(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの駆動装置グループ(2) を含む駆動システム(1) を動作する方法であって、各駆動装置グループ(2) は、駆動装置グループ制御手段(3) 及び少なくとも１つの駆動装置(4) を備え、各駆動装置(4)は、少なくとも１つのモータ(5) 及び駆動コントローラ(6) を備え、各駆動装置グループ(2)の駆動コントローラ(6)は、駆動バス(8) を経て駆動装置グループ制御手段(3)に接続されるとともに互いに接続され、各駆動装置グループ(2) の駆動装置グループ制御手段(3) は、上位の制御ユニット(9) に接続されるとともに、専用の駆動データネットワーク(10)を経て他の駆動装置グループ(2) の駆動装置グループ制御手段(3)に接続され、各駆動装置グループ(2) の駆動コントローラ(6) は、ローカル同期クロックパルス(TL ) により同期され、このローカル同期クロックパルスは、駆動装置グループ制御手段(3) において発生されそして駆動バス(8) を経て駆動装置グループ(2)の駆動コントローラ(6)へ送信されるような方法において、
（ａ）上記駆動装置グループ制御手段(3)が、上記ローカル同期クロックパルス(TL ) を上記駆動データネットワーク(10)を経てグローバルな同期クロックパルス(TG ) と同期させ、
（ｂ）上記駆動装置グループ制御手段(3)が、上記駆動装置グループの駆動装置を動作させるための所望値データ(S1....SN ) を上記グローバルな同期クロックパルス(TG ) と同期させて上記駆動装置グループ(2) の駆動装置グループ制御手段(3) 間に送信し、
（ｃ）上記駆動データネットワーク(10)を経て送信される所望値データ(S1....SN ) は、マスターシャフト及びスレーブシャフトの位置の所望値を含み、上記スレーブシャフトの位置は、マスターシャフトの位置に依存するように意図されており、
（ｄ）上記マスターシャフト及びスレーブシャフトの所望値を上記駆動装置グループ制御手段(3)において同時に計算し及び駆動データネットワーク(10)を経て他の駆動装置グループ制御手段(3)へ送信することを特徴とする方法。
【請求項２】
上記駆動データネットワーク(10)を経て送信される所望値データ(S1....SN ) は、マスターシャフト、特に、仮想マスターシャフトに関する位置情報を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記駆動装置グループ(2) の所望値(S1....SN ) は、上記駆動装置グループ制御手段(3) において１つ以上の仮想マスターシャフトの位置の値に基づいて計算される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記グローバルな同期クロックパルス(TG ) を形成するように複数の駆動装置グループ制御手段(3) が設けられ、そして上記グローバルな同期クロックパルス(TG ) を予め定めることをどの駆動装置グループ制御手段に許可するかを優先順位リストにより決定する請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
種々の駆動装置グループ制御手段(3) により特定の時間周期に対して次々にグローバルな同期クロックパルス(TG ) が発生するように上記優先順位リストを繰り返し走らせる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
グローバルな同期クロックパルス(TG ) の発生に適した同期クロックパルス発生器(11)が駆動データネットワークに組み込まれた請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
グローバルな同期クロックパルス(TG ) は、メインクロックパルス(TGH) と、少なくとも１つの二次的クロックパルス(TGN) とに細分化される請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
所望値データ(S1....SN ) は、固定の時間窓において送信される請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
仮想マスターシャフトの位置の値は、予め定められた速度所望値を積分することにより計算される請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
上記所望値データ(S1....SN ) は、駆動データネットワーク(10)及び駆動バス(8) を経て同期状態で繰り返し送信され、上記所望値は、駆動装置グループ制御手段(3) において同期状態で繰り返し計算され、そして上記駆動装置(4) は、同期状態で繰り返し制御される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
メインマスターシャフト及びマスターシャフトのハイアラーキが形成され、１つ以上のマスターシャフトの所望値データが１つ以上のメインマスターシャフトの所望値データから計算されるようにする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ある時点に複数のマスターシャフト及びメインマスターシャフトが形成される請求項１及び１１に記載の方法。
【請求項１３】
融通性のある生産グループが、マスターシャフトに対する駆動装置(4) の可変指定によって形成される請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの駆動装置グループ制御手段(3) は、グローバルな同期クロックパルス(TG ) を形成するための同期クロックパルス発生器(11)を備えた請求項１に記載の方法を実施する装置。
【請求項１５】
駆動データネットワーク(10)は、リング状又はバス状構造を有する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
駆動データネットワーク(10)は、第１及び第２の部分ネットワーク(12,13) を備え、グローバルな同期クロックパルス(TG ) は、第１の部分ネットワーク(12)を経て送信され、そして所望値データ(S1....SN ) は、第２の部分ネットワーク(13)を経て送信される請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
駆動データネットワークは、第１及び第２の部分ネットワーク(12,13) を備え、グローバルな同期クロックパルス発生器(11)は、第１の部分ネットワーク(12)に組み込まれ、上記発生器からデータラインが星型形態で駆動装置グループの駆動装置グループ制御手段へ延び、そして第２の部分ネットワーク(13)は、全ての駆動装置グループ制御手段(3) を接続し、リング状又はバス状形態を有する請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
駆動データネットワークは冗長に設計される請求項１６又は１７に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも２つの駆動装置グループ(2) を備えた駆動システム(1) であって、各駆動装置グループ(2) は、駆動装置グループ制御手段(3) 及び少なくとも１つの駆動装置(4) を備え、各駆動装置(4)は、少なくとも１つのモータ(5) 及び駆動コントローラ(6) を備え、各駆動装置グループ(2)の駆動コントローラ(6)は、駆動バス(8) を経て駆動装置グループ制御手段(3)に接続されるとともに互いに接続され、各駆動装置グループ(2) の駆動装置グループ制御手段(3) は、上位の制御ユニット(9) に接続されるとともに、専用の駆動データネットワーク(10)を経て他の駆動装置グループ(2) の駆動装置グループ制御手段(3)に接続され、各駆動装置グループ(2) の駆動コントローラ(6) は、ローカル同期クロックパルス(TL ) により同期され、このローカル同期クロックパルスは、駆動装置グループ制御手段(3) において発生されそして駆動バス(8) を経て駆動装置グループ(2)の駆動コントローラ(6)へ送信されるような駆動システムにおいて、
（ａ）上記駆動装置グループ制御手段(3)が、上記ローカル同期クロックパルス(TL ) を上記駆動データネットワーク(10)を経てグローバルな同期クロックパルス(TG ) と同期させ、
（ｂ）上記駆動装置グループ制御手段(3)が、上記駆動装置グループの駆動装置を動作させるための所望値データ(S1....SN ) を上記グローバルな同期クロックパルス(TG ) と同期させて上記駆動装置グループ(2) の駆動装置グループ制御手段(3) 間に送信し、
（ｃ）上記駆動データネットワーク(10)を経て送信される所望値データ(S1....SN ) は、マスターシャフト及びスレーブシャフトの位置の所望値を含み、上記スレーブシャフトの位置は、マスターシャフトの位置に依存するように意図されており、
（ｄ）上記マスターシャフト及びスレーブシャフトの所望値を上記駆動装置グループ制御手段(3)において同時に計算し及び駆動データネットワーク(10)を経て他の駆動装置グループ制御手段(3)へ送信することを特徴とする駆動システム。
【請求項２０】
駆動データネットワーク(10)を経て送信される所望値データ(S1....SN ) は、マスターシャフト、特に仮想マスターシャフトに関する情報を含む請求項１９に記載の駆動システム。
【請求項２１】
駆動装置グループ(2) の所望値(S1....SN ) は、駆動装置グループ制御手段(3) において１つ以上の仮想マスターシャフトの位置の値に基づいて計算される請求項１９に記載の駆動システム。
【請求項２２】
上記グローバルな同期クロックパルス(TG ) を形成するように複数の駆動装置グループ制御手段(3) が設けられ、そして上記グローバルな同期クロックパルス(TG ) を予め定めることをどの駆動装置グループ制御手段に許可するかを優先順位リストにより決定する請求項１９ないし２１のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項２３】
種々の駆動装置グループ制御手段(3) により特定の時間周期に対して次々にグローバルな同期クロックパルス(TG ) が発生するように上記優先順位リストを繰り返し走らせる請求項２２に記載の駆動システム。
【請求項２４】
グローバルな同期クロックパルス(TG ) の発生に適した同期クロックパルス発生器(11)が駆動データネットワークに組み込まれた請求項１９ないし２１のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項２５】
上記グローバルな同期クロックパルス(TG ) は、メインクロックパルス(TGH) と、少なくとも１つの二次的クロックパルス(TGN) とに細分化される請求項１９ないし２４のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項２６】
所望値データ(S1....SN ) は、固定の時間窓において送信される請求項１９ないし２５のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項２７】
仮想マスターシャフトの位置の値は、予め定められた速度所望値を積分することにより計算される請求項２１に記載の駆動システム。
【請求項２８】
上記所望値データ(S1....SN ) は、駆動データネットワーク(10)及び駆動バス(8) を経て同期状態で繰り返し送信され、上記所望値は、駆動装置グループ制御手段(3) において同期状態で繰り返し計算され、そして上記駆動装置(4) は、同期状態で繰り返し制御される請求項１９に記載の駆動システム。
【請求項２９】
メインマスターシャフト及びマスターシャフトのハイアラーキが形成され、１つ以上のマスターシャフトの所望値データが１つ以上のメインマスターシャフトの所望値データから計算されるようにする請求項１９に記載の駆動システム。
【請求項３０】
ある時点に複数のマスターシャフト及びメインマスターシャフトが形成される請求項１９及び２９に記載の駆動システム。
【請求項３１】
融通性のある生産グループが、マスターシャフトに対する駆動装置(4) の可変指定によって形成される請求項１９に記載の駆動システム。
【請求項３２】
多数のシリンダをもつ駆動システムを備えたロータリ印刷機において、駆動システムが請求項１ないし１８のいずれかに記載したように動作されることを特徴とするロータリ印刷機。
【請求項３３】
多数のシリンダをもつ駆動システムを備えたロータリ印刷機において、駆動システムが請求項１９ないし３１のいずれかに記載したように構成されることを特徴とするロータリ印刷機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気駆動技術に係る。これは、請求項１の前文に記載の駆動システムを動作する方法に基づく。更に、本発明は、この方法を実施する装置に係る。
【０００２】
本発明の応用分野は、例えば、工作機械及びロータリ印刷機である。好ましい用途は、非常に多数の個々に駆動される印刷シリンダを有すると共に、融通性のある生産容量を備えた新聞印刷用のロータリ印刷機である。
【０００３】
【従来の技術】
１９９６年５月２１日及び２２日、「Ｉｆｒａ」セミナーにおいて、ジュハカ・ンカイネン、ハネウェルオイ、バルカウス、フィンランドによって提示された論文のテキストから一般的形式の方法及び装置が知られている。この提示されたシャフトレス駆動システムにおいては、複数の駆動グループが設けられ、各駆動グループは、駆動制御手段及び少なくとも１つの駆動装置を備えている。駆動装置は、その一部分として、駆動コントローラ及び少なくとも１つのモータを備えている。駆動コントローラは、駆動バス（上記文献では、「垂直ＳＥＲＣＯＳリング」と称される）を経て互いに接続される。駆動制御手段（「プロセスステーション」と称する）は、専用駆動データネットワークを経てリングの形態で接続される。駆動制御手段は、上位の制御ユニットに接続される。ＳＥＲＣＯＳ規格によれば、駆動装置は、ローカル同期クロックを経て同期される。
【０００４】
ロータリ印刷機の形態のシャフトレス駆動システムに対する更に別の概念が、ドイツ公開公報ＤＥ４２１４３９４Ａ１に開示されている。この文献に開示されたロータリ印刷機は、個々に駆動される印刷点グループの形態の少なくとも２つの駆動グループを備えた駆動システムを構成する。駆動グループは、駆動制御手段と、少なくとも１つの駆動装置とを有し、駆動装置は、モータと駆動コントローラとで構成される。駆動グループは、それらの位置基準（マスターシャフト）を折り装置から直接受け取る。駆動グループの駆動コントローラは、同様に駆動バスを経て接続される。駆動制御手段は、データバスを経て互いに接続されると共に、オペレーション及びデータ処理ユニットに接続される。所望の値を前もって定義しそして印刷点グループを管理することは、このデータバスを経て行われる。
【０００５】
このような駆動システムの駆動コントローラは、被駆動シャフトのトルク制御か、速度制御（回転速度制御）か又は位置制御（角度位置制御）を行うことができる。例えば、工作機械及び印刷機の駆動システムの場合のように、角度同期の要求が高い場合には、位置コントローラ（角度位置コントローラ）が使用されるのが好ましい。
【０００６】
デジタル駆動コントローラは、高速デジタル信号プロセッサが設けられるのが好ましい。このような高速デジタル駆動コントローラは、位置制御の場合には、非常に短い計算時間、好ましくは２５０μｓ以下のサイクルタイムで１つの制御サイクルを実行することができる。
【０００７】
このような駆動システムでは、好ましくは３相モータが使用される。駆動電力は、好ましくは周波数コンバータ機能を有する電力用電子回路を経て個々のモータに供給される。電力用電子回路は、デジタル駆動コントローラによって駆動される。
【０００８】
個々の駆動装置には、高精度の実際値送信器、好ましくは、オプトエレクトロニック位置送信器が設けられる。このような既知の高精度の実際値送信器の信号分解能は、１回転（３６０°）当たり１，０００，０００ポイント以上の範囲である。既知の実際値送信器の実際に有用な測定精度は、１回転（３６０°）当たり１００，０００ポイント以上の範囲である。
【０００９】
個々の駆動装置の実際値送信器は、モータシャフトに取り付けることが多い。しかしながら、モータにより駆動される負荷に実際値送信器が取り付けられる構成も知られている。例えば、印刷機の場合には、高分解能の位置送信器を被駆動印刷シリンダのトルク自由端に取り付けるのが効果的である。
【００１０】
複数の位置制御される個々の駆動装置の高精度同期に対する決定的なファクタは、共通のクロックにより駆動装置を正確に同期することと、所定のクロックフレームにおいて位置の所望値を駆動装置に繰り返し供給することである。
【００１１】
共通のクロックは、個々の駆動コントローラがそれらの位置制御機能を時間的に厳密に同期して（同時に）実行しそしてその際に所定の位置所望値を時間的に一貫したやり方で（同時に）評価するように確保する。
【００１２】
多数の個々の駆動装置に共通の同期クロックが供給されると共に、所望値のデータが中央駆動制御手段から高速駆動バスを経て供給されるような駆動システムが知られている。
【００１３】
データ転送は、ＳＥＲＣＯＳ規格の条項に基づいて行われるのが好ましい。ＳＥＲＣＯＳ規格は、多数の駆動装置製造者により合意されたデータインターフェイスで、駆動グループの駆動装置に対する同期及び所望値送信をサポートするものである。
【００１４】
ＳＥＲＣＯＳ規格については、「ＳＥＲＣＯＳインターフェイスをもつ製品の簡単な概要(Brief overview of products with a SERCOS interface)」、第２版、１９９５年１０月、Fordergemeinschaft SERCOS inetrface e.V. Im Muhlefeld 28, D-53123 ；又は「数値制御機械における制御手段と駆動装置との間の通信用のデジタルインターフェイスであるＳＥＲＣＯＳインターフェイス(SERCOS interface, digital interface for communication between control means and drives in numerically controlled machines) 」、アップデート９／９１、Fordergemeinschaft SERCOS inetrface e.V. Pelzstrasse 5, D-5305 Alfter/Bonnを参照されたい。
【００１５】
この場合に、駆動バスは、リング状のガラスファイバ接続体として実施されるのが好ましい。データ送信は、この場合に、中央のメインステーション（バスマスター）により制御されそして整合される。リング状のデータラインに接続された個々の駆動装置は、データ送信におけるサブステーション、即ちスレーブである。個々の駆動装置は、中央の駆動制御手段から駆動バスを経て共通の同期クロック及びそれらの所望値データを受け取る。中央の駆動制御手段は、共通の同期クロックを発生し、そして駆動グループの個々の駆動装置の所望値を計算する。駆動制御手段は、この場合に、各々の場合に、短いサイクル時間に、個々の駆動コントローラの新たな所望値を供給する。共通の同期クロックの送信と、駆動グループの個々の駆動装置の所望値の計算及び送信とに対する好ましいクロック時間は、ＳＥＲＣＯＳ規格では６２μｓ、１２５μｓ、２５０μｓ、５００μｓ、１ｍｓ、２ｍｓ、３ｍｓ、・・・６３ｍｓ、６４ｍｓ又は６５ｍｓである。
【００１６】
この形式の駆動システムを使用して、駆動グループの駆動装置間に非常に高い同期精度を実現することができる。機械的な同期シャフト及び機械的なギア伝達装置は、個々の駆動装置の電子的に同期されたグループと置き換えられる。従って、個々の駆動装置の電子的同期を伴うこの形式の駆動システムは、電子的同期シャフト及び電子的ギア伝達の機能を果たすことができる。
【００１７】
この形式の駆動システムを用いると、例えば、個々に駆動される印刷シリンダをもつロータリ印刷機を機械的な同期シャフトなしに実現できる（例えば、上記の公開公報及び論文テキストを参照されたい）。
【００１８】
個々に駆動される印刷シリンダを有する多色印刷のためのロータリ印刷機は、個々の駆動装置の角度同期に特に高い要求を課する。４色印刷の場合には、１０μｍ程度の個々の印刷シリンダの同期精度がしばしば要求される。例えば、印刷シリンダの周囲が１ｍの場合、これは、シリンダの回転（３６０°）当たり１００，０００ポイント以上の精度で位置測定及び位置制御を行わねばならないことを意味する。印刷速度（ペーパウェブ速度）が１０ｍ／ｓ以上の場合には、これは、更に、１つのペーパウェブを印刷するシリンダーの個々の駆動装置間の時間同期エラー（時間＝距離／速度＝１０μｍ／１０ｍ／ｓ＝１μｓの式に基づく）が１μｓ未満でなければならないことを意味する。
【００１９】
これは、個々の駆動コントローラが、それらの位置制御の間に、１μｓ以上の時間精度で駆動バスを経て同期されねばならないことを意味する。
【００２０】
上記の駆動システムを使用し、そしてＳＥＲＣＯＳインターフェイス協約に基づいてリング状のガラスファイバ接続を経て個々の駆動装置へ所望値を供給する場合に、これらの要求は、限定された数の個々の駆動装置を有する駆動グループのみに対して達成することができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、中央の共通の装置、駆動制御手段及び駆動バスがあるために、駆動グループにおける駆動装置の数の増加と共に否定的な作用を増大する特定の障害及び欠点が存在する。最も重大な制約及び欠点は、次の通りである。
【００２２】
駆動装置の数が増加するにつれて、一般に、データラインの同期エラーも増加する。例えば、データ送信機能を伴うリング状のガラスファイバ接続の場合に、ＳＥＲＣＯＳインターフェイス協約によれば、同期エラーの増大について次のことが言える。ガラスファイバリングに接続された各駆動コントローラの場合に、時間とは個別の信号サンプリングが例えば３０ｎｓの特定のサンプリング周期で行われる。従って、時間とは個別のサンプリングの結果として受信器に再現される２進信号は、せいぜいサンプリング周期の、例えば３０ｎｓのジッタを生じるだけである（時間軸において、送信器の元の信号に対し）。従って、各関連装置即ち駆動装置においては、それ自体ジッタとして認知し得る時間サンプリングエラーが生じる（時間ジッタ）。このサンプリングエラー（ジッタ）は、共通同期クロックとも称する。それ故、サンプリングエラーは、それ自体同期エラーとして現れる。サンプリングされた信号は、個々の駆動装置に使用され、そして信号の適切な再生に従い、ガラスファイバリング内の各次の駆動コントローラへ送られる。ガラスファイバリングにおける駆動装置の数に基づいて、個々の関連装置の同期エラー（ジッタ）が全エラーに加えられる。例えば、ガラスファイバリングに３３個の駆動装置があって、その各々が３０ｎｓのサンプリングエラーを有する場合には、約１μｓの全同期エラーを生じることになる。
【００２３】
リング内の駆動装置の数が増加するにつれて、データ送信に必要なサイクル時間も増加する。例えば、駆動装置当たり２５０μｓのデータ送信時間が必要とされ、リングに３２個の駆動装置が接続された場合には、データ送信のためのサイクル時間が少なくとも８ｍｓでなければならないことを意味する。送信サイクルのサイクル時間の増加は、個々の同期クロック間の時間インターバルも長いことを意味し、この例では、８ｍｓである。リングの次々の同期クロック間では、個々の駆動装置のローカルクロック発生器が自走し、そして使用するクリスタルの不正確さに応じて、互いに若干ふらつく（ドリフトする）。
【００２４】
駆動装置のローカルクロック発生器に、例えば、１００ｐｐｍ（パーツ・パー・ミリオン）の精度のクリスタルが設けられた場合に、このクロック発生器は、その不正確さのために、８ｍｓ後に（±）０．８μｓの時間偏差をもつことになる。２つのローカルクロック発生器の不正確さにより２つの任意の駆動装置間に生じる時間偏差は、２つのクロック発生器の不正確さの和、例えば、（２＊０．８μｓ）＝１．６μｓとなる。
【００２５】
リングの２つの次々の同期クロック間に生じる個々の駆動装置のローカルクロック発生器のふらつき（ドリフト）は、それ自体、付加的な同期エラーとして現れる。というのは、個々の駆動コントローラが、例えば、８ｍｓの１つのデータ送信サイクル中に多数の制御サイクルを実行するからである。
【００２６】
駆動装置の制御サイクルが例えば２５０μｓでありそしてリングにおけるデータ送信サイクルが例えば８ｍｓの場合には、駆動装置は、１つのデータ送信サイクル中に３２個の制御プロセスを実行する。この場合に、第１の制御プロセスのみがリングの同期クロックに厳密に同期される。その後の３１個の補間制御プロセスの場合には、駆動装置のローカルクロック発生器を介して時間制御が行われる。個々の駆動装置のローカルクロック発生器の不正確さは、それ自体、補間制御プロセスの付加的な同期エラーとして現れる。
【００２７】
それ故、リングにおける駆動装置の数の増加に伴い、データ送信のサイクル時間が増加し、ひいては、次々の同期クロックの時間インターバルが増加し、そして次々の同期クロックの時間インターバルの増加に伴い、個々の駆動装置のローカルクロック発生器（クリスタル）のふらつき（ドリフト）が増加する。従って、同期エラーが増加し、位置制御の精度がもはや所要の値を達成しなくなる。
【００２８】
高速駆動バスに接続された駆動コントローラは、共通の同期クロックを得るだけでなく、データ送信中のマスターでもある中央駆動制御手段から所望のデータ値も得る。駆動装置の数が増加するにつれて、所望値の計算及び所望値の送信に必要な時間が増加する。駆動装置の数が増加するのに伴い、所望値の計算が繰り返される結果として中央駆動制御手段の負荷が増加する。中央の駆動手段は、接続された駆動装置に新たな個々の所望の値と共通の同期クロックとを供給する。所望値の計算及び共通の同期クロックのサイクル時間は、１ｍｓ程度の大きさであるのが好ましい。
【００２９】
接続される駆動装置の数が増加するにつれて、中央の駆動制御手段における所望値の計算の所要時間が増加する。例えば、１つの駆動装置の所望値に対して２５０μｓの計算時間が与えられ、そして３２個の駆動装置が接続される場合は、駆動制御手段の所望血の計算のサイクル時間が少なくとも８ｍｓでなければならない。これは、中央駆動制御手段に膨大な計算負荷を課し、その一部分として、接続される駆動装置の数を更に制限する。
【００３０】
駆動装置の数の増加に伴い、中央駆動制御手段又は駆動バスにおける個々のエラーの作用が増加する。
【００３１】
ＳＥＲＣＯＳ規格に基づくリング状ガラスファイバ接続は、冗長に設計されておらず、そしてデータ送信において同時にマスターでもある駆動制御手段も、冗長に設計されていない。従って、中央駆動制御手段にエラーが生じるか又は駆動バスにエラーが生じる場合には、接続された駆動装置が全て欠陥となる。
【００３２】
工業用生産プラントにおいては、厳密に制限された環境に対する個々のエラーの影響を抑制することがしばしば要求される。電子装置の個々のエラーは、特定の機能ユニットの欠陥を招くが、生産プラント全体の欠陥を招くことはない。
【００３３】
印刷機の構造においては、例えば、駆動電子装置の個々のエラーが、１つの機能ユニット、例えば、８個の印刷シリンダを有する１つの印刷ユニットの欠陥を招くことは、大抵は許容される。しかし、駆動制御手段又は駆動バスのエラーが全生産プラント、例えば、新聞印刷機全体の欠陥を招くことは許されない。
【００３４】
それ故、駆動バス又は駆動制御手段の欠陥が、工業用プラントの１つの個々の機能ユニット、例えば、新聞印刷機の１つの印刷ユニットにしか影響しないように、駆動制御手段及び駆動バスに接続されるべき駆動装置の数を、好ましくは、使用可能なグループについて特定の数に制限しなければならない。
【００３５】
中央駆動制御手段及び駆動バスを有し、正確な同期状態で動作されるべき全ての駆動装置が接続された集中駆動システムは、大型の技術プラントにおける通常の構造、機能的な分配及びモジュールフォーメーションに対応しないことがしばしばある。
【００３６】
工業用プラントは、多数の機能的ユニットをしばしば内蔵しており、これらのユニットは、各々の場合に、全ての関連する機械的及び電気的機能を含む。
【００３７】
それ故、制御システム及び駆動システムは、工業用プラントの機能的ユニットに基づいて構成され、関連されそして分配されるのが好ましい。これは、内蔵の機能的ユニットを簡単に且つ互いに独立してテストしそして命令できるようにする。このように境界が定められた機能的ユニット間のインターフェイスは、簡単で且つ理解が容易なものである。
【００３８】
制御及び駆動システムの技術的プラントに適用することのできる分散型の分布構造の利点は、特に、システム構造が明確で、理解が容易で、良好にテストを行うことができ、そしてエラーの影響の範囲が厳密に定められたことにより得られる。これらの利点は、しばしば、低い製造コスト、運転コスト及びメンテナンスコストをもたらす。
【００３９】
例えば、新聞印刷機の場合には、印刷ユニット、折り装置及びリールキャリアが、好ましくは、内蔵の機能的ユニットとして設計され、そして各々の場合に、専用のローカル制御手段及び専用のローカル駆動システムが設けられる。
【００４０】
中央駆動制御手段を有する集中型駆動システムは、内蔵型機能的ユニット及び簡単で明瞭なインターフェイスを有する技術的プラントの実施にとって著しい障害となる。
【００４１】
中央駆動制御手段の著しい欠点は、全ての所望値データが中央駆動制御手段を経て個々の駆動装置に導かれねばならないことである。機能的ユニットのローカル制御手段は、機能的ユニットのローカル駆動制御手段と直接通信することができない。というのは、機能的ユニットの分散型ローカル駆動制御手段がないからである。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の目的は、駆動システムを動作する方法であって、駆動装置又は駆動装置グループの数に関連した制約を許容しなくてもよい新規な方法を提供することである。更に、特にロータリ印刷機に必要とされる高精度要求を満足しなければならず、そして駆動装置グループ及び駆動装置から融通性のある機能的ユニットを形成できねばならない。
【００４３】
最初に述べた形式の駆動システムを動作する方法の場合に、この目的は、請求項１の特徴部分によって達成される。
【００４４】
本発明の核心は、駆動装置グループの駆動コントローラがローカル同期クロックにより駆動バスを経て同期され、そしてローカル同期クロックが、駆動制御手段を接続する駆動データネットワークを経てグローバルな同期クロックに周期的に等しくされることである。グローバルな信号による駆動装置のプラント規模の同期は、駆動システムに実質上任意の数の駆動装置を設けることができるようにする。
【００４５】
グローバルな同期クロックに基づいて駆動データネットワークを経て駆動制御手段の間で所望値が好ましくは同様に同期して送信されることにより、所望値の送信中に時間的エラーが発生しないことになる。所望値の計算、特に駆動装置の位置所望値の計算は、駆動制御手段において仮想マスターシャフトの位置所望値に基づいて行われる場合には、非常に簡単になる。仮想マスターシャフトの位置所望値は、駆動データネットワークを経て送信され、そして駆動制御手段は、そこから、関連駆動装置の位置所望値を計算する。
【００４６】
グローバルな同期クロックを形成するために各駆動制御手段が設けられ、そしてどの駆動制御手段がグローバルな同期クロックを予め定めるかを優先順位リストにより決定することにより、駆動システムの構造の特に高い利用性が達成される。更に、この優先順位リストは、繰り返し作用することができ、全ての駆動制御手段により特定の時間インターバル中にグローバルな同期クロックが次々に発生される。
【００４７】
データ送信サイクル中にローカルクロック発生器の不正確さにより個々の駆動制御手段が時間的に離れるようにドリフトするのを回避するために、いずれの場合にも、付加的な二次クロックによりグローバルな同期クロックを細分化するのが適当である。
【００４８】
所望値は、対応する駆動制御手段に指定された時間窓において効果的に送信される。
本発明の方法を実施するために、駆動制御手段にはグローバルな同期クロックのための同期クロック発生器が設けられる。更に、駆動データネットワークは、第１及び第２の部分ネットワークで構成することができ、グローバルな同期クロックは、第１の部分ネットワークを経て送信され、そして所望値は、第２の部分ネットワークを経て送信される。
【００４９】
駆動データネットワークを構成するために、リング状構造体又はバス構造体が選択される。更に、同期クロック発生器を設けて、そこからデータラインを星型形態で駆動制御手段へ導くことができる。
本発明の効果は、グローバルな同期クロック及び同期所望値データ送信により駆動装置グループのローカル同期クロックを包括的に同期することにより、駆動装置グループの非常に正確な同期が達成される。
【００５０】
更に別の効果は、分散型構造体の高い利用性及び融通性にある。
本発明による方法及び本発明による装置は、ロータリ印刷機に使用するのが好ましい。
【００５１】
【発明の実施の形態】
本発明及びその付随的な効果は、添付図面を参照した好ましい実施形態の以下の詳細な説明より容易に明らかとなろう。多数の図面にわたり同じ又は対応する部分が同じ参照番号で示された添付図面を参照すれば、図１は、本発明による駆動システム１のブロック図である。駆動装置グループが２で示されている。駆動装置グループは、駆動制御手段３及び少なくとも１つの駆動装置４を含む。駆動装置４は、その一部として、少なくとも１つのモータ５を備え、これは、駆動コントローラ６により、中間に接続された電力用電子回路７を経て駆動される。モータ５は、例えば、ロータリ印刷機の印刷及び背圧シリンダである。駆動装置グループ２の駆動コントローラ６は、駆動バス８を経て互いに且つ駆動制御手段３に接続される。この駆動制御手段は、高次の制御ユニット９にも接続される。本発明のフレームワーク内では、駆動制御手段が専用の駆動データネットワーク１０を経て接続される。なお、駆動制御手段３は、駆動装置グループ２の制御手段であり、各駆動装置４に設けられた駆動コントローラ６と区別するために、本願特許請求の範囲では、「駆動制御手段」は「駆動装置グループ制御手段」として記載されている。
【００５２】
駆動装置データネットワークは、駆動システムの同期及びデータ送信の骨格を形成する。これは、駆動装置グループ間で包括的な同期及び同期所望値データ送信を確保するという点で、種々の駆動グループに属する駆動装置の正確な同期を可能にする。これは、駆動データネットワークを経てグローバルな同期クロックを送信して、駆動装置グループを正確に同期することにより、達成される。個々の駆動装置グループの駆動制御手段は、個々の駆動装置グループのローカル同期クロックを高い精度でグローバルな同期クロックに等しくする。従って、個々の駆動バスのローカル同期クロックは、駆動データネットワークの上位のグローバルな同期クロックと高い精度で同期される。
【００５３】
このようにして、全駆動システムのためのシステム規模の同期クロックが設けられ、これが、全ての駆動装置グループの全ての個々の駆動装置へローカル駆動バスを経て送信される。従って、全駆動システムの全ての個々の駆動装置が正確に同期される。
【００５４】
全ての駆動装置を同期して動作するために、個々の駆動装置には、所望値データも同期して（同時に）供給されねばならない。これは、位置の所望値の好ましい場合に特に言えることである。駆動装置の同期についての高度な要求は、所望値のデータ送信の同期についても対応的に高度な要求を課する。駆動装置が共通のクロックにより互いに同期されるが、所望値データ、特に位置の所望値の供給がクロックと整合されずに行われるのでは、充分とは言えない。というのは、所望値データの送信時間又は付与時間が異なるために、情報の一貫性がもはや得られないからである。
【００５５】
位置の所望値データの送信中には、データ供給の厳密な時間的な一貫性（同時性）が必須である（図２を参照）。
位置の所望値の有効性は、常に、全く特定の時点に関連している。例えば、時間ｔ１において、駆動装置Ａは位置ａ１にそして駆動装置Ｂは位置ｂ１に配置されるよう意図される。次の時間ｔ２において、即ち次のクロックにおいて、駆動装置Ａは位置ａ２にそして駆動装置Ｂは位置ｂ２に配置されるよう意図される。
【００５６】
例
ロータリ印刷機の２つの駆動装置Ａ及びＢは、ペーパウェブを１０ｍ／ｓの速度で印刷する異なる色の２つの印刷シリンダを駆動する。良質の多色印刷を形成するためには、２つの異なる色の印刷像が、常に、互いに正確に配置されねばならない。２つの駆動装置Ａ及びＢには、位置コントローラが設けられ、これらのコントローラは、共通のクロックにより、それらの位置制御を２５０μｓのサイクル時間で厳密に同期して（即ち最大同期エラー１μｓで同期して）実行する。ある制御サイクルから次の制御サイクルに、即ち２５０μｓに、ペーパは２５０μｍ＝２．５ｍｍだけ移動される。駆動装置Ｂが、時間ｔ２に、１制御サイクルだけ誤って遅延された位置の所望値を受け取る場合には、これは、それ自体、２．５ｍｍの欠陥印刷像偏差を表す。
【００５７】
それ故、位置の所望値の送信は、常に、同期クロックと共に歩進しなければならない。
それ故、所望値データの送信は、時間に同期して動作する駆動データネットワークに組み込まれねばならない。それ故、駆動データネットワークを経ての駆動制御手段間での所望値データの送信は、グローバルな同期クロックの送信と整合される。
【００５８】
駆動データネットワークに送信される所望値データは、高次のマスターシャフトの位置の所望値であるのが好ましい。これらのマスターシャフトは、必ずしも物理的な形態で存在せず、コンピュータの用語に過ぎない。従って、これらは、仮想マスターシャフトと称する。
【００５９】
マスターシャフトの位置の値は、種々の駆動装置グループの個々の駆動装置に対する所望値を計算する基礎となる。マスターシャフトの位置から、駆動制御手段は、位置が特定のマスターシャフトに依存することが意図されたスレーブシャフト（即ち個々の駆動装置）の所望の位置を導出する。従って、種々の駆動装置グループの所望の駆動装置は、所定のマスターシャフトに依存することができ、マスターシャフトと正確に依存して動作することができる。
【００６０】
図３ないし９は、駆動データネットワーク１０の種々の概念を示す。駆動データネットワークは、グローバルな同期クロックを駆動制御手段へエラーなく送信するように意図される。この場合にエラーがないことは、同期クロックが、時間とは個別の信号サンプリング又は可変信号伝播時間により生じるようなできるだけ小さい時間ジッタしかもたないことを意味する。
【００６１】
駆動データネットワークは、駆動制御手段の間で所望値データを同期して送信できるように意図される。各駆動制御手段は、駆動システムの他の全ての駆動制御手段に所望値データを送信することができねばならない。従って、所望の当事者間でデータを交換することができ且つ多数の当事者（マルチキャスト）又は全ての当事者（ブロードキャスト）へデータテレグラムを送信することのできる同期データ通信が必要とされる。
【００６２】
駆動データネットワークは、駆動システムにおける通信の骨格をなすので、その信頼性及び利用性には高度な要求が課せられる。特に、多数の駆動装置を有する大型の駆動システムにおいては、駆動データネットワークの冗長な設計が必要とされる。
【００６３】
次の概念が実施される。
Ａ）クロック及びデータの共通の又は個別の送信：
Ａ１）同じラインを経ての同期クロック及び所望値データの送信（図３及び４）
Ａ２）個別のラインを経ての同期クロック及び所望値データの送信（図５及び６）
Ｂ）オプトエレクトロニック又は電子的データ送信：
Ｂ１）好ましくはガラスファイバを経てのオプトエレクトロニック的信号送信
Ｂ２）好ましくは同軸ケーブルを経ての電子的信号送信
Ｃ）接続ラインのトポロジー：
Ｃ１）好ましくはガラスファイバに対するリング状の接続ライン（図３、５、７、８、９）
Ｃ２）好ましくは同軸ケーブルに対するバス状の接続ライン（図４、６）
Ｃ３）好ましくはガラスファイバに対する星型の接続ライン（図７、９）
Ｄ）接続の冗長性：
Ｄ１）構造上の冗長性をもたない簡単な接続
Ｄ２）冗長な接続
【００６４】
図３は、駆動制御手段３のリング状接続をもつ駆動データネットワーク１０を示しており、グローバルな同期クロック及び所望値データの両方がこれを経て送られる（図２の（ａ）参照）。この解決策は、ガラスファイバを経ての光学信号の送信に特に適している。この解決策の特定の利点は、ガラスファイバ接続が、電磁障害に不感なことである。
【００６５】
図４は、簡単なバス状の駆動データネットワーク１０を有する変形を示す。この場合も、所望値データ及び同期クロックは、同じラインを経て送信される。この解決策は、同軸ケーブルを経ての電子信号の送信に特に適している。この解決策の特定の利点は、サンプリングエラーが低い（送信器と受信器との間の単一の信号サンプリング）ことにより同期精度が高いことである。
【００６６】
図５は、駆動データネットワークが第１の部分ネットワーク１２と第２の部分ネットワーク１３とで構成された変形を示す。同じデータ即ち所望値データ及び同期クロックが両方の部分ネットワークを経て送信される。リング状の構造により、この解決策も、ガラスファイバを経ての光学信号の送信に特に適している。この解決策の特定の利点は、電磁障害及びガラスファイバケーブルへのダメージにほぼ不感であるので、利用性が高いことである。２つの冗長の部分ネットワーク即ちリング１２及び１３における送信方向は、互いに逆であるのが好ましい。
【００６７】
各当事者（駆動制御手段３）は、常に、２つの逆向きのリングにデータを送信し、そして受信時に、２つのラインの一方を選択する。当事者が特定の短い時間インターバル中にリングラインを経てデータを受信しない場合には、エラーメッセージを出力し、第２のリングラインへと切り換わって受信を行う。一方のリングにおいて、データ送信は、時計方向に行われ、第２のリングにおいて、反時計方向に行われる。両方のガラスファイバリングが２つの当事者（駆動制御手段）間で切断されても、全ての当事者間のデータ通信は依然可能である。
【００６８】
図６は、２つのバス状の部分ネットワーク１２及び１３が設けられた更に別の変形を示す。この場合も、所望値データ及び同期クロックの両方が２つの部分ネットワークを経て送信される。冗長なバス構造のために、この解決策は、同軸ケーブルを経ての電子信号の送信に特に適している。この解決策の特定の利点は、サンプリングエラーが低く（送信器と受信器との間の単一の信号サンプリング）且つ１つのバスラインの欠陥を許容することにより利用性が高いので、同期精度が高いことである。
【００６９】
各当事者（駆動制御手段）は、常に、そのデータを両バスラインに送信し、そして受信時に、２つのバスラインの一方を選択する。当事者が特定の短い時間インターバル中に一方のバスラインを経てデータを受け取らない場合には、エラーメッセージを出力して、第２のバスラインへ切り換わり、受信を行う。一方のバスラインがダメージを受けた場合には、第２のバスラインを経て妨げなくデータ送信を依然として行うことができる。
【００７０】
又、図５及び６に基づく部分ネットワーク１２及び１３の形態の二重ガイドラインは、所望値データ及び同期クロックを別々に送信するのにも使用できる（図２の（ｂ１）及び（ｂ２）も参照）。同期クロック及び所望値データを送信するための個別ラインの特定の利点は、グローバルな同期クロックに対して送信システムを特殊化し（信号形状、サンプリング、送信及び受信回路）、非常に僅かな同期エラーしか発生しないようにすることである。
【００７１】
図７には更に別の変形が示されている。この場合は、所望値データを送信するための部分ネットワーク１３がリング状設計のものであり、一方、同期クロックを送信するためにグローバルな同期クロック発生器１１への星型接続１２が設けられる（図２の（ｂ１）及び（ｂ２）も参照）。同期クロックの星型送信の特定の利点は、サンプリングエラーが低い（送信器と受信器との間の単一の信号サンプリング）ために同期精度が高いことである。
【００７２】
更に、図８では、所望値データ及び同期クロックに適した部分ネットワークを冗長設計することができる。この解決策は、冗長性による高い利用性の利点と、同期クロック及び所望値データの個別送信による良好な同期精度の利点とを組み合わせるものである。
【００７３】
又、後者は、同期クロックの星型送信に対して実施されてもよい。この目的のために、同期クロック発生器１１も冗長設計でなければならない（図９）。この解決策は、冗長性による高い利用性の利点と、同期クロック及び所望値データの個別送信による良好な同期精度の利点とを組み合わせるものである。
【００７４】
各駆動制御手段は、グローバルな同期クロックを発生するためのクロック発生器が設けられるのが好ましい。特定のロジックにより、グローバルな同期クロックを送信するときにどの駆動制御手段が優先順位をもつか定められる。駆動データネットワークにあるそれより下位の全ての当事者は、送信された同期クロックを聴取し、そのクロック発生器は、いかなる同期クロックも送信しない。
【００７５】
優先順位の制御は、通常の場合に、特定の当事者が常にグローバルな同期クロックを送信するように行われるのが好ましい。第１ランクの当事者が欠陥となる（黙る）場合に、優先順位リストにランク２とプログラムされた別の特定の当事者がそれに取って代わる。この第２ランクの当事者が欠陥となる（黙る）場合には、第３の当事者がグローバルな同期クロックの送信を引き継ぎ、等々となる。
【００７６】
別の好ましい解決策は、優先順位リストを規則的にたどることに基づき、各々の場合に各当事者が特定の固定の時間中グローバルな同期クロックを送信し、次いで、次の当事者へ引き継ぎ、その当事者が特定の固定の時間中同期クロックを送信し、等々となる。優先順位リストの最後の当事者がグローバルな同期クロックを特定の固定の時間中送信した後に、第１ランクの当事者がクロックの送信をもう一度引き継ぎ、等々となる。
【００７７】
特殊な場合には、グローバルな同期クロックのクロック発生器は、特殊なステーションにおいて駆動制御手段の外部に配置することができる。これは、１つ又は２つのクロック発生器に限定されるコスト効率のよい解決策の場合に特に適している。この場合に、駆動制御手段は、グローバルなクロックのための専用クロック発生器を設ける必要がない。
【００７８】
グローバルな同期クロックＴG は、ＳＥＲＣＯＳ規格に基づいて実施されるのが好ましい（図２の（ａ））。クロック周期は、好ましくは、６２μｓ、１２５μｓ、２５０μｓ、５００μｓ、１ｍｓ、２ｍｓ、３ｍｓ、・・・６３ｍｓ、６４ｍｓ又は６５ｍｓである。数ｍｓのサイクル時間（デジタル駆動システムの高速処理時間及びデータ送信時間に基づいて測定された）は、比較的長い時間インターバルである。
【００７９】
データ送信サイクル中に個々の駆動制御手段の時間的なドリフト（ローカルクロック発生器／クリスタルの不正確さによる）を減少するために、短い時間インターバルの付加的な二次的クロックにより駆動データネットワークのグローバルな同期を改善することが適当である。
【００８０】
それ故、グローバルな同期クロックＴG は、メインクロックＴGHと、下位の二次的クロックＴGNより成るクロックハイアラーキによって実施されるのが好ましい（図１０を参照）。
【００８１】
２段のクロックハイアラーキは、例えば、４ｍｓの固定インターバルで送信されるメインクロックＴGHと、各々の場合に２５０μｓの固定時間インターバルで２つのメインクロック間に送信される１５個の二次的クロックＴGNとで構成される。しかしながら、多段クロックハイアラーキ（３段、４段・・・）を使用することもできる。
【００８２】
駆動データネットワークを経ての所望値データ（Ｓ1 ・・・ＳN ）の送信は、時間制御のもとで、各当事者ごとに固定の送信時間窓を用いて繰り返し行われるのが好ましい（時分割多重アクセス）（図２及び１０を参照）。
【００８３】
時間制御は、グローバルな同期クロックＴG によって与えられる。駆動データネットワーク内の全ての駆動制御手段に送信の機会が与えられるデータ送信サイクルは、例えば、ＳＥＲＣＯＳ規格のサイクル時間に依存し、そして１ｍｓ程度の大きさであるのが好ましい。各駆動制御手段（各当事者の）は、各送信サイクルに１つ以上の時間窓を有し、この窓において、そのテレグラム及びそこに含まれた所望値データを送信することができる。
【００８４】
時間制御されるデータ送信は、所望値データの連続的データ流を、グローバルな同期クロックと常に歩調を合わせて送信しなければならないという要求に適合する。従って、時分割多重アクセスを用いた時間制御される繰り返しデータ送信は、メインクロックＴGH及び二次クロックＴGNより成るグローバルな同期クロックに対するクロックハイアラーキの使用と組み合わせるのが好ましい。
【００８５】
駆動データネットワークを経ての所望値データ送信、駆動制御手段における所望値の計算、駆動バスにおける所望値データ送信、及び駆動装置の制御は、同期状態で繰り返し行われる（パイプラインを用いて）のが好ましい。
【００８６】
全駆動システムは、繰り返し且つ同期状態で動作する。これは、駆動データネットワークを経ての上位のデータ送信、個々の駆動装置グループの駆動制御手段における所望値計算、個々の駆動装置グループの駆動バスにおけるデータ送信、及び個々の駆動装置の駆動コントローラにおける制御プロセスに適用される。所望値計算及び所望値送信の段階は、パイプラインを用いて実行され、その際に、グローバルなクロックを経て同期される（図１１及び１２を参照）。
【００８７】
各個々の機能的ユニットは、その機能を繰り返し実行する。駆動データネットワークにおけるデータ送信、個々の駆動制御手段における所望値の計算、個々の駆動バスにおけるデータ送信、及び個々の駆動装置における位置制御は、各々の場合に繰り返し実行され、そしてシステム規模の同期クロックにより互いに同期される（歩調合わせされる）。
【００８８】
１段マスターシャフトハイアラーキに対する所望値計算及び所望値データ送信のステップを以下に規定する（図１１）。
（ａ）駆動制御手段におけるマスターシャフト所望値の計算
（ｂ）駆動データネットワークを経てのマスターシャフト所望値のデータ送信
（ｃ）駆動制御手段におけるスレーブシャフト所望値の計算
（ｄ）駆動バスを経てのスレーブシャフト所望値のデータ送信
（ｅ）個々の駆動装置における位置制御の実行
この場合のステップ（ｄ）及び（ｅ）は、最初に述べたＳＥＲＣＯＳ規格に基づく駆動バスを有する駆動システムにおける既知の手順に対応する。
【００８９】
２段マスターシャフトハイアラーキの場合には、それに応じてシーケンスが拡張される。２段マスターシャフトハイアラーキに対する所望値計算及びデータ送信のステップを以下に規定する（図１２）。
（ａ）駆動制御手段におけるメインマスターシャフト所望値の計算
（ｂ）駆動データネットワークを経てのメインマスターシャフト所望値のデータ送信
（ｃ）駆動制御手段におけるマスターシャフト所望値の計算
（ｄ）駆動データネットワークを経てのマスターシャフト所望値のデータ送信
（ｅ）駆動制御手段におけるスレーブシャフト所望値の計算
（ｆ）駆動バスを経てのスレーブシャフト所望値のデータ送信
（ｇ）個々の駆動装置における位置制御の実行
この場合も、ステップ（ｆ）及び（ｇ）は、ＳＥＲＣＯＳ規格に基づく駆動バスを有する駆動システムにおける既知の手順に対応する。
【００９０】
好ましい場合において、駆動データネットワークにおけるデータ送信、駆動制御手段における所望値の計算、及び駆動バスにおけるデータ送信のサイクル時間は、同一である。
【００９１】
駆動制御手段及び駆動データネットワークにおける個々の処理及びデータ送信ステップに対するサイクル時間は、好ましくは、ＳＥＲＣＯＳ規格のサイクル時間に一致され、それ故、１ｍｓ程度（約１００μｓないし約１０ｍｓ）であるのが好ましい。
【００９２】
駆動コントローラのサイクル時間は、好ましくは駆動バスにおけるデータ送信のサイクル時間より短いことが知られている。この短いサイクル時間により、駆動コントローラは、優れた制御ダイナミック特性及び優れた動的制御精度を有する。個々の駆動コントローラにおける処理サイクルは、通常、２５０μｓの範囲である。
【００９３】
それ故、駆動コントローラは、良く知られたように、駆動制御手段により予め定められた所望値の補間を実行し、制御のための中間値を得る。例えば、所望値送信のサイクル時間が１ｍｓであって、駆動コントローラにおける位置制御のサイクル時間が２５０μｓであるとすると、各々の場合に、位置所望値の３つの中間値が駆動コントローラにおいて補間によって決定される。
【００９４】
駆動システムにおける機能の実行中に、個々の機能ユニット、即ち駆動制御手段、駆動データネットワーク、駆動バス及び駆動コントローラは、各々の場合に特定のデータセットのデータに対して動作する。従って、１つのデータセットのデータは、予め定められた同期クロックに基づきパイプラインを通してステップごとにシフトされる。
【００９５】
１段のマスターシャフトハイアラーキを有する例（図１１）：
クロックサイクル１（図１１の（ａ））において、駆動制御手段Ａは、データセットＤ１のマスターシャフト所望値を計算する。クロックサイクル２（図１１の（ｂ））において、データセットＤ１のマスターシャフト所望値は、駆動データネットワークを経て送信される。クロックサイクル３（図１１の（ｃ））において、駆動制御手段Ａ、Ｂ及びＣは、供給されたマスターシャフト所望値から、データセットＤ１の対応するスレーブシャフト所望値を計算する。クロックサイクル４（図１１の（ｄ））において、データセットＤ１のスレーブシャフト所望値は、駆動バスを経て送信される。
【００９６】
所望値が駆動コントローラへ付与されるまでパイプラインを通過する時間は、例えば、１段のマスターシャフトハイアラーキの場合には、４つのサイクル時間であり（図１１）、そして２段のマスターシャフトハイアラーキの場合には、６つのサイクル時間である（図１２）。
【００９７】
機能的ユニットは、クロックサイクルからクロックサイクルへ、次々のデータセットを処理する。例えば（図１１）、駆動データネットワークは、サイクル２において、データセットＤ１のマスターシャフト所望値を送信し、そして次のサイクル３において、データセットＤ２のマスターシャフト所望値を送信する。
【００９８】
ある時点で、即ち１つのサイクルにおいて、パイプラインの種々の機能ユニットは、異なるデータセットに対して動作する。
例えば（図１１）、クロックサイクル４（図１１の（ｄ））において、駆動制御手段Ａは、データセットＤ４のマスターシャフト所望値を計算し、駆動データネットワークは、データセットＤ３のマスターシャフト所望値を送信し、駆動制御手段Ａ、Ｂ、Ｃは、データセットＤ２のスレーブシャフト所望値を計算し、そしてデータセットＤ１のスレーブシャフト所望値が駆動バスを経て送信される。
【００９９】
この例から、駆動制御手段は、パイプラインの種々の段階からのタスク、即ちマスターシャフト所望値及びスレーブシャフト所望値の計算を１つのサイクルで実行できることが明らかである。
【０１００】
例えば（図１１）、駆動制御手段Ａは、サイクル４（図１１の（ｄ））において、データセットＤ４のマスターシャフト所望値及びデータセットＤ２のスレーブシャフト所望値を計算する。
【０１０１】
ある環境のもとでは、各々の場合に複数のステップを１つの処理ステップに結合することによりパイプラインにおける所望値計算及び所望値データ送信の特定のステップシーケンスを簡単化しそして短縮するのが適当である。
【０１０２】
従って、各々の場合に、所望値計算及び所望値送信（１つのハイアラーキ平面の）を融合してパイプラインにおける１つの処理ステップを形成するのが効果的である。従って、例えば、２段のマスターシャフトハイアラーキの場合に（図１２）、ステップ（ａ）と（ｂ）を結合してステップＩを形成し、ステップ（ｃ）と（ｄ）を結合してステップＩＩを形成し、そしてステップ（ｅ）と（ｆ）を結合してステップＩＩＩを形成することができる。
【０１０３】
このようにして、パイプラインにおける個々の処理ステップは、更に包括的となり、パイプラインにおける処理ステップの数が減少される。
駆動制御手段においてマスターシャフト位置及びスレーブシャフト位置を計算する間に、及び駆動データネットワーク及び駆動バスを経てデータを送信する間に、個々の駆動装置に対する所望値データの時間一貫性（同時性）が確保される（図１１参照）。
【０１０４】
駆動システムが正しく機能するためには、その位置が共通のマスターシャフト（又はメインマスターシャフト）に依存する全ての駆動装置が、それらの所望値データを同期して（同時に歩調を合わせて同じサイクルで）受け取るのが必須である。
【０１０５】
同期状態で動作される駆動装置に所望値データを供給する時間一貫性は、常に維持されねばならない。時間一貫性とは、同期状態で動作される全ての駆動装置が特定のデータセットのデータを同時に即ち同じサイクルに受け取ることを意味する。
【０１０６】
図１１の例では、個々の駆動コントローラが、データセットＤ１のスレーブシャフト所望値をサイクル５に受け取り、データセットＤ２のスレーブシャフト所望値をサイクル６に受け取り、等々となる。
厳密な時間一貫性の要求から、パイプラインの固定リズムが常に一貫して観察されねばならないことになる。
【０１０７】
所望値データを供給する時間一貫性は、例えば、（仮想）マスターシャフトに直接依存する個々の駆動装置の所望値データを、同じマスターシャフトに依存する他の全ての駆動装置（スレーブシャフト）の所望値データと同時に即ち同じサイクルに駆動装置に供給すべきであることを意味する。
【０１０８】
（仮想）マスターシャフトに直接依存する駆動装置の場合、スレーブシャフト所望値の計算は必要でないが、所望値データをこの駆動装置に早めに（直ちに）供給するのは適当でない。というのは、時間的な非一貫性を招くからである。
従って、１段のマスターシャフトハイアラーキの場合に、（仮想）マスターシャフトに直接依存する駆動装置のデータセットＤ１の所望値データは、同じマスターシャフトに依存する他の駆動装置（スレーブシャフト）の所望値データと歩調を合わせてサイクル４のみにおいて駆動バスを経て供給されねばならない。データセットＤ１の所望値データが、（仮想）マスターシャフトに直接依存する駆動装置に、例えばサイクル２において、早めに供給されると、エラーとなる。
【０１０９】
（仮想）メインマスターシャフトに直接依存する個々の駆動装置に対する多段マスターシャフトハイアラーキの場合にも同じことが言える（図１２）。メインマスターシャフトに直接依存する駆動装置に対してマスターシャフト所望値及びスレーブシャフト所望値の計算は不要であるが、駆動バスを経てこの駆動装置へ所望値データを供給することは適当でない。
【０１１０】
２段のマスターシャフトハイアラーキの場合に（図１２）、（仮想）メインマスターシャフトに直接依存する駆動装置のデータセットＤ１の所望値は、同じメインマスターシャフトに依存する他の全ての駆動装置（スレーブシャフト）の所望値と歩調を合わせて即ちサイクル６において駆動バスを経て駆動装置へ供給されねばならない。
【０１１１】
又、所望値データを個々の駆動装置に供給する時間一貫性の要求が、常に、所望値データ送信に対して遵守されねばならない。例えば（図１１）、駆動制御手段Ａ、Ｂ及びＣは、データセットＤ１のスレーブシャフト所望値をサイクル３において計算する。スレーブシャフト所望値Ｄ１は、マスターシャフト所望値Ｄ１から計算される。
【０１１２】
マスターシャフト所望値は、駆動制御手段Ａにおいて計算されるので、駆動制御手段Ａは、スレーブシャフト所望値Ｄ１をサイクル２において予め計算することができる。マスターシャフト所望値をＡからＡへ駆動データネットワークを経てデータ送信することは、明らかに不要である。
【０１１３】
しかしながら、駆動制御手段ＡにおいてデータセットＤ１に属するスレーブシャフト所望値を早期に計算することは、駆動制御手段Ｂ及びＣにおいてデータセットＤ１のスレーブシャフト所望値を計算する（サイクル３でしか行えない）こととの時間的な非一貫性を招くことになる。
【０１１４】
それ故、データの時間一貫性の理由で、スレーブシャフト所望値の計算を駆動制御手段Ａにおいて歩調を合わせて即ち駆動制御手段Ｂ及びＣと厳密に同じサイクルにおいて実行するのが適当であるが、駆動データネットワークを経ての（ＡからＡへの）データ送信が不要であるので、マスターシャフト所望値は駆動制御手段Ａにおいて１サイクル手前に既に得られる。
【０１１５】
駆動制御手段は、好ましくは、（仮想）メインマスターシャフト及び（仮想）マスターシャフトに対する位置の所望値を計算し、そしてマスターシャフト位置からスレーブシャフトの位置を計算する。
マスターシャフトの位置所望値の計算は、好ましくは、機能的ユニットの上位制御により送られる積分速度所望値によって行われる（マスターシャフト位置＝マスターシャフト速度の積分値）。
【０１１６】
このように、仮想（実際には物理的に存在しない）マスターシャフトの位置が計算される。この形式の仮想マスターシャフトは、位置送信器の機械的な不正確さ及び測定エラー並びに信号のノイズ問題が回避されるという利点を有する。
駆動制御手段によりマスターシャフト位置を計算する利点は、予めの定義、通常は、所望のマスターシャフト速度が、機能的ユニットの上位制御により与えられることにある。
【０１１７】
又、マスターシャフトの位置は、（特殊な場合に）機械的シャフトに取り付けられてそのシャフトの位置を送信する位置送信器により供給することもできる。印刷技術における機械的なマスターシャフトの例が、最初に述べた文書ＤＥ４２１４３９４Ａ１に示されている。この文書では、個々に駆動される印刷シリンダ（スレーブシャフト）の位置が、折り装置のシャフト（マスターシャフト）の位置に直接依存する。
【０１１８】
（仮想）マスターシャフトの位置からスレーブシャフトの位置を導出することは、位置修正値又は速度修正値を考慮に入れるのが好ましい。
個々の駆動装置に対するスレーブシャフト所望値の計算は、最も簡単な場合には、マスターシャフト所望値と、個々の駆動装置に対して特定の位置修正値とを加算することより成る（スレーブシャフト位置＝マスターシャフト位置＋位置修正値）。
【０１１９】
個々の駆動装置に対する所望位置の修正値は、この場合に、上位制御器により駆動制御手段に送信される。このとき、スレーブシャフトの位置は、（仮想）マスターシャフトの位置から予め定められた位置修正値だけずれる。
又、位置の修正値は、速度値（速度修正値）を積分することにより形成することもできる。この場合に、スレーブシャフトの速度は、（仮想）マスターシャフトの速度から所定の速度修正値だけずれる（スレーブシャフト速度＝マスターシャフト速度＋速度修正値）。
【０１２０】
速度修正値は、スレーブシャフトの速度修正値がマスターシャフトの速度に比例するように選択されるのが好ましい。スレーブシャフトの速度修正値は、この場合に、マスターシャフト速度に伝達比（ギア伝達係数）を乗算することにより計算される（速度修正値＝マスターシャフト速度＊ギア伝達比）。
【０１２１】
ギア伝達係数は、２つの整数を除算することにより形成された有理数（２つの歯車の歯の比）であって、ギア伝達の伝達比を表す。このように、機械的なギア伝達の関数（差動的ギア伝達）が模擬される。
【０１２２】
１つ以上の（仮想）マスターシャフトの位置が（仮想）メインマスターシャフトに依存するようなマスターシャフトのハイアラーキが存在する。ある時点において、複数の（仮想）マスターシャフト及び複数の（仮想）メインマスターシャフトが同時に存在することが考えられる。
【０１２３】
１つの駆動システムにおいて、ある時点に複数の（仮想）マスターシャフトがある場合に、１つのマスターシャフトは、種々の駆動装置グループに属する多数の個々の駆動装置に対して位置基準を供給する。
１つの駆動システムにおいて、（仮想）マスターシャフトのハイアラーキが存在する。例えば、（仮想）メインマスターシャフト及び（仮想）マスターシャフトが存在し、複数のマスターシャフトの位置がメインマスターシャフトの位置から導出される。ある時点に、複数のメインマスターシャフトが存在する。この場合に、各メインマスターシャフトは、多数のマスターシャフトに対する位置基準を供給する。
【０１２４】
又、多段マスターシャフトハイアラーキ（３段、４段・・・）を使用することも考えられる。
マスターシャフト（及びメインマスターシャフト）を予め定義しそして個々の駆動装置をマスターシャフトに依存させることは、工業用生産プラントにおいて融通性をもって生産量を変える要求に基づき、動的に行うことができる。
【０１２５】
生産グループを融通性のある仕方で形成することができ、これらグループは、１つ以上の駆動装置グループを形成する複数の駆動装置を含み、これらは、正確に同期して動作しそしてその際に（仮想）マスターシャフトの位置に依存することができる。
生産グループのハイアラーキも存在し、複数の生産グループが１つの生産メイングループに属し、そして（仮想）マスターシャフトの位置が（仮想）メインマスターシャフトの位置に依存する。
【０１２６】
ある時点において駆動システムには複数の生産グループ及び複数の生産メイングループが同時に存在する。
多数の個々の駆動装置を生産運転の時間中に一緒に接続し、個々の駆動装置がその生産運転の時間中に所定の（仮想）マスターシャフトに依存するという点で生産グループを形成することができる。生産運転が完了した後、個々の駆動装置は、新たな及び他の構成の生産グループに組み込むことができる。
【０１２７】
ある時点に駆動システムに複数の生産グループが存在し得る。各生産グループは、その位置が特定の（仮想）マスターシャフトに依存する多数の駆動装置を含む。
複数の生産グループを生産運転の時間中に一緒に接続し、生産グループのマスターシャフトが生産運転の時間中に所定の（仮想）メインマスターシャフトに依存するという点で生産メイングループを形成することができる。生産運転の終了後に、メインシャフト及び個々の駆動装置は、新たな及び異なる構成の生産メイングループ及び生産グループに組み込むことができる。
【０１２８】
ある時点に駆動システムに複数の生産メイングループが存在し得る。各生産メイングループは、その位置が特定の（仮想）メインマスターシャフトに依存する多数の（仮想）マスターシャフトを含む。
又、生産グループの多段ハイアラーキ（３段、４段・・・）を使用することもできる。
生産グループ及び生産メイングループの形成は可変であり、各場合に、特定の時間中、例えば、特定の生産運転時間中に行われる。
【０１２９】
例：
新聞印刷機において、特定の生産量（版）の同一の新聞商品（新聞発行物）が１つの生産運転において生産される。新聞発行物は、特定の範囲（ページ数）、及び個々のページの特定の色を有する。異なる新聞発行物は、異なる範囲、及び異なる色の個々のページをもつことができる。
新聞は、複数のペーパウェブを印刷することにより形成される。ペーパウェブの数は、各新聞発行物の範囲（ページ数）に基づく。
【０１３０】
各ペーパウェブは、複数の印刷シリンダによって印刷される。印刷シリンダの数、使用する印刷シリンダ及びそれらのシーケンスは、各ペーパウェブの前面及び後面に配置される新聞ページの色に基づく。
印刷後に、ペーパウェブは、一緒に導かれ、折り装置において折られて切断され、新聞が出来上がる。
ここに示す例では、各個々の印刷シリンダは、専用の駆動装置によって動かされる。印刷ユニットは、各々の場合に６個の印刷シリンダを専用の駆動装置と共に備えている。１つの印刷ユニットの駆動装置は、駆動装置グループを形成する（共通の駆動バス及び共通の駆動制御手段と共に）。折り装置は、２つの折りシリンダを含む。折り装置の駆動装置は、専用の駆動グループを形成する（共通の駆動バス及び共通の駆動制御手段と共に）。
【０１３１】
生産運転Ｐ１において、生産量１００，０００部の新聞発行物Ｚ１が生産される。新聞発行物Ｚ１は、２枚のペーパウェブを印刷することにより形成される。ペーパウェブＢ１は、８個の印刷シリンダによって印刷され、各々の場合に４つの印刷シリンダがペーパの各面に異なるカラーを有する（４／４）。ペーパウェブＢ２は、ウェブの前面に２つと後面に２つの４つの印刷シリンダにより印刷される（２／２）。印刷の後に、ペーパウェブは互いに一致するように上下に導かれ、そして折り装置において折られて切断される。折り装置は、２つの折りシリンダを含む。
【０１３２】
生産運転Ｐ１の時間中に、生産に含まれる全１４個の駆動装置は、１つの生産メイングループに属する。生産メイングループは、２つの生産グループを含む。ウェブＢ１に作用する８個の駆動装置が１つの生産グループを形成する。ウェブＢ２に作用する４つの駆動装置は、第２の生産グループを形成する。折り装置の２つの駆動装置は、生産メイングループに直接属する。
【０１３３】
（仮想）メインマスターシートの位置は、所望の生産速度から積分により計算される。個々のウェブに対する（仮想）メインシャフトの位置は、メインマスターシャフトの位置から導出される。スレーブシャフト、即ちウェブに作用する個々の印刷シリンダの駆動装置の位置は、１つのウェブに対するマスターシャフトの位置から導出される。
【０１３４】
生産運転中に、１つのペーパウェブの位置を他のペーパウェブに対して（搬送方向に）シフトし、ペーパウェブが互いに上下に一致するようにするためには、適当な生産グループのマスターシャフトの位置修正値を変更するだけでよい。
【０１３５】
生産運転中に、印刷シリンダの印刷像の位置を、同じウェブに作用する他の印刷シリンダに対して（搬送方向に）変更するためには、適当な駆動装置（スレーブシャフト）の位置修正値が適当に変更される。
【０１３６】
生産運転Ｐ１と同時に、新聞印刷機において、異なる範囲、異なる色及び異なる版レベルをもつ別の新聞発行物Ｚ２を、Ｐ１で必要とされない印刷シリンダを用いて、生産運転Ｐ２において印刷することができる。生産運転Ｐ１が完了した後に、別の新聞発行物Ｚ３が更に別の生産運転Ｐ３において印刷される。
【０１３７】
生産プラントにおける設定動作、例えば、印刷ユニットにペーパウェブを通す動作に対し、適当な生産グループを駆動システムにおいて一時的に形成することもできる。生産グループの形成は、運転中にマスターシャフトに対するスレーブシャフトの指定を変更できるという点で動的である。
【０１３８】
上記技術に鑑み、本発明の種々の変更や修正が明らかとなろう。それ故、特許請求の範囲内で、本発明を上記とは異なる仕方でも実施できることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による駆動システムのブロック図である。
【図２】同期クロック及び所望値データの種々の形式の送信を示す図である。
【図３】駆動ネットワークのトポロジーを示す図である。
【図４】駆動ネットワークの別のトポロジーを示す図である。
【図５】駆動ネットワークの更に別のトポロジーを示す図である。
【図６】駆動ネットワークの更に別のトポロジーを示す図である。
【図７】駆動ネットワークの更に別のトポロジーを示す図である。
【図８】駆動ネットワークの更に別のトポロジーを示す図である。
【図９】駆動ネットワークの更に別のトポロジーを示す図である。
【図１０】同期クロックをメインクロック及び複数の二次的なクロックに細分化するところを示す図である。
【図１１】１段のマスターシャフトハイアラーキの場合のデータセットの処理の時間シーケンスを伴う図である。
【図１２】２段のマスターシャフトハイアラーキの場合のデータセットの処理の時間シーケンスを伴う図である。
【符号の説明】
１  駆動システム
２  駆動装置グループ
３  駆動制御手段
４  駆動装置
５  モータ
６  駆動コントローラ
７  電力用電子回路
８  駆動バス
９  制御ユニット
１０  駆動データネットワーク
１１  同期クロック発生器
１２  部分ネットワーク１
１３  部分ネットワーク２
Ｓ1 ・・・ＳN   所望値データ
ＴG   グローバルな同期クロック
ＴL   ローカル同期クロック
ＴGH  グローバルな同期メインクロック
ＴGN  グローバルな同期二次クロック
Ｄ1 ・・・Ｄ7   データセット
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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