JPS6331323B2

JPS6331323B2 -

Info

Publication number: JPS6331323B2
Application number: JP52032352A
Authority: JP
Inventors: Uiruson Sumisu Junia Andoryu
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1977-03-25
Publication date: 1988-06-23
Also published as: BE852656A; FR2345255B1; IT1082350B; FR2345255A1; JPS52116990A; BR7701700A; US4090118A; CA1081827A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、シヤー装置（せん断機）による加
工物の切断を制御する装置、特に幾つかの変動状
態や動作パラメータを考慮した加工物切断制御装
置に関するものである。

［従来の技術］最終圧延スタンドの測定速度（これから加工物
の移動距離が分かる）に応じてかつ高熱金属検出
器によつて検出された加工物先端に応じて熱間圧
延機に関連した加工物切断用シヤー装置の動作を
制御することは従来から知られている。シヤーナ
イフ刃の回転速度を制御するため速度基準信号が
シヤー駆動電動機に供給される。前回の切断が早
すぎたり或は遅すぎたりしたとき、速度基準信号
の発生時点を動かすために今回の切断タイミング
を微調整することは周知である。類似の長さおよ
び速度の加工物の切断に対して従来適正な電動機
電流が流れていなかつたならば、シヤーナイフ刃
の待機位置は切断位置までの距離を短く従つて加
速度を大きくするように調整された。しかしなが
ら、圧延機の速度は次々の加工物によつて変わる
ことがあるので、ナイフ刃の待機位置を調整する
ことは、シヤー駆動電動機を適正な加速電流で付
勢して加工物の所望の切断を行なうための問題点
についての完全な解決法ではない。低速度で移動
している加工物を切断する場合には、より短い移
動距離とより大きい電動機電流とを生じる別な待
機位置が所要通り提供された。

シヤー装置を制御する一般的な方法は電動機待
機時点から加工物切断時点までランプ状に上昇す
る速度基準信号を使用することである。低速度加
工物切断時の加速度が加工物速度の自乗の関数で
あるから、これはシヤーの所望の加工物切断作業
に対して非常に小さい電動機加速度となる。

シヤーに対して移動中の加工物の速度を測定
し、かつそのシヤーが加工物を先端から予定の長
さで切断するように、あるいは加工物の尾端から
予定の長さで切断するように運転される前に必要
な時間遅れを定めることは、米国特許第3189812
号および第3082368号に開示されているように従
来から公知である。加工物が第１検出器で検出さ
れると、所定周波数の信号パルスに応じて可逆第
１カウンタが第１の方向にカウントし始める。こ
の加工物が第１検出器から既知の所定距離だけ離
れた所にある第２検出器に達すると、この可逆カ
ウンタのカウント値は乗算カウンタに伝達され、
かつ可逆カウンタは第２検出器とシヤー装置との
間の距離に関係した二つの検出器間の距離で定ま
る所定の周波数で逆方向にカウントを始める。第
１カウンタが予定のカウント数になると、第２乗
算カウンタはシヤーを制御する信号パルスに応答
する。

［発明が解決しようとする問題点］従来の制御装置は所望の動作特性と実際の加工
パラメータとの間に多くの偏差があるので、切断
長精度が悪いという問題点があつた。

この発明の目的は、従来装置のこのような問題
点を解決すると共に切れ味のよい切断を行なう加
工物切断制御装置を得ることである。

［問題点を解決するための手段］上述したような目的を考慮して、この発明に係
る加工物切断制御装置は、移動中の加工物の速度
を測定する測定手段、上記加工物の先端を検出す
る検出手段、上記加工物の被切断部が切断位置に
到達したとき上記加工物を被切断部で切断するよ
うにシヤー装置を駆動する電動機、上記測定手段
および上記検出手段の信号を受け、上記加工物を
上記シヤー装置により切断する時点での上記電動
機の加速度を導出する加速度導出手段、この加速
度導出手段により導出された加速度と予め定めた
所定の値とを比較する比較手段、この比較手段に
より上記導出された加速度が所定の値より小さい
とされたとき、中間一定速度領域を含む２段加速
の速度パターンの速度基準を出力し、所定の値よ
り大きいとされたとき、１段加速の速度パターン
の速度基準を出力する速度基準出力手段、並びに
この速度基準出力手段の出力する速度基準により
上記電動機を駆動する速度調整器を備えたもので
ある。

［作用］この発明の一実施例では、加工物の移動速度を
測定し、次に加工物の移動速度と関連して加工物
を切断する時点でのシヤー装置の加速度のような
動作パラメータを予め定めるような加工物切断制
御装置が得られる。シヤー装置用駆動電動機の速
度特性は、シヤーナイフ刃を所望通り加速させか
つナイフ刃速度がシヤーを通過する加工物速度と
事実上同じであるような速度で加工物を切断する
ように上記パラメータに従つて選定される。１段
加速の速度制御ランプ特性または特に低速度の加
工物の切断時に十分な駆動電動機電流を流すため
の２段加速の速度制御ランプ特性もこの発明に含
まれる。この速度制御ランプ特性によつて加工物
の正確かつ円滑な切断が行なわれるナイフ刃の適
正速度および切断タイミングを得るように、切断
時の加工物速度に比して切断が遅すぎたこと、ま
たは早すぎたことを検出し、修正する適応学習手
順もこの発明に含まれる。所望の切断に対する理
論的タイミングと検出した実際のタイミングとの
どのような差も検出され、シヤー速度と加工物切
断タイミングとについて分類、記憶され、かつそ
の後の類似の切断動作を修正するのに使われる。
全ての切断、全ての圧延機動作速度に対しても、
ナイフ刃は同じ待機位置すなわち定位置から同じ
距離だけ移動する。

［実施例］第１図には、最終圧延スタンド１２を含む熱間
圧延機１０が示されている。最終圧延スタンド１
２は、パルス発生器１４と協働して最終圧延スタ
ンド１２の回転速度に比例した出力パルス信号を
パルスカウンタ１６へ供給する。これらパルス発
生器１４およびパルスカウンタ１６は、移動中の
加工物１８の速度を測定する測定手段を構成す
る。加工物１８は圧延機１０を通過して最終圧延
スタンド１２を出た後に、加工物１８の先端２０
が検出手段例えば高熱金属検出器２２で検出され
る。加工物１８を切断するシヤー装置２４は、高
熱金属検出器２２の、例えば30フイート（９ｍ）
後に設置される。駆動電動機２６は、シヤー装置
２４と協働し、シヤーナイフ２８および３０の回
転を制御することによつて加工物１８の所望の切
断を行なう。つまり、駆動電動機２６は、加工物
１８の被切断部が切断位置に到達したとき、加工
物１８を被切断部で切断するようにシヤー装置２
４を駆動するのである。速度調整器３２は、デイ
ジタルコンピユータ制御装置３６からライン３４
への速度基準信号を受けかつこの速度基準信号を
駆動電動機２６からライン３８へフイードバツク
された実速度信号と比較し、これら信号の偏差で
ある速度修正信号をライン４０から駆動電動機２
６に供給する。ナイフ位置検出器４２は、シヤー
ナイフ２８および３０の位置を検出するように動
作し、ナイフ位置フイードバツク信号をデイジタ
ルコンピユータ制御装置３６に供給する。このデ
イジタルコンピユータ制御装置３６はパルスカウ
ンタ１６から加工物１８の距離信号および速度信
号を受け、また加工物１８の先端が高熱金属検出
器２２に達するときに加工物１８の位置信号を受
ける。シヤー装置２４で切断されるべき加工物１
８の全長および次々の所望切断長をオペレータが
入力するために手動入力装置４６が設けられてい
る。もし加工物１８の温度が標準の温度よりも高
いか或は低いならば、オペレータが入力する情報
は加工物の実温度状態を反映し得る。デイジタル
コンピユータ制御装置３６は、速度調整器３２へ
のライン３４にアナログ速度基準信号を発生する
ようにプログラムされる。

距離および速度に関する加工物運転状態は、最
終圧延スタンド１２によつて駆動されるパルス発
生器１４と、パルスカウンタ１６と、デイジタル
コンピユータ制御装置３６とによつて測定され
る。なお、その際デイジタルコンピユータ制御装
置３６は、0.1秒ごとにパルスカウントを読出し、
かつこの情報を当業者には周知の加工物移動速度
と加工物移動距離に変換する。加工物１８の先端
はこれが最終圧延スタンド１２を出るときに検出
され、先端のシヤー切断の時点およびそれぞれ所
定長の切断の時点はデイジタルコンピユータ制御
装置３６によつて定められる。ライン３４上の速
度基準信号は、所望の時点で各切断を行なわせか
つ切断時点での加工物通板速度に一致した速度で
シヤー刃を動かす仕方で、速度調整器３２に送ら
れる。シヤー刃の位置は、加工物切断の実時間と
実速度を測定するために各切断サイクル中監視さ
れる。この情報はその後の類似の切断時にシヤー
装置２４の動作を変えるのに使われる。デイジタ
ルコンピユータ制御装置３６は、加工物１８の各
切断後にシヤー装置２４を待機位置に戻す。

一般に、ここに例示したような代表的なシヤー
装置は定格速度1160RPMの300HP駆動電動機を
備え、その定格電動機トルクは2715lb，ft（352Kg
ｍ）、刃の半径は12.082インチ（30cm）、刃の行程
は１回転あたり75.8インチ（193cm）である。こ
の刃は、１つの切断から次の切断までの全行程
454.8インチ（1134cm）の間６回転させられ、定
位置から切断位置までの行程が全行程の半分すな
わち227.4インチ（567cm）である。ナイフ速度と
電動機速度との比は1.607であり、電動機軸換算
の全慣性は800lb，ft²（160Kgm²）である。定格ト
ルクにおける電動機の加速度は毎秒1045RPMで
あり、シヤー刃の加速度は毎秒4080FPM（フイー
ト／分）すなわち816インチ／秒（2040cm／sec²）
である。この刃の速度は1160RPMの電動機速度
で4530FPM（フイート／分）（2265cm／分）であ
る。シヤー装置の加速度、速度および距離の一般
式は次のとおりである。零速度から加速度Ａまで
の変化が制御系の時定数TCと指数関係にあると
仮定すれば、時間Ｔの関数である加速度AFTはである。速度Ｖは、Ｖ＝∫AFTdt (3) である。Ｔ＝０かつ速度Ｖ＝０のときは、積分定
数 C₁＝−Ａ〓TC、距離Ｓは、Ｓ＝∫Vdt (6) Ｔ＝０かつＳ＝０のときには、積分定数C₂＝
Ａ〓TC²、Ｔ＝Ｎ〓TCとすると（たゞし、ＮはＴで表さ
れた時定数）の数である。

Ｖ＝Ａ〓TC〓（Ｎ＋e^-N−１） (9) Ｖ／Ａ〓TC＝Ｎ＋e^-N−１ (10) Ｓ＝Ａ〓TC²〓N²／２−（Ｎ＋e^-N−１）(11) Ｓ／Ａ〓TC²＝N²／２−（Ｎ＋e^-N−１）(12) Ｓ／Ｖ／TC＝N²／２〓（Ｎ＋e^-N−１）−１ (13) デイジタルコンピユータによる計算では、式
(10)，(12)および（13）をＮについて解くため
Ｖ／Ａ〓TCおよびＳ／Ｖ／TCの値の表をもつている。

シヤー装置を制御する範囲内において記憶値は補
間され得る。この記憶表には種々のＮおよび
Ｖ／Ａ〓TCのための多数の値があるので、与えられた値のＶ／Ａ〓TCはＮを求めるために２つの記憶値を補間するのに使用されることができ、その際、
以前に解かれた代表的なデータ点を使用しかつ補
間する。

第２Ａ図はシヤー駆動電動機のために用意され
た１段加速制御のグラフ図である。第２Ａ図に示
された１段加速動作を計算するために、駆動電動
機が速度基準信号曲線６０に従つて加速し始める
時点QT０および加速度QA３並びに速度基準信
号が減少し始める時点QT３および減速度QA４
が定められる。駆動電動機の実速度は曲線６２に
よつて表わされ、切断時点QTCが定められる。
ナイフ刃の移動距離Ｓ３は切断時点QTCまでの
曲線６２の下側の面積として示され、駆動電動機
速度の積分値として計算される。

第２Ｂ図はシヤー駆動電動機のために用意され
た２段加速制御のグラフ図である。駆動電動機が
速度基準信号曲線６４に従つて起動する時点QT
０が定められ、時点QT１までの駆動電動機の加
速度QA１も定められる。時点QT１で駆動電動
機速度は零加速度の中間速度QA２に達し、この
中間速度を時点QT２まで維持する時点QT２で、
加工物切断時点QTCまでの十分な加速度が得ら
れるように、加速度QA３で駆動電動機が加速さ
れ始められる。時点QT２と切断時点QTCとの間
の実速度曲線６６の下側の面積は、時定数と加速
度QA３に従つてナイフ刃が中間速度QA２から
加工物切断までの加速中に移動しなければならな
い距離である。時点QTPは0.5秒のような一定時
間であり、この間に駆動電動機は起動時点QT０
から時点QT１まで加速度QA１で加速され、ま
たナイフ刃は時点QT１からQTPまで一定速度で
動くと共に時点QTPまでの間に所定距離SPだけ
進む。加工物の移動速度に従つて変わる距離Ｓ２
は、既知の全移動距離SP＋Ｓ２＋Ｓ３から中間
速度までの距離SPを減算し、更に、この中間速
度から加工物切断までの距離Ｓ３を減算したもの
とに等しい。この距離Ｓ２が定まると、駆動電動
機が中間速度にある時間QT２−QTPは、距離Ｓ
２を中間速度で割算することによつて定められ
る。

制御されるべき実際のシヤー装置は切断から切
断まで454.8インチ（1134cm）のナイフ刃移動距
離および待機位置から加工物切断位置まで227.4
インチ（567cm）の移動距離を持つので切断時点
QTCまでの第２Ｂ図に示したような実速度曲線
６６より下側の全面積はナイフ刃が227.4インチ
移動する距離を表わす。従つて、和SP＋Ｓ２＋
Ｓ３は227.4インチに等しい。SPとＳ３の値は既
知であるから距離Ｓ２はこの関係から定まり、こ
のＳ２と中間速度が分かると時間QT２―QTPを
定めることができる。このとき実際には、第１図
に示した速度調整器３２に供給される速度基準信
号は第２Ｂ図に示した速度基準信号曲線６４に応
じ、加速度QA１は時点QT０から時点QT１まで
あたえられ、次に一定速度は時点QT２まであた
えられ、さらに次に加速度QA３は時点QT３ま
であたえられ、その後に減速度QA４があたえら
れる。

駆動電動機が高速度で加工物も高速度のとき、
減速度QA４は大きい値であり、駆動電動機が低
速度で加工物も低速度のとき、減速度QA４はも
つて低い値である。制御目的の一つはナイフ刃が
定位置に停止する前に加工物に第２回目の不所望
な切断を行なうことがないようにすることであ
る。特に加工物が高速度になると、ナイフ刃が定
位置に速やかに戻されない場合、わざわざ一回り
して不所望な切断を行なうことがある。加工物が
超高速度になると、速度基準信号は第２Ａ図に示
したように加工物切断時点より前で低下させら
れ、この場合切断時点QTCは加速度QA３が終わ
り減速度QA４が開始した後にある。

第３Ａ図乃至第３Ｄ図のそれぞれに、駆動電動
機速度従つて駆動されたシヤー装置の速度と、電
動機電流と、速度基準信号とのそれぞれの記録が
示され、第３Ａ図は高速度加工物切断、第３Ｂ図
は中間速度加工物切断、第３Ｃ図は低速度加工物
切断、そして第３Ｄ図は超低速度加工物切断の例
を示している。第３Ａ図では、加工物速度は
4300FPM（21.5ｍ／秒）であり、切断時の電動機
電流は定格電流の190％であり、そして１段加速
の速度基準信号が駆動電動機を制御する速度調整
器に供給される。第３Ｂ図では、加工物速度は
3000FPM（15ｍ／秒）であり、切断時の電動機電
流は定格電流の85.5％であり、１段加速の速度基
準信号が速度調整器に供給される。第３Ｃ図は、
加工物速度は2500FPM（12.5ｍ／秒）であり、２
段加速の速度基準信号が速度調整器に供給され、
このとき切断時の電動機電流は133％である。な
お、この加工物速度に対して１段加速の速度基準
信号を用いた場合は定格電流の75％以下の電動機
電流となり、この値は適正な加工物切断のための
限界以下であると考えられる。第３Ｄ図では、加
工物速度は1650FPM（8.25ｍ／秒）であり、切断
時の電動機電流が定格電流の120％であるように
２段加速の速度基準信号が速度調整器に供給され
る。第３Ａ図乃至第３Ｄ図は、それぞれ高速度、
中速度、低速度、超低速度の加工物通板速度に対
する実際の切断作業のオシログラフ記録を示して
いる。

第３Ａ図に示された高速度（3400FPM）切断
は、切断時のナイフ刃速度を通板速度と一致させ
るような仕方で待機状態からシヤー速度基準値を
ランプ状に加速する従来方法を説明している。こ
の方法では開始から切断まで0.64秒しかかゝらな
い。駆動電動機の加速電流は切断時点で定格電流
の190％である。シヤーおよび駆動回転部の蓄積
エネルギーと共にこの電動機トルクは加工物を切
断するための十分なトルクを出す。各切断後に、
ナイフ刃は自動的に定位置へ戻される。この高速
度切断では、シヤーは実際には定位置を行き過ぎ
るので、定位置に戻るために反転されなければな
らない。

各切断が同一の定位置から始まるので、こゝか
ら切断までの距離は一定である。第３Ｂ図に示さ
れた中速度（3000FPM）切断は、動作開始から
切断まで0.9秒を要する従来のランプ状加速を示
している。その切断時加速電流は定格電流の85.5
％にすぎない。また、この場合もシヤーが定位置
を行き過ぎる。

もし、この同じランプ状加速の速度基準信号が
低速度の加工物に使われると、適正なトルクが切
断に得られない。従来、使われていた安直な解決
法は加速電流を発生するための切断時点の直前に
速度基準値を急にふやすことであつたが、慣用の
電動機は電動機電流をこのように変えるのに最短
の時間（電流を100％変えるのに0.05秒）しか要
さないのでナイフ刃速度を合わせることができな
かつた。

この発明は切断時にかつ良好な速度制御で適正
な電動機加速電流を得るために加工物の低速度切
断に２段加速を利用する。第３Ｃ図に示された低
速度（2500FPM）切断がこの発明を例示してい
る。シヤーは約800FPM（４ｍ／秒）の低速度ま
で素早く加速され、その後一定時間の間その速度
で運転される。第２回目の加速は切断時に約133
％の適正な加速電流をあたえるように仕方に選定
され、速度の一致は良好だつた。零から切断まで
1.2秒かかり、定位置の行き過ぎは僅かである。

第３Ｄ図に示される超低速度切断（1650FPM）
はある期間約800FPMの低速度でシヤーを運転
し、次に始動後切断まで1.48秒かかる加速を行な
う。切断時の加速電流は定格電流の120％であり、
その値は3000FPMのときの従来の１段加速時の
定格電流の85.5％よりはるかに上の値である。

第４図は、この発明でのシヤー駆動制御動作の
機能ブロツク図を示す。公称製品温度に対してオ
ペレータが手動で入力した情報（加工物の厚さ、
オペレータの希望する進み速度調整値および切断
されるべき加工物の所望の長さを含む）に応じて
加工物がどの位の長さに切断されるべきかを第１
制御プログラム８０が定める。パルス発生器１４
およびパルスカウンタ１６は高熱金属検出器すな
わち加工物検出器２２と共に、加工物速度を定め
かつ加工物先端を検出する制御プログラム８１に
情報をあたえる。第２制御プログラムすなわち速
度基準出力手段８２は第１制御プログラム８０か
ら、決定された切断時点、決定されたシヤー速
度、１段加速切断の計算値または２段加速切断の
計算値を受ける。この第２制御プログラム８２
は、シヤー装置２４が適正に加速して加工物速度
に一致するナイフ刃速度でかつ所望の時点で加工
物を所望通りに切断するように、速度基準信号を
速度調整器３２に出力として供給する。第３制御
プログラム８４はナイフ刃の位置を監視しかつナ
イフ刃速度が加工物速度と正しく一致しているか
どうかを定めるために切断時のナイフ刃の速度を
測定する。なお、この第３制御プログラム８４は
加工物切断後にナイフ刃が定位置に戻るように制
御する。第４制御プログラム８６は切断時のナイ
フ刃速度と加工物速度との偏差についての加工物
切断データを解析し、この偏差は次の同じような
加工物の切断についての速度基準値の開始を変え
ることによつて修正される。良い切断精度と切れ
味の良い切断とのために、基準加速の時間および
速度を変えることにより、検出した遅すぎる切
断、または速すぎる切断を修正するのに適応学習
手法が利用される。各シヤー装置はその他のシヤ
ー装置とは少しずつ違つているので、この学習手
法は所定のシヤー装置のより良い制御を可能にす
る。予測能力およびその反復性にはいくらかの誤
差があり、シヤー装置の時定数および実際の応答
を知る能力はいくらか限られるので、切断に要す
る理論的時間と加工物切断の実測の時間との差が
測定されかつ次の同じような加工物切断に対して
修正され得る。速度と時間の修正を分類した情報
表は正確な加工物切断を行なうために所定の速度
帯毎に記憶される。

加工物速度と先端検出用制御プログラム８１
は、当業者に周知のように、0.1秒ごとにパルス
カウンタ１６のパルスカウントを読出してこの値
をパルス発生器１４からの出力パルス当たりの既
知の加工物移動距離に関係した加工物速度に変換
する。また、加工物先端の検出は高熱金属検出器
２２からの出力信号に応じて行なわれる。第１制
御プログラム８０はライン３４を通して速度調整
器３２へ供給される速度基準信号の各種タイミン
グと大きさとを決定する。第２制御プログラム８
２は切断動作開始タイミングを１ミリ秒の刻みで
決定し、一旦始動すると５ミリ秒ごとに新しい基
準値を発生する。この第２制御プログラム８２は
第３制御プログラム８４の起動をも制御する。こ
の第３制御プログラム８４はシヤー加速動作中に
位置データと時間データを集め、定位置で正しく
停止するために適当な時点で減速を開始する仕方
でシヤーの減速を追跡する。第４制御プログラム
８６は加工物切断がなされた後に起動される。

シヤー装置２４が待機状態から加速されるにつ
れてその位置がゆつくりと変化するため第３制御
プログラム８４はたまにしか起動されないが、シ
ヤーの速度が増すにつれて第３制御プログラム８
４はもつと煩繁に起動される。サンプリングした
せん断位置の差を経過時間で割算して速度を求め
るためには、待機状態から切断時まで約100の増
分ステツプにおけるデータを検出しかつ記憶する
ことが望ましい。最高速度切断では、最初の100
増分ステツプを通る時間は約0.250秒であり、切
断位置に近い最後の100増分ステツプを通る時間
は約0.013秒にすぎない。

ナイフ位置検出器４２は毎秒220回程度で位置
読出し値を更新できる。前回位置と今回位置の二
つの位置の間の経過時間を正確に知るために、ナ
イフ位置検出器４２から更新信号がカウンタに供
給され、所定の更新カウント数で第３制御プログ
ラム８４を起動するのに現在値比較器が使われ
る。高速度切断時に一つの記憶位置と次の記憶位
置との間で複数の位置読出し値を与える仕方で、
ナイフ位置検出器４２は次の位置チエツク前に更
新する。シヤーの待機位置から切断位置までを
2048分割して０〜2048のインデツクスを付けたと
して、第３制御プログラム８４は148番目のイン
デツクス位置まではサーチ中各読出し前に比較器
を５回の更新にセツトし、この数はインデツクス
位置348から2048（切断）まで１に低減される。

一旦、切断が行なわれると、第３制御プログラ
ム８４は定位置へ減速するように２回の更新（約
8.9ミリ秒）ごとに起動される。

第４図に示された第１制御プログラム８０を説
明するためのフローチヤート図が第５図に示され
ている。この第１制御プログラム８０は速度調整
器３２へのアナログ速度基準信号を発生する第２
制御プログラム８２に必要なあらゆるパラメータ
を決定する。第１制御プログラム８０でなされる
動作条件は次のようなものである。

(a) ナイフ刃は定位置から始動しかつ加工物切断
長さが正確となるようにナイフ刃を所定の時点
で加工物に出合わさせる仕方で加速しなければ
ならない。

(b) 加工物切断時のナイフ刃周辺速度は、次の
値、すなわち（加工物速度）±（オペレータのシ
ヤー速度微調整値）に等しい。

(c) 切断時の加速電流は切断用の適正な電動機ト
ルクを得るために電動機定格電流の75％のよう
な最小値よりも小さくないこと。

第２Ａ図に示されたような加速度QA３は所望
の加工物切断を行なうのに十分であるから、１段
加速はかなり高い加工物速度に使つてよい。もつ
と低い速度では、１段加速では電動機加速電流が
不足するので２段加速が使われる。このときシヤ
ーは一定加速度QA１と時点QT１とで決まる中
間速度に加速される。次にこの中間速度で時点
QT２まで運転され、次いで適正な電動機加速電
流で所望の時点QTCにかつ所望の速度で切断を
行なうために最終加速が時点QT２でかつ加速度
QA３で始まる（第２Ｂ図参照）。

曲線６４で示した速度基準信号は通常は切断が
なされるとすぐ停止のために減速されるが、この
速度基準信号の減速は定位置への復帰に過度の行
き過ぎが起こりやすいより高い速度での切断前に
少し始められる。

速度基準信号がシヤーの減速のために零に近ず
くと、第３制御プログラム８４はナイフ刃を定位
置に戻すための第２制御プログラム８２の制御を
引き継ぐ。

第１制御プログラム８０は（4000FPMでの切
断の約１秒前、1000FPMでの切断の３秒前）切
断に必要な直前に起動される。下記のデータが必
要である。すなわち、 QBSPD……加工物（棒鋼）の速度 QLASDJ……オペレータがあたえたシヤー先
進速度微調整値 OPTH……加工物の厚さ ACCT……切断時点（1KCのクロツク時間とし
て表わされた）このプログラムの出力は次のようである。

QTO……第１加速段の始まりのタイミング QA１……第１加速段の加速度 QT１……第１加速段の終わりのタイミング QA２……中間速度の加速度（０） QT２……第２加速段の始まりのタイミング QA３……第２加速段の加速度 QT３……減速の始まりのタイミング QA４……減速度 QBIPS……切断時のナイフ刃速度第５図に示されたステツプ９０では、パルス発
生器１４とパルスカウンタ１６とで測定されたよ
うな加工物速度がシヤー制御の働く所定の限界外
かどうかを知るためのチエツクが行なわれ、もし
限界外ならばこのプログラムは終了し、切断はな
されない。もし限界内ならばステツプ９２におい
て、加工物はたとえば1000FPM（５ｍ／秒）なる
最小速度から4400FPM（22ｍ／秒）なる最大速度
までを同じパーセント速度範囲で10個の速度帯に
区分した速度範囲の一つに分類される。ステツプ
９４では、この速度分類に応じて、時点修正値お
よび速度修正値が記憶学習表から選定される。切
断がなされるたびに、実際の切断時点と予測され
た切断時点が時点修正値を更新するため比べら
れ、また実際のナイフ刃速度と予測されたナイフ
刃速度が速度修正値を更新するため比べられる。
ステツプ９６では、オペレータがあたえた−５％
と＋10％との間の値のシヤー先進速度微調整値と
学習表速度修正値とがナイフ刃速度を定めるのに
使われる。このナイフ刃速度も、ナイフ刃が加工
物にちようどあたるとき所望のナイフ刃速度をあ
たえるように調整される。ステツプ９８では、速
度ランプのQT２での加速開始から切断の時点ま
での時間が、式（13）を使つて所望のナイフ刃の
速度および移動距離をあたえるため定められ、次
にこの速度および時点が分かると、式(10)が加速度
QA３を定めるのに使われる。なお、これらステ
ツプ９２〜９８は、加工物１８を切断する時点で
の駆動電動機２６の加速度を導出する加速度導出
手段を構成する。ステツプ１００すなわち比較手
段では、加速度QA３が切断時に最小限必要な電
動機トルクを生ずるに要する加速電流75％相当の
最小加速度と比較され、もしこの加速度QA３が
電流75％相当の加速度以下ならば、このプログラ
ムはステツプ１０２にすすみ、２段加速が使われ
る。ステツプ１０２では、中間速度から切断まで
十分な加速度で加速するのに要する時間差QT３
―QT２と距離Ｓ３が式(10)を使つて定められる。
ステツプ１０４では中間速度の時間が定められ
る。第２Ｂ図に示されたような２段加速の段１段
階は常に同じであるから、シヤーが中間速度に達
するのに十分長い予定時間QTPを経過した後に
距離SPがわかる。この距離SPは第２段階から定
められる距離Ｓ３と共に、シヤーが第２段階以前
に中間速度で運転すべき時間差QT２―QTPを計
算するのに使われる。加速度QA３が加速電流75
％相当の加速度以上ならば、シヤー速度が
3800FPM（19ｍ／秒）以下であるかどうかを知る
ためステツプ１０６でチエツクが行なわれる。も
しシヤー速度が3800FPMより高いならばシヤー
速度が非常に高い場合のステツプ１０８において
定位置からの過度の行き過ぎをなくすために切断
時点の少し前（最大0.050秒）でシヤーの減速が
始められる。

ステツプ１１０では、切断速度が3800FPMよ
り大きい場合は例えば275％のような高い値に、
切断速度が低い場合は例えば185％のような低い
値に減速度が選ばれる。第３制御プログラム８４
は、切断後に素速くかつ正確にナイフ刃を定位置
に戻すことを制御するために速度基準制御を引き
継ぐ。１段加速ではなく、２段加速を何時使うか
を定めるのにステツプ１００において加速度をチ
エツクすると、加工物の切断が、１段加速でなさ
れるものと、加工物速度がわずかに低下している
か或はオペレータの微調整が変わるときは２段加
速でなされるものとがあることがわかつた。もつ
と一定した結果を得るため、所定の加工物のすべ
ての切断に同じ制御動作を使いたいならば、加工
物の先端が圧延機から出るときの通板速度が所定
の加工物のすべての切断制御動作の式を定めるの
に使われるようにすればよい。たとえば、加工物
速度が2800FPM（14ｍ／秒）以下ならば、そのよ
うな切断のすべてに２段加速が使われる。

ナイフ刃位置監視および定位置決定の第３制御
プログラム８４を説明するためのフローチヤート
図が第６図に示されている。各切断サイクル中、
この第３制御プログラム８４はシヤーが切断点へ
加速をするのでその位置を監視する。この情報
は、実際のナイフ刃速度および切断時点を測るた
めに第４図に示された第４制御プログラム８６
（切断データ分析プログラム）に使われる。シヤ
ーが減速するときは、この第３制御プログラム８
４は減速速度基準値を発生してシヤーを定位置に
停止させる。

下記のデータが第３制御プログラム８４によつ
て記憶される。すなわち、 QPOS（１→21）……プログラムによつて選定
された位置 QINTC（１→21）……各位置を知る前の割込
み数 QTIM（１→21）……各位置が選定されるとき
の100KCのクロツク時間とりわけ、この第４制御プログラム８６はシヤ
ーが或る位置から別の位置へ動くとき下記の式で
平均速度を決定する。すなわち、平均速度＝QPOS（Ｎ）−QPOS（Ｎ−１）／QINTC（Ｎ）
〓QCRK（Ｎ）(14) 第６図に示されたステツプ１０１では、更新カ
ウンタが比較器カードにセツトされた値に達する
ごとに、割込みによりプログラムが起動される。
シヤー位置POSが読出され、オフセツトCOSの
較正値が付加されてシヤーの始動、切断、および
定位置への復帰をそれぞれ０，2048、および4096
の各読出しに一致するようにさせる。割込みカウ
ンタはその値が増加される。ステツプ１１５で
は、QJが21より小さいかどうかのチエツクが行
なわれる。もし21より小さければインデツクス位
置に達したかどうかを知るためにステツプ２００
でチエツクされる。もしインデツクス位置に達し
ていないならば、ステツプ２０２で比較器RKカ
ードは次のカウントのためにセツトされる。もし
インデツクス位置に達していると、ステツプ２０
４で実際の位置と経過時間が記憶されてインデツ
クスQJが増加される。ステツプ２０６でもしQJ
が21に等しいならば、切断位置をちようど通過し
たことになり、第４制御プログラム８６はステツ
プ２０８で起動される。減速フラグSLDは零に
セツトされ、比較器RKカードはステツプ２０２
で次回の値にセツトされる。

ステツプ１１５でのチエツクの結果インデツク
スQJが21に等しいか21より大きいことが分ると、
定位置を過ぎたかどうかがステツプ３００でチエ
ツクされる。もし過ぎていれば、行き過ぎ状態を
起したのであるから位置信号はステツプ３０２で
4096だけ加算されて、定位置を過ぎて増しつづけ
るような位置読出値をあたえる。もしステツプ３
１０でのチエツクでQJが21に等しいと、シヤー
はまだ定位置に達ていなかつた。ステツプ３２０
と３２２で傾斜QCSD３およびQCSD１における
零インターセプトを有する位置の関数として減速
ランプが発注される。もしステツプ３２４でチエ
ツクしたようなシヤー駆動電動機の行き過ぎがあ
れば、傾斜QCSD４およびQCSD２における零イ
ンターセプトを有する逆ランプがステツプ３２６
で発注される。もしステツプ４００でのチエツク
により減速フラグがなお零（すなわち減速中）で
あることが分ると、この減速ランプ値SDRはス
テツプ４０２でシヤー速度基準出力プログラムか
らの基準値QREFと比較される。もしこの減速ラ
ンプ値SDRがステツプ４０２においてQREFよ
り小さいならば、シヤー速度基準出力プログラム
は動作停止し、ステツプ４０４で減速フラグは１
にセツトされ、後で低速度をチエツクする際に使
うためその位置はステツプ４０６で記憶され、そ
してこの減速ランプはステツプ４０８でアナログ
出力される。

この減速ランプが利用された後にこのプログラ
ムが起動されるごとに、もし低速度動作がステツ
プ４５０で検出されるならば、ステツプ４６０で
定位置のチエツクがなされる。ステツプ４６２で
定位置への復帰がなされているならば、シヤーは
停止され、ステツプ４６４でインデツクスは22に
セツトされ、そしてRKカードは22msおくれにセ
ツトされる。この後に、定位置がまだ保持されて
いることを確かめるためにステツプ５５０でチエ
ツクが行なわれる。

フローチヤートのステツプ１０１乃至２０８
は、シヤーの各位置を知りかつそれらの位置の時
点を記録することによつて位置の監視を行なう。
10インチ（25cm）の動きが100の増分であるから、
零に始まつてたとえば位置１００を求めるよう
に、前述の位置が求める次の位置よりもまだ小さ
いかどうかを知るためのチエツクがステツプ２０
０で行なわれる。10インチの動きがわかると、そ
れはその時点と共に記憶され、次にこのプログラ
ムは例えば20インチ（50cm）のような別の位置を
さがし始め、このことは切断位置まで繰り返され
る。次に、切断データ解析プログラムがステツプ
２０８で動作し始める。第６図に示されたその他
のプログラムはシヤーを定位置へ戻すためのもの
である。ステツプ１１５でのチエツクでインデツ
クスが21より大きいことが分ると、プログラムは
ステツプ３００へ進み、シヤーが定位置を通過し
たかどうかが判断され、もし通過したならばステ
ツプ３０２でこの固定位置が4096だけ大きくされ
る。位置定めフイードバツク信号は通常、零から
始まり、4096に進み、次に再び零から始まるが、
その位置が2048よりも小さい場合の定位置への減
速動作に対してこのことはシヤーが定位置を通過
したことを表わす。切断位置は2048で定位置は
4096のため、もしその位置が2048より小さけれ
ば、シヤーは定位置を通過した。定位置を通過し
た読出しを連続して与えるために4096が加えられ
る。インデツクスQJがまだ21であるかどうかを
知るためのチエツクがステツプ３１０で行なわ
れ、もし21であるならばシヤーはまず定位置へ達
していない。ステツプ３２０と３２２は傾斜
QCSD３およびインターセプトQCSD１を有する
位置の関数として減速ランプを生ずる。ステツプ
４００で減速フラグSLDが零に等しいならば、
このプログラムは減速ランプがシヤーを定位置へ
もたらす位置をまだ見出してない。減速ランプが
シヤー基準プログラムによつて供給される速度基
準信号よりも何時小さくなるかをこのプログラム
は判断しつづける。小さくなると、速度基準信号
は打切られ、減速ランプが位置の関数として追従
される。

第７Ａ図は、高速度の加工物に１段加速切断を
行なつた後に、シヤーが定位置へ復帰する状況を
示す図である。

第７Ｂ図は、低速度の加工物に２段加速切断を
行なつた後に、シヤーが定位置へ復帰する状況を
示す図である。

切断データ解析プログラムの動作は第８図に示
されている。量QDTIMが読出し位置QPOS（
―２）から読出し位置QPOS（―１）まで、ま
た読出し位置QPOS（）までの時間差として示
されている。一つの読出し位置から次の読出し位
置までの工程中のフイート／分の速度QVELが示
されている。QTOCは加工物切断時の時点であ
り、QVELOCは加工物切断時のFPM（フイー
ト／分）単位の速度である。各切断サイクル中、
シヤー位置監視プログラムは、待機から加工物切
断までシヤーが加速する間は時間データと位置デ
ータを集め、148，248，348などと進んで1948お
よび2048切断位置まで100ずつ増す段階でシヤー
の位置を求め、切断直後の位置を検出するや否
や、シヤー切断データ解析プログラムを起動す
る。

シヤー切断データ解析プログラムは位置監視プ
ログラムによつて集められたデータを解析して正
確な切断時点とその時点でのナイフ刃速度を定
め、この情報は今後の同じような加工物切断に対
して切断速度とシヤー速度の正確さを改めるのに
使われる。加速中のシヤーの速度を研究できるよ
うに、各位置組間の速度は計算されかつデイスプ
レイ上に表示される。

第９図にシヤー切断データ解析プログラムのフ
ローチヤート図が示されている。QPOS（）と、
位置間の経過時間QDTIM（）とが速度に換算
される。時間差はRKカードの割込みQINTC
（）の数と、期間QCRK（）のサンプル期間
と、毎秒の更新回数220との積である。速度
QCVCの変換定数も導出される。サンプル期間は
20個のそれぞれのデータブロツクに記憶される。
この更新期間はステツプ６００で速度に従つて調
整される。待機時に位置検出器更新期間は1/200
秒、すなわち4.5454ミリ秒である。シヤーが動く
につれて、この期間は一つの更新期間中に動いい
た回転角度量に比例して変わる。4000FPM（20
ｍ／秒）でエンコーダは１ミリ秒毎に約7.2秒増
分動き、かつ4.54ミリ秒の更新期間に32.8増分動
く。また、この更新期間中の回転量は32.8÷4096
すなわち0.008であり、したがつて更新期間はこ
の速度のために0.8％だけ調整される。速度
QVEL（）は多くの位置の各組について計算さ
れる。19個の値が計算されると、切断の時点と速
度は、前者が線形内挿法により、後者が外挿法に
より、ステツプ６０２で定められる。この速度は
次の関係式で定められる。すなわち速度増分／ミリ秒〓455.48インチ／4096増分〓 60000ミリ秒／分〓１フイート／12インチ＝速度FPM （フイート／分）速度増分／ミリ秒〓556.006FPMミリ秒／増分＝速度FPM 普通、このデータは加工物切断時に得られるの
ではなく、切断後に得られ、したがつて切断直前
の位置と切断直後の位置との間に内挿法を適用す
ることにより、切断時点と切断速度を定めること
ができる。実際の切断時点が予定の切断時点と同
じでないならば、その偏差は学習表に入れられ、
速度についてもこれと同じことがなされる。数個
の加工物の切断によつて中間速度と距離SPが設
定され、この値はくりかえされるものと考えられ
る。したがつて種々の加工物速度についての所望
の加工物切断精度を制御するために適応学習は切
断時の速度および切断時点に限られる。シヤー・
オペレータは妥当な加速度を得ることに関心をも
つが、切断速度と切断時点はもつとも重要な被制
御パラメータである。

第２制御プログラムすなわちシヤー速度基準出
力プログラム８２用のフローチヤート図が第１０
図に示されている。このプログラムは1KHzの割
込みクロツクの発生ごとに１回だけ実行される
［ハードウエアロツクアウト（動作禁止）の状態
で］アウト・オブ・シーケンス・プログラムであ
り、アクテイブ・タイマーを捜すための時間カウ
ントダウンを含む表を走査する。タイマーは、シ
ヤー速度基準値のランプ動作を開始させ、速度を
増減させるように速度基準値を微小変化させる。
アクテイブ・タイマーは正の値と定められてい
る。もし表の走査位置が零位置ならば何の動作も
しない。タイマーがアクテイブなものならその位
置は順次減らされ、零チエツクがなされる。もし
その位置が零であると、タイマーはタイムアウト
してサブプログラムが実行される。このシヤーラ
ンプ信号発生サブプログラムはシヤー基準値計算
で特定されたパターンを出力する。パターンは５
個の変化区分として、第７Ｂ図に示されたように
区分，，，およびに分けられている。
このアナログ出力を定めるため、次のような計算
がされる。すなわち、出力＝（初期出力）＋（△ｔ毎の増分）〓（全出力数）／８この△ｔ毎の増分は通常、整数以外の数になり
やすく、ランプ出力精度をよくするため、シヤー
基準プログラムはその値に８を乗じたものになつ
ている。この出力数の乗算の後に、その結果を８
で割つて所望の値を得る。その出力後に、アナロ
グ出力はコアに記憶され、1KCカウントダウン用
タイマーはリセツトされる。このシーケンスは、
各区分毎に得られる出力数が所望の出力数に等し
くなるまで続き、その後に次の区分が選定され
る。現時点の区分が５ならば、プログラムは終わ
り、タイマーはリセツトされない。

［発明の効果］以上、詳しく説明したように、この発明は、加
工物の速度が低いときにシヤーナイフ刃の加速に
２段加速を用いることにより、切れ味のよい切断
を行なえるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成
図、第２Ａ図、第２Ｂ図はシヤー駆動電動機のそ
れぞれ１段加速、２段加速のために時間の関数と
して表わした駆動電動機速度のグラフ図、第３Ａ
図乃至第３Ｄ図はこの発明を使用して加工物の高
速切断、中速切断、低速切断および超低速切断を
行なう際の駆動電動機速度、電動機電流および速
度基準信号をオシログラフに示した図、第４図は
シヤー駆動制御動作の機能ブロツク図、第５図は
電動機の速度基準信号の決定仕方を説明するプロ
グラム・フローチヤート図、第６図はシヤー位置
監視動作および定位置決定仕方を説明するプログ
ラム・フローチヤート図、第７Ａ図は加工物の１
段加速切断後にシヤーを定位置へ戻す制御を説明
する図、第７Ｂ図は加工物の２段加速切断後にシ
ヤーを定位置へ戻す制御を説明する図、第８図は
切断データ解析プログラムの動作を説明したグラ
フ図、第９図は切断データ解析動作を説明するフ
ローチヤート図、第１０図はシヤー速度基準出力
プログラムの動作を説明するフローチヤート図で
ある。なお、これらの図面において、同一符号は
それぞれ相当部分を示している。図面において、加工物……１８、測定手段……
１４，１６、検出手段……２２、シヤー装置……
２４、駆動電動機……２６、加速度導出手段……
９２〜９８、比較手段……１００、速度基準出力
手段……８２、速度調整器……３２。

Claims

【特許請求の範囲】

１移動中の加工物の速度を測定する測定手段、
上記加工物の先端を検出する検出手段、上記加工
物の被切断部が切断位置に到達したとき上記加工
物を被切断部で切断するようにシヤー装置を駆動
する電動機、上記測定手段および上記検出手段の
信号を受け、上記加工物を上記シヤー装置により
切断する時点での上記電動機の加速度を導出する
加速度導出手段、この加速度導出手段により導出
された加速度と予め定めた所定の値とを比較する
比較手段、この比較手段により上記導出された加
速度が所定の値より小さいとされたとき、中間一
定速度領域を含む２段加速の速度パターンの速度
基準を出力し、所定の値より大きいとされたと
き、１段加速の速度パターンの速度基準を出力す
る速度基準出力手段、並びにこの速度基準出力手
段の出力する速度基準により上記電動機を駆動す
る速度調整器を備えたことを特徴とする加工物切
断制御装置。