(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのブレードに対して１つの切断軌道制御装置と１つのブレード回転数制御装置を具備し、同一平面内に２枚以上のブレードを具備した切断装置において、
前記ブレード回転数制御装置は、ブレードの回転数設定値と回転数実績値を比較し、少なくとも１枚のブレードの回転数設定値と回転数実績値の間に偏差が発生した時に、ブレード回転数制御装置は切断軌道制御装置に全てのブレードの切断軌道の移動速度を減速する指令をだすように構成したことを特徴とする切断装置。
【請求項２】
少なくとも１枚のブレードの回転数設定値と回転数実績値の偏差発生時に、ブレード回転数制御装置は切断軌道制御装置に全てのブレード切断軌道の移動速度に同期をとって減速する指令をだすように構成したことを特徴とする請求項１に記載の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレードの切断軌道制御装置とブレード回転制御装置を具備した切断装置に係り、特に鋼管の切断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
切断装置のブレードが摩耗すると被切削抵抗が増加し、そのままの切断軌道をそのままの移動速度で切断しようとするとブレードの回転側が過負荷状態となるので、回転駆動装置がモータ駆動の場合には、過負荷トリップで切断の途中で停止したり、また、過負荷状態を継続した場合は、ブレードの致命的損傷に至るという問題が発生し、切断装置の稼働率が低下する。
【０００３】
そこで、従来、上述した様な切断過程における問題を防止するため、ブレードの摩耗状況を管理する様々な方法や装置が提案されてきた。
例えば、▲１▼ブレードの摩耗状況を管理する為に、切削面積の総和が経験上の管理値を超えた場合にブレード交換を行う経験値法や、▲２▼所定量の切断を終えた後にブレードの刃縁部を測定器で直接測定する接触法や、▲３▼光学的にブレードの摩耗量を測定する非接触法や、▲４▼特開昭５９−１０２５２１号のように被切断材の個々の仕様と切削条件により、理論上の切削パワーと実パワーとの比較により切削中の異常を判断する異常検出回路を備えた切削状態異常検出装置等である。
【０００４】
また、特開昭６２−５３８０３号では、センサー手段によりブレードの摩耗の発生を検出した際に、一定量の切り込みを確保する為に、ブレードの切り込み深さを制御する方法が、半導体ウェハーなどの精密切削装置に関する技術として提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、▲１▼の経験値法では、被切断物の材質や切断軌道等によって摩耗量が異なるので、ブレードの交換時期を正確に得ることができないという問題がある。
【０００６】
また、▲２▼の接触法や、▲３▼の非接触法などは、ブレードの摩耗量を測定する為の測定器具が必要であるといった設備投資面での問題がある。
また、▲４▼の特開昭５９−１０２５２１号で提案された切削状態異常検出装置では、ブレードの異常状態を検出することができるものの、異常状態を検出した場合にせいぜい切断を中断するといった装置の稼働率の観点からいえば、稼働率を上げることにはつながらない。
【０００７】
また、半導体ウェハーのように数十μｍといった切り込み代を残して切削をするような材料の場合には、ブレードの摩耗を検出した場合に、製品歩留まりを悪化させない（目標の切り込み代を確保する）という観点から、切り込み位置を変更してブレードの切り込み深さを深くするように補正することは有効であるので、特開昭６２−５３８０３号で提案された切削装置は効果的である。
【０００８】
しかしながら、鋼管のように完全に切削分離するタイプの切断装置においては、ブレードの摩耗が発生した場合に、切り込み深さを深くしてしまうとかえってブレードの１刃当たりの切削負荷が大きくなり、さらにブレードの摩耗を助長することになるので、モータの過負荷トリップで切断が途中で停止したり、ブレードの致命的損傷の危険にさらすことになる。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ブレードの摩耗量を測定する設備を増設することなく、ブレードの摩耗を発見した場合に、ブレードの軌道移動速度を変更することで、切断の途中で停止することなく、１本の切断を問題なく継続できて稼働率をあげることができる切断装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る切断装置は、ブレードの回転数設定値と回転数実績値を比較し、少なくとも１枚のブレードの回転数設定値と回転数実績値の間に偏差が発生した時に、ブレード回転数制御装置は切断軌道制御装置に全てのブレードの切断軌道の移動速度を減速する指令をだすように構成したこととしている。そして、このようにすることで、切断の途中で停止することなく、１本の切断を問題なく継続できて稼働率をあげられるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る切断装置は、１つのブレードに対して１つの切断軌道制御装置と１つのブレード回転数制御装置を具備し、同一平面内に２枚以上のブレードを具備した切断装置において、ブレード回転数制御装置は、ブレードの回転数設定値と回転数実績値を比較し、少なくとも１枚のブレードの回転数設定値と回転数実績値の間に偏差が発生した時に、ブレード回転数制御装置は切断軌道制御装置に全てのブレードの切断軌道の移動速度を減速する指令をだすように構成したものである。
【００１２】
本発明に係る切断装置においては、全てのブレード切断軌道の移動速度に同期をとって減速する指令をだすように構成することが望ましい。
【００１３】
本発明に係る切断装置によれば、ブレードの摩耗量を測定することなしに、切断中のブレード回転数設走値と実績値の偏差に基づいて切断軌道速度を減速することにより、すなわちブレード刃１ピッチ当たりの送り量を減ずることにより、ブレードの摩耗に起因するブレード回転駆動装置のモータの過負荷を解消し、トリップさせることなく切断を継続できるようになる。
【００１４】
また、この本発明に係る切断装置によれば、ブレードの摩耗を発見した時に、全てのブレードの切断軌道の移動速度を減速することで、切削中の被切断材の周方向に作用する切削力のバランスをとりながら切削を続行することにより、被切断材が移動しないように保持する機構を特別に改造することなく、被切断材に作用する周方向の切削力のバランスを崩さずに切削を続行できるようになる。
【００１５】
ここでいう保持する機構は、切断中の被切断材が切削力により移動しない程度の保持力を有することが必要で、しかも、被切断材の材質や肉厚によっては、被切断材を潰すことのないような保持力となす必要があることから保持力が限定されるので、切削中に被切断材に作用する周方向の切削力のバランスを崩すことは好ましくない。従って、本発明に係る切断装置では、少なくとも１枚の回転数設定値と回転数実績値の間に偏差が発生した時には、全てのブレードの切断軌道の移動速度を減速することとしている。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明に係る切断装置を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明に係る切断装置の一実施例におけるブレードの動きを説明する図、図２は本発明に係る切断装置の概略構成を説明する図、図３は本発明に係る切断装置の構成要素である切断コントローラの機能を説明する図である。
【００１７】
図１〜図３において、１は本発明に係る切断装置であり、本実施例では、図１に示したように、同一垂直面上に被切断材である鋼管２を挟んで上下に配置した２つのブレード１１ａ，１１ｂを、それぞれ図１に破線矢印で示したような円弧軌道で移動させつつ、実線矢印で示した方向に回転させることで鋼管２を切断するものを示している。
【００１８】
次に、この上下に配置した２つのブレード１１ａ，１１ｂの各駆動機構を図２を用いて説明する。本実施例では、上下に配置した２つのブレード１１ａ，１１ｂの駆動機構は、同じ構造となっている為、ここでは、上側に配置したブレード１１ａについては説明を省略し、下側に配置したブレード１１ｂについてのみ説明する。
【００１９】
１２はブレード１１ｂを回転駆動させると共にＸ軸方向とＹ軸方向に駆動させるための各駆動体を収納又は配置した駆動ケースであり、この駆動ケース１２内にはブレード１１ｂを回転させる回転駆動体１３が収納されている。また、駆動ケース１２の端面には、ブレード１１ｂの回転軸１１ｂａをＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動体１４と、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸駆動体１５がそれぞれ取り付けられている。
【００２０】
そして、例えばブレード１１ｂの回転軸１１ｂａをＸ軸方向に移動させる為には、Ｘ軸駆動体１４を回転させ、ブレード１１ｂの駆動ケース１２をＸ軸方向に移動させることによって実現する。また、Ｘ軸と同様にブレード１１ｂの回転軸１１ｂａをＹ軸方向に移動させる為には、Ｙ軸駆動体１５を回転させ、ブレード１１ｂの駆動ケース１２をＹ軸方向に移動させることによって実現する。
【００２１】
前記したブレード１１ｂの回転駆動体１３、Ｘ軸駆動体１４、Ｙ軸駆動体１５にはそれぞれ駆動体の速度を検出する速度検出器１６〜１８が取り付けられており、ブレード１１ｂの回転駆動装置１９、Ｘ軸駆動装置２０、Ｙ軸駆動装置２１では、切断コントローラ２２よりそれぞれ個別に与えられた速度指示２３〜２５に従って、それぞれの速度検出器１６〜１８から回転駆動装置１９、Ｘ軸駆動装置２０、Ｙ軸駆動装置２１に送られてきた回転速度検出信号２６及び速度検出信号２７，２８を基に、回転駆動体１３、Ｘ軸駆動体１４、Ｙ軸駆動体１５のそれぞれの速度を制御する為の電圧基準２９〜３１をそれぞれの駆動体１３〜１５に与えて速度指示値２３〜２５に一致する様に速度制御する。
【００２２】
この切断コントローラ２２では、鋼管２の外径、肉厚、材質、温度により適したブレード回転数、軌道と軌道上の移動速度を演算し、リアルタイムに速度指示２３〜２５を各駆動装置１９〜２１に対して出力している。特にブレード軌道においては、Ｘ軸駆動装置２０、Ｙ軸駆動装置２１からリアルタイムに入力される速度検出信号３３，３４からＸ軸、Ｙ軸それぞれの位置を認識し、ブレード軌道が軌道指示値と一致するように速度指示２４，２５を決定している。なお、図２中の３２は回転駆動装置１９から切断コントローラ２２にリアルタイムに出力される回転速度検出信号、３５はブレード１１ｂの回転減速機である。
【００２３】
次に、切断コントローラ２２の機能を、図３を参照しつつ説明する。
切断コントローラ２２には、上位プロセスコンピュータからの切断すべきピース毎の鋼管情報（外径、肉厚、材質、温度）、ブレード回転数とブレード切断軌道の移動速度が設定される。
【００２４】
切断コントローラー２２は、ブレード１１ｂの回転監視部２２ａと、Ｘ軸、Ｙ軸の軌道演算部２２ｂと、Ｘ軸速度演算部２２ｃと、Ｙ軸速度演算部２２ｄとから構成されている。
【００２５】
このうち、ブレード１１ｂの回転監視部２２ａは、設定されたブレード回転数をブレード１１ｂの回転駆動装置１９へ出力する速度指令演算部２２ａａと、回転駆動装置１９より入力されるブレード１１ｂの回転速度検出信号３２と速度指示値２３の偏差２２ｅを積分する積分器２２ａｂと、この積分器２２ａｂから出力される積分値２２ｆを比較する比較器２２ａｃとからなっている。そして、積分器２２ａｂから出力される積分値２２ｆは、切断中のブレード角度の理想切断とのずれを出力している。
【００２６】
また、比較器２２ａｃでは、鋼管２の切断中、積分器２２ａｂから出力される積分値２２ｆと許容値α（例えばブレード角度１５°の固定値）との大小を比較し、許容値αと積分器２２ａｂから出力される積分値２２ｆとの差が０より小さい場合（＜０）にＸ軸速度演算部２２ｃ、Ｙ軸速度演算部２２ｄのそれぞれに対し、後述するように軌道上の移動速度を減速するよう速度補正指示２２ｇを出力する。
【００２７】
この際、複数のブレードの軌道上の移動速度を変更する場合は、１つのブレードの速度補正指示２２ｇを複数のブレードのＸ軸速度演算部２２ｃ、Ｙ軸速度演算部２２ｄに入力すれば、容易に同期をとることも可能である。
【００２８】
ところで、速度補正指示２２ｇは、Ｘ軸及びＹ軸に出力するが、ブレード軌道を変えないよう、ＸＹ円弧軌道の接線方向の速度を変更することが望ましい。
Ｘ軸速度演算部２２ｃ、Ｙ軸速度演算部２２ｄでは、軌道演算部２２ｂからリアルタイムで設定されるＶｘ、Ｖｙに対し、上記したように速度補正指示２２ｇが入力されている間、例えば図４に示すような速度補償量関数により下記式に従ってＶｘ、Ｖｙの速度を補正する。
【００２９】
Ｖｘ’＝Ｖｘ×速度補償量
Ｖｙ’＝Ｖｙ×速度補償量
ここで、Ｖｘ’、Ｖｙ’は速度補償後の速度指令値、Ｖｘ、Ｖｙは速度補償前の速度指令値である。
【００３０】
本発明に係る切断装置は、以上のように構成することで、ブレードが摩耗してブレードの負荷が増加した場合に、それに伴うモータの実回転速度の低下を検出し、ブレード軌道上の移動速度を減速することにより、モータの過負荷を解消し、ブレード回転がトリップすること無しに、また、ブレードの致命的な損傷なしに１本の切断が可能となり、稼働率が向上する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る切断装置によれば、ブレードの摩耗を測定する設備を必要とすることなしに、ブレード回転駆動装置の速度指令値と実績値の偏差と外径、肉厚、材質、材料温度毎の許容値との比較により、切断軌道の移動速度を減速し、ブレードの切削効率の低下を補償することで、切断の継続が可能となり、切断装置の稼働率が向上する。また、同一平面内に配置した複数のブレードで切断する場合にも、被切断材に切削力のバランスを保ちつつ切断の継続が可能となり、被切断材を保持する特殊機構が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る切断装置の一実施例におけるブレードの動きを説明する図である。
【図２】本発明に係る切断装置の概略構成を説明する図である。
【図３】本発明に係る切断装置の構成要素である切断コントローラの機能を説明する図である。
【図４】軌道の移動速度補償量関数を説明する図である。
【符号の説明】
１          切断装置
２          鋼管
１１ａ      ブレード
１１ｂ      ブレード
１３        回転駆動体
１４        Ｘ軸駆動体
１５        Ｙ軸駆動体
１６        速度検出器
１７        速度検出器
１８        速度検出器
１９        回転駆動装置
２０        Ｘ軸駆動装置
２１        Ｙ軸駆動装置
２２        切断コントローラ
２２ａ      回転監視部
２２ｂ      軌道演算部
２２ｃ      Ｘ軸速度演算部
２２ｄ      Ｙ軸速度演算部
２２ｅ      偏差
２２ｆ      積分値
２２ｇ      速度補正指示
２３        速度指示値
２４        速度指示値
２５        速度指示値
２６，３２  回転速度検出信号
２７，３３  速度検出信号
２８，３４  速度検出信号
【図１】
0003895559.tif 000002
【図２】
0003895559.tif 000003
【図３】
0003895559.tif 000004
【図４】
0003895559.tif 000005