JP3775503B2 - 電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法およびその制御装置 - Google Patents
電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法およびその制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カム方式ロータリカッタ制御の逆転防止電子カム曲線の生成方法とその制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子カム方式ロータリカッタ制御方法としては、例えば、特許文献１に開示の「電子カム方式ロータリカッタ制御方法および電子カム曲線生成方法」がある。これは、図６に示すように、連続的に流されるウェブ状の紙、鉄板等を静止させずに連続的に設定長に切断するロータリカッタの、非切断区間と切断区間で構成する１サイクル内の特定部分の動きが規定される装置をサーボモータを利用して、次サイクルに亙る予測を含む電子カム曲線を生成して制御するものであって、この場合の電子カム曲線は、例えば、図８（ａ）の速度パターンと、図８（ｂ）の位置パターンで表され、区間（２）＝Ｔ1→Ｔ2＝Ｔ12、が非切断区間で、区間（３）＝Ｔ2→Ｔ3＝Ｔ23、は切断区間であり、図８（ｂ）の位置曲線は３次関数で表され、その位置曲線を微分することで図８（ａ）に示す２次関数により速度曲線が表される。また、この場合のカム曲線は切断長がカッタの周長よりも長い長尺の場合も、周長よりも短い短尺の場合も同一のアルゴリズムで自動的に対応できる。
【０００３】
このような速度、位置のカム曲線を使用して行う電子カム制御は、図６に示すように、紙、又は鉄板などの加工品の走行量を検出するためのメジャーリング・ロール２からのパルスを取り込み、カウンタＡ１５により積算が行われる。これから、三角波発生回路１７により、切断長に相当するパルス量θMを最大値とする１サイクル内の位相θが繰返し得られる。これを先述のカム曲線による１サイクル分の位置パターン発生回路２１、速度パターン発生回路１９へ入力し、時々刻々の位置指令と速度指令を得る。なお、位置指令については１サイクル終了すれば、その１サイクルの位置の最大値（切断長に相当するサーボモータ３の回転パルス量）を加算することにより、ロータリーカッタは連続的に同方向へ回転するように制御される。
【０００４】
このように生成された位置指令に対して、サーボモータ３のＰＧ４からのパルスカウント値によりフィードバック制御を行い、位置偏差を０に近付けるように位置制御を行って、時々刻々の電子カム制御を行う。一方、速度パターンについては、微分回路１６によって求めた速度を、速度パターン発生回路１９からの出力に掛けることで実際の加工品の走行速度に応じたフィードフォワードとして使用し、追従性を上げている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１２−１９８０９４号公報、（［００１２］〜［００１４］、図１、図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術においては、切断長をカッタの周長より極端に長くすると、速度パターンにおける非切断区間の２次曲線の減少度が大きくなって、図７（ａ）の長尺の場合の速度パターンに示すように速度パターンがカッタ逆転区間のようにマイナスとなる区間が発生して、カッタロールが１回転以上逆転する場合があり、「切断物と逆回転して来た刃が激突する」という機械トラブルが発生するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、速度パターンがマイナスにならないような速度パターンを予め形成して、超長尺の切断長の場合にもカッターを停止させたり操業を中断させるようなことが無く、カッタの逆転を防止して、切断物と逆回転して来た刃が激突するという機械トラブルを回避できる電子カム方式ロータリカッタ制御の逆転防止電子カム曲線生成方法およびその制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、切断長が長尺時にロータリーカッターの逆転を防止する電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法において、ロータリーカッターのロータ径ｒとロータに等間隔に設置される刃数Ｍと切断時の同期速度を調整する同期速度係数β1、β2と同期角度θ1、θ2の設定から、加速度０・速度０の点を通過する電子カム曲線が求まる限界の切断長Ｌjagを予め演算して、操作者が設定した加工品の設定切断長Ｌsetとを比較し、前記設定切断長Ｌsetの方が長い場合には、逆転を防止する電子カム曲線パターンを生成して逆転防止制御を行うことを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、予め、演算によりロータリーカッターが逆転する切断長Ｌjagを求めて、ワークの切断長Ｌsetがそれより長い場合には逆転を回避する電子カム曲線を作成して制御されるのでカッターの逆転を自動的に、完全に防止できる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記限界の切断長Ｌjagは、ロータ径ｒ、刃数Ｍ、同期速度係数β1、β2と、同期角度θ1、θ2を基に、次式
【数４】
により求めることを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、正確に限界となる切断長を演算できる。
また、請求項３に記載の発明は、前記限界切断長Ｌjagと設定切断長Ｌsetの比較の結果が、Ｌjag＞Ｌset、又は、Ｌjag＜Ｌsetの場合は、逆転を防止する電子カム曲線パターンは、以下のパラメータ、
【数５】
を設定して作成されることを特徴としている。
この電子カム方式ロータリカッタ制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、上式の６個のパラメータを変更するのみで逆転を回避させる電子カム曲線パターンを始め、任意のパターンをアルゴリズムを変えずに自由に生成することが可能になる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、前記速度関数および位置関数の補正係数ＡおよびＡjag、とＬjagに対応するＴjagおよび停止位相角αは、
【数６】
として求めることを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、カッターの逆転を防止する電子カム曲線パターンを、実際のカッターのデータを用いて、実効的な指令として作成できる。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、前記電子カム曲線は、基準の１切断・制御サイクルを多数の区間に分割して、前記各区間毎に三角関数による近次式によって表わす速度関数パターンおよび位置関数パターンを同一アルゴリズムにより夫々演算して全体を合成・生成することを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、コンローラの制御単位となる１切断サイクル期間Ｔｃを細分（例えば、１〜５区間に５分割）して、その各区間毎に速度関数、位置関数、共に三角関数近似式を用いて演算し、全体を合成して電子カム曲線パターンを生成するので、アルゴリズムを変える必要のない簡単で迅速な演算により、逆転防止用の電子カム曲線パターンを含めて、加速度変化によるショック等が発生しない滑らかな電子カム曲線パターンを描くことができる。
また、請求項６に記載の発明は、前記限界切断長のＬjagは、１回の演算により決定されることを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、限界の切断長Ｌjagを求める場合に、逆転が起こるであろうと思われる予測領域を往復探索するような試行錯誤的な多数の演算は必要なく、瞬時に求めることができる。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、メジャーロールとカッターロールとフィードロールを備えてワークの切断作業等を行う機械装置のメジャーロールＰＧからワークの移動量をパルスカウントするカウンタと、該カウント値を微分してワークの移動速度を演算し乗算器へ出力してフィード・フォワードを構成する微分回路と、前記カウンタ値を一定量の振幅を持つ三角波に変換する三角波発生器と、前記三角波発生器の補正出力よりカム曲線速度パターンを発生する速度関数発生器と、前記三角波発生器の補正出力よりカム曲線位置パターンを発生する位置関数発生器と該位置関数発生器の補正出力とモータ移動量によりフィードバック制御を構成する位置ループと、前記乗算器の速度フィードフォワード出力と、前記位置ループ出力をＡ／Ｄ変換して入力しモータＰＧの値を読込みモータの速度制御を行う速度制御器を有し、ワークの切断長が長い場合のロータリーカッターの逆転を防止する電子カム方式ロータリーカッター制御装置において、設定切断長Ｌsetを比較器に、カッターロール半径ｒ、刃数Ｍ、同期速度係数β1、β2、同期角度θ1、θ2を第１の演算器へ入力する操作器と、前記操作器からの入力値を基に限界の切断長Ｌjagを演算する第１の演算器と、前記演算した切断長Ｌjagと前記設定切断長Ｌsetを比較する比較器と、前記比較器の比較結果より、Ｌjag＞Ｌsetの場合は、Ａ＝Ａとして、Ｔ12、Ｔ23、Ｔ34、ω1、ω2、の各パラメータを、Ｌjag＜Ｌset、の場合は、Ａ＝Ａjagとして、ω1、ω2、Ｔ12、Ｔ34、Ｔ23、の各パラメータを演算出力する第２の演算器と、前記第２の演算器が出力する各パラメータより逆転を防止する電子カム曲線を生成するように前記速度関数発生器および位置関数発生器に書込む設定器と、を有する電子カム曲線パラメータ設定器を備えたことを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御装置によれば、請求項１〜６に記載のカッター逆転防止方法の演算を、操作器、第１・第２の演算器、比較器、設定器により実行する制御装置を構成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る逆転防止電子カム曲線生成方法を適用するロータリーカッタ機械の構成図である。
図２は図１に示すロータリーカッター機械の制御装置のブロック図である。
図３は図２に示す速度関数・位置関数のグラフを示す図である。
図４は図２に示す速度関数・位置関数の他のグラフを示す図である。
図５は図２に示す制御装置の逆転防止処理のフローチャートである。
図１において、図１（ａ）はロータリーカッター機械の構成図を、図１（ｂ）はカッターロールの説明図であり、図１（ａ）の機械は、メジャーロール１とカッターロール５と、フィードロール１２で構成されている機械装置において、メジャーロールＰＧ２と、モータＡ３と、モータＰＧ４と、マークセンサー８と、モータＢ１０と、モータＰＧ１１と、速度制御器１３と、制御装置１４を設けている。
【００１４】
図１（ｂ）は、カッタロール５の断面図で、カッターロール半径ｒ７Ａ、ワークの送り速度ＶL７Ｄ、同期区間（切断区間）の同期角度１θ1７Ｂ、同期角度２θ2７Ｃを示している。
図２において、制御装置１４は、カウンタＡ１５と、微分回路１６と、三角波発生回路１７と、加算器Ａ１８と、速度関数１９と、乗算器２０と、位置関数２１と、加算器Ｂ２２と、比較器２３と、ＰＩ２４と、加算器Ｃ２５と、Ａ／Ｄ変換器２６と、カウンタＢ２７と、操作器２９と、電子カム曲線パラメータ設定器２８を備えている。なお、操作器２９と電子カム曲線パラメータ設定器２８を除いた構成は従来技術の図６の構成と各ブロック自体は同一であり、新構成としては電子カム曲線パラメータ設定器２８と、操作器２９が追加された構成となっている。そして、電子カム曲線パラメータ設定器２８は、演算器Ａ３０と、比較器Ｂ３１と、演算器Ｂ３２と、設定器３３から構成されている。
【００１５】
つぎに動作について説明する。
カウンタＡ１５はメジャーロールＰＧ２から、ワークの移動量をパルスカウントし微分回路１６と三角波発生回路１７へ出力する。微分回路１６はカウンタＡ１５から受け取った値を微分し、ワークの移動速度を演算して乗算器２０に出力する。また、三角波発生回路１７はカウンタＡ１５から受け取った値を、ある一定量（例えば、切断長に相当するθM）の振幅を持つ三角波に変換後加算器Ａ１８へ出力する。加算器Ａ１８は三角波発生回路１７の出力と、ラインのマークセンサー８の検出値を基に、マーク補正量を加算後に速度関数１９と位置関数２１へ出力する。速度関数１９は加算器Ａ１８の出力に見合った速度パターンを乗算器２０へ出力し、乗算器２０は微分回路１６の出力と速度関数１９の出力を乗算後加算器２５へ出力する。いわゆるフィードフォワードである。
【００１６】
一方、位置関数２１は加算器Ａ１８の出力に見合った位置パターンを加算器Ｂ２２に出力し、加算器Ｂ２２は位置関数２１の位置パターン出力と補正値を加算後に比較器２３へ出力し、比較器２３は加算器２２の出力とカウンタＢ２７のモータ移動量（モータＰＧ４の値）と比較後その差をＰＩ２４へ出力する。いわゆる位置ループ制御を構成する。ＰＩ２４は比較器２３の差から補正値を演算後に加算器２５へ出力し、加算器２５は乗算器２０のフィードフォワード出力とＰＩ２４の補正値を加算後Ｄ／Ａ変換器２６へ出力する。Ｄ／Ａ変換器２６は加算器２５の出力に比例した電圧値を速度制御器１３へ出力し、速度制御器１３はモータＰＧ４の値を読込み、モータＡ３の制御を行う。カウンタＢ２７はモータＰＧ４の検出したカッターロール移動量を計測し、比較器２３へ出力する。
【００１７】
速度関数１９と位置関数２１の、予め、図３に示すような速度関数・位置関数のグラフのように作成する電子カム曲線生成のアルゴリズムは、従来例の特許文献１の場合は、位置曲線を３次関数、速度曲線を２次関数による曲線式で表し、区間（２）（非切断区間）と、区間（３）（切断区間）の大まかな区間に分割して演算を行ったのに対し、本実施の形態では、速度・位置カム曲線を以下のような、演算が簡単な三角関数の近似式による公知の曲線式により表し、図３、図４に示すように各区間表示は、従来例がＴ1〜Ｔ3による（１）〜（３）の３区間に分割表示したのに対し、Ｔ1〜Ｔ5として更に（１）〜（５）の５区間に細分して、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）区間について夫々の演算式による演算を行って、全体を合成することにより滑らかなカム曲線が得られるように改善している。
【００１８】
【数７】
【００１９】
【数８】
【００２０】
を基本式とした一本の演算式として繋がり、つまり、Ｔ23＝０、より（４）区間のＶref、Ｐref共に、パラメータの項が（ｔ−Ｔ3＋Ｔ2−Ｔ1）→（ｔ−Ｔ1）と同一になり同一演算式で繋げて（３）区間を無くし、図４のように逆転を無くした改善されたグラフとして描くことができるように制御するものである。
具体的には、操作器２９は切断長Ｌsetを比較器３１に、カッターロール半径ｒとロータに等間隔に備えられる刃数Ｍと、切断時の同期速度を調整する同期速度係数β1、β2（後述のＮr1＝β1ＶL／ｒ、Ｎr2＝β2ＶL／ｒに示されるような係数）と、同期角度θ1、θ2を演算器Ａ３０へ出力し、演算器Ａ３０はカッターロール半径ｒとロータに等間隔に備えられる刃数Ｍと、切断時の同期速度を調整する同期速度係数β1、β2と同期角度θ1、θ2を用いて、
【００２１】
【数９】
【００２２】
の演算を処理し、加速度＝０、速度＝０の点を通過する電子カム曲線が求まる切断長Ｌjagを求め（つまり、逆転が発生する限界の切断長）、その演算結果を比較器３１へ出力して、比較器３１は設定器２９から受け取った設定切断長Ｌsetと、演算器Ａ３０から受け取った切断長Ｌjagを比較し、その比較結果を演算器Ｂ３２に出力し、演算器Ｂ３２は、
【００２３】
【数１０】
【００２４】
【数１１】
【００２５】
を演算器Ｂ３２は処理し、その結果を設定器３３に出力する。
この間の処理を、図５に示す電子カム曲線パラメータ設定器の処理のフローチャートに基づいて纏めて説明すれば、
先ず、演算器Ａ３０は限界切断長Ｌjag、補正係数Ａ及びＡjag、Ｔjag、α、を演算する（Ｓ１００）。
次に、比較器３１は、Ｓ１００で求めた切断長Ｌjagと操作器２９からの設定切断長Ｌsetを比較して、Ｌjag＜Ｌsetか？を判断するＳ１０１。
比較結果が真の場合、演算器Ｂ３２は、
ω1＝２π／Ｔjag、
ω2＝π／Ｔjag、
Ｔ12＝（π−α）／ω2、
Ｔ34＝Ｔjag−Ｔ12、
Ｔ23＝Ｔc−Ｔ01−Ｔ12−Ｔ34−Ｔ45、
Ａ＝Ａjag、
を演算して設定器３３へ出力する（Ｓ１０２）。
【００２６】
Ｓ１０１の判断で偽の場合、演算器Ｂ３２は、
Ｔ12＝（Ｔc−Ｔ01−Ｔ45）／２、
Ｔ23＝０、
Ｔ34＝（Ｔc−Ｔ01−Ｔ45）／２、
ω1＝２π／（Ｔ12＋Ｔ34）、
ω2＝π／（Ｔ12＋Ｔ34）
Ａ＝Ａ、
を演算して設定器３３へ出力する（Ｓ１０３）。と言う処理となる。
このようにして、設定器３３は演算器Ｂ３２から受け取ったＴ01、Ｔ12、Ｔ23、Ｔ34、Ｔ45、Ｎr1、Ｎr2、ω1、ω2、Ａ、を速度関数１９、位置関数２１に、三角波発生の折り返しタイミングで書込むことによって、短尺・長尺・逆転防止長尺の電子カム方式ロータリーカッター電子カム曲線を求め、制御することで、カッターロールが１回転以上逆転し「切断物と逆回転してきた刃が激突する」という機械トラブルを防止することが可能になる。
また、本発明の電子カム曲線はＬjagの設定によって、操作者が設定した設定切断長Ｌsetが、どんなに長い設定でも逆転することが無くなる。
また、本発明の電子カム曲線は、短尺、長尺、Ｌjagより長い超長尺切断であっても、三角関数近似式による速度関数、位置関数の基本アルゴリズムを変更する必要が無く同一アルゴリズムで演算可能なので、演算処理が簡単化されスピードアップされる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロータリーカッターのロータ径と、同期速度補正係数β1、β2、同期角度θ1、θ2の設定から加速度０・速度０の点を通過する電子カム曲線が求まる限界切断長Ｌjagを予め導き、操作者が設定した設定切断長Ｌsetと比較して、設定切断長の方が長い時に逆転を防止する電子カム曲線のパラメータを演算し、位置指令、速度指令に反映することで逆転防止電子カム曲線の生成を可能にして、「切断物と逆回転してきた刃の両者が激突する」という機械トラブルを無くすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る逆転防止電子カム曲線生成方法が適用されるロータリーカッター機械の構成図である。
【図２】図１に示すロータリーカッターの制御ブロック図である。
【図３】図２に示す速度関数、位置関数パターンのグラフを示す図である。
【図４】図２に示す速度関数、位置関数パターンの他のグラフを示す図である。
【図５】図２に示す制御装置の逆転防止処理のフローチャートである。
【図６】従来のロータリーカッターの制御装置のブロック図である。
【図７】図６に示す速度関数、位置関数パターンのグラフを示す図である。
【図８】図６に示す速度関数、位置関数パターンの他のグラフを示す図である。
【符号の説明】
１ メジャーロール
２ メジャーロールＰＧ
３ モータＡ
４ モータＰＧＡ
５ カツターロール
６ カッター
７Ａ カッター半径ｒ
７Ｂ 同期角度１
７Ｃ 同期角度２
７Ｄ ワーク送り速度
８ マークセンサ
９ 切断マーク
１０ モータＢ
１１ モータＰＧＢ
１２ フィードロール
１３ 速度制御器
１４ 制御装置
１５ カウンタＡ
１６ 微分回路
１７ 三角波発生器
１８ 加算器Ａ
１９ 速度関数発生器
２０ 乗算器
２１ 位置関数発生器
２２ 加算器Ｂ
２３ 比較器
２４ ＰＩ
２５ 加算器Ｃ
２６ Ｄ／Ａ
２７ カウンタＢ
２８ 電子カム曲線パラメータ設定器
２９ 操作器
３０ 演算器Ａ
３１ 比較器
３２ 演算器Ｂ
３３ 設定器
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カム方式ロータリカッタ制御の逆転防止電子カム曲線の生成方法とその制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子カム方式ロータリカッタ制御方法としては、例えば、特許文献１に開示の「電子カム方式ロータリカッタ制御方法および電子カム曲線生成方法」がある。これは、図６に示すように、連続的に流されるウェブ状の紙、鉄板等を静止させずに連続的に設定長に切断するロータリカッタの、非切断区間と切断区間で構成する１サイクル内の特定部分の動きが規定される装置をサーボモータを利用して、次サイクルに亙る予測を含む電子カム曲線を生成して制御するものであって、この場合の電子カム曲線は、例えば、図８（ａ）の速度パターンと、図８（ｂ）の位置パターンで表され、区間（２）＝Ｔ1→Ｔ2＝Ｔ12、が非切断区間で、区間（３）＝Ｔ2→Ｔ3＝Ｔ23、は切断区間であり、図８（ｂ）の位置曲線は３次関数で表され、その位置曲線を微分することで図８（ａ）に示す２次関数により速度曲線が表される。また、この場合のカム曲線は切断長がカッタの周長よりも長い長尺の場合も、周長よりも短い短尺の場合も同一のアルゴリズムで自動的に対応できる。
【０００３】
このような速度、位置のカム曲線を使用して行う電子カム制御は、図６に示すように、紙、又は鉄板などの加工品の走行量を検出するためのメジャーリング・ロール２からのパルスを取り込み、カウンタＡ１５により積算が行われる。これから、三角波発生回路１７により、切断長に相当するパルス量θMを最大値とする１サイクル内の位相θが繰返し得られる。これを先述のカム曲線による１サイクル分の位置パターン発生回路２１、速度パターン発生回路１９へ入力し、時々刻々の位置指令と速度指令を得る。なお、位置指令については１サイクル終了すれば、その１サイクルの位置の最大値（切断長に相当するサーボモータ３の回転パルス量）を加算することにより、ロータリーカッタは連続的に同方向へ回転するように制御される。
【０００４】
このように生成された位置指令に対して、サーボモータ３のＰＧ４からのパルスカウント値によりフィードバック制御を行い、位置偏差を０に近付けるように位置制御を行って、時々刻々の電子カム制御を行う。一方、速度パターンについては、微分回路１６によって求めた速度を、速度パターン発生回路１９からの出力に掛けることで実際の加工品の走行速度に応じたフィードフォワードとして使用し、追従性を上げている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１２−１９８０９４号公報、（［００１２］〜［００１４］、図１、図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術においては、切断長をカッタの周長より極端に長くすると、速度パターンにおける非切断区間の２次曲線の減少度が大きくなって、図７（ａ）の長尺の場合の速度パターンに示すように速度パターンがカッタ逆転区間のようにマイナスとなる区間が発生して、カッタロールが１回転以上逆転する場合があり、「切断物と逆回転して来た刃が激突する」という機械トラブルが発生するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、速度パターンがマイナスにならないような速度パターンを予め形成して、超長尺の切断長の場合にもカッターを停止させたり操業を中断させるようなことが無く、カッタの逆転を防止して、切断物と逆回転して来た刃が激突するという機械トラブルを回避できる電子カム方式ロータリカッタ制御の逆転防止電子カム曲線生成方法およびその制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、切断長が長尺時にロータリーカッターの逆転を防止する電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法において、ロータリーカッターのロータ径ｒとロータに等間隔に設置される刃数Ｍと切断時の同期速度を調整する同期速度係数β1、β2と同期角度θ1、θ2の設定から、加速度０・速度０の点を通過する電子カム曲線が求まる限界の切断長Ｌjagを予め演算して、操作者が設定した加工品の設定切断長Ｌsetとを比較し、前記設定切断長Ｌsetの方が長い場合には、逆転を防止する電子カム曲線パターンを生成して逆転防止制御を行うことを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、予め、演算によりロータリーカッターが逆転する切断長Ｌjagを求めて、ワークの切断長Ｌsetがそれより長い場合には逆転を回避する電子カム曲線を作成して制御されるのでカッターの逆転を自動的に、完全に防止できる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記限界の切断長Ｌjagは、ロータ径ｒ、刃数Ｍ、同期速度係数β1、β2と、同期角度θ1、θ2を基に、次式
【数４】
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、正確に限界となる切断長を演算できる。
また、請求項３に記載の発明は、前記限界切断長Ｌjagと設定切断長Ｌsetの比較の結果が、Ｌjag＞Ｌset、又は、Ｌjag＜Ｌsetの場合は、逆転を防止する電子カム曲線パターンは、以下のパラメータ、
【数５】
この電子カム方式ロータリカッタ制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、上式の６個のパラメータを変更するのみで逆転を回避させる電子カム曲線パターンを始め、任意のパターンをアルゴリズムを変えずに自由に生成することが可能になる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、前記速度関数および位置関数の補正係数ＡおよびＡjag、とＬjagに対応するＴjagおよび停止位相角αは、
【数６】
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、カッターの逆転を防止する電子カム曲線パターンを、実際のカッターのデータを用いて、実効的な指令として作成できる。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、前記電子カム曲線は、基準の１切断・制御サイクルを多数の区間に分割して、前記各区間毎に三角関数による近次式によって表わす速度関数パターンおよび位置関数パターンを同一アルゴリズムにより夫々演算して全体を合成・生成することを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、コンローラの制御単位となる１切断サイクル期間Ｔｃを細分（例えば、１〜５区間に５分割）して、その各区間毎に速度関数、位置関数、共に三角関数近似式を用いて演算し、全体を合成して電子カム曲線パターンを生成するので、アルゴリズムを変える必要のない簡単で迅速な演算により、逆転防止用の電子カム曲線パターンを含めて、加速度変化によるショック等が発生しない滑らかな電子カム曲線パターンを描くことができる。
また、請求項６に記載の発明は、前記限界切断長のＬjagは、１回の演算により決定されることを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法によれば、限界の切断長Ｌjagを求める場合に、逆転が起こるであろうと思われる予測領域を往復探索するような試行錯誤的な多数の演算は必要なく、瞬時に求めることができる。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、メジャーロールとカッターロールとフィードロールを備えてワークの切断作業等を行う機械装置のメジャーロールＰＧからワークの移動量をパルスカウントするカウンタと、該カウント値を微分してワークの移動速度を演算し乗算器へ出力してフィード・フォワードを構成する微分回路と、前記カウンタ値を一定量の振幅を持つ三角波に変換する三角波発生器と、前記三角波発生器の補正出力よりカム曲線速度パターンを発生する速度関数発生器と、前記三角波発生器の補正出力よりカム曲線位置パターンを発生する位置関数発生器と該位置関数発生器の補正出力とモータ移動量によりフィードバック制御を構成する位置ループと、前記乗算器の速度フィードフォワード出力と、前記位置ループ出力をＡ／Ｄ変換して入力しモータＰＧの値を読込みモータの速度制御を行う速度制御器を有し、ワークの切断長が長い場合のロータリーカッターの逆転を防止する電子カム方式ロータリーカッター制御装置において、設定切断長Ｌsetを比較器に、カッターロール半径ｒ、刃数Ｍ、同期速度係数β1、β2、同期角度θ1、θ2を第１の演算器へ入力する操作器と、前記操作器からの入力値を基に限界の切断長Ｌjagを演算する第１の演算器と、前記演算した切断長Ｌjagと前記設定切断長Ｌsetを比較する比較器と、前記比較器の比較結果より、Ｌjag＞Ｌsetの場合は、Ａ＝Ａとして、Ｔ12、Ｔ23、Ｔ34、ω1、ω2、の各パラメータを、Ｌjag＜Ｌset、の場合は、Ａ＝Ａjagとして、ω1、ω2、Ｔ12、Ｔ34、Ｔ23、の各パラメータを演算出力する第２の演算器と、前記第２の演算器が出力する各パラメータより逆転を防止する電子カム曲線を生成するように前記速度関数発生器および位置関数発生器に書込む設定器と、を有する電子カム曲線パラメータ設定器を備えたことを特徴としている。
この電子カム方式ロータリーカッター制御装置によれば、請求項１〜６に記載のカッター逆転防止方法の演算を、操作器、第１・第２の演算器、比較器、設定器により実行する制御装置を構成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る逆転防止電子カム曲線生成方法を適用するロータリーカッタ機械の構成図である。
図２は図１に示すロータリーカッター機械の制御装置のブロック図である。
図３は図２に示す速度関数・位置関数のグラフを示す図である。
図４は図２に示す速度関数・位置関数の他のグラフを示す図である。
図５は図２に示す制御装置の逆転防止処理のフローチャートである。
図１において、図１（ａ）はロータリーカッター機械の構成図を、図１（ｂ）はカッターロールの説明図であり、図１（ａ）の機械は、メジャーロール１とカッターロール５と、フィードロール１２で構成されている機械装置において、メジャーロールＰＧ２と、モータＡ３と、モータＰＧ４と、マークセンサー８と、モータＢ１０と、モータＰＧ１１と、速度制御器１３と、制御装置１４を設けている。
【００１４】
図１（ｂ）は、カッタロール５の断面図で、カッターロール半径ｒ７Ａ、ワークの送り速度ＶL７Ｄ、同期区間（切断区間）の同期角度１θ1７Ｂ、同期角度２θ2７Ｃを示している。
図２において、制御装置１４は、カウンタＡ１５と、微分回路１６と、三角波発生回路１７と、加算器Ａ１８と、速度関数１９と、乗算器２０と、位置関数２１と、加算器Ｂ２２と、比較器２３と、ＰＩ２４と、加算器Ｃ２５と、Ａ／Ｄ変換器２６と、カウンタＢ２７と、操作器２９と、電子カム曲線パラメータ設定器２８を備えている。なお、操作器２９と電子カム曲線パラメータ設定器２８を除いた構成は従来技術の図６の構成と各ブロック自体は同一であり、新構成としては電子カム曲線パラメータ設定器２８と、操作器２９が追加された構成となっている。そして、電子カム曲線パラメータ設定器２８は、演算器Ａ３０と、比較器Ｂ３１と、演算器Ｂ３２と、設定器３３から構成されている。
【００１５】
つぎに動作について説明する。
カウンタＡ１５はメジャーロールＰＧ２から、ワークの移動量をパルスカウントし微分回路１６と三角波発生回路１７へ出力する。微分回路１６はカウンタＡ１５から受け取った値を微分し、ワークの移動速度を演算して乗算器２０に出力する。また、三角波発生回路１７はカウンタＡ１５から受け取った値を、ある一定量（例えば、切断長に相当するθM）の振幅を持つ三角波に変換後加算器Ａ１８へ出力する。加算器Ａ１８は三角波発生回路１７の出力と、ラインのマークセンサー８の検出値を基に、マーク補正量を加算後に速度関数１９と位置関数２１へ出力する。速度関数１９は加算器Ａ１８の出力に見合った速度パターンを乗算器２０へ出力し、乗算器２０は微分回路１６の出力と速度関数１９の出力を乗算後加算器２５へ出力する。いわゆるフィードフォワードである。
【００１６】
一方、位置関数２１は加算器Ａ１８の出力に見合った位置パターンを加算器Ｂ２２に出力し、加算器Ｂ２２は位置関数２１の位置パターン出力と補正値を加算後に比較器２３へ出力し、比較器２３は加算器２２の出力とカウンタＢ２７のモータ移動量（モータＰＧ４の値）と比較後その差をＰＩ２４へ出力する。いわゆる位置ループ制御を構成する。ＰＩ２４は比較器２３の差から補正値を演算後に加算器２５へ出力し、加算器２５は乗算器２０のフィードフォワード出力とＰＩ２４の補正値を加算後Ｄ／Ａ変換器２６へ出力する。Ｄ／Ａ変換器２６は加算器２５の出力に比例した電圧値を速度制御器１３へ出力し、速度制御器１３はモータＰＧ４の値を読込み、モータＡ３の制御を行う。カウンタＢ２７はモータＰＧ４の検出したカッターロール移動量を計測し、比較器２３へ出力する。
【００１７】
速度関数１９と位置関数２１の、予め、図３に示すような速度関数・位置関数のグラフのように作成する電子カム曲線生成のアルゴリズムは、従来例の特許文献１の場合は、位置曲線を３次関数、速度曲線を２次関数による曲線式で表し、区間（２）（非切断区間）と、区間（３）（切断区間）の大まかな区間に分割して演算を行ったのに対し、本実施の形態では、速度・位置カム曲線を以下のような、演算が簡単な三角関数の近似式による公知の曲線式により表し、図３、図４に示すように各区間表示は、従来例がＴ1〜Ｔ3による（１）〜（３）の３区間に分割表示したのに対し、Ｔ1〜Ｔ5として更に（１）〜（５）の５区間に細分して、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）区間について夫々の演算式による演算を行って、全体を合成することにより滑らかなカム曲線が得られるように改善している。
【００１８】
【数７】
【数８】
を基本式とした一本の演算式として繋がり、つまり、Ｔ23＝０、より（４）区間のＶref、Ｐref共に、パラメータの項が（ｔ−Ｔ3＋Ｔ2−Ｔ1）→（ｔ−Ｔ1）と同一になり同一演算式で繋げて（３）区間を無くし、図４のように逆転を無くした改善されたグラフとして描くことができるように制御するものである。
具体的には、操作器２９は切断長Ｌsetを比較器３１に、カッターロール半径ｒとロータに等間隔に備えられる刃数Ｍと、切断時の同期速度を調整する同期速度係数β1、β2（後述のＮr1＝β1ＶL／ｒ、Ｎr2＝β2ＶL／ｒに示されるような係数）と、同期角度θ1、θ2を演算器Ａ３０へ出力し、演算器Ａ３０はカッターロール半径ｒとロータに等間隔に備えられる刃数Ｍと、切断時の同期速度を調整する同期速度係数β1、β2と同期角度θ1、θ2を用いて、
【００２１】
【数９】
の演算を処理し、加速度＝０、速度＝０の点を通過する電子カム曲線が求まる切断長Ｌjagを求め（つまり、逆転が発生する限界の切断長）、その演算結果を比較器３１へ出力して、比較器３１は設定器２９から受け取った設定切断長Ｌsetと、演算器Ａ３０から受け取った切断長Ｌjagを比較し、その比較結果を演算器Ｂ３２に出力し、演算器Ｂ３２は、
【００２３】
【数１０】
【数１１】
を演算器Ｂ３２は処理し、その結果を設定器３３に出力する。
この間の処理を、図５に示す電子カム曲線パラメータ設定器の処理のフローチャートに基づいて纏めて説明すれば、
先ず、演算器Ａ３０は限界切断長Ｌjag、補正係数Ａ及びＡjag、Ｔjag、α、を演算する（Ｓ１００）。
次に、比較器３１は、Ｓ１００で求めた切断長Ｌjagと操作器２９からの設定切断長Ｌsetを比較して、Ｌjag＜Ｌsetか？を判断するＳ１０１。
比較結果が真の場合、演算器Ｂ３２は、
ω1＝２π／Ｔjag、
ω2＝π／Ｔjag、
Ｔ12＝（π−α）／ω2、
Ｔ34＝Ｔjag−Ｔ12、
Ｔ23＝Ｔc−Ｔ01−Ｔ12−Ｔ34−Ｔ45、
Ａ＝Ａjag、
を演算して設定器３３へ出力する（Ｓ１０２）。
【００２６】
Ｓ１０１の判断で偽の場合、演算器Ｂ３２は、
Ｔ12＝（Ｔc−Ｔ01−Ｔ45）／２、
Ｔ23＝０、
Ｔ34＝（Ｔc−Ｔ01−Ｔ45）／２、
ω1＝２π／（Ｔ12＋Ｔ34）、
ω2＝π／（Ｔ12＋Ｔ34）
Ａ＝Ａ、
を演算して設定器３３へ出力する（Ｓ１０３）。と言う処理となる。
このようにして、設定器３３は演算器Ｂ３２から受け取ったＴ01、Ｔ12、Ｔ23、Ｔ34、Ｔ45、Ｎr1、Ｎr2、ω1、ω2、Ａ、を速度関数１９、位置関数２１に、三角波発生の折り返しタイミングで書込むことによって、短尺・長尺・逆転防止長尺の電子カム方式ロータリーカッター電子カム曲線を求め、制御することで、カッターロールが１回転以上逆転し「切断物と逆回転してきた刃が激突する」という機械トラブルを防止することが可能になる。
また、本発明の電子カム曲線はＬjagの設定によって、操作者が設定した設定切断長Ｌsetが、どんなに長い設定でも逆転することが無くなる。
また、本発明の電子カム曲線は、短尺、長尺、Ｌjagより長い超長尺切断であっても、三角関数近似式による速度関数、位置関数の基本アルゴリズムを変更する必要が無く同一アルゴリズムで演算可能なので、演算処理が簡単化されスピードアップされる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロータリーカッターのロータ径と、同期速度補正係数β1、β2、同期角度θ1、θ2の設定から加速度０・速度０の点を通過する電子カム曲線が求まる限界切断長Ｌjagを予め導き、操作者が設定した設定切断長Ｌsetと比較して、設定切断長の方が長い時に逆転を防止する電子カム曲線のパラメータを演算し、位置指令、速度指令に反映することで逆転防止電子カム曲線の生成を可能にして、「切断物と逆回転してきた刃の両者が激突する」という機械トラブルを無くすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る逆転防止電子カム曲線生成方法が適用されるロータリーカッター機械の構成図である。
【図２】図１に示すロータリーカッターの制御ブロック図である。
【図３】図２に示す速度関数、位置関数パターンのグラフを示す図である。
【図４】図２に示す速度関数、位置関数パターンの他のグラフを示す図である。
【図５】図２に示す制御装置の逆転防止処理のフローチャートである。
【図６】従来のロータリーカッターの制御装置のブロック図である。
【図７】図６に示す速度関数、位置関数パターンのグラフを示す図である。
【図８】図６に示す速度関数、位置関数パターンの他のグラフを示す図である。
【符号の説明】
１ メジャーロール
２ メジャーロールＰＧ
３ モータＡ
４ モータＰＧＡ
５ カツターロール
６ カッター
７Ａ カッター半径ｒ
７Ｂ 同期角度１
７Ｃ 同期角度２
７Ｄ ワーク送り速度
８ マークセンサ
９ 切断マーク
１０ モータＢ
１１ モータＰＧＢ
１２ フィードロール
１３ 速度制御器
１４ 制御装置
１５ カウンタＡ
１６ 微分回路
１７ 三角波発生器
１８ 加算器Ａ
１９ 速度関数発生器
２０ 乗算器
２１ 位置関数発生器
２２ 加算器Ｂ
２３ 比較器
２４ ＰＩ
２５ 加算器Ｃ
２６ Ｄ／Ａ
２７ カウンタＢ
２８ 電子カム曲線パラメータ設定器
２９ 操作器
３０ 演算器Ａ
３１ 比較器
３２ 演算器Ｂ
３３ 設定器
Claims (7)
- 切断長が長尺時にロータリーカッターの逆転を防止する電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法において、
ロータリーカッターのロータ径ｒとロータに等間隔に設置される刃数Ｍと切断時の同期速度を調整する同期速度係数β1、β2と同期角度θ1、θ2の設定から、加速度０・速度０の点を通過する電子カム曲線が求まる限界の切断長Ｌjagを予め演算して、操作者が設定した加工品の設定切断長Ｌsetとを比較し、前記設定切断長Ｌsetの方が長い場合には、逆転を防止する電子カム曲線パターンを生成して逆転防止制御を行うことを特徴とする電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法。 - 前記限界の切断長Ｌjagは、ロータ径ｒ、刃数Ｍ、同期速度係数β1、β2と、同期角度θ1、θ2を基に、次式
- 前記限界切断長Ｌjagと設定切断長Ｌsetの比較の結果が、Ｌjag＞Ｌset、又は、Ｌjag＜Ｌsetの場合は、逆転を防止する電子カム曲線パターンは、以下のパラメータ、
- 前記速度関数および位置関数の補正係数ＡおよびＡjag、とＬjagに対応するＴjagおよび停止位相角αは、
- 前記電子カム曲線は、基準の１切断・制御サイクルを多数の区間に分割して、前記各区間毎に三角関数による近次式によって表わす速度関数パターンおよび位置関数パターンを同一アルゴリズムにより夫々演算して全体を合成・生成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法。
- 前記限界切断長のＬjagは、１回の演算により決定されることを特徴とする請求項２に記載の電子カム方式ロータリーカッター制御の逆転防止電子カム曲線生成方法。
- メジャーロールとカッターロールとフィードロールを備えてワークの切断作業等を行う機械装置のメジャーロールＰＧからワークの移動量をパルスカウントするカウンタと、該カウント値を微分してワークの移動速度を演算し乗算器へ出力してフィード・フォワードを構成する微分回路と、前記カウンタ値を一定量の振幅を持つ三角波に変換する三角波発生器と、前記三角波発生器の補正出力よりカム曲線速度パターンを発生する速度関数発生器と、前記三角波発生器の補正出力よりカム曲線位置パターンを発生する位置関数発生器と該位置関数発生器の補正出力とモータ移動量によりフィードバック制御を構成する位置ループと、前記乗算器の速度フィードフォワード出力と、前記位置ループ出力をＡ／Ｄ変換して入力しモータＰＧの値を読込みモータの速度制御を行う速度制御器を有し、ワークの切断長が長い場合のロータリーカッターの逆転を防止する電子カム方式ロータリーカッター制御装置において、
設定切断長Ｌsetを比較器に、カッターロール半径ｒ、刃数Ｍ、同期速度係数β1、β2、同期角度θ1、θ2を第１の演算器へ入力する操作器と、前記操作器からの入力値を基に限界の切断長Ｌjagを演算する第１の演算器と、前記演算した切断長Ｌjagと前記設定切断長Ｌsetを比較する比較器と、前記比較器の比較結果より、Ｌjag＞Ｌsetの場合は、Ａ＝Ａとして、Ｔ12、Ｔ23、Ｔ34、ω1、ω2の各パラメータを、Ｌjag＜Ｌset、の場合は、Ａ＝Ａjagとして、ω1、ω2、Ｔ12、Ｔ34、Ｔ23、の各パラメータを演算出力する第２の演算器と、前記第２の演算器が出力する各パラメータより逆転を防止する電子カム曲線を生成するように前記速度関数発生器および位置関数発生器に書込む設定器と、を有する電子カム曲線パラメータ設定器を備えたことを特徴とする電子カム方式ロータリーカッター制御装置。
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