JPS6156079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明はパイプ等の被切断物を所定の寸法をも
つて連続切断する場合に用いられる切断機の一種
であるロータリーフライングシヤーに関する。

Ｂ 発明の概要 本発明はロータリーフライングシヤーにおい
て、切断直前から終了するまでの間、負の値から
正の値へ直線変化する加減速トルクを原動機に加
えて切断中の刃の水平方向速度を一定とすること
により、 切断刃の寿命の長期化をはかつたもの
である。

Ｃ 従来の技術 第１図は一般のロータリーフライングシヤーの
概略構成図で、１は原動機、２はギヤ、３は被切
断物（例えばパイプ）、Ａは図示を省略した切断
刃の待期位置、Ｂは切断開始位置、Ｃは刃の最も
深い位置、Ｄは切断を完了した刃が抜ける位置、
Ｏは切断刃の回転中心位置、Voは被切断物３の
搬送速度である。

切断位置が近づくと切断指令を受けて原動機１
は起動してＡ点で待期していた切断刃を急速に加
速し、切断を開始するＢ点に達する以前に切断刃
の円周速度をＶとする。切断を完了してＤ点で切
断刃が被切断物３から抜けるまでＶを保ち、その
後、急速に減速し、Ａ点で停止させて次の切断指
令を待つ。

第７図は切断刃の駆動を含む一般的な原動機１
（直流機）の制御装置を示したもので、この原動
機１の制御装置としては例えば特開昭49―9615
号、特開昭49―9617号、及び実開昭49―77225号
公報による装置等がある。以下第７図の制御装置
について述べるに、速度制御装置４ｂ内の加算器
AD₁において、速度設定信号とタコジエネレータ
TGで検出された原動機１の速度検出信号との偏
差を求め、その偏差を速度制御回路ASRにて増
幅した後、加減速トルク制御装置４内の加算器
AD₂において、電流検出器CTを介して検出され
た原動機１である直流電動機の電機子電流と比較
される。比較結果の偏差信号は、電流制御回路
ACRを通して位相制御回路PHに送られ、AD₂よ
りの偏差信号に対応した位相信号に変えられて、
変換器CONのサイリスタのゲートに供給され
る。したがつて、変換器CONは位相信号に対応
した直流出力を原動機１に供給して制御する。こ
こで、原動機１である直流電動機のトルクＴはＴ
＝ＫφIa（但し、Ｋは定数、φは界磁束、Iaは電
機子電流）であり、産業機械の原動機として一般
に使用される直流電機子電流Iaに比例することは
よく知られている。

ところで、フライングシヤーにおいては、切断
刃が被切断物３に切り込まれる場合、あるいは切
断が完了した場合などのように作業力，摩擦力，
慣性力が時々刻々変化し、このような負荷の変動
に対応すべく原動機１のトルク制御が行なわれる
が、その際、加減速トルク制御装置４内において
は負荷が変化し、電動機の電機子電流が変化した
ことを電流検出器CTで検出する。この検出信号
は加算器AD₂に印加されて速度の偏差信号との差
が求められ、差信号に応じて変換器CONの位相
制御がなされて電機子電流が調整され、電動機ト
ルクが一定となるように制御され、切断刃による
被切断刃３への切込時などのトルク変化に対応し
ている。

Ｄ 発明が解決しようとする問題点 第１図において、切断刃の切断中の任意の位置
をＥとし、Ｅ点における切断刃の円周速度をＶ
_T、水平方向速度をＶ_Hとし、ベクトルＶ_TとＶ_Hと
の間の角度をαとする。Ｖ_H＝Ｖ_TcosαでＢ点と
Ｃ点においてはＶ_H＝V₀cosθ、Ｃ点においては
α＝０であるからＶ_H＝V₀となり、切断刃の水平
方向速度Ｖ_Hと被切断物の搬送速度V₀とが一致す
るのはＣ点においてのみであり、その前後におい
ては切断刃の水平方向速度Ｖ_Hはcosαに比例して
減速する。このように切断中に切断刃と被切断物
との間に相対速度差が生ずるから、切断刃に無理
な応力を生じ寿命の短縮化を招いている。すなわ
ち、このような問題が発生するのは原動機１の速
度を被切断物の速度に対応させ、原動機１のトル
クを一定制御していることに起因するものであ
る。

したがつて、この発明の目的とするところは簡
単な装置で切断刃の長寿命化を図るこの種装置を
提供せんとするものである。

Ｅ 問題点を解決するための手段 前記の問題点を解決するためには少なくとも切
断中は切断刃の水平方向速度Ｖ_Hを被切断物の搬
送速度V₀と一致させれば良いことになる。Ｖ_H＝
V₀に保つたときの切断刃の円周速度をＶとする
とV₀＝VcosαであるからＶ＝V₀／cosαとすれば
良い。そのために、被切断物を切断するための刃
を駆動する原動機と、この原動機を揃速するため
の加速トルク制御装置と、前記被切断物の搬送速
度に応じて前記原動機の速度を制御する信号を得
る速度制御装置と、前記原動機に加減速トルクを
与えて切断中の刃の水平方向速度を一定にするた
めに、前記原動機の回転速度を、前記被切断物の
搬送速度をV₀としたとき、その切断中に、V₀／
cosαに近似した放物線状の変化になるよう、負
の値（−I₀）から正の値（＋I₀）へ直線変化する信
号を発生する信号発生器と、この信号発生器で発
生された信号出力と前記速度制御装置に得られた
信号出力とを加算する加算器と、この加算器の加
算出力で前記加減速トルク制御装置を制御させ、
前記原動機に加減速トルクを与えるようにしたも
のである。

Ｆ 作用 原動機１にＢ点では−I₀の減速トルク、Ｃ点で
は加減トルク零、Ｄ点では＋I₀の加速トルク、す
なわち第３図で示すＢ点よりＤ点の如き加減速ト
ルクを加えることにより、切断刃の水平方向速度
Ｖ_Hは切断開始のＢ点から切断を完了して切断刃
が抜けるＤ点までの間ほぼ被切断物の搬送速度
V₀に等しくなる。

Ｇ 実施例 第４図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
あるが、図中第７図と同符号のものは同一動作を
行う同部分を示したものである。すなわち、４は
原動機１を揃速するための加減速トルク制御装置
であり、この制御装置４は被切断物３の搬送速度
V₀に応じて速度を制御する制御装置４ｂを通し
て得られる信号e₀′と後述する信号発生器５の出
力e₃とが加算器４ａを介して入力され、その和信
号（e₀′＋e₃）に対応した駆動信号を原動機１へと
送出する。５は第３図に示したような波形と類似
の信号を発生する信号発生器であり、切断刃の円
周速度Ｖに応じた信号e₀を２乗する演算器６と、
切断刃が第１図のBCD間にある間のみ閉状態と
なるスイツチS₁を介して演算器６の出力を積分す
る積分器７と、設定信号e₀のレベルを調整して積
分器７の出力e₁の最大値の1/2のレベル信号e₂を
発生するレベル調整器８と、積分器７の出力e₁か
らレベル調整器８の出力e₂を差し引いた信号を作
る減算器９と、前記スイツチS₁と連動するスイツ
チS₂とからなり、前記減算器９の出力e₃はスイツ
チS₂を介して前記加減速トルク制御装置４の入力
側の加算器４ａへ印加されている。

前述したように、信号発生器５は第３図に示す
ような波形を発生するわけであるが、ここで、そ
の動作について説明することにする。すなわち、
積分器７の出力e₁の特性は第５図ａに示すような
形になり、またe₃はe₁―e₂であるので、同図ａの
特性をそのまま負の方向へその最大値の1/2だけ
移行させたものとなる。すなわち、e₃は同図ｂの
如くなり、これは第３図に示した形と同じとな
る。

また、例えば被切断物の搬送速度が1/2V₀とな
れば、e₁の傾斜率は第５図ａの1/4となり、さら
にBCD間の切断所要時間は２倍となる。また、e₂
の量も半分になるから、e₁，e₃のそれぞれの特性
は第６図ａ，ｂのようになる。

次に本発明の動作について説明する。

被切断物の速度がV₀であつたとすると、被切
断物を定寸法にて切断するためには切断刃の水平
方向速度もこのV₀に同期した速度で回転させな
ければならない。そのためには、切断刃の円周速
度を第２図で示すＶ（＝V₀／cosα）にすればよ
く、したがつて、原動機１に供給するトルク制御
指令はこのＶに見合つた信号ｅにする必要がある
が、第４図はこの信号ｅを作るための回路であ
る。同図において、e₀は第２図で示す時刻t₂（位
置Ｂ点）直前における切断刃の円周速度Ｖに対応
した指令値（設定値）である。

原動機１は切断刃をＡ点に位置させて停止して
いるとき、被切断物３の先端が所定位置にくると
スタート指令が発せられて設定値e₀が制御装置４
ｂに印加され、この制御装置４ｂはe₀に対応した
信号e₀′を発する。なお、制御装置４ｂは一般に
は増幅器等で構成されるが、ここでは説明の都合
上増幅度「１」のものが用いられてe₀＝e₀′とな
つて加算器４ａに印加される。この時点において
は、切断刃の位置が第２図で示す位置Ａ点（時刻
t₀）であるので、加算器４ａには信号発生器５か
らの信号は印加されなくて、したがつて、加算器
４ａは信号e₀′のみを加減速トルク制御装置４に
出力する。加減速トルク制御装置４は入力された
信号e₀′に見合つた制御信号ｅに変換するもので
あるが、原動機１が、例えば直流機の場合には、
このトルク制御装置４は直流機の電機子電流、あ
るいは界磁電流を制御するための制御信号ｅに変
換されて出力され、設定信号e₀に対応したトルク
にて原動機１は駆動される。このため、原動機１
に連結される切断刃は第２図で示す時刻t₀〜t₁で
示すように急激に加速され、時刻t₂（位置Ｂ点）
の直前（t₁〜t₂間）には設定値e₀に対応した円周
速度に達するが、トルクは第７図で示す従来と全
く同様にして加減速トルク制御装置４によつて切
断刃のスタートより時刻t₂までは第２図に点線で
示すように定トルクとなつている。

一方e₀は演算器６にも印加されて２乗されると
共に、レベル調整器８にも印加されてレベル調整
されるが、しかし、スイツチS₁，S₂が開路状態と
なつているため、信号発生器５の出力e₃は零であ
る。

次に切断刃が第２図で示す時刻t₂（位置Ｂ点）
に達すると、これを検出器によつて検出し、スイ
ツチS₁，S₂を閉状態とする。このため、演算器６
の出力は積分器７によつて第５図ａで示すように
積分され、その出力e₁は減算器９に印加される。
減算器９にはレベル調整器８より前もつてe₁の最
大値の1/2に調整された信号e₂が印加されている
ので、この減算器９において、e₁―e₂の減算が行
なわれて第５図ｂのような負から正に直線的に変
化する出力波形e₃が求められ、加算器４ａに出力
する。したがつて、加算器４ａではe₀′＋e₃が演
算されて加減速トルク制御装置４に入力される。
まず時刻t₂になると、負の信号であるe₃が加算さ
れることによつて加減速トルク制御装置４はトル
クを大きく減少する方向の信号ｅ、すなわち電機
子電流を大幅に減少させる方向で指令を出すた
め、そのトルク特性は第２図に点線で示すように
時刻t₂においてe₃に見合つて大幅に減少する。ト
ルクの減少によつて原動機１の回転速度も減少す
るため、切断刃の円周速度も減少し、この減少指
令は時刻t₃まで続くが、時刻t₃にはe₀′＋e₃＝e₀′に
対応したトルクとなり、また円周速度もV₀と等
しくなる。時刻t₃を過ぎると、e₀′に加算されるe₃
は正極性となるため、加速トルク指令となつて加
減速トルク制御装置４に入力され、原動機１のト
ルクは指令e₀′時より増加すると共に円周速度も
増速される。このように、加減速トルク制御装置
４において、e₀′＋e₃に基く制御信号、すなわち
第２図で示す切断刃の円周速度Ｖが時刻t₂からt₄
の範囲でV₀／cosαに近似した放物線状の変化に
なるよう原動機１に対するトルク制御信号ｅを発
生する。

時刻t₄となり切断刃の位置がＤ点に位置する
と、これを検出器が検出してスイツチS₁，S₂を開
路し、円周速度を設定値e₀のみに依存させた後、
時刻t₅にて原動機１に対して停止命令を与える。
このため、切断刃の円周速度が急激に減少し、時
刻t₆で位置Ａ点にて停止し、次の切断動作に備え
る。

なお、信号発生器５は第４図に示したもの以外
に種々の構成のものが考えられる。例えば切断
中、負から正へ直線的に変化する信号を発生する
もの等である。

また、本実施例においては切断完了時点を第１
図のＤ点に設け、Ｂ点とＤ点における各速度が同
じであるべしとした場合を説明したが、Ｄ点にて
は必ずしもＢ点と全く同じ速度でなくともよいも
のもあり、さらにＤ点を通過した後、速度が上昇
しても別段差しつかえないものもあるので、そう
した意味では正，負のトルクの最大値は互いに一
致させる必要はない。

Ｈ 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、切断中
において、負から正へ直線的に変化する加減速ト
ルクを切断刃の駆動原動機に加えようとするもの
であるために、切断中の刃の水平方向速度が一定
となり、被切断物との相対速度に差を生じなくな
り、刃に無理な応力が生じて刃を損傷する可能性
は著しく減少する。つまり、切断刃の寿命を延ば
すことができる。また、この切断刃の寿命を延ば
す手段となる信号発生器は単に負から正に直線的
に変化する信号を発生させるだけでよいので、曲
線の関数発生器などと比較してその構成が簡単で
安価なものとなり、しかも直線的な信号は原動機
の制御系に供給するだけの簡単な構成であるなど
種々の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般のロータリーフライングシヤーの
概略構成図、第２図および第３図は本発明を説明
するためのグラフ、第４図は本発明の一実施例を
示すブロツク図、第５図ａ，ｂおよび第６図ａ，
ｂは同じくその動作を説明するためのグラフ、第
７図は従来の原動機の制御装置を示すブロツク図
である。 １……原動機、４……加減速トルク制御装置、
４ａ……加算器、４ｂ……速度制御装置、５……
信号発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被切断物を切断するための刃を駆動する原動
   機と、この原動機を揃速するための加減速トルク
   制御装置と、切断開始時の刃の水平方向速度を前
   記被切断物の搬送速度と一致させる速度制御装置
   と、前記原動機に加減速トルクを与えて切断中の
   刃の水平方向速度を一定にするために、前記原動
   機の回転速度を、前記被切断物の搬送速度をVo
   としたとき、その切断中、Vo／cosαに近似した
   放物線状の変化になるよう、負から正へ直線的に
   変化する信号を発生する信号発生器と、この信号
   発生器で発生された信号出力と前記速度制御装置
   に得られた信号出力とを加算し、この加算出力を
   前記加減速トルク制御装置に与える加算器とから
   なるロータリーフライングシヤー。