JP3950314B2 - 併設型シャフトレス輪転機及びその同期制御方法並びにマスタ信号生成装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存のシャフト駆動式輪転機に、シャフトレスで駆動する印刷ユニット等を増設した増設シャフトレス機用いて好適の、併設型シャフトレス輪転機及び併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法、並びにマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新聞等を印刷する輪転印刷機（以下、輪転機ともいう）として、主駆動モータによりラインシャフトを駆動し、このラインシャフトを通じて各印刷装置や折機等を同期させながら駆動するシャフト駆動式のものが普及しているが、近年、各印刷装置や折機等の作動要素をラインシャフトでなくそれぞれ個別の電動モータによって互いに同期して作動するように駆動させる、シャフトレス式のもの（シャフトレス機ともいう）が開発されている。
【０００３】
このシャフトレス輪転機には、ラインシャフトを全く用いないフルシャフトレス機が一般的であるが、既存のシャフト駆動式輪転機に、シャフトレスで駆動する印刷ユニット等を増設した増設シャフトレス機も開発されている。
既存の輪転機に増設を行うのは、例えば新聞のページ数を増やしたい場合や既存の輪転機がカラー印刷をできないものにおいてカラー印刷のページを作れるようにしたい場合などである。
【０００４】
既存のシャフト駆動式機のシャフトを延長してシャフト駆動式のまま増設することも可能であるが、この場合、既存のシャフト駆動式機を停止させて（即ち、ラインを停止して）増設作業をしなくてはならない。これに対して、増設シャフトレス機の場合、既存のシャフト駆動式機を停止させることなく、増設を行うことができるので、稼動率を低下させることがなく極めて有利である。
【０００５】
図７は増設シャフトレス機の構成を示す模式的な側面図であり、図７に示すように、この増設シャフトレス機は、既存のシャフト駆動式輪転機部分（既存部分）１０とこれに増設したシャフトレス機部分（増設部分）２０とからなっている。既存部分１０は、ラインシャフト１１と、このラインシャフト１１を回転駆動するモータ１２と、ラインシャフト１１にそれぞれクラッチ１３ａ〜１３ｄを介して接続されラインシャフト１１によって作動する印刷ユニット１４ａ〜１４ｃ及び折機１５等から構成されている。なお、ここでは、各印刷ユニット１４ａ〜１４ｃは、黒の他に、シアン，イエロー，マゼンタの４色によりカラー印刷を
行えるタワーユニットとして構成されている。
【０００６】
増設部分２０は、印刷ユニット２１ａ，２１ｂと、各印刷ユニット２１ａ，２１ｂの各ローラ（胴）２２をそれぞれ個別に回転駆動するモータ２３ａ〜２３ｈと、ラインシャフト１１に付設したエンコーダ２４と、エンコーダ２４の検出信号に基づいて、ラインシャフト１１と同期して回転するように各モータ２３ａ〜２３ｈの作動を制御するマスタコントローラ部２５とをそなえて構成されている。ここでは、各印刷ユニット２１ａ，２１ｂは、黒の他に、シアン，イエロー，マゼンタの４色によりカラー印刷を行えるタワーユニットとして構成されている。
【０００７】
ところで、フルシャフトレス機の場合、全てのモータがマスタコントローラの配下となり、各モータの指令値は何の制約もなく架空に内部演算で自由に生成できる方式となる。具体的には、図８に示すように、加速，減速，停止等の各操作釦からの入力信号をトリガにして、内部演算により理想的な仮想のマスタ信号を演算により生成し、このデータをベースに各モータの指令値を生成する。この結果、各モータへ送信する指令値は外乱の無い滑らかな信号となる。
【０００８】
これに対して、増設シャフトレス機の場合、既設機部分との同期運転を実現する為に、ラインシャフト１１等の既設機回転部分に、位置検出用のエンコーダ２４を設置し、エンコーダ２４からの信号データを使用してマスタコントローラ部２５で各モータ２３ａ〜２３ｈの指令値を生成する方式となる。
フルシャフトレス機との決定的な違いは、マスタコントローラ部での指令値演算において、エンコーダの信号をマスタ信号として使用していることである。
【０００９】
この場合のマスタ信号は、既設機部分に取り付けられたエンコーダからの信号となるので、当然の如く、機械的なねじれやバックラッシュなどのシャフト駆動式機に特有の外乱成分を含んだ不安定な信号となるので、図９に示すように、エンコーダの信号をフィルタリング処理して、スムーズなデータとした後にマスタ信号生成し、各モータの指令値生成に使用することが必要となる。
【００１０】
すなわち、増設した印刷ユニット内の各モータは、見当精度キープの為に非常に高度な同期制御性能が要求される。この為、マスタ信号が外乱成分を含んだ不安定な信号であって指令値が滑らかに変化しないと、各モータの同期制御性能の悪化に繋がり、見当精度を確保し難くなってしまう。このため、上述のように、エンコーダ信号をしっかりフィルタリングして滑らかにした後で、各モータの指令値演算を行う必要があるのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタリングに関して、守るべき絶対条件が次のように２点ある。
▲１▼増設シャフトレス部は折機に対して位置関係を保って同期制御する必要がある。よって、フィルタリング処理の前と後とでパルス数の総数が変化するようなフィルタリングは、折機と印刷部との位置関係が徐々にずれていってしまい、このずれが許容限度を超えてしまうため、使用不可である。
このため、一次遅れ，二次遅れフィルタは使用できず、繰越し方式のリミット処理や移動平均処理が使用可能となる。
【００１２】
▲２▼フィルタリング前後でトータルパルス数の収支が合う方式でも、フィルタリングを強く効かせすぎて、時間遅れや溜り量（排出のタイミング待ち量）が瞬間的にでも増大し過ぎると、印刷部の折機との位置関係のずれが許容範囲を越え、印刷物のカットオフずれが発生し始める為、有る一定範囲内に収めておく必要がある。
【００１３】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、シャフト駆動部分とシャフトレス駆動部分とが併設されたシャフトレス混在輪転機において、シャフトレス駆動の印刷ユニット内の各モータの指令値が滑らかに変化するようにしてその同期制御性能を確保できるようにしながら、フィルタリング前後でトータルパルス数の収支を合わせるとともに時間遅れや溜り量（排出のタイミング待ち量）が瞬間的に増大し過ぎないようにして折機と印刷部との位置関係を適正範囲内に保持することができるようにした、併設型シャフトレス輪転機及び併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法、並びにマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の併設型シャフトレス輪転機（請求項１）は、ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を検出する位置検出用エンコーダと、該位置検出用エンコーダからの検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成手段を有し、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成手段により生成された該マスタ信号に応じて制御する制御手段とをそなえ、該マスタ信号生成手段は、該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、該基準速度設定手段で設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、該検出信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、該溜まり量記憶手段に記憶された該溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に上記所要の補正量を増減調整する補正量調整手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１５】
該マスタ信号算出手段には、該補正信号を移動平均処理して該マスタ信号を算出する移動平均処理手段がそなえられていることが好ましい（請求項２）。
該モータのエンコーダ分解能が、該回転速度検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定されている場合、該移動平均処理手段は、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算することによって該移動平均処理を行うことが好ましい（請求項３）。
【００１６】
該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定されている場合、該移動平均処理手段は、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号に予め設定された係数を乗算して増幅し、この増幅値を積算した積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算し且つ該係数で除算することによって該移動平均処理を行うことも好ましい（請求項４）。
【００１７】
本発明のもう１つの併設型シャフトレス輪転機（請求項５）は、ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を検出する位置検出用エンコーダと、該位置検出用エンコーダからの検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成手段を有し、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成手段により生成された該マスタ信号に応じて制御する制御手段とをそなえ、該マスタ信号生成手段は、該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、該基準速度設定手段で設定された該基準速度を中心に許容速度領域を設け、該検出信号を該許容速度領域内にクリップ処理してこのクリップ処理信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、該マスタ信号算出手段での該クリップ処理によって残留した速度分である該検出信号と該クリップ処理信号との差（＝該検出信号−該クリップ処理信号）に応じた速度分を積算して溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、該検出信号が該許容速度領域内にある場合に、該クリップ処理前の該検出信号に該溜まり量を加算補正して該溜まり量記憶手段から該溜まり量を放出する溜まり量放出手段とをそなえていることを特徴としている。
上記の各基準速度設定手段は、該検出信号をスムージング処理する一次遅れフィルタ又は二次遅れフィルタがそなえられていることが好ましい（請求項６）。
【００１８】
本発明の併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法（請求項７）は、ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、上記の各モータを該ラインシャフトの動きに応じて同期制御する方法であって、該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を位置検出用エンコーダによって検出する検出ステップと、該検出ステップで検出された検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成ステップと、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成ステップにより生成された該マスタ信号に応じて制御する制御ステップとをそなえ、該マスタ信号生成ステップは、該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、該検出信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、該溜まり量記憶ステップに記憶された該溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に上記所要の補正量を増減調整する補正量調整ステップとをそなえていることを特徴としている。
【００１９】
該マスタ信号算出ステップには、該補正信号を移動平均処理して該マスタ信号を算出する移動平均処理ステップがそなえられることが好ましい（請求項８）。
該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定されている場合、該移動平均処理ステップでは、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算することによって該移動平均処理を行うことが好ましい（請求項９）。
【００２０】
該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定されている場合、該移動平均処理手段ステップでは、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号に予め設定された係数を乗算して増幅し、この増幅値を積算した積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算し且つ該係数で除算することによって該移動平均処理を行うことが好ましい（請求項１０）。
【００２１】
本発明のもう１つの併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法（請求項１１）は、ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、上記の各モータを該ラインシャフトの動きに応じて同期制御する方法であって、該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を位置検出用エンコーダによって検出する検出ステップと、該検出ステップにより検出された検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成ステップと、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成ステップにより生成された該マスタ信号に応じて制御する制御ステップとをそなえ、該マスタ信号生成ステップは、該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、該基準速度設定ステップで設定された該基準速度を中心に許容速度領域を設け、該検出信号を該許容速度領域内にクリップ処理してこのクリップ処理信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、該マスタ信号算出ステップでの該クリップ処理によって残留した速度分である該検出信号と該クリップ処理信号との差（＝該検出信号−該クリップ処理信号）に応じた速度分を積算して溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、該検出信号が該許容速度領域内にある場合に、該クリップ処理前の該検出信号に該溜まり量を加算補正して該溜まり量記憶ステップで記憶された該溜まり量を放出する溜まり量放出ステップとをそなえていることを特徴としている。
上記の各基準速度設定ステップでは、一次遅れフィルタ又は二次遅れフィルタによって該検出信号をスムージング処理することが好ましい（請求項１２）。
【００２２】
本発明のマスタ信号生成装置（請求項１３）は、ラインシャフトにより駆動されるシャフト駆動部分と、専用モータにより駆動されるシャフトレス駆動部分とが併設された輪転機にそなえられ、該専用モータに制御指令するためのマスタ信号を生成するマスタ信号生成装置であって、該ラインシャフトの位置信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、該基準速度設定手段で設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、該速度信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、該溜まり量記憶手段に記憶された溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に該補正量を増減調整する補正量調整手段とをそなえていることを特徴としている。
【００２３】
本発明のマスタ信号生成方法（請求項１４）は、ラインシャフトにより駆動されるシャフト駆動部分と、専用モータにより駆動されるシャフトレス駆動部分とが併設された輪転機における、該専用モータに制御指令するためのマスタ信号を生成するマスタ信号生成方法であって、該ラインシャフトの位置信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、該基準速度設定ステップで設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、該速度信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、溜まり量記憶ステップで記憶された溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に該補正量を増減調整する補正量調整ステップとをそなえていることを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
まず、第１実施形態について説明すると、図１〜図３は本発明の第１実施形態にかかる増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法を説明するもので、図１はそのマスタ信号生成装置を示す模式的構成図、図２は本装置によるマスタ信号の生成過程を説明する図、図３は本装置による移動平均処理における分解能向上の処理方式を説明する図である。
【００２５】
本実施形態にかかる輪転機は、図７を参照して既に説明したように、既存のシャフト駆動式輪転機部分（既存部分）１０とこれに増設したシャフトレス機部分（増設部分）２０とからなる増設シャフトレス機である。ただし、本発明の適用対象の輪転機は、シャフト駆動式輪転機部分１０とシャフトレス機部分とが併設されたもの（併設型シャフトレス輪転機）であればよく、いずれが既存部分でいずれが増設部分かは問わない。
【００２６】
図７に示すように、既存部分１０は、ラインシャフト１１と、このラインシャフト１１を回転駆動するモータ１２と、ラインシャフト１１にそれぞれクラッチ１３ａ〜１３ｄを介して接続されラインシャフト１１によって作動する印刷ユニット１４ａ〜１４ｃ及び折機１５等から構成されている。増設部分２０は、印刷ユニット２１ａ，２１ｂと、各印刷ユニット２１ａ，２１ｂの各ローラ（胴）２２をそれぞれ個別に回転駆動するモータ２３ａ〜２３ｈと、ラインシャフト１１に付設したエンコーダ２４と、エンコーダ２４の検出信号に基づいて、ラインシャフト１１と同期して回転するように各モータ２３ａ〜２３ｈの作動を制御するマスタコントローラ部２５等から構成されている。
【００２７】
ここでは、印刷ユニット１４ａ〜１４ｃも、黒の他に、シアン，イエロー，マゼンタの４色によりカラー印刷を行えるタワーユニットとして構成され、各印刷ユニット２１ａ，２１ｂも、黒の他に、シアン，イエロー，マゼンタの４色によりカラー印刷を行えるタワーユニットとして構成されている。もちろん、これらの各印刷ユニット１４ａ〜１４ｃ，２１ａ，２１ｂは、これに限定されるものではない。例えば、黒及び他の１色の２色で印刷できるプリントスポットユニット或いは黒のみで印刷するプリントユニット等として構成してもよい。
【００２８】
そして、ラインシャフト１１等の既設機回転部分に、既設機の回転に応じて移動する部位の位置（或いは速度）を検出する位置検出用（或いは速度検出用）のエンコーダ（ラインシャフトエンコーダともいう）２４を設置し、このエンコーダ２４からの信号データを使用してマスタコントローラ２５部のマスタ信号生成装置（マスタ信号生成手段）３０（図１参照）で各モータ２３ａ〜２３ｈの指令値のためのマスタ信号を生成し、位置指令値生成部（制御手段）３８により該マスタ信号に応じて各モータ２３ａ〜２３ｈの指令値を生成して各モータ２３ａ〜２３ｈを制御するようになっている。
【００２９】
マスタ信号生成装置（マスタコントローラフィルタ処理部ともいう）３０は、図１に示すように、エンコーダ２４からのパルス信号を所定のスキャン周期（数msec程度）でカウントするカウンターユニット３１と、カウンターユニット３１を介して入力された検出信号Ｎ（パルス／スキャン）をスムージング処理して基準速度Ｎ0を設定する基準速度設定部（基準速度設定手段）３２と、基準速度設定部３２で設定された基準速度Ｎ0に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号Ｎcに基づいてマスタ信号Ｎmを算出するマスタ信号算出部（マスタ信号算出手段）３３と、検出信号Ｎと補正信号Ｎcとの差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶部（溜まり量記憶手段）３４と、溜まり量記憶部３４に記憶された溜まり量が予め設定された境界値を超えたら溜まり量が減少する側に所要の補正量を増減調整する補正量調整部（補正量調整手段）３５とをそなえている。
【００３０】
基準速度設定部３２では、改良フィルタ（二次遅れフィルタ）３２ａがそなえられ、二次遅れフィルタ処理によって検出信号Ｎをスムージング処理するようになっている。このスムージング処理は、このほか、移動平均処理を用いて行ってもよい。
マスタ信号算出部３３は、検出信号Ｎinを、基準速度Ｎ0に所要の補正量Δｄを加算補正して得られる補正信号Ｎc（＝Ｎ0＋Δｄ）にリミット処理する機能３６をそなえるが、上述のように、補正量Δｄは溜まり量の大きさ（溜まり具合）に応じて増減調整されるので、リミット処理もこれに応じた処理をすることになるため、このリミット処理機能を学習リミット処理手段３６と呼ぶ。
【００３１】
つまり、図２に示すように、学習リミット処理手段３６では、基準速度Ｎ0（パルス／スキャン）に対するリミット値を上限と下限とで１本化し（即ち、リミット処理を帯域ではなく幅を持たない１つの値にする）、且つ、リミット位置Δｄを溜り量に応じて自動的に変化させる方式としている。
さらに、マスタ信号算出部３３は、この学習リミット処理手段３６の出力信号Ｎout（＝補正信号Ｎc）を移動平均処理してマスタ信号Ｎmとして出力する移動平均処理部（移動平均処理手段）３７をそなえ、移動平均処理部３７から出力されたマスタ信号Ｎmが位置指令値生成部３８に送られて、ここでマスタ信号Ｎmに基づいて位置指令値（モータ指令値）が演算によって生成されるようになっている。
【００３２】
ここで、補正量調整部３５で行なわれる補正量Δｄの増減調整を具体的に説明する。
▲１▼まず、マシン起動時はリミットΔｄ値を０としてスタートする。▲２▼その後、溜まり量（溜まりパルス）の値を監視しながら、以下の方法によりΔｄを自動シフトする。なお、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，ＰｎはΔｄをシフトさせる溜まりパルス量のポイント（境界値）であり、ΔＰはヒステリシス量である。
【００３３】
Ａ）溜まりパルス量がプラス値の場合
▲３▼溜まりパルス量が、Ｐ１＋ΔＰを超えたら、Δｄをプラス方向へ１シフトさせる。▲４▼その後、溜まりパルス量が更に増え、Ｐ２＋ΔＰを超えたら、Δｄを更にプラス方向へ１シフトさせる。▲５▼その後、溜まりパルス量が更に増え、Ｐ３＋ΔＰを超えたら、Δｄを更にプラス方向へ１シフトさせる。このように、溜まりパルス量がＰｎ＋ΔＰを超えたら、Δｄをプラス方向へ１シフトさせる処理を行う。
【００３４】
▲６▼また、上記プラス方向へのシフトの過程で、溜まりパルス量が（境界値−ΔＰ）よりも減ったら、デルタｄをマイナス方向へ１戻す。
Ｂ）溜まりパルス量がマイナス値の場合
▲３▼´溜まりパルス量が−Ｐ１−ΔＰ未満になったら、Δｄをマイナス方向へ１シフトさせる。▲４▼´その後、溜まりパルス量が更に減り、−Ｐ２−ΔＰ未満になったら、Δｄをさらにマイナス方向へ１シフトさせる。▲５▼´その後、溜まりパルス量が更に減り−Ｐ３−ΔＰ未満になったらさらにマイナス方向へ１シフトさせる。このように、溜まりパルス量が−Ｐｎ−ΔＰ未満になったら、Δｄをマイナス方向へ１シフトさせる処理を行う。
【００３５】
▲６▼´また、上記マイナス方向へのシフトの過程で、溜まりパルス量が（境界値＋ΔＰ）よりも増えたら、デルタｄをプラス方向へ１戻す。
なお、ヒステリシス量ΔＰは、溜まりパルス量が基本単位Ｐｎの整数倍付近に行った場合におけるΔｄのシフトチャタリング防止の為に設けている。
また、Ｐ１〜Ｐｎ（以下シフト関数と称す）の調整方法は、定速，加減速で実際の溜り量をモニターして、（１）ピーク値が大きい場合には、シフト関数のレベルを下げ、シフトする間隔を短くする。（２）また、ピーク値が小さい場合は、シフト関数のレベルを上げ、シフトする間隔を短くする。
【００３６】
ところで本学習リミット処理部３６による処理方式においては、溜まりパルスの量に応じて常に最適にリミット位置が移動する為、Ｐｎの値さえ最適に設定しておけば、加減速時の基準速度Ｎ0と実速度（検出速度）Ｎとの差が増大しても弊害は発生しない。このため、基準速度Ｎ0生成の為のスムージング処理をより強力にして、全周波数域の外乱に対しても基準速度Ｎ0を安定化できるようになっている。
【００３７】
具体的な実施例としては、フィルタリング処理に、低周波の外乱をもしっかり減衰させる二次遅れフィルタを用いて行うようにしている。もちろん、低周波の外乱減衰性は劣るが一次遅れフィルタを用いてもよい。
ところで、各印刷モータのエンコーダ分解能（パルス／ｒｅｖ）はマスタエンコーダ２４のそれに比べて高く、分解能比（印刷モータのエンコーダ分解能／マスタエンコーダ２４の分解能）がＲ倍（１≪Ｒ）になっているのが一般的である。この為、指令値生成時には、この分解能の差を補うように、マスタエンコーダ２４の信号を分解能比Ｒ倍する必要がある。
【００３８】
単純にＲ倍する方式においては、マスタエンコーダの１（パルス／ｒｅｖ）変化に対し、指令値はＲ（パルス／ｒｅｖ）変化する為、指令値の最小刻みがＲ（パルス／ｒｅｖ）となり、モータエンコーダの分解能をフルに使用しないことになる為、移動平均処理部３７において、マスタエンコーダ２４の移動平均処理を利用してこの点を改善している。
【００３９】
つまり、移動平均処理を行いながら分解能の差を補う場合、図３（ａ）に示すように、マスタエンコーダ２４からの信号（マスタデータ）Ｘｎの移動平均（即ち、ΣＸｎ／ｎ）を算出した上で、Ｒ倍して分解能合わせを行うのが一般的である（従来方式）。
これに対して、本装置では、第１改良方式として、図３（ｂ）に示すように、マスタエンコーダ２４からのサンプリング数ｎ個の信号（マスタデータ）Ｘｎの和ΣＸｎを、予めＲ倍して分解能合わせを行った上で、サンプリング数ｎで除算（１／ｎ倍）するようにしている。
【００４０】
計算機における演算では、端数の切り捨てによって丸め誤差が生じるが、図３（ａ）に示すように、演算の最後にＲ倍するよりも、図３（ｂ）に示すように、演算の初期にＲ倍した方がこの丸め誤差を少なくすることができ、各印刷モータのエンコーダ分解能を生かしたより高精度の制御を行うことができる。
また、本装置では、第２改良方式として、図３（ｃ）に示すように、マスタエンコーダ２４からの信号（マスタデータ）Ｘｎを予め係数Ｋ（１≪Ｋ）倍してこの値Ｋ・Ｘｎの和ΣＫ・ＸｎをＲ倍して分解能合わせを行った上で、サンプリング数ｎで除算（１／ｎ倍）し、且つ、係数Ｋで除算（１／Ｋ倍）するようにしている。
図３（ｂ）に示すように、予め係数Ｋによってマスタデータを増幅しておけば、上記の丸め誤差をより少なくすることができ、各印刷モータのエンコーダ分解能をさらに生かしたより高精度の制御を行うことができ、特に、ｎが比較的小さい場合に有効である。
【００４１】
本発明の第１実施形態としての増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法は、上述のように構成されているので、本学習リミット処理部３６によるマスタエンコーダのフィルタリング後の値は、下記の通り一意に決定される。
Ｎout＝基準速度Ｎ0＋Δｄ
ここで、基準速度Ｎ0は、上記のようにフィルタリング強化により従来より安定性が増しており、Δｄに関しても前回処理時と比べて最大でも１パルスしか変化しない。したがって、出力信号Ｎoutは入力信号Ｎinの外乱に殆ど影響を受けない非常に滑らかな信号とすることができ、印刷部の各モータ２３ａ〜２３ｄ又は２３ｅ〜２３ｈの相互の同期制御性能を向上させることができ、見当精度を高レベルに保持することができる。
【００４２】
また、溜まりパルス量に応じて、リミット位置Δｄを自動変更する方式をとっているので、溜まりパルス量が一方的に溜まることが無く、シャフト駆動式輪転機部分（既存部分）１０とシャフトレス機部分（増設部分）２０との位置関係のずれが抑制されて、断裁ずれが起こらないようにできる。
また、溜まりパルス量のピーク値も、溜まりパルス用シフト関数の調整により、容易にコントロール可能となる。
【００４３】
さらに、このマスタ信号生成方法では、加減速，急停止といった過渡状態でも、リミット位置Δｄを状況に対応させながら徐々に調整して、出力信号Ｎoutを滑らかな信号としながら溜まりパルス量の増大を抑えることができるため、一定速，加減速，急停止で、処理を切り替えて実施していたフィルタリング処理を共通処理で実施できるようになり、制御装置（プログラムを含む）が簡素化されるとともに、設定すべきパラメータ数の削減、及び、調整の容易化を実現できる。
また、マスタエンコーダ フィルタリング処理（例：移動平均処理）の除算処理を、各モータの指令値演算の為の掛け算（エンコーダ分解能換算）の後段に持って行くことにより、指令値の分解能を上げ、各印刷モータのエンコーダ分解能を生かしたより高精度の制御を行うことができる。
【００４４】
次に、第２実施形態について説明すると、図４〜図６は本発明の第２実施形態にかかる増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法を説明するもので、図４はそのマスタ信号生成装置を示す模式的構成図、図５は本装置によるマスタ信号の生成過程を説明する図、図６はマスタ信号の生成時の特殊状況を説明する図である。図４〜図６において、図１〜図３と同符号は同様のものを示し、説明は省略又は簡略する。また、本実施形態にかかる輪転機は、第１実施形態と同様のものであり、ここでは説明を省略する。
【００４５】
本実施形態のマスタ信号生成装置（マスタコントローラフィルタ処理部ともいう）３０´は、図４に示すように、第１実施形態と同様のカウンターユニット３１と、カウンターユニット３１を介して入力された検出信号Ｎ（パルス／スキャン）をスムージング処理して基準速度Ｎ0を設定する基準速度設定部（基準速度設定手段）３２´と、基準速度設定部３２´で設定された基準速度Ｎ0を中心に許容速度領域を設け、検出信号を許容速度領域内にクリップ処理してこのクリップ処理信号に基づいてマスタ信号Ｎmを算出するマスタ信号算出部（マスタ信号算出手段）３３´と、マスタ信号算出部３３´でのクリップ処理によって残留した速度分を積算して溜まり量として記憶する溜まり量記憶部（溜まり量記憶手段）３４´と、検出信号が許容速度領域内にある場合に、クリップ処理前の検出信号に溜まり量を加算補正して溜まり量記憶部３４´から溜まり量を放出する溜まり量放出部（溜まり量放出手段）３５´とをそなえている。
【００４６】
基準速度設定部３２´では、一次遅れフィルタ３２ａ´がそなえられ、一次遅れフィルタ処理によって検出信号Ｎをスムージング処理するようになっている。このスムージング処理は、このほか、移動平均処理を用いて行ってもよい。
なお、マスタ信号算出部３３´は、検出信号を該許容速度領域内にクリップ処理するリミット処理手段３６´が設けられている。
【００４７】
このリミット処理手段３６´では、図５に示すように、毎回のパルスカウント数ｎ（パルス／スキャン）を、一次遅れフィルタなどによりスムーズ化したしたものを基準速度Ｎ0（パルス／スキャン）としてリミット処理の基準地点とし、この基準に対して、プラス方向巾Δ１、及び、マイナス方向巾Δ２を設定する。入力パルスＮin（パルス／スキャン）に関して具体的には以下のようにリミット処理を行うようになっている。
[ケース１]
Ｎ0−Δ２≦Ｎin≦Ｎ0＋Δ１→Ｎout＝Ｎin
[ケース２]
Ｎin＞Ｎ0＋Δ１→Ｎout＝Ｎ0＋Δ１ 溜まりパルスカウント増
[ケース３]
Ｎin＜Ｎ0−Δ２→Ｎout＝Ｎ0−Δ２ 溜まりパルスカウント減
本発明の第２実施形態としての増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法は、上述のように構成されているので、基本的に、入力段の信号の暴れを−Δ２〜＋Δ１の範囲に納めることができ、且つ、リミット処理により溢れたパルス量は捨てず累計し、次回に回す処理により、フィルタ前後でのパルス総計を合うようにすることができる。
【００４８】
ただし、本装置及び方法では、以下の課題が残り、この点では、第１実施形態のものの方が優れている。
つまり、この装置及び方法では、Δ１，Δ２は、信号の暴れを取るには、できるだけ小さくする必要がある。しかし、小さくし過ぎると、溜まりパルス量のピーク値が大きくなりカットオフずれの問題が生じる為、たまりパルス量の推移を観察して安全な(やや大きめの)値に設定することになるため、外乱減衰効果を犠牲にすることがある。
【００４９】
また、基準速度Ｎ0は、スムージングフィルタ(一次遅れフィルタ)により生成した基準速度であるが、フィルタ効果の弊害として実際の速度に対して時間遅れの伴った速度となる。そして、一定速運転中は、時間遅れが有っても、基準速度≒実速度となり問題ないが、
加速中は、 基準速度Ｎ0＜実速度Ｎ
減速中は、 基準速度Ｎ0＞実速度Ｎ
となる。
【００５０】
このため、Δ１，Δ２は、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、一定速及び加減速，急停止時でその都度切り替える必要が生じる。
また、加減速中（特に加減速ポイント）は既設機械部分に取り付けたエンコーダ信号の変動が大きくなり、一定速時のリミットの巾のままだと溜まりパルス量が増大する為に、リミットの巾を広げる必要があるなど、パターン管理及び最適値の設定が煩雑になる。
【００５１】
また、別の機械に増設をした場合は、上記設定値は再度調整する必要があるなど汎用性が低い方法となる。
基準速度Ｎ0は、毎回のパルスカウント数（Ｎパルス／スキャン）を、一次遅れフィルタなどによりスムージングして生成した速度とはいえ、全周波数帯域に渡って、完全にスムージングしている訳ではなく、特に、数Ｈｚレベルの低い周波数の変動に対しては、減衰効果が低く、一定速度においても、数Ｈｚレベルの低い外乱成分がある場合は、基準速度Ｎ0は外乱成分と同じ周波数で変動することになる。
【００５２】
結果、いくらリミット巾を狭めてフィルタリングしても、出力に同じ周波数の外乱成分が出力される（当然減衰はされるが）ことになり、各モータの指令値にも低周波の外乱が混入されることになる。
本現象を回避するには、基準速度Ｎ0生成用のフィルタリングを強化して（例えば時定数を大きくして）低周波数まで外乱をしっかり減衰させる必要があるが、これをやると基準速度Ｎ0と実速度間の時間遅れを増大させることになり、加減速ポイント時の溜まりパルス量を増大させる結果となり、リミットの巾を広げる必要が生じるため、これらをバランスさせたものに設定する必要がある。
【００５３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の併設型シャフトレス輪転機（請求項１）及び併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法（請求項７）並びにマスタ信号生成装置（請求項１３）及びマスタ信号生成方法（請求項１４）によれば、シャフトレス駆動部分の各モータを制御するマスタ信号を、ラインシャフト側の検出信号をスムージング処理して設定した基準速度に、所要の補正量を加算して得られる補正信号に基づいて算出することができる。そして、この際の所要の補正量は、検出信号と補正信号との差分の積算値を溜まり量として算出し、この溜まり量が予め設定された境界値を超えたらこの溜まり量が減少する側に補正量を増減調整することができる。
【００５５】
このため、溜まり量が境界値を頻繁に超えない限り、補正信号は安定し、補正信号から算出するマスタ信号を安定させることができる。しかも、溜まり量が境界値を超えたら、この溜まり量が減少する側に補正量を増減調整するので、溜まり量が増加することが回避され、ラインシャフト側の移動量とシャフトレス駆動部分の移動量とが差を生じないようにすることができ、また、溜まり量が境界値を頻繁に超えにくくなる。
【００５６】
したがって、シャフトレス駆動の印刷ユニット内の各モータの指令値が滑らかに変化するようになり相互のモータの同期制御性能を確保できるとともに、マスタ信号生成（フィルタリング）の前後でトータルパルス数の収支を合わせるとともに時間遅れや溜り量（排出のタイミング待ち量）が瞬間的に増大し過ぎないようにすることができ、例えば折機と印刷部との位置関係を適正範囲内に保持することができるようになる。
【００５７】
さらに、補正値信号を移動平均処理して該マスタ信号を算出するように構成すれば、マスタ信号をより安定させることができ、シャフトレス駆動の印刷ユニット内の各モータの指令値をより滑らかにして、相互のモータの同期制御性能を向上させることができる（請求項２，８）。
この場合、該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍と該位置検出用エンコーダの分解能よりも高く設定されていれば、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定数の該補正速度値信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算することで該移動平均処理を行うと、該モータのエンコーダ分解能を有効に利用して、制御精度や制御応答性を向上させながら、上記効果を得られる（請求項３，９）。
【００５８】
該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍と該位置検出用エンコーダの分解能よりも高く設定されている場合、さらに、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定数の該補正速度値信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算し且つ該所定数で除算することで該移動平均処理を行うと、該モータのエンコーダ分解能をさらに有効に利用して、制御精度や制御応答性をさらに向上させながら、上記効果を得られる（請求項４，１０）。
【００５９】
本発明の併設型シャフトレス輪転機（請求項５）及び併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法（請求項１１）によれば、検出信号をスムージング処理して得られる基準速度を中心に許容速度領域を設け、ラインシャフト側の検出信号が該許容速度域内にクリップ処理されるので、このクリップ処理した信号に基づいてマスタ信号を生成すれば、マスタ信号を安定させることができる。
【００６０】
また、クリップ処理によって残留した速度分である該検出信号と該クリップ処理信号との差に応じた速度分を積算して溜まり量として算出し、検出信号が許容域内にある場合に、クリップ処理の検出信号に溜まり量を加算して放出することで、マスタ信号を安定させながら、溜まり量の減少を促進することができる。
したがって、シャフトレス駆動の印刷ユニット内の各モータの指令値が滑らかに変化するようになり相互のモータの同期制御性能を確保できるとともに、マスタ信号生成（フィルタリング）の前後でトータルパルス数の収支を合わせるとともに時間遅れや溜り量（排出のタイミング待ち量）が瞬間的に増大し過ぎないようにすることができ、例えば折機と印刷部との位置関係を適正範囲内に保持することができるようになる。
【００６１】
検出信号をスムージングして基準速度を設定する際に一次遅れフィルタ又は二次遅れフィルタを用いれば、安定した基準速度を容易に設定することができる（請求項６，１２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置を示す模式的構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるマスタ信号の生成過程を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる移動平均処理における分解能向上の処理方式を説明する図であって、（ａ）は従来方式を示し、（ｂ）は本実施形態にかかる第１方式を示し、（ｃ）は本実施形態にかかる第２方式を示す。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置を示す模式的構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかるマスタ信号の生成過程を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるマスタ信号の生成時の特殊状況を説明する図であって、（ａ）は通常状況の例を示し、（ｂ）〜（ｄ）は特殊状況の例を示す。
【図７】一般的な増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）の例を示す模式的側面図である。
【図８】従来のフルシャフトレス機にかかるマスタ信号生成の概要を説明する図である。
【図９】従来の増設シャフトレス機にかかるマスタ信号生成の概要を説明する図である。
【符号の説明】
１０ シャフト駆動式輪転機部分（既存部分）
１１ ラインシャフト
１２ モータ
１３ａ〜１３ｄ クラッチ
１４ａ〜１４ｃ 印刷ユニット
１５ 折機
２０ シャフトレス機部分（増設部分）
２１ａ，２１ｂ 印刷ユニット
２２ ローラ（胴）
２３ａ〜２３ｈ モータ
２４ エンコーダ
２５ マスタコントローラ部
３０，３０´ マスタ信号生成装置（マスタ信号生成手段）
３１ カウンターユニット
３２，３２´ 基準速度設定部（基準速度設定手段）
３２ａ 改良フィルタ（二次遅れフィルタ）
３２ａ´ 一次遅れフィルタ
３３，３３´ マスタ信号算出部（マスタ信号算出手段）
３４，３４´ 溜まり量記憶部（溜まり量記憶手段）
３５ 補正量調整部（補正量調整手段）
３５´ 溜まり量放出部（溜まり量放出手段）
３６ 学習リミット処理手段
３６´ リミット処理手段
３７ 移動平均処理部（移動平均処理手段）
３８ 位置指令値生成部（制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存のシャフト駆動式輪転機に、シャフトレスで駆動する印刷ユニット等を増設した増設シャフトレス機用いて好適の、併設型シャフトレス輪転機及び併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法、並びにマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新聞等を印刷する輪転印刷機（以下、輪転機ともいう）として、主駆動モータによりラインシャフトを駆動し、このラインシャフトを通じて各印刷装置や折機等を同期させながら駆動するシャフト駆動式のものが普及しているが、近年、各印刷装置や折機等の作動要素をラインシャフトでなくそれぞれ個別の電動モータによって互いに同期して作動するように駆動させる、シャフトレス式のもの（シャフトレス機ともいう）が開発されている。
【０００３】
このシャフトレス輪転機には、ラインシャフトを全く用いないフルシャフトレス機が一般的であるが、既存のシャフト駆動式輪転機に、シャフトレスで駆動する印刷ユニット等を増設した増設シャフトレス機も開発されている。
既存の輪転機に増設を行うのは、例えば新聞のページ数を増やしたい場合や既存の輪転機がカラー印刷をできないものにおいてカラー印刷のページを作れるようにしたい場合などである。
【０００４】
既存のシャフト駆動式機のシャフトを延長してシャフト駆動式のまま増設することも可能であるが、この場合、既存のシャフト駆動式機を停止させて（即ち、ラインを停止して）増設作業をしなくてはならない。これに対して、増設シャフトレス機の場合、既存のシャフト駆動式機を停止させることなく、増設を行うことができるので、稼動率を低下させることがなく極めて有利である。
【０００５】
図７は増設シャフトレス機の構成を示す模式的な側面図であり、図７に示すように、この増設シャフトレス機は、既存のシャフト駆動式輪転機部分（既存部分）１０とこれに増設したシャフトレス機部分（増設部分）２０とからなっている。既存部分１０は、ラインシャフト１１と、このラインシャフト１１を回転駆動するモータ１２と、ラインシャフト１１にそれぞれクラッチ１３ａ〜１３ｄを介して接続されラインシャフト１１によって作動する印刷ユニット１４ａ〜１４ｃ及び折機１５等から構成されている。なお、ここでは、各印刷ユニット１４ａ〜１４ｃは、黒の他に、シアン，イエロー，マゼンタの４色によりカラー印刷を
行えるタワーユニットとして構成されている。
【０００６】
増設部分２０は、印刷ユニット２１ａ，２１ｂと、各印刷ユニット２１ａ，２１ｂの各ローラ（胴）２２をそれぞれ個別に回転駆動するモータ２３ａ〜２３ｈと、ラインシャフト１１に付設したエンコーダ２４と、エンコーダ２４の検出信号に基づいて、ラインシャフト１１と同期して回転するように各モータ２３ａ〜２３ｈの作動を制御するマスタコントローラ部２５とをそなえて構成されている。ここでは、各印刷ユニット２１ａ，２１ｂは、黒の他に、シアン，イエロー，マゼンタの４色によりカラー印刷を行えるタワーユニットとして構成されている。
【０００７】
ところで、フルシャフトレス機の場合、全てのモータがマスタコントローラの配下となり、各モータの指令値は何の制約もなく架空に内部演算で自由に生成できる方式となる。具体的には、図８に示すように、加速，減速，停止等の各操作釦からの入力信号をトリガにして、内部演算により理想的な仮想のマスタ信号を演算により生成し、このデータをベースに各モータの指令値を生成する。この結果、各モータへ送信する指令値は外乱の無い滑らかな信号となる。
【０００８】
これに対して、増設シャフトレス機の場合、既設機部分との同期運転を実現する為に、ラインシャフト１１等の既設機回転部分に、位置検出用のエンコーダ２４を設置し、エンコーダ２４からの信号データを使用してマスタコントローラ部２５で各モータ２３ａ〜２３ｈの指令値を生成する方式となる。
フルシャフトレス機との決定的な違いは、マスタコントローラ部での指令値演算において、エンコーダの信号をマスタ信号として使用していることである。
【０００９】
この場合のマスタ信号は、既設機部分に取り付けられたエンコーダからの信号となるので、当然の如く、機械的なねじれやバックラッシュなどのシャフト駆動式機に特有の外乱成分を含んだ不安定な信号となるので、図９に示すように、エンコーダの信号をフィルタリング処理して、スムーズなデータとした後にマスタ信号生成し、各モータの指令値生成に使用することが必要となる。
【００１０】
すなわち、増設した印刷ユニット内の各モータは、見当精度キープの為に非常に高度な同期制御性能が要求される。この為、マスタ信号が外乱成分を含んだ不安定な信号であって指令値が滑らかに変化しないと、各モータの同期制御性能の悪化に繋がり、見当精度を確保し難くなってしまう。このため、上述のように、エンコーダ信号をしっかりフィルタリングして滑らかにした後で、各モータの指令値演算を行う必要があるのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタリングに関して、守るべき絶対条件が次のように２点ある。
▲１▼増設シャフトレス部は折機に対して位置関係を保って同期制御する必要がある。よって、フィルタリング処理の前と後とでパルス数の総数が変化するようなフィルタリングは、折機と印刷部との位置関係が徐々にずれていってしまい、このずれが許容限度を超えてしまうため、使用不可である。
このため、一次遅れ，二次遅れフィルタは使用できず、繰越し方式のリミット処理や移動平均処理が使用可能となる。
【００１２】
▲２▼フィルタリング前後でトータルパルス数の収支が合う方式でも、フィルタリングを強く効かせすぎて、時間遅れや溜り量（排出のタイミング待ち量）が瞬間的にでも増大し過ぎると、印刷部の折機との位置関係のずれが許容範囲を越え、印刷物のカットオフずれが発生し始める為、有る一定範囲内に収めておく必要がある。
【００１３】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、シャフト駆動部分とシャフトレス駆動部分とが併設されたシャフトレス混在輪転機において、シャフトレス駆動の印刷ユニット内の各モータの指令値が滑らかに変化するようにしてその同期制御性能を確保できるようにしながら、フィルタリング前後でトータルパルス数の収支を合わせるとともに時間遅れや溜り量（排出のタイミング待ち量）が瞬間的に増大し過ぎないようにして折機と印刷部との位置関係を適正範囲内に保持することができるようにした、併設型シャフトレス輪転機及び併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法、並びにマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の併設型シャフトレス輪転機（請求項１）は、ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を検出する位置検出用エンコーダと、該位置検出用エンコーダからの検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成手段を有し、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成手段により生成された該マスタ信号に応じて制御する制御手段とをそなえ、該マスタ信号生成手段は、該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、該基準速度設定手段で設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、該検出信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、該溜まり量記憶手段に記憶された該溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に上記所要の補正量を増減調整する補正量調整手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１５】
該マスタ信号算出手段には、該補正信号を移動平均処理して該マスタ信号を算出する移動平均処理手段がそなえられていることが好ましい（請求項２）。
該モータのエンコーダ分解能が、該回転速度検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定されている場合、該移動平均処理手段は、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算することによって該移動平均処理を行うことが好ましい（請求項３）。
【００１６】
該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定されている場合、該移動平均処理手段は、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号に予め設定された係数を乗算して増幅し、この増幅値を積算した積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算し且つ該係数で除算することによって該移動平均処理を行うことも好ましい（請求項４）。
【００１７】
本発明のもう１つの併設型シャフトレス輪転機（請求項５）は、ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を検出する位置検出用エンコーダと、該位置検出用エンコーダからの検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成手段を有し、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成手段により生成された該マスタ信号に応じて制御する制御手段とをそなえ、該マスタ信号生成手段は、該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、該基準速度設定手段で設定された該基準速度を中心に許容速度領域を設け、該検出信号を該許容速度領域内にクリップ処理してこのクリップ処理信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、該マスタ信号算出手段での該クリップ処理によって残留した速度分である該検出信号と該クリップ処理信号との差（＝該検出信号−該クリップ処理信号）に応じた速度分を積算して溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、該検出信号が該許容速度領域内にある場合に、該クリップ処理前の該検出信号に該溜まり量を加算補正して該溜まり量記憶手段から該溜まり量を放出する溜まり量放出手段とをそなえていることを特徴としている。
上記の各基準速度設定手段は、該検出信号をスムージング処理する一次遅れフィルタ又は二次遅れフィルタがそなえられていることが好ましい（請求項６）。
【００１８】
本発明の併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法（請求項７）は、ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、上記の各モータを該ラインシャフトの動きに応じて同期制御する方法であって、該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を位置検出用エンコーダによって検出する検出ステップと、該検出ステップで検出された検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成ステップと、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成ステップにより生成された該マスタ信号に応じて制御する制御ステップとをそなえ、該マスタ信号生成ステップは、該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、該検出信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、該溜まり量記憶ステップに記憶された該溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に上記所要の補正量を増減調整する補正量調整ステップとをそなえていることを特徴としている。
【００１９】
該マスタ信号算出ステップには、該補正信号を移動平均処理して該マスタ信号を算出する移動平均処理ステップがそなえられることが好ましい（請求項８）。
該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定されている場合、該移動平均処理ステップでは、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算することによって該移動平均処理を行うことが好ましい（請求項９）。
【００２０】
該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定されている場合、該移動平均処理手段ステップでは、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号に予め設定された係数を乗算して増幅し、この増幅値を積算した積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算し且つ該係数で除算することによって該移動平均処理を行うことが好ましい（請求項１０）。
【００２１】
本発明のもう１つの併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法（請求項１１）は、ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、上記の各モータを該ラインシャフトの動きに応じて同期制御する方法であって、該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を位置検出用エンコーダによって検出する検出ステップと、該検出ステップにより検出された検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成ステップと、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成ステップにより生成された該マスタ信号に応じて制御する制御ステップとをそなえ、該マスタ信号生成ステップは、該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、該基準速度設定ステップで設定された該基準速度を中心に許容速度領域を設け、該検出信号を該許容速度領域内にクリップ処理してこのクリップ処理信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、該マスタ信号算出ステップでの該クリップ処理によって残留した速度分である該検出信号と該クリップ処理信号との差（＝該検出信号−該クリップ処理信号）に応じた速度分を積算して溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、該検出信号が該許容速度領域内にある場合に、該クリップ処理前の該検出信号に該溜まり量を加算補正して該溜まり量記憶ステップで記憶された該溜まり量を放出する溜まり量放出ステップとをそなえていることを特徴としている。
上記の各基準速度設定ステップでは、一次遅れフィルタ又は二次遅れフィルタによって該検出信号をスムージング処理することが好ましい（請求項１２）。
【００２２】
本発明のマスタ信号生成装置（請求項１３）は、ラインシャフトにより駆動されるシャフト駆動部分と、専用モータにより駆動されるシャフトレス駆動部分とが併設された輪転機にそなえられ、該専用モータに制御指令するためのマスタ信号を生成するマスタ信号生成装置であって、該ラインシャフトの位置信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、該基準速度設定手段で設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、該速度信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、該溜まり量記憶手段に記憶された溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に該補正量を増減調整する補正量調整手段とをそなえていることを特徴としている。
【００２３】
本発明のマスタ信号生成方法（請求項１４）は、ラインシャフトにより駆動されるシャフト駆動部分と、専用モータにより駆動されるシャフトレス駆動部分とが併設された輪転機における、該専用モータに制御指令するためのマスタ信号を生成するマスタ信号生成方法であって、該ラインシャフトの位置信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、該基準速度設定ステップで設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、該速度信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、溜まり量記憶ステップで記憶された溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に該補正量を増減調整する補正量調整ステップとをそなえていることを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
まず、第１実施形態について説明すると、図１〜図３は本発明の第１実施形態にかかる増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法を説明するもので、図１はそのマスタ信号生成装置を示す模式的構成図、図２は本装置によるマスタ信号の生成過程を説明する図、図３は本装置による移動平均処理における分解能向上の処理方式を説明する図である。
【００２５】
本実施形態にかかる輪転機は、図７を参照して既に説明したように、既存のシャフト駆動式輪転機部分（既存部分）１０とこれに増設したシャフトレス機部分（増設部分）２０とからなる増設シャフトレス機である。ただし、本発明の適用対象の輪転機は、シャフト駆動式輪転機部分１０とシャフトレス機部分とが併設されたもの（併設型シャフトレス輪転機）であればよく、いずれが既存部分でいずれが増設部分かは問わない。
【００２６】
図７に示すように、既存部分１０は、ラインシャフト１１と、このラインシャフト１１を回転駆動するモータ１２と、ラインシャフト１１にそれぞれクラッチ１３ａ〜１３ｄを介して接続されラインシャフト１１によって作動する印刷ユニット１４ａ〜１４ｃ及び折機１５等から構成されている。増設部分２０は、印刷ユニット２１ａ，２１ｂと、各印刷ユニット２１ａ，２１ｂの各ローラ（胴）２２をそれぞれ個別に回転駆動するモータ２３ａ〜２３ｈと、ラインシャフト１１に付設したエンコーダ２４と、エンコーダ２４の検出信号に基づいて、ラインシャフト１１と同期して回転するように各モータ２３ａ〜２３ｈの作動を制御するマスタコントローラ部２５等から構成されている。
【００２７】
ここでは、印刷ユニット１４ａ〜１４ｃも、黒の他に、シアン，イエロー，マゼンタの４色によりカラー印刷を行えるタワーユニットとして構成され、各印刷ユニット２１ａ，２１ｂも、黒の他に、シアン，イエロー，マゼンタの４色によりカラー印刷を行えるタワーユニットとして構成されている。もちろん、これらの各印刷ユニット１４ａ〜１４ｃ，２１ａ，２１ｂは、これに限定されるものではない。例えば、黒及び他の１色の２色で印刷できるプリントスポットユニット或いは黒のみで印刷するプリントユニット等として構成してもよい。
【００２８】
そして、ラインシャフト１１等の既設機回転部分に、既設機の回転に応じて移動する部位の位置（或いは速度）を検出する位置検出用（或いは速度検出用）のエンコーダ（ラインシャフトエンコーダともいう）２４を設置し、このエンコーダ２４からの信号データを使用してマスタコントローラ２５部のマスタ信号生成装置（マスタ信号生成手段）３０（図１参照）で各モータ２３ａ〜２３ｈの指令値のためのマスタ信号を生成し、位置指令値生成部（制御手段）３８により該マスタ信号に応じて各モータ２３ａ〜２３ｈの指令値を生成して各モータ２３ａ〜２３ｈを制御するようになっている。
【００２９】
マスタ信号生成装置（マスタコントローラフィルタ処理部ともいう）３０は、図１に示すように、エンコーダ２４からのパルス信号を所定のスキャン周期（数msec程度）でカウントするカウンターユニット３１と、カウンターユニット３１を介して入力された検出信号Ｎ（パルス／スキャン）をスムージング処理して基準速度Ｎ0を設定する基準速度設定部（基準速度設定手段）３２と、基準速度設定部３２で設定された基準速度Ｎ0に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号Ｎcに基づいてマスタ信号Ｎmを算出するマスタ信号算出部（マスタ信号算出手段）３３と、検出信号Ｎと補正信号Ｎcとの差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶部（溜まり量記憶手段）３４と、溜まり量記憶部３４に記憶された溜まり量が予め設定された境界値を超えたら溜まり量が減少する側に所要の補正量を増減調整する補正量調整部（補正量調整手段）３５とをそなえている。
【００３０】
基準速度設定部３２では、改良フィルタ（二次遅れフィルタ）３２ａがそなえられ、二次遅れフィルタ処理によって検出信号Ｎをスムージング処理するようになっている。このスムージング処理は、このほか、移動平均処理を用いて行ってもよい。
マスタ信号算出部３３は、検出信号Ｎinを、基準速度Ｎ0に所要の補正量Δｄを加算補正して得られる補正信号Ｎc（＝Ｎ0＋Δｄ）にリミット処理する機能３６をそなえるが、上述のように、補正量Δｄは溜まり量の大きさ（溜まり具合）に応じて増減調整されるので、リミット処理もこれに応じた処理をすることになるため、このリミット処理機能を学習リミット処理手段３６と呼ぶ。
【００３１】
つまり、図２に示すように、学習リミット処理手段３６では、基準速度Ｎ0（パルス／スキャン）に対するリミット値を上限と下限とで１本化し（即ち、リミット処理を帯域ではなく幅を持たない１つの値にする）、且つ、リミット位置Δｄを溜り量に応じて自動的に変化させる方式としている。
さらに、マスタ信号算出部３３は、この学習リミット処理手段３６の出力信号Ｎout（＝補正信号Ｎc）を移動平均処理してマスタ信号Ｎmとして出力する移動平均処理部（移動平均処理手段）３７をそなえ、移動平均処理部３７から出力されたマスタ信号Ｎmが位置指令値生成部３８に送られて、ここでマスタ信号Ｎmに基づいて位置指令値（モータ指令値）が演算によって生成されるようになっている。
【００３２】
ここで、補正量調整部３５で行なわれる補正量Δｄの増減調整を具体的に説明する。
▲１▼まず、マシン起動時はリミットΔｄ値を０としてスタートする。▲２▼その後、溜まり量（溜まりパルス）の値を監視しながら、以下の方法によりΔｄを自動シフトする。なお、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，ＰｎはΔｄをシフトさせる溜まりパルス量のポイント（境界値）であり、ΔＰはヒステリシス量である。
【００３３】
Ａ）溜まりパルス量がプラス値の場合
▲３▼溜まりパルス量が、Ｐ１＋ΔＰを超えたら、Δｄをプラス方向へ１シフトさせる。▲４▼その後、溜まりパルス量が更に増え、Ｐ２＋ΔＰを超えたら、Δｄを更にプラス方向へ１シフトさせる。▲５▼その後、溜まりパルス量が更に増え、Ｐ３＋ΔＰを超えたら、Δｄを更にプラス方向へ１シフトさせる。このように、溜まりパルス量がＰｎ＋ΔＰを超えたら、Δｄをプラス方向へ１シフトさせる処理を行う。
【００３４】
▲６▼また、上記プラス方向へのシフトの過程で、溜まりパルス量が（境界値−ΔＰ）よりも減ったら、デルタｄをマイナス方向へ１戻す。
Ｂ）溜まりパルス量がマイナス値の場合
▲３▼´溜まりパルス量が−Ｐ１−ΔＰ未満になったら、Δｄをマイナス方向へ１シフトさせる。▲４▼´その後、溜まりパルス量が更に減り、−Ｐ２−ΔＰ未満になったら、Δｄをさらにマイナス方向へ１シフトさせる。▲５▼´その後、溜まりパルス量が更に減り−Ｐ３−ΔＰ未満になったらさらにマイナス方向へ１シフトさせる。このように、溜まりパルス量が−Ｐｎ−ΔＰ未満になったら、Δｄをマイナス方向へ１シフトさせる処理を行う。
【００３５】
▲６▼´また、上記マイナス方向へのシフトの過程で、溜まりパルス量が（境界値＋ΔＰ）よりも増えたら、デルタｄをプラス方向へ１戻す。
なお、ヒステリシス量ΔＰは、溜まりパルス量が基本単位Ｐｎの整数倍付近に行った場合におけるΔｄのシフトチャタリング防止の為に設けている。
また、Ｐ１〜Ｐｎ（以下シフト関数と称す）の調整方法は、定速，加減速で実際の溜り量をモニターして、（１）ピーク値が大きい場合には、シフト関数のレベルを下げ、シフトする間隔を短くする。（２）また、ピーク値が小さい場合は、シフト関数のレベルを上げ、シフトする間隔を短くする。
【００３６】
ところで本学習リミット処理部３６による処理方式においては、溜まりパルスの量に応じて常に最適にリミット位置が移動する為、Ｐｎの値さえ最適に設定しておけば、加減速時の基準速度Ｎ0と実速度（検出速度）Ｎとの差が増大しても弊害は発生しない。このため、基準速度Ｎ0生成の為のスムージング処理をより強力にして、全周波数域の外乱に対しても基準速度Ｎ0を安定化できるようになっている。
【００３７】
具体的な実施例としては、フィルタリング処理に、低周波の外乱をもしっかり減衰させる二次遅れフィルタを用いて行うようにしている。もちろん、低周波の外乱減衰性は劣るが一次遅れフィルタを用いてもよい。
ところで、各印刷モータのエンコーダ分解能（パルス／ｒｅｖ）はマスタエンコーダ２４のそれに比べて高く、分解能比（印刷モータのエンコーダ分解能／マスタエンコーダ２４の分解能）がＲ倍（１≪Ｒ）になっているのが一般的である。この為、指令値生成時には、この分解能の差を補うように、マスタエンコーダ２４の信号を分解能比Ｒ倍する必要がある。
【００３８】
単純にＲ倍する方式においては、マスタエンコーダの１（パルス／ｒｅｖ）変化に対し、指令値はＲ（パルス／ｒｅｖ）変化する為、指令値の最小刻みがＲ（パルス／ｒｅｖ）となり、モータエンコーダの分解能をフルに使用しないことになる為、移動平均処理部３７において、マスタエンコーダ２４の移動平均処理を利用してこの点を改善している。
【００３９】
つまり、移動平均処理を行いながら分解能の差を補う場合、図３（ａ）に示すように、マスタエンコーダ２４からの信号（マスタデータ）Ｘｎの移動平均（即ち、ΣＸｎ／ｎ）を算出した上で、Ｒ倍して分解能合わせを行うのが一般的である（従来方式）。
これに対して、本装置では、第１改良方式として、図３（ｂ）に示すように、マスタエンコーダ２４からのサンプリング数ｎ個の信号（マスタデータ）Ｘｎの和ΣＸｎを、予めＲ倍して分解能合わせを行った上で、サンプリング数ｎで除算（１／ｎ倍）するようにしている。
【００４０】
計算機における演算では、端数の切り捨てによって丸め誤差が生じるが、図３（ａ）に示すように、演算の最後にＲ倍するよりも、図３（ｂ）に示すように、演算の初期にＲ倍した方がこの丸め誤差を少なくすることができ、各印刷モータのエンコーダ分解能を生かしたより高精度の制御を行うことができる。
また、本装置では、第２改良方式として、図３（ｃ）に示すように、マスタエンコーダ２４からの信号（マスタデータ）Ｘｎを予め係数Ｋ（１≪Ｋ）倍してこの値Ｋ・Ｘｎの和ΣＫ・ＸｎをＲ倍して分解能合わせを行った上で、サンプリング数ｎで除算（１／ｎ倍）し、且つ、係数Ｋで除算（１／Ｋ倍）するようにしている。
図３（ｂ）に示すように、予め係数Ｋによってマスタデータを増幅しておけば、上記の丸め誤差をより少なくすることができ、各印刷モータのエンコーダ分解能をさらに生かしたより高精度の制御を行うことができ、特に、ｎが比較的小さい場合に有効である。
【００４１】
本発明の第１実施形態としての増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法は、上述のように構成されているので、本学習リミット処理部３６によるマスタエンコーダのフィルタリング後の値は、下記の通り一意に決定される。
Ｎout＝基準速度Ｎ0＋Δｄ
ここで、基準速度Ｎ0は、上記のようにフィルタリング強化により従来より安定性が増しており、Δｄに関しても前回処理時と比べて最大でも１パルスしか変化しない。したがって、出力信号Ｎoutは入力信号Ｎinの外乱に殆ど影響を受けない非常に滑らかな信号とすることができ、印刷部の各モータ２３ａ〜２３ｄ又は２３ｅ〜２３ｈの相互の同期制御性能を向上させることができ、見当精度を高レベルに保持することができる。
【００４２】
また、溜まりパルス量に応じて、リミット位置Δｄを自動変更する方式をとっているので、溜まりパルス量が一方的に溜まることが無く、シャフト駆動式輪転機部分（既存部分）１０とシャフトレス機部分（増設部分）２０との位置関係のずれが抑制されて、断裁ずれが起こらないようにできる。
また、溜まりパルス量のピーク値も、溜まりパルス用シフト関数の調整により、容易にコントロール可能となる。
【００４３】
さらに、このマスタ信号生成方法では、加減速，急停止といった過渡状態でも、リミット位置Δｄを状況に対応させながら徐々に調整して、出力信号Ｎoutを滑らかな信号としながら溜まりパルス量の増大を抑えることができるため、一定速，加減速，急停止で、処理を切り替えて実施していたフィルタリング処理を共通処理で実施できるようになり、制御装置（プログラムを含む）が簡素化されるとともに、設定すべきパラメータ数の削減、及び、調整の容易化を実現できる。
また、マスタエンコーダ フィルタリング処理（例：移動平均処理）の除算処理を、各モータの指令値演算の為の掛け算（エンコーダ分解能換算）の後段に持って行くことにより、指令値の分解能を上げ、各印刷モータのエンコーダ分解能を生かしたより高精度の制御を行うことができる。
【００４４】
次に、第２実施形態について説明すると、図４〜図６は本発明の第２実施形態にかかる増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法を説明するもので、図４はそのマスタ信号生成装置を示す模式的構成図、図５は本装置によるマスタ信号の生成過程を説明する図、図６はマスタ信号の生成時の特殊状況を説明する図である。図４〜図６において、図１〜図３と同符号は同様のものを示し、説明は省略又は簡略する。また、本実施形態にかかる輪転機は、第１実施形態と同様のものであり、ここでは説明を省略する。
【００４５】
本実施形態のマスタ信号生成装置（マスタコントローラフィルタ処理部ともいう）３０´は、図４に示すように、第１実施形態と同様のカウンターユニット３１と、カウンターユニット３１を介して入力された検出信号Ｎ（パルス／スキャン）をスムージング処理して基準速度Ｎ0を設定する基準速度設定部（基準速度設定手段）３２´と、基準速度設定部３２´で設定された基準速度Ｎ0を中心に許容速度領域を設け、検出信号を許容速度領域内にクリップ処理してこのクリップ処理信号に基づいてマスタ信号Ｎmを算出するマスタ信号算出部（マスタ信号算出手段）３３´と、マスタ信号算出部３３´でのクリップ処理によって残留した速度分を積算して溜まり量として記憶する溜まり量記憶部（溜まり量記憶手段）３４´と、検出信号が許容速度領域内にある場合に、クリップ処理前の検出信号に溜まり量を加算補正して溜まり量記憶部３４´から溜まり量を放出する溜まり量放出部（溜まり量放出手段）３５´とをそなえている。
【００４６】
基準速度設定部３２´では、一次遅れフィルタ３２ａ´がそなえられ、一次遅れフィルタ処理によって検出信号Ｎをスムージング処理するようになっている。このスムージング処理は、このほか、移動平均処理を用いて行ってもよい。
なお、マスタ信号算出部３３´は、検出信号を該許容速度領域内にクリップ処理するリミット処理手段３６´が設けられている。
【００４７】
このリミット処理手段３６´では、図５に示すように、毎回のパルスカウント数ｎ（パルス／スキャン）を、一次遅れフィルタなどによりスムーズ化したしたものを基準速度Ｎ0（パルス／スキャン）としてリミット処理の基準地点とし、この基準に対して、プラス方向巾Δ１、及び、マイナス方向巾Δ２を設定する。入力パルスＮin（パルス／スキャン）に関して具体的には以下のようにリミット処理を行うようになっている。
[ケース１]
Ｎ0−Δ２≦Ｎin≦Ｎ0＋Δ１→Ｎout＝Ｎin
[ケース２]
Ｎin＞Ｎ0＋Δ１→Ｎout＝Ｎ0＋Δ１ 溜まりパルスカウント増
[ケース３]
Ｎin＜Ｎ0−Δ２→Ｎout＝Ｎ0−Δ２ 溜まりパルスカウント減
本発明の第２実施形態としての増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置及びマスタ信号生成方法は、上述のように構成されているので、基本的に、入力段の信号の暴れを−Δ２〜＋Δ１の範囲に納めることができ、且つ、リミット処理により溢れたパルス量は捨てず累計し、次回に回す処理により、フィルタ前後でのパルス総計を合うようにすることができる。
【００４８】
ただし、本装置及び方法では、以下の課題が残り、この点では、第１実施形態のものの方が優れている。
つまり、この装置及び方法では、Δ１，Δ２は、信号の暴れを取るには、できるだけ小さくする必要がある。しかし、小さくし過ぎると、溜まりパルス量のピーク値が大きくなりカットオフずれの問題が生じる為、たまりパルス量の推移を観察して安全な(やや大きめの)値に設定することになるため、外乱減衰効果を犠牲にすることがある。
【００４９】
また、基準速度Ｎ0は、スムージングフィルタ(一次遅れフィルタ)により生成した基準速度であるが、フィルタ効果の弊害として実際の速度に対して時間遅れの伴った速度となる。そして、一定速運転中は、時間遅れが有っても、基準速度≒実速度となり問題ないが、
加速中は、 基準速度Ｎ0＜実速度Ｎ
減速中は、 基準速度Ｎ0＞実速度Ｎ
となる。
【００５０】
このため、Δ１，Δ２は、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、一定速及び加減速，急停止時でその都度切り替える必要が生じる。
また、加減速中（特に加減速ポイント）は既設機械部分に取り付けたエンコーダ信号の変動が大きくなり、一定速時のリミットの巾のままだと溜まりパルス量が増大する為に、リミットの巾を広げる必要があるなど、パターン管理及び最適値の設定が煩雑になる。
【００５１】
また、別の機械に増設をした場合は、上記設定値は再度調整する必要があるなど汎用性が低い方法となる。
基準速度Ｎ0は、毎回のパルスカウント数（Ｎパルス／スキャン）を、一次遅れフィルタなどによりスムージングして生成した速度とはいえ、全周波数帯域に渡って、完全にスムージングしている訳ではなく、特に、数Ｈｚレベルの低い周波数の変動に対しては、減衰効果が低く、一定速度においても、数Ｈｚレベルの低い外乱成分がある場合は、基準速度Ｎ0は外乱成分と同じ周波数で変動することになる。
【００５２】
結果、いくらリミット巾を狭めてフィルタリングしても、出力に同じ周波数の外乱成分が出力される（当然減衰はされるが）ことになり、各モータの指令値にも低周波の外乱が混入されることになる。
本現象を回避するには、基準速度Ｎ0生成用のフィルタリングを強化して（例えば時定数を大きくして）低周波数まで外乱をしっかり減衰させる必要があるが、これをやると基準速度Ｎ0と実速度間の時間遅れを増大させることになり、加減速ポイント時の溜まりパルス量を増大させる結果となり、リミットの巾を広げる必要が生じるため、これらをバランスさせたものに設定する必要がある。
【００５３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の併設型シャフトレス輪転機（請求項１）及び併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法（請求項７）並びにマスタ信号生成装置（請求項１３）及びマスタ信号生成方法（請求項１４）によれば、シャフトレス駆動部分の各モータを制御するマスタ信号を、ラインシャフト側の検出信号をスムージング処理して設定した基準速度に、所要の補正量を加算して得られる補正信号に基づいて算出することができる。そして、この際の所要の補正量は、検出信号と補正信号との差分の積算値を溜まり量として算出し、この溜まり量が予め設定された境界値を超えたらこの溜まり量が減少する側に補正量を増減調整することができる。
【００５５】
このため、溜まり量が境界値を頻繁に超えない限り、補正信号は安定し、補正信号から算出するマスタ信号を安定させることができる。しかも、溜まり量が境界値を超えたら、この溜まり量が減少する側に補正量を増減調整するので、溜まり量が増加することが回避され、ラインシャフト側の移動量とシャフトレス駆動部分の移動量とが差を生じないようにすることができ、また、溜まり量が境界値を頻繁に超えにくくなる。
【００５６】
したがって、シャフトレス駆動の印刷ユニット内の各モータの指令値が滑らかに変化するようになり相互のモータの同期制御性能を確保できるとともに、マスタ信号生成（フィルタリング）の前後でトータルパルス数の収支を合わせるとともに時間遅れや溜り量（排出のタイミング待ち量）が瞬間的に増大し過ぎないようにすることができ、例えば折機と印刷部との位置関係を適正範囲内に保持することができるようになる。
【００５７】
さらに、補正値信号を移動平均処理して該マスタ信号を算出するように構成すれば、マスタ信号をより安定させることができ、シャフトレス駆動の印刷ユニット内の各モータの指令値をより滑らかにして、相互のモータの同期制御性能を向上させることができる（請求項２，８）。
この場合、該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍と該位置検出用エンコーダの分解能よりも高く設定されていれば、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定数の該補正速度値信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算することで該移動平均処理を行うと、該モータのエンコーダ分解能を有効に利用して、制御精度や制御応答性を向上させながら、上記効果を得られる（請求項３，９）。
【００５８】
該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍と該位置検出用エンコーダの分解能よりも高く設定されている場合、さらに、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定数の該補正速度値信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算し且つ該所定数で除算することで該移動平均処理を行うと、該モータのエンコーダ分解能をさらに有効に利用して、制御精度や制御応答性をさらに向上させながら、上記効果を得られる（請求項４，１０）。
【００５９】
本発明の併設型シャフトレス輪転機（請求項５）及び併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法（請求項１１）によれば、検出信号をスムージング処理して得られる基準速度を中心に許容速度領域を設け、ラインシャフト側の検出信号が該許容速度域内にクリップ処理されるので、このクリップ処理した信号に基づいてマスタ信号を生成すれば、マスタ信号を安定させることができる。
【００６０】
また、クリップ処理によって残留した速度分である該検出信号と該クリップ処理信号との差に応じた速度分を積算して溜まり量として算出し、検出信号が許容域内にある場合に、クリップ処理の検出信号に溜まり量を加算して放出することで、マスタ信号を安定させながら、溜まり量の減少を促進することができる。
したがって、シャフトレス駆動の印刷ユニット内の各モータの指令値が滑らかに変化するようになり相互のモータの同期制御性能を確保できるとともに、マスタ信号生成（フィルタリング）の前後でトータルパルス数の収支を合わせるとともに時間遅れや溜り量（排出のタイミング待ち量）が瞬間的に増大し過ぎないようにすることができ、例えば折機と印刷部との位置関係を適正範囲内に保持することができるようになる。
【００６１】
検出信号をスムージングして基準速度を設定する際に一次遅れフィルタ又は二次遅れフィルタを用いれば、安定した基準速度を容易に設定することができる（請求項６，１２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置を示す模式的構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるマスタ信号の生成過程を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる移動平均処理における分解能向上の処理方式を説明する図であって、（ａ）は従来方式を示し、（ｂ）は本実施形態にかかる第１方式を示し、（ｃ）は本実施形態にかかる第２方式を示す。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）用のマスタ信号生成装置を示す模式的構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかるマスタ信号の生成過程を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるマスタ信号の生成時の特殊状況を説明する図であって、（ａ）は通常状況の例を示し、（ｂ）〜（ｄ）は特殊状況の例を示す。
【図７】一般的な増設シャフトレス機（併設型シャフトレス輪転機）の例を示す模式的側面図である。
【図８】従来のフルシャフトレス機にかかるマスタ信号生成の概要を説明する図である。
【図９】従来の増設シャフトレス機にかかるマスタ信号生成の概要を説明する図である。
【符号の説明】
１０ シャフト駆動式輪転機部分（既存部分）
１１ ラインシャフト
１２ モータ
１３ａ〜１３ｄ クラッチ
１４ａ〜１４ｃ 印刷ユニット
１５ 折機
２０ シャフトレス機部分（増設部分）
２１ａ，２１ｂ 印刷ユニット
２２ ローラ（胴）
２３ａ〜２３ｈ モータ
２４ エンコーダ
２５ マスタコントローラ部
３０，３０´ マスタ信号生成装置（マスタ信号生成手段）
３１ カウンターユニット
３２，３２´ 基準速度設定部（基準速度設定手段）
３２ａ 改良フィルタ（二次遅れフィルタ）
３２ａ´ 一次遅れフィルタ
３３，３３´ マスタ信号算出部（マスタ信号算出手段）
３４，３４´ 溜まり量記憶部（溜まり量記憶手段）
３５ 補正量調整部（補正量調整手段）
３５´ 溜まり量放出部（溜まり量放出手段）
３６ 学習リミット処理手段
３６´ リミット処理手段
３７ 移動平均処理部（移動平均処理手段）
３８ 位置指令値生成部（制御手段）
Claims (14)
- ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、
該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を検出する位置検出用エンコーダと、
該位置検出用エンコーダからの検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成手段を有し、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成手段により生成された該マスタ信号に応じて制御する制御手段とをそなえ、
該マスタ信号生成手段は、
該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、
該基準速度設定手段で設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、
該検出信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、
該溜まり量記憶手段に記憶された該溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に上記所要の補正量を増減調整する補正量調整手段とをそなえている
ことを特徴とする、併設型シャフトレス輪転機。 - 該マスタ信号算出手段には、該補正信号を移動平均処理して該マスタ信号を算出する移動平均処理手段がそなえられていることを特徴とする、請求項１記載の併設型シャフトレス輪転機。
- 該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定され、
該移動平均処理手段は、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算することによって該移動平均処理を行うことを特徴とする、請求項２記載の併設型シャフトレス輪転機。 - 該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定され、
該移動平均処理手段は、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号に予め設定された係数を乗算して増幅し、この増幅値を積算した積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算し且つ該係数で除算することによって該移動平均処理を行うことを特徴とする、請求項２記載の併設型シャフトレス輪転機。 - ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、
該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を検出する位置検出用エンコーダと、
該位置検出用エンコーダからの検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成手段を有し、該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成手段により生成された該マスタ信号に応じて制御する制御手段とをそなえ、
該マスタ信号生成手段は、
該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、
該基準速度設定手段で設定された該基準速度を中心に許容速度領域を設け、該検出信号を該許容速度領域内にクリップ処理してこのクリップ処理信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、
該マスタ信号算出手段での該クリップ処理によって残留した速度分である該検出信号と該クリップ処理信号との差に応じた速度分を積算して溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、
該検出信号が該許容速度領域内にある場合に、該クリップ処理前の該検出信号に該溜まり量を加算補正して該溜まり量記憶手段から該溜まり量を放出する溜まり量放出手段とをそなえている
ことを特徴とする、併設型シャフトレス輪転機。 - 該基準速度設定手段は、該検出信号をスムージング処理する一次遅れフィルタ又は二次遅れフィルタがそなえられていることを特徴とする、請求項１〜５の何れかの項に記載の併設型シャフトレス輪転機。
- ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、上記の各モータを該ラインシャフトの動きに応じて同期制御する方法であって、
該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を位置検出用エンコーダによって検出する検出ステップと、
該検出ステップで検出された検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成ステップと、
該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成ステップにより生成された該マスタ信号に応じて制御する制御ステップとをそなえ、
該マスタ信号生成ステップは、
該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、
設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、
該検出信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、
該溜まり量記憶ステップに記憶された該溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に上記所要の補正量を増減調整する補正量調整ステップとをそなえている
ことを特徴とする、併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法。 - 該マスタ信号算出ステップには、該補正信号を移動平均処理して該マスタ信号を算出する移動平均処理ステップがそなえられることを特徴とする、請求項７記載の併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法。
- 該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定され、
該移動平均処理ステップでは、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号を積算して、この積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算することによって該移動平均処理を行うことを特徴とする、請求項７記載の併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法。 - 該モータのエンコーダ分解能が、該位置検出用エンコーダの分解能のＲ倍に設定され、
該移動平均処理手段ステップでは、該位置検出用エンコーダからの信号に基づいて得られた所定のサンプリング数の該補正信号に予め設定された係数を乗算して増幅し、この増幅値を積算した積算値を上記Ｒ倍した上で、該サンプリング数で除算し且つ該係数で除算することによって該移動平均処理を行うことを特徴とする、請求項７記載の併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法。 - ラインシャフトにより駆動される印刷ユニットをそなえたシャフト駆動部分と、個々の専用モータにより駆動される複数の印刷胴を有する印刷ユニットをそなえたシャフトレス駆動部分とが併設された併設型シャフトレス輪転機において、上記の各モータを該ラインシャフトの動きに応じて同期制御する方法であって、
該ラインシャフト又は該ラインシャフトに連動する部材の位置を位置検出用エンコーダによって検出する検出ステップと、
該検出ステップにより検出された検出信号を処理してマスタ信号を生成するマスタ信号生成ステップと、
該シャフトレス駆動部分にそなえられた上記の各モータを該マスタ信号生成ステップにより生成された該マスタ信号に応じて制御する制御ステップとをそなえ、
該マスタ信号生成ステップは、
該検出信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、
該基準速度設定ステップで設定された該基準速度を中心に許容速度領域を設け、該検出信号を該許容速度領域内にクリップ処理してこのクリップ処理信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、
該マスタ信号算出ステップでの該クリップ処理によって残留した速度分である該検出信号と該クリップ処理信号との差に応じた速度分を積算して溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、
該検出信号が該許容速度領域内にある場合に、該クリップ処理前の該検出信号に該溜まり量を加算補正して該溜まり量記憶ステップで記憶された該溜まり量を放出する溜まり量放出ステップとをそなえている
ことを特徴とする、併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法。 - 該基準速度設定ステップでは、一次遅れフィルタ又は二次遅れフィルタによって該検出信号をスムージング処理することを特徴とする、請求項７〜１１の何れかの項に記載の併設型シャフトレス輪転機の同期制御方法。
- ラインシャフトにより駆動されるシャフト駆動部分と、専用モータにより駆動されるシャフトレス駆動部分とが併設された輪転機にそなえられ、該専用モータに制御指令するためのマスタ信号を生成するマスタ信号生成装置であって、
該ラインシャフトの位置信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定手段と、
該基準速度設定手段で設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出手段と、
該位置信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶手段と、
該溜まり量記憶手段に記憶された溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に該補正量を増減調整する補正量調整手段とをそなえている
ことを特徴とする、マスタ信号生成装置。 - ラインシャフトにより駆動されるシャフト駆動部分と、専用モータにより駆動されるシャフトレス駆動部分とが併設された輪転機における、該専用モータに制御指令するためのマスタ信号を生成するマスタ信号生成方法であって、
該ラインシャフトの位置信号をスムージング処理して基準速度を設定する基準速度設定ステップと、
該基準速度設定ステップで設定された該基準速度に所要の補正量を加算補正して得られる補正信号に基づいて該マスタ信号を算出するマスタ信号算出ステップと、
該位置信号と該補正信号との差分の積算値を溜まり量として記憶する溜まり量記憶ステップと、
溜まり量記憶ステップで記憶された溜まり量が予め設定された境界値を超えたら該溜まり量が減少する側に該補正量を増減調整する補正量調整ステップとをそなえている
ことを特徴とする、マスタ信号生成方法。
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