JP5502505B2

JP5502505B2 - クロスカッター装置

Info

Publication number: JP5502505B2
Application number: JP2010014061A
Authority: JP
Inventors: 義春岡橋; 茂市川
Original assignee: MAYSUN CORP
Current assignee: MAYSUN CORP
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: JP2011152595A

Description

本発明は、回転刃を有するクロスカッター装置に関し、特に、回転刃と固定刃との位置調整を行う方法と装置に関する。

従来、クロスカッター装置におけるナイフの刃合わせは作業者の経験による技術に依存している。ナイフ刃合わせをする場合には、ナイフ間に薄紙を挿入し、回転ドラムを手動回転させながら、この薄紙を切断する。このときの幅方向各部の切り口から刃当たり状況を確認し、判断する。

そして、ナイフの幅方法に複数設けられた押し出し量調整機構を微調整して最適状態を実現した上で実際の運転に入るようになっている。

しかしながら、実際の運転に入ると、回転ドラムを支持しているベアリングの動的精度、回転ドラム、固定刃支持部材等の温度膨張および収縮、ベンディング変位等、さまざまな要因が原因となって、カッターの切れ味が大きく変化する。このような状況に鑑み、本件発明は、クロスカッター装置の回転ドラムのさまざまな要因に起因する変動を抑制し、かつ、変動量を正確に測定し、ナイフ刃の振れと切り口との相関関係を把握し、クロスカッター装置の最適運転状態を達成する方法を及び装置を提供することを目的とする。

本件発明の上記目的は、上刃と、
該上刃と対峙して設けられる下刃と、
前記上刃を取り付けた回転ドラムと、
前記回転ドラムを回転可能に支持する両端軸受けベアリングと、
前記両端軸受けベアリングに与圧を与える与圧用ベアリングと、
前記与圧用ベアリングに圧力を与える油圧シリンダーと、
シート切断時の負荷に起因する前記回転ドラムの変位を調整するために前記油圧シリンダーを制御する制御装置を備えたことを特徴とするクロスカッター装置によって達成することができる。

本件発明の別の特徴によれば、
回転ドラムと、
該回転ドラムに取り付けられた上刃と、
回転ドラムに取付けられた上刃と対峙して設けられる下刃と、
前記回転ドラムを回転可能に支持するベアリングと、
前記両端軸受けベアリングに与圧を与える与圧用ベアリングと、
前記与圧用ベアリングを加圧するための油圧シリンダーと、
前記回転ドラムの回転位相を測定するロータリーエンコーダーと、
前記回転ドラムの回転原点の検出を行うための近接スイッチと、
前記回転ドラムの変位量を測定する変位量センサーと、
前記変位量センサー、近接スイッチ、及びロータリーエンコーダーからの信号に基づき、シート切断時における回転位相に対応した前記回転ドラムの変位量とシート切断による負荷のない状態での前記回転ドラムの変位量との差を求める演算装置と、
該演算装置の出力に基づき前記回転ドラムの変位量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするクロスカッター装置が提供される。
この場合、変位量センサーが磁気センサーであることが好ましい。

また、好ましくは、前記演算装置の演算結果を数値的に評価して表示する表示画面を備える。また、好ましい態様では、下刃と一体的に取り付けられた押し出し量調整機構を有する支持台をさらに備える。

本件発明の別の特徴では、
回転ドラムと、
該回転ドラムに取り付けられた上刃と、
回転ドラムに取付けられた上刃と対峙して設けられる下刃と、
前記回転ドラムを回転可能に支持するベアリングと、
前記両端軸受けベアリングに与圧を与える与圧用ベアリングと、
前記与圧用ベアリングを加圧するための油圧シリンダーと、
前記回転ドラムの回転位相を測定するロータリーエンコーダーと、
前記回転ドラムの回転原点の検出を行うための近接スイッチと、
前記回転ドラムの変位量を測定する変位量センサーと、とを備えたクロスカッター装置の前記回転ドラムの変位量を調整する方法が提供される。

この場合、上記の方法が、
回転ドラムの無負荷時の動作中において、
前記近接スイッチにより、前記回転ドラムの回転原点を検出し、
前記回転原点を基準として前記ロータリーエンコーダーからの出力により回転ドラムの回転位相を検出し、
前記回転位相に対応づけられた回転ドラムの全周にわたり前記変位量センサーから得られた変位量の波形を記憶し、
回転ドラムのシート切断時の動作中において、
前記近接スイッチにより、前記回転ドラムの回転原点を検出し、
前記回転原点を基準として前記ロータリーエンコーダーからの出力により回転ドラムの回転位相を検出し、
前記回転位相に対応づけられた回転ドラムの全周にわたり前記変位量センサーから得られた変位量の波形を記憶し、
無負荷時の波形とシート切断時の波形に基づいて両者の差分を演算し、
両者の差分から切断時の変位量を求め、
該変位量信号に基づいて与圧と変位量との相関関係を定量的に評価し、
該評価に基づいて与圧シリンダーによる与圧圧力を調整する段階を備える。
また、下刃を回転ドラムに支持する構成も可能である。

また、変位量センサーを測距式光学センサーとすることもできる。
好ましくは、変位量センサーが回転ドラムの上下方向の変位量を検出する。また、前記変位量センサーが回転ドラムの水平方向の変位量を検出するようにしてもよいし、両者を併用することもできる。

さらに、与圧シリンダーが回転ドラムの上下方向の変位量を調整するように与圧ベアリングに圧力を加えるようにすることもできるし、回転ドラムの水平方向の変位量を調整するように与圧ベアリングに圧力を加えるように、あるいは両者を併用するようにしても良い。与圧用油圧シリンダーが電動シリンダーとすることもできる。

好ましい態様では、予め記憶した回転ドラムの変位量と与圧ベアリングの圧力との対応関係に基づき、検出された回転ドラムの変位量に対応する与圧ベアリングに圧力を付加するようにすることができる。

また、必要に応じて、回転ドラム磁気特性の読み込み補正することが好ましい。

本発明の１実施例にかかるクロスカッター装置の正面図、図１のクロスカッター装置の断面図、軸受けベアリングの構成図と説明図、無負荷時の磁気センサーの出力説明図、負荷時の磁気センサー出力説明図、無負荷時と負荷時の磁気センサーの出力の差分を示す説明図、ベアリングへの圧力と変位量との関係を示すチャートである。

以下本件発明の１実施例にかかるクロスカッター装置１について説明する。
クロスカッター装置の構成
図１及び図２を参照すると、本件発明の１実施例にかかるクロスカッター装置１は、ナイフすなわち上刃２と下刃３とからなるナイフを備えている。上刃は回転ドラム４に一体に取り付けられている。下刃３は、回転ドラム４に取付けられた上刃２に対峙して設けられる。該下刃３は前記下刃２に一体的に取り付けられた押し出し量調整機構５を備えている。下刃は固定の固定刃支持ビーム６に取り付けられている。
回転ドラム４の回転軸７は両端で両端軸受けベアリング８、８に支持されている。軸受けベアリング８、８はその軸方向の外側において一対のサイドフレーム９、９に支持されている。さらに、本件発明にかかるクロスカッター装置１は、前記両端軸受けベアリング８、８に与圧を与える与圧用ベアリング１０、１０を該両端軸受けベアリング８、８の回転ドラム側すなわち回転軸の軸方向の内側に備えている。さらに、前記与圧用ベアリング１０、１０を加圧するための油圧シリンダー１１、１１が該与圧用ベアリング１０、１０の半径方向外側に隣接しかつ対峙してそれぞれ配置される。

また、回転ドラム４の側部と与圧用ベアリング１０、１０の間の回転軸７には回転軸７近接して、磁気センサー１２が配置される。

さらに上記の一方のサイドフレーム９、９の外側には、回転ドラム４の回転原点の検出を行うための回転ドラム原点近接スイッチ１３が回転軸７に近接して配置される。そして近接スイッチ１３のさらに外側には回転ドラム４を回転駆動させる動力としてのモータ１５が配置される。そしてモータ１５の外側には、回転ドラム４の回転位相を測定するロータリーエンコーダー１６とが配置されている。

本件発明では、クロスカッター装置１を制御するための制御装置１７を備えており、該制御装置１７には磁気センサー１２からの信号、ロータリーエンコーダー１６からの信号、近接スイッチ１３からの信号がそれぞれ入力されるようになっている。制御装置１７においては、これらの信号に基づいて、上記の磁気センサー１２によって回転ドラム４の回転時の該磁気センサー１２の出力から、回転ドラム４の振れすなわち変位量を算定するようになっている。また、回転ドラム４すなわち回転軸７の原点は近接スイッチ１３からの信号に基づいて検出される。また、回転ドラム４の位相はロータリーエンコーダー１６の信号を演算装置ＣＰＵ１８によって処理することによって把握することができる。制御装置は、さらに表示画面１９を備え、必要に応じて信号を処理するため、アンプ２０、メモリ２１、Ａ／Ｄ変換器２２、等を備えている。制御装置１７においては上記のように磁気センサー１２、ロータリーエンコーダー１６、近接スイッチ１３からの検出信号に基づいてそれぞれ所定の演算を行ない回転ドラム４の各位相における振れを数値的に把握するようになっている。そして、本件発明ではこの結果を、表示画面、たとえば、実施例では、ＬＣＤ画面１９に表示し、かつ与圧用シリンダー１１、１１のストロークを制御することにより、与圧用ベアリング１０、１０にかかる圧力を制御し、これによって回転ドラム４の変位量を適正に調整するようになっている。

動作
クロスカッター装置１の回転ドラム４の制御の動作について説明する。
回転ドラム駆動モータ１５を回転させ、移動刃すなわち上刃と固定刃との間でシートを試行的に切断する。シート切断する前においては、上刃を備えた回転ドラムを支持するベアリングには切断負荷はかかっていない。しかし、シート切断時においてはシート切断に必要な作用力に対する反力としての負荷がベアリングにかかる。すなわち、ベアリングを支持するベアリング支持体の隙間の間隔が微小ながら変化する（図３（ａ）図３（参照）。しかしながら、この間隔の変化は、シートの切り口の精度に大きな影響を与えることが判明した。すなわち、シート切断時の負荷によるベアリングの変形、すなわちベアリング支持体の変位が大きいと、シートの切り口の滑らかさが阻害されることになる。

このシート切断時のベアリング支持体の変位すなわち、シート切断時の回転ドラム４の変位を少なくするために、予め与圧シリンダー１１、１１において与圧ベアリング１０、１０を加圧しておき、シート切断時の回転ドラムの変位を抑制するようにしている。

この場合において与圧シリンダーによる与圧ベアリング１０、１０の与圧量は、与圧と変位量との関係を測定する変位量測定装置を用いて測定し、その測定値に基づいて以下のように決定する。

（１）無負荷時の磁気センサー１２による回転ドラム４の測定
回転ドラムが回転を始めると、回転ドラム原点検出用近接スイッチを基準として回転ドラムに繋がれたロータリーエンコーダー１６の位相信号を使用し、回転ドラムの回転方向全周にわたり各位置における磁気センサー１２から得られる信号を入力する。この場合、得られる波形を記憶装置に記憶しておく（図４）。

そして、磁気センサー出力には回転ドラムの振れ（変位）だけでなく回転ドラム固有の部分的透磁率の違いに応じた信号成分も記録されるようになっている。

（２）負荷時の測定
上記の同様の手法で負荷時すなわち、シート切断時の回転ドラムの変位量を測定する。すなわち、回転ドラムが回転を始めると、回転ドラム原点検出用近接スイッチを基準として回転ドラム４に繋がれたロータリーエンコーダー１６の位相信号を使用し、回転ドラムの回転方向全周にわたり各位置における磁気センサーから得られる信号を入力する。この場合、得られる波形を記憶装置に記憶しておく（図５）。

そして、磁気センサー出力には回転ドラムの振れ（変位）だけでなく回転ドラム固有の部分的透磁率の違いの応じた信号成分も記録されるようになっている。そして、シート切断時の回転ドラムの変位量を測定し、記録する。

（３）負荷時（シート切断時）の変位分のみの計算、表示及び制御
無負荷時の波形とシート切断時すなわち負荷時の波形との差分を演算する（図６）。そしてこの両者の差分から切断時すなわち回転ドラムの負荷時の成分を抽出する。この差分の計算は、制御装置に設けられた、ＣＰＵ、アンプ、Ａ／Ｄコンバータ、メモリ等の素子を使用して行う。この結果を表示画面に表示し切断時の変位成分を評価することができる。またこの信号に基づいて与圧圧力を調整して、与圧と変位量との相関関係を定量的に把握することが可能となる（図７）。

負荷時の磁気センサー出力にも回転ドラムの部分的透磁率の差による出力変化も生じるがこの要因にかかる変化については無負荷時と負荷時との差がないため、無負荷時と負荷時との差分を評価する測定結果に影響は生じない。

（４）他の要因
変位量測定装置の変位量に基づいてこの変位量を一定とするように与圧シリンダーの圧力を調整する。与圧シリンダーとしては従来公知の油圧シリンダー等の圧力シリンダーを用いることができ、そのストローク制御もスイッチの切換等によって従来公知の態様で行うことができる。

このときのパラメータとしてシート速度、切断坪量、ローター回転数、シート幅等の物理量を挙げることができる。これらの変数を使用して測定結果を演算し、補正することによって測定結果の把握を容易にすることができる。

発明の効果
本件発明の上記の構成によって、適正な与圧ベアリンを制御するための与圧量の管理を適切に行うことができる。また、本件発明によって常時、上刃と下刃との関係を適正に調節することができるため、正確なクロスカッター装置の真の寿命予測の正確に確立することができる。この理由は、クロスカッター装置の切れ味が悪くなるとカッターナイフの負荷が増大する。本件発明ではこの負荷の変化を正確に把握することができかつ適正に両刃の関係を維持するようにしているので正確な寿命予測が可能となるとともに装置の寿命を引き延ばすことが可能となる。これに関連して、ベアリングの寿命予測、ベアリングの回転精度測定、及び無負荷回転振れ特性を測定してその後その振れがどのように推移するかを検証することができる。これによって、ベアリング摩耗の程度を精度良く評価することができる。

１クロスカッター装置
２上刃
３下刃
４回転ドラム
５押し出し調整機構
６固定刃支持ビーム
７回転軸
８軸受けベアリング
９サイドフレーム
１０与圧用ベアリング
１１与圧用シリンダー
１２磁気センサー
１３回転ドラム原点近接スイッチ
１５モータ
１６ロータリーエンコーダー
１７制御装置
１８ＣＰＵ
１９表示画面
２０アンプ
２１メモリ
２２Ａ／Ｄ変換器

Claims

回転ドラムと、
該回転ドラムに取り付けられた上刃と、
回転ドラムに取付けられた上刃と対峙して設けられる下刃と、
前記回転ドラムを回転可能に支持するベアリングと、
前記両端軸受けベアリングに与圧を与える与圧用ベアリングと、
前記与圧用ベアリングを加圧するための油圧シリンダーと、
前記回転ドラムの回転位相を測定するロータリーエンコーダーと、
前記回転ドラムの回転原点の検出を行うための近接スイッチと、
前記回転ドラムの変位量を測定する変位量センサーと、
前記変位量センサー、近接スイッチ、及びロータリーエンコーダーからの信号に基づき、シート切断時における回転位相に対応した前記回転ドラムの変位量とシート切断による負荷のない状態での前記回転ドラムの変位量との差を求める演算装置と、
該演算装置の出力に基づき前記回転ドラムの変位量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするクロスカッター装置。
前記変位量センサーが磁気センサーであることを特徴とする請求項１に記載のクロスカッター装置。
前記演算装置の演算結果を数値的に評価して表示する表示画面を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクロスカッター装置。
前記下刃と一体的に取り付けられた押し出し量調整機構を有する支持台をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のクロスカッター装置。
回転ドラムと、
該回転ドラムに取り付けられた上刃と、
回転ドラムに取付けられた上刃と対峙して設けられる下刃と、
前記回転ドラムを回転可能に支持するベアリングと、
前記両端軸受けベアリングに与圧を与える与圧用ベアリングと、
前記与圧用ベアリングを加圧するための油圧シリンダーと、
前記回転ドラムの回転位相を測定するロータリーエンコーダーと、
前記回転ドラムの回転原点の検出を行うための近接スイッチと、
前記回転ドラムの変位量を測定する変位量センサーと、とを備えたクロスカッター装置の前記回転ドラムの変位量を調整する方法において、
該方法が、
回転ドラムの無負荷時の動作中において、
前記近接スイッチにより、前記回転ドラムの回転原点を検出し、
前記回転原点を基準として前記ロータリーエンコーダーからの出力により回転ドラムの回転位相を検出し、
前記回転位相に対応づけられた回転ドラムの全周にわたり前記変位量センサーから得られた変位量の波形を記憶し、
回転ドラムのシート切断時の動作中において、
前記近接スイッチにより、前記回転ドラムの回転原点を検出し、
前記回転原点を基準として前記ロータリーエンコーダーからの出力により回転ドラムの回転位相を検出し、
前記回転位相に対応づけられた回転ドラムの全周にわたり前記変位量センサーから得られた変位量の波形を記憶し、
無負荷時の波形とシート切断時の波形に基づいて両者の差分を演算し、
両者の差分から切断時の変位量を求め、
該変位量信号に基づいて与圧と変位量との相関関係を定量的に評価し、
該評価に基づいて前記油圧シリンダーによる与圧圧力を調整する段階を備えたことを特徴とする方法。
下刃が回転ドラムに支持されている請求項１に記載のクロスカッター装置。
前記変位量センサーが測距式光学センサーで構成される請求項１に記載のクロスカッター装置。
前記変位量センサーが回転ドラムの上下方向の変位量を検出するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のクロスカッター装置。
前記変位量センサーが回転ドラムの水平方向の変位量を検出するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のクロスカッター装置。
前記油圧シリンダーが回転ドラムの上下方向の変位量を調整するように与圧ベアリングに圧力を加えるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のクロスカッター装置。
前記油圧シリンダーが回転ドラムの水平方向の変位量を調整するように与圧ベアリングに圧力を加えるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のクロスカッター装置。
前記油圧シリンダーが電動シリンダーである請求項１に記載のクロスカッター装置。
予め記憶した回転ドラムの変位量と与圧ベアリングの圧力との対応関係に基づき、検出された回転ドラムの変位量に対応する与圧ベアリングに圧力を付加することを特徴とする請求項１に記載のクロスカッター装置。