JP2650318B2 - 棒材端末検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は棒材をその長手方向に移動して切断装置に導
びき該棒材を先端から次々と定寸に切断してゆく装置に
おいてその棒材の後端の移動を確実，正確に検出しよう
とする装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に数メートルないし拾数メートルの棒鋼（以下棒
材という）を一直線状に複数本並べて例えば誘導加熱炉
に通し所定温度に加熱した後、これを定寸切断装置に導
びき一定長に切断してこれを次々と鍛造機に供給する過
程では棒材の継目が必ずしも定期的に切断位置に来ると
は限らない。このため従来から継目が鍛造製品に入るの
を防ぐため棒材の後端をビームセンサにより検出し棒材
の後端部分および先端部分を除外することにより継目が
製品化されるのを防ぐようにしている。そこでビームセ
ンサが棒材の後端の通過を検知してから該棒材の後端が
切断個所に位置するまでのフイードローラの必要な回転
数を演算することによつてその後端の移動を知り得るよ
うにすることが考えられるが、フイードローラが例えば
摩耗してフイードローラの回転数と棒材の実移動量との
関係が変わつて来たようなとき或いは材質によりフイー
ドローラと棒材との間で作用する摩擦力が変わつたよう
なときに正確にはその位置が把握できなくなるおそれが
あった。

また、従来のような単一のビームセンサにより棒材の
後端の通過を検出するものでは、その後端すなわち継目
がカツタとストツパ間にてそのどちら寄りにあるのか知
ることができない。ところが棒材の先端部や後端部は或
る範囲変形していることがあり、従つて継目に近いもの
も継目の影響を受けることがあつたが、従来ではその継
目の位置を正確に把握することができなかつたため上記
選定を適格にすることが出来なかつた。

さらには単一のビームセンサによる棒材後端の検出で
はそのビーム中にちようど棒材後端が停止することがあ
ると該センサのオン・オフ作動が不定になり検出ミスを
おこすおそれがあつた。

［発明の目的］ 本発明は上記欠点を解消し棒材の継目の移動を確実，
正確に検出し得るようにしようとするものである。

［目的を達成するための手段］ 本発明の棒材端末検出装置は上記目的を達成するた
め、一直線状に並べられた複数本の棒材をフイードロー
ラにより移送し、該棒材の先端をストツパに突き当てる
べく該フイードローラを過回転させた後、カツタを作動
させて該棒材の先端から一定長を次々と切断して定寸切
断品を製作する棒材切断装置において、フイードローラ
により移送される棒材の移動径路中に該棒材の後端の通
過をビームセンサにより検出する第１検出地点と第２検
出地点とをその間に少なくとも該棒材の許容最大切断長
よりも長い距離d₁を離して配設しフイードローラにはそ
の回転に従いパルスを出すパルスゼネレータを設けると
共にそのパルスを計数するカウンタを設け、棒材を１切
断長分移送させるためフイードローラが回転を始めてか
ら停止するまでの間にパルスゼネレータが出すパルス数
γと、棒材の後端が第１検出地点を通過してから切断の
ためにフイードローラが最初に停止するまでにパルスゼ
ネレータが出すパルス数α′と、棒材の後端が両検出地
点を通過する間に停止する該棒材の停止回数ｎと、棒材
の後端が両検出地点間で最後に停止してから第２検出地
点を通過するまでの間にパルスゼネレータが出すパルス
数βとを夫々検出し、これらのパルス数および停止回数
を基として、棒材の後端が第２検出地点を通過してから
該棒材の後端がストツパとカツタ間に至るまでの切断回
数を次式の演算結果の整数ｍより求め、ストツパとカツ
タ間における棒材の後端の偏位を次式の演算結果の端数
Ｑより求めることにより、各切断品の継目の有無および
その継目の偏位を判別し得るようにしたことを特徴とす
る棒材切断装置における棒材端末検出装置。

ただし上式のd₂は第２検出地点とカツタとの間の距離
である。またｃは棒材の切断長に対するフイードローラ
の過回転の割合で、切断長の設定時にその切断長に対し
一定の割合を所要過回転量として見込んで上式に算入す
る。

［作用］ ２つの検出地点を棒材の後端が実際に移動するときに
カウントされるパルス数を基に該棒材の後端がカツタ，
ストツパ間に至るときを演算により求めるので、その演
算された結果は常に正確に該棒材の後端の位置を把握で
きるものとなる。従つて作動不良のおそれは殆んどなく
なり、検出結果に対する信頼性が格段に向上する。

［実施例］ 第１図に示した実施例は請求項１に記載の発明に対応
するもので以下この実施例を説明する。

第１図において、１は棒材、２は該棒材の後端に一直
線状に並べられた次の棒材、３は先行する棒材１の先端
が当たつているストツパ、４はフイードローラ、５は該
フイードローラ４とストツパ３間に設けられたカツタで
ある。フイードローラ４はモータ駆動により矢印の方向
に回転動し、その回転に従いパルスを出すパルスゼネレ
ータPGがこれに設けられ、６はこのパルスゼネレータPG
で発生したパルスを計数するカウンタである。フイード
ローラ４が回転すると棒材１は矢印の方向に移送され、
その先端がストツパ３に当たつて衝止する。なお、棒材
２はこの棒材１の後端を追うように送りローラ（図示せ
ず）の回転動により進行する。しかして棒材1,2の移動
径路中にはビームセンサよりなる第１検出地点S₁と第２
検出地点S₂が距離d₁を離して設けられている。なおこの
距離d₁はこの切断装置の許容最大切断長よりも長く、し
かもこの実施例の場合第２検出地点S₂とカツタ５との距
離d₂に等しくしてある。カツタ５とストツパ３との距離
ｅがこの切断装置にていまセツトされている切断長で、
その切断長ｅはストツパ３を前後動させることで調節で
きるようになつている。

演算装置７には棒材１の後端が通過するときに検出さ
れる両検出地点S₁,S₂からの信号と、カウンタ６の計数
値と、カツタ５のカツト作動信号が入力される。

しかして、第１図上方に併記した段階状の線図は横軸
に棒材１の後端の移動（破断線で示す）量を採り縦軸に
パルスゼネレータPGから出るパルス数を採りその関係を
表わしたものである。このように階段状をなすのは棒材
１の先端がストツパ３に当たつてからなおもフイードロ
ーラ４は過回転（オーバーフイード）して棒材１の先端
が隙間なくストツパ３に当たり停止し得るよにしている
からである。なおその過回転量は切断長ｅの10％程度が
見込まれるがその割合はコントローラにて適宜調節でき
る。

さてこの棒材切断装置において、棒材１の後端１′が
第２検出地点S₂を通過してからストツパとカツタ５の間
に至るまでの切断回数は演算装置７にて演算される次の
（１）式の整数ｍとして求められる。また、ストツパ３
とカツタ５の間における後端１′の停止位置は（１）式
の演算結果の端数Ｑとして求められる。

ただし（１）式中 ｎは、棒材１の後端１′が両検出地点S₁,S₂間を通過
する間に該棒材１が停止した回数。

γは、棒材１を１切断長分移送させるためフイードロ
ーラ４が回転を始めてから停止するまでの間にパルスゼ
ネレータPGが出すパルス数（第１図に示す）。

α′は、棒材１の後端１′が第１検出地点S₁を通過し
てから切断のためフイードローラ４が最初に停止するま
でにパルスゼレネータPGが出すパルス数（第１図に示
す）。

βは、棒材１の後端１′が両検出地点S₁,S₂間で最後
に停止してから第２検出地点S₂を通過するまでの間にパ
ルスゼネレータPGが出すパルス数（第１図に示す）。

d₁は、両検出地点S₁,S₂間の距離。

d₂は、第２検出地点S₂とカツタ５の間の距離。

ｃは、棒材の切断長ｅに対するフイードローラ４の過
回転の割合で切断長ｅの設定の時にその切断長ｅに対し
一定の割合を所要過回転量として見込んでおく。

次に上記（１）式が導き出された経緯を説明する。

まず、第１検出地点S₁と第２検出地点S₂間（距離d₁）
で出来る切断品の個数ｎ′を求めると、その数ｎ′は
S₁,S₂間を通過するときのパルス数を材料個数に換算す
ることで次の（２）式で表わされる。

ここでｚは第１図に示したように棒材１の後端１′が
第１検出地点S₁を通過した後最初に停止したときの該後
端１′と第１検出地点S₁との間の距離を切断回数に換算
した値で（α′−ｂ）/aである。また、ｘは棒材１の後
端１′が第１検出地点S₁と第２検出地点S₂間にて最後に
停止してから第２検出地点S₂を通過する間の距離を切断
回数に換算した値でβ/aである。また、ａは棒材１が１
切断長移動するのにパルスゼレネータPGが発生するパル
ス数であるがこれはオーバーフイードの開始時点が不明
のため実測できない。またｂはフイードローラのオーバ
ーフイードに対応するパルス数でこれも実測不能であ
る。ところがa,bはγ,cを用いて次式（３）（４）にて
表われる。

これを上記（２）式に代入し、 となる。これがS₁,S₂間（距離d₁）で出来る切断品の個
数である。

一方、第２検出地点S₂とカツタ５間距離（d₂）で出来
る材料個数ｎ″は比例計算すればよいから次式で表わさ
れる。

こうして距離d₂にて出来る材料個数ｎ″を求めること
ができたが、棒材１の後端１′（継目に同じ）の位置を
把握するためには、この距離d₂で出来る切断品の個数に
上記ｘの値をプラスすればよい。

即ち、棒材１の後端１′が第２検出地点S₂を通過する
前の停止状態で考えるとストッパ３からその後端１′ま
での切断個数ｙは、 ｙ＝ｎ″＋ｘ＋１ （７） で表わされる。（ただし上記の＋１はカツタ５からスト
ツパ３の間の１個分を加算した結果である） ところがｘは、 であるから、（７）式に上記（６）式および（８）式を
代入すると となる。これが上記（１）式である。

しかしてこの算出結果を整数ｍと端数Ｑにわけると、
整数ｍは棒材の後端が第２検出地点S₂を通過してから該
棒材の後端がストツパ３とカツタ５間に至るまでの切断
回数になる。一方端数Ｑは、継目のストツパ３からの距
離を切断個性相当分で表わすものとなる。

次に第１図の実施例にて棒状１の場合を例にして一例
を（１）式を用いて算出してみると、この例では、d₁＝
d₂,c＝0.1、ｎ＝３、α′＝29、β＝16、γ＝40であっ
たとすれば、 となり、ｍ＝４、Ｑ＝0.58となる。

つまり、棒材１の後端が第２図検出地点S₂を通過して
から４回切断が行われた時に出来たものが継目である切
断品であることが判り、しかもその継目の位置はストツ
パ３から0.58の位置、即ち切断品の全長を１とした場合
にストツパ３から0.58の比率の位置にあることが判明す
る。即ちこの場合の継目位置は切断品の真中より少しカ
ッタ側寄り（0.08個分相当）位置にあることが判明す
る。このように継目が略々真中にあるときはこのｍ（＝
４）回目の切断部中に棒材１の後端の変形部分と棒材２
の前端の変形部分とが略々含まれていると考えてよいの
でこのｍ回目の切断品のみを排棄する。これに対して継
目がストッパ３の近くにあるときはそのｍ回目の切断品
と（ｍ−１）回目の切断品とを排棄することで変形部分
が製品化されるのを防ぐ。また継目がカッタ５の近くに
あるときはｍ回目の切断品と（ｍ＋１）回目の切断品を
同様の理由で排棄する。即ち、この装置の検出誤差を個
数換算でδとすると、この誤差δと端数Ｑとの大小を次
の（イ）〜（ハ）に従い判別して排棄すべき切断品を決
める。

（イ）δ＜Ｑ＜１−δの場合ｍ回目を排棄する。

（ロ）Ｑ≧１−δの場合（ｍ＋１）回目とｍ回目を排棄
する。

（ハ）Ｑ≦δの場合ｍ回目と（ｍ−１）回目を排棄す
る。

このようにして端数Ｑの大きさに応じて排棄すべき切
断品を選定することにより継目とその近傍が製品化され
ることを防ぐと同時に歩留りを向上することができる。

第１図の実施例は２つの検出地点S₁,S₂に夫々１つず
つビームセンサを設けたものについて説明したが、各検
出地点S₁,S₂に第２図に示したようにビームセンサを２
つずつ棒材の許容最小切断長よりも短い間隔を置いて配
設し、そのいずれか一方のビームセンサが作動すること
で該各検出地点を棒材の後端が通過したことを検出する
ようにすることで検出ミスを防止できる。第２図はこの
ように各検出地点S₁,S₂に夫々２つのビームセンサPH1,P
H1′,PH2,PH2′を配設したものである。こうして各検出
地点ごとに２つのビームセンサを設けることで棒材後端
の通過をより確実に検出し得る。即ち単一のビームセン
サでは移動径路を横断するビーム中に頂度棒材後端が停
止しビームを部分的に遮断しているような場合に該セン
サが作動しない場合があり、そのために検出ミスを起こ
すおそれがあるのに対し、ダブルビームを用い許容最小
切断長よりも短間隔の２点にて棒材後端を検出するよう
にすればいずれか一方のビームセンサは必ず作動するの
で検出ミスが防止できる。

さらにこのようなダブルビームを用いることで次に説
明する効果的な利用ができる。即ち第１図の実施例では
フィードローラの過回転の割合ｃについて切断長の設定
時に一定値を見込んでその値（例えば前例では0.1）を
（１）式に代入するほかなかったので正確を欠くきらい
があったが、この割合ｃはダブルビームを用いた場合次
のように演算により正確に求めることが可能となる。即
ちこれは棒材を１切断長分移送させる間にその両ビーム
センサのいずれもが作動した場合の両ビームセンサが作
動する間にパルスゼネレータが出したパルス数を基とし
て演算により求めるもので、いま第２図に示したよう
に、棒材１が１切断長分移送される間にビームセンサPH
1,PH1′のいずれもが作動したときそのビームセンサPH
1,PH1′が作動する間にパルスゼネレータPGが出すパル
ス数ΔP₁をカウントする。また同様に棒材１が１切断長
分移送される間にビームセンサPH2,PH2′のいずれもが
作動したときそのビームセンサPH2,PH2′が作動する間
にパルスゼネレータPGが出すパルス数ΔP₂をカウントす
る。PH1,PH1′間の距離Δd₁およびPH2,PH2′間の距離Δ
d₂は定数であるから、１パルス当たりの距離X₁,X₂は、 X₁＝Δd₁/ΔP₁ X₂＝Δd₂/ΔP₂ にて計算される。ここでX₁,X₂は常に最新の値を採って
もよいが、最新の値が何らかの一時的外乱により異常値
になるのをさけるため例えば過去５回の平均を採る。
ここで第２図に示す距離d₁′を用いて１カット分の有効
長LAは次式より算出できる。

ただし（10）式中ｎは検出地点S₁,S₂間での棒材１の
停止回数である。

このd₁′は、検出地点S₁,S₂間の各ビームセンサ間距
離d₁と、上記平均と、棒材１が移動開始してからその
後端１′がビームセンサPH1を通過するまでにパルスゼ
ネレータPGが出すパルス数ｕと、棒材１の後端１′が両
検出地点S₁,S₂間で最後に停止してからその後端１′が
ビームセンサPH2を通過するまでの間にパルスゼネレー
タPGが出すパルス数ｖを使えば次式のように表わされ
る。

d₁′＝d₁＋ｕ−ｖ （11） このため（10）式の有効長さLAはさらに次式で表わさ
れる。

そうすると過回転の割合ｃは次式にて求められる。

ただし上式中γは前記（１）式に用いたγと同じく棒
材１が切断長分移送させるためフィードローラが回転を
始めてから停止するまで間にパルスゼネレータPGが出す
パルス数である。

こうして（13）式より演算した過回転の割合ｃを
（１）式に代入することで（１）式の演算結果に対する
信頼性はさらに向上する。なお上記は運転中毎回更新
してゆき常に新しいデータを使用することによりフィー
ドローラの摩耗等の影響もそのデータ中に加味されるの
で、常に正確に過回転量を把握できる。

以上の実施例は２つの検出地点S₁,S₂を備えたものに
ついて説明したが、両検出地点S₁,S₂の誤検出に基づく
誤作動を防ぐためにはさらに第３検出地点S₃を設備し、
この第３検出地点S₃から得られたデータと前記第１検出
地点S₁,第２検出地点S₂から得られたデータとを照合
し、その整合性を判定することにより演算結果に対する
信頼性をさらに高いものとすることができる。即ち、第
３図に示したように、第１検出地点S₁と第２検出S₂と第
３検出地点S₃と夫々その間に棒材の許容最大切断長より
も長い距離を離して配設し、棒材の後端が各検出を通過
するときのカウンタのパルス計算値どうしの整合性を判
定するようにすることによりさらに検出精度が向上す
る、なおこの場合も各検出地点S₁,S₂,S₃にはビームセン
サを２つずつ併設して前記ダブルビーム方式を採ること
により、検出ミスをなくすと同時に過回転割合の正確な
把握を可能にする。

［発明の効果］ 以下実施例について説明したように本発明の棒材端末
検出装置は、棒材の後端の移動を正確に検出することが
できるので、継目が製品化されるのを防ぐと共に歩留を
向上させる有益な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した棒材端末検出装置の
作動説明用図、第２図は同上装置のダブルビーム方式の
場合の作動説明用図、第３図は３つの検出地点を設けた
場合の同上のビームセンサの配置図である。 1,2……棒材、１′……棒材の復端、３……ストッパ、
４……フィードローラ、５……カッタ、６……カウン
タ、７……演算装置、PG……パルスゼネレータ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一直線状に並べられた複数本の棒材をフイ
   ードローラにより移送し、該棒材の先端をストツパに突
   き当てるべく該フイードローラを過回転させた後、カツ
   タを作動させて該棒材の先端から一定長を次々と切断し
   て定寸切断品を製作する棒材切断装置において、フイー
   ドローラにより移送される棒材の移動径路中に該棒材の
   後端の通過をビームセンサにより検出する第１検出地点
   と第２検出地点とをその間に少なくとも該棒材の許容最
   大切断長よりも長い距離d₁を離して配設し、フイードロ
   ーラにはその回転に従いパルスを出すパルスゼネレータ
   を設けると共にそのパルスを計数するカウンタを設け、
   棒材を１切断長分移送させるためフイードローラが回転
   を始めてから停止するまでの間にパルスゼネレータが出
   すパルス数γと、棒材の後端が第１検出地点を通過して
   から切断のためにフイードローラが最初に停止するまで
   にパルスゼネレータが出すパルス数α′と、棒材の後端
   が両検出地点を通過する間に停止する該棒材の停止回数
   ｎと、棒材の後端が両検出地点間で最後に停止してから
   第２検出地点を通過するまでの間にパルスゼネレータが
   出すパルス数βとを夫々検出し、これらのパルス数およ
   び停止回数を基として、棒材の後端が第２検出地点を通
   過してから該棒材の後端がストツパとカツタ間に至るま
   での切断回数を次式の演算結果の整数ｍより求め、スト
   ツパとカツタ間における棒材の後端の偏位を次式の演算
   結果の端数Ｑより求めることにより、各切断品の継目の
   有無およびその継目の偏位を判別し得るようにしたこと
   を特徴とする棒材切断装置における棒材端末検出装置。 ただし上式のd₂は第２検出地点とカツタとの間の距離で
   ある。またｃは棒材の切断長に対するフイードローラの
   過回転の割合で、切断長の設定時にその切断長に対し一
   定の割合を所要過回転量として見込んで上式に算入す
   る。
2. 【請求項２】各検出地点にビームセンサを２つずつ棒材
   の許容最小切断長よりも短い間隔を置いて配設し、その
   いずれか一方のビームセンサが作動することで該各検出
   地点を棒材の後端が通過したことを検出するようにした
   請求項１に記載の棒材切断装置における棒材端末検出装
   置。
3. 【請求項３】各検出地点にビームセンサを２つずつ棒材
   の許容最小切断長よりも短い間隔を置いて配設し、請求
   項１に記載の過回転の割合ｃを棒材を１切断長分移送さ
   せる間にその両ビームセンサのいずれもが作動した場合
   の両ビームセンサが作動する間にパルスゼネレータが出
   すパルス数を基として演算により求め、さらにこの割合
   ｃを運転中に最新の上記パルス数を繰り入れることで更
   新することを特徴とした棒材切断装置における棒材端末
   検出装置。
4. 【請求項４】ビームセンサによる第１検出地点と第２検
   出地点と第３検出地点とを夫々その間に棒材の許容最大
   切断長よりも長い距離を離して配設し、棒材の後端が各
   検出地点を通過するときのカウンタのパルス計数値どう
   しの整合性を判定するようにした請求項１または２また
   は３に記載の棒材切断装置における棒材端末検出装置。