JPH0223312B2 - - Google Patents

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
をロータリカツタで自動的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
てロータリカツタ駆動部の加速、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ツタの
制御方法に関する。

〔従来の技術〕

ロータリカツ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、ロータリカツタの回転
駆動部にACサーボモータを使用し、シートの送
り量とロータリカツタの回転位相角を比較しつつ
所要切断長に応じててロータリカツタの回転速度
をデイジタルサーボ制御するロータリカツタの制
御方法が、例えば特開昭49−890号公報により公
知である。

この公知によるロータリカツタの制御装置は、
所望のシート切断長L₀とロータリカツタの刃先
円周長さB₀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エネ
レータのパルス数φ_A及びロータリカツタの回転
位相角度を同様にパルス信号としてて発生させる
もう１つのパルスジエネレータからのパルス数
φ_Bをそれぞれ演算部で減算、加算し、Ｒ＝（L₀−
B₀）−（φ_A−φ_B）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、加速をデイジタ
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タリカツタの回転速度を制
御する際に、所望の切断長さL₀がロータリカツ
タの刃先円周長さB₀より長い場合（以下長尺と
いう）又は短い場合（以下短尺とという）のいず
れの場合も切断が完了（カツタ刃先が相手方カツ
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L₀と刃先円周長さB₀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。切断完了からの次の切断完了までにロ
ータリカツタの回転速度は一例を示すとと第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ツタが切断
開始後切断完了するまではロータリカツタの回転
速度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タリカツタの
刃先が互いに一直線上で向い合う位置（２つのロ
ータリカツタを使用の場合）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
両刃先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、これば例えばシー
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ツタの刃先回転
速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つて不良品となつ
たり、ロータリカツ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、ロータリカツタの刃先が対向する
位置辺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ツタの刃に当
つてまくれ上ることはあるが、そのためにシート
が不良品となつたり、ロータリカツタの刃先が損
傷するようなことはない。

ロータリカツタはその１回転の作動中にシート
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
最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
きるだけ長く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ツ
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。従つて、例えば長尺の切
断時においてロータリカツ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、これを有効に梨用していなかつた。

この発明は上述したようなロータリカツタの制
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
速動作へ移行されるのを簡単な制御回路を付設す
ることによつ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
の速度アツ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〕

そこでこの発明では上記問題点を解決するため
の手段として、曲げ剛性の小さい段ボール用ライ
ナー紙等のシートを切断するロータリカツタの刃
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
はそれより所定角度手前の位相角度位置のいずれ
かを表わす信号をロータリカツタの駆動部用速度
制御回路に与え、長尺切断に対応して前記所定角
度手前の位相角度位置を表わす信号を選択したと
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、加速するように減速
開始位置をずらしたロータリカツタの制御方法を
採用したのである。

〔作用〕 上記切断完了位置は従来と同様に切断が完全に
終了し、ロータリカツタの刃と刃が互いに完全に
離れる位置である。

ロータリカツタをモータで駆動する場合、停止
しているロータリカツ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。

Ｔ＝GD²／375×Ｎ／t_A (1) ここで、 Ｔ：加速又は減速トルク GD²：機械系（ロータリカツタ）のはずみ車効果 Ｎ：機械系（ロータリカツタ）の回転数 t_A：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。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。従つて、加速、減速時記を大きく確保する
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
リカツ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ツタの刃の後方から押
してまくれ上がるだけで何ら不都合は生じない。
従つて、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
ことによつて、その以後の急減速、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、ロータリカツタは断完了後に
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、ロータリカツタの刃が切断されたシー
トの後端部をひつ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ツタの制
御方法を実施するために制御回路をブロツク図で
表示したものである。一対のロータリカツタ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
ツタ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_Bを発信するパルスジエネレータ
（PG_B）５が設けられ、またシートの切断が完了
（刃２，２′が完全に離れる位置）したことを示す
切断完了センサ（OPc）６がロータリカツタ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（送り量）
を検知するための一対の測長ロール７，７′がロ
ータリカツ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エネレータ（PG_A）８
が走行速度を表わすパルス信号φ_Aを発信する。

ロータリカツタ１，１′の刃先円周長さB₀及び
所望の切断長さL₀は、それぞれ設定部（図示省
略）からパルス信号B₀、L₀として比較部９に与
えられ、その出力信号Ｌ＝L₀−B₀は演算部１０
に前記パルス信号φ_A、φ_Bと共に送られ、ここで
Ｒ＝Ｌ−（φ_A−φ_B）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、パルスジエネレータ８で発生するパル
ス数φ_A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V_A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V₀＝V_A−Vc＞０
の時だけモータ４に速度指令信号V₀を与え、V_A
≦Vcの時、即ちV₀≦０の時はV₀＝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、まず長尺切断をす
る場合、シートの走行速度を表わす速度電圧V_A
に対して加算又は減算される前記Ｒ＝（L₀−B₀）
−（φ_A−φ_B）の速度電圧Vcは次のように変化し、
速度制御がなされる。ロータリカツタ１′に付設
された切断完了センサ６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L₀、B₀の値が
読み込まれて演算部１０に（L₀−B₀）を表わす
信号が送られ、同時にパルスジエネレータ８，５
からパルス信号φ_A、φ_Bが演算部１０に送られる
が、長尺の場合は（L₀−B₀）は必らず正であり、
切断時には、φ_A＝φ_Bの状態にあるので、Vc＝
（L₀−B₀）となり、この速度電圧をV_Aより大きく
設定しておくとV₀＝V_A−Vcは負となり、従つて
速度制御回路１１の出力信号はV₀＝０となつて、
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_Aが増大し、ロータリカツタ１′が停止す
るとその位相角度でφ_Bは一定の値となる。従つ
て（φ_A−φ_B）の値が増大し続け、速度電圧Vcの
値が減少してV_Aより小さくなるとV_A−Vcの値が
正となり、速度制御回路１１の出力信号V₀はV₀
＝V_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Vcが減少して０になるとV₀＝
V_Aとなるから、速度制御回路１１の速度指令信
号はV_Aに等しくなり、シートの走行速度と同じ
速度でロータリカツタ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タリカツタ
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（L₀−B₀）の信号
は負であるからVcも負となり、速度指令信号V₀
＝V_A−VcはV_Aより大きくなり、ロータリカツタ
１，１′はまず加速される。従つて、パルス信号
φ_Aよりφ_Bの発生量が多くなり、Vc＝ｆ（Ｒ）が切
断完了時の負の状態から０となつて速度指令信号
V₀はV_A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は長尺の場合と同じ
である。

上述したロータリカツタの速度制御装置には、
一般にDDSデイ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、上記ロータリカツタの速度制御装置の説
明では、便宜上切断完了センサ６は切断完了位置
に設けて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L₀がロータリ
カツタの刃先円周長さB₀より長い長尺の場合又
は短い短尺の場合を判別回路４０とから成り、判
別回路４０からの判別信号によつて前記遅延信号
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L₀、
B₀の新たなデータを読ませてロータリカツタの
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の構成さらに詳細な
ブロツク図である。

遅延回路２０はプリセツトカウンタ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
フト値をセツトすることができる。またプリセツ
トカウンタ２１に対してはパルスジエネレータ５
からロータリカツタの回転位相角度を表わすパル
ス信号φ_Bが減算値として入力されると共に選択
回路３０からプリセツ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から判別信号をインバータ３
１を介して入力としプリセツトカウンタへ指令信
号を出力するNAND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を、インバータ３６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へ送るフリツ
プフロツプ（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Ｌ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、短尺の時Ｌの信号を
出力するものとし、プリセツトカウンタ２１は、
ＬからＨへ変化するプリセツト信号を入力する時
のみプリセツトされて所定の演算後にＨからＬ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Ｌ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NMNDゲ
ート３２の出力は常時Ｋとなつており、上記セン
サ６の信号が検出時にＬとなつてもNANDゲー
ト３２の出力はＨのままであるからプリセツトカ
ウンタ２１はプリセツトされない。この時のプリ
セツ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Ｌ、Ｈであり、上記センサ６の信号が
Ｌとなつた瞬時のみＨ、Ｌに変化する。従つて
NORゲート３５の出力は通常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Ｈ、瞬時Ｌ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信したとほぼ同
時にセンサ６のＬの信号と同じ信号が選択回路３
０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、プリセツトカウンタ２
１の出力はＨの状態となつているが、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、これによりプリセツトカウン
タ２１はシフト値をセツトして、パルスジエネレ
ータ５のパルス信号φ_Bをこのシフト値から減算
開始し、プリセツトカウンタ２１がゼロになると
その瞬時にＬの信号を出力する。これによつてセ
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
となつた瞬時もＨ、Ｈのままである。従つて
NORゲート３５の出力は瞬時にはＨとなりこれ
をインバータ３６で反転して通常Ｈ、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
Ａと同じ機能を有する制御回路Ｂを第二実施例と
してブロツク図に表したものである。この制御回
路Ｂは制御回路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図に示よ
うに、一般に長尺に対してはロータリカツタ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は長尺、ｂは短尺の
場合である。

まず長尺ａの場合について説明すると、ロータ
リカツタ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−（φ_A−φ_B）の演算内
容が減少するために、演算部１０の出力電圧Vc
が減少し、シートの走行速度に比例する電圧V_A
より小さくなると、モータ４が起動され、V₀（＝
V_A−Vc）の増加と共に加速される。やがてL₀−
φ_A＝B₀−φ_BとなつてVc＝０となり、ロータリカ
ツ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ａ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＝L₀−B₀（L₀＞B₀）の値が読み込まれ、この
時点ではφ_A＝φ_Bであるから、電圧Vcの値が電圧
V_Aの値よりも大となり、その差電圧V₀＝V_A−
Vcが負となつてモータ４は減速される。原則と
して減速と加速に要する時間はモータ及びロータ
リカツタの貫性モーメントが同じである限り同じ
であるから、ロータリカツタの加速、減速に要す
る時記は、この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の角度大きくとれる。従
つて、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。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析れ曲がり、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装
置に出力される。これによつて従来と同様に加
速、減速が繰り返される。

〔効果〕

この発明は上述のように構成したから、従来の
デイジタルサーボ制御装置等に対して切断完了位
置センサにより切断完了位置の信号を選択付与せ
しめることによつて長尺の切断作業時にはより長
に減速、加速時間を確保し、ロータリカツタの駆
動モータの消費電力を最小限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
カツ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ツク図、第２図は第１図の
制御回路Ａの詳細なブロツク図、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のブロツク図、第４図は長尺、短尺の場合
のロータリカツタの加速、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′……ロータリカツタ、４……モータ、
５，８……パルスジエネレータ、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 曲げ剛性の小さい段ボール用ライナー紙等の
   シートを切断するロータリカツタの刃がシート切
   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れより
   所定角度手前の位相角度位置のいずれかを表わす
   信号をロータリカツタの駆動部用速度制御回路に
   与え、長尺切断に対応して前記所定角度手前の位
   相角度位置を表わす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、加速するように減速開始位置を
   ずらしたことを特徴とするロータリカツタの制御
   方法。