JPS5853965B2 - 走間切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は走間切断装置に係り、特に走行する材料を切断
するに当って、小容量の駆動電動機でこれを行なわせる
に好適な走間切断装置に関する。

第１図は棒鋼ミルに適用される周知の走行切断装置の概
略構成図で、同図中１は圧延機、２は走間切断機、３は
前記圧延機１の駆動電動機、４は前記駆動電動機３の速
度制御装置、５は前記速度制御装置４に速度基準を与え
る基準器、６は前記駆動電動機３の速度を検出すべく該
電動機に軸着される回転計発電機、７は前記走間切断機
２の駆動電動機、８は前記駆動電動機７の速度制御装置
、９は前記駆動電動機７の速度を検出すべく該電動機に
軸着される回転計発電機、１０は開閉器、１１は前記速
度制御装置４に対する速度基準値を発生する速度基準器
、１２は材料速度を検出する材料速度検出回路、１１′
はリード率設定器、１３は切断長設定器、１４は切断長
制御回路、１５は熱塊検出器、２１は前記走間切断機２
の機械軸に取付けられたパルス発信器、２２は前記パル
ス発生器２１の出力パルスを計数するカウンタ、２３は
停止位置基準設定器、２４は定位置停止制御回路、２５
は開閉器をそれぞれ示すものである。

かかる構成に於いて、以下その動作を説明するに、圧延
機１により圧延された材料は矢印Ａの方向に送られて走
間切断機２に入り、ここでその目的に応じて先端切断、
後端切断あるいは分割切断される。

なお、前記圧延機１は駆動電動機３により駆動されるが
、前記電動機３は速度制御装置４により、回転計発電機
６の出力を帰還量として、基準器５から与えられた速度
となるよう速度制御される。

一方、走間切断機２の駆動電動機７は、速度制御装置８
により回転計発電機９の出力を帰還量として、切断時に
開閉器１０を介して速度基準器１１より与えられる速度
基準に基き速度制御される。

前記速度基準器１１は材料速度検出回路１２の出力にリ
ード率設定器１１′により設定されたリード率を掛算し
て得られる速度基準を出力するものである。

ところで、リード率を械算するのは、走間切断機２の速
度が材料の切断により降下した場合に、降下した時の速
度が材料の速度と略々同程度となるようにするためであ
る。

一方、開閉器１０の閉指令、即ち切断指令は切断長設定
器１３より与えられた切断長を目標として切断長制御回
路１４により演算され与えられる。

切断長制御そのものは本発明には本質的には関係しない
が、本発明の説明の都合上以下に簡単に説明する。

切断長制御回路１４には材料速度検出回路１２の出力に
より材料速度Ｖおよびリード率ｋが与えられ、熱塊検出
器１５の信号を基点として演算を行う。

演算式としては、例えば先端切断の場合は、以下に掲げ
る（１）式の切断長制御方程式が用いられ、各条件がこ
の方程式を満足したときに切断指令が出力される。

−ｖ２１ Ｌ ＋ １ ＝ ｆ ｖｄ ｔ ＋ −＋−ｕ＋ ｖ
・ｔｄ・・・・・・（１）０ ２α ｋ 但し、Ｌは熱塊検出器１５に依り検出される走間切断距
離（ｍ） 、 １は切断長（ｍ）、ｖは材料速度（ｍ／
ｓ、ｌ 、 ｋはリード率、αは走間切断機加速率〔ｍ
／ｓ２〕、ｌＳは走間切断機切断刃停東点より切断点ま
での周距離（ｍ）、ｔｄは切断機起動指令から実際に起
動するまでのむだ時間（ｓｅｅ ）である。

次に、切断完了後、切断刃の機械軸に取付けられたパル
ス発信器２１よりのパルス信号をカウンタ２２に入力し
、これを積算し切断刃の位置を検出し、停止位置基準設
定器２３により設定された位置と一致するよう定位置停
止制御回路２４により速度制御装置８に至る開閉器２５
を動作せしめて速度基準を与え、切断刃を定位置に停止
させる。

以上で、材料の切断に要する切断刃の１サイクル動作が
完了する。

さて、切断機の駆動電動機７の容量は、通常、以上に述
べる如くして決定される。

第１に、切断完了時点での切断刃の速度が材料走行速度
に見合ったものとなること。

すなわち、一般に走間切断機では、切断エネルギーは機
械の運動エネルギーより供給される事から、切断機２の
駆動運動機７を含む機械系の必要慣性量が決定される。

次に、前記必要慣性量を必要１切断サイクル時間内に加
速、切断、減速、停止が可能となるトルクを出し得る事
が条件となる。

また、定尺切断時の繰返し起動停止における電動機の熱
容量が定格以内にあり、更に、最大断面材料せん断時の
モータ軸の機械的強度が十分であることも必要である。

即ち、駆動電動機７の選定に当っては、以上のことが考
慮される必要がある訳であるが、ここで明らかなように
、駆動電動機７の出し得るトルクは切断トルクに直接に
はかかわりあっていない。

これは、切断時間が通常せいぜい数１０ ｍ５ｅｃ程度
であるため、切断により降下した速度を回復すべく駆動
電動機７に電流が流れる前に切断が完了するためである
。

従って、切断時には、駆動電動機７から電気的に発生し
たトルクは切断には寄与していないことになる。

一方、切断時の駆動電動機７の速度降下の許容値は材料
走行速度の１０％程度とされている。

これは切断完了時点での切断刃速度が材料速度に同期し
なければならないからであり、逆に言えば、切断開始時
の速度は材料速度に対して１０％程度速くしておく必要
があり、一般にこれをリード率と呼んでいる。

ところで、リード率を多くとると切断開始時点での切断
刃速度と材料速度とが違いすぎる為、材料の切断面形状
を悪くシ、種々の不具合が生じることになる。

一方、切断に要するエネルギーは材料断面積に比例する
。

つまり、速度降下の絶対量は材料断面積に比例すること
になる。

上述に鑑みて、駆動電動機７の容量決定要因中、必要慣
性量の最大値は材料断面積最大で走行速度最低のときに
必要となる。

ところが、慣性量が太きいと駆動電動機７の容量決定要
因中の、加減速停止に関する部分が問題となり、所定の
時間および回転角で加速できない場合がでてくる。

従って、結局は憶性量も大きく、同時にトルクも大きい
、つまり容量の大きい駆動電動機７を選定せざるを得な
い結果となる。

そして、電動機容量を大きくすれば当然それに附随して
電源も大きいものが必要となり、機械据付は上、コスト
上その他種々の不具合が生じる。

第２図は第１図の構成に於ける、切断機２の駆動電動機
７の速度基準ＮＲ１速度Ｎ１電流■３のりイムチャート
をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃに示す。

同図中、ＮＲは電動機の速度基準、Ｎは電動機の速度、
■８は電動機電流を示すものである。

一方、ａ点は切断指令点、ｂ点は切断開始点、Ｃ点は切
断完了点である。

まず、ａ点で切断指令により開閉器１０が閉じると、そ
の結果材料速度に設定されたリード率を掛けて得られる
速度基準が与えられ、駆動電動機７はその電流制限値よ
りきまる一定加速度で加速される。

加速が完了してｂ点で切断開始されるが、この時点より
切断トルクにより速度が降下する。

切断完了となるＣ点に至ると速度降Ｆは最大となってお
り、その後回復電流が流れ、速度は回復する。

回復電流は、切断中から流れはじめてはいるが、速度制
御系を介して制御されるため、第２図の斜線部分に示す
ように、ｂ−ｃ各点間では電動機電流■３はほとんど流
れない。

つまり、切断中に於いては、駆動電動機７は電気的エネ
ルギーをほとんど供給されていないことがわかる。

従って、本発明の目的は上記従来技術に鑑みて、電動機
容量を必要最小限に抑えるべく、材料の切断時には切断
機の駆動電動機の電気的エネルギーを供給する如く構成
される走間切断装置を提供するにある。

更に詳細には、本発明は電動機の電気的エネルギーを切
断時に供給するために、ライン速度の高低にかかわらず
常に切断刃を加速完了直前に切断開始させるように切断
刃の加速度を制御し、加速電流が流れている状態で切断
を開始させる事に依って、そのまま切断電流とする如き
構成を有する新規の走間切断装置を提供するものである
。

今、材料のライン速度に関係なく切断刃を切断点で加速
完了させたときの切断刃の周速の加速度αは、 となる。

ここで■、′は切断開始点から目標加速完了点までの切
断刃の周距離で、できるだけ小さいほうがよいことはい
うまでもない。

次に、切断刃停止点より切断点までの周距離■、の設定
手順としては、まず必要な切断トルクから切断刃の加速
度αを決定し、上記（２）式に従って、周距離■８をラ
イン速度■、 リード率に１補正値１．／より求め、そ
の上で停止点を決定し、切断完了後この停止点に停止す
るように切断刃を制御すればよい。

ここで、切断刃の停止点を加速度に従って変えることは
、実用上は必ずしも必要ではなく、停止点が一定の場合
には上記（２）式に従って加速度を設定すればよい。

この場合はリード率にの調整により加速電流と切断トル
クとの不一致を補うようにすればよい。

なお、この加速電流が切断に必要な切断トルクに見合っ
たものであればより一層有効なものとなる。

以下、図面に従って本発明を更に詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例に係る走間切断装置の概略構
成図を示すもので、同図中８ａ、８ｂ。

８ｃはそれぞれ速度制御装置８を構成する速度制御部、
電流制御部、電源部、２３′は補正設定器、２６は電流
制限設定器、２７は加速率設定器である。

かかる構成において、いま加速率設定器２７により加速
率αを与えこれを電流制限設定器２６に与え、速度制御
装置８の速度制御部８ａの出力を制限することにより電
流制御部８ｂへの基準を制限し、これにより駆動電動機
７に流れる電機子電流を制限し、走間切断機２の切断刃
が所定の加速度で加速するようにする。

又、停止位置設定基準器２３へは上記（２）式に従って
停止位置を決めるため、ライン速度ｖ１ リード率に１
加速度αおよび補正設定器２３′により補正値■、′が
与えられる。

一方、切断長制御方程式（１）は の如く書き換えられる。

切断長制御は上記（３）式Ｑこ従って行われるが、右辺
第２項の は切■８＋■８′ 新開始点と加速完了目標点との比率を意味し、これは実
用上は一定値としても差しつかえないので、切断長制御
回路１４への■８および■３′の入力は第３図の構成で
は省略した。

第４図は本発明の他の実施例に係る走間切断装置の概略
構成図で、符号は第３図と同−又は相当部分を示すもの
である。

第４図の構成は、走間切断機２の切断刃停止点を一定と
し、これにより加速度αを設定する場合を例示するもの
で、停止位置設定基準器２３より■８を、補正量設定器
より■８′を、リード率設定器１１′よりｋを、材料連
間検出回路１２よりＶをそれぞれ加速率設定器２７に与
え、上記（２）式に従って加速度αを求め、これを電流
制限設定器２６に与える点が第３図の構成と異なるとこ
ろである。

第５図は、第３図又は第４図の構成に従って、走間切断
制御を行った場合の速度基準ＮＲ１速度Ｎ１電流基準■
Ｒ１電流■３のタイムチャートをＡ 、 Ｂ。

Ｃ，Ｄにまず、ａ点で切断指令が出されると、材料速度
にリード率を掛けた速度基準が速度基準器１１より開閉
器１０を介して速度制御装置８に与えられ、駆動電動機
７は与えられた加速度で加速される。

そして、加速完了直前のｂ点で切断が開始されるが、こ
のとき加速電流がいまだ流れているので、この分が切断
トルクとして供給され、不足分が駆動電動機７の慣性か
ら供給され、これに伴い１駆動電動機１の速度が下がる
。

その後、０点に至り切断が完了した後は、駆動電動機７
の速度は回復し、この回復のための電流が流れる事とな
る。

このあと、タイムチャートには図示しないが開閉器２５
により切断刃の定位置停止制御回路２４が速度制御装置
８に接続され定位置に停止したところで１サイクル動作
を終える。

このようにすれば、走間切断機２の駆動電動機７のトル
クを切断に利用できるため、電動機容量を最小にできる
のみならずリード率を小さくあるいは理想的には零にで
きる事から、切断形状をも改善することができる。

なお、上記実施例では、所定の加速率を与えるために、
電流制限値を変化させる如き構成を例示したが、速度基
準のベターンを、例えばランプ状にする等の方法で速度
基準を制御してもよいことは勿論である。

以上述べた如く、本発明によれば、極めて小容量の電動
機で材料切断を可能とし、更にリード率を小さくする事
による切断形状の改善を実現した新規の走間切断装置を
得る事が出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は棒鋼ミルに適用される周知の走行切断装置の概
略構成図、第２図Ａ、Ｂ、Ｃは第１図の構成に於ける切
断機の駆動電動機の、それぞれ速度基準、速度、電流の
タイムチャート、第３図は本発明の一実施例に係る走間
切断装置の概略構成図、第４図は本発明の他の実施例に
係る走間切断装置の概略構成図、第５図Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
は、第３図又は第４図の構成に従って走間切断制御を行
った場合の、それぞれ速度基準、速度、電流基準、電流
のタイムチャートである。 １・・・・・・圧延機、２・・・・・・走間切断機、４
・・・・・・基準器、７・・・・・・駆動電動機、８・
・・・・・速度制御装置、１１・・・・・・速度基準器
、１１′・・・・・・リード率設定器、１４・・・・・
・切断長制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 速度基準に従って材料を走行させる走行制御装置と
   、 前記材料を切断する切断刃を駆動する駆動装置と、 前記駆動装置の速度を制御する速度制御装置と、前記材
   料を切断するのに必要なトルクに応じた前記駆動装置の
   加速率を、前記速度制御装置に与える設定装置と、 前記駆動装置が加速完了する直前に、前記切断刃が前記
   材料の切断開始を行う如く、前記材料の位置、速度、前
   記設定装置の設定加速率に基く制御信号を前記速度制御
   装置に与える制御装置とを具えて成る走間切断装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の走間切断装置に於い
   て、前記設定装置は前記切断刃の停止位置に基いて加速
   率を設定する演算装置であるようにして成る走間切断装
   置。 ３ 特許請求の範囲の第１項に記載の走間切断装置に於
   いて、前記制御装置は前記設定装置の出力に基いて前記
   切断刃の停止位置を制御し得る演算制御装置であるよう
   にして戒る走間切断装置。