JP5149646B2 - Rotary cutter control device - Google Patents
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Description
本発明は、ロータリーカッタの制御装置に関し、特に、ロータリーカッタの上刃と下刃との間の位置偏差が、予め設定されたクリアランスになるように制御する装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a rotary cutter, and more particularly to a device that controls a positional deviation between an upper blade and a lower blade of a rotary cutter to be a preset clearance.
従来、連続的に高速に送られる鋼板、アルミニウム板、紙、段ボール等のシート状の材料を所定の切断長に切断するための装置として、ロータリーカッタが知られている。ロータリーカッタは、上下のシリンダに取り付けられた上刃及び下刃の回転を、材料の送り速度に追従させることにより、上刃及び下刃によって材料を切断する装置である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rotary cutter is known as an apparatus for cutting a sheet-like material such as a steel plate, an aluminum plate, paper, or cardboard that is continuously fed at a high speed into a predetermined cutting length. The rotary cutter is a device that cuts the material with the upper blade and the lower blade by causing the rotation of the upper blade and the lower blade attached to the upper and lower cylinders to follow the feed rate of the material.
ロータリーカッタの例として、材料を上部から切断するための上刃が設けられた上刃用ロータリーカッタと、下部から切断するための下刃が設けられた下刃用ロータリーカッタとの一対で構成されたロータリーカッタが知られている(特許文献1を参照)。このロータリーカッタは、上刃用ロータリーカッタ及び下刃用ロータリーカッタがギヤにより機械的に連結された状態で同期動作する。ギヤは、1台または複数台のモータにより駆動される。 As an example of a rotary cutter, it is composed of a pair of an upper blade rotary cutter provided with an upper blade for cutting material from the upper part and a lower blade rotary cutter provided with a lower blade for cutting from the lower part. A rotary cutter is known (see Patent Document 1). The rotary cutter operates synchronously in a state where the upper blade rotary cutter and the lower blade rotary cutter are mechanically connected by a gear. The gear is driven by one or a plurality of motors.
このようなロータリーカッタにおいて、切断する材料の材質や厚みが変化しても所定の切断精度を得るために、上刃及び下刃の噛み合わせ具合を調整する必要がある。具体的には、材料の材質や厚みの変化に応じて、上刃用ロータリーカッタにおける上刃の位置(回転角度)と下刃用ロータリーカッタにおける下刃の位置(回転角度)との間のズレ量であるクリアランスを調整する必要がある。 In such a rotary cutter, it is necessary to adjust the degree of engagement of the upper blade and the lower blade in order to obtain a predetermined cutting accuracy even if the material or thickness of the material to be cut changes. Specifically, the difference between the position (rotation angle) of the upper blade in the rotary cutter for the upper blade and the position (rotation angle) of the lower blade in the rotary cutter for the lower blade according to changes in the material and thickness of the material. It is necessary to adjust the clearance, which is the amount.
前述したロータリーカッタは、上刃用ロータリーカッタと下刃用ロータリーカッタとがギヤによる機械的な噛み合わせによって同期して回転するから、ギヤのバックラッシュまたは上刃及び下刃の押し具合を変えたり、機械的な噛み合わせ位置を変えたりすることにより、クリアランスを調整していた。このため、クリアランスの調整のためには熟練を要し、時間も手間もかかっていた。 In the rotary cutter described above, since the rotary cutter for the upper blade and the rotary cutter for the lower blade rotate synchronously by mechanical engagement with the gear, the backlash of the gear or the pressing degree of the upper and lower blades can be changed. The clearance was adjusted by changing the mechanical meshing position. For this reason, skill is required for adjusting the clearance, which takes time and effort.
このような問題を解決するロータリーカッタの例として、上刃用ロータリーカッタ及び下刃用ロータリーカッタがそれぞれ独立したモータにより同期動作するロータリーカッタが知られている(特許文献2を参照)。予め設定されたクリアランスを維持するために、上刃用ロータリーカッタだけでなく下刃用ロータリーカッタも回転制御することにより、機械的ではなく電気的にクリアランスが調整される。 As an example of a rotary cutter that solves such a problem, there is known a rotary cutter in which an upper blade rotary cutter and a lower blade rotary cutter operate synchronously by independent motors (see Patent Document 2). In order to maintain a preset clearance, not only the upper blade rotary cutter but also the lower blade rotary cutter is rotationally controlled to adjust the clearance electrically rather than mechanically.
図6は、従来のロータリーカッタの制御装置の構成を示すブロック図である。この従来の制御装置310は、上刃用ロータリーカッタ2を回転させるモータ4と、下刃用ロータリーカッタ3を回転させるモータ5とを制御することにより、速度設定器311により設定された速度指令ω1*の速度で回転させ、クリアランス設定器330により設定されたクリアランスΔθに、上刃及び下刃の位置偏差を一致させるものである。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional rotary cutter control device. The
制御装置310は、マスタ側制御手段及びスレーブ側制御手段を備えて構成され、スレーブ側制御手段が、マスタ側制御手段により生成されたトルク指令(上刃用ロータリーカッタ2を回転制御するためのマスタトルク指令τR1)に基づいてスレーブトルク指令τR2を生成し、下刃用ロータリーカッタ3のモータ5を回転制御する。
The
マスタトルク指令τR1は、速度指令ω1*と、パルスジェネレータ6から入力した上刃の回転角度を示す位置θ1と、この位置θ1を速度変換器314により微分して変換された速度ω1とにより、減算器317,319、速度制御器312、補正速度推定器315、補正速度制御器316及び加算器318を介して生成される指令である。マスタトルク指令τR1は、ノッチフィルタ313を介してモータ駆動信号としてモータ4へ供給されると共に、スレーブ側制御手段に出力される。スレーブ側制御手段は、反転器332により、マスタトルク指令τR1を反転する。また、スレーブ側制御手段は、反転器331により、パルスジェネレータ6からの上刃の位置θ1を反転する。
The master torque command τR1 is subtracted by the speed command ω1 *, the position θ1 indicating the rotation angle of the upper blade input from the
スレーブトルク指令τR2は、マスタ側制御手段からのマスタトルク指令τR1と、マスタ側制御手段からの上刃の位置θ1と、パルスジェネレータ7から入力した下刃の回転角度を示す位置θ2と、この位置θ2を速度変換器324により微分して変換された速度ω2と、クリアランス設定器330により設定されたクリアランスΔθとにより、減算器333,327,329、位置制御器321、速度制御器322、補正速度推定器325、補正速度制御器326及び加算器328を介して生成される指令である。スレーブトルク指令τR2は、ノッチフィルタ323を介してモータ駆動信号としてモータ5へ供給される。
The slave torque command τR2 includes a master torque command τR1 from the master side control means, a position θ1 of the upper blade from the master side control means, a position θ2 indicating the rotation angle of the lower blade input from the
このように、図6に示した制御装置310によれば、ロータリーカッタ1が材料を切断しているときに、上刃の位置θ1と下刃の位置θ2との間の偏差(上刃及び下刃の位置偏差)がクリアランスΔθに一致するように、マスタトルク指令τR1を基準にして、上刃用ロータリーカッタ及び下刃用ロータリーカッタを回転制御するようにした。したがって、クリアランスΔθの調整を機械的ではなく電気的に行うことができる。
Thus, according to the
前述した制御装置310では、スレーブ側制御手段が、マスタ側制御手段により生成されたマスタトルク指令τR1に基づいてスレーブトルク指令τR2を生成し、下刃用ロータリーカッタ3を回転制御する。しかしながら、下刃用ロータリーカッタ3の回転制御は、マスタ側制御手段により生成されたトルク指令を基準にして行われているため、下刃用ロータリーカッタ3における回転制御の追従性及び安定性が損なわれる場合があった。すなわち、ロータリーカッタ1による材料の切断中において、モータ4,5の負荷変動等に伴って、予め設定されたクリアランスΔθを維持することが困難になる場合があった。
In the
また、前述した制御装置310では、新たなクリアランスΔθによる切断処理を開始するときのイニシャライズ処理について言及がない。切断処理中の制御と、イニシャライズ処理における制御とは異なるものである。したがって、イニシャライズ処理を行わない制御装置310では、新たな材料の切断処理を円滑に開始することができない場合があった。
In the
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ロータリーカッタの上刃と下刃との間のクリアランスを確実に調整することが可能な、ロータリーカッタの制御装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to control a rotary cutter that can reliably adjust the clearance between the upper blade and the lower blade of the rotary cutter. Is to provide.
上記目的を達成するために、本発明によるロータリーカッタの制御装置は、走行する材料に同期して、上刃及び下刃により材料を切断するロータリーカッタを制御する装置において、上刃が設けられた第1のロータリーカッタを回転制御するマスタ側制御手段と、下刃が設けられた第2のロータリーカッタを回転制御し、予め設定されたクリアランスに上刃に対して下刃の位置を維持させるスレーブ側制御手段とを備え、マスタ側制御手段は、ロータリーカッタの回転速度指令をマスタ速度指令として、該マスタ速度指令と上刃の回転速度との差に、所定のゲインを乗算し、マスタトルク指令を生成するマスタ速度制御器を有し、前記マスタトルク指令により第1のロータリーカッタを回転制御し、スレーブ側制御手段は、上刃及び下刃の位置偏差と前記クリアランスとの間の差に、所定のゲインを乗算し、位置偏差速度指令を生成する位置制御器と、前記マスタ速度指令と前記位置制御器により生成された位置偏差速度指令との間の差を算出し、スレーブ速度指令として出力する第1のスレーブ減算器と、該第1のスレーブ減算器により出力されたスレーブ速度指令と下刃の回転速度との間の差に、所定のゲインを乗算し、第1のスレーブトルク指令を生成する第1のスレーブ速度制御器とを有し、前記第1のスレーブトルク指令により第2のロータリーカッタを回転制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the rotary cutter control device according to the present invention is an apparatus for controlling a rotary cutter that cuts material with an upper blade and a lower blade in synchronization with a traveling material, and an upper blade is provided. Master side control means for controlling the rotation of the first rotary cutter and a slave for controlling the rotation of the second rotary cutter provided with the lower blade to maintain the position of the lower blade with respect to the upper blade in a preset clearance. The master side control means uses the rotational speed command of the rotary cutter as a master speed command, and multiplies the difference between the master speed command and the rotational speed of the upper blade by a predetermined gain to obtain a master torque command. A master speed controller for controlling the rotation of the first rotary cutter according to the master torque command, and the slave-side control means is configured to adjust the position of the upper blade and the lower blade. The difference between the deviation and the clearance is multiplied by a predetermined gain to generate a position deviation speed command, and between the master speed command and the position deviation speed command generated by the position controller. The difference between the first slave subtractor that calculates the difference between the slave speed command and the slave speed command output by the first slave subtractor and the rotational speed of the lower blade is a predetermined gain. And a first slave speed controller for generating a first slave torque command, and the second rotary cutter is rotationally controlled by the first slave torque command.
また、本発明によるロータリーカッタの制御装置は、速度制御方式及びトルク制御方式のうちのいずれか一方を選択する選択手段を備え、前記スレーブ側制御手段が、前記第1のスレーブ減算器により出力されたスレーブ速度指令に、所定のゲインを乗算し、位置偏差トルク指令を生成する第2のスレーブ速度制御器と、前記マスタ速度制御器により生成されたマスタトルク指令と、前記第2のスレーブ速度制御器により生成された位置偏差トルク指令との差を算出し、第2のスレーブトルク指令を出力する第2のスレーブ減算器とを有し、前記選択手段により速度制御方式が選択されている場合、前記第1のスレーブトルク指令により第2のロータリーカッタを回転制御し、トルク制御方式が選択されている場合、前記第2のスレーブトルク指令により第2のロータリーカッタを回転制御することを特徴とする。 The control apparatus for a rotary cutter according to the present invention further comprises selection means for selecting one of a speed control method and a torque control method, and the slave-side control means is output by the first slave subtractor. A second slave speed controller that multiplies the slave speed command by a predetermined gain to generate a position deviation torque command, a master torque command generated by the master speed controller, and the second slave speed control. A second slave subtractor that calculates a difference from the position deviation torque command generated by the controller and outputs a second slave torque command, and when the speed control method is selected by the selection unit, When the second rotary cutter is rotationally controlled by the first slave torque command and the torque control method is selected, the second slave torque is selected. Characterized in that it controls the rotation of the second rotary cutter in accordance with a command.
また、本発明によるロータリーカッタの制御装置は、前記スレーブ側制御手段が、前記クリアランスの変化をランプ状に変化させるランプ回路を有し、前記スレーブ側制御手段の位置制御器が、上刃及び下刃の位置偏差と、前記ランプ回路によりランプ状に変化させたクリアランスとの間の差に、所定のゲインを乗算し、位置偏差速度指令を生成することを特徴とする。 In the rotary cutter control device according to the present invention, the slave side control means includes a ramp circuit that changes the clearance in a ramp shape, and the position controller of the slave side control means includes an upper blade and a lower blade. A difference between the blade position deviation and the clearance changed into a ramp shape by the ramp circuit is multiplied by a predetermined gain to generate a position deviation speed command.
また、本発明によるロータリーカッタの制御装置は、前記スレーブ側制御手段が、材料の切断を開始する前に、前記位置制御器により生成された位置偏差速度指令の極性を判別する極性判別器と、該極性判別器により判別された極性に応じて、正極の場合に前記位置偏差速度指令の上限を制限し、負極の場合に前記位置偏差速度指令の下限を制限してそれぞれ出力する速度リミッタと、該速度リミッタにより出力された位置偏差速度指令の変化を、ランプ状に変化させるランプ回路とを有し、材料の切断を開始する前のイニシャライズ処理として、上刃及び下刃の位置偏差がゼロになるように、前記マスタトルク指令により第1のロータリーカッタを回転制御し、前記スレーブトルク指令により第2のロータリーカッタを回転制御することを特徴とする。 Further, in the rotary cutter control device according to the present invention, the slave side control means determines the polarity of the position deviation speed command generated by the position controller before starting the cutting of the material, A speed limiter that limits the upper limit of the position deviation speed command in the case of the positive electrode and outputs the lower limit of the position deviation speed command in the case of the negative electrode according to the polarity determined by the polarity discriminator, A ramp circuit that changes the position deviation speed command output by the speed limiter into a ramp shape, and as an initialization process before starting cutting of the material, the position deviation of the upper blade and the lower blade is zero. The rotation control of the first rotary cutter is performed by the master torque command, and the rotation control of the second rotary cutter is performed by the slave torque command. And butterflies.
以上説明したように、本発明によれば、スレーブ側制御手段が、上刃及び下刃の位置偏差及び予め設定されたクリアランスに基づいて位置偏差速度指令を生成し、マスタ速度指令及び位置偏差速度指令に基づいてスレーブ速度指令を生成するようにした。つまり、上刃が設けられた第1のロータリーカッタ及び下刃が設けられた第2のロータリーカッタは、共にマスタ速度指令を基準にして回転制御されることになる。これにより、ロータリーカッタの上刃及び下刃の位置偏差は、予め設定されたクリアランスに維持されるから、クリアランスの調整を確実に行うことが可能となる。 As described above, according to the present invention, the slave-side control means generates the position deviation speed command based on the position deviation of the upper blade and the lower blade and the preset clearance, and the master speed command and the position deviation speed. The slave speed command is generated based on the command. That is, the first rotary cutter provided with the upper blade and the second rotary cutter provided with the lower blade are both rotationally controlled based on the master speed command. As a result, the positional deviation between the upper and lower blades of the rotary cutter is maintained at a preset clearance, so that the clearance can be adjusted reliably.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
〔ロータリーカッタ〕
図1は、本発明の実施形態によるロータリーカッタの制御装置が用いられる制御対象を示す全体構成図である。ロータリーカッタ1は、材料を上部から切断するための刃物(上刃)が設けられた上刃用ロータリーカッタ2と、下部から切断するための刃物(下刃)が設けられた下刃用ロータリーカッタ3との一対で構成されている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Rotary cutter]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an object to be controlled in which a rotary cutter control device according to an embodiment of the present invention is used. The
モータ4は、上刃用ロータリーカッタ2を回転させるための電動機であり、モータ5は、下刃用ロータリーカッタ3を回転させるための電動機である。また、パルスジェネレータ6は、上刃用ロータリーカッタ2における主軸の回転角度の位置を、所定の原点に対する絶対角度の位置として検出するためのパルス発生器であり、パルスジェネレータ7も同様に、下刃用ロータリーカッタ3における主軸の位置を検出するためのパルス発生器である。このロータリーカッタ1は、上刃用ロータリーカッタ2と下刃用ロータリーカッタ3とがそれぞれ独立して回転する。ここで、所定の切断長に切断される材料(図示せず)は、手前から上刃用ロータリーカッタ2と下刃用ロータリーカッタ3との間に挿入される。
The
図2は、図1に示したロータリーカッタ1における上刃と下刃との間のクリアランスを説明する図である。材料8は矢印の向きに走行し、上刃用ロータリーカッタ2及び下刃用ロータリーカッタ3は、その材料8の走行に追従してそれぞれR1,R2の向きに回転する。そして、材料8は、上刃及び下刃により所定の切断長に切断される。ここで、上刃の角度を、所定の原点に対する絶対位置θ1とし、下刃の角度を、上刃の原点に対応した所定の原点に対する絶対位置θ2=θ1+Δθとした場合に、Δθがクリアランスである。
FIG. 2 is a view for explaining the clearance between the upper blade and the lower blade in the
上刃用ロータリーカッタ2及び下刃用ロータリーカッタ3は、下刃が上刃との間でΔθのクリアランスを維持したまま、R1に対応してR2の向きに回転し、材料8が切断される。
The
〔制御装置〕
図3は、図1及び図2に示したロータリーカッタ1の制御装置の構成を示すブロック図である。このロータリーカッタ1の制御装置10は、上刃用ロータリーカッタ2の上刃と下刃用ロータリーカッタ3の下刃との間の位置偏差を、予め設定されたクリアランスΔθに維持したまま、モータ4により上刃用ロータリーカッタ2をR1の向きに回転させ、モータ5により下刃用ロータリーカッタ3をR2の向きに回転させることにより、予め設定された切断長で材料8(図示せず)を切断する装置である。
〔Control device〕
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the control device of the
制御装置10は、コントローラ11、インバータ12,13を備えている。コントローラ11は、材料8の実際の走行長さに応じた回転量を材料長としてパルスジェネレータ16から入力し、材料8を切断する長さを規定する切断長を切断長設定器(図示せず)から入力すると共に、切断する材料8の材質及び厚さ等に応じたクリアランスΔθをクリアランス設定器(図示せず)から入力する。材料長は、材料8に接触したメジャーリング(図示せず)が、パルスジェネレータ16により発生したパルスをカウントして変換した値であり、材料8が切断処理されているときに、後述する速度設定器101が速度指令ω1*を生成するために用いられる。切断長及びクリアランスΔθは、所定のロット単位で切断される材料8毎に予め設定された値である。
The control device 10 includes a
コントローラ11は、マスタ側制御手段及びスレーブ側制御手段として機能し、マスタ側制御手段が、インバータ12から上刃の位置θ1及び速度(回転速度)ω1を入力し、スレーブ側制御手段が、インバータ13から下刃の位置θ2及び速度ω2を入力する。そして、マスタ側制御手段は、上刃用ロータリーカッタ2を回転駆動するモータ4を制御するための速度指令ω1*及びトルク指令τ1*を生成し、インバータ12に出力し、スレーブ側制御手段は、下刃用ロータリーカッタ3を回転駆動するモータ5を制御するための速度指令ω2*及びトルク指令τ2*を生成し、インバータ13に出力する。
The
ここで、制御装置10は、予め設定される速度制御方式及びトルク制御方式のいずれかの方式によりモータ4,5を制御する。速度制御方式の場合は、速度指令ω1*及び速度指令ω2*が用いられ、トルク制御方式の場合は、トルク指令τ1*及びトルク指令τ2*が用いられる。コントローラ11は、方式選択信号を入力し、制御方式を選択する。
Here, the control device 10 controls the
スレーブ側制御手段により出力される速度指令ω2*は、予め設定されたクリアランスΔθを維持するように生成される指令であり、マスタ側制御手段からの速度指令ω1*、上刃及び下刃の位置偏差、及び予め設定されるクリアランスΔθに基づいて生成される。また、スレーブ側制御手段により出力されるトルク指令τ2*も、予め設定されたクリアランスΔθを維持するように生成される指令であり、マスタ側制御手段からのトルク指令τ1*、位置偏差及びクリアランスΔθに基づいて生成される。詳細については後述する。 The speed command ω2 * output by the slave-side control means is a command generated so as to maintain a preset clearance Δθ, and the speed command ω1 * from the master-side control means, the position of the upper blade and the lower blade It is generated based on the deviation and a preset clearance Δθ. The torque command τ2 * output by the slave-side control means is also a command generated so as to maintain a preset clearance Δθ. The torque command τ1 *, the position deviation and the clearance Δθ from the master-side control means are also generated. Is generated based on Details will be described later.
また、コントローラ11は、上刃及び下刃の位置偏差に基づいて、同期が正常に行われているか否かの同期判定を行い、同期正常信号または同期異常信号を出力する。また、コントローラ11は、イニシャライズ信号を入力し、次のロットの材料8切断処理の開始に先立って、イニシャライズ処理を行う。また、コントローラ11は、同期制御信号を入力し、同期運転を行うか否かの切替処理を行う。同期判定処理、イニシャライズ処理及び同期切替処理の詳細については後述する。
Further, the
インバータ12は、コントローラ11のマスタ側制御手段と共に機能し、パルスジェネレータ6から上刃の位置θ1を入力し、その速度ω1を生成し、上刃の位置θ1及び速度ω1をコントローラ11に出力する。また、インバータ12は、コントローラ11から速度指令ω1*及びトルク指令τ1*を入力し、方式選択信号に従った制御方式により、速度制御方式の場合は速度指令ω1*に基づいてモータ駆動信号を生成し、トルク制御方式に場合はトルク指令τ1*に基づいてモータ駆動信号を生成し、モータ4に供給する。
The
インバータ13は、コントローラ11のスレーブ側制御手段と共に機能し、インバータ12と同様に、パルスジェネレータ7から下刃の位置θ2を入力し、その速度ω2を生成し、下刃の位置θ2及び速度ω2をコントローラ11に出力する。また、インバータ13は、コントローラ11から速度指令ω2*及びトルク指令τ2*を入力し、方式選択信号に従った制御方式により、速度制御方式の場合は速度指令ω2*に基づいてモータ駆動信号を生成し、トルク制御方式に場合はトルク指令τ2*に基づいてモータ駆動信号を生成し、モータ5に供給する。
The
〔コントローラ〕
図4は、図3に示したコントローラ11の構成を示すブロック図である。このコントローラ11は、インバータ12及びモータ4を介して上刃用ロータリーカッタ2の回転制御を行うマスタ側制御手段、及び、インバータ13及びモータ5を介して下刃用ロータリーカッタ3の回転制御を行うスレーブ側制御手段により構成されている。ここで、スレーブ側制御手段は、上刃用ロータリーカッタ2の回転に追従してその反対方向に下刃用ロータリーカッタ3が回転するように、マスタ側制御手段からの速度指令ω1*またはトルク指令τ1(*)に基づいて、予め設定されたクリアランスΔθを維持するように、下刃用ロータリーカッタ3を回転制御するための速度指令ω2*またはトルク指令τ2*を生成する。
〔controller〕
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the
(マスタ側制御手段)
まず、マスタ側制御手段について説明する。マスタ側制御手段は、速度設定器101、減算器102、速度制御器103、速度補正器104、加算器105、ノッチフィルタ106及び電流リミッタ107を備えている。
(Master side control means)
First, the master side control means will be described. The master side control means includes a
速度設定器101は、上刃用ロータリーカッタ2及び下刃用ロータリーカッタ3の回転速度を設定するものであり、パルスジェネレータ16から材料長を、図示しない切断長設定器から切断長を、インバータ12から上刃の位置θ1をそれぞれ入力し、予め設定された材料の切断長に応じた速度指令ω1*を算出する。速度設定器101により算出された速度指令ω1*は、減算器102、スレーブ側制御手段及びインバータ12に出力される。
The
尚、速度設定器101は、コントローラ11において、説明の便宜上マスタ側制御手段に備えるようにしたが、マスタ側制御手段及びスレーブ側制御手段とは別に独立して備えるようにしてもよい。
The
以下に説明する減算器102、速度制御器103、速度補正器104、加算器105、ノッチフィルタ106及び電流リミッタ107は、後述する制御方式がトルク制御方式に選択されているときに機能する。
A
減算器102は、速度設定器101から速度指令ω1*を入力し、インバータ12から速度ω1を入力し、速度指令ω1*から速度ω1を減算して速度偏差を算出する。速度制御器103は、減算器102から速度偏差を入力し、比例ゲイン及び加速度ゲインを用いてトルク指令を算出する。速度制御器103により算出されたトルク指令は、速度補正器104及び加算器105に出力される。
The
速度補正器104は、モータ4負荷に対するフィードフォワード補償を行う機能を有し、モータ4負荷変動に伴う速度変動等の外乱を抑制する。まず、速度補正器104は、補正速度を推定するために、速度制御器103からトルク指令を入力し、J^の逆数を乗算して積分処理を施し、推定速度を算出する。ここで、J^は、上刃用ロータリーカッタ2をモータ4の回りに換算した値とモータ4の慣性モーメントとを合算して得られる慣性モーメントである。そして、速度補正器104は、補正速度を制御するために、算出した推定速度から、インバータ12からの速度ω1を減算して補正速度を算出し、その補正速度にゲイン(外乱ゲイン)を乗算して補正トルク指令を算出する。
The
加算器105は、速度制御器103からのトルク指令と速度補正器104からの補正トルク指令とを加算する。この加算結果であるトルク指令τ1(*)は、ノッチフィルタ106及びスレーブ側制御手段に出力される。
ノッチフィルタ106は、加算器105からマスタトルク指令τ1(*)を入力し、Q設定により特定のノッチ周波数のみを減衰させる。電流リミッタ107は、ノッチフィルタ106からマスタトルク指令τ1(*)を入力し、正側リミット値及び負側リミット値により制限した指令をトルク指令τ1*としてインバータ12に出力する。
The
このように、マスタ側制御手段により算出された速度指令ω1*及びトルク指令τ1(*)はスレーブ側制御手段に出力され、速度指令ω1*及びトルク指令τ1*はインバータ12に出力される。速度指令ω1*及びトルク指令τ1*は、上刃用ロータリーカッタ2を駆動するモータ4の制御のために用いられる。
Thus, the speed command ω1 * and torque command τ1 (*) calculated by the master side control means are output to the slave side control means, and the speed command ω1 * and torque command τ1 * are output to the
(スレーブ側制御手段)
次に、スレーブ側制御手段について説明する。スレーブ側制御手段は、ランプ回路111、減算器112、加算器113、位置制御器114、極性判別器115、速度リミッタ116、ランプ回路117、比較器118、切替器119、減算器120、速度制御器121、速度補正器122、加算器123、加算器124、ノッチフィルタ125及び電流リミッタ126を備えている。
(Slave side control means)
Next, the slave side control means will be described. The slave side control means includes a
減算器112は、インバータ12から上刃の位置θ1を入力し、インバータ13から下刃の位置θ2を入力し、上刃の位置θ1から下刃の位置θ2を減算して位置偏差を算出する。減算器112により算出された位置偏差は、加算器113及び比較器118に出力される。
The
比較器118は、減算器112から位置偏差を入力し、予め設定された閾値と入力した位置偏差とを比較する。位置偏差が閾値の範囲内にある場合、モータ4,5の同期運転が正常であると判定し、同期正常信号を外部に出力する。一方、位置偏差が閾値の範囲内にない場合、モータ4,5の同期運転が異常であると判定し、同期異常信号を外部に出力する。
The comparator 118 receives the position deviation from the
ランプ回路111は、図示しないクリアランス設定器からクリアランスΔθを入力し、予め設定されたランプ定数に応じて、クリアランスΔθの入力変化に対してランプ状に変化するように、出力用のクリアランスΔθを算出する。これにより、クリアランスΔθの急激な変化を回避することができる。
The
加算器113は、減算器112から位置偏差を入力し、ランプ回路111からクリアランスΔθを入力し、これらを加算する。位置制御器114は、加算器113による加算結果を入力し、ゲインKを乗算して位置偏差速度指令を算出する。
The
極性判別器115は、位置制御器114から乗算結果である位置偏差速度指令を入力し、インバータ12から上刃の位置θ1を入力し、イニシャライズ信号を入力する。イニシャライズ信号は、イニシャライズ処理を行うときに入力される。極性判別器115は、入力した位置偏差速度指令の極性と、入力した上刃の位置θ1の極性とに基づいて、R1,R2の向きで回転している上刃用ロータリーカッタ2及び下刃用ロータリーカッタ3におて、下刃が上刃よりも先に位置しているか(先行して回転しているか)否かを判定する。例えば、位置偏差速度指令の極性がプラス、上刃の位置θ1の極性がプラスの場合、下刃が上刃よりも先に位置していない(上刃が下刃よりも先行して回転している)と判定し、位置偏差速度指令の極性がマイナス、上刃の位置θ1の極性がプラスの場合、下刃が上刃よりも先に位置している(下刃が上刃よりも先行して回転している)と判定する。下刃が上刃よりも先に位置している場合、下刃用ロータリーカッタ3の回転速度を下げる必要があるので、後述する減算器120により出力される速度指令ω2*は、速度指令ω1*よりも小さくなければならない、または、後述する加算器124により出力されるトルク指令は、トルク指令τ1(*)よりも小さくなければならない。一方、下刃が上刃よりも先に位置していない場合、下刃用ロータリーカッタ3の回転速度を上げる必要があるので、後述する減算器120により出力される速度指令ω2*は、速度指令ω1*よりも大きくしなければならない、または、後述する加算器124により出力されるトルク指令は、トルク指令τ1(*)よりも大きくしなければならない。このため、極性判別器115は、極性を判別し、下刃が上刃よりも先に位置していると判定した場合、入力した位置偏差速度指令の極性をプラスにして出力する。一方、下刃が上刃よりも先に位置していないと判定した場合、入力した位置偏差速度指令の極性をマイナスにして出力する。
The
このイニシャライズ処理により、下刃用ロータリーカッタ3を回転駆動するモータ5は、上刃及び下刃の刃物同士が近くなるような方向に、上刃を基準にして下刃の位置を移動させ、θ1=θ2になるように制御される。尚、加算器113は、イニシャライズ処理のときに、ランプ回路111からゼロ(クリアランスΔθが0)の信号を入力するものとする。
By this initialization process, the
ここで、イニシャライズ処理とは、実際の切断処理を開始する前に、上刃及び下刃を所定の位置(θ1=θ2)、すなわち、クリアランスΔθがゼロとなる位置(図3のように、上刃が上刃用ロータリーカッタ2において真上にあり、下刃が下刃用ロータリーカッタ3において真下にある位置関係をいう。)になるように、位置合わせ(位相合わせ)を行う処理をいう。上刃用ロータリーカッタ2と下刃用ロータリーカッタ3とは機械的に連結されていないため、実際の切断処理を開始する前に、上刃及び下刃の位置合わせを行う必要があるからである。つまり、イニシャライズ処理により、上刃及び下刃は、クリアランスΔθがゼロになるように、所定の速度指令ω1*に応じた速度でそれぞれ回転することになる。このような状態の後、実際の切断処理が開始される。
Here, the initialization process means that the upper blade and the lower blade are moved to a predetermined position (θ1 = θ2), that is, a position where the clearance Δθ becomes zero (as shown in FIG. 3) before the actual cutting process is started. This refers to a process of aligning (phase alignment) so that the blade is directly above the upper
速度リミッタ116は、極性判別器115により極性が判別された位置偏差速度指令を入力し、イニシャライズ信号を入力する。そして、イニシャライズ信号から、制御装置10がイニシャライズ処理をしていると判断した場合(イニシャライズ信号がONの場合)、入力した位置偏差速度指令と、予め設定されたイニシャライズ速度設定とを比較し、位置偏差速度指令がイニシャライズ速度設定以下であるとき、その位置偏差速度指令を出力する。一方、位置偏差速度指令がイニシャライズ速度設定を越えているとき、イニシャライズ速度設定を位置偏差速度指令として出力する。
The
また、速度リミッタ116は、イニシャライズ信号から、制御装置10がイニシャライズ処理をしておらず、通常の切断処理をしていると判断した場合(イニシャライズ信号がOFFの場合)、入力した位置偏差速度指令と、予め設定された通常速度設定とを比較し、位置偏差速度指令が通常速度設定以下であるとき、その位置偏差速度指令を出力する。一方、位置偏差速度指令が通常速度設定を越えているとき、通常速度設定を位置偏差速度指令として出力する。尚、イニシャライズ速度設定は、通常速度設定と同じ値またはそれ以下の値のうち、任意の速度で設定される。
When the
ランプ回路117は、速度リミッタ116から速度が制限された位置偏差速度指令を入力し、イニシャライズ信号及び同期制御信号を入力する。そして、イニシャライズ信号から、制御装置10がイニシャライズ処理をしていると判断した場合、予め設定されたランプ定数に応じて、位置偏差速度指令の入力変化に対してランプ状に変化するように、位置偏差速度指令Δω*を算出する。このランプ定数は、イニシャライズ処理における最大加速時間を設定するために用いられる。
The
また、ランプ回路117は、イニシャライズ信号から、制御装置10がイニシャライズ処理をしておらず、通常の切断処理をしていると判断した場合、入力した位置偏差速度指令を位置偏差速度指令Δω*として、そのままの値で出力する。尚、ランプ回路117は、入力した同期制御信号がオンの場合に位置偏差速度指令Δω*を出力し、同期制御信号がオフの場合に位置偏差速度指令Δω*の出力を停止する(位置偏差速度指令Δω*を出力しない)。ここで、同期制御信号は、マスタ側制御手段とスレーブ側制御手段との間で同期運転を行うときにオンとなり、同期運転を行わないときにオフとなる信号である。例えば、非常停止の場合、同期制御信号はオフとなり、ランプ回路117は、オフの同期制御信号を入力し、位置偏差速度指令Δω*の出力を停止する。これにより、モータ4,5は、電流が制限され、速度及び位置の制御が不可能になるが、ステップ停止(回生停止)となるから、最大トルク及び最短時間で停止することができる。一方、非常停止の場合、同期制御信号がオン状態のままで同期運転が行われるとすると、位置偏差が大きくなり、安定するまでハンチングすることになる。つまり、モータ4,5を、最大トルク及び最短時間で停止することができない。
If the
このように、切断処理中において、位置偏差速度指令Δω*は、上刃及び下刃の位置偏差がクリアランスΔθに一致するように、上刃の位置θ1、下刃の位置θ2及びクリアランスΔθを用いて、ランプ回路111、減算器112、加算器113、位置制御器114及び速度リミッタ116により算出される。また、イニシャライズ処理中において、位置偏差速度指令Δω*は、上刃及び下刃の位置偏差がゼロになるように、上刃の位置θ1、下刃の位置θ2及びクリアランスΔθ等を用いて、ランプ回路111、減算器112、加算器113、位置制御器114、極性判別器115、速度リミッタ116及びランプ回路117により算出される。
Thus, during the cutting process, the position deviation speed command Δω * uses the upper blade position θ1, the lower blade position θ2, and the clearance Δθ so that the upper blade and lower blade position deviations coincide with the clearance Δθ. The
切替器119は、選択手段として機能し、速度制御方式及びトルク制御方式のうちのいずれかの方式を選択するための方式選択信号を入力し、速度設定器101から速度指令ω1*、及びゼロの信号をそれぞれ入力し、方式選択信号に応じて出力する信号を切り替える。具体的には、方式選択信号が速度制御方式の場合、入力した速度指令ω1*を出力する。一方、方式選択信号がトルク制御方式の場合、入力したゼロの信号を出力する。
The
減算器120は、切替器119から速度指令ω1*またはゼロの信号を入力し、ランプ回路117から位置偏差速度指令Δω*を入力し、速度指令またはゼロの信号から位置偏差速度指令Δω*を減算する。すなわち、減算器120は、速度制御方式の場合、マスタ側制御手段により算出された速度指令ω1*から位置偏差速度指令Δω*を減算し、速度指令ω2*としてインバータ13に出力する。一方、減算器120は、トルク制御方式の場合、ゼロの信号から位置偏差速度指令Δω*を減算し、速度指令ω2*として速度制御器121に出力する。この場合、速度指令ω2*は、位置偏差速度指令Δω*に相当する指令となる。
The
以下に説明する速度制御器121、速度補正器122、加算器123、加算器124、ノッチフィルタ125及び電流リミッタ126は、制御方式がトルク制御方式に選択されているときに機能する。
The
速度制御器121は、減算器120から速度指令ω2*(トルク制御方式の場合に機能するため、この速度指令ω2*は位置偏差速度指令Δω*に相当する信号となる。)を入力し、比例ゲイン及び加速度ゲインを用いてトルク指令を算出する。速度制御器121により算出されたトルク指令は、速度補正器122及び加算器123に出力される。
The
速度補正器122は、速度補正器104と同様に、モータ5負荷に対するフィードフォワード補償を行う機能を有し、モータ5負荷変動に伴う速度変動等の外乱を抑制する。まず、速度補正器122は、補正速度を推定するために、速度制御器121からトルク指令を入力し、J^の逆数を乗算して積分処理を施し、推定速度を算出する。ここで、J^は、下刃用ロータリーカッタ3をモータ5の回りに換算した値とモータ5の慣性モーメントとを合算して得られる慣性モーメントである。そして、速度補正器122は、補正速度を制御するために、算出した推定速度から、インバータ13からの速度ω2を減算して補正速度を算出し、その補正速度にゲイン(外乱ゲイン)を乗算して補正トルク指令を算出する。加算器123は、速度制御器121からのトルク指令と速度補正器122からの補正トルク指令とを加算し、位置偏差トルク指令Δτ*として出力する。
Similar to the
加算器124は、マスタ側制御手段の加算器105からトルク指令τ1(*)を入力し、加算器123から位置偏差トルク指令Δτ*を入力し、減算処理を行う。
The
ノッチフィルタ125は、加算器124から減算結果のトルク指令を入力し、Q設定により特定のノッチ周波数のみを減衰させる。電流リミッタ126は、ノッチフィルタ125からトルク指令を入力し、正側リミット値及び負側リミット値により制限した指令をトルク指令τ2*としてインバータ12に出力する。
The
このように、スレーブ側制御手段により算出された速度指令ω2*及びトルク指令τ2*はインバータ13に出力され、下刃用ロータリーカッタ3を駆動するモータ5の制御のために用いられる。
As described above, the speed command ω2 * and the torque command τ2 * calculated by the slave-side control means are output to the
〔インバータ〕
図5は、図3に示したインバータ12の構成を示すブロック図である。このインバータ12は、図4に示したコントローラ11のマスタ側制御手段に対応しており、減算器201、速度制御器202、速度補正器203、加算器204、切替器205、ローパスフィルタ206、ノッチフィルタ207、電流リミッタ208、速度変換器209、ローパスフィルタ及び平均化回路210を備えている。
[Inverter]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of
速度変換器209は、パルスジェネレータ6から上刃の位置θ1を入力し、微分処理を施し、上刃の速度を算出する。ローパスフィルタ及び平均化回路210は、速度変換器209から上刃の速度を入力し、予め設定されたローパス周波数によりローパスフィルタ処理を施し、さらに平均化処理を施し、上刃の速度ω1を算出する。この上刃の速度ω1は、減算器201、速度補正器203及びコントローラ11に出力される。また、パルスジェネレータ6からの上刃の位置θ1は、そのままの値としてコントローラ11に出力される。
The
以下に説明する減算器201、速度制御器202、速度補正器203及び加算器204は、制御方式が速度制御方式に選択されているときに機能する。
A
減算器201は、コントローラ11から速度指令ω1*を入力し、ローパスフィルタ及び平均化回路210から速度ω1を入力し、速度指令ω1*から速度ω1を減算して速度偏差を算出する。速度制御器202は、減算器201から速度偏差を入力し、比例ゲイン、積分ゲイン及び加速度ゲインを用いてトルク指令を算出する。速度制御器202により算出されたトルク指令は、速度補正器203及び加算器204に出力される。
The
速度補正器203は、速度補正器104と同様に、モータ4負荷に対するフィードフォワード補償を行う機能を有し、モータ4負荷変動に伴う速度変動等の外乱を抑制する。速度補正器203は、速度制御器202からトルク指令を入力し、ローパスフィルタ及び平均化回路210から速度ω1を入力し、速度補正器104と同様の処理により、補正トルク指令を算出する。
Similar to the
加算器204は、速度制御器202からのトルク指令と速度補正器203からの補正トルク指令とを加算する。この加算結果であるトルク指令は、切替器205に出力される。
The
切替器205は、選択手段として機能し、速度制御方式及びトルク制御方式のうちのいずれかの方式を選択するための方式選択信号を入力し(図3を参照)、コントローラ11からトルク指令τ1*を、加算器204からトルク指令をそれぞれ入力し、方式選択信号に応じて出力する信号を切り替える。具体的には、方式選択信号が速度制御方式の場合、加算器204から入力したトルク指令を出力する。一方、方式選択信号がトルク制御方式の場合、コントローラ11から入力したトルク指令τ1*を出力する。
The
ローパスフィルタ206は、切替器205からトルク指令(またはトルク指令τ1*)を入力し、予め設定されたローパス周波数によりローパスフィルタ処理を施す。ノッチフィルタ207は、ローパスフィルタ206からトルク指令を入力し、Q設定により特定のノッチ周波数のみを減衰させる。電流リミッタ208は、ノッチフィルタ207からトルク指令を入力し、正側リミット値及び負側リミット値により制限した指令を、モータ駆動信号としてモータ4へ供給する。
The low-
尚、図3に示したインバータ13は、図4に示したコントローラ11のスレーブ側制御手段に対応しており、図5に示したインバータ12と同等の構成をしているため、ここでは説明を省略する。
The
〔制御方式〕
制御方式は、前述のとおり、速度制御方式とトルク制御方式との2つがあり、図4に示した方式選択信号により選択される。速度制御方式は、コントローラ11のマスタ側制御手段にて算出された速度指令ω1*を基準にして、上刃用ロータリーカッタ2を駆動するためのモータ4及び下刃用ロータリーカッタ3を駆動するためのモータ5を制御する方式であり、これにより、上刃と下刃との位置偏差がクリアランスΔθになるように維持される。具体的には、上刃の位置は、速度指令ω1*により制御される。下刃の位置は、ランプ回路111、減算器112、加算器113、位置制御器114、極性判別器115、速度リミッタ116及びランプ回路117により上刃及び下刃の位置偏差を用いて算出された位置偏差速度指令Δω*と、速度指令ω1*とにより制御される。すなわち、下刃の位置は、位置偏差速度指令Δω*を速度指令ω1*にサミングして得られた速度指令ω2*により制御される。このサミングは、図4に示した減算器120において行われる。
〔control method〕
As described above, there are two control methods, the speed control method and the torque control method, which are selected by the method selection signal shown in FIG. The speed control method is for driving the
つまり、速度制御方式は、図4に示したコントローラ11において、速度設定器101、ランプ回路111、減算器112、加算器113、位置制御器114、極性判別器115、速度リミッタ116、ランプ回路117、切替器119、減算器120により実現され、インバータ12において、減算器201、速度制御器202、速度補正器203、加算器204、切替器205、ローパスフィルタ206、ノッチフィルタ207、電流リミッタ208、速度変換器209、ローパスフィルタ及び平均化回路210により実現される。インバータ13についてはインバータ12と同様であるので、説明を省略する。
That is, the speed control method is the same as that of the
一方、トルク制御方式は、コントローラ11のマスタ側制御手段により算出されたトルク指令τ1(*)を基準にして、上刃用ロータリーカッタ2を駆動するためのモータ4及び下刃用ロータリーカッタ3を駆動するためのモータ5を制御する方式であり、これにより、上刃と下刃との位置偏差がクリアランスΔθになるように維持される。具体的には、上刃の位置は、トルク指令τ1(*)から算出されたトルク指令τ1*により制御される。下刃の位置は、ランプ回路111、減算器112、加算器113、位置制御器114、極性判別器115、速度リミッタ116、ランプ回路117、減算器120、速度制御器121、速度補正器122及び加算器123により上刃及び下刃の位置偏差とクリアランスΔθとを用いて算出された位置偏差トルク指令Δτ*と、トルク指令τ1(*)とにより制御される。すなわち、下刃の位置は、位置偏差トルク指令Δτ*をトルク指令τ1(*)にサミングして得られたトルク指令τ2*により制御される。このサミングは、図4に示した加算器124において行われる。
On the other hand, the torque control method uses the
つまり、トルク制御方式は、図4に示したコントローラ11において、速度設定器101、減算器102、速度制御器103、速度補正器104、加算器105、ノッチフィルタ106、電流リミッタ107、ランプ回路111、減算器112、加算器113、位置制御器114、極性判別器115、速度リミッタ116、ランプ回路117、切替器119、減算器120、速度制御器121、速度補正器122、加算器123、加算器124、ノッチフィルタ125及び電流リミッタ126により実現され、インバータ12において、切替器205、ローパスフィルタ206、ノッチフィルタ207、電流リミッタ208、速度変換器209、ローパスフィルタ及び平均化回路210により実現される。インバータ13についてはインバータ12と同様であるので、説明を省略する。
That is, the torque control method is the same as that of the
以上のように、本発明の実施形態によるロータリーカッタ1の制御装置10によれば、ロータリーカッタ1による材料8の切断処理中において、上刃及び下刃の位置偏差が、予め設定されたクリアランスΔθになるように、機械的ではなく電気的に上刃用ロータリーカッタ2及び下刃用ロータリーカッタ3を回転制御するようにした。具体的には、速度制御方式により、コントローラ11のマスタ側制御手段により算出された速度指令ω1*を基準にして、上刃用ロータリーカッタ2を回転制御するために速度指令ω1*を用いる。また、下刃用ロータリーカッタ3を回転制御するために、上刃及び下刃の位置偏差及びクリアランスΔθに基づいて算出した位置偏差速度指令Δω*を速度指令ω1*にサミングして速度指令ω2*を得て、この速度指令ω2*を用いるようにした。これにより、下刃用ロータリーカッタ3は、上刃用ロータリーカッタ2に対してカスケード的に回転制御されるから、上刃用ロータリーカッタ2の回転動作に遅れることなく、クリアランスΔθを維持するように追従した制御を確実に実現することができる。したがって、材料8の材質及び厚みが変化しても、ユーザの所望するクリアランスΔθに、任意にきめ細かく設定することができる。また、上刃及び下刃を連結するギヤが不要となり、クリアランスΔθを設定するのみで済むから、クリアランス調整作業を単純化することができる。
As described above, according to the control device 10 of the
尚、本願の発明者によるシミュレーションによれば、速度制御方式は、トルク制御方式に比べて、追従性及び安定性に優れているとの結果を得ることができた。トルク制御方式の場合は、コントローラ11のマスタ側制御手段により生成されたトルク指令τ1(*)を基準にして、上刃用ロータリーカッタ2を回転制御するために、トルク指令τ1(*)から得たトルク指令τ1*を用いる。また、下刃用ロータリーカッタ3を回転制御するために、上刃及び下刃の位置偏差及びクリアランスΔθに基づいて算出した位置偏差トルク指令Δτ*をトルク指令τ1(*)にサミングしてトルク指令τ2*を得て、このトルク指令τ2*を用いる。
In addition, according to the simulation by the inventor of the present application, it was possible to obtain a result that the speed control method is superior in followability and stability compared to the torque control method. In the case of the torque control method, the torque command τ1 (*) is obtained from the torque command τ1 (*) in order to control the rotation of the upper
一般に、モータ4,5は、機械的な要素は同じであるが、制御的な要素の観点からすると、互いに異なる負荷である。つまり、トルク制御方式では、モータ4,5に対する制御が、コントローラ11のマスタ側制御手段により生成されたトルク指令τ1(*)を基準に行われるが、モータ4,5は制御上異なる負荷とみなすことができる。したがって、トルク制御方式では、モータ4,5に対して同一の制御結果を得ることができず、上刃及び下刃の位置偏差が残る場合がある。つまり、速度制御方式に比べ、制御の追従性及び安定性が損なわれる場合がある。
In general, the
また、本発明の実施形態によるロータリーカッタ1の制御装置10によれば、方式選択信号を入力する切替器119,205により、速度制御方式及びトルク制御方式のうちのいずれかの制御方式を選択し、上刃及び下刃の位置偏差をクリアランスΔθに維持するようにした。つまり、モータ4,5の負荷変動等に伴う特性に応じて制御方式を選択することにより、材料8の切断処理中であっても、モータ4,5の負荷変動等に影響されることがなく、クリアランスΔθを確実に調整することができる。
In addition, according to the control device 10 of the
また、本発明の実施形態によるロータリーカッタ1の制御装置10によれば、実際の切断処理を開始する前のイニシャライズ処理により、上刃及び下刃を所定の位置(θ1=θ2)、すなわち、クリアランスΔθがゼロの位置になるように、位置合わせを行うようにした。これにより、実際の切断処理を円滑に行うことができる。また、このイニシャライズ処理は、実際の切断処理を行うときと同じ回路(図3〜図5に示したコントローラ11及びインバータ12,13)を用いて行われる。これにより、イニシャライズ処理のための新たな回路を設ける必要がないから、制御装置10全体としてコストの低減及び小型化を実現することができる。
Further, according to the control device 10 of the
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施形態では、コントローラ11のマスタ側制御手段及びインバータ12が、上刃用ロータリーカッタ2を回転制御し、コントローラ11のスレーブ側制御手段及びインバータ13が、下刃用ロータリーカッタ3を回転制御するようにしたが、マスタ側制御手段が下刃用ロータリーカッタ3を、スレーブ側制御手段が上刃用ロータリーカッタ2をそれぞれ回転制御するようにしてもよい。
The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. For example, in the above embodiment, the master side control means and the
1 ロータリーカッタ
2 上刃用ロータリーカッタ
3 下刃用ロータリーカッタ
4,5, モータ
6,7,16 パルスジェネレータ
8 材料
10,310 制御装置
11 コントローラ
12,13 インバータ
101,311 速度設定器
102,112,120,201,317,319,333,327,329 減算器
103,121,202,312,322 速度制御器
104,122,203 速度補正器
105,113,123,124,204,318,328 加算器
106,125,207,313,323 ノッチフィルタ
107,126,208 電流リミッタ
111,117 ランプ回路
114 位置制御器
115 極性判別器
116 速度リミッタ
118 比較器
119,205 切替器
206 ローパスフィルタ
209,314,324 速度変換器
210 ローパスフィルタ及び平均化回路
315,325 補正速度推定器
316,326 補正速度制御器
321 位置制御器
331,332 反転器
Δθ クリアランス
θ1,θ2 刃物の位置
ω1,ω2 刃物の速度
ω1*,ω2* 速度指令
τ1*,τ2*,τ1(*) トルク指令
Δω* 位置偏差速度指令
Δτ* 位置偏差トルク指令
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上刃が設けられた第1のロータリーカッタを回転制御するマスタ側制御手段と、下刃が設けられた第2のロータリーカッタを回転制御し、予め設定されたクリアランスに上刃に対して下刃の位置を維持させるスレーブ側制御手段とを備え、
マスタ側制御手段は、
ロータリーカッタの回転速度指令をマスタ速度指令として、該マスタ速度指令と上刃の回転速度との差に、所定のゲインを乗算し、マスタトルク指令を生成するマスタ速度制御器を有し、
前記マスタトルク指令により第1のロータリーカッタを回転制御し、
スレーブ側制御手段は、
上刃及び下刃の位置偏差と前記クリアランスとの間の差に、所定のゲインを乗算し、位置偏差速度指令を生成する位置制御器と、
前記マスタ速度指令と前記位置制御器により生成された位置偏差速度指令との間の差を算出し、スレーブ速度指令として出力する第1のスレーブ減算器と、
該第1のスレーブ減算器により出力されたスレーブ速度指令と下刃の回転速度との間の差に、所定のゲインを乗算し、第1のスレーブトルク指令を生成する第1のスレーブ速度制御器とを有し、
前記第1のスレーブトルク指令により第2のロータリーカッタを回転制御することを特徴とするロータリーカッタの制御装置。 In the device that controls the rotary cutter that cuts the material with the upper blade and the lower blade in synchronization with the traveling material,
Master-side control means for controlling the rotation of the first rotary cutter provided with the upper blade and the second rotary cutter provided with the lower blade are controlled to rotate, and the lower blade relative to the upper blade is set at a preset clearance. Slave-side control means for maintaining the position of
Master side control means
The rotation speed command of the rotary cutter is used as a master speed command, and a master speed controller that generates a master torque command by multiplying a difference between the master speed command and the rotation speed of the upper blade by a predetermined gain,
The first rotary cutter is rotationally controlled by the master torque command,
Slave side control means
A position controller that multiplies the difference between the position deviation of the upper blade and the lower blade and the clearance by a predetermined gain to generate a position deviation speed command;
A first slave subtractor that calculates a difference between the master speed command and the position deviation speed command generated by the position controller and outputs the difference as a slave speed command;
A first slave speed controller that multiplies the difference between the slave speed command output by the first slave subtractor and the rotational speed of the lower blade by a predetermined gain to generate a first slave torque command. And
The rotary cutter control device controls rotation of the second rotary cutter in accordance with the first slave torque command.
速度制御方式及びトルク制御方式のうちのいずれか一方を選択する選択手段を備え、
前記スレーブ側制御手段は、
前記第1のスレーブ減算器により出力されたスレーブ速度指令に、所定のゲインを乗算し、位置偏差トルク指令を生成する第2のスレーブ速度制御器と、
前記マスタ速度制御器により生成されたマスタトルク指令と、前記第2のスレーブ速度制御器により生成された位置偏差トルク指令との差を算出し、第2のスレーブトルク指令を出力する第2のスレーブ減算器とを有し、
前記選択手段により速度制御方式が選択されている場合、前記第1のスレーブトルク指令により第2のロータリーカッタを回転制御し、トルク制御方式が選択されている場合、前記第2のスレーブトルク指令により第2のロータリーカッタを回転制御することを特徴とするロータリーカッタの制御装置。 The control device according to claim 1,
A selection means for selecting one of the speed control method and the torque control method;
The slave side control means
A second slave speed controller that multiplies the slave speed command output by the first slave subtractor by a predetermined gain to generate a position deviation torque command;
The second slave that calculates the difference between the master torque command generated by the master speed controller and the position deviation torque command generated by the second slave speed controller and outputs the second slave torque command And a subtractor
When the speed control method is selected by the selection means, the second rotary cutter is rotationally controlled by the first slave torque command, and when the torque control method is selected, the second slave torque command A rotary cutter control device that controls rotation of a second rotary cutter.
前記スレーブ側制御手段は、
前記クリアランスの変化をランプ状に変化させるランプ回路を有し、
前記スレーブ側制御手段の位置制御器は、上刃及び下刃の位置偏差と、前記ランプ回路によりランプ状に変化させたクリアランスとの間の差に、所定のゲインを乗算し、位置偏差速度指令を生成することを特徴とするロータリーカッタの制御装置。 The control device according to claim 1 or 2,
The slave side control means
A ramp circuit that changes the clearance change into a ramp shape;
The position controller of the slave-side control means multiplies a difference between the position deviation of the upper blade and the lower blade and the clearance changed into a ramp shape by the ramp circuit by a predetermined gain, and a position deviation speed command A control device for a rotary cutter, characterized in that
前記スレーブ側制御手段は、
材料の切断を開始する前に、前記位置制御器により生成された位置偏差速度指令の極性を判別する極性判別器と、
該極性判別器により判別された極性に応じて、正極の場合に前記位置偏差速度指令の上限を制限し、負極の場合に前記位置偏差速度指令の下限を制限してそれぞれ出力する速度リミッタと、
該速度リミッタにより出力された位置偏差速度指令の変化を、ランプ状に変化させるランプ回路とを有し、
材料の切断を開始する前のイニシャライズ処理として、上刃及び下刃の位置偏差がゼロになるように、前記マスタトルク指令により第1のロータリーカッタを回転制御し、前記スレーブトルク指令により第2のロータリーカッタを回転制御することを特徴とするロータリーカッタの制御装置。 In the control device according to any one of claims 1 to 3,
The slave side control means
A polarity discriminator for discriminating the polarity of the position deviation speed command generated by the position controller before starting the cutting of the material;
A speed limiter that limits the upper limit of the position deviation speed command in the case of the positive electrode and outputs the lower limit of the position deviation speed command in the case of the negative electrode according to the polarity determined by the polarity discriminator,
A ramp circuit that changes a change in the position deviation speed command output by the speed limiter into a ramp shape;
As an initialization process before starting the cutting of the material, the first rotary cutter is rotationally controlled by the master torque command so that the positional deviation between the upper blade and the lower blade becomes zero, and the second torque by the slave torque command. A rotary cutter control device that controls the rotation of a rotary cutter.
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