熱処理ローラ用温度検出装置
【課題】 熱処理ローラの表面温度の変動を±０．１℃以内とすることのできる温度検出装置を提供すること。
【解決手段】 ローラの回転側Ａに、ローラの表面温度を検知する温度検知器１、温度検知器１の検知を増幅変換する信号変換回路２、信号変換回路２のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器３、温度検知器１の検知特性の歪を修正し、変調するマイクロコンピュータ４、送信回路５および送信アンテナ６を配置し、固定側Ｂに、受信アンテナ７および受信回路８、送信されたデジタル信号を読み取るマイクロコンピュータ９、読み取ったデジタル信号をアナログ信号に変換し、温度制御装置へ送るデジタル・アナログ変換器１０を配置して構成する。これにより、きわめて精度の高い温度検出信号を得ることができる。
【解決手段】 ローラの回転側Ａに、ローラの表面温度を検知する温度検知器１、温度検知器１の検知を増幅変換する信号変換回路２、信号変換回路２のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器３、温度検知器１の検知特性の歪を修正し、変調するマイクロコンピュータ４、送信回路５および送信アンテナ６を配置し、固定側Ｂに、受信アンテナ７および受信回路８、送信されたデジタル信号を読み取るマイクロコンピュータ９、読み取ったデジタル信号をアナログ信号に変換し、温度制御装置へ送るデジタル・アナログ変換器１０を配置して構成する。これにより、きわめて精度の高い温度検出信号を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラの表面を所定の温度に維持するために用いる熱処理ローラの表面温度を検出するローラ用温度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱コイルあるいは熱媒体の通流でローラを所定の温度に加熱または冷却し、ローラに当接して通過する処理物を熱処理するローラ装置は周知である。このようなローラ装置では、ローラに熱電対などの温度検知器を設け、その温度検知器の検知信号を回転変圧器で固定側に導出して温度制御装置に入力し、予め設定した所定の温度と比較し、その偏差で誘導コイルに流す電流または熱媒体の温度を制御し、この制御によりローラの表面温度を所定の温度に維持することが行われている。
【特許文献１】特開２００３−１７８８６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１９５８８８号公報
【０００３】
ところで、以上のようなローラ装置でローラの表面温度の変動を±０．１℃以内に収めたいとの要求がある。しかし、温度検知器の検知信号を、回転変圧器を介して固定側の温度制御装置へ伝達する温度検出装置では、検知精度の高い温度検知器を用いても、回転変圧器の伝達精度などに左右されローラの表面温度の変動を±０．１℃以内に収めることができないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ローラの表面温度の変動を±0.１℃以内とすることのできる温度検出装置を提供し、斯かる問題を解消する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、回転するローラの回転側に設置された温度検知器の検知信号を、前記ローラ外の固定側に設置された前記ローラの表面温度を制御する温度制御装置に伝送してなるローラ用温度検出装置において、前記ローラの回転側に前記温度検知器の温度検知信号を増幅変換する変換回路と変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、前記デジタル信号に変換後の信号を前記温度検知器の特性による誤差を修正して変調するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータによる変調後のデジタル信号を送信する無線送信器とを設け、固定側に前記送信器で送信されたデジタル信号を受信する受信手段と、受信したデジタル信号を復元するマイクロコンピュータと、復元したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器とを設け、アナログ信号に変換した信号を前記温度検知器の温度検知信号として前記温度制御装置に入力してなることを主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、ローラの回転側で温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換後の信号を温度検知器の特性による誤差を修正して無線送信し、固定側で送信されたデジタル信号を受信しアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を温度検知器の温度検出信号として温度制御装置に入力するので、回転側で温度検知器の検知信号を固定側に送るための回転変圧器を要さず、また、温度検知器の特性による誤差を修正した信号であることと相俟ってきわめて精度の高い温度検出信号を得ることができる。
【０００７】
この場合、温度検知器の温度検知信号を増幅器で０〜２Ｖに変換し、変換した信号を１６ビットのアナログ・デジタル変換器で変換すると最も精度の高い温度検出信号が得られ、また、回転側の増幅器、デジタル・アナログ変換器、マイクロコンピュータおよび無線送信手段に供給する電源用の電源コイルを＋側と−側に分離すると、電源による検出信号のフラツキを防止し、温度検出の精度をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ローラの表面温度の変動を±０．１℃以内とすることのできる温度検出装置を提供する目的を、ローラの回転側で温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換後の信号を温度検知器の特性による誤差を修正して無線送信し、固定側で送信されたデジタル信号を受信しアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を温度検知器の温度検出信号として温度制御装置に入力することにより実現した。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の実施例に係るローラ用温度検出装置の構成を示すブロック図で、図１において、Ａはローラの回転側、Ｂはステータなどの固定側を示し、回転側Ａには、ローラの表面温度を検知する白金（Ｐｔ）１００Ωからなる温度検知器１、信号変換回路２、アナログ・デジタル変換器３、マイクロコンピュータ４、送信回路５および送信アンテナ６が配置され、固定側には受信アンテナ７および受信回路８、マイクロコンピュータ９、デジタル・アナログ変換器１０が配置され、デジタル・アナログ変換器１０のアナログ出力は温度検知器１の検出信号として図示しない温度制御装置へ送られる。
【００１０】
本実施例では、信号変換回路２は、温度検知器１に一定電流（１ｍＡ）を流し、降下電圧を５０倍増幅し、０〜２Ｖの変化を０〜１００℃の変化に対応させて出力する。アナログ・デジタル変換器３は１００ｍＳごとに信号変換回路２の出力であるアナログ信号をサンプリングし、その出力を１６ビットに換算してデジタル信号（数値信号）に変換してマイクロコンピュータ４に送る。マイクロコンピュータ４は、温度検知器１の特性がリニア（線形）でなく約０．３℃の誤差が発生するため、入力したデジタル信号をリニアライズ（線形化）して約０．０１９℃の誤差に修正し、修正した１６ビットのデジタル信号を２．４ＧＨｚ域の電流信号にデジタル変調して送信回路５に送り、送信回路５はデジタル変調した電流信号を、アンテナ６を介して、固定側に送信する。
【００１１】
回転側のアンテナ６から送信された信号を固定側のアンテナ７を介して受信回路８で受信し、受信した信号をマイクロコンピュータ９に送る。マイクロコンピュータ９は１６ビットのデジタル電流信号を読み取り、そのデジタル信号をデジタル・アナログ変換器１０に送り、デジタル・アナログ変換器１０で変換したアナログ信号を図示しない温度制御装置へ送る。
【００１２】
ところで、回転側に信号変換回路２、アナログ・デジタル変換器３、マイクロコンピュータ４、送信回路５を配置するとこれらに電力を供給する通常＋１０Ｖ、０Ｖ、−１０Ｖの直流電源が必要である。本実施例では、固定側に交流２０Ｖの電圧を印加するコイル１１を配置し、回転側にコイル１１と電磁結合して交流１４Ｖの電圧を誘起する二つの独立したコイル１２−１、１２−２を配置する。そして二つの独立したコイル１２−１と１２−２の誘起電圧を夫々に整流回路１３−１、１３−２を経て、＋１０Ｖと０Ｖ、０Ｖと−１０Ｖの直流電源を作成し、この直流電源を適宜、回転側の信号変換回路２、アナログ・デジタル変換器３、マイクロコンピュータ４、送信回路５に供給する。このように電源コイルを分離すると、電源による検出信号のフラツキによる誤差の発生を防止することができる。
【００１３】
以上のように構成したローラ用温度検出装置は、表１に示すように温度範囲０〜１００℃で最大誤差０．０１９℃ときわめて高い精度となり、ローラの表面温度を±０．１℃以内の精度に保持することができる。
【００１４】
【表１】
【００１５】
なお、以上の説明は、ローラに一個の温度検知器を配置したものについて説明するものであるが、ローラに複数の温度検知器を設けた場合にも適用される。この場合、図２に示すように、温度検知器１aと信号変換回路２aを追加し、アナログ・デジタル変換器３以降の回路などは各温度検知器と対応させて時分割や変調周波数を変えるなどによって共通に使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係るローラ用温度検出装置の構成を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るローラ用温度検出装置の構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【００１７】
１、１a 温度検知器
２,２ａ 信号変換回路（増幅器）
３ アナログ・デジタル変換器
４ マイクロコンピュータ
５ 送信回路５
８ 受信回路
９ マイクロコンピュータ
１０ デジタル・アナログ変換器
１１ 固定側電源コイル
１２−１、１２−２ 回転側電源コイル
１３−１、１３−２ 整流回路
Ａ 回転側
Ｂ 固定側
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラの表面を所定の温度に維持するために用いる熱処理ローラの表面温度を検出するローラ用温度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱コイルあるいは熱媒体の通流でローラを所定の温度に加熱または冷却し、ローラに当接して通過する処理物を熱処理するローラ装置は周知である。このようなローラ装置では、ローラに熱電対などの温度検知器を設け、その温度検知器の検知信号を回転変圧器で固定側に導出して温度制御装置に入力し、予め設定した所定の温度と比較し、その偏差で誘導コイルに流す電流または熱媒体の温度を制御し、この制御によりローラの表面温度を所定の温度に維持することが行われている。
【特許文献１】特開２００３−１７８８６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１９５８８８号公報
【０００３】
ところで、以上のようなローラ装置でローラの表面温度の変動を±０．１℃以内に収めたいとの要求がある。しかし、温度検知器の検知信号を、回転変圧器を介して固定側の温度制御装置へ伝達する温度検出装置では、検知精度の高い温度検知器を用いても、回転変圧器の伝達精度などに左右されローラの表面温度の変動を±０．１℃以内に収めることができないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ローラの表面温度の変動を±0.１℃以内とすることのできる温度検出装置を提供し、斯かる問題を解消する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、回転するローラの回転側に設置された温度検知器の検知信号を、前記ローラ外の固定側に設置された前記ローラの表面温度を制御する温度制御装置に伝送してなるローラ用温度検出装置において、前記ローラの回転側に前記温度検知器の温度検知信号を増幅変換する変換回路と変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、前記デジタル信号に変換後の信号を前記温度検知器の特性による誤差を修正して変調するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータによる変調後のデジタル信号を送信する無線送信器とを設け、固定側に前記送信器で送信されたデジタル信号を受信する受信手段と、受信したデジタル信号を復元するマイクロコンピュータと、復元したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器とを設け、アナログ信号に変換した信号を前記温度検知器の温度検知信号として前記温度制御装置に入力してなることを主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、ローラの回転側で温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換後の信号を温度検知器の特性による誤差を修正して無線送信し、固定側で送信されたデジタル信号を受信しアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を温度検知器の温度検出信号として温度制御装置に入力するので、回転側で温度検知器の検知信号を固定側に送るための回転変圧器を要さず、また、温度検知器の特性による誤差を修正した信号であることと相俟ってきわめて精度の高い温度検出信号を得ることができる。
【０００７】
この場合、温度検知器の温度検知信号を増幅器で０〜２Ｖに変換し、変換した信号を１６ビットのアナログ・デジタル変換器で変換すると最も精度の高い温度検出信号が得られ、また、回転側の増幅器、デジタル・アナログ変換器、マイクロコンピュータおよび無線送信手段に供給する電源用の電源コイルを＋側と−側に分離すると、電源による検出信号のフラツキを防止し、温度検出の精度をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ローラの表面温度の変動を±０．１℃以内とすることのできる温度検出装置を提供する目的を、ローラの回転側で温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換後の信号を温度検知器の特性による誤差を修正して無線送信し、固定側で送信されたデジタル信号を受信しアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を温度検知器の温度検出信号として温度制御装置に入力することにより実現した。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の実施例に係るローラ用温度検出装置の構成を示すブロック図で、図１において、Ａはローラの回転側、Ｂはステータなどの固定側を示し、回転側Ａには、ローラの表面温度を検知する白金（Ｐｔ）１００Ωからなる温度検知器１、信号変換回路２、アナログ・デジタル変換器３、マイクロコンピュータ４、送信回路５および送信アンテナ６が配置され、固定側には受信アンテナ７および受信回路８、マイクロコンピュータ９、デジタル・アナログ変換器１０が配置され、デジタル・アナログ変換器１０のアナログ出力は温度検知器１の検出信号として図示しない温度制御装置へ送られる。
【００１０】
本実施例では、信号変換回路２は、温度検知器１に一定電流（１ｍＡ）を流し、降下電圧を５０倍増幅し、０〜２Ｖの変化を０〜１００℃の変化に対応させて出力する。アナログ・デジタル変換器３は１００ｍＳごとに信号変換回路２の出力であるアナログ信号をサンプリングし、その出力を１６ビットに換算してデジタル信号（数値信号）に変換してマイクロコンピュータ４に送る。マイクロコンピュータ４は、温度検知器１の特性がリニア（線形）でなく約０．３℃の誤差が発生するため、入力したデジタル信号をリニアライズ（線形化）して約０．０１９℃の誤差に修正し、修正した１６ビットのデジタル信号を２．４ＧＨｚ域の電流信号にデジタル変調して送信回路５に送り、送信回路５はデジタル変調した電流信号を、アンテナ６を介して、固定側に送信する。
【００１１】
回転側のアンテナ６から送信された信号を固定側のアンテナ７を介して受信回路８で受信し、受信した信号をマイクロコンピュータ９に送る。マイクロコンピュータ９は１６ビットのデジタル電流信号を読み取り、そのデジタル信号をデジタル・アナログ変換器１０に送り、デジタル・アナログ変換器１０で変換したアナログ信号を図示しない温度制御装置へ送る。
【００１２】
ところで、回転側に信号変換回路２、アナログ・デジタル変換器３、マイクロコンピュータ４、送信回路５を配置するとこれらに電力を供給する通常＋１０Ｖ、０Ｖ、−１０Ｖの直流電源が必要である。本実施例では、固定側に交流２０Ｖの電圧を印加するコイル１１を配置し、回転側にコイル１１と電磁結合して交流１４Ｖの電圧を誘起する二つの独立したコイル１２−１、１２−２を配置する。そして二つの独立したコイル１２−１と１２−２の誘起電圧を夫々に整流回路１３−１、１３−２を経て、＋１０Ｖと０Ｖ、０Ｖと−１０Ｖの直流電源を作成し、この直流電源を適宜、回転側の信号変換回路２、アナログ・デジタル変換器３、マイクロコンピュータ４、送信回路５に供給する。このように電源コイルを分離すると、電源による検出信号のフラツキによる誤差の発生を防止することができる。
【００１３】
以上のように構成したローラ用温度検出装置は、表１に示すように温度範囲０〜１００℃で最大誤差０．０１９℃ときわめて高い精度となり、ローラの表面温度を±０．１℃以内の精度に保持することができる。
【００１４】
【表１】
【００１５】
なお、以上の説明は、ローラに一個の温度検知器を配置したものについて説明するものであるが、ローラに複数の温度検知器を設けた場合にも適用される。この場合、図２に示すように、温度検知器１aと信号変換回路２aを追加し、アナログ・デジタル変換器３以降の回路などは各温度検知器と対応させて時分割や変調周波数を変えるなどによって共通に使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係るローラ用温度検出装置の構成を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るローラ用温度検出装置の構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【００１７】
１、１a 温度検知器
２,２ａ 信号変換回路（増幅器）
３ アナログ・デジタル変換器
４ マイクロコンピュータ
５ 送信回路５
８ 受信回路
９ マイクロコンピュータ
１０ デジタル・アナログ変換器
１１ 固定側電源コイル
１２−１、１２−２ 回転側電源コイル
１３−１、１３−２ 整流回路
Ａ 回転側
Ｂ 固定側
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するローラの回転側に設置された温度検知器の検知信号を、前記ローラ外の固定側に設置された前記ローラの表面温度を制御する温度制御装置に伝送してなるローラ用温度検出装置において、前記ローラの回転側に前記温度検知器の温度検知信号を増幅変換する変換回路と変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、前記デジタル信号に変換後の信号を前記温度検知器の特性による誤差を修正して変調するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータによる変調後のデジタル信号を送信する無線送信器とを設け、固定側に前記送信器で送信されたデジタル信号を受信する受信手段と、受信したデジタル信号を復元するマイクロコンピュータと、復元したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器とを設け、アナログ信号に変換した信号を前記温度検知器の温度検知信号として前記温度制御装置に入力してなることを特徴とする熱処理ローラ用温度検出装置。
【請求項２】
固定側に一つの電源コイルを配置し、回転側に前記電源コイルと電磁結合する二つの独立した電源コイルを配置し、前記二つの独立した電源コイルの出力を回転側の変換回路、アナログ・デジタル変換器、マイクロコンピュータおよび無線送信器に印加してなることを特徴とする請求項１に記載の熱処理ローラ用温度検出装置。
【請求項３】
アナログ・デジタル変換器は、１６ビット構成であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱処理ローラ用温度検出装置。
【請求項１】
回転するローラの回転側に設置された温度検知器の検知信号を、前記ローラ外の固定側に設置された前記ローラの表面温度を制御する温度制御装置に伝送してなるローラ用温度検出装置において、前記ローラの回転側に前記温度検知器の温度検知信号を増幅変換する変換回路と変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、前記デジタル信号に変換後の信号を前記温度検知器の特性による誤差を修正して変調するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータによる変調後のデジタル信号を送信する無線送信器とを設け、固定側に前記送信器で送信されたデジタル信号を受信する受信手段と、受信したデジタル信号を復元するマイクロコンピュータと、復元したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器とを設け、アナログ信号に変換した信号を前記温度検知器の温度検知信号として前記温度制御装置に入力してなることを特徴とする熱処理ローラ用温度検出装置。
【請求項２】
固定側に一つの電源コイルを配置し、回転側に前記電源コイルと電磁結合する二つの独立した電源コイルを配置し、前記二つの独立した電源コイルの出力を回転側の変換回路、アナログ・デジタル変換器、マイクロコンピュータおよび無線送信器に印加してなることを特徴とする請求項１に記載の熱処理ローラ用温度検出装置。
【請求項３】
アナログ・デジタル変換器は、１６ビット構成であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱処理ローラ用温度検出装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２１８７０８（Ｐ２００７−２１８７０８Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３８７８６（Ｐ２００６−３８７８６）
【出願日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（０００１１０１５８）トクデン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（０００１１０１５８）トクデン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
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