JP3830383B2

JP3830383B2 - 間欠送り装置

Info

Publication number: JP3830383B2
Application number: JP2001383969A
Authority: JP
Inventors: 実中島
Original assignee: 日本リライアンス株式会社
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: JP2003181575A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速で走行する紙、フィルムのようなシート状の材料をプレス機で打ち抜くために、プレス機にシート状の材料を間欠的に送る間欠送り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行する連続した材料をプレス機で打ち抜くためには、プレス機のワークアングル期間中、走行する材料を一旦停止させなければならず、そのためプレス機の工程前段の中間セクションでは、プレス機のワークアングル期間中に中間セクションの出側材料速度を一旦ゼロにする間欠送り装置が用いられる。
【０００３】
図１は、２５０ｍ／分前後の高速で走行するシート状の材料を打ち抜くためのプレス機に用いられる従来の間欠送り装置の例を示すブロック図である。図１は、エキセンシャフト遥動方式による間欠送り装置を示しており、プレス機１の前段の中間セクション２において、エキセンシャフト５が遥動運動することにより、材料４のパス長を周期的に変化させてプレス機１に材料４の間欠送りを行う。
【０００４】
図に従って説明をする。中間セクション２の入側ロール８に連結されたパルスエンコーダ（ＰＧ）２９の出力は、速度変換器２８によって入側材料速度（Ｖ）に変換される。除算器２７は、速度変換器２８から送出される入側材料速度（Ｖ）と送り長設定器２６から送出される送り長設定値（Ｌ）とから速度指令値（Ｖ／Ｌ）を作成する。この速度指令値（Ｖ／Ｌ）が各電動機の速度基準になる。
【０００５】
速度制御装置１２は、電動機１０と減速機９を介してプレス機１を駆動する。パルスエンコーダ（ＰＧ）１１は、プレス機１の回転速度および回転角度を検出する。速度制御装置１２は、速度指令値（Ｖ／Ｌ）を速度基準として、パルスエンコーダ（ＰＧ）１１から出力されるパルス列信号をフィードバックとして、プレス機１の回転速度を制御する。速度制御装置１７は、電動機１４と減速機１３を介して中間セクション２の出側ロール３を駆動する。速度制御装置１７は、速度指令値（Ｖ／Ｌ）を速度基準として、パルスエンコーダ（ＰＧ）１５から出力されるパルス列信号をフィードバックとして、出側ロール３の回転速度を制御する。
【０００６】
また、同期補正器１８は、エキセンシャフト５の回転角度を検出するパルスエンコーダ（ＰＧ）１６のパルス列信号と、プレス機１の回転軸に連結されたパルスエンコーダ（ＰＧ）１１のパルス列信号を受け、エキセンシャフト５の回転とプレス機１の回転の同期ずれを修正するために、補正速度を速度制御装置１２，１７に送る。
【０００７】
速度制御装置２５は、速度指令値（Ｖ／Ｌ）を速度基準として、パルスエンコーダ（ＰＧ）２４から出力されるパルス列信号をフィードバックとして、電動機２３とエキセンシャフト駆動機構部２２を介して、エキセンシャフト５の回転速度を制御する。
【０００８】
位置制御装置２１は、送り長設定値（Ｌ）に応じて、パルスエンコーダ（ＰＧ）２０から出力されるパルス列信号をフィードバックとして、エキセンシャフト５に楕円曲線軌道７のような遥動運動の位相角度を変化させるために、電動機１９を介して、エキセンシャフト駆動機構部２２内部の図示していない偏心カムの位置決めを行う。
【０００９】
エキセンシャフト５が円運動をした場合は、プレス機１側の材料４が停止する範囲が狭くなるので、材料４の停止をプレス機１のワークアングル期間中維持できない。エキセンシャフト５に楕円曲線軌道７のような遥動運動をさせることによって、プレス機１側の材料４が停止する範囲が広くなるので、材料４をプレス機１のワークアングル期間中完全に停止できる。
【００１０】
なお、送り長設定値（Ｌ）が長いときは、回転軸の深さ（Ｙ）は長く、送り長設定値（Ｌ）が短いときは、回転軸の深さ（Ｙ）は短くする必要があるので、送り長設定値（Ｌ）に応じて回転軸の深さ（Ｙ）を自動または手動で変えねばならないが、ここではその装置に関しては省略している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したエキセンシャフト遥動方式による従来の間欠送り装置では、回転ロール６に楕円曲線軌道７を描かせるためのエキセンシャフト駆動機構部２２が必要であり、このエキセンシャフト駆動機構部２２が、非常に複雑な機械構成であるために、設備コストとメンテナンスコストが高くなるという問題があった。
【００１２】
また、出側ロール３が速度指令値（Ｖ／Ｌ）で速度制御されているため、間欠送りの度にスリップが発生して、その摩擦熱が材料４に悪影響を与えた。このため出側ロール３を冷却するための水冷装置が必要となり、設備コストが高くなるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上述した複雑なエキセンシャフト駆動機構を必要とせずにプレス機への材料の間欠送りを実現し、また、出側ロールを冷却するための水冷装置を不要として設備コストおよびそのメンテナンスコストを低減できる間欠送り装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、走行する連続した材料をプレス機で打ち抜くために、前記プレス機の工程前段の中間セクションに設けられた入側ロールと出側ロールの間に、クランクシャフトにより円運動する回転ロールを備え、前記回転ロールの円運動によって前記入側ロールと回転ロールと出側ロールを介して前記プレス機に送られる前記材料のパス長を変化させて、前記プレス機のワークアングル期間中に前記中間セクションの出側材料速度を一旦ゼロにする間欠送り装置において、
前記中間セクションの入側材料速度を送り長設定値で除算した値に、クランクシャフトが前記中間セクションの材料入側方向に水平になったときの回転角度を０度として、前記クランクシャフトの回転角度が、０度から９０度の範囲では１．０であり、９０度から１３５度の範囲では｜１／ｓｉｎθ｜であり、１３５度から２２５度の範囲では｜１／ｃｏｓθ｜であり、２２５度から２７０度の範囲では｜１／ｓｉｎθ｜であり、２７０度から３６０度の範囲では１．０である補正係数を乗じて補正速度を求め、求めた前記補正速度を前記クランクシャフトを駆動する電動機の速度指令とする、速度ゼロ期間拡張手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記プレス機に前記材料を送るための前記出側ロールをトルク制御することを特徴とする。
【００１７】
また、前記出側ロールのイナーシャ（ＧＤ² ）の加速度補償をして、前記出側ロールをトルク制御することが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図２は、本発明に係る間欠送り装置の実施の形態を示すブロック図である。従来の間欠送り装置と比較して、本発明の間欠送り装置には、大きく分けて２つ特徴があり、それは、従来のエキセンシャフトを使用せず、機械構造がよりシンプルなクランクシャフトを使用したことと、出側ロールの駆動制御を従来の速度制御を行わず、トルク制御を行うことである。
【００２０】
図２に基づいて本発明の実施の形態を説明する。プレス機１の工程前段の中間セクション２には、材料入側に入側ロール８が設けられ、材料出側に出側ロール３が設けられている。連続したシート状の材料４は、入側ロール８と回転ロール６と出側ロール３を介してプレス機１に送られる。
【００２１】
入側ロール８には、パルスエンコーダ（ＰＧ）５６が連結されており、パルスエンコーダ（ＰＧ）５６が発生するパルス列信号は、速度変換器５５に出力される。速度変換器５５は、パルス列信号を速度信号に変換し、入側材料速度（Ｖ）を除算器５４に出力する。除算器５４は、速度変換器５５から出力される入側材料速度（Ｖ）を、送り長設定器５３から出力される送り長設定値（Ｌ）で除算して速度指令値（Ｖ／Ｌ）を出力する。
【００２２】
プレス機１は、従来の間欠送り装置と同様に、速度指令値（Ｖ／Ｌ）を速度基準として、速度制御装置３３と、電動機３１と、減速機３０を介して、回転速度の制御が行われる。パルスエンコーダ（ＰＧ）３２は、プレス機１の回転速度および回転角度の両方を検出する。速度制御装置３３は、パルスエンコーダ（ＰＧ）３２から出力されるパルス列信号を速度フィードバックとして、プレス機１の回転速度を制御する。同期補正器３４は、クランクシャフト４６の回転角度を検出するパルスエンコーダ（ＰＧ）４４からのパルス列信号と、プレス機１の回転角度を検出するパルスエンコーダ（ＰＧ）３２からのパルス列信号とを受けて、同期ずれを検出してその補正速度を速度制御器３３に与える。このようにしてプレス機１は、材料送りと同期制御を行う。
【００２３】
クランクシャフト４６は、速度制御装置５１と、電動機４９と、減速機４８とによって駆動される。乗算器５２は、除算器５４から出力される速度指令値（Ｖ／Ｌ）と、補正係数出力装置４３から出力される補正係数（Ｋ）とを乗算して補正速度（Ｋ・（Ｖ／Ｌ））を作成する。
【００２４】
速度制御装置５１は、速度指令値（Ｋ・（Ｖ／Ｌ））を速度基準として、パルスエンコーダ（ＰＧ）５０が発生するパルス列信号を速度フィードバックとしてクランクシャフト４６の速度ループ制御を行う。
【００２５】
次に、補正係数出力装置４３の目的について説明する。クランクシャフト４６が図２の矢印の方向に回転すると、回転ロール４７は、円曲線軌道を描く。クランクシャフト４６が回転半径（Ｒ）で１回転するときの中間セクション２の材料４のパス長（Ｌ₀ ）は、回転角度（θ）に応じて次の式（１）のように変化する。
【００２６】
【数１】

【００２７】
ただし、出側ロール３、入側ロール８および回転ロール４７のロール半径は無視する。Ｒはクランクシャフト４６のシャフト長、即ち、回転ロール４７の円曲線軌道半径である。Ｘは出側ロール３と入側ロール８の間隔の１／２、Ｙは回転ロール４５の深さであり、図２に図示した長さである。
【００２８】
今、Ｘ＝０．８ｍ、Ｙ＝１．０４４ｍ、Ｒ＝０．１ｍとして、Ｌ（送り長設定値）＝１．０ｍ、Ｖ（入側材料速度）＝２５０ｍ／分のとき、式（１）の材料４のパス長（Ｌ₀ ）の変化で、出側材料速度（Ｖ₀ ）がどのような速度曲線になるかを説明する。
【００２９】
クランクシャフト４６は、速度指令値（Ｋ・（Ｖ／Ｌ））を回転速度の速度基準としており、補正係数（Ｋ）が１．０で一定の場合には等速回転になり、出側材料速度（Ｖ₀ ）は、図３に示すようにゼロ速度を含む曲線となる。図３は、クランクシャフト４６が等速度で円運動したときに、プレス機１側の材料４がクランクシャフトの回転角度に応じて速度変化をする様子を描いた図である。
【００３０】
このゼロ速度は、回転角度（θ）が特定の角度（１８０度）のときだけであるので、プレス機１のワークアングル期間中、出側の材料４の停止（ゼロ速度）を持続できない。即ち、プレス機１が材料４を打ち抜いているときに、材料４が動く。故に、出側材料速度（Ｖ₀ ）のゼロ速度期間を広げるように、クランクシャフト４６の回転角度（θ）のある範囲で回転速度を速度補正する必要がある。
【００３１】
図４は、クランクシャフト４６の回転角度（θ）に対する速度補正の補正係数を示す図である。この速度補正の補正係数は、クランクシャフト４６が中間セクション２の材料入側方向に水平になったときの回転角度（θ）を０度として、クランクシャフト４６の回転角度（θ）が、０度から９０度の範囲では１．０であり、９０度から１３５度の範囲では｜１／ｓｉｎθ｜であり、１３５度から２２５度の範囲では｜１／ｃｏｓθ｜であり、２２５度から２７０度の範囲では｜１／ｓｉｎθ｜であり、２７０度から３６０度の範囲では１．０である。補数係数出力装置４３には、図４に示す速度補正曲線のクランクシャフト回転角度（θ）に対応した補正係数（Ｋ）が記憶されており、パルスエンコーダ（ＰＧ）４４からのパルス列信号を受けて、クランクシャフト４６の回転角度（θ）を演算し、回転角度（θ）に応じた補正係数（Ｋ）を出力する。
【００３２】
クランクシャフト４６は、速度指令値（Ｋ・（Ｖ／Ｌ））を回転速度の速度基準にしているため、クランクシャフト４６の回転速度は、回転角度（θ）に応じて、図４に示す補正係数曲線と同じ変化をする。従って、クランクシャフト４６が円曲線軌道を描くにもかかわらず、出側材料速度（Ｖ₀ ）に対しては、従来の図１におけるエキセンシャフト５が等速で楕円曲線軌道を描くのと同じ作用をして、図５に示すように、出側材料速度（Ｖ₀ ）のゼロ速度の期間が広がる。図５は、クランクシャフト４６が補正された速度で円運動したとき、プレス機１側の材料４がクランクシャフト４６の回転角度（θ）に応じて速度変化をする様子を描いた図である。故に、プレス機１に送られる材料４は、プレス機１のワークアングル期間中に停止を持続できる。
【００３３】
次に、出側ロール３の制御について説明する。従来の間欠送り装置では、出側ロールに関しては速度制御を行っていたため、間欠送り毎に材料４は出側ロール３でスリップして、摩擦熱を出していた。本発明では、これを解決するために、張力設定器４２と、トルク制御装置３８と、電動機３６と、減速機３５と、更に、関数演算器４１と、加速度補償器４０と、加算器３９によって出側ロール３のトルク制御を行う。
【００３４】
出側ロール３は、張力設定器４２で設定された張力を材料４に与えることによって、材料４が弛むこともスリップすることもなく、間欠送りに追従する。関数演算器４１は、クランクシャフト４６の速度基準である速度指令値（Ｋ・（Ｖ／Ｌ））を入力として、出側ロール３の回転速度を演算する。出側ロール３の回転速度、即ち出側材料速度（Ｖ₀ ）は、図５に示すような速度曲線になる。出側ロール３にはイナーシャ（ＧＤ² ）があるため、張力に必要なトルク電流の他に、加速時または減速時には加速または減速のためのトルク電流が必要である。
【００３５】
加速度補償器４０は、図５に示すような速度変化における加速または減速に必要なトルクを加算器３９に出力し、加算器３９は、この加速または減速に必要なトルクを、張力設定器４２から出力されるトルク設定値に加算する。さらに、トルク制御装置３８は、この加算されたトルクを受け、電流センサ３７が出力する電流値をフィードバックとして、電動機３６を駆動するためのトルク電流を出力する。このように、出側ロール３に加速度補償をすることによって、張力が一定の制御ができる。
【００３６】
なお、従来の間欠送り装置での説明と同様に、送り長設定値（Ｌ）が長いときは、クランクシャフト回転軸４５の深さ（Ｙ）は長く、送り長設定値（Ｌ）が短いときは、クランクシャフト回転軸４５の深さ（Ｙ）は短くする必要があるので、送り長設定値（Ｌ）に応じてクランクシャフト回転軸４５の深さ（Ｙ）を自動または手動で変えねばならないが、ここではその装置に関しては省略している。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、従来の複雑なエキセンシャフト駆動機構部を削除して、機械構造がシンプルなクランクシャフトの円曲線軌道で間欠送りが実現でき、また、出側ロールが材料とスリップして摩擦熱を出すという問題が解決できるので、材料が出側ロールの発熱による悪影響を受けずに済み、出側ロールの冷却装置を不要とするので、設備投資およびそのメンテナンスにおいてコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のエキセンシャフト遥動方式による間欠送り装置の例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る間欠送り装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】クランクシャフトが速度補正されずに等速度で円運動したときに、プレス機側材料がクランクシャフトの回転角度に応じて速度変化をする様子を描いた図である。
【図４】クランクシャフトの回転角度に対する速度補正の補正係数を示す図である。
【図５】クランクシャフトが補正された速度で円運動したときに、プレス機側材料がクランクシャフトの回転角度に応じて速度変化をする様子を描いた図である。
【符号の説明】
１プレス機
２中間セクション
３出側ロール
４材料
５エキセンシャフト
６回転ロール
７楕円曲線軌道
８入側ロール
９，１３，３０，３５，４８減速機
１０，１４，１９，２３，３１，３６，４９電動機
１１，１５，１６，２０，２４，２９，３２，４４，５０，５６パルスエンコーダ（ＰＧ）
１２，１７，２５，３３，５１速度制御装置
１８，３４同期補正器
２１位置制御器
２２エキセンシャフト駆動機構部
２６，５３送り長設定器
２７，５４除算器
２８，５５速度変換器
３７電流センサ
３８トルク制御装置
３９加算器
４０加速度補償器
４１関数演算器
４２張力設定器
４３補正係数出力装置
４５クランクシャフト回転軸
４６クランクシャフト
４７回転ロール
５２乗算器
Ｌ送り長設定値
Ｖ入側材料速度
Ｘ出側ロールと入側ロール間の１／２の距離（水平距離）
Ｙクランクシャフト回転軸の深さ（垂直距離）
Ｋ補正係数

Claims

走行する連続した材料をプレス機で打ち抜くために、前記プレス機の工程前段の中間セクションに設けられた入側ロールと出側ロールの間に、クランクシャフトにより円運動する回転ロールを備え、前記回転ロールの円運動によって前記入側ロールと回転ロールと出側ロールを介して前記プレス機に送られる前記材料のパス長を変化させて、前記プレス機のワークアングル期間中に前記中間セクションの出側材料速度を一旦ゼロにする間欠送り装置において、
前記中間セクションの入側材料速度を送り長設定値で除算した値に、クランクシャフトが前記中間セクションの材料入側方向に水平になったときの回転角度を０度として、前記クランクシャフトの回転角度が、０度から９０度の範囲では１．０であり、９０度から１３５度の範囲では｜１／ｓｉｎθ｜であり、１３５度から２２５度の範囲では｜１／ｃｏｓθ｜であり、２２５度から２７０度の範囲では｜１／ｓｉｎθ｜であり、２７０度から３６０度の範囲では１．０である補正係数を乗じて補正速度を求め、求めた前記補正速度を前記クランクシャフトを駆動する電動機の速度指令とする、速度ゼロ期間拡張手段を備えることを特徴とする間欠送り装置。
前記プレス機に前記材料を送るための前記出側ロールをトルク制御することを特徴とする請求項１に記載の間欠送り装置。
前記出側ロールのイナーシャ（ＧＤ² ）の加速度補償をして、前記出側ロールをトルク制御することを特徴とする請求項２に記載の間欠送り装置。