JPH044111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は走行しているシート状材料をレーキ
付ロータリシヤーにより設定切断長ずつ次々と切
断するレーキ付ロータリシヤーに関する。

「従来の技術」 従来ロータリシヤーを用いて材料を設定切断長
ずつ切断制御する制御装置として特公昭52−
46385号公報に示すものが知られている。これに
ついて簡単に説明すると、第４図に示すように材
料１１が矢印１２で示す方向に走行しており、ロ
ータリシヤー１３はモータ１４により回転制御さ
れる。材料１１に転接するローラー１５によつて
ロータリエンコーダ１６が回転駆動され、ロータ
リエンコーダ１６から材料１１の一定長移動ごと
にパルスが発生し、このパルスは制御装置１８に
入力される。一方モータ１４の回転によりロータ
リエンコーダ１９が駆動され、その回転に応じて
パルスが発生され、このパルスも制御装置１８に
入力される。設定器２１から設定切断長L_pが制御
装置１８に入力される。

制御装置１８は両ロータリエンコーダ１６及び
１９の各パルスから検出された材料１１の走行速
度と、ロータリシヤー１３の刃の回転速度とが材
料１１を切断する際に同一速度になるように制御
すると共に、ロータリエンコーダ１６のパルスを
計数して材料１１の移動長を検出し、またロータ
リエンコーダ１９のパルスを計数してロータリシ
ヤー１３の刃の移動長を検出し、これらと設定切
断長L_pとから設定切断長L_pだけ材料がロータリシ
ヤー１３の刃先から突出した状態で材料を切断す
るように制御している。

ロータリシヤー１３の刃先回転円の直径をＤと
する時、その刃の回転周長πDと設定切断長L_pと
が等しい場合は、ロータリシヤー１３をほぼ等速
度で回転させると、ちようど１回転で設定切断長
に材料を切断し、しかも切断時の刃の速度を材料
速度と一致させることができる。この時の設定切
断長を同期長L_sと呼ぶ。

設定切断L_pが同期長L_sよりも長い場合は、ロー
タリシヤー１３の１回転の間において一度減速し
て材料を少し見送らせたあと、切断時に材料走行
速度と刃の移動速度とが同調するように増速する
制御を制御装置１８で行つている。従つてロータ
リシヤーに対する速度制御は第５図Ａに示すよう
になる。第５図ＡにおいてV₁は材料速度と同調
した速度であり、時点t_cは材料切断時点を示して
いる。

設定切断調L_pが同期調L_sよりも短かい場合は、
第５図Ｂに示すようにロータリシヤーの１回転の
間に切断時の速度V₁よりも増速したあと減速し、
同調して切断する制御を行つている。

「発明が解決しようとする問題点」 第４図に示した従来のロータリシヤーにおい
て、設定切断長L_pが同期長L_sよりも短くなつてく
ると第５図Ｂのように短時間の間にモータ１４を
急加速させたあと急減速させる必要が生じてく
る。このようにシヤーを加減速させるには、モー
タ１４として大馬力のものを用いる必要があり、
それに応じて機械も大きくなりそれだけ高価とな
る。併し実際上はモータが大きくなればそれだけ
慣性が大きくなるからイタチゴツコであり結局短
いものを切るのは困難といえる。ロータリシヤー
の刃先回転直径Ｄを小さくすれば比較的短い切断
長が可能となるが、材料１１の幅方向にドラム軸
のたわみが生じるなど機械的にロータリシヤーの
ドラム径を小さくすることには限界がある。

そのため設定切断長L_pが短かくなつた場合、こ
れに応じて材料走行速度を遅くするしかないのが
実情である。第６図Ａに示すように、同期長L_sが
880ミリの機械を例にとると切断可能な最高走行
速度が240ｍ／分とした場合、880mmより短い長さ
になると切断可能最高走行速度が急激に減少し、
設定切断長を220mmとすると、材料走行速度を例
えば20ｍ／分とする必要がある。切断だけが目的
のシヤーラインではライン速度を下げても支障は
無いが、併し生産性の低い操業となる。切断前の
種々の加工を行なつている多くのプロセスでのオ
ンライン切断では、加工の速度が主であるため、
切断のためだけにライン速度を下げるわけにいか
ない。その場合結局は短い製品を作れずいつたん
長尺で切断するしかない。その後別のオフライン
で切り直しを行なわねばならず、その為にヤード
も設備も人手も余分に必要となる。

ところで材料として紙、フイルムのように薄い
かつ柔らかいシート状のものについては、その切
断の際に必ずしも刃の速度を材料走行速度に同調
させる必要はなく、刃の速度を材料走行速度より
早くするだけで比較的良好な切り口が得られると
いう特徴がある。

またシート状材料を切断するには、ハサミで切
るようにその一方の縁から他方の縁に向つて切る
と良好な切断が得られる。このような切断のた
め、ロータリシヤーでは円筒形ドラムを展開した
とき第３図Ａのように、刃先は直線であるが傾斜
（RAKE）して取付けられることが多い。このよ
うな極く僅かであるが通常1°以下程度のレーキ付
シヤーを用いる場合が多い。この発明の目的は上
記２つの特徴を活用して、１つには設定切断長が
同期長よりも短い場合においても材料速度を遅く
することなく第６図Ｂのように切断長の如何にか
かわらず切断可能材料最高走行速度が240ｍ／
minのままとなるようなシヤーを提供することに
ある。併し、この場合後述するようにシヤーの据
え付を固定しておくと切断長の変更によつて、切
断されたシートの４角形の４つの角が互いに相異
してしまう。そこで本発明のもう１つの目的は、
シヤー据付け台を切断長の設定変更にともなつ
て、シート走行方向に対する交差角を自動的に変
更させることによつて、切断長の如何にかかわら
ず一定角度に切断されたシートになるようなレー
キ付ロータリシヤーを提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 この発明によればロータリシヤーの回転を制御
するための回転制御手段と、ロータリシヤーの回
転軸とシート状材料の走行方向とのなす角度を変
更する交差角制御手段とが設けられる。

この回転制御手段は、設定切断長によつて決る
一定比率でシート状材料の走行にシヤーの回転を
追従させ、かつシート状材料が設定切断長だけ走
行するとシヤードラムがちようど１回転するよう
にシヤーの回転を制御する。

一方交差角制御手段は、シヤーの回転軸とシー
ト状材料の走行方向とのなす角度をモータの回転
により変更できるように構成され、設定切断長の
変更に応じてそのモータを回転駆動して前記交差
角の変更を行う。

このように構成されているため設定切断長が同
期長よりも短かい場合においてもその短かい程度
に応じてシヤーの回転速度が高められ、ほぼ一定
の回転速度で材料を次々と設定切断長に切断し、
かつ材料が薄いシートであるため比較的良好な切
り口で切断することができ、しかも設定切断長に
応じて材料走行方向とシヤーの回転軸となす角度
が自動的に変更され、シート状材料を常に同じ角
度で切断することができる。

「実施例」 第１図にこの発明の実施例における制御系を示
し、第４図と対応する部分には同一符号を付けて
ある。シート状材料１１の走行に対応して発生す
るエンコーダ１６からのパルスは回転制御手段３
１に供給され、またロータリシヤー１３の刃の回
転と対応して発生するロータリエンコーダ１９か
らのパルスも回転制御手段３１に入力され、更に
設定器２１からの設定切断長L_pも回転制御手段３
１に入力される。

回転制御手段３１においては、入力された設定
切断長L_pによつて決る一定比率でシート状材料１
１の走行にシヤーの回転を追従させる速度制御ル
ープが設けられている。即ちこの例では、エンコ
ーダ１６のパルスは掛算器３２で後述するように
１／L_pの掛算が行われ、その出力は周波数電圧変換 器３３で掛算器３２の出力パルス周波数と対応し
た電圧に変換され、その変換された電圧はアナロ
グ加算器３４に入力される。一方エンコーダ１９
からのパルスは周波数電圧変換器３５でパルス周
波数に対応した電圧に変換されて、シヤー１３の
刃の回転速度と対応した電圧が得られる。この電
圧はアナログ加算器３４に入力されて周波数電圧
変換器３３の出力との差がとられ、アナログ加算
器３４の出力で速度増幅器３６を通じてモータ１
４が制御される。この結果、モータ１４は周波数
電圧変換器３３の基準速度に追従するように制御
される。

ここで掛算器３２について少し述べる。今設定
切断長L_pが同期長L_sと等しい時、シヤー１３の刃
の回転速度が材料１１の走行速度と一致させるに
必要とする掛算器３２の乗数をｍとする。設定切
断長L_pが同期長L_sよりも小さい場合（L_p＜L_s）に
おいて、L_pだけの材料１１の移動でシヤー１３の
刃がちようど１回転するには、材料１１の走行速
度に対しロータリシヤー１３の刃の回転沿度を
L_s／L_p倍すればよい。従つて掛算器３２における乗 数はｍL_s／L_pとなる。このようにして設定切断長L_p が同期長L_sより短かいと、これに応じてシヤー１
３の刃の回転速度が増速され、材料１１が設定切
断長L_pだけ移動すると、ロータリシヤー１３の刃
がちようど１回転する速度制御が行われる。併し
前述のように同期長L_sの速度より遅いと切り口が
不良となるので、設定切断長L_pが同期長L_sより長
い場合（L_pL_s）は、掛算３２の乗数は固定値ｍ
とする。

回転制御手段３１はこのような速度制御ループ
をマイナーループにすると共に、メージヤループ
として位置決め制御ループも設けて材料１１の単
位長、例えば0.05mmごとにシヤー１３の刃の回転
角を位置決め制御して設定切断長L_pだけ材料先端
がシヤーの刃より突出した状態で切断されるよう
に走間位置決めを行なう。このためエンコーダ１
６のパルスが入力されるごとにデジタル加算器３
７でＧ／L_pなる数値が加算され、またエンコーダ
１９からパルスが入力されるごとに数値Ｋがデジ
タル加算器３７で減算される。このデジタル加算
器３７の出力は、DA変換器３８でアナログ電圧
に変換され、そのアナログ電圧はアナログ加算器
３４に修正信号として供給される。

この位置決め制御が安定している状態では、デ
ジタル加算器３７における加算入力と減算入力と
が等しい状態で材料１１の移動にシヤー１３の回
転角がサーボしている。例えば材料１１と転接す
るローラ１５の周長が400.02mm、エンコーダ１
６，１９がそれぞれ１回転で8000パルスを出力
し、モータ１４とロータリシヤー１３との間に介
在された減速器３９の減速比を１：2.4とすると、
材料１１が設定切断長L_pmm送られるとエンコーダ
１６から発生するパルスはL_p／400.02×8000となり、 シヤー１３が１回転する間にエンコーダ１９から
発生するパルスは8000×2.4となる。位置決め制
御は正しく行われると、デジタル加算器３７の出
力の変化はＯとなり、つまりL_p／400.02×8000×Ｇ／L_p ＝8000×2.4×Ｋとなる。従つてＫ＝Ｇ／400.02×2.4 とすればよい。Ｇは感度ともいうべきパラメータ
でありどんな値でもよいが、大き過ぎるとエンコ
ーダからの１パルスの重みが大きくなり、制御が
不安定になる。

回転制御手段３１において設定器２１からの設
定切断長L_pは割算器４１に入力され、割算器４１
においてＧ／L_pの演算が行われ、その結果がデジ
タル加算器３７に加算定数として与えられる。ま
た設定器４２からＫが減算定数としてデジタル加
算器３７に与えられる。しかし速度レープと同じ
理由で設定切断長L_pが同期長L_sより長い場合（L_p
L_s）は、割算器４１の出力をＧ／L_sに固定す
る。そして、第４図の制御と同様に第５図Ａの速
度波形にする。その方法は従来のものでも良い
が、ここではL_p＜L₄で用いた上記制御手段をそ
のまま使う方法を例にして説明する。L_pだけ走行
する間にシヤーを一回転させるという回転制御手
段３１において、この場合も割算器４１からＧ／
L_pが出力していれば問題は無い。ところが切り口
のために速度を同期速度（同期長L_sを切断すると
きの速度）より下げたくないということで、割算
器４１の出力をＧ／L_sに固定するのであるから、
その分の差し引きをすれば良い。いま設定切断長
L_pだけ材料１１が走行した時にエンコーダ１６か
ら発生するパルス数の合計をnL_pとすると、nL_p
（Ｇ／L_p−Ｇ／L_s）＝nG（１−L_p／L_s）＝Ｎだけ補正す
ればよ い。このため回転制御手段３１において設定器２
１よりの設定切断長L_pと、設定器４３よりの同期
長L_sとを演算器４４に入力して前記Ｎを演算し、
そのＮを１回の切断完了ごとに加算器３７に加え
る。これはL_pL_sの場合だけであるからＮは負で
ある。切断完了でＮが加えられると加算器３７そ
してDA変換器３８の出力は負となり第５図Ａの
ように減速する。併しその後Ｇ／L_sの累積が効い
てくるので加算器３７はゼロに収束し、それに応
じてシヤーが加速し材料１１の移動にシヤー１３
の回転角が同期してサーボする状態で切断に入
る。

次にこの発明ではロータリシヤー１３はレーキ
付のものが用いられ、ロータリシヤー１３の回転
軸と材料１１の移動方向となす角度が設定切断長
L_pに応じて変更される。以下にその必要性につい
て述べる。レーキ付ロータリシヤー１３の回転ド
ラムを展開すると前にも述べた通り第３図Ａに示
すように刃先は僅か傾斜した斜めの線となつてお
り、ドラム上では、第３図Ｂのように螺施状にな
つている。レーキはtan^-1ｌ／Ｗである。こうしてハ サミのように切るためにドラムの回転角でみると
切断始めから切断完了までに一定の角度の間切断
が持続する。この刃先回転角θ°（第３図Ｃ）は、 θ＝ｌ／L_s×360° である。また回転ドラムの回転軸は第３図Ｂに示
すようにシート状材料１１の走行方向に対し僅か
傾斜し、刃先が材料１１の１側縁の１点P₁で接
触して回転ドラムの回転が進むに従つて材料１１
が幅方向に切られ、材料１１の他の側縁P₂で材
料１１が切断を完了する。第３図Ｄで材料切断角
（材料の側縁と切断線とのなす角）Ｈで切りたい
とき、即ち_{p 2}の角度に切りたいとき、回転ド
ラム軸は_{1 2}に据えつけられる。

次に_{1 p}の長さλを求める。先に述べたよう
にこの発明においては、設定切断長L_pが同期長L_s
より短かい場合に見掛けの同期長をL_pにして回転
制御をする。言いかえると材料がL_p進む間にほぼ
一定速度でドラムが一回転する。従つて刃先切断
角θの間に進む材料の長さλは、 λ＝L_p×θ／360＝L_p／L_s×ｌ である。即ちL_pの変更に応じてλを変更しなけれ
ばならない。

そこでこの発明では設定切断長L_pが同期長L_sよ
りも短かい場合は、その設定切断長L_pと対応して
ロータリシヤーの回転軸と材料走行角度とのなす
角度を変更するのである。第１図に示すように設
定器２１よりの設定切断長L_pは演算器７１に入力
され、λを演算する。モータ６３の回転によりエ
ンコーダ７２を駆動し、エンコーダ７２からのパ
ルスをカウンタ７３で計数し、この計数値と演算
器７１の演算結果との差をデジタル加算器７４で
とり、そのデジタル加算器７４の出力をDA変換
器７５でアナログ信号に変換する。エンコーダ７
２のパルスを周波数電圧変換器７６に供給してモ
ータ６３の回転速度と対応した電圧を得て、これ
とDA変換器７５の出力との差をアナログ加算器
７７でとつて、その出力でスピード増幅器７８を
通じてモータ６３を駆動する。つまりモータ６３
の回転により回転ドラム５６、即ちロータリシヤ
ー１３の軸心の材料走行方向に対する角度が制御
され、その角度と対応した値がカウンタ７３の計
数値として得られ、これと演算器７１の演算結果
とに差がある場合は、この差が無くなるようにモ
ータ６３が回転され、ロータリシヤー１３の軸心
と材料走行方向となす角が所望の角度に変更され
る。なお設定切断長L_pが同期長L_sより長い場合
は、演算器７１は固定値ｌを出力する。この場合
エンコーダ７２としてはインクレメンタルでなく
アブソリユートにしてカウンタ７３の代りにコー
ド読取り器にしても良い。ロータリシヤー１３は
例えば第２図に示すように、材料１１を幅方向か
ら挟んで固定台５１，５２が対向して設けられ、
これら固定台５１，５２間にわたつてロータリシ
ヤー１３が保持される。固定台５１，５２上に支
持体５３，５４が対向して配され、支持体５３，
５４間にわたつて固定下刃５５が取り付けられ
る。また回転ドラム５６が支持体５３，５４間に
回転自在に保持される。回転ドラム５６の周面
に、レーキ付上刃５７が取り付けられている。回
転ドラム５６は固定台５２上のモータ１４の回転
が減速器３９を介して伝達される。減速器３９と
回転ドラム５６とは、フレキシブルカツプリング
５８により結合されている。支持体５４はピボツ
ト５９を中心に僅か回動できるようにされてい
る。

一方ボールねじ６２の一端は支持体５３に回転
自在に連結され、他端は固定台５１上のモータ６
３の回転軸に連結されている。ねじ６２を回転す
ることによつて支持台５３をピボツト５９を中心
に固定台５１上をスライドさせることができる。
材料１１は下刃５５と回転ドラム５６との間を挿
通し、ドラム５６の回転によつて下刃５５と上刃
５７とにより切断される。

上述においてはロータリシヤー１３として下刃
を固定刃としたが、下刃も回転するロータリシヤ
ーにもこの発明を適用することができる。また各
種の演算などを電子計算機によつて行わせること
ができ、例えば第１図において掛算器３２、周波
数電圧変換器３３、デジタル加算器３７，７４、
DA変換器３８，７５、割算器４１、演算器４
４，７１、カウンタ７３の各機能を電子計算機で
処理させるように構成してもよい。更に上述では
設定切断長L_pが同期長L_sより短かい場合のみなら
ず、長い場合も切断可能としたが、設定切断長が
同期長より短かい場合のみに用いる場合は、例え
ば演算器４４を省略するなど簡略化することがで
きる。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば、設定切断
長が同期長よりも短かい場合においても急加減速
回転制御をする必要がなく、比較的小形のモータ
で高速運転ができる。従つて材料走行速度を変更
する必要もなく、例えば第６図Ｂのように短い切
断長になつても材料走行の最高速度を240ｍ／分
のままで切断することができる。

併し、この回転制御だけではレーキ付シヤーで
ある限り切断長によつて材料の切断角即ち４角形
の４つの角が変つてしまう欠点を生ずるところで
あるが、本発明では設定切断長に応じてシヤーの
回転軸と材料走行方向とのなす交差角度を交差角
制御手段により自動的に変更するため、設定切断
長を変更しても材料の切断角度は一定のものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるレーキ付ロータリシヤ
ーの一例における電気的構成を示すブロツク図、
第２図は本発明の機構例を示す斜視図、第３図Ａ
はロータリシヤーの回転ドラムを展開した状態を
示す図、第３図Ｂは同じシヤードラムの斜視図、
第３図Ｃは切断に必要なドラムの回転角を示す
図、第３図Ｄはロータリシヤーと材料とのなす角
度を示す図、第４図は在来のロータリシヤーの制
御装置を示すブロツク図、第５図は第４図の制御
装置におけるロータリシヤーの回転速度の時間変
化例を示す図、第６図は設定切断長と切断可能材
料走行速度との関係例を示す図であり、第６図Ａ
は在来のシヤーの場合、第６図Ｂは本発明のシヤ
ーの場合である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行しているシート状材料を、その走行方向
   と交差して切断するレーキ付ロータリシヤーにお
   いて、 設定切断長によつて決る一定比率で上記シート
   状材料の走行に上記シヤーの回転が追従し、かつ
   上記シート状材料が上記設定切断長だけ走行する
   と上記シヤーが１回転するようにシヤーの回転を
   制御する回転制御手段と、 上記シヤーの回転軸心と上記シート状材料の走
   行方向とのなす角度をモータの回転により変更で
   きるように構成され、上記設定切断長に応じて上
   記モータを駆動して上記交差角を変更する交差角
   制御手段とを具備することを特徴とするレーキ付
   ロータリシヤー。