(57)【要約】【課題】複数のモータの同期制御において、従来はモータと機械軸の変速装置の変速比が１／Ｎ、Ｋ／Ｍ（Ｎ、Ｋ、およびＭは正整数）の場合は実用化されていた。  しかし、変速装置の変速比がフリーな（任意の小数点以下の数を含む値）場合の同期制御は、実現されていなかった。【解決手段】本発明の同期制御装置は、回転の指令信号より指令位置の変化を検出し、回転のフィードバック信号よりフィードバック位置の変化を検出する。そしてこの２つの位置変化から、インクリメンタルな位置偏差を検出してモータの制御に加えることにより、変速装置の変速比がフリーな同期制御装置を実現した。 【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
統括制御装置と複数組の同期制御装置、インバータ装置、モータ、変速装置、および機械軸により構成され、
該統括制御装置は電子的なロータリーエンコーダを内蔵し、前記同期制御装置へ該電子的なロータリーエンコーダの回転に応じた回転の指令信号を出力し、
前記モータはロータリーエンコーダを付属し、該ロータリーエンコーダは前記同期制御装置へ、同じく回転に応じた回転のフィードバック信号を送出し、
前記電子的なロータリーエンコーダと、前記モータに付属するロータリーエンコーダの１回転の分解能は同じであり、
さらに前記モータは、変速装置を介して機械軸と連結され、
複数組の前記同期制御装置はそれぞれ指令位置カウンタ、指令速度検出器、フィードバック位置カウンタ、およびフィードバック速度検出器を内蔵し、
該指令位置カウンタは前記回転の指令信号を入力して指令位置カウント値Ｃｓを検出し、前記指令速度検出器は該指令位置カウント値Ｃｓを入力して指令速度Ｖｓを検出し、
前記フィードバック位置カウンタは前記回転のフィードバック信号を入力してフィードバック位置カウント値Ｃｆを検出し、前記フィードバック速度検出器は該フィードバック位置カウント値Ｃｆを入力してフィードバック速度Ｖｆを検出し、
複数組の前記同期制御装置は、それぞれに設けられた総合ドロー比に従って、前記指令速度Ｖｓとフィードバック速度Ｖｆにより速度制御を実行し、前記インバータ装置を介し前記モータと機械軸を精度良く駆動する同期制御装置であって、
前記変速装置はフリーな（任意の小数点以下の数を含む値）変速比を有し、
前記同期制御装置は指令位置変化検出器を内蔵し、該指令位置変化検出器は制御スキャンごとに前記指令位置カウント値Ｃｓを入力し、前回制御スキャンの前記指令位置カウント値と今回制御スキャンの指令位置カウント値の偏差を演算して指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）を出力し、該指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）に前記総合ドロー比を乗算して補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）を生成し、
前記同期制御装置はフィードバック位置変化検出器を内蔵し、該フィードバック位置変化検出器は制御スキャンごとに前記フィードバック位置カウント値Ｃｆを入力し、前回制御スキャンの前記フィードバック位置カウント値と今回制御スキャンのフィードバック位置カウント値の偏差を演算してフィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）を出力し、
さらに前記同期制御装置は、前記補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）と前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）の加減算を行ったあと、積算演算を実行してインクリメンタルな位置偏差ΣΔＣ（ｎ）を生成し、該位置偏差ΣΔＣ（ｎ）を前記速度制御に補償として加えてトルク指令を生成し、
該トルク指令によって前記インバータ装置を駆動し、前記モータと機械軸を前記統括制御装置が出力する前記回転の指令信号に、精度良く同期して駆動する前記変速装置の変速比がフリーな同期制御装置。
【請求項２】
前記統括制御装置が内蔵する電子的なロータリーエンコーダと、前記モータに付属するロータリーエンコーダの１回転の分解能が相違する場合で、
前記同期制御装置において、前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）に前記統括制御装置が内蔵する電子的なロータリーエンコーダの１回転の分解能を乗算し、前記モータに付属するロータリーエンコーダの１回転の分解能で除算したものを補正フィードバック位置変化ΔＣｆａ（ｎ）とし、
前記同期制御装置は、前記補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）と該補正フィードバック位置変化ΔＣｆａ（ｎ）の加減算を行ったあと、積算演算したものを新たなインクリメンタルな位置偏差ΔＣ（ｎ）とすることを特徴とする、請求項１に記載の前記変速装置の変速比がフリーな同期制御装置。
【請求項３】
前記同期制御装置において、前記総合ドロー比の小数点以下の有効桁数がＱ桁のとき、１０Ｑとなる整数化定数を設け、前記総合ドロー比に該整数化定数を乗算して整数化総合ドロー比を得て、
前記指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）に該整数化総合ドロー比を乗算して、整数化した補正指令位置変化ΔＣｓｂ（ｎ）を生成し、
前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）に前記整数化定数を乗算して、整数化対応のフィードバック位置変化ΔＣｆｂ（ｎ）を生成し、
さらに前記同期制御装置は、前記整数化した補正指令位置変化ΔＣｓｂ（ｎ）と前記整数化対応のフィードバック位置変化ΔＣｆｂ（ｎ）の偏差を演算したあと積算演算を行い、前記整数化定数で除算を行ったものを新たなインクリメンタルな位置偏差ΣΔＣ（ｎ）とすることを特徴とする、請求項１に記載の前記変速装置の変速比がフリーな同期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂、紙、金属などの延伸や加工装置、各種の搬送装置、輪転機などに適用される同期制御装置に関し、複数のモータもしくは該モータにより駆動されるそれぞれの機械軸の回転速度および回転位置を、相互に精度よく同期駆動する同期制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、製造装置や搬送装置において、それぞれの工程の機械軸をメカニカルに結合することなく、複数のモータを電子的に精度よく回転速度と回転位置を合わせて、セクショナル駆動を行う同期制御が考案され実施されている。
これの産業上の適用として例えばシャフトレス輪転印刷機においては、イエロー、シアン、マゼンダ、およびブラックなどの印刷機を駆動するモータや、インフィード、アウトフィード、ドラッグなどの駆動ロール、さらに折り機を駆動するそれぞれのモータを、相互に高精度で回転速度と回転位置を一致せしめる同期制御を行って高速のカラー印刷を実現している。ここで各モータを同期制御することにより、該モータに変速装置を介して連結された印刷機、折り機等の機械軸も回転位置が精度良く同期して駆動されることとなる。
このシャフトレス輪転印刷機は従来のシャフト有り輪転印刷機と比較して、設置が容易である、自由な印刷機の運転が可能である、作業性が向上する、損紙が低減する、および保守が容易など多くの優れた特徴がある。
【０００３】
また、フィルム製造装置の例で言えば押出機、キャスティング、横延伸機、縦延伸機、および巻取機などの各装置において、それぞれのモータや機械軸を精度よく駆動するセクショナルドライブが従来から実施されている。そして近年、液晶やＥＬディスプレイなどの光学系用途や、携帯電話などのモバイル機器用、車載用バッテリなどのため、より高品質なフィルムが必要となり、さらに高精度な同期制御にてそれぞれのモータや機械軸を相互に駆動することが必要となっている。
【０００４】
ここで本特許では、各モータと連結されて生産を行うそれぞれの出力軸を機械軸と称し、前記の例で言えば印刷機、各種ロール、折り機および延伸機の駆動軸などが機械軸となる。
【０００５】
そして、従来の技術において例えば特許文献１では、主機と複数組の従機の電動機、減速装置、および機械軸を設置して同期制御を行う発明が開示されており、該特許文献１の図７と図１６をそれぞれ本発明の図７と図８に引用する。
始めに該図７において、主機と従機の電動機に付属するロータリーエンコーダは、回転に比例したパルスを発生するＡ相、Ｂ相の出力と１回転に１つのパルスを発生するＺ相を出力するとされている。（特許文献１の段落[０００５]、[００２６]、[００２７]に記載）なお本発明では、かようなパルス信号Ａ相、Ｂ相、またはＺ相を発生するロータリーエンコーダをインクリメンタルエンコーダとも呼称する。
また、主機電動機Ｉｍと主機機械軸Ｋｍは減速装置を介さず機械的に連結され、従機電動機Ｉｓ１と従機機械軸Ｋｓ１は減速比１／Ｎ（Ｎは正の整数）の減速装置で連結されている。また、主機電動機Ｉｍに付属する主機ロータリーエンコーダーＲｍの１回転当たりのパルス数をＲmmax、従機電動機Ｉｓ１に付属する主機ロータリーエンコーダＲｓ１の１回転当たりのパルス数をＲsmaxとすれば、前記Ｒmmaxは前記ＲsmaxのＮ倍としている。（特許文献１の段落[００５２]に記載）
そして特許文献１は前記図７において、主機電動機軸位相検出器２７は、主機ロータリーエンコーダＲｍが出力するＡ相、Ｂ相パルスを積算しＺ相パルスによりクリアすることにより、主機の回転位相を検出する。同様に従機電動機軸位相検出器２９は、従機ロータリーエンコーダＲｓ１が出力するＡ相、Ｂ相パルスを積算しＺ相パルスによりクリアすることにより、従機の回転位相を検出する。そして電動機軸位相偏差検出器３０’を用いて、主機電動機軸位相検出器２７の出力と従機電動機軸位相検出器２９の出力から位相偏差を検出し、同期制御を実施するとしている。（特許文献１の段落[００３１]、[００５４]に記載）
【０００６】
ここで、特許文献１の前記主機電動機軸位相検出器２７と従機電動機軸位相検出器２９が出力する回転位相は、言わばアブソリュートな回転位相であり、該アブソリュートな回転位相による前記従機電動機軸位相検出器３０’の出力は、アブソリュートな位相偏差と言うべきものである。
【０００７】
次に前記特許文献１では、前記図７の構成の動作を本発明で引用した図８にて開示している。該図８は前記減速装置の減速比１／ＮにおいてＮを４とした場合で、図中上段のＭ０、Ｍ１、およびＭ２の実線にて前記主機電動機軸位相検出器２７が出力する主機の回転位相を表し、Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２の実線にて前記従機電動機軸位相検出器２９が出力する従機の回転位相を表している。そして図示するとおり、主機の回転位相の最大値は従機のそれの４倍となっている。また該図８の下段は前記特許文献１の発明によるオーバーカウンタや、原点合わせモードと同期制御モードの時間的推移を示している。
【０００８】
該図８を要約すると図９のごとくとなるもので、該図９の上段は電動機軸の回転位相の時間的推移を示し、Ｃ２７で示す実線は前記主機電動機軸位相検出器２７が出力する主機の回転位相を、Ｃ２９で示す実線は前記従機電動機軸位相検出器２９が出力する従機の回転位相を示す。そして図中のＴａとＴｂは、前記主機電動機と前記従機電動機の１回転する時間を表している。
次に点線で示すＣ２９ａは前記特許文献１の発明により、前記従機の回転位相Ｃ２９とオーバーカウンタから合成された従機の回転位相Ｃ２９ａを示している。これにより従機の回転位相Ｃ２９ａは主機の回転位相Ｃ２７と、１回転のパルス数が等しいアブソリュートな回転位相となっている。
そして主機の回転位相Ｃ２７から従機の回転位相Ｃ２９ａを減算することにより、アブソリュート回転位相偏差が生成されて、この回転位相偏差は該図９の下段に示すとおりとなっている。
また該図９の中段には、制御モードが時刻Ｔ１、Ｔ２にて速度制御、原点合わせ、同期制御と遷移することを示している。
【０００９】
かような前記特許文献１の同期制御の特徴を挙げると、次のとおりと考えられる。
（１−１）従機の減速装置の減速比が、１／Ｎ（Ｎは正整数）の場合の同期制御である。
（１−２）主機と従機のアブソリュートな回転位相をそれぞれ検出して、アブソリュート
回転位相偏差を生成し同期制御を行う。これは言わば、アブソリュート方式の
同期制御と言えるものである。
（１−３）同期制御において、主機と従機のロータリーエンコーダのパルス（分解能）の
重みは等しい。
（１−４）制御モードについて、同期制御の前に原点あわせを行うことが多い。
【００１０】
従来の技術について次に特許文献２は、主機を集中制御装置とする同期制御装置において、該同期制御装置が駆動するモータと機械軸間の変速装置の変速比が、Ｋ／Ｍ（ＫおよびＭは正の整数）であることを特徴とする発明を開示している。すなわち前記特許文献１では減速比が１／Ｎであったが、該特許文献２では変速比をＫ／Ｍに拡張した発明を行っている。
そしてこの他、前記特許文献１で示した前記（１−２）から（１−４）の特徴は、該特許文献２にも当てはまるものである、
【００１１】
また本発明は従来、ドロー制御とも呼称される技術にも関連し、この観点による先行技術を特許文献３に示す。該特許文献３では主モータ、従モータ、コントローラ、およびドロー設定器を設け、該主モータと従モータはそれぞれに設置されたインバータとパルスゼネレータで駆動される。そして前記主モータの速度と位置信号に、前記ドロー設定器の値を乗算した信号にて、前記従モータの速度と位置を主モータに対して一定の比率で運転する発明が公開されている。
【００１２】
さらに引用して該特許文献３の図１と段落[００１４]によれば、主モータの位置の検出は「パルスゼネレータ１１が発生するパルスは、周波数カウンタ１３に入力され、積算器１４で積算されて位置が検出される。」ことにより、また従モータの位置の検出は「ＰＧ２１の信号は周波数カウンタ２３に入力され、積算器２４を経て位置が検出される。」ことにより実施となっている。
そして前記積算器１４による主モータの位置信号は、前期ドロー設定器４の信号と乗算したあと、前記積算器２４による従モータの位置信号と加算した信号を従機モータの速度制御系に加えるとしている。かように、速度制御系に位置のフィードバック系を加えることにより、高精度な速度比制御を実現するとしている。
なお該特許文献３の発明において、前記特許文献１と特許文献２に示されている減速装置や変速装置について記載はされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−３０９６８１号広報
【特許文献２】特開２０１４−２３０４６２号公報
【特許文献３】特開２０００−２６２０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
インバータ装置や同期制御装置にはマイクロプロセッサ（以下にＭＰＵと呼称する）が組み込まれて、高い精度で広範囲の制御が行われている。ここでＭＰＵが処理するデータ型が１ワード型の場合、扱える数値の範囲は−３２，７６８から＋３２，７６７であり、制御においては余裕を考慮して定格が例えば±２０，０００にて使用されている。そして速度制御において定格速度を２０，０００とすれば、速度比が１／１，０００にて０．１％を実現するとき、速度指令の必要な精度は次の数式１のとおりとなる。
【数１】
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そして該数式１の結果が１未満のため、ワード型のＭＰＵでは上記の精度の達成は極めて困難となる。しかし近年、浮動小数点型のデータを処理するＭＰＵにより、該数式１にて示される課題は克服されている。これは単精度浮動小数点型の場合、小さい値のときも有効桁は７桁となっておりデータの演算や処理による精度落ちの可能性は解消され、前記数式１の精度を満たし、さらにはこれを超える高い精度の速度制御が実現されている。
【００１５】
しかしながら近年、液晶ディスブレイやＥＬディスブレイなどの光学系製品、携帯電話などのモバイル機器や車載用バッテリに使用するため、より薄くより均一で高品質なフィルムが必要となっている。これの生産設備を実現するため本発明の課題は、モータと機械軸の間に設置される変速装置の変速比がフリー（任意）であっても、速度制御に回転位置の偏差のフィードバックを加えて高精度な同期制御装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を本発明は、次のように解決する。
（１）本発明は統括制御装置と複数組の同期制御装置、インバータ装置、モータ、変速装置、および機械軸により構成されている。そして、該統括制御装置は電子的なロータリーエンコーダを内蔵し、前記同期制御装置へ該電子的なロータリーエンコーダの回転に応じた回転の指令信号を出力し、前記モータはロータリーエンコーダを付属し、該ロータリーエンコーダは前記同期制御装置へ、同じく回転に応じた回転のフィードバック信号を送出する。ここで、前記電子的なロータリーエンコーダと、前記モータに付属するロータリーエンコーダの１回転の分解能は同じである。
【００１７】
さらに前記モータは、変速装置を介して機械軸と連結され、前記複数組の同期制御装置はそれぞれ指令位置カウンタ、指令速度検出器、フィードバック位置カウンタ、およびフィードバック速度検出器を内蔵している。
そして、該指令位置カウンタは前記回転の指令信号を入力して指令位置カウント値Ｃｓを検出し、前記指令速度検出器は該指令位置カウント値Ｃｓを入力して指令速度Ｖｓを検出する。また、前記フィードバック位置カウンタは前記回転のフィードバック信号を入力してフィードバック位置カウント値Ｃｆを検出し、前記フィードバック速度検出器は該フィードバック位置カウント値Ｃｆを入力してフィードバック速度Ｖｆを検出する。
そして本発明は、前記複数組の同期制御装置がそれぞれに設けられた総合ドロー比に従って、前記指令速度Ｖｓとフィードバック速度Ｖｆにより速度制御を実行し、前記インバータ装置を介し前記モータと機械軸を精度良く駆動する同期制御装置に関わる発明である。
【００１８】
ここで本発明は、前記変速装置がフリーな（任意の小数点以下の数を含む値）変速比を有すことを特徴としている。
これを説明すると、本発明の同期制御装置は指令位置変化検出器を内蔵し、該指令位置変化検出器は制御スキャンごとに前記指令位置カウント値Ｃｓを入力し、前回制御スキャンの前記指令位置カウント値と今回制御スキャンの指令位置カウント値の偏差を演算して指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）を出力する。該指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）に前記総合ドロー比を乗算して補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）を生成する。
また、前記同期制御装置はフィードバック位置変化検出器を内蔵し、該フィードバック位置変化検出器は制御スキャンごとに前記フィードバック位置カウント値Ｃｆを入力し、前回制御スキャンの前記フィードバック位置カウント値と今回制御スキャンのフィードバック位置カウント値の偏差を演算してフィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）を出力する。
【００１９】
さらに前記同期制御装置は、前記補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）と前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）の加算を行ったあと、積算演算を実行してインクリメンタルな位置偏差ΣΔＣ（ｎ）を生成し、該位置偏差ΣΔＣ（ｎ）を前記速度制御に補償として加えてトルク指令を生成する。そして該トルク指令によって前記インバータ装置を駆動し、前記モータと機械軸を前記統括制御装置が出力する前記回転の指令信号に、精度良く同期して駆動する前記変速装置の変速比がフリーな同期制御装置を実現する。
【００２０】
（２）前記（１）にて説明した発明に加えて本発明の二つ目は、前記統括制御装置が内蔵する電子的なロータリーエンコーダと、前記モータに付属するロータリーエンコーダの１回転の分解能が相違する場合の発明である。
これを説明すると前記同期制御装置において、前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）に前記統括制御装置が内蔵する電子的なロータリーエンコーダの１回転の分解能を乗算し、前記モータに付属するロータリーエンコーダの１回転の分解能で除算したものを補正フィードバック位置変化ΔＣｆａ（ｎ）とする。
そして前記同期制御装置は、前記補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）と該補正フィードバック位置変化ΔＣｆａ（ｎ）の加算を行ったあと、積算演算したものを新たなインクリメンタルな位置偏差ΔＣ（ｎ）とすることを特徴とする、前記変速装置の変速比がフリーな同期制御装置である。
【００２１】
（３）前記（１）にて説明した発明に加えて本発明の三つ目は、前記インクリメンタルな位置偏差ΔＣ（ｎ）の演算精度をあげることにある。これを説明すると前記同期制御装置において、始めに前記総合ドロー比の小数点以下の有効桁数がＱ桁のとき、１０Ｑとなる整数化定数を設け、前記総合ドロー比に該整数化定数を乗算して整数化総合ドロー比を演算する。
次に、前記指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）に該整数化総合ドロー比を乗算して、整数化した補正指令位置変化ΔＣｓｂ（ｎ）を生成し、
前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）に前記整数化定数を乗算して、整数化対応のフィードバック位置変化ΔＣｆｂ（ｎ）を生成する。
さらに前記同期制御装置は、前記整数化した補正指令位置変化ΔＣｓｂ（ｎ）と前記整数化対応のフィードバック位置変化ΔＣｆｂ（ｎ）の偏差を演算したあと積算演算を行い、前記整数化定数で除算を行ったものを新たなインクリメンタルな位置偏差ΣΔＣ（ｎ）とすることを特徴とする、請求項１に記載の前記変速装置の変速比がフリーな同期制御装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の効果は、変速装置の変速比がフリーであっても、速度制御に回転位置の位置制御を加えて高精度な同期制御を実現し、従来にない高品質の工業製品の生産を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の全体構成（その１）である。
【図３】本発明の実施例１の全体構成（その２）である。
【図４】本発明の実施例１の動作説明である。
【図５】本発明の実施例２の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例３の構成を示すブロック図である。
【図７】先行技術文献１の図７を引用した図である。
【図８】先行技術文献１の図１６を引用した図である。
【図９】従来の同期制御の動作説明である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施例を図に示して説明を行う。図１から図４は実施例１について、図５は実施例２について、図６は実施例３について説明するものである。
ここで以降の説明において、（回転の）位相は位置と表記し、減速装置は変速装置に含まれるものとする。
【実施例１】
【００２５】
図１、図２、図３、および図４にて本発明の実施例１の説明を行う。始めに図１は本発明の実施例１の構成を示すブロック図であり、図中の１、２、５、６はそれぞれ統括制御装置、本発明による同期制御装置、インバータ装置、およびモータを表している。また７，８、および９はそれぞれロータリーエンコーダ、変速装置、および機械軸を表している。前記モータ６は前記ロータリーエンコーダ７を付属し、また変速装置８を介して生産を担う前記機械軸９と連結されている。
ここで該変速装置は例えば１／５．９１など、フリー（任意の小数点以下の数を含む値）な変速比を有している。また前記ロータリーエンコーダ７は複数の種類のものが考えられるが、ここでは回転に比例して９０度位相差のＡ相とＢ相のパルス列からなる、回転のフィードバック信号を出力するインクリメンタルエンコーダを具体例として説明を行う。そして該Ａ相とＢ相のパルス列をそれぞれ、フィードバック信号Ａｆ、およびフィードバック信号Ｂｆと呼称する。
【００２６】
前記統括制御装置１は、前記エンコーダ７と同等の機能で電子的なインクリメンタルエンコーダを内蔵し、指令信号Ａｓと指令信号Ｂｓのパルス列からなる回転の指令信号を複数の同期制御装置へ出力する。ここで前記図１において、該電子的なインクリメンタルエンコーダと、前記インクリメンタルエンコーダ７の１回転当たりのパルス数（分解能）は同じである。
【００２７】
次に、本発明の同期制御装置２について説明を行う。始めに該同期制御装置２において、あとで説明を行う２１、２２、２４、および２９はそれぞれハードウェアで構成され、これら以外の機器は図示しないＭＰＵにより構成され得るものである。
そして２４、２５はそれぞれ指令位置カウンタおよび指令速度検出器であり、該指令位置カウンタ２４はハードウェアによるカウンタであり、前記指令信号ＡｓとＢｓを入力して計数し指令位置カウント値Ｃｓを出力する。該指令位置カウンタ２４は例として２０ビットバイナリカウンタにて構成とすれば、前記指令位置カウント値Ｃｓは０からＦＦＦＦＦｈ（ｈは１６進表記を示す）の間で遷移する。
そして前記ＭＰＵは指令速度検出器２５において、定めた周期ごとに前記指令位置カウント値Ｃｓを入力して指令速度Ｖｓを演算し出力する。
【００２８】
次に２１と２２は、それぞれメカニカル変速比およびドロー比であり、該ドロー比２２は操作の利便性から前記同期制御装置２の外部にて設定され、２３および２６はともに乗算器である。そして、前記メカニカル変速比２１およびドロー比２２は前記２３にて乗算されて総合ドロー比Ｒとなる。該総合ドロー比Ｒと前記指令速度Ｖｓは、前記２６にて乗算されて補正指令速度Ｖｓａとなり、前記モータ６は基本的に該Ｖｓａの速度にて運転されることとなる。
ここで、前記メカニカル変速比２１およびドロー比２２は既に周知のものであるが、本発明との関連性により説明を加える。フィルムや紙などの延伸、表面加工の製造ラインでは複数のセクションをモータにて駆動するが、各セクションの仕様は一様ではない。このためメカニカル変速比を設けているが、本発明に関するこれの説明を容易とするため、製造ラインのセクションの数値例を表１に示して説明を行う。
【００２９】
【表１】
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上記の表１は複数のセクションのうちセクションＭ４からＭ６について、定格モータ速度、変速比、ロール径、定格ライン速度、メカニカル変速比、およびドロー比を示し、セクションＭ５を基準セクションとしている。このため該セクションＭ５のメカニカル変速比は１．０となる。またセクションＭ４のメカニカル変速比は、１，３２０ｍｉｎ−１を１，８００ｍｉｎ−１で除して０．７３３３であり、同様にセクションＭ６のメカニカル変速比は１．１５０となる。
そして前記インクリメンタルエンコーダの１回転当たりのパルス数を（Ｐｍａｘ＋１）ＰＰＲとすれば、前記統括制御装置１は定格ライン速度において、次の式２で示す定格周波数Ｆｒａｔとなる前記指令信号ＡｓとＢｓを出力する。
【数２】
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このとき各セクションの前記指令速度検出器２５は、前記定格周波数Ｆｒａｔを入力して１，８００ｍｉｎ−１を出力する。
【００３０】
ここでセクションＭ４からＭ６のドロー比を１．０とすれば、前記乗算器２６が出力する前記補正指令速度Ｖｓａは、次の式３にまとめて示すとおりとなる。
【数３】
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【００３１】
またドロー比は、製品の材質、幅、厚み、あるいは温度や湿度に応じて、各セクションの速度を微調整するもので、例として前記表１ではセクションＭ４は０．８倍から１．３倍の範囲で微調整を行うとしている。
【００３２】
次に前記図１において、２９、３０はそれぞれフィードバック位置カウンタおよびフィードバック速度検出器であり、この２つは前記フィードバック信号ＡｆとＢｆについて、前記指令位置カウンタ２４と指令速度検出器２５と同じ機能である。すなわち該フィードバック位置カウンタ２９は、前記フィードバック信号ＡｆとＢｆを入力して計数し、フィードバック位置カウント値Ｃｆを出力する。
そして前記ＭＰＵはフィードバック速度検出器３０において、定めた周期ごとに前記フィードバック位置カウント値Ｃｆを入力してフィードバック速度Ｖｆを演算し出力する。
【００３３】
そして、前記補正指令速度Ｖｓａと前記フィードバック速度Ｖｆは、加算器２７と２８を経由して速度制御によりトルク指令が生成され、該トルク指令により前記インバータ装置５は前記モータ６および前記機械軸９を駆動する。
なおここまで説明する速度制御は、言うまでもなく従来において通常、実施されているものであり、本発明の特徴は以下に説明する３１、３２、３４、および３５の機器によるものである。
【００３４】
同じく前記図１において、３１と３４はそれぞれ指令位置変化検出器およびフィードバック位置変化検出器である。前記ＭＰＵは該指令位置変化検出器３１において、定めた周期の制御スキャンごとに前記指令位置カウント値Ｃｓを入力し、前回制御スキャンの指令位置カウント値Ｃｓ（ｎー１）と今回制御スキャンの指令位置カウント値Ｃｓ（ｎ）の偏差を演算して、指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）を出力する。
そして、該指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）と前記総合ドロー比Ｒを乗算器３２にて乗算し、次の式４の補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）を求める。
【数４】
2019165527.tif 000007
【００３５】
また、前記ＭＰＵは前記フィードバック位置変化検出器３４において、定めた周期の制御スキャンごとに前記フィードバック位置カウント値Ｃｆを入力し、前回制御スキャンのフィードバック位置カウント値Ｃｆ（ｎー１）と、今回制御スキャンのフィードバック位置カウント値Ｃｆ（ｎ）の偏差を演算して、式５のフィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）を出力する。
【数５】
2019165527.tif 000008
【００３６】
次に３３と３５はそれぞれ加算器と積算器であって、該加算器３３にて前記補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）と、前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）の加算を行って瞬時の位置偏差ΔＣ（ｎ）を生成する。そして前記積算器３５は、制御スキャンごとに該瞬時の位置偏差ΔＣ（ｎ）を式６のとおり積算して、インクリメンタルな位置偏差ΣΔＣ（ｎ）を生成し出力するものである。
【数６】
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【００３７】
該インクリメンタルな位置偏差ΣΔＣ（ｎ）は、調整器３６でゲイン調整を行ったあと前記加算器２７にて前述の速度制御系に加えてトルク指令を生成し、該トルク指令により前記インバータ装置５は前記モータ６および前記機械軸９を駆動することとなる。これにより前記変速装置８の変速比がフリーの場合であっても、前記統括制御装置１が出力する回転の指令信号の指令速度と指令位置に精度良く追従して、前記モータ６および前記機械軸９を同期制御にて駆動するものである。
【００３８】
次に図２は本発明の実施例１の全体構成を示し、図示のとおり本発明による前記変速比がフリーな同期制御装置２が、複数のセクションａ、セクションｂからセクションｉと設置されている。そしてセクションａにおいてａを添えた２ａから９ａの装置、機器は、前記図１において同じ番号で示すものと同一であってこれの説明は割愛し、セクションｂとセクションｉにおいても同様である。
そして前記統括制御装置１から、前記回転の指令信号である指令信号ＡｓとＢｓがパラレルに複数の前記同期制御装置２に接続されて、複数のモータ６ａから６ｉを同期制御にて駆動する。これにより該複数のモータは、相互に精度よく速度と位置の比率が一定にて駆動されることとなる。
【００３９】
前記図２と同様に図３は本発明の実施例１の別の全体構成図を示し、図中の装置や機器は前記図２のものと同じである。そして該図３が前記図２と相違するのは、回転の指令信号を前段のインクリメンタルエンコーダから入力し、カスケード接続としていることである。そして製品に応じて、回転の指令信号をパラレル接続とするか、カスケード接続するかが選択される。
【００４０】
次に、図４にて前記図１に示す構成の動作を説明する。該図４は前記図1の各機器の動作や各部の信号の時間的推移を表している。
始めに該図４の（ａ）は、前記２つのインクリメンタルエンコーダの回転位置の時間的推移を表し、図中の実線で示すＰｓは前記統括制御装置１が内蔵する電子的なインクリメンタルエンコーダの回転位置の推移を表し、図中の時間Ｔｓは１回転の時間を表している。また、図中の点線で示すＰｆは前記インクリメンタルエンコーダ７の回転位置の推移を表し、図中の時間Ｔｆは１回転の時間を表している。そして前記図１では、この２つのインクリメンタルエンコーダの１回転当たりの分解能は同じとしており、前記回転位置ＰｓとＰｆの最大値はともにＰｍａｘとしている。そして前記変速装置８の変速比が、前記表１で例を示すようにフリーであるため、どの時間においても前記ＰｓとＰｆの回転位置の偏差は一定ではなく増減しており、これが前記の特許文献１および２と基本的に異なる特徴である。
なお該図4の（ａ）は、次に説明する図４の（ｂ）と対比するため示したもので、前記図１では該回転位置ＰｓとＰｆの信号は検出していない。
【００４１】
続いて該図４の（ｂ）において、実線は前記指令位置カウント値Ｃｓの時間的推移を表し、点線は前記フィードバック位置カウント値Ｃｆの時間的推移を表している。Ｃｍａｘはカウント値の最大値で、前記指令位置カウンタ２４とフィードバック位置カウンタ２９が例として２０ビットバイナリカウンタにて構成とすれば、ＣｍａｘはＦＦＦＦＦｈとなる。そして該指令位置カウンタ２４とフィードバック位置カウンタ２９は、それぞれのインクリメンタルエンコーダのアブソリュートな回転位置を示さず、回転位置の増減を示す言わばインクリメンタルな回転位置を表している。また、時刻Ｔ１までは速度制御、時刻Ｔ１以降は同期制御としているが、時刻Ｔ１以降においても前記ＣｓとＣｆの回転位置の偏差は一定ではなく、時間とともに増加または減少している。
【００４２】
また図４の（ｃ）は、ＭＰＵの制御スキャンの周期を模擬的に表し、この周期は通常、１ｍｓ以下で実現されている。ここで図中の制御スキャンの時刻Ｔ（ｎ−１）からＴ（ｎ）間について、前記図４の（ｂ）を拡大して図４の（ｅ）に示す。この図は前記式４の指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）と、前記式５のフィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）を図示するものである。そして本発明による式６の前記位置偏差ΣΔＣ（ｎ）は、前記図４の（ｂ）と（ｅ）に示したインクリメンタルな回転位置から得ており、アブソリュートではなく言わばインクリメンタルな位置誤差と言えるものである。
【００４３】
次に図４の（ｄ）は前記位置偏差ΣΔＣ（ｎ）の時間的推移を表し、該位置偏差ΣΔＣ（ｎ）は時刻Ｔ１まではゼロとし、時刻Ｔ１以降に前記式６の演算を実行する。ここで本発明による同期制御には、原点あわせの概念はないものである。
【００４４】
本発明について前記図１から図４にて説明を行ったが、本発明の同期制御の特徴は次のとおりである。
（２−１）モータと機械軸の間に設置される変速装置の変速比がフリー（任意の小数点以
下の数を含む値）であっても、同期制御を実現する。
（２−２）指令とフィードバックのインクリメンタルな回転位置をそれぞれ検出して、イ
ンクリメンタル回転位置偏差を生成し同期制御を行う。これは言わば、インク
リメンタル方式の同期制御と言えるものである。
（２−３）同期制御において、指令とフィードバックのロータリーエンコーダのパルス
（分解能）の重みは異なる。
（２−４）制御モードについて、原点あわせの概念はない。
かようにして本発明は、変速比がフリーな同期制御装置を実現するものである。
【実施例２】
【００４５】
図５は、本発明の実施例２の構成を示すブロック図である。前記図１と相違して該図５の実施例２の発明は、前記統括制御装置１が内蔵する電子的なインクリメンタルエンコーダと、前記インクリメンタルエンコーダ７の１回転当たりのパルス数が異なる場合である。そして該図５の同期制御装置２において、パルス数比３７および乗算器３８が実施例２の特徴を成すもので、その他前記図１と同じ符号を付すものはこれと同じ機能を有し説明を割愛する。
【００４６】
さて該パルス数比３７は、前記統括制御装置１が内蔵する電子的なインクリメンタルエンコーダの１回転当たりのパルス数を、前記インクリメンタルエンコーダ７の１回転当たりのパルス数で除した値である。そして前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）と該パルス数比３７は、前記３８にて乗算し補正フィードバック位置変化ΔＣｆａ（ｎ）を生成する。
【００４７】
次に前記補正指令位置変化ΔＣｓａ（ｎ）と、該補正フィードバック位置変化ΔＣｆａ（ｎ）を前記加算器３３にて加算を行って瞬時の位置偏差ΔＣ（ｎ）を生成する。そして前記積算器３５は、制御スキャンごとに該位置偏差ΔＣ（ｎ）を積算して、新たなインクリメンタルな位置偏差ΣΔＣ（ｎ）を生成し出力する。これ以降前記同期制御装置２は、前記図１と同様の演算処理を行ってトルク指令を生成し、該トルク指令により前記インバータ装置５は、前記モータ６および前記機械軸９を駆動することとなる。
これにより、複数の前記モータ７があってそれぞれのインクリメンタルエンコーダ７の１回転当たりのパルス数が異なるときも、本発明による変速比がフリーな同期制御装置２は、前記統括制御装置１が出力する回転の指令信号に従ってモータを精度よく同期制御により駆動するものである。
【実施例３】
【００４８】
図６は、本発明の実施例３の構成を示すブロック図である。そして該図６の同期制御装置２において、整数化定数３９、乗算器４０、４１、および除算器４２が実施例３の特徴を成すもので、その他前記図１と同じ符号を付すものはこれと同じ機能を有し説明を割愛する。
【００４９】
始めに、前記総合ドロー比Ｒの少数点以下の有効桁数がＱ桁のとき、前記整数化定数３９を１０のＱ乗の値とする。そして、前記総合ドロー比Ｒと前記整数化定数３９を乗算器４０にて乗算して整数化総合ドロー比を生成する。次に前記指令位置変化ΔＣｓ（ｎ）と該整数化総合ドロー比を乗算して、整数化した補正指令位置変化ΔＣｓｂ（ｎ）を生成する。
一方、前記フィードバック位置変化ΔＣｆ（ｎ）と前記整数化定数３９を乗算器４１にて乗算して、整数化対応のフィードバック位置変化ΔＣｆｂ（ｎ）を生成する。
【００５０】
次に前記加算器３３にて、前記整数化した補正指令位置変化ΔＣｓｂ（ｎ）と、前記整数化対応のフィードバック位置変化ΔＣｆｂ（ｎ）の加算を行って瞬時の位置偏差ΔＣ（ｎ）を生成する。そして前記積算器３５は、制御スキャンごとに該瞬時の位置偏差ΔＣ（ｎ）を前記積算器３５にて積算し、さらにこれを前記整数化定数３９で前記除算器４２にて除算し、新たにインクリメンタルな位置偏差ΣΔＣ（ｎ）を生成する。これ以降前記同期制御装置２は、前記図１と同様の演算処理を行ってトルク指令を生成し、該トルク指令により前記インバータ装置５は、前記モータ６および前記機械軸９を駆動することとなる。
【００５１】
以上で前記図６により実施例３の説明を行ったが、本実施例の要旨は前記積算器３５までの演算を桁落ちすることなく正確に演算することにある。これは前記積算器３５までにいたる演算を例えば、単精度浮動小数点型を内蔵するＭＰＵを用いた場合であっても有効桁数は７桁であり、これを超える桁の数値の処理では桁落ちによる誤差が発生する。それゆえ本実施例３のとおり、前記総合ドロー比が小数点以下の値を含む値であっても、該総合ドロー比Ｒを整数化して精度を損なうことなく演算制御を行う。
これにより、本発明による変速比がフリーな同期制御装置２は、前記統括制御装置１が出力する回転の指令信号に従って、モータを精度よく同期制御により駆動するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の変速比がフリーな同期制御装置を用いることにより、従来を越える高精度でモータを駆動し、高品質なフィルムや精度が優れた搬送装置が実現できる。
【符号の説明】
【００５３】
１      統括制御装置
２      変速比がフリーな同期制御装置
２１    メカニカル変速比
２２    ドロー比
２３、２６、３２、３８、４０，４１    乗算器
２４    指令位置カウンタ
２５    指令速度検出器
２７、２８、３３    加算器
２９    フィードバック位置カウンタ
３０    フィードバック速度検出器
３１    指令位置変化検出器
３４    フィードバック位置変化検出器
３５    積算器
３６    調整器
３７    パルス数比
３９    整数化定数
４２    除算器
５      インバータ装置
６      モータ
７      インクリメンタルエンコーダ  またはロータリーエンコーダ
８      変速装置
９      機械軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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