(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動される機械軸を複数有するプロセスラインの同期制御方法において、
停止または他の機械軸と同期をとらずに単独運転中の１つの機械軸を、他の機械軸における連動速度及び位相に同期させるに際し、前記１つの機械軸の速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記１つの機械軸の制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して、該推定された位相誤差が小さくなるように前記連動速度に接近するレートを操作する速度制御により、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とするプロセスラインの同期制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプロセスラインの同期制御方法において、前記連動速度到達時の位相誤差の推定に際しては、
前記連動速度に到達するまでの前記１つの機械軸による移動量と前記他の機械軸による移動量の差Ldを、前記１つの機械軸の回転速度検出値と速度指令器からの目標速度との速度差を積分することによって求め、
前記差Ldを位相一周期分の移動量で除算してその余りの長さをLdrとし、
前記長さLdrに、その時点で検出されている位相差を加算した値を、前記到達時の推定位相とすることを特徴とするプロセスラインの同期制御方法。
【請求項３】
モータにより駆動される機械軸を複数有するプロセスラインの同期制御方法において、
停止または他の機械軸と同期をとらずに単独運転中の１つの機械軸を、他の機械軸における連動速度及び位相に同期させるに際し、前記１つの機械軸の速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記１つの機械軸の制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して、該推定された位相誤差が小さくなるように前記連動速度への接近レートを演算し、該接近レートに基づいた速度指令を出力する速度制御を実施して、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とするプロセスラインの同期制御方法。
【請求項４】
モータにより駆動される機械軸を複数有し、停止または他の機械軸と同期をとらずに単独運転中の１つの機械軸を、他の機械軸における連動速度及び位相に同期させるプロセスラインの同期制御方法であって、
前記機械軸の回転部分の回転速度を検出する回転速度検出器からの速度検出値と、速度指令器からの速度指令信号で示される目標速度とを受けて前記速度検出値と前記目標速度との速度差を操作して前記モータの速度制御を行う制御手段を備えることにより、前記連動速度が変化していても、前記１つの機械軸の制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して、該推定された位相誤差が小さくなるように前記連動速度への接近レートを演算し、該接近レートに基づいた速度指令を出力する速度制御を実施して、前記１つの機械軸の回転速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とするプロセスラインの同期制御方法。
【請求項５】
モータにより駆動される機械軸を複数有するプロセスラインの制御装置において、
該制御装置は、停止または他の機械軸と同期をとらずに単独運転中の１つの機械軸を、他の機械軸における連動速度及び位相に同期させるに際し、前記１つの機械軸の速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記１つの機械軸の制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して、該推定された位相誤差が小さくなるように前記連動速度に接近するレートを操作する速度制御により、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のプロセスラインの制御装置において、前記連動速度到達時の位相誤差の推定に際しては、
前記連動速度に到達するまでの前記１つの機械軸による移動量と前記他の機械軸による移動量の差Ldを、前記１つの機械軸の回転速度検出値と速度指令器からの目標速度との速度差を積分することによって求め、
前記差Ldを位相一周期分の移動量で除算してその余りの長さをLdrとし、
前記長さLdrに、その時点で検出されている位相差を加算した値を、前記到達時の推定位相とすることを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項７】
モータにより駆動される機械軸を複数有するプロセスラインの制御装置において、
該制御装置は、停止または他の機械軸と同期をとらずに単独運転中の１つの機械軸を、他の機械軸における連動速度及び位相に同期させるに際し、前記１つの機械軸の速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記１つの機械軸の制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して、該推定された位相誤差が小さくなるように前記連動速度への接近レートを演算し、該接近レートに基づいた速度指令を出力する速度制御を実施して、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項８】
モータにより駆動される機械軸を複数有し、停止または他の機械軸と同期をとらずに単独運転中の１つの機械軸を、他の機械軸における連動速度及び位相に同期させるプロセスラインの制御装置であって、
前記機械軸の回転部分の回転速度を検出して速度検出信号を出力する回転速度検出手段と、
１つの機械軸の連動運転を指示すると共に目標速度を示す指令信号を出力する指令器と、
前記速度検出信号と前記指令信号を受けて前記１つの機械軸のモータの速度制御を行う制御手段を備え、
該制御手段は、前記速度検出値と前記目標速度との速度差を操作して、前記連動速度が変化していても、前記１つの機械軸の回転速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記１つの機械軸の制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して、該推定された位相誤差が小さくなるように前記連動速度への接近レートを演算し、該接近レートに基づいた速度指令を出力する速度制御を実施して、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項９】
モータにより駆動される機械軸としての版胴と、該版胴と共に印刷基材送りを行なう圧胴の組合せを含む印刷ユニットを複数段備え、複数段の印刷ユニットの入り側から出側まで連続する一体の前記印刷基材に対して各印刷ユニットにおいて異なる色を印刷するように構成されたグラビア印刷機をプロセスラインとし、該プロセスラインにおいて停止または他の印刷ユニットのモータと同期をとらずに単独運転中の１つの印刷ユニットのモータを、他の印刷ユニットのモータにおける連動速度及び位相に同期させるプロセスラインの同期制御方法であって、
前記１つの印刷ユニットのモータの速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記１つの印刷ユニットのモータの制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して、該推定された位相誤差が小さくなるように前記連動速度に接近するレートを操作する速度制御により、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とするプロセスラインの同期制御方法。
【請求項１０】
モータにより駆動される機械軸としての版胴と、該版胴と共に印刷基材送りを行なう圧胴の組合せを含む印刷ユニットを複数段備え、複数段の印刷ユニットの入り側から出側まで連続する一体の前記印刷基材に対して各印刷ユニットにおいて異なる色を印刷するように構成されたグラビア印刷機をプロセスラインとし、該プロセスラインにおいて停止または他の印刷ユニットのモータと同期をとらずに単独運転中の１つの印刷ユニットのモータを、他の印刷ユニットのモータにおける連動速度及び位相に同期させるプロセスラインの制御装置であって、
該制御装置は、前記１つの印刷ユニットのモータの速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記１つの印刷ユニットのモータの制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して、該推定された位相誤差が小さくなるように前記連動速度に接近するレートを操作する速度制御により、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の機械軸を持つプロセスラインの同期制御方法に関し、例えばグラビア印刷機のように複数のロール駆動系を有し、各ロール駆動系が個別に制御可能なプロセスラインにおいて停止あるいは単独制御運転中の１つのロール駆動系を他のロール駆動系と連動するように同期させる場合の同期制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４を参照して、複数の機械軸を持つプロセスラインの一例として３色刷りのグラビア印刷機について簡単に説明する。図４において、グラビア印刷機は３段の印刷ユニット１１０、１２０、１３０により構成される。印刷ユニット１１０は版胴１１１と圧胴１１２とを備える他、多数のフリーロール１１３を備える。同様に、印刷ユニット１２０、１３０もそれぞれ版胴１２１、１３１、圧胴１２２、１３２を備える他、多数のフリーロール１２３、１３３を備える。
【０００３】
図示しない印刷基材送り出しユニットから送り出される印刷基材１００は、入り側のフリーロール１１３を経て１色目の印刷ユニット１１０に入り１色目の絵柄が印刷される。１色目の絵柄が印刷された印刷基材１００は、フリーロールを経て２色目の印刷ユニット１２０に入り２色目の絵柄が印刷される。同様にして、２色目の絵柄が印刷された印刷基材１００は、３色目の印刷ユニット１３０において３色目の絵柄が印刷される。この後、印刷基材１００は、図示しない巻き取りユニットに巻き取られる。
【０００４】
周知のように、グラビア印刷機では、印刷ずれを補正するために、各印刷ユニットにおいて各色の絵柄を印刷すると同時に、印刷ずれを検出するための見当マークを各色毎に絵柄の余白部に規定の間隔で印刷する。そして、２色目以降の印刷ユニット１２０、１３０の出側にはそれぞれ、印刷された見当マークを検出するための見当マーク検出器１２４、１３４が設けられる。これらの見当マーク検出器１２４、１３４の出力は見当ずれ補正装置１２５、１３５に送られる。見当ずれ補正装置１２５、１３５はそれぞれ、見当マークのずれ量を判別する。
【０００５】
ところで、この種のグラビア印刷機は、複数段の印刷ユニットの版胴をモータ駆動による１本のラインシャフトで共通に駆動する、いわゆるラインシャフト型と、複数段の印刷ユニットの版胴を印刷ユニット毎に設けられたモータで個別に駆動する、いわゆるセクショナルドライブ型とに大別される。
【０００６】
見当ずれの補正は、上記の２つのタイプによっても異なるが、図４では２色目、３色目の入り側にそれぞれ、補正ロール１２６、１３６を設け、見当ずれ補正装置１２５、１３５がそれぞれ、判別したずれ量に応じて補正ロール１２６、１３６の位置を上下方向に調整して印刷ユニットの入り側のパス長を変えることにより行う場合について示している。これは、ラインシャフト型のグラビア印刷機において多く用いられている。
【０００７】
一方、セクショナルドライブ型の場合には、版胴が個別に駆動制御されることを利用して、判別したずれ量に応じて版胴の回転速度を操作して位相を制御することにより見当ずれの補正を行うようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
さて、このようなグラビア印刷機、特にセクショナルドライブ型のグラビア印刷機においては、運転中にある複数の印刷ユニットのうちの少なくとも１つを停止状態においたり、運転中にある複数の印刷ユニットのうちの少なくとも１つを他の印刷ユニットとは同期をとらない運転状態とする場合がある。例えば、図４における印刷ユニット１２０を停止状態におく場合、版胴１２１は停止し、圧胴１２２は版胴１２１から離れた状態に置かれる。その結果、印刷基材１００は印刷ユニット１２０を素通りすることとなる。
【０００９】
いずれにしても、このような停止あるいは非同期運転状態にある印刷ユニットは、他の印刷ユニットと同期する、いわゆる連動運転に移行させることが必要となる場合がある。
【００１０】
従来、停止あるいは非同期運転状態にあった印刷ユニットを連動運転に移行させるには、図５に示すように、停止あるいは非同期運転状態にあった版胴の速度を他の連動運転中の版胴の速度に同期させてから後に位相調整（補正）を行って位相を同期させている。しかしながら、連動速度到達後に位相調整を行う方法では、位相合わせにより位相同期が完了するまでの間、印刷基材にロスが発生することになる。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、複数の駆動系において停止あるいは非同期運転状態にあった駆動系を他の同期運転中の駆動系に連動させる際に、速度同期の終了と実質上同時に位相の同期をも実現できる同期制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータにより駆動される機械軸を複数有するプロセスラインの同期制御方法において、停止または他の機械軸と同期をとらずに単独運転中の１つの機械軸を、他の機械軸における連動速度及び位相に同期させるに際し、前記１つの機械軸の速度が前記連動速度に到達するまでの間に、前記１つの機械軸の制御周期毎に前記連動速度到達時の位相誤差を推定して前記連動速度に接近するレートを操作することにより、前記連動速度への到達と実質上同時に位相同期をも完了させることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による同期制御方法を図２を参照して簡単に説明すると、停止または非同期運転中の駆動系が連動指令入力により他の同期運転中の駆動系の連動速度に移行するに際し、制御周期ＣT 毎に到達時点の位相誤差を推定演算する。そして、連動速度を目標速度として加速あるいは減速（図２では加速）しながら連動速度との速度差の接近レート、つまり加速度Ｇn を制御周期毎に操作し、連動速度到達時の推定位相誤差の修正を行って、連動速度に到達すると同時に位相合わせを完了させる。
【００１４】
本発明による同期制御方法は、図３に示すように、目標速度、つまり連動速度と現在速度の速度差を操作するものであるので、連動速度が変化していても適用できる。
【００１５】
本発明を図４に示すようなセクショナル型のグラビア印刷機に適用する場合、以下のようになる。図４には示されていないが、印刷ユニット１１０、１２０、１３０にはそれぞれ、モータによる駆動源が備えられている。各駆動源においては、回転部分の回転速度を検出するためにエンコーダとカウンタの組み合わせ等による回転速度検出器が設置されている。各駆動源においてはまた、制御装置が回転速度検出器からの速度検出信号をフィードバック信号として受けると共に、速度指令器からの速度指令信号を受け、これらの両信号に応じて速度指令値を出力しモータの速度制御を行う。制御装置は、内蔵あるいは外部から与えられるクロック周波数で規定される制御周期で制御動作を実行する。制御装置にはまた、速度指令器から連動運転を指示すると共に、連動速度（目標速度）を示す連動指令信号が入力される。
【００１６】
以下に、本発明による同期制御方法を詳しく説明する。以下では、便宜上、停止あるいは単独運転中の駆動系をスレーブ系、連動運転中の駆動系をマスターと呼ぶ。
【００１７】
［同期運転に向かう初期動作］
スレーブ系の速度をＶｓ、マスター系の連動速度をＶｍとし、速度差（Ｖｍ−Ｖｓ）をＶｄとおく。スレーブ系における制御装置は、連動指令信号を入力した時点で速度指令値をＶｓから（Ｖｍ−Ｖｄ）に切り換える。以降は速度差ＶｄをＧｄのレートで縮めて行き、速度差Ｖｄを０にすることで連動速度Ｖｍに一致させる。
【００１８】
連動指令信号入力時の接近レートＧｄは連動運転の加減速レートか単独運転時の加減速レート、あるいは個別に設定されても良いが、いずれにしても既定の値とする。
【００１９】
［連動速度到達時の位相の推定］
連動速度Ｖｍに到達するまでの移動量の差、つまりマスター系とスレーブ系の移動量の差Ｌｄは、速度差Ｖｄの積分によって求める。
【００２０】
Ｌｄ＝Ｖｄ2 ／（２×Ｇｄ）
求められた移動量の差Ｌｄを位相一周期分の値Ｌｐｈで除算し、余りの長さをＬｄｒとする。
【００２１】
Ｌｄ／Ｌｐｈ＝Ｎ（整数部）
Ｌｄｒ＝Ｌｄ−（Ｌｐｈ×Ｎ）
これに、その時点で検出されている位相差Ｐｓｔを加算した値が到達時の推定位相Ｐｎとなる。位相差Ｐｓｔは、同期、非同期にかかわらず位置指令値と位置検出値との突き合わせが常に行われているおり、それらの差として得られる。
【００２２】
Ｐｎ＝Ｐｓｔ＋Ｌｄｒ
ここで、推定位相Ｐｎの値が位相一周期分の値Ｌｐｈ以上になる場合は、推定位相Ｐｎの値から値Ｌｐｈを差し引く。つまり、
Ｐｎ≧Ｌｐｈの時、Ｐｎ＝Ｐｎ−Ｌｐｈ
［初期動作時の位相誤差の推定］
スレーブ系の制御装置が連動指令信号を入力した時点の初期動作として、位相誤差の検出は正符号、即ち進み誤差として扱う。これは速度差Ｖｄが僅差の場合に急激な応答を防ぐためである。また、連動速度Ｖｍが現在速度よりも低く、Ｖｄ＜０の場合は逆に負の符号で表現する。
【００２３】
連動速度到達時の推定位相Ｐｎを設定位相、すなわち同期運転時の目標位相Ｐｒｆと突き合わせて連動速度到達時の推定位相誤差Ｐｅｒを得るが、Ｖｄ＞０の時、符号が負の場合は位相一周期分の値Ｌｐｈを加算して正符号とする。逆に、Ｖｄ＜０の時に正の値が得られた場合は値Ｌｐｈを減算して負符号とする。
【００２４】
Ｐｅｒ＝Ｐｒｆ−Ｐｎ
但し、Ｖｄ＞０でＰｅｒ＜０の時、位相誤差Ｐｅｒ＝Ｐｒｆ−Ｐｎ＋Ｌｐｈ
Ｖｄ＜０でＰｅｒ＞０の時、位相誤差Ｐｅｒ＝Ｐｒｆ−Ｐｎ−Ｌｐｈ
［初期動作後の位相誤差の推定］
初期動作後も初期動作と同様に連動速度到達時の推定位相Ｐｎより設定位相Ｐｒｆと突き合わせて推定位相誤差Ｐｅｒを計算するが、初回とは異なり±の両符号で制御周期毎に計算する。
【００２５】
Ｐｅｒ＝Ｐｒｆ−Ｐｎ
ここで、進み・遅れの判定（すなわち符号の判定）を行うために、推定位相誤差Ｐｅｒの絶対値が位相一周期分の値Ｌｐｈの半分の長さを越える場合は、推定位相誤差Ｐｅｒに位相一周期分の値Ｌｐｈを加えるか、または差し引いた値を推定位相誤差とする。
【００２６】
Ｐｅｒ＞Ｌｐｈ／２の時、  Ｐｅｒ＝Ｐｅｒ−Ｌｐｈ
Ｐｅｒ＜−Ｌｐｈ／２の時、Ｐｅｒ＝Ｐｅｒ＋Ｌｐｈ
［連動速度に接近するレートＧｄの修正と速度制御の実行］
得られた連動速度到達時の推定位相誤差Ｐｅｒを、連動速度に到達するまでの、マスター系とスレーブ系の移動量の差の推定値Ｌｄに制御周期毎に加算して、Ｌｄの値を更新する。これより位相誤差の修正を含む連動速度への接近レートを制御周期毎に速度差Ｖｄから演算し、Ｇｄの値を更新する。
【００２７】
Ｇｄ＝Ｖｄ2 ／（２×Ｌｄ）
得られた連動速度への接近レートＧｄで速度差Ｖｄを減算し、速度指令値（Ｖｍ−Ｖｄ）を出力して、次の制御周期で再び連動速度到達時の位相の推定計算を繰り返す。
【００２８】
［連動速度Ｖｍの方が遅い場合］
本制御方法は、初期の状態でマスター系の連動速度がスレーブ系の現在速度より低い場合でも実行できる。この場合、速度差Ｖｄの符号が反転するので連動速度到達までの移動量Ｌｄを求める積分の演算結果の符号を反転し、その後の接近レートＧｄを求めるまでの演算の符号をすべて反転させれば良い。
【００２９】
Ｖｍ−Ｖｓ＝Ｖｄ
Ｖｄ＜０の時、Ｖｄ2 ／（２×Ｇｄ）で得られるＬｄ（連動速度到達までの移動量の差）は負の値とする。
【００３０】
図１を参照して、スレーブ系における上記の同期制御方法の流れについて説明する。
【００３１】
停止または現在速度Ｖｓで単独運転中に連動指令信号が入力される（ステップＳ１）。
【００３２】
連動速度Ｖｍ一現在速度Ｖｓより、速度差Ｖｄを演算する（ステップＳ２）。
【００３３】
速度指令値を現在速度Ｖｓから（連動速度Ｖｍ一速度差Ｖｄ）に切り換える（ステップＳ３）。
【００３４】
連動速度に接近するレートＧｄを既定値として、現在の速度差ＶｄからＧｄのレートで減少して連動速度に到達するまでの間の、移動量の差Ｌｄを演算する（ステップＳ４）。
【００３５】
連動速度に到達するまでの移動量の差Ｌｄを位相一周期分の長さＬｐｈで除算し、その余りの距離Ｌｄｒと現在の位相Ｐｓｔとを加算して連動速度到達時の位相Ｐｎを推定する（ステップＳ５）。
【００３６】
推定位相Ｐｎを設定位相Ｐｒｆと演算して位相誤差Ｐｅｒを推定するが、正符号の進み誤差として表現する（Ｖｄ＜０ときは負の符号で表現する）（ステップＳ６）。
【００３７】
連動速度到達までの移動量の差Ｌｄに連動速度到達時の位相誤差の推定値Ｐｅｒを加算して値Ｌｄを書き換え、これより連動速度への接近レートを現在の速度差Ｖｄから演算してＧｄの値を書き換える（ステップＳ７）。
【００３８】
速度差Ｖｄから接近レートＧｄを差し引いて、速度指令値（Ｖｍ−Ｖｄ）を出力する（ステップＳ８）。
【００３９】
以上のステップＳ１〜Ｓ８が初回動作となる。
【００４０】
続いて、速度差Ｖｄと接近レートＧｄから連動速度到達までの移動量の差Ｌｄを演算する（ステップＳ９）。
【００４１】
連動速度到達までの移動量の差Ｌｄを位相一周期分の長さＬｐｈで除算し、その余りの長さＬｄｒと、現在の位相Ｐｓｔを加算して連動速度到達時の位相Ｐｎを推定する（ステップＳ１０）。
【００４２】
連動速度到達時の推定位相Ｐｎを設定位相Ｐｒｆとサミングし、位相誤差Ｐｅｒを±の両符号で推定する（ステップＳ１１）。
【００４３】
連動速度到達までの移動量の差Ｌｄに連動速度到達時の位相誤差の推定値Ｐｅｒを加算して値Ｌｄを書き換え、これより現在の速度差Ｖｄから連動速度への接近レートを演算してＧｄの値を書き換える（ステップＳ１２）。
【００４４】
速度差Ｖｄから接近レートＧｄを差し引いて、速度指令値（Ｖｍ−Ｖｄ）を出力する（ステップＳ１３）。
【００４５】
速度差Ｖｄが０になるまでステップＳ９〜Ｓ１３を繰り返す。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を、主にグラビア印刷機に適用する場合について説明したが、本発明の適用範囲はグラビア印刷機に限られるものではなく、モータにより動力伝達機構を介して駆動される機械軸を複数有するプロセスラインや搬送装置等にも適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の駆動系において停止あるいは非同期運転状態にあった駆動系を他の同期運転中の駆動系に連動させる際に、連動指令の入力時点から位相同期のための動作が実行されるので、速度同期の終了と実質上同時に位相同期をも実現できる。これにより、例えば印刷機の場合には、従来のような速度同期後の位相合わせにより位相同期が完了するまでの間の印刷基材のロス発生を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による同期制御方法の流れを説明するためのフローチャート図である。
【図２】本発明による同期制御方法を説明するために連動速度と現在速度の関係を示した図である。
【図３】本発明による同期制御方法が、連動速度が変化する場合にも適用可能であることを説明するために、連動速度と現在速度の関係を示した図である。
【図４】グラビア印刷機の構成を概略的に示した図である。
【図５】従来の同期制御方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１１０、１２０、１３０    印刷ユニット
１１１、１２１、１３１    版胴
１１２、１２２、１３２    圧胴
１１３、１２３、１３３    フリーロール
１２４、１３４    見当マーク検出器
１２５、１３５    見当ずれ補正装置
１２６、１３６    補正ロール
【図１】
0004833459.tif 000002
【図２】
0004833459.tif 000003
【図３】
0004833459.tif 000004
【図４】
0004833459.tif 000005
【図５】
0004833459.tif 000006