JP3504201B2 - ロータリーカッタの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続的に高速で
送られる鋼板，アルミニウム板，紙，段ボール等の材料
を、数値制御により回転する刃物が材料に追従しながら
切断し、切断と切断との間は、数値制御により刃物の回
転を変速させて切断長を設定長に一致させるロータリー
カッタの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続的に高速で送られる鋼板，アルミニ
ウム板，紙，段ボール等の材料を切断する従来のロータ
リーカッタの制御装置のブロック図を図１５に、従来の
速度指令特性線図を図９に示す。

【０００３】図１５に示すように、軸方向周面に刃を有
する一対のロータリーカッタ２があり、このロータリー
カッタ２の主軸３には減速ギヤー４が取りつけられ、ロ
ータリーカッタ２を駆動するための電動機５が結合され
ている。この電動機５には、電動機の回転速度と電動機
回転角、即ち、ロータリーカッタ２の主軸３の回転角を
検出するためのパルスジェネレータ（ＰＧ）６が備えら
れている。

【０００４】一方、走行する材料１の移動量を検出する
ための測長ホイール８が備えられ、この測長ホイール８
の軸には、移動量を検出するためのパルスジェネレータ
（ＰＧ）９が備えられている。さらに、ロータリーカッ
タ２により走行する材料１を切断する毎に、切断完了位
置を検出する切断完了位置センサ７０が備えられてい
る。このロータリーカッタ２の数値制御装置３０は、特
公昭６１−３３６７９号公報に開示されているように、
大きく分けて定尺切断回路部４０と、停止制御回路部６
０と、比較部５３とにより構成されている。

【０００５】定尺切断回路部４０は、材料１を設定され
た所定の長さに正確に切断するための回路であり、切断
寸法設定部４１，第１演算部４２，切断完了センサ４
３，タイミング信号発生部４４，周長設定部４５，材料
走行距離検出回路４６，モータ回転数検出回路４７，第
２演算部４８，Ｄ／Ａ変換器４９，関数発生器５０，Ｆ
／Ｖ変換器５１，演算増幅器５２で構成される。

【０００６】この定尺切断回路部では、ロータリーカッ
タ２により走行する材料１を切断する毎に、切断完了位
置センサ７０により切断完了位置を検出し、切断完了位
置信号を発生する毎に、切断長Ｌ₀ とロータリーカッタ
２の周長Ｂ₀ との差Ｌ＝Ｌ₀ −Ｂ₀ に相当するパルス数
を定尺切断回路部４０の演算部４８に読込む。

【０００７】材料１の走行に伴いパルスジェネレータ９
より発生するパルス数Φ_a （即ち、材料の移動量）と、
ロータリーカッタ２の回転に伴いパルスジェネレータ６
より発生するΦ_b （ロータリーカッタ２の回転量）との
差Φ_a −Φ_b 、即ち、Ｒ＝Ｌ₀ −Ｂ₀ −（Φ_a −Φ_b ）
を計算しながら、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（ＰＧ）９の出力を周波
数−電圧（Ｆ／Ｖ）変換して得られる電圧、即ち、材料
１の移動量を表す電圧Ｖ_a との差Ｖ₀ ＝Ｖ_a −Ｖ_c を、
Ｖ₀ ＞０の時だけ、電動機５の駆動制御回路７に速度指
令として与える。

【０００８】停止制御回路部６０は、停止距離設定部６
１，可逆カウンタ６２，Ｄ／Ａ変換器６３，関数発生器
６４，比較部６５により構成される。

【０００９】このような停止制御回路部では、ロータリ
ーカッタ２の刃が切断完了位置センサ７０を通過し、切
断完了信号が発生する度に、可逆カウンタ６２は、あら
かじめ設定されたロータリーカッタ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、ロータリーカ
ッタ２の回転量を表すパルス数Φ_b を減算し、Ｄ／Ａ変
換器６４は、これに比例した直流電圧Ｖ_b に変換する。

【００１０】比較部５３は、停止制御回路部６０の比較
部６５の出力電圧Ｖ₁ と、定尺切断回路４０の演算増幅
器５２の出力する速度指令電圧Ｖ₀ とを比較し、いずれ
か高い方を、最終指令電圧Ｖ₂ として、駆動制御回路７
に与える。

【００１１】以上のような数値制御装置３０では、材料
１の速度電圧Ｖ_a に対して補償電圧Ｖ_c を減算して、差
Ｒに従い材料１の速度に対して補償すると共に、切断時
には差Ｒが零となってＶ_c =０、即ち、Ｖ_c ＝Ｖ_a とし
てロータリーカッタ２の速度を材料１の速度に同期さ
せ、且つ、この間に、Φ_a ，Φ_b の何れか一方が他方に
対して進みあるいは遅れると、その差を零にするように
電動機を加減速制御をするデジタルサーボ制御を行うこ
とによって、材料１を所定の長さに正確に定尺切断する
ことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のロ
ータリーカッタ制御装置には、次のような問題がある。
すなわち、図９に示すように、加減速レートの速度指令
（折線曲線）Ｖ_R に対する電動機の速度応答Ｖ_B は、制
御応答の遅れのために、遅れる。この遅れの時間をｔ_S
で示す。したがって、カッタの速度が材料速度に同調す
る際に、ｔ_S 分遅れることになる。このような制御応答
の遅れがあると切断長に誤差を生じるという問題があ
る。以下、この明細書では、前記遅れ時間ｔ_S を、整定
時間と言うものとする。

【００１３】また、従来のロータリーカッタ制御装置で
は、加速および減速は直線的に行われ、加速時の加速レ
ート、および減速時の減速レートは、Ｄ／Ａ変換器のゲ
インによって決定されるため、固定値となる。

【００１４】加減速レートが固定値であると、切断長、
材料の走行速度に関係なく加減速レートが一定のため、
効率的な切断ができない問題があった。

【００１５】さらに、加速および減速が直線的である
と、減速から加速に移行するような場合には、衝撃的な
力が発生し、ギヤーの騒音，摩耗，破損等の障害を生じ
る。

【００１６】本発明者は、このような問題を解決するた
めに、定速領域間の変速領域での速度指令を折線曲線で
はなく、正弦曲線，２次曲線などの特性になるようにす
る制御装置を考案した。以降、本明細書では、変速領域
での速度指令を表す曲線を変速曲線と言うものとする。

【００１７】変速曲線が折線曲線、あるいは上記のよう
な正弦曲線，２次曲線等であろうと、制御応答の遅れは
共通の問題である。

【００１８】本発明の目的は、上述のような問題を解決
するためになされたもので、カッタ速度指令を整定時間
相当早く生成して与え、電動機の速度応答を理想的な応
答に一致させ、また、各々の変速曲線の特徴に応じた効
率的な切断ができるロータリーカッタの制御装置を提供
することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、走行する材料
に追従して、材料を切断するロータリーカッタを減速，
加速，定速駆動する電動機を制御する際に、制御応答の
遅れにより、前記電動機の応答速度が速度指令に対して
遅れるロータリーカッタ制御装置において、前記速度指
令に対する前記電動機の応答速度の遅れ分である整定時
間を補償するために、前記整定時間に相当する時間だけ
早く速度指令を生成し、この速度指令による電動機の応
答速度に前記整定時間の遅れがないようにすることを特
徴とする。

【００２０】本発明は、さらに、走行する材料の移動速
度を検出して、前記移動速度を時間積分して材料の移動
距離を求め、前記検出された移動速度から前記整定時間
を補償する整定時間補償値を生成し、前記材料の移動距
離と前記整定時間補償値とを加算し、この加算した値
と、前記走行する材料を切断するために必要な諸条件で
ある材料切断長，ロータリーカッタ切断領域の周長，お
よびロータリーカッタ周長の値とから、位置指令を演算
し、この演算した位置指令を時間微分して前記速度指令
を生成することを特徴とする。

【００２１】本発明は、さらに、前記速度指令が、定速
間の変速領域において、減速から加速に移行させる速度
指令である場合に、前記速度指令は、ロータリーカッタ
を減速から加速に移すときに、徐々に減速させた後、徐
々に加速する速度指令であることを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のロータリーカッ
タの制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示
すように、軸方向周面に刃を有する一対のロータリーカ
ッタ２があり、このカッタ２を駆動するための電動機５
がギヤー４によりカッタの主軸３に結合されている。こ
の電動機５には、電動機の回転角、即ち、カッタ２の回
転角を検出するためのパルスジェネレータ（ＰＧ）６が
備えられている。

【００２３】一方、走行する材料１の速度を検出するた
めの測長ロール８が備えられ、この測長ロール８の軸に
は、パルスジェネレータ（ＰＧ）９が備えられている。

【００２４】測長ロール８は、走行する材料１の速度を
検出するために、走行する材料１の両面を上下２本の測
長ロール８で加圧接触、即ち、ニップし、材料の走行に
したがって生ずる測長ロール８の回転により、パルスジ
ェネレータ９から単位回転毎にパルスを発生させ、その
パルスを計数することにより、連続走行する材料の速度
Ｖ_L を検出している。

【００２５】次に、数値制御装置８０について説明す
る。この数値制御装置８０は、整定時間補償器１０、積
分器１１、位置指令発生器１２、微分器１３、積分器１
４、位置制御器１５、速度制御器１６、微分器１８，１
９、乗算器１７，２０、機械定数乗算器２１、加算器３
１〜３７によって構成されている。

【００２６】材料１の走行に伴いパルスジェネレータ９
より発生する材料速度Ｖ_L を、数値制御装置８０の整定
時間補償器１０（後に詳細に説明する）および積分器１
１に同時に入力する。整定時間補償器１０に入力された
Ｖ_L は、電動機の応答速度の遅れ分（ｔ_S ）に相当する
整定時間補償信号を出力し、積分器１１の出力と共に加
算器３１により加算し、加算した値は、材料移動距離ｘ
として位置指令発生器１２に入力される。この位置指令
発生器１２は、材料移動距離ｘの関数として位置指令ｆ
（ｘ）を与える。微分器１３は、位置指令ｆ（ｘ）を時
間微分することにより、カッタ速度指令ｄｆ（ｘ）／ｄ
ｔを出力する。

【００２７】一方、ロータリーカッタ２の回転に伴いパ
ルスジェネレータ６より発生するパルスからロータリー
カッタ２の移動速度Ｖ_B が得られる。

【００２８】加算器３２により、速度指令ｄｆ（ｘ）／
ｄｆと、材料速度Ｖ_L と、カッタ速度Ｖ_B とが加算さ
れ、積分器１４に入力され、位置偏差ｅとして出力す
る。この位置偏差ｅは、

【００２９】

【数１】

【００３０】で与えられる。この位置偏差ｅは、位置制
御器１５に入力され補償速度Ｖ_c として出力される。

【００３１】一方、乗算器１７で、カッタ速度指令ｄｆ
（ｘ）／ｄｔにフィードフォワード定数αとを乗算する
ことにより、速度指令フィードフォワード信号として、
加算器３６で材料速度Ｖ_L を共に加算する。さらに、加
算器３３で補償速度Ｖ_C と加算され、加算器３４でさら
に、カッタ速度Ｖ_B と加算されて、速度偏差ΔＶが求め
られる。速度偏差ΔＶは、

【００３２】

【数２】

【００３３】で与えられる。

【００３４】この速度偏差ΔＶは、速度制御器１６に入
力され補正トルク指令τ_A として出力される。

【００３５】一方、材料速度Ｖ_L を微分器１８で時間微
分して材料加速度ｄＶ_L ／ｄｔを得る。また、カッタ速
度指令ｄｆ（ｘ）／ｄｔを微分器１９で時間微分してカ
ッタ加速度指令ｄ² ｆ（ｘ）／ｄｔ² を得る。このカッ
タ加速度指令ｄ² ｆ（ｘ）／ｄｔ² にフィードフォワー
ドβ定数を乗算器２０で乗算することにより加速度指令
フィードフォワード信号とする。この加速度指令フィー
ドフォワード信号と、材料加速度ｄＶ_L ／ｄｔとを加算
器３７で加算し、機械定数乗算器２１に入力し、機械定
数Ｊを乗算して基準トルク指令τ_B として出力する。

【００３６】このように基準トルク指令τ_B は、機械定
数（Ｊ）を乗算することにより求めているが、これは変
化する速度指令に対して、その変化率である加速度を機
械イナーシャを乗じて電動機トルク指令としてフィード
フォーワード補償することにより、イナーシャ負荷であ
るカッタの変化する速度指令に対する追従性を向上させ
るためである。

【００３７】この基準トルク指令τ_B と補正トルク指令
τ_A とが加算器３５により加算され、電動機トルク指令
τ_R 、

【００３８】

【数３】

【００３９】となって、駆動制御回路７を通して電動機
５に指令を与える。

【００４０】ここで、整定時間を補償した変速曲線のう
ち、図７に示す折線曲線について説明する。図におい
て、Ｖ_L はロータリーカッタの定速領域での速度を示
す。定速領域では、ロータリーカッタの速度は、材料速
度に同期する。時刻Ｔは、ロータリーカッタが定速にな
る時刻を示す。

【００４１】一般的には、ロータリーカッタは、機械の
構成上、機械損失が少なく電動機にとってはイナーシャ
負荷となっている。また、図１に示す駆動制御回路７
は、高速の電流ループを有した制御回路を使用している
ため、トルク応答は速度制御応答に比べ十分速いので、
速度制御器１６により得られる速度応答は１次遅れ応答
となり、電動機を含めた機械定数をＪ、速度制御ループ
ゲインをＫ_V 、時定数Ｔ_m ＝Ｊ／Ｋ_V とするとカッタ速
度Ｖ_B は、

【００４２】

【数４】

【００４３】となる。

【００４４】通常、図１に示した速度指令フィードフォ
ワードゲインαを１、および加速度指令フィードフォワ
ードゲインβを１とすることは過補償となり、図７に示
すカッタ速度Ｖ_B は、折線コーナの部分でオーバシュー
ト（図示しない）を生じて精度不良を招くため、α＜１
およびβ＜１とせざるを得ない。この場合は、オーバー
シュートを抑制することが可能である反面、応答遅れが
生じることになるが、本発明では整定時間を補償してい
るので、応答遅れを生じない。

【００４５】遅れのない応答について、図１の制御装置
に基づいて説明をする。カッタ速度指令ｄｆ（ｘ）／ｄ
ｔに対して、カッタ速度Ｖ_B は、

【００４６】

【数５】

【００４７】となる。Ｋ_P ＝α（１−α）／Ｔ_m であ
る。

【００４８】ここで、補償器１０による整定時間補償を

【００４９】

【数６】

【００５０】とすると（但し、ｔ_S ＝（１−α）／Ｋ
_P ）、カッタ速度指令は、

【００５１】

【数７】

【００５２】となり、ｄｆ（ｘ）／ｄｔ＝ｄｆ（ｘ）／
ｄｘ・ｄｘ／ｄｔと表せるので、

【００５３】

【数８】

【００５４】となり、遅れのない応答が得られることに
なる。ここで、β＝０とすると、

【００５５】

【数９】

【００５６】となる。

【００５７】整定時間補償器１０がない場合は、ｄｆ
（ｘ）／ｄｔ＝Ｖ_L であるため、

【００５８】

【数１０】

【００５９】となり、カッタ速度Ｖ_B が速度指令ｄｆ
（ｘ）／ｄｘ・Ｖ_L に対し整定時間ｔ_S 遅れた応答にな
る。このため、整定時間補償器１０は、遅れ伝達特性の
逆特性を与えることになるが、この実施例では、ｔ_S ・
Ｖ_L が材料移動距離にフィードフォワード補償されてｄ
ｘ／ｄｔ＝（１＋ｔ_S Ｓ）Ｖ_L となり、図８の速度指令
（１＋ｔ_S Ｓ）・ｄｆ（ｘ）／ｄｘ・Ｖ_L が与えられ、
カッタ速度Ｖ_B は、

【００６０】

【数１１】

【００６１】となり、図８に示すような遅れのない応答
が得られる。なお、図７および図８において、（１）〜
（５）は、同じタイミングを示している。

【００６２】次に、本発明の整定時間補償を適用できる
変速曲線の他の例について説明する。ロータリーカッタ
２が直線状に減速して速度が零になると直ちに直線状に
加速を始める折線曲線について説明する。

【００６３】この折線曲線を求めると、カッタ速度指令
ｄｆ（ｘ）／ｄｔは、０≦ｔ／Ｔ≦１／２の時、−（２
／Ｔ）Ｖ_L ｔとなり、１／２≦ｔ／Ｔ≦１の時、Ｖ_L
｛１−（２／Ｔ）（ｔ−（Ｔ／２））｝となる。ここ
で、Ｖ_L Ｔ＝２（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）であるから、位置指令ｆ
（ｘ）は、

【００６４】

【数１２】

【００６５】となる。これにｔ＝Ｘ／Ｖ_L 、Ｔ＝（Ｌ₀
−Ｂ_w ）／Ｖ_L を代入すると、位置指令ｆ（ｘ）は、

【００６６】

【数１３】

【００６７】となる。但し、Ｂ_w は、図６に示すカッタ
の切断領域の周長を示す。

【００６８】上式において切断長Ｌ₀ と切断領域の周長
Ｂ_w との差分Ｌ₀ −Ｂ_w は、材料移動距離ｘに対するカ
ッタの変速領域を示し、あらかじめ切断長Ｌ₀ に応じて
演算されている。また、切断長Ｌ₀ とカッタ周長Ｂ₀ と
の差分Ｌ₀ −Ｂ₀ も、材料移動の見送り量として切断長
Ｌ₀ に応じて演算して与えられる。

【００６９】位置指令発生器１２は、材料移動距離ｘに
応じて上式（数１３）に基づいて実時間で高速で位置指
令ｆ（ｘ）を演算し出力する。この位置指令ｆ（ｘ）を
微分器１３で微分すれば、前述した折線曲線の速度指令
が得られる。

【００７０】このような速度指令では、減速から加速に
移るときに、衝撃が生じる。そこで、以下の例では、こ
のような衝撃の生じない変速曲線の例を説明する。

【００７１】まず、正弦曲線の速度指令Ｖ_R について説
明する。このような速度指令は、次式で与えられる。

【００７２】

【数１４】

【００７３】従って、カッタ速度指令ｄｆ（ｘ）／ｄｔ
は、変速領域の速度指令として次式によって与えられ
る。

【００７４】

【数１５】

【００７５】ここで、Ｖ_L Ｔ＝２（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）である
から、位置指令ｆ（ｘ）は、

【００７６】

【数１６】

【００７７】となる。この式にｔ＝Ｘ／Ｖ_L 、Ｔ＝（Ｌ
₀ −Ｂ_w ）／Ｖ_L を代入すると位置指令ｆ（ｘ）は、

【００７８】

【数１７】

【００７９】となる。但し、Ｂ_w は、図６に示すカッタ
の切断領域の周長を示す。

【００８０】上式において切断長Ｌ₀ と切断領域の周長
Ｂ_w との差分Ｌ₀ −Ｂ_w は、材料移動距離ｘに対するカ
ッタの変速領域を示し、あらかじめ切断長Ｌ₀ に応じて
演算されている。また、切断長Ｌ₀ とカッタ周長Ｂ₀ と
の差分Ｌ₀ −Ｂ₀ も、材料移動の見送り量として切断長
Ｌ₀ に応じて演算して与えられる。

【００８１】位置指令発生器１２は、材料移動距離ｘに
応じて上式（数１７）に基づいて実時間で位置指令ｆ
（ｘ）を演算し出力する。この位置指令ｆ（ｘ）を微分
器１３で微分すれば、前述した正弦曲線の速度指令が得
られる。

【００８２】以上の速度指令の加速度は、

【００８３】

【数１８】

【００８４】で表され、ピークの加速度は、

【００８５】

【数１９】

【００８６】で表され、加速度の実効値（ＲＭＳ）は、

【００８７】

【数２０】

【００８８】で表され、半周期の加速度平均値は、

【００８９】

【数２１】

【００９０】で表される。

【００９１】比較のために、前述した減速から加速に移
行する折線曲線について検討する。折線曲線の場合の加
速度ｄ² ｆ（ｘ）／ｄｔ² は、

【００９２】

【数２２】

【００９３】で表され、加速度の実効値（ＲＭＳ）は、

【００９４】

【数２３】

【００９５】で表され、半周期の加速度平均値は、

【００９６】

【数２４】

【００９７】で表される。

【００９８】以上により、最大加速度変化率は、正弦曲
線の場合、０から（−π² ／４）（Ｖ_L ／Ｔ）、（π²
／４）（Ｖ_L ／Ｔ）から０であり、従って、（π² ／
４）（Ｖ_L ／Ｔ）となる。

【００９９】また、折線曲線の場合、最大加速度変化率
は、（−２／Ｔ）Ｖ_L から（２／Ｔ）Ｖ_L であり、従っ
て、（４／Ｔ）Ｖ_L となる。

【０１００】従って、折線曲線の場合は、電動機が減速
から加速に転ずる時に発生する衝撃的な力は大きな加速
度変化比に依存するが、正弦曲線の場合は、加速度変化
比が小さく、更に、電動機が減速から加速に転ずる時に
発生する衝撃的な力はほぼ零となる。

【０１０１】図９で説明したように、いずれの変速曲線
も、ロータリーカッタの速度指令Ｖ_R に対して、電動機
の応答速度（カッタ速度Ｖ_B ）の遅れ分（ｔ_S ）が生じ
るため、整定時間（ｔ_S ）分補償する必要がある。

【０１０２】従って、整定時間ｔ_S を位置指令発生器１
２の入力変数である材料移動距離に換算して補正するこ
とにより、カッタ速度指令Ｖ_R を整定時間相当早く生成
して与えて、応答速度（カッタ速度Ｖ_B ）を理想的な応
答（ｔ_S ＝０）に一致させることができる。

【０１０３】以上のような折線曲線および正弦曲線の速
度指令について、本発明により整定時間補償を行って、
整定時間ｔ_S だけ早く生成した速度指令Ｖ_R を図２およ
び図３に示す。また、正弦曲線の速度指令ｄｆ（ｘ）／
ｄｆを図４に示す。速度応答Ｖ_B に応答遅れがないこと
がわかる。図５は、整定時間補償された位置指令ｆ
（ｘ）を示す。

【０１０４】変速曲線の他の例としては、３次曲線、５
次曲線、サイクロイド曲線、変形台形曲線、変形正弦曲
線がある。

【０１０５】３次曲線における整定時間補償を行った速
度指令Ｖ_R を図１０に、５次曲線における整定時間補償
を行った速度指令Ｖ_R を図１１に、サイクロイド曲線に
おける整定時間補償を行った速度指令Ｖ_R を図１２に、
変形台形曲線における整定時間補償を行った速度指令Ｖ
_R を図１３に、変形正弦曲線における整定時間補償を行
った速度指令Ｖ_R を図１４に各々示す。

【０１０６】以上のように整定時間補償を行って、応答
速度（カッタ速度Ｖ_B ）を理想的な応答（ｔ_S ＝０）に
一致させ、加速度の実効値を低減させることができる。

【０１０７】例えば、変速曲線である各曲線に整定時間
補償を実施した場合の加速度の実効値を求めると、折線
曲線は（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）π² ／２（２）^1/2 Ｔ² 、３次曲
線は（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）２（３）^1/2 ／Ｔ² 、５次曲線は
（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）（１２０／７）^1/2 ／Ｔ² を、サイクロ
イド曲線は（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）（２）^1/2 π／Ｔ² 、変形台
形曲線は（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）４（３）^1/2 π² ／｛（π＋
２）Ｔ² ｝を、変形正弦曲線（Ｌ₀ −Ｂ₀ ）２（２）
^1/2 π² ／｛（π＋４）Ｔ² ｝となる。

【０１０８】この求めた整定時間補償した各曲線の加速
度の実効値を各々１とし、整定時間を補償しない場合と
の比較を表１に示す。

【０１０９】

【表１】

【０１１０】表１に示すように、走行する材料を切断す
るための整定時間を補償した変速曲線を有する最適な加
減速レートにより電動機を制御し、ロータリーカッタの
加減速の加速度（トルク）の実効値を低減させることに
より、切断精度を落とすことなく整定時間領域を不要に
し、かつ不必要な急加減速をなくし加速度（トルク）の
実効値を低減させて生産性の向上を図ることができる。

【０１１１】

【発明の効果】本発明によれば、加減速レートの整定時
間を位置指令発生器の入力変数である材料の移動量に換
算して整定時間分を補償することにより、カッタ速度指
令を整定時間相当早く生成して与え、電動機の速度応答
を理想的な応答に一致させ、また、折線状の速度指令に
限定されることのない任意の速度指令を容易に生成でき
るので、各々の変速曲線の特徴に応じた効率的な切断が
できるロータリーカッタの制御装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリーカッタの制御構成を示すブ
ロック図である。

【図２】折線曲線の速度指令特性を示す図である。

【図３】正弦曲線の速度指令特性を示す図である。

【図４】正弦曲線の速度指令特性を示す図である。

【図５】正弦曲線の位置特性を示す図である。

【図６】カッタの移動と材料との関係を示す図である。

【図７】折線曲線における整定時間補償を含む速度指令
特性を示す図である。

【図８】折線曲線における整定時間補償を含む速度指令
特性を示す図である。

【図９】従来における折線曲線の整定時間との慣例を示
す図である。

【図１０】３次曲線における整定時間補償との関連を示
す図である。

【図１１】５次曲線における整定時間補償との関連を示
す図である。

【図１２】サイクロイド曲線における整定時間補償との
関連を示す図である。

【図１３】変形台形曲線における整定時間補償との関連
を示す図である。

【図１４】変形正弦曲線における整定時間補償との関連
を示す図である。

【図１５】従来のロータリーカッタの制御ブロックを示
す図である。

【符号の説明】

１ 材料 ２ ロータリーカッタ ３ 主軸 ４ 減速ギヤー ５ 電動機 ６ パルスジェネレータ ７ 駆動制御回路 ８ 測長ロール ９ パルスジェネレータ １０ 整定時間補償器 １１ 積分器 １２ 位置指令発生器 １３ 微分器 １４ 積分器 １５ 位置制御器 １６ 速度制御器 １７ 速度指令フィードフォワード器（α） １８，１９ 微分器 ２０ 加速度指令フィードフォワード器（β） ２１ 機械定数乗算器（Ｊ） ３０ 数値制御装置 ３１〜３６ 加算器 ４０ 定尺切断回路部 ４１ 切断寸法設定部 ４２ 第１演算部 ４３ 切断完了センサ ４４ タイミング信号発生部 ４５ 周長設定部 ４６ 材料走行距離検出回路 ４７ モータ回転数検出回路 ４８ 第２演算部 ４９，６３ Ｄ／Ａ変換器 ５０，６４ 関数発生器 ５１ Ｆ／Ｖ変換器 ５２ 演算増幅器 ５３ 切換回路 ６０ 停止制御回路部 ６１ 停止距離設定部 ６２ 可逆カウンタ ６５ 比較部 ７０ 切断完了センサ ８０ 数値制御装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する材料に追従して、材料を切断する
   ロータリーカッタを減速，加速，定速駆動する電動機を
   制御する際に、制御応答の遅れにより、前記電動機の応
   答速度が速度指令に対して整定時間だけ遅れる制御装置
   において、 走行する材料の移動速度を検出する第１のパルスジェネ
   レータと、 ロータリカッタの移動速度を検出する第２のパルスジェ
   ネレータと、 前記検出した材料の移動速度を時間積分して材料の移動
   距離を生成する第１の積分器と、 前記検出した材料の移動速度から前記整定時間を補償す
   る整定時間補償値を生成する整定時間補償器と、 前記生成した材料の移動距離と前記生成した整定時間補
   償値とを加算する第１の加算器と、 前記第１の加算器の出力と、前記走行する材料を切断す
   るために必要な諸条件である材料切断長，ロータリーカ
   ッタ切断領域の周長，およびロータリーカッタ周長の値
   とから、位置指令を演算する位置指令発生器と、 前記演算した位置指令を時間微分して前記速度指令を生
   成する第１の微分器と、 前記検出した材料の移動速度と前記生成した速度指令と
   を加算し、前記検出したロータリカッタの移動速度を減
   算する第２の加算器と、 前記第２の加算器の出力を積分して位置偏差を生成する
   第２の積分器と、 前記生成した位置偏差から補償速度を生成する位置制御
   器と、 前記生成した速度指令にフィードフォワード定数を乗算
   して速度指令フィードフォワード信号を生成する第１の
   乗算器と、 前記生成した速度指令フィードフォワード信号と、前記
   検出した材料の移動速度とを加算する第３の加算器と、 前記第３の加算器の出力と、前記生成した補償速度とを
   加算する第４の加算器と、 前記第４の加算器の出力から、前記検出したロータリカ
   ッタの移動速度を減算して、速度偏差を生成する第５の
   加算器と、 前記生成した速度偏差から補正トルク指令を生成する速
   度制御器と、 前記検出した材料の移動速度を時間微分して材料加速度
   を生成する第２の微分器と、 前記生成した速度指令を時間微分してロータリカッタ加
   速度指令を生成する第３の微分器と、 前記生成したロータリカッタ加速度指令にフィードフォ
   ワード定数を乗算して加速度指令フィードフォワード信
   号を生成する第２の乗算器と、 前記生成した材料加速度と、前記生成した加速度指令フ
   ィードフォワード信号とを加算する第６の加算器と、 前記第６の加算器の出力に機械定数を乗算して基準トル
   ク指令を生成する機械定数乗算器と、 前記生成した補正トルク指令と、前記生成した基準トル
   ク指令とを加算し、電動機トルク指令を生成する第７の
   加算器と、 前記生成した電動機トルク指令に基づいて、前記電動機
   に指令を与える駆動制御回路と、を備えることを特徴と
   するロータリーカッタ制御装置。
2. 【請求項２】前記生成した速度指令が、定速間の変速領
   域において、減速から加速に移行させる速度指令である
   場合に、前記速度指令は、ロータリーカッタを減速から
   加速に移すときに、徐々に減速させた後、徐々に加速す
   る速度指令であることを特徴とする請求項１に記載のロ
   ータリカッタ制御装置。