JPS5816969B2 - ペンジユラム形走間剪断機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ペンシュラム（振子）形定間剪断機に係シ、
特に、剪断速度の同調と、所定の剪断位置で、自動的に
剪断を行なうペンシュラム形走間剪断機の制御装置に関
する。

走間剪断機は、従来はとんどドラム形が使用されてきた
。

このシャーは、回転する２個のドラムに刃がついており
、被剪断材料の移動速度との同調及び、目標剪断点に於
る、剪断を、回転加速レートの調整により行っている。

例えば、加速レートは式（１）によシ算出される。

α：加速レート に：早切り係数 ■＝材料速度 ｌｃ：加速から剪断までの刃先の移動距離−力士ち、剪
断速度及び剪断長を同時に制御せねばならず、剪断制御
がむずかしく、制御装置構成の制約が太きかった。

さらに、この加速レートに誤差があると、剪断精度が悪
くなるばかりではなく、鋼材との剪断速度の同調ができ
ず、シャーに対し無理な力が加わったシ、剪断形状の悪
化を招いていた。

本発明は、剪断速度の同調、及び、剪断長さの高精度化
を実現するため、振子形シャーにより両者を容易に制御
しうる制御装置を提供するにある。

剪断速度の同調と、剪断長さの制御を別々の駆動装置に
より行なうことにより、制御性能の高度化を計るととも
に、主クランク軸の回転速度を鋼材の速度に関係なく常
に最大に設定することができるため、剪断慣性トルクを
最大限に利用でき、省エネルギーに太いに寄与する。

振子形シャーが供される、ホットストリップ圧延設備を
例に第１図により説明する。

ホットストリップミルは、加熱された鋼塊を粗圧延機に
より板状の鋼板に圧延し、仕上げ圧延機５により薄い帯
状の鋼板に圧延し冷却しながら、巻取機にコイルとして
巻き取る設備である。

粗圧延機で圧延された被剪断材１は、搬送テーブル２に
より仕上げ圧延機５まで搬送されるが、鋼材の先端、後
端の形状が悪いため、仕上げ圧延をする前に、ペンシュ
ラム（振子）形削断機４により、先後端を各々１００ｍ
７１Ｌ〜５００７７！ｍ切り落とす。

被剪断鋼材１は、圧延能率及び、鋼材の温度管理上搬送
テーブル上では、停止させず、走らせながら剪断する必
要があるため、走間剪断を行なう。

鋼材の先端、後端の位置の移動を測定するために、剪断
機の前後に測長ロール３，６が配置される。

第２，３図により、本発明の制御装置の詳細について述
べる。

振子形シャー４には、被剪断鋼材１との速度同調をさせ
るだめの速度調整用モータ１５が設置される。

このモータ１５は、剪断開始前に、同調速度即ち鋼材の
速度に呼応して設定される水平方向揺動速度のプリセッ
トを行ない、剪断中は固定させておく。

同調速度プリセットの算出は、測長ロール３に連結され
た速度発電機１１により、被剪断鋼材１の速度を検出し
、目標速度演算器２０により、同調速度プリセット値を
もって算出される。

鋼材の位置を検出するたりに鋼材の先端が、鋼材検出器
１２の直下に到達した時、タイミング信号発生器２３よ
り、同調速度プリセット開始指令が出力されるようにな
っており、この同調速度プリセット開始指令が出力され
ると、位置決め装置２１及び、速度制御装置２２により
。

速度調整用モータ１５を駆動し、速度調整ロッド３３を
、指令された角度に設定する。

振子形シャーの水平方向剪断速度は、速度調整ロッド３
３の角度の関数であり、かつ主クランク軸駆動モータ１
３の回転速度に比例する。

ここで、主クランク軸は一定速度で回転させるので、振
子形シャーの水平方向剪断速度は、速度調整ロッド３３
の角度により決まり、剪断前に設定することができる。

その機構については第６図、第７図を使用し後述する。

角度検出には、速度調整用モータ１５の軸に回転角度検
出器１６を連結し、位置決め装置２１に、フィードバッ
クを行なっている。

。振子シャー４の水平方向の揺動及び上下刃のギロチン
動作は、振子の支点軸を回転させる主クランク軸駆動モ
ータ１３によシ行なわれる。

主クランク軸３４は、加減速パターン発生器２６により
、まず加速パターンが作られ、加速レート一定αで加速
される。

主クランク軸の回転速度Ｎｓがある一定値Ｎｓｏ に
なった時加速を止め、一定速度Ｎｓｏ で回転させ、
剪断を行なう。

第５図にその速度パターンを示す。

この速度パターンは、速度制御装置２７に入力され、主
クランク軸駆動モータ１３を駆動する。

本装置は、被剪断鋼材１が、速度発電機１１による鋼材
の速度検出後から、剪断終了まで、速度が変化しないこ
とを前提としている。

しかし、鋼材の後端剪断時すでに、鋼材が、仕上げ圧延
機５に咬込んでおり、速度変化を生ずる場合もある。

したがって剪断精度の高精度化要求に応じ、測長用検出
手段としての測長用パルス発信機１０のパルスを、鋼材
長側定器２４に入力し、目標剪断点の移動を演算し、加
減速パターン発生器２６に対し、シャーの起動タイミン
グを与える。

又、補正器２５を通し、加速中における速度変化による
剪断エラーを除去するため、補正出力を行なう。

主クランク軸の回転角度を検出し、加速エラー、鋼材移
動速度エラーを除去し、かつ振子形シャー４のホームポ
ジションへの減速停止制御を行なうために、回転角度検
出器１４が主クランク軸に連結される。

以上の制御を時系列的に並べた処理フローを、第３図に
示す。

鋼材の剪断長が、ディジタルスイッチ等で設定されると
、その直を、読み取り、目標剪断点を決定し、鋼材の移
動に伴う、目標剪断点の移動をトラッキングする。

一方鋼材との剪断速度の同期化のために、鋼材の速度を
検出し、同調速度に対応した、調整ロッド回転角を算出
する。

その回転角指令により、速度調整モータを駆動し、速度
調整ロッドの位置決めを行なう。

速度調整ロッドの実角度及び、目標剪断のトラッキング
から、主クランク軸の起動タイミングを算出し、最適時
点にて、シャーを起動する。

起動から剪断完了までは、高精度剪断を行なうために軌
跡補正により、主クランク軸の回転速度の制御を行なう
。

剪断完了後は、次回剪断のために、主クランク軸を、ホ
ーム位置へ復帰させ、剪断の１サイクルが終了する。

ここで、目標剪断点のトラッキングについて、第８図に
おいて、鋼材検出器１２から剪断機４までの距離をＬｉ
とし、また、鋼機１の先端から目標剪断点までの長さを
Ｌｃ・とじ、剪断機４の刃と鋼機１とが接触する位置を
ｘｐｃとし、かつ、該検出器１２が鋼機１の先端を検出
してから所定時間経過後の鋼材１の先端の移動位置をｌ
とする。

また、剪断機４の後述する主クランク軸（第４図）１３
４が起動してから剪断機４の刃（第４図に示す符号３１
．３２）が鋼機１に接触するまで移動距離を１３ｃとす
る主クランク軸の起動タイミングは、ｌが、 Ｃ２Ｌ１＋ Ｌｃ−ｘｐｃ −ｉｔＣ・・・、・・、、
・（ｇという上記（１）式が成立した時である。

目標剪断点ノ移動、すなわち、トラッキングは、測長ロ
ール：３により、鋼材１０先端の移動位置ｌを測定する
ことにより、行なわれる。

この演算は、鋼材長側定器２４にて行なわれる。

また、主クランク軸起動後の目標剪断点の移動から、そ
の時点での主クランク軸３４の理想的な回転角を算出し
、主クランク軸３４の回転位置制御を、補正器２４によ
り行なわせるのである。

第４図は、振子形シャーの駆動リンク機構を示したもの
である。

主クランク軸３４が、主クランク軸駆動モータ１３によ
り回転駆動され、シャーの上刃３１が回転半径Ｒ３によ
り、又、下刃３２が回転半径Ｒ２により各々反対方向に
上下運動し、鋼材を剪断する。

揺動運動は、同軸上に半径Ｒ１で連結された速度調整ロ
ッド３３と、水平方向揺動リンク３５により行なわれる
。

刃先の水平方向揺動速度は、第５図に示すように、主ク
ランク軸（Ｄ速ＫＮｓｏ を一定にしているため、速
度調整ロッド３３の半径Ｒ１（可変）によって決まる。

Ｒ１をＲ１□に変えた時刃先水平方向移動速度１へがＶ
ＨｏからＶ に変化する様子を示す。

前記目標速度演算器２０は、被剪断鋼材１の速度から、
ＶＨｏを決め、グラフにより、それに対応するＲ１を算
出している。

本発明により、剪断前に、剪断速度のプリセットを行な
えるため、主クランク軸駆動モータ１３を一定加速レー
ト、一定回転数で、駆動することが可能となり、小形で
大剪断力を出力することが出来る。

第６図、第７図を用いて、速度調整ロッド３３の設定機
構及び、水平方向揺動速度決定原理を説明する。

インターナルギア４２は、主クランク軸３４と同一軸上
にあり、主クランク駆動モータ１３により同一回転をす
る。

インターナルギアは、円周の内側に歯車があり、インタ
ーナルピニオン４１とギア結合している。

インターナルピニオン４１は、差動ギア４３を介して、
不ンターナルギア４２と同様に主クランク駆動モータ１
３に連結されている。

又差動ギアの一方は、速度調整モータ１５に連結されて
いる。

今速度調整モータ１５を停止させておき主クランク軸駆
動モータ１３を回転させると、インターナルギア４２及
びピニオン４１は、同一回転となるため、速度調整用ロ
ッド３３がリンクしている点Ｐは、インターナルギアの
内側に沿って半径Ｒ６で回転する。

この回転半径式により、速度調整ロッド３３が、振子運
動をし、その振幅量により、水平方向の揺動速度が決定
される。

次に揺動速度を変化させる手段を説明する。

主クランク軸駆動モータ１３よ停止させておき、速度調
整モータ１５を回転させると、差動ギア４３により、イ
ンターナルピニオン４３は、遊星歯車として、インター
ナルギア４２の内側に沿って回転する。

この時インターナルギア４２は、主クランク軸駆動モー
タ１３により固定されているため、インターナルピニオ
ンのみ回転し、ギアは回転しない。

インターナルビニオフ４１０回転する様子を、第７図の
Ａ、Ｂ、Ｃに示す。

Ａ図は、第６図と同一位置で、この時の揺動振幅が最大
であり、水平方向の最高速度剪断時にプリセットされる
。

Ｂ図は、６０度程度回転させた場合を示している。

インターナルピニオン４１に結合された速度調整ロッド
３３のＰ点は、半径Ｒｏの約１／２の位置半径Ｒ１に移
動する。

この状態で、速度調整モータ１５を固定し、主クランク
軸駆動モータ１３を駆動すると、Ｐ点は、半径Ｒ１で回
転するため、Ｂ図の振幅は、小さくなり、水平方向の剪
断速度は、遅くなる。

さらに速度調整モータ１５を回転させ０図の状態になる
と、主クランク軸を駆動しても、Ｐ点は回転せず、水平
方向の剪断速度は、零となる。

このだめ、振子形シャーは、鋼材の停止剪断も、可能で
ある。

本発明は、ハードウェア構成に限らず、計算機によるソ
フト処理を導入すれば、目標速度演算及び、剪断精度向
上のだめの補正演算がさらに高精度になり、高性能剪断
制御ができる。

本発明により、剪断前に剪断速度の同期化設定を行なえ
るため、主クランク軸駆動モータを常に最高速度で使用
でき、フライホイル−の効果と相いまって、小形で、人
前断装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が供される、プラントの概略図、第２
図は、本発明の制御ブロック図、第３図は本発明の操作
シーケンスのフローチャート図、第４図は、機械機構を
説明するだめの図、第５図は、剪断機の速度変化を説明
するだめの図、第６図は、速度同調用ロンドの角度設定
機構を説明するだめの図、第γ図Ａ、 Ｂ、 Ｃは、速
度同調用ロンドの水平揺動を説明するための図、第８図
は、目標剪断点のトラッキングを説明するだめの図であ
る。 １・・・被剪断鋼材、４・・・ペンシュラム形走間剪断
機、１５・・・速度調整用モータ、１３・・・主クラン
ク軸駆動モータ、３３・・・速度調整ロンド、３４・・
・主クランク軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水平方向揺動速度をその角度設定により与える速度
   調整ロッドと、剪断操作用の主クランク軸とより成り該
   主クランク軸の運動により剪断刃の振子形運動を与えて
   走行鋼材を剪断するペンシュラム形走間剪断機に於て、
   鋼材の移動速度を検出する速度検出手段からの検出速度
   に基づいて該鋼材の移動速度に同調した上記水平方向揺
   動速度を算出し、前記算出された水平方向揺動速度より
   前記速度調整ロッドの移動位置を算出する手段と、該算
   出移動位置に速度調整ロッドを移動させる位置決めを行
   なう手段と、前記鋼材の移動位置を検出する検出手段と
   、該移動位置及びあらかじめ設定された目標剪断点を基
   に目標剪断点の移動位置を算出する手段と、前記速度調
   整ロッドの設定された位置及び前記主クランク軸の加速
   パターンにより、剪断機の起動から剪断までの間に該鋼
   材の目標剪断点が移動する距離を算出する手段と、剪断
   点と剪断位置が合致するように前記主クランク軸の起動
   タイミングを設定する手段と、該設定されたタイミング
   に基づき主クランク軸を起動させて鋼材の剪断を行なわ
   せる剪断制御手段と、前記速度調整ロッド設定後に該鋼
   材の速度変化分を補正する手段と、前記主クランク軸起
   動後の剪断エラーを補正する手段とより成るペンシュラ
   ム形走間剪断機の制御装置。