JP2017144444A - Speed control device of polling reel - Google Patents
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Description
この発明は、ポーリングリールの速度制御装置に関する。特に、熱間圧延により製造した棒鋼又は線材を巻き取る際にポーリングリールによって発生する疵を抑制する速度制御装置に関する。 The present invention relates to a polling reel speed control device. In particular, the present invention relates to a speed control device that suppresses wrinkles generated by a polling reel when winding a steel bar or wire manufactured by hot rolling.
熱間圧延にて製造した棒鋼、線材を巻き取る装置としてポーリングリールがある。一般にポーリングリールは主に回転する外側のドラムと製品を巻きつける内側のピンからなる。 There is a polling reel as a device for winding a steel bar and wire manufactured by hot rolling. In general, a polling reel mainly consists of an outer drum that rotates and an inner pin around which a product is wound.
ポーリングリールで発生する製品の疵は機械の熱膨張や、製品の冷却収縮に起因するものの他に、製品巻取中における内側のピンまたは外側のドラムとの製品の強い接触に起因するものなどがある。 In addition to the thermal expansion of the machine and the cooling shrinkage of the product, the product wrinkles that occur on the polling reel include the product caused by the strong contact of the product with the inner pins or the outer drum during product winding. is there.
これまでに機械の熱膨張、製品の冷却収縮に起因する製品疵を機械的な構造により解決しようとする方法が提案されており、例えば特開平7−196246号公報などがある。しかし、製品巻取中の内側のピンまたは外側のドラムと製品の強い接触に起因する疵を防止する方策は提案されていない。 There have been proposed methods for solving product defects caused by thermal expansion of a machine and cooling shrinkage of a product by a mechanical structure, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-196246. However, no measures have been proposed to prevent wrinkles due to strong contact between the inner pin or outer drum during product winding and the product.
製品巻取中の内側のピンまたは外側のドラムと製品の強い接触の原因の1つにポーリングリールの回転速度と製品速度との不一致が考えられる。一般的なポーリングリールでは回転速度は最終圧延スタンドの速度基準、または単独の速度基準により設定されている。 One of the causes of strong contact between the inner pin or the outer drum during product winding and the product may be a mismatch between the rotational speed of the polling reel and the product speed. In a general polling reel, the rotation speed is set based on the speed reference of the final rolling stand or a single speed reference.
また、一般にポーリングリールではコイル径を変えて製品コイルの密度を高めるため、速度基準を秒単位で増減させるウォブリング制御が行われる。 In general, in the polling reel, wobbling control for increasing / decreasing the speed reference in units of seconds is performed in order to increase the density of the product coil by changing the coil diameter.
ポーリングリールの疵を抑制するためには、ポーリングリールの回転速度と製品速度をある程度一致させる必要がある。巻取の途中で製品速度を正確に測定するには打ち込み管近くにピンチロール等を設けて回転数を検出する方法などが考えられるが、このピンチロールがピンチ疵の原因になる可能性がある。 In order to suppress wrinkling of the polling reel, it is necessary to match the rotation speed of the polling reel with the product speed to some extent. In order to accurately measure the product speed during winding, a method of detecting the number of rotations by providing a pinch roll or the like near the driving tube can be considered, but this pinch roll may cause pinch flaws. .
また、図6のようにポーリングリールの速度を最終的にオペレータの目視によって微調整する方法では、オペレータの経験によって疵の発生状況が左右される可能性がある。 Further, in the method of finally finely adjusting the speed of the polling reel by the operator's visual observation as shown in FIG. 6, the state of occurrence of wrinkles may be influenced by the experience of the operator.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、製品巻取中のポーリングリールと製品の接触状況を把握し、ポーリングリールのウォブリング制御における速度基準を自動的に補正して、製品の疵を抑制することのできるポーリングリール速度制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and grasps the contact state between the polling reel and the product during winding of the product and automatically corrects the speed reference in the wobbling control of the polling reel. An object of the present invention is to provide a polling reel speed control device capable of suppressing product wrinkles.
本発明は、上記の目的を達成するため、回転軸である内側のピンと外側のドラムとを備え、回転により前記内側のピンと前記外側のドラムとの間に棒鋼又は線材を巻き付けるポーリングリールの速度制御装置であって、
速度基準の周期的な増減を定めた波形に基づいて各時刻における速度基準を出力するウォブリング制御を実行する主幹制御装置と、
前記主幹制御装置が出力する速度基準に応じて前記ポーリングリールを回転させるモータを駆動するドライブ装置と、
前記外側のドラムおよび前記内側のピンを撮影するカメラと、
前記カメラが撮影した画像から、前記棒鋼又は線材が前記ポーリングリールに接触した際に生じる火花を検出する画像処理装置と、
前記ウォブリング制御において、前記ポーリングリールの回転速度が増速中に前記火花が検出された場合に、前記波形の速度基準の増速割合を低減する速度補正値を算出し、前記回転速度の減速中に前記火花が検出された場合に、前記波形の速度基準の減速割合を低減する速度補正値を算出する速度補正装置と、を備え、
前記主幹制御装置は、前記速度補正装置が算出した速度補正値に基づいて、前記火花が検出されたタイミング後の前記波形の速度基準を補正すること、を特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a speed control of a polling reel that includes an inner pin that is a rotating shaft and an outer drum, and winds a steel bar or a wire between the inner pin and the outer drum by rotation. A device,
A master control device that executes wobbling control that outputs a speed reference at each time based on a waveform that defines periodic increase and decrease of the speed reference;
A drive device for driving a motor for rotating the polling reel in accordance with a speed reference output by the master control device;
A camera for photographing the outer drum and the inner pin;
An image processing device that detects a spark generated when the steel bar or wire comes into contact with the polling reel from an image taken by the camera;
In the wobbling control, when the spark is detected while the rotation speed of the polling reel is increasing, a speed correction value that reduces the speed-based increase rate of the waveform is calculated, and the rotation speed is being reduced. A speed correction device that calculates a speed correction value that reduces the speed-based deceleration rate of the waveform when the spark is detected,
The master control device corrects the speed reference of the waveform after the timing when the spark is detected based on the speed correction value calculated by the speed correction device.
本発明によれば、カメラが撮影した画像から火花を検出することにより、製品巻取中のポーリングリールと製品の接触状況を把握し、接触状況に応じてポーリングリールのウォブリング制御おける速度基準を自動的に補正することができる。そのため、ポーリングリールの回転速度が適切に調整されて、製品の接触による製品の疵を抑制することができる。 According to the present invention, by detecting a spark from an image taken by a camera, it is possible to grasp the contact state between a polling reel and a product during product winding, and automatically set a speed reference for wobbling control of the polling reel according to the contact state. Can be corrected automatically. Therefore, the rotation speed of the polling reel is adjusted appropriately, and product wrinkles due to product contact can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1に係るシステム構成を説明するための図である。製品1は、熱間圧延により製造された棒材又は線材である。ポーリングリール2は、回転軸である内側のピンと外側のドラムを備える。製品1は、ポーリングリール2の回転により内側のピンと外側のドラムとの間に巻き付けられて巻取線材束を形成する。内側のピンは、巻取線材束の内径を確保するリールピンである。外側のドラムは、巻取線材束を内壁側に保持する中空状のドラムである。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to Embodiment 1 of the present invention. Product 1 is a bar or wire manufactured by hot rolling. The
ポーリングリール2は、ギヤ3を経由してモータ4によって巻取り方向に回転駆動する。モータ4には、電源を供給するドライブ装置6が接続されている。ドライブ装置6は、主幹制御装置7が出力した速度基準を入力し、速度基準から算出されるトルク基準に基づいてモータ4を制御する。
The
また、モータ4には、実回転速度を検出する速度センサ5が取り付けられている。ドライブ装置6は、速度センサ5が出力する速度フィードバック値が速度基準と一致するようにモータ4を制御する速度フィードバック制御を実施する。速度フィードバック制御の制御周期は、例えば数ミリ秒である。
The motor 4 is attached with a
主幹制御装置7は、ポーリングリール2(具体的にはモータ4)の回転速度の速度基準を出力する。速度基準の基準値は、例えば最終圧延スタンド下流における製品1の速度と略一致するように設定されている。
The
また、主幹制御装置7は、ウォブリング制御を実施する。ウォブリング制御とは、リールの駆動回転数を基準値に対して上下変化させることでコイル径を制御し、コイルの充填率を上げ下げする制御である。主幹制御装置7は、ウォブリング制御の周期波(速度基準の周期的な増減を定めた波形)を予め記憶し、制御タイミング毎に速度基準を出力する。周期波の1周期中の速度基準の更新タイミング(制御タイミング)は、例えば数十ミリ秒毎であり、1周期は例えば数秒である。
In addition, the
図2は、ウォブリング制御の一例を説明するための図である。図2の一点鎖線20は、ウォブリングなしの場合の速度基準の基準値を示している。実線21は、ウォブリングの周期波による速度基準の変化の一例を示している。実線21の三角波において、t1からt5まではウォブリングなしの場合に比して速度基準が高い期間であり、コイル径が小さくなる。t5からt10まではウォブリングなしの場合に比して速度基準が低い期間であり、コイル径が大きくなる。t0からt10までが1周期分のウォブリング制御の周期波である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of wobbling control. A one-
ウォブリング制御によるコイル径の変化により、巻取中の製品1が外側のドラム又は内側のピンに強く接触し、製品1の疵の原因となる可能性がある。そこで、本実施形態のシステムでは、カメラ8、画像処理装置9、速度補正装置10を更に備えることで、製品1とポーリングリール2との接触状況を把握し、ポーリングリールのウォブリング制御における速度基準を自動的に補正して、製品1の疵を抑制することとした。
Due to the change of the coil diameter by the wobbling control, the product 1 being wound may come into strong contact with the outer drum or the inner pin, which may cause wrinkles of the product 1. Therefore, the system according to the present embodiment further includes a camera 8, an
カメラ8は、ポーリングリール2の回転軸方向に設けられ、外側のドラム、内側のピン、および巻き取られた製品1を撮影可能な位置に配置されている。カメラ8は、撮影した画像を画像データとして出力する。
The camera 8 is provided in the rotation axis direction of the
画像処理装置9は、カメラ8が出力した画像データを入力する。画像処理装置9は、画像データの色変化に基づいて、製品1とポーリングリールが接触した際に発生する火花を検出する。火花を検出した場合、画像処理装置9は、火花検出を示す信号を出力する。
The
速度補正装置10は、画像処理装置9が出力した火花検出を示す信号、および主幹制御装置7が出力した速度基準(主幹制御装置7からドライブ装置6へ出力するものと同じ速度基準)を入力する。速度補正装置10は、前回の制御タイミングにおける速度基準(前回値)および今回の制御タイミング(火花検出タイミング)における速度基準(今回値)の差に基づいて、ポーリングリール2の回転速度が増速中であるか減速中であるかを判定する。さらに速度補正装置10は、判定結果に応じて速度補正値を算出し出力する。
The
具体的には、ポーリングリール2の回転速度が増速側のタイミングで火花が発生した場合、製品1のコイル径は小さくなるタイミングであるので内側のピンに接触していると判断できる。この場合、速度補正装置10は、ウォブリングによる速度基準の増速割合を低減する方向へ補正するための速度補正値を出力する。
Specifically, when a spark is generated at the timing when the rotation speed of the
一方、ポーリングリール2の回転速度が減速側のタイミングで火花が発生した場合、製品1のコイル径は大きくなるタイミングであるので外側のドラムに接触していると判断できる。この場合、速度補正装置10は、ウォブリングによる速度基準の減速割合を低減する方向へ補正するための速度補正値を出力する。
On the other hand, when a spark is generated at the timing when the rotation speed of the
上述した主幹制御装置7は、速度補正装置10が出力した速度補正値を入力する。主幹制御装置7は、火花が検出されたタイミング後の周期波の速度基準を速度補正値に基づいて補正する。
The above-described
具体的には、火花検出の画像処理に1秒程度の時間がかかる場合では、前述のウォブリング制御の波形は2〜3秒以上の周期であるため、火花を検出した周期波の次の周期波から補正を開始する。図3は、ポーリングリール2の回転速度が減速側のタイミングで火花が発生した場合に、ウォブリング制御の波形を次の周期波から補正する例である。図3の例では、増速側のタイミング(時刻t1)で火花が発生した場合、実線21に示す予め記憶されたウォブリング制御の波形を、次の周期波(時刻t10)から破線22に示す波形に変更することで、製品1の疵発生を抑制する。
Specifically, when the image processing for spark detection takes about 1 second, the waveform of the wobbling control described above has a period of 2 to 3 seconds or more. Start correction from. FIG. 3 shows an example in which the waveform of the wobbling control is corrected from the next periodic wave when a spark occurs at the timing when the rotation speed of the
また、火花検出の画像処理が高速に演算可能である場合には、火花を検出した現在の周期波における所定の制御タイミングから、ウォブリング制御の波形の補正を開始してもよい。図4は、ポーリングリール2の回転速度が増速側のタイミングで火花が発生した場合に、ウォブリング制御の波形を次の制御タイミングから補正する例である。図4の例では、増速側のタイミング(時刻t1)で火花が発生した場合、実線21に示す予め記憶されたウォブリング制御の波形を、時刻t1の次の制御タイミングである時刻t2から破線23に示す波形に変更することで、製品1の疵発生を抑制する。
If the image processing for spark detection can be performed at high speed, correction of the wobbling control waveform may be started from a predetermined control timing in the current periodic wave in which the spark is detected. FIG. 4 shows an example in which the waveform of the wobbling control is corrected from the next control timing when a spark occurs at the timing when the rotation speed of the
(動作)
次に動作について説明する。製品1の先端がポーリングリール2に入ってきてウォブリング制御が開始されるまでは、所定の速度基準に基づく従来通りの速度制御が行われる。ウォブリング制御が開始されるとポーリングリール2の回転速度の速度基準が図2の実線21に示すように変化する。
(Operation)
Next, the operation will be described. Until the leading edge of the product 1 enters the
図5は、ウォブリング制御中における実施の形態1に係るシステムの制御ルーチンのフローチャートである。本制御ルーチンは、制御タイミング毎に実行される。図5に示す制御ルーチンでは、まず、ステップS100において、ウォブリング制御中であるか否かが判定される。ウォブリング制御開始後、ステップS110の処理に進む。 FIG. 5 is a flowchart of a control routine of the system according to the first embodiment during the wobbling control. This control routine is executed at every control timing. In the control routine shown in FIG. 5, it is first determined in step S100 whether or not wobbling control is being performed. After the wobbling control is started, the process proceeds to step S110.
ステップS110において、速度補正装置10は、画像処理装置9から火花検出を示す信号を入力したか否かを判定する。火花検出を示す信号が入力された場合、ステップS120の処理に進む。
In step S <b> 110, the
ステップS120において、速度補正装置10は、前回の制御タイミングにおける速度基準および今回の制御タイミング(火花検出タイミング)における速度基準から速度基準が増速中であるか否かを判定する。増速中と判定された場合、ステップS130の処理に進む。
In step S120, the
ステップS130において、速度補正装置10は、ウォブリングによる速度基準の増速割合を低減する方向へ補正するための速度補正値を出力する。その後、ステップS170において、主幹制御装置7は、火花が検出されたタイミング後の周期波の速度基準を速度補正値に基づいて補正する。例えば、図3のように次の周期波(時刻t10)から破線22に示すウォブリング波形に変更してもよいし、図4のように火花が検出された周期波の時刻t2から破線23に示すウォブリング波形に変更してもよい。
In step S <b> 130, the
上述したステップS120において、増速中と判定されなかった場合、ステップS140の処理に進む。ステップS140において、速度補正装置10は、前回の制御タイミングにおける速度基準および今回の制御タイミング(火花検出タイミング)における速度基準から速度基準が減速中であるか否かを判定する。減速中と判定された場合、ステップS150の処理に進む。
In step S120 described above, if it is not determined that the speed is being increased, the process proceeds to step S140. In step S140, the
ステップS150において、速度補正装置10は、ウォブリングによる速度基準の減速割合を低減する方向へ補正するための速度補正値を出力する。その後、ステップS170において、主幹制御装置7は、火花が検出されたタイミング後の周期波の速度基準を速度補正値に基づいて補正する。
In step S150, the
一方、上述したステップS100、ステップS110、ステップS140の判定条件が成立しない場合には、ステップS160の処理を実行する。ステップS160において、速度補正装置10は、速度基準に対する補正量が零である速度補正値を出力する。
On the other hand, when the determination conditions of step S100, step S110, and step S140 described above are not satisfied, the process of step S160 is executed. In step S160, the
(効果)
以上説明したように、本実施形態のシステムによれば、カメラ8が撮影した画像から火花を検出することにより、製品巻取中のポーリングリール2と製品1の接触状況を把握し、接触状況に応じて、ウォブリング制御の周期波の速度基準を自動的に補正することができる(図3の破線22、図4の破線23)。そのため、ポーリングリール2の回転速度が適切に調整されて、製品1の接触による製品の疵を抑制することができる。また、打ち込み管近くにピンチロール等を設けないためピンチ疵も生じない。また、オペレータの経験に依ることなく、画像データと速度基準データの同期性が確保できるため、確実にポーリングリール2の回転速度の微調整を行うことができ、製品1の疵を抑制できる。
(effect)
As described above, according to the system of the present embodiment, by detecting a spark from an image captured by the camera 8, the contact status between the
(変形例)
実施の形態1では、速度補正装置10は、主幹制御装置7が算出した速度基準を入力しているが、これに限定されるものではない。速度補正装置10は、速度基準に代えて速度フィードバック値(実回転速度)を入力として用いてもよい。この場合、速度フィードバック値は、速度センサ5からドライブ装置6および主幹制御装置7を介して速度補正装置10へ入力されるよう構成される。速度補正装置10は、速度センサ5により検出されたモータ4の実回転速度の前回値と今回値との差に基づいて、ポーリングリール2の回転速度が増速中であるか減速中であるかを判定する。
(Modification)
In the first embodiment, the
また、図2、図3では一例として三角波のウォブリングとしているが、台形波等の数秒の周期をもった周期波であってもよい。この場合も図2、図3の場合と同様に、ウォブリングの周期波の振幅を変えて補正する方法が適用できる。また、補正の方法はウォブリングの周波数の振幅を変える方法の他、周波数の位相やウォブリング周期を変える方法等であってもよい。 2 and 3 are triangular wave wobbling as an example, a periodic wave having a period of several seconds such as a trapezoidal wave may be used. In this case as well, as in the case of FIGS. 2 and 3, a method of correcting by changing the amplitude of the wobbling periodic wave can be applied. In addition to the method of changing the amplitude of the wobbling frequency, the correction method may be a method of changing the phase of the frequency or the wobbling period.
尚、実施の形態1に係るシステムにおいて、主幹制御装置7と速度補正装置10は、同一のプログラマブルロジックコントローラ(PLC)上に実装されてもよいし、別々のPLC上に実装されてもよい。画像処理装置9は、汎用コンピュータ上に実装可能である。
In the system according to the first embodiment, the
1 製品
2 ポーリングリール
3 ギヤ
4 モータ
5 速度センサ
6 ドライブ装置
7 主幹制御装置
8 カメラ
9 画像処理装置
10 速度補正装置
1
Claims (3)
速度基準の周期的な増減を定めた波形に基づいて各時刻における速度基準を出力するウォブリング制御を実行する主幹制御装置と、
前記主幹制御装置が出力する速度基準に応じて前記ポーリングリールを回転させるモータを駆動するドライブ装置と、
前記外側のドラムおよび前記内側のピンを撮影するカメラと、
前記カメラが撮影した画像から、前記棒鋼又は線材が前記ポーリングリールに接触した際に生じる火花を検出する画像処理装置と、
前記ウォブリング制御において、前記ポーリングリールの回転速度が増速中に前記火花が検出された場合に、前記波形の速度基準の増速割合を低減する速度補正値を算出し、前記回転速度の減速中に前記火花が検出された場合に、前記波形の速度基準の減速割合を低減する速度補正値を算出する速度補正装置と、を備え、
前記主幹制御装置は、前記速度補正装置が算出した速度補正値に基づいて、前記火花が検出されたタイミング後の前記波形の速度基準を補正すること、
を特徴とするポーリングリールの速度制御装置。 A polling reel speed control device comprising an inner pin that is a rotating shaft and an outer drum, and winding a steel bar or a wire between the inner pin and the outer drum by rotation,
A master control device that executes wobbling control that outputs a speed reference at each time based on a waveform that defines periodic increase and decrease of the speed reference;
A drive device for driving a motor for rotating the polling reel in accordance with a speed reference output by the master control device;
A camera for photographing the outer drum and the inner pin;
An image processing device that detects a spark generated when the steel bar or wire comes into contact with the polling reel from an image taken by the camera;
In the wobbling control, when the spark is detected while the rotation speed of the polling reel is increasing, a speed correction value that reduces the speed-based increase rate of the waveform is calculated, and the rotation speed is being reduced. A speed correction device that calculates a speed correction value that reduces the speed-based deceleration rate of the waveform when the spark is detected,
The master control device corrects the speed reference of the waveform after the timing at which the spark is detected based on the speed correction value calculated by the speed correction device;
A speed control device for a polling reel.
を特徴とする請求項1記載のポーリングリールの速度制御装置。 The speed correction device determines whether the rotation speed of the polling reel is increasing or decreasing based on a difference between a previous value and a current value of a speed reference output from the master controller. ,
The speed control device for a polling reel according to claim 1.
前記速度補正装置は、前記速度センサにより検出された前記モータの実回転速度の前回値と今回値との差に基づいて、前記ポーリングリールの回転速度が増速中であるか減速中であるかを判定すること、
を特徴とする請求項1記載のポーリングリールの速度制御装置。 A speed sensor for detecting an actual rotation speed of the motor;
Whether the rotational speed of the polling reel is increasing or decreasing based on the difference between the previous value and the current value of the actual rotational speed of the motor detected by the speed sensor. Determining
The speed control device for a polling reel according to claim 1.
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JP6428669B2 (en) | 2018-11-28 |
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