JPS63156690A - ロ−タリカツタの制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野） この発明は、連続的に高速で送られるシート材をロータ
リカッタで自動時に切断する際にその切断長により切断
完了信号の発生位置をシフトさせてロータリカッタ駆動
部の加速、減速時間を最大限に確保できるように制御す
るロータリカッタの制御方法に関する。

〔従来の技術〕

ロータリカンタでシート材を自動的に切断する従来の方
法の一例として、ロータリカッタの回転駆動部にＡＣサ
ーボモータを使用し、シートの送り量とロータリカッタ
の回転位相角を比較しつつ所要切断長に応じてロータリ
カッタの回転速度をディジタルサーボ制御するロータリ
カッタの制御方法が、例えば特開昭４９−８９０号公報
により公知である。

この公報によるロータリカッタの制御装置は、所望のシ
ート切断長Ｌ０とロータリカッタの刃先円周長さＢｏと
をパルス数として比較部で比較し、その出力信号に対し
てさらにシートの走行量（速度）をパルス信号として発
生させるパルスジヱネレータからのパルス数φ、及びロ
ータリカッタの回転位相角度を同様にパルス信号として
発生させるもう１つのパルスジヱネレータからのパルス
数φ８をそれぞれ演算部で減算、加算し、Ｒ−（Ｌ。

−Ｂｏ）　　　（φ、−φ、）の出力信号を前記ＡＣサ
ーボモータの速度制御回路へ与え、この指令信号により
ＡＣサーボモータの減速、停止、加速をディジタルサー
ボ制御するように構成されている。

上記制御方法でロールの回転速度を制御する際に、所望
の切断長さＬｏがロータリカッタの刃先円周長さＢｏよ
り長い場合（以下長尺という）又は短い場合（以下短尺
という）のいずれの場合も切断が完了（カッタ刃先が相
手方力フタの刃先と完全に離れる位相角度で完了する）
すると、その完了位置に設けられた位置センサから切断
完了信号が発信され、この切断完了信号が発信される度
に切断長さＬｏと刃先円周長さＢｏがあらたに制御回路
に読み込まれて次の速度制御が開始される。

切断完了から次の切断完了までにロータリカッタの回転
速度は一例を示すと第６図において長尺に対しては実線
で示す如く加速、同期、減速、停止の順に変化し、短尺
に対しては、一点鎖線で示す如く、加速、所定の定速、
減速、同期の順に変化する。

かかる従来の制御方法では、長尺、短尺いずれの場合も
、前述したようにロータリカッタが切断開始後切断完了
するまではロークリカッタの回転速度はシートの送り速
度と同じ同期速度に保持される。この切断動作を注意深
く観察すると、実際にはシートの切断開始後遅くともロ
ークリカッタの刃先が互いに一直線上で向い合う位置（
２つのロータリカッタを使用の場合）で切断はほぼ完了
している。しかし、従来はこの位相角度からさらに両刃
光が完全に離れる位相角度（切断完了点）まで同期速度
は維持されており、これは例えばシートとして段ボール
のような比較的曲げ剛性の大きい紙を切断する場合にロ
ータリカッタの刃先回転速度をこの間に減速すると、一
定の速度で連続的に送られてくる後続の段ボールシート
の送りを邪魔するので、段ボールが折れ曲がって不良品
となったり、ロータリカッタの刃先が損傷するような不
都合が生じるが、これを避けるためである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した段ボール等以外の、曲げ剛性が
比較的小さい、例えばライナー紙、その他の薄紙では、
ロータリカッタの刃先が対向する位置刃りから直ちにそ
の回転速度を減速したとしても、後続するシートはロー
タリカッタの刃に当ってまくれ上ることはあるが、その
ためにシートが不良品となったり、ロータリカッタの刃
先が損傷するようなことはない。

ロータリカッタはそ・の１回転の動作中にシート切断の
ため同期速度に維持されている時以外は加速、減速、停
止のいずれかの動作にあり、特に加速、減速に消費され
るエネルギは１回転の動作中量も大きな割合を占めてい
る。そしてこの消費エネルギを小さくするには加速時間
、減速時間をできるだけ長（確保するのが有効である。

しかるに、従来は前述したようにロータリカッタが切断
開始後切断を完全に終了し刃と刃が完全に離れるまでは
同期速度が維持されているために、実際には遅くともそ
の中間ですでにシートの切断は終了しているにも拘らず
その途中で加速、減速されることはない。従って、例え
ば長尺の切断時においてロータリカッタの回転速度を上
述のようにその中間辺りでシート切断が終了すると同時
に減速を開始して減速、加速時間を長くできるにも拘ら
ず、これを有効に利用していなかった。

この発明は上述したようなロータリカッタの制御方法の
現状に鑑みてなされたものであり、切断完了信号の発生
により同期速度から次の減速、加速動作へ移行させるの
を簡単な制御回路を付設することによって従来の切断完
了位置より手前で発生させて、減速、加速時間に要する
時間を最大限に確保し、消費電力の最小限での抑制又は
モータの速度アップを図る制御方法を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための手段として、この発明では
ロークリカッタの刃がシート切断開始後切断完了するま
での間にシート切断長さの長短判別信号により切断完了
位置又はその手前任意の位相角度のいずれかを表わす信
号を選択的にロータリカッタの駆動部用速度制御回路に
与え、前記手前位相角度の信号を選択したときはその位
相角度と次の切断開始までの回転角度の間で駆動部を減
速、停止、加速せしめるようにする制御方法を採用した
のである。

〔作用〕

ロータリカッタをモータで駆動する場合、停止している
ロータリカッタを所定の回転速度に加速するときの加速
トルクは一般に次式で表わされる。

ここで、Ｔ　：加速又は減速トルク ＧＤ”　　：機械系（ロータリカッタ）のはずみ車効果 Ｎ：機械系（ロータリカンタ）の回転数ｔ、：停止から
最大回転数までの加速 時間又はその反対の停止までの 減速時間 上式から、同一回転数Ｎに達するまでの加速時間が大き
くなれば加速トルクは減少することが直ちに理解される
（減速の場合も全く同じ）。モータで消費される電力は
Ｐ−ｋＴＮ　（ｋ　：定数）で表わされるからトルクが
減少すれば消費電力も減少する０反対に同一のエネルギ
で同一容量のモータで駆動するときは回転数Ｎを大きく
することができる。従って、加速、減速時間を大きく確
保することは最も効率のよい駆動部を設計する上で必須
の要件である。

シートを切断する場合、シートが曲げ剛性の小さいライ
ナー紙のような、薄紙等であればロータリカッタの回転
速度は切断完了した後ただちに減速しても、シートの走
行速度の方が大きいため後続するシートがロータリカッ
タの刃を後方から押してまくれ上がるだけで何ら不都合
は生じない。

従って、急減速を開始する位相角度を、従来刃と刃が互
いに離れる位置としていたのに対してその手前の実際上
シートの切断が完了した位置とすることによって、それ
以後の急減速、加速に要する時間を大きくすることがで
きる。そして、このような切断完了信号の発生位置をず
らして支障のないのは長尺の場合だけである。

短尺の場合には、ロータリカッタは切断完了後に急加速
するので、長尺の場合と同様に切断完了信号の発生位置
を従来より手前にずらした信号で制御すると、ロータリ
カッタの刃が切断されたシートの後端部をひっかいて傷
を付けるため、切断完了信号を従来と同じ位置で発生さ
せる必要がある。

（実施例〕 以下この発明の実施例を添付図を参照して詳細に説明す
る。

第１図は、この発明によるロータリカッタの制御方法を
実施するための制御回路をブロック図で表示したもので
ある。一対のロータリカッタ１．１′はシート切断用の
刃２．２′を備え、減速機３を介してモータ４により駆
動される。ロータリカッタ１′の駆動軸上にはその回転
位相角度を表わすパルス信号φ、を発信するパルスジェ
ネレータ（ＰＧ、　）　５が設けられ、またシートの切
断が完了（刃２．２′が完全に離れる位￥’ｌ＞　した
ことを示す切断完了センサ（ＯＰｃ　）　６がロータリ
カッタ１′の適宜位置に付設されている。

切断されるシートは、図中矢印Ｆの方向に走行するもの
とし、このシートの走行速度（送りｉｔ）を検知するた
めの一対の測長ロール７．７′がロータリカッタの上流
適宜位置に設けられており、これに連結されたパルスジ
ェネレータＣＰＧＡ　）　８が走行速度を表わすパルス
信号φ。を発信する。

ロータリカッタ１．１′の刃先円周長さＢｏ及び所望の
切断長さし。は、それぞれの設定部（図示省略）からパ
ルス信号Ｂｏ　、Ｌｏとして比較部９に与えられ、その
出力信号Ｌ−ＬＯ−Ｂ、は演算部１０に前記パルス信号
φ＾、φ富と共に送られ、ここでＲ−Ｌ−（φ、−φ、
）の演算をした後その差Ｒに相当する電圧ｖｃ　＝ｆ　
　（Ｒ）を速度制御回路１１へ送る。一方、パルスジェ
ネレータ８で発生するパルス数φ、の出力信号は周波数
−電圧（Ｆ／Ｖ）変換され（図示省略）、シートの走行
速度を表わす電圧■えの信号として速度制御回路１１へ
送られる。この速度制御回路１１では、上記速度電圧ｖ
Ａ、ｖｃを比較し、その差電圧Ｖ０ｗｖａ　−ＶＣ＞０
の時だけモータ４に速度指令信号ｖ０を与え、■、≦Ｖ
、の時、即ち■。≦０の時はｖｏ−０を速度指令として
モータ４に与えると、モータ４は停止する。

このような制御装置により、ます長尺切断をする場合、
シートの走行速度を表わす速度電圧Ｖ。

に対して加算又は減算される前記Ｒ−（Ｌｏ　−８６）
−（φ、−φＢ）の速度電圧ｖｃは次のように変化し、
速度制御がなされる。ロータリカッタ１′に付設された
切断完了センサ６から切断完了信号が発信されると、比
較部９にその都度新たなＬｏ、Ｂｏの値が読み込まれて
演算部１０に（Ｌｏ　　Ｂｏ）を表わす信号が送られ、
同時にパルスジェネレータ８．５からパルス信号φ１、
φ１が演算部１０に送られるが、長尺の場合は（Ｌ、−
Ｂｅ　）は必らず正であり、切断時には、φ１−φ＄の
状態にあるので、Ｖｃ　”　（Ｌｏ　　Ｂｏ　）となり
、この速度電圧をＶ、より大きく設定しておくと■。−
■１−ＶＣは負となり、従って速度制御回路１１の出力
信号は■。−〇となって、モータ４は減速して停止する
。その間もシートは一定速度で走行しているので、その
走行長さに比例してφ、が増大し、ロークリカッタ１′
が停止するとその位相角度でφ、は一定の値となる。従
って（φ４−φ＠）の値が増大し続け、速度電圧Ｖ、の
値が減少してｖカの値に等しくなり、さらにｖＡより小
さくなるとＶＡ−Ｖ、の値が正となり、速度制御回路１
１の出力信号ｖ０はｖ０ｘ■ａ−ｖｃの値の速度指令信
号によりモータ４を加速する。さらにＶ、が減少してＯ
になるとＶ、−ＶＡとなるから、速度制御回路１１の速
度指令信号はｖＡに等しくなり、シートの走行速度と同
じ速度でロータリカッタ１．１′は同期回転される。こ
の同期回転となる位相角度をロークリカッタ１．１′の
刃２．２′が噛み合うタイミングに一致させておくと、
シートの切断中は同期回転が保持される。切断完了する
と再び切断完了信号により始めに述べた動作を繰り返す
。

短尺モードの場合は、切断完了信号が発信されると、演
算部１０に送られる（Ｌｏ　　Ｂｏ）の信号は負である
からＶ、も負となり、速度指令信号Ｖａ　”ＶＡ−Ｖｃ
はＶ、より大きくなり、ロータリカッタ１．１′はまず
加速される。従って、パルス信号φ、よりφ、の発生量
が多くなり、Ｖ。

−ｒ＜Ｒ）が切断完了時の負の状態から０となって速度
指令信号Ｖ。はｖＡに等しくなり、同期速度が保持され
る。こうして切断開始されることば長尺の場合と同じで
ある。

上述したロータリカッタの速度制御装置は、一般にＤＯ
Ｓディジタルサーボ制御方法として公知のものであるが
、この実施例ではかかる速度制御装置に対してさらに以
下に説明する切断完了位置選択制御回路Ａが付設されて
いる。

なお、上記ロータリカッタの速度制御装置の説明では、
便宜上切断完了上ンサ６は切断完了位置に設けであるも
のとしているが、上記制御回路Ａを付設するに当りこの
位置をその手前の、刃２．２′が互いに直線上に向き合
う位置に置くものとする。

切断完了位置選択制御回路Ａは、上記切断完了位置より
手前の刃２．２′が互いに直線上に向き合う位置に固定
した切断完了センサ６から切断完了信号が発信されると
、この信号を所定距離遅延させる遅延回路２０と、前記
切断完了センサ６からの直接の信号及び切断完了センサ
６からの信号を遅延回路２０で遅延された信号を受ける
選択回路３０と、シートの所望切断長さＬｏがロークリ
カッタの刃先円周長さＢ。より長い長尺の場合又は短い
短尺の場合を判別する判別回路４０とから成り、判別回
路４０からの判別信号によって前記遅延信号と直接の信
号のいずれかを選択回路３０において選択し、その選択
した指令信号を演算部１０へのデータ読込開始信号とし
て与え、短尺の場合を遅延信号に、また長尺の場合を直
接の信号に対応させて長尺の場合は切断完了位置より手
前の位相角度で、短尺の場合は通常の切断完了位置でＬ
ｏ　、Ｂｏの新たなデータを読ませてロータリカッタの
減速、停止、加速を行なうように構成されている。

第２図は、上記制御回路Ａの構成のさらに詳細なブロッ
ク図である。

遅延回路２０はプリセットカウンタ２１から成り、この
カウンタに対して予め上述した短尺の場合に切断完了信
号の発生を遅延せしめるためのシフト値をセントするこ
とができる。またプリセットカウンタ２１に対してはパ
ルスジェネレータ５からロータリカッタの回転位相角度
を表わすパルス信号゛φ、が減算値として入力されると
共に選択回路３０からプリセント信号も入力されるよう
に接続されている。

選択回路３０は、切断完了センサ６の切断完了信号と判
別回路４０からの判別回路信号をインバータ３１を介し
て入力としプリセットカウンタへ指令信号を出力するＮ
ＡＮＤゲート３２と、このゲート回路と並列に前記切断
完了信号と前記判別信号とを入力とし遅延信号と直接の
信号とを選択するための回路を構成する２つのＮＡＮＤ
ゲート３３．３４及びＮＯＲゲート３５、インバータ３
６とから成る。

判別回路４０は、種々のサイズの長尺、短尺の切断作業
が予想される場合に対応してメモリーカードでこれらを
判別する判別カード４１と、その長、短尺の判別信号を
記憶すると同時にそのいずれかの出力信号を前記選択回
路３０へ送るフリップフロツブ（Ｆ／Ｆ）４２とから成
る。切断長さが長、短尺のいずれかに固定されていて、
判別不要のときはこの判別回路は省略してもよい。

なお、上記論理回路は原則として負論理で構成されてい
る。

以上のように構成した制御回路Ａは長尺、短尺の場合そ
れぞれ次のように作動する。切断完了センサ６の信号は
、通常ハイレベル（以下Ｈと略記する）の信号であり、
切断完了位置の手前で刃２．２′が直線上で向い合う位
置での検出時のみローレベル（以下りと略記する）の検
出信号となる。

判別回路４０は長尺の時Ｈ信号を、短尺時のＬの信号を
出力するものとし、プリセットカウンタ２１は、Ｌから
Ｈへ変化するプリセント信号を入力する時のみプリセン
トされて所定の演算後にＨがら■、に変化する信号を出
力し、それ以外の時はＨの信号を出力するものとする。

長尺切断の場合、判別回路４０のＨの出力をインバータ
３１で反転されたしの信号がＮＡＮＤゲート３２へ入力
されるため、切断完了センサ６からの信号がＨ，Ｌいず
れかの場合でもＮＡＮＤゲート３２の出力は常時Ｈとな
っており、上記センサ６の信号が検出時にＬとなっても
ＮＡＮＤゲート３２の出力はＨのままであるからプリセ
ットカウンタ２１はプリセットされない、この時のプリ
セットカウンタの出力はＨのままである。

一方、ＮＡＮＤゲート３３．３４の出力は、通常それぞ
れり、Ｈであり、上記センサ６の信号がＬとなった瞬時
のみＦ（、Ｌに変化する。従ってＮＯＲゲート３５の出
力は通常はＬであるが、ＮＡＮＤゲート３４の出力がＬ
に変化した時のみＨとなる。これらの信号は、インバー
タ３６で反転されて通常Ｈ１瞬時りの出力となり、セン
サ６が切断完了を表わす検出信号を発生したとほぼ同時
にセンサ６のＬの信号と同じ信号が選択回路３０から出
力される。

次に短尺の場合は、判別回路４０のＬの出力をインバー
タ３１で反転したＨの信号及び切断完了センサ６のＨの
信号によりＮＡＮＤゲート３２の出力はＬの状態を維持
し、プリセットカウンタ２１の出力はＨの状態となって
いるが、上記センサ６の信号が検出時にＬになると、そ
の出力はその瞬時にＨに変化し、これによりプリセット
カウンタ２１はシフト値をセットして、パルスジェネレ
ータ５のパルス信号φ、をこのシフト値から減算開始し
、プリセットカウンタ２１がゼロになるとその瞬時にＬ
の信号を出力する。これによってセンサ６の検出信号は
所定時間遅延されてカウンタ２１から出力されることに
なる。

一方、ＮＡＮＤゲート３３．３４の出力は、通常それぞ
れＨ，Ｈであり上記センサ６の信号がＬとなった瞬時も
Ｈ，Ｈのままである。従ってＮＯＲゲート３５の出力は
通常し、瞬時にはＨとなりこれをインバータ３６で反転
して通常Ｈ１瞬時にはＬの出力となり、これによりセン
サ６が検出信号を発信した後所定時間遅延された短尺で
の切断完了信号が選択回路３０から出力される。

第３図は上記制御回路Ａの代わりに基本的には八と同じ
機能を有する制御回路Ｂを第二実施例としてブロック図
に表したものである。このＨ？’８回路Ａにおける遅延
回路２０の代わりにもう１つの切断完了センサ（ＤＰｃ
　）　６’を設けた点だけが異なる。このセンサ６′は
、従来と同様に切断完了位置に設ける。

また、上記制御回路Ａにおいては、切断完了センサ６の
設定位置は前述のように刃２．２′が互いに直線上で向
い合う位置に設けるとしたが、反対に従来と同様これを
切断完了位置に設け、この位置よりほぼ一回転後に刃２
．２′が互いに直線上で向い合う位置で長尺においては
切断完了信号を発信し、短尺においてはセンサの取付位
置で発信するようにすることもできる。この時シフト値
は上述した実施例の場合のシフト値を３６０°から差し
引いた値となる。

以上のように構成した上記実施例の作用について第４図
〜第６図を参照して説明する。

走行するシートを切断する場合、第６図に示すように、
一般に長尺に対しではロータリカッタ１．１′は加速、
同期、減速、停止の動作を繰り返し、短尺に対しては加
速、定速、減速、同期の動作を繰り返す。上記各動作が
１回転中に占める位相角度の関係を第４図に示す。（ａ
ｌは長尺、ｔｂｌは短尺の場合である。

ます長尺（ａｌの場合について説明すると、ローリカッ
タ１．１′が停止状態にある間もシートの走行は一定の
速度で進み、所定長さ走行するとその走行量に比例して
Ｒ−Ｌ−（φ４−φ、）の演算内容が減少するために、
演算部１０の出力電圧■。

が減少し、シートの走行速度に比例する電圧■。

より小さくなると、モータ４が起動され、Ｖ。

（”ＶＡ−Ｖｃ　）の増加と共に加速される。やがてＬ
ｏ−φ、＝Ｂ０−φ、となって■。−〇となり、ロータ
リカッタはシートの走行速度に同期した回転速度で駆動
され、その速度が維持された状態となり、第４図（ａｌ
の角度θの位相角度より切断が開始され、刃２．２′が
ほぼ一直線上で向い合う位置で実際には切断が完了する
。すると、この位置でセンサ６による検出信号に対応し
て、制御回路Ａから信号が直ちに出力され、これにより
演算部１０に新たなＬ＝Ｌｏ　　Ｂｅ　　（Ｌｏ　＞Ｂ
ｏ　）の値が読み込まれ、この時点ではφ、−φ、であ
るから、電圧Ｖ、の値が電圧ｖＡの値よりも大となり、
その差電圧■。−Ｖ　ａ　　Ｖ　ｃが負となってモータ
４は減速される。原則として加速に要する時間はモータ
及びロータリカッタの慣性モーメントが同じである限り
同じであるから、ロータリカッタの加速、減速に要する
時間は、その１回転３６０°から同期位相角度θを差し
引いた残り角度を２等分した角度をそれぞれ回転する時
間となり、従来より加速、減速に要する時間をそれぞれ
θ／２の角度太き（とれる、従って、前述したように加
速、減速にかかる時間が大きくとれるほどその加速、減
速に要するトルクは小さくなり、駆動モータで消費され
る電力は小さくて済む０反対に同じエネルギを与えると
すると、同期速度を同一モータで大きくすることができ
、切断作業の高速化ができる。

上記切断加工をする場合、減速動作を切断完了位置より
手前の刃２．２′が一直線上で向い合う位置から開始す
ると、減速中は第５図に示すように刃２．２′の回転速
度よりシートの送り速度が大となる。そのため、曲げ剛
性の大きいシートは刃２．２′により走行を阻止されて
折れ曲がり、不良品となるから、上記のような制御方法
を適用することはできないが、薄いシートの場合は図の
如く単にまくれ上がるだけで何ら不都合は生じないから
、前述したようにその加速、減速時間を大きく確保する
ことができる。

第４図（ｂ）に示す短尺の場合は、上述したような加速
、減速時間を大きく確保する制御方法を適用せず、従来
と同様に切断完了位置に刃２．２′が達した後加速、減
速を行なう。このため、前述した制御ｎ回路Ａ、Ｂいず
れの場合も、刃２．２′が、図示の如く切断完了位置よ
りも手前の、切断完了センサ６を設けた位置（図中黒丸
で示す）で発信する切断完了信号は前記制御回路Ａ又は
Ｂによりその位置から切断位置に達するまでの時間（こ
の間は同期速度が維持される）遅延されて速度制御ｎ装
置に出力される。これによって従来と同様に加速、減速
が繰り返される。

〔効果〕

この発明は上記のように構成したから、従来のディジタ
ルサーボ制御装置等に対して切断完了位置セン妊による
切断完了位置の信号を選択付与せしめることによって長
尺の切断作業時にはより長い減速、加速時間を確保し、
ロータリカッタの駆動モータの消費電力を最少比に抑制
することができ、又同一モータに従来と同じ駆動エネル
ギを与えて上記制御方法により駆動するときはロータリ
カッタの回転速度を相当大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図この発明による速度制御方法を実施するための制
御装置のブロック図、第２図は第１図の制御回路Ａの詳
細なブロック図、第３図は制御回路Ａと同様な作用をす
るもう１つの実施例の制御回路Ｂのブロック図、第４図
は長尺、短尺の場合のロータリカッタの加速、減速の関
係を示す図、第５図は長尺の切断時の状況を示す図、第
６図はモータの加速、減速の速度変化を示す図である。 １．１′・・・・・・ロータリカッタ、４・・・・・・
モータ、５．８・・・・・・パルスジェネレータ、６．
６′・・・・・・切断完了センサ、２０・・・・・・遅
延回路、３０・・・・・・選択回路、４０・・・・・・
判別回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータリカッタの刃がシート切断開始後切断完了
   するまでの間にシート切断長さの長短判別信号により切
   断完了位置又はその手前任意の位相角度のいずれかを表
   わす信号をロータリカッタの駆動部用速度制御回路に与
   え、前記手前位相角度の信号を選択したときはその位相
   角度と次の切断開始までの回転角度の間で駆動部を減速
   、停止、加速せしめるようにすることを特徴とするロー
   タリカッタの制御方法。