JP5028861B2 - フライングシャーの切断制御装置 - Google Patents

Description

フライングシャーは、鉄鋼圧延ラインに設置され、搬送走行中の圧延材の先端部あるいは尾端部のクロップ切断、あるいは分割切断を行うものであり、この発明は、被切断材（圧延材）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は従来のフライングシャーの切断制御装置を示すシステム構成図である（例えば、特許文献１参照）。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、２は圧延機スタンドを示す。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である。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用電動機７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）６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用電動機７を起動してシャーブレード４を回転させ、所定の長さで材料、すなわち被切断材６を切断する。５はシャー回転方向である。
シャー駆動用電動機７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の駆動軸あるいはシャーとスタンド間に設けられたメジャリングロール（図示せず）に取り付けたパルスジェネレータ１１のパルス信号をパルスカウンター１２でカウントすることによって材料の走行距離をトラッキングし、その結果に基づいて、切断長設定手段1３によって設定された設定長さで、材料が切断できるようにシャー駆動用電動機７の起動タイミングを生成し、ドライブ装置８に起動指令を与えるものである。
以下に、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する。シャーブレード４は決められた待機位置で被切断材６が搬送されてくるのを待つ。被切断材６が搬送されてきた事を材料検出器１０で検出した後、パルスカウンター１２の出力を用いて材料の搬送距離をトラッキングし、材料先端が所要の位置に達したタイミングでシャー駆動用電動機７を起動させ、設定した材料長さに切断する。
ここで、シャー駆動用電動機７の起動タイミングを生成するＬcutは、（１）式で表される。

ここで、Ｖ：材料速度、Ｔ2：シャー起動から切断までの時間
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に制御される。
したがって、シャー起動から切断までの時間Ｔ2は、（３）式で示される。

Ｌｃ：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（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７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。

このような従来のフライングシャー切断制御装置では、シャーが起動してからカットするまでの間に材料が進む距離の予測演算に誤差が多く、そのために 設定された切断長に対し、切断精度が問題になることあった。この切断精度を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１７８６１３号公報

しかし、従来技術でも、やはり、シャーが起動してからカットするまでの間に材料が進む距離の予測演算に誤差を合理的に補償することができなかった。
図４は、（３）式の関係を縦軸にシャー速度ＶＫ 横軸に時間をとって図示したものである。前記の（３）式の関係式は、起動後、一定の加速度αで、直線加速し、図中の実線で示す速度パターンで、切断点にＴ２秒後に到達することを前提としている。
しかしながら、実際には、ドライブ装置８の速度制御系の応答の遅れや、機械系のガタなどの影響を受けるため、実際のシャーブレード４の速度パターンは、図中に、破線で示すとおり実線で示した理論的なパターンから相当遅れたものになる。
従来、このようなシャーブレード４の速度パターンの理論値との乖離によって発生するシャーブレード４の起動タイミングの演算誤差を補正するために、補正項Ｖｔｄを (5)式に導入する場合があった。
すなわち、(６)式で得られるＬｃｕｔをシャー駆動用電動機７の起動タイミングとしていた。

ここで、ｔｄは、起動補正遅れ時間でシャーブレード４の速度パターンなどから推定して適当な固定値としてあらかじめブレード起動タイミング演算手段９に記憶させておく。
このような補正項の導入によって、一定の精度の改善は得られるが、シャーブレードタイミングの誤差は単純に材料速度Ｖの１次関数とならないために このような補正項の導入による切断精度の向上にも限界があった。

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、シャーブレードの起動タイミングの演算誤差を補正することによって 設定切断長に対して高精度で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、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を備えたクロップシャー本体と、ドラムの回転軸と連結されたシャー駆動電動機と、シャー駆動電動機を制御、駆動するドライブ装置と、パルス信号をカウントすることによって被切断材の走行距離をトラッキングするパルスカウンターと、被切断材の切断長さを設定する切断長設定手段と、シャー起動から切断までの時間及び被切断材の走行距離を演算することでシャー駆動電動機の起動タイミングを生成するブレード起動タイミング演算手段とを備え、圧延機スタンドから圧延されてくる被切断材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を起動し、シャーブレードを回転方向に回転させて、所定の長さで被切断材を切断するフライングシャーにおいて、ブレード軸に取り付けられ、シャーブレードが切断点に到達したタイミングを検出するシャー切断点検出手段と、シャー切断点検出手段のタイミング検出結果とパルスカウンターのカウント値から、切断長さ実績を演算する切断長さ実績演算手段と、切断長さ実績演算手段の演算結果に基づいて、ブレード起動タイミングを補正するブレード起動タイミング補正値演算手段とを備えたものである。

この発明によれば シャーブレードの起動タイミング予測誤差を有効に補正するために切断長さ実績を演算して、その結果も基づいて、ブレード起動タイミングを補正する手段を設けたので、切断長精度の高い制御が可能となる。

実施の形態１．
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システム構成図である。図１に基づいて説明する。
この発明の実施の形態１は、図３の従来のフライングシャーの切断制御装置に対して、ブレード軸に取り付けられ、シャーブレード４が切断点に到達したタイミングを検出するシャー切断点検出手段１４と、シャー切断点検出手段１４のタイミング検出結果と、パルスカウンター１２のカウント値から、切断長さ実績を演算する切断長さ実績演算手段１５と、切断長さ実績演算手段１５の演算結果に基づいて、ブレード起動タイミングを補正するブレード起動タイミング補正値演算手段１６とを設けたことを特徴としている。

次に、この発明の構成に対する作用について、図２を用いて説明する。
図２の下部には、パルスジェネレータ１１を積算したパルスカウンター１２の出力の時間的な変化を示している。パルスカウンター１２の出力値１７が、カットタイミングカウンター値１８に到達したタイミング、すなわち材料の先端が、ブレード起動タイミングＬcutとなったとき、シャーを駆動するドライブ装置８に対してカット指令が生成される。
カット指令生成後、同一のパルスカウンター１２を用いて、今度は、カット指令生成からのパルスカウンター１２を積算する。
シャーブレード４は、ブレード起動タイミングの生成により、加速を開始し、切断点に到達したとき、被圧延材６を切断する。この切断のタイミングをブレード軸に取り付けられたシャー切断点検出手段１４で検出する。
この検出タイミングにおけるパルスカウンター値、すなわちシャーブレード切断点到達時のカウンター値１９を検出することによって、切断長実績長Ｌactが、演算できる。この切断長実績値Ｌactを記憶しておき、その当該材の切断長設定値Ｌcutと比較する。 切断長実績値Ｌａｃｔと 切断長設定値Ｌｃｕｔの差が、カットタイミングの誤差によって発生した切断長制御誤差 ΔＬeである。
ΔＬｅを用いて（７）式で、Ｌｃｕｔを演算し、次材の切断制御においてカット指令の生成タイミングＬｃｕｔを求める。

このようにして求められたＬｃｕｔは、ΔＬｅによって、補正されているために、高精度での切断制御が可能になる。

実施の形態２．
一本ごとに偏差ΔＬｅを求めて、次の材料に反映させる代わりに次のように補正を行ってもよい。
切断長制御誤差ΔＬｅを 材料速度Ｖの関数 として（８）式を仮定する。

ここで、ａとｂは設備によって一義的に決まる定数である。
少なくとも２つの異なる速度Ｖ１およびＶ２において、ΔＬｅを前述のパルスカウンター１２を用いて実測し、記憶しておけば、この記憶値を用いて、上記の定数ａとｂを同定することができる。
このようにして求められた（８）式のΔＬｅをブレード起動タイミング演算手段９に保存しておき、（７）式で求めたＬｃｕｔでカット起動タイミングを生成するようにすることによって切断精度を向上させることができる。

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システム構成図である。 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動作を説明するための説明図である。 従来のフライングシャーの切断制御装置を示すシステム構成図である。 従来のフライングシャーの切断制御装置の動作を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 圧延方向
２ 圧延機スタンド
３ シャー本体
４ シャーブレード
５ シャー回転方向
６ 被切断材（圧延材）
７ シャー駆動用電動機
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
１２ パルスカウンター
１３ 切断長設定手段
１４ シャー切断点検出手段
１５ 切断長さ実績演算手段
１６ ブレード起動タイミング補正値演算手段
１７ パルスカウンター値
１８ カットタイミングカウンター値
１９ シャーブレード切断点到達時のカウンター値

Claims (1)

1. 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を備えたクロップシャー本体と、前記ドラムの回転軸と連結されたシャー駆動電動機と、前記シャー駆動電動機を制御、駆動するドライブ装置と、パルス信号をカウントすることによって被切断材の走行距離をトラッキングするパルスカウンターと、前記被切断材の切断長さを設定する切断長設定手段と、シャー起動から切断までの時間及び被切断材の走行距離を演算することで前記シャー駆動電動機の起動タイミングを生成するブレード起動タイミング演算手段とを備え、圧延機スタンドから圧延されてくる被切断材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前記シャー駆動電動機を起動し、前記シャーブレードを回転方向に回転させて、所定の長さで被切断材を切断するフライングシャーにおいて、
   ブレード軸に取り付けられ、前記シャーブレードが切断点に到達したタイミングを検出するシャー切断点検出手段と、
   前記シャー切断点検出手段のタイミング検出結果と前記パルスカウンターのカウント値から、切断長さ実績を演算する切断長さ実績演算手段と、
   前記切断長さ実績演算手段の演算結果に基づいて、ブレード起動タイミングを補正するブレード起動タイミング補正値演算手段と、
   を備えたことを特徴とするフライングシャーの切断制御装置。

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