JPH11121146A - ワークの熱圧着装置におけるヒータ温度制御装置およびヒータ温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度センサの取付不良や動作異常などの場合
でもヒータが過熱しないヒータ温度制御装置およびヒー
タ温度制御方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 ヒータ温度を検出して温度制御部にフィ
ードバックし、この検出温度と指令温度に基づいて温度
制御部から出力される操作量に従ってヒータに電力が供
給されるヒータ温度制御装置において、操作量の計測値
が設定された所定の操作リミットＹＬを超える時間が所
定の限界時間ＴＬになったならば、温調機能を停止さ
せ、操作量をゼロにする。これにより、温度センサの取
り付け不良や動作異常の場合にもヒータが熱暴走によっ
て過熱・焼損することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱圧着装置などに
用いられるワークの熱圧着装置におけるヒータ温度制御
およびヒータ温度制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱圧着装置などに用いられるヒータは加
熱温度が制御されており、温度制御は一般に温度調節機
能を有する温調器によって行われる。この温度制御方法
は、ヒータの温度を熱電対などの温度センサによって検
出し、この検出温度と指令温度に基いて温調器より操作
指令が出力され、この操作指令に従ってヒータに電力が
供給されることにより、ヒータの温度を制御するもので
ある。

【０００３】ところで、ヒータに何らかの原因により過
大な電力が連続して供給されると、ヒータは過熱し、場
合によっては焼損に至ることがある。この過熱を防止す
るためワークの熱圧着装置におけるヒータ温度制御には
一般に過熱防止のインターロックが設けられている。従
来のワークの熱圧着装置におけるヒータ温度制御では、
前述の温度センサの検出温度や、ヒータへ流れる電流値
が予め定められた上限値を超えたときに温調器が停止し
てヒータの加熱が中断されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のイ
ンターロック方法では、検出温度が正しくフィードバッ
クされない場合、すなわち温度センサが動作異常を生
じ、実際の温度から大きくはずれた誤った温度をフィー
ドバックしている場合や、温度センサは正常に動作して
いるものの、温度センサが取付不具合のため正しい取付
位置から外れ、検出すべき温度ではなく周囲の雰囲気温
度（室温など）を検出しているような場合には、インタ
ーロック機能は正常に働かない。温度センサから誤った
検出温度がフィードバックされ、指令温度と検出温度の
差、すなわち誤った偏差に基いて操作指令が出される結
果、過大な電流が連続してヒータに給電されるからであ
る。このように従来のヒータ温度制御方法では、温度セ
ンサの取付不良などの場合に、ヒータのインターロック
が機能せず、過熱によりヒータが焼損することがあると
いう問題点があった。

【０００５】そこで本発明は、温度センサの動作異常や
取付不具合などの場合でも、ヒータが過熱して焼損する
ことのないワークの熱圧着装置におけるヒータ温度制御
装置およびヒータ温度制御方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のワークの
熱圧着装置におけるヒータ温度制御装置は、通電するこ
とにより熱を発生するヒータと、このヒータによって加
熱されたツールの温度を検出する温度検出手段と、この
温度検出手段により検出された温度と温度指令との偏差
に基いて操作指令を出力する温度制御部と、前記操作指
令に応じた電力をヒータへ供給する給電部と、前記操作
指令の値が所定時間以上連続して所定値を越えたなら
ば、ヒータへの給電を停止させる給電停止手段を備え
た。

【０００７】請求項２記載のワークの熱圧着装置におけ
るヒータ温度制御方法は、ヒータによって加熱されたツ
ールの温度を温度検出手段により検出する工程と、この
検出された温度と温度指令との偏差に基いて操作指令を
温度制御部より出力する工程と、操作指令に応じて電力
をヒータに供給する工程と、前記操作指令の操作量が所
定時間以上連続して所定値を越えたならば、ヒータへの
給電を停止させることによりヒータの過熱を防止するよ
うにした。

【０００８】本発明によれば、ヒータに電力を供給する
操作量を計測し、この計測値が所定時間以上連続して所
定値を越えたならば、ヒータへの給電を停止させること
により、ヒータの温度を検出する温度センサが動作異常
や取付不具合を生じている場合でもヒータの過熱による
焼損を防止することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のワー
クの熱圧着装置におけるヒータ温度制御の構成を示すブ
ロック図、図２は同ワークの熱圧着装置におけるヒータ
温度制御方法を示すフロー図、図３（ａ）は同ワークの
熱圧着装置におけるヒータ温度制御装置のヒータ給電部
に与える操作量を示すグラフ、図３（ｂ）は同ワークの
熱圧着装置におけるヒータ温度および温度偏差を示すグ
ラフである。

【００１０】まず図１を参照してワークの熱圧着装置に
おけるヒータ温度制御の構成を説明する。図１におい
て、１はツール（図示せず）を加熱するヒータであり、
給電部２から給電されることにより発熱する。ヒータ１
によって加熱されたツールの温度は温度検出手段である
温度センサ３によって検出され、温度制御部４にフィー
ドバックされる。温度制御部４はＰＩＤ制御により、制
御部５からの温度指令と温度センサ３からフィードバッ
クされる検出温度との偏差に基いて給電部２に対して操
作指令を出力する。給電部２は、操作指令の大きさ（操
作量）に応じた電力をヒータ１に供給する。

【００１１】制御部５はＣＰＵであり、温度制御部４が
出力する操作量を監視し、操作量が所定時間以上連続し
て所定値を越えたならば、温度制御部４に指令を出して
給電部２からヒータ１への給電を停止させる。すなわち
制御部５は給電停止手段となっている。記憶部７は指令
温度やＰＩＤデータなどを記憶する。報知部８はブザー
などのアラームであり、給電停止などの所定の場合に制
御部５の指令によりアラームを発し、オペレータに報知
する。

【００１２】次に図２および図３（ａ），（ｂ）を参照
してヒータ温度制御方法について説明する。図２のフロ
ーにおいて、まずタイマーをリセットする（ＳＴ１）。
次いで指令温度が記憶部７より読み込まれ（ＳＴ２）、
温度センサ３によりヒータにより加熱されたツールの温
度（以下、「ヒータ温度」と略称する）を検出する（Ｓ
Ｔ３）。そして、指令温度とヒータ温度より偏差を計算
する（ＳＴ４）。次にＰＩＤデータが記憶部７から読み
込まれ（ＳＴ５）、ヒータ温度、偏差、ＰＩＤデータを
基に給電部２へ出力する操作量を求める（ＳＴ６）。

【００１３】ここで、操作量とヒータ温度の変化につい
て図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）
において、折れ線で示すグラフａは温度制御部４から給
電部２に出力される操作量であり、最大値に対する割合
（０〜１００％）で表される。また図３（ｂ）に示すグ
ラフｂはヒータ温度を、グラフｃは指令温度Ｋ（一定
値）とヒータ温度の差を示す偏差を表している。なお、
図３（ｂ）に示すグラフｄは、図３（ａ）のタイミング
ｔ３にて何らかの原因で温度センサ３が正しい取付位置
から外れた場合の温度センサ３の検出温度を示してい
る。

【００１４】図３（ａ）において、加熱が開始されるタ
イミングｔ０においては、偏差が最大であるため、操作
量も最大に設定されるが、ヒータ温度の上昇に伴いタイ
ミングｔ１にて操作量は減少し始め、ヒータ温度が指令
温度Ｋに到達したタイミングｔ２において操作量は一定
値（ヒータ１やツールなどの放熱分に等しい発熱量に相
当する操作量）になる。

【００１５】ここで、前述のようにタイミングｔ３にて
温度センサ３が正しい取付位置から外れた場合を例にと
って、温度センサ３が実際のヒータ温度を正しく検出し
ないような状況になった場合について説明する。この例
では、温度センサ３はツールの取付位置から外れた結
果、ヒータ温度の代わりに周囲の雰囲気温度（室温）を
検出するようになり、図３（ｂ）のグラフｄに示すよう
に検出温度が急速に低下する。これに伴って指令温度と
検出温度の差を表す偏差はグラフｃで示すように上昇す
るため、温度制御部４はこの偏差を減少させるべく操作
量を増加させる。

【００１６】この結果、ヒータ温度は上昇するが、この
温度上昇は温度センサ３が取付位置からはずれているた
め正しくフィードバックされない状態となり、グラフｂ
に示すようにヒータ温度が指令温度Ｋを大きく上まわっ
てなお上昇を続けるいわゆる熱暴走の状態となる。この
状態がある時間継続するとヒータの過熱による焼損や断
線に至る。

【００１７】この熱暴走を防止するため、以下に説明す
る処置が行われる。図２のフローに戻り、操作量ｙ
（ｔ）が予め設定された操作リミットＹＬを越えている
か否かが判断される（ＳＴ７）。ここで図３（ａ）に示
すようにＹＬを越えている場合には、操作リミットＹＬ
を継続して越えている時間（操作リミット持続時間）ｔ
Ｌを累積計測し（ＳＴ８）、この操作リミット持続時間
ｔＬが予め設定された限界時間ＴＬを越えたか否かを判
断する（ＳＴ９）。その後においても操作量ｙ（ｔ）が
操作リミットＹＬを連続して越えている場合には、ＳＴ
８の処理がサンプリング時間周期で繰り返され、操作リ
ミット持続時間ｔＬが計測される。

【００１８】そして図３（ａ）に示すように操作量がＹ
Ｌを越えたタイミングｔ４から限界時間ＴＬが経過した
タイミングｔ５にて、ＳＴ９の処理で ”ＹＥＳ”（操
作量が所定時間以上連続して所定値を越えた）と判断
し、制御部５の指令により温度制御部４に指令が出さ
れ、温調機能が停止する（ＳＴ１０）。これにより給電
部２への操作量がゼロになる（ＳＴ１１）とともに、報
知部８よりアラームが発せられ（ＳＴ１２）、ヒータ加
熱装置が停止する（ＳＴ１３）。この結果、図３（ｂ）
に示すようにヒータ温度はタイミングｔ５から下降を開
始し、熱暴走には至らずヒータ１の過熱による焼損や断
線を防止することができる。

【００１９】ＳＴ７にて操作量が操作リミットＹＬを越
えない場合、タイマーをリセットし（ＳＴ１４）、所定
のサンプリング時間の経過を待った後に（ＳＴ１５）、
給電部には操作量が与えられ（ＳＴ１６）、再びＳＴ２
に戻って同様に操作量の計測・監視のフローが繰り返さ
れる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ヒータに電力を供給す
る操作量を計測し、この計測値が所定時間以上連続して
所定値を越えたならばヒータへの給電を停止させるよう
にしたので、ヒータ温度を検出する温度センサが動作異
常や取付不具合を生じている場合でもヒータの熱暴走を
防止して、ヒータの過熱による焼損や断線を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置に
おけるヒータ温度制御の構成を示すブロック図

【図２】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置に
おけるヒータ温度制御方法を示すフロー図

【図３】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置に
おけるヒータ温度制御装置のヒータ給電部に与える操作
量、ヒータ温度および温度偏差を示すグラフ

【符号の説明】

１ ヒータ ２ 給電部 ３ 温度センサ ４ 温度制御部 ５ 制御部 ７ 記憶部 ８ 報知部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通電することにより熱を発生するヒータ
   と、このヒータによって加熱されたツールの温度を検出
   する温度検出手段と、この温度検出手段により検出され
   た温度と温度指令との偏差に基いて操作指令を出力する
   温度制御部と、前記操作指令に応じた電力をヒータへ供
   給する給電部と、前記操作指令の値が所定時間以上連続
   して所定値を越えたならば、ヒータへの給電を停止させ
   る給電停止手段を備えたことを特徴とするワークの熱圧
   着装置におけるヒータ温度制御装置。
2. 【請求項２】ヒータによって加熱されたツールの温度を
   温度検出手段により検出する工程と、この検出された温
   度と温度指令との偏差に基いて操作指令を温度制御部よ
   り出力する工程と、操作指令に応じて電力をヒータに供
   給する工程と、前記操作指令の操作量が所定時間以上連
   続して所定値を越えたならば、ヒータへの給電を停止さ
   せることによりヒータの過熱を防止することを特徴とす
   るワークの熱圧着装置におけるヒータ温度制御方法。