JP2002192418A

JP2002192418A - 走間切断機のトルクブースト方法および装置

Info

Publication number: JP2002192418A
Application number: JP2000391910A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Abe; 義生阿部; Hitoshi Nishijima; 等西島
Original assignee: Reliance Electric Ltd
Current assignee: Reliance Electric Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】走間切断機において、ハンプの発生を防止す
ることのできる制御方法および制御装置を提供する。【解決手段】トルクブースト補償値をトルク基準指令
値に加算してトルク指令値を生成し、シャーの角度信号
からシャー１回転の切断領域の角度内にトルク基準指令
値を微分して得た開始角度と終了角度を記憶し、トルク
基準指令値を演算することにより加速トルク指令値を求
め、トルク基準指令とから加速トルク指令値を差し引い
た切断トルクのレベル値を記憶し、開始角度，終了角度
と前記切断トルクのレベル値を、順次トルクブースト補
償値として波形成形し、波形成形した値と材料速度の係
数とを演算することによりトルクブースト補償値を求
め、トルクブースト補償値をトルク基準指令値に加算し
てトルク指令値を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続して走行する
材料の速度に同調および同期して材料を切断する走間切
断制御装置において、材料をシャーの１回転毎の切断に
よる切断トルク不足を補償するトルクブースト方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼板，ステンレス鋼板あるいはア
ルミニウム板等の材料を切断する走間切断機は、走行す
る材料の速度に同調および同期して材料を切断する時、
瞬時的（切断刃が材料に噛込む時）に、切断負荷、すな
わち材料の板厚，材質に関係なく切断トルクが発生す
る。

【０００３】この切断する材料の板厚が厚い、材質が硬
いおよび／または速度が低いなど、切断するものによっ
て切断トルクの発生量が異なる。

【０００４】図７に、従来の走間切断機の一例であるロ
ータリシャーの数値制御回路を示す。軸方向周面に切断
刃（以下シャーと言う）を有する一対のロータリシャー
２があり、このロータリシャー２の主軸には減速ギヤー
３が取付けられ、ロータリシャー２を駆動するための電
動機４が結合されている。この電動機４には、電動機の
回転速度と回転角、すなわち、ロータリシャー２の主軸
の回転速度と回転角を検出するためのパルスジェネレー
タ（ＰＧ）５が設けられている。

【０００５】一方、連続して走行する材料１の移動量を
検出するための測長ロール７が備えられ、この測長ロー
ル７の軸には、移動量を検出するためのパルスジェネレ
ータ（ＰＧ）８が設けられ、更に、ロータリシャー２に
より走行する材料１を切断する毎に、切断完了位置を検
出する切断完了位置センサ９が備えられている。

【０００６】この図７に示されているロータリシャー２
の数値制御回路７０は、特公昭６１−３３６７７９号公
報に開示されており、数値制御回路７０は、大きく分け
て定尺切断回路部７０Ａと、停止制御回路部７０Ｂと、
切換回路部７０Ｃとにより構成されている。

【０００７】この定尺切断回路部７０Ａは、材料１を所
定の長さに正確に切断するための回路で、ロータリシャ
ー２により走行する材料１を切断する毎に、切断完了位
置センサ９により切断完了位置を検出し、切断完了位置
信号を発生する毎に切断長Ｌ ₀ とロータリシャー２の周
長Ｂ₀ との差Ｌ＝Ｌ₀ −Ｂ₀ に相当するパルス数を定尺
切断回路部７０Ａのレジスタに読込む。

【０００８】これは、材料１の走行に伴いパルスジェネ
レータ８より単位回転毎に発生するパルス数Φ_a （すな
わち、材料の移動量）と、ロータリシャー２の回転に伴
いパルスジェネレータ５より単位回転毎に発生するパル
ス数Φ_b （ロータリシャー２の回転量）との差Φ_a −Φ
_b 、すなわち、Ｒ＝Ｌ₀ −Ｂ₀ −（Φ_a −Φ_b ）を計算
しながら、差Ｒに相当する補償電圧Ｖ_c ＝ｆ（Ｒ）と、
パルスジェネレータ８の出力を周波数−電圧（Ｆ／Ｖ）
変換して得られる電圧、すなわち、材料１の移動量を表
す電圧Ｖ_a との差Ｖ₀ ＝Ｖ_a −Ｖ_c をＶ₀ ＞０の時だけ
電動機４の駆動制御回路６に速度指令として与える。

【０００９】停止制御回路部７０Ｂは、ロータリシャー
２のシャーが切断完了位置センサ９を通過し、切断完了
信号が発生する度に、あらかじめ設定されたシャーの停
止距離に相当するパルス数Φ_b を読込むとともに、ロー
タリシャー２の回転量を表すパルス数Φ_b を逆算する可
逆カウンタ６２および可逆カウンタの内容をこれに比例
した直流電圧Ｖ_b に変換するＤ／Ａ変換器６３を有す
る。なお、６１は停止距離設定部、６５は比較部であ
る。

【００１０】切換回路部７０Ｃは、材料１の移動量を表
す電圧Ｖ_a と補償電圧Ｖ_c との差Ｖ ₀ の極性を判別し、
Ｖ₀ ≧０の時そのことを示す信号Ｓ_n を発生する極性判
別コンパレータと、その極性判別コンパレータが信号Ｓ
_n を発生しない時はＶ₀ を、また、極性判別コンパレー
タが信号Ｓ_n を発生する時は、Ｖ₁ を最終速度指令電圧
Ｖ_r として電動機４の駆動制御回路６に与える。

【００１１】このような定尺切断制御回路部７０Ａで
は、材料１の速度電圧Ｖ_a に対して補償電圧Ｖ_c を減算
して、差Ｒに従い材料１の速度に対して補償すると共
に、切断時には差ＲがゼロとなってＶ_c ＝０、すなわ
ち、Ｖ_c ＝Ｖ_a としてロータリシャー２の速度を材料１
の速度に同調および同期させ、且つ、この間に、パルス
数Φ _a ，Φ_b の何れか一方が他方に対して進みあるいは
遅れると、その差をゼロにするように電動機を加減速制
御するデジタルサーボ制御を行っている。

【００１２】このような鋼板，ステンレス鋼板およびア
ルミニウム板等の材料を切断する走間切断機では、走行
する材料の速度に同調および同期して切断するとシャー
が材料に噛込む時、図４（Ｂ）に示すように瞬時的に切
断トルクが発生する。最近、機械の小型化等により機械
自体のイナーシャの低減化と電動機の高速応答化（サー
ボ化）に伴いイナーシャの低減化が進み、機械の慣性エ
ネルギーと電動機が発生するトルクの和が小さくなり切
断トルク不足が生じている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この切断トルク不足の
ため、板厚の厚さ，材料の硬さおよび／または速度の条
件によっては、走行する材料を切断する時、瞬時的（切
断刃が材料に噛込む時）に切断トルクが生じ、結果的に
材料とシャー速度とに速度差が生じるため、図４（Ａ）
のロータリシャーの加減速レートに示すようにシャーの
速度が瞬時的に落ちる状態、すなわち、インパクトドロ
ップが発生する。ロータリシャーの電動機の速度は、材
料の速度に同調および同期制御をしているので、ロータ
リシャーの電動機はもとの速度に戻そうと制御するが、
連続して走行する材料がシャーにより瞬時的に止められ
たような状態となり材料が盛り上がる（ハンプする）た
め、材料の速度（移動量）を計測する測長ロールにスリ
ップが生じること、および、ハンプによる材料の速度を
計測することができないことにより、パルスジェネレー
タ８による材料の速度および／または移動量の計測に誤
差が生じ、切断精度および材料速度との同調度に影響を
与えることになる。特に、板厚が厚い場合には、インパ
クトドロップが発生しやすい。

【００１４】また、連続して走行する材料の速度を低く
して切断した場合、電動機が発生するトルクとシャー
（電動機を含む）の慣性エネルギーによるトルクの和が
小さいため、大きな切断トルクを必要とする。従って、
インパクトドロップが発生する。

【００１５】このように、連続して走行する材料を切断
した時にインパクトドロップが発生することにより、薄
板の場合には、ハンプが発生し材料に傷がつき、また、
厚板の場合には、切断精度のバラツキが発生する要因と
なり、切断精度に大きく影響する。また、切断毎のハン
プは、雑音の発生源となり作業環境を非常に悪くしてい
る。

【００１６】従来、このハンプの発生を防止するための
対策は、ホールド手段および周速アップ手段があるが、
この内、ホールド手段については、シャーが噛込む直前
の材料速度を記憶し、その記憶した材料速度を速度指令
とするため、ハンプが大きくならない。但し、この手段
では、ハンプを抑制することができるが、発生自体を防
ぐことはできない。

【００１７】一方、シャーの周速アップ手段は、材料と
シャーを同調するよう制御せずに、シャーの周速を速く
させることにより、機械イナーシャによるエネルギーを
増加し切断する方法である。しかし、材料とシャーを同
調するように制御していないため、材料の切り口が直線
でなく、Ｖ形に切断（以下Ｖカットと言う）される。し
たがって、材料とシャーの速度差を大きくとれないこと
もあり、ハンプを抑制することができるが、発生自体は
防ぐことができない。

【００１８】本発明の目的は、走間切断機において、ハ
ンプの発生を防止することのできる制御方法および制御
装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
連続して走行する材料の速度に同調および同期して材料
を切断する走間切断制御装置において、前記材料をシャ
ーの１回転毎の切断による切断トルク不足を補償するト
ルクブースト方法である。

【００２０】このトルクブースト方法によれば、前記補
償は、初回切断および順次切断とに分けて行い、初回切
断では、前記材料の切断トルク値を実測または計算で求
め、前記実測または計算で求めた切断トルク値を初回ト
ルクブースト補償値として波形成形し、前記波形成形し
た値と材料速度の係数とを演算することによりトルクブ
ースト補償値を求め、トルクブースト補償値をトルク基
準指令値に加算してトルク指令値を生成し、順次切断で
は、シャーの角度信号からシャー１回転の切断領域の角
度内にトルク基準指令値を微分して得た開始角度と終了
角度を記憶し、前記トルク基準指令値を演算することに
より加速トルク指令値を求め、前記トルク基準指令とか
ら加速トルク指令値を差し引いた前記切断トルクのレベ
ル値を記憶し、前記開始角度，終了角度と前記切断トル
クのレベル値を、順次トルクブースト補償値として波形
成形し、前記波形成形した値と材料速度の係数とを演算
することによりトルクブースト補償値を求め、トルクブ
ースト補償値をトルク基準指令値に加算してトルク指令
値を生成し、前記トルク指令値をシャーの駆動制御回路
を通して電動機に指令を与えることにより、インパクト
ドロップを制止することでハンプの発生を防止すること
を特徴とする。

【００２１】この場合、初回切断トルクブースト補償値
および順次切断トルクブースト補償値としてシャー１回
転毎に波形成形を開始するタイミングを前記開始角度と
終了角度をタイミング角度として記憶し、前記開始角度
に先進的に前記波形成形を開始するタイミングを設定す
るのが好適である。

【００２２】本発明の第２の態様は、連続して走行する
材料の速度に同調および同期して材料を切断する走間切
断制御において、前記材料をシャーの１回転毎の切断に
よる切断トルク不足を初回切断および順次切断とに分け
て補償するトルクブースト装置である。

【００２３】このトルクブースト装置は、初回切断トル
クブースト手段および順次切断トルクブースト手段を備
え、前記初回トルクブースト手段は、前記実測または計
算で求めた切断トルク値を初回トルクブースト補償値と
して波形成形する手段と、前記波形成形した値と材料速
度の係数とを演算することによりトルクブースト補償値
を求める手段と、トルクブースト補償値をトルク基準指
令値に加算してトルク指令値を生成する手段とを有し、
前記順次切断トルクブースト手段は、シャーの角度信号
からシャーの１回転の切断領域の角度内にトルク基準指
令値を微分して開始角度と終了角度を得る手段と、トル
ク基準指令値を演算することにより加速トルク指令値を
求め、前記トルク基準指令とから加速トルク指令値を差
し引いた切断トルクのレベル値を得る手段と、前記開始
角度，終了角度と前記切断トルクのレベル値を、順次ト
ルクブースト補償値として波形成形する手段と、前記波
形成形した値と材料速度の係数とを演算することにより
トルクブースト補償値を求める手段と、トルクブースト
補償値をトルク基準指令値に加算してトルク指令値を生
成する手段とを有し、前記トルク指令値をシャーの駆動
制御回路を通して電動機に指令を与えることにより、イ
ンパクトドロップを制止することでハンプの発生を防止
することを特徴とする。

【００２４】この場合、初回切断トルクブースト補償値
および順次切断トルクブースト補償値としてシャー１回
転毎に波形成形を開始するタイミングを前記開始角度と
終了角度をタイミング角度として記憶し、前記開始角度
に先進的に前記波形成形を開始するタイミングを設定す
る手段をさらに備えるのが好適である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る走間切断機
の一例であるロータリシャーの制御装置を図面を参照し
て説明する。図１は、本発明のロータリシャーの制御装
置を示すブロック図である。図２は、本発明のトルクブ
ースト制御部を示すブロック図である。図３は、本発明
のトルクブースト制御を説明するフローチャート図であ
る。図４は、ロータリシャーにおける加減速レートおよ
びトルク波形を示す図である。また、図５は、速度指令
特性を示す図である。図６は、シャー切断領域を示す図
である。

【００２６】図１において、走間切断機は、軸方向周面
にシャーを有する一対のロータリシャー２を備え、この
ロータリシャー２の主軸を回転駆動するための電動機４
がギヤー３により結合されている。この電動機４には、
電動機の回転角、すなわち、ロータリシャー２の回転角
を検出するためのパルスジェネレータ（ＰＧ）５が設け
られている。一方、走行する材料１の移動量を検出する
ための測長ロール７が備えられ、この測長ロール７の軸
には、移動量を検出するためのパルスジェネレータ（Ｐ
Ｇ）８が設けられている。

【００２７】この測長ロール７は、走行する材料１の移
動量を計測するために走行する材料１の両面上下２本の
測長ロールで加圧接触、すなわち、材料をニップする。
材料１の走行にしたがって生ずる測長ロール７の回転に
より、パルスジェネレータ８から単位回転毎にパルスを
発生させる。このパルスは、材料速度Ｖ_L を表してい
る。

【００２８】ロータリシャーの数値制御装置１０は、数
値制御部１０Ａとトルクブースト制御部１０Ｂとによっ
て構成されている。数値制御部１０Ａは、整定時間補償
器１１，積分器１２，位置指令発生器１３，微分器１
４，積分器１５，位置制御器１６，速度制御器１７，速
度指令フィードフォワード器（α）１８，微分器１９，
２０，加速度指令フィードフォワード器（β）２１，機
械定数乗算器２２，加算器２３，２５，２７，２８，２
９，加減算器２４，減算器２６によって構成されてい
る。また、トルクブースト制御部１０Ｂは、シャー角度
演算部３１とトルクブースト補償部３２とによって構成
されている。

【００２９】ロータリシャーの数値制御装置１０の制御
について、図１を参照して概略を説明する。まず、ライ
ンが運転されると材料１が走行し、材料１の走行に伴い
パルスジェネレータ８より単位回転毎に発生するパルス
（材料速度Ｖ_L ）を、数値制御部１０Ａの整定時間補償
器１１および積分器１２に同時に入力し、整定時間補償
器１１に入力されたパルスは、電動機４の応答速度の遅
れ分（ｔｓ）の整定時間補償信号を出力し、積分器１２
に入力されたパルスは、時間積分されることにより移動
距離を出力し、共に加算器２３により加算し、加算した
値は、材料移動距離ｘとして位置指令発生器１３に入力
される。

【００３０】この位置指令発生器１３は、材料１の切断
長Ｌ₀ にしたがって作られた任意の速度曲線に応じて材
料移動距離ｘの関数として材料の位置指令ｆ（ｘ）を与
える。この材料の位置指令ｆ（ｘ）は、材料移動速度ｘ
の変動によって変化しない特性を有している。微分器１
４は、位置指令ｆ（ｘ）を時間微分することにより、シ
ャー速度指令ｄｆ（ｘ）／ｄｔを出力する。一方、ロー
タリシャー２の回転に伴いパルスジェネレータ５の単位
回転角毎に発生するパルスからロータリシャー２の速度
Ｖ_B が得られる。

【００３１】シャー速度指令ｄｆ（ｘ）／ｄｔと、シャ
ー速度Ｖ_B と、材料速度Ｖ_L とを、加減算器２４で加減
算し、積分器１５に入力し、位置偏差ｅとして出力す
る。この位置偏差ｅは、

【００３２】

【数１】

【００３３】により得ることができる。この位置偏差ｅ
は、位置制御器１６に入力され補償速度Ｖ_C として出力
される。

【００３４】一方、速度指令フィードフォワード乗算器
１８で、シャー速度指令ｄｆ（ｘ）／ｄｔにαを乗算す
ることにより速度指令フィードフォワード信号とし、こ
れに加算器２８で材料速度Ｖ_L を加算して、速度偏差Δ
Ｖを得る。速度偏差ΔＶは、

【００３５】

【数２】

【００３６】で与えられる。

【００３７】この速度偏差ΔＶを、位置制御器１６に出
力された補償速度Ｖ_C と加算器２５で加算し、加算した
値から減算器２６でシャー速度Ｖ_B を減算し速度制御器
１７に入力し、速度基準に対する速度ずれを補正する速
度ずれ補正トルク指令τ_A として出力する。

【００３８】さらに、材料速度Ｖ_L を微分器１９に入力
し、その出力に、ライン加速度ｄＶ _L ／ｄｔを得る一
方、シャー速度指令ｄｆ（ｘ）／ｄｔを微分器２０で時
間微分してシャー加速度指令ｄ² ｆ（ｘ）／ｄｔ² を得
て、このシャー加速度指令ｄ²ｆ（ｘ）／ｄｔ² に、さ
らに加速度指令フィードフォワード乗算器２１でβを乗
算することにより加速度指令フィードフォワード信号と
して、ライン加速度ｄＶ _L ／ｄｔと加算器２９で加算
し、その値を機械定数乗算器２２に入力して機械定数Ｊ
を乗算し、加速度に応じた補正トルク指令τ_B として出
力する。

【００３９】加速度に応じた補正トルク指令τ_B と速度
ずれトルク基準指令τ_A とが、加算器２７により加算さ
れ、トルク指令τ_R

【００４０】

【数３】τ_R ＝τ_A ＋τ_B が形成され、トルクブースト制御回路１０Ｂに入力す
る。そして、その出力を駆動制御回路６を通して電動機
４に指令を与える。

【００４１】このように加速度に応じた補正トルク指令
τ_B は、シャー加速度ｄ² ｆ（ｘ）／ｄｔ² とライン加
速度ｄＶ_L ／ｄｔとを加算したものに機械定数（Ｊ）乗
算することにより求めているが、これは変化する速度指
令に対して、その変化率である加速度を機械イナーシャ
を乗じて電動トルク指令としてフィードフォワード補償
することにより、イナーシャ負荷であるシャーの変化す
る速度指令に対する追従性が向上することになる。

【００４２】このような制御構成におけるロータリシャ
ー２の速度制御波形は、基本的に図５に示す折線曲線で
ある。図５において、横軸は時間ｔ、縦軸はロータリシ
ャーの速度Ｖである。図に示すようなロータリシャー２
の加減速は直線状に変化する。ロータリシャー２が減速
して速度が零になると直ちに加速を始める場合、切断長
Ｌ₀ を精度良く切断するための条件は、時間と速度との
積である距離がシャー周長Ｂ₀ と等しくなることが必要
である。

【００４３】図６に示すように、シャー切断領域の周長
をＢ_W とし、図５に示すように、切断完了から切断開始
までの時間をＴ＝（Ｌ₀ −Ｂ_W ）／Ｖ_L とする。

【００４４】この図５の直線状に変化する速度指令であ
る折線曲線を求めると、シャー速度指令ｄｆ（ｘ）／ｄ
ｔは、０≦ｔ≦Ｔ／２の時、−２／Ｔ・Ｖ_Lｔとなり、
Ｔ／２≦ｔ≦Ｔの時、Ｖ_L ｛１−２／Ｔ・（ｔ−Ｔ／
２）｝となる。

【００４５】ここでＶ_L Ｔ＝２（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）であるか
ら、位置指令ｆ（ｘ）は、

【００４６】

【数４】

【００４７】となる。これにｔ＝ｘ／Ｖ_L 、Ｔ＝（Ｌ₀
−Ｂ_w ）／Ｖ_L を代入すると、位置指令ｆ（ｘ）は、

【００４８】

【数５】

【００４９】となる。

【００５０】上式において切断長Ｌ₀ と切断領域の周長
Ｂ_w との差分Ｌ₀ −Ｂ_w は、材料移動量ｘに対するシャ
ー変速領域を示し、あらかじめ切断長Ｌ₀ に応じて演算
されている。また、切断長Ｌ₀ とシャー周長Ｂ₀ の差分
Ｌ₀ −Ｂ₀ も材料移動量の見送り量として切断長Ｌ₀ に
応じて演算して与えられる。

【００５１】位置指令ｆ（ｘ）は、位置指令発生器１３
で材料移動量に応じて上式に基づいて実時間で高速で演
算されて出力される。

【００５２】先に述べた数値制御部１０Ａの加算器２７
から出力されたトルク指令τ_R は、トルクブースト制御
部１０Ｂのシャー角度演算部３１に入力される。また、
シャー角度演算部３１に入力したシャーの１回転毎に発
生するシャー角度原点信号（ＯＳ）と、シャーを駆動す
る電動機４の回転から単位回転角毎に発生するパルス信
号（ロータリシャー速度Ｖ_B ）とから、シャーの１回転
毎の角度信号に変換した角度信号を、トルクブースト補
償部３２に入力する。

【００５３】シャー角度演算部３１に入力したトルク基
準指令τ_R を微分した値から、トルクブースト開始から
トルクブースト完了のタイミングを作成し、また、トル
ク指令τ_R から切断トルクτ_C を求める。さらに、トル
クブースト開始からトルクブースト完了までの切断トル
クτ_C を波形成形し、材料速度Ｖ_L の係数と演算し、演
算した値を切断補正トルクτ_D としてトルク基準指令τ
_R に加算し、トルク指令τ_T として駆動制御回路６を通
して電動機４に指令を与える。これにより、インパクト
ドロップを防止して、ハンプの発生を防止できる。

【００５４】図２は、トルクブースト制御部１０Ｂの構
成を示す。トルクブースト制御部１０Ｂは、シャー角度
演算部３１とトルクブースト補償部３２とに分かれてい
る。シャー角度演算部３１は、シャー角度演算器７１、
比較演算器７２、角度設定器７３、切換器７４、微分器
７５、加速トルク演算器７６、および減算器８７より構
成され、トルクブースト補償部３２は、記憶器７７、演
算器７８、切換器７９、波形成形器８０、演算器８１、
加算器８２、タイミング演算器８３、先進角度設定器８
４、初回トルクブースト補償器８５、および初回切断補
償設定器８６により構成される。トルクブースト補償
は、走行する材料を切断する初回切断と順次切断とに分
けて行われる。初回切断の切断完了から材料の測長を開
始するので、順次切断の切断から製品として得られる。

【００５５】図３のフローチャートを参照しながら、ト
ルクブースト制御部１０Ｂの動作を詳細に説明する。

【００５６】ライン運転が開始され（ステップＳ１）、
シャーが回転すると（ステップＳ２）、シャー角度演算
器７１は、図１に示すシャー角度原点センサー９からシ
ャー１回転毎の信号（例えば、通常下死点を零とした位
置の信号）ＯＳと、シャー駆動用電動機４のパルスジェ
ネレータ５から単位回転毎に発生するパルス（ロータリ
シャー速度Ｖ_B ）を各々入力する。

【００５７】シャー角度演算器７１に入力したパルスジ
ェネレータ５からの単位回転毎のパルスは、カウンタに
より計数されたシャー１回転毎（周長Ｂ₀ ）の角度信号
に変換され（ステップＳ３）、その角度信号を比較演算
器７２、記憶器７７および波形成形器８０に出力する。

【００５８】比較演算器７２に入力された角度信号は、
角度設定器７３により設定された図６に示すワークアン
グル（切断領域の周長Ｂ_W に対応し、切断開始角度から
切断終了角度までの角度）と比較され（ステップＳ
４）、シャー１回転の角度信号が比較演算器７２に設定
されたワークアングルの切断開始角度と一致すると、ワ
ークアングルを開始し、ワークアングルの切断終了角度
で、ワークアングルを終了する。

【００５９】この切断開始から切断終了までのワークア
ングルの設定基準は、例えば、ロータリシャーの上死点
から１５０゜の位置までの角度を切断開始点とし、ロー
タリシャーの上死点から２１０゜の位置までの角度を切
断完了点とする。すなわち、切断開始から切断完了まで
の、下死点を零として±３０゜間の位置をワークアング
ルとして設定する。このワークアングルの設定は、機械
仕様である切断する材料の板幅および板厚の最大値によ
って決まる。

【００６０】一方、数値制御部１０Ａからシャー角度演
算部３１に入力したトルク基準指令τ_R は、微分器７５
に入力し微分され（ステップＳ５）、微分信号として比
較演算器７２に入力し、ワークアングルを通過した微分
信号とシャー角度信号から開始角度Ｔ₁ と終了角度Ｔ₂
を求め、比較演算器７２から出力する。そして、記憶部
７７に記憶し（ステップＳ１１）、タイミング演算器８
３に出力する。

【００６１】そして、タイミング演算器８３は入力した
開始角度Ｂ₁ と先進角度設定器８６に設定された角度と
演算することによって、ブースト開始信号Ｂ₁ を出力
し、終了角度Ｔ₂ 、すなわち、ブースト終了信号Ｂ₂ ま
で出力される。

【００６２】この先進角度設定はトルクブースト開始タ
イミング先進角度を設定するもので、トルクブースト開
始を開始角度Ｔ₁ より少し手前に設定することにより、
最適なトルクブーストを開始することができる。

【００６３】他方、トルク基準指令τ_R を入力した加速
トルク演算器７６は、材料を切断した時に切断トルクが
不足した場合、電動機の速度が低下すると、もとの速度
に戻そうと制御するため、加速トルクτ_E が発生する。
この加速トルクτ_E は、次式により求めることができる
（ステップＳ６）。

【００６４】

【数６】τ_E ＝（ＧＤ² ／４）×ωｔ但し、（ＧＤ² ／４）は慣性モーメントそして、求めた加速トルクτ_E を、減算器８７により、
トルク基準指令τ_Rから減算し（ステップＳ７）、切断
トルクレベルとして比較演算器７２に入力され、ワーク
アングルを通過した切断トルクレベルは、切換器７４に
出力される。

【００６５】切換器７４に入力されたトルクレベルは、
初回切断か順次切断かを判断され（ステップＳ８）、初
回切断における切断トルクレベルの最大値を切断トルク
レベルＬ₁ として記憶器７７に記憶される（ステップＳ
９）。また、順次切断の場合は、切断トルクレベルの最
大値を切断トルクレベルＬ₂ ，Ｌ₃ …Ｌ_n として記憶器
７７に記憶される（ステップＳ１０）。

【００６６】記憶器７７にそれぞれ記憶された切断トル
クレベルＬ₁ および切断トルクレベルＬ_n は、演算器７
８に入力する。また、演算器７８にはトルクブースト補
償器よりトルクブースト補償値Ｈ₀ が入力される。そし
て、演算器７８の出力である切断トルクレベル補償値Ｈ
_n は、次式により求めることができる。

【００６７】

【数７】Ｈ₁ ＝Ｈ₀ ＋（Ｈ₀ −Ｌ₁ ）Ｈ_n ＝Ｌ₁ ＋（Ｌ₁ −Ｌ_n ）（ｎ≧２）但し、Ｈ₀ は初回切断のトルクブースト補償値、Ｈ₁ は
順次切断１回目のトルクブースト補償値、Ｈ_n は順次切
断ｎ回目のトルクブースト補償値、Ｌ₁ は初回切断のト
ルクブーストレベル、Ｌ_n は順次切断のトルクブースト
レベル、整数ｎは順次切断の切断回数を示す。

【００６８】このようにすることにより、順次切断１回
目の場合は、トルクブースト補償値Ｈ₀ を基準に、順次
切断２回目以降の場合は、切断トルクレベルＬ₁ を基準
に差分を求め、基準値に加算することにより、切断トル
クレベル補償値は、実際の切断トルクレベルに収束す
る。

【００６９】この切断トルクレベル補償値Ｈ_n は、切換
器７９を経由して波形成形器８０に出力される。

【００７０】次に、トルクブースト補償部３２による初
回切断のトルクブースト補償および順次切断のトルクブ
ースト補償について説明する。この初回切断のトルクブ
ースト補償および順次切断のトルクブースト補償の切換
は、切換器７９により行われる。運転開始時は、切換器
７９により初回切断が選択されている（ステップＳ１
２）。

【００７１】この初回切断のトルクブースト補償（ステ
ップＳ１３）は、トルクブースト補償部３２の初回切断
トルクブースト補償器８５に初回トルクブースト補償値
を、初回切断補償設定器８６で設定することにより行わ
れる。

【００７２】この初回切断トルクブースト補償値は、材
料の仕様（板幅，板厚，材質）から、例えば、（１）板
幅が広く厚い、（２）板幅が広く薄い、（３）板幅が狭
く板厚が厚い、および、（４）板幅が狭く板厚が薄い等
の条件に分類し、試運転時に各々の材料の切断トルクを
測定し、または、各々の材料の板幅、板厚および材質か
ら切断トルクを計算して求めたものを用いる。

【００７３】この初回切断トルクブースト補償器８５か
ら出力した初回切断トルクブースト補償値Ｈ₀ は、切換
器７９を経由して波形成形器８０に出力される。

【００７４】この波形成形器８０には、トルクブースト
開始信号Ｂ₁ 、トルクブースト終了信号Ｂ₂ 、および初
回切断トルクブースト補償値Ｈ₀ により三角波形を成形
し、成形した三角波を、トルクブースト開始信号Ｂ₁ と
シャー角度信号とが一致すると演算器８１に三角波の出
力を開始し、トルクブースト終了信号Ｂ₂ とシャー角度
信号とが一致するまで出力する（ステップＳ１５）。

【００７５】演算器８１に入力された三角波形の値と、
材料速度信号Ｖ_L の係数（ゲイン）とを演算することに
より（ステップＳ１６）、補正される。材料の速度信号
Ｖ_Lが上昇することによって、機械自体のイナーシャが
増加するので、電動機にとって切断負荷トルクが減少す
る。このため、材料速度の上昇に伴って切断トルクτ _C
を減少させる効果がある。したがって、材料速度に対す
る切断負荷トルクの関係を、「材料速度の二乗分の一」
の係数として補正している。演算器８１で補正された値
は、切断補正トルクτ_D として出力する。

【００７６】そして、加算器８２で、トルク基準指令τ
_R と切断補正トルク出力τ_D とを加算し、トルク指令τ
_T として駆動制御回路６に出力し、電動機を制御するこ
とにより先端切りで発生するハンプを抑制することがで
きる（ステップＳ１７）。

【００７７】初回切断が終了すると、順次切断に切換わ
る（ステップＳ１８）。順次切断のトルクブースト補償
（ステップＳ１４）について説明する。この順次切断の
トルクブースト補償は、初回切断で記憶器７７に記憶さ
れた切断トルクレベルＬ₁ （ステップＳ９）により行わ
れる。

【００７８】切断トルクレベルＬ₁ は、演算器７８に入
力され、演算し、その演算結果は切換器７９を経由して
波形成形器８０に入力される。

【００７９】また、タイミング演算器８１は入力した開
始角度Ｂ₁ と先進角度設定器８２に設定された角度と演
算することによって、ブースト開始信号Ｔ₁ を出力し、
終了角度Ｂ₂ 、すなわち、ブースト終了信号Ｔ₂ まで出
力される。

【００８０】そして波形成形器８０には、トルクブース
ト開始信号Ｔ₁ 、トルクブースト終了信号Ｔ₂ 、および
切断トルクレベルＬ_n により三角波形を成形し、成形し
た三角波を、トルクブースト開始信号Ｔ₁ とシャー角度
信号とが一致すると演算器８１に三角波の出力を開始
し、トルクブースト開始信号Ｔ₂ とシャー角度信号とが
一致するまで出力する（ステップＳ１５）。

【００８１】演算器８１に入力された三角波形の値と、
材料速度信号Ｖ_L の係数（ゲイン）とを演算することに
より（ステップＳ１６）、補正される。材料の速度信号
Ｖ_Lが上昇することによって、機械自体のイナーシャが
増加するので、電動機にとって切断負荷トルクが減少す
るため、材料速度の上昇に伴って切断トルク補正レベル
を減少させる効果がある。したがって、材料速度に対す
る切断負荷トルクの関係を、「材料速度の二乗分の一」
の係数として補正している。演算器８４で補正された値
は、切断補正トルク出力τ_D として出力される。

【００８２】そして、加算器８２で、トルク基準指令τ
_R と切断補正トルク出力τ_D とを加算し、トルク指令τ
_T として駆動制御回路６に出力し、切断トルクを補償す
ることにより、順次切断（１枚目）によるハンプを抑制
することができる（ステップＳ１７）。

【００８３】この順次切断の１枚目からは、先に述べた
ように初回切断で記憶器７７に記憶された切断トルクレ
ベルＬ₁ （ステップＳ９）により、順次切断のトルクブ
ースト補償が行われ、ハンプが抑制されるので、順次切
断２枚目からのトルクブースト補償は、切断トルクレベ
ルＬ_n として記憶器７７に記憶される（ステップＳ１
０）。

【００８４】記憶器７７にそれぞれ記憶された切断トル
クレベルＬ₁ および切断トルクレベルＬ_n は、演算器７
８に入力する。そして、演算器７８の出力である切断ト
ルクレベル補償値Ｈ_n は、数７により求めることができ
る。

【００８５】この切断トルクレベル補償値Ｈ_n は、切換
器７９を経由して波形成形器８０に出力する。

【００８６】同様に、記憶器７７から出力したトルクブ
ースト開始信号Ｔ₁ およびトルクブースト終了信号Ｔ₂
はタイミング演算器８３に入力され、入力されたトルク
ブースト開始信号Ｔ₁ と先進角度設定器８４により設定
された角度と演算することによって、ブースト開始信号
Ｂ₁ を出力する。そして、トルクブースト終了信号Ｔ
₂ 、すなわち、ブースト終了信号Ｂ₂ まで出力される。

【００８７】そして、波形成形器８０に出力された切断
トルクレベル補償値Ｈ_n は、トルクブースト開始信号Ｂ
₁ により、波形成形器８０に入力され、トルクブースト
終了信号Ｂ₂ まで三角波形を成形しながら出力する（ス
テップＳ１５）。

【００８８】演算器８１に入力された三角波形の値と、
材料速度信号Ｖ_L の係数（ゲイン）とを演算することに
より（ステップＳ１６）、初回切断と同様に補正され
る。材料の速度信号Ｖ_L が上昇することによって、機械
自体のイナーシャが増加するので、電動機にとって切断
負荷トルクが減少するため、材料速度の上昇に伴って切
断トルク補正レベルを減少させる効果がある。したがっ
て、材料速度に対する切断負荷トルクの関係を、「材料
速度の二乗分の一」の係数として補正している。演算器
８４で補正された値は、切断補正トルク出力τ_D として
出力される。

【００８９】そして、加算器８２で、トルク基準指令τ
_R と切断補正トルクτ_D とを加算し、トルク指令τ_T と
して駆動制御回路６に出力し、電動機を制御することに
より順次切断時に発生するハンプを抑制することができ
る（ステップＳ１７）。

【００９０】なお、この他の方法または手段として、初
回切断時のトルクブースト補償値、トルクブースト開始
信号、およびトルクブースト終了信号を記憶し使用する
方法または手段や、初回切断時のトルクブースト補償値
と順次記憶されるトルクブースト開始信号、およびトル
クブースト終了信号を記憶し使用する方法または手段等
がある。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、走間切断装置において
ハンプの発生を防止することができるので、走間切断装
置の切断精度の向上、ハンプによる材料の傷を無くし、
品質の向上、且つ作業環境を改善することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走行切断機の制御構成を示すブロック
図である。

【図２】本発明のトルクブースト制御に関するブロック
図である。

【図３】本発明のトルクブースト制御に関するフローチ
ャート図である。

【図４】ロータリシャーにおけるトルク波形図である。

【図５】折線曲線の速度指令特性を示す図である。

【図６】カッタの切断領域を示す図である。

【図７】従来のロータリシャーの制御ブロックを示す図
である。

【符号の説明】

１シート２ロータリシャー３ギヤー４電動機５パルスジェネレータ６駆動制御回路７測長ロール８パルスジェネレータ９切断完了位置センサ１０数値制御装置１０Ａ数値制御部１０Ｂトルクブースト制御部１１整定時間補償器１２積分器１３位置指令発生器１４微分器１５積分器１６位置制御器１７速度制御器１８速度指令フィードフォワード器（α）１９〜２０微分器２１加速度指令フィードフォワード器（β）２２機械定数乗算器（Ｊ）２３〜２９加減算器３１シャー角度演算部３２トルクブースト補償部４１切断寸法設定器４２第１演算部４３ＯＰ_C ４４タイミング信号発生部４５周長設定部４６シート走行距離検出回路４７モータ回転数検出回路４８第２演算部４９，６３Ｄ／Ａ変換器５０，６４関数発生器５１Ｆ／Ｖ変換器５２演算増幅器５３第２比較部６０停止制御回路部６１停止距離設定部６２可逆カウンタ６５第１比較部７０数値制御回路装置７０Ａ定尺切断回路部７０Ｂ停止制御回路部７０Ｃ切換部７１シャー角度演算器７２比較演算器７３角度設定器７４判別器７５微分器７６加速トルク演算器７７記憶器７８演算器７９切換器８０波形成形器８１演算器８２加算器８３タイミング演算器８４先進角度設定器８５初回切断トルクブースト補償器８６初回切断補償設定器

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１月１２日（２００１．１．１
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６４】

【数６】τ_E ＝（ＧＤ² ／４）×ω／ｔ但し、（ＧＤ² ／４）は慣性モーメント（ｋｇ・ｍ² ） ωは角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）ｔは加速時間（ｓｅｃ）そして、求めた加速トルクτ_E を、減算器８７により、
トルク基準指令τ_Rから減算し（ステップＳ７）、切断
トルクレベルとして比較演算器７２に入力され、ワーク
アングルを通過した切断トルクレベルは、切換器７４に
出力される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続して走行する材料の速度に同調および
同期して材料を切断する走間切断制御装置において、前
記材料をシャーの１回転毎の切断による切断トルク不足
を補償するトルクブースト方法であって、前記補償は、初回切断および順次切断とに分けて行い、初回切断では、前記材料の切断トルク値を実測または計
算で求め、前記実測または計算で求めた切断トルク値を
初回トルクブースト補償値として波形成形し、前記波形
成形した値と材料速度の係数とを演算することによりト
ルクブースト補償値を求め、トルクブースト補償値をト
ルク基準指令値に加算してトルク指令値を生成し、順次切断では、シャーの角度信号からシャー１回転の切
断領域の角度内にトルク基準指令値を微分して得た開始
角度と終了角度を記憶し、前記トルク基準指令値を演算
することにより加速トルク指令値を求め、前記トルク基
準指令とから加速トルク指令値を差し引いた前記切断ト
ルクのレベル値を記憶し、前記開始角度，終了角度と前
記切断トルクのレベル値を、順次トルクブースト補償値
として波形成形し、前記波形成形した値と材料速度の係
数とを演算することによりトルクブースト補償値を求
め、トルクブースト補償値をトルク基準指令値に加算し
てトルク指令値を生成し、前記トルク指令値をシャーの駆動制御回路を通して電動
機に指令を与えることにより、インパクトドロップを制
止することでハンプの発生を防止することを特徴とする
トルクブースト方法。
【請求項２】初回切断トルクブースト補償値および順次
切断トルクブースト補償値としてシャー１回転毎に波形
成形を開始するタイミングを前記開始角度と終了角度を
タイミング角度として記憶し、前記開始角度に先進的に
前記波形成形を開始するタイミングを設定することを特
徴とする請求項１記載のトルクブースト方法。
【請求項３】連続して走行する材料の速度に同調および
同期して材料を切断する走間切断制御において、前記材
料をシャーの１回転毎の切断による切断トルク不足を初
回切断および順次切断とに分けて補償するトルクブース
ト装置であって、初回切断トルクブースト手段および順次切断トルクブー
スト手段を備え、前記初回トルクブースト手段は、前記実測または計算で
求めた切断トルク値を初回トルクブースト補償値として
波形成形する手段と、前記波形成形した値と材料速度の
係数とを演算することによりトルクブースト補償値を求
める手段と、トルクブースト補償値をトルク基準指令値
に加算してトルク指令値を生成する手段とを有し、前記順次切断トルクブースト手段は、シャーの角度信号
からシャーの１回転の切断領域の角度内にトルク基準指
令値を微分して開始角度と終了角度を得る手段と、トル
ク基準指令値を演算することにより加速トルク指令値を
求め、前記トルク基準指令とから加速トルク指令値を差
し引いた切断トルクのレベル値を得る手段と、前記開始
角度，終了角度と前記切断トルクのレベル値を、順次ト
ルクブースト補償値として波形成形する手段と、前記波
形成形した値と材料速度の係数とを演算することにより
トルクブースト補償値を求める手段と、トルクブースト
補償値をトルク基準指令値に加算してトルク指令値を生
成する手段とを有し、前記トルク指令値をシャーの駆動制御回路を通して電動
機に指令を与えることにより、インパクトドロップを制
止することでハンプの発生を防止することを特徴とする
トルクブースト装置。
【請求項４】初回切断トルクブースト補償値および順次
切断トルクブースト補償値としてシャー１回転毎に波形
成形を開始するタイミングを前記開始角度と終了角度を
タイミング角度として記憶し、前記開始角度に先進的に
前記波形成形を開始するタイミングを設定する手段をさ
らに備えることを特徴とする請求項３記載のトルクブー
スト装置。