JPS6328756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、回転式のナイフを制御して連続移動
シート材料を所定の長さに切断することに関す
る。

回転式のナイフを使用して連続移動シート材料
を切断すると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とする材
料の所定長と同じでないとすれば、回転式のナイ
フは連続移動シートと常に同期して回転すること
はできない。一般に、回転式のナイフの円周は材
料を切断しようとする所定長よりも小さく、その
ため、回転式のナイフの速度を各回転の間に変化
してやらなければならない。ナイフがそれの回転
を完了し、別の所定長の材料を切断する前に、切
断点を十分な長さの材料が通過できるようにする
１つの方法は、各回転の一部の間、ナイフを停止
させることが必要である。一たん、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。というのは、ナイフの回転は適正時に
開始しなければならず、回転ナイフを材料の移動
ラインと同期させてナイフが材料の所定長を切断
するように回転を制御しなければならないからで
ある。ナイフの回転を停止位置からいつ開始させ
るべきであるか、そして所定長の材料を正しく切
断するにはナイフの回転をどのように制御すべき
であるかを決定するのに多くの帰還制御法が存在
する。材料を所定長に切断するためには、移動材
料ラインに関してナイフを正確に始動させ、加速
させ、そして位置決めさせる制御法を与えるべき
である。制御法にマイクロプロセツサを使用する
ときの主な関心事は、正確でしかも簡単な制御で
あることであり、実時間での制御には計算が正確
でしかも複雑でないことを必要とし、これによつ
て回転式のナイフの実時間制御が可能となるので
ある。従来技術の制御法の多くは余りにも複雑で
あり、そのためマイクロプロセツサを使用して実
時間制御することができなかつた。

発明の要約 本発明は、切断を行う場所を連続シートの所定
長が通過するまでナイフを停止位置に保持するよ
うにした連続シートの所定長切断工程における移
動ナイフの制御方法を提供するものである。切断
を行う場所を材料ラインが通過するとき、その材
料ラインの位置を移動ナイフの位置と比較して、
材料ラインと停止位置からのナイフの移動距離と
の間の位置の差に比例した、ナイフを駆動するた
めの制御信号が発生される。移動ナイフは、停止
位置における休止から始動し、材料ラインと同期
する速度より大きな速度に加速され、材料ライン
と同期する速度まで減速され、連続移動シート材
料を所定長に切断し、ナイフが停止位置に戻るま
で材料ラインと同期作動する。

移動ナイフは連続長のシート材料から所定長を
切断し、その切断された長さは第１のエンドカツ
トから第２のエンドカツトまで測定されるのでは
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までであり、この位置
は (1) 第１のエンドカツトがなされた時とナイフが
停止位置に到達した時との間の切断点を通過す
る連続材料の長さに等しい第１のエンドカツト
からの距離と、 (2) (1)において測定を開始した場所から所定の長
さの所定点と からの測定に相当し、第２のエンドカツトは現
在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シート
材料の長さだけ所定点から短くされている。

次いで、移動ナイフは切断をし、停止位置まで
戻り、それから次のサイクルを開始する。この制
御法はマイクロプロセツサを使用した実時間制御
に役立つ、移動ナイフの正確でしかも簡単な位置
決めを与えるのである。

好適な実施例の説明 添付図面を参照すると、第１図には本発明によ
る連続シート切断工程および制御方法が最もよく
示されている。連続ウオールボードライン１０は
これを支持しているローラ１２の上を右へ向かつ
て移動するよう示されている。ウオールボードラ
イン１０はナイフ１８のシリンダ１４および１６
の間を通る。各ナイフシリンダ１４，１６の上に
は１つの刃２０，２２が示されている。ナイフシ
リンダ１４，１６は歯車１５を介して相互接続さ
れており、モータ１７によつてナイフシリンダ１
４は反時計方向に、ナイフシリンダ１６は時計方
向に回転させられる。ナイフシリンダ１４，１６
は、刃２０，２２が回転して最も接近し合うとき
ウオールボードライン１０の幅を横切つて切り込
みを入れる。このときナイフシリンダ１４の刃２
０は６時の位置、そしてナイフシリンダ１６の刃
２２は12時の位置にある。

刃２０，２２は完全にウオールボードを切断す
るのではなく、紙を切るのに十分なだけウオール
ボードライン１０に食い込むのである。ウオール
ボードライン１０は右へ連続しており、ウオール
ボードライン１０の線速度の２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２６の部分を持ち上げ、ウオール
ボードライン１０から切り離し、そして右へ図示
しない遷車台へ切断した長さ２６を通す。それか
らローラ２４はローラ１２よりも低い位置に戻つ
て、切断点を越えて延びるウオールボードライン
１０を受け取る。

ローラ２８はウオールボードライン１０の表面
と接触していてパルス発生器３０へ結合されてい
る。パルス発生器３０はローラ２８を通る連続ウ
オールボードライン１０の長さの関数として一連
の電気パルス、典型的には0.3メートル（１フイ
ート）当り1320個のパルス、を発生する。これら
電気パルスは導線３２を介してマイクロプロセツ
サ３４へ送られる。パルス発生器３０が発生した
パルスはマイクロプロセツサ３４内にて累積さ
れ、パルス発生器３０で発生されたパルスの累積
が最後にゼロリセツトされたときから測定されて
きたウオールボードライン１０の長さを表してい
る。

パルス発生器３６は停止位置からのナイフ１８
の走行距離の関数としてパルスを発生する。典型
例として、パルス発生器３６は360度移動する毎
に5280個のパルスを発生する。パルス発生器３６
が発生したパルスは導線３８を通つてマイクロプ
ロセツサ３４へ送られる。パルス発生器３６が発
生したパルスはマイクロプロセツサ３４内にて累
積され、パルス発生器３６で発生されたパルスの
累積が最後にゼロリセツトされたときからの停止
位置からのナイフ１８の移動距離を表している。

パルス発生器４０は停止位置へ戻つたときに、
ナイフ１８の１回転当り１個のパルスを発生す
る。パルス発生器４０が発生するパルスは、パル
ス発生器３０および３６によつて発生された累積
パルス計数値をゼロにリセツトする。パルス発生
器４０によつて発生されたパルスは導線４２を介
してマイクロプロセツサ３４へ送られる。

マイクロプロセツサ３４は、連続したやり方で
計算を実行して連続移動シート材料を所定長に切
断するよう回転ナイフ１８を制御する、回転ナイ
フ制御器の一部である。このマイクロプロセツサ
３４によつて実行される計算の理解を助けるため
に、以下の記号を定義しておく。

刃の走行BT：ナイフ先端が１回転する間に進む
距離。パルスで表され、代表的には5280個
一定のパルス。

制御誤差CE：ナイフ位置カウンタを理論的切断
点に等しくするのに必要な制御信号の相対
的大きさを表す誤差信号。

制御電圧CV：ナイフ駆動モータ１７に印加され
る回転式のナイフ制御器の電圧出力であつ
て、制御誤差がゼロより大きいときだけ生
じる。

ナイフ定数KC：0.3メートル（１フイート）当り
の0.25ミリメートル（0.01インチ）のセグ
メントの数（1200個）を、ナイフ先端が
0.3メートル（１フイート）進む時に発生
されるパルス数で除した比に等しい定数。
この定数は特定のナイフの機械的設計に特
有のもので、最良の実施態様にて現在考え
られるこの定数は0.953である。

利得Ｇ：制御誤差単位を作るのに必要とされるト
ラツキング誤差のパルス数の比。

ナイフ位置KP：ナイフが停止位置に最後に到達
したときからナイフが進んだ距離をパルス
数で表したもので、ナイフエンコーダから
の現在のパルス計数値。

長さＬ：ラインパルスで測定されこの項を定義し
ている式の物理的考慮により修正されたと
うりに連続移動シート材料を切断する所望
の長さ。

切断の長さLOC：連続移動シート材料を0.25ミリ
メートル（0.01インチ）の増分で切断する
所定の長さ。

ライン修正LC：ナイフ先端が目標点の後を追跡
して、現在のライン速度でナイフを連続的
に移動させることに等しい制御誤差を発生
しなければならないパルスの数に相当する
係数。これは、通常動作では、定数であ
る。

ライン位置LP：ナイフが停止位置に最後に到達
してからラインが進んだ距離をパルスで表
したもので、ラインエンコーダからの現在
の累積パルス計数値。

最小制御誤差MCE：制御誤差変数が到達できる
最大値。この値は任意のもので、制御誤差
を判断するのに使用され、そして制御誤差
の分解能の程度を決定するものである。

最大電圧MV：ナイフ駆動モータに印加される最
大電圧に相当し、これ自体可能な最大のナ
イフ先端速度に相当する、最大制御電圧。

上に定義した変数は次式において相互に関係づ
けられる。

Ｌ＝（LOC／KC）−LC (1) CE＝（（BT−（Ｌ−LP））−KP）／Ｇ (2) CV＝（CE／MCE）×MV (3) 長さを定める式(1)は、連続移動シート材料が切
断される所定長を変えるときのように、式のパラ
メータの１つが変化する毎に計算しなければなら
ない。

制御誤差を表す式(2)は繰り返し計算される。距
離はパルス計数値により表される。変数Ｌは式(1)
の計算から求められる。BTはナイフの円周を表
す定数で、設備毎に変わる。

（Ｌ−LP）の項 この項は物理的考慮により修正されたときの所
望の長さを現在のライン位置と比較している。パ
ルス発生器３０に累積されたパルス計数値は、ナ
イフ１８が停止位置へ戻る毎にゼロにリセツトさ
れるので、この項は、ナイフ１８が停止位置へ丁
度戻つたときの最大値Ｌからナイフ１８が停止位
置へ戻る直前の最小値ゼロまで変化する。

（BT−（Ｌ−LP））の項 BTはナイフ１８の円周を表す定数であるの
で、この項は最小値の（BT−Ｌ）から最大値の
BTまで変わる。量（BT−Ｌ）は所望長がナイ
フ１８の円周よりも大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
ン位置との間の差がナイフの円周に等しいときは
ゼロであり、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１８が回転し始めるまでゼロ
である。ナイフが停止位置にあつて量（BT−
Ｌ）が負である限り、制御誤差は負の量であり、
ナイフ１８を停止位置に保持する。所望の長さか
らライン位置を差し引いた長さがナイフ１８の円
周より短くなると、ライン位置とナイフ位置との
間に位置誤差が存在する。この誤差は、式(3)によ
つて、制御器の出力であるモータ１７のデイジタ
ル駆動信号を発生する。制御誤差は最大制御誤差
により正規化され、モータ１７を駆動するため加
えられることになる最大電圧が乗ぜられる。この
ようにして計算された制御電圧は、導線４４を介
してデイジタル・アナログ変換器４６へ送られる
デイジタル駆動信号である。デイジタル・アナロ
グ変換器４６は、デイ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へ送られる。

時間の関数とした制御電圧の典型的なグラフが
第２図に示されている。垂直軸はデイジタル・ア
ナログ変換器４６により発生され、モータ１７へ
加えられる電圧を表し、０から10ボルトまで変化
し、そしてナイフ１８の速度に対応している。水
平軸は時間を表し、ゼロはナイフの位置とウオー
ルボードライン１０の位置との間に位置誤差が最
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、ま
たはナイフが回転し始めた後のライン位置より先
のナイフ位置を自動修正する。ナイフ位置KPが
ライン位置よりも小さいとき、ナイフを進めてウ
オールボードライン位置まで追い付かせなければ
ならない。このため制御信号は大きくなる。これ
は第２図において見ることができ、ライン位置と
ナイフ位置との間の差が増大するので、最初ゼロ
の制御電圧が増加してナイフ先端速度が停止から
ライン速度よりも大きな速度へ増加するようにな
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ど行き過ぎ
を生ずることなく減少していき、このときナイフ
位置とウオールボードライン位置との間にはライ
ン修正係数を除いて差はない。このライン修正係
数は、ナイフ先端が目標点の後を追跡してナイフ
１８を現在のウオールボードライン速度で連続走
行させるのに等しい制御誤差を発生しなければな
らないパルスの数に一致する。

第２図には示していないが、ナイフ位置がライ
ン位置よりも大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
に追い付くようになる。これはナイフ１８がウオ
ールボードラインと同期作動し、ウオールボード
ライン１０の速度が減少する時に起こる。ナイフ
位置は制御装置が位置誤差をゼロに減少するまで
一時的にウオールボードライン位置より先にな
る。

ナイフ１８がウオールボードライン１０と同期
作動するかどうかを決定するため、位置誤差の変
化速度が監視される。位置誤差の変化速度がゼロ
である時、位置誤差の変化はゼロに減少したこと
になる。ナイフ１８がウオールボードライン１０
と同期作動しているとき、単位時間当りナイフ１
８の刃がたどる直線距離はウオールボードライン
１０の速度に等しい。ウオールボードライン１０
との同期作動の後、ナイフ１８は停止位置に戻る
までウオールボードライン１０との同期作動を続
ける。

ナイフ駆動モータ１７は直流モータであり、モ
ータ１７を駆動するために印加される電圧はこの
モータ１７がウオールボードライン１０と同期作
動しているとき、中間の範囲にある。このように
して、制御誤差は、正常のウオールボードライン
速度を越えたウオールボードライン速度に相当す
る制御電圧を発生することができ、ナイフ位置と
ライン位置との間の位置誤差の変化がウオールボ
ードラインの切断前にゼロまで減少され得るよう
に、位置誤差が当初停止していたモータ１７をラ
イン速度を越える速度まで駆動させることができ
る。

位置誤差の変化がゼロまで減少され、そして制
御誤差がウオールボードライン１０と同期した速
度でモータ１７を駆動しているとき、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
あつて所定長の切断を行う。ナイフ１８によつて
切断されたウオールボードライン１０の長さ２６
は、切断後、停止位置にナイフ１８が戻る前に切
断点を通過するウオールボードの長さだけ所望の
長さよりも短いように見える。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
縁に長く、同じ長さだけ後縁に短くなつていて、
結局、ウオールボードは、通常は廃棄されるウオ
ールボードの最初の切断片を除いて、所定長に切
断されている。このように、回転式のナイフの制
御は停止位置とは無関係であり、停止位置は連続
ウオールボードライン１０の通過をナイフの刃が
妨げない場所であつて、回転ナイフ１８を加速さ
せることによりウオールボードライン１０と同期
させて切断前に位置誤差の変化をゼロまで減少さ
せることができる場所であればナイフシリンダの
円周のどこにでも置くことができる。

モータ１７の最初の回転時から位置誤差の変化
がゼロまで減少され、そしてモータ１７がウオー
ルボードライン１０と同期するまでの制御電圧曲
線の下の面積は、最初の回転時から位置誤差がゼ
ロまで減少され、そしてナイフ１８がウオールボ
ードライン１０と同期され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、第３図の
ように制御電圧が飽和しない場合、また第４図の
ように制御電圧が飽和している場合、すなわちモ
ータ１７に印加される最大電圧に達してここで一
時的に一定となり、そしてナイフ１８がウオール
ボードライン１０と同期されるモータ１７の駆動
電圧レベルまで減少しているような場合にも、保
つている。

連続ウオールボードライン１０が所定の長さ２
６に切断されるとき、ウオールボードは硬化され
ていない。ナイフ１８でウオールボードを切断す
る目的は紙を切断することであり、石膏の引き裂
きは実際上、ローラ２４がする。ある切断から次
の切断までの間に１以上のミシン目を入れたい場
合がある。紙はミシン目入れ作業で完全には切断
されず、ウオールボードラインの幅を横切つて紙
に破線をつける。これは、空気シリンダ５０を付
勢してシリンダ１４のナイフ刃２０とシリンダ１
６のナイフ刃２２とがウオールボードまで深く侵
入しないようにすることにより行われる。第５図
は刃２０，２２とウオールボードライン１０の横
断面とを示しており、切断およびミシン目入れの
ときの刃がウオールボードライン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、刃はウオール
ボードの表面に対して垂直ではなく、切断の位置
に僅かな誤差が生じる。ウオールボードの長さ２
６は最終製品よりも僅かに長い。ウオールボード
は、硬化されてから両端を正しい長さに切り揃え
られ、この切り揃えは切断時に生じる誤差よりも
多くの材料を取り除く。したがつて、刃がウオー
ルボードの表面に垂直に入らないことに起因する
誤差は重要ではない。

上述のようにして、この制御方法は、毎秒数回
の計算をさせるため非常に高速に実行される。マ
イクロプロセツサへの入力およびマイクロプロセ
ツサからの出力を頻繁に更新して、実時間制御を
可能にしている。更に、この制御方法は、マイク
ロプロセツサが回転ナイフ１８を制御するととも
にアルゴリズムの自己訂正機能がナイフ位置とラ
イン位置との間の位置の差とウオールボードライ
ンの速度変化とを考慮しながら、切断のパラメー
タ長を変えることによつて任意の長さのウオール
ボードに切断することを可能にしている。

以上、連続するウオールボードラインを所定長
に切断する回転式のナイフを備えた好適な実施例
について本発明を説明したが、本発明はそのよう
な実施例に限定されるものではなく、本発明の精
神の範囲内で幾多の変化変形を行うことができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施した連続シート切断
工程およびその制御装置を示す側面図、第２図は
回転式のナイフのためのモータを駆動するべく発
生された典型的な制御信号を示すグラフ、第３図
は回転式のナイフを駆動するモータが飽和に達し
ない場合の２つの曲線の下の面積を比較して示す
グラフ、第４図は回転式のナイフを駆動するモー
タが飽和に達した場合の２つの曲線の下の面積を
比較して示すグラフ、第５図は切断およびミシン
目入れのときのナイフの相対的侵入深さを示す図
である。 １０……ウオールボードライン、１２，２４，
２８……ローラ、１４，１６……ナイフシリン
ダ、１５……歯車、１７……モータ、１８……ナ
イフ、２０，２２……刃、３０，３６……パルス
発生器、３４……マイクロプロセツサ、４６……
デイジタル・アナログ変換器、５０……空気シリ
ンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動しているナイフで連続シート材料を所定
   長に切断する方法であつて、 (a) ナイフの下の切断点を通つて連続シート材料
   を通過させ、 (b) ナイフが停止位置に最後に到達したときから
   固定点を通つた連続シートの長さを測定し、 (c) 停止位置からのナイフの移動距離を測定し、 (d) ナイフが停止位置に最後に到達したときから
   固定点を通つた連続シートの測定された長さ
   と、停止位置からのナイフの移動距離とを比較
   して、その間の差信号を発生し、 (e) 連続シート上の第１の所定点が切断点に達し
   たことを示す所定値をその差信号が越えるまで
   ナイフを停止位置に保持し、 (f) 連続シート上の第１の所定点が切断点を通過
   したときナイフの移動を開始し、 (g) 連続シートを切断して連続シート材料を所定
   長に分離し、そして (h) ナイフを停止位置に戻す、 ステツプからなる方法において、 ステツプ(g)は、 ステツプ(e)における差信号が所定値を越えてか
   らは、 (i) 連続シート上の第１の所定点と切断点との間
   の差と、 (ii) 停止位置からのナイフの移動距離と の間の位置の差に比例した速度で、測定した
   位置の差の変動がゼロに減少するまで、ナイフ
   を制御移動し、 ステツプ(f)における位置の差の変動がゼロまで
   減少したあとは、ナイフを連続シートと同期して
   作動することによつて切断ラインの近くの材料の
   線速度に等しい周囲速度でナイフを制御移動す
   る、 ステツプからなることを特徴とする、連続シー
   ト材料を所定長に切断する方法。 ２ ナイフが停止位置に最後に到達したときから
   固定点を通つた連続シートの長さを測定するステ
   ツプは、 (a) ナイフが停止位置に戻ると第１のカウンタを
   初期設定し、 (b) 固定点を通つた連続シートの長さの関数とし
   たパルスを発生し、 (c) そのパルスを計数し、そして (d) 前の切断から切断点を通つた連続シートの長
   さを表す数としてパルスの累積数を使用する、 ステツプからなる特許請求の範囲第１項記載の
   連続シ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移動距離を測定する
   ステツプは、 (a) ナイフが停止位置に戻ると第２のカウンタを
   初期設定し、 (b) 停止位置からのナイフの移動距離の関数とし
   たパルスを発生し、 (c) そのパルスを計数し、そして (d) ナイフが停止位置を離れてからナイフが移動
   した距離を表す数としてパルスの累積数を使用
   する、 ステツプからなる特許請求の範囲第１項記載の
   連続シート材料を所定長に切断する方法。 ４ (i) 連続シート上の第１の所定点と切断点と
   の間の差と、 (ii) 停止位置からのナイフの移動距離と の間の位置の差に比例した速度でナイフを移
   動するステツプは、 (i) 連続シート上の第１の所定点と切断点との間
   の差と、 (ii) 停止位置からのナイフの移動距離と の間の位置の差に比例した速度でナイフを回
   転する、 ステツプからなる特許請求の範囲第１項記載の
   連続シート材料を所定長に切断する方法。 ５ 連続シート上の第１の所定点が切断点を通過
   したときナイフの移動を開始するステツプは、 駆動モータに電気信号を送つてナイフの移動を
   開始する ステツプからなる特許請求の範囲第１項記載の
   連続シート材料を所定長に切断する方法。