JPS5815280B2 - ロ−タリ−カツタ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、製紙等の連続する長尺物を所要寸法に切断
するだめのロータリーカッターに関し、特に切断所要寸
法誤差を著しく低減すると共に切断設定寸法を変更した
際に生ずる切断寸法誤差がわずかで済む速度制御系を備
えたロータリーカッターに関する。

従来、この種のロータリーカッターによる製紙等の切断
は、繰り出し機構の動力により変速器を介してナイフシ
リンダを回転せしめ、その変速比を変更することによっ
て、切断寸法の変更を行なっていた。

この様な機械方式においては、変速機構のバックラッシ
ュ等の不確定要素により設定寸法に対する切断寸法誤差
が大きく、通常１０７ｎ遡度の余裕をもって切断してい
た。

しかし、それでもなお、切断された紙葉類を印刷機等に
給紙する際に、切断寸法のバラツキにより給紙がうまく
ゆかない等の不都合を生じ、改めて裁断するという余分
な工程を必要としていた。

一方、数値制御を採用したフライングシャ一方式では、
製紙のような大形、高速の設備に適用したとき、極めて
大きな動力を扱わねばならず、装置が高価となり、消費
電力が大きいため必然的にランニングコストも高くなる
という不都合があった。

特に、既設のカッターを改造して高速化と高精密化を図
るような場合、従来のロータリーカッターに使用される
ナイフシリンダは、フライングシャーのように極めて大
きな加速度に耐える機械的強さをもっておらず、このた
め既設のナイフシリンダを利用することができず高速化
に限度があり、併せて高精度の切断寸法を可能にする制
御系の開発が十分に成されていなかった。

この発明の目的は、材料の走行速度をその送り機構を通
じて正確に検出し、電子的な比例制御系によってナイフ
シリンダを駆動する直流電動機を切断設定寸法に基づい
て与えられる材料走行速度との正確な比率をもって回転
せしめて正確な切断を行なうと共に切断設定寸法変更時
に生ずる誤差を最小限に抑えることのできるロータリー
カッターを提供するものである。

次に、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、この発明によるロータリーカンタ−の実施例
を示す回路ブロック図で、まず機械系統および検出器を
みるに、走行材料１を切断するためのナイフシリンダ２
を回転するための直流電動機３．走行材料１０走行量を
検出するための０．１ｍｍ又は０．０５ｍｍ毎に１個の
パルスを発生するパルスジェネレータ４．ナイフシリン
ダ２０回転速度を検出するためのパルスジェネレータ５
が設けられる。

パルスジェネレータ４０回転軸は計測車等の走行材料１
に対する周接をもって、走行材料１０走行量がパルス数
として正確に検出される。

ナイフシリンダ２に近接配置された位置検出器６はナイ
フシリンダ２０回転による走行材料１の切断タイミング
を検出する。

次に、直流電動機３の速度制御系は、材料１の切断所要
寸法りを設定するためは切断寸法設定器７、切断設定寸
法りおよびナイフシリンダ２のカッター周長り。

で与えられる基準寸法に基づき、材料走行量に対するナ
イフシリンダ２０回転速度の比率を算出する係数演算器
８．パルスジェネレータ４より与えられる材料走行パル
スを係数演算器８による設定比率係数に基づいて変換出
力する第１の係数器９．ナイフシリンダ２の回転速度を
パルスジェネレータ５よりのパルスを係数演算器８によ
る設定比率係数に基づいて変換出力する第２の係数器１
０．第１及び第２の計数器９，１０の出力を入力して両
者の差を取り出す誤差演算カウンタ１１．第１及び第２
の係数器９，１０並ひに誤差演算カウンタ１１よりの各
デジタル信号出力をアナログ信号に変換するためＤ−Ａ
（デジタル−アナログ）変換器１２，１３，１４．Ｄ−
Ａ変換器１２．１３．１４よりの各出力を加え合せて走
料走行量と切断設定寸法り。

に基どくナイフシリンダ２０回転量との偏差を取り出す
加算点１５、加算点１５よシの偏差に応じ、この偏差が
常に零となるように直流電動機３を速度制御する公知の
サイリスクレオナード装置を用いた速度制御装置１６を
もってなる。

設定比率係数を算出する係数演算器８は、基本的に比較
器１７．係数器９に設定する比率係数を算出するための
第１の演算器１８および係数器１０に設定する比率係数
を算出するための第２の演算器１９を備えており、その
演算機能は後の説明において明らかにされる。

次に、第１図の実施例における動作を説明するに、材料
１０走行に伴なって、パルスジェネレータ４は走行速度
に比例したパルス数を係数！９に送る。

ここで、係数器９はそのパルス数を計数し、その計数値
を設定比率係数倍する。

その計数値（デジタル量）はＤ−ＡＵ換器１２により材
料１の速度に比例した電圧に変換され、速度制御装置１
６の加算点１５にナイフシリンダ２の速度基準として入
力される。

またナイフシリンダ２の回転はパルスジェネレータ５に
よって検出され、係数器１０で設定比率係数倍された後
にＤ−Ａ変換器１３でナイフシリンダ速度に比例した電
圧に変換され、加算点１５にマイナールーグとしで加え
られる。

以上のアナログ的な制御ループによハ係数器９．１０に
対する比率係数を係数演算器８で切断寸法に基づいて変
更することで、適宜の寸法に法に材料１を切断すること
ができる。

しかし、これだけの制御ループでは、回路のドリフト或
は機械系の摩擦などによって誤差を生ずるので、この実
施例ではデジタル的な帰環ループを設けることで誤差を
少なくしている。

即ち、誤差演算カウンタ１１を設け、このカウンタ１１
に係数器９の出力を加算で加え、また係数器１０の出力
を減算で加え、両者のデジタル的な誤差を取り出し、Ｄ
−Ａ変換器１４によって直流電圧に変換し、速度制御装
置１６の加算点１５に加える。

この結果、例えば係数器９を通して得られる基準化され
た材料走行速度よりも係数器１０を通して得られる基準
化されたナイフシリンダの回転速度が小さければＡ誤差
演算カウンタ１１による結果はプラスとなる。

このことは、誤差演算結果ぶんだけナイフシリンダ２０
回転が遅れていることを意味する。

従って、誤差演算カウンタ１１の誤差出力がＤ−Ａ変換
器１４で誤差演算結果に比例した直流電圧に変換されて
加算点１５に加えられ、その偏差がプラスになるから速
度制御装置１６はナイフシリンダ２の遅れを取り戻すよ
うに直流電動機３を制御し、遅れを取りもどすと偏差は
零になり誤差演算力ワンタ１１の出力は零になる。

このようにナイフシリンダ２の外周部の回転速度と材料
１０走行速度とが一致しない場合、カウンタ１１の出力
は両者をより早い時間で一致させる方向に作用するので
、ナイフシリンダ２の速度と材料１の速度とは常に一致
した状態が維持され、結果的にナイフシリンダ２の外周
部の回転移動量と材料１の走行量とが一致し、材料１の
正確な切断を行なうことができる。

続いて、第１図の実施例における係数演算器８の動作を
説明する。

今、係数器９に対する設定比率係数をに１とし、また係
数器１０に対する設定比率係数をに２とする。

仮りに、Ｋ、二に２−１．０にセントされていたとする
と、ナイフシリンダ１０周長をり。

とすれば、材料１が周長し。

に相当する長さだけ走行するとナイフシリンダ２が１回
転し、周長り。

に一致する長さで材料１を切断することができる。

次に、係数器９に設定される比率係数に１を０．５とす
ると、実際に検出されたパルスの半分が係数器９で取り
出されてＦ−Ｖ変換器１２および誤差演算カウンタ１１
に加えられるため、ナイフ７リンダ２の周長の２倍の材
料が走行するとナイフシリンダ２が一回転して材料１が
切断される。

即ち、切断設定寸法をＬとすれば、Ｋ２ニ１．０のとき
係数９に設定される比率係数に１は、として一般的に表
わすことができる。

但しＡＬ。は定数となる。

また、係数器９の比率係数に、＝１．０とし、係数器１
０の比率係数に２を変える場合を考えると、Ｋ２＝０．
５のとき、係数器９の出力パルス数Ｎに対し、係数器１
０でに２倍されたナイフシリンダ２の回転パルスはＮ／
２となり、ナイフシリンダ２は材料走行速度に対する２
倍の速度で回転され、材料１はナイフシリンダ周長り。

の半分の長さに切断される。

即ち、切断設定寸法をＬとすれば、Ｋ２＝１．０のとき
に係数器１０に設定される比率係数に２は、 として一般的に表わすことができる。

また、第（１）、（２）式から明らかな如く、の関係が
あることから、定数としてのナイフシリンダ周長り。

を予め設定しておき、任意の切断寸法りを決めれば、第
（１）、（２）式、第（１）、（３）式及び第（２）、
（３）式いずれかの関係から、係数器９，１０に設定す
べき比率係数に１．に２を定めることができる。

前記第（１）、（２）式で明らかな如く、比率係数に１
に２のいずれか一方を定数、例えば１．０とし、他方の
比率定数のみを変更するようにすれば任意の切断所要寸
法で材料１を切断できるものであるが、第１図の実施例
では係数器９，１０に入力パルスを設定比率係数に１．
に２に応じて間引きする形式のカウンタを、回路構成を
簡単にし且つ高速化を図るために使用するため、比率係
数に１．に２を１．０以上に設定できないので、２つの
演算器１８．１９を係数演算器８に設けている。

まず演算器１８はＬ≧Ｌ０＋即ち、切断寸法りがナイフ
シリンダ族長し。

より大きいと選択されて、前記第（１）式による比率係
数に２を係数器９に設定するもので、このとき他の演算
器１９の比率係数は に２＝１．０である。

また、演算器１９はＬ〈Ｌｏ、即ち切断寸法りがナイフ
シリンダ周長Ｌ６より小さいとき選択されて、前記第（
２）式による比率係数に２を係数器１０に設定するもの
で、このとき演算器１８の比率係数はに２＝１．０であ
る。

これら演算器１８．１９の選択は、比較器１７で行なわ
れ、例えばＬ＞ＬＱが成立すれば演算器１８が選択され
、成立しなければ演算器１９が選択される。

勿論、係数器として乗算器を用いるか、或いはパルスジ
ェネレータ４，５のいずれか一方を基準演算単位パルス
のＮ倍を検出するものを用いれば、係数器８，９はいず
れか一方でこと足り、且つ、係数演算器３の演算器１８
．１９もいずれか一方でこと足りる。

例えば、パルスジェネレータ４で検出される材料走行パ
ルスを基準演算単位パルスの２倍周期のものを使用すれ
ば、係数器９，１０に対し設定する比率係数に１．に２
のそれぞれが１．０であっても、材料１はナイフシリン
ダ周長り。

の半分の長さに切断できるが如くである。

尚、第１図の実施例では、材料１の実切断長を表示する
ための表示器２０が設げられており、表示器２０はナイ
フシリンダ２が１回転して材料１を切断するタイミング
を表す切断信号を検出する位置検出器６の動作を１回の
係数サイクルとして、パルスジェネレータ４で検出され
る材料走行パルスて基づき、材料の実切断長を表示する
。

また、位置検出器６で検出される切断タイミングパルス
は係数演算器８にも与えられ、切断終了時に切断寸法設
定器７の内容が変っていれば、演算サイクルを実行して
、新たな比率係数に１．に２を各係数器９，１０に設定
する。

次に、この発明のロータリーカッターにおける切断寸法
設定変更時に生ずる誤差を最小限に抑えるための係数演
算器の他の実施例を説明する。

第１図の実施例における係数演算部８では、切断寸法り
の設定値を変更すると、制御系における目標値は第２図
のグラフに示す破線２１の如く一瞬に変わるのに対し、
ナイフシリンダ２０回転速度は実線２２の如く、イナー
シャのため目標値に対する追従遅れを生ずる。

この時発生する切断寸法誤差は第２図の斜線部■の面積
に相当し、この誤差は引続く斜線部■をもって消化され
る。

このため、定常切断になるまで数枚のロスを発生する。

この誤差を最小限にするためには、第３図のグラフに示
すように、ナイフシリンダ２及び直流電動機３の応答可
能な範囲内で徐々に比率係数を変更し、次の切断時まで
にナイフシリンダ２の回転速度を目標値に至らしめれば
、切断設定寸法変更時−わずか１枚のロスを発生するに
とどまる。

第４図は、第３図のグラフで与えられる比率係数の変更
をもたらす係数演算器８の一実施例を示したもので、第
１図の実施例に同じ部分は同一符号を付してその説明を
省略する。

演算器１８．１９で算出された比率係数に１ｊＫ２を除
々に変化させるための係数制御部２５は、演算器１８．
１９に対し個別に設けられ、演算器１８の場合を例にと
ると、比率係数に１を保持するための係数設定器２６．
徐々に目標値に向って変化する比率係数を作り出すアン
プダウンカウンタ２７．アップダウンカウンタ２７に所
定周波数のクロックパルスを与えるクロンク発生器２８
゜係数設定器２６の出力を基準値としてアップダウ／カ
ウンタ２７との出力を比較し、その判定結果からアップ
ダウ／カウンタ２７の内容が係数設定器２６の内容に一
致するようにアンプ又はタウン指令を送出する比較器２
９をもって成る。

この係数制御部２５の動作を説明するに、切断寸法設定
器７で切断寸法りからＬｌ（但し、Ｌ／＞Ｌｏ）に変更
されると、演算器１８はそれまでの比率係数に□から切
断寸法Ｌ′による変更後の比率係数（Ｋ１′＝Ｌｏ／Ｌ
′）を算出し、係数設定器２６に比率係数に１′を設定
する。

このときアンプダウンカウンタ２７の内容は変更前の比
率係数に１でありそのため比感器２９は、（Ｋ１＞Ｋ’
工）であればアップ指令を、また（Ｋ１＜Ｋ’１）であ
ればダウン指令をアップダウンカウンタ２７に与え、こ
の比較器２９０判別出力に応じてアップダウンカウンタ
２７はクロンク発生器２８よりのクロックパルスでカウ
ントダウンもしくはカウントダウンされ、アップダウン
カウンタ２７の内容が設定器２６の内容に一致するまで
、計数動作を行なう。

この間、アンプダウンカウンタ２γの出力は同時に係数
器９に与えられていることから、係数器９に対する比率
係数が変更後のに０から徐々に変更後の桔′１に変更さ
れ、この係数変化は直流電動機３およびナイフシリンダ
２の応答性の範囲内であることから、ナイフシリンダ２
０回転速度は係数変化に対し追従遅れを生ずること＜、
変更後の定常速度に至る。

また、切断寸法変更時に生ずる誤差を抑える後も簡単な
手段としては、第１図の実施例を参照するに、切断寸法
切換え直後、ナイフシリンダ２の追従遅れによって誤差
演算カウンタ１１で取り出された誤差に比例する電圧が
加算点１５に加えられるので、切断寸法切換え後、誤差
演算カウンタ１１をリセットすることにより、追従遅れ
によって生ずる蓄積誤差を除去し、切断寸法変更から定
常速度に至る切換えを早くしてもよい。

いずれの場合にも、切断寸法変更区間における切断材料
は不良品となるので、その旨を表示器２０もしくは適宜
の表示手段をもって表示することが作業を円滑にするた
めに必要である。

この切断不良表示の一例を第４図の実施例について説明
するに、比較器２９で取り出されるイコール信号３００
反伝信号、即ち、設定器２６とアップダウンカウンタ２
９の内容が等しくないときにセントされ、位置検出器６
（第１図参照）で検出される切断信号でリセットされる
ＲＳフリップフロップを用いて簡単に実現できる。

また、比較器２９よりのイコール信号３０の代わりに、
アップタウンカウンタ２７に対する比較器２９の判別出
力を用いても全く同じである。

この発明のロータリーカッターは以上説明したように、
検出された材料走行パルスおよびナイフシリンダ回転速
度パルスを、材料の切断設定寸法に応じて演算された比
率係数に応じて変換した速度信号に基づいて制御する制
御系を備えることでより、切断寸法の変更は比率係数の
いずれか一方、もしくは双方の変更をもって実現され、
しかも切断寸法変更時に生ずる誤差は比率係数を徐々に
変更せしめることによって最小限に抑えることができ、
定常時における切断制御はアナログ制御ループにデジタ
ル的に取り出された誤差を帰する制御ループを加えたこ
とで、材料走行速度に対しナイフシリンダが切断寸法に
基づく所定の比率をもって回転することができ、設定切
断寸法に対し要求される許容誤差内での正確な切断を可
能としたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるロータリーカッターの一実施
例をその機械系と共に示す回路ブロック図、第２図は切
断寸法を変更したナイフシリンダの追従遅れで生ずる誤
差を示すグラフ図、第３図は、この発明の比率係数を目
標値に向って徐々に変化させたときのナイフシリンダ追
従速度変化を示すグラフ図、第４図は、第３図に示す係
数変更制御を行なうための係数制御部を備えた係数演算
器の一実施例を示すブロック図である。 １・・・・・・材料、２・・・・・・ナイフシリンダ、
３・・・・・直流電動器、４，６・・・・・・パルスジ
ェネレータ、６・・・・・・位置検出器、７・・・・・
・切断寸法設定器、８・・・・・係数演算器、９・・・
・・・第１の係数器、１０・・・・・・第２の係数器、
１１・・・・・・誤差演算カウンタ、１２．１３・１４
・・・・・・Ｄ−Ａ変換器、１５・・・・・・加算点、
１６・・・・・・速度制御装置（サイリスタ・レオナー
ド装置）、１１・・・・・・比較器、１８・・・・・・
第１の演算器、１９・・・・・・第２の演算器、２０・
・・・・・表示器、２５・・・・・・係数制御部、２６
・・・・・・比率係数設定器、２７・・・・・・アップ
ダウンカウンタ、２８・・・・・・クロック発生器、２
９・・・・・・比較器、３０・・・・・・イコール信号
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検出された材料走行速度パルスを所定比率係数をも
   って計数することにより基準化された材料走行速度を求
   める第１の係数器と、検出されたナイフシリンダーの回
   転速度パルスを所定比率定数をもって計数することによ
   り基準化されたナイフシリンダーの同転速度を求める第
   ２の係数器と、前記第１及び第２の係数器に対してナイ
   フシリンダ周長および材料の切断設定寸法に基づいて得
   られる比率定数をそれぞれ個別に設定する係数演算器と
   、前記第１の係数器と第２の係数器の各計数出力の差を
   取り出す誤差演算器と、前記第１及び第２の係数並びに
   誤差演算器の出力をそれぞれアナログ変換した後、当該
   第１の係数器の出力を基準設定値とし、当該第２の係数
   器の出力を負の帰還値とし、そして、当該誤差演算器の
   出力を正の帰還値としてナイフシリンダ駆動モータを速
   度制御する制御装置とを備え、 前記係数演算器は、ナイフシリンダ周長と材料の切断設
   定寸法とを比較判別する比較器と、該比較器により切断
   設定寸法がナイフシリンダ周長より大きいとき前記第１
   の係数器に対する比率係数を算出する第１の演算器と、
   前記比較器により切断設定寸法がナイフシリンダ周長よ
   り小さいとき前記第２の係数器に対する比率係数を算出
   する第２の演算器と、切断設定寸法変更に伴う前記第１
   又は第２の演算部で取り出される比率係数を段階的に変
   更後の比率係数に可変せしめる係数設定制御部とから成
   り、そして、 前記係数制御部は、変更された比率係数を保持する係数
   設定器と、所定周波数のクロックパルスを計数すると共
   に前記第１又は第２の係数器に比率係数を設定するアッ
   プダウンカウンタと、前記係数設定器の出力を基準値と
   して前記アップダウンカウンタの出力とを比較し両者が
   一致する係数方向にアップタウンカウンタを制御する比
   較器と、係数変更中にわたり切断寸法異常を表示せしめ
   る手段とから成る ことを特徴とするロータリーカッター。