WO2019138830A1 - 加熱装置 - Google Patents

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山田　隆章
裕之 渡川
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    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
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    • G—PHYSICS
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications

Definitions

  • the present invention relates to a heating apparatus including a heater for heating an object to be heated and a temperature detection unit for detecting the temperature of the object to be heated.
  • a heating device for heating an object to be heated includes a heater for heating the object to be heated, a temperature sensor for detecting the temperature of the object to be heated, and a temperature controller for controlling the heater based on the detection of the temperature sensor. Including.
  • the temperature controller performs feedback control of the heater so that the temperature of the object to be heated becomes the target temperature based on the detection value of the temperature sensor and the target temperature, so the temperature of the object to be heated becomes the target temperature in a steady state .
  • Such heating devices are shown, for example, in Patent Documents 1, 2 and 3.
  • the heating device provided with the heater and the temperature sensor, it is premised that the temperature detection of the object to be heated by the temperature sensor is correctly performed and the heating of the object to be heated by the heater is normally performed, and these are abnormal The object to be heated is not properly temperature controlled.
  • an object of the present invention is a heating device capable of determining whether the temperature of the object to be heated is correctly detected by the temperature sensor or whether the heating of the object to be heated by the heater is normally performed. To provide.
  • a heating device as an example of the present disclosure includes a heater that heats an object to be heated, a temperature detection unit that detects a temperature of the object to be heated, and a temperature of the object to be heated based on detection values of the temperature detection unit and a target temperature.
  • the temperature detection unit is composed of a plurality of temperature sensors, The heat transfer function between the heater and the plurality of temperature sensors, and the plurality of temperature sensors, from the temperature data detected by the plurality of temperature sensors and the applied power to the heater or the operation amount data corresponding to the applied power
  • an identification unit that identifies a plurality of transfer functions including a heat transfer function between them, and detecting a change from an initial value of coefficients of the plurality of transfer functions, and determining an abnormal location of the heater or the plurality of temperature sensors from the change.
  • a determination unit is composed of a plurality of temperature sensors, The heat transfer function between the heater and the plurality of temperature sensors, and the plurality of temperature sensors, from the temperature data detected by the plurality of temperature sensors and the applied power to the heater or the operation amount data corresponding to the applied power
  • an identification unit that identifies a plurality of transfer functions including a heat transfer function between them, and detecting a change from an initial value of coefficients of the plurality of transfer functions, and determining
  • an abnormal part of the heater or the plurality of temperature sensors can be determined.
  • the determination unit detects the presence or absence of a change in the transfer function by comparing the amount of change from the initial value of the coefficient of the transfer function with a threshold.
  • the threshold is determined by the ratio of the transfer function coefficient to the initial value.
  • the abnormalities of those changes are detected equally for the plurality of coefficients of the transfer function, and the determination of the abnormality of the heater or the plurality of temperature sensors becomes more accurate.
  • the object to be heated is a heating unit of a resin heating and molding machine, and a heater and a temperature detection unit are provided in the heating unit.
  • the present invention it can be determined whether the temperature of the object to be heated is correctly detected by the temperature sensor or whether the heating of the object to be heated is normally performed by the heater. A highly reliable heating device is obtained.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a heating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the process contents of the temperature controller 30, particularly regarding the identification of the transfer function and the determination of the abnormal part.
  • FIG. 3 is a flowchart showing details of the initialization process (S1) of FIG.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a heating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the heating device 100 includes a heater 10 for heating the object to be heated 1, a temperature detection unit 20 for detecting the temperature of the object to be heated 1, and detection values of the temperature detection unit 20. And a target temperature to control the heater 10 so that the temperature of the object 1 is the target temperature.
  • the object to be heated 1 is, for example, a heating unit of a resin heat molding machine such as an injection molding machine or an extrusion molding machine, and the heater 10 and the temperature detection unit 20 are provided in the heating unit of the resin heat molding machine.
  • the temperature detection unit 20 is configured of a first temperature sensor 21 and a second temperature sensor 22 in this example.
  • the temperature controller 30 is a heat transfer function between the heater 10 and the temperature sensors 21 and 22 from the temperature data detected by the temperature sensors 21 and 22 and the operation amount data corresponding to the electric power applied to the heater 10.
  • an identification unit 34 for identifying a heat transfer function between the temperature sensors 21 and 22.
  • the temperature controller 30 also includes a determination unit 36 that detects a change from the initial value of the coefficient of the transfer function, and determines an abnormal part of the heater 10 or the temperature sensors 21 and 22 from this change.
  • an abnormal part of the heater 10 or the temperature sensors 21 and 22 can be determined.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of the heating device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the heating device 100 includes a heater 10 for heating the object to be heated 1, a temperature detection unit 20 for detecting the temperature of the object to be heated 1, and detection values and target temperatures of the temperature detection unit 20. And a solid state switch 40 and a heater power supply 50.
  • the temperature controller 30 controls the heater 10 so that the temperature of the object 1 to be heated becomes the target temperature.
  • the article to be heated 1 is a molded article of metal or the like.
  • FIG. 1 is a block diagram, the object to be heated 1 is drawn conceptually, but the actual shape may be appropriately determined.
  • the temperature controller 30 includes an A / D converter 31, a PID operation unit 32, a D / A converter 33, an identification unit 34, a setting unit 35, and a determination unit 36.
  • Each of the temperature sensors 21 and 22 is, for example, a thermocouple, and is attached to mutually different positions of the object 1 to be heated.
  • they are provided inside the nozzle of an injection molding machine, or in the mold of an extrusion molding machine or in the vicinity thereof.
  • the A / D converter 31 converts the electromotive force of the temperature sensors 21 and 22 into digital data.
  • the PID calculating unit 32 obtains an operation amount by PID calculation based on the target temperature set from the outside and the output value of the A / D converter 31. Since the temperature data subjected to A / D conversion is plural (two in this example), the PID operation unit 32 uses temperature data obtained by statistically processing two temperature data. For example, the average value of two temperature data is used as temperature data used in the PID operation unit 32.
  • the PID operation unit 32 outputs the data of the operation amount to the D / A converter 33.
  • the D / A converter 33 generates a PWM signal according to the amount of operation. This PWM signal is provided as an on / off signal to the solid state switch 40.
  • the identification unit 34 is a heat transfer function between the heater 10 and the temperature sensors 21 and 22 from the temperature data detected by the temperature sensors 21 and 22 and the operation amount data corresponding to the power applied to the heater 10, And the heat transfer function between the temperature sensors 21 and 22.
  • the setting unit 35 sets initial values of coefficients of the heat transfer function between the heater 10 and the temperature sensors 21 and 22 and the heat transfer function between the temperature sensors 21 and 22 determined by the identification unit 34. Do. Further, the setting unit 35 sets a threshold setting value input from the outside.
  • the determination unit 36 detects a change from the initial value of the transfer function coefficient, and determines an abnormal part of the heater 10 or the temperature sensors 21 and 22 from this change.
  • Heater 10 ⁇ heated object 1 ⁇ temperature sensors 21 and 22 ⁇ A / D converter 31 ⁇ PID operation unit 32 ⁇ D / A converter 33 ⁇ solid state switch 40 ⁇ heater 10 loop is a feedback loop shown in FIG.
  • the temperature controller 30 By the feedback control of the temperature controller 30, the temperature of the object to be heated is controlled to follow the target temperature.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the process contents of the temperature controller 30, particularly regarding the identification of the transfer function and the determination of the abnormal part. These processes are processes of the identification unit 34, the setting unit 35, and the determination unit 36 illustrated in FIG.
  • initialization processing is performed (S1).
  • various flags are reset, and threshold setting values are read. Details of this initialization process will be described later based on FIG.
  • the coefficient of the transfer function between the heater 10 and the temperature sensor 21 is compared with the threshold value determined in the initialization process, and the flag F1 is set if the coefficient of the transfer function between the heater 10 and the temperature sensor 21 exceeds the threshold value. (S4 ⁇ S5).
  • the heat transfer function (second transfer function) between the heater 10 and the temperature sensor 22 is identified based on the data of the temperature and the operation amount detected by the temperature sensor 22 (S6).
  • the coefficient of the second transfer function is compared with the threshold determined in the initialization process, and if there is a fluctuation in the coefficient of the transfer function between the heater 10 and the temperature sensor 22, the flag F2 is set. (S7 ⁇ S8).
  • a heat transfer function (third transfer function) between the temperature sensor 21 and the temperature sensor 22 is identified (S9) ).
  • the coefficient of the transfer function is compared with the threshold determined in the initialization process, and if there is a fluctuation in the coefficient of the transfer function between the temperature sensor 21 and the temperature sensor 22, the flag F3 is set. (S10 ⁇ S11).
  • the series of processes shown in FIG. 2 are repeatedly performed at predetermined time intervals. Alternatively, when the heat treatment is repeatedly performed, the heat treatment is performed every cycle of the heat treatment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing details of the initialization process (S1) of FIG. First, various flags are reset (S21). Then, the threshold setting value is read from the outside (S22). This is a value indicating the threshold range in proportion, such as ⁇ 10% or ⁇ 15%.
  • the target temperature is set to a predetermined value, and the power applied to the heater 10 is changed (S23).
  • the temperature of the object to be heated also changes with the lapse of time from the setting of the target temperature.
  • the temperature detected by the first temperature sensor 21, the temperature detected by the second temperature sensor 22, and the operation amount output from the PID calculation unit 32 are stored in time series ( S24).
  • a heat transfer function between the heater 10 and the first temperature sensor 21 is identified based on data of a constant number of the temperature and the operation amount detected by the first temperature sensor 21. (S25 ⁇ S26). That is, each coefficient of this transfer function is determined.
  • the heat transfer function between the heater 10 and the second temperature sensor 22 is identified based on data of a constant of the temperature and the operation amount detected by the second temperature sensor 22 (S27).
  • the heat transfer function between the first temperature sensor 21 and the second temperature sensor 22 based on data of a constant of the temperature detected by the first temperature sensor 21 and the temperature detected by the second temperature sensor 22. Are identified (S28).
  • each threshold value is determined from the coefficients of each transfer function (S29).
  • a transfer function from input to output is obtained, for example, by Fourier transformation of input data as a denominator and output data as a numerator.
  • first transfer function first transfer function
  • second transfer function time series data (time series data of the operation amount) of the heater 10
  • time series data time series data of the operation amount
  • the time-series data of the temperature detected by the first temperature sensor 21 corresponds to the above input data
  • the time series data of the temperature detected by the second temperature sensor 22 corresponds to the output data.
  • the first transfer function, the second transfer function, and the third transfer function are all expressed, for example, as follows.
  • f k / ⁇ ( ⁇ 1 ⁇ s + 1) ( ⁇ 2 ⁇ s + 1) ⁇
  • k, ⁇ 1 and ⁇ 2 are all coefficients
  • k is a proportional gain
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are time constants.
  • s is the Laplace operator.
  • the initial values of the coefficients are, for example, as follows.
  • the determination table shown in step S12 of FIG. 2 is, for example, as follows.
  • the heater 10 is abnormal.
  • This abnormal state is, for example, loose attachment or disconnection of the heater 10 or the like. That is, when the gap between the heater 10 and the object to be heated becomes large due to loose attachment of the heater 10, the temperature change of the object to be heated becomes slow, so that the transfer function between the heater 10 and the first temperature sensor 21 This can be determined as an abnormality of the coefficient and the coefficient of the transfer function between the heater 10 and the second temperature sensor 22.
  • the heater 10 is broken, the temperature change of the object to be heated becomes abnormal, so the coefficient of the transfer function between the heater 10 and the first temperature sensor 21 and the transfer function between the heater 10 and the second temperature sensor 22 This appears as an abnormality in the coefficient of, which can be determined.
  • the first temperature sensor 21 is abnormal.
  • This abnormal state is, for example, loose attachment or disconnection of the first temperature sensor 21. That is, when there is looseness in the attachment of the first temperature sensor 21, the change in temperature detected by the first temperature sensor 21 becomes slow, so the coefficient of the transfer function between the heater 10 and the first temperature sensor 21 and the first temperature sensor This is manifested as an abnormality in the coefficient of the transfer function between the temperature sensor 21 and the second temperature sensor 22, which can be determined. Also, if the first temperature sensor 21 is broken, the temperature is not detected correctly. Therefore, the coefficient of the transfer function between the heater 10 and the first temperature sensor 21 and the transfer function between the first temperature sensor 21 and the second temperature sensor 22 This appears as an abnormality in the coefficient of, which can be determined.
  • the second temperature sensor 22 is abnormal.
  • This abnormal state is, for example, loose attachment or disconnection of the second temperature sensor 22.
  • the threshold value is determined by the ratio (+ 10%, -10%, etc.) of the transfer function coefficient to the initial value, It is not limited to this.
  • the difference may be set as a threshold for each coefficient.
  • variations such as the standard deviation at the time of normality of each coefficient may be measured, and for example, a triple value thereof may be set as the threshold value.
  • the fluctuation range of the coefficient that is permitted within the range in which the control of the temperature controller 30 performs a prescribed operation may be set as the threshold value.
  • the operation amount data corresponding to the power applied to the heater 10 is used to identify the transfer function, but the power applied to the heater 10 is directly detected and the data is transferred It may be used for identification of
  • the form of the transfer function to be identified is not limited to the above.
  • the heat transfer function between the heater 10 and the temperature sensors 21 and 22 may be similar to or different from the actual transfer function. Since the abnormality determination is performed by obtaining each coefficient of the heat transfer function between the heater 10 and the temperature sensors 21 and 22 and comparing them with the threshold value, the transfer function to be identified deviates somewhat from the actual transfer function. However, determination of the presence or absence of an abnormality and determination of an abnormal part are possible.
  • the detection value of the temperature sensor may be used to detect the temperature distribution of the object to be heated.

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Abstract

加熱装置（１００）は、被加熱物（１）を加熱するヒータ（１０）と、被加熱物（１）の温度を検出する温度検出部（２０）と、温度検出部（２０）の検出値と目標温度とに基づいて被加熱物（１）の温度が目標温度となるようにヒータ（１０）を制御する温度調節器（３０）とを含む。温度検出部（２０）は複数の温度センサ（２１，２２）で構成される。同定部（３４）は、温度センサ（２１，２２）により検出された温度データと、ヒータ（１０）への印加電力に相当する操作量データとから、ヒータ（１０）と温度センサ（２１，２２）との間の熱の伝達関数、および温度センサ（２１，２２）間の熱の伝達関数を同定する。判定部（３６）は、伝達関数の係数の初期値からの変化を検知し、この変化からヒータ（１０）または温度センサ（２１，２２）の異常箇所を判定する。

Description

加熱装置
　本発明は、被加熱物を加熱するヒータと、被加熱物の温度を検出する温度検出部とを備える加熱装置に関する。
　何らかの被加熱物を加熱する加熱装置は、一般に、被加熱物を加熱するヒータと、被加熱物の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出に基づいてヒータを制御する温度調節器とを含む。
　上記温度調節器は、温度センサの検出値と目標温度とに基づいて被加熱物の温度が目標温度となるようにヒータをフィードバック制御するので、被加熱物の温度は定常状態で目標温度となる。このような加熱装置は例えば特許文献１，２，３に示されている。
特開平６－１２１３３号公報 特開平８－１６６８２６号公報 特開２０１１－１９３１４８号公報
　上記ヒータと温度センサを備える加熱装置においては、温度センサによる被加熱体の温度検出が正しく行われ、ヒータによる被加熱物の加熱が正常に行われることが前提であり、これらに異常があると、被加熱物は正しく温度制御されない。
　そこで、本発明の目的は、温度センサによる被加熱体の温度検出が正しく行われる状態であるか、ヒータによる被加熱物の加熱が正常に行われる状態であるか、を判定可能とした加熱装置を提供することにある。
　本開示の一例としての加熱装置は、被加熱物を加熱するヒータと、被加熱物の温度を検出する温度検出部と、温度検出部の検出値と目標温度とに基づいて被加熱物の温度が目標温度となるようにヒータを制御する温度調節器とを含む加熱装置であって、
　温度検出部は複数の温度センサで構成され、
　複数の温度センサにより検出された温度データと、ヒータへの印加電力またはこの印加電力に相当する操作量データとから、ヒータと複数の温度センサとの間の熱の伝達関数、および複数の温度センサ間の熱の伝達関数を含む複数の伝達関数を同定する同定部と、これら複数の伝達関数の係数の初期値からの変化を検知し、この変化からヒータまたは複数の温度センサの異常箇所を判定する判定部と、を備える。
　この構成では、ヒータまたは複数の温度センサの異常箇所を判定することができる。
　また、本開示の一例では、前記判定部は、伝達関数の係数の初期値からの変化量と閾値との比較によって伝達関数の変化の有無を検知する。
　この構成では、伝達関数の初期値からの変化の有無の検知が容易となり、ヒータまたは複数の温度センサの異常箇所の判定が容易となる。
　また、本開示の一例では、前記閾値は、伝達関数の係数の初期値に対する比率によって定められたものである。
　この構成では、伝達関数の複数の係数について均等に、それらの変化の異常性が検知されて、ヒータまたは複数の温度センサの異常箇所の判定が、より正確なものとなる。
　また、本開示の一例では、前記被加熱物は、樹脂加熱成形機の加熱部であり、この加熱部にヒータおよび温度検出部が設けられる。
　この構成では、射出成形機や押し出し成形機等において、ヒータや温度検出部の異常による不良品の成形を未然に防止できる。
　本発明によれば、温度センサによる被加熱体の温度検出が正しく行われる状態であるか、ヒータによる被加熱物の加熱が正常に行われる状態であるか、が判定できるので、結果的に信頼性の高い加熱装置が得られる。
図１は本発明の実施形態に係る加熱装置１００の構成を示す図である。 図２は、温度調節器３０の、特に伝達関数の同定と、異常箇所の判定に関する処理内容を示すフローチャートである。 図３は、図２の初期化処理（Ｓ１）の詳細を示すフローチャートである。
　以下、本発明を実施するための形態について、幾つかの図を参照して説明する。
・適用例
　先ず、図１を参照しながら、本発明が適用される一例について説明する。図１は本発明の実施形態に係る加熱装置１００の構成を示す図である。
　図１に示すように、本実施形態に係る加熱装置１００は、被加熱物１を加熱するヒータ１０と、被加熱物１の温度を検出する温度検出部２０と、温度検出部２０の検出値と目標温度とに基づいて被加熱物１の温度が目標温度となるようにヒータ１０を制御する温度調節器３０とを含む。
　被加熱物１は、例えば射出成形機や押し出し成形機等の樹脂加熱成形機の加熱部であり、ヒータ１０および温度検出部２０は樹脂加熱成形機の加熱部に設けられる。
　温度検出部２０は、この例では、第１温度センサ２１と第２温度センサ２２とで構成される。温度調節器３０は、温度センサ２１，２２により検出された温度データと、ヒータ１０への印加電力に相当する操作量データとから、ヒータ１０と温度センサ２１，２２との間の熱の伝達関数、および温度センサ２１，２２間の熱の伝達関数を同定する同定部３４を備える。
　また、温度調節器３０は、上記伝達関数の係数の初期値からの変化を検知し、この変化からヒータ１０または温度センサ２１，２２の異常箇所を判定する判定部３６を備える。
　この構成では、ヒータ１０または温度センサ２１，２２の異常箇所を判定することができる。
・構成例
　次に、本発明の実施形態に係る加熱装置の構成について、図を参照して説明する。上述のように、図１は本発明の実施形態に係る加熱装置１００の構成を示す図である。
　図１に表れているように、加熱装置１００は、被加熱物１を加熱するヒータ１０と、被加熱物１の温度を検出する温度検出部２０と、温度検出部２０の検出値と目標温度とに基づいて被加熱物１の温度が目標温度となるようにヒータ１０を制御する温度調節器３０と、ソリッドステートスイッチ４０と、ヒータ電源５０とを備える。被加熱物１は金属等の成形体である。図１はブロック構成図であるので、被加熱物１は概念的に描いているが、実際の形状は適宜定められる。
　温度調節器３０は、Ａ／Ｄコンバータ３１、ＰＩＤ演算部３２、Ｄ／Ａコンバータ３３、同定部３４、設定部３５、および判定部３６を含む。
　温度センサ２１，２２はそれぞれ例えば熱電対であり、被加熱物１の、互いに異なる位置に取り付けられている。例えば、射出成形機のノズルの内部や、押し出し成形機の金型またはその近傍に設けられている。
　Ａ／Ｄコンバータ３１は温度センサ２１，２２の起電力をそれぞれデジタルデータに変換する。ＰＩＤ演算部３２は、外部から設定される目標温度とＡ／Ｄコンバータ３１の出力値とに基づいて、ＰＩＤ演算により操作量を求める。Ａ／Ｄ変換された温度データは複数（この例では二つ）であるので、ＰＩＤ演算部３２は二つの温度データを統計処理して求めた温度データを使用する。例えば、二つの温度データの平均値をＰＩＤ演算部３２で用いる温度データとする。ＰＩＤ演算部３２は上記操作量のデータをＤ／Ａコンバータ３３へ出力する。Ｄ／Ａコンバータ３３は操作量に応じたＰＷＭ信号を発生する。このＰＷＭ信号はソリッドステートスイッチ４０に対するon/off信号として与えられる。
　同定部３４は、温度センサ２１，２２により検出された温度データと、ヒータ１０への印加電力に相当する操作量データとから、ヒータ１０と温度センサ２１，２２との間の熱の伝達関数、および温度センサ２１，２２間の熱の伝達関数を同定する。
　設定部３５は、同定部３４で求められた、ヒータ１０と温度センサ２１，２２との間の熱の伝達関数、および温度センサ２１，２２間の熱の伝達関数の各係数の初期値を設定する。また、設定部３５は外部から入力される閾値設定値を設定する。
　判定部３６は、伝達関数の係数の初期値からの変化を検知し、この変化からヒータ１０または温度センサ２１，２２の異常箇所を判定する。
　図１に示した、ヒータ１０→被加熱物１→温度センサ２１，２２→Ａ／Ｄコンバータ３１→ＰＩＤ演算部３２→Ｄ／Ａコンバータ３３→ソリッドステートスイッチ４０→ヒータ１０のループはフィードバックループを構成し、温度調節器３０のフィードバック制御により、被加熱物の温度が目標温度に追従するように制御される。
　図２は、温度調節器３０の、特に伝達関数の同定と、異常箇所の判定に関する処理内容を示すフローチャートである。これらの処理は、図１に示した同定部３４、設定部３５、および判定部３６の処理である。
　先ず、初期化処理が行われる（Ｓ１）。この初期化処理で各種フラグがリセットされ、閾値設定値が読み込まれる。この初期化処理の詳細は、図３を基に後述する。
　その後、温度センサ２１により検出された温度と操作量のデータを読み込み、温度と操作量のデータに基づいて、ヒータ１０と温度センサ２１との間の熱の伝達関数（第１伝達関数）を同定する（Ｓ２→Ｓ３）。
　上記第１伝達関数の係数と、上記初期化処理で定められた閾値とを比較し、ヒータ１０と温度センサ２１との間の伝達関数の係数に閾値を超える変動があれば、フラグＦ１をセットする（Ｓ４→Ｓ５）。
　次に、温度センサ２２により検出された温度と操作量のデータに基づいて、ヒータ１０と温度センサ２２との間の熱の伝達関数（第２伝達関数）を同定する（Ｓ６）。
　上記第２伝達関数の係数と、上記初期化処理で定められた閾値とを比較し、ヒータ１０と温度センサ２２との間の伝達関数の係数に閾値を超える変動があれば、フラグＦ２をセットする（Ｓ７→Ｓ８）。
　また、温度センサ２１により検出された温度と温度センサ２２により検出された温度とに基づいて、温度センサ２１と温度センサ２２との間の熱の伝達関数（第３伝達関数）を同定する（Ｓ９）。
　上記伝達関数の係数と、上記初期化処理で定められた閾値とを比較し、温度センサ２１と温度センサ２２との間の伝達関数の係数に閾値を超える変動があれば、フラグＦ３をセットする（Ｓ１０→Ｓ１１）。
　その後、上記フラグＦ１，Ｆ２，Ｆ３と、後に示す判定表と、に基づいて、ヒータ１０、第１温度センサ２１、第２温度センサ２２の異常有無と異常箇所を判定する。異常があれば、その旨を示す警報処理を行う（Ｓ１２→Ｓ１３）。例えば、「ヒータの異常」、「第１温度センサの異常」、「第２温度センサの異常」、といった表示を行う。
　その後、次の処理へ進む。図２に示した一連の処理は、所定時間間隔で繰り返し実行される。または、加熱処理を繰り返し行う場合に、加熱処理の周期毎に実行される。
　図３は、図２の初期化処理（Ｓ１）の詳細を示すフローチャートである。先ず、各種フラグをリセットする（Ｓ２１）。そして、外部から閾値設定値を読み込む（Ｓ２２）。これは例えば±１０％や±１５％といった、閾値範囲を比率で示す値である。
　次に、目標温度を所定値に定めて、ヒータ１０への印加電力を変化させる（Ｓ２３）。
　目標温度の変更により、ヒータ１０への印加電力が変化するので、目標温度の設定からの時間経過に伴って被加熱物の温度も変化する。この過渡時の、第１温度センサ２１により検出された温度と、第２温度センサ２２により検出された温度と、ＰＩＤ演算部３２から出力された操作量とを時系列的に記憶していく（Ｓ２４）。
　一定数のデータが蓄積されれば、第１温度センサ２１の検出による温度と操作量との一定数のデータに基づいて、ヒータ１０と第１温度センサ２１との間の熱の伝達関数を同定する（Ｓ２５→Ｓ２６）。つまり、この伝達関数の各係数を求める。同様に、第２温度センサ２２の検出による温度と操作量との一定数のデータに基づいて、ヒータ１０と第２温度センサ２２との間の熱の伝達関数を同定する（Ｓ２７）。また、第１温度センサ２１の検出による温度と第２温度センサ２２の検出による温度との一定数のデータに基づいて、第１温度センサ２１と第２温度センサ２２との間の熱の伝達関数を同定する（Ｓ２８）。
　その後、各伝達関数の係数から各閾値を決定する（Ｓ２９）。
　一般に、入力から出力までの伝達関数は、例えば入力データを分母、出力データを分子としてフーリエ変換することにより得られる。本実施形態では、例えばヒータ１０と第１温度センサ２１との間の熱の伝達関数（第１伝達関数）を同定する場合、ヒータ１０の時系列データ（操作量の時系列データ）が上記入力データに対応し、第１温度センサ２１の検出温度の時系列データが上記出力データに対応する。同様に、ヒータ１０と第２温度センサ２２との間の熱の伝達関数（第２伝達関数）を同定する場合、ヒータ１０の時系列データ（操作量の時系列データ）が上記入力データに対応し、第２温度センサ２２の検出温度の時系列データが上記出力データに対応する。また、第１温度センサ２１と第２温度センサ２２との間の熱の伝達関数（第３伝達関数）を同定する場合、第１温度センサ２１の検出温度の時系列データが上記入力データに対応し、第２温度センサ２２の検出温度の時系列データが上記出力データに対応する。
　上記第１伝達関数、第２伝達関数、第３伝達関数は、いずれも例えば次のように表される。
　ｆ＝ｋ／｛（τ1・ｓ＋１）（τ2・ｓ＋１）｝
　ここでｋ、τ1、τ2、はいずれも係数であり、ｋは比例ゲイン、τ1、τ2は時定数である。また、ｓはラプラス演算子である。
　初期状態の各係数k = 1000℃、τ1 = 10、τ2= 100、で、閾値設定値が±10％であれば、各係数の初期値は例えば次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図２のステップＳ１２に示した判定表は例えば次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　例えば、フラグＦ３がリセット状態のままで、フラグＦ１，Ｆ２がセットされていれば、ヒータ１０の異常と判定する。この異常状態は、例えばヒータ１０の取り付け緩みや断線等である。すなわち、ヒータ１０の取り付け緩みに起因して、ヒータ１０と被加熱物との間隙が大きくなると、被加熱物の温度変化が緩慢となるので、ヒータ１０と第１温度センサ２１間の伝達関数の係数、およびヒータ１０と第２温度センサ２２間の伝達関数の係数の異常となって現れ、このことが判定できる。また、ヒータ１０に断線があると、被加熱物の温度変化が異常となるので、ヒータ１０と第１温度センサ２１間の伝達関数の係数、およびヒータ１０と第２温度センサ２２間の伝達関数の係数の異常となって現れ、このことが判定できる。
　また、例えば、フラグＦ２がリセット状態のままで、フラグＦ１，Ｆ３がセットされていれば、第１温度センサ２１の異常と判定する。この異常状態は、例えば第１温度センサ２１の取り付け緩みや断線等である。すなわち、第１温度センサ２１の取り付け緩みがあると、第１温度センサ２１による検出温度の変化が緩慢となるので、ヒータ１０と第１温度センサ２１間の伝達関数の係数、および第１温度センサ２１と第２温度センサ２２間の伝達関数の係数の異常となって現れ、このことが判定できる。また、第１温度センサ２１に断線があると、正しく温度検出されないので、ヒータ１０と第１温度センサ２１間の伝達関数の係数、および第１温度センサ２１と第２温度センサ２２間の伝達関数の係数の異常となって現れ、このことが判定できる。
　同様に、例えば、フラグＦ１がリセット状態のままで、フラグＦ２，Ｆ３がセットされていれば、第２温度センサ２２の異常と判定する。この異常状態は、例えば第２温度センサ２２の取り付け緩みや断線等である。
　また、例えば、フラグＦ１，Ｆ２，Ｆ３のいずれもセットされていれば、ヒータ１０、温度センサ２１，２２のうち二つ以上に異常があるものと判定する。つまりこの状態では、異常箇所までは判定できないが、異常の有無は判定できる。
　上述の例では、伝達関数の係数の変化量が閾値を超えるか否かを検知するために、伝達関数の係数の初期値に対する比率（＋１０％や－１０％等）によって閾値を定めたが、これに限らない。例えば、係数毎に差分を閾値として定めてもよい。
　また、各係数の正常時の標準偏差等のばらつきを実測し、例えば、その３倍の値を閾値として定めてもよい。また、温度調節器３０の制御が規定の動作を行う範囲で許容される係数の変動幅を閾値として設定してもよい。
　また、係数の絶対値が閾値を超えるか否かの検知ではなく、時間経過あたりの係数の変化量が閾値を超えるか否かを検知してもよい。このことにより、ヒータ１０、温度センサ２１，２２の取り付け状態の急激な変化を応答性良く検知できる。
　図１に示した例では、ヒータ１０への印加電力に相当する操作量データを、伝達関数の同定に用いたが、ヒータ１０への印加電力を直接的に検出して、そのデータを伝達関数の同定に用いてもよい。
　最後に、上述の発明を実施するための形態の説明は、改めて述べるまでもなく、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。
　例えば、同定を行う伝達関数の形についても、上記のものに限らない。ヒータ１０と温度センサ２１，２２との間の熱の伝達関数が実際の伝達関数とは近似していればよく、異なっていてもよい。ヒータ１０と温度センサ２１，２２との間の熱の伝達関数の各係数を求め、それらと閾値と比較することで異常判定を行うので、同定を行う伝達関数が実際の伝達関数から多少ずれていても、異常有無の判定および異常箇所の判定は可能である。
　また、以上に示した実施形態では、二つの温度センサを備える加熱装置について例示したが、三つ以上の温度センサを備える場合にも同様に適用できる。
　また、複数の温度センサを備え、複数の温度センサの間隔が大きい場合、温度センサによる検出値を、被加熱物の温度分布を検知することに利用してもよい。
１…被加熱物
１０…ヒータ
２０…温度検出部
２１…第１温度センサ
２２…第２温度センサ
３０…温度調節器
３１…Ａ／Ｄコンバータ
３２…ＰＩＤ演算部
３３…Ｄ／Ａコンバータ
３４…同定部
３５…設定部
３６…判定部
４０…ソリッドステートスイッチ
５０…ヒータ電源
１００…加熱装置

Claims (4)

  1. 　被加熱物を加熱するヒータと、前記被加熱物の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の検出値と目標温度とに基づいて前記被加熱物の温度が前記目標温度となるように前記ヒータを制御する温度調節器とを含む加熱装置であって、
    　前記温度検出部は複数の温度センサで構成され、
    　前記複数の温度センサにより検出された温度データと、前記ヒータへの印加電力または当該印加電力に相当する操作量データとから、前記ヒータと前記複数の温度センサとの間の熱の伝達関数、および前記複数の温度センサ間の熱の伝達関数を含む複数の伝達関数を同定する同定部と、
    　前記複数の伝達関数の係数の初期値からの変化を検知し、当該変化から前記ヒータまたは前記複数の温度センサの異常箇所を判定する判定部と、
    　を備える加熱装置。
  2. 　前記判定部は、前記初期値からの変化量と閾値との比較によって前記伝達関数の係数の変化の有無を検知する、請求項１に記載の加熱装置。
  3. 　前記閾値は、前記伝達関数の係数の前記初期値に対する比率によって定められたものである、請求項２に記載の加熱装置。
  4. 　前記被加熱物は、樹脂加熱成形機の加熱部であり、前記ヒータおよび前記温度検出部は前記加熱部に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の加熱装置。
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