JPS63163B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は走行している棒材、板材、管材など
の材料を、カツタを走行させて切断する走間切断
機の制御装置、特に材料の走行速度が周期的かつ
瞬時的に変動する場合に適用できる走間切断機用
制御装置に関する。

＜従来技術＞ 棒鋼、条鋼などの材料を精整しながら切断する
装置として、例えば第１図に示すコンバインドマ
シンとよばれているラインが用いられている。コ
ア１１に巻かれた材料１２が引抜機構１３によつ
て引出される。引抜機構１３は一対の駆動ドラム
１４ａ，１４ｂが材料１２の移動方向に沿つて配
され、駆動ドラム１４ａ，１４ｂの外周面にそれ
ぞれ１ピツチの螺旋状カム溝１５ａ，１５ｂが互
に逆方向に形成される。これら駆動ドラム１４
ａ，１４ｂにより往復駆動されるキヤリツジ１６
ａ，１６ｂが各ドラムと近接して設けられ、キヤ
リツジ１６ａ，１６ｂより突出した突起１７，１
７ｂがドラムの螺旋状カム溝１５ａ，１５ｂ内に
挿入されている。ドラム１４ａ，１４ｂは共通の
駆動軸、いわゆるラインシヤフト１８上に挿通固
定され、ラインシヤフト１８に直流モータ１９の
回転が減速ギア２１を介して伝達される。従つて
ラインシヤフト１８の回転により、螺旋溝と突起
との嵌合によりキヤリツジ１６ａ，１６ｂは互に
接近したり互に離れたり往復駆動される。

キヤリツジ１６ａ，１６ｂ内に材料１２が挿通
され、キヤリツジ１６ａ，１６ｂ内にはジヨーと
よればるチヤツク機構が設けられ、キヤリツジ１
６ａ又は１６ｂが図において左側へ進行する際に
は、ジヨーは材料１２を喰わえて材料１２を引出
し、図において左側へ送り、キヤリツジ１６ａま
たは１６ｂが図において右側へリターンする際に
はジヨーの喰えを解除するように、これらジヨー
の開閉は制御される。こうして材料１２はキヤリ
ツジ１６ａ又は１６ｂにより交互に一定量ずつ送
られる。

この例では引抜機構１３を出た材料１２は左右
方向矯正機２２で左右方向の曲りが矯正され、更
に上下方向矯正機２３により上下方向の曲りが矯
正されて走間切断機２４に送られる。ラインシヤ
フト１８の回転は伝達機構２５，２６をそれぞれ
介して矯正機２２，２３のロールに伝達されて矯
正動作が行われる。次に走間切断機として従来式
のラインシヤフト駆動のものを説明する。走間切
断機２４は駆動ドラム２７及びこれに駆動される
キヤリツジ２８を備え、駆動ドラム２７の外周面
には一方の駆動ドラム１４ａ上の螺旋状カム溝１
５ａと同様の螺旋状カム溝２９が形成され、この
螺旋状カム溝２９にキヤリツジ２８の突起３１が
挿入されている。駆動ドラム２７はラインシヤフ
ト１８とクラツチブレーキ３２を介して結合され
る。走間切断機２４のキヤリツジ２８を通過した
材料１２の先端がリミツトスイツチ３３と接触す
ると、クラツチブレーキ３２が結合状態となり、
キヤリツジ２８は材料１２と同一速度で走行し、
この間にキヤリツジ２８内のカツタが作動して材
料１２を切断する。その切断後、キヤリツジ２８
が元の位置に戻ると、クラツチ３２は外れてブレ
ーキとして動作し、駆動ドラム２７の回転を停止
する。以下同様のことが繰返されて、材料１２は
一定長ごとに切断される。

このような切断機では切断長を変更する場合に
この例ではリミツトスイツチ３３の位置を変更す
るのであるが、その操作が比較的面倒でかつ設定
精度が悪い。またキヤリツジをカム機構で送つて
いるためガタが存在しており、この点からも切断
長精度が悪く、更にクラツチブレーキ３２の動作
むらが非常に切断長精度を悪くしている。

このような点より最近ではカツタの移動を材料
走行に追従させると共に設定切断長に切断させる
ように、いわゆる数値制御が用いられている。即
ち第２図に第１図と対応する部分に同一符号を付
けて示すように、材料１２にロール３５を転接さ
せ、そのロール３５の回転によりロータリエンコ
ーダ３６を駆動して材料１２が単位長移動するご
とに１パルスを発生するようにされ、このパルス
は数値制御装置３７に入力される。数値制御装置
３７は設定器３８により切断長L₀が数値として
設定入力される。一方直流モータ３９の回転が減
速ギア４１を介してピニオン４２に伝達され、ピ
ニオン４２によりラツク４３が駆動されて、ラツ
ク４３上のキヤリツジ２８が材料１２の移動方向
に沿つて移動するようにされている。モータ３９
の回転によりエンコーダ４４も回転駆動され、エ
ンコーダ４４からキヤリツジ２８、つまりカツタ
が単位長移動するごとに１パルスが発生され、こ
のパルスは数値制御装置３７に供給される。

数値制御装置３７は例えば第３図に示すように
エンコーダ３６，４４からの各パルスはそれぞれ
カウンタ４５，４６で計数され、カウタ４５の計
数値は材料１２の移動長と対応し、カウンタ４６
の計数値はカツタの移動長と対応している。これ
ら計数値L₁，L₂及び設定器３８の設定長L₀がデ
ジタル加算器４７に入力されてL₀−L₁＋L₂が演
算される。この演算結果は材料１２がカツタより
更に突出しなければならない残長を示し、これは
DA変換器４８で負のアナログ信号に変換されて
アナログ加算器４９に供給される。エンコーダ３
６からのパルスは周波数電圧変換器５１で材料１
２の速度に比例した正のアナログ信号に変換され
て加算器４９へ供給される。

残長が大きい間はアナログ加算器４９の出力の
極性（符号）は負であるが、残長が小さくなり加
算器４９の出力の極性が正になると極性判定器５
２でこれが判定されてスイツチ５３がオンにされ
る。加算器４９の出力はスイツチ５３を通し、速
度基準としてアナログ加算器５４に与えられ、エ
ンコーダ４４のパルスによる周波数電圧変換器５
６からの速度フイードバツクと突き合わされてモ
ータ駆動回路５５へ供給され、モータ３９が回転
される。従つてこのモータ３９の回転速度は残長
の減少と共に急速に立上る。立上り即ち加速が終
つたあとはキヤリツジ２８は材料１２に追従して
移動する。この時材料１２がキヤリツジ２８のカ
ツタより突出した長さはL₀となつている。この
ような走間位置決め制御とは別に、キヤリツジ２
８が材料１２に追従している間にカツタにより材
料１２を切断するようにカツター制御のための切
断指令が作られるのが普通である。例えばキヤリ
ツジ２８の適当な前進位置にリミツトスイツチを
設けてそのオンを切断指令としたり、またはスイ
ツチ５３がオンになつてからのタイマーで切断指
令を作つたりするのが最も簡単な方法である。実
際には切断指令のあと作動おくれ（第４図Ｂの
t_d）があるので走行ストロークを短かくするため
に予測的に早目に指令を出す必要があり、且つ材
料速度が速いときも遅いときも走行ストロークの
ほゞ区央付近でカツターが作動するように演算に
より切断指令を作る場合が多い。その詳述は本題
から外れるのでこゝでは省略する。こうした切断
指令を受けたあとカツターの作動が行われる。例
えば切断指令によりクラツチが働きクランク機構
が回転してプレスが上下動し、プレスの間に挾ま
つてライン方向に移動するダイセツトされた上下
刃がプレスに圧下されて材料を切断する。こうし
た切断の終了が例えばカツタ周辺のリミツトスイ
ツチにより確認されるとカウンタ４５がリセツト
され（単純なクリアーではないが、これも本題か
ら外れるので詳述は省略）、従つてDA変換器４
８の出力は大きくなり、アナログ加算器４９の出
力は負極性になり、極性判定器５２の出力により
スイツチ５３がオフにされてスイツチ５７がオン
にされリターン制御に入る。カウンタ４６の計数
値、即ちキヤリツジの現在位置がDA変換器５８
でアナログ信号に変換され、スイツチ５７を通つ
て加算器５４へ供給される。これは負極性で供給
され、従つて直流モータ３９は逆転して、キヤリ
ツジ２８は材料１２の移動方向と逆方向に移動す
る。この時カウンタ４６はエンコーダ４４のパル
スをダウンカウントし、カウンタ４６の計数値が
ゼロに近づくと、つまりキヤリツジ２８がホーム
位置に近づくとモータ３９は減速し遂には停止す
る。以下同様のことが繰返される。

このような制御によれば、設定器３８の設定長
を変更することにより切断長をワンタツチで変更
でき、切断長の変更が頗る簡単である。またキヤ
リツジ２８の加減速は第１図のようにラインジヤ
フトを通して他に影響を与えることなく切断長も
高精度に切断することができる。

しかし前述のようなコンバインドマシンでは材
料１２が間欠動作の引抜機構１３により送られる
ので、キヤリツジ１６ａ，１６ｂのうち一方のジ
ヨーが材料１２を離したことを確認した後に他方
が材料を喰むため、瞬時的に材料１２に対する引
抜きが停止される。このため材料速度は第４図Ａ
に示すように周期的に顕著な落込み、いわゆるド
ロツプ６１が生じる。第４図Ｂの左側のようにサ
ーボ中の時間t_sの間にドロツプが無ければ良いが
第４図Ｂの右側のようにたまたま同期してドロツ
プが重なつてくると、材料切断の切口が悪くなつ
たり、カツターが損傷したり、切断長に狂いを生
じる。ドロツプ６１が急峻であるためサーボは追
従しきれず第４図Ｂの右側のようにキヤリツジ速
度は振動するからである。

＜発明の概要＞ この発明の目的は走行する材料に周期的かつ瞬
時的速度変動があつても、良好な切口が得られ、
かつカツタが損傷するおそれもなく、切断長の精
度の高い走間切断機用制御装置を提供することに
ある。

この発明によれば、材料の走行速度の周期的か
つ瞬時的変動と、材料切断動作とがほゞ重なる場
合を予測し、これが予測されるときは切断指令を
遅らせる。

＜実施例＞ この発明の実施例の説明に先立ち改良された制
御装置を説明する。先に説明したように引抜機構
１３により材料１２を引出す場合において材料１
２の移動速度に周期的瞬時的変動が生じるのは引
抜機構１３の引抜動作にもとずくものであるか
ら、例えば第５図に示すように駆動ドラム１４
ａ，１４ｂの周面と接してリミツトスイツチ６２
ａ，６２ｂを設け、これらの出力はOR回路６３
を通して禁止ゲート６４に禁止信号として供給さ
れ、端子６５からの切断指令が禁止信号の来てい
る間だけ禁止されたあとゲート６４を通過してキ
ヤリツジ２８内のカツタに対し実際の切断指令と
して与えられるようにしても良い。しかし、切断
指令から実際の切断開始までの遅れ（第４図Ｂの
t_d）のためにリミツトスイツチ６２ａ，６２ｂの
取付位置の調整が難しく、また切断に要する時間
（第４図Ｂのt_c）の間は禁止しなければならない
のでリミツトスイツチだけではt_cの設定がまた難
しい。そこで第６図に示すようにリミツトスイツ
チ６２ａ，６２ｂは起動信号としてのみ用いその
あとはタイマーを用いて調整し易くする方法があ
る。即ちこれらスイツチ６２ａ，６２ｂの各出力
はOR回路６３を通じて可変タイマ６６を起動す
る。このタイマ６６のタイムアツプと同時に禁止
ゲート６４に禁止信号を送りはじめタイマー６７
のタイムアツプをもつて禁止信号を終らせる。こ
のタイマー６７は切断時間t_cにほゞ等しく設定さ
れる。

この場合、ライン速度がほゞ一定のときは良い
が、たえず変るようであればそのつどタイマー６
６の時間設定を変えねばならない。つまり材料速
度が速い場合は周期Ｔ（第４図Ａ）が短かくなる
からタイマ６６のタイム設定も小さくする必要が
ある。

従つてこの発明では材料移動速度を変化させて
も、ドロツプ６１が切断中に生じないように、ド
ロツプ６１から禁止信号の発生までの時間を自動
的に近似的に変更するようにする。例えば第７図
に示すようにドロツプ６１の検出出力がスイツチ
６２ａ，６２ｂにより得られ、これらはOR回路
６３を通じてプリセツトカウンタ６８にプリセツ
ト指令として与えられ、設定器６９の値αがプリ
セツトされる。これはドロツプの周期Ｔから切断
遅れt_dと切断時間t_cを差引いた時間に材料速度を
乗じた値でありほゞ一定とみなすことができる。
カウンタ６８には材料移動に応じて発生するパル
スがエンコーダ３６（第２図）から入力されて、
減算カウントされる。カウンタ６８の計数値がゼ
ロになるとそれからタイマ６７の設定時間のあい
だ禁止信号が禁止ゲート６４に供給される。この
ようにすればカウンタ６８がプリセツトされてか
ら材料速度が速ければ速い程短時間でタイマ６７
が起動されることになる。

上述においては材料速度の周期的急変６１をリ
ミツトスイツチ６２ａ，６２ｂで検出したが、第
５図においてラインシヤフト１８の回転角に応じ
た信号を発生するエンコーダ７１を設けて、その
所定の角度位置信号で材料速度の周期的急変６１
として検出することができる。或は第８図に示す
ように、第２図中の材料移動に応じてパルスを発
生するエンコーダ３６の出力が周波数電圧変換器
７２に供給され、材料速度に応じた信号に変換さ
れる。この速度信号は比較器７３に直接供給され
ると共に、低域通過波器７４にて変動分が除去
されて比較器７３に供給される。比較器７３でそ
の両入力を比較することによりドロツプ６１の時
点を検出できる。

また切断時間がもゞ一定としてタイマー６７を
用いたが、切断機構がライン速度に逆比例する切
断時間となる場合はタイマ６７の代りにカウンタ
６８と全く同様なもので置換えれば良い。

＜効 果＞ 以上述べたようにこの発明によれば、材料に対
し実際の切断動作が行われる時と、材料速度の急
変との一致が予測され、わずかに切断指令を遅ら
せてその一致が生じないようにするため、切断切
口が良好なものとなり、かつカツタが損傷するお
それもない。また速度変動をサーボ制御により吸
収した後にカツタが材料と接触するため、高い精
度の切断長が得られる。

なお上述においては材料速度が引抜機構１３に
より周期的瞬時的変動する場合にこの発明を適用
したが、移動中の材料にプレス、彫刻、スタン
プ、パンチなどを例えば0.1ｍごとに行い、その
ように加工された材料を３ｍごとに切断する場合
などにも、周期的瞬時的速度変動が発生するため
にこの発明を適用して同様の効果を得ることがで
きる。更に上述ではカツタを材料移動方向に平行
に移動させる往復走行形を示したが、回転走行走
間切断機においても、カツタをその回転に対し
ほゞ半径方向に移動できるようにすることによ
り、この発明を適用することができる。カツタと
してはせん断を行うもの、鋸のようなものなど各
種のものを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はラインシヤフト駆動の走間切断機を有
するコンバインドマシン構成図、第２図は数値制
御の走間切断機を有するコンバインドマシン構成
図、第３図は走間切断機の数値制御装置の例を示
すブロツク図、第４図は材料移動速度及びカツタ
移動速度の例を示す図、第５図及び第６図はそれ
ぞれ改良された走間切断機制御装置の要部を示す
ブロツク図、第７図及び第８図はそれぞれこの発
明による走間切断機制御装置の要部の例を示すブ
ロツク図である。 １２：材料、１３：引抜機構、３６：材料移動
検出エンコーダ、３７：数値制御装置、３８：切
断長設定器、３９：直流モータ、４４：カツタ移
動検出用エンコーダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 瞬時的変動を発生させる機構により、走行し
   ている材料に対し周期的に瞬時的速度変動が与え
   られ、その材料を、カツタを走行させながら切断
   する走間切断機の制御装置において、 上記材料の移動長を検出する材料移動長検出手
   段と、 上記カツタの移動長を検出するカツタ移動長検
   出手段と、 上記材料の切断長を設定する切断長設定手段
   と、 上記検出された材料の移動長、上記検出された
   カツタ移動長及び上記設定された切断長によりカ
   ツタの移動を上記材料の移動に追従させるサーボ
   制御系を含むカツタ移動制御手段と、 そのカツタ移動制御手段からの切断指令により
   上記サーボ制御系のサーボ中に上記材料の切断を
   行う切断制御手段と、 上記材料の走行速度の周期的かつ瞬時的変動を
   検出する瞬時的変動検出手段と、 その瞬時的変動検出手段の検出出力により動作
   を開始し、上記瞬時的変動を発生させる機構の動
   きを計数して次の瞬時的変動と対応した時間を検
   出する予測手段と、 その予測手段の検出出力の発生から所定期間に
   発生した切断指令をその所定期間だけ遅らせる遅
   延手段とを備えた走間切断機用制御装置。