(57)【要約】【解決手段】２枚の回転丸刃を使用したスリッター装置において、丸刃間のラップ量、接圧、トーイン角およびオフセット量のうちの少なくとも１つを数値化表示できるようにする。そのため、スリッター装置は、ナイフホルダーの本体取付部の所定位置からナイフの取り付くヘッダー部の所定位置までの距離を計測する直線型絶対位置検出器と、直線型絶対位置検出器からの計測距離指示信号を、その距離において最適ラップ量が選られるナイフ直径に換算して数値化表示するナイフ直径表示器と、上下刃の接圧によって歪の生じる個所に歪計を取り付け接圧を計測する接圧計とを備える。【効果】シート材の切断に重大な影響を及ぼすカットの基本的な要素であるラップ量、接圧、トーイン角およびオフセットを数値化して極めて容易に調整できるようにしたので、スリッター装置の高精度化を容易に達成することができ、且つその取り扱い容易性も高めることができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の回転丸刃を使用したスリッター装置において、丸刃間のラップ量、接圧、トーイン角およびオフセット量のうちの少なくとも１つを数値化表示できるようにしたことを特徴とするスリッター装置。
【請求項２】
ナイフホルダーの本体取付部の所定位置からナイフの取り付くヘッダー部の所定位置までの距離を計測する直線型絶対位置検出器と、該直線型絶対位置検出器からの計測距離指示信号を、その距離において最適ラップ量が選られるナイフ直径に換算して数値化表示するナイフ直径表示器とを備える請求項１に記載のスリッター装置。
【請求項３】
ナイフを支えるロッド或はプレートに取り付けられたストレンゲージからなる接圧センサーと、該接圧センサーからの信号を、ナイフ刃先に掛かる接圧に換算して数値化表示する接圧表示器とを備える請求項１または２に記載のスリッター装置。
【請求項４】
ナイフ着脱の信号に応答して前記接圧センサーの零点補正を自動的に行う零点自動補正手段を備える請求項３に記載のスリッター装置。
【請求項５】
前記接圧表示器は、上下ナイフを着状態とし、一定厚のシックネスゲージをシートの進入方向と反進入方向からそれぞれ一定量差し込んだ時の接圧の差をグラム単位で表示することにより、トーイン角の指示とする請求項３または４に記載のスリッター装置。
【請求項６】
ナイフホルダーを取り付けるブラケットに設けられ上下刃のシートに垂直な中心線を基準としたずらし量をオフセット量として数値化表示するスケールを備える請求項１から５のうちのいずれか１項に記載のスリッター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートの巾方向のカットを行うスリッター装置においてカットの基本的な４要素、すなわち、ラップ量、接圧、トーイン角およびオフセットを数値化し、スリッター装置の高精度化を達成し、取り扱い容易性を高めることに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、これらの４要素は、次に述べるように、専ら作業者の目視と勘によって調整されていた。
（１）ラップ量
２枚の丸刃のラップ量については、横方向から眺め目視による勘に頼る調節が行われていた。実際問題として、ラップ量をノギスまたはマイクロメーター等で計測することは極めて困難なことである。
（２）接圧
接圧の調整は、一般的にはナイフを直接手で廻して、指先に感じる回転抵抗を勘によって判断していた。
【０００３】
また、例えば、実公昭５７−５５０３５号公報（実用新案登録第１５０４４５３号）に開示されたようなスリッタナイフの接触圧自動制御装置においては、歪計を利用した数値化の方法も最近取り入れられてはいるものの、過大な増幅率を要するために外乱的要素の障害があり、頻繁にゼロ補正を必要とし、結局はその煩わしさから勘に頼らざるを得ない状況であった。
（３）トーイン角
トーイン角については、全く勘に頼る以外になく、従来はテストシートをシートの進入方向から挿入して切った切り口と逆方向から挿入して切った切り口を目視によって比較し適正なトーイン角を経験的に決定する以外になく、数値化とは程遠いものであった。
（４）オフセット
上下刃それぞれのシート面に垂直な中心線の差を目視によって計るか、或は実際に切断しながら切り口の状態を見ながら調節する方法がとられていた。
【０００４】
【特許文献１】
実公昭５７−５５０３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、上下回転丸刃を使用するシヤーカットスリッターの切断を支配する前述したような４要素の調整は専ら経験と勘に頼っていたために個人差が甚だしく、且つスリットする素材毎に微妙な調整を要し、その再現性に乏しかったために、前述の４要素をそれぞれ数値化して個人差を排し、微妙な調整の再現性を確立することが要望されている。
【０００６】
特に、近年様々な新素材の出現によって、この数値化の要請は一段と強くなり、本発明の目的は、このような要請に応えうるような装置および方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、２枚の回転丸刃を使用したスリッター装置において、丸刃間のラップ量、接圧、トーイン角およびオフセット量のうちの少なくとも１つを数値化表示できるようにしたことを特徴とするスリッター装置が提供される。
【０００８】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記スリッター装置は、ナイフホルダーの本体取付部の所定位置からナイフの取り付くヘッダー部の所定位置までの距離を計測する直線型絶対位置検出器と、該直線型絶対位置検出器からの計測距離指示信号を、その距離において最適ラップ量が選られるナイフ直径に換算して数値化表示するナイフ直径表示器とを備える。
【０００９】
本発明の別の実施の形態によれば、前記スリッター装置は、ナイフを支えるロッド或はプレートに取り付けられたストレンゲージからなる接圧センサーと、該接圧センサーからの信号を、ナイフ刃先に掛かる接圧に換算して数値化表示する接圧表示器とを備える。
【００１０】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記スリッター装置は、ナイフ着脱の信号に応答して前記接圧センサーの零点補正を自動的に行う零点自動補正手段を備える。
【００１１】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記接圧表示器は、上下ナイフを着状態とし、一定厚のシックネスゲージをシートの進入方向と反進入方向からそれぞれ一定量差し込んだ時の接圧の差をグラム単位で表示することにより、トーイン角の指示とする。
【００１２】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記スリッター装置は、ナイフホルダーを取り付けるブラケットに設けられ上下刃のシートに垂直な中心線を基準としたずらし量をオフセット量として数値化表示するスケールを備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳細に説明する。
【００１４】
前述した４要素の数値化を達成するために、各要素毎にその解決手段およびその実施例について、以下説明していく。
（１）ラップ量の数値化
回転丸刃のシヤーカットスリッター装置の刃の形状には、椀型刃と皿型刃がある。椀型刃は研磨によって外径が変わらないが、皿型刃は変化する。従って、皿型刃を交換するに当たっては、シート面に対して刃先の食込み量即ちラップ量を一定に保つようにナイフヘッドの位置をナイフ径に応じて調節しなければならない。その方法として、ナイフホルダーの特定位置からナイフヘッドの特定位置までの距離を、直線型絶対位置検出装置で計測し、その距離をナイフ径として置換表示させるようにすれば、ナイフ交換に際し、予め交換するナイフの外径を計測し、表示がその径になるようにヘッドの位置を移動しておけば、交換後のラップ量は自動的に一定に保つことができる。これにより、交換後の複雑な調整は不要となり、交換を迅速且つ正確に行うことができる。
【００１５】
次に、このようなラップ量の数値化の概念を組み込んだスリッター装置の上刃ホルダーの一実施例について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としてのスリッター装置の上刃ホルダーを示す概略立面図である。この図１に示されるように、この上刃ホルダーは、主軸１０と、この主軸１０を昇降させる昇降ピストン部１１と、主軸１０の下端部に取り付けられた横動ピストン部１２と、この横動ピストン部１２によって横方向に駆動され且つ上刃駆動モータ（図示していない）によって回転駆動される上刃駆動軸に装着される上刃カートリッジ１３と、直線型絶対位置検出装置としての上刃用センサー１４と、ナイフ直径表示器１５とを、主として備えている。上刃カートリッジ１３には、上刃ナイフ１が保持される。上刃用センサー１４は、ナイフ直径表示器用センサーであって、例えば、磁気応用センサーにて構成されうる。また、主軸１０の中間部には、後述するように丸刃同士の接圧を検出するための接圧センサー１６が取り付けられている。この接圧センサー１６自体の構成は、公知のものであるので、ここでは詳述しない。さらにまた、昇降ピストン部１１より上方において、主軸１０には、ナイフ昇降量調整ナット（ストッパー）１７とこれを固定するためのロックナット１８とが設けられている。
【００１７】
次に、このような構成を有する上刃ホルダーの使用方法について説明する。先ず、上刃を交換しようとする作業者は、先ず、これから使用する上刃ナイフ１の直径を計測する。この上刃ナイフの直径の計測は、例えば、図２の（Ａ）の立面図および図２の（Ｂ）の平面図に例示するように、スケール２の基準点である端部のストッパー２Ｂをナイフ１の刃先に引きかけ、副尺２Ａとストッパー２Ｂでナイフ１を挟んで計測する副尺付のスケール２を使用することにより簡単に測定できる。図２の場合、副尺２Ａの目盛の読みから、上刃ナイフ１の直径は、１６７．３ｍｍと読み取れる。このような計測後、作業者は、このナイフ直径表示器１５の表示が、計測した上刃ナイフ１のナイフ直径と同じになるように主軸１０を昇降させながらナイフ昇降量調整ナット１７を回し、同じになったとき、ロックナット１８で固定する。このような設定が終わった後、作業者は、昇降ピストン部１１を駆動して主軸１０を上昇させ、上刃カートリッジ１３に計測した上刃ナイフ１を装着し、上刃駆動軸（横軸）にその上刃カートリッジ１３を装着し、昇降ピストン部１１を再度駆動して、上刃ナイフ１を下降させる。これにより、上刃ナイフ１は、下刃ナイフ（図示していない）に対して所定の最適ラップ量にて係合させられるようになる。
【００１８】
このように直径表示器用センサーである上刃センサー１４は、上刃ホルダーの本体取付部の所定位置、例えば、主軸１０の最下降位置と、上刃ナイフ１の取り付くヘッダー部の所定位置、例えば、上刃駆動軸（横軸）の位置までの距離を検出して、この距離を指示する距離指示信号を、ナイフ直径表示器１５へと送る。ナイフ直径表示器１５は、受け取った距離指示信号を、その距離指示信号によって指示される距離において所定の最適ラップ量が得られる上刃ナイフの直径値に換算して、置換表示するようなものとされている。
（２）接圧の数値化
接圧の数値化については、前述した実公昭５７−５５０３５号公報（実用新案登録第１５０４４５３号）の「スリッタナイフの接触圧自動制御装置」において、一応数値化はなされたものの、ホルダー自体の剛性を重視する必要性から、一般的に使用されるストレンゲージの歪量１０−３程度に対して１０−６前後の歪量で使用することを強いられ、そのために増幅率を極端に高くする必要性があり、温度等環境による影響を非常に受け易く、且つ短時間の経時的変化も無視できず、そのために頻繁な零点補正が必要となり、使用現場ではその煩雑さから信頼性が失われ、実際には再び勘による調整に戻るケースが度々あり、信頼性を向上させることが数値化の大前提であった。
【００１９】
その対策として、作業上比較的煩雑に行われるナイフの脱着毎に自動的に零点補正を行う方式を取り入れることにする。次に、このような自動的な零点補正を取り入れた本発明のスリッター装置の実施例について説明する。
【００２０】
この実施例においては、図１に示したようなスリッター装置の上刃ホルダーは、上刃操作箱１９で操作される。この上刃操作箱１９内には、ナイフ着脱スイッチ、電磁弁、増幅器（図４の参照符号２０）、接圧メーター（図４の参照符号２１）が組み込まれている。また、この上刃ホルダーは、前述したように、昇降ピストン部１１、横動ピストン部１２、カートリッジ１３および接圧センサー１６を備えている。このような上刃ホルダーにおいては、上刃操作箱１９のナイフ着脱スイッチ（図示していない）をオンにすると、上刃ホルダーは電磁弁を介してエアーが昇降ピストン部１１および横動ピストン部１２に供給され、主軸１０の下降、上刃駆動軸（横軸）の横動により、カートリッジ１３に保持された上刃ナイフ１が下刃（図示していない）に接触させられるようになる。このようにして、上刃ナイフ１が下刃に接触すると、上刃ホルダーの主軸１０の中間部に取り付けられたストレンゲージにて構成される接圧センサー１６が、主軸１０の歪みを検知することにより、上下刃間の接圧を測定し、上刃操作箱１９内に設けられた増幅器２０（図４参照）で増幅し、上刃操作箱１９に設けた接圧メーター２１（図４参照）を振らせ、その接圧値を指示する。
【００２１】
上刃ホルダーに取り付けられた接圧センサー１６は、通常、歪みゲージにて構成されるが、接圧センサー１６からの出力値は非常に小さい。前述したように、機械を構成する上において、主軸１０は、十分な強度がないと、使用に耐えない。接圧センサー１６の出力を大としようとして歪み易くすると、現場の荒い使い方で主軸１０が永久歪みを起こす程変形してしまい、接圧センサー１６が破壊されてしまう。よって、高増幅率の増幅器を使用して本システムを構成する。
【００２２】
しかし、高増幅率にするということは、接圧センサー１６のわずかな出力変動、例えば、温度変化によるブリッジ回路のバランスの狂い等によっても零点変動が生じてしまう。そこで、増幅器に零調用可変抵抗器を組み込み、上下ナイフが接していない時に接圧メーターを見ながら接圧メーターの振れを零に合せ込むようにすることが考えられる。しかしながら、このような零点調整を作業者が定期的に行う必要があるのでは、零点調整をし忘れたり、そのような零点調整の必要があることを理解していない等のことから、このような零点調整は、必ずしも確実に実行されうるとは言えない。
【００２３】
そこで、本実施例では、このような接圧センサーの零点調整を自動的に行えるような回路構成を、接圧センサー１６と接圧メーター２１との間に組み込んでいる。図４は、そのような回路構成の一例を示すブロック図である。この図４に示されるように、接圧センサー１６は、４つの歪みゲージＲからなるブリッジ回路にて構成されており、このブリッジ回路の出力は、増幅器２０に加えられる。増幅器２０の出力は、Ａ／Ｄコンバータ２２を通してＣＰＵ２３に入力する。上刃操作箱１９のナイフ着脱スイッチの操作によって発せられるナイフ着脱信号は、Ｉ／Ｏデバイス２４を通してＣＰＵ２３へ入力される。また、ＣＰＵ２３には、メモリ２５が関連付けられており、ＣＰＵ２３からの出力は、Ｄ／Ａコンバータ２６を通して接圧メーター２１を振らすように構成されている。
【００２４】
次に、このような回路構成による接圧センサー１６の自動的な零点調整の動作について説明する。先ず、作業者は、上刃ナイフの駆動時に上刃操作箱１９のナイフ着脱スイッチを操作する。このナイフ着脱スイッチが動作したタイミングでは、まだ上下ナイフは接触していない。この時、ＣＰＵ２３は、Ｉ／Ｏデバイス２４を通して受け取るナイフ着脱信号の立上り時に、Ａ／Ｄコンバータ２２を介して接圧信号を受け取り、その時の出力レベルをメモリ２５に記録する。その後は、通常の動作となり、ＣＰＵ２３は、接圧信号をＡ／Ｄコンバータ２２より受取り、その値からメモリ２５に記憶している値を加減した結果をＤ／Ａコンバータ２６を介して接圧メーター２１へ出力すればよい。
【００２５】
又は、そのデジタルデータをＩ／Ｏデバイス２４を介して他のＣＰＵ等である制御機器に送り、自動制御に利用してもよい。
【００２６】
また、ナイフの着脱は、他のアクチュエータでもよい。さらにまた、ナイフ着脱信号は、作業者等の人手でなく、他の制御系の指令で動いてもよい。また、図４に例示した回路構成は、ＣＰＵを使わず、Ａ／Ｄコンバータ、メモリ、論理回路の組合せでも実現可能である。
（３）トーイン角の数値化
一般にトーイン角は、１／１０００〜５／１０００程度の極めて微少角度である。そのためにスリッターナイフホルダーの機械的精度の限界もあり、角度表示の信頼性に乏しく角度を直接計ることは不可能であった。本発明によれば、上下ナイフのラップ部にシートランの上流側と下流側から一定厚のシックネスゲージを差し込み、そのときの接圧の差をストレンゲージを利用した接圧センサー１６で読み取りトーイン角をグラム単位で表す数値化を行うことができる。
【００２７】
このような本発明によるトーイン角の数値化の方式について、図５および図６を参照して以下より詳細に説明する。
【００２８】
図５は、スリッター装置において重要な上下ナイフ間のトーイン角について説明するための図であって、図５の（Ａ）は、上下刃の係合状態を示す平面図であり、図５の（Ｂ）は、上下刃の係合状態を示す立面図である。図５の（Ａ）によく示されるように、トーイン角とは、車両の前輪に付ける角度と同様、矢印Ｓにて示すシートの進行方向に対し、下刃３に対し上刃１がなす角度θを言う。この角度は、精密なシート切断を行おうとすると、０．１°以下の微妙な角度調整を要求されるものである。０．１°単位を調整しようとすると、上下ナイフホルダーの取付け精度の管理も難しくなり、ナイフホルダーに零点の目盛等を付けても機械的精度の限界から、取付け金具の直角度の不具合が生じ用をなさない。
【００２９】
本発明によれば、図６に略示するように、上刃ホルダーに設けられた接圧計１６を利用し、シックネスゲージ４を使用することにより、次のようにしてトーイン角を数値化して調整することができる。すなわち、上刃ナイフ１と下刃ナイフ３とが極軽く接触し始めた所で、横動ピストン部１２等の移動機構を固定し、例えば、０．２ｔ程度のシックネスゲージ４を、シートの進行方向において前後方向から交互に、上刃ナイフ１と下刃ナイフ３との係合部の間に差し込み、その時の接圧メーター２１の指示値の差からトーイン角度に変換して数値化することができる。こうすることにより、上下ナイフの取付け金具の熱変形等の影響もなく、実際の上下ナイフ間でトーイン角を精密に計ることができる。
【００３０】
更に、この調整をナイフを回転させ円周方向数カ所で行い、その平均値をトーイン角の数値として採用すれば、ナイフ自体の歪みによる誤差を吸収することもできる。
【００３１】
なお、前述したような本発明によるトーイン角の調整方法は、多少熟練を必要とすることから、このようなトーイン角の調整を自動的に行える本発明の実施例について以下に説明しておく。
【００３２】
図７は、そのようなトーイン角自動化装置の構成を概略的に示す部分立面図である。この図７に示されるように、このトーイン角自動化装置は、図１に示したような上刃ホルダーにおいて、接圧センサー１６の付いている主軸１０と、横動ピストン部１２との間に旋回機構３０を組込んでいる。この旋回機構３０は、旋回駆動モータ３１と、減速機３２と、歯車３３とを含んでおり、旋回駆動モータ３１により減速機３２を介して歯車３３を回動させることにより、横動ピストン部１２を主軸１０の周りに旋回させることができるように構成されている。そのために、横動ピストン部１２の上部には、主軸１０側に設けられた歯車３３と噛み合わせ係合しうる歯車加工が施されている。なお、図７において、参照符号５は、下刃３を回転駆動するための下刃モータを示している。
【００３３】
このような装置構成において、上下ナイフ１および３を接圧メーター２１の接圧値を見ながら、若干接圧が掛かった状態で移動機構を固定する。次に、接圧メーター２１に表示される接圧値を見ながら、接圧値が最大となるように旋回駆動モータ３１を右または左に回転駆動させる。接圧値が最低となった点がトーイン角の零点である。
【００３４】
トーイン角調整用モータである旋回駆動モータ３１の回転に対する角度の割合は、予め決めておけば、トーイン角零度の点から一定量動かせばモータの回転量からトーイン角を任意に設定可能である。
【００３５】
次に、下刃モータ５の回転角度を変えて、各ナイフの円周方向において一連の動作を繰り返すことにより、平均値を取ることにより、前述したのと同様に更に精密にトーイン角を調整できる。
【００３６】
なお、横動ピストン部の旋回には、モータを使用しなくとも、回転量を把握できる構造となっていれば良い。また、ナイフの円周方向回転は手で動かしてもよい。さらにまた、ナイフの昇降、ナイフの回転、上下ナイフの接圧調整等はＮＣ装置の組合せで全自動化してもよい。また、横動ピストン部の旋回部には、ウオーム減速機を使用しても良い。
（４）オフセット量の数値化
スリッター装置のスリッターナイフホルダーを取り付けるブラケットにスケール目盛を付し、ナイフホルダーをスクリューで移動させ、その目盛を読むことで、オフセット量を数値化することができる。
【００３７】
一般的には、椀型刃と皿型刃の組み合わせについては、図８に略示するように、シートの入口側の切点即ち上下刃が初めて接する点にシートを導入するようにし、皿型と皿型の組み合わせについては、図９に示すように、オフセットを零とする。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、シート材の切断に重大な影響を及ぼすカットの基本的な４要素、すなわち、ラップ量、接圧、トーイン角およびオフセットを数値化して極めて容易に調整できるようにしたので、スリッター装置の高精度化を容易に達成することができ、且つその取り扱い容易性も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのスリッター装置の上刃ホルダーを示す概略立面図である。
【図２】上刃ナイフの直径の計測の仕方を説明するための図である。
【図３】図１の上刃ホルダーのナイフ直径表示器における表示例を示す図である。
【図４】本発明の一実施例としての接圧センサーの零点調整を自動的に行えるようにするための回路構成を例示するブロック図である。
【図５】スリッター装置において重要な上下ナイフ間のトーイン角について説明するための図である。
【図６】スリッター装置においてトーイン角を数値化するための方法を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施例としてのトーイン角自動化装置の構成を概略的に示す部分立面図である。
【図８】スリッター装置における椀型刃と皿型刃の組み合わせの場合のオフセットを例示する概略図である。
【図９】スリッター装置における皿型と皿型の組み合わせの場合のオフセットを例示する概略図である。
【符号の説明】
１  上刃ナイフ
２  スケール
３  下刃ナイフ
４  シックネスゲージ
５  下刃モータ
１０  主軸
１１  昇降ピストン部
１２  横動ピストン部
１３  上刃カートリッジ
１４  上刃用センサー
１５  ナイフ直径表示器
１６  接圧センサー
１７  ナイフ昇降量調整ナット
１８  ロックナット
１９  上刃操作箱
２０  増幅器
２１  接圧メーター
２２  Ａ／Ｄコンバータ
２３  ＣＰＵ
２４  Ｉ／Ｏデバイス
２５  メモリ
２６  Ｄ／Ａコンバータ
３０  旋回機構
３１  旋回駆動モータ
３２  減速機
３２  歯車
【図１】
2004338063.tif 000003
【図２】
2004338063.tif 000004
【図３】
2004338063.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004338063.tif 000009
【図８】
2004338063.tif 000010
【図９】
2004338063.tif 000011