JPH1011156A

JPH1011156A - 温度制御装置

Info

Publication number: JPH1011156A
Application number: JP18011696A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 隆佐藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】蒸気の圧力や温度が変動する場合でも、制御
の応答遅れやオーバーシュートを生じ難くする。【解決手段】蒸気の供給により加熱されるモールド３
の温度を検出し、検出温度を所定の設定温度とするよう
に、検出温度と設定温度との差分を基にして操作量を求
め、この操作量の操作出力に対応した供給量でもって蒸
気をモールド３に供給させる。蒸気の圧力および温度の
変動量を検出する第２温度検出器８および圧力検出器７
と、これらの変動量に対応した蒸気の供給量となるよう
に、変動量に基づいて操作出力を補正する補正値算出部
１０および温度調節部１１とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モールド等の加熱
対象物の温度を蒸気等の加熱媒体の供給量により制御す
る温度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばタイヤ加硫機は、一般に、型締さ
れたモールド内に装填されたグリーンタイヤの内面を直
接的または間接的に蒸気等の加熱媒体の圧力を利用して
押圧し、グリーンタイヤの外面をモールドのキャビティ
面に圧接させる。そして、このグリーンタイヤとキャビ
ティ面との圧接状態を維持させながら、加熱媒体により
グリーンタイヤを加熱することによって、グリーンタイ
ヤを架橋構造のゴム組織にして硬化させる加硫成形を行
うようになっている。

【０００３】ところで、上記のタイヤ加硫機は、所望の
硬度のグリーンタイヤを安定して得ることができるよう
に、ゴム組織の架橋に影響するグリーンタイヤの温度を
所定の設定温度に維持しながら加硫成形できることが必
要となっている。従って、タイヤ加硫機には、モールド
内の温度を設定温度に維持させるように、モールド内へ
の加熱媒体の供給量を制御する温度制御装置が設けられ
ている。

【０００４】上記の温度制御装置は、従来、図６に示す
ように、加熱媒体である蒸気を流通させる蒸気配管５５
とモールド５４との間に流量制御バルブ５３を設け、バ
ルブ開度の調整により蒸気供給量を制御可能にすると共
に、モールド内の温度を温度検出器５１により検出す
る。そして、この温度検出器５１による温度検出値Ｔｍ
と、加硫設定温度Ｔｒとを基にして温度調節器５２に対
して例えばＰＩＤ制御の演算（Ｋｐ（１＋１/ Ｔｉｓ＋
Ｔｄｓ））を行わせ、演算結果である操作信号を流量制
御バルブ５３に出力して蒸気供給量を制御することによ
って、蒸気供給量に応じた熱量によりモールド５４内の
温度を設定温度に維持させるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、蒸気配管５５における蒸気の圧力が変動
すると、流量制御バルブ５３を所定のバルブ開度に設定
しても、このバルブ開度に対応した蒸気供給量が得られ
ないため、不安定な熱量により制御の応答遅れやオーバ
ーシュートが生じ易いものになる。そして、制御の応答
遅れやオーバーシュートが生じると、モールド５４内の
温度が不安定化するため、所望の硬度のグリーンタイヤ
を得ることが困難になるという問題が生じることにな
る。また、上記の不安定な熱量による制御の応答遅れや
オーバーシュートに基づく問題は、蒸気配管５５におけ
る蒸気の温度が変動した場合にも同様に生じるものであ
る。尚、このような問題は、グリーンタイヤを加硫成形
するタイヤ加硫機に限らず、蒸気等の加熱媒体の供給量
を調整して温度制御する全ての装置について生じてい
る。

【０００６】従って、本発明は、蒸気等の加熱媒体の圧
力や温度が変動する場合でも、制御の応答遅れやオーバ
ーシュートを生じ難くすることができる温度制御装置を
提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、加熱媒体の供給により加熱され
る加熱対象物の温度を検出し、該検出温度を所定の設定
温度とするように、検出温度と設定温度との差分を基に
して操作量を求め、該操作量に対応した供給量でもって
前記加熱媒体を前記加熱対象物に供給させる温度制御装
置において、前記加熱媒体の熱量誤差要因の変動量を検
出する変動量検出手段と、前記変動量に対応した加熱媒
体の供給量となるように、該変動量に基づいて前記操作
量を補正する操作量補正手段とを有していることを特徴
としている。これにより、加熱媒体の熱量誤差要因の変
動量に対応した加熱媒体の供給量となるように、変動量
に基づいて操作量が補正されるため、加熱媒体の供給量
と熱量とが常に一定であるとした前提の下に温度制御さ
れる場合と比較して、加熱媒体の熱量誤差要因の変動に
伴う制御の応答遅れやオーバーシュートを生じ難くする
ことができる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の温度制
御装置であって、前記変動量検出手段は、複数の熱量誤
差要因の変動量をそれぞれ検出しており、前記操作量補
正手段は、前記各熱量誤差要因を制御パラメータとして
選択可能に有し、選択された制御パラメータの変動量に
基づいて前記操作量を補正することを特徴としている。
これにより、複数の熱量誤差要因の中から制御パラメー
タを選択することによって、温度制御に用いる熱量誤差
要因を容易に特定することができるため、各種の加熱対
象物に最適な温度制御を行うことができると共に、加熱
対象物の変更に対して即座に対応することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図５に基づいて以下に説明する。本実施形態に係る温度
制御装置は、例えばタイヤ加硫機に設けられている。タ
イヤ加硫機は、フレーム内に固設された下モールドと、
下モールドに対向して昇降可能に設けられた上モールド
とを有しており、上モールドと下モールドとは、上モー
ルドが下降して下モールドに当接されることにより型締
されるようになっている。型締された上モールドおよび
下モールド内には、キャビティが形成されるようになっ
ており、キャビティには、未加硫のグリーンタイヤが装
填されるようになっている。また、下モールドには、グ
リーンタイヤに内挿されるブラダが設けられており、ブ
ラダ内には、加熱媒体となる蒸気が供給されるようにな
っている。尚、加熱媒体は、窒素ガス等の加圧ガスであ
っても良い。そして、ブラダは、供給された蒸気により
膨張しながらグリーンタイヤの内面に当接し、蒸気の温
度（熱量誤差要因）および圧力（熱量誤差要因）でもっ
てグリーンタイヤを上モールドおよび下モールドのキャ
ビティ面に圧接しながら加熱するようになっている。

【００１０】上記のようにしてブラダを介してグリーン
タイヤを加熱する蒸気は、図１に示すように、蒸気配管
１を介して供給されるようになっている。蒸気配管１に
は、圧力検出器７（変動量検出手段）および第２温度検
出器８（変動量検出手段）が接続されており、これらの
検出器７・８は、配管内の蒸気の圧力および温度をそれ
ぞれ検出し、検出圧力Ｐｓおよび検出温度Ｔｓとして出
力するようになっている。一方、上モールドおよび下モ
ールドからなるモールド３（加熱対象物）には、第１温
度検出器９が接続されており、第１温度検出器９は、モ
ールド３内の温度を測定することによって、グリーンタ
イヤの加硫温度を検出し、検出温度Ｔｍとして出力する
ようになっている。そして、これらの蒸気配管１とモー
ルド３とは、流量制御バルブ２を介して連通されてお
り、流量制御バルブ２は、蒸気の流路面積となるバルブ
開度を操作出力信号に応じて変更するようになってい
る。

【００１１】上記の流量制御バルブ２および各検出器７
・８・９は、制御装置本体４に接続されている。制御装
置本体４は、圧力検出器７および第２温度検出器８から
検出圧力Ｐｓおよび検出温度Ｔｓがそれぞれ入力される
補正値算出部１０（操作量補正手段）と、流量制御バル
ブ２に対して操作出力信号を出力する温度調節部１１
（操作量補正手段）とを有している。補正値算出部１０
は、基準となる蒸気基準温度Ｔｏと検出温度Ｔｓとの温
度差（Ｔｏ−Ｔｓ）と、基準となる蒸気基準圧力Ｐｏと
検出圧力Ｐｓとの圧力差（Ｐｏ−Ｐｓ）とを積算するこ
とによって、補正値Ｋａを算出するようになっている。
そして、補正値算出部１０は、温度調節部１１に対して
補正値Ｋａを出力するようになっており、温度調節部１
１は、第１温度検出器９からの検出温度Ｔｍと、加硫設
定温度Ｔｒとを基にしてＰＩＤ制御の演算（Ｋｐ（１＋
１/ Ｔｉｓ＋Ｔｄｓ））を行うと共に、この演算値に補
正値Ｋａを積算した後、演算結果である操作量を操作出
力信号として出力するようになっている。

【００１２】上記の制御装置本体４をソフトウエア的に
構成した例を具体的に説明すると、制御装置本体４は、
図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部やＤ／Ａ変換部等を備
えたシーケンサ５と、パーソナルコンピュータ等の制御
用コンピュータ６とを有している。シーケンサ５のＡ／
Ｄ変換部は、圧力検出器７、第２温度検出器８、および
第１温度検出器９に接続されており、これらの検出器７
・８・９からアナログ信号の形態で入力された検出結果
Ｔｓ・Ｐｓ・Ｔｍをデジタル信号に変換し、制御用コン
ピュータ６に出力するようになっている。また、シーケ
ンサ５のＤ／Ａ変換部は、流量制御バルブ２に接続され
ており、制御用コンピュータ６からデジタル信号の形態
で出力された操作量データをアナログ信号の操作出力信
号に変換して流量制御バルブ２に出力するようになって
いる。

【００１３】一方、制御用コンピュータ６は、磁気ディ
スク装置等の補助記憶装置、中央演算装置やメモリ等を
内蔵した処理装置本体、データ等を画面表示するＣＲＴ
装置、およびデータの入力および指示に使用されるキー
ボードやマウス等を有している。補助記憶装置には、タ
イヤ品種に応じた加硫成形の仕様データ（加硫設定温度
Ｔｒや加硫設定時間ｔ、補正関数ｆ（ｋａ）、リミット
値Ｌｍａｘ，Ｌｍｉｎ等）が記録されており、これらの
仕様データは、グリーンタイヤが加硫成形される際に、
処理装置本体により選択的に読み出され、処理装置本体
のメモリに書き込まれるようになっている。尚、補正関
数ｆ（ｋａ）とは、例えば図４に示すように、補正値Ｋ
ａを基にして定められる一意の関数であり、リミット値
Ｌｍａｘ，Ｌｍｉｎとは、補正関数ｆ（ｋａ）の上限値
（１．５）および下限値（０．５）を示した値である。

【００１４】また、処理装置本体のメモリには、図３の
加硫処理ルーチン等の各種の制御ルーチンが記憶されて
おり、加硫処理ルーチンは、図１の補正値算出部１０の
機能に相当する補正値Ｋａの演算と、図１の温度調節部
１１の機能に相当するＰＩＤ制御の演算値（Ｋｐ（１＋
１/ Ｔｉｓ＋Ｔｄｓ））に補正値Ｋａを積算する処理と
を実行することによって、加硫成形対象となるグリーン
タイヤの仕様データに対応した加硫成形を行うようにな
っている。

【００１５】上記の構成において、温度制御装置の動作
を図３の加硫処理ルーチンを基にして説明する。

【００１６】先ず、制御装置本体４が加硫処理ルーチン
を実行することによって、制御用コンピュータ６のＣＲ
Ｔ装置においてタイヤ品種の入力欄が画面表示される。
そして、加硫形成対象となるグリーンタイヤのタイヤ品
種Ａがオペレータにより入力されると（Ｓ１）、このタ
イヤ品種Ａを加硫形成対象とする旨が画面表示されると
共に、タイヤ品種Ａに対応する仕様データ（加硫設定温
度Ｔｒ、加硫設定時間ｔ、補正関数ｆ（ｋａ）、リミッ
ト値Ｌｍａｘ，Ｌｍｉｎ）が補助記憶装置から読み出さ
れてメモリに格納された後、これらの仕様データが画面
表示される（Ｓ２）。

【００１７】次に、図２に示すように、圧力検出器７お
よび第２温度検出器８からシーケンサ５を介して入力さ
れている検出圧力Ｐｓおよび検出温度Ｔｓが取り込ま
れ、これらの検出圧力Ｐｓおよび検出温度Ｔｓが基準と
なる蒸気基準温度Ｔｏおよび蒸気基準圧力Ｐｏとしてメ
モリに格納されると共に、画面表示される。（Ｓ３）。
そして、画面表示された仕様データや蒸気基準温度Ｔ
ｏ、蒸気基準圧力Ｐｏがオペレータにより確認され、加
硫条件に変更があれば、変更された加硫条件となるよう
に修正が加えられる（Ｓ４）。

【００１８】次に、キーボード等を介して加硫成形の開
始が指示されると、未加硫のグリーンタイヤが下モール
ドに搬入された後、上モールドが下降され、上モールド
と下モールドとが型締されることによって、上モールド
および下モールドからなるモールド３内に形成されたキ
ャビティにグリーンタイヤが装填される。そして、グリ
ーンタイヤに内挿されたブラダに圧力ガスが供給され、
ブラダがグリーンタイヤの内面を押圧しながら加熱する
加硫成形が開始されることになる（Ｓ５）。

【００１９】加硫成形が開始されると、現在の蒸気配管
１に存在する蒸気の圧力および温度を読み取るように、
第２温度検出器８および圧力検出器７からシーケンサ５
を介して入力されている検出温度Ｔｓおよび検出圧力Ｐ
ｓが取り込まれる（Ｓ６）。そして、これらの検出温度
Ｔｓおよび検出圧力Ｐｓから上述のＳ３において求めら
れた蒸気基準温度Ｔｏおよび蒸気基準圧力Ｐｏがそれぞ
れ減算されることによって、蒸気基準温度Ｔｏと検出温
度Ｔｓとの温度差（Ｔｏ−Ｔｓ）と、蒸気基準圧力Ｐｏ
と検出圧力Ｐｓとの圧力差（Ｐｏ−Ｐｓ）とが求められ
た後、これらの温度差（Ｔｏ−Ｔｓ）と圧力差（Ｐｏ−
Ｐｓ）とが積算されて補正値Ｋａとされる（Ｓ７）。

【００２０】この後、補正値Ｋａが補正関数ｆ（ｋａ）
に代入される。これにより、図４に示すように、例えば
補正値Ｋａが“０”である場合には、補正関数ｆ（０）
の演算結果として“１”が得られることになる。また、
補正値Ｋａが“５”以上または“−５”以下である場合
には、上限値および下限値を示すリミット値Ｌｍａｘ，
Ｌｍｉｎの制限を受けることによって、“０．５”また
は“１．５”が得られることになる（Ｓ８）。

【００２１】上記のようにして補正関数ｆ（ｋａ）の演
算結果が得られると、モールド３内の加硫温度を示す第
１温度検出器９からの検出温度Ｔｍが取り込まれ、加硫
温度を加硫設定温度Ｔｒとするように、検出温度Ｔｍと
加硫設定温度Ｔｒとを基にしてＰＩＤ制御の演算（Ｋｐ
（１＋１/ Ｔｉｓ＋Ｔｄｓ））が行われると共に、この
演算値が補正値Ｋａの積算により補正される。そして、
演算結果である操作量データがシーケンサ５のＤ／Ａ変
換部を介して操作出力信号として流量制御バルブ２に出
力され、流量制御バルブ２が操作出力信号に対応したバ
ルブ開度に変更されることによって、蒸気配管１の蒸気
がモールド３に供給されることになる（Ｓ９）。

【００２２】この後、加硫設定温度Ｔｒによる加硫形成
が加硫設定時間ｔを経過するまで行われたか否かが判定
され（Ｓ１０）、加硫設定時間ｔが経過していない場合
には（Ｓ１０，ＮＯ）、Ｓ６から再実行され、モールド
３の温度が補正関数ｆ（ｋａ）により補正されながらＰ
ＩＤ制御されることになる（Ｓ６〜Ｓ９）。一方、加硫
設定時間ｔが経過した場合には（Ｓ１０，ＹＥＳ）、加
硫設定温度Ｔｒによる加硫成形が完了したとして本ルー
チンが終了されることになる。

【００２３】このように、本実施形態の温度制御装置
は、図５に示すように、外乱により変動する加硫温度を
加硫設定温度ｔとするように、加硫温度の検出温度Ｔｍ
と加硫設定温度ｔとを基にしてＰＩＤ制御する際に、蒸
気の圧力変動および温度変動の差分をＰＩＤ制御の操作
出力の補正に用いるようになっている。これにより、蒸
気の圧力や温度が変動する場合でも、制御の応答遅れや
オーバーシュートが生じ難くなるため、モールド３内の
加硫温度が安定化し、グリーンタイヤを所望の硬度で得
ることが可能になっている。

【００２４】尚、本実施形態においては、蒸気の基準温
度Ｔｏと検出温度Ｔｓとの温度差（Ｔｏ−Ｔｓ）と、蒸
気の基準圧力Ｐｏと検出圧力Ｐｓとの圧力差（Ｐｏ−Ｐ
ｓ）とを積算することにより補正値Ｋａを求めるように
なっているが、これに限定されることはなく、蒸気の基
準温度Ｔｏと検出温度Ｔｓとの温度差（Ｔｏ−Ｔｓ）お
よび蒸気の基準圧力Ｐｏと検出圧力Ｐｓとの圧力差（Ｐ
ｏ−Ｐｓ）との何れか一方を補正値Ｋａとして用いるよ
うになっていても良い。また、検出温度Ｔｓと検出圧力
Ｐｓとを制御パラメータとして選択可能に有し、選択さ
れた制御パラメータである検出温度Ｔｓおよび検出圧力
Ｐｓの何れか一方または両方を用いて補正値Ｋａを求め
るようになっていても良い。

【００２５】また、本実施形態においては、制御装置本
体４をソフトウエア的に構成した場合について説明して
いるが、ハードウエアロジック回路により構成していて
も良い。さらに、本実施形態においては、ＰＩＤ制御に
適用した場合について説明しているが、ＰＩ制御等のそ
の他の制御に対しても適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明は、加熱媒体の供給によ
り加熱される加熱対象物の温度を検出し、該検出温度を
所定の設定温度とするように、検出温度と設定温度との
差分を基にして操作量を求め、該操作量に対応した供給
量でもって前記加熱媒体を前記加熱対象物に供給させる
温度制御装置において、前記加熱媒体の熱量誤差要因の
変動量を検出する変動量検出手段と、前記変動量に対応
した加熱媒体の供給量となるように、該変動量に基づい
て前記操作量を補正する操作量補正手段とを有している
構成である。これにより、加熱媒体の熱量誤差要因の変
動量に対応した加熱媒体の供給量となるように、変動量
に基づいて操作量が補正されるため、加熱媒体の供給量
と熱量とが常に一定であるとした前提の下に温度制御さ
れる場合と比較して、加熱媒体の熱量誤差要因の変動に
伴う制御の応答遅れやオーバーシュートを生じ難くする
ことができるという効果を奏する。

【００２７】請求項２の発明は、請求項１記載の温度制
御装置であって、前記変動量検出手段は、複数の熱量誤
差要因の変動量をそれぞれ検出しており、前記操作量補
正手段は、前記各熱量誤差要因を制御パラメータとして
選択可能に有し、選択された制御パラメータの変動量に
基づいて前記操作量を補正する構成である。これによ
り、複数の熱量誤差要因の中から制御パラメータを選択
することによって、温度制御に用いる熱量誤差要因を容
易に特定することができるため、各種の加熱対象物に最
適な温度制御を行うことができると共に、加熱対象物の
変更に対して即座に対応することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】タイヤ加硫機に接続された温度制御装置のブロ
ック図である。

【図２】温度制御装置の制御ブロック図である。

【図３】制御装置本体のブロック図である。

【図４】加熱処理ルーチンのフローチャートである。

【図５】補正値Ｋａと補正関数ｆ（ｋａ）との関係を示
す説明図である。

【図６】従来例を示すものであり、タイヤ加硫機に接続
された温度制御装置のブロック図である。

【符号の説明】

１蒸気配管２流量制御バルブ３モールド４制御装置本体５シーケンサ６制御用コンピュータ７圧力検出器８第２温度検出器９第１温度検出器１０補正値算出部１１温度調節部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱媒体の供給により加熱される加熱対
象物の温度を検出し、該検出温度を所定の設定温度とす
るように、検出温度と設定温度との差分を基にして操作
量を求め、該操作量に対応した供給量でもって前記加熱
媒体を前記加熱対象物に供給させる温度制御装置におい
て、前記加熱媒体の熱量誤差要因の変動量を検出する変動量
検出手段と、前記変動量に対応した加熱媒体の供給量となるように、
該変動量に基づいて前記操作量を補正する操作量補正手
段とを有していることを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】前記変動量検出手段は、複数の熱量誤差
要因の変動量をそれぞれ検出しており、前記操作量補正手段は、前記各熱量誤差要因を制御パラ
メータとして選択可能に有し、選択された制御パラメー
タの変動量に基づいて前記操作量を補正することを特徴
とする請求項１記載の温度制御装置。