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技術 シート切断装置

出願人 株式会社イソワ
発明者 山口一広
出願日 1996年3月11日 (23年9ヶ月経過) 出願番号 1996-083289
公開日 1997年9月16日 (22年2ヶ月経過) 公開番号 1997-240632
状態 特許登録済
技術分野 制御・その他II(補助装置、細部)
主要キーワード 増速区間 軸線間距離 補正角度θ 回転区間 直流サーボモータ 回転開始位置 メジャリングロール 回転パターン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年9月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

シート厚さが変化してもナイフシリンダの無駄な同期回転が生じにくく、ひいてはシート送り速度の向上に寄与するシート切断装置を提供する。

解決手段

シート切断装置1は、所定の速度で搬送されるシートASに対し、これを厚さ方向に挟むように配置された1対のナイフシリンダ2及び3を備え、それぞれナイフ12及び13がその周面から突出するように装着されている。そして、シートASの切断時において、各ナイフシリンダ2及び3が当該シートの送り速度と同期して回転するものとされ、その同期回転する角度幅が、シートASの厚さ及び幅の少なくとも一方に応じて変更される。

概要

背景

従来より、例えば図1に示すように、段ボールシートの製造工程の下流部で、帯状の段ボールシート(以下、単にシートともいう)ASを所定の長さに順次切断するシート切断装置Gが知られている。すなわち、シート切断装置Gは、所定の速度で搬送されるシートASに対し、これを厚さ方向に挟むように配置された1対のナイフシリンダ2及び3を備え、それぞれナイフ12及び13がその周面から突出するように装着されている。

図2に示すように、ナイフシリンダ2及び3はシートASの送り方向に回転駆動され、それらの間を通ってシートASが搬送される。両ナイフ12及び13は、シリンダ2及び3の回転に伴い次第に接近し、図3(a)に示す回転位置(以下、噛込位置という)でシートASに対する噛込みを開始する。そして、同図(b)に示すように、両ナイフ12及び13は、シリンダ2及び3の回転に伴いさらに接近しながら、シートASを厚さ方向に剪断するようにして切断し、その後は離間に転じて同図(c)に示す回転位置(以下、離脱位置という)で切断線Cから離脱する。

ここで、シートASの切断中に、その切断線Cに対するナイフ12及び13の相対的な位置が大きく変化するとシートASが破損してしまうので、該切断中はナイフシリンダ2及び3はシートの送り速度VSと同期した速度、具体的にはナイフ2及び3の移動速度がシートの送り速度Vsとほぼ等しいか若干大きくなるように回転させる必要がある。この場合、図4に示すように、ナイフシリンダ2及び3が前述の噛込位置から離脱位置へ至る角度θの区間において、少なくともその同期回転が必要となる。

概要

シート厚さが変化してもナイフシリンダの無駄な同期回転が生じにくく、ひいてはシート送り速度の向上に寄与するシート切断装置を提供する。

シート切断装置1は、所定の速度で搬送されるシートASに対し、これを厚さ方向に挟むように配置された1対のナイフシリンダ2及び3を備え、それぞれナイフ12及び13がその周面から突出するように装着されている。そして、シートASの切断時において、各ナイフシリンダ2及び3が当該シートの送り速度と同期して回転するものとされ、その同期回転する角度幅が、シートASの厚さ及び幅の少なくとも一方に応じて変更される。

目的

本発明の課題は、シート厚さが変化してもナイフシリンダに無駄な同期回転区間が生じにくく、ひいてはシート送り速度の向上に寄与するシート切断装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

所定の速度で搬送されるシートに対し、これを厚さ方向に挟むように1対のナイフシリンダが配置され、それらナイフシリンダを前記シートの送り方向に回転させつつ、各ナイフシリンダの周面から突出して設けられたナイフにより該シートをその幅方向に切断するシート切断装置において、前記シートの切断時において、前記各ナイフシリンダは当該シートの送り速度と同期して回転するものとされ、その同期回転する角度幅が、前記シートの厚さ及び幅の少なくとも一方に応じて変更されることを特徴とするシート切断装置。

請求項2

前記シートの厚さ及び幅の少なくとも一方の値に基づいて、前記同期回転の角度幅を設定する角度幅設定手段と、その設定された角度幅で前記両ナイフシリンダが同期回転するように、その駆動を制御するナイフシリンダ駆動制御手段とを備える請求項1記載のシート切断装置。

請求項3

前記両ナイフシリンダの周面には、前記ナイフがその軸線に対して螺旋状に設けられており、該ナイフシリンダの回転に伴い両ナイフは、前記シートの幅方向における一方の側から前記シートの切断を開始して、他方の側でその切断を終了するようになっている請求項1又は2に記載のシート切断装置。

請求項4

前記同期回転の角度幅は、少なくとも前記シートの幅に応じて変更される請求項3記載のシート切断装置。

技術分野

0001

この発明は、段ボールシート等のシートを切断する装置に関し、特に一対のナイフシリンダを備えた回転式シート切断装置に関する。

背景技術

0002

従来より、例えば図1に示すように、段ボールシートの製造工程の下流部で、帯状の段ボールシート(以下、単にシートともいう)ASを所定の長さに順次切断するシート切断装置Gが知られている。すなわち、シート切断装置Gは、所定の速度で搬送されるシートASに対し、これを厚さ方向に挟むように配置された1対のナイフシリンダ2及び3を備え、それぞれナイフ12及び13がその周面から突出するように装着されている。

0003

図2に示すように、ナイフシリンダ2及び3はシートASの送り方向に回転駆動され、それらの間を通ってシートASが搬送される。両ナイフ12及び13は、シリンダ2及び3の回転に伴い次第に接近し、図3(a)に示す回転位置(以下、噛込位置という)でシートASに対する噛込みを開始する。そして、同図(b)に示すように、両ナイフ12及び13は、シリンダ2及び3の回転に伴いさらに接近しながら、シートASを厚さ方向に剪断するようにして切断し、その後は離間に転じて同図(c)に示す回転位置(以下、離脱位置という)で切断線Cから離脱する。

0004

ここで、シートASの切断中に、その切断線Cに対するナイフ12及び13の相対的な位置が大きく変化するとシートASが破損してしまうので、該切断中はナイフシリンダ2及び3はシートの送り速度VSと同期した速度、具体的にはナイフ2及び3の移動速度がシートの送り速度Vsとほぼ等しいか若干大きくなるように回転させる必要がある。この場合、図4に示すように、ナイフシリンダ2及び3が前述の噛込位置から離脱位置へ至る角度θの区間において、少なくともその同期回転が必要となる。

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、段ボールシート製ライン等では近年、その生産性向上のためにシート搬送速度はますます大きくなる傾向にある。例えば、ナイフの回転周長よりも短い切断長でシートを切断する場合、図5(a)に示すように、シート切断後には、ナイフシリンダ2及び3を、切断のための同期回転速度よりも増速して切断開始位置まで戻す必要があるが、ラインのシート送り速度を上昇させるには、ナイフシリンダ2及び3を増速回転させる区間(λ1+λ2)をなるべく大きくとることが有効となる。

0006

ここで、段ボールシート製造ライン等においては、同じ切断装置を用いて厚さの異なるシートが切断されることが少なくない。この場合、図5(b)及び(c)に示すように、シートが厚くなるほど同期回転させる角度幅θを大きく確保する必要があるが、従来のシート切断装置においてはこの角度幅θは、同図(c)に示すように最も厚さの大きいシートATKに合わせて固定的に設定されていた。その結果、同図(b)に示すように、それよりも薄いシートATNを切断する際には、シートへのナイフ12及び13の食い込み前及び離脱後に、それぞれ余分な同期回転区間θEが生じ、切断開始位置へ戻るために増速回転する区間の角度幅がその分だけ減少して、シート送り速度向上の妨げとなっていた。

0007

本発明の課題は、シート厚さが変化してもナイフシリンダに無駄な同期回転区間が生じにくく、ひいてはシート送り速度の向上に寄与するシート切断装置を提供することにある。

0008

本発明のシート切断装置は、そのような課題を解決するためになされたものであり、シートの切断時において、各ナイフシリンダが当該シートの送り速度と同期して回転するものとされ、その同期回転する角度幅が、シートの厚さ及び幅の少なくとも一方に応じて変更されることを特徴とする。例えばシートの厚さに応じて最適の同期回転角度幅を設定することで、薄物のシートの切断を行う場合でも無駄な同期回転が生じにくくなり、ひいてはラインにおけるシート送り速度の向上に寄与する。

0009

上記シート切断装置には、上記シートの厚さ及び幅の少なくとも一方の値に基づいて、同期回転の角度幅を設定する角度幅設定手段と、その設定された角度幅で両ナイフシリンダが同期回転するように、その駆動を制御するナイフシリンダ駆動制御手段を設けることができる。この場合、同期回転の角度幅は、例えば切断に係るシートの厚さあるいは幅に基づいて算出することにより、設定することができる。

0010

次に、両ナイフシリンダの周面にナイフをその軸線に対して螺旋状に設け、該ナイフシリンダの回転に伴い両ナイフが、シートの幅方向における一方の側からシートの切断を開始して、他方の側でその切断を終了するように構成することができる。これにより、シート切断に伴うナイフシリンダへの負荷を軽減することができる。

0011

上述のように、ナイフシリンダに対しナイフを螺旋状に形成すると、直線状にナイフを設けた場合に比べて、シートに対するナイフの噛み込みが生ずる回転区間が、その螺旋を見込む角度幅に対応して増大するので、前述の同期回転の角度幅も大きく確保する必要がある。この場合、シートの幅が減少すると、シートに噛み込むナイフ部分の長さが減少するので、必要な角度幅もその分だけ小さくなる。従って、同期回転の角度幅を少なくともシートの幅に応じて変更することにより、シートの切断能率を向上させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、図面に示す実施例を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。すなわち、図1を援用して示すシート切断装置1は、段ボールシートの製造工程の下流部で、帯状の段ボールシートASを所定の長さに順次切断するものとして構成されており、1対のナイフシリンダとして、上ナイフシリンダ2と下ナイフシリンダ3とが、互いに上下にほぼ平行に並んだ位置関係で水平方向に延び、それぞれ両端部においてフレーム4によって回転可能に支持されている。そして、回転駆動手段として例えばモータ5が設けられ、その出力軸6に固定されたギア7が、ギア8を介して下ナイフシリンダ3を回転させる。一方、上下のナイフシリンダ2及び3は、両端において同径のギア8、9によって噛み合っているため、上下のナイフシリンダ2及び3は互いに逆向きに同速度で回転する。これら上下のナイフシリンダ2及び3には、それぞれその周面から突出するようにナイフ12及び13が装着されており、シリンダ2及び3の回転に従い互いに協働して段ボールシートASを切断する。なお、各ナイフ12及び13は、シリンダ2及び3の軸線に対して螺旋状に設けられており、段ボールシートASをその幅方向の一方の側から切断を開始して、他方の側で切断を終了するようになっている。

0013

モータ5は、例えばその回転速度及び回転位置を検出するためのパルスエンコーダ(I)20を備えた交流ないし直流サーボモータにより構成されている。一方、図1(b)に示すように、シートASの上方において両側のフレーム4にまたがるように梁部材4aが設けられており、この梁部材4aに、シートASの幅方向中央においてその上面に接触して回転するメジャリングロール21が取り付けられている。そして、このメジャリングロール21に接続されたパルスエンコーダ(II)22がシートASの送り速度及び送り量を検出し、その検出値に基づいて、定められた切断長でシートASが上下のナイフ12及び13により切断されるように、モータ5(すなわち上下のナイフシリンダ2及び3)の回転が制御されることとなる。

0014

図6は、シート切断装置1の制御部の構成を示している。すなわち、該制御部は、I/Oポート26とこれに接続されたCPU27、ROM28、RAM29を備えたマイクロプロセッサ25を主体に構成されている。I/Oポート26には、前述のパルスエンコーダ(I)20、同(II)22、及び段ボールシート製造工程全体の制御を管理する中央管理装置30が接続されている。また、モータ5は、モータドライバ31を介してI/Oポート26に接続されている。なお、マイクロプロセッサ25は、角度幅設定手段及びナイフシリンダ駆動制御手段の主体をなす。

0015

マイクロプロセッサ25のROM28には、シート切断装置1の全体の制御を司るための制御プログラム28a、ナイフシリンダ2及び3の同期回転角度幅θを、シート厚さt(及び/又はシート幅w)に基づいて演算する角度幅演算プログラム28bが格納されている。このシート厚さtないしシート幅w等のデータは、中央管理装置30から送信されてくるものを取得して使用することができるが、例えばI/Oポート26に接続された入力部32から入力するようにしてもよい。

0016

以下、シート切断装置1の作動について図7フローチャートを用いて説明する。なお、シート切断の基本的な原理図2〜4で説明したものとほぼ同様であるので、説明は本発明の特徴部に絞って行うものとする。

0017

まずS1において中央管理装置30から、シート厚さt、シート幅w、シートの切断長L及びシート送り速度VSの設定値を取得する。続いてS2において、同期回転角度幅θを算出する。その算出方法の一例を、図8を用いて説明する(なお、以下の説明においては、角度の単位として度(°)を用いる)。すなわち、両シリンダ2及び3の軸線間距離をδとし、さらに各シリンダの軸線からシートAsのシート面までの距離をそれぞれd及びeとした場合、シート厚さtは、
t=δ—(d+e)‥‥‥(1)
で与えられる。ここで、上下のナイフシリンダ2及び3による各カッター12及び13の回転半径をそれぞれR1及びR2とすれば、d及びeは算出すべき角度幅θを用いてそれぞれ次のように表される。
d=R1cos(θ/2)‥‥‥(2)
e=R2cos(θ/2)‥‥‥(3)
そして、(1)〜(3)からtは、
t=δ−(R1+R2)cos(θ/2)‥‥‥(4)
となる。それ故θは、
θ=2Cos−1((δ−t)/(R1+R2))‥‥‥(5 )
により算出することができる。

0018

次に、ナイフ12及び13が螺旋状になっていることの影響について、図9を用いて説明する。すなわち、螺旋状のナイフの、ナイフシリンダの軸線Pに対するねじれ角をα、シリンダの周面の幅をLCとすると、そのねじれたナイフを見込むシリンダの中心角θ’は、
θ’=(LCtanα/2πR)×360°‥‥‥(6)
となる(ただしRはナイフの回転半径)。ここで、ナイフの長さ方向中央に基準位置Qを設定し、シートASが、その中心線SSがこの基準位置Qとほぼ重なる位置関係で搬送されている場合、シリンダの回転に伴う基準位置Qの移動に対し、ナイフ12の一端はそれよりもθ’/2だけ進んで、他端はθ’/2だけ遅れて移動することになる。従って、ナイフ各部のこれら進みないし遅れを補正するために、(5 )式で算出される同期回転角度幅θに対し、(θ’/2)+(θ’/2)=θ’だけ加算すればよい。なお、ナイフが螺旋状でなく、シリンダ2(3)の軸線方向に直線的に設けられている場合は、この補正は不要である。

0019

また、上記算出された同期回転角度幅θは、その前後に若干の余裕を持たせ、例えばその余裕分をγとしてθ+γに設定することも可能である。また、同期回転角度幅θは、設定されたシート厚さtに基づいて算出するのではなく、例えば厚さtの各種値に対応する角度幅θの値を、角度幅テーブル28c(図6)の形でROM28等に記憶しておき、このテーブル28cに基づいて角度幅θの設定を行うようにしてもよい。

0020

図7戻り、同期回転の角度幅θの設定が終了すればS3に進み、該角度幅θ、シート送り速度VS、及びシートの切断長L等に基づいて、ナイフシリンダ2及び3の回転パターンを設定する。この場合、切断長L分のシート送りとナイフシリンダ2及び3の1回転とのタイミングを合わせるために、切断長Lがナイフの回転周長よりも短尺の場合は、シート切断時は該ナイフシリンダ2及び3が同期回転速度で回転し、切断終了後は次の切断が開始されるまでの間において、上記同期回転速度よりも高速で回転する増速区間が生ずるようにパターン設定が行われる。一方、切断長Lがナイフの回転周長よりも長尺の場合は、その増速区間が、同期回転速度よりも低速で回転するする減速区間(あるいは回転停止区間)で置き換えられたパターン設定となる。

0021

ナイフシリンダ2及び3の回転パターンが決定されれば、S4に進んでナイフを回転開始位置にセットし、次いでS5において、設定されたパターンに従いナイフシリンダ2及び3を回転させて、シートASの切断を行う。すなわち、パルスエンコーダ(II)22により、シートASの送り速度及び送り量を検出し、その検出結果に基づいてモータ5を、設定されたパターンに従い制御しながら継続的に回転させることにより、シートASの切断が順次行われる。その処理の流れはS6〜S11に示す通りである。

0022

なお、図9に示すように、前述の補正角度θ’として、シート幅wを見込む中心角を採用すれば、最同期回転角度幅θをより過不足なく設定することができる。この場合、θ’は、(6)式において、LCをシート幅wで置き換えることにより算出される。なお、シート幅wは、中央管理装置30から取得することができるが、切断装置1の上流側で適当なセンサを用いて実測するようにしてもよい。

図面の簡単な説明

0023

図1本発明の対象となるシート切断装置の全体的な構造の一例を示す図。
図2その切断作用の一例を示す図。
図3同じくその切断作用を段階的に説明する図。
図4同期回転角度幅の説明図。
図5最適の同期回転角度幅が、シートの厚さにより変化することを説明する図。
図6図1のシート切断装置の制御部のブロック図。
図7その制御の流れを示すフローチャート。
図8同期回転角度幅の算出方法の説明図。
図9ナイフのねじれに対する補正角度の算出方法の説明図。

--

0024

1シート切断装置
2 上ナイフシリンダ
3 下ナイフシリンダ
5モータ
12、13ナイフ
25マイクロプロセッサ(角度幅設定手段、ナイフシリンダ駆動制御手段)

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