JPS5993296A - 連続シ−ト材料を所定長に切断する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続している、動くシート材料を所定の長さに
切断するため回転ナインを制御することに係るものであ
る。

回転ナイフを使用して連続している、動くシート拐料を
切断するさき幾つかの困難に遭遇する。

もし回転ナイフシリンダの円周が切断しようさする材料
の所定長と同しでないき、回転ナイフは連続している。

動くシートと常に同期して回転することはできない。回
転ナイフの円周は材料を切断しようきする所定長よりも
小さいのが普通であり、そのため毎回転中回転ナインの
スピードを変化しなければならない。ナイフがそれの回
転を完了し、そして別の所定長の材料を切断する前に切
断点を十分カ長さの材料が通過できるようにする一つの
方法では、各回転の一部分中ナイフを停止させておくと
々を必要とする。いったんナイフを停止位置に停止させ
ると、ナイフを制御する複雑さは増大する。ナイフの回
転は適正時に開始しなければならないからであり、そし
て回転ナイフを材料の移動ラインと同期させてナイフが
側斜の所定長を切断するように回転を制御しガければな
らないからである。多くのフィードバックコントロール
法を用いて、停止位置からナイフの回転が開始するのは
いつであるかを決定し、そして所定長の材料を正しく切
断するようナイフの回転をどのように制御すればよいか
を決定する。コントロール法では、所定長に材料を切断
するためナイフを動いている材料ラインに対して精確に
始動させ、加速させそして位置ぎめさせる。コントロー
ル法がマイクロプロセッサを使用する場合には精確でし
かも簡単なコントロールが一層重要と々るし、そして実
時間でのコントロールは計算が正確で、しかも複雑でな
いことを必要とし、それで始めて回転ナイフの実時間コ
ントロールが可能となる。先行技術の二１ントロール法
のうちの多くは余シに複雑であシ、そしてそのためマイ
クロプロセッサを使用して実時間コントロールすること
ができなかつブこ。

発明の要約 連続シートの所定長が切断を行なう場所を通過する寸で
ナイフが停止位置に保持されているように（−た連続シ
ートの所定長切断プロセスにおける、動いているナイフ
の制御方法吉装置とを本発明が提供する。利料ラインが
切断を行なう場所を通過するときその材料の位置を動い
ているナイフの位置と比較し、そして利刺ラインさ停止
二位置からのナイフの走行距離との間の位置の差に比例
したコントロール信号を発生してナイフを駆動ずろ。ナ
イフは停止位置における休止から始動し、そして月別ラ
インき同期してめるスピードより大きなスピードへ加速
され、それから材料ラインき同期しているスピードへ減
速され、その後で連続シートを所定長へ切断する。

動力ているナイフは連続長のノート材旧から所定長を切
断し、その切断された長さは第１のエンドカットから第
２のエンドカットへ測定されるのではなく、停止位置に
到達したナイフからそのナイフが再び停止位置に到達す
る１で＼゛あシ、これは （］）　　第１のエンドカットがなされた時々ナイフが
停止位置に到達した時との間に切断点を通過する連続利
料の長さに等しい第１エンドカットがらの距離と、 （２）測定が（１）で開始する場所からの所定の長さで
ある所定点と からの測定に相当し、第２のエンドカットはい首の所定
長を測定し始める前に（１）で限定されたその前の切断
に続いて切断点を通過した連続ノート拐判の長さたけ所
定点から短かくされている。

ナイフは完全に切断を実行し、そして停止位置へ戻り、
それから次のサイクルを開始する。このコントロール法
はマイクロプロセッサを使用して実時間コントロールを
すると古のできる正確でしかも簡単に動いているナイフ
の位置ぎめを行なえるのである。

好捷しい実施例の説明 添伺図を参照する。本発明による連続シート切断プロセ
スコントロールシステムは第１図Ｋｉもよく示されてい
る。連続ウオールＳ＜−ドライン１０はこれを支持して
いるローラー１２の上を右へ向って移動している。ウオ
ールボードライン１０（まナイフ１８のシリンダ１４と
１６古の間を通る。

一本の刃２０．２２が各ナイフシリンダ１４．１６」二
に示されている。ナイフシリンダ１４．１６（まギヤー
１５を介してインターロックされ、そｉｔ　（Ｃよりモ
ーター弓７はナイフシリンダ１４を反Ｒｉ（プ５向に回
転さぜ、そしてナイフシリンダ１Ｇを［時計方向に回転
させる。ナイフシリンダ１４．１６６ま、刃２０．２２
が回転して最も接近し合うとき壁板ライン１０の巾を横
切って切込みを入れる。このさきナイフシリンダ１４の
刃２０は６時の位置であり、そしてナイフシリンダ１６
の刃２２（、ｉ１２時の位置である。

刃２０．２２は完全にウオールボードを剪断せず、紙を
切るに十分なだけウオールボードライン１０に喰込むの
である。ウオールボードライン１０は右へ連続しており
、ウオールボード］０のラインヌピ−１・０２倍の速さ
で回転するローラ２４がウオールボードライン１０から
その切断した長さ２らを持」＝げ、そしてウオールボー
トライン１０から離し、そして右へ転送テーブル（図示
せず）へ、切断した長さ２６を通す。それからローラ２
４はＶ：一う１２よりも低い位置へ戻って、切断点を越
えてのびるウオールボードライン］０を受取る。

ローラ２８はウオールボートライン１００表１ｎｉと接
触し、そしてパルスジェネレータ３０へ結合すＡ″１テ
いる。パルス／エネレータ３ｏハｏ−９２８２通る連続
ウオールボードライン１０の長さの関数古して一連の電
気パルス〔典型的には１フィー１−（０，３メートル）
渦、！１ｌ１１３２０個のノくルヌ〕を発生ずる。これ
らの電気パルスは導線３２を介してマイクロプロセッサ
３４へ通される。パルスジェネレータ３０が発生したパ
ルスく・主マイクロプロセッサ３４内に蓄積され、そし
てパルスジエネレータ３０が発生したパル、スの蓄積が
最後に零に戻されて以来測定されてきたウオールボード
ラインの長さを表わしている。

パルスジネレータ３６は停止位置からのナイフ］８の走
行距離の関数として・くルスを発生する。

典型例としてパルスジェネレータ３６は３６０度走行す
るごとに５２８０個のパルスを発生する。ノくルスジエ
ネレータ３６が発生したノくルスは導線３８を通ッテマ
イクロプロセッサ３４へ送られる。ノ（ルスジエネレー
タ３６が発生した）くルスはマイクログロセツザ３４内
に蓄積され、そしてノールスジエネレータ３６が発生し
たパルスの蓄積が最後に零とされて以来停止位置からの
ナイフ１８０走行距離を表わしている。

パルスジェネレータ４０は停と位置へ戻るとナイフ１８
の回転毎に１個のパルスを発生する。ノクルスジエネレ
ータ４０が発生ずる・よルスはす七ソトシテパ／Ｌ／ス
ジエネレータ３０．３６が発生し蓄積１またパルスカウ
ントを零にする。ノζルスジエネレータ４０が発生した
パルスは導線４２を介してマイクロプロセッサ３４へ通
される。

連続して動いている材料のノートを所定長に切断するよ
うに回転ナイフＪ８を制御するため連続ベースで割算を
逐行する回転ナイフコントローラの一部分がマイクロプ
ロセッサ３４である。このマイクロプロセッサ３４が実
施する割算の理解の助けとなるよう以下の記号を定義し
ておく。

刃の走行−ＢＴ：　　一回転でナイフ先端が走行スル、
パルスで表わした距離ニ 一定の大きさで典型的には ５２８０個のパルス。

制御誤差−〇Ｅ：　　ナイフ位置カウンタを理論的切断
点と等しくするに必要 な制御信号の相対的大きさを 表わす誤差信号 制御電圧−〇Ｖ二　　制御誤差が零よりも大きいときた
け生しる、ナイフ駆動 モータに加えられる回転ナイ フコントローラの電圧出力 ナイフ定数−ＫＣ：　　ナイフ先端が１フィート（０，
３メートル）動くときに生じるノくルスの数で割ったフ
ィート（ ０，３メートル）当りの０．０１イン チ（０，２５ミリ）セグメントの 数（１２００）ものに等しい定数。

この定数はナイフの機械曲設 泪から定甘り、そして現在の 最良のモードではこの定数は ０．９５３である。

利得−Ｇ　　−１制御誤差単位をつくるのに必要とされ
るトラッキング 誤差のパルスの数の比。

ナイフ位置−ＫＰ：　　ナイフが停止位置に至１］達し
てからナイフが進んだ距離を パルスで指示している、ナイ フエンコーダからの現在ツノ＜ ルスカウン１〜 長さ−Ｌ：　　ラインノ々ルスでＲ−１−ＩＩＩさ才ｔ
、そして所望長さを決定する式 における物理的考慮にて訂正 された、連続移動材料シート を切断する所望の長さ。

切断の長さ−ＬＯＣ：　　　０．０１　　インチ（０，
２５ミリ）増分で連続移動材料シ・−トを切 断する所定の長さ ライン修正−ＬＣ：　　現在のラインスピードて・ナイ
フを連続的に走らせていく ものに等しい制御誤差を発生 するため目標点をナイフ先端 が追跡しなければならないノく ルスの数に対応する因子。正 常動性において、これは定数 である。

ライン位置−ＬＰ：　　ナイフが停止位置に至１］達し
てからラインが進んだ距離を パルスで表わしている、ライ ンエンコーダからの現在まで 蓄積されたパルスカウント 最小制御誤差−ＭＣＥ：　　制御誤差変数力蒐到達でき
る最大値。この値は任意に決め られ、制御誤差を削シ、そし て制御誤差の分解能を決定す るのに使用される。

最大電圧−ＭＶ：　　ナイフ駆動モータへ加えられる最
大電圧に相当し、そし てあシ得る最大のナイフ先端 速度に相当する最大制御電圧。

上記の変数は次式におけるように相互に関係づけられる
。

Ｌ　　：＝　（ＬＯＣ／ＫＣ）　−ＬＣ・・・（１）Ｃ
Ｅ　　−（ＬＢＴ−（Ｌ−ＬＰ）−ＫＰ）／Ｇ　・・・
（２）ｃｖ　　：　（ｃＥ　／ＭＣＥ　）　ｘ　ＭＶ　
　　　　　・・、（３）長さを定める式（１）は、連続
移動材料シートを切断する所定長における変化のように
、式のパラメータの一つが変化するごとに計算しなけれ
ばならない。

制御誤差を表わす式（２）は繰返し計算される。距離は
パルスカウントにょシ表わされる。変数りは式（１）の
計算から求められる。ＢＴはナイフの円周を表わす定数
で、設備と吉に変る。

（Ｌ−ＬＰ）の項 この項は物理的考慮にょシ修正されている所望の長さを
現在のライン位置と比較している。パルスシエネレ〜り
３ｏの蓄積されたパルスカウントば、ナイフ１８が停止
位置へ戻る毎にり七ツトされるので、この項は、ナイフ
１８が停止位置へちょうど戻ったさきの最大値りがら停
止位置へナイフ１８が戻る直前の最小値容重で変化する
。

（ＢＴ　−（Ｌ−ＬＰ　）　）項 ＢＴはナイフ１８０円周を表わす定数であるので、この
項は最小値の（ＢＴ−Ｌ）から最大値のＢＴｌで変る。

量ＢＴ−Ｌは、所望長がナイフ１８の円周よりも太きい
ときは負である。この項は、切断しようとする所望の長
さと現在のライン位置きの間の差がナイフの円周に等し
いさきは零であり、この時にナイフの回転を開始するの
が適当である。

変数ＫＰはナイフが回転し始める寸で零のまＸである。

ナイフが停止位置にある限シ、そして量ＢＴ　−Ｌが負
である限シ制御誤差は負の量であシ、そしてナイフ１８
を停止位置に保持する。

所望の長さマイナスライン位置がナイフ１８０円周より
も小さくなるとき、ライン位置とナイフ位置吉の間に位
置誤差が存在する。この誤差は、コントローラの出力で
あるモータ１７のデジタル駆動信号を式（３）により発
生ずる。ｉｂＵ御信号は最大制御誤差により正規化され
、モータ１７を駆動するため加えられると吉のある最大
電圧を乗せられる。このようにして計算された制御電圧
は、導線４４のデジタル・アナログ変換器４６へ伝えら
れるデジタル駆動信号である。デジタル・アナログ変換
器４６は、デジタル駆動信号の大きさに基づいてモータ
１７を駆動するためのアナログ信号を発生する。このア
ナログのモータ１７の駆動信号は導線４８によりモータ
１７へ伝えられる。

時間の関数としての制御電圧の典型的なグラフが第２図
に示されている。垂直軸はデジタル・アナログ変換器４
６によシ発生され、モータＪ７へ加えられる電圧を表わ
し、０から１０ボルドー１で変化し、そしてナイフの速
度に対応している。水平軸は時間を表わし、零はナイフ
の位置とウオールボードラインの位置との間の位置誤差
が最初に発生した時点である。

位置誤差はナイフ位置より先のライン位置又はナイフが
回転し始めて後にライン位置より先のナイフ位置を修正
する。ナイフ位置ＫＰがライン位置よりも小さいさき、
ナイフを進めてウオールボードライン位置まで追付かせ
なければならない。

このため制御信号は大きくなる。これは第２図に見られ
る。すなわちライン位置とナイフ位置との間の差が増大
していきナイフ先端速度が停止からライン速度よシも大
きな速度へ増大するにつれて当初零の制御電圧が増大す
る。第２図に見られるように、ナイフ速度がライン速度
を越え、そして位置誤差が減少した後、ナイフ速度はウ
オールボードラインの速度へ殆んど行過ぎを生ずるこさ
なく減少していき、このときナイフ位置とウオールボー
ドライン位置きの間にはライン補正項を除いて差はない
。ライン補正項は、ナイフ先端が目標点を追跡してナイ
フ１８をいまのウオールボードライン速度で連続的に走
らせるものに等しい制御誤差を発生するパルスの数に一
致する。

第２図には示されてはいないけれども、ナイフ位置がラ
イン位置よりも太きいときには制御誤差の大きさは減少
してウオールボードライン位置がナイフ位置に追付ける
ようにする。これが起きるときはナイフ１８がウオール
ボードラインと同期して作動し、そしてウオールボード
ライン１０の速度が減少するときである。制御システム
が位置誤差を零へ減少するまでナイフ位置は一時的にウ
オールボードライン位置より先になる。

ナイン１８がウオールボードライン１０吉同期して作動
するかどうかを決定するため、位置誤差の変化の速さを
監視する。位置誤差の変化の速さが零であるとき、位置
誤差の変化は零に減少してし２寸っている。ナイフ１８
がウオールボードライン１０と同期して作動していると
き、単位時間当りナイフ１８の刃が辿る線状距離はウオ
ールボードライン１０の速度に等しい。

ナイフ駆動モータ１７は直流モータであシ、そして駆動
モータ１７へ加えられる電圧はモータ１７がウオールボ
ードラインと同期して作動しているさき、中間の値であ
る。このようにして制御誤差が発生ずる制御電圧は、正
常のウオールボードライン速度を越えるウオールボード
ライン速度に対応し、そして位置誤差は当初停止してい
たモータ１７をライン速度を越える速度へ駆動しナイフ
位置とライン位置との間の位置誤差の変化はウオールボ
ートラインが切断される前に減少されて零となる。

位置誤差の変化が零へ減少するとき、そして制御誤差が
ウオールボードライン］０と同期した速度でモータ１７
を駆動するときナイフ１８はウオールボードライン１０
に対し正しい位置にあって所定長の切断を行う。ナイフ
１８が切離したウオールボードの長さ２６は、切断に引
続いてそして停止位置にナイフが戻る前に通過するウオ
ールボートの長さだけ所望の長さよりも短かいようにみ
える。しかし、切断されたウオールボードの各長さ２６
はその長さだけ前縁で長く、そして同じ長さだけ後縁で
短かくなっていて、結局ウオールボーＺ−ドは所望長に
切断されている。但しウオールボードの最初の切断片は
廃棄される。このようにして、回転ナイフの制御は停止
位置とシま無１周係で・あす、連続ウオールボードライ
ン１０の通過をナイフの刃が妨げないナイフシリンタ゛
の円周のとこにでも停止位置を決めろことカーでき、回
！１伝ヲーイフ１８が加速してウオールボードライン１
０と同期し、そして切断ｎＩＪに位置誤差の変化を零に
減少ｉ−る。

モータ１７の最初の回転時から位置ａ日差カー零へ減少
し、そしてモータ１７がウメーール７＋＝ニートライン
１０と同期するまでの制御電圧１ＩＩｔ線の］′の面積
は、最初の回転時から位置誤差が減少して零となり、そ
してナイフ１８がウオール５ｉ−１−゛ライン１０と同
期するまでの同期速度曲線の下の面積と同じである。こ
の関係は制御電圧が飽和しない翁３３図に示され、そし
て制御電圧が飽和する、すなＪ−）ちナイフ１８がウオ
ールボードライン１０と同期１−ルヨウモータ１７を駆
動する電圧レヘルへ減少１″る前にモー月７へ加わる最
大電圧に至１］達し、そして一時的にその最大電圧にと
＼゛捷っている與６４図にも示されている。

連続ウオールボードライン１０カー所定長２６へ切断さ
れるとき、ウオールボー）’　Ｉ’；！　＠イヒさ→ｃ
−Ｃいない。ナイフ１８でウオールポートを切１１１−
る目的は紙を切断することであり、ローラ２４（よ石膏
を引離す。次の切断の前に切断’ｔｃ　Ｆｊｃいてミシ
ン目アケ、又はパーフォレーションしたい）場合力（あ
る。

紙ハパーフオレー・ンヨン作業で完４−に切１新さ涛ｔ
でオラス、ウオールボートラインの１１１を（責乏切っ
テ紙に破線をつける。これは、空気／・１）ンタ゛５０
を伺勢してンリンダ１４のナイフ刃２０と７１ノンタ゛
】６のナイフ刃２２とがウオー／ｌ／ホ゛−ドまて゛深
く侵入しないようにすることにより行なｉ′）ｈる。第
５Ｉン１は刃２０．２２とウオール１ノボードライン１
０の斗黄断面とを示し、そして切断とノく一フメーレー
ションとの両方を行なうため刃がウメー−ル７Ｉｉ−）
’ライン１０に入る相対的深さを示している。

刃がウオールボードに入るとき、刃（・まウオールボー
ドの表面に垂直ではなく、そして切断の位置に僅少な誤
差が生じる。ウオールボードの長さ２６は最終製品より
も僅かに長い。ウオールボードが硬化されてから、両端
を正しい長さに切揃え、そし、てこのトリミングは切断
時に生じる誤差よシも多い月利を取除く。従って、表面
に垂直にウオールボードが入ってこない刃に起因する誤
差は重要ではない。

上に述べたようにして、制御方法は非常に迅速に行なわ
れ、毎秒当り数回を算える程度である。

これはマイクロプロセッサからの出力とに時間的に調和
する速度であって、実時間制御を実施するととができる
。更に、この制御方法は切断のパラメータ長を変えるこ
とにより任意の長さのウオールボード切断することを可
能とし、マイクロプロセッサが回転ナイフ１８を制御し
、そしてアルゴリズムの自己訂正機能がナイフ位置きラ
イン位置きの差とウオールボードラインの速度の変動を
計算する。

連続するウオールボードラインを所定長に切断ずろ回転
ナイフを備える好ましい実施例１（ついて本発明を説明
したが、当業者はこれを種々変更することができる。し
かし、そのような変更はいずれも本発明の技術的思想の
範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施せる連続シート切断プロセスとコ
ントロールシステムを示す側面図である。 第２図は回転ナイフモータを駆動するために発生した典
型的な制御信号を示すグラフである。 第３図は回転ナイフ駆動モータが飽和に到達しない場合
の２つの曲線の下の面積を比較して示ずグラフである。 第４図は回転ナイフ駆動モータが飽和に到達する場合の
２つの曲線の下の面積を比較して示すグラフである。 第５図は切断とパーフォレーションさの両方に対してナ
インの侵透深さを相対的に示す模式図である。 １０・・ウオールボードライン、１２，２４゜２８パロ
ーラ、１４．１（ｉ　・・ンリンダ、１５・・ギヤ、１
７・・モータ、２０．２２・・刃、３０゜３６・・パル
スジェネレータ、３４・・マイクロプロセッサ、４６・
・デジタル・アナログ変換器、５０・・空気ンリンダ。 ＦＩＧ、　　２ ＦＩＧ、　　３ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）動いているナイフで連続シート材料を所定長に切
   断する方法において、 （イｌ　ナイフの下の切断点を連続ノート材料に通過さ
   せ； （ロ）　ナイフが停止位置に最後に到達して以来固定点
   を通過する連続シートの長さを測定（ハ）停止位置から
   のナイフの走行距離を測定し、 （ニ）ナイフが停止位置、に最後に到達して以来固定点
   を通過する連続シートの測定された長さを、停止位置か
   らのナイフの走行距離き比較し、そしてその間の差信号
   を発生し；（ホ）差信号が所定値を越え、連続シート上
   の第１の所定点が切断点に到達したことを示すまでナイ
   フを停止位置に保持し； （へ）連続シート上の第１の所定点が切断点を通過した
   ときナイフの運動を開始し； （ト）（ホ）で差信号が所定値を越えてから、（］）　
   　連続ノート上の第１の所定点と切断点との間の差と、 （２）停止位置からのナイフの走行距離との間の位置の
   差に比例する速さでナイフを、そのナイフが連続シート
   と同期しそして測定した位置の差の変動が零に減少する
   まで戸かし： （例　（へ）における位置の差の変動が減少して零にな
   ってからナイフを連続／−トと同期させて作動させ； （史　ナイフが連続シート吉同期して作動している連続
   シートを切断し、そして連続シート材料の所定長を切断
   し；そして μｓツ　停止位置へナイフを戻す 諸段階を備えたことを特徴とする、連続シート材料を所
   定長に切断する方法。 （２）　　ナイフが最後に停止位置に到達して以来固定
   点を通過する連続シートの長さを測定する段階が、 ＬＡｌ　　ナイフが停止位置に戻ると第１のカウンタを
   復帰させ、 （ロ）固定点を通過する連続シートの長さの関数として
   パルスを発生させ； （ハ）　パルスを言−１数し；そして （ニ）その前の切断以来切断点を通過した連続シートの
   長さを表わすものとしてパルスの蓄積された数を使用す
   る段階を含んでいる特許請求の範囲第１項に記載の連続
   ノート材料を所定長に切断する方法。 （３）停止位置からのナイフの走行距離を測定する段階
   が、 （イ）　ナイフが停止位置に戻るとき第２のカウンタな
   復帰させ； （ロン　停止位置からのナイフの走行距離の関数として
   パルスを発生し； （ハ）そのパルスを計数し：そして （ニ）　ナイフが停止位置を出て以来ナイフが動いた距
   離を表わすものとしてパルスの蓄積した数を使用する 諸段階を含んで力る特許請求の範囲第１項に記載の連続
   シート材料を所定長に切断する方法。 （Ｊ（ｉｌ　　連続シート上の第１の所定点と切断点と
   の差と、 （１１）停止位置からのナイフの走行距離との間の位置
   の差に比例する速さでナイフを動かす段階が、 （１）連続ンート上の第１の所定点と切断点との差と、 （１１）停止位置からのナイフの走行距離との間の位置
   の差に比例する速さでナイフを回転する 段階を含んでいる特許請求の範囲第１項に記載の連続シ
   ート材料を所定長に切断する方法。 （５）連続７−ト上の第１の所定点が切断点を通過した
   ときナイフの運、支を開始する段階が駆動モータへ電気
   信号を送ってナイフの運動を開始する段階を含んでいる
   特許請求の範囲第２項に記載の連続シート拐刺を所定長
   に切断する方法。