(57)【要約】【課題】材料の切断長を変更した際の切断誤差を抑える。【解決手段】ロータリーシャー制御装置１のロータリー制御器１０は、予め設定された長さ設定値、材料長さカウント値及び位置ＦＢに基づいて、速度指令を生成する。長さ補償テーブル処理器１１は、長さ補償テーブル５１から、予め設定された長さ設定値に対応するデータを読み出し、直線補間器１２は、線形補間により、予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を算出する。速度補償テーブル処理器１３は、速度補償テーブル５３から、速度ＦＢに対応するデータを読み出し、直線補間器１４は、線形補間により、速度ＦＢに対応する速度補償値を算出する。加算器１５は、ロータリー制御器１０により生成された速度指令に長さ補償値を加算し、加算器１６は、長さ補償後の速度指令に速度補償値を加算し、長さ補償及び速度補償後の速度指令を生成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定速度で走行する材料を所定の切断長に連続して切断するロータリーカッターの回転速度を制御するロータリーシャー制御装置において、
前記材料の切断長を定める予め設定された長さ設定値、走行する前記材料の長さのカウント値を示す材料長さカウント値、及び前記ロータリーカッターの回転位置に基づいて、速度指令を生成するロータリー制御器と、
長さ設定値に対応する長さ補償値が格納されたテーブルを用いて、前記予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を求める長さ補償テーブル処理器と、
前記ロータリー制御器により生成された速度指令に、前記長さ補償テーブル処理器により求めた前記長さ補償値を加算し、長さ補償後の速度指令を生成する加算器と、を備え、
前記加算器により生成された前記長さ補償後の速度指令に基づいて、前記ロータリーカッターの回転速度を制御する、ことを特徴とするロータリーシャー制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のロータリーシャー制御装置において、
前記長さ補償テーブル処理器の代わりに速度補償テーブル処理器を備え、
前記速度補償テーブル処理器は、
速度に対応する速度補償値が格納されたテーブルを用いて、前記ロータリーカッターの回転速度に対応する速度補償値を求め、
前記加算器に代わる新たな加算器は、
前記ロータリー制御器により生成された速度指令に、前記速度補償テーブル処理器により求めた前記速度補償値を加算し、速度補償後の速度指令を生成し、
前記新たな加算器により生成された前記速度補償後の速度指令に基づいて、前記ロータリーカッターの回転速度を制御する、ことを特徴とするロータリーシャー制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のロータリーシャー制御装置において、
さらに、速度に対応する速度補償値が格納されたテーブルを用いて、前記ロータリーカッターの回転速度に対応する速度補償値を求める速度補償テーブル処理器を備え、
前記加算器に代わる新たな加算器は、
前記ロータリー制御器により生成された速度指令に、前記長さ補償テーブル処理器により求めた前記長さ補償値及び前記速度補償テーブル処理器により求めた前記速度補償値を加算し、長さ補償及び速度補償後の速度指令を生成し、
前記新たな加算器により生成された前記長さ補償及び速度補償後の速度指令に基づいて、前記ロータリーカッターの回転速度を制御する、ことを特徴とするロータリーシャー制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のロータリーシャー制御装置において、
前記長さ補償テーブル処理器は、
長さ設定値と長さ補償値とを組とした複数のデータが格納された第１のテーブルと、
前記第１のテーブルを用いて、前記予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を求める第１の処理器と、を備え、
前記速度補償テーブル処理器は、
速度と速度補償値とを組とした複数のデータが格納された第２のテーブルと、
前記第２のテーブルを用いて、前記ロータリーカッターの回転速度に対応する速度補償値を求める第２の処理器と、を備えたことを特徴とするロータリーシャー制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のロータリーシャー制御装置において、
前記ロータリーカッターが、２以上の所定数のモータと機械的に連結され、前記２以上の所定数のモータの回転に伴って回転する場合に、
前記ロータリー制御器は、
前記予め設定された長さ設定値、前記材料長さカウント値、及び、前記２以上の所定数のモータのうち予め設定されたマスター選択指示が示すモータの回転位置に基づいて、前記速度指令を生成し、
前記第１のテーブルは、
前記２以上の所定数のモータのそれぞれに対応して、前記モータと同数のテーブルにより構成され、
前記第１の処理器は、
前記予め設定されたマスター選択指示が示すモータに対応するテーブルを、前記第１のテーブルを構成する複数のテーブルから選択し、前記テーブルを用いて、前記予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を求め、
前記第２のテーブルは、
前記２以上の所定数のモータのそれぞれに対応して、前記モータと同数のテーブルにより構成され、
前記第２の処理器は、
前記予め設定されたマスター選択指示が示すモータに対応するテーブルを、前記第２のテーブルを構成する複数のテーブルから選択し、前記テーブルを用いて、前記ロータリーカッターの回転速度に対応する速度補償値を求める、ことを特徴とするロータリーシャー制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の材料を連続的に切断するロータリーシャー制御装置に関し、特に、切断長を変更した際の切断誤差を抑えるロータリーシャー制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一定速度で走行するシート状のダンボール、鋼板等の材料を、カッターを用いて所定長の製品に連続して切断する装置が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。この装置はロータリーシャーと呼ばれ、材料を一定速度で走行させるフィードロールと、一定速度で走行している材料を所定長に連続して切断するロータリーカッターとを備えている。
【０００３】
ロータリーシャー制御装置は、フィードロールを一定速度で回転させるための制御を行うと共に、フィードロールにロータリーカッターの回転速度及び回転位置を追従させるための追従制御を行う。
【０００４】
このようなロータリーシャーの制御においては、切断する材料の長さ及び速度に応じて、ロータリーカッターの速度パターンであるモーションカーブを切り替える必要がある。これは、切断する材料の長さ及び速度に応じて、速度指令に対する応答性が異なるからである。
【０００５】
例えば、切断する材料の長さ及び速度が一定である場合、モーションカーブは切断毎に同じであり、その応答性も切断毎に同じであるから、結果として、切断長の誤差はさほど生じない。しかし、切断する材料の長さまたはその速度を変更した場合には、その変更前後でモーションカーブが切り替わり、その応答性も異なるから、結果として、切断長に誤差が生じてしまう。
【０００６】
このように、ロータリーシャーの制御においては、モーションカーブの切り替わりに対して十分な追従制御を行わなければ、材料を精度高く切断することができない。
【０００７】
この問題を解決するために、様々な手法が行われている。例えば、ロータリーカッターを軽量化して高速化したり、トルク及び外乱に対するフィードフォワード制御を行ったりすることにより、モーションカーブの切り替わりに対する追従性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１７４４８９号公報
【特許文献２】特開２００５−３４２８２７号公報
【特許文献３】特開２００８−１０５１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の手法では、モーションカーブの切り替わりに対する追従性が不十分であるという問題があった。前述のロータリーカッターを軽量化及び高速化する手法では、ロータリーカッターと当該ロータリーカッターを回転させるモータとの間で共振が生じ易い。この共振の発生を防ぐためにはフィルタが必要となるが、フィルタの存在によって追従性が低下し、材料の切断精度が低下してしまう。
【００１０】
また、前述のフィードフォワード制御を行う手法では、制御出力が制御全体に影響してしまうことから、様々な不具合が生じる可能性があり、最適な手法とは言えない。
【００１１】
このように、従来の手法では、切断する材料の長さまたはその速度を変更した場合に、切断長の誤差の低下を効果的に防ぐことができないという問題があった。特に、切断する材料の長さが頻繁に変わる場合には、モーションカーブが切り替わる毎に、最初の切断処理で切断精度が低下してしまい、不良品が多数発生してしまう。
【００１２】
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、材料の切断長を変更した際の切断誤差を抑えることが可能なロータリーシャー制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、請求項１のロータリーシャー制御装置は、一定速度で走行する材料を所定の切断長に連続して切断するロータリーカッターの回転速度を制御するロータリーシャー制御装置において、前記材料の切断長を定める予め設定された長さ設定値、走行する前記材料の長さのカウント値を示す材料長さカウント値、及び前記ロータリーカッターの回転位置に基づいて、速度指令を生成するロータリー制御器と、長さ設定値に対応する長さ補償値が格納されたテーブルを用いて、前記予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を求める長さ補償テーブル処理器と、前記ロータリー制御器により生成された速度指令に、前記長さ補償テーブル処理器により求めた前記長さ補償値を加算し、長さ補償後の速度指令を生成する加算器と、を備え、前記加算器により生成された前記長さ補償後の速度指令に基づいて、前記ロータリーカッターの回転速度を制御する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２のロータリーシャー制御装置は、請求項１に記載のロータリーシャー制御装置において、前記長さ補償テーブル処理器の代わりに速度補償テーブル処理器を備え、前記速度補償テーブル処理器が、速度に対応する速度補償値が格納されたテーブルを用いて、前記ロータリーカッターの回転速度に対応する速度補償値を求め、前記加算器に代わる新たな加算器が、前記ロータリー制御器により生成された速度指令に、前記速度補償テーブル処理器により求めた前記速度補償値を加算し、速度補償後の速度指令を生成し、前記新たな加算器により生成された前記速度補償後の速度指令に基づいて、前記ロータリーカッターの回転速度を制御する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３のロータリーシャー制御装置は、請求項１に記載のロータリーシャー制御装置において、さらに、速度に対応する速度補償値が格納されたテーブルを用いて、前記ロータリーカッターの回転速度に対応する速度補償値を求める速度補償テーブル処理器を備え、前記加算器に代わる新たな加算器が、前記ロータリー制御器により生成された速度指令に、前記長さ補償テーブル処理器により求めた前記長さ補償値及び前記速度補償テーブル処理器により求めた前記速度補償値を加算し、長さ補償及び速度補償後の速度指令を生成し、前記新たな加算器により生成された前記長さ補償及び速度補償後の速度指令に基づいて、前記ロータリーカッターの回転速度を制御する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４のロータリーシャー制御装置は、請求項３に記載のロータリーシャー制御装置において、前記長さ補償テーブル処理器が、長さ設定値と長さ補償値とを組とした複数のデータが格納された第１のテーブルと、前記第１のテーブルを用いて、前記予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を求める第１の処理器と、を備え、前記速度補償テーブル処理器が、速度と速度補償値とを組とした複数のデータが格納された第２のテーブルと、前記第２のテーブルを用いて、前記ロータリーカッターの回転速度に対応する速度補償値を求める第２の処理器と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５のロータリーシャー制御装置は、請求項４に記載のロータリーシャー制御装置において、前記ロータリーカッターが、２以上の所定数のモータと機械的に連結され、前記２以上の所定数のモータの回転に伴って回転する場合に、前記ロータリー制御器が、前記予め設定された長さ設定値、前記材料長さカウント値、及び、前記２以上の所定数のモータのうち予め設定されたマスター選択指示が示すモータの回転位置に基づいて、前記速度指令を生成し、前記第１のテーブルが、前記２以上の所定数のモータのそれぞれに対応して、前記モータと同数のテーブルにより構成され、前記第１の処理器が、前記予め設定されたマスター選択指示が示すモータに対応するテーブルを、前記第１のテーブルを構成する複数のテーブルから選択し、前記テーブルを用いて、前記予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を求め、前記第２のテーブルが、前記２以上の所定数のモータのそれぞれに対応して、前記モータと同数のテーブルにより構成され、前記第２の処理器が、前記予め設定されたマスター選択指示が示すモータに対応するテーブルを、前記第２のテーブルを構成する複数のテーブルから選択し、前記テーブルを用いて、前記ロータリーカッターの回転速度に対応する速度補償値を求める、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、材料の切断長を変更した際の切断誤差を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態によるロータリーシャー制御装置を含む全体システムの構成例を示す概略図である。
【図２】コントローラの構成例を示すブロック図である。
【図３】長さ補償テーブル処理器の構成例を示すブロック図である。
【図４】長さ補償テーブルの構成例を示す図である。
【図５】速度補償テーブル処理器の構成例を示すブロック図である。
【図６】速度補償テーブルの構成例を示す図である。
【図７】インバータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。一般に、ロータリーシャー等に使用されるサーボ制御のシステムは、全体として低イナーシャー系であるため、メカロス補償は行われない。しかし、ロータリーシャーにおいて、高速及び高精度の切断を実現するためには、閉ループの補償制御よりも、外乱の無い印加するだけの補償制御の方が効果は高い。
【００２１】
そこで、本発明は、材料の切断長を変更した際に、切断長または／及び速度に応じた補償値を速度指令に反映し、新たな速度指令に基づいて、ロータリーカッターの回転速度を制御する。これにより、切断長または／及び速度に応じた速度指令が生成されるから、切断長の変更に伴い、モーションカーブの切り替わりによる応答性の違いを吸収することができ、切断長を変更した際の切断誤差を抑えることが可能となる。
【００２２】
〔全体システム〕
図１は、本発明の実施形態によるロータリーシャー制御装置を含む全体システムの構成例を示す概略図である。このロータリーシャーのシステムは、ロータリーシャー制御装置１、モータ４−１，４−２、ＰＧ（パルスジェネレータ）５−１，５−２，６、ロータリーカッター７及びメジャーホイール８を備えて構成される。尚、図１には、本発明に直接関連する構成を示しており、直接関連しない構成については省略してある。
【００２３】
このロータリーシャーは、一定速度で左矢印の方向へ走行するシート状の材料９を、ロータリーカッター７の回転により、予め設定された長さ設定値の製品に連続して切断するシステムである。ロータリーシャー制御装置１は、コントローラ２及びインバータ３−１，３−２を備えて構成される。
【００２４】
コントローラ２は、長さ設定値及びマスター選択指示を入力すると共に、材料長さカウント値をＰＧ（メジャーリングＰＧ）６から入力し、さらにインバータ３−１，３−２から速度ＦＢ（フィードバック）及び位置ＦＢをそれぞれ入力する。
【００２５】
長さ設定値は、材料９を切断する際の切断設定長であり、予め設定される。マスター選択指示は、２台のモータ４−１，４−２のうちマスターとして動作する１台を選択するための指示を示す。材料長さカウント値は、材料９の走行に伴い、その長さが反映されたカウント値を示す。
【００２６】
また、インバータ３−１から入力する速度ＦＢ及び位置ＦＢは、それぞれモータ４−１の回転速度及び回転位置であり、インバータ３−２から入力する速度ＦＢ及び位置ＦＢは、それぞれモータ４−２の回転速度及び回転位置である。インバータ３−１，３−２からそれぞれ入力する速度ＦＢは、必ずしも同一であるとは限らず、位置ＦＢも同様に、必ずしも同一であるとは限らない。なぜならば、モータ４−１，４−２間で機械特性及びバックラッシュの違いがあるからである。このため、マスター選択指示により、インバータ３−１，３−２からそれぞれ入力する速度ＦＢ及び位置ＦＢのうち、制御に使用する速度ＦＢ及び位置ＦＢが選択される。
【００２７】
コントローラ２は、長さ設定値に応じた補償値及び速度ＦＢに応じた補償値を求め、速度指令にこれらの補償値を加算して新たな速度指令を生成し、新たな速度指令に基づいて、トルク指令を生成する。そして、コントローラ２は、速度指令及びトルク指令をインバータ３−１，３−２へ出力する。コントローラ２の詳細については後述する。
【００２８】
モータ４−１，４−２のうちのいずれか１台で動作する場合には、コントローラ２から出力される速度指令が用いられ、後述するインバータ３−１またはインバータ３−２にて、速度指令に基づいてトルク指令が生成される。そして、トルク指令からモータ制御指令が生成される。
【００２９】
一方、２台のモータ４−１，４−２で動作する場合には、コントローラ２から出力されるトルク指令が用いられ、後述するインバータ３−１，３−２にて、トルク指令に基づいてモータ制御指令が生成される。
【００３０】
つまり、モータ４−１，４−２のうちのいずれか１台で動作する場合、モータ制御に用いるトルク指令は、当該いずれか１台に対応するインバータ３−１またはインバータ３−２にて生成される。一方、２台のモータ４−１，４−２で動作する場合、モータ制御に用いるトルク指令は、コントローラ２にて生成される。
【００３１】
インバータ３−１は、コントローラ２からトルク指令及び速度指令を入力すると共に、ＰＧ５−１から、モータ４−１の回転位置（ロータリーカッター７の回転位置）が反映された位置ＦＢを入力する。そして、インバータ３−１は、コントローラ２から入力したトルク指令または速度指令に基づいて、モータ制御指令を生成し、モータ制御指令をモータ４−１へ出力する。インバータ３−１の詳細については後述する。
【００３２】
インバータ３−２は、コントローラ２からトルク指令及び速度指令を入力すると共に、ＰＧ５−２から、モータ４−２の回転位置（ロータリーカッター７の回転位置）が反映された位置ＦＢを入力する。そして、インバータ３−２は、コントローラ２から入力したトルク指令または速度指令に基づいて、モータ制御指令を生成し、モータ制御指令をモータ４−２へ出力する。
【００３３】
モータ４−１，４−２は、インバータ３−１，３−２からのモータ制御指令に従ってそれぞれ回転する。モータ４−１，４−２とロータリーカッター７とは、機械的に連結されており、ロータリーカッター７は、モータ４−１，４−２の回転に伴って回転する。
【００３４】
ＰＧ５−１は、モータ４−１の回転に伴いパルスを発生し、モータ４−１の回転位置（ロータリーカッター７の回転位置）が反映された位置ＦＢをインバータ３−１へ出力する。ＰＧ５−２は、モータ４−２の回転に伴いパルスを発生し、モータ４−２の回転位置（ロータリーカッター７の回転位置）が反映された位置ＦＢをインバータ３−２へ出力する。
【００３５】
ＰＧ６は、メジャーホイール８の回転に伴いパルスを発生し、材料９の長さが反映された材料長さカウント値をコントローラ２へ出力する。メジャーホイール８は、材料９の走行に伴い回転するから、メジャーホイール８の回転に伴いパルスを発生するＰＧ６は、そのパルスのカウント値を材料長さカウント値として出力することができる。
【００３６】
〔コントローラ２〕
次に、図１に示したコントローラ２について説明する。図２は、コントローラ２の構成例を示すブロック図である。このコントローラ２は、ロータリー制御器１０、長さ補償テーブル処理器１１、直線補間器１２，１４、速度補償テーブル処理器１３、加算器１５，１６，２０、減算器１７、速度制御器１８、外乱ＦＦ（フィードフォワード）制御器１９、ＢＥＦ（帯域除去フィルタ）２１、電流制限器２２及びフィードバック切替器２３を備えている。
【００３７】
ロータリー制御器１０は、ＰＧ６から材料長さカウント値（材料９の長さのカウント値）を入力すると共に、予め設定された長さ設定値（切断設定長）を入力する。また、ロータリー制御器１０は、インバータ３−１またはインバータ３−２からフィードバック切替器２３を介して位置ＦＢ（ロータリーカッター７の回転位置）を入力する。
【００３８】
ロータリー制御器１０は、長さ設定値、材料長さカウント値及び位置ＦＢに基づいて、走行する材料９を長さ設定値で切断するためのロータリーカッター７の速度指令を生成し、速度指令を加算器１５に出力する。この場合、ロータリー制御器１０は、材料９の走行に伴う材料長さカウント値（材料９の位置）に応じて、リアルタイムの速度指令を生成することで、速度指令のパターンであるモーションカーブを生成し、現時点の材料９の位置に応じた速度指令を加算器１５に出力する。
【００３９】
尚、ロータリー制御器１０による速度指令及びモーションカーブの生成処理は既知であるから、ここでは詳細については省略する。
【００４０】
長さ補償テーブル処理器１１は、予め設定された長さ設定値を入力すると共に、予め設定されたマスター選択指示を入力する。そして、長さ補償テーブル処理器１１は、マスター選択指示の示すモータ４−１，４−２のいずれかに対応するテーブル（後述する長さ補償テーブル５１）を選択する。
【００４１】
長さ補償テーブル処理器１１は、選択したテーブルから、予め設定された長さ設定値に対応する２つの長さ設定値及び２つの長さ補償値を読み出し、予め設定された長さ設定値及びこれらのデータを直線補間器１２に出力する。
【００４２】
長さ補償値は、長さ設定値の違いに伴い、速度指令に対する応答性の違いを吸収するためのデータである。長さ補償テーブル処理器１１の処理の詳細については後述する。
【００４３】
これにより、長さ補償テーブル処理器１１がモータ４−１，４−２のいずれかに対応するテーブルを選択することで、モータ４−１，４−２の機械特性及びバックラッシュの違いに対応することができる。そして、後述の直線補間器１２にて、精度の高い切断を実現するための長さ補償値を求めることができる。
【００４４】
直線補間器１２は、長さ補償テーブル処理器１１から、予め設定された長さ設定値、及びテーブルから読み出された２つの長さ設定値及び２つの長さ補償値を入力する。そして、直線補間器１２は、長さ設定値及び長さ補償値の平面座標において、テーブルから読み出された２つの長さ設定値及びこれらに対応する２つの長さ補償値についての２つの座標点を求める。直線補間器１２は、２つの座標点を用いた線形補間により、予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を算出する。直線補間器１２は、線形補間により算出した長さ補償値を加算器１５に出力する。
【００４５】
速度補償テーブル処理器１３は、インバータ３−１またはインバータ３−２からフィードバック切替器２３を介して速度ＦＢを入力すると共に、予め設定されたマスター選択指示を入力する。そして、速度補償テーブル処理器１３は、マスター選択指示の示すモータ４−１，４−２のいずれかに対応するテーブル（後述する速度補償テーブル５３）を選択する。
【００４６】
速度補償テーブル処理器１３は、選択したテーブルから、速度ＦＢに対応する２つの速度及び２つの速度補償値を読み出し、速度ＦＢ及びこれらのデータを直線補間器１４に出力する。
【００４７】
速度補償値は、ロータリーカッター７の速度の違いに伴い、速度指令に対する応答性の違いを吸収するためのデータである。速度補償テーブル処理器１３の処理の詳細については後述する。
【００４８】
これにより、速度補償テーブル処理器１３がモータ４−１，４−２のいずれかに対応するテーブルを選択することで、モータ４−１，４−２の機械特性及びバックラッシュの違いに対応することができる。そして、後述の直線補間器１４にて、精度の高い切断を実現するための速度補償値を求めることができる。
【００４９】
直線補間器１４は、速度補償テーブル処理器１３から、速度ＦＢ、及びテーブルから読み出された２つの速度及び２つの速度補償値を入力する。そして、直線補間器１４は、速度及び速度補償値の平面座標において、テーブルから読み出された２つの速度及びこれらに対応する２つの速度補償値についての２つの座標点を求める。直線補間器１４は、２つの座標点を用いた線形補間により、速度ＦＢに対応する速度補償値を算出する。直線補間器１４は、線形補間により算出した速度補償値を加算器１６に出力する。
【００５０】
加算器１５は、ロータリー制御器１０から速度指令を入力すると共に、直線補間器１２から長さ補償値を入力し、速度指令に長さ補償値を加算し、長さ補償後の速度指令を生成する。これにより、長さ設定値の違いに伴う応答性の違いを吸収した速度指令が、長さ補償後の速度指令として生成される。そして、加算器１５は、長さ補償後の速度指令を加算器１６に出力する。
【００５１】
加算器１６は、加算器１５から長さ補償後の速度指令を入力すると共に、直線補間器１４から速度補償値を入力し、長さ補償後の速度指令に速度補償値を加算し、長さ補償及び速度補償後の速度指令を生成する。これにより、材料９の切断長である長さ設定値の違い及びロータリーカッター７の速度の違いに伴う応答性の違いを吸収した速度指令が、長さ補償及び速度補償後の速度指令として生成される。そして、加算器１６は、長さ補償及び速度補償後の速度指令を減算器１７に出力すると共に、インバータ３−１，３−２へ出力する。
【００５２】
減算器１７は、加算器１６から長さ補償及び速度補償後の速度指令を入力すると共に、インバータ３−１またはインバータ３−２からフィードバック切替器２３を介して速度ＦＢを入力する。そして、減算器１７は、長さ補償及び速度補償後の速度指令から速度ＦＢを減算して速度偏差を求め、速度偏差を速度制御器１８に出力する。
【００５３】
速度制御器１８は、減算器１７から速度偏差を入力し、速度偏差が０となるように、予め設定された比例ゲイン及び加速度ゲインを用いてＰＤ制御器による速度制御を行い、トルク指令を生成する。そして、速度制御器１８は、トルク指令を加算器２０及び外乱ＦＦ制御器１９に出力する。
【００５４】
外乱ＦＦ制御器１９は、速度制御器１８からトルク指令を入力する共に、インバータ３−１またはインバータ３−２からフィードバック切替器２３を介して速度ＦＢを入力する。そして、外乱ＦＦ制御器１９は、モータ４−１またはモータ４−２の負荷を想定し、トルク指令及び速度ＦＢに基づいて補償値を算出し、補償値に予め設定された外乱ゲインを乗算して外乱補償値を生成し、外乱補償値を加算器２０に出力する。
【００５５】
ここで、ロータリー制御器１０にて生成された速度指令に長さ補償値及び速度補償値が加算され、長さ補償及び速度補償後の速度指令に基づいて精度の高い切断処理が行われるから、外乱ＦＦ制御器１９により生成される外乱補償値の必要性は低い。したがって、外乱ＦＦ制御器１９にて用いる外乱ゲインの値を小さく設定することができる。
【００５６】
加算器２０は、速度制御器１８からトルク指令を入力すると共に、外乱ＦＦ制御器１９から外乱補償値を入力し、トルク指令に外乱補償値を加算し、外乱補償後のトルク指令を生成する。そして、加算器２０は、外乱補償後のトルク指令をＢＥＦ２１に出力する。
【００５７】
ＢＥＦ２１は、加算器２０から外乱補償後のトルク指令を入力し、外乱補償後のトルク指令に対し、予め設定されたノッチ周波数及びＱ値により、所定帯域を除去するフィルタ処理を行う。そして、ＢＥＦ２１は、フィルタ処理後のトルク指令を電流制限器２２に出力する。
【００５８】
電流制限器２２は、ＢＥＦ２１からフィルタ処理後のトルク指令を入力し、フィルタ処理後のトルク指令が、予め設定された正側リミット値と負側リミット値との間の値となるように、フィルタ処理後のトルク指令に対して制限を加える。そして、電流制限器２２は、制限後のトルク指令をインバータ３−１，３−２へ出力する。
【００５９】
フィードバック切替器２３は、インバータ３−１から速度ＦＢ及び位置ＦＢを入力すると共に、インバータ３−２から速度ＦＢ及び位置ＦＢを入力し、さらに、予め設定されたマスター選択指示を入力する。
【００６０】
フィードバック切替器２３は、マスター選択指示がインバータ３−１を示している場合、接点ａ１，ａ２をオン（導通）すると共に、接点ｂ１，ｂ２をオフ（非導通）する。これにより、フィードバック切替器２３は、インバータ３−１から入力した速度ＦＢを、速度補償テーブル処理器１３、減算器１７及び外乱ＦＦ制御器１９に出力する。また、フィードバック切替器２３は、インバータ３−１から入力した位置ＦＢをロータリー制御器１０に出力する。
【００６１】
一方、フィードバック切替器２３は、マスター選択指示がインバータ３−２を示している場合、接点ｂ１，ｂ２をオンすると共に、接点ａ１，ａ２をオフする。これにより、フィードバック切替器２３は、インバータ３−２から入力した速度ＦＢを、速度補償テーブル処理器１３、減算器１７及び外乱ＦＦ制御器１９に出力する。また、フィードバック切替器２３は、インバータ３−２から入力した位置ＦＢをロータリー制御器１０に出力する。
【００６２】
このように、例えばモータ４−１をマスターとして選択する場合、マスター選択指示には、モータ４−１を示すデータが予め設定される。これにより、長さ補償テーブル処理器１１の後述する長さ補償テーブル５１及び速度補償テーブル処理器１３の後述する速度補償テーブル５３において、モータ４−１用のテーブルが選択される。
【００６３】
また、インバータ３−１，３−２から入力したそれぞれの速度ＦＢのうち、インバータ３−１から入力した速度ＦＢが、速度補償テーブル処理器１３、減算器１７及び外乱ＦＦ制御器１９へ入力される。さらに、インバータ３−１，３−２から入力したそれぞれの位置ＦＢのうち、インバータ３−１から入力した位置ＦＢが、ロータリー制御器１０へ入力される。
【００６４】
一方、モータ４−２をマスターとして選択する場合、マスター選択指示には、モータ４−２を示すデータが予め設定される。これにより、長さ補償テーブル処理器１１の後述する長さ補償テーブル５１及び速度補償テーブル処理器１３の後述する速度補償テーブル５３において、モータ４−２用のテーブルが選択される。
【００６５】
また、インバータ３−１，３−２から入力したそれぞれの速度ＦＢのうち、インバータ３−２から入力した速度ＦＢが、速度補償テーブル処理器１３、減算器１７及び外乱ＦＦ制御器１９へ入力される。また、インバータ３−１，３−２から入力したそれぞれの位置ＦＢのうち、インバータ３−２から入力した位置ＦＢが、ロータリー制御器１０へ入力される。
【００６６】
このように、コントローラ２からインバータ３−１，３−２へ速度指令及びトルク指令が出力される。前述のとおり、モータ４−１，４−２のうちのいずれか１台で動作する場合には、コントローラ２から出力される速度指令が用いられ、コントローラ２から出力されるトルク指令は使用されない。一方、２台のモータ４−１，４−２で動作する場合には、コントローラ２から出力されるトルク指令が用いられ、コントローラ２から出力される速度指令は使用されない。
【００６７】
〔長さ補償テーブル処理器１１〕
次に、図２に示した長さ補償テーブル処理器１１について詳細に説明する。図３は、長さ補償テーブル処理器１１の構成例を示すブロック図である。この長さ補償テーブル処理器１１は、処理器５０及び長さ補償テーブル５１を備えている。
【００６８】
図４は、長さ補償テーブル５１の構成例を示す図である。長さ補償テーブル５１は、モータ４−１用のテーブル及びモータ４−２用のテーブルから構成される。各テーブルは、長さ設定値及び長さ補償値により構成され、これらを組とした複数のデータが段階的に格納されている。例えば、長さ設定値の間隔を１００ｍｍとした組のデータが格納されている。
【００６９】
各テーブルに格納された長さ設定値及び長さ補償値は、長さ設定値の違いに伴い、速度指令に対する応答性の違いを吸収するためのデータであり、適切な切断位置にて切断が行われ所定の切断誤差に収まるように、調整により予め設定される。
【００７０】
図３を参照して、処理器５０は、予め設定された長さ設定値を入力すると共に、予め設定されたマスター選択指示を入力する。そして、処理器５０は、マスター選択指示がモータ４−１を示している場合、長さ補償テーブル５１の２つのテーブルのうちモータ４−１用のテーブルを選択する。一方、処理器５０は、マスター選択指示がモータ４−２を示している場合、長さ補償テーブル５１の２つのテーブルのうちモータ４−２用のテーブルを選択する。
【００７１】
処理器５０は、選択したテーブルに格納された長さ設定値のうち、予め設定された長さ設定値に最も近い２つの長さ設定値を特定する。そして、処理器５０は、選択したテーブルから、特定した２つの長さ設定値、及び当該特定した２つの長さ設定値のそれぞれに対応する２つの長さ補償値を読み出す。
【００７２】
処理器５０は、選択したテーブルから読み出した２つの長さ設定値及び２つの長さ補償値を直線補間器１２に出力する。
【００７３】
〔速度補償テーブル処理器１３〕
次に、図２に示した速度補償テーブル処理器１３について詳細に説明する。図５は、速度補償テーブル処理器１３の構成例を示すブロック図である。この速度補償テーブル処理器１３は、処理器５２及び速度補償テーブル５３を備えている。
【００７４】
図６は、速度補償テーブル５３の構成例を示す図である。速度補償テーブル５３は、モータ４−１用のテーブル及びモータ４−２用のテーブルから構成される。各テーブルは、速度及び速度補償値により構成され、これらを組とした複数のデータが段階的に格納されている。例えば、速度の間隔をそのフルスケールの１０％とした組のデータが格納されている。
【００７５】
各テーブルに格納された速度及び速度補償値は、ロータリーカッター７の速度の違いに伴い、速度指令に対する応答性の違いを吸収するためのデータであり、適切な切断位置にて切断が行われ所定の切断誤差に収まるように、調整により予め設定される。
【００７６】
図５を参照して、処理器５２は、インバータ３−１またはインバータ３−２からフィードバック切替器２３を介して速度ＦＢを入力すると共に、予め設定されたマスター選択指示を入力する。そして、処理器５２は、マスター選択指示がモータ４−１を示している場合、速度補償テーブル５３の２つのテーブルのうちモータ４−１用のテーブルを選択する。一方、処理器５２は、マスター選択指示がモータ４−２を示している場合、速度補償テーブル５３の２つのテーブルのうちモータ４−２用のテーブルを選択する。
【００７７】
処理器５２は、選択したテーブルに格納された速度のうち、入力した速度ＦＢに最も近い２つの速度を特定する。そして、処理器５２は、選択したテーブルから、特定した２つの速度、及び当該特定した２つの速度のそれぞれに対応する２つの速度補償値を読み出す。
【００７８】
処理器５２は、選択したテーブルから読み出した２つの速度及び２つの速度補償値を直線補間器１４に出力する。
【００７９】
〔インバータ３−１〕
次に、図１に示したインバータ３−１について詳細に説明する。図７は、インバータ３−１の構成例を示すブロック図である。このインバータ３−１は、減算器３０、速度制御器３１、外乱ＦＦ制御器３２、加算器３３、選択器３４、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）３５、ＢＥＦ３６、電流制限器３７、速度変換器３８及びＬＰＦ＆ＴＢＦ（低域通過及び平均化フィルタ）３９を備えている。
【００８０】
減算器３０は、コントローラ２から速度指令を入力すると共に、ＬＰＦ＆ＴＢＦ３９からモータ４−１の回転速度を示す速度ＦＢを入力し、速度指令から速度ＦＢを減算して速度偏差を求め、速度偏差を速度制御器３１に出力する。
【００８１】
速度制御器３１は、減算器３０から速度偏差を入力し、速度偏差が０となるように、予め設定された比例ゲイン、積分ゲイン及び加速度ゲインを用いてＰＩＤ制御器による速度制御を行い、トルク指令を生成する。そして、速度制御器３１は、トルク指令を加算器３３及び外乱ＦＦ制御器３２に出力する。
【００８２】
外乱ＦＦ制御器３２は、速度制御器３１からトルク指令を入力する共に、ＬＰＦ＆ＴＢＦ３９からモータ４−１の回転速度を示す速度ＦＢを入力する。そして、外乱ＦＦ制御器３２は、モータ４−１の負荷を想定し、トルク指令及び速度ＦＢに基づいて補償値を算出し、補償値に予め設定された外乱ゲインを乗算して外乱補償値を生成し、外乱補償値を加算器３３に出力する。
【００８３】
加算器３３は、速度制御器３１からトルク指令を入力すると共に、外乱ＦＦ制御器３２から外乱補償値を入力し、トルク指令に外乱補償値を加算し、外乱補償後のトルク指令を生成する。そして、加算器３３は、外乱補償後のトルク指令を選択器３４に出力する。
【００８４】
選択器３４は、コントローラ２からトルク指令を入力すると共に、加算器３３から外乱補償後のトルク指令を入力し、さらに、予め設定された選択指示を入力する。選択指示は、ロータリーカッター７を１台のモータ４−１で制御するか、または２台のモータ４−１，４−２で制御するかを選択するための指示を示す。
【００８５】
選択器３４は、選択指示が１台のモータ４−１を示している場合、加算器３３から入力したトルク指令をＬＰＦ３５に出力する。一方、選択器３４は、選択指示が２台のモータ４−１，４−２を示している場合、コントローラ２から入力したトルク指令をＬＰＦ３５に出力する。
【００８６】
これにより、選択指示が１台のモータ４−１を示している場合、当該インバータ３−１にてコントローラ２からの速度指令を用いて生成したトルク指令が用いられ、モータ４−１が制御される。一方、選択指示が２台のモータ４−１，４−２を示している場合、コントローラ２にて生成されたトルク指令（モータ４−１，４−２に共通のトルク指令）が用いられ、モータ４−１が制御される。
【００８７】
ＬＰＦ３５は、選択器３４からトルク指令を入力し、トルク指令に対し、予め設定されたローパス周波数により、低域を通過させるフィルタ処理を行う。そして、ＬＰＦ３５は、フィルタ処理後のトルク指令をＢＥＦ３６に出力する。
【００８８】
ＢＥＦ３６は、ＬＰＦ３５からフィルタ処理後のトルク指令を入力し、フィルタ処理後のトルク指令に対し、予め設定されたノッチ周波数及びＱ値により、所定帯域を除去するフィルタ処理を行う。そして、ＢＥＦ３６は、フィルタ処理後のトルク指令を電流制限器３７に出力する。
【００８９】
電流制限器３７は、ＢＥＦ３６からフィルタ処理後のトルク指令を入力し、トルク指令が、予め設定された正側リミット値と負側リミット値との間の値となるように、トルク指令に対して制限を加える。そして、電流制限器３７は、制限後のトルク指令をモータ制御指令としてモータ４−１へ出力する。
【００９０】
速度変換器３８は、ＰＧ５−１からモータ４−１の回転位置を示す位置ＦＢを入力し、位置ＦＢを速度ＦＢに変換し、速度ＦＢをＬＰＦ＆ＴＢＦ３９に出力する。
【００９１】
ＬＰＦ＆ＴＢＦ３９は、速度変換器３８から速度ＦＢを入力し、速度ＦＢに対し、予め設定されたローパス周波数により、低域を通過させるフィルタ処理を行うと共に、平均化処理を行う。そして、ＬＰＦ＆ＴＢＦ３９は、フィルタ処理後の速度ＦＢを、モータ４−１の回転速度を示す速度ＦＢとして減算器３０及び外乱ＦＦ制御器３２に出力すると共に、コントローラ２へ出力する。
【００９２】
尚、インバータ３−１は、ＰＧ５−１から入力したモータ４−１の回転位置を示す位置ＦＢをコントローラ２へそのまま出力する。
【００９３】
インバータ３−２の構成は、図７に示したインバータ３−１の構成と同様であるから、インバータ３−２についての説明は省略する。
【００９４】
このように、例えば、２台のモータ４−１，４−２を用いてロータリーカッター７を回転させる場合、インバータ３−１，３−２の選択器３４に入力されるそれぞれの選択指示には、２台のモータ４−１，４−２を示すデータが予め設定される。一方、１台のモータ４−１を用いてロータリーカッター７を回転させる場合、インバータ３−１の選択器３４に入力される選択指示には、１台のモータ４−１を示すデータが予め設定される。また、１台のモータ４−２を用いてロータリーカッター７を回転させる場合、インバータ３−２の選択器３４に入力される選択指示には、１台のモータ４−２を示すデータが予め設定される。
【００９５】
以上のように、本発明の実施形態のロータリーシャー制御装置１によれば、ロータリー制御器１０は、予め設定された長さ設定値、材料長さカウント値及び位置ＦＢに基づいて、速度指令を生成する。
【００９６】
長さ補償テーブル処理器１１は、長さ補償テーブル５１から、予め設定された長さ設定値に対応する２つの長さ設定値及び２つの長さ補償値を読み出し、直線補間器１２は、線形補間により、予め設定された長さ設定値に対応する長さ補償値を算出する。
【００９７】
速度補償テーブル処理器１３は、速度補償テーブル５３から、速度ＦＢに対応する２つの速度及び２つの速度補償値を読み出し、直線補間器１４は、線形補間により、速度ＦＢに対応する速度補償値を算出する。
【００９８】
加算器１５は、ロータリー制御器１０により生成された速度指令に、直線補間器１２により算出された長さ補償値を加算する。加算器１６は、長さ補償後の速度指令に、直線補間器１４により算出された速度補償値を加算し、長さ補償及び速度補償後の速度指令を生成する。
【００９９】
これにより、長さ設定値の違い及びロータリーカッター７の速度の違いに伴う応答性の違いを吸収した速度指令が、長さ補償及び速度補償後の速度指令として生成される。そして、インバータ３−１，３−２は、長さ補償及び速度補償後の速度指令に基づいたモータ制御指令を生成し、ロータリーカッター７を制御する。
【０１００】
材料９の切断長が変更された場合、すなわち長さ設定値が変更された場合、ロータリー制御器１０により生成される速度指令のモーションカーブは、変更前後で異なるパターンとなる。つまり、材料の切断長が変更される前後では、長さ設定値が異なり、速度ＦＢも異なることとなる。
【０１０１】
長さ補償テーブル処理器１１及び直線補間器１２により、長さ設定値の変更に伴う新たな長さ補償値が生成され、速度補償テーブル処理器１３及び直線補間器１４により、速度ＦＢの変化に伴う新たな速度補償値が生成される。そして、加算器１５，１６により、長さ設定値及び速度ＦＢに応じた長さ補償及び速度補償後の速度指令が生成される。
【０１０２】
長さ補償テーブル処理器１１の長さ補償テーブル５１には、材料９の長さ設定値の違いに伴い、速度指令に対する応答性の違いを吸収するためのデータが格納されており、このデータを用いて長さ補償値が生成される。また、速度補償テーブル処理器１３の速度補償テーブル５３には、ロータリーカッター７の速度の違いに伴い、速度指令に対する応答性の違いを吸収するためのデータが格納されており、このデータを用いて速度補償値が生成される。
【０１０３】
したがって、長さ補償及び速度補償後の速度指令を用いることにより、長さ設定値及び速度指令に対する応答性の違いを吸収することができ、適切な切断位置にて切断を行うことができる。つまり、材料の切断長を変更した際の切断誤差を抑えることが可能となる。
【０１０４】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施形態では、図１に示したとおり、ロータリーカッター７は、２台のモータ４−１，４−２により駆動するようにしたが、１台のモータまたは３台以上のモータにて駆動するようにしてもよい。この場合、長さ補償テーブル処理器１１は、ロータリーカッター７を駆動するモータと同じ数の長さ補償テーブル５１を備える。速度補償テーブル処理器１３の速度補償テーブル５３も同様である。
【０１０５】
また、前記実施形態では、図２に示したとおり、コントローラ２は、長さ補償テーブル処理器１１、直線補間器１２，１４及び速度補償テーブル処理器１３を備え、長さ補償及び速度補償後の速度指令を生成する。そして、コントローラ２は、長さ補償及び速度補償後の速度指令に基づいて、トルク指令を生成する。これに対し、コントローラ２は、長さ補償テーブル処理器１１及び直線補間器１２を備え、速度補償テーブル処理器１３及び直線補間器１４を備えないようにしてもよい。この場合、コントローラ２は、長さ補償後の速度指令を生成し、長さ補償後の速度指令に基づいてトルク指令を生成する。
【０１０６】
また、コントローラ２は、速度補償テーブル処理器１３及び直線補間器１４を備え、長さ補償テーブル処理器１１及び直線補間器１２を備えないようにしてもよい。この場合、コントローラ２は、速度補償後の速度指令を生成し、速度補償後の速度指令に基づいてトルク指令を生成する。
【符号の説明】
【０１０７】
１  ロータリーシャー制御装置
２  コントローラ
３  インバータ
４  モータ
５，６  ＰＧ（パルスジェネレータ）
７  ロータリーカッター
８  メジャーホイール
９  材料
１０  ロータリー制御器
１１  長さ補償テーブル処理器
１２，１４  直線補間器
１３  速度補償テーブル処理器
１５，１６，２０，３３  加算器
１７，３０  減算器
１８，３１  速度制御器
１９，３２  外乱ＦＦ（フィードフォワード）制御器
２１，３６  ＢＥＦ（帯域除去フィルタ）
２２，３７  電流制限器
２３  フィードバック切替器
３４  選択器
３５  ＬＰＦ（低域通過フィルタ）
３８  速度変換器
３９  ＬＰＦ＆ＴＢＦ（低域通過及び平均化フィルタ）
５０，５２  処理器
５１  長さ補償テーブル
５３  速度補償テーブル
【図１】
2019005832.tif 000003
【図２】
2019005832.tif 000004
【図３】
2019005832.tif 000005
【図４】
2019005832.tif 000006
【図５】
2019005832.tif 000007
【図６】
2019005832.tif 000008
【図７】
2019005832.tif 000009