(57)【要約】【課題】  移動している溶接管の連続サイクルせん断機に関する。【解決手段】  機械が、コンベア装置１と切断用送り台２と駆動手段４とを具備している。該コンベア装置は、管を連続的に供給するためのものであり；該切断用送り台は、せん断装置３を支持していて、該管を切断するためのものであり；該駆動手段は、交互に繰り返す直線運動を、該切断用送り台に作用していて；該交互に繰り返す直線運動が、前進運動と後進運動とを備えていて、該前進運動の少なくとも一部分は、その間に該管が切断されており、該後進運動は、該切断用送り台の該起点位置への復帰を伴なっていて；該前進運動と後進運動との両方は、加速領域、定速領域及び減速領域を含んでいる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動している溶接管の連続サイクルせん断機であって：
コンベア装置と切断用送り台と駆動手段とを具備する連続サイクルせん断機において；
該コンベア装置は、管を該管の長手方向に一定速度で連続的に供給するためのものであり；
該切断用送り台は、せん断装置を支持していて、該管を連続した該管の部分に横断的に切断するために事前に配置されており；
該駆動手段は、該管の移動長手方向に対して平行方向に沿って起点位置と終点位置との間で交互に繰り返す直線運動を、該切断用送り台に停止することなく作用していて；該交互に繰り返す直線運動が、前進運動と後進運動とを備えていて、起点から終点において、該前進運動の少なくとも一部分は、該管の前進と同期するようになっていて、その間に該管が切断されており、該後進運動は、該切断用送り台の該起点位置への復帰を伴なっていて；該前進運動と後進運動との両方は、加速領域、定速領域及び減速領域を含んでおり；
該駆動手段は、加速度が導函数である運動の原理に従って停止することなく交互に繰り返す直線運動を、該切断用送り台に作用している；連続サイクルせん断機。
【請求項２】
該切断用送り台に作用する運動の法則である微分された加速度函数が、時間に対して連続的に進行する、請求項１に記載の連続サイクルせん断機。
【請求項３】
該切断用送り台に作用する運動の法則は、該加速領域から該定速領域への移行と、該定速領域から該減速領域への移行とが、正弦曲線との接続で行なわれている速度プロフィールを含んでいる、請求項１に記載の連続サイクルせん断機。
【請求項４】
該切断用送り台に作用する運動の法則は、該加速領域から該定速領域への移行と、該定速領域から該減速領域への移行とが、七次の多項式曲線との接続で行なわれている速度プロフィールを含んでいる、請求項１に記載の連続サイクルせん断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動している溶接管の連続サイクルせん断機に関するものであって、このタイプの機械は、通常溶接管の製造ラインに使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
製造ラインは、鋼製リボン（又は他の材料）のリールから始めて管を連続的に製造している。リボンが、製造する管の円周、すなわち管の外周囲の展開長さに等しい幅であって、繰り出しステーション（unreeling station）において、製造ラインの開始点に設置されたリールに巻かれている。繰り出しステーション直後に続くステーションが機械に面していて、その機械において、リールの終端におけるリボンが次のリールの先端に溶接されている。続いてリボンがアキュムレータに巻かれていて、そのアキュムレータは、リールを接続し、かつ連続的にほどくのに十分な時間を可能にしている。アキュムレータからリボンが、成形機械に通過してゆき、リボンは、一連の成形ヘッドにより管の形状になるまで長手方向で曲げられ、続いてリボンの側端面が接触する管の母線に沿って行なわれる、長手溶接により接続される。溶接残渣が取り除かれると、連続運転で、管は、切断機へ進み、横断方向に切断され、かつ一連の所望する長さの管となる。
【０００３】
せん断機は、一般に溶接管を運搬するコンベアを備えていて、コンベアと平行に、切断機を支持した送り台が、連続的な前進−後進運動で走行しており；切断機は一般に圧延機である。剪断操作は、送り台の前進運動領域において行なわれ、その間中送り台は管と同一速度で運動している。切断操作が終了すると、送り台は、逆転し後進運動となり、続いて前進運動となり移動している管の次の切断操作を行なうようになっている。
【０００４】
前進運動と後進運動との際中に、送り台は、加速段階、定速度段階及び減速段階を経て、最終的に運動方向が逆転する。速度／時間パラメータは、加速領域と定速領域と減速領域とを備えた台形状である。装置における揺動及び振動を制限するために、送り台の加速は、加速が時間に対し漸次的かつ連続的な運動プロフィールに選択したものに、限定されねばならない。この目的のために、加速領域から定速領域そして減速領域への接続は、“滑らか”であって、微分した場合台形状加速度プロフィールとなる速度プロフィールを作り出す二次多項式曲線を用いて行なわれる。
【０００５】
しかしながら、運動がベルトにより送り台へ伝達される最も一般的な使用において、台形状加速度プロフィールは、装置の揺動及び振動を十分に制限するものではない。ベルト固有の弾力性が弾性エネルギの蓄積と放出との問題をもたらしていて、特にベルトが“ゆるみ”続いて加速段階となってゆく場合の、スライド減速段階の際に慣性質量制御の問題をもたらすビルドアップがある。この現象は台形状加速度プロフィールにより低減できるものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主目的は、前述の欠点を克服した、溶接管の連続サイクル高速せん断機を提供することである。
本発明の利点は、幾何学的形状と切断運動学との観点から、装置の揺動及び振動を最小限とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
連続サイクルせん断機が：コンベア装置と切断用送り台と駆動手段とを具備していて；
該コンベア装置は、管を該管の長手方向に一定速度で連続的に供給するためのものであり；
該切断用送り台は、剪断装置を支持していて、該管を連続した該管の部分に横断的に切断するために事前に配置されており；
該駆動手段は、該管の移動長手方向に対して平行方向に沿って起点位置と終点位置との間で交互に繰り返す直線運動を、該切断用送り台に停止することなく作用していて；該交互に繰り返す直線運動が、前進運動と後進運動とを備えていて、起点から終点において、該前進運動の少なくとも一部分は、該管の前進と同期するようになっていて、その間に該管が切断されており、該後進運動は、該切断用送り台の該起点位置への復帰を伴なっていて；該前進運動と後進運動との両方は、加速領域、定速領域及び減速領域を含んでおり；
該駆動手段は、加速度が導函数である運動の原理に従って停止することなく交互に繰り返す直線運動を、該切断用送り台に作用している。
【０００８】
本発明のさらなる特徴と利点とは、溶接管の連続サイクルせん断機における好適ではあるがこれに限定するものではない実施態様の以下の詳細な説明により理解されるであろう。なお説明に用いる図面は単に説明用であってこれに限定しようとするものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
前述したようにせん断機は、連続せん断、すなわち切断が、一定速度で連続移動している管１０に対して行なわれている。従ってせん断機は、管１０を長手方向に連続かつ一定速度で移動するためのコンベア装置１と、管１０を一連の管の部分（tract）に横断的に切断するための、せん断装置３を支持している切断用送り台２とを備えている。切断用送り台２が駆動用手段４により制御されていて、その駆動用手段４は、切断用送り台を管１０の長手移動方向に平行な直線方向に移動する。移動は、起点位置と終点位置との間で連続的であって、かつ前進運動と後進運動とを含んでいて、その前進運動は、起点位置から終点位置へのものであり、管の部分が切断される間少なくとも前進部分の一部は、管の前進速度と同期しており、その後進運動は、切断用送り台２の起点位置への復帰を伴なっている。前進運動と後進運動との両方が、加速領域と定速領域と減速領域とを含んでいる。
【００１０】
切断サイクルは、切断用送り台２の起点位置から出発する。ここから、切断用送り台２は、管移動速度に達するまで加速される。この速度に達すると、切断用送り台は、管１０と同期して同一速度で移動する。切断装置３が管１０の横断切断を開始し、その横断切断は、管１０が移動している間に行なわれる。切断が終了すると、切断用送り台２は、方向を変えるまですなわち最終移動位置に減速する。停止することなく、切断用送り台２は後進運動を開始し、その後進運動は、初期加速と最終減速とを伴なった一定速度で起点位置に再度達するまで行なわれ、全サイクルが終結する。
【００１１】
機械と変速機との衝突及び振動を回避するために、移動部品の加速は限定されねばならなくて、かつ特に急激で乱暴な加速は回避されねばならない。送り台に作用される運動の法則において、加速度は導函数及び微分であって、すなわちジャークは事実上連続プロセスである。利点的に、切断用送り台２に作用する運動は、加速領域から定速領域そして減速領域への移行が正弦曲線で接続された、速度プロフィールを含んでいる。さらなる実施態様において、切断用送り台２に作用する同様の運動は、加速領域から定速領域そして減速領域への移行が七次の多項式曲線で接続された速度プロフィールを含んでいる。
【００１２】
前述した特性を示めす理論的な運動の法則は、駆動手段４に接続されるか組み込まれたマイクロプロセッサにより、所定の速度値と加速度値とを有する具体的な運動になる。運動の法則を正しく規定するためには、少なくとも五つの基本的パラメータが必要とされていて；切断用送り台２が利用可能な最大運動速度と；切断用送り台２に作用することのできる最大加速度と；切断される材料の長さと；切断用送り台２に作用することのできる最大後進速度とである。前述のデータと、切断される材料（管あるいはプロフィール）の速度と位置とを検出するエンコーダの信号と、切断用送り台を加速するモータの速度と位置とを検出するエンコーダの信号とから、マイクロプロセッサは、切断が最適なライン速度で行なわれる運動の法則を規定する。特に、マイクロプロセッサにより得られた結果の中でも、前進運動の加速領域の値が最も重要であって、それは後進運動の減速領域の値と一致している。加速領域の後に、切断用送り台２が定速で走行する領域があって、その間で切断が実行される。この値はライン速度と切断時間との乗算した値と一致している。前進運動は減速段階で終了となり、サイクルの終了を最適化した後進運動が続き、すなわち後進運動は、次の前進運動につながる時点で正確に終了している。
【００１３】
前述の内容を説明するために、図２が、説明した運動曲線に関連する、速度と加速と減速とを表わすグラフを示めしている。図からわかるように、三つの要素の進行は時間に対し連続的であり、急激な変化はない。
【００１４】
従来技術に対して本発明を使用することにより得られる利点を示めすために、図３は、二次の多項式函数曲線と接続する台形状速度プロフィール（曲線ａ）を有している、従来の運動におけるシュミレーショングラフのあるものと、正弦曲線と接続する台形状速度プロフィール（曲線ｂ）を有している、本発明における運動の原理との間の比較して示めしたものである。
【００１５】
グラフは、安定性とシステム応答の迅速性とを表わす、位置と速度と加速度との誤差を示めしている。グラフを分析することにより、本発明の運動曲線である位置と速度との振動、言いかえると機械の振動が従来技術のそれに比較して著しく小さいことが理解できる。
【００１６】
本発明は重要な利点を提供している。第一に、すべての加速と減速との傾きにおける勾配の最適化が可能であることから、サイクル中においては最小の加速が必要とされるだけである。このことは、機械におけるエネルギ消費の著しい低減を意味していて、かつ変速機装置と機械とにおける機械的応力の低減をも意味している。本発明は、後進速度の最適化も可能であって、後進速度をサイクル終了に必要とされる最小値に低減している。さらなる重要な利点は、加速と減速との傾きの“滑かさ”であって、従って方向反転時における加速の不連続性を回避している。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、機械の概略斜視図のダイアグラムである。
【図２】図２は、時間に対する、速度と加速度とジャークとのグラフの例である。
【図３】図３は、従来形の運動の法則における（図３の（ａ））と本発明による運動の法則（図３の（ｂ））との比較を示めすものであって、位置誤差と速度誤差と加速度誤差とのグラフである。
【符号の説明】
【００１８】
１…コンベア装置
２…切断用送り台
３…切断装置
４…駆動用手段
１０…管
【図１】
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【図２】
2004291231.tif 000004
【図３】
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