CN100519024C - 防止反转的电子凸轮曲线生成方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供一种防止刀具反转的电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法。根据本发明，在电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法中，具有电子凸轮曲线图形设定器(28)，其根据旋转切断机(5)的转子半径r、以相等间隔设置在转子上的刀刃数量M、调整切断时的同步速度的同步速度系数β₁、β₂以及同步角度θ₁、θ₂的设定，预先运算用于求出通过加速度0且速度0的点的电子凸轮曲线的临界切断长度L_jag，将临界切断长度L_jag与操作者所设定的工件的设定切断长度L_set进行比较，在上述设定切断长度L_set较长的情况下，生成防止反转的电子凸轮曲线图形。

Description

防止反转的电子凸轮曲线生成方法及其控制装置

技术领域

本发明涉及电子凸轮式旋转切断机(rotary cutter)控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法及其控制装置。

背景技术

作为以往的电子凸轮式旋转切断机控制方法，例如有在特开平12-198094号公报(专利文献1)中公开的“電子カム方式ロ—タリカツタ制御方法および電子カム曲線生成方法”。如图6所示，该方法是利用伺服电机，生成包含有关下一周期的预测的电子凸轮曲线，来控制旋转切断机的规定了在由非切断区间和切断区间构成的1周期内的特定部分的动作的装置，其中旋转切断机不停止地连续地将连续滚动的卷筒状的纸、铁板等切断成设定长度，该情况下的电子凸轮曲线，例如用图8(a)的速度图形(pattern)和图8(b)的位置图形表示，区间②＝T₁→T₂＝T₁₂为非切断区间，区间③＝T₂→T₃＝T₂₃为切断区间，图8(b)的位置曲线用3次函数表示，通过对该位置曲线进行微分，可以用图8(a)所示的2次函数表示速度曲线。

另外，此时的凸轮曲线在切断长度尺寸大于刀具的周长时和在尺寸短于刀具周长时都可以用同一算法自动地进行对应。

这种使用速度、位置的凸轮曲线进行的电子凸轮控制如图6所示，取入来自测量辊2的脉冲，利用计数器A15进行累计，其中测量辊2用于检测纸或铁板等工件的移动量。然后，利用三角波发生电路17，重复获得以相当于切断长度的脉冲量θM为最大值的1个周期内的相位θ。将该相位θ输入给上述凸轮曲线的1个周期的位置函数发生器21和速度函数发生器19，获得时时刻刻的位置指令和速度指令。另外，若1个周期的位置指令结束，则对该1周期的位置最大值(伺服电机3的相当于切断长度的旋转脉冲量)进行加法运算，由此控制旋转切断机使其向同一方向连续旋转。

对于这样生成的位置指令，通过来自伺服电机3的PGA4的脉冲计数值来进行反馈控制，由此进行位置控制使位置偏差接近于0，进行时时刻刻的电子凸轮控制。另一方面，对于速度图形，通过将微分电路16所求出的速度与来自速度函数发生器19的输出相乘，可以作为与实际工件移动速度对应的前馈来使用，提高随动性。

然而，在上述以往技术中，当切断长度远远大于刀具的周长时，速度图形中的非切断区间的2次曲线的减少度增大，如图7(a)的长尺寸情况的速度图形所示，如同刀具反转区间那样产生速度图形为负的区间，有时会有切割辊反转1转以上的情况，存在产生“切断物与反转过来的刀刃碰撞”这样的机械故障的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法及其控制装置，预先形成不为负的速度图形，即使在切断长度超长的情况下，也无需使刀具停止或使操作中断，就能防止刀具的反转，能够避免切断物与反转过来的刀刃碰撞这样的机械故障。

为了达到上述目的，本发明1为一种电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，其在切断长度较长时防止旋转切断机的反转，其特征在于：

根据旋转切断机的转子半径r、以相等间隔设置在转子上的刀刃数量M、调整切断时的同步速度的同步速度系数β₁、β₂以及同步角度θ₁、θ₂的设定，预先运算用于求出通过加速度为0且速度为0的点的电子凸轮曲线的临界切断长度L_jag，并将临界切断长度L_jag与操作者所设定的工件的设定切断长度L_set进行比较，在上述设定切断长度L_set较长的情况下，生成防止反转的电子凸轮曲线图形，从而进行防止反转的控制，根据转子半径r、刀刃数量M、同步速度系数β₁、β₂以及同步角度θ₁、θ₂，通过下式

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cut}}=\frac{2\mathrm{\π}}{M},$

$L_{\mathrm{jag}}=r\frac{{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cut}}-{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2+\{\frac{3}{8}({\mathrm{\β}}_1+{\mathrm{\β}}_2)-\frac{1}{4}\sqrt{{\mathrm{\β}}_1{\mathrm{\β}}_2}\}\·(\frac{{\mathrm{\θ}}_1}{{\mathrm{\β}}_1}+\frac{{\mathrm{\θ}}_2}{{\mathrm{\β}}_2})}{\frac{3}{8}({\mathrm{\β}}_1+{\mathrm{\β}}_2)-\frac{1}{4}\sqrt{{\mathrm{\β}}_1{\mathrm{\β}}_2}},$

来求出上述临界切断长度L_jag，其中，θ_cut为每当对切断长度Lset进行切断时转子移动的角度。

根据该电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，预先通过运算求出旋转切断机反转的切断长度L_jag，在工件的切断长度L_set长于切断长度L_jag的情况下，由于生成避免反转的电子凸轮曲线来进行控制，因此可以自动且完全地防止刀具的反转。并且可以准确地运算临界切断长度。

另外，发明2的特征在于，在上述临界切断长度L_jag和设定切断长度L_set的比较结果为L_jag>L_set或者L_jag<L_set的情况下，设定以下参数

L_iag>L_set时，

$T_{12}=\frac{T_C-T_{01}-T_{45}}{2},$

T₂₃＝0，

$T_{34}=\frac{T_C-T_{01}-T_{45}}{2},$

${\mathrm{\&omega;}}_1=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{12}+T_{34}},$

${\mathrm{\&omega;}}_2=\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_{12}+T_{34}},$

根据操作面板上设定的切断长度，使速度函数的校正系数A为

$A=V_L\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}-{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2-\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{2r}(L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2}};$

L_jag<L_set时，

${\mathrm{\&omega;}}_1=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{jag}}},$

${\mathrm{\&omega;}}_2=\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{jag}}},$

$T_{12}=\frac{\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&alpha;}}{{\mathrm{\&omega;}}_2},$

T₃₄＝T_jag-T₁₂，

T₂₃＝T_C-T₀₁-T₁₂-T₃₄-T₄₅，

使生成通过加速度为0且速度为0的点的电子凸轮曲线的位置函数的校正系数A_jag为

$A_{\mathrm{jag}}=-V_L(\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{8r}+\frac{\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}}{4r}),$

来生成防止反转的电子凸轮曲线图形，其中，T_c为1个切断周期期间，T₀₁为①区间的时间，T₁₂为②区间的时间，T₂₃为③区间的时间，T₃₄为④区间的时间，T₄₅为⑤区间的时间，ω₁和ω₂分别为②～④区间的电机角速度，分别对应于同步速度系数β₁和β₂，α为停止相位角，T_jag为切断时间，V_L为工件的进给速度。

根据该电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，可以通过仅变更上式的6个参数来自由地生成以避免反转的电子凸轮曲线图形为基础的任意图形，而不用改变算法。

另外，发明3的特征在于，

使设定成L_set的值与L_jag相同时的T_jag和α为

$T_{\mathrm{jag}}=\frac{L_{\mathrm{jag}}-r(\frac{{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}+\frac{{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{V_L},$

$\mathrm{\&alpha;}={\mathrm{Tan}}^{-1}\left\{\frac{\sqrt{{({\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2+2\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2})}^2-{({\mathrm{\&beta;}}_1-{\mathrm{\&beta;}}_2)}^2}}{{\mathrm{\&beta;}}_1-\mathrm{\&beta;}}\right\},$

来求出L_set＝L_jag时对应的T_jag和停止相位角α，其中，V_L为工件的进给速度。

根据该电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，可以使用实际的刀具数据作成防止刀具反转的电子凸轮图形作为实效指令。

另外，本发明4的特征在于，将作为基准的1个切断控制周期分割成多个区间，针对上述各个区间，按照同一算法，分别运算基于三角函数的近似式所表达的速度函数图形和位置函数图形，通过对全部图形进行合成而生成所述电子凸轮曲线。

根据该电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，对成为控制器的控制单位的1个切断周期期间T_c进行细分(例如，分割成①～⑤五个区间)，使用三角函数近似式在该各个区间运算速度函数和位置函数，全部进行合成而生成电子凸轮曲线图形，因此可以通过不需要改变算法的简单且迅速的运算，描绘出包含防止反转用的电子凸轮曲线图形的、不因为加速度变化而产生冲击等的光滑电子凸轮曲线图形。

另外，本发明5的特征在于，仅通过运算1次来决定上述临界切断长度L_jag。

根据该电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，在求临界切断长度L_jag的情况下，不需要进行来回探测认为会发生反转的预测区域这样的尝试错误的多次运算，可以瞬时求出。

另外，发明6为一种在工件的切断长度较长时防止旋转切断机发生反转的电子凸轮式旋转切断机控制装置，具有：计数器，其通过具有测量辊、切割辊和进料辊，并且进行工件的切断作业等的机械装置的测量辊PG，对工件的移动量进行脉冲计数；构成前馈的微分电路，其对该计数值进行微分，运算工件的移动速度并输出给乘法器；三角波发生器，其将上述计数值转换成具有固定量的振幅的三角波；速度函数发生器，其根据上述三角波发生器的校正输出生成凸轮曲线速度图形；位置函数发生器，其根据上述三角波发生器的校正输出生成凸轮曲线位置图形；由该位置函数发生器的校正输出和电机移动量构成反馈控制的位置环；速度控制器，将上述乘法器的速度前馈输出和上述位置环输出进行D/A转换并输入给该速度控制器，该速度控制器读入电机PGA的值并进行电机的速度控制；

其特征在于，具有电子凸轮曲线参数设定器，该电子凸轮曲线参数设定器具有：操作器，其将设定切断长度L_set输入至比较器，将切割辊半径r、刀刃数量M、同步速度系数β₁、β₂、同步角度θ₁、θ₂输入至第1运算器；第1运算器，其根据来自上述操作器的输入值来运算临界切断长度L_jag；比较器，其比较上述运算出的切断长度L_jag和上述设定切断长度L_set；第2运算器，其根据上述比较器的比较结果，在L_jag>L_set的情况下，根据操作面板上设定的切断长度，使速度函数的校正系数A为

$A=V_L\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}-{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2-\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{2r}(L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2}},$ 来运算T₁₂、T₂₃、T₃₄、ω₁、ω₂各参数，在L_jag<L_set的情况下，使生成通过加速度为0且速度为0的点的电子凸轮曲线的位置函数的校正系数A_jag为

$A_{\mathrm{jag}}=-V_L(\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{8r}+\frac{\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}}{4r}),$ 来运算ω₁、ω₂、T₁₂、T₃₄、T₂₃各参数；设定器，其将上述第2运算器输出的各参数写入到上述速度函数发生器和位置函数发生器中，以生成防止反转的电子凸轮曲线，其中，T₀₁为①区间的时间，T₁₂为②区间的时间，T₂₃为③区间的时间，T₃₄为④区间的时间，T₄₅为⑤区间的时间，A为速度函数的校正系数，A_jag为位置函数的校正系数，ω₁和ω₂分别为②～④区间的电机角速度，分别对应于同步速度系数β₁和β₂，，T_jag为切断时间，V_L为工件的进给速度。

根据该电子凸轮式旋转切断机控制装置，可以构成通过操作器、第1、第2运算器、比较器、设定器来执行发明1～5所述的刀具逆转防止方法的运算。

附图说明

图1是使用本发明实施方式的防止反转的电子凸轮曲线生成方法的旋转切断机机械的结构图。

图2是图1所示的旋转切断机的控制框图。

图3是表示图2所示的速度函数、位置函数图形的曲线图。

图4是表示图2所示的速度函数、位置函数图形的另一曲线图。

图5是图2所示的控制装置的防止反转的处理的流程图。

图6是以往的旋转切断机控制装置的方框图。

图7是表示图6所示的速度函数、位置函数图形的曲线图。

图8是表示图6所示的速度函数、位置函数图形的另一曲线图。

关于图中的标号，1为测量辊，2为测量辊PG，3为电机A，4为电机PGA，5为切割辊，6为刀具，7A为切割辊半径r，7B为同步角度1，7C为同步角度2，7D为工件进给速度，8为标记传感器，9为切断标记，10为电机B，11为电机PGB，12为进料辊，13为速度控制器，14为控制装置，15为计数器A，16为微分电路，17为三角波发生器，18为加法器A，19为速度函数发生器，21为位置函数发生器，22为加法器B，23为比较器，24为PI，25为加法器C，26为D/A，27为计数器B，28为电子凸轮曲线参数设定器，29为操作器，30为运算器A，31为比较器，32为运算器B，33为设定器。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是使用本发明实施方式的防止反转的电子凸轮曲线生成方法的旋转切断机机械的结构图。

在图1中，图1(a)为旋转切断机机械的结构图，图1(b)为旋转切断机的说明图，图1(a)的机械为由测量辊1、切割辊5和进料辊12构成的机械装置，其中设置有测量辊PG2、电机A3、电机PGA4、标记传感器8、电机B10、电机PGB11、速度控制器13、控制装置14。

图1(b)为切割辊5的剖面图，示出了切割辊半径r7A，工件的进给速度V_L7D，同步区间(切断区间)的同步角度1 θ₁ 7B，同步角度2 θ₂7C。

在图2中，控制装置14具有：计数器A15、微分电路16、三角波发生电路17、加法器A18、速度函数发生器19、乘法器20、位置函数发生器21、加法器B22、比较器23、PI 24、加法器C25、A/D转换器26、计数器B27、操作器29、电子凸轮曲线参数设定器28。另外，除去操作器29和电子凸轮曲线参数设定器28后的结构与以往技术的图6的结构各模块个体是相同的，作为新结构，采用追加了电子凸轮曲线参数设定器28和操作器29的结构。并且，电子凸轮曲线参数设定器28由运算器A30、比较器B31、运算器B32和设定器33构成。

下面对动作进行说明。

计数器A15通过测量辊PG2，对工件的移动量进行脉冲计数，并输出给微分电路16和三角波发生电路17。微分电路16对从计数器A15接收的值进行微分，运算工件的移动速度，并输出给乘法器20。另外，三角波发生电路17在将从计数器A15接收的值转换成具有某固定量(例如相当于切断长度的θM)的振幅的三角波后，输出给加法器A18。加法器A18根据线标记传感器8的检测值，将三角波发生器17的输出与标记校正量相加后，输出给速度函数发生器19和位置函数发生器21。速度函数发生器19将与加法器A18的输出一致的速度图形输出给乘法器20，乘法器20将微分电路16的输出与速度函数发生器19的输出相乘后输出给加法器25。这就是所谓的前馈。

另一方面，位置函数发生器21将与加法器A18的输出一致的位置图形输出给加法器B22，加法器B22将位置函数发生器21的位置图形输出与校正值相加后输出给比较器23，比较器23将加法器22的输出与计数器B27的电机移动量(电机PGA4的值)进行比较后将它们的差输出给PI 24。构成所谓的位置环控制。PI 24根据比较器23的差运算校正值后输出给加法器25，加法器25将乘法器20的前馈输出和PI 24的校正值相加后输出给D/A转换器26。D/A转换器26将与加法器25的输出成比例的电压值输出给速度控制器13，速度控制器13读入电机PGA4的值，进行电机A3的控制。计数器B27计测电机PGA4所检测的切割辊移动量，并输出给比较器23。

速度函数发生器19和位置函数发生器21的预先像图3所示的速度函数和位置函数的曲线图那样生成的电子凸轮曲线生成算法，在以往例的专利文献1的情况下，用3次函数的曲线式表示位置曲线，用2次函数的曲线式表示速度曲线，并大致分割成区间②(非切断区间)和区间③(切断区间)来进行运算，与此相对，在本实施方式中，用如下的运算简便的基于三角函数近似式的公知曲线式来表示速度和位置凸轮曲线，如图3和图4所示，关于各区间的表示，在以往例中分割成T₁～T₃的①～③3个区间进行表示，与此相对，作为T₁～T₅进一步被细分成①～⑤5个区间，对①、②、③、④、⑤区间分别通过运算式进行运算，通过合成为一个整体来进行改善，以获得平滑的凸轮曲线。

T₁＝T₀₁

T₂＝T₀₁+T₁₂

T₃＝T₀₁+T₁₂+T₂₃

T₄＝T₀₁+T₁₂+T₂₃+T₃₄

T₅＝T₀₁+T₁₂+T₂₃+T₃₄+T₄₅；

①T₀≤t<T₁区间

V_ref＝N_r1

P_ref＝N_r1t；

②T₁≤t<T₂区间

$V_{\mathrm{ref}}=A[1-\cos \left\{{\mathrm{\&omega;}}_1(t-T_1)\right\}]+N_{r1}$

$-\frac{N_{r1}-N_{r2}}{2}[1-\cos \left\{{\mathrm{\&omega;}}_2(t-T_1)\right\}]$

$P_{\mathrm{ref}}=A[t-T_1-\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_1}\sin \left\{{\mathrm{\&omega;}}_1(t-T_1)\right\}]+N_{r1}(t-T_1)$

$-\frac{N_{r1}-N_{r2}}{2}[t-T_1-\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_2}\sin \left\{{\mathrm{\&omega;}}_2(t-T_1)\right\}]$

$+N_{r1}{T}_1;$

③T₂≤t<T₃区间

V_ref＝0

$P_{\mathrm{ref}}=A[T_2-T_1-\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_1}\sin \left\{{\mathrm{\&omega;}}_1(T_2-T_1)\right\}]+N_{r1}(T_2-T_1)$

$-\frac{N_{r1}-N_{r2}}{2}[T_2-T_1-\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_2}\sin \left\{{\mathrm{\&omega;}}_2(T_2-T_1)\right\}]$

$+N_{r1}{T}_1;$

④T₃≤t<T₄区间

$V_{\mathrm{ref}}=A[1-\cos \left\{{\mathrm{\&omega;}}_1(t-T_3+T_2-T_1)\right\}]+N_{r1}$

$-\frac{N_{r1}-N_{r2}}{2}[1-\cos \left\{{\mathrm{\&omega;}}_2(t-T_3+T_2-T_1)\right\}]$

$P_{\mathrm{ref}}=A[t-T_3+T_2-T_1-\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_1}\sin \left\{{\mathrm{\&omega;}}_1({t-T_3+T}_2-T_1)\right\}]+N_{r1}({t-T_3+T}_2-T_1)$

$-\frac{N_{r1}-N_{r2}}{2}[t-T_3+T_2-T_1-\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_2}\sin \left\{{\mathrm{\&omega;}}_2(t-T_3+T_2-T_1)\right\}]$

$+N_{r1}{T}_1;$

⑤T₄≤t<T₅区间

V_ref＝N_r2

$P_{\mathrm{ref}}=N_{r2}(t-T_4)$

$+A(T_4-T_3+T_2-T_1)+N_{r1}(T_4-T_3+T_2-T_1)$

$-\frac{N_{r1}-N_{r2}}{2}(T_4-T_3+T_2-T_1)$

$+N_{r1}{T}_1;$

T₀₁、T₁₂、T₂₃、T₃₄、T₄₅、ω₁、ω₂、Nr₁、Nr₂、A的各种参数可以任意设定，另外ω₁、ω₂为角速度，A为后述的校正系数。

另外，参数T₂₃的值为0时，②区间和④区间连接成以

$V_{\mathrm{ref}}=A[1-\cos \left\{{\mathrm{\&omega;}}_1(t-T_1)\right\}]+N_{r1}$

$-\frac{N_{r1}-N_{r2}}{2}[1-\cos \left\{{\mathrm{\&omega;}}_2(t-T_1)\right\}]$

$P_{\mathrm{ref}}=A[t-T_1-\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_1}\sin \left\{{\mathrm{\&omega;}}_1(t-T_1)\right\}]+N_{r1}(t-T_1)$

$-\frac{N_{r1}-N_{r2}}{2}[t-T_1-\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_2}\sin \left\{{\mathrm{\&omega;}}_2(t-T_1)\right\}]$

$+N_{r1}{T}_1$

为基本式的一个运算式，即，T₂₃＝0，通过参数项与(t-T₃+T₂-T₁)→(t-T₁)相同的同一运算式来联系④区间的Vref、Pref，没有③区间，如图4所示，控制成可以描绘没有反转的改善后的曲线。

具体来讲，操作器29将切断长度L_set输出给比较器31，将切割辊半径r、转子上等间隔具有的刀刃数量M、调整切断时的同步速度的同步速度系数β₁、β₂(后述的N_r1＝β₁VL/r、N_r2＝β₂VL/r所示的系数)、同步角度θ₁、θ₂输出给运算器A30，运算器A30使用切割辊半径r、转子上等间隔具有的刀刃数量M、调整切断时的同步速度的同步速度系数β₁、β₂、同步角度θ₁、θ₂，进行

${\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{M}$

$L_{\mathrm{jag}}=r\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}-{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2+\{\frac{3}{8}({\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2)-\frac{1}{4}\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}\}\&CenterDot;(\frac{{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}+\frac{{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{\frac{3}{8}({\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2)-\frac{1}{4}\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}}$

的运算处理，求出切断长度L_jag(即发生反转的临界切断长度)，该切断长度用于求出通过加速度＝0且速度＝0的点的电子凸轮曲线，将该运算结果输出给比较器31，比较器31对从设定器29接收的设定切断长度L_set和从运算器A30接收的切断长度L_jag进行比较，将该比较结果输出给运算器B32，运算器B32求出

$T_c=\frac{L_{\mathrm{set}}}{V_L}$   $T_{01}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_1}{N_{r1}}$   $T_{4s}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_2}{N_r}$

$N_{r1}=\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1{V}_L}{r}$ $N_{r2}=\frac{{\mathrm{\&beta;}}_2{V}_L}{r};$

生成通过加速度0且速度0的电子凸轮曲线的校正系数A_jag

$A_{\mathrm{jag}}=-V_L(\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{8r}+\frac{\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}}{4r});$

根据操作面板上设定的切断长度而求出的校正系数A

$A=V_L\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}-{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2-\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{2r}(L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2}};$

设定成L_set的值与L_jag相同时的T_jag和α

$T_{\mathrm{jag}}=\frac{L_{\mathrm{jag}}-r(\frac{{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}+\frac{{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{V_L}$

$\mathrm{\&alpha;}={\mathrm{Tan}}^{-1}\left\{\frac{\sqrt{{({\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2+2\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2})}^2-{({\mathrm{\&beta;}}_1-{\mathrm{\&beta;}}_2)}^2}}{{\mathrm{\&beta;}}_1-{\mathrm{\&beta;}}_2}\right\}$

在比较器31的输出结果为L_set小于L_jag时，运算器B32进行如下处理：

$T_{12}=\frac{T_C-T_{01}-T_{45}}{2}$

T₂₃＝0

$T_{34}=\frac{T_C-T_{01}-T_{45}}{2}$

${\mathrm{\&omega;}}_1=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{12}+T_{34}}$

${\mathrm{\&omega;}}_2=\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_{12}+T_{34}}$

A＝A；

在比较器31的输出结果为L_set大于L_jag时，运算器B32进行如下处理：

${\mathrm{\&omega;}}_1=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{jag}}}$

${\mathrm{\&omega;}}_2=\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{jag}}}$

$T_{12}=\frac{\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&alpha;}}{{\mathrm{\&omega;}}_2}$

T₃₄＝T_jag-T₁₂

T₂₃＝T_C-T₀₁-T₁₂-T₃₄-T₄₅

A＝A_jag；

并将该结果输出给设定器33。

根据图5所示的电子凸轮曲线参数设定器的处理流程图总结说明这期间的处理，

首先，运算器A30运算临界切断长度L_jag、校正系数A、A_jag、T_jag和α(S100)。

接下来是比较器31对在S100中求出的切断长度L_jag和来自操作器29的设定切断长度L_set进行比较，判断是否是L_jag<L_set(S101)。

在比较结果为“是”的情况下，运算器B32进行如下运算，并输出给设定器33(S102)，

ω1＝2π/Tjag、

ω2＝π/Tjag、

T12＝(π-α)/ω2、

T34＝Tjag-T12、

T23＝Tc-T01-T12-T34-T45、

A＝Ajag、

在S101的判断为“否”的情况下，运算器B32进行如下运算，并输出给设定器33(S103)，

T12＝(Tc-T01-T45)/2、

T23＝0、

T34＝(Tc-T01-T45)/2、

ω1＝2π/(T12+T34)、

ω2＝π/(T12+T34)

A＝A、

这样，设定器33在三角波发生的折返时刻将从运算器B32接收的T₀₁、T₁₂、T₂₃、T₃₄、T₄₅、Nr₁、Nr₂、ω₁、ω₂、A写入速度函数发生器19和位置函数发生器21，由此求出短尺寸、长尺寸、防止反转长尺寸的电子凸轮式旋转切断机电子凸轮曲线，并进行控制，这样可防止旋转切断机反转1转以上，“切断物与反转过来的刀刃碰撞”这样的机械故障。

另外，本发明的电子凸轮曲线根据L_jag的设定，无论操作者设定的切断长度L_set被设定成多长，都不会发生反转。

另外，本发明的电子凸轮曲线，即使在用长于短尺寸、长尺寸和L_jag的超长尺寸进行切断，也不需要变更基于三角函数近似式的速度函数、位置函数的基本算法，而可以用同一算法进行运算，因此可以使运算处理简单化并加速运算处理。

如以上说明那样，根据本发明，根据切割辊的转子半径、同步速度校正系数β₁、β₂、同步角度θ₁、θ₂的设定，预先导出用于求出通过加速度0且速度0的点的电子凸轮曲线的临界切断长度L_jag，将临界切断长度L_jag与操作者设定的设定切断长度L_set相比较，运算设定切断长度较长时防止反转的电子凸轮曲线的参数，通过反映成位置指令、速度指令，可生成防止反转的电子凸轮曲线，可获得能够消除“切断物与反转过来的刀刃两者碰撞”这一机械故障的效果。

Claims (6)

1.一种电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，其在切断长度较长时防止旋转切断机的反转，其特征在于：

根据旋转切断机的转子半径r、以相等间隔设置在转子上的刀刃数量M、调整切断时的同步速度的同步速度系数β₁、β₂以及同步角度θ₁、θ₂的设定，预先运算用于求出通过加速度为0且速度为0的点的电子凸轮曲线的临界切断长度L_jag，并将临界切断长度L_jag与操作者所设定的工件的设定切断长度L_set进行比较，在上述设定切断长度L_set较长的情况下，生成防止反转的电子凸轮曲线图形，从而进行防止反转的控制，

根据转子半径r、刀刃数量M、同步速度系数β₁、β₂以及同步角度θ₁、θ₂，通过下式

${\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{M},$

$L_{\mathrm{jag}}=r\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}-{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2+\{\frac{3}{8}({\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2)-\frac{1}{4}\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}\}\&CenterDot;(\frac{{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}+\frac{{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{\frac{3}{8}({\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2)-\frac{1}{4}\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}},$

来求出上述临界切断长度L_jag，其中，θ_cut为每当对切断长度L_set进行切断时转子移动的角度。

2.根据权利要求1所述的电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，其特征在于：

在上述临界切断长度L_jag和设定切断长度L_set的比较结果为L_jag>L_set或者L_jag<L_set的情况下，设定以下参数

L_jag>L_set时，

$T_{12}=\frac{T_C-T_{01}-T_{45}}{2},$

T₂₃＝0，

$T_{34}=\frac{T_C-T_{01}-T_{45}}{2},$

${\mathrm{\&omega;}}_1=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{12}+T_{34}},$

${\mathrm{\&omega;}}_2=\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_{12}+T_{34}},$

根据操作面板上设定的切断长度，使速度函数的校正系数A为

$A=V_L\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}-{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2-\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{2r}(L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2}};$

L_jag<L_set时，

${\mathrm{\&omega;}}_1=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{jag}}},$

${\mathrm{\&omega;}}_2=\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{jag}}},$

$T_{12}=\frac{\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&alpha;}}{{\mathrm{\&omega;}}_2},$

T₃₄＝T_jag-T₁₂，

T₂₃＝T_C-T₀₁-T₁₂-T₃₄-T₄₅，

使生成通过加速度为0且速度为0的点的电子凸轮曲线的位置函数的校正系数A_jag为

$A_{\mathrm{jag}}=-V_L(\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{8r}+\frac{\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}}{4r}),$

来生成防止反转的电子凸轮曲线图形，其中，T_c为1个切断周期期间，T₀₁为①区间的时间，T₁₂为②区间的时间，T₂₃为③区间的时间，T₃₄为④区间的时间，T₄₅为⑤区间的时间，ω₁和ω₂分别为②～④区间的电机角速度，分别对应于同步速度系数β₁和β₂，α为停止相位角，T_jag为切断时间，V_L为工件的进给速度。

3.根据权利要求2所述的电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，其特征在于：

使设定成L_set的值与L_jag相同时的T_jag和α为

$T_{\mathrm{jag}}=\frac{L_{\mathrm{jag}}-r(\frac{{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}+\frac{{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{V_L},$

$\mathrm{\&alpha;}={\mathrm{Tan}}^{-1}\left\{\frac{\sqrt{{({\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2+2\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2})}^2-{({\mathrm{\&beta;}}_1-{\mathrm{\&beta;}}_2)}^2}}{{\mathrm{\&beta;}}_1-\mathrm{\&beta;}}\right\},$

来求出L_set＝L_jag时对应的T_jag和停止相位角α，其中，V_L为工件的进给速度。

4.根据权利要求1所述的电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，其特征在于：

将作为基准的1个切断控制周期分割成多个区间，针对上述各个区间，按照同一算法，分别运算基于三角函数的近似式所表达的速度函数图形和位置函数图形，通过对全部图形进行合成而生成所述电子凸轮曲线。

5.根据权利要求1所述的电子凸轮式旋转切断机控制的防止反转的电子凸轮曲线生成方法，其特征在于：

仅通过运算1次来决定上述临界切断长度L_jag。

6.一种在工件的切断长度较长时防止旋转切断机发生反转的电子凸轮式旋转切断机控制装置，具有：计数器，其通过具有测量辊、切割辊和进料辊，并且进行工件的切断作业等的机械装置的测量辊PG，对工件的移动量进行脉冲计数；构成前馈的微分电路，其对该计数值进行微分，运算工件的移动速度并输出给乘法器；三角波发生器，其将上述计数值转换成具有固定量的振幅的三角波；速度函数发生器，其根据上述三角波发生器的校正输出生成凸轮曲线速度图形；位置函数发生器，其根据上述三角波发生器的校正输出生成凸轮曲线位置图形；由该位置函数发生器的校正输出和电机移动量构成反馈控制的位置环；速度控制器，将上述乘法器的速度前馈输出和上述位置环输出进行D/A转换并输入给该速度控制器，该速度控制器读入电机PGA的值并进行电机的速度控制；

其特征在于，具有电子凸轮曲线参数设定器，该电子凸轮曲线参数设定器具有：操作器，其将设定切断长度L_set输入至比较器，将切割辊半径r、刀刃数量M、同步速度系数β₁、β₂、同步角度θ₁、θ₂输入至第1运算器；第1运算器，其根据来自上述操作器的输入值来运算临界切断长度L_jag；比较器，其比较上述运算出的切断长度L_jag和上述设定切断长度L_set；第2运算器，其根据上述比较器的比较结果，在L_jag>L_set的情况下，根据操作面板上设定的切断长度，使速度函数的校正系数A为

$A=V_L\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cut}}-{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2-\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{2r}(L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2})}{L_{\mathrm{set}}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_1}-\frac{r{\mathrm{\&theta;}}_2}{{\mathrm{\&beta;}}_2}},$

来运算T₁₂、T₂₃、T₃₄、ω₁、ω₂各参数，在L_jag<L_set的情况下，使生成通过加速度为0且速度为0的点的电子凸轮曲线的位置函数的校正系数A_jag为

$A_{\mathrm{jag}}=-V_L(\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&beta;}}_2}{8r}+\frac{\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_2}}{4r}),$

来运算ω₁、ω₂、T₁₂、T₃₄、T₂₃各参数；设定器，其将上述第2运算器输出的各参数写入到上述速度函数发生器和位置函数发生器中，以生成防止反转的电子凸轮曲线，其中，T₀₁为①区间的时间，T₁₂为②区间的时间，T₂₃为③区间的时间，T₃₄为④区间的时间，T₄₅为⑤区间的时间，ω₁和ω₂分别为②～④区间的电机角速度，分别对应于同步速度系数β₁和β₂，T_jag为切断时间，V_L为工件的进给速度。

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