給する。インバータ４２は制御部２８の作用下に加熱コイル２０ｂに対して高周波電流を供給する。
【００２７】
制御部２８はコンピュータ４４を中心に構成されており、該コンピュータ４４と、表示器４６と、入力機器４８と、データベース５０と、記憶装置５２とを有する。表示器４６は、機構部３０の動作状態を表示する。入力機器４８は、オペレータがワーク１６を加熱する動作条件を設定できる。
【００２８】
データベース５０には、ワーク１６についての物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂが記録されている。物性データ５０ａはワーク１６の部位ごとの物性（例えば、材質、密度、熱伝導率、比熱）についてのデータである。形状データ５０ｂはワーク１６の部位ごとの幅、高さ、長さといったデータである。物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂにはロウ材１８のデータを含めてもよい。これらの物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂは入力機器４８から入力され、または通信手段や記憶媒体からロードされる。データベース５０および記憶装置５２はコンピュータ４４からアクセス可能となっている。
【００２９】
コンピュータ４４は温度予測部５４と、偏差予測部５５と、電流指令部５６とを有する。温度予測部５４は温度センサ２２で測定したワーク１６の現在温度Ｔ０と、物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂの情報とに基づいて、加熱ユニット２０が定時間Δｔの移動先におけるワーク１６の移動先温度Ｔ１を予測する。偏差予測部５５は、目標温度Ｔｐと移動先温度Ｔ１とから移動先温度偏差ε１を予測する。電流指令部５６は移動先温度偏差ε１に基づいてインバータ４２に電流指令を与える。
【００３０】
記憶装置５２には、加熱装置１０ａを制御するためのプログラムや、加熱ユニット２０の動作データ等が記憶されている。加熱ユニット２０は、この動作データに基づいてワーク１６に沿ってＸ軸方向に複数回往復移動する。ワーク１６が複数並列している場合には、あるワーク１６の加熱終了後に加熱ユニット２０をＺ方向に沿って上昇させ、隣接するワーク１６の上方に達するまでＹ方向に移動し、さらに加熱ユニット２０を下降させる。
【００３１】
制御部２８は、ハードウェアとしては汎用品を利用可能である。尚、制御部２８の一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。
【００３２】
次に、加熱装置１０ａの動作について説明する。
【００３３】
図２のステップＳ１において、ワーク１６についての物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂを入力またはロードする。これらのデータは主にステップＳ８で用いられるため、図２ではこの情報の流れを破線で明示している。ステップＳ２において、ワーク１６に対する加熱条件を設定する。この設定は、例えば目標温度Ｔｐの設定、ドライバ３８やインバータ４２の設定、加熱ユニット２０の動作設定等である。そして、ステップＳ３で加熱動作を開始する。目標温度Ｔｐは基本的にワーク１６の全長に亘って等しい値に設定される。
【００３４】
ステップＳ４では、加熱ユニット２０がロボット２６によって、Ｘ方向に沿って往復移動する。そしてステップＳ５では位置センサ２４によって主にＸ方向位置およびＹ方向位置を確認し、さらにステップＳ４に戻って位置調整をしながら移動を継続する。ステップＳ４およびＳ５はドライバ３８の作用下に、コンピュータ４４とはある程度独立的に行われる。ステップＳ５において位置センサ２４によって得られた位置情報はステップＳ８に供給される。図２において、この情報の流れは破線で示している。
【００３５】
ステップＳ６において、電流指令部５６が移動先温度偏差ε1に基づく電流指令値をインバータ４２に供給する。移動先温度偏差ε1はループ処理の中でステップＳ８において求められる。インバータ４２は電流指令値に基づいて加熱コイル２０ｂに高周波電流を供給し該加熱コイル２０ｂは磁界を発生させる。温度センサ２２が現在温度Ｔ０を計測してからインバータ４２が電流指令によって高周波電流の調整を行うまでには物理的に応答時間Δｔｒｅｓが生じる。移動先温度偏差ε1はこの応答遅れを先行的に補償するように求められており、フィードフォワード的な制御が行われることになる。加熱装置１０ａでは定時間Δｔをこの応答時間Δｔｒｅｓに合わせていて、応答遅れが補償されることになる。ただし、条件によっては定時間Δｔをこの応答時間Δｔｒｅｓとは異なる値に設定してもよい。
【００３６】
ステップＳ７において、温度センサ２２により加熱ユニット２０が存在する箇所におけるワーク１６の現在温度Ｔ０を測定する。
【００３７】
ステップＳ８においては温度予測部５４が補正係数の算出を行う。補正係数は現在温度Ｔ０から移動先において予測される移動先温度Ｔ１を求める係数である。現在温度Ｔ０が現時刻の現地点における温度であるのに対し、移動先温度Ｔ１は定時間Δｔ後の移動先（Ｖｔ×ΔＴ）における温度であり、時間と場所が異なる。移動先温度Ｔ１を予測するのは次の理由による。
【００３８】
すなわち、加熱ユニット２０はワーク１６よりも相当に小さいため、ワーク１６の放熱による影響を低減させるためには、ある程度速く往復動作させて加熱間隔を短くするとよい。しかし、速度Ｖｔを速くすると定時間Δｔ後の移動先も遠くなり、その移動先温度Ｔ１は現在温度Ｔ０とは異なる場合があり、特にワーク１６の熱容量が部位によって一様でない場合には相当に異なることがある。そのため、現在温度Ｔ０をそのまま移動先の温度制御に用いるのは適当でなく、移動先温度Ｔ１を予測することが望ましい。
【００３９】
移動先温度Ｔ１の予測では、まずステップＳ１で入力されたワーク１６の物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂに基づいて補正係数を求める（ステップＳ８）。補正係数は、例えば現地点と移動先について比熱および幅からそれぞれの熱容量の差を求め、さらに定時間Δｔにおける放熱量も勘案すると一層精度が高まる。
【００４０】
ステップＳ９において、温度予測部５４は現在温度Ｔ０を補正係数によって補正することにより移動先温度Ｔ１を予測する。
【００４１】
ステップＳ１０において、目標温度Ｔｐと現在温度Ｔ０との現在温度偏差ε０を調べ、この現在温度偏差ε０が０であれば（Ｙ）ステップＳ１１へ移り、０でなければ（Ｎ）ステップＳ６へ戻る。現在温度偏差ε０は絶対値とする。実際上この温度比較は、許容上限温度Ｕｉと許容下限温度Ｌｉ（図３参照）とに基づいて多少の余裕幅を持って行われる。また、ステップＳ１０においては、偏差予測部５５により目標温度Ｔｐと予測された移動先温度Ｔ１との移動先温度偏差ε１も求めておく。移動先温度偏差ε１はステップＳ６で用いられる。
【００４２】
ステップＳ１１において、所定の加熱時間が終了したか調べる。加熱時間が終了していれば（Ｙ）処理を終了し、終了していなければ（Ｎ）ステップＳ６へ戻って処理を続行する。この加熱時間はステップＳ１０における温度条件が成立してからの経過時間とする。加熱処理の終了にともなって加熱ユニット２０の移動処理も終了させる。この時点でワーク１６を構成するワーク１６およびロウ材１８は全長にわたって均一かつ適温に加熱され、ロウ材１８は溶け残りがない。加熱装置１０ａによる加熱が停止されるとロウ材１８は再び固まり、ワーク１６と平板１４とがロウ付けされることになる。
【００４３】
このように、加熱装置１０ａにおいては、温度予測部５４がワーク１６の物性データ５０ａ、形状データ５０ｂ、および温度センサ２２で計測された現在温度Ｔ０に基づいて、加熱ユニット２０の定時間Δｔ後の移動先における移動先温度Ｔ１を予測する。そして、電流指令部５６では目標温度Ｔｐと予測された移動先温度Ｔ１との移動先温度偏差ε１に基づいてインバータ４２に電流指令を与える。これにより、加熱装置１０ａは様々な形状、大きさのワーク１６に適用可能となって汎用性が高い。また、ワーク１６が部位により熱容量が一様でない場合で、しかも加熱ユニット２０の速度Ｖｔがある程度速くても、定時間Δｔ後の移動先における温度制御を適切に行うことができ、ワーク１６が全長に亘って均一な温度となり、場所によって目標温度Ｔｐに到達しなかったり又は過剰に加熱されてしまうことが防止できる。また、短時間で目標温度Ｔｐに加熱制御することが可能になる。
【００４４】
さらに、加熱装置１０ａの加熱ユニット２０はワーク１６よりも小さくコンパクトであり、ワーク１６に対して相対移動させるのでワーク１６の大きさによる制約が少ない。加熱ユニット２０は誘導加熱式であってワーク１６の雰囲気を加熱するのではないことから効率が高い。
【００４５】
さらにまた、図３の実線グラフＬ１で示すように、任意の箇所における温度Ｔはほとんどばらつきがなく、温度上昇中および目標温度Ｔｐへの到達後とも安定した挙動を示すようになる。一方、温度予測部５４や電流指令部５６による作用がない場合には仮想線グラフＬ２で示すようにばらつきが大きく、特に許容上限温度Ｕｉと許容下限温度Ｌｉの範囲内に収束できずに不安定となる。実線グラフＬ１は後述する加熱装置１０ｂ、１０ｃ、１０ｄでも同様となる。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態である加熱装置１０ｂについて説明する。加熱装置１０ｂは上記の加熱装置１０ａの変形例であり、基本的な構成は加熱装置１０ａと同じであり、コンピュータ４４における処理が異なる。加熱装置１０ｂにおける処理を図４の模式ブロック図で説明する。
【００４７】
加熱装置１０ｂでは、温度センサ２２で計測したワーク１６の現在温度Ｔ０と目標温度Ｔｐとの現在温度偏差ε０を現在温度偏差算出部６０で求める。
【００４８】
一方、物性データ５０ａ、形状データ５０ｂおよびワーク１６の表面から放出される熱量Ｈｔに基づくプロセス関数Ｐｄを導出する。このプロセス関数Ｐｄはさらに、加熱ユニット２０の現状位置Ｐｐから加熱コイル２０ｂに供給する高周波電流を調整するまでの応答時間（Δｔres）で移動する移動先を加味した上で、偏差予測部６２において現在温度偏差ε０に作用させて移動先温度偏差ε１を予測する。移動先温度偏差ε１は所定の変換および補償であるＧ（ｓ）を施した上で制御部２８から電流指令として出力する。電流指令はインバータ４２に供給され、さらに加熱ユニット２０によりワーク１６が加熱され、温度センサ２２によって現在温度Ｔ０が計測され、制御部２８にフィードバックされる。図４では、このフィードバック経路の要素をまとめてＨ（ｓ）として表している。
【００４９】
この加熱装置１０ｂのように、移動先温度偏差ε１は、現在温度偏差ε０にプロセス関数Ｐｄを作用させて求めてもよい。なお、上記の加熱装置１０ａでは現在温度Ｔ０から補正係数によって移動先温度Ｔ１を求めた後に目標温度Ｔｐとの差を求めて移動先温度偏差ε１としているが、いずれにしろ途中の過程によらず移動先温度偏差ε１が予測できればよい。すなわち、予測元のパラメータは移動先温度Ｔ１でも現在温度偏差ε０でもよいし、そこから移動先温度偏差ε１を求める手段は関数を用いてもよいし補正係数を用いてもよい。以下に述べる加熱装置１０ｃ，１０ｄでも同様である。
【００５０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態である加熱装置１０ｃについて説明する。図５は、加熱装置１０ｃを示す模式ブロック図である。加熱装置１０ｃにおいて上記の加熱装置１０ａと同様の要素については同符号を付してその詳細な説明を省略する。加熱対象であるワーク１６は上記のものと同じとする。
【００５１】
図５に示すように、加熱装置１０ｃでは、上記の加熱装置１０ａにおけるデータベース５０が省略されている。コンピュータ４４は上記の温度予測部５４、偏差予測部５５および電流指令部５６に加えて、温度分布計測部７０と、温度差算出部７２とを有する。
【００５２】
温度分布計測部７０は、加熱ユニット２０をワーク１６に沿って往復移動させワーク１６を加熱しながら温度センサ２２でワーク１６の温度を計測し、加熱ユニット２０の移動位置Ｐｎに応じた温度分布を求めて記憶装置５２に記憶する。温度差算出部７２は、求められた温度分布とその平均値Ａｖとの温度差ΔＴｉｎ（相関データ）を移動位置Ｐｎに応じて求める。
【００５３】
上記の加熱装置１０ａにおける温度予測部５４は物性データ５０ａ、形状データ５０ｂおよび現在温度Ｔ０に基づいて移動先温度Ｔ１を予測するのに対し、加熱装置１０ｃにおける温度予測部５４では、温度分布計測部７０および温度差算出部７２で求められた温度差ΔＴｉｎと、現在温度Ｔ０とに基づいて移動先温度Ｔ１を予測する。
【００５４】
次に、加熱装置１０ｃの動作について説明する。
【００５５】
図６のステップＳ１０１において、ワーク１６の形状のデータを入力する。このデータは上記の形状データ５０ｂと比較して簡略なもので、例えばワーク１６のＸ方向長さだけを入力すればよい。ステップＳ１０２〜Ｓ１０３は、上記のステップＳ２〜Ｓ５と同じである。
【００５６】
ステップＳ１０６において、電流指令部５６が移動先温度偏差ε１に基づく電流指令値をインバータ４２に供給する。移動先温度偏差ε１はループ処理の中でステップＳ１０８において求められる。ただし、加熱開始直後で加熱ユニット２０が数回または所定時間（例えば数秒）往復して温度分布計測部７０が温度分布（図７参照）を取得するまでの間は、移動先温度偏差ε１によらず固定値を電流指令としてもよい。ステップＳ１０７においてはステップＳ７と同様に現在温度Ｔ０を取得する。
【００５７】
ステップＳ１０８において、温度分布計測部７０がワーク１６の温度データＴｉを移動位置Ｐｎに応じて取得して記憶装置５２に記憶する。つまり、図７の黒丸で示すように、移動位置Ｐ１、Ｐ２…Ｐｎに応じた温度分布のデータを取得する。また、温度差算出部７２はこれらの温度データの平均値Ａｖを求めるとともに、各温度データＴｉと平均値Ａｖとの温度差ΔＴｉｎを求めて記憶しておく。図７に示すように、温度データＴｉは移動位置Ｐ１、Ｐ２…Ｐｎに応じてばらつきが発生し得る。これはワーク１６としてのワーク１６の熱容量が部位によって一様ではないためである。すなわち、図７で示される温度差ΔＴｉｎはワーク１６の部位ごとにおける熱容量との相関が高いデータとなっている。
【００５８】
なお、ステップＳ１０８における温度分布の取得、および温度差ΔＴｉｎの取得は、条件によって種々のタイミングで行ってよい。例えば、加熱開始後に加熱ユニット２０が数回往復する間においてステップＳ１０６が固定値として電流指令を出力しているときに行い、その後は停止するようにしてもよい。また、加熱運転中に毎回実行して、温度分布を移動平均によって更新してもよい。いずれにしろ、部位によるワーク１６の部位ごとの熱容量の差が反映されて、該熱容量との相関があるデータが得られるようにすればよい。
【００５９】
ステップＳ１０９において補正係数を算出する。この処理は上記のステップＳ８とほぼ同様であるが、ステップＳ８では物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂに基づいて補正係数を求めているのに対し、ステップＳ１０９では温度差ΔＴｉｎに基づいて求める。つまり、温度差ΔＴｉｎはワーク１６の部位による熱容量の差に基づいているため、物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂの代わりに利用することができる。
【００６０】
ステップＳ１１０において、上記のステップＳ９と同様に、温度予測部５４は現在温度Ｔ０を補正係数によって補正し移動先温度Ｔ１を予測する。
【００６１】
ステップＳ１１１，Ｓ１１２は、上記のステップＳ１０，Ｓ１１と同じである。ステップ１１１で現在温度偏差ε０が０でない場合（Ｎ）にはステップＳ１０６に戻って加熱処理を継続する。ステップＳ１１１においては、偏差予測部５５により目標温度Ｔｐと予測された移動先温度Ｔ１との移動先温度偏差ε１も求めておく。移動先温度偏差ε１はステップＳ１０６で用いられる。
【００６２】
このような加熱装置１０ｃによれば、上記の加熱装置１０ａと同様に、ワーク１６が部位により熱容量が一様でない場合で、しかも加熱ユニット２０の速度Ｖｔがある程度速くても定時間Δｔ後の移動位置における温度制御を適切に行うことができる。また、加熱装置１０ａのような物性データ５０ａおよび形状データ５０ｂの入力が不要である。
【００６３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態である加熱装置１０ｄについて説明する。加熱装置１０ｄは上記の加熱装置１０ｃの変形例であり、基本的な構成は加熱装置１０ｃと同じであり、コンピュータ４４における処理が異なる。加熱装置１０ｄにおける処理を図８の模式ブロック図で説明する。
【００６４】
加熱装置１０ｄでは、温度センサ２２で計測した現在温度Ｔ０と目標温度Ｔｐとの現在温度偏差ε０を現在温度偏差算出部６０で求める。
【００６５】
一方、上記の温度分布、温度差ΔＴｉｎおよびワーク１６の表面から放出される熱量Ｈｔに基づくプロセス関数Ｐｄを導出する。このプロセス関数Ｐｄはさらに、加熱ユニット２０の現状位置Ｐｐから加熱コイル２０ｂに供給する高周波電流を調整するまでの時間（Δｔ）で移動する移動先を加味した上で、偏差予測部６２において現在温度偏差ε０に作用させて移動先温度偏差ε１を予測する。その後のＧ（ｓ）およびＨ（ｓ）は図４と同様である。このような加熱装置１０ｄにおいても上記の加熱装置１０ｃと同様の効果が得られる。
【００６６】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  加熱装置
１２  ワーク体
１６  ワーク
１６ａ  板部
１６ｂ  柱部
１８  ロウ材
２０  加熱ユニット（加熱体）
２２  温度センサ
２６  ロボット（移動手段）
２８  制御部
４２  インバータ
４４  コンピュータ
５０  データベース
５０ａ  物性データ
５０ｂ  形状データ
５４  温度予測部
５５  偏差予測部
５６  電流指令部
６０  現在温度偏差算出部
６２  偏差予測部
７０  温度分布計測部
７２  温度差算出部
Ｔ０  現在温度
Ｔ１  移動先温度
Ｔｐ  目標温度
Ｖｔ  速度
ε０  現在温度偏差
ε1  移動先温度偏差
ΔＴｉｎ  温度差（相関データ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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