JP2597367B2 - ロータリ・カツタの加減速レート最適可変方法および制御装置 - 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鋼板，紙，段ボ
ールなどのシート材（以下、単にシートとする）を、設
定された所望の寸法に自動的に切断あるいは印刷するた
めのロータリ・カッタの加減速レート最適可変方法およ
び制御装置に関するものである。

従来の技術 上記のようなロータリ・カッタの一例の機械的構造を
示す斜視図を第２図で示すと、軸方向周面に刃１を有す
る一対のロータ２の主軸３には減速用ギヤ部４が取付け
られている。この減速用ギヤ部４にはロータ２を駆動す
ためのモータ５が結合され、このモータ５には、その回
転速度を検出するためのタコ・ジュネレータ６と、モー
タ５回転角すなわちロータ２の回転角を検出するための
パルス・ジュネレータPGbとが備えられている。一方、
一対のロータ２の間を通してほぼ一定速度で送られ、切
断されるシートＸの片面に常時所定の圧力で接触し、シ
ートＸの走行により駆動される測長ホイール７が備えら
れ、ホイール７の軸８にはその回転量すなわちシートＸ
の走行量を検出するために、もう一つのパルス・ジェネ
レータPGaが結合されている。さらに、ロータ２の刃１
によるシートＸの切断が終了した位置を検出して、切断
完了信号を発生する近接スイッチ等の切断完了位置検出
センサ９が備えられている。

このようなロータリ・カッタにおいては、 シートＸを設定された所定の長さに正確に切断する、
すなわち、切断完了位置検出センサ９が切断完了信号を
発生する度に、切断長L₀とロータ２の周長B₀との差L₁＝
L₀−B₀に相当するパルス数をレジスタに読込み、シート
Ｘの走行に伴いパルス・ジェネレータPGaが発生するパ
ルス数φ_ａ（すなわちシートＸの走行量を表す）と、ロ
ータ２の回転に伴いパルス・ジェネレータPGbが発生す
るパルスφ_ｂ（すなわちロータ２の回転量を表す）との
差φ_ａ−φ_ｂを、上記L₁より減算しつつ（すなわちＲ＝
L₀−B₀−（φ_ａ−φ_ｂ）を計算しつつ）、その差Ｒに相
当する補償電圧V_C＝ｆ（Ｒ）と、パルス・ジェネレータ
PGaの出力を周波数−電圧（F/V）変換して得られる電
圧、すなわちシートＸの走行速度を表す電圧V_aとの差V₀
＝V_a−V_cを、V₀＞０の時だけモータ５の制御回路に速度
指令として与える定尺切断制御回路と、 ロータ２の刃１が切断完了位置検出センサ９を通過し
て切断完了信号が発生するたびに、あらかじめ設定され
たロータ２の刃の停止距離に相当するパルス数φ_ｓを読
込むとともに、それからロータ２の回転量を表すパルス
数φ_ｂを減算する可逆カウンタ、およびこの可逆カウン
タの内容をこれに比例した直流電圧V_bに変換するD/A変
換器を有する停止制御回路と、 V₀の極性を判別し、V₀≦０の時その事を示す信号S_nを
発生する極性判別コンパレータと、そのコンパレータが
信号S_nを発生しない時はV₀を、またコンパレータが信号
S_nを発生する時はV_bを最終速度指令電圧V_rとしてモータ
制御回路に与える切換回路と、 を備えた定尺切断制御装置が用いられる。（特公昭61−
33679号公報参照）。

このような定尺切断制御装置においては、シートＸの
速度電圧V_aに対して補償電圧V_cを減算して、前記Ｒに従
い、シートＸの速度に対して補償すると共に、切断時に
は前記ＲがゼロとなってV_c＝０、すなわちV₀＝V_aとして
ロータ２の速度をシートＸの速度に同期させ、かつこの
間にφ_a,φ_ｂのいずれか一方が他方に対して進みあるい
は遅れると、その差をゼロにするようにモータを加減速
するディジタル・サーボ制御を行うことによって、シー
トＸを所望の長さに正確に定尺切断することができる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような従来の定尺切断装置にお
いては、切断長L₀がロータ２の周長B₀より大きい場合の
ロータの加速時の加速レート、および切断長L₀がロータ
２の周長B₀より小さい場合の減速時のロータの減速レー
トは、補償電圧V_cを得るD/A変換器のゲインによって決
定される固定値となり、切断長L₀がロータ２の周長B₀よ
り大きい場合のロータの減速時の減速レートは、停止制
御回路のD/A変換器のゲインによって決定される固定値
となる。

つまり、ロータ２は切断長あるいはシートＸの走行速
度に関係なく、固定の加減速レートで常に加減速するこ
ととなる。そしてその固定の加減速レートは、シートＸ
の走行速度が最大で且つロータが一旦停止しなければな
らない切断長の場合（この場合が一番急な加減速レート
が必要である）を満足する値に設定される。そして、そ
の加減速レートを達成できる定格トルクを持つモータが
選定されて使用される。

以上のように、従来の定尺切断制御装置では、不必要
な場合にも無意味な急激な加減速レートでロータ２を加
減速するため、減速用ギヤ部４などに過度の負担がかか
ったり、モータに無意味な大電流を流すこととなり、機
械やモータの寿命を縮める問題があった。

更に、従来の定尺切断制御装置では、切断長L₀やシー
トＸの走行速度に関係なく、いつも加減速レートが一定
のため、効率的な切断（生産）を行うことができない問
題があった。

また、特開昭61−182717号公報には、材料の走行速度
の２乗に比例した加減速度を算出し、切断機駆動用電動
機の速度を制御することが開示されている。しかし、こ
の方法では切断長L₀が十分に長い場合（L₀≧2B₀−B_w、
ただしB_wはロータの切断領域の周長）であって、ロータ
に停止期間がある場合には問題ないが、切断長にロータ
の周長近辺の長さでロータに停止期間がない場合や、切
断長がロータの周長より短くロータの速度が材料の走行
速度を越える場合には、依然として前述した問題を完全
に解決するには到っていない。

本発明の目的は、コンピュータのCPUを使って、切断
長やシート走行速度等のデータから、切断長およびシー
ト走行速度にあった最適な加減速レートを計算し、最適
な加減速を行うようにして、効率的な切断を行うことが
できるロータリ・カッタの加減速レート最適可変方法お
よび制御装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、シートの走行距離および速度に対する任意
の割合にロータの位置および速度を制御することができ
るように構成されたデジタル・サーボループを有するロ
ータリ・カッタの加減速レートを最適に可変する方法に
おいて、 機械的諸詳言データであるロータの周長B₀,切断アン
グルW_kすなわちロータの切断領域の周長B_w＝（W_k/360）
B₀,ロータの最高周速V_m,ロータの最大加減速レートR_m,
ロータの加速レート／減速レート比K_r、および切断寸法
L₀を、予めCPUに設定し、 前記CPUは、前記機械的諸詳言データに基づいて、前
記切断長およびシート走行速度にあった最小の加減速レ
ートを計算して、制御データを算出し、 前記制御データを前記デジタル・サーボループに出力
して、ロータの加減速レートが前記算出された加減速レ
ートになるように制御し、 前記算出された加減速レートが前記最大加減速レート
R_mを超えた場合には、前記算出された加減速レートが前
記最大加減速レートR_m以下となるように、前記シート走
行速度を下げるように制御し、 前記ロータリ・カッタを駆動するモータの限られた定
格トルク範囲内で、生産量の少ないロータの周長より離
れた切断長を切断する場合は前記最大加減速レートR_m以
下の遅いシート走行速度で切断を行い、生産量の多いロ
ータ周長付近の切断長さを切断する場合は前記最大加減
速レートR_m以下の速いシート走行速度で大量に切断を行
うことができるようにし、および不必要な急激なロータ
の加減速をなくすようにしたこを特徴とする。

また、本発明のロータリ・カッタの加減速レート最適
可変制御装置は、 ロータリ・カッタの機械的諸詳言データおよび切断寸
法を設定すると設定部と、 シートの走行量を検出する測長ホイールに設けられた
第１のパルスジェネレータの出力を、その周波数に比例
した値に変換してシート走行速度として出力するシート
走行速度検出回路と、 設定されている機械的諸詳言データおよび切断寸法
と、前記シート走行速度とから、その切断寸法を切断す
ることが可能で且つシート走行速度に応じたロータの最
小の加速レートおよび減速レートを算出して、比率乗算
定数K_aおよび速度乗算定数K_sを求めて出力するととも
に、プリセット値K_bを出力するCPUと、 第１のパルスジェネレータの出力を、その周波数に比
例した電圧に変換してシートの走行速度に比例したシー
ト走行速度電圧V_aを発生する周波数−電圧（F/V）変換
器と、 第１のパルスジェネレータの出力より、シートの走行
量を表すパルスφ_ａを発生するシート走行距離検出回路
と、 ロータリ・カッタを駆動するモータに設けられた第２
のパルスジェネレータの出力より、ロータの回転量を表
すパルスφ_ｂを発生するロータ回転量検出回路と、 前記CPUより出力されているプリセット値K_bを、前記
パルスφ_ａで減算カウントして、パルスφ_ａがプリセッ
ト値K_bだけ入力する毎にパルスφ_ｄを発生させて前記CP
Uに入力し、パルスφ_ｄが発生する毎にCPUに前記比率乗
算定数K_aおよび速度乗算常数K_sを、前記算出された加速
レートおよび減速レートに依存する増加量または減算量
で増加または減少させるプリセット式減算カウンタと、 前記CPUより出力されている比率乗算定数K_aと、前記
パルスφ_ａとを比率乗算して、その出力を位置指令パル
スφ_ｃ＝K_a×φ_ａとして出力するレート・マルチプライ
ヤと、 前記位置指令パルスφ_ｃと、前記パルスφ_ｂとの差で
あるロータの位置誤差E_r＝φ_ｃ−φ_ｂを演算する位置誤
差演算部と、 前記位置誤差E_rを、これに比例した位置補償電圧V_cに
変換するD/A変換器と、 前記CPUより出力されている速度乗算定数K_sと、前記
シート走行速度電圧V_aとを乗算して、その出力を速度補
償電圧V_s＝K_s×V_aとして出力する乗算型D/A変換器と、 前記速度補償電圧V_sと前記位置補償電圧V_cとの和を演
算して前記モータを制御するモータ制御回路の速度指令
電圧V_r＝V_s＋V_cとして出力する演算増幅器と備えること
を特徴とする。

実施例 以下、この発明のロータリ・カッタの加減速レート最
適可変方法および制御装置の一実施例について主に第１
図のブロック図を参照しつつ説明する。なお、ロータリ
・カッタの機械的構成は、図２に示したものと同じであ
る。

第１図は、ロータリ・カッタの加速度レート最適可変
方法を実施する制御装置を示す。

10は設定部で、ロータリ・カッタの機械的詳言データ
であるロータの周長B₀,切断アングルW_k,ロータの最高周
速V_m,ロータの最大加速度レートR_m,ロータの加速レート
／減速レート比K_r、および切断長L₀をキーボード等によ
り設定する。

11はCPU（マイクロ・プロセッサ）で、設定されてい
る機械的詳細言データおよび切断長から、その切断長を
切断する事が可能であるロータ２の最小の加速レートお
よび減速レートを算出し、その値でロータが制御される
ように逐次各ハードフェアに対してデータを出力し設定
する。

12は周波数／電圧（F/V）変換器で、パルスジェネレ
ータPGaの出力をその周波数に比例した電圧に変換し
て、シートＸの走行速度に比例した電圧すなわちシート
走行速度電圧V_aを発生する。

13はシート走行距離検出回路で、パルスジェネレータ
PGaの出力より所要の係数処理を行って、シートＸの走
行量を表すパルス数φ_ａを発生する。

14はロータ回転量検出回路で、パルスジェネレータPG
bの出力より所要の係数処理を行ってロータ２の回転量
を表すパルス数φ_ｂを発生する。

15はプリセット式減算カウンタで、CPU11より出力さ
れているプリセット値K_bを、シートＸの走行に伴いシー
ト走行距離検出回路13より供給されるパルスφ_ａで減算
カウントしてから、カウンタ値が０になるとパルスφ_ｄ
を発生させると同時に、CPU11より出力されているプリ
セット値K_bを再びプリセットして減算カウントする。つ
まり、パルスφ_ａがプリセット値K_bだけ入力する毎にパ
ルスφ_ｄを発生させるのである。

16はレート・マルチプライヤで、CPU11より出力され
ている比率算定数K_aと、シートＸの走行に伴いシート走
行距離検出回路13より供給されるパルスφ_ａとを比率乗
算して、その出力を位置指令パルスφ_ｃ＝K_a×φ_ａとし
て出力する。

17は位置誤差演算部で、レート・マルチプライヤ16よ
り出力される位置指令パルスφ_ｃと、ロータ２の回転に
伴いロータ回転量検出回路14より供給されるパルスφ_ｂ
との差、つまりロータの位置誤差E_r＝φ_ｃ−φ_ｂを演算
する。

18はD/A変換器で、位置誤差演算部17より刻々出力さ
れる位置誤差パルス数E_rを、これに比例した直流電圧す
なわち位置補償電圧V_c＝ｆ（E_r）に変換する。

19は乗算型D/A変換器で、CPU11より出力されている速
度乗算定数K_sと、F/V変換器12の出力であるシート走行
速度電圧V_aとを乗算して、その出力を速度補償電圧V_s＝
K_s×V_aとして出力する。

20は演算増幅部で、速度補償電圧V_sと位置補償電圧V_c
との和を演算して、モータ５を制御するモータ制御回路
50の速度指令電圧V_r＝V_s＋V_cとして出力する。

21はロータ絶対位置検出カウンタで、ロータ２の刃１
が通過する毎に絶対位置信号φ_ｚを発生する絶対位置検
出センサ９によって、絶対位置信号φ_ｚが入力される毎
に０にクリアされ、ロータ２の回転に伴いロータ回転量
検出回路14より供給されるパルスφ_ｂで加算カウント
し、そのカウントした値を刻々のロータの絶対位置デー
タK_pとしてCPU11に出力する。

22はシート走行速度検出回路で、パルスジェネレータ
PGaの出力をその周波数に比例した値に変換して、刻々
のシートＸの走行速度データK_hとしてCPU11に出力す
る。

ロータリ・カッタの加減速レート最適可変制御装置の
一実施例のロータの動きを表すタイムチャートを第３図
Ｉ〜IIIで示し、その理論式について次に説明する。

今、ロータの周長をB₀mm、切断アングルをW_k度、ロー
タ２の最高周速をV_mmm/sec、ロータの最大加減速レート
をR_mmm/sec²、ロータの加速レート／減速レート比を
K_r、切断長をL₀mm、シート走行速度をV_hmm/sec、ロータ
の切断領域の周長B_w＝（W_k/360）B₀とすると、ロータの
最小の加速レートR_amm/sec²およびロータの最小の減速
レートR_dmm/sec²は、次式で表される。

（Ｉ）2B₀−B_w＞L₀≧B₀の場合 この場合のロータ速度と時間ｔの関係は、第３図Ｉで
示される。

を満足する場合 この場合のロータ速度と時間ｔの関係は、第３図IIで
示される。

を満足する場合 この場合のロータ速度と時間ｔの関係は、第３図III
で示される。

第３図により、ロータ・カッタで定尺切断を行う場
合、シートＸの走行速度が同一であれば、切断長が（2B
₀−B_w）より短い場合には、切断長L₀とロータ２の周長B
₀との差L₁＝L₀−B₀あるいはL_s＝B₀−L₀が小さいほど、
その差が大きい場合に比べて緩い加減速レートでロータ
２を加減速させても所望の寸法で切断することができ、
切断長が同じであれば、シートＸの走行速度が遅いほ
ど、シートＸの走行速度が速い場合に比べて緩い加速度
レートでロータ２を加減速させても所望の寸法で切断す
ることができることがわかる。

第１図の構成を有するこの実施例の制御装置の動作
を、まずCPU（マイクロ・プロセッサ）11での演算部分
から、第３図のタイムチャートおよび前記式を参照しつ
つ説明する。CPU11はロータ絶対位置検出カウンタ21か
ら刻々出力されるロータ２の絶対位置の位置データK_pを
常時監視して、その位置データがロータ２の刃１が切断
を開始する位置に達した時点で、あらかじめ設定されて
いるロータリ・カッタの機械的諸詳言データであるロー
タの周長B₀、切断アングルW_k、ロータの最高周速V_m、ロ
ータの最大加減速レートR_m、ロータの加速レート／減速
レート比K_r、その時に設定されている切断長設定値L₀、
およびシート走行速度検出回路22から刻々移力されるシ
ートＸの走行速度データK_hより、前記式により最適な加
速レートR_aおよび減速レートR_dを算出する。

それはまず、切断長設定値L₀が、2B₀−B_w＞L₀≧B₀,あ
るいはB₀＞L₀のどの範囲に属しているかを判断する。切
断長設定値L₀がB₀−B_w＞L₀≧B₀の範囲であれば、式
（１）および式（２）より、その場合の最適な加速レー
トR_aおよび減速レートR_dを求める。切断長設定値L₀がB₀
＞L₀の範囲であれば、まず式（７）を満足するかどうか
判断する。満足する場合は、式（３）および式（４）よ
り、その場合の最適な加速レートR_aおよび減速レートR_d
を求める。満足しない場合は、式（５）および式（６）
より、その場合の最適な加速レートR_aおよび減速レート
R_dを求める。

そして、その算出した加速レートR_aおよび減速レート
R_dと、ロータの最大加減速レートR_aとを比較して、算出
した加減速レートの方がR_mより大きい場合は、加速レー
トR_aおよび減速レートR_dが最大加減速レートR_m以下にな
るシート走行速度を算出して、そのシート走行速度に下
るまでシート走行速度を下げる事を促す信号を外部に出
力する。

以上の方法で算出された加速レートR_aおよび減速レー
トR_dを、ハードウェアの制御に使用するためにディメン
ションの変換をした後に使用する。さらに、その時に設
定されている切断長設定値L₀を切断するためには、現在
の切断が終了した時点から次回の切断の開始までに、切
断長L₀がロータ２の周長B₀より大きい場合は、切断長L₀
とロータ２の周長B₀との差L₁＝L₀−B₀に相当するパルス
数だけ、シートの走行に伴いその走行量を表すパルス数
φ_ａを、ロータの回転に伴いその回転量を表すパルス数
φ_ｂより多く通過させれば可能であり、L₀がB₀より小さ
い場合は、その差L_s＝B₀−L₀に相当するパルス数だけ、
φ_ｂをφ_ａより多く通過させれば可能であるので、その
差L₁に相当するパルス数φ_１あるいはL_sに相当するパル
ス数φ_ｓを算出する。

この実施例の制御装置は、シートＸの走行量を表すパ
ルス数φ_ａとCPU11から出力される比率乗算定数K_aとを
レート・マルチプライヤ16によって比率乗算する事によ
り、CPU11によって自由にシートＸの走行量に対する任
意の割合のパルスφ_ｃを発生させる事を可能にしてい
る。更に、同時にCPU11は、比率乗算定数K_aと同じ割合
の値を速度乗算定数K_sとして乗算型D/A変換器19に出力
する事により、シート走行速度電圧V_aに対する任意の割
合（上記パルスφ_ｃと同じ割合）の電圧を、速度補償電
圧V_sとして発生させる事ができるようになっている。例
えばCPU11がK_a＝K_s＝１を出力すると、φ_ｃはシートＸ
の走行量と同じだけのパルスが発生し、V_sはシート走行
速度電圧V_aと同じ電圧が発生する。また、CPU11がK_a＝K
_s＝0.5を出力すると、φ_ｃはシートＸの走行量の半分に
相当するパルスが発生し、V_sはシート走行速度電圧V_aの
半分の電圧が発生する。CPU11がK_a＝K_s＝２を出力した
場合は、φ_ｃはシートＸの走行量の倍に相当するパルス
が発生し、V_sはシート走行速度電圧V_aの倍の電圧が発生
する。つまりCPU11によって、シートの走行距離および
速度に対する任意の割合のパルスφ_ｃおよび電圧V_sを作
り出す事ができる。さらに、そのパルスφ_ｃを位置指令
パルスとする。φ_ｃとロータ２の回転量を表すパルス数
φ_ｂとの差、つまりロータの位置誤差E_r＝φ_ｃ−φ_ｂを
演算する位置誤差演算部17と、その位置誤差パルス数E_r
に比例した位置補償電圧V_c＝ｆ（E_r）を発生させるD/A
変換器18と、その位置補償電圧V_cと速度補償電圧V_sとの
和を演算してモータ５を制御するモータ制御回路50の速
度指令電圧V_r＝V_s＋V_cとして出力する演算増幅器20とに
よって、ロータ２の位置および速度を制御する速度補償
付位置ディジタル・サーボ・ループが構成されている。

つまり、この制御装置はCPU11よりデータK_aおよびK_s
を出力することにより、自由にロータ２の位置および速
度をシートの走行距離および速度に対する任意の割合に
制御することができるように構成されている。

次に、この実施例の制御装置の動作を、まず切断長L₀
が2B₀−B_w＞L₀≧B₀の範囲の場合について第３図Ｉ参照
しながら説明する。CPU11は、ロータ絶対位置検出カウ
ンタ21から刻々出力されるロータ２の絶対位置の位置デ
ータK_pを常時監視して、その位置データがロータ２の刃
１が切断を開始する位置に達した時点で、次回の切断長
L₀を読み取り、式（１），（２）の演算を行いその切断
長L₀における加速レートR_aおよび減速レートR_dを算出
し、および切断長L₀とロータ２の周長B₀との差L₁＝L₀−
B₀に相当するパルス数φ_１を算出する。そして、ロータ
２の刃１が切断を開始する位置から切断を終了する位置
までの間、CPU11はレート・マルチプライヤ16に対する
出力データである比率乗算定数K_aを、K_a＝１として出力
する。それによりレート・マルチプライヤ16の出力パル
スである位置指令パルスφ_ｃ＝K_a×φ_ａはK_a＝１である
ので、φ_ｃ＝φ_ａとなる。つまり、φ_ｃはシートの走行
量を表すパルス数となる。同時にCPU11は、乗算器D/A変
換器19に対する出力データである速度乗算定数K_sを、K_s
＝１として出力する。それにより、乗算型D/A変換器19
の出力電圧である速度補償電圧V_s＝K_s×V_aはK_s＝１であ
るので、V_s＝V_aとなる。つまり、V_sはシートの走行速度
電圧に比例した電圧V_aと同じ電圧になる。つまり、ロー
タ２はシートＸの速度と同じ速度で回転し、さらにシー
トＸが移動した量と同じ量だけ移動する（φ_ａの進みと
φ_ｂの進みが等しくなる）。

この期間中は、ロータ２の速度がシートＸの速度に対
してずれると、φ_ａに対するφ_ｂのずれに相当する分だ
け位置補償電圧V_cを発生させて、モータ５を加減速する
サーボループ制御によって、ロータ速度をシート速度に
追随させる制御が行われる。以上の制御により、ロータ
２の刃１が切断を開始する位置から切断を終了する位置
までの間、刃１はシートＸの速度と同じ速度に保たれ、
シートＸが移動した量と同じ量だけ移動してシートＸを
切断する。

ロータ２の刃１が切断を終了する位置に達すると、CP
U11はレート・マルチプライヤ16に対する出力データで
ある比率乗算定数K_a、および乗算型D/A変換器19に対す
る出力データである速度乗算定数K_sを、切断を開始した
時点に算出した減速レートR_dの値を〔Δロータ・パルス
数／シート走行パルス数〕をディメンションとするシー
トＸの走行速度に依存しない値に変換した値ΔK_aおよび
ΔK_sでそれぞれ減算し（K_a＝K_a−ΔK_a,K_s＝K_s−Δ
K_s）、その値を出力するシートＸの走行速度が速いほど
プリセット式減算カウンタ15の出力パルスφ_ｄの発生す
る周期は早くなるため、比率乗算定数K_aと速度乗算定数
K_sの減算および出力の周期は早くなり、減速レートは急
になる。また、乗算型D/A変換器19の入力電圧V_aは、シ
ートＸの走行速度が速いほど電圧が高くなるため、速度
乗算定数K_sを一定量変化させた時の速度補償電圧V_s＝K_s
×V_aの変化量（加減速レート）は、シートＸの走行速度
に比例して多くなる。同様にレート・マレチプライヤ16
の入力パルス数φ_ａの周波数は、シートＸの走行速度が
速いほど高くなるため、比率乗算定数K_aを一定量変化さ
せた時の位置指令パルスφ_ｃ＝K_a×φ_ａの周波数の変化
量（加減速レート）は、シートＸの走行速度に比例して
多くなる。つまり、ロータ２の減速レートはシートＸの
走行速度が速くなるとその２乗に比例して急になり、シ
ートＸの走行速度が遅くなるとその２乗に比例して緩く
なるように制御される。

シートの走行に伴いその走行量を表すパルス数φ
_ａが、プリセット式減算カウンタ15のプリセット値K_bだ
け入力する毎に、つまりプリセット式減算カウンタ15の
出力パルスφ_ｄが発生する周期毎に、レート・マルチプ
ライヤ16の出力パルスである位置指令パルスφ_ｃはK_a×
K_bだけ出力され、ロータ２はパルス数φ_ｃ＝K_a×K_bに相
当する距離だけ移動する。つまり、レート・マルチプラ
イヤ16に対する出力データである比例乗算定数がK_aの
時、プリセット式減算カウンタ15の出力パルスφ_ｄがCP
U11に入力する周期毎のシートの走行に伴い、その走行
量を表すパルス数φ_ａが、ロータの回転量を表すパルス
数φ_ｂより多く通過するパルス数φ_ａ−φ_ｂは、K_b（１
−K_a）となる。この事より、CPU11は、その時の出力値K
_bおよびK_aより、パルスφ_ｄが入力する周期毎のパルス
数φ_ａとパルス数φ_ｂとの差を知る事ができる。CPU11
は、減速期間中に、常時プリセット式減算カウンタ15の
出力パルスφ_ｄが入力される毎に、減速を開始してから
その時点までのパルス数φ_ａがパルス数φ_ｂより多く通
過したパルス数φ_ａ−φ_ｂを累積した値に、その時点よ
り一定の加速レートでシート走行速度まで加速する場合
に必要なパルス数φ_ａとパルス数φ_ｂとの差パルス数を
加えて、その値が切断を開始した時点に算出した切断長
L₀とロータ２の周長B₀との差L₁＝L₀−B₀に相当するパル
ス数φ_１と一致するかどうかを判断して、その値がL₁と
一致するか大きい場合は、加速制御に切り換える。

CPU11は上記した条件で加速制御に切り換えると、そ
の時点で出力されている比率乗算定数K_aおよび速度乗算
定数K_sに、切断を開始した時点に算出した加速レートR_a
のを〔Δロータ・パルス数／シート走行パルス数〕デイ
メンションとするシートＸの走行速度に依存しない値に
変換した値ΔK_aおよびΔK_sをそれぞれ加算し（K_a＝K_a＋
ΔK_a,K_s＝K_s＋ΔK_s）、その値を出力する。さらに、そ
の出力する値（K_aおよびK_s）が“1"になるまで、プリセ
ット式減算カウンタ15の出力パルスφ_ｄがCPUに入力さ
れる毎に、その加算および出力を繰り返す。つまり、ロ
ータ２の速度をシートＸの走行速度になるまで一定レー
トで少しずつ加速させて、最終的にロータ２の速度とシ
ートＸの走行速度を同調させるシート加速同調制御を行
う。この加速時の加速レートも減速レートと同様に、シ
ートＸの走行速度が速くなるとその２乗に比例して急に
なり、シートＸの走行速度が遅くなるとその２乗に比例
して緩くなるように制御される。そして、比率乗算定数
K_aおよび速度乗算定数K_sが共にK_a＝K_s＝１になった時
点、つまり、ロータ２の速度とシートＸの走行速度が一
致した時点が、丁度ロータ２の刃１が切断を開始する位
置となる。さらにこの時点までに、前回の切断を開始す
る時に算出された切断長L₀とロータ２の周長B₀との差L₁
＝L₀−B₀に相当するパルス数φ_１だけ、シートの走行に
伴いその走行量を表すパルス数φ_ａがロータの回転に伴
いその回転量を表すパルス数φ_ｂより多く通過している
ので、所望の切断長L₀でシートＸは切断される事にな
る。以降、上記の動作が繰り返される。

次に切断長L₀がB₀＞L₀の範囲の場合について第３図I
I,IIIを参照しながら説明する。基本的には上記の場合
と同じ動作である。ロータ２の刃１が切断を開始する位
置に達した時点で、CPU11は次回の切断長L₀を読み取
り、（７）式を満足するか否かを判断し、その切断長L₀
における加速レートR_aと減速レートR_d、およびロータ２
の周長B₀と切断長L₀との差L_s＝B₀−L₀に相当するパルス
数φ_ｓを算出する。そして上記と同様に、OPU11はロー
タ２の刃１が切断を開始する位置から切断を終了する位
置までの間、比率乗算定数K_aおよび速度乗算定数K_sをK_a
＝K_s＝１として出力する事により、ロータ速度をシート
速度に追髄させる制御を行い、シートＸを切断する。そ
して、ロータ２の刃１が切断を終了する位置に達する
と、CPU11は比率乗算定数K_aおよび速度乗算定数K_sに、
切断を開始した時点に算出した加速レートR_aの値を〔Δ
ロータ・パルス数／シート走行パルス数〕をデイメンシ
ョンとする値に変換した値ΔK_aおよびΔK_sをそれぞれ加
算し（K_a＝K_a＋ΔK_a,K_s＝K_s＋ΔK_s）、その値を出力す
る。

さらに、プリセット式減算カウンタ15の出力パルスφ
_ｄが入力される毎に、加速を開始してからその時点まで
のロータの回転に伴いその回転量を表すパルス数φ_ｂが
シートの走行に伴いその走行量を表すパルス数φ_ａより
多く通過したパルス数φ_ｂ−φ_ａを累積した値に、その
時点より一定の速度レートでシート走行速度まで減速す
る場合に必要なパルス数φ_ｂとパルス数φ_ａとの差のパ
ルス数を加えて、その値が切断を開始した時点に算出し
たロータ２の周長B₀と切断長L₀との差L_s＝B₀−L₀に相当
するパルス数φ_ｓと一致するかどうかを判断して、その
値がL_sより小さい場合は、比率乗算定数K_aおよび速度乗
算定数K_sにそれぞれΔK_aおよびΔK_sを加算し、その値を
出力する事により加速制御を続行し、その値がL_sと一致
するか大きい場合は、比率乗算定数K_aおよび速度乗算定
数K_sを切断を開始した時点に算出した減速レートの値を
〔Δロータ・パルス数／シート走行パルス数〕をデイメ
ンションとする値に変換した値ΔK_aおよびΔK_sでそれぞ
れ減算し（K_a＝K_a−ΔK_a,K_s＝K_s−ΔK_s）、その値を出
力する事により減速制御に切り換える制御を行う。

さらに、加速期間中に比率乗算定数K_aおよび速度乗算
定数K_sが〔ロータの最高周速V_m/切断長L₀の場合のシー
ト最大走行速度〕の値に達した場合は、比率乗算定数K_a
および速度乗算定数K_sのそれ以上の加算は行わず、減速
点が到達するまでその値を維持する事によって、ロータ
２の速度が最高周速V_mを超えないように制御する。

減速期間中は上記と同様にプリセット式減算カウンタ
15の出力パルスφ_ｄがCPU11に入力される毎に、比率乗
算定数K_aおよび速度乗算定数K_sが“1"になるまで、その
値の減算および出力を繰り返す。つまりロータ２の速度
とシートＸの走行速度が同調するまで一定レートの減速
制御を行う。そしてK_a＝K_s＝１になった時点、つまり、
ロータ２の速度とシートＸの走行速度が一致した時点が
丁度ロータ２の刃１が切断を開始する位置となる。さら
にこの時点までに、前回の切断を開始する時に算出され
たロータ２の周長B₀と切断長L₀との差L_s＝B₀−L₀に相当
するパルス数φ_ｓだけ、ロータの回転に伴いその回転量
を表すパルス数φ_ｂがシートの走行に伴いその走行量を
表すパルス数φ_ａより多く通過しているので、所望の切
断長L₀でシートＸは切断される事になる。以降、同様に
上記の動作が繰り返される。

発明の効果 以上詳細に説明したように、この発明のロータリ・カ
ッタの加減速レート最適可変方法および装置によれば、
コンピュータのCPUを使って、切断寸法やシート走行速
度等のデータから、切断長およびシート走行速度にあっ
た最適な加減速レートを計算し、最適な加減速を行うよ
うにして、不必要で無意味な急激なロータの加減速をな
くして機械やモータの寿命を伸ばすことができる。

さらに本発明によれば、切断長L₀とロータ２の周長B₀
との差L₁＝L₀−B₀あるいはL_s＝B₀−L₀が大きく、急な加
減速レートが必要な切断長を切断する場合は、モータ定
格トルクを満足するまで加減速レートが緩くなるように
シートＸの走行速度を遅くして切断を行い、切断長L₀と
ロータ２の周長B₀との差L₀＝L₁−B₀あるいはL_s＝B₀−L₀
が小さく、緩い加減速レートで充分な切断長を切断する
場合は、加減速レートがモータ定格トルクになるまでシ
ートＸの走行速度を速くして切断を行い、生産量の少な
いロータの周長より離れた切断長を切断する場合は遅い
シート走行強度で切断を行い、生産量の多いロータ周長
付近の切断長さを切断する場合は速いシート走行速度で
大量に切断を行うことができるので、効率的な切断（生
産）を行う事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるロータリ・カッタの加減速レー
ト最適可変制御装置の一実施例のブロック図、第２図は
ロータ・カッタの一例の機械的構造を示す斜視図、第３
図Ｉ〜IIIは夫々この発明によるロータリ・カッタの加
減速レート最適可変制御装置の一実施例のロータの動き
を表すタイムチャートである。 １は刃、２はロータ、３は主軸、４は減速用ギヤ部、５
はモータ、６はタコ・ジェネレータ、７は測長ホイー
ル、９は切断完了位置検出センサ、10はロータリ・カッ
タの機械的諸詳言データおよび切断長設定部、11はCPU
（マイクロ・プロセッサ）、12はF/V変換器、13はシー
ト走行距離検出回路、14はロータ回転量検出回路、15は
プリセット式減算カウンタ、16はレート・マルチプライ
ヤ、17は位置誤差演算部、18はD/A変換器、19は乗算型D
/A変換器、20は演算増幅器、21はロータ絶対位置検出カ
ウンタ、22はシート走行速度検出回路、50はモータ制御
回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−182717（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−53965（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シートの走行距離および速度に対する任意
   の割合にロータの位置および速度を制御することができ
   るように構成されたデジタル・サーボループを有するロ
   ータリ・カッタの加減速のレートを最適に可変する方法
   において、 機械的諸詳言データであるロータの周長B₀,切断アング
   ルW_kすなわちロータの切断領域の周長B_W＝（W_k/360）
   B₀,ロータの最高周速V_m,ロータの最大加減速レートR_m,
   ロータの加速レート／減速レート比K_r、および切断寸法
   L₀を、予めCPUに設定し、 前記CPUは、前記機械的諸詳言データに基づいて、前記
   切断長およびシート走行速度にあった最小の加速減速レ
   ートを計算して、制御データを算出し、 前記制御データを前記デジタル・サーボループに出力し
   て、ロータの加減速レートが前記算出された加減速レー
   トになるように制御し、 前記算出された加減速レートが前記最大加減速レートR_m
   を超えた場合には、前記算出された加減速レートが前記
   最大加減速レートR_m以下となるように、前記シートを走
   行速度を下げるように制御し、 前記ロータリ・カッタを駆動するモータの限られた定格
   トルク範囲内で、生産量の少ないロータの周長より離れ
   た切断長を切断する場合は前記最大加減速レートR_m以下
   の遅いシート走行速度で切断を行い、生産量の多いロー
   タ周長付近の切断長さを切断する場合は前記最大加減速
   レートR_m以下の速いシート走行速度で大量に切断を行う
   ことができるようにし、および不必要な急激なロータの
   加減速をなくすようにした、 ことを特徴とするロータリ・カッタの加減速レート最適
   可変方法。
2. 【請求項２】ロータリ・カッタの機械的諸詳言データお
   よび切断寸法を設定する設定部と、 シートの走行量を検出する測長ホイールに設けられた第
   １のパルスジェネレータの出力を、その周波数に比例し
   た値に変換してシート走行速度として出力するシート走
   行速度検出回路と、 設定されている機械的諸詳言データおよび切断寸法と、
   前記シート走行速度とから、その切断寸法を切断するこ
   とが可能で且つシート走行速度に応じたロータの最小の
   加速レートおよび減速レートを算出して、比率乗算定数
   K_aおよび速度乗算定数K_sを求めて出力するとともに、プ
   リセット値K_bを出力するCPUと、 第１のパルスジェネレータの出力を、その周波数に比例
   した電圧に変換してシートの走行速度に比例したシート
   走行速度電圧V_aを発生する周波数−電圧（F/V）変換器
   と、 第１のパルスジェネレータの出力より、シートの走行量
   を表すパルスφ_ａを発生するシート走行距離検出回路
   と、 ロータリ・カッタを駆動するモータに設けられた第２の
   パルスジェネレータの出力より、ロータの回転量を表す
   パルスφ_ｂを発生するロータ回転量検出回路と、 前記CPUより出力されているプリセット値K_bを、前記パ
   ルスφ_ａで減算カウントして、パルスφ_ａがプリセット
   値K_bだけ入力する毎にパルスφ_ｄを発生させて前記CPU
   に入力し、パルスφ_ｄが発生する毎にCPUに前記比率乗
   算定数K_aおよび速度乗算常数K_sを、前記算出させた加速
   レートおよび減速レートに依存する増加量または減算量
   で増加または減少させるプリセット式減算カウンタと、 前記CPUより出力されている比率乗算定数K_aと、前記パ
   ルスφ_ａとを比率乗算して、その出力を位置指令パルス
   φ_ｃ＝K_a×φ_ａとして出力するレート・マルチプライヤ
   と、 前記位置指令パルスφ_ｃと、前記パルスφ_ｂとの差であ
   るロータの位置誤差E_r＝φ_ｃ−φ_ｂを演算すると位置誤
   差演算部と、 前記位置誤差E_rを、これに比例した位置補償電圧V_cに変
   換するD/A変換器と、 前記CPUより出力されている速度乗算定数K_sと、前記シ
   ート走行速度電圧V_aとを乗算して、その出力を速度補償
   電圧V_s＝K_s×V_aとして出力する乗算型D/A変換器と、 前記速度補償電圧V_sと前記位置補償電圧V_cとの和を演算
   して前モータを制御するモータ制御回路の速度指令電圧
   V_r＝V_s＋V_cとして出力する演算増幅器と、 を備えることを特徴とするロータリ・カッタの加減速レ
   ート最適可変制御装置。
3. 【請求項３】ロータの刃が通過する毎に絶対位置信号を
   発生する絶対位置検出センサと、前記絶対位置信号が入
   力される毎に０クリアされ、ロータの回転に伴い前記パ
   ルスφ_ｂで加算カウントし、そのカウントした値をロー
   タの絶対位置の位置データとして前記CPUに出力するロ
   ータ絶対位置検出カウンタとを備え、 前記CPUは、前記位置データを監視して、その位置デー
   タがロータの刃が切断を開始する位置に達した時点で、
   加速レートおよび減速レートを算出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載のロータリ・カッタの加
   減速レート最適可変制御装置。