JP3731512B2 - 温度調節器および熱処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータの通電を制御して温度制御を行う温度調節器および温度調節器を備える熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱処理装置、例えば、射出成形機では、射出シリンダの外周壁に、複数のヒータ、例えば、三相ヒータが取り付けられており、ＳＳＲ等を介して共通の三相電源に接続されて給電される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる射出成形機では、ヒータの断線を検出するためにヒータ断線検出回路が設けられているが、三相ヒータのどれが断線してもそれを検出できるようにするためには、各三相ヒータ毎に、２つの電流センサと各電流センサの出力がそれぞれ与えられるヒータ電流測定回路とを備える必要がある。
【０００４】
電流センサとしては、交流電流を磁気結合のトランスで結合するＣＴが必要であり、ヒータ電流測定回路としては、ヒータを駆動するＳＳＲ等が通電しているときだけＣＴの出力電流を計測し、それに基づいてヒータ断線であるかどうかを判定する機能を備える必要があった。
【０００５】
このように従来の断線検出回路は、複数の電流センサおよびヒータ電流測定回路を必要とするために、構成が複雑であるとともに、コストが高くつくといった難点がある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、簡単な構成で、かつ低コストで断線を検出できる断線検出方法、それに好適な温度調節器および熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００８】
すなわち、本発明の温度調節器は、制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御する温度調節器において、制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、前記断線検出手段は、前記制御対象によって熱処理される被処理物の該制御対象への投入に対応した正常な外乱を検知 する外乱検知手段を含み、正常な外乱時には、ヒータの断線検出が禁止されるものであり、前記外乱検知手段には、投入される前記被処理物の前記制御対象における移動方向に沿って少なくとも３つの異なる箇所の前記制御対象の温度を検出する複数の温度検出手段の検出出力が与えられ、該外乱検知手段は、前記異なる箇所でそれぞれ検出される検出温度の温度差に基づいて、前記正常な外乱を検知するものである。
【０００９】
本発明によると、制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、前記ヒータの断線を検出するので、従来の電流センサやヒータ電流測定回路などを必要とせず、簡単な構成で、かつ低コストでヒータの断線を検出できることになる。
【００１０】
しかも、正常な外乱、例えば、制御対象である加熱シリンダ、熱盤、熱処理炉などに、原料樹脂やウェハといった被処理物が投入されたときの温度等の変動を外乱検知手段で検知し、かかる正常な外乱時には、ヒータの断線検出を禁止するので、前記外乱による温度等の変動を、ヒータ断線によるものと、誤検出することが防止される。
【００１１】
また、例えば、被処理物である原料樹脂が、制御対象である加熱シリンダ等に投入されたときに発生する加熱シリンダの温度分布（温度の傾斜）に基づいて、原料樹脂の投入といった正常な外乱を検知してヒータの断線検出を禁止するので、ヒータ断線の誤検出を防止できる。
【００１２】
また、本発明の温度調節器は、制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御するものであって、かつ、ｎ個 ( ｎは２以上の自然数 ) の前記ヒータで一つのチャネルが構成されてチャネル毎に通電を制御する温度調節器において、整定時の操作量である第１の整定操作量と、整定が外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量とに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍程度になったことを条件としてヒータの断線を検出するものである。
【００１３】
本発明によると、ヒータが断線する前の整定時の操作量である第１の整定操作量と、ヒータが断線して整定を外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量との関係を利用してヒータの断線を検出するので、従来の電流センサやヒータ電流測定回路などを必要とせず、簡単な構成で、かつ低コストでヒータの断線を検出できることになる。
【００１４】
しかも、ｎ個の前記ヒータで一つのチャネルが構成されてチャネル毎に通電制御され、前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍程度になったことを条件としてヒータの断線を検出するものであり、例えば、３相ヒータ、すなわち、ｎ＝３の場合に、その内の一つのヒータが断線すると、断線後の第２の整定操作量は、断線前の第１の整定操作量の１ . ５ { ＝３／（３−１） } 倍程度になるので、それを検出条件としてヒータ断線を検出できる。
【００１５】
本発明の好ましい実施態様においては、前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍を中心とした所定範囲になったことを条件としてヒータの断線を検出するものであって、前記所定範囲が、前記ヒータの発熱量のバラツキを考慮し、かつ、前記第１の整定操作量を含まないように予め定められるものである。
【００１６】
この実施態様によると、例えば、３相ヒータの３つのヒータの発熱量のバラツキや取り付け位置による影響を考慮し、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍を中心とした所定範囲になったことを条件としてヒータの断線を検出することができる。
【００１７】
また、本発明の温度調節器は、制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御するものであって、かつ、ｎ個 ( ｎは２以上の自然数 ) の前記ヒータで一つのチャネルが構成されてチャネル毎に通電を制御する温度調節器において、整定時の操作量である第１の整定操作量と、整定が外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量とに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍よりも小さな所定値以上になったことを条件としてヒータの断線を検出するものであり、前記所定値が、前記ヒータの発熱量のバラツキを考慮し、かつ、該所定値以上の範囲に前記第１の整定操作量を含まないように予め定められるものである。
【００１８】
本発明によると、例えば、３相ヒータの一つ以上のヒータが断線したときにもそれを検出することができる。
【００１９】
本発明の熱処理装置は、制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御する温度調節器と、前記ヒータの断線を検出する断線検出装置とを備える熱処理装置であって、前記温度調節器は、前記制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つを前記断線検出装置に出力可能であり、前記断線検出装置は、前記温度調節器から出力される前記少なくともいずれか一つに基づいて、前記ヒータの断線を検出するものであって、前記制御対象によって熱処理される被処理物の該制御対象への投入に対応した正常な外乱を検知する外乱検知手段を含み、正常な外乱時には、ヒータの断線検出が禁止されるものであり、前記外乱検知手段には、投入される前記被処理物の前記制御対象における移動方向に沿って少なくとも３つの異なる箇所の前記制御対象の温度を検出する複数の温度検出手段の検出出力が与えられ、該外乱検知手段は、前記異なる箇所でそれぞれ検出される検出温度の温度差に基づいて、前記正常な外乱を検知するものである。
【００２０】
本発明によると、温度調節器からの前記制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、コンピュータなどで構成される断線検出装置でヒータの断線を検出するので、従来の電流センサやヒータ電流測定回路などを必要とせず、簡単な構成で、かつ低コストでヒータの断線を検出できることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
先ず、実施の形態の説明に先立って、その前提となる断線検出についての構成を、参考例として説明する。
【００２３】
（参考例１）
図１は、ヒータ断線検出が適用される熱処理システムの概略構成図である。
【００２４】
射出成形機１の射出シリンダ２の外周壁には、複数のヒータ３が取り付けられており、開閉器としてのＳＳＲ４を介して共通の交流電源５に接続されている。また、射出シリンダ２には、該シリンダ２の温度を検出する温度センサ６が取り付けられており、この温度センサ６および前記ＳＳＲ４が、射出シリンダ２の温度を制御する温度調節器７に接続されている。この温度調節器７は、温度センサ６からの検出温度（現在温度）ＰＶが、目標温度（設定温度）になるようにＳＳＲ４に対して操作量ＭＶを与えてヒータ３の通電を制御するものである。
【００２５】
８は、型締め、射出などの射出成形機の全体を制御する上位コンピュータであり、この上位コンピュータ８には、温度調節器７が接続されており、該温度調節器７と通信できるように構成されている。
【００２６】
この実施の形態では、ＣＴといった電流センサやヒータ電流測定回路等を設けることなく、簡単な構成で、かつ低コストでヒータ３の断線を検出できるようにするために、次のように構成している。
【００２７】
図２（ａ）は、室温から目標温度への昇温時における操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｂ）は、正常時における検出温度ＰＶの変化を示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の検出温度ＰＶの変化を示す図であり、それぞれ昇温時における検出温度波形の最大傾きＲ( 傾き＝温度変化／時間変化 )となる接線を併せて示している。
【００２８】
昇温時に、操作量ＭＶが、同図（ａ）に示されるように、下限値から上限値に変化した場合に、ヒータ断線が生じていない正常時には、同図（ｂ）に示される検出温度ＰＶの変化の最大傾きＲは、常にほぼ一定である。
【００２９】
これに対して、例えば、２本が並列接続されたヒータ３または３本がΔ結線あるいはスター結線されたヒータ３の内の少なくともいずれか１本が断線したときには、発熱量が減少するために、同図（ｃ）に示されるように、検出温度ＰＶの変化の最大傾きＲは、正常時のほぼ１／２または２／３となる。
【００３０】
そこで、検出温度が目標温度に達するまでの昇温時における最大傾きＲを計測し、その最大傾きＲと予め定めた閾値とを比較し、計測した最大傾きＲが、閾値よりも小さくなったときには、ヒータの断線が生じたと判断するのである。
【００３１】
図３は、図１の温度調節器７および上位コンピュータ８の要部のブロック図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００３２】
温度調節器７は、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８から与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力する温度コントローラとしてのＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、検出温度ＰＶと操作量ＭＶとに基づいて、最大傾きＲを演算して上位コンピュータ８に与える最大傾き計算手段１０を備えている。
【００３３】
最大傾きＲの算出は、従来のＰＩＤ定数の決定のためのオートチューニング（セルフチューニング）と同様であり、例えば、次式によって算出される。
【００３４】
Ｒ＝ΔＰＶ／{Δｔ×（ＭＶ上限値−ＭＶ下限値）}
但し、Δｔは単位時間である。
【００３５】
この例によれば、従来のＰＩＤ定数を決定するためのオートチューニング（セルフチューニング）の際に得られた最大傾きＲをそのまま利用してヒータの断線を検出できることになる。
【００３６】
上位コンピュータ８には、ヒータ断線が生じていない正常時における最大傾きが記憶部１１に記憶されており、この上位コンピュータ８は、温度調節器７からの最大傾きＲと正常時の最大傾きとを比較し、予め定めた閾値を越えて最大傾きＲが小さくなったときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機１の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３を備えている。
【００３７】
図４は、ヒータ断線判断手段１３の構成の一例を示す図であり、温度調節器７からの最大傾きＲを、記憶部１１に記憶されている正常時の最大傾きで除算し、予め格納されている閾値１４と比較器１５で比較して閾値よりも小さくなったときに、ヒータ断線検出信号を出力するのである。
【００３８】
このように、昇温時における最大傾きに基づいてヒータの断線を検出する、すなわち、ソフト処理によってヒータの断線を検出するので、上述の従来例のように、複数の電流センサや複数のヒータ電流測定回路などを必要とせず、構成が簡素化されるとともに、コストを低減することができる。
【００３９】
上述の参考例では、室温から目標温度まで昇温させる際の最大傾きＲを計測してヒータの断線を検出したけれども、他の例として、例えば、目標温度が変更された際の最大傾きＲに基づいて、ヒータの断線を検出するようにしてもよい。
【００４０】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、目標値変更時における操作量ＭＶ、正常時の検出温度ＰＶの変化およびヒータ断線時の検出温度ＰＶの変化をそれぞれ示しており、それぞれ最大傾きＲとなる接線を併せて示している。
【００４１】
この場合には、最大傾きＲは、例えば、次式によって算出される。
【００４２】
Ｒ＝ΔＰＶ／{Δｔ×（ＭＶ上限値−ＭＶ整定値）}
なお、上述の各参考例を組み合わせてもよいのは勿論である。
【００４３】
また、上述の参考例では、１ｃｈ(チャネル)の例について説明したけれども、図６に示されるように、複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、ヒータ断線判断手段は、図７に示されるように、正常時の最大傾きおよび閾値は各ｃｈで共通とすればよい。
【００４４】
図８は、複数ｃｈの場合のヒータ断線判断手段の他の例を示すブロック図である。
【００４５】
この例は、交流電源５の電圧が低下して最大傾きＲが低下した場合に、ヒータ断線であると誤って検出しないようにしたものである。
【００４６】
すなわち、この例では、各ｃｈ毎に温度調節器７で計測された最大傾きを、正常時の最大傾きでそれぞれ除算した値の絶対値平均を絶対値平均計算手段１６で算出し、この算出した絶対値平均の値から予め定められている固定値１７を減算した値を閾値として比較器１５で比較するものである。
【００４７】
この固定値は、交流電源５の電圧変動もなく、ヒータ断線が生じていない正常時の絶対値平均から減算した値が、上述の図４や図７の閾値となるように設定されている。
【００４８】
この例では、交流電源５の電圧が低下して全チャネルｃｈの最大傾きが小さくなり、その最大傾きを正常時の最大傾きでそれぞれ除算した値が小さくなった場合には、絶対値平均計算手段１６による絶対値平均の値も小さくなって各比較器１５に与えられる閾値も小さくなり、これによって、最大傾きを正常時の最大傾きでそれぞれ除算した値が、閾値を下回ることがなく、ヒータ断線と誤って検出されることがない。
【００４９】
一方、或るｃｈのヒータが断線し、そのｃｈのみ最大傾きが小さくなった場合には、絶対値平均計算手段１６による絶対値平均の値は、ほとんど小さくならず、したがって、閾値もほとんど小さくならない。このため、前記ｃｈの最大傾きを正常時の最大傾きで除算した値は、閾値を下回ることになり、ヒータ断線が検出されることになる。
【００５０】
なお、ヒータ断線判断手段による比較判定は、上述の例に限らないのは勿論であり、また、ヒータ断線判断手段を温度調節器７側に設けて温度調節器７でヒータ断線を検出できるようにしてもよい。
【００５１】
（参考例２）
図９は、他の参考例を説明するための波形図であり、同図（ａ）は、正常時の操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｂ）は、正常時の検出温度ＰＶの変化を示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｄ）は、ヒータ断線が生じた場合の検出温度ＰＶの変化を示す図である。なお、熱処理装置としての射出成形機１の全体構成は、図１に示される上述の参考例１と基本的に同様である。
【００５２】
同図（ａ）に示される整定後の操作量ＭＶで、同図（ｂ）に示される検出温度ＰＶから室温を減算した温度上昇を、割った値である定常ゲインＫは、ヒータ断線が生じていない正常時には、常にほぼ一定である。
【００５３】
これに対して、例えば、２本が並列接続されたヒータ３または３本がΔ結線あるいはスター結線されたヒータ３の内の少なくともいずれか１本が断線したときには、同図（ｃ）に示されるように操作量ＭＶが増大するために、定常ゲインは、正常時のほぼ１／２または２／３となる。
【００５４】
そこで、この例では、昇温後の整定時における定常ゲインＫを計測し、その定常ゲインＫと予め定めた閾値とを比較し、計測した定常ゲインＫが、閾値よりも小さくなったときには、ヒータの断線が生じたと判断するのである。
【００５５】
図１０は、この例の温度調節器７ａおよび上位コンピュータ８ａの要部のブロック図であり、上述の参考例１の図３に対応する図である。
【００５６】
この例の温度調節器７ａは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ａから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、検出温度ＰＶと操作量ＭＶとに基づいて、定常ゲインＫを演算して上位コンピュータ８ａに与える定常ゲイン計算手段１８を備えている。
【００５７】
定常ゲインＫは、例えば、次式によって算出される。
【００５８】
Ｋ＝（ＰＶ−室温）／（整定ＭＶ）
この定常ゲインＫの算出は、検出温度ＰＶの変動が小さく、操作量ＭＶの変動が小さくなっていることが条件である。なお、整定時においても、操作量ＭＶが揺れていることがあるので、操作量ＭＶの信号を平均処理することも必要に応じて行う。また、上記式におけるＰＶは、目標温度ＳＰに置き換えてもよい。
【００５９】
上位コンピュータ８ａには、ヒータ断線が生じていない正常時における定常ゲインが記憶部１１ａに記憶されており、この上位コンピュータ８ａは、温度調節器７ａからの定常ゲインＫと正常時の定常ゲインとを比較し、予め定めた閾値を越えて定常ゲインＫが小さくなったときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３ａを備えている。
【００６０】
図１１は、ヒータ断線判断手段１３ａの構成を示す図であり、温度調節器７ａからの定常ゲインＫを、記憶部１１ａに記憶されている正常時の定常ゲインで除算し、予め格納されている閾値１４ａと比較器１５で比較して閾値よりも小さくなったときに、ヒータ断線検出信号を出力するのである。
【００６１】
また、上述の参考例１と同様に、図６に示される複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、ヒータ断線判断手段は、図１２に示されるように、記憶部１１ａの正常時の定常ゲインおよび閾値１４ａは各ｃｈで共通とすればよい。
【００６２】
さらに、上述の参考例１の図８と同様に、交流電源５の電圧が低下して定常ゲインＫが低下した場合に、ヒータ断線であると誤って検出しないようにしてもよい。すなわち、図１３に示されるように、各ｃｈ毎に温度調節器７ａで計測された定常ゲインＫを、正常時の定常ゲインでそれぞれ除算した値の絶対値平均を絶対値平均計算手段１６ａで算出し、予め定められている固定値１７ａを減算した値を閾値として比較器１５で比較するようにしてもよい。
【００６３】
上述の図９に示されるように、ヒータが断線すると、整定操作量が、増大するので、定常ゲインＫに代えて整定操作量に基づいてヒータ断線を検出してもよい。
【００６４】
図１４は、整定操作量ＭＶ０に基づいてヒータの断線を検出する例の図１０に対応するブロック図である。
【００６５】
温度調節器７ｂは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ｂから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、操作量ＭＶに基づいて、整定操作量ＭＶ０を演算して上位コンピュータ８ｂに与える整定操作量計算手段１９を備えている。
【００６６】
整定時においても、操作量ＭＶが揺れていることがあるので、操作量ＭＶの信号を平均処理することも必要に応じて行う。
【００６７】
上位コンピュータ８ｂには、ヒータ断線が生じていない正常時における整定操作量が記憶部１１ｂに記憶されており、この上位コンピュータ８ｂは、温度調節器７ｂからの整定操作量ＭＶ０と正常時の整定操作量とを比較し、予め定めた閾値を越えて整定操作量が大きくなったときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３ｂを備えている。
【００６８】
但し、目標温度ＳＰによって、正常時の整定操作量は、異なるので、ヒータ断線の判断は、予め決められた目標温度ＳＰについて行う。あるいは、複数の目標温度ＳＰのそれぞれについて、正常時の整定操作量を予め記憶しておき、目標温度ＳＰに対応する整定操作量ＭＶ０が計測されたときに、ヒータ断線の有無を判断するようにしてもよい。
【００６９】
（参考例３）
図１５は、本発明のさらに他の参考例を説明するための波形図であり、同図（ａ）は、正常な場合の整定時の操作量ＭＶを示す図であり、同図（ｂ）は、正常な場合の偏差を示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｄ）は、ヒータ断線が生じた場合の偏差の変化を示す図である。なお、熱処理装置としての射出成形機１の全体構成は、図１に示される上述の参考例１と基本的に同様である。
【００７０】
同図（ｂ）に示される整定後の偏差（目標温度ＳＰ−検出温度ＰＶ）は、ほぼ０のままであり、操作量ＭＶも同図（ａ）に示されるようにほぼ一定である。
【００７１】
これに対して、例えば、２本が並列接続されたヒータ３または３本がΔ結線あるいはスター結線されたヒータ３の内の少なくともいずれか１本が断線したときには、同図（ｄ）に示されるように偏差は、一旦増加して０に近づき、最後にほぼ０になる。あるいは、偏差が残る。また、同図（ｃ）に示されるように、操作量ＭＶも一旦増加した後、ほぼ一定の値となる。
【００７２】
但し、外乱や目標値変更があった場合にも偏差は、発生する。
【００７３】
そこで、この例では、整定と判断した後に、外乱も目標値応答もないと判断できる条件で、偏差が、予め定めた判定基準値を越えたときに、ヒータの断線が生じたと判断するのである。
【００７４】
図１６は、この例の温度調節器７ｃおよび上位コンピュータ８ｃの要部のブロック図であり、上述の参考例１の図３に対応する図である。
【００７５】
温度調節器７ｃは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ｃから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、検出温度ＰＶと目標温度ＳＰとに基づいて、偏差を演算して上位コンピュータ８ｃに与える偏差計算手段２０を備えている。
【００７６】
偏差ｅは、次式によって算出される。
【００７７】
ｅ＝ＳＰ−ＰＶ
上位コンピュータ８ｃには、ヒータ断線の有無を判断するための偏差の判定基準値が記憶部１１ｃに記憶されており、この上位コンピュータ８ｃは、外乱や目標値変更がない条件において、図１７に示されるように、温度調節器７ｃからの偏差と前記判定基準値とを比較器１５で比較し、偏差が、判定基準値を越えたときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３ｃを備えている。
【００７８】
図１８は、このヒータ断線判断手段１３ｃの動作説明に供するフローチャートであり、先ず、整定するまで待ち（ステップｎ１）、外乱があるか否かを判断し（ステップｎ２）、外乱がないときには、目標値変更されたか否かを判断し（ステップｎ３）、目標値変更がないときには、偏差が判定基準値以上であるか否かを判断し（ステップｎ４）、判定基準値以上であるときには、ヒータ断線であると判断して表示し（ステップｎ５）、終了する。
【００７９】
すなわち、上位コンピュータ８ｃのヒータ断線判断手段１３ｃは、外乱が無く、目標値応答もなく、整定した条件で現在の偏差が、判定基準値を越えたときに、ヒータ断線が生じたと判断し、表示装置１２に表示するのである。ここで、外乱とは、射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流したり、あるいは、射出ノズルを金型に接触させるなどの制御対象が熱を奪われ、温度が下がるなどのヒータ断線でなく、正常な状態で起こる温度変動の要因をいう。射出成形機側、すなわち、射出成形機を制御する上位コンピュータ８ｃでは、このような外乱が加わることが予め分かるので、このようなときの温度変動は、ヒータ断線ではなく正常であると判断できように処理するのである。
【００８０】
このように温度調節器７ｄで偏差を計算して上位コンピュータ８ｄに与える構成の他に、図１９に示されるように、温度調節器７ｄに、偏差の判定基準値を記憶した記憶部２１ｄを設けるとともに、偏差を算出して判定基準値と比較して断線を判定する断線判定手段２２ｄを設け、その判定結果を、上位コンピュータ８ｄに与え、上位コンピュータ８ｄでは、外乱や目標値変更時には、ヒータ断線判断手段１３ｄによる判断を禁止信号（Ｉｎｈｉｂｉｔ信号）によって禁止し、外乱でなく、かつ、目標値変更でないときの温度調節器７ｄからの判定結果に基づいて、ヒータ断線判断手段１３ｄで最終的な判断を行うようにしてもよい。
【００８１】
あるいは、図２０に示されるように、温度調節器７ｅが、外乱や目標値変更時の判定を禁止する禁止信号（Ｉｎｈｉｂｉｔ信号）を、上位コンピュータ８ｅから受け取り、禁止信号が与えられていないときに、断線判定手段２２ｅで断線の有無を判定し、その判定結果を、上位コンピュータ８ｅに与え、上位コンピュータ８ｅのヒータ断線判断手段１３ｅでは、その判定結果を最終判断としてヒータ断線時には、表示装置１２に表示させるものである。
【００８２】
また、上述の参考例１と同様に、図６に示される複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、図２１に示されるように、各ｃｈの偏差と比較する判定基準値を各ｃｈで共通とすればよい。
【００８３】
さらに、上述の参考例１の図８と同様に、交流電源５の電圧が低下した場合に、ヒータ断線であると誤って検出しないようにしてもよい。すなわち、図２２に示されるように、各ｃｈ毎の偏差の平均値を、平均計算手段２３で算出し、予め定められている固定値２４を加算した値を判定基準値として比較器１５で比較するようにしてもよい。
【００８４】
上述の各参考例では、外乱や目標値変更の際には、ヒータ断線の判断を禁止するために、上位コンピュータのヒータ断線判断手段１３ｃ〜１３ｅで最終的なヒータ断線の有無の判断を行ったけれども、本発明の実施の形態として、図２３に示されるように、温度調節器側に、最終的にヒータ断線の有無を判断する断線検出手段としてヒータ断線判断手段２５を設けてもよい。
【００８５】
この場合には、温度調節器側で外乱や目標値変更などの正常な現象を、ヒータ断線と誤って検出しないようにするために、ヒータ断線以外の正常な現象による特徴的な変動波形を、ヒータ断線以外の現象検知手段( 外乱検知手段 )２６を設けて検知し、各比較器１５に判断禁止信号を出力してヒータ断線の有無の判断を禁止するようにしている。
【００８６】
このヒータ断線以外の現象検知手段２６の構成について説明する。ヒータ断線以外の正常な現象による特徴的な偏差の変動波形の例として、射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流した場合の樹脂の流れによる温度低下がある。
【００８７】
図２４（ａ）は、同図（ｂ）に示される射出成形機の射出シリンダ２における根元側のＡ点、中間のＢ点および先端側のＣ点の矢符で示される樹脂の流れによる偏差の変化を示すものである。
【００８８】
この図２４に示されるように、樹脂を流し始めると、射出シリンダ２の根元から先端に向かって樹脂が移動するために、根元で奪われる熱量は大きく温度低下も大きいことが分かる。そして、樹脂の移動によって熱は運ばれ、先端になるほど、奪われる熱量は小さくなり、温度低下量は小さくなっている。
【００８９】
この現象は、例えば、射出シリンダ２の長手方向に沿う温度の傾斜（温度差）を比較することで検知することができる。すなわち、射出シリンダ２の一番根元側のｃｈの偏差が大きくなっていたとしても、この根元のｃｈだけでなく、他のｃｈにも大きさは小さいが、同様な変化があった場合、それは樹脂の流れだと判断してヒータ断線の判断を禁止させるのである。
【００９０】
例えば、図２５に示されるように、上述のＢ点の偏差とＡ点の偏差との差（Ｂ−Ａ）と、Ｃ点の偏差とＢの偏差点との差（Ｃ−Ｂ）とを比較器２７で比較し、それらがある比率の関係にあるときには、樹脂の流れによる偏差の変動であるとしてヒータ断線の判断を禁止する判断禁止信号を出力するのである。
【００９１】
さらに、射出ノズルと金型の接触による温度低下も特有の温度変化が生じるものであり、これもヒータ断線以外の現象として同様に判断禁止信号を出力することが可能である。
【００９２】
（参考例４）
図２６は、本発明のさらに他の参考例を説明するための波形図であり、同図（ａ）は、正常な場合の整定時の操作量ＭＶを示す図であり、同図（ｂ）は、正常な場合の偏差を示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｄ）は、ヒータ断線が生じた場合の偏差の変化を示す図である。なお、熱処理装置としての射出成形機１の全体構成は、図１に示される上述の参考例１と基本的に同様である。
【００９３】
同図（ａ）に示されるように、並列ヒータが正常に動作し、制御が整定している場合、操作量ＭＶは、ほぼ一定のままである。
【００９４】
これに対して、例えば、２本が並列接続されたヒータ３または３本がΔ結線あるいはスター結線されたヒータ３の内の少なくともいずれか１本が断線したときには、同図（ｄ）に示されるように偏差は、一旦増加して０に近づき、最後にほぼ０になる。あるいは、偏差が残る。また、同図（ｃ）に示されるように、操作量ＭＶも一旦増加した後、ほぼ一定の整定操作量に到達する。
【００９５】
そこで、この例では、整定と判断した後の操作量ＭＶに基づいてヒータ断線を検出するものである。
【００９６】
操作量に揺れがある場合、平均し更新していくと、精度のよい検出が可能である。また、ローパスフィルタで揺れをとり、微分フィルタで急激な変化の傾きを検出し、その傾きが或る程度以上であれば、ヒータ断線であると判断してもよい。
【００９７】
但し、急激な操作量変化は、外乱時にも目標応答時にも発生する。これらと見分けるため、整定と判断した後で、更に外乱も目標値応答もないと判断できる条件で操作量の変化が判定基準値を超えた場合、ヒータ断線であると判断して、ヒータ断線を検出するのである。
【００９８】
図２７は、この例の温度調節器７ｆおよび上位コンピュータ８ｆの要部のブロック図であり、上述の参考例１の図３に対応する図である。
【００９９】
温度調節器７ｆは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ｆから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、このＰＩＤコントローラ９からの操作量ＭＶを上述のようにローパスフィルタ等で加工して操作量の変化分ΔＭＶを計測して上位コンピュータ８ｆに与える操作量変化分計測・加工手段２８を備えている。
【０１００】
上位コンピュータ８ｆには、ヒータ断線の有無を判断するための操作量の変化分ΔＭＶの判定基準値が記憶部１１ｆに記憶されており、この上位コンピュータ８ｆは、外乱や目標値変更がない条件において、図２８に示されるように、温度調節器７ｆからの操作量の変化分ΔＭＶと前記判定基準値とを比較器１５で比較し、操作量の変化分ΔＭＶが、判定基準値を越えたときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３ｆを備えている。
【０１０１】
図２９は、このヒータ断線判断手段の動作説明に供するフローチャートであり、先ず、整定するまで待ち（ステップｎ１）、外乱があるか否かを判断し（ステップｎ２）、外乱がないときには、目標値変更されたか否かを判断し（ステップｎ３）、目標値変更がないときには、操作量の変化分ΔＭＶが判定基準値以上であるか否かを判断し（ステップｎ４）、判定基準値以上であるときには、ヒータ断線であると判断して表示し（ステップｎ５）、終了する。
【０１０２】
すなわち、上位コンピュータ８ｆのヒータ断線判断手段１３ｆは、外乱が無く、目標値応答もなく、整定した条件で操作量の変化分ΔＭＶが、判定基準値を越えたときに、ヒータ断線が生じたと判断し、表示装置１２に表示するのである。ここで、外乱とは、上述のように射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流したり、あるいは、射出ノズルを金型に接触させるなどの制御対象が熱を奪われ、温度が下がるなどのヒータ断線でなく、正常な状態で起こる温度変動の要因をいう。射出成形機を制御する上位コンピュータ８ｆでは、このような外乱が加わることが予め分かるので、このようなときの温度変動は、ヒータ断線ではなく正常であると判断できように処理するのである。
【０１０３】
このように温度調節器７ｆで操作量の変化分ΔＭＶを計算して上位コンピュータ８ｆに与える構成の他に、図３０に示されるように、温度調節器７ｇに、操作量の変化分ΔＭＶの判定基準値を記憶した記憶部２９ｇを設けるとともに、加工計測した操作量の変化分ΔＭＶと判定基準値と比較して断線を判定する断線判定手段３０ｇを設け、その判定結果を、上位コンピュータ８ｇに与え、上位コンピュータ８ｇでは、外乱や目標値変更時には、ヒータ断線判断手段１３ｇによる判断を禁止信号（Ｉｎｈｉｂｉｔ信号）によって禁止し、外乱でなく、かつ、目標値変更でないときの温度調節器７ｇからの判定結果に基づいて、ヒータ断線判断手段１３ｇで最終的な判断を行うようにしてもよい。
【０１０４】
あるいは、図３１に示されるように、温度調節器７ｈが、外乱や目標値変更時の判定を禁止する禁止信号（Ｉｎｈｉｂｉｔ信号）を、上位コンピュータ８ｈから受け取り、禁止信号が与えられていないときに、断線判定手段３０ｈで断線の有無を判定し、その判定結果を、上位コンピュータ８ｈに与え、上位コンピュータ８ｈのヒータ断線判断手段１３ｈでは、その判定結果を最終判断としてヒータ断線時には、表示装置１２に表示させるものである。
【０１０５】
また、上述の参考例１と同様に、図６に示される複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、図３２に示されるように、各ｃｈの操作量の変化分ΔＭＶと比較する判定基準値を各ｃｈで共通とすればよい。
【０１０６】
さらに、上述の参考例１の図８と同様に、交流電源５の電圧が低下した場合に、ヒータ断線であると誤って検出しないようにしてもよい。すなわち、図３３に示されるように、各ｃｈ毎の偏差の平均値を、平均計算手段３１で算出し、予め定められている固定値３２を加算した値を判定基準値として比較器１５で比較するようにしてもよい。
【０１０７】
さらに、上述の参考例３の図２３と同様に、ヒータ断線以外の正常な現象による特徴的な変動波形を、ヒータ断線以外の現象検知手段を設けて検知してヒータ断線の有無の判断を禁止するようにし、温度調節器のみで最終的にヒータ断線の有無を判断するようにしてもよい。
【０１０８】
（実施の形態）
図３４は、本発明の実施の形態を説明するための波形図であり、同図（ａ）は、正常な場合の検出温度ＰＶを示す図であり、同図（ｂ）は、正常な場合の操作量ＭＶを示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の検出温度ＰＶの変化を示す図であり、同図（ｄ）は、ヒータ断線が生じた場合の操作量ＭＶの変化を示す図である。
【０１０９】
なお、熱処理装置としての射出成形機１の全体構成は、図１に示される上述の参考例１と基本的に同様であるが、この実施の形態では、３本のヒータがΔ結線あるいはスター結線された３相ヒータのいずれか１本のヒータが断線した場合に適用して説明する。
【０１１０】
同図(ａ)，(ｂ)に示されるように、３相ヒータが正常に動作し、制御が整定している場合には、検出温度ＰＶは目標温度ＳＰにほぼ一致し、整定時の操作量である第１の整定操作量ＭＶ１は、ほぼ一定のままである。
【０１１１】
これに対して、同図(ｃ)，(ｄ)に示されるように、３相ヒータの１相のヒータが断線してヒータの出力が低下すると、同じ操作量であっても検出温度ＰＶが低下を始める。このため、温度低下を抑制するように、操作量が上昇し、整定を外れた後に再び整定する。この再び整定したときの第２の整定操作量ＭＶ２が、第１の整定操作量ＭＶ１のほぼ３／２倍となることを利用してヒータの断線を検出するものである。
【０１１２】
例えば、３相の３つのヒータが、操作量１０％で１００Ｗずつ合計３００Ｗで発熱して整定している状態において、一つのヒータが断線して合計の発熱量が２００Ｗになったとすると、合計３００Ｗの発熱量を確保して再び整定するために、操作量は、１.５倍の１５％となって断線していない二つのヒータの発熱量がそれぞれ１５０Ｗとなる。
【０１１３】
そこで、この実施の形態では、整定が外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量ＭＶ２が、整定が外れる前の整定時の操作量である第１の整定操作量ＭＶ１の約１.５倍になったことを検出してヒータ断線と判断するのである。
【０１１４】
さらに、３つのヒータの発熱量のバラツキや温度センサと各ヒータの取り付け位置の違いなどの影響を考慮して、前記１.５倍を中心とした所定範囲、例えば、１.５±０.２倍になったことを検出してヒータ断線と判断するのである。
【０１１５】
図３５は、この実施の形態の温度調節器７ｉおよび上位コンピュータ８ｉの要部のブロック図であり、上述の参考例１の図３に対応する図である。
【０１１６】
温度調節器７ｉは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ｉから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、このＰＩＤコントローラ９からの操作量ＭＶに基づいて、上述のようにしてヒータの断線を検出するヒータ断線検出手段４０を備えており、ヒータの断線が検出されると、検出信号が上位コンピュータ８ｉに与えられ、これによって、上位コンピュータ８ｉは、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に断線であることを表示する。
【０１１７】
図３６は、このヒータ断線検出手段４０の動作説明に供するフローチャートであり、先ず、整定したか否かを定期的に判断する（ステップｎ１）。この判断は、例えば、一定期間に亘って検出温度ＰＶがある範囲に収まったことで整定と判断する。整定したときには、第１の整定操作量としての整定操作量を一定周期毎に計測して更新し(ステップｎ２)、整定が外れたか否か、すなわち、前記ある範囲を外れたか否かを判断し(ステップｎ３)、整定が外れたときには、最後に計測した整定時の操作量を第１の整定操作量として記憶する(ステップｎ４)。
【０１１８】
次に、再び整定したか否かを定期的に判断し（ステップｎ５）、再び整定したときには、第２の整定操作量としての整定操作量を計測し(ステップｎ６)、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の約１.５倍であるか否か、例えば、１.３倍以上１.７倍以下であるか否かを判断し(ステップｎ７)、約１.５倍ではないときには、ヒータ断線ではないとしてステップｎ１に戻り、約１.５倍であるときには、３相ヒータの１相のヒータが断線したとして上位コンピュータ８ｉに検出信号を出力し(ステップｎ８)、例えば、上位コンピュータ８ｉからの検出解除指令に応答してステップｎ１に戻る(ステップｎ９)。
【０１１９】
ここでは、１ｃｈについて説明したけれども、図６に示される複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、ヒータ断線が複数ｃｈで同時に発生する確率が非常に小さいことを利用し、複数ｃｈの一つのｃｈの整定操作量のみが約１.５倍となって他のｃｈの整定操作量はほとんど変化がないことを検出してヒータ断線と判断するようにしてもよい。
【０１２０】
このようにすると、例えば、射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流したりするような正常な外乱、すなわち、全てのｃｈの整定操作量が変動するような外乱を、ヒータ断線である誤って検出することがない。
【０１２１】
図３７は、かかる複数ｃｈの場合のヒータ断線検出のフローチャートであり、上述の図３６に対応する部分には、対応するステップ番号を付している。
【０１２２】
ステップｎ７において、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の約１.５倍であると判断されたときには、他のｃｈでは、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の約１.５倍になっていないか否かを判断し(ステップｎ７’)、他のｃｈも約１.５倍になっているときには、射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流したりするような正常な外乱であるとして、ステップｎ１に戻り、
ステップｎ７’において、他のｃｈは、約１.５倍になっていないときには、一つのｃｈの３相ヒータの１相が断線したとして上位コンピュータ８ｉに検出信号を出力するのである(ステップｎ８)。
【０１２３】
なお、上述の実施の形態４と同様に、操作量に揺れがある場合には、ローパスフィルタ等で揺れをとるのが好ましい。
【０１２４】
この実施の形態では、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の１.５倍を中心とした所定範囲、例えば、１.５±０.２倍になったことを検出してヒータ断線と判断したけれども、本発明の他の実施の形態として、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の１.０倍を中心とした所定範囲、例えば、１.０±０.２倍の範囲から外れたこと、あるいは、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の１.５倍よりも小さな所定値、例えば、１.３倍の値以上になったことを検出してヒータ断線と判断してもよい。
【０１２５】
特に、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の１.５倍よりも小さな所定値以上になったことを検出してヒータ断線と判断することにより、３相ヒータの一つのヒータが断線した場合のみならず、二つのヒータが断線した場合(この場合は、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の約３.０倍になる)にも断線を検出できることになる。
【０１２６】
この実施の形態によれば、温度調節器７ｉ側のみでヒータの断線を検出できることになる。
【０１２７】
なお、この実施の形態では、３相ヒータに適用して説明したけれども、３相ヒータに限らず、ｎ個(ｎは２以上の自然数)のヒータが並列に接続されて通電制御される場合に同様に適用することができ、この場合には、第２の整定操作量が、第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍程度になることを利用してヒータの断線を検出することができる。
【０１２８】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態では、一つのチャネルが複数のヒータで構成されたけれども、一つのヒータで構成された場合であっても同様に断線を検出できるのは、勿論である。
【０１２９】
本発明の他の実施の形態を適宜組み合わせてもよく、例えば、最大傾き、定常ゲイン、操作量または偏差のいずれかに基づいてヒータ断線が検出されたときには、ヒータ断線としてもよい。
【０１３０】
上述の実施の形態では、熱処理装置として射出成形機に適用して説明したけれども、本発明は、射出成形機に限らず、押し出し成形機、圧縮成形機、半導体プロセスで用いられる熱酸化装置、枚葉式のＣＶＤ装置などヒータを用いて熱処理する他の装置にも適用できるものである。
【０１３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、ヒータの断線を検出するので、従来の電流センサやヒータ電流測定回路などを必要とせず、簡単な構成で、かつ低コストでヒータの断線を検出できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の熱処理システムの概略構成図である。
【図２】 図１の断線検出を説明するための波形図である。
【図３】 図１の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図４】 図３の上位コンピュータのブロック図である。
【図５】 他の参考例を説明するための波形図である。
【図６】 複数ｃｈの場合の概略構成図である。
【図７】 複数ｃｈの場合の上位コンピュータのブロック図である。
【図８】 他の参考例の図７に対応するブロック図である。
【図９】 他の参考例を説明するための波形図である。
【図１０】 図９の参考例の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図１１】 図１０の上位コンピュータのブロック図である。
【図１２】 複数ｃｈの場合の上位コンピュータのブロック図である。
【図１３】 他の参考例の図８に対応するブロック図である。
【図１４】 他の参考例の図１０に対応するブロック図である。
【図１５】 さらに他の参考例を説明するための波形図である。
【図１６】 図１５の参考例の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図１７】 図１６の上位コンピュータのブロック図である。
【図１８】 動作説明に供するフローチャートである。
【図１９】 他の参考例の図１６に対応するブロック図である。
【図２０】 さらに他の参考例の図１６に対応するブロック図である。
【図２１】 複数ｃｈの場合の上位コンピュータのブロック図である。
【図２２】 他の参考例の図８に対応するブロック図である。
【図２３】 本発明の実施の形態に係る温度調節器に設けられたヒータ断線判断手段のブロック図である。
【図２４】 図２３の現象検知手段の検知原理を説明するための図である。
【図２５】 図２３の現象検知手段の構成を示すブロック図である。
【図２６】 参考例を説明するための波形図である。
【図２７】 図２６の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図２８】 図２７の上位コンピュータのブロック図である。
【図２９】 動作説明に供するフローチャートである。
【図３０】 他の参考例の図２７に対応するブロック図である。
【図３１】 さらに他の参考例の図２７に対応するブロック図である。
【図３２】 複数ｃｈの場合の上位コンピュータのブロック図である。
【図３３】 他の参考例の図８に対応するブロック図である。
【図３４】 本発明の実施の形態を説明するための波形図である。
【図３５】 図３４に実施の形態の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図３６】 動作説明に供するフローチャートである。
【図３７】 動作説明に供するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 射出成形機
２ 射出シリンダ
３ ヒータ
５ 交流電源
６ 温度センサ
７，７ａ〜７ｈ 温度調節器
８，８ａ〜８ｈ 上位コンピュータ
９ ＰＩＤコントローラ
１０ 最大傾き計算手段
１３，１３ａ〜１３ｈ ヒータ断線判断手段
１８ 定常ゲイン計算手段
２０ 偏差計算手段
２８ 操作量変化分計測加工手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータの通電を制御して温度制御を行う温度調節器および温度調節器を備える熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱処理装置、例えば、射出成形機では、射出シリンダの外周壁に、複数のヒータ、例えば、三相ヒータが取り付けられており、ＳＳＲ等を介して共通の三相電源に接続されて給電される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる射出成形機では、ヒータの断線を検出するためにヒータ断線検出回路が設けられているが、三相ヒータのどれが断線してもそれを検出できるようにするためには、各三相ヒータ毎に、２つの電流センサと各電流センサの出力がそれぞれ与えられるヒータ電流測定回路とを備える必要がある。
【０００４】
電流センサとしては、交流電流を磁気結合のトランスで結合するＣＴが必要であり、ヒータ電流測定回路としては、ヒータを駆動するＳＳＲ等が通電しているときだけＣＴの出力電流を計測し、それに基づいてヒータ断線であるかどうかを判定する機能を備える必要があった。
【０００５】
このように従来の断線検出回路は、複数の電流センサおよびヒータ電流測定回路を必要とするために、構成が複雑であるとともに、コストが高くつくといった難点がある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、簡単な構成で、かつ低コストで断線を検出できる断線検出方法、それに好適な温度調節器および熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００８】
すなわち、本発明の温度調節器は、制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御する温度調節器において、制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、前記断線検出手段は、前記制御対象によって熱処理される被処理物の該制御対象への投入に対応した正常な外乱を検知 する外乱検知手段を含み、正常な外乱時には、ヒータの断線検出が禁止されるものであり、前記外乱検知手段には、投入される前記被処理物の前記制御対象における移動方向に沿って少なくとも３つの異なる箇所の前記制御対象の温度を検出する複数の温度検出手段の検出出力が与えられ、該外乱検知手段は、前記異なる箇所でそれぞれ検出される検出温度の温度差に基づいて、前記正常な外乱を検知するものである。
【０００９】
本発明によると、制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、前記ヒータの断線を検出するので、従来の電流センサやヒータ電流測定回路などを必要とせず、簡単な構成で、かつ低コストでヒータの断線を検出できることになる。
【００１０】
しかも、正常な外乱、例えば、制御対象である加熱シリンダ、熱盤、熱処理炉などに、原料樹脂やウェハといった被処理物が投入されたときの温度等の変動を外乱検知手段で検知し、かかる正常な外乱時には、ヒータの断線検出を禁止するので、前記外乱による温度等の変動を、ヒータ断線によるものと、誤検出することが防止される。
【００１１】
また、例えば、被処理物である原料樹脂が、制御対象である加熱シリンダ等に投入されたときに発生する加熱シリンダの温度分布（温度の傾斜）に基づいて、原料樹脂の投入といった正常な外乱を検知してヒータの断線検出を禁止するので、ヒータ断線の誤検出を防止できる。
【００１２】
また、本発明の温度調節器は、制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御するものであって、かつ、ｎ個 ( ｎは２以上の自然数 ) の前記ヒータで一つのチャネルが構成されてチャネル毎に通電を制御する温度調節器において、整定時の操作量である第１の整定操作量と、整定が外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量とに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍程度になったことを条件としてヒータの断線を検出するものである。
【００１３】
本発明によると、ヒータが断線する前の整定時の操作量である第１の整定操作量と、ヒータが断線して整定を外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量との関係を利用してヒータの断線を検出するので、従来の電流センサやヒータ電流測定回路などを必要とせず、簡単な構成で、かつ低コストでヒータの断線を検出できることになる。
【００１４】
しかも、ｎ個の前記ヒータで一つのチャネルが構成されてチャネル毎に通電制御され、前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍程度になったことを条件としてヒータの断線を検出するものであり、例えば、３相ヒータ、すなわち、ｎ＝３の場合に、その内の一つのヒータが断線すると、断線後の第２の整定操作量は、断線前の第１の整定操作量の１ . ５ { ＝３／（３−１） } 倍程度になるので、それを検出条件としてヒータ断線を検出できる。
【００１５】
本発明の好ましい実施態様においては、前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍を中心とした所定範囲になったことを条件としてヒータの断線を検出するものであって、前記所定範囲が、前記ヒータの発熱量のバラツキを考慮し、かつ、前記第１の整定操作量を含まないように予め定められるものである。
【００１６】
この実施態様によると、例えば、３相ヒータの３つのヒータの発熱量のバラツキや取り付け位置による影響を考慮し、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍を中心とした所定範囲になったことを条件としてヒータの断線を検出することができる。
【００１７】
また、本発明の温度調節器は、制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御するものであって、かつ、ｎ個 ( ｎは２以上の自然数 ) の前記ヒータで一つのチャネルが構成されてチャネル毎に通電を制御する温度調節器において、整定時の操作量である第１の整定操作量と、整定が外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量とに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍よりも小さな所定値以上になったことを条件としてヒータの断線を検出するものであり、前記所定値が、前記ヒータの発熱量のバラツキを考慮し、かつ、該所定値以上の範囲に前記第１の整定操作量を含まないように予め定められるものである。
【００１８】
本発明によると、例えば、３相ヒータの一つ以上のヒータが断線したときにもそれを検出することができる。
【００１９】
本発明の熱処理装置は、制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御する温度調節器と、前記ヒータの断線を検出する断線検出装置とを備える熱処理装置であって、前記温度調節器は、前記制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つを前記断線検出装置に出力可能であり、前記断線検出装置は、前記温度調節器から出力される前記少なくともいずれか一つに基づいて、前記ヒータの断線を検出するものであって、前記制御対象によって熱処理される被処理物の該制御対象への投入に対応した正常な外乱を検知する外乱検知手段を含み、正常な外乱時には、ヒータの断線検出が禁止されるものであり、前記外乱検知手段には、投入される前記被処理物の前記制御対象における移動方向に沿って少なくとも３つの異なる箇所の前記制御対象の温度を検出する複数の温度検出手段の検出出力が与えられ、該外乱検知手段は、前記異なる箇所でそれぞれ検出される検出温度の温度差に基づいて、前記正常な外乱を検知するものである。
【００２０】
本発明によると、温度調節器からの前記制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、コンピュータなどで構成される断線検出装置でヒータの断線を検出するので、従来の電流センサやヒータ電流測定回路などを必要とせず、簡単な構成で、かつ低コストでヒータの断線を検出できることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
先ず、実施の形態の説明に先立って、その前提となる断線検出についての構成を、参考例として説明する。
【００２３】
（参考例１）
図１は、ヒータ断線検出が適用される熱処理システムの概略構成図である。
【００２４】
射出成形機１の射出シリンダ２の外周壁には、複数のヒータ３が取り付けられており、開閉器としてのＳＳＲ４を介して共通の交流電源５に接続されている。また、射出シリンダ２には、該シリンダ２の温度を検出する温度センサ６が取り付けられており、この温度センサ６および前記ＳＳＲ４が、射出シリンダ２の温度を制御する温度調節器７に接続されている。この温度調節器７は、温度センサ６からの検出温度（現在温度）ＰＶが、目標温度（設定温度）になるようにＳＳＲ４に対して操作量ＭＶを与えてヒータ３の通電を制御するものである。
【００２５】
８は、型締め、射出などの射出成形機の全体を制御する上位コンピュータであり、この上位コンピュータ８には、温度調節器７が接続されており、該温度調節器７と通信できるように構成されている。
【００２６】
この実施の形態では、ＣＴといった電流センサやヒータ電流測定回路等を設けることなく、簡単な構成で、かつ低コストでヒータ３の断線を検出できるようにするために、次のように構成している。
【００２７】
図２（ａ）は、室温から目標温度への昇温時における操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｂ）は、正常時における検出温度ＰＶの変化を示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の検出温度ＰＶの変化を示す図であり、それぞれ昇温時における検出温度波形の最大傾きＲ( 傾き＝温度変化／時間変化 )となる接線を併せて示している。
【００２８】
昇温時に、操作量ＭＶが、同図（ａ）に示されるように、下限値から上限値に変化した場合に、ヒータ断線が生じていない正常時には、同図（ｂ）に示される検出温度ＰＶの変化の最大傾きＲは、常にほぼ一定である。
【００２９】
これに対して、例えば、２本が並列接続されたヒータ３または３本がΔ結線あるいはスター結線されたヒータ３の内の少なくともいずれか１本が断線したときには、発熱量が減少するために、同図（ｃ）に示されるように、検出温度ＰＶの変化の最大傾きＲは、正常時のほぼ１／２または２／３となる。
【００３０】
そこで、検出温度が目標温度に達するまでの昇温時における最大傾きＲを計測し、その最大傾きＲと予め定めた閾値とを比較し、計測した最大傾きＲが、閾値よりも小さくなったときには、ヒータの断線が生じたと判断するのである。
【００３１】
図３は、図１の温度調節器７および上位コンピュータ８の要部のブロック図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００３２】
温度調節器７は、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８から与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力する温度コントローラとしてのＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、検出温度ＰＶと操作量ＭＶとに基づいて、最大傾きＲを演算して上位コンピュータ８に与える最大傾き計算手段１０を備えている。
【００３３】
最大傾きＲの算出は、従来のＰＩＤ定数の決定のためのオートチューニング（セルフチューニング）と同様であり、例えば、次式によって算出される。
【００３４】
Ｒ＝ΔＰＶ／{Δｔ×（ＭＶ上限値−ＭＶ下限値）}
但し、Δｔは単位時間である。
【００３５】
この例によれば、従来のＰＩＤ定数を決定するためのオートチューニング（セルフチューニング）の際に得られた最大傾きＲをそのまま利用してヒータの断線を検出できることになる。
【００３６】
上位コンピュータ８には、ヒータ断線が生じていない正常時における最大傾きが記憶部１１に記憶されており、この上位コンピュータ８は、温度調節器７からの最大傾きＲと正常時の最大傾きとを比較し、予め定めた閾値を越えて最大傾きＲが小さくなったときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機１の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３を備えている。
【００３７】
図４は、ヒータ断線判断手段１３の構成の一例を示す図であり、温度調節器７からの最大傾きＲを、記憶部１１に記憶されている正常時の最大傾きで除算し、予め格納されている閾値１４と比較器１５で比較して閾値よりも小さくなったときに、ヒータ断線検出信号を出力するのである。
【００３８】
このように、昇温時における最大傾きに基づいてヒータの断線を検出する、すなわち、ソフト処理によってヒータの断線を検出するので、上述の従来例のように、複数の電流センサや複数のヒータ電流測定回路などを必要とせず、構成が簡素化されるとともに、コストを低減することができる。
【００３９】
上述の参考例では、室温から目標温度まで昇温させる際の最大傾きＲを計測してヒータの断線を検出したけれども、他の例として、例えば、目標温度が変更された際の最大傾きＲに基づいて、ヒータの断線を検出するようにしてもよい。
【００４０】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、目標値変更時における操作量ＭＶ、正常時の検出温度ＰＶの変化およびヒータ断線時の検出温度ＰＶの変化をそれぞれ示しており、それぞれ最大傾きＲとなる接線を併せて示している。
【００４１】
この場合には、最大傾きＲは、例えば、次式によって算出される。
【００４２】
Ｒ＝ΔＰＶ／{Δｔ×（ＭＶ上限値−ＭＶ整定値）}
なお、上述の各参考例を組み合わせてもよいのは勿論である。
【００４３】
また、上述の参考例では、１ｃｈ(チャネル)の例について説明したけれども、図６に示されるように、複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、ヒータ断線判断手段は、図７に示されるように、正常時の最大傾きおよび閾値は各ｃｈで共通とすればよい。
【００４４】
図８は、複数ｃｈの場合のヒータ断線判断手段の他の例を示すブロック図である。
【００４５】
この例は、交流電源５の電圧が低下して最大傾きＲが低下した場合に、ヒータ断線であると誤って検出しないようにしたものである。
【００４６】
すなわち、この例では、各ｃｈ毎に温度調節器７で計測された最大傾きを、正常時の最大傾きでそれぞれ除算した値の絶対値平均を絶対値平均計算手段１６で算出し、この算出した絶対値平均の値から予め定められている固定値１７を減算した値を閾値として比較器１５で比較するものである。
【００４７】
この固定値は、交流電源５の電圧変動もなく、ヒータ断線が生じていない正常時の絶対値平均から減算した値が、上述の図４や図７の閾値となるように設定されている。
【００４８】
この例では、交流電源５の電圧が低下して全チャネルｃｈの最大傾きが小さくなり、その最大傾きを正常時の最大傾きでそれぞれ除算した値が小さくなった場合には、絶対値平均計算手段１６による絶対値平均の値も小さくなって各比較器１５に与えられる閾値も小さくなり、これによって、最大傾きを正常時の最大傾きでそれぞれ除算した値が、閾値を下回ることがなく、ヒータ断線と誤って検出されることがない。
【００４９】
一方、或るｃｈのヒータが断線し、そのｃｈのみ最大傾きが小さくなった場合には、絶対値平均計算手段１６による絶対値平均の値は、ほとんど小さくならず、したがって、閾値もほとんど小さくならない。このため、前記ｃｈの最大傾きを正常時の最大傾きで除算した値は、閾値を下回ることになり、ヒータ断線が検出されることになる。
【００５０】
なお、ヒータ断線判断手段による比較判定は、上述の例に限らないのは勿論であり、また、ヒータ断線判断手段を温度調節器７側に設けて温度調節器７でヒータ断線を検出できるようにしてもよい。
【００５１】
（参考例２）
図９は、他の参考例を説明するための波形図であり、同図（ａ）は、正常時の操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｂ）は、正常時の検出温度ＰＶの変化を示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｄ）は、ヒータ断線が生じた場合の検出温度ＰＶの変化を示す図である。なお、熱処理装置としての射出成形機１の全体構成は、図１に示される上述の参考例１と基本的に同様である。
【００５２】
同図（ａ）に示される整定後の操作量ＭＶで、同図（ｂ）に示される検出温度ＰＶから室温を減算した温度上昇を、割った値である定常ゲインＫは、ヒータ断線が生じていない正常時には、常にほぼ一定である。
【００５３】
これに対して、例えば、２本が並列接続されたヒータ３または３本がΔ結線あるいはスター結線されたヒータ３の内の少なくともいずれか１本が断線したときには、同図（ｃ）に示されるように操作量ＭＶが増大するために、定常ゲインは、正常時のほぼ１／２または２／３となる。
【００５４】
そこで、この例では、昇温後の整定時における定常ゲインＫを計測し、その定常ゲインＫと予め定めた閾値とを比較し、計測した定常ゲインＫが、閾値よりも小さくなったときには、ヒータの断線が生じたと判断するのである。
【００５５】
図１０は、この例の温度調節器７ａおよび上位コンピュータ８ａの要部のブロック図であり、上述の参考例１の図３に対応する図である。
【００５６】
この例の温度調節器７ａは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ａから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、検出温度ＰＶと操作量ＭＶとに基づいて、定常ゲインＫを演算して上位コンピュータ８ａに与える定常ゲイン計算手段１８を備えている。
【００５７】
定常ゲインＫは、例えば、次式によって算出される。
【００５８】
Ｋ＝（ＰＶ−室温）／（整定ＭＶ）
この定常ゲインＫの算出は、検出温度ＰＶの変動が小さく、操作量ＭＶの変動が小さくなっていることが条件である。なお、整定時においても、操作量ＭＶが揺れていることがあるので、操作量ＭＶの信号を平均処理することも必要に応じて行う。また、上記式におけるＰＶは、目標温度ＳＰに置き換えてもよい。
【００５９】
上位コンピュータ８ａには、ヒータ断線が生じていない正常時における定常ゲインが記憶部１１ａに記憶されており、この上位コンピュータ８ａは、温度調節器７ａからの定常ゲインＫと正常時の定常ゲインとを比較し、予め定めた閾値を越えて定常ゲインＫが小さくなったときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３ａを備えている。
【００６０】
図１１は、ヒータ断線判断手段１３ａの構成を示す図であり、温度調節器７ａからの定常ゲインＫを、記憶部１１ａに記憶されている正常時の定常ゲインで除算し、予め格納されている閾値１４ａと比較器１５で比較して閾値よりも小さくなったときに、ヒータ断線検出信号を出力するのである。
【００６１】
また、上述の参考例１と同様に、図６に示される複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、ヒータ断線判断手段は、図１２に示されるように、記憶部１１ａの正常時の定常ゲインおよび閾値１４ａは各ｃｈで共通とすればよい。
【００６２】
さらに、上述の参考例１の図８と同様に、交流電源５の電圧が低下して定常ゲインＫが低下した場合に、ヒータ断線であると誤って検出しないようにしてもよい。すなわち、図１３に示されるように、各ｃｈ毎に温度調節器７ａで計測された定常ゲインＫを、正常時の定常ゲインでそれぞれ除算した値の絶対値平均を絶対値平均計算手段１６ａで算出し、予め定められている固定値１７ａを減算した値を閾値として比較器１５で比較するようにしてもよい。
【００６３】
上述の図９に示されるように、ヒータが断線すると、整定操作量が、増大するので、定常ゲインＫに代えて整定操作量に基づいてヒータ断線を検出してもよい。
【００６４】
図１４は、整定操作量ＭＶ０に基づいてヒータの断線を検出する例の図１０に対応するブロック図である。
【００６５】
温度調節器７ｂは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ｂから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、操作量ＭＶに基づいて、整定操作量ＭＶ０を演算して上位コンピュータ８ｂに与える整定操作量計算手段１９を備えている。
【００６６】
整定時においても、操作量ＭＶが揺れていることがあるので、操作量ＭＶの信号を平均処理することも必要に応じて行う。
【００６７】
上位コンピュータ８ｂには、ヒータ断線が生じていない正常時における整定操作量が記憶部１１ｂに記憶されており、この上位コンピュータ８ｂは、温度調節器７ｂからの整定操作量ＭＶ０と正常時の整定操作量とを比較し、予め定めた閾値を越えて整定操作量が大きくなったときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３ｂを備えている。
【００６８】
但し、目標温度ＳＰによって、正常時の整定操作量は、異なるので、ヒータ断線の判断は、予め決められた目標温度ＳＰについて行う。あるいは、複数の目標温度ＳＰのそれぞれについて、正常時の整定操作量を予め記憶しておき、目標温度ＳＰに対応する整定操作量ＭＶ０が計測されたときに、ヒータ断線の有無を判断するようにしてもよい。
【００６９】
（参考例３）
図１５は、本発明のさらに他の参考例を説明するための波形図であり、同図（ａ）は、正常な場合の整定時の操作量ＭＶを示す図であり、同図（ｂ）は、正常な場合の偏差を示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｄ）は、ヒータ断線が生じた場合の偏差の変化を示す図である。なお、熱処理装置としての射出成形機１の全体構成は、図１に示される上述の参考例１と基本的に同様である。
【００７０】
同図（ｂ）に示される整定後の偏差（目標温度ＳＰ−検出温度ＰＶ）は、ほぼ０のままであり、操作量ＭＶも同図（ａ）に示されるようにほぼ一定である。
【００７１】
これに対して、例えば、２本が並列接続されたヒータ３または３本がΔ結線あるいはスター結線されたヒータ３の内の少なくともいずれか１本が断線したときには、同図（ｄ）に示されるように偏差は、一旦増加して０に近づき、最後にほぼ０になる。あるいは、偏差が残る。また、同図（ｃ）に示されるように、操作量ＭＶも一旦増加した後、ほぼ一定の値となる。
【００７２】
但し、外乱や目標値変更があった場合にも偏差は、発生する。
【００７３】
そこで、この例では、整定と判断した後に、外乱も目標値応答もないと判断できる条件で、偏差が、予め定めた判定基準値を越えたときに、ヒータの断線が生じたと判断するのである。
【００７４】
図１６は、この例の温度調節器７ｃおよび上位コンピュータ８ｃの要部のブロック図であり、上述の参考例１の図３に対応する図である。
【００７５】
温度調節器７ｃは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ｃから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、検出温度ＰＶと目標温度ＳＰとに基づいて、偏差を演算して上位コンピュータ８ｃに与える偏差計算手段２０を備えている。
【００７６】
偏差ｅは、次式によって算出される。
【００７７】
ｅ＝ＳＰ−ＰＶ
上位コンピュータ８ｃには、ヒータ断線の有無を判断するための偏差の判定基準値が記憶部１１ｃに記憶されており、この上位コンピュータ８ｃは、外乱や目標値変更がない条件において、図１７に示されるように、温度調節器７ｃからの偏差と前記判定基準値とを比較器１５で比較し、偏差が、判定基準値を越えたときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３ｃを備えている。
【００７８】
図１８は、このヒータ断線判断手段１３ｃの動作説明に供するフローチャートであり、先ず、整定するまで待ち（ステップｎ１）、外乱があるか否かを判断し（ステップｎ２）、外乱がないときには、目標値変更されたか否かを判断し（ステップｎ３）、目標値変更がないときには、偏差が判定基準値以上であるか否かを判断し（ステップｎ４）、判定基準値以上であるときには、ヒータ断線であると判断して表示し（ステップｎ５）、終了する。
【００７９】
すなわち、上位コンピュータ８ｃのヒータ断線判断手段１３ｃは、外乱が無く、目標値応答もなく、整定した条件で現在の偏差が、判定基準値を越えたときに、ヒータ断線が生じたと判断し、表示装置１２に表示するのである。ここで、外乱とは、射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流したり、あるいは、射出ノズルを金型に接触させるなどの制御対象が熱を奪われ、温度が下がるなどのヒータ断線でなく、正常な状態で起こる温度変動の要因をいう。射出成形機側、すなわち、射出成形機を制御する上位コンピュータ８ｃでは、このような外乱が加わることが予め分かるので、このようなときの温度変動は、ヒータ断線ではなく正常であると判断できように処理するのである。
【００８０】
このように温度調節器７ｄで偏差を計算して上位コンピュータ８ｄに与える構成の他に、図１９に示されるように、温度調節器７ｄに、偏差の判定基準値を記憶した記憶部２１ｄを設けるとともに、偏差を算出して判定基準値と比較して断線を判定する断線判定手段２２ｄを設け、その判定結果を、上位コンピュータ８ｄに与え、上位コンピュータ８ｄでは、外乱や目標値変更時には、ヒータ断線判断手段１３ｄによる判断を禁止信号（Ｉｎｈｉｂｉｔ信号）によって禁止し、外乱でなく、かつ、目標値変更でないときの温度調節器７ｄからの判定結果に基づいて、ヒータ断線判断手段１３ｄで最終的な判断を行うようにしてもよい。
【００８１】
あるいは、図２０に示されるように、温度調節器７ｅが、外乱や目標値変更時の判定を禁止する禁止信号（Ｉｎｈｉｂｉｔ信号）を、上位コンピュータ８ｅから受け取り、禁止信号が与えられていないときに、断線判定手段２２ｅで断線の有無を判定し、その判定結果を、上位コンピュータ８ｅに与え、上位コンピュータ８ｅのヒータ断線判断手段１３ｅでは、その判定結果を最終判断としてヒータ断線時には、表示装置１２に表示させるものである。
【００８２】
また、上述の参考例１と同様に、図６に示される複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、図２１に示されるように、各ｃｈの偏差と比較する判定基準値を各ｃｈで共通とすればよい。
【００８３】
さらに、上述の参考例１の図８と同様に、交流電源５の電圧が低下した場合に、ヒータ断線であると誤って検出しないようにしてもよい。すなわち、図２２に示されるように、各ｃｈ毎の偏差の平均値を、平均計算手段２３で算出し、予め定められている固定値２４を加算した値を判定基準値として比較器１５で比較するようにしてもよい。
【００８４】
上述の各参考例では、外乱や目標値変更の際には、ヒータ断線の判断を禁止するために、上位コンピュータのヒータ断線判断手段１３ｃ〜１３ｅで最終的なヒータ断線の有無の判断を行ったけれども、本発明の実施の形態として、図２３に示されるように、温度調節器側に、最終的にヒータ断線の有無を判断する断線検出手段としてヒータ断線判断手段２５を設けてもよい。
【００８５】
この場合には、温度調節器側で外乱や目標値変更などの正常な現象を、ヒータ断線と誤って検出しないようにするために、ヒータ断線以外の正常な現象による特徴的な変動波形を、ヒータ断線以外の現象検知手段( 外乱検知手段 )２６を設けて検知し、各比較器１５に判断禁止信号を出力してヒータ断線の有無の判断を禁止するようにしている。
【００８６】
このヒータ断線以外の現象検知手段２６の構成について説明する。ヒータ断線以外の正常な現象による特徴的な偏差の変動波形の例として、射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流した場合の樹脂の流れによる温度低下がある。
【００８７】
図２４（ａ）は、同図（ｂ）に示される射出成形機の射出シリンダ２における根元側のＡ点、中間のＢ点および先端側のＣ点の矢符で示される樹脂の流れによる偏差の変化を示すものである。
【００８８】
この図２４に示されるように、樹脂を流し始めると、射出シリンダ２の根元から先端に向かって樹脂が移動するために、根元で奪われる熱量は大きく温度低下も大きいことが分かる。そして、樹脂の移動によって熱は運ばれ、先端になるほど、奪われる熱量は小さくなり、温度低下量は小さくなっている。
【００８９】
この現象は、例えば、射出シリンダ２の長手方向に沿う温度の傾斜（温度差）を比較することで検知することができる。すなわち、射出シリンダ２の一番根元側のｃｈの偏差が大きくなっていたとしても、この根元のｃｈだけでなく、他のｃｈにも大きさは小さいが、同様な変化があった場合、それは樹脂の流れだと判断してヒータ断線の判断を禁止させるのである。
【００９０】
例えば、図２５に示されるように、上述のＢ点の偏差とＡ点の偏差との差（Ｂ−Ａ）と、Ｃ点の偏差とＢの偏差点との差（Ｃ−Ｂ）とを比較器２７で比較し、それらがある比率の関係にあるときには、樹脂の流れによる偏差の変動であるとしてヒータ断線の判断を禁止する判断禁止信号を出力するのである。
【００９１】
さらに、射出ノズルと金型の接触による温度低下も特有の温度変化が生じるものであり、これもヒータ断線以外の現象として同様に判断禁止信号を出力することが可能である。
【００９２】
（参考例４）
図２６は、本発明のさらに他の参考例を説明するための波形図であり、同図（ａ）は、正常な場合の整定時の操作量ＭＶを示す図であり、同図（ｂ）は、正常な場合の偏差を示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の操作量ＭＶの変化を示す図であり、同図（ｄ）は、ヒータ断線が生じた場合の偏差の変化を示す図である。なお、熱処理装置としての射出成形機１の全体構成は、図１に示される上述の参考例１と基本的に同様である。
【００９３】
同図（ａ）に示されるように、並列ヒータが正常に動作し、制御が整定している場合、操作量ＭＶは、ほぼ一定のままである。
【００９４】
これに対して、例えば、２本が並列接続されたヒータ３または３本がΔ結線あるいはスター結線されたヒータ３の内の少なくともいずれか１本が断線したときには、同図（ｄ）に示されるように偏差は、一旦増加して０に近づき、最後にほぼ０になる。あるいは、偏差が残る。また、同図（ｃ）に示されるように、操作量ＭＶも一旦増加した後、ほぼ一定の整定操作量に到達する。
【００９５】
そこで、この例では、整定と判断した後の操作量ＭＶに基づいてヒータ断線を検出するものである。
【００９６】
操作量に揺れがある場合、平均し更新していくと、精度のよい検出が可能である。また、ローパスフィルタで揺れをとり、微分フィルタで急激な変化の傾きを検出し、その傾きが或る程度以上であれば、ヒータ断線であると判断してもよい。
【００９７】
但し、急激な操作量変化は、外乱時にも目標応答時にも発生する。これらと見分けるため、整定と判断した後で、更に外乱も目標値応答もないと判断できる条件で操作量の変化が判定基準値を超えた場合、ヒータ断線であると判断して、ヒータ断線を検出するのである。
【００９８】
図２７は、この例の温度調節器７ｆおよび上位コンピュータ８ｆの要部のブロック図であり、上述の参考例１の図３に対応する図である。
【００９９】
温度調節器７ｆは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ｆから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、このＰＩＤコントローラ９からの操作量ＭＶを上述のようにローパスフィルタ等で加工して操作量の変化分ΔＭＶを計測して上位コンピュータ８ｆに与える操作量変化分計測・加工手段２８を備えている。
【０１００】
上位コンピュータ８ｆには、ヒータ断線の有無を判断するための操作量の変化分ΔＭＶの判定基準値が記憶部１１ｆに記憶されており、この上位コンピュータ８ｆは、外乱や目標値変更がない条件において、図２８に示されるように、温度調節器７ｆからの操作量の変化分ΔＭＶと前記判定基準値とを比較器１５で比較し、操作量の変化分ΔＭＶが、判定基準値を越えたときには、ヒータ断線と判断して、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に表示するヒータ断線判断手段１３ｆを備えている。
【０１０１】
図２９は、このヒータ断線判断手段の動作説明に供するフローチャートであり、先ず、整定するまで待ち（ステップｎ１）、外乱があるか否かを判断し（ステップｎ２）、外乱がないときには、目標値変更されたか否かを判断し（ステップｎ３）、目標値変更がないときには、操作量の変化分ΔＭＶが判定基準値以上であるか否かを判断し（ステップｎ４）、判定基準値以上であるときには、ヒータ断線であると判断して表示し（ステップｎ５）、終了する。
【０１０２】
すなわち、上位コンピュータ８ｆのヒータ断線判断手段１３ｆは、外乱が無く、目標値応答もなく、整定した条件で操作量の変化分ΔＭＶが、判定基準値を越えたときに、ヒータ断線が生じたと判断し、表示装置１２に表示するのである。ここで、外乱とは、上述のように射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流したり、あるいは、射出ノズルを金型に接触させるなどの制御対象が熱を奪われ、温度が下がるなどのヒータ断線でなく、正常な状態で起こる温度変動の要因をいう。射出成形機を制御する上位コンピュータ８ｆでは、このような外乱が加わることが予め分かるので、このようなときの温度変動は、ヒータ断線ではなく正常であると判断できように処理するのである。
【０１０３】
このように温度調節器７ｆで操作量の変化分ΔＭＶを計算して上位コンピュータ８ｆに与える構成の他に、図３０に示されるように、温度調節器７ｇに、操作量の変化分ΔＭＶの判定基準値を記憶した記憶部２９ｇを設けるとともに、加工計測した操作量の変化分ΔＭＶと判定基準値と比較して断線を判定する断線判定手段３０ｇを設け、その判定結果を、上位コンピュータ８ｇに与え、上位コンピュータ８ｇでは、外乱や目標値変更時には、ヒータ断線判断手段１３ｇによる判断を禁止信号（Ｉｎｈｉｂｉｔ信号）によって禁止し、外乱でなく、かつ、目標値変更でないときの温度調節器７ｇからの判定結果に基づいて、ヒータ断線判断手段１３ｇで最終的な判断を行うようにしてもよい。
【０１０４】
あるいは、図３１に示されるように、温度調節器７ｈが、外乱や目標値変更時の判定を禁止する禁止信号（Ｉｎｈｉｂｉｔ信号）を、上位コンピュータ８ｈから受け取り、禁止信号が与えられていないときに、断線判定手段３０ｈで断線の有無を判定し、その判定結果を、上位コンピュータ８ｈに与え、上位コンピュータ８ｈのヒータ断線判断手段１３ｈでは、その判定結果を最終判断としてヒータ断線時には、表示装置１２に表示させるものである。
【０１０５】
また、上述の参考例１と同様に、図６に示される複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、図３２に示されるように、各ｃｈの操作量の変化分ΔＭＶと比較する判定基準値を各ｃｈで共通とすればよい。
【０１０６】
さらに、上述の参考例１の図８と同様に、交流電源５の電圧が低下した場合に、ヒータ断線であると誤って検出しないようにしてもよい。すなわち、図３３に示されるように、各ｃｈ毎の偏差の平均値を、平均計算手段３１で算出し、予め定められている固定値３２を加算した値を判定基準値として比較器１５で比較するようにしてもよい。
【０１０７】
さらに、上述の参考例３の図２３と同様に、ヒータ断線以外の正常な現象による特徴的な変動波形を、ヒータ断線以外の現象検知手段を設けて検知してヒータ断線の有無の判断を禁止するようにし、温度調節器のみで最終的にヒータ断線の有無を判断するようにしてもよい。
【０１０８】
（実施の形態）
図３４は、本発明の実施の形態を説明するための波形図であり、同図（ａ）は、正常な場合の検出温度ＰＶを示す図であり、同図（ｂ）は、正常な場合の操作量ＭＶを示す図であり、同図（ｃ）は、ヒータ断線が生じた場合の検出温度ＰＶの変化を示す図であり、同図（ｄ）は、ヒータ断線が生じた場合の操作量ＭＶの変化を示す図である。
【０１０９】
なお、熱処理装置としての射出成形機１の全体構成は、図１に示される上述の参考例１と基本的に同様であるが、この実施の形態では、３本のヒータがΔ結線あるいはスター結線された３相ヒータのいずれか１本のヒータが断線した場合に適用して説明する。
【０１１０】
同図(ａ)，(ｂ)に示されるように、３相ヒータが正常に動作し、制御が整定している場合には、検出温度ＰＶは目標温度ＳＰにほぼ一致し、整定時の操作量である第１の整定操作量ＭＶ１は、ほぼ一定のままである。
【０１１１】
これに対して、同図(ｃ)，(ｄ)に示されるように、３相ヒータの１相のヒータが断線してヒータの出力が低下すると、同じ操作量であっても検出温度ＰＶが低下を始める。このため、温度低下を抑制するように、操作量が上昇し、整定を外れた後に再び整定する。この再び整定したときの第２の整定操作量ＭＶ２が、第１の整定操作量ＭＶ１のほぼ３／２倍となることを利用してヒータの断線を検出するものである。
【０１１２】
例えば、３相の３つのヒータが、操作量１０％で１００Ｗずつ合計３００Ｗで発熱して整定している状態において、一つのヒータが断線して合計の発熱量が２００Ｗになったとすると、合計３００Ｗの発熱量を確保して再び整定するために、操作量は、１.５倍の１５％となって断線していない二つのヒータの発熱量がそれぞれ１５０Ｗとなる。
【０１１３】
そこで、この実施の形態では、整定が外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量ＭＶ２が、整定が外れる前の整定時の操作量である第１の整定操作量ＭＶ１の約１.５倍になったことを検出してヒータ断線と判断するのである。
【０１１４】
さらに、３つのヒータの発熱量のバラツキや温度センサと各ヒータの取り付け位置の違いなどの影響を考慮して、前記１.５倍を中心とした所定範囲、例えば、１.５±０.２倍になったことを検出してヒータ断線と判断するのである。
【０１１５】
図３５は、この実施の形態の温度調節器７ｉおよび上位コンピュータ８ｉの要部のブロック図であり、上述の参考例１の図３に対応する図である。
【０１１６】
温度調節器７ｉは、温度センサ６からの検出温度ＰＶが、上位コンピュータ８ｉから与えられる目標温度ＳＰになるように、操作量ＭＶを出力するＰＩＤコントローラ９を備えるとともに、このＰＩＤコントローラ９からの操作量ＭＶに基づいて、上述のようにしてヒータの断線を検出するヒータ断線検出手段４０を備えており、ヒータの断線が検出されると、検出信号が上位コンピュータ８ｉに与えられ、これによって、上位コンピュータ８ｉは、例えば、射出成形機の制御盤に配設されている表示装置１２に断線であることを表示する。
【０１１７】
図３６は、このヒータ断線検出手段４０の動作説明に供するフローチャートであり、先ず、整定したか否かを定期的に判断する（ステップｎ１）。この判断は、例えば、一定期間に亘って検出温度ＰＶがある範囲に収まったことで整定と判断する。整定したときには、第１の整定操作量としての整定操作量を一定周期毎に計測して更新し(ステップｎ２)、整定が外れたか否か、すなわち、前記ある範囲を外れたか否かを判断し(ステップｎ３)、整定が外れたときには、最後に計測した整定時の操作量を第１の整定操作量として記憶する(ステップｎ４)。
【０１１８】
次に、再び整定したか否かを定期的に判断し（ステップｎ５）、再び整定したときには、第２の整定操作量としての整定操作量を計測し(ステップｎ６)、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の約１.５倍であるか否か、例えば、１.３倍以上１.７倍以下であるか否かを判断し(ステップｎ７)、約１.５倍ではないときには、ヒータ断線ではないとしてステップｎ１に戻り、約１.５倍であるときには、３相ヒータの１相のヒータが断線したとして上位コンピュータ８ｉに検出信号を出力し(ステップｎ８)、例えば、上位コンピュータ８ｉからの検出解除指令に応答してステップｎ１に戻る(ステップｎ９)。
【０１１９】
ここでは、１ｃｈについて説明したけれども、図６に示される複数ｃｈの場合にも同様に適用できるのは勿論であり、複数ｃｈの場合には、ヒータ断線が複数ｃｈで同時に発生する確率が非常に小さいことを利用し、複数ｃｈの一つのｃｈの整定操作量のみが約１.５倍となって他のｃｈの整定操作量はほとんど変化がないことを検出してヒータ断線と判断するようにしてもよい。
【０１２０】
このようにすると、例えば、射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流したりするような正常な外乱、すなわち、全てのｃｈの整定操作量が変動するような外乱を、ヒータ断線である誤って検出することがない。
【０１２１】
図３７は、かかる複数ｃｈの場合のヒータ断線検出のフローチャートであり、上述の図３６に対応する部分には、対応するステップ番号を付している。
【０１２２】
ステップｎ７において、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の約１.５倍であると判断されたときには、他のｃｈでは、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の約１.５倍になっていないか否かを判断し(ステップｎ７’)、他のｃｈも約１.５倍になっているときには、射出成形の立ち上げ時に射出成形機に原料樹脂を最初に流したりするような正常な外乱であるとして、ステップｎ１に戻り、
ステップｎ７’において、他のｃｈは、約１.５倍になっていないときには、一つのｃｈの３相ヒータの１相が断線したとして上位コンピュータ８ｉに検出信号を出力するのである(ステップｎ８)。
【０１２３】
なお、上述の実施の形態４と同様に、操作量に揺れがある場合には、ローパスフィルタ等で揺れをとるのが好ましい。
【０１２４】
この実施の形態では、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の１.５倍を中心とした所定範囲、例えば、１.５±０.２倍になったことを検出してヒータ断線と判断したけれども、本発明の他の実施の形態として、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の１.０倍を中心とした所定範囲、例えば、１.０±０.２倍の範囲から外れたこと、あるいは、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の１.５倍よりも小さな所定値、例えば、１.３倍の値以上になったことを検出してヒータ断線と判断してもよい。
【０１２５】
特に、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の１.５倍よりも小さな所定値以上になったことを検出してヒータ断線と判断することにより、３相ヒータの一つのヒータが断線した場合のみならず、二つのヒータが断線した場合(この場合は、第２の整定操作量が、第１の整定操作量の約３.０倍になる)にも断線を検出できることになる。
【０１２６】
この実施の形態によれば、温度調節器７ｉ側のみでヒータの断線を検出できることになる。
【０１２７】
なお、この実施の形態では、３相ヒータに適用して説明したけれども、３相ヒータに限らず、ｎ個(ｎは２以上の自然数)のヒータが並列に接続されて通電制御される場合に同様に適用することができ、この場合には、第２の整定操作量が、第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍程度になることを利用してヒータの断線を検出することができる。
【０１２８】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態では、一つのチャネルが複数のヒータで構成されたけれども、一つのヒータで構成された場合であっても同様に断線を検出できるのは、勿論である。
【０１２９】
本発明の他の実施の形態を適宜組み合わせてもよく、例えば、最大傾き、定常ゲイン、操作量または偏差のいずれかに基づいてヒータ断線が検出されたときには、ヒータ断線としてもよい。
【０１３０】
上述の実施の形態では、熱処理装置として射出成形機に適用して説明したけれども、本発明は、射出成形機に限らず、押し出し成形機、圧縮成形機、半導体プロセスで用いられる熱酸化装置、枚葉式のＣＶＤ装置などヒータを用いて熱処理する他の装置にも適用できるものである。
【０１３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、ヒータの断線を検出するので、従来の電流センサやヒータ電流測定回路などを必要とせず、簡単な構成で、かつ低コストでヒータの断線を検出できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の熱処理システムの概略構成図である。
【図２】 図１の断線検出を説明するための波形図である。
【図３】 図１の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図４】 図３の上位コンピュータのブロック図である。
【図５】 他の参考例を説明するための波形図である。
【図６】 複数ｃｈの場合の概略構成図である。
【図７】 複数ｃｈの場合の上位コンピュータのブロック図である。
【図８】 他の参考例の図７に対応するブロック図である。
【図９】 他の参考例を説明するための波形図である。
【図１０】 図９の参考例の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図１１】 図１０の上位コンピュータのブロック図である。
【図１２】 複数ｃｈの場合の上位コンピュータのブロック図である。
【図１３】 他の参考例の図８に対応するブロック図である。
【図１４】 他の参考例の図１０に対応するブロック図である。
【図１５】 さらに他の参考例を説明するための波形図である。
【図１６】 図１５の参考例の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図１７】 図１６の上位コンピュータのブロック図である。
【図１８】 動作説明に供するフローチャートである。
【図１９】 他の参考例の図１６に対応するブロック図である。
【図２０】 さらに他の参考例の図１６に対応するブロック図である。
【図２１】 複数ｃｈの場合の上位コンピュータのブロック図である。
【図２２】 他の参考例の図８に対応するブロック図である。
【図２３】 本発明の実施の形態に係る温度調節器に設けられたヒータ断線判断手段のブロック図である。
【図２４】 図２３の現象検知手段の検知原理を説明するための図である。
【図２５】 図２３の現象検知手段の構成を示すブロック図である。
【図２６】 参考例を説明するための波形図である。
【図２７】 図２６の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図２８】 図２７の上位コンピュータのブロック図である。
【図２９】 動作説明に供するフローチャートである。
【図３０】 他の参考例の図２７に対応するブロック図である。
【図３１】 さらに他の参考例の図２７に対応するブロック図である。
【図３２】 複数ｃｈの場合の上位コンピュータのブロック図である。
【図３３】 他の参考例の図８に対応するブロック図である。
【図３４】 本発明の実施の形態を説明するための波形図である。
【図３５】 図３４に実施の形態の温度調節器および上位コンピュータの要部のブロック図である。
【図３６】 動作説明に供するフローチャートである。
【図３７】 動作説明に供するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 射出成形機
２ 射出シリンダ
３ ヒータ
５ 交流電源
６ 温度センサ
７，７ａ〜７ｈ 温度調節器
８，８ａ〜８ｈ 上位コンピュータ
９ ＰＩＤコントローラ
１０ 最大傾き計算手段
１３，１３ａ〜１３ｈ ヒータ断線判断手段
１８ 定常ゲイン計算手段
２０ 偏差計算手段
２８ 操作量変化分計測加工手段
Claims (5)
- 制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御する温度調節器において、
制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、
前記断線検出手段は、前記制御対象によって熱処理される被処理物の該制御対象への投入に対応した正常な外乱を検知する外乱検知手段を含み、正常な外乱時には、ヒータの断線検出が禁止されるものであり、
前記外乱検知手段には、投入される前記被処理物の前記制御対象における移動方向に沿って少なくとも３つの異なる箇所の前記制御対象の温度を検出する複数の温度検出手段の検出出力が与えられ、該外乱検知手段は、前記異なる箇所でそれぞれ検出される検出温度の温度差に基づいて、前記正常な外乱を検知することを特徴とする温度調節器。 - 制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御するものであって、かつ、ｎ個 ( ｎは２以上の自然数 ) の前記ヒータで一つのチャネルが構成されてチャネル毎に通電を制御する温度調節器において、
整定時の操作量である第１の整定操作量と、整定が外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量とに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、
前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍程度になったことを条件としてヒータの断線を検出することを特徴とする温度調節器。 - 前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍を中心とした所定範囲になったことを条件としてヒータの断線を検出するものであって、前記所定範囲が、前記ヒータの発熱量のバラツキを考慮し、かつ、前記第１の整定操作量を含まないように予め定められる請求項２記載の温度調節器。
- 制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御するものであって、かつ、ｎ個 ( ｎは２以上の自然数 ) の前記ヒータで一つのチャネルが構成されてチャネル毎に通電を制御する温度調節器において、
整定時の操作量である第１の整定操作量と、整定が外れて再び整定したときの操作量である第２の整定操作量とに基づいて、前記ヒータの断線を検出する断線検出手段を備え、
前記断線検出手段は、前記第２の整定操作量が、前記第１の整定操作量のｎ／（ｎ−１）倍よりも小さな所定値以上になったことを条件としてヒータの断線を検出するものであり、
前記所定値が、前記ヒータの発熱量のバラツキを考慮し、かつ、該所定値以上の範囲に前記第１の整定操作量を含まないように予め定められることを特徴とする温度調節器。 - 制御対象の検出温度と目標温度との偏差がなくなるように操作量を出力する温度コントローラを備え、前記制御対象を加熱するヒータの電源をオンオフする開閉器を、前記操作量に基いて制御することにより、前記ヒータの通電を制御して前記制御対象の温度を制御する温度調節器と、前記ヒータの断線を検出する断線検出装置とを備える熱処理装置であって、
前記温度調節器は、前記制御対象の検出温度が目標温度に達するまでの検出温度波形の 最大傾き ( 傾き＝検出温度変化／時間変化 ) 、整定後の定常ゲイン、整定後の前記操作量および整定後の前記偏差の少なくともいずれか一つを前記断線検出装置に出力可能であり、
前記断線検出装置は、前記温度調節器から出力される前記少なくともいずれか一つに基づいて、前記ヒータの断線を検出するものであって、前記制御対象によって熱処理される被処理物の該制御対象への投入に対応した正常な外乱を検知する外乱検知手段を含み、正常な外乱時には、ヒータの断線検出が禁止されるものであり、
前記外乱検知手段には、投入される前記被処理物の前記制御対象における移動方向に沿って少なくとも３つの異なる箇所の前記制御対象の温度を検出する複数の温度検出手段の検出出力が与えられ、該外乱検知手段は、前記異なる箇所でそれぞれ検出される検出温度の温度差に基づいて、前記正常な外乱を検知することを特徴とする熱処理装置。
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