JP6024521B2 - 鋼材の制動装置 - Google Patents
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Description
製造ラインにおいて支持面(18a)上を移動する鋼材(62)を目標速度(VL)まで減速させる鋼材(62)の制動装置であって、
前記支持面(18a)上を移動する鋼材(62)に対して制動力を与える制動位置に個別に変位可能な制動手段(31,90)が、鋼材(62)の移動方向に離間して複数配設され、
前記支持面(18a)上を移動する鋼材(62)の切除予定部(62a)に対し、鋼材(62)の移動方向上流側に位置する制動手段(31,90)から順に接触させて制動力を与えることで、当該鋼材(62)を目標速度(VL)まで減速させるよう構成されたことを要旨とする。
弾性部材(36)によって予圧された前記制動手段(31,90)を前記鋼材(62)の切除予定部(62a)に押し付けて制動力を与えるよう構成されたことを要旨とする。
このように、弾性部材により制動手段を与圧することで、鋼材に対して所定の押圧力で接触させることができる。
前記支持面(18a)上を移動する鋼材(62)の移動速度(v)を検出する速度検出手段(54)を備えると共に、
前記速度検出手段(54)が検出した鋼材(62)の移動速度(v)に基づいて、前記支持面(18a)上を移動する鋼材(62)の切除予定部(62a)に制動手段(31,90)が接触するよう各制動手段(31,90)に対応した駆動手段(45)を駆動制御する制御手段(70)を備えたことを要旨とする。
前記制御手段(70)は、前記速度検出手段(54)が検出した鋼材(62)の移動速度(v)に基づいて、前記鋼材(62)の減速に用いる制動手段(31,90)の段数(N)を算出すると共に、算出した各段の制動手段(31,90)が鋼材(62)に制動力を与える加圧時間(Tpn)を算出して、算出した加圧時間(Tpn)に亘って鋼材(62)に接触するよう各段の制動手段(31,90)に対応した駆動手段(45)を駆動制御するよう構成されたことを要旨とする。
前記制御手段(70)は、各段の制動手段(31,90)の減速目標速度(Vn)を算出し、前記鋼材(62)に制動手段(31,90)が接触する状態で前記速度検出手段(54)が検出した鋼材(62)の移動速度(v)と、当該鋼材(62)に接触する制動手段(31,90)に対応して算出された減速目標速度(Vn)とに基づいて、当該制動手段(31,90)の加圧時間(Tpn)を修正するよう構成されたことを要旨とする。
各制動手段(31,90)に対応して、前記支持面(18a)から制動手段(31,90)までの離間距離を調節可能な高さ調節手段(110)が設けられたことを要旨とする。
図1は、実施例に係る鋼材62の制動装置30が配設された製造ラインを示すものであって、所要断面寸法まで圧延した圧延材60を製造する前工程としての圧延ライン10から後工程としての冷却床12へ鋼材62を搬送する搬送装置14,20と、該搬送装置14,20で搬送される鋼材62に対して制動力を与える制動装置30とを備えている。前記圧延ライン10と搬送装置14,20との接続位置には、当該圧延ライン10で所要断面寸法まで圧延された長尺な圧延材60を所定長さに切断する切断機26が配設されており、該切断機26によって切断された鋼材62が搬送装置14,20により長手方向へ搬送されるようになっている。前記冷却床12は、搬送装置14,20における下流端の側方に配置されており、圧延ライン10から所定の搬送速度で長手方向に沿って搬送される高温の鋼材62に対して、制動装置30により制動力を与えて減速し、第1ガイド部材18(後述)上で減速および停止させたもとで、当該鋼材62を1本ずつ横送りして冷却床12に送り込んで所定温度まで冷却するようになっている。
実施例の搬送装置14,20は、図1に示すように、鋼材62を長手方向に搬送する第1搬送装置14と、当該鋼材62を短手方向に横送りする第2搬送装置20とから構成されている。前記第1搬送装置14は、鋼材62の搬送方向に所定間隔離間して配設された複数の搬送ローラ16を備えており、各搬送ローラ16によって形成される載置面に鋼材62が載置された状態で下流へ搬送されるようになっている。各搬送ローラ16は、その軸心が冷却床12側に下方傾斜する姿勢で配置されると共に(図2参照)、図示しないモータによって回転駆動されて、鋼材62を所定速度で長手方向に沿って搬送するよう構成される。
前記第2搬送装置20は、図1、図2に示すように、前記第1ガイド部材18の第1搬送装置14側に隣接して配設される第1横送りリフタ21と、該第1ガイド部材18の冷却床12側に隣接して配設される第2横送りリフタ22とを備えており、前記第1搬送装置14の下流側まで搬送された鋼材62が、第1横送りリフタ21により第1ガイド部材18の上面18aへ移送されると共に、該第1ガイド部材18から第2横送りリフタ22へ移動した鋼材62が、当該第2横送りリフタ22により冷却床12へ搬送されるようになっている。ここで、実施例の第1横送りリフタ21および第2横送りリフタ22は、上下に昇降移動可能なブロック状の部材として形成され、該第1横送りリフタ21および第2横送りリフタ22上を移動する鋼材62に対して摩擦抵抗によって制動力を与えて減速させる制動部として機能するよう構成されている。
前記第1横送りリフタ21は、前記第1搬送装置14において鋼材62の搬送方向に隣接する搬送ローラ16の間に配設されて、図示しない流体圧シリンダ等の昇降手段が連結された第1の支持フレーム(図示せず)に取り付けられており、該昇降手段の作動によって第1横送りリフタ21の上面が前記第1搬送装置14の載置面より下方に位置する待機位置(図2(a)参照)、および当該第1横送りリフタ21の上面が第1ガイド部材18の上面より上方に位置する移送位置(図2(c)参照)の間を昇降動するよう構成されている。すなわち、前記待機位置にある前記第1横送りリフタ21が、前記昇降手段の作動によって、第1搬送装置14の載置面より上方に突出した制動位置(図2(b)参照)に変位することにより、当該第1搬送装置14上を搬送される鋼材62が第1横送りリフタ21に移載されて当該第1横送りリフタ21上を摺動(移動)するようになっている。
前記第2横送りリフタ22は、基本的には第1横送りリフタ21と同じ構成であって、図示しない流体圧シリンダ等の昇降手段が連結された第2の支持フレーム(図示せず)に取り付けられており、該昇降手段の作動によって第2横送りリフタ22の上面が第1ガイド部材18の上面18aより上方に位置する規制位置(図2(b),(c)参照)、および第2横送りリフタ22の上面が前記第1ガイド部材18の上面18aより下方に位置する受容位置(図2(a)参照)の間を昇降動するよう構成されている。すなわち、前記第2横送りリフタ22が規制位置にある状態では、第1ガイド部材18から第2横送りリフタ22への鋼材62の移動が規制され、該第2横送りリフタ22が受容位置に移動することで、第1ガイド部材18から第2横送りリフタ22へ鋼材62が自重で滑り移動し得るようになっている。
前記制動装置30は、図1、図3に示す如く、前記第1ガイド部材18の上方に配設されると共に、当該鋼材62の慣性による移動方向(長手方向)に離間して配置された複数(実施例では17基)の制動ユニット(制動手段)31から構成される。ここで、制動ユニット31は、鋼材62の切除予定部62aに対し、鋼材62の移動方向上流側に位置する制動ユニット31から順に接触させて制動力を与え得るよう配置されていればよい。なお、実施例の制動装置30では、制動ユニット31が所定の設置間隔Pで並ぶよう鋼材62の移動方向(長手方向)に離間して配置されている。制動ユニット31は、図4に示す如く、装置フレーム32に設けた筒部32aの上下方向に貫通する通孔内に移動体35が摺動自在に配設されると共に、該移動体35における筒部32aから下方に突出して第1ガイド部材18の上面に対向する下端に制動部材38が配設されている。筒部32aの通孔は、第1ガイド部材18の傾斜する上面と直交するように延在しており、制動部材38の下面(制動面)が第1ガイド部材18の上面と平行な状態で筒部32a内を移動体35が進退移動するよう構成される。また、前記移動体35には、第1ガイド部材18に対して制動部材38が近接および離間するよう当該移動体35を作動させる作動手段40が接続されており、該作動手段40の作動に伴い、第1ガイド部材18上を移動する鋼材62に対して制動部材38が接触(押圧)したり離間するよう構成されている。ここで、制動部材38としては、鋳鉄や焼結金属摩擦材等の鋼材62との摩擦力により所定の制動力を与える従来公知の各種摩擦材を採用可能である。なお、前記制動部材38は、移動体35に対して着脱交換可能に取り付けられている。なお、実施例では、制動ユニット31が0.3[m]毎に設置されている。
次に、鋼材62を減速させる制動装置30における各制動ユニット31の駆動制御ついて説明する。圧延ライン10により圧延された圧延材60を切断機26で切断した鋼材62は、切断に伴って切断端部に割れや変形等の不良部分が生ずることが避けられず、冷却床12での冷却に伴い鋼材62に所定の剛性が得られた後に当該切断端部が除去される。本実施例では最終的に除去される鋼材62の切除予定部62aに制動部材38を押付けて制動力を与えるよう前記各制動ユニット31が制御手段70により駆動制御される。すなわち、第1ガイド部材18上を所定の移動速度V0で移動する鋼材62の切除予定部62aに対し、鋼材62の移動方向上流側に位置する制動ユニット31から順に制動部材38を押し付けて制動力を与えることで、当該鋼材62を最終目標速度VLまで減速させるよう構成される。ここで、切除予定部62aは、鋼材62の先端側および後端側の夫々に発生するが、実施例では鋼材62の後端側の切除予定部62aに対して制動部材38を順に押し付けるよう構成されている(図5参照)。前記制動装置30は、第1ガイド部材18上で制動力を積極的与えることなく鋼材62が自然に停止可能な速度(以下、最終目標速度VLという)まで鋼材62を減速させるよう構成されており、実施例では最終目標速度VL=5[m/s]に設定してある。また、実施例の切除予定部62aの長さ(以下、切除予定長さLcという)は、0.3[m]に設定してある。すなわち、実施例では、Lc=P(制動ユニット31の設置間隔)となるよう設定されている。但し、切除予定長さLcが制動ユニット31の設置間隔Pと一致している必要はない。
また、実施例の制御手段70は、鋼材62の減速に用いる各段の制動ユニット31の加圧時間Tpnを決定すると、当該加圧時間Tpnに基づいて各制動ユニット31の作動条件を決定するよう設定されている。具体的に、実施例では、各制動ユニット31が制動部材38を鋼材62に押し付けている間の偏心輪41を回転させる加圧時回転速度ωpn[rad/s]と、初期位置から接触位置まで偏心輪41を回転させた時点で前記加圧時回転速度ωpnまで当該偏心輪41を加速させるのに必要な加速時間Tan[s]を制御手段70が算出するようになっている(図7参照)。すなわち、実施例では、前記加圧時間Tpnの間、各制動ユニット31の偏心輪41を等速で回転させるよう設定されており、下記の式(10)により制御手段70が前記加圧時回転速度ωpnを算出するようになっている。ここで、実施例の制御手段70は、初期位置から接触位置まで偏心輪41を回転させる際に、加速時間Tanをできるだけ短くするために、当該偏心輪41を加圧時回転速度ωpnより高速となる回転速度で回転させた後に加圧時回転速度ωpnまで減速させるようサーボモータ45を駆動制御するよう設定されており、算出された前記加圧時回転速度ωpnを基準にして、下記式(11)〜(13)により制御手段70が前記加速時間Tan[s]を算出するようになっている。なお、前記サーボモータ45は、所定の角加速度A[rad/s2]で加速および減速するよう設定されており、実施例ではA=3500[rad/s2]に設定されている。
本発明は、実施例の構成に限定されず、種々の変更が可能であり、例えば以下の構成を採用し得る。
(1) 実施例では、鋼材に対して上方から制動手段を接触させて(押し付けて)制動力を与えるようにしたが、これに限られるものではなく、横方向から制動手段を接触させて(押し付けて)制動力を与えることも可能である。すなわち、制動手段により鋼材を狭圧するようにすることで、鋼材の切除予定部に対して効果的に移制動力を与えることができる。
(2) 実施例では、圧延材を切断した鋼材に対して制動力を与えるようにしたが、これに限られるものではなく、支持面上を移動する鋼材を目標速度まで減速させる装置に対して好適に採用することができる。
(3) 実施例では、鋼材の切除予定部として製品性状として不良な部分が含まれるようにしたが、必ずしも製品性状として不良が含まれている必要はない。
(4) 実施例では、駆動手段としてサーボモータを示したが、これに限られるものではなく、流体圧を使用したシリンダその他従来公知の駆動手段を採用できる。
31,31 制動ユニット(制動手段)
45 サーボモータ(駆動手段)
54 速度センサ(速度検出手段)
62 鋼材
62a 切除予定部
70 制御手段
110 高さ調節手段
N 制動手段の使用段数
VL 目標速度
v 速度検出手段が検出した鋼材の移動速度
Vn 各制動手段による鋼材の減速目標速度
Tpn 制動手段が鋼材に制動力を与える加圧時間
Claims (6)
- 製造ラインにおいて支持面上を移動する鋼材を目標速度まで減速させる鋼材の制動装置であって、
前記支持面上を移動する鋼材に対して制動力を与える制動位置に個別に変位可能な制動手段が、鋼材の移動方向に離間して複数配設され、
前記支持面上を移動する鋼材の切除予定部に対し、鋼材の移動方向上流側に位置する制動手段から順に接触させて制動力を与えることで、当該鋼材を目標速度まで減速させるよう構成された
ことを特徴とする鋼材の制動装置。 - 弾性部材によって予圧された前記制動手段を前記鋼材の切除予定部に押し付けて制動力を与えるよう構成された請求項1記載の鋼材の制動装置。
- 前記支持面上を移動する鋼材の移動速度を検出する速度検出手段を備えると共に、
前記速度検出手段が検出した鋼材の移動速度に基づいて、前記支持面上を移動する鋼材の切除予定部に制動手段が接触するよう各制動手段に対応した駆動手段を駆動制御する制御手段を備えた請求項1または2記載の鋼材の制動装置。 - 前記支持面上を移動する鋼材の移動速度を検出する速度検出手段を備えると共に、
前記制御手段は、前記速度検出手段が検出した鋼材の移動速度に基づいて、前記鋼材の減速に用いる制動手段の段数を算出すると共に、算出した各段の制動手段が鋼材に制動力を与える加圧時間を算出して、算出した加圧時間に亘って鋼材に接触するよう各段の制動手段に対応した駆動手段を駆動制御するよう構成された請求項1〜3の何れか一項に記載の鋼材の制動装置。 - 前記制御手段は、各段の制動手段の減速目標速度を算出し、前記鋼材に制動手段が接触する状態で前記速度検出手段が検出した鋼材の移動速度と、当該鋼材に接触する制動手段に対応して算出された減速目標速度とに基づいて、当該制動手段の加圧時間を修正するよう構成された請求項4記載の鋼材の制動装置。
- 各制動手段に対応して、前記支持面から制動手段までの離間距離を調節可能な高さ調節手段が設けられた請求項1〜5の何れか一項に記載の鋼材の制動装置。
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