JPH05228720A - 連続して移動する物体の走行切断装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】走行切断装置及びその方法の低コスト化と高精
度化の両立。 【構成】物体１のストッパー７と、その変位量と速度と
を計測し、それぞれに対応したパルス信号を出力するデ
ジタルスケール９と、デジタルスケールから出力される
信号と同期した信号をサーボモータ６へ出力すると共
に、サーボモータが一定速度に達するまでの遅れ誤差を
補正する同期回路１８とを備える。 【効果】低コストで、而も物体の種類に拘らず、高精度
の高い連続切断が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続して移動する鉄板、
鉄骨、パイプ、合板、紙管等の長尺素材を追従し、一定
の寸法に連続切断する連続移動物体の走行切断装置（以
下、切断装置という）及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記長尺素材は、一定の品質のものを大
量に生産するためにエンドレスに連続生産され、市場の
要求に応じて一定の長さに切断される。そして、切断に
当たっては、切断装置が長尺素材の被切断物（以下、物
体という）と同じ速度で移動しながら一定寸法に切断す
る、いわゆる切断装置が用いられる。被切断物に追従す
る切断装置としては、従来大別して二つの装置が用いら
れている。その一つは、物体の移動量と切断装置の移動
量とをコンピューターを用いてそれぞれデジタル信号化
し、双方のデジタル信号を比較演算して物体に切断装置
を同期追従させるデジタルサーボ方式を採用した装置で
ある。そしてもう一つは、予め物体の移動速度を基準に
して、エアシリンダーや油圧シリンダーによる駆動プロ
グラムを設定し、このプログラムによって物体に切断装
置を同期追従させる装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記前者の装置は、高
精度で高頻度の使用が可能であるが、装置が高額な上、
稼働システムが大規模なものとなる。特に材木の角材等
の物体は、表面が均一でないため、デジタル化しても切
断長を均一化高精度に切断することは非常に困難であっ
た。また、紙管を製造と同時に走行切断する場合は、紙
管が円周方向に回転しながら進行するため、同様に困難
であった。そして後者の装置は、低廉で簡易な構造であ
るが、微調整が困難な上、切断長の高精度化は望めな
い。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の諸
欠点を解消し、低廉で簡易な構造でありながら、高精度
で高頻度の使用に耐用でき、而も材木の角材や円周方向
に回転する紙管等の走行切断をも可能とする切断装置及
びその方法を提供するものである。即ちその切断装置の
構成とは、物体の先端を検出する先端検出器と、前記物
体の先端の移動に応じて前記先端検出器を変位させると
共に、その変位量及び変位速度を測定し、その変位量に
比例する指令パルス信号及び変位速度に比例する速度パ
ルス信号を出力する測定器と、前記切断機を変位させる
駆動装置であって、駆動量に対応するフィードバックパ
ルス信号及び駆動速度に比例する駆動速度パルス信号を
出力する駆動機構と、前記指令パルス信号と前記フィー
ドバックパルス信号とを入力していずれのパルス信号で
あるかを分別するパルス方向分別回路と、前記指令パル
ス信号を入力して加算し、且つ前記フィードバックパル
ス信号を入力して減算することによって演算値を得ると
共に、一時記憶し、その演算値に対応する演算パルス信
号を出力する演算回路と、前記演算パルス信号を入力し
て第一のアナログ電圧信号に変換するデジタルアナログ
変換回路と、前記速度パルス信号を入力して所定周波数
の第二のアナログ電圧信号を出力する周波数電圧変換回
路と、前記第一のアナログ電圧信号と前記第二のアナロ
グ電圧信号とを入力し、両信号の電圧値を加算すると共
に、一定電圧に増幅して出力する演算増幅回路と、この
演算増幅回路から出力される信号及び前記駆動速度パル
ス信号を入力して前記駆動機構の駆動速度を制御する制
御回路とを備えたことにある。

【０００５】また、その方法とは、先端検出手段によっ
て前記物体の先端を検出し、その先端の移動に応じて先
端検出器を変位させ、その変位量及び変位速度を測定す
ると共に、その変位量に比例する指令パルス信号及び変
位速度に比例する速度パルス信号を出力し、前記指令パ
ルス信号と、駆動機構の駆動量に対応するフィードバッ
クパルス信号とを入力して何れのパルス信号であるかを
分別し、この分別された指令パルス信号及び前記フィー
ドバックパルス信号を入力して両信号のパルス数を演算
すると共に、演算値を一時記憶し、次にその演算値に対
応する演算パルス信号を出力すると共に、第一のアナロ
グ電圧信号に変換し、また、前記速度パルス信号を入力
して第二のアナログ電圧信号を出力し、前記第一のアナ
ログ電圧信号と前記第二のアナログ電圧信号とを入力
し、両信号の電圧値を加算すると共に、増幅し、この増
幅された信号と、駆動機構からフィードバックされる駆
動速度に比例する駆動速度パルス信号とを入力して駆動
機構を駆動可能な信号に制御することにより、切断機を
物体に追従させ、物体を一定の長さに切断することにあ
る。

【０００６】

【作用】測定器によって検出された物体の変位量と移動
速度が、それぞれに比例したパルス信号に変換される。
そして、変位量に比例した指令パルス信号はパルス方向
分別回路に、速度に比例した速度パルス信号は周波数電
圧変換回路にそれぞれ入力される。次に、指令パルス信
号は演算回路でパルス数をカウントされた後、デジタル
アナログ変換回路で第一のアナログ信号に変換され、一
方、速度パルス信号は周波数電圧変換回路によって第二
のアナログ信号に変換される。次に両アナログ信号は演
算増幅回路に入力されると共に、両信号の電圧値が加算
され、増幅される。そして、この信号は制御回路に入力
され、駆動機構は制御回路から出力される信号によって
駆動し、切断装置が変位する。また、駆動機構の駆動
量、即ち切断機の変位量に比例したフィードバックパル
ス信号がパルス方向分別回路へフィードバックされるた
め、指令パルス信号は加算パルス信号、フィードバック
パルス信号は減算パルス信号となり、両信号のパルス数
の差が演算回路でカウントされ、このパルス数の差を基
準としたアナログ信号が第一のアナログ信号となる。従
って、駆動機構が一定速度に達している場合は、演算回
路内のカウント数はゼロとなるため、駆動機構は周波数
電圧変換回路から出力される第二のアナログ信号を基準
として動作する。一方、駆動機構は一定速度に達するま
でに一定時間を要するのに対し、ワークの変位速度が一
定であるため、その立上り時においては、フィードバッ
クパルス信号のパルス数は、速度パルス信号のパルス数
より最も少ないため、演算回路でカウントされるパルス
数は最大となる。そして、このパルス数を基準とした第
一のアナログ信号は、演算増幅回路で第二のアナログ信
号と加算され、制御回路に出力される。従って、一定速
度で駆動している場合、即ち第二のアナログ信号のみに
基づいて駆動している場合より、大きな電圧の信号が制
御回路に入力されるため、駆動機構は一定速度に達する
まで加速する。以上の構成により、先端検出器から発生
される１パルス目から物体と切断装置との相対位置がズ
レることがなく、物体の速度変化にも対応できる。

【０００７】

【実施例】図１及び図２は、本発明にかかる連続移動物
体の走行切断装置及びその方法を示す説明図である。以
下、これらの図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
２，２は物体１を矢印の方向に送るための送りロール、
３は物体を切断する切断機で、切断刃３ａと切断に要す
る動力源（図示しない）を備えている。また、切断機３
はその下部をボールネジ４に枢着し、ボールネジの回転
によって物体の進行方向と平行に往復動可能になってい
る。６はボールネジを回転させる駆動機構の一例である
サーボモータであり、５はボールネジを連結するカップ
リングである。次に９は測定器の一例であるデジタルス
ケールで、物体１の先端部を検出する先端検出器の一例
であるストッパー７を備え、物体１の移動速度及び変位
量、即ちストッパー７の移動速度及び変位量に比例した
パルス信号を出力するものである。７ａは一定速度に達
したストッパー７を検出し、切断信号を切断機３へ出力
するセンサーである。１０はエア駆動による押戻しシリ
ンダーでピストン１０ｃを内蔵し、このピストンによっ
てストッパー７を初期設定の位置へ押し戻す働きをす
る。また、１０ａと１０ｂは、それぞれピストン１０ｃ
の前進端検出器と後退端検出器である。８はプッシャー
でセンサー８ａ，８ｂを有し、エア駆動によって切断さ
れた物体を所定箇所へ排出する働きをする。

【０００８】次にデジタルスケール９とサーボモータ６
間には、駆動装置を構成する同期回路１８が接続されて
いる。この同期回路は、デジタルスケールの変位量と切
断機の変位量の同期を採るもので、図２に示す各回路を
備えている。１２はデジタルスケール９から出力された
指令パルス信号かサーボモータ６から出力されたフィー
ドバックパルス信号かを分別すると共に、分別した信号
を次段へ出力するパルス方向分別回路、１３はパルス方
向分別回路から出力されたパルス信号のパルス数差をカ
ウントすると共に、そのパルス数のパルス信号を次段へ
出力する演算回路の一例である偏差カウンタ、１４は偏
差カウンタから出力されたパルス信号を所定のアナログ
電圧信号に変換するデジタルアナログ変換回路の一例で
あるＤ／Ａコンバータ、１５はデジタルスケールから出
力された速度パルス信号を入力して所定の周波数のアナ
ログ電圧信号に変換する周波数電圧変換回路の一例であ
るＦ／Ｖコンバータ、１６はＤ／ＡコンバータとＦ／Ｖ
コンバータのそれぞれから出力されるアナログ電圧信号
を入力すると共に、両信号を加算し、所定の電圧値に増
幅する演算増幅回路の一例であるオペアンプ、１７はオ
ペアンプから出力される信号と、サーボモータ６から出
力されたパルス信号の内、サーボモータの回転速度成分
に対応した信号を入力し、サーボモータを制御する信号
を出力する制御回路の一例であるサーボアンプである。

【０００９】次に、図３及び図４のフローチャートに基
づいて本発明にかかる切断装置を用いて実際に物体を切
断する場合について説明する。先ず、物体１の切断長を
切断機３の位置決用矢印３ｂをスケール１１の目盛に合
わせて決定する。そして、今、物体１がロール２，２に
よって切断機３内を通り、一定速度で矢印方向へ搬出さ
れてきたとする。すると、一定時間後に物体１の先端が
ストッパー７に当接し、ストッパー７を右方へ押し始め
る。この時、同時にデジタルスケール９がストッパー７
の変位量と速度の計測を開始し、指令パルス信号と速度
パルス信号を出力する。そして、指令パルス信号は、パ
ルス方向分別回路１２へ、速度パルス信号は、Ｆ／Ｖコ
ンバータ１５へ、それぞれ出力される。次にパルス方向
分別回路において指令パルス信号かフィードバック信号
であるかが分別され、分別された指令パルス信号は次段
の偏差カウンタ１３に入力される。そして、偏差カウン
タにおいて単位時間当たりのパルス数がカウントされる
と共に一時記憶される。次に、カウントされたパルス信
号は次段のＤ／Ａコンバータ１４に出力され、第一のア
ナログ信号に変換される。一方、速度パルス信号はＦ／
Ｖコンバータ１５において第二のアナログ電圧信号に変
換される。次に、Ｄ／Ａコンバータ１４及びＦ／Ｖコン
バータ１５から出力された両アナログ信号は、オペアン
プ１６に入力され、両信号の電圧を加算した電圧の信号
がサーボアンプ１７へ出力される。そして、サーボアン
プに入力された信号は、所定の電圧に制御されると共
に、サーボモータへ出力され、サーボモータは入力され
た信号に従って回転を開始し、切断機３がワーク１の追
従を開始する。この時サーボモータからは回転速度成分
に対応するパルス信号がサーボアンプにフィードバック
され、切断機の変位量成分に対応するフィードバックパ
ルス信号がパルス方向分別回路１２へ入力される。

【００１０】以上のように指令パルス信号とフィードバ
ックパルス信号は、順次、パルス方向分別回路に入力さ
れるが、両パルス信号が同期している時、即ち物体１の
移動速度と切断機の移動速度とが同期している時は、パ
ルス方向分別回路に入力され両パルス信号のパルス数に
差がないため、偏差カウンタ１３内のカウント数はゼロ
となり、Ｄ／Ａコンバータ１４からは第一のアナログ信
号は出力されない。従って、Ｆ／Ｖコンバータ１５から
出力される第二のアナログ電圧信号のみがオペアンプ１
６へ出力され、この信号を基準にしてサーボモータ６は
回転する。しかし、サーボモータ６は立上りから一定速
度、即ち物体１の移動速度と同一になるまで一定時間を
要するため、その立上り分だけ、遅れ誤差が生じる。従
って、サーボモータの立上り時においてはパルス方向分
別回路１２に入力される指令パルス信号のパルス数より
フィードバックパルス信号のパルス数が最も少なく、偏
差カウンタ１３内のカウント数が最大になり、そのカウ
ント数に対応するアナログ信号がＤ／Ａコンバータ１４
から出力される。従って、オペアンプ１６において第一
のアナログ信号と第二のアナログ信号とが加算され、前
記サーボモータが一定速度で回転している時より大きい
電圧の信号がサーボアンプ１７へ出力される。そして、
この信号に基づいてサーボモータ６は一定速度になるま
で加速し、物体１を追従する。従って、本来、サーボモ
ータの立上り時の遅れ誤差によって生じるべき物体の切
断長のズレが生じることなく、常に一定の切断長で物体
を切断することができる。

【００１１】次にセンサー７ａが一定速度に達したスト
ッパー７を検出すると、センサー７ａから切断信号が切
断機３へ出力され、これに応じて切断機３が物体１を切
断刃３ａによって切断する。そして、切断機に備えられ
た切断完了検出センサー（図示しない）から切断完了信
号がプッシャー８へ出力され、プッシャーが作動し、物
体を所定位置へ排出する。この時、プッシャーはセンサ
ー８ａがプッシャー内のシリンダーの存在を検出してい
ないことを条件に原点へ復帰し、センサー８ｂから排出
完了信号が押戻しシリンダー１０へ出力される。そし
て、押戻しシリンダーは後退端検出器１０ｂがピストン
１０ｃを検出していることを条件に作動し、ピストンを
伸長作動させ、ストッパーを初期設定位置へ押戻す。こ
の時、デジタルスケールからは負のパルス信号が出力さ
れるため、第一のアナログ信号と第二のアナログ信号と
は、負電圧を有する信号となってサーボアンプ１７へ出
力され、サーボモータ６は逆転し、切断機は初期位置へ
戻る。また、ピストンは前進端検出器１０ａによって検
出されることを条件に収縮を開始する。この時、ストッ
パー７が押し戻される立上り時や停止時に速度の変化が
生じても、前記同様にその遅れ誤差は補正され、物体と
切断機との相対位置がズレることはない。以上のように
連続して移動する物体を高精度で一定の長さに連続切断
することができる。

【００１２】上記実施例では物体の移動量を測定するも
のとしてデジタルスケールを用いたが、ストッパー７を
ラック＆ピニオンと組み合わせ、ピニオンの軸にパルス
エンコーダを接続しても本実施例と同様の効果を得るこ
とができる。また、押戻しシリンダー１０をエアー駆動
に替えてモーター駆動とすることもでき、ストッパー７
に物体の先端を検出するセンサーを取付け、物体とスト
ッパーとを非接触とすることもできる。更に、切断機３
の移動機構も、ボールネジとモーターとの組合せに限定
されることなく、ワイヤー駆動等の他の機構を用いるこ
ともできる。尚、切断機３は、被切断物の材質や形状等
に合わせ、例えば丸鋸刃等を備えた加工機に交換した
り、切断機と加工機を併用することもできる。

【００１３】

【発明の効果】本発明に係る連続移動物体の切断装置及
びその方法を用いれば、低コストで精度の高い連続切断
が可能となる。而も、物体の移動速度と変位量を物体の
先端の動きで検出するため、材木の角材等の表面が均一
でないものや円周方向に回転しながら進行する紙管等、
物体の種類に拘らず、高精度で連続切断することができ
る。以上のように本発明は、切断精度の向上と切断コス
トの低減の両立を可能とすると共に、その応用範囲も広
く、その実益は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る連続移動物体の切断装置及びその
方法の説明図である。

【図２】同期回路の説明図である。

【図３】本考案に係る連続移動物体の切断装置の動作を
示すフローチャートである。

【図４】本考案に係る連続移動物体の切断装置の動作を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１・・物体、２・・送りロール、３・・切断機、３ａ・
・切断刃、３ｂ・・位置決用矢印、４・・ボールネジ、
５・・カップリング、６・・サーボモータ、７・・スト
ッパー、８・・プッシャー、８ａ，８ｂ・・センサー、
９・・デジタルスケール、１０・・押戻しシリンダー、
１０ａ，１０ｂ・・後端検出器、１０ｃ・・ピストン、
１１・・スケール、１２・・パルス方向分別回路、１３
・・偏差カウンタ、１４・・Ｄ／Ａコンバータ、１５・
・Ｆ／Ｖコンバータ、１６・・オペアンプ、１７・・サ
ーボアンプ、１８・・同期回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続して移動する物体と並行して切断機を
   駆動機構を用いて追従させることにより、前記物体を一
   定の長さに連続切断する装置であって、前記物体の先端
   を検出する先端検出器と、前記物体の先端の移動に応じ
   て前記先端検出器を変位させると共に、その変位量及び
   変位速度を測定し、その変位量に比例する指令パルス信
   号及び変位速度に比例する速度パルス信号を出力する測
   定器と、前記切断機を変位させる駆動装置であって、駆
   動量に対応するフィードバックパルス信号及び駆動速度
   に比例する駆動速度パルス信号を出力する駆動機構と、
   前記指令パルス信号と前記フィードバックパルス信号と
   を入力していずれのパルス信号であるかを分別するパル
   ス方向分別回路と、前記指令パルス信号を入力して加算
   し、且つ前記フィードバックパルス信号を入力して減算
   することによって演算値を得ると共に、一時記憶し、そ
   の演算値に対応する演算パルス信号を出力する演算回路
   と、前記演算パルス信号を入力して第一のアナログ電圧
   信号に変換するデジタルアナログ変換回路と、前記速度
   パルス信号を入力して第二のアナログ電圧信号を出力す
   る周波数電圧変換回路と、前記第一のアナログ電圧信号
   と前記第二のアナログ電圧信号とを入力し、両信号の電
   圧値を加算すると共に、一定電圧に増幅して出力する演
   算増幅回路と、この演算増幅回路から出力される信号及
   び前記駆動速度パルス信号を入力して前記駆動機構の駆
   動速度を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする
   連続して移動する物体の走行切断装置。
2. 【請求項２】連続して移動する物体と並行して切断機を
   駆動機構を用いて追従させることにより、前記物体を一
   定の長さに連続切断する方法であって、先端検出手段に
   よって前記物体の先端を検出し、その先端の移動に応じ
   て先端検出器を変位させ、その変位量及び変位速度を測
   定すると共に、その変位量に比例する指令パルス信号及
   び変位速度に比例する速度パルス信号を出力し、前記指
   令パルス信号と、駆動機構の駆動量に対応するフィード
   バックパルス信号とを入力して何れのパルス信号である
   かを分別し、この分別された指令パルス信号及び前記フ
   ィードバックパルス信号を入力して両信号のパルス数を
   演算すると共に、演算値を一時記憶し、次にその演算値
   に対応する演算パルス信号を出力すると共に、第一のア
   ナログ電圧信号に変換し、また、前記速度パルス信号を
   入力して第二のアナログ電圧信号を出力し、前記第一の
   アナログ電圧信号と前記第二のアナログ電圧信号とを入
   力し、両信号の電圧値を加算すると共に、増幅し、この
   増幅された信号と、駆動機構からフィードバックされる
   駆動速度に比例する駆動速度パルス信号とを入力して駆
   動機構を駆動可能な信号に制御することにより、切断機
   を物体に追従させ、物体を一定の長さに切断することを
   特徴とする連続して移動する物体の走行切断方法。