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発明の名称 走間溶接のためのビレット送り制御方法及びその装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−34207
公開日 平成10年(1998)2月10日
出願番号 特願平8−190564
出願日 平成8年(1996)7月19日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 宗治 (外3名)
発明者 菅原 裕樹 / 三谷 和人 / 大川 進
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 先行ビレットの後端を、溶接機が搭載された溶接機走行台車において検出するとともにその先行ビレットの移送速度を検出することにより、先行ビレットの後端位置をトラッキングする工程と、先行ビレットの後端を検出した後に、前記溶接機走行台車を走行させて、溶接機の溶接ポイントを前記先行ビレットの後端位置に追従させる工程と、前記溶接機走行台車の上流側に配置されている搬送テーブル側において後行ビレットの先端を検出する工程と、前記後行ビレットの先端が検出されると、前記搬送テーブルの搬送速度を減速して前記後行ビレットの移送速度を減速させながら、前記先行ビレットの後端に追従させる工程と、前記先行ビレットの後端と前記後行ビレットの先端との間の距離を計測してその距離が所定値以下になった場合に、前記搬送テーブルの搬送速度を先行ビレットの移送速度に同期させる工程とを有することを特徴とする走間溶接のためのビレットの送り制御方法。
【請求項2】 前記先行ビレットの後端と前記後行ビレットの先端との距離が所定値以下になった場合に、前記先行ビレットの後端部と前記後行ビレットの先端部とを前記溶接機のクランプによりクランプさせた後に、前記搬送テーブルの制御出力を停止してフリーローラにすることを特徴とする請求項1記載の走間溶接のためのビレットの送り制御方法。
【請求項3】 ビレットを搬送する搬送テーブルと、前記搬送テーブルと圧延スタンドとの間に配置され、溶接機が搭載された溶接機走行台車と、前記搬送テーブルの下流側に設けられ、後行ビレットの先端を検出する第1のビレット検出器と、前記溶接機走行台車に取り付けられ、先行ビレットの後端を検出する第2のビレット検出器と、前記溶接機走行台車に取り付けられ、前記先行ビレットの後端と前記後行ビレットの先端との間の距離を計測するビレット間距離検出器と、前記圧延スタンドに噛み込まれている前記先行ビレットの移送速度を検出するビレット速度検出器と、前記第1のビレット検出器、前記第2のビレット検出器、前記ビレット間距離検出器、前記ビレット速度検出器の各出力を入力し、前記第2のビレット検出器の出力及び前記ビレット速度検出器の出力に基づいて前記先行ビレットの後端位置をトラッキングし、その先行ビレットの後端位置と溶接機の溶接ポイントとを一致させるように前記溶接機走行台車を移動させ、前記第1のビレット検出器の出力に基づいて前記後行ビレットの進入を検出すると、前記搬送テーブルの搬送速度を制御して前記後行ビレットを前記先行ビレットの後端に追随させ、そして、前記ビレット間距離検出器の出力に基づいて前記先行ビレットの後端と前記後行ビレットの先端との間の距離が所定値以下になったかどうかを判断し、所定値以下になった場合に、前記搬送テーブルの搬送速度を先行ビレットの移送速度に同期させる駆動制御装置とを有することを特徴とする走間溶接のためのビレットの送り制御装置。
【請求項4】 前記駆動制御装置は、前記先行ビレットの後端と前記後行ビレットの先端との距離が所定値以下になった場合に、前記先行ビレットの後端部と前記後行ビレットの先端部とを前記溶接機のクランプによりクランプさせた後に、前記搬送テーブルの制御出力を停止してフリーローラにすることを特徴とする請求項3記載の走間溶接のためのビレットの送り制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、棒鋼、線材、形鋼等の条鋼圧延を行う連続圧延設備における走間溶接のためのビレット送り制御方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】線材、棒鋼、形鋼等を省エネルギー・高能率に製造することを目的とした従来の連続圧延法においては、加熱炉からビレットを1本ずつ抽出し、1台の走行式のフラッシュバット溶接機により先行するビレットの後端と後行のビレットの先端とを溶接し、次いでその溶接部のバリをスカーフア等で除去し、この連続したビレットを誘導加熱装置により圧延に必要な温度に昇温した後に、圧延機列にて連続圧延するものがある(例えば、特開昭52−43754号公報)。また、加熱炉から一旦抽出したビレットを溶接接続して連続化し、再度同加熱炉で昇温する連続圧延法においても同様にして1台の走行式フラッシュバット溶接機を使用して連続圧延を行っている(例えば、特公昭57−11722号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の連続圧延においてはいずれも走間溶接を行っておらず、走間でビレットを近接させる制御は行われているが、これは間ピッチを作る目的でなされるものであり、このため、制御精度が必要とされていなかった。このため、本出願人が既に提案しているような走間溶接には従来の制御技術をそのまま適用することはできなかった。即ち、連続してビレットを順次溶接する走間溶接においては、先行ビレットの後端に後行ビレットの先端を所定時間内に精度良く近接させる必要があり、また、溶接部の良否は給電部のクランプ位置の精度によるところが大きいので、高精度のビレットの搬送制御及び溶接機の走行台車の位置制御が要求される、という課題があった。
【0004】本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、圧延される先行ビレットの後端に後行ビレットの先端を所定時間内に精度良く近接させ、先行ビレットに同期して移動する溶接機走行台車がビレットをクランプする位置の精度を良好にすることを可能にした走行溶接のためのビレット送り制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様に係る走間溶接のためのビレットの送り制御方法は、先行ビレットの後端を、溶接機が搭載された溶接機走行台車において検出するとともにその先行ビレットの移送速度を検出することにより、先行ビレットの後端位置をトラッキングする工程と、先行ビレットの後端を検出した後に、溶接機走行台車を走行させて、溶接機の溶接ポイントを先行ビレットの後端位置に追従させる工程と、溶接機走行台車の上流側に配置されている搬送テーブル側において後行ビレットの先端を検出する工程と、後行ビレットの先端が検出されると、搬送テーブルの搬送速度を減速して後行ビレットの移送速度を減速させながら、先行ビレットの後端に追従させる工程と、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との間の距離を計測してその距離が所定値以下になった場合に、搬送テーブルの搬送速度を先行ビレットの移送速度に同期させる工程とを有する。この同期させた状態において、先行ビレットの後端部と後行ビレットの先端部とをクランプして走行させながらフラッシュバット溶接を行う。本発明の他の態様に係る走間溶接のためのビレットの送り制御方法は、上記の制御方法において、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との間の距離が所定値以下になった場合に、先行ビレットは既に圧延スタンドに噛み込まれた状態となっており、この状態において、先行ビレットの後端部と後行ビレットの先端部とを溶接機のクランプによりクランプさせた後に、搬送テーブルの制御出力を停止してフリーローラにする。
【0006】本発明に係る走間溶接のためのビレットの送り制御装置は、ビレットを搬送する搬送テーブルと、搬送テーブルと圧延スタンドとの間に配置され、溶接機が搭載された溶接機走行台車と、搬送テーブルの下流側に設けられ、後行ビレットの先端を検出する第1のビレット検出器と、溶接機走行台車に取り付けられ、先行ビレットの後端を検出する第2のビレット検出器と、溶接機走行台車に取り付けられ、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との間の距離を計測するビレット間距離検出器と、圧延スタンドに噛み込まれている先行ビレットの移送速度を検出するビレット速度検出器と、第1のビレット検出器、第2のビレット検出器、ビレット間距離検出器、ビレット速度検出器の各出力を入力し、第2のビレット検出器の出力及びビレット速度検出器の出力に基づいて先行ビレットの後端位置をトラッキングし、その先行ビレットの後端位置と溶接機の溶接ポイントとを一致させるように溶接機走行台車を移動させ、第1のビレット検出器の出力に基づいて後行ビレットの進入を検出すると、搬送テーブルの搬送速度を制御して後行ビレットを先行ビレットの後端に追随させ、そして、ビレット間距離検出器の出力に基づいて先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との距離が所定値以下になったかどうかを判断し、所定値以下になった場合に、搬送テーブルの搬送速度を先行ビレットの移送速度に同期させる駆動制御装置とを有する。この駆動制御装置は、この同期状態において、先行ビレットの後端部と後行ビレットの先端部とをクランプして走行させながら溶接機にフラッシュバット溶接を行なわせる。本発明の他の態様に係る走間溶接のためのビレットの送り制御装置において、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との間の距離が所定値以下になった時点においては、先行ビレットは既に圧延スタンドに噛み込まれた状態となっており、駆動制御装置は、この状態のもとで、先行ビレットの後端部と後行ビレットの先端部とを溶接機のクランプによりクランプした後に、搬送テーブルの制御出力を停止してフリーローラにする。
【0007】本発明においては、先行ビレットの後端を検出した後にその位置をトラッキングし、溶接機走行台車の溶接ポイントを先行ビレットの後端に追従させる。また、後行ビレットの先端を搬送テーブル側において検出すると、先行ビレットの後端に追従させる。後行ビレットの先端が先行ビレットの後端に近接した状態において、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との間の距離を計測してその距離が所定値以下になった時点において、搬送テーブルの搬送速度を先行ビレットの移送速度に同期させるとともに、先行ビレットの後端部と後行ビレットの先端部とをクランプさせて走行させながらフラッシュバット溶接を行わせる。ところで、上記において、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との間の距離が所定値以下になった場合には、先行ビレットは既に圧延スタンドに噛み込まれた状態となっている。このような状態のもとで、先行ビレットの後端部と後行ビレットの先端部とがクランプされた後に、搬送テーブルの制御出力を停止してフリーローラにする。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態に係るビレットの送り制御装置及びその関連設備の配置を示したブロック図である。溶接機走行台車10には、ビレット先後端検出器12、ビレット間距離測定検出器13及びパルス発信機33がそれぞれ搭載されており、図示は省略したが、フラッシュバット溶接機が搭載されているものとする。この溶接機走行台車10は、図示のように、搬送テーブル21と圧延スタンド41との間の所定位置において待機している。溶接機走行台車10の溶接機待機位置の上流側に配置されている搬送テーブル21の下流端側にはビレット先後端検出器11が配置されている。また、溶接機走行台車10の溶接機待機位置の下流側にはメジャーリングロール31が配置されており、このメジャーリングロール31にはパルス発信機32が接続されている。駆動制御装置51には、ビレット先後端検出器11,12、ビレット間距離測定検出器13及びパルス発信機32,33からの出力が入力して、所定の演算処理を施した後に、溶接機走行台車10及び搬送テーブル21の走行及び位置を制御する。
【0009】図2は図1の装置の動きを時系列に示した説明図であり、図3は駆動制御装置51が溶接機走行台車10を制御する際の処理過程を示したフローチャートである。これらの図に基づいて溶接機走行台車10の制御について説明する。この制御においては、先行ビレットの後端にフラッシュバット溶接機の溶接ポントが追従するように溶接機走行台車10の位置を制御する。
(1)先行ビレットが搬入された後(S1)、メジャーリングロール31に取り付けられたパルス発信機32のパルスをカウントし(S2)、そして、そのカウント値に演算処理を施すことにより、圧延機41に噛み込まれて搬送されている先行ビレットの移動速度を求める(S3)。このメジャーロール31の代わりに非接触の速度検出器を用いることも可能である。
(2)溶接機走行台車10が待機位置に停止している初期状態(図2(A)参照)において、溶接機走行台車10に搭載されたビレット先後端検出器12が先行ビレットの後端を検出すると(S4)、そのビレットの後端位置を上記の先行ビレットの移送速度に基づいた演算処理を施すことによりトラッキングする(S5)。
【0010】(3)また、溶接機走行台車10を先行ビレットの搬送速度まで加速して追従させるための加速開始時間を求める(S6)。この加速開始の時間は、溶接機走行台車10の加速が終了した時点で(所定の加速度及び加速時間にて)先行ビレットの後端が溶接ポイントに一致するタイミングとし、上記で求めた先行ビレットの移送速度と先行ビレットの後端の検出時刻から求められる。そして、その加速開始の時間になると、溶接機走行台車10の加速制御を開始する(S7)。この状態は図2(B)に示されるとおりである。
(4)溶接機走行台車10に搭載されたビレット間距離測定検出器13が先行ビレットの後端を検出すると(S8)、次に、所定の加速時間を経過したかどうかに基づいて溶接機走行台車10の加速が完了したかどうかを判断する(S9)。加速が完了した場合には、ビレット間距離測定検出器13によって先行ビレットの後端の位置を検出し、溶接機走行台車10を位置制御して位置の補正を行いビレットに追従させる(S10)(図2(C)参照)。溶接ポイントと先行ビレットの後端の位置の偏差が既定値を越えたら溶接機走行台車を加減速して位置の補正する。溶接機走行台車10は後述するクランプ終了まで位置を補正しながら走行する。
【0011】図4は駆動制御装置51が搬送テーブル21を制御する際の処理過程を示したフローチャートである。この図4及び図2に基づいて搬送テーブル21の制御について説明する。
(1)高速で搬送されて進入してくる後行ビレットの先端を、ビレット先後端検出器11が検出すると(S11,S12)、先行ビレットを追走する速度まで減速する(S13)。
(2)溶接機走行台車10が移動を開始すると、上述のように、先行ビットの後端位置をトラッキングしており(S5)、この状態で、溶接機走行台車10に搭載されたビレット先後端検出器12が後行ビレットの先端を検知すると(S14)、先行ビレットの後端位置と後行ビレットを搬送する搬送テーブル21の搬送速度とから、後行ビレットの移送速度を低速に減速させるため、即ち搬送テーブル21の駆動速度を減速させるための減速開始時間を求める(S15)。この減速開始時間も、搬送テーブル21の減速が終了した時点で(所定の減速度及び減速時間にて)後行ビレットの先端が先行ビレットの後端に追いつくタイミングとし、上記で求めた先行ビレットの移送速度と先行ビレットの後端位置(トラッキング)から求められる。そして、その減速開始時間になると、搬送テーブル21の減速制御を開始する(S16)。
【0012】(3)そして、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との間の距離がビレット間距離測定検出器13により検出され、その距離が既定値X以下になることを検出したタイミングで(S17)、メジャーリングロール31のパルス発信機32により検出した先行ビレットの移送速度に搬送テーブル21の搬送速度を同調させる(S18)。
(4)次に、溶接機走行台車10に搭載されているフラッシュバット溶接機にクランプ開始の指令を出力し、クランプが完了したら、搬送テーブル21の制御を停止してフリーローラとする(S19)。このため、先行ビレット及び後行ビレットは圧延スタンド41の圧延速度で引き込まれることになる。この時、溶接機走行台車10は先行ビレット及び後行ビレットをクランプしたままビレットの移送速度に同期して移動しながら、溶接機走行台車10に搭載されたフラッシュバット溶接機により走間でフラッシュバット溶接が行われる。
【0013】なお、本発明の後行ビレットを先行ビレットの後端に追随させる方法として、上述の実施の形態においては、先行ビットの後端位置をトラッキングして、後行ビレットの先端をそれに直接追随する例について説明したが、溶接機走行台車21に搭載されたパルス発信機33のパルスをカウントして、溶接機の溶接ポイントをトラッキングして、後行ビレットの先端をそれ(溶接ポイント)に追随させるようにしてもよい。また、ビレット間距離測定用検出器13はレーザビームのスキャンにより或る範囲内に存在するビレットを検出する方法を用いているが、画像処理によりビレット端面を検出する方法を用いることもできる。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、先行ビレットの後端を検出した後にその位置をトラッキングし、溶接機走行台車の溶接ポイントを先行ビレットの後端に追従させ、また、後行ビレットの先端を先行ビレットの後端に追従させ、後行ビレットの先端が先行ビレットの後端に近接した状態において、先行ビレットの後端と後行ビレットの先端との距離を計測してその距離が所定値以下になった場合に、搬送テーブルの搬送速度を先行ビレットの移送速度に同期させるようにしたので、先行ビレットの後端に後行ビレットの先端を所定時間内に精度良く近接させることができ、溶接のための給電部のクランプ位置の精度を向上でき溶接条件の安定、製品の均一化に寄与する。




 

 


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