(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御量に応じた電力を出力する可変電源から電力が供給されて発熱をする加熱コイルに、被加熱物を通していくことにより被加熱物を加熱していく誘導加熱装置と、
被加熱物の送り速度であるライン速度を検出する速度検出部と、
被加熱物の物理条件，目標温度及びコイル効率を設定する条件設定部と、
操作者の操作に応じた値の介入制御量を出力する介入制御量出力部と、
条件設定器で設定した条件，速度検出部で検出されたライン速度及び介入制御量出力部から出力される介入制御量を基に主制御量を求める主制御量演算部と、
被加熱物の温度である検出温度を目標温度にするのに必要な補正制御量を求める補正制御量演算部と、
被加熱物のライン速度が一定になったかどうかを判定する比較部と、
ライン速度が一定になっていないときには前記主制御量をそのまま制御量として前記可変電源へ送り、ライン速度が一定になったら、前記主制御量に前記補正制御量を加えて得た制御量を前記可変電源へ送る加算部とを有し、
しかも、前記介入制御量出力部から出力される介入制御量は、前記主制御量演算部の演算過程において介入制御量を加味することなく求めた制御量に対して、±１０％の範囲内で変動させることにより前記主制御量を導出させる値となっていることを特徴とする誘導加熱装置の入熱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は誘導加熱装置の入熱制御装置に関し、運転途中であってもオペレータの操作により入熱量を調整することができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱装置により被加熱物を加熱する際には、良好な品質を得るために、加熱温度が目標温度に一致するように入熱制御をしている。ここで従来技術に係る、誘導加熱装置の入熱制御装置を２例挙げて説明する。
【０００３】
図２は第１の従来技術を示す。同図に示すように、加熱コイル１は、インバータ（可変電源）２から電力Ｐが供給されると、電力Ｐに応じた熱量を発生する。被加熱物３は加熱コイル１中を通って加熱される。この被加熱物３の送り速度（ライン速度）は、ラインスタート（加熱操作開始）時から上昇しはじめ、ラインスタート時から一定時間経過するとその後は定格速度となる。一方、被加熱物３の温度は温度計４で検出され、検出温度θｒ  は、演算制御部５０の温度変換器５１により電気信号に変換される。
【０００４】
図２の従来技術では、ラインスタート時からライン速度が定格速度になる間においては、手動設定制御をする。即ち、オペレータは切換器５２をＯＦＦにして検出温度θｒが後段の処理部へ送られないようにした状態で、設定器（可変抵抗器）５によりライン速度に応じた設定制御量Ｅｓを設定する。この設定制御量Ｅｓは、演算制御部５０の制御量変換器５３により電気信号に変換され、加算器５４を経由してインバータ２へ送られる。インバータ２は、設定制御量Ｅｓに比例した電力Ｐを加熱コイル１へ送る。このようにして、オペレータが設定器５で設定した設定制御量Ｅｓ  に応じた熱量が加熱コイル１に発生して被加熱物３が加熱される。この場合、オペレータはライン速度が上昇していくにつれて、設定制御量Ｅｓ  を増加していくように、設定器５を操作していく。
【０００５】
オペレータは、ライン速度がほぼ定格速度に一致したと判断したら（このとき移動平均温度θａは目標温度θｓ  にほぼ等しくなる）、設定器５により設定した設定制御量Ｅｓを固定したままで、切換器５２をＯＮにする。このようにすることにより温度フィードバック制御が開始する。即ち、移動平均温度演算部５５へ検出温度θｒが送られて、検出温度θｒの移動平均である移動平均温度θａが演算される。次に判定部５６により次式（１）の判定が行なわれる。
（θｓ−θａ）＜５０℃                              …（１）
但し  θｓ  ：目標温度
【０００６】
上記（１）式が成立したときには、次段の補正制御量演算部５７は次式（２）の演算をして補正制御量ΔＥを演算する。
ΔＥ＝Ｋθ×（θｓ−θａ）／θｓ×Ｅｓ＋ΔＥ′      …（２）
但し  Ｋθ  ：０を越える正の値（定数）
ΔＥ′：前回のΔＥの値
【０００７】
加算器５４は、設定制御量Ｅｓ  に補正制御量ΔＥを加算して制御量Ｅを求める。インバータ２は制御量Ｅに比例した電力Ｐを加熱コイル１へ送る。このようにすることにより移動平均温度θａ  （これはθｒ  の移動平均）が目標温度θｓ  に等しくなるような温度フィードバック制御が行なわれる。
【０００８】
なお判定部５６により上記（１）式が成立しないと判定されたときには、次段の補正制御量演算部５７は作動せず、温度フィードバック制御はスタートしない。
また検出温度θｒ  が、上限値を越えて大きくなったり、下限値を越えて小さくなったときには、警報部５８から警報が発生される。
【０００９】
次に図３を参照して第２の従来技術を説明する。この第２の従来技術は、第１の従来技術から設定器５及び制御量変換器５３を除き、新たに速度検出器（パルスエンコーダ）６、条件設定器７、速度変換器５９及び主制御量演算部６０を加えた構成となっている。また補正制御量演算部５７は次式（３）の演算をして補正制御量ΔＥを求めるようになっいる。
ΔＥ＝Ｋθ×（θｓ−θａ）／θｓ×Ｅｏ＋ΔＥ′      …（３）
但し  Ｅｏ  ：主制御量
ΔＥ′：前回のΔＥの値
【００１０】
図３の従来技術では、ラインスタート時からライン速度が定格速度になる間においては、速度追従制御をする。即ち、オペレータは、切換器５２をＯＦＦにして温度フィードバック制御を停止させた状態にし、条件設定器７により、被加熱物（パイプ）の外形Ｄｗ  及び肉厚Ｔｗ  、目標温度θｓ  、コイル効率ηｃ  を、演算制御部５０の主制御量演算部６０へ入力する。また速度検出器６は被加熱物３のライン速度Ｓｐ  を検出し、このライン速度Ｓｐ  は、速度変換器５９により電気信号に変換されて、主制御量演算部６０へ入力される。
【００１１】
主制御量演算部６０は次式（４）の演算をして主制御量Ｅｏ  を求める。主制御量Ｅｏ  は、単位時間当りの被加熱物処理重量が大きくなるほど大きくなる。
【００１２】
【数１】
0003553658.tif 000002
【００１３】
主制御量Ｅｏ  は加算器５４を経由してインバータ２へ送られる。インバータ２は主制御量Ｅｏ  に比例した電力Ｐを加熱コイル１へ送る。このようにしてライン速度Ｓｐ  に応じた熱量が加熱コイル１に発生して被加熱物３が加熱される速度追従制御が行なわれる。
【００１４】
オペレータは、ライン速度がほぼ定格速度に一致したと判断したら（このとき移動平均温度θａ  は目標温度θｓ  にほぼ等しくなる）、条件設定器７により設定した各種条件を固定したままで、切換器５２をＯＮにする。このようにすることにより温度フィードバック制御が開始する。即ち、移動平均温度演算部５５へ検出温度θｒ  が送られて、検出温度θｒ  の移動平均である移動平均温度θａ  が演算される。次に判定部５６により前述した式（１）の判定が行なわれる。
【００１５】
前述した（１）式が成立したときには、次段の補正制御量演算部５７は前述した式（３）の演算をして補正制御量ΔＥを演算する。
【００１６】
加算器５４は、主制御量Ｅｏ  に補正制御量ΔＥを加算して制御量Ｅを求める。インバータ２は制御量Ｅに比例した電力Ｐを加熱コイル１へ送る。このようにすることにより移動平均温度θａ  （これはθｒ  の移動平均）が目標温度θｓ  に等しくなるような温度フィードバック制御が行なわれる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図２に示す第１の従来技術には次のような問題があった。
▲１▼設定制御量Ｅｓ  をオペレータが手動で設定しているため、操業のノウハウが必要となり、熟練者によらなければ良品質が得られない。
▲２▼上記理由により、ラインスタートから定格速度になるまでは、オペレータの違いにより設定制御量Ｅｓ  の変化のさせ方に違いが生じ、製品（被加熱物）の品質にバラツキが生じる。
【００１８】
また図３に示す第２の従来技術では、上記▲１▼▲２▼の問題はないが次のような問題があった。
▲３▼ラインスタートから運転停止に至るまで、制御の中にオペレータが介入できるのは条件設定のときだけであるため、ライン運転の途中で主制御量Ｅｏ  の値を変更することができない。したがって突発的な外乱等に対応することができなかった。
【００１９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、熟練者でなくても良好な加熱操作ができると共に、突発的な外乱等が生じてもオペレータの操作により、外乱等の影響を運転の途中で除くようにデータ変更ができる誘導加熱装置の入熱制御装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、制御量に応じた電力を出力する可変電源から電力が供給されて発熱をする加熱コイルに、被加熱物を通していくことにより被加熱物を加熱していく誘導加熱装置と、
被加熱物の送り速度であるライン速度を検出する速度検出部と、
被加熱物の物理条件，目標温度及びコイル効率を設定する条件設定部と、
操作者の操作に応じた値の介入制御量を出力する介入制御量出力部と、
条件設定器で設定した条件，速度検出部で検出されたライン速度及び介入制御量出力部から出力される介入制御量を基に主制御量を求める主制御量演算部と、
被加熱物の温度である検出温度を目標温度にするのに必要な補正制御量を求める補正制御量演算部と、
被加熱物のライン速度が一定になったかどうかを判定する比較部と、
ライン速度が一定になっていないときには前記主制御量をそのまま制御量として前記可変電源へ送り、ライン速度が一定になったら、前記主制御量に前記補正制御量を加えて得た制御量を前記可変電源へ送る加算部とを有し、
しかも、前記介入制御量出力部から出力される介入制御量は、前記主制御量演算部の演算過程において介入制御量を加味することなく求めた制御量に対して、±１０％の範囲内で変動させることにより前記主制御量を導出させる値となっていることを特徴とする。
【００２１】
【作用】
本発明では運転途中でも介入制御量を増減することにより主制御量の値を調整して加熱コイルによる入熱量を調整することができる。
【００２２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図１を参照して説明する。本実施例は、図３に示す従来技術に、介入制御量出力部６１、介入制御量増加スイッチ６２Ｕ、介入制御量減少スイッチ６２Ｄ、比較部６３及びメモリ６４を追加した構成となっている。また、主制御量演算部６０は、次式（５）の演算をして主制御量Ｅｏ  を求める。
【００２３】
【数２】
0003553658.tif 000003
【００２４】
本実施例では、ラインスタート時からライン速度が定格速度になる間においては、速度追従制御をする。即ち、比較部６３は前回のライン速度Ｓｐ  と現在のライン速度Ｓｐ  とを比較し、その差があるときには切換器５２をＯＦＦにして温度フィードバック制御を停止する。そしてオペレータは条件設定器７により、被加熱物（パイプ）の外形Ｄｗ  及び肉厚Ｔｗ  、目標温度θｓ  、コイル効率ηｃ  を、演算制御部５０の主制御量演算部６０へ入力する。またライン速度Ｓｐ  は主制御量演算部６０へ入力される。
【００２５】
主制御量演算部６０は式（５）の演算をして主制御量Ｅｏ  を求める。この場合、スイッチ６２Ｕ，６２Ｄが押されないときには介入制御量出力部６１からは介入制御量Ｈは初期値１０００が出力され式（５）においてＨ＝１０００として演算が行なわれる。この介入制御量Ｈの値は、スイッチ６２Ｕまたはスイッチ６２Ｄが押されることにより、９００〜１１００の範囲内で変化する。
【００２６】
外乱等が生じたためオペレータがスイッチ６２Ｕ，６２Ｄを押すと、介入制御量出力部６１は介入制御量Ｈを出力する。介入制御量Ｈの値は、介入制御量増加スイッチ６２Ｕを押すと増加し、介入制御量減少スイッチ６２Ｄを押すと減少する。この介入制御量はメモリ６４に記憶されると共に、主制御量演算部６０に入力される。この場合には主制御量演算部６０は介入制御量Ｈを加味して式（５）の演算をして主制御量Ｅｏ  を求める。
【００２７】
主制御量Ｅｏ  は加算器５４を経由してインバータ２へ送られる。インバータ２は主制御量Ｅｏ  に比例した電力Ｐを加熱コイル１へ送る。このようにして主制御量Ｅｏ  に応じた熱量が加熱コイル１に発生して被加熱物３が加熱される。よってスイッチ６２Ｕ，６２Ｄを押さないときにはライン速度Ｓｐ  に応じて被加熱物３が加熱され、スイッチ６２Ｕ，６２Ｄを押したとときには更に介入制御量Ｈを加味して加熱が行なわれ外乱等の影響を除くことができる。
【００２８】
ライン速度が定格速度になり、ライン速度Ｓｐ  の前回値と現在値とが等しくなったことを比較部６３が判定したら、比較部６３により切換部５２がＯＮにされる。このようになると温度フィールドバック制御が開始する。即ち、移動平均温度演算部５５へ検出温度θｒ  が送られて、検出温度θｒ  の移動平均である移動平均温度θａ  が演算される。次に判定部５６により前述した式（１）の判定が行なわれる。
【００２９】
前述した（１）式が成立したときには、次段の補正制御量演算部５７は前述した式（３）の演算をして補正制御量ΔＥを演算する。
【００３０】
加算器５４は、主制御量Ｅｏ  に補正制御量ΔＥを加算して制御量Ｅを求める。インバータ２は制御量Ｅに比例した電力Ｐを加熱コイル１へ送る。このようにすることにより移動平均温度θａ  （これはθｒ  の移動平均）が目標温度θｓ  に等しくなるような温度フィードバック制御が行なわれる。
【００３１】
ライン速度が定格速度になっているときに、スイッチ６２Ｕ，６２Ｄを押さないときには、主制御量演算部６０は介入制御量Ｈを１０００として式（５）の演算を行なって主制御量Ｅｏ  を出力する。また外乱等により被加熱物３の温度が低い状態になるときにはオペレータが介入制御量増加スイッチ６２Ｕを押すことにより、大きな値の介入制御量Ｈが生じ、この介入制御量Ｈを加味した主制御量Ｅｏ  が出力され、加熱コイル１の発熱量が介入制御量Ｈの分だけ増加し、被加熱物３の温度が目標温度θｓ  となる。逆に外乱等により被加熱物３の温度が高い状態になるときにはオペレータが介入制御量減少スイッチ６２Ｄを押すことにより、介入制御量Ｈは小さくなり、主制御量Ｅｏ  が小さくなり、加熱コイル１の発熱量が減じ、外乱による影響を除去して被加熱物３の温度が目標温度θｓ  となる。
【００３２】
結局、外乱等がないときには図３に示す従来と同じ温度制御をし、外乱等が生じて被加熱物３の温度が目標温度θｓ  からズレそうになったときには、スイッチ６２Ｕ，６２Ｄを操作することにより加熱コイル１の発熱量を運転途中であっても調整することができ、被加熱物３の温度を目標温度θｓ  にすることができる。
【００３３】
なおメモリ６４に記憶した介入制御Ｈを用いて、次回の操業では設定条件を変えれば、次回の操業ではスイッチ６２Ｕ，６２Ｄを操作することなく外乱等による影響を除くことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上実施例と共に具体的に説明したように、本発明によれば、オペレータの操作により介入制御量を主制御量演算装置に入力することができるため、ライン運転中であっても主制御量を変更することが可能となり、突発的な外乱等が生じてもその影響を除くことができ、良好な入熱制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック構成図。
【図２】従来技術を示すブロック構成図。
【図３】従来技術を示すブロック構成図。
【符号の説明】
１  加熱コイル
２  インバータ
３  被加熱物
４  温度計
５  設定器
６  速度検出器
７  条件設定器
５０  演算制御部
５１  温度変換器
５２  切換器
５３  制御量変換器
５４  加算器
５５  移動平均温度演算部
５６  判定部
５７  補正制御量演算部
５８  警報部
５９  速度変換器
６０  主制御量演算部
６１  介入制御量出力部
６２Ｕ  介入制御量増加スイッチ
６２Ｄ  介入制御量減少スイッチ
６３  比較部
６４  メモリ
制御量  Ｅ
Ｅｓ    設定制御量
ΔＥ  補正制御量
Ｅｏ    主制御量
θｒ    検出温度
θａ    移動平均温度
θｓ    目標温度
Ｓｐ    ライン速度
Ｈ  介入制御量
【図１】
0003553658.tif 000004
【図２】
0003553658.tif 000005
【図３】
0003553658.tif 000006