JP5820611B2 - 切断装置及び切断装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、フリクション方式で走行する走行台車を左右に有するフレームプレーナ（ガス切断装置）をはじめとする切断装置に係り、左右の各車輪径の差や車輪とレールの滑り等に起因する走行距離のズレを抑制して、正確な直進が可能な切断装置及び切断装置の制御方法に関する。

従来、ガス切断をはじめとする被加工材を切断する技術分野において、例えば、被切断材を載置する切断定盤の両側（左右）にフリクション方式で走行する走行台車を設け、これら走行台車間にガス切断トーチ等の切断手段を設けたビーム（梁）を渡して連結し、走行台車を直進させながら被加工材を直線的に切断するフレームプレーナ等の切断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特公昭４６‐３４２２０号公報

ところで、フリクション方式で走行する切断装置では、左右の走行台車のそれぞれにサドル（一方をメインサドル、他方をサブサドルとする）が設けられているが、これら左右の走行台車のそれぞれに設けられた車輪は、加工精度等による車輪径違いや車輪とレールとの滑りにより、メインサドルとサブサドルの走行距離に差が生じることがある。

具体的には、メインサドル及びサブサドルにおいて、車輪径の差異、又は車輪とレールとの滑りによる走行距離のズレがあると、走行距離に差が生じ、長い距離を走行させる場合には、メイン及びサブの車輪の回転量が同じであっても、台車がねじられてしまい、両輪駆動により正確に直進することが困難となる。

また、フリクション駆動により走行する切断装置では、片側のサドルの車輪のみモータにて駆動して、他方のサドルの車輪は駆動させないようにした片側駆動が行われている。しかしながら、レールスパンが大きな切断装置では、駆動しない片側が遅れてしまうため、片側のみで駆動することが困難という問題があった。

そこで、切断装置において左右の走行台車の駆動モータを同期させて駆動する場合に、メイン及びサブの走行台車で実際の移動量にズレが生じないように、これらメイン及びサブのサドルでズレが生じないように、両側ともラック／ピニオンを用いて走行させている。
しかしながら、このようなラック／ピニオンを用いる場合、設備の製作コストが大きくなるため、両側が車輪とレールのフリクションにより駆動する場合でも、車輪の移動量に差が生じるのを抑制して、両輪駆動でも正確な直進を可能とする技術的な手段に対する強い要請がある。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、メイン及びサブの走行台車がレールに対する摩擦力で駆動されるフリクション方式の走行台車を用いた切断装置において、各車輪径の差、又は車輪とレールとの滑り等による走行距離のズレを抑制して、正確な直進が可能な切断装置及び切断装置の台車駆動方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、被加工材を載置する定盤の両側に配置されフリクション駆動により走行するメイン及びサブ走行台車と、前記メイン及びサブ走行台車を連結するビームと、前記ビームに配置された切断手段と、制御部とを備え、前記制御部が前記メイン及びサブ走行台車の走行を制御して、前記被加工材を前記切断手段により切断する切断装置であって、 前記メイン及びサブの走行台車は、それぞれ駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される駆動輪と、前記走行台車の走行に従動する従動輪と、前記従動輪の回転量を検出する位置検出手段と、を備えるとともに、前記メイン及びサブ走行台車の少なくともいずれかは、前記駆動モータから前記駆動輪への回転伝達を継断制御する伝達制御手段を備え、前記制御部は、前記位置検出手段が検出した回転量に基づいて前記駆動モータを制御するとともに、前記メイン及びサブの走行台車を所定距離移動させた際に検出された回転量の差に基づき、前記駆動モータの回転を補正する走行距離補正手段を備え、前記伝達制御手段により前記駆動モータと前記駆動輪との伝達を断状態として前記メイン及びサブの走行台車を無負荷にして検出した前記移動距離差に基づいて補正量を決定するように構成されていることを特徴とする。

この発明に係る切断装置によれば、制御部が、位置検出手段が検出した回転量に基づいて駆動モータを駆動する際に、メイン及びサブの走行台車を所定距離移動させて検出した回転量の差に基づいて補正をするので、例えば、車輪の径の差や車輪とレールとの滑りがあっても、メイン及びサブの走行台車の走行距離のズレの発生を抑制して、正確に直進させることができる。その結果、メイン及びサブの走行台車における駆動力伝達にラック／ピニオンを使用することなく、製作コストを削減することができる。また、メイン及びサブ走行台車の少なくともいずれかが備えている伝達制御手段により、駆動モータから駆動輪への伝達を断状態としてメイン及びサブの走行台車を無負荷にして移動可能とした状態で検出した回転量の差に基づいて駆動モータの補正量を決定するので、車輪とレール間のすべりが影響しない正確な補正量を把握することができる。その結果、走行距離のズレを適切に補正することができる。

請求項２に記載の発明は、被加工材を載置する定盤の両側に配置されフリクション駆動により走行するメイン及びサブ走行台車と、前記メイン及びサブ走行台車を連結するビームと、前記ビームに配置された切断手段と、制御部とを備え、前記制御部が前記メイン及びサブ走行台車の走行を制御して、前記被加工材を前記切断手段により切断する切断装置の制御方法であって、前記メイン及びサブそれぞれの走行台車が、駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される駆動輪と、前記走行台車の走行に従動する従動輪と、前記駆動モータから前記駆動輪への回転伝達を継断制御する伝達制御手段と、前記従動輪の回転量を検出する位置検出手段とを備え、前記制御部が、前記位置検出手段が検出した回転量に基づいて前記駆動モータを制御するとともに、前記メイン及びサブの走行台車の走行距離差により前記駆動モータの回転を補正するように構成されている場合に、前記伝達制御手段により前記駆動モータから前記駆動輪への伝達を断状態とすることで前記メイン及びサブの走行台車を無負荷にした状態で、所定距離移動させた際に検出された回転量の差に基づいて補正量を決定することを特徴とする。

この発明に係る切断装置の制御方法によれば、伝達制御手段により駆動モータから駆動輪への伝達を断状態として、メイン及びサブの走行台車を無負荷にした状態で所定距離移動させた際に検出した回転量の差に基づいて補正量を決定し、位置検出手段が検出した回転量を上記補正量に基づいて補正して駆動モータを制御するので、メイン及びサブの走行台車の走行距離のズレの発生を抑制して、正確に直進させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の切断装置の制御方法であって、前記補正量を決定する場合に、前記メイン及びサブ双方の走行台車について、前記伝達制御手段により前記駆動モータから前記駆動輪への伝達を断状態としてから前記補正量を決定することを特徴とする。

この発明に係る切断装置の制御方法によれば、メイン及びサブの走行台車の双方について、伝達制御手段により駆動モータから駆動輪への伝達を断状態としてから補正量を決定するので、走行距離のズレを適切に補正することができる。

この発明にかかる切断装置及び切断装置の制御方法によれば、メイン及びサブの走行台車間の走行距離差の発生が抑制されるので、メイン及びサブの走行台車を正確に直進させることができる。

本発明に係るガス切断装置の全体構成を示す平面図である。 図１の正面図である。 図１及び図２の走行台車の部分を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る伝達制御手段を示す図であり、（A）は駆動モータが駆動輪と「継」状態を、（B）は駆動モータが駆動輪と「断」状態を示している。 本発明の一実施形態に係る走行台車の従動輪とエンコーダを示す正面図である。 一実施形態に係る走行台車の従動輪とエンコーダを示す平面図である。 図６のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図７のＶII−ＶIIで示す部分の拡大図である。 本発明の一実施形態に係るガス切断装置の制御のためのブロック図である。

以下、図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１及び図２は、一実施形態に係るガス切断装置を説明する図であり、符号１００はガス切断装置（例えば、ガストーチの直進により被加工材を切断するフレームプレーナ）を、符号１は鋼板等の被切断材Ｗが載置される定盤を示している。

ガス切断装置１００は、被加工材Ｗを載置する定盤（切断定盤）１と、定盤１の両側を走行するメイン及びサブの走行台車１０、１０（メインの走行台車１０とサブの走行台車１０）と、メイン及びサブの走行台車１０、１０間に形成されたビーム１１と、駆動制御部（制御部）Ｃとを備え、ビーム１１にはガス切断トーチ１３が配置され、駆動制御部Ｃの指示によって、メイン及びサブの走行台車１０、１０が走行するとともにガス切断トーチ１３により被加工材Ｗを切断するようになっている。

定盤１の左右両側には、２本のレール２が平行に配置され、各レール２上には走行台車１０が配置されて、フリクション駆動により走行するようになっている。
なお、図１、２において、左側はメインの走行台車１０を、右側はメインの走行台車１０と左右対称で同一構造とされたサブの走行台車１０である。

ビーム１１は、メイン及びサブの走行台車１０、１０を連結するフレーム１２と、フレーム１２の下部に間隔をあけて配置され、先端を下方に向けて設けられた複数のガス切断トーチ１３と、これらガス切断トーチ１３に可燃ガスを供給する配管部１４とを具備している。

次に、図３〜図８を参照して、レール２上を走行するメイン及びサブの走行台車１０、１０について説明する。
メイン及びサブの走行台車１０、１０のそれぞれは、図３に示すように、レール２上を走行する台車部２０と、台車部２０上に設けられた車体となるサドル２１と、サドル２１上に設けられた操作盤２２と、操作盤２２を操作する操作者Ａが乗るための操作ステップ２８が設けられている。

台車部２０は、台車フレーム２３と、駆動輪２４と、従動輪２５とを備えており、駆動輪２４と従動輪２５は、台車フレーム２３に間隔をあけてそれぞれレール２上を走行するように配置され、台車フレーム２３上に設けられた駆動機構２６により駆動輪２４が駆動されるようになっている。

駆動機構２６は、駆動モータＭと、減速機２６Ａと、駆動ロータ２６Ｂと、伝達制御手段２７とを備えており、駆動モータＭの回転が、減速機２６Ａ及び伝達制御手段２７を介して駆動輪２４に伝達されるようになっている。
伝達制御手段２７は、駆動モータＭからメイン及びサブの走行台車１０、１０の駆動輪２４への回転伝達を、「継」、「断」制御するようになっている。なお、駆動モータＭは、メイン及びサブの走行台車１０、１０と対応してメイン駆動モータＭｍ及びサブ駆動モータＭｓが設けられ、メイン駆動モータＭｍ及びサブ駆動モータＭｓに対応して伝達制御手段２７が設けられている。

伝達制御手段２７は、回動支持部２７Ａと、駆動モータＭ及び減速機２６Ａ、駆動ロータ２６Ｂを載置し一端側が回動支持部２７Ａに回動可能に支承された支持フレーム２７Ｂと、例えば、ダイヤフラム等により支持フレーム２７Ｂを回動する駆動部材２７Ｃと、駆動部材２７Ｃに抗して支持フレーム２７Ｂの他端側を付勢するバネ等の付勢部材２７Ｄとを備えている。

かかる構成により、駆動部材２７Ｃが収縮すると、付勢部材２７Ｄが支持フレーム２７Ｂを回動支持部２７Ａ周りに矢印Ｒ１方向に回動することで駆動ロータ２６Ｂが駆動輪２４と接続されて伝達制御手段２７が「継」状態となり、駆動モータＭから駆動輪２４への回転駆動が伝達されるようになっている。

また、伝達制御手段２７は、駆動部材２７Ｃが伸張すると、支持フレーム２７Ｂが付勢部材２７Ｄに抗して回動支持部２７Ａ周りに矢印Ｒ１方向に回動することで駆動ロータ２６Ｂと従動輪２５の間に間隙Ｊが形成されて伝達制御手段２７が「継」状態となり、駆動モータＭの回転が駆動輪２４に伝達されないようになっている。

走行距離検出手段３０は、図６〜図８に示すように、収納容器となるケーシング３１と、従動輪２５の回転軸２５Ａと同軸に固定された従動ギア３２と、従動ギア３２に噛合された検出ピニオン３３と、エンコーダ（パルスジェネレータ）Ｇ（以下、メイン／サブのエンコーダＧｍ、Ｇｓという場合がある）とを備え、支持軸３４は、ベアリング３５を介してケーシング３１に回転自在に支持され、検出ピニオン３３の回転が支持軸３４によりメイン／サブのエンコーダＧｍ、Ｇｓに伝達されるようになっている。

メイン／サブのエンコーダＧｍ、Ｇｓは、検出した従動輪２５の回転量を操作盤２２内の駆動制御部Ｃにパルス信号として出力し、駆動制御部Ｃは、メイン／サブのエンコーダＧｍ、Ｇｓからのパルス信号に基づいてメイン及びサブの走行台車１０、１０の位置（走行距離）を算出し、メイン及びサブの走行台車１０、１０を予め設定した位置に移動するように駆動モータを駆動するようになっている。この実施形態では、例えば、メインの走行台車１０が予め設定した位置となるようにメイン駆動モータＭｍを駆動し、サブ駆動モータＭｓには、メイン及びサブの走行台車１０、１０の従動輪２５の回転量差に基づいて補正した信号を出力することで、メイン及びサブの走行台車１０、１０が同じ距離を走行するようになっている。

この実施形態では、メイン／サブのエンコーダＧｍ、Ｇｓが車輪とレール２のすべりの影響を受け難い点で好適なため、メイン／サブのエンコーダＧｍ、Ｇｓがそれぞれ従動輪２５の回転を検出する構成としている。
また、車輪表面の汚れや片当たりまたはすべり等により、ローラの検出精度が低下するのを抑制するため、従動輪２５と同軸の従動ギア３２を取り付け、エンコーダＧの軸に組み込んだ検出ピニオン３３を、この従動ギア３２に噛み合わせて検出する方式とすることが好適である。

駆動制御部Ｃは、図９に示すように、演算部５０と、メイン側駆動制御部５１と、サブ側駆動制御部５２と、補正量計算部５２ａと、メインのサーボアンプ５３と、サブのサーボアンプ５４とを備え、メイン及びサブの走行台車１０、１０の既定距離当たりの走行距離差（ｄ１）に基づいて車輪の回転速度の補正量を決定するようになっている。
演算部５０は、メイン側駆動制御部５１及びサブ側駆動制御部５２に、基準とするメインの駆動モータＭｍを駆動するためのパルス信号（Ｖｍ）を出力するようになっている。

メイン側駆動制御部５１は、演算部５０から出力されたパルスと、メインのエンコーダＧｍからの回転量検出信号Ｐｍに基づいてメインの台車１０の実際の位置を算出し、メイン台車１０が所定の位置に移動するまで、メインのサーボアンプ５３にメインの駆動モータＭｍを駆動するためのパルス信号（Ｖｍ）を出力するようになっている。メインのサーボアンプ５３は、メイン側駆動制御部５１からのパルス信号Ｖｍに基づいてメインの駆動モータＭｍを駆動するようになっている。

サブ側駆動制御部５２は、演算部５０から出力されたパルス（Ｖｍ）と、補正量計算部５２ａから入力されたサブの走行台車１０のエンコーダＧｓに係る補正後の回転量検出フィードバック信号（Ｐｓｓ）に基づいてサブの台車１０の実際の位置を算出し、メイン台車１０が所定の位置に移動するまで、サブのサーボアンプ５４にサブの駆動モータＭｓを駆動するためのパルス信号（Ｖｓ）を出力するようになっている。サブのサーボアンプ５４は、サブ側駆動制御部５２からのパルス信号Ｖｓに基づいてサブの駆動モータＭｓを駆動するようになっている。

ここで、補正量計算部５２ａは、サブのエンコーダＧｓからの回転量検出信号Ｐｓに基づいてフィードバック信号（Ｐｓｓ）を算出するようになっている。
ここで、フィードバック信号（Ｐｓｓ）は、サブの走行台車１０を既定距離を走行させた場合の走行距離（Ｌｓ）と、そのときのメインの走行台車１０の従動輪２５とサブの走行台車１０の従動輪２５との走行距離差（ｄｌ）に基づく以下の算出式により導かれる。
Ｐｓｓ＝Ｐｓ×（（ｄｌ／Ｌｓ）＋１）

また、サブ側駆動制御部５２は、サブ側サーボアンプ５４へのパルス信号（Ｖｓ）を演算部５０が出力したパルス信号（Ｖｍ）及び以下の算出式に基づいて算出するようになっている。
Ｖｓ＝Ｖｍ／（（ｄｌ／Ｌｓ）＋１）

メインの走行台車１０に対するサブの走行台車１０の補正量、すなわちメインの駆動モータＭｍに対するサブの駆動モータＭｓの補正量は、次のように取得する。

まず、メイン及びサブの走行台車１０、１０を既定距離だけ移動し、メイン／サブのエンコーダＧｍ、Ｇｓそれぞれの回転量、及びメイン／サブの走行台車１０、１０の従動輪２５の車輪径から移動距離（メイン：Ｌｍ、サブ：Ｌs）を算出する。メイン及びサブの走行台車１０、１０の上記計測のための移動は、手動で行うことが好適であるが、外部に設けた駆動手段や、駆動モータＭにより移動させることもできる。

次に、メイン／サブの走行台車１０、１０の移動距離（メイン：Ｌｍ、サブ：Ｌs）から走行距離差（ｄｌ）を求め、サブの走行台車１０の移動距離（Ｌs）、走行距離差（ｄｌ）に基づいて、メインの駆動モータＭｍへの出力を基準とするサブの駆動モータＭｓの出力を補正するための上記二つの算出式が得られる。
ここで、例えば、駆動制御部Ｃは、サブの走行台車１０の移動距離（Ｌs）及び走行距離差（ｄｌ）をメモリ（不図示）に格納して、上記算出式に適用して、フィードバック信号（Ｐｓｓ）、サブ側サーボアンプ５４へのパルス信号（Ｖｓ）を算出するようになっている。

メイン／サブの走行台車１０、１０の移動距離（メイン：Ｌｍ、サブ：Ｌs）及び走行距離差（ｄ１）を計測する際には、駆動制御部Ｃは、メイン及びサブの走行台車１０、１０のうち少なくともいずれか一方、好適には双方の伝達制御手段２７を「断」状態として、メイン及びサブの走行台車１０、１０を無負荷にして相互間の位置ズレが生じないようにすることが好適である。

ガス切断装置１００によれば、駆動制御部Ｃが、駆動モータＭを駆動してメイン及びサブの走行台車１０、１０を走行させる際に、メイン及びサブの走行台車１０、１０を既定距離移動させて検出した走行距離差（ｄ１）と対応する回転量の差に基づいてサブの駆動モータＭｓの回転を補正するので、例えば、メイン及びサブの走行台車１０、1０の走行距離のズレの発生を抑制して、正確に直進させることができる。その結果、メイン及びサブの走行台車における駆動力伝達にラック／ピニオンを使用することなく、製作コストを削減することができる。

また、伝達制御手段２７を「断」状態にして各側の走行台車１０、１０を無負荷にすることで、メイン及びサブ走行台車１０、１０が相対移動可能となり、メイン及びサブ走行台車１０、１０が駆動モータＭの回転抵抗の影響を受けて相互間の位置ズレが発生するのを解消することができる。その結果、メイン及びサブ走行台車１０、１０を走行させて補正量を定めるので、補正量を正確に把握することができる。

また、切断装置１００によれば、メイン及びサブの走行台車１０、１０の双方について、伝達制御手段２７により駆動モータＭから駆動輪２４への伝達を「断」状態としてから補正量を決定するので、駆動輪２４とレール２間にすべりがあっても、すべりの影響がない正確な補正量を把握することができる。その結果、走行距離のズレを適切に補正することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、切断装置がガス切断装置である場合について説明したが、プラズマ切断装置、レーザ切断装置等、ガス切断装置以外の切断装置に適用してもよい。
また、上記実施の形態においては、メイン及びサブの走行台車１０、１０がそれぞれ伝達制御手段２７を備える場合について説明したが、伝達制御手段２７を設けるかどうかは任意に設定することができる。

また、上記実施の形態においては、メイン及びサブの走行台車１０、１０の既定距離当たりの走行距離差（ｄｌ）に基づき、駆動輪２４の回転速度を補正するようにしたが、これに限定されず、メイン及びサブの走行台車１０、１０の既定距離当たり（例えば、１０ｍ）の走行距離と、基準となる実際の距離（＝１０ｍ）との差分をそれぞれ求め、その差分が縮小されるように、メイン及びサブの双方の駆動モータＭに対する回転量の補正を行うように構成してもよい。

また、上記実施形態においては、伝達制御手段が、駆動ロータ２７Ｂと駆動輪２４との離間、接触により、駆動モータＭの回転伝達を制御する場合について説明したが、クラッチ等、周知の伝達制御手段を用いることもできる。

本発明によれば、メイン及びサブの走行台車間の走行距離差の発生を抑制して、正確に走行させることができるので、産業上利用可能である。

２ レール
１０ 走行台車
１３ ガス切断トーチ（切断手段）
２４ 駆動輪
２５ 従動輪
２６ 駆動機構
２７ 伝達制御手段
３０ 走行距離検出手段
１００ ガス切断装置
Ｃ 駆動制御部（制御部）
Ｇ エンコーダ（位置検出手段）
Ｍ 駆動モータ
Ｗ 鋼板（被切断材）

Claims (3)

1. 被加工材を載置する定盤の両側に配置されフリクション駆動により走行するメイン及びサブ走行台車と、前記メイン及びサブ走行台車を連結するビームと、前記ビームに配置された切断手段と、制御部と、を備え、
   前記制御部が前記メイン及びサブ走行台車の走行を制御して、前記被加工材を前記切断手段により切断する切断装置であって、
   前記メイン及びサブの走行台車は、それぞれ駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される駆動輪と、前記走行台車の走行に従動する従動輪と、前記従動輪の回転量を検出する位置検出手段と、を備えるとともに、前記メイン及びサブ走行台車の少なくともいずれかは、前記駆動モータから前記駆動輪への回転伝達を継断制御する伝達制御手段を備え、
   前記制御部は、
   前記位置検出手段が検出した回転量に基づいて前記駆動モータを制御するとともに、前記メイン及びサブの走行台車を所定距離移動させた際に検出された回転量の差に基づき、前記駆動モータの回転を補正する走行距離補正手段を備え、前記伝達制御手段により前記駆動モータと前記駆動輪との伝達を断状態として前記メイン及びサブの走行台車を無負荷にして検出した前記移動距離差に基づいて補正量を決定するように構成されていることを特徴とする切断装置。
2. 被加工材を載置する定盤の両側に配置されフリクション駆動により走行するメイン及びサブ走行台車と、前記メイン及びサブ走行台車を連結するビームと、前記ビームに配置された切断手段と、制御部とを備え、前記制御部が前記メイン及びサブ走行台車の走行を制御して、前記被加工材を前記切断手段により切断する切断装置の制御方法であって、
   前記メイン及びサブそれぞれの走行台車が、駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される駆動輪と、前記走行台車の走行に従動する従動輪と、前記駆動モータから前記駆動輪への回転伝達を継断制御する伝達制御手段と、前記従動輪の回転量を検出する位置検出手段とを備え、前記制御部が、前記位置検出手段が検出した回転量に基づいて前記駆動モータを制御するとともに、前記メイン及びサブの走行台車の走行距離差により前記駆動モータの回転を補正するように構成されている場合に、
   前記伝達制御手段により前記駆動モータから前記駆動輪への伝達を断状態とすることで前記メイン及びサブの走行台車を無負荷にした状態で、所定距離移動させた際に検出された回転量の差に基づいて補正量を決定することを特徴とする切断装置の制御方法。
3. 請求項２に記載の切断装置の制御方法であって、
   前記補正量を決定する場合に、前記メイン及びサブ双方の走行台車について、前記伝達制御手段により前記駆動モータから前記駆動輪への伝達を断状態としてから前記補正量を決定することを特徴とする切断装置の制御方法。

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