JP2591396B2

JP2591396B2 - 印刷ロール装置

Info

Publication number: JP2591396B2
Application number: JP4019068A
Authority: JP
Inventors: 口将男池
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1997-03-19
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JPH05213505A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、段ボール
箱用の紙などのシート状加工物に対して印刷及び打抜き
等の加工を行う印刷ロール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】段ボールの制作工程で用いられる印刷ロ
ール装置は、前段側に配置された複数の印刷ロールと、
終段に配置されたロータリー打抜きカッタとから成る、
ラインシャフト方式と呼ばれる一連のロール・スタンド
加工ラインを有している。

【０００３】従来のこの種のラインシャフト方式に対し
て、各ロールのスタンド毎にサーボモータを設置し、各
ロールスタンド間の移送関係を保ちながら、精度良く運
転させるいわゆる“電子シャフト”のセクショナルドラ
イブ方法は既に開発されて実用化され、特願平２−１９
０６８０号（発明の名称：サーボシステムの同調移送制
御装置、出願日：平成２年７月２０日）として提案（以
下、これを「先行例」という。）されている。

【０００４】この先行例の装置構成のブロック図を図３
に示す。印刷ロール１ａ，１ｂを経由して表面に印刷が
行われた被加工物の被印刷シート４（段ボール箱用の段
ボール板）がロータリー打抜きカッタ２の上ロール２ｂ
と下ロール２ａの間（図示は省略しているが、被印刷シ
ート４が噛み込まれていないときは空隙がある。）を通
過するときに、下ロール２ａに設けた刃が上ロール２ｂ
の表周面にコーティングした樹脂面に喰い込みながら被
印刷シート４を打抜き、次の工程へ搬送される。

【０００５】初段と次段のロール・スタンドの印刷ロー
ル１ａ，１ｂはそれぞれサーボモータ１１ａ，１１ｂに
よりそれぞれの無段変速機３を介して駆動され、モータ
１１ａ，１１ｂの駆動軸からの回転は一方のロール軸に
は直接に伝達され、他方のロール軸は無段変速機３によ
り変速されておのおの伝達される。サーボモータ１１
ａ，１１ｂの回転位置はパルス・エンコーダ１２ａ，１
２ｂにより速度・位置パルスとして取り出される。な
お、シート状加工物としての被印刷シート４は理解の便
のため短い一枚の形状に表しているが、終段のロールス
タンドのロータリー打抜きカッタ２までは連続してお
り、各ロータの回転位相に同期して各ロータ間を移送さ
れる。

【０００６】さらに、終段のロール・スタンドのロータ
リー打抜きカッタ２の上ロール２ｂと下ロール２ａもサ
ーボモータ１１ａ，１１ｂと同様に、無段変速機３を介
してサーボモータ１１ｃに連結されており、その回転位
置はパルス・エンコーダ１２ｃにより速度、位置パルス
として取り出される。

【０００７】これらのサーボモータ１１ａ，１１ｂ，１
１ｃはそれぞれサーボ・ドライバ１３ａ，１３ｂ，１３
ｃにより速度制御される。そして、これらのドライバ
は、自動トルク調整器（Automatic Torque Contoller）
と自動速度調整器（AutomaticSpeed Controller）を備
えており、一点鎖線の枠で囲んで示すコントローラ２１
ａからの速度指令Ｎref に位置パルスを負帰還させて速
度のサーボ制御を行なう。

【０００８】さらに、コントローラ２１ａに速度設定デ
ジィタル・スイッチ（ＤＳＷ）により設定された各ロー
ラへの速度がスイッチ２２ａを介して与えられ、ソフト
スタータ２２（横軸に時間をとり縦軸に速度を取った特
性図が滑らかに始動して定常速度に移り滑らかに停止す
るように、定常速度と始動信号と停止信号だけ与えられ
れば自動的に速度制御することのできる手段である。）
を経て、速度指令Ｖref が各位置指令発生回路２６ａ，
２６ｂ，２６ｃに出力される。

【０００９】この速度指令Ｖref を入力した位置指令発
生回路２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、速度指令Ｖref を位
置指令Ｘref1，Ｘref2，Ｘref3に変換する。先のパルス
・エンコーダ１２ａ，１２ｂ，１２ｃからの位置パルス
１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、カウンタ２４ａ，２４ｂ，
２４ｃ（ＣＴＲ）で計数され、負帰還位置信号２７ａ，
２７ｂ，２７ｃとして、出力される。各ＰＩ演算器は、
これらの信号２４ａ，２４ｂ，２４ｃと位置指令Ｘref
1，Ｘref2，Ｘref3との各偏差分を求め、それを比例積
分（ＰＩ）して、ソフトスタータ２２からの速度指令Ｖ
ref に加える。これらのコントローラ２１ａ内の演算結
果出力のデジィタル量がサーボ・ドライバ１３ａ，１３
ｂ，１３ｃの演算に適したアナログ量に変換され、各サ
ーボ・モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの回転指令（Ｎre
f ）１４ａ，１４ｂ，１４ｃとして、各サーボ・ドライ
バ１３ａ，１３ｂ，１３ｃへ与えられる。

【００１０】このような制御系において、各サーボ・ド
ライバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃにより駆動される各サー
ボ・モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれモータ
回転軸に連結した無段変速機３を介して、印刷ロール１
ａ，１ｂおよび刃を備えるロータリー打抜きカッタ２
を、それぞれ図示した矢印方向に回転させる。これによ
り、被印刷シート４が印刷され、所要の形状に打ち抜か
れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、、各ロ
ール・スタンドでの上・下ロールは対で同一駆動源であ
るサーボモータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより駆動され
ている。ところで、ロータリー打抜きカッタについては
上・下ロール間で径が異なる場合や、使用の過程におい
てメンテナンス上から周面を削る場合の径の減少により
周速が変化することが避けられない。

【００１２】このように、上・下ロール間で径が異なる
状態のまま運転を行うと、いわゆる「ロールの競合」が
発生し、ロール間にスリップが生じたり、過大な力が加
わるために、加工精度の誤差が大きくなったり、著しい
場合には機器を損傷したりすることがある。

【００１３】このような事態を防ぐためには、上記した
無段変速機３などの機械的調整装置を上・下ロール間に
設置し、径の相異に応じて各ロール間の回転速度の割合
いを調整することが不可欠である。

【００１４】しかし、このような機械的装置は複雑な機
構であるために高価であり、また、大きなスペースを必
要とする欠点があるため、できるだけその数を少くする
ことが好ましい。また、その調整作業そのものも煩雑で
あり、作業員に少なからぬ負担を強いることとなってい
た。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、変速機等の機械的装置を用いることなく、ま
た、作業員に大きな負担を強いることなく、ロータリー
打抜きカッタの上・下ロール間でのロールの競合の発生
を防止することが可能な印刷ロール装置を提供すること
を目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、一対の上・下ロ
ールにより形成され、印刷用のシート状加工物を送り出
す印刷ロールと、前記印刷ロールの速度をＰＩ制御に基
き変速機構を介して制御する印刷ロール駆動用サーボモ
ータと、一対の上・下ロールにより形成され、前記印刷
ロールから送り出されてきたシート状加工物の一部を、
この上・下ロールのいずれか一方に取付けられた刃部材
により打抜くロータリー打抜きカッタと、前記ロータリ
ー打抜きカッタの速度制御を行うカッタ駆動用サーボモ
ータと、を備えた印刷ロール装置において、前記カッタ
駆動用サーボモータは、前記ロータリー打抜きカッタの
上・下ロールのうち前記刃部材が取付けられた一方の側
のロールに直接連結され、この一方の側のロールの回転
位相が前記印刷ロールの回転位相と同調するように、こ
の一方の側のロールをＰＩ制御に基き駆動する第１のサ
ーボモータと、前記ロータリー打抜きカッタの上・下ロ
ールのうち他方の側のロールに直接連結され、この他方
の側のロールが前記一方の側のロールに対してヘルパー
的役割を果たすことが可能な垂下特性を有するように、
この他方の側のロールをＰ制御に基き駆動する第２のサ
ーボモータと、により形成されていることを特徴とす
る。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記第２のサーボモータは、前記一方の側
のロールの刃部材が打抜きを行なう区間では、前記他方
の側のロールを、他の区間でのゲインよりも低いゲイン
のＰ制御に基き駆動するものである、ことを特徴とす
る。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記他方の側のロールの径が当初の
使用期間における径に比べて変化した場合に、この変化
の度合いに応じて、前記第２のサーボモータに対する速
度指令値を調整する回路を有する、ことを特徴とする。

【００１９】

【作用】請求項１の発明の構成では、カッタ駆動用サー
ボモータが第１、第２の２つのサーボモータにより形成
されており、打抜きカッタの上・下ロールは個別に駆動
されるようになっている。そして、刃部材が取付けられ
ている一方の側のロールはＰＩ制御により駆動され、他
方の側のロールはＰ制御により駆動される。

【００２０】したがって、このＰ制御によって駆動され
る他方の側のロールは、ＰＩ制御によって駆動される一
方の側のロールに強制的に速度が合わされることにな
り、ヘルパー的役割を果たすように、回転を継続する。

【００２１】そして、上下ロール間の周速の一致は、打
抜き区間で最も強く要求されるが、請求項２記載の発明
では、この区間のゲインを他の区間よりも小さくしてい
るので、打抜きが行なわれている間も、他方の側のロー
ルのヘルパー的な機能は確実に維持される。

【００２２】上・下ロール間の径の相違が次第に大きく
なると、やがて、Ｐ制御に基くヘルパー的機能だけでは
対処できなくなってくるが、その場合には、請求項３記
載の発明により、径の変化の度合に応じて、他方の側の
ロールを駆動する第２のサーボモータに対する速度指令
値を調整すればよい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２に基き
説明する。作業工程の流れにしたがって初段と次段のロ
ール・スタンドの印刷ロール１ａ，１ｂにより印刷され
た被印刷シート（例えば段ボールなど）４は、その印刷
の図柄に合わせて、終段のロール・スタンドのロータリ
ー打抜きカッタ２において箱の形状に対応し打ち抜かれ
る。従って、印刷ロール１ａ，１ｂおよびロータリー打
抜きカッタ２は、それぞれのサーボモータの回転位相関
係を終始保ちながら、運転する同調位相制御を基準とす
る。ここではロータリー打抜きカッタ２の下ロール２ａ
に刃がついており、上ロール２ｂが受け胴であるものと
する。また、打抜きの区間では上・下ロール間のスリッ
プは生じない。

【００２４】本実施例のロータリー打抜きカッタ２で
は、刃が取付けられている下ロール２ａが「一方の側の
ロール」であり、上ロール２ｂが「他方の側のロール」
であり、これらの上・下ロール２ａ，２ｂはそれぞれサ
ーボモータ１１ｃ（第１のサーボモータ），１１ｄ（第
２のサーボモータ）により個別に駆動される。

【００２５】そして、各サーボモータ１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄは各サーボ・ドライバ１３ａ，１３ｂ，
１３ｃ，１３ｄにより制御され、各サーボ・ドライバ１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにはそれぞれ自動トルク
調整器(ATR) 及び自動速度調整器(ASR) が備えられてい
る。また、各サーボモータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄには速度および回転位置の帰還のためにそれぞれパ
ルス・エンコーダ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ連結
されている。

【００２６】コントローラ21は、各サーボ・ドライバ１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄへの各モータの回転数指
令１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを与える機能と、さ
らにはロータリー打抜きカッタ２の上ロール２ｂへの打
抜き区間での速度ゲインの調整指令及び加速度指令を与
える機能とを合わせ持っている。

【００２７】コントローラ21への入力信号手段として、
各サーボモータの速度を指令する速度設定デジィタル・
スイッチ（ＤＳＷ）31と、さらにロータリー打抜きカッ
タ２の上ロール２ｂの直径の変化に対応してサーボモー
タ１１ｄの回転数を追従させるために、上ロール２ｂの
径を設定できるようにした設定デジィタル・スイッチ
（ＤＳＷ）をも具備している。なお、初段および次段
（中間段）のロール・スタンドである印刷ロール１ａお
よび印刷ロール１ｂについては、前述の先行例である図
３の制御手段に同じである。

【００２８】ところで、本発明の要旨とするところは上
・下ロール２ｂ，２ａを無段変速機３を使用しないで、
別々のサーボモータで個別駆動するロータリー打抜きカ
ッタ２の、各ロールの速度・位置制御には特異の手段を
適用することにある。すなわち、下ロール２ａのサーボ
モータ１１ｃに対しては図３の先行例における場合と同
じ速度・回転位置制御が行われるが、無段変速機３は使
用していない。上ロール２ｂのサーボ・モータ１１ｃは
サーボ・ドライバ１３ｄにより駆動され、パルス・エン
コーダ１２ｄから速度パルスと位置パルスを兼用する帰
還パルスを検出し、この帰還パルスはサーボ・ドライバ
１３ｄに負帰還し、コントローラ21からの回転数指令１
４ｄとの偏差分を導出して速度の閉ループ制御を行い、
さらにこの帰還パルスはカウンタ２４ｄを介して別途に
回転位置表示などに使われる。

【００２９】また、速度設定デジィタル・スイッチ31か
ら設定された速度が、スイッチ２２ａのオンによりソフ
トスタータ22に与えられると、ここで緩やかな速度上昇
から設定速度の定常速度に移行した後に停止指令で緩や
かな速度下降をなす速度指令Ｖref が出力されるが、速
度が変化しているときに正・負の加速度指令dv/dt(vは
速度，t は時間である）が出力されるようになってい
る。

【００３０】次に打抜き時の速度ゲインの調整につき説
明すると、図２に示すように、位置指令発生回路２６ｃ
から入力する位置指令Ｘref3に従い、速度比例ゲイン切
替回路29において予め設定した入出力特性（横軸に下ロ
ールの刃の位置に対応した位置信号Ｘ１，Ｘ２をとり、
縦軸に自動速度調整器(ASR) の速度比例ゲインＰを表
す。）になるようにゲインを調整するようになってい
る。このディスクリート回路(discrete circuit)から成
る速度比例ゲイン切替回路29のディスクリート出力信号
Ｄo は、これもまたディスクリート回路から成るサーボ
ドライバ１３ｄにディスクリート入力信号Ｄi として入
力される。サーボドライバ１３ｄの自動速度調整器(AS
R) では、被印刷物シート４の打ち抜き区間Ｘ１〜Ｘ２
及びその前後に少しのマ−ジン区間をも入れた範囲にお
いて、速度比例ゲインＰが一定値だけ減少するようにな
っている。

【００３１】ソフトスタータ２２からサーボモータ１１
ｄへの速度指令Ｖref は、定数値としての上ロールの初
径に対し、先に上ロール径設定設定デジィタル・スイッ
チ32により設定された現在の径との比を算出する割算回
路28に一旦与えられる。そして、この比に応じて速度指
令Ｖref が比例的に増加され、デジィタル・アナログ変
換器２３ｅを経てサーボ・ドライバ１３ｄに回転速度１
４ｄとして加えられる。

【００３２】ロータリー打抜きカッタ２の上ロール２ｂ
が周面切削などにより極度に径が減少した場合、ロータ
リー打抜きカッタ２の上ロール２ｂの径（Ｄ）設定用の
ディジタル・スイッチ32による径（Ｄ）の設定を自由に
行い、〔初径／Ｄ〕の比で上ロール駆動用サーボ・モー
タ１１ｄの回転数増加を演算して、上・下ロール２ｂ，
２ａ間の周速一致を図ることができる。

【００３３】図３の従来装置においては、無段変速機３
を用いているため、厳密に径設定を行ったとしても、微
妙な周速の違いにより、ロータリー打抜きカッタ２の上
・下ロール２ｂ，２ａの駆動モータ１１ｄ，１１ｃの間
でトルクの競合が発生し、下ロール２ａの刃の破損など
を引き起こす可能性がある。

【００３４】しかし、上記した図１及び図２の構成で
は、上ロール２ｂのサーボモータ１１ｄをＰ制御により
駆動するようにし、上ロール２ｂに垂下特性を有するヘ
ルパー的役割を担わせているので、無段変速機３のよう
な機械的装置では避けることのできない、上・下ロール
２ｂ，２ａ間でのロール競合を防ぐことができる。

【００３５】ここで、刃が取付けられている下ロール２
ａ側をＰＩ制御としたのは、前段側の印刷ロール１ａ，
１ｂと回転位相を精度良く同調させる必要があるからで
ある。そして、このＰＩ制御については、高ゲインとす
ることが好ましく、一方、上ロール２ｂ側のＰ制御につ
いては、垂下特性を充分に確保するために、低ゲインと
することが好ましい。また、ソフトスタータ２２から加
速度指令ｄｖ／ｄｔを出力させるようにしているのは、
上ロール２ｂ側に対し、ライン加減速時の指令追従性を
確保を図るための加減補償（トルク・コンペンセイショ
ン）を与えるためである。

【００３６】このようにして、本発明のこの実施例で
は、ロータリー打抜きカッタ２の回転位相は下ロール２
ａ側の高ゲインの位相制御により確保され、その間、上
ロール２ｂ側は垂下特性をもつヘルパー的役割を果た
す。更に、この効果を確実とするため、打抜き区間中は
上ロール２ｂ側の速度制御の比例ゲインを下げるように
している。そして、カッタの刃が抜けて打抜きが終わっ
た後は、負の負荷変動による速度変動を抑制するため比
例ゲインを上げるようにしている。なお、打抜き区間の
回転位相は下ロール２ａの位置指令Ｘ_ref3により、常時
管理されており、この位置指令Ｘ_ref3に基き速度指令ゲ
インの切替回路２９がサーボ・コントローラ１３ｄへ比
例ゲイン切替え信号を出すようにしている。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、変速機
等の機械的装置を用いることなく、また、作業員に大き
な負担を強いることなく、ロータリー打抜きカッタの上
・下ロール間でのロールの競合の発生を防止することが
可能な印刷ロール装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成図。

【図２】図１の一部の詳細を示すブロック図。

【図３】従来例の構成図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ印刷ロール２ロータリー打抜きカッタ２ａ下ロール（一方の側のロール）２ｂ上ロール（他方の側のロール）３無段変速機（変速機構）４被印刷シート（シート状加工物）１１ａ，１１ｂ印刷ロール駆動用サーボモータ１１ｃ第１のサーボモータ１１ｄ第２のサーボモータ２８演算回路（速度指令値を調整する回路）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の上・下ロールにより形成され、印刷
用のシート状加工物を送り出す印刷ロールと、前記印刷ロールの速度をＰＩ制御に基き変速機構を介し
て制御する印刷ロール駆動用サーボモータと、一対の上・下ロールにより形成され、前記印刷ロールか
ら送り出されてきたシート状加工物の一部を、この上・
下ロールのいずれか一方に取付けられた刃部材により打
抜くロータリー打抜きカッタと、前記ロータリー打抜きカッタの速度制御を行うカッタ駆
動用サーボモータと、を備えた印刷ロール装置において、前記カッタ駆動用サーボモータは、前記ロータリー打抜きカッタの上・下ロールのうち前記
刃部材が取付けられた一方の側のロールに直接連結さ
れ、この一方の側のロールの回転位相が前記印刷ロール
の回転位相と同調するように、この一方の側のロールを
ＰＩ制御に基き駆動する第１のサーボモータと、前記ロータリー打抜きカッタの上・下ロールのうち他方
の側のロールに直接連結され、この他方の側のロールが
前記一方の側のロールに対してヘルパー的役割を果たす
ことが可能な垂下特性を有するように、この他方の側の
ロールをＰ制御に基き駆動する第２のサーボモータと、により形成されていることを特徴とする印刷ロール装
置。
【請求項２】請求項１記載の印刷ロール装置において、前記第２のサーボモータは、前記一方の側のロールの刃
部材が打抜きを行なう区間では、前記他方の側のロール
を、他の区間でのゲインよりも低いゲインのＰ制御に基
き駆動するものである、ことを特徴とする印刷ロール装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の印刷ロール装置にお
いて、前記他方の側のロールの径が当初の使用期間における径
に比べて変化した場合に、この変化の度合いに応じて、
前記第２のサーボモータに対する速度指令値を調整する
回路を有する、ことを特徴とする印刷ロール装置。