JPH028661Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、回転式切断装置に係り、特に直流
サーボモータの大容量化を招くことなく高速切断
を実現できるようにした回転式切断装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、板材等を所望長さに連続的に切断する装
置として回転式切断装置が知られている。この回
転式切断装置は、通常、一定速度で被切断部材を
送り出す手段と、この手段で送り出された被切断
部材の走行路を境にして両側に上記被切断部材の
走行方向と直交する方向に軸心線を向けて配設さ
れ互いに逆向きに同期回転し得る関係に連結され
た一対の刃物軸と、これら刃物軸にそれぞれ突設
され協働して前記被切断部材を切断する一対のナ
イフと、前記刃物軸の回転速度を制御する直流サ
ーボモータ制御系とで構成されている。直流サー
ボモータ制御系は、切断寸法が設定されると、こ
の寸法信号と、切断点位置信号と、被切断部材の
走行速度信号とに基づいて演算装置で所要切断長
を得るのに必要な波形の信号を形成し、この信号
でレオナード装置を制御して直流サーボモータを
駆動するように構成されている。すなわち、直流
サーボモータ制御系は、ナイフが切断点位置を通
過した時点からナイフの先端が１回転して再び切
断点位置にくるまでの間に被切断部材が設定され
た切断寸法だけ走行し、かつナイフの回転速度が
被切断部材の走行速度と一致するように刃物軸の
回転速度を制御している。したがつて、被切断部
材は、設定切断寸法で連続的に切断されることに
なる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記のように構成された回転式切断装置で、切
断速度を増加（切断時間間隔を短く）させるには
被切断部材の送り出し速度を増加させ、これに対
応させて直流サーボモータを制御すればよい。し
かし、これは次のような理由から非常に困難であ
る。すなわち、今、ナイフの先端が切断点位置を
通過してから次に切断点位置にくるまでの軌跡の
周長をL₀とし、設定切断寸法ＬがＬ≪L₀に設定
された場合を例にとると、ナイフが切断点位置を
通過した時点から刃物軸の回転速度を急激に増加
させ、次に急激に減速させ、続いてナイフが切断
点位置にくるまでにナイフの回転速度を被切断部
材の走行速度に一致させる制御が必要となる。し
かし、このような制御は、回転部分が低慣性で、
かつ大容量の直流サーボモータを使用しなければ
実現困難である。回転式切断装置では、被切断部
材の材質との関連において刃物軸やナイフを機械
的強度性に富んだ、いわゆる大重量構成としなけ
ればならない。したがつて、回転部を低慣性にす
ることは困難である。このため、大容量の直流サ
ーボモータを必要とする問題があつた。

この考案は、このような事情に鑑みてなされた
もので、大容量の直流サーボモータを必要とする
ことなしに切断速度の向上化を図れる回転式切断
装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案では、上述した問題点を解決するため
に、刃物軸にクランク機構を設けるとともに上記
クランク機構が１回転する間にエネルギの蓄積と
放出とを行なうエネルギ蓄積装置を設けている。

〔作用〕

刃物軸の回転に伴つてクランク機構が回転する
と、クランク機構が１回転する間にエネルギ蓄積
装置がエネルギの蓄積と放出とを行なう。エネル
ギ蓄積装置がエネルギ蓄積動作を行なつている期
間では刃物軸に制動力が作用し、これによつて刃
物軸が減速される。一方、エネルギ蓄積装置がエ
ネルギの放出動作を行なつている期間では刃物軸
に加速力が作用する。したがつて、ナイフが切断
点位置を通過した時点からエネルギ蓄積装置にエ
ネルギ放出動作を行なわせ、また上記切断点位置
より180度回転した位置からエネルギ蓄積装置に
エネルギ蓄積動作を行なわせるように上記刃物
軸、クランク機構およびエネルギ蓄積装置の相互
関係を設定しておけば、切断点位置を通過した時
点から上記エネルギ蓄積装置のエネルギ放出動作
で刃物軸を加速させることができ、また180度回
転した位置からエネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積
動作で刃物軸を減速させることができる。このよ
うに刃物軸への加速作用および減速作用は、結果
的に直流サーボモータの大容量化を図つたことと
等価になる。このため、直流サーボモータの大容
量化を招くことなく切断速度の高速化を実現でき
る。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を図面を参照しながら
説明する。

第１図は、この考案の一実施例に係る回転式切
断装置の概略構成を示すものである。

同図において、１は図示しない送り出し装置に
よつて紙面と直交する方向に一定速度で送り出さ
れる被切断部材を示している。この被切断部材１
の走行路の上下位置には走行路を挟んで平行で、
かつ被切断部材１の走行方向と直交する方向に軸
心線を向けた一対の刃物軸２ａ，２ｂが回転自在
に配置されている。そして、刃物軸２ａ，２ｂの
外周には軸心線方向に延びるナイフ３ａ，３ｂが
取付けられている。刃物軸２ａの両端には同一歯
数のギア４ａ，４ｂが取付けてあり、また刃物軸
２ｂの両端には上記ギア４ａ，４ｂと同一歯数の
ギア５ａ，５ｂが対応する上記ギア４ａ，４ｂと
歯合する関係に取付けられている。ギア５ｂは小
ギア６と歯合しており、この小ギア６は直流サー
ボモータ７の回転軸に連結されている。したがつ
て、直流サーボモータ７が回転すると刃物軸２
ａ，２ｂが互いに逆方向に回転し、この回転でナ
イフ３ａ，３ｂが協働して被切断部材１を切断す
る。

直流サーボモータ７は、サイリスタレオナード
装置８の出力で駆動される。そして、サイリスタ
レオナード装置８の出力は、演算装置９から出力
された制御信号によつて制御される。演算装置９
は、切断寸法設定器１０から出力される設定寸法
信号Ｌと、図示しない検出器から送出された被切
断部材１の走行速度信号Ｘと、直流サーボモータ
７に取付けられた回転検出器１１からの回転信号
Ｙと、ナイフ３ａ，３ｂによる切断点位置を検出
する位置検出器１２からの位置信号Ｚとを導入
し、これらから上記切断寸法設定器１０で設定さ
れた切断長を得るに必要な波形の制御信号を作り
出すように構成されている。

ギア５ａの外側面で偏心した位置にはピン１３
が突設されており、このピン１３とギア５ａとで
クランク機構１４が構成されている。なお、上記
ピン１３は、ナイフ３ａ，３ｂが切断点位置にあ
る状態で、丁度、刃物軸２ｂの軸心線の図中真上
に突設されている。そして、上記ピン１３はエネ
ルギ蓄積装置１５に連結されている。

エネルギ蓄積装置１５は、ロツド１６を介して
ピン１３に連結され、ギア５ａの回転に応動して
加圧室１７，１８の容積を変化させるシリンダ１
９およびピストン２０と、図示しない圧縮空気源
からの空気をアキユームレータ２１を介して前記
加圧室１７，１８のいずれか一方に封入し、他方
を大気に解放したり、両加圧室１７，１８を大気
に解放する電磁弁２２と、この電磁弁２２を制御
する比較器２３とで構成されている。比較器２３
は切断寸法設定器１０に設定された設定切断寸法
Ｌと、ナイフ３ｂの先端の回転軌跡の周長L₀と
を比較し、Ｌ≪L₀のときには加圧室１７内に加
圧空気を封入し、加圧室１８が大気に解放される
ように電磁弁２２を制御し、またＬ≫L₀の時に
は加圧室１８内に加圧空気を封入し、加圧室１７
が大気に解放されるように電磁弁２２を制御し、
さらに上記以外のときには加圧室１７，１８が共
に大気に解放されるように電磁弁２２を制御する
するための信号を送出するように構成されてい
る。

次に上記のように構成された回転式切断装置の
動作を説明する。

前述のようにナイフ３ｂの先端の回転軌跡の周
長をL₀としたとき、設定し得る設定切断寸法Ｌ
は次の５種類に分けられる。すなわち、(1)Ｌ＝
L₀、(2)Ｌ＜L₀、(3)Ｌ≪L₀、(4)Ｌ＞L₀、(5)Ｌ≫L₀
である。

設定切断寸法ＬがＬ＝L₀に設定されたときに
は、演算装置９はサイリスタレオナード装置８を
制御して次のような速度パターンに直流サーボモ
ータ７を制御する。すなわち、ナイフ３ａ，３ｂ
の先端速度が第２図ａに示すように被切断部材１
の走行速度S₀と等しくなるように直流サーボモー
タ７の回転速度を制御する。このとき比較器２３
からの信号によつて電磁弁２２が制御され、これ
によつて加圧室１７，１８は大気に解放された状
態に保持される。したがつて、この場合には、エ
ネルギ蓄積装置１５は格別な動作を行なわない。
なお、第２図ａ中、△印は切断点を示している。

設定切断寸法ＬがＬ＜L₀に設定されたときに
は、演算装置９はサイリスタレオナード装置８を
制御して次のような速度パターンに直流サーボモ
ータ７を制御する。すなわち、ナイフ３ａ，３ｂ
の先端速度が第２図ｂに示すように切断動作後、
一定速度まで増加し、その後減速して被切断部材
１の走行速度S₀まで低下する速度パターンとなる
ように直流サーボモータ７を制御する。このと
き、加圧室１７，１８は大気に解放された状態に
保持される。したがつて、この場合もエネルギ蓄
積装置１５は格別な動作を行なわない。

設定切断寸法ＬがＬ≪L₀に設定されたときに
は、演算装置９はサイリスタレオナード装置８を
制御して次のような速度パターンに直流サーボモ
ータ７を制御する。すなわち、ナイフ３ａ，３ｂ
の先端速度が第２図ｃに示すように切断動作後、
急速に増加し、この増加途中で急速な減速に切り
代つて被切断部材１の走行速度S₀まで低下する速
度パターンとなるように直流サーボモータ７を制
御する。このとき比較器２３からの信号によつ
て、加圧室１７内に圧縮空気が封入され、また加
圧室１８が大気に解放されるように電磁弁２２が
制御される。このように、加圧室１７内に圧縮空
気が封入され、加圧室１８が大気に解放された状
態でギア５ａが回転すると、ギア５ａ、つまり回
転部には次のようなトルクが作用する。すなわ
ち、第３図に示すようにナイフ３ａ，３ｂが切断
点位置にあるとき加圧室１７内の容積が最小とな
り、加圧室１７内の圧力が最大となる。このとき
ピン１３は、刃物軸２ｂの軸心線の真上、つまり
上死点に位置しているのでピストン２０を介して
ギア５ａに作用するトルクは第４図に示すように
零である。ギア５ａが切断点位置を通過すると、
ピストン２０に作用している力がギア５ａに回転
トルクとして作用する。このトルクはギア５ａを
加速させるように作用する。そして、ギア５ａ
が、切断点位置から180度回転した反切断位置に
至ると、第４図に示すようにピン１３が下死点に
達し、ギア５ａに作用するトルクは再び零とな
る。ギア５ａがさらに回転すると加圧室１７の容
積が減少方向に転ずる。このため、加圧室１７内
の圧力が増加に転じ、ピストン２０を介してギア
５ａに作用するトルクはギア５ａを減速させるよ
うに働く。このように、ピストン２０を介してギ
ア５ａ、つまり回転部に作用するトルクは、切断
点位置を通過した時点から180度回転するまでは
増速させるように作用し、180度回転した時点か
ら切断点位置までは減速させるように作用する。
この作用は直流サーボモータ７の発生トルクを増
加させたことと等価である。第６図は、このとき
の直流サーボモータ７のトルク、エネルギ蓄積装
置１５のトルク、合成トルクおよび合成速度の関
係を示している。合成トルクにおける斜線部分は
不要なトルクであり、実際にはこの部分は直流サ
ーボモータ７の制御で等速に修正される。今、直
流サーボモータ７で得られるトルクの最大値Ｔと
エネルギ蓄積装置１５で得られるトルクの最大値
とが等しいものとすると、エネルギ蓄積装置１５
で得られるトルクはsin曲線であることからして、
その平均値は２／πとなり、結局、合成トルクは
1.637Tとなる。すなわち、エネルギ蓄積装置１
５を付加したことによつて、約63％トルクを増加
させることができる。このことを換言すれば小容
量の直流サーボモータ７で充分高速の切断を実現
できることになる。

設定切断寸法ＬがＬ＞L₀に設定されたときに
は、演算装置９はサイリスタレオナード装置８を
制御して次のような速度パターンに直流サーボモ
ータ７を制御する。すなわち、ナイフ３ａ，３ｂ
の先端速度が第２図ｄに示すように切断後、減速
し、その後増速して被切断部材１の走行速度S₀ま
で増加する速度パターンに直流サーボモータ７を
制御する。このとき、比較器２３は加圧室１７，
１８が大気に解放されるように電磁弁２２を制御
する。したがつて、この場合もエネルギ蓄積装置
１５は格別な作用を行なわない。

設定切断寸法ＬがＬ≫L₀に設定されたときに
は、演算装置９はサイリスタレオナード８を制御
して次のような速度パターンに直流サーボモータ
７を制御する。すなわち、ナイフ３ａ，３ｂの先
端速度が第２図ｅに示すように切断後、減速して
停止し、続いて所定期間後に回転を開始して被切
断部材１の走行速度S₀まで増速する速度パターン
に直流サーボモータ７を制御する。このとき比較
器２３は、加圧室１８内を高圧に、加圧室１８が
大気に解放されるように電磁弁２２を制御する。
したがつてこの場合には、エネルギ蓄積装置１５
のエネルギ蓄積作用で直流サーボモータ７を停止
させるときの減速トルクが増加し、またエネルギ
蓄積装置１５のエネルギ放出作用で直流サーボモ
ータ７を起動させたときの加速トルクが増加する
ことになる。

なお、上述した実施例ではエネルギ蓄積装置の
主要部をシリンダとピストンとで構成している
が、上述した説明から判かるようにばねに置き代
えることができることは勿論である。

〔考案の効果〕

以上述べたように、この考案によれば、簡単な
構成であるにも拘らず、直流サーボモータの大容
量化を招くことなく高速切断を実現でき、しかも
既存の装置にも簡単に適用できる回転式切断装置
を提供できる。また、実施例のように設定切断寸
法に応じてエネルギ蓄積装置の機能停止、トルク
作用方向の切換えを行なえるようにしておくと効
率のよい運用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係る回転式切断
装置の概略構成図、第２図は同装置を使用して
種々の切断長を選択したときの速度パターンを説
明するための図、第３図から第６図はナイフの回
転軌跡の周長に比べて充分短い設定切断寸法に設
定したときの動作を説明するための図である。 １……被切断部材、２ａ，２ｂ……刃物軸、３
ａ，３ｂ……ナイフ、４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ…
…ギア、７……直流サーボモータ、８……サイリ
スタレオナード装置、９……演算装置、１０……
切断寸法設定器、１３……ギアとでクランク機構
を構成するピン、１５……エネルギ蓄積装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一定速度で被切断部材を送り出す手段と、こ
   の手段で送り出された被切断部材の走行路を境
   にして両側に上記被切断部材の走行方向と直交
   する方向に軸心線を向けてそれぞれ配設され互
   いに逆向きに同期回転し得る関係に連結された
   一対の刃物軸と、これら刃物軸にそれぞれ突設
   され協働して前記被切断部材を切断する一対の
   ナイフと、前記刃物軸の回転速度を制御する直
   流サーボモータ制御系とを備えてなる回転式切
   断装置において、前記刃物軸に連結されたクラ
   ンク機構と、このクランク機構の回転に応動し
   て上記クランク機構が１回転する間にエネルギ
   の蓄積と放出とを行なうエネルギ蓄積装置とを
   具備してなることを特徴とする回転式切断装
   置。 (2) 前記エネルギ蓄積装置は、前記クランク機構
   の回転に応動して圧縮空間の容積が変化するシ
   リンダとピストンとで構成されてなることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   回転式切断装置。 (3) 前記エネルギ蓄積装置は、前記クランク機構
   の回転に応動して伸縮するばねであることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   回転式切断装置。 (4) 前記エネルギ蓄積装置は、前記被切断部材の
   設定切断長に応じて、その機能停止状態および
   前記ナイフでの切断時点を基準にしてエネルギ
   の蓄積・放出の順序変更を選択的に切換え可能
   に設けられていることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の回転式切断装置。