JPS5933489B2 - 衝撃をともなう走間加工の数値制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は走行している管、棒、板などの材料をその走
行中に衝撃をともなう加工する機械、例えば走間で剪断
するフライングシャーを駆動制御する数値制御装置に関
し、特に剪断時の衝撃による材料走行の乱れを助長させ
ないようにしようとするものである。

先ず走間加工機例えばフライングシャーの数値制御装置
を第１図を参照して説明する。

管、棒、板などの材料１１がレベラー、フォーミングな
どの送りロール１２により矢印１３で示すように、図に
おいて左から右へ送られている。

その材料１１を走行中にフライングシャー１４で剪断す
る。

フライングシャー１４は、例えば第２図及び第３図に示
すように、走行している材料１１の上下に材料走行方向
と平行に往復移動することができるように摺動軸１５，
１６が固定部に対し保持され、摺動軸１５，１６間に渡
ってスライダー枠１７が固定される。

摺動体１８がスライダー枠１７の枠内にこれにより案内
されて上下動できるように取付けられ、摺動体１Ｂの下
端に上刃１９が固定される。

スライダー枠１７の枠内の下端上に下刃２１が取付けら
れる。

材料１１はスライダー枠１γに形成された貫通孔２２を
貫通して走行し、その材料１１に対し上刃１９、下刃２
１が上下より対向している。

摺動体１８にはクランクピン２３が立てられ、クランク
ピン２３にクランク２４の一端が回動自在に取付けられ
、クランク２４の他端は減速機２５の出力軸２６に固定
される。

減速機２５はモータ２７で回転駆動される。クランク２
４が１回転する間に摺動体１８はスライダー枠１７内を
１回上下動し、かつスライダー枠１７は左右に１回往復
動する。

その摺動体１８が下って上刃１９と下刃２１とで材料１
１を剪断する。

材料１１を、上刃１９、下刃２１から切断しようとする
長さく設定長）だけ先行させ、かつ材料１１が走行して
いる状態でフライングシャー１４を駆動制御して材料１
１を剪断する。

このためフライングシャー１４を数値制御している。

即ち第１図に示すように材料１１へ測長ロール２８が転
接され、測長ロール２８により測長エンコーダ２９が１
駆動され、測長エンコーダ２９から材料１１が単位長移
動するごとに例えば１個のパルスが発生する。

この測長エンコーダ２９からの測長信号は制御器３１へ
供給される。

一方、フライングシャー１４の刃の回転と対応した信号
を得るため、モータ２７の回転によりエンコーダ３２が
回転駆動される。

エンコーダ３２から上刃１９が単位距離回転移動するご
とに例えば１個のパルスを発生する。

このエンコーダ３２からの信号も制御器３１に入力され
る。

制御器３１は設定器３３からの設定長を示す信号り。

と、エンコーダ２９゜３２からの各信号とから制御信号
を発生してモータ２７を回転制御する。

制御器３１は例えば第４図に示すように構成されて、測
長エンコーダ２９よりの測長信号は測長カウンタ３４で
計数され、これより材料１１の移動長Ｌ１ が得られる
。

またエンコーダ３２かもの信号はカウンタ３５で計数さ
れて刃１９の回転角が得られる。

更にこれを例えば読出しメモリーにより刃１９の材料１
１０走行方向における移動長Ｌ２に変換される。

これら移動長ＬＩ Ｌ２及び設ツ 定長り。

は加算器３６に入力されて、Ｌｏ−Ｌ１十Ｌ２の演算が
行われる。

その演算結果はＤ／Ａ変換器３７でアナログ信号に変換
され、アナログ加算器３９にマイナスで与えられる。

測長エンコーダ２９からの測長パルスは周波数電圧変換
器３８で周波数に応じたアナログ電圧、つまり材料１１
０走行速度に応じた信号ｖ１に変換される。

この速度信号Ｖ１ はアナログ加算器３９にプラスで与
えられる。

このアナログ加算器３９の出力が正のときは符号判別器
４１によりスイッチ４６がアナログ加算器３９の出力側
に閉じ、これが速度基準信号となる。

剪断長が長い場合、即ちＬＯが大きい場合を例にとると
上刃１９は常に予め決められた角度位置はど上死点で待
機しており、材料１１０走行長が設定長り。

に近すいてくると、アナログ加算器３９の出力は正とな
り、スイッチ４６が切替ってアナログ加算器３９の出力
がアナログ加算器４２へ供給される。

エンコーダ３２の出力は周波数−電圧変換器４３にも供
給され、これより刃１９の回転速度に応じた信号■２が
得られ、この信号Ｖ２がアナログ加算器４２に速度フィ
ードバック信号として入力され、そのアナログ加算器４
２の出力はサーボ増幅器４４を通じてサイリスタ制御器
４５を制御し、サイリスタ制御器４５によりモータ２７
が制御され、モータ２７が回転を開始する。

刃１９の材料走行方向における移動速度と、材料走行速
度Ｖ、とが一致し、かつ材料１１が刃１９から先行した
長さが設定長し。

になった状態で、上刃１９と下刃２１とが噛合い材料１
１に対する剪断が行われる。

従って刃１９の速度は例えば第５図Ａに示すように、停
止状態から時点ｔ１ に回転し始め、かつ加速され、
時点ｔ２ では材料速度よりわずか速い速度になり、刃
１９が材料１１と接触するわずか前の時点ｔ３から、刃
１９の材料走行成分の速度が材料速度と一致するように
、刃１９の回転速度は徐々に減少し、刃１９が下死点を
過ぎると速度は徐々に上げられ、時点ｔ４で刃１９は材
料１１から完全に離れる。

その後測長カウンター３４がリセットされるため残長り
。

−Ｌ、十Ｌ２は大きくなり、アナログ加算器３９の出力
がマイナスになるので符号判別器４１でスイッチ４６が
回転角カウンター４７のＤ／Ａ変換器４８側に切替えら
れ、これがゼロになるまで回転をつＫけながら減速し時
点ｔ５で上死点に位置決めされる。

剪断長が長くない場合、即ちＬｏが大きくない場合はｔ
４のあとで加減速はするが停止にまで至らず刃はまわり
つＫげる。

このように数値制御装置によりフライングシャーを駆動
制御して材料１１を走行切断する場合は材料１１が薄板
や薄肉パイプなどであれば問題がなく、材料１１を可成
り高い寸法精度できれいに切断することができる。

しかし、材料１１が厚板や厚肉パイプの場合は刃が材料
に噛み込んで大きく速度ト和ツブしたり、ひどい場合は
材料及び刃が停止してしまったり、それほどでなくても
材料の切口がきれいにならないのが普通である。

この原因を追求した結果、次の理由にもとづくものであ
ることが判った。

即ち刃１９が材料１１ニ衝突したときに、剪断加工をす
るためのトルクを必要とするのでモータ２７がインパク
トドロップをし、そのため刃１９の走行が材料より遅れ
材料をさえぎることになるので材料１１は一瞬その速度
が低下され、刃１９の回転速度も第５図Ｂに示すように
点線の理想曲線に対し、実線のように低下した後、その
遅れを取り戻すように動作する。

しかし材料１１が厚板や厚肉パイプの場合は上記の傾向
が拡大され、インパクトドロップも大きく刃１９が材料
１１に喰い込むと材料１１が減速される。

一方、第４図について述べたように刃１９は材料速度に
追従するように制御されているため、測長エンコーダ２
９からのパルスが減少すると、制御器３１に減速指令を
与えたことになる。

つまり正帰還が掛ってしまい、悪循環となる。

材料１１の運転が低速の場合は刃１９が材料１１に噛込
んだま瓦停止してしまう。

材料１１の運転が高速度の場合も前記正帰還のため刃１
９は第５図Ｃの点線に示すように大きく減速されるがフ
ライホイール効果により停止には至らない。

併し、材料１１に対し必要以上に大きな衝撃を与えるこ
とになり材料１１を送る送りロール１２により材料にス
リップ傷が付いたり、材料が曲げられたりする。

また刃と材料の走行速度に複雑な差異を生ずるため材料
の切口が不良のものとなる。

この発明の目的は、厚板、厚肉パイプでも切断制御を可
能とし、かつ材料に傷を付けることなくまた良好な切口
が得られるフライングシャーを例とする同様な衝撃をと
もな５走間加工のための数値制御装置を提供することに
ある。

この発明によれば、材料の走行と対応して発生する測長
信号をｒ波手段へ供給し、測長信号の変動成分を平滑し
て制御器へ供給する。

このようにして前記正帰還が防止され、正しい制御が行
われる。

例えば第６図に第１図と対応する部分に同一符号を付け
て示すように、測長エンコーダ２９の出力はこの例では
スイッチ５１を介してｐ波器５２へ供給される。

沢波器５２の出力は制御器３１に測長信号として入力さ
れる。

またエンコーダ２９の出力はスイッチ５３を介して、ｒ
波器５２を介することなく、制御器３１にそのま一人力
することができるようにされる。

スイッチ５２は刃１９が材料１１と接触する範囲（剪断
角領域）、つまり第５図の時点ｔ３〜ｔ４の範囲は少く
ともオンとされ、その他の間はオフとされる。

スイッチ５３はスイッチ５２と逆にオンオフ制御される
。

沢波器５２は測長信号中の変動成分を平滑するものでい
わゆる低域通過Ｆ波器や、１次又は２次の遅れ回路を用
いることができる。

この構成によれば、剪断領域ではスイッチ５１がオンに
なっており、刃１９が材料１１に噛み込むと、測長信号
の発生が急に低下するが、この急な変化成分は沢波器５
２で平滑化されて制御器３１に入力される。

従って刃１９の回転速度は第５図Ｃの実線に示すように
変化し、先に述べたような判然とした正帰還作用は発生
しない。

よって材料１１、モータ１９が切断途中で停止してしま
うおそれがなく、また材料１１に対する減速の大きさも
小さく、送りロール１２による傷が付いたり材料が曲げ
られたりするおそれがなく、材料の切口も良好なものと
なる。

ｆ波器５２は例えば第７図に示すように構成することも
できる。

エンコーダ２９の出力は周波数電圧変換器５４により周
波数に応じてアナログ電圧に変換され、その出力はアナ
ログｆ波器５５へ供給される。

アナログＰ波器５５の出力は電圧−周波数変換器５６に
より出力に応じた周波数の信号が得られる。

この電圧−周波数変換器５６の出力はエンコーダ２９の
出力と位相比較器５１で位相比較され、その位相比較出
力はアナログＰ波器５５に加算される。

アナログ沢波器５５０時定数を適当に選定して測長信号
の過渡成分が平滑化される。

電圧−周波数変換器５６がＦ波器５２の出力とされる。

この出力は測長カウンタ３４、周波数電圧変換器３８に
それぞれ供給される。

スイッチ５１がオンの間、即ちｐ波器５２の作動中にお
けるエンコーダ２９のパルス数と、電圧−周波数変換器
５６の出力パルス数とが一致するように前述の如く位相
比較器５７によるフィードバック制御を行わせているが
、それでも誤差を生ずる場合は補正を加える必要がある
。

例えば可逆カウンタ５８を設げ、カウンタ５８でエンコ
ーダ２９のパルスをアップカウントし、電圧−周波数変
換器５６のパルスをダウンカウントする。

材料を切断するごとに、可逆カウンタ５８の計数値によ
り、前記各パルスの数の差±ΔＬを検出して、その値を
加減算器５９によって測長カウンタ３４の計数値に対す
る補正を行う。

その後、可逆カラ・ンタ５８はリセットする。

なお、周波数電圧変換器５４、アナログ沢波器５５、電
圧−周波数変換器５６、位相比較器５１は位相ロックル
ープ、いわゆるＰＬＬを構成している。

またこの第７図の例では剪断期間以外は第４図の場合と
同様に測長カウンタ３４の出力Ｌ１ を加算器３６へ供
給し、周波数電圧変換器３８の出力をアナログ加算器３
９へ供給し、剪断期間ではこれらの代りに加算器５９の
出力をＬｌ として加算器３６へ供給し、周波数電圧変
換器３８の出力をアナログ加算器３９へ供給する。

なおｆ波器５２としては回路６１でエンコーダ２゛９の
出力と、電圧−周波数変換器５６の出力との位相差のみ
ならず、パルス数の差もアナログ信号として検出し、例
えば可逆カウンタ５８の出力をアナログ変換し、その出
力をアナログＰ波器５５へ供給してもよい。

第６図においてスイッチ５３を通じる系を省略し、常に
ｐ波器５２を通じて制御してもよい。

更にフライングシャー１４としては回転走行形のみなら
ず、刃物台の往復走行形にもこの発明を適用できる。

又、フライングシャーのみならずフライングプレスやフ
ライングパンチなどの走間加工にも適用できる。

以上述べたようにこの発明によれば、測長エンコーダか
らの信号をＰ波手段を通すことにより、剪断など走間加
工の衝撃による材料走行の乱れを助長させることがなく
、厚板や厚肉パイプなどの材料を走間加工することがで
き、材料を傷付けるおそれもなく、良好な加工を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフライングシャー数値制御装置を示すブロック
図、第２図はフライングシャー１４の一例を示す正面図
、第３図は第２′図の左側面図、第４図は第１図中の制
御器３１の一例を示すブロック図、第５図は刃を駆動す
るモータの回転速度の各棟側を示す波形図、第６図はこ
の発明によるフライングシャー数値制御装置の一例を示
すブロック図、第７図及び第８図はそれぞれ第６図中の
Ｐ波器５２の具体例を示すブロック図である。 １１：材料、１４：フライングシャー、２７：モータ、
３２：エンコーダ、２９二測長エンコーダ、３１：制御
器、３３：設定器、５２：Ｐ波器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 走行している材料の走行に応じて測長エンコーダか
   ら発生する測長信号と、走間加工機の工具の移動の材料
   走行方向成分に応じてつくられる信号とから制御器にて
   駆動制御信号を作り、その駆動制御信号により上記走間
   加工機を駆動して上記材料に追従させその走行中に加工
   するように制御する走間加工数値制御装置において、上
   記測長エンコーダからの信号のうち加工の衝撃により変
   動する成分に対してそれを平滑化するためのＰ波手段を
   設けたことを特徴とする衝撃をともなう走間加工数値制
   御装置。