JP2008296346A - 鋸断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転鋸刃が被鋸断材に接触する際に電動機に生じる負荷電流の跳ね上がりを抑制し、回転鋸刃の消耗や上記電動機に対する疲労損傷の蓄積を大幅に軽減させることができる鋸断装置を得る。
【解決手段】搬送テーブル２上の鋼材１を切断する回転鋸刃３、回転鋸刃３を回転駆動する電動機４、回転鋸刃３をシフト動作させる駆動装置を備えた鋸断装置において、電動機４の負荷電流を検出し、検出された負荷電流値に基づいて、回転鋸刃３のシフト量に対する負荷電流の電流パターンを生成する。また、生成された電流パターンに基づいて、実負荷電流に対する回転鋸刃３のシフト動作の速度パターンを生成し、この生成された速度パターンを、鋼材１の切断時における電動機４の負荷電流の跳ね上がりを抑制するように、所定の条件下、減速位置を早めるように補正する。そして、補正された速度パターンに基づいて、上記駆動装置を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転鋸刃によって鋼材を切断する鋸断装置に関するものである。

図３は回転鋸刃によって鋼材を切断する従来の鋸断装置を示す構成図であり、下記特許文献１記載のものと同様の構成を示している。図３において、１は被鋸断材からなる鋼材、２は鋼材１を搬送する搬送テーブル、３は鋼材１を切断する回転鋸刃、４は回転鋸刃３を回転駆動するための電動機、５は電動機４の駆動力を回転鋸刃３に伝達する駆動力伝達手段である。

上記回転鋸刃３等は、シフト方向８に往復移動が可能なシフト台車７上に設置されている。そして、上記構成を有する鋸断装置では、搬送中の鋼材１を一旦停止させた後、シフト台車７を駆動して回転鋸刃３を鋼材１の側方からシフト動作（フィード）させることにより、回転鋸刃３を鋼材１に押し付けて、鋼材１の先端部や尾端部のクロップ、或いは分割鋸断を行っている。

なお、１０は電動機９を制御する制御手段であり、この制御手段１０により、シフト台車７の速度、即ち回転鋸刃３のシフト動作の速度が制御されている。

特開２０００−２７８９７８号公報

図３に示す従来の鋸断装置では、シフト台車７の速度は、同一の種類の鋼材１を鋸断する場合、鋸断が開始されてから終了するまで、常時一定の速度に保たれていた。なお、鋸断作業の効率を向上させるためには、シフト台車７の速度を極力速くすることが望ましい。しかし、シフト台車７の速度を上げすぎると、回転鋸刃３が鋼材１に接触した際に、回転鋸刃３に大きな抵抗が加わってしまう。このため、回転鋸刃３駆動用の電動機４の負荷が急激に増えてしまい、電動機４のすべり量が増加して、電動機４の負荷電流が跳ね上がるといった現象が発生していた。

上記負荷変動の繰り返しは、回転鋸刃３自体の消耗を加速させてしまう。また、負荷電流の跳ね上がりが所定の許容値を超えた場合には、電動機４に疲労損傷が蓄積されてしまい、その寿命を極端に縮めてしまう。なお、図３においては、鋼材１が１本のＨ形鋼として表現されているが、実際の鋸断作業においては、搬送テーブル２上に複数本のＨ形鋼を並べて、一度のシフト動作で全てのＨ形鋼を鋸断するような場合もある。かかる場合には、回転鋸刃３が各Ｈ形鋼のフランジ部分に到達する度に電動機４の負荷電流が増加してしまうため、電動機４への疲労損傷の蓄積が更に加速するといった問題があった。

上記問題を解決するため、電動機４の負荷電流を検出し、検出されたその負荷電流値に基づいてシフト台車７の速度を制御する方法も実現されている。なお、１７は検出された負荷電流値からシフト台車７の速度を演算する速度演算装置である。

図４は従来の鋸断装置の動作を説明するための図であり、搬送テーブル２に載置された１本のＨ形鋼からなる鋼材１を回転鋸刃３によって切断する際の各種状態を示している。なお、図４（ａ）はシフト台車７の速度を一定にした場合を、図４（ｂ）及び（ｃ）は、電流検出装置１１及び速度演算装置１７を利用して、シフト台車７の速度を制御した場合を、図４（ｄ）は搬送テーブル２に載置された鋼材１とシフト動作された回転鋸刃３との位置関係を示している。

シフト台車７の速度の制御は、負荷電流Ｉｍ（％）（定格電流に対する実負荷電流比）とシフト台車７の移動速度Ｖｓとが、概ね次式の関係があることを前提としている。

(数１)
Ｖｓ＝Ｋ・Ｖａ・（１−Ｉｍ）
ここで、Ｖａはシフト台車７の定格速度、Ｋは比例係数である。即ち、鋸刃抵抗が一定であるとすると、上記式１から、負荷電流Ｉｍは、シフト台車７の移動速度Ｖｓ、即ち回転鋸刃３のシフト速度を速くすると増加し、遅くすると減少することが分かる。

したがって、従来では、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、負荷電流の検出値が増加した場合にはシフト台車７の速度を遅くし、逆に負荷電流の検出値が減少した場合にはシフト台車７の速度を速くするように制御していた。しかし、上記従来制御では、負荷電流をフィードバック系としてシフト台車７を走行制御するため、速度演算装置１７内部での処理遅れや電流検出遅れ等が必ず発生してしまう。

このため、回転鋸刃３が鋼材１に接触し始める点Ｐ１や点Ｐ３においては、回転鋸刃３に大きな抵抗が作用し、一時的に増大する負荷抵抗（負荷電流の跳ね上がり）を抑えることはできなかった。このため、負荷変動の繰り返しによる回転鋸刃３自体の消耗や、電動機４に対する疲労損傷の蓄積といった従来の問題を完全に解決することはできなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、回転鋸刃が被鋸断材に接触する際に電動機に生じる負荷電流の跳ね上がりを抑制し、回転鋸刃の消耗や上記電動機に対する疲労損傷の蓄積を大幅に軽減させることができる鋸断装置を提供することである。

この発明に係る鋸断装置は、鉄鋼圧延ラインに設置され、搬送テーブル上の鋼材を切断する回転鋸刃と、回転鋸刃を回転駆動する電動機と、回転鋸刃をシフト動作させて、回転鋸刃を鋼材に押し付ける駆動装置と、鋼材の切断時に、電動機の負荷電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段によって検出された負荷電流値に基づいて、回転鋸刃のシフト量に対する負荷電流の電流パターンを生成する電流パターン生成手段と、電流パターン生成手段によって生成された電流パターンに基づいて、実負荷電流に対する回転鋸刃のシフト動作の速度パターンを生成する速度パターン生成手段と、鋼材の切断時における電動機の負荷電流の跳ね上がりを抑制するため、速度パターン生成手段によって生成された速度パターンを、所定の条件下、減速位置を早めるように補正する速度パターン補正手段と、速度パターン補正手段によって補正された速度パターンに基づいて、駆動装置を制御する速度制御手段と、を備えたものである。

この発明によれば、回転鋸刃が被鋸断材に接触する際に電動機に生じる負荷電流の跳ね上がりを抑制し、回転鋸刃の消耗や上記電動機に対する疲労損傷の蓄積を大幅に軽減することができるようになる。

この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における鋸断装置を示す構成図、図２はこの発明の実施の形態１における鋸断装置の動作を説明するための図であり、鉄鋼圧延ライン等に設置されるものを示している。図１において、１は被鋸断材からなる鋼材であり、一例として、１本のＨ形鋼を示している。２は鋼材１を搬送する搬送テーブル、３は搬送テーブル２上に載置された鋼材１を切断する回転鋸刃、４は回転鋸刃３を回転駆動するための電動機、５は電動機４の駆動力を回転鋸刃３に伝達する駆動力伝達手段である。

上記回転鋸刃３、電動機４、駆動力伝達手段５からなる鋸断装置の本体は、鋼材１を搬送する搬送ラインに干渉しないように、搬送テーブル２の側方に、この搬送テーブル２に近接して設けられている。回転鋸刃３駆動用の上記電動機４は、例えば、商用電源（図示せず）で駆動される一定速度のかご形誘導電動機等で構成され、商用電源に遮断器６を介して接続されている。また、上記駆動力伝達手段５は、例えば、減速器や駆動ベルト等によって構成される。

鋸断装置の上記本体は、シフト台車７上に設置されている。このシフト台車７は、搬送テーブル２の搬送方向に対して直交する方向（図１におけるシフト方向８）に水平に往復移動が可能な構成を有しており、電動機９や油圧シリンダー（図示せず）等の駆動装置によって駆動される。そして、搬送テーブル２上に載置された鋼材１を実際に切断する場合には、搬送中の鋼材１を一旦停止させた後、シフト台車７を電動機９（駆動装置）により駆動して回転鋸刃３をシフト動作（フィード）させることにより、回転鋸刃３を鋼材１に押し付けて、鋼材１の先端部や尾端部のクロップ、或いは分割鋸断を実施する。

次に、制御手段１０の構成及び動作について具体的に説明する。
制御手段１０は、シフト台車７の駆動装置を制御するためのものであり、例えば、電流検出装置１１、電流パターン生成装置１２、速度パターン生成装置１３、速度パターン補正装置１４、速度制御装置１５を備えている。電流検出装置１１は、鋼材１の切断時に、回転鋸刃３駆動用の電動機４の負荷電流を、給電系統に設けられた変流器１６を介して検出する。

電流パターン生成装置１２は、電流検出装置１１によって検出された負荷電流値と、シフト量検出手段（図示せず）によって検出された回転鋸刃３のシフト量とに基づいて、回転鋸刃３のシフト量に対する負荷電流の変化パターン（電流パターン）を生成する。なお、電流パターン生成装置１２による電流パターンの生成は、例えば、操業開始後１本目の鋸断によって行う。また、シフト量検出手段は、シフト台車７が走行を開始してから所定位置（例えば、点Ｐ１）に到達するまでの時間を計測したり、シフト台車７に取り付けられた位置検出器（図示せず）によってシフト台車７の走行距離やシフト台車７の位置自体を検出したりすることにより、回転鋸刃３のシフト量を検出する。

速度パターン生成装置１３は、電流パターン生成装置１２によって生成された負荷電流の変化パターン（電流パターン）と、上記式１等の関係式とに基づいて、実負荷電流に対する回転鋸刃３のシフト動作の速度パターン、即ちシフト台車７の速度パターンを生成する。図２（ａ）は、速度パターン生成装置１３によって生成された速度パターンを示している。なお、電流検出装置１１が実負荷電流を検出するため、電流パターン生成装置１２によって生成される電流パターンは非線形となるが、所定区間毎の負荷電流値を平均化する等の周知技術により、図２（ａ）に示すような線形パターンを作成することができる。

速度パターン補正装置１４は、鋼材１の切断時における負荷電流の跳ね上がりを抑制するように、速度パターン生成装置１３によって生成された速度パターンを補正する。具体的には、図２（ａ）に示すような実負荷電流に対応の速度パターンでは、シフト台車７の速度が急激に遅くなる際に、負荷電流の跳ね上がりが発生する。換言すれば、負荷電流の跳ね上がりが発生するため、シフト台車７の速度が急激に遅くなるような速度パターンが生成されている。したがって、図２（ａ）に示す速度パターンによって鋸断を行ったのでは、回転鋸刃３が鋼材１の点Ｐ１に接触する瞬間と点Ｐ３に接触する瞬間とに負荷電流の跳ね上がりが発生してしまう。

このため、速度パターン補正装置１４は、速度パターン生成装置１３によって生成された速度パターンを、所定の条件下、減速位置を早めるように補正する。具体的には、回転鋸刃３が鋼材１の点Ｐ１に接触する前、及び点Ｐ３に接触する前に、シフト台車７の速度が十分に遅くなるように速度パターンを補正する。図２（ｂ）は速度パターン補正装置１４による補正後の速度パターンを示している。なお、速度パターン補正装置１４は、減速位置を早めるか否かの判定を、例えば、速度パターンの傾きや減速量等に基づいて行い、所定の条件を満たす場合に、所定の時間だけ減速位置を早めるように速度パターンを補正する。

そして、操業開始後２本目以降の鋸断においては、速度パターン補正装置１４によって補正された速度パターンに基づいて、シフト台車７の速度を制御する。なお、シフト台車７の速度制御は、電動機９を制御する上記速度制御装置１５によって行う。

この発明の実施の形態１によれば、回転鋸刃３が鋼材１に接触する際に生じる負荷電流の跳ね上がりを抑制でき、回転鋸刃３自体の消耗や電動機４に対する疲労損傷の蓄積を大幅に軽減させることができるようになる。即ち、補正後の速度パターンによりシフト台車７の速度が制御されている場合には、回転鋸刃３が鋼材１の点Ｐ１や点Ｐ３に接触する際に、その接触直前にシフト台車７が減速されるため、従来の場合と比較して、負荷電流の跳ね上がりを大幅に抑制することが可能となる。

なお、実施の形態１においては、被鋸断材として１本のＨ形鋼が採用されている場合について説明したが、複数本のＨ形鋼や他の鋼種を一度のシフト動作で鋸断する場合にも適用できることは言うまでもない。また、上記では、操業開始後の１本目の鋸断において補正後の速度パターンを得るようにしているが、試験材等を用意することにより、走行前に予め補正後の速度パターンを得るようにしておき、操業開始直後から補正された速度パターンに基づいて、シフト台車７の速度制御を行うようにしても良い。

また、上記では、速度パターン生成装置１３によって生成される速度パターンが線形パターンである旨記載したが、これは、速度パターンを線形パターンに限定するものではなく、例えば、非線形パターンや加減速レートを付加したパターン等であっても何ら問題は生じない。

この発明の実施の形態１における鋸断装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１における鋸断装置の動作を説明するための図である。 従来の鋸断装置を示す構成図である。 従来の鋸断装置の動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 鋼材
２ 搬送テーブル
３ 回転鋸刃
４ 電動機
５ 駆動力伝達手段
６ 遮断器
７ シフト台車
８ シフト方向
９ 電動機
１０ 制御手段
１１ 電流検出装置
１２ 電流パターン生成装置
１３ 速度パターン生成装置
１４ 速度パターン補正装置
１５ 速度制御装置
１６ 変流器
１７ 速度演算装置

Claims (1)

1. 鉄鋼圧延ラインに設置され、搬送テーブル上の鋼材を切断する回転鋸刃と、
   前記回転鋸刃を回転駆動する電動機と、
   前記回転鋸刃をシフト動作させて、前記回転鋸刃を前記鋼材に押し付ける駆動装置と、
   前記鋼材の切断時に、前記電動機の負荷電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段によって検出された負荷電流値に基づいて、前記回転鋸刃のシフト量に対する負荷電流の電流パターンを生成する電流パターン生成手段と、
   前記電流パターン生成手段によって生成された電流パターンに基づいて、実負荷電流に対する前記回転鋸刃のシフト動作の速度パターンを生成する速度パターン生成手段と、
   前記鋼材の切断時における前記電動機の負荷電流の跳ね上がりを抑制するため、前記速度パターン生成手段によって生成された速度パターンを、所定の条件下、減速位置を早めるように補正する速度パターン補正手段と、
   前記速度パターン補正手段によって補正された速度パターンに基づいて、前記駆動装置を制御する速度制御手段と、
   を備えたことを特徴とする鋸断装置。

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