JPS595301A - フイ−ドバツク制御系の目標値設定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば鉄材等を加熱する誘導加熱装置の温度
制御回路に適した目標値設定装置に関するものである。

第１図は従来の誘導加熱装置の温度制御システムを示す
概念図である。図において、（１）は連続的に移動させ
ている板、棒、パイプ等の被加熱材、（２）はその空心
部を通加する被加熱材（１）に対して電磁誘導にて発熱
をさせる加熱コイル、（３）は加熱コイル（２）に対し
゛Ｃ適正な周波数の電力を供給するための力ｐ熱電源、
（４）は加熱電源（３）に対して商用周波数の原電力を
与えるための三相変圧器、（５）は加熱され昇温した被
加熱材からの熱放射を受けて温度を測定し４〜２０ｍＡ
の工業計器出力を出す放射温度計、（６）は被加熱材（
１）の搬送装置の一部にあつ′Ｃその回転数等速度信号
を検出する速度検出器、（７）は速度検出器（６）から
の信号を受けて４〜ｚｏｍＡの工業計器出力に変換する
変換増幅器、（８）は（８ａ）〜（８ａ）の演算器等を
収納している制御盤、（８ａ）は４〜２０ｍＡを２〜１
０ｖの電圧に変換する信号変換器、（８ｂ）はアナログ
の入力電圧値を平方根演算に比例した出力電圧とする平
方根演算器、（８ｃ）は演算増幅器を利用して基準電圧
との偏差値を増巾してネカテイブフィードバックを行う
調節器、（８ｄ）は２つの入力端子のアナログ電圧の加
算値を出力する加算器、（９）は（９ａ）、（９ｂ）等
を収納して加熱条件の設定を行う操作盤、（９ａ）は目
標温度を設定するための温度設定器、（９ｂ）は被加熱
材の材質等の相異があっても、操業条件（移動速度、目
標温度ンの設定変更をせず、品種の相異による変化分だ
けをこれで加減して同一サイズの被加熱物の加熱条件設
定を簡明ににするための比率設定器である。

このような誘導加熱装置の制御上に用いる加熱理論は次
の多段的関係式にもとすいてい、る。

被加熱材の移動速度ご加熱コイルを通加する単位諸量当
りの被加熱材−質量 ヱ所望一定温度に加熱するための単位時間当りの必要熱
量 ご加熱コイルに供給される単位時間当りの電力−加熱コ
イルに印加した電圧の２乗　　・・・・・・・・・１１
）力として温度を一定に保つための電圧制御のための関
係は（２）式のようになる。

コイルに印加する電圧 匡　被加熱材の移動速度　　　　　　・・・・・・・・
・（２）従ってこの種の誘導加熱装置の温度制御は（２
）式の関係を基本とし、これに様々な補助的機能を加え
゛Ｃ実用に供し′Ｃいる。即ち第１図の従来の実施例で
は（ｇａｐ、（８ｂ）が速度の平方根に比例する制御系
であり、（８ａ）、（８ｃ）が目標温度との偏差を増巾
してフィードバックして目標温度に近ずける補助的機能
を受は持つ調節制御系である。仮に速度が増加した場合
は、（８ａ）、（８ｂ）の系は信号の大きさは平方根に
比例して増加するので、　（８ａ）の加算器を経た加熱
電源（３）への電圧指令信号を増加し、電圧は高くなり
、電力の供給は増加するので、加熱質量の増加に見合う
分を補うこととなり加熱温度は吹下をまぬがれるように
作用する。しかし関係式中のに記号で示す部分は実相で
はある定数を用いるが、この比例定数は全制御域で一定
でなく、また木理論式では輻射熱放散や、磁気変態点の
温度の上と下では電気的特性が非直線的に変化する事等
を無視しＣいるため、かなりの温度誤差が発生する。

これを補うため（８ａ）（８ｃ）の系統で所望の温度に
なるようにフィードバックの調節を行うものである。

第２図は、この温度の調節制御系統の制御特性の説明用
フロック図と、温度設定器の機能、形状の説明図である
。

第２図におい°Ｃ、１５）　（８ａ）（８ｃ）（９ａ）
は第１図と同様のものであり、（９ａ’）は温度設定器
（９ａ）は目盛と設定電圧の関係を示している。（９１
）は温度設定器（９ａ）の正面図で、ダイヤル…を回わ
すことによつ“Ｃ１数字恰υが下位桁から順次増減し、
設定値がデジタル表示されるようになつＣいる。この温
度設定操作は、第２図（ｃ）に示す換算表を見ながら第
２図（ｂ）に示す温度設定器のダイヤル−を回わしで所
定の目盛を表示することによって行なわれる。

しかしながら、第２図の説明図で放射温度計（６）の特
性はその測定範囲が１１００’−１５００°Ｃであり、
温度の増減１］が、４００℃（１５００″０−１１００
℃）あるため、温度設定器（９ａ）の設定範囲は当然こ
れに対等の信号が必要とするが、温度設定器（９ａ）の
信号のとりうる範囲は前者に比べ広く、また、設定値の
表示がθ〜９９９のデジタル表示であるため、第２図の
換算表に記載のごとく設定禁止帯（斜線部分）が存在す
る。しかも具体的に温度を設定しようとした場合は、予
め試験で測定し°Ｃ得゛Ｃいる目盛→到達温度の換算表
を目安にしないと温度がわからないという不便があった
。

この発明は、目標設定器の目盛全域を利用しＣも問題が
なく、簡明で間違いなく目標設定ができるフィードバッ
ク制御系の目標設定装置を得ることを目的とするもので
ある。

以下、この発明の一実施例を図にもとづい°Ｃ説明する
。

第８図はこの発明の一実施例を示す温度制御回路の一部
分の特性説明用ブロック図とそれに対応する温度設定器
の機能、形状の説明図である。

図においｒ１５）　、　（８ａ）、（８ｃ）は第１図、
第２″″図と同様のものであり、（９ａ月よ操作盤面に
設けられた数字窓付ポ、テンショメータを使用した温度
設定器、（９ａｌ）は主設定器、（９ａ２）（９１８ン
は放射温度計（５）ノ特性に合せ’Ｃ２ｖ以下、１０Ｖ
以上等の設定ができないようにするためのトリマーとし
て用いられる可変抵抗器で構成された下限および上限設
定器である。この回路において本加熱装置の温度設定値
が１２００’Ｃ台の温度に限られ、その他の温度域では
使用することがない場合には、下記のような（９ａ２）
（９ａ８）のトリマー設定により、温度設定器の目盛を
直読で温度として扱えることとなる。なお、放射温度計
１５）および信号変換器（８ａ）の入力値に対する出力
値の関係は第８図（ａ）に示す特性になるものとする。

１）　　１２００℃および１８００℃における放射温度
計の出力値は、 Ａｌ５ｏＯ＝　４　＋すｖ二ｕ岨×（ｇｏ−４）＝１２
ｍＡ１５００−１１００ ２）　　Ａ１２００．Ａ１８００を受けた時の信号変換
器（８ａ）の出力値Ｖ１２００Ｖ１８０Ｇは Ｖ１２００＝　８Ｘ１０→Ｘ　−＝　　４　　ｖＸ１Ｏ
−３ ８）　　（９ａｌ）、（９ａ２）、（９ａ８）の抵抗値
がＩＫΩ、５にΩ、！５にΩとした時、（９ａ２）、（
９ａ８）の設定抵抗値Ｐ、Ｌ、ＲＪＩは、主設定器（９
ａｌ）（７）！圧降下が、２Ｖ（６Ｖ−４Ｖ）トｒｊる
ために主設定器（ｅａｔ　）を流れる電流が２／１００
ＯＡとなるので、 ｖ ＲＬ＝７２□　　　　＝　　２０００　Ω　（２０００
＝±目盛）６０００　１０ 即ち（９ａ２）（９ａ８）を２ｘΩ、４．５にΩに設定
すれば、温度設定器（９ａｌ　）の両端の電圧は４ｖ、
６ｖになり、これは放射温度計の１２００℃と１８００
６０の出力に対応する。従って、８桁の目盛数字は少数
魚箱１位を含むことを目盛板近傍に表示しておｊすば、
数字直読値が温度となる。そこで、第８図（ｂ）に示す
ように主設定器（９ａｌ）の数字の上ニ［（目盛値Ｘ　
）＋１２００（”Ｃ）Ｊと表示しておけばよい。即ち、
目盛（０００）で１２００℃。

目盛（９９９，）で１２９９．９’Ｃとなる。

なお上記実施例では温度設定の範囲が限定されたものに
ついて説明したが、第４図（ｂ）に示すごとく切換スイ
ッチ（９ａ４）を用い゛Ｃ上位の桁の設定を選択できる
ようにすれば、設定できる温度の範囲を放射温度計１５
）の１１００°Ｃ〜１５００℃の全範囲に揃えることが
できる。

第４図におい゛Ｃ１設定温度を１１００°Ｃ〜１６００
℃の範囲にする場合の各設定器（９ａ２１）〜（９ａ２
４）（９ａ８１　）べ９ａ８４）の設定抵抗値について
説明する。

各温度範囲に対応した信号変換器（８ａ）の出力電圧値
＋１次′）１うｉｃ　＋６　°　　　信号変換器（８・
）の出力電圧１１００℃〜１２００＠Ｃ２ｖ〜４ｖ １２００℃〜１８００℃　　　　　　４ｖ〜６ｖ１８０
０℃〜１４００６Ｃ６ｖ〜８ｖ １４００’Ｃ〜１５００℃　　　　　　８ｖ〜１０ｖこ
れと釣合う基準信号としては、第４図（ｅ）に示す電圧
範囲となる。

従って、−１５Ｖの電源において（９ａ８１　）〜（Ｉ
ｌａ８４）（９ａ２１）械９ａ２４）の設定抵抗値は、
（９ａ２８　）：　ｅ　ｖ　ｘ　’／ＴＡｉ　Ａ　＝　
８０００Ω−＋８にΩ（９ａ２４　）　：　８　”　Ｘ
　１植Ａ　＝　４０００Ω−＋４にΩ（９ａｓｔ）：（
，５ｖ−２ｖ−ｇｖ）Ｘｉ／　　ａ＝＝５５００Ω−６
，５にΩ（９ａ８２）　：（１６ｖ−４ｖ−２ｙ）　Ｘ
　−ＬＡ＝　４５００Ω→４，６にΩ０００ （９ａ８ＦＩ　）：（’　６ｖ　６ｖ−２ｖ　）Ｘ礒Ａ
＝　８５００Ω−＋３．５１４Ω（９ａ８４　）？（１
５ｖ−８ｖ−２ｖ）Ｘ、４　Ａ＝　２６００Ω→２．５
にΩとなる。

この場合は切換スイッチ（９ａ４）ｌ、ｔ％第４図（ｂ
）の形態説明図に示すようにロータリイスイ゛ソ千ヲ使
うことになり、設定値はロータリース４　ツチ（９ａ４
）の表示値とポテンシ３ンスイッチ（９ａｌ）の表示値
とを加えた値となる。

ところで上記説明では仁の発明を誘導加熱の温度側開回
路に利用する場合について述べたが、工業的に用いられ
るフィードバック式の調節系の制御では、目欅値が温度
に限らず、種々な計測域についても利用できることはい
うまでもない。

この発明は以上説明したとおり、トリマーの設定を目的
計測隼の所定値に合せるという簡単な工夫により、明確
で使い易く正確な設定ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１因は誘導劇熱装雪の従来の温度制御回路を示す概念
図、第２図（ａ）〜（ｃ）は第１因中の調節制御系の特
性機能、形態を説明するための説明図、第８図（ａ）　
（ｂ）はこの発明の一実施例における特性説。 機能、形態を説明するための説明図、第４図（ａ）〜（
ｃ）はＣの発明の他の実施例の機能、形態を説明するた
めの説明図である。 図においｒ、（１）は被加熱材、（２）は加熱コイル、
（３）は加り電源、（４）は変圧器、（ら）は放射温度
計、（６１は速度検出器、（７）は変換増巾器、（８）
は制御盤、（８ａ）は信号変換器、（８ｂ）は平方根演
算器、（８Ｃ）は調節器、（８ｄ）は加算器、１９）は
操作盤、（ｅａ）（９ａｌ）は温度設定器、（９ａ２）
（９ａ２１）〜（９ａ２４）は下限設定器、（９ａ８）
である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　島　野　信　− 第１図 第２図 （ｂ）　　　　　　　　　（Ｃ） 第３図 第４図 （ｃ）　　　ｎＮ初１２．３”Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）フイ・−ドパツク制御の基準信号である数値と目
   標値を同一かもしくは目標値の重要な下数桁を一致させ
   たことを特徴とするフィードバック制御系の目標値設定
   装置。 （２）切換スイッチを使用して上位桁に相当する設定範
   囲を選択することにより、設定器の目盛数値をテイジタ
   ル設定と相似としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のフィードバック制御系の目標値設定装置。 （３）フィードバック制御系は、金属のビレット材。 バー材、パイプ材等を連続して移動させながら所定温度
   まで加熱昇温させる誘導加熱装置の温度制御回路であっ
   て、上記設定器はマルチダイヤル式ポテンショメータで
   あることを特徴とする特許請求のｆ＠囲第１項記載のフ
   ィードバック制御系の目標値設定装置。