JP2007144535A - フライングシャーの切断制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被切断材の速度Ｖが、低速時において、被切断材を寸法精度よく設定切断長に切断することができるフライングシャーの切断制御装置を得る。
【解決手段】棒鋼、線材の圧延ラインに設置されるフライングシャー設備において、被切断材１２の移動速度に応じて、その速度における最適切断速度まで、最短距離で加速可能なシャーブレード４の待機位置を演算する最適ブレード待機位置演算手段１５と、その演算結果に基づいて、シャーブレード待機位置を制御するブレード位置制御手段１４とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、製鉄所の線材、棒鋼工場等圧延ラインに設置され、搬送走行中の圧延材の頭部或いは尾端部のクロップ切断、並びに製品分割切断を行うフライングシャーに係り、特に被切断材を設定位置で精度よく切断できるようにしたフラングシャーの切断制御装置に関するものである。

図３は従来の技術の構成を示す図である。以下、図３を参照して、従来の技術の構成を説明する。１は圧延方向を示す。３は圧延ラインを挟んで上下に配置された各ドラムの外周面にシャーブレード４を備えたクロップシャー本体を示す。クロップシャー本体３のドラム回転軸は減速機を介しシャー駆動電動機６と連結されており、圧延機スタンド２から圧延されてくる被切断材（圧延材）１２を設定された切断長さで切断すべく切断タイミング毎にシャー駆動電動機６を起動しシャーブレード４をシャー回転方向５に回転させ、所定の長さで材料を切断する装置である。シャー駆動電動機６は、ドライブ装置８を介して制御、駆動される。９はブレード起動タイミング演算手段であり、材料検出器１０からの信号を入力したタイミングから圧延機スタンド２の駆動軸に取り付けたパルスジェネレータ等からなる検出器１１のパルス信号をカウントして材料の走行距離をトラッキングするとともに、シャー起動から切断までに要する時間／材料走行距離を演算することでシャー駆動電動機６の起動タイミングを生成し、ブレード位置制御手段１４に出力するものである。ブレード位置制御手段１４は、ブレード起動タイミング演算手段９からのタイミングによって、シャーブレード４を起動すべく、ドライブ装置８に対して所定の速度基準を出力する。さらに、シャー駆動電動機６のパルスジェネレータ等からなる検出器７にて得られるシャーブレード４の位置（回転角度）検出結果を入力して、切断完了後のシャーブレード４の位置を予め、決められた所定の待機位置に停止するように、ドライブ装置８対して、速度基準を出力する。なお、１６は切断長設定手段である。

図４は、従来の技術の構成に対する作用を説明する図であり、特に、ブレード起動タイミング演算手段９における起動タイミングの演算方法について説明している。
図３に示すように、最初シャーブレード４は決められた待機位置１３で被切断材１２が搬送されてくるのを待つ。被切断材１２が搬送されてきたことを材料検出器１０で検出後、圧延機スタンド２に取り付けられたパルスジェネレータからなる検出器１１にて材料の搬送距離をトラッキングし、材料先端が図３に示す材料検出器１０からの材料長さＬcutを検出した所でシャー駆動電動機６を起動させ、設定した材料長さに切断する。
ここで、シャー駆動電動機６の起動タイミングを生成するＬcutは、(1)式で表される。

Ｌms ：材料検出器とシャー中心までの距離
Ｌset：材料の切断長さ(設定値)
Ｌs : シャーが起動して切断するまでの間に材料が進む距離
Ｌmsは設備上の絶対距離、Ｌsetは設定値であり、共に定数であるが、Ｌsはシャーが起動から材料を切断するまでの速度パターンにより以下のように演算される。図４は、以下の式（２）および式（３）を説明するための図で、横軸が、シャーが起動してからの経過時間、縦軸が、シャーブレードの速度を示している。

ここで、Ｖ：材料速度、Ｔ2：シャー起動から切断までの時間
材料の速度Ｖは、被切断材のサイズ、鋼種によって、異なった値になり、切断動作前に、事前にプリセットされる。あるいは、検出器１１によって、材料毎に実測することによって得られる。
シャー切断時、すなわち、シャーブレード４が材料に接触するタイミングにおいて、ブレードの速度は材料速度Ｖに対しては、一定のリード率をもった値ＫＶである必要がある。
したがって、シャーブレード起動後のシャー速度は、図４に示すパターンとなるので、シャー起動から切断までの時間Ｔ2は、（3）式で示される。

Ｌs：シャーが起動してから切断するまでに回転する距離(一定)
Ｖ ：材料速度(設定値)
Ｋ ：リード率（材料速度に対するシャー速度比率で設定値）
α ：シャーの加速度(一定)

(2)式、（3）式より

結論として、(1)式に(4)を代入すると以下(5)式となり、シャー駆動用電動機の起動タイミングを生成するＬcutの距離は、あらかじめスケジュールにより設定される速度Ｖの関数として演算されるようになっている。

従来の装置では、ブレードの待機位置は、被圧延材の速度が最大の場合において、切断点にブレードが到達するまでの時間にブレード速度が所定の速度ＫＶに到達するだけの加速距離を満足する条件が予め決定され、速度Ｖによらず、常に同じ位置に制御される。
すなわち、シャー起動から加速完了時間をＴ１とすると、

であるから、最大速度Ｖmaxとして、切断までの移動距離Ｌｓ、つまり待機位置は、（７）式の関係が成り立つように決められる。

このような制御方法においては、被切断材の速度Ｖが遅くなるに従い、切断までの時間Ｔ2は長くなる。
図４は、この状況を説明するための図であり、模式的に、被切断材の速度Ｖが、高速時、中速時、および低速時におけるブレード速度パターンを示している。このことは（３）式を参照することによっても、説明できる。すなわち、（３）式において Ｌｓは一定であり、また加速度αも一定である。またリード率は、速度Ｖによって、可変される場合もあるが、概ね一定と考えてよい。 したがって、速度Ｖが小さくなると 切断までの時間Ｔ２の値は大きくなることが判る。

このような従来のフライングシャーの切断制御装置では、起動前の材料の走行速度に基づいて（５）式からシャーブレード起動タイミングを決定しているが、起動タイミング後に、（５）式に基づくシャーブレードの加速タイミング演算値に種々の誤差要因がある。そのため、設定された切断長に対し、切断精度が問題になることが多く、この切断精度を向上させる方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１７８６１３号公報

しかしながら、本質的に、切断長は、シャーブレードの起動タイミングによってのみ制御されるので、起動後に切断するまでの間に材料速度が変化すると、その影響によって切断長の誤差が大きくなるという問題があった。特に、被切断材速度Ｖが、低速の場合、従来の技術では、切断までの時間Ｔ2が長くなるために、その間に 被圧延材料の速度変動などの影響を受けやすくなり、速度Ｖが高速時の切断精度と比較して、切断長誤差が大きくなってしまうという問題あった。また速度Ｖが低速時の圧延は、被切断材のサイズ（断面積）が大きいために、切断精度の悪化が、歩留まりに大きく影響することから、この問題を解決する装置を必要としていた。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、主に、被切断材の速度Ｖが、低速時において、被切断材を寸法精度よく設定切断長に切断することができるフライングシャーの切断制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係るフライングシャーの切断制御装置は、棒鋼、線材の圧延ラインに設置されるフライングシャー設備において、被切断材の移動速度に応じて、その速度における最適切断速度まで、最短距離で加速可能なシャーブレードの待機位置を演算する最適ブレード待機位置演算手段と、その演算結果に基づいて、シャーブレード待機位置を制御するブレード位置制御手段とを備えたものである。
すなわち、圧延製品サイズによって、被切断材の速度Ｖが異なる場合、その速度Ｖにおけるブレードの最短移動距離を演算あるいは実測し、シャーブレードの待機位置をその速度Ｖにおける最短最適となるようにブレードの待機位置を制御するブレード待機位置演算手段を設けたものである。

この発明によれば シャーブレードの待機位置を最短最適となるようにブレードの待機位置を制御する装置を設けたので、断面積が大きく、切断精度を特に必要とする速度Ｖが低速の場合においても、切断長精度の高い制御が可能となる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１におけるフライングシャーの切断制御装置を示す構成図である。
この発明の実施の形態１は、図３の従来の技術に対して、最適ブレード待機位置演算手段１５設けた点が特徴である。
最適ブレード待機位置演算手段１５では、被圧延材１２の移動速度Ｖから、その速度における最適切断速度まで、最短距離で加速可能な最適ブレード待機位置を求め、その結果をブレード位置制御手段１４および、ブレード起動タイミング演算手段９に出力する。ブレード位置制御手段１４では、最適ブレード待機位置演算手段１５から出力される最適ブレード待機位置に切断後のブレード位置が停止するようにドライブ装置８に対して速度基準を出力する。
一方、ブレード起動タイミング演算手段９では、最適ブレード待機位置演算手段１５からの最適ブレード待機位置をブレードの起動位置として、ブレード起動タイミングを演算し、その結果を、ブレード位置制御手段１４に出力する。

次に、この発明の構成に対する作用を図２を用いて説明する。
図２は、従来の装置における作用を示した図４と同様に、横軸が、シャーが起動してからの経過時間、縦軸が、シャーブレードの速度を示している。
従来の装置では、Ｌｓは、先の（７）式によって速度Ｖによらず一定の値としていた。これに対し、この発明では、図２に示すように、被圧延材速度Ｖに応じてその速度Ｖにおける加速に必要な最短加速距離を求めて、その値に応じて、待機位置を変える。すなわち、先の（7）式の代わりに、速度Ｖを変数として、（8）式によって シャーブレード４の移動距離Ｌｓ、つまりシャーブレードの待機位置を決定する。

このときシャーの起動時間は、前述の（3）式で得られるが、従来の方法では、（3）式の中のＬｓの値が固定値であったのに対して、本制御では、速度Ｖの関数として、Ｌｓを可変数として扱う。図２中、速度Ｖが高速、中速、および低速の場合の、ブレード移動距離は、それぞれ、（８）式からＬsa、Lsb、およびＬscと異なった値となり、速度Ｖが、小さいほど、起動から切断までの時間Ｔ２を小さくすることができる。
つまり、被切断材速度Ｖが、低速の場合、本装置によれば、切断までの時間を、短くすることができるために、切断までの加速時間中に、被圧延材料の速度変動などの影響で発生する切断長誤差が小さくなるから、主に低速時の圧延で、被切断材のサイズ（断面積）が大きい材料の切断精度を高めることができる。

この発明の実施の形態１におけるフライングシャーの切断制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１におけるフライングシャーの切断制御装置の切断時間と移動距離を示す説明図である。 従来のフライングシャーの切断制御装置を示す構成図である。 従来のフライングシャーの切断制御装置の切断時間と移動距離を示す説明図である。

符号の説明

１ 圧延方向
２ 圧延機スタンド
３ クロップシャー本体
４ シャーブレード
５ シャー回転方向
６ シャー駆動電動機
７ パルスジェネレータ（検出器）
８ ドライブ装置
９ ブレード起動タイミング演算手段
１０ 材料検出器
１１ パルスジェネレータ（検出器）
１２ 被切断材（圧延材）
１３ シャーブレード待機位置
１４ ブレード位置制御手段
１５ 最適ブレード待機位置演算手段
１６ 切断長設定手段

Claims (1)

1. 棒鋼、線材の圧延ラインに設置されるフライングシャー設備において、被切断材の移動速度に応じて、その速度における最適切断速度まで、最短距離で加速可能なシャーブレードの待機位置を演算する最適ブレード待機位置演算手段と、その演算結果に基づいて、シャーブレード待機位置を制御するブレード位置制御手段とを備えたこと特徴とするフライングシャーの切断制御装置。

Images