JP4573540B2

JP4573540B2 - 同期制御用通信装置

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Publication number: JP4573540B2
Application number: JP2004051703A
Authority: JP
Inventors: 郁雄小谷
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005245129A

Description

本発明はシャフトレス輪転印刷機や精密搬送装置など、複数の電動機の高精度が必要とされる同期制御や位置決め制御に用いられ、マスター局から電動機を駆動する複数のスレーブ局に通信に依り位相と速度の指令を送信し、スレーブ局において超高精度の位相指令と速度指令を得るための同期制御用通信装置に関するものである。

近年、複数の電動機を相互に精度良く位相と速度を同期して駆動するセクショナル・ドライブが考案され、これの適用として例えば輪転印刷機において、従来のラインシャフトを取り去ったシャフトレス輪転印刷機が用いられている。このシャフトレス輪転印刷機においては、イエロー、シアン、マゼンダ及びブラックなどの印刷部や折り部を駆動するそれぞれの電動機を相互に高精度で位相と速度の同期制御を行い、高速のカラー印刷を実現するものである。

かような同期制御を行うために、集中制御を行うマスター局より高精度の位相指令と速度指令を電動機の制御を行うスレーブ局に供給する必要があるが、これを実現する方法として、例えばマスター局に基準パルス発生器を用いることが従来考案されている（特許文献１）。
更に、特許文献２では位相と速度信号を生成する装置について、速度指令に対応した周波数となるＡ相とＢ相の２相パルス列と１回転を示すＺ相パルスの基準パルス発生器について具体的に考案されており、かようなパルス信号に依る手段はいわばＰＧ（ＰｕｌｓｅＧｅｎｅｒａｔｏｒ）マスター方式と言うべきものである。

図１１はかかるＰＧマスター方式による従来例１を示すものであり、該図１１において１はマスター局、２、３及び４はそれぞれＮＯ．１スレーブ局、ＮＯ．２スレーブ局及びＮＯ．３スレーブ局を表わしている。なお、図１１は３つのスレーブ局の例を示すが、これ以上の数のスレーブ局が存在する場合でも以下に示す動作と同じである。
さて、前記マスター局１は速度指令に比例する周波数であって、正転と逆転の回転方向をも検出可能とする９０度位相差のＡ相とＢ相の２相パルスを出力するとともに、位相が１回転遷移する毎にＺ相パルスを出力するものである。該Ａ相、Ｂ相及びＺ相信号は図示するとおり、ＮＯ．１スレーブ局２、ＮＯ．２スレーブ局３及びＮＯ．３スレーブ局４に送出される。そして、各スレーブ局が内蔵する２００は位相検出カウンタであり、正転の場合で示せばＡ相、Ｂ相のパルスが入力される毎にカウントアップしＺ相パルスが入力されるとゼロにリセットされることに依り、マスター局１からの位相指令を生成することとなる。
又、速度指令は前記図１１に図示しない各スレーブ局がそれぞれ内蔵するマイクロコントローラなどを用いて前記位相検出カウンタ２００の出力値をサンプリングし、サンプリング時間当たりの位相指令の変化より求め得るものである。

図１２は前記図１１に示した従来例１のマスター局１と各スレーブ局で代表するＮＯ．１スレーブ局２の動作を示すものである。
始めに図１２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれマスター局１から速度指令に応じて送出される前記Ａ相、Ｂ相のパルス列と１回転の位相の遷移を示すＺ相の出力の時間的推移を示し、該Ｚ相は前記図１２（ｃ）で示すとおり、例えば時刻ｔ１、ｔ５、ｔ６においてＨｉになるとしている。
図１２（ｄ）は前記図１１のＮＯ．１スレーブ局２の位相検出カウンタ２００の出力の時間的推移を表すもので、前記Ａ相とＢ相のパルスが入力される毎にカウントアップの動作を行い、時刻ｔ１、ｔ５、ｔ６においてＺ相がＨｉになるとゼロにクリアされ、これにより１回転毎の位相指令を生成することとなる。
図１２（ｅ）は前記図１１のＮＯ．１スレーブ局２が内蔵し図示しないマイクロコントローラが、マスター局１からのＡ相、Ｂ相及びＺ相信号から位相指令や速度指令を検出するスキャンを模擬的に表すものである。

次に前記図１２（ａ）から（ｅ）において一点鎖線（ｆ）で囲む範囲を拡大し、それぞれ‘ｆ’を付して模擬的に図１２（ａｆ）から（ｅｆ）に示す。そして、図１２（ａｆ）、（ｂｆ）に依りそれぞれ示すＡ相とＢ相は仮に正転のときＢ相が９０度進みとし、図１２（ｃｆ）で示すＺ相がＨｉとなるときに図１２（ｄｆ）で示す前記位相検出カウンタ２００の出力がゼロにクリアされるとしている。
そして、該位相検出カウンタ２００はＡ相とＢ相の立ち上がり、立ち下がりのエッジでカウントアップするとし、これに依りＡ相、又はＢ相周波数の４倍の周波数を計数することとなる。次に、該位相検出カウンタ２００の出力は時刻ｔ２においてはＰ２、時刻ｔ３においてはＰ３になるとし、図１２（ｅｆ）で示す同期制御処理周期時間Ｔｓで時刻ｔ２、ｔ３と順次前記マイクロコントローラは位相指令と速度指令を検出するとしている。

そして、前記マイクロコントローラが時刻ｔ３で検出する速度指令をＶ３とすれば、該速度指令Ｖ３は前記位相指令Ｐ３と時刻ｔ２における位相指令Ｐ２との偏差（Ｐ３−Ｐ２）を前記同期制御処理周期時間Ｔｓで除して得ることができる。ここで、時刻ｔ２における前記位相指令Ｐ２は前記図１２（ａｆ）の(i) で示す立ち下がりエッジを計数したもので、時刻ｔ２から時間Ｔ２１以前の時刻のものであり、同様に時刻ｔ３における前記位相指令Ｐ３は前記図１２（ｂｆ）の(ii)で示す立ち上がりエッジを計数したもので、時刻ｔ３から時間Ｔ３１以前の時刻のものである。

以上説明したＰＧマスター方式は、時刻ｔ３にて検出する位相指令と速度指令の検出する精度は、前記位相指令Ｐ３については前記時間Ｔ３１の誤差があり、速度指令は時刻ｔ３とｔ２間の同期制御処理周期時間Ｔｓが正確に得られたときであっても、前記位相指令Ｐ３とＰ２の偏差を用いるため時間Ｔ２１とＴ３１に依る誤差が発生することとなる。
ここで、ＰＧマスター方式による従来の実用例を具体的に示せば、下記の（１）式に示す様に速度指令は最大１５００ｒｐｍ、Ａ相とＢ相のそれぞれの１回転当たりのパルス数は１４４００ｐｐｒなどが用いられる。
速度指令の最大＝１５００ｒｐｍ
１回転当たりのパルス数＝１４４００ｐｐｒ…（１）式
このとき前記図１２（ｄ）、（ｄｆ）の位相検出カウンタ２００の最大値Ｐｍａｘ、位相検出カウンタ２００に入力される信号の周波数ｆと周期Ｔはそれぞれ下記の（２）式、（３）式及び（４）式のとおりとなる。なお、該（２）式と（３）式で４逓倍するのは、前記位相検出カウンタ２００がＡ相とＢ相の立ち上がりと立ち下がりエッジを計数するとしているためである。
Ｐｍａｘ＝１４４００ｐｐｒ×４逓倍−１＝５７５９９パルス
・・・・・（２）式
ｆ＝１４４００ｐｐｒ×４逓倍×１５００ｒｐｍ÷６０ｓ＝１．４４ＭＨｚ
・・・・・（３）式
Ｔ＝１÷１．４４ＭＨｚ＝０．６９４μｓ・・・・・（４）式
又、前記図１２（ｅｆ）で示したマイクロコントローラの同期制御処理周期時間Ｔｓを０．５ｍｓとすれば、該Ｔｓの時間で前記位相検出カウンタ２００の位相指令の変化の最大ΔＰｍａｘは上記（３）式より下記の（５）式となる。
ΔＰｍａｘ＝１．４４ＭＨｚ×０．５ｍｓ＝７２０パルス・・・・・（５）式

かように上記の実用例では、１回転の位相指令をゼロから５７５９９とし、時刻ｔ３における位相指令の誤差（位相指令の検出遅延）となる前記Ｔ３１の最大値は上記（４）式で示す０．６９４μｓであり、これを換言すれば０．６９４μｓ毎に高速で位相指令が更新されるものである。一方、ｔ３における速度指令を求めるときに、時刻ｔ２からｔ３の同期制御処理周期時間Ｔｓ当たりの位相指令の変化を求めるが、位相指令に前記（４）式による誤差（位相指令の検出遅延）が有ることに加えて、位相指令の変化は最大でも前記（５）式で示すとおり７２０であり、これを同期制御処理周期時間Ｔｓで除して得られる速度指令の精度も３桁までとなる。
近年、同期制御の精度の向上を計るために、マイクロコントローラのスキャン時間を極力短くすることが必要とされており、このとき、前記（５）式の値は更に小さくなりこれに伴い速度指令の精度も劣化することとなる。

以上のとおり、従来実施されているＰＧマスター方式のとき、スレーブ局で検出する位相指令と速度指令について特徴を要約すれば下記のとおりとなる。
＜メリット＞
（１−１）．位相指令の更新は０．６９４μｓ毎など非常に高速で更新される。
（１−２）．スレーブ局の数が増減しても上記（１−１）の性能は同じである。
＜デメリット＞
（１−３）．位相指令の１回転当たりの分解能は約１０万以下である。
（１−４）．速度指令の精度は３桁以下など位相指令の分解能に比して劣る。

以上、前記図１１と図１２に依り従来実施されているＰＧマスター方式とその特徴について示したが、他にデータ通信を用いた言わば通信マスター方式とも呼称すべき手段があり、次に図１３と図１４に依り該通信マスター方式について示す。
始めに図１３は従来例２の全体の構成を説明する図であり、１はマスター局、２、３、４はそれぞれＮＯ．１スレーブ局、ＮＯ．２スレーブ局及びＮＯ．３スレーブ局であり７は汎用通信線路である。
又、２５と３０は前記ＮＯ．１スレーブ局２が内蔵する集積回路による通信コントローラとマイクロコントローラで、図示しないが前記ＮＯ．２スレーブ局３と前記ＮＯ．３スレーブ局４も同様に内蔵している。
そして、前記マスター局１は位相指令や速度指令などの指令データを汎用通信線路７により各スレーブ局へ順次送信し、各スレーブ局は内蔵する前記通信コントローラ２５とマイクロコントローラ３０で指令データを受信した後、順次、所定のデータをマスター局１へそれぞれ送信する。
ここで、通信についてはさまざまな種類があるが、本発明の属する産業用装置では，制御を目的とし製造現場においても信頼性のあるサイクリックなフィールドバスとも呼称される制御用データ通信を用いる。そして、従来、このような制御用データ通信で使用される前記汎用通信線路７の通信速度は、１Ｍｂｐｓから１６Ｍｂｐｓの速度が多く用いられている。

次に、前記図１３の構成のとき、マスター局１と各スレーブ局間で従来、実施されている通信の動作の概要について図１４に示す。
図１４（ａ）は前記汎用通信線路７上の通信フレームを説明するもので、(i) は前記マスター局１が各スレーブ局へ送信する指令フレームを示し、該指令フレーム(i) においては前記ＮＯ．１、ＮＯ．２及びＮＯ．３スレーブ局への指令フレーム(xii) 、(xiii)及び(xiv) が連続して送信される。そして、該指令フレーム(xii) 、(xiii)及び(xiv) に依り、位相指令と速度指令を１６ビットや３２ビットサイズなど必要とする桁数とし、精度の良い数値データを送信することができる。
次に(ii)は前記ＮＯ．１スレーブ局２が前記マスター局１へ返信する応答フレームを、同様に(iii) 及び(iv)はそれぞれＮＯ．２スレーブ局３とＮＯ．３スレーブ局４が返信する応答フレームを示し、前記マスター局１へフィードバックデータやモニタデータを送信するものである。

そして、上述の指令フレーム(i) 、応答フレーム(ii)、(iii) 及び(iv)が順次送信され、前記図１４（ａ）に示す如く前記マスター局１は送信周期時間Ｔｍで指令フレーム(i) をサイクリックに送信する。ここで、該送信周期時間Ｔｍは例えば従来はスレーブ局の台数が約８台において１ｍｓから２０ｍｓを要しており、又、スレーブ局の数により増減するものであった。
そして、前記マスター局１が前記（１）式と同じく速度指令の最大が１５００ｒｐｍ、１回転当たりのパルス数（位相）が１４４００ｐｐｒとする指令を送信する場合、前記送信周期時間Ｔｍが１ｍｓであるとき、この時間内で進む位相は下記（６）式で示すとおり１４４０パルスとなり極めて大きいものである。これは換言すれば、図１３の通信マスター方式では位相指令の更新分解能は早くても１ｍｓ毎となり位相で換算すれば最大１４４０パルス毎であり、高精度の同期制御の指令として極めて不十分なものである。
１４４００ｐｐｒ×４逓倍×１５００ｒｐｍ÷６０ｓ×１ｍｓ
＝１４４０パルス・・・・・（６）式

又、前記図１４（ａ）において、マスター局１からＮＯ．１スレーブ局２への指令フレーム(xii) は時刻ｔ１に開始し時刻ｔ２に終了するとしており、図１４（ｂ）は前記図１３のＮＯ．１スレーブ局２が内蔵する前記マイクロコントローラ３０が、前記指令フレーム(xii) の受信完了を検出するタイミングを模擬的に示し、受信完了の検出は時刻ｔ２より受信遅延時間Ｔｄと示す如く遅延するものである。
すなわち、前記マイクロコントローラ３０は通常、割り込みにより受信完了を検出するが、命令のフェッチ動作中、メモリへデータのリード／ライト動作中や割り込み優先の競合処理などにより割り込み遅延が通常発生し得るもので、この他、受信完了割り込みサービスルーチンへの分岐処理にも時間を必要とする。
これにより前記マイクロコントローラ３０が受信完了を認識する迄、受信遅延時間Ｔｄは、例えば従来、図１４（ｂ）に示す最小受信遅延時間Ｔｄｍｉｎが数μｓから最大受信遅延時間Ｔｄｍａｘが十数μｓに及び、しかも受信する毎にこのＴｄｍｉｎとＴｄｍａｘの範囲で変動するものであった。
このように変動する受信遅延時間Ｔｄが存在するので、前記マイクロコントローラ３０は位相指令や速度指令の正確な受信完了時間を取得することが困難もしくは不可能であった。

次に、図１４（ｃ）はＮＯ．１スレーブ局２が内蔵する前記マイクロコントローラ３０が、位相指令と速度指令を検出して同期制御の処理を行うタイミングを模擬的に示すものであり、マイクロコントローラ３０の同期制御処理周期時間Ｔｓは従来、例えば０．５ｍｓ以下で使用されるものである。
このとき、理想的には前記図１４（ａ）で示す通信の前記送信周期時間Ｔｍも０．５ｍｓ以下とせしめ、図１４（ｃ）で示す前記マイクロコントローラ３０の同期制御処理周期時間Ｔｓに同期しているのが最良である。
しかし、前記図１４（ａ）で示す通信と図１４（ｃ）で示すマイクロコントローラ３０の処理は、周期が異なり相互に無関係で全く非同期で実行されるもので、これにおいてもスレーブ局が迅速に位相指令と速度指令を得ることを困難としていた。

ここで、前記通信マスター方式においてスレーブ局が１つでそれぞれ１６ビットの位相指令と速度指令を送信するとき、前記ＰＧマスター方式と同様に０．６９４μｓ毎に前記の２つの指令を更新するためには、通信速度は連続して送信するとしても下記の（７）式のとおり４６ＭＨｚの通信速度が必要となる。
しかし、連続して送信することは通常あり得ず、それぞれ１６ビットの位相指令と速度指令を送信する時間と休止時間を概略、等しいとすれば９２ＭＨｚの通信速度が必要となる。そして、かような４６ＭＨｚや９２ＭＨｚの通信速度は、生産現場におけるフィールドバスにおいては実現されていないか、もしくは著しく信頼性に欠けるものである。
１６ビット×２ワード÷０．６９４μｓ＝４６，１０９，５１０Ｈｚ
・・・・・（７）式

上記の従来実施されている通信マスター方式を使用するとき、スレーブ局で検出する位相指令と速度指令について特徴を要約すれば下記のとおりとなる。
＜メリット＞
（２−１）．位相指令の１回転当たりの分解能は、高精度を得るために必要とする桁数を任意に設定可能である。
（２−２）．同様に、速度指令の分解能も任意に設定可能である。
＜デメリット＞
（２−３）．位相指令と速度指令を更新する前記送信周期時間Ｔｍは、約１ｍｓから２０ｍｓ毎で非常に遅く、このままでは同期制御に使用できない。
（２−４）．スレーブ局の数が増減すると前記送信周期時間Ｔｍも増減する。
（２−５）．スレーブ局が受信完了するときの前記受信遅延時間Ｔｄは数μｓから十数μｓにおよび、正確な受信完了時刻の取得が極めて困難である。
（２−６）．通信の前記送信周期時間Ｔｍとスレーブ局のマイクロコントローラの前記同期制御処理周期時間Ｔｓが異なり、しかもマスター局とスレーブ局のマイクロコントローラは非同期に処理を実行するので、迅速に位相指令と速度指令を得ることが非常に困難である。
かように、従来の通信マスター方式では上記（２−３）、（２−４）、（２−５）及び（２−６）に示すデメリットにより、高精度の同期制御用通信に使用することが極めて困難、もしくは不可能であった。
特開昭６０−２５０９５５号公報特許第２９３８８４４号公報

上述した様に、従来、同期制御のマスター局として前記ＰＧマスター方式と通信マスター方式が用いられ、それぞれの特徴を（１−１）から（１−４）と（２−１）から（２−６）に示した。
しかし、上記従来の方式は、上記したデメリットがあり、高精度な同期制御を行う上で、問題があった。
本発明は新たに考案した手段により、従来のＰＧマスター方式と通信マスター方式のデメリットを克服し、両者のメリットを兼ね備えた高精度の同期制御用通信装置を実現することを目的とする。
具体的には、本発明は以下の課題を解決する。
（３−１）．前記（２−３）のデメリットを克服し、前記送信周期時間Ｔｍを例えば０．５ｍｓ以下のほぼ固定値とするとともに、位相指令と速度指令を取得する時間の分解能を０．１μｓ以下とする。
（３−２）．前記（２−４）のデメリットを克服し、スレーブ局の数が増えても、前記送信周期時間Ｔｍをほぼ一定の時間とする。
（３−３）．前記（２−５）のデメリットを克服し、スレーブ局で正確な受信完了時刻を得る。
（３−４）．前記（２−６）のデメリットを克服し、通信の送信周期時間Ｔｍとスレーブ局のマイクロコントローラの同期制御処理周期時間Ｔｓが非同期で全く異なる周期であっても、正確な位相指令と速度指令が得られるようにする。

上記課題を本発明においては次のように解決する。
（１）マスター局と電動機を駆動する複数のスレーブ局で構成され、前記複数の電動機の回転速度と回転位相を精度良く同期せしめる同期駆動システムにおける同期制御用通信装置において、上記マスター局に同期制御用指令送信器を内蔵させる。
上記同期制御用指令送信器は、所定の送信周期で、回転速度と回転位相を制御するための指令データ列と、該指令データ列の１回毎の送信に対応する該指令データの送信周期に同期したフレーム信号を、それぞれ専用の通信線路で上記スレーブ局に繰り返し送信する。
上記スレーブ局は、上記指令データ列と、上記フレーム信号から、各スレーブ局の速度指令データと、位相指令データを得て、上記マスター局の指令に同期させて電動機を駆動する。
上記同期制御用指令送信器は、上記指令データ列を位相指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データと、速度変化データを一組として、送信周期時間毎に、複数の上記スレーブ局に送信する。
上記位相指令データと速度指令データはそれぞれ、送信する時刻における位相指令値、速度指令値であり、上記速度変化データは、上記送信周期時間に対応した予め設定された送信基準時間当たりの速度変化量であり、上記第１の位相変化データは、上記速度変化により生ずる上記送信基準時間当たりの位相変化量であり、上記第２の位相変化データは上記速度指令値により生ずる送信基準時間当たりの位相変化量である。
上記送信基準時間は、後述するように送信周期時間と等しい時間であってもよいし、また、スレーブ局のタイマーが計数する基準発振器が発生するパルスの周期の２n 倍等、予め定められた時間であってもよい。
（２）上記（１）において、上記複数のスレーブ局は、同期制御用指令受信器とタイマーを内蔵し、上記同期制御用指令受信器は、マスター局が送信する上記指令データ列とフレーム信号を常時受信し、上記フレーム信号のレベルが遷移するとき、上記タイマーの出力をラッチすることにより、上記フレーム信号の受信時刻を得る。
（３）上記（２）において、上記スレーブ局は、マイクロコントローラとメモリを内蔵し、上記マイクロコントローラは、マスター局が送信する上記指令データ列の受信完了を検知したとき、受信確認時刻を上記タイマーから取得する。
そして、上記マイクロコントローラは、上記フレーム信号の受信時刻と受信確認時刻の偏差を受信監視時間とし、該受信監視時間が所定の最大受信監視時間以内であって、受信を完了した上記指令データ列に誤りが無いとき、受信を完了した上記位置指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データと速度変化データからなる指令データ列と上記フレーム信号の受信時刻をメモリに格納する。
（４）上記（３）において、上記複数のスレーブ局が内蔵する上記マイクロコントローラは、それぞれ独立して同期制御の演算と処理を実行し、同期制御の演算と処理を実行するときに上記タイマーから同期制御処理時刻を記録して、該同期制御処理時刻と上記フレーム信号の受信時刻の偏差から補正時間を演算する。
そして、正常に受信した上記速度指令データに、上記速度変化データに補正時間を乗じて、送信基準時間で除することに依り得られる補正値を加算したものを補正速度指令データとし、正常に受信した上記位相指令データに、上記第１の位相変化データに補正時間の２乗を乗じて送信基準時間の２乗で除した補正を加算し、更に上記第２の位相変化データに補正時間を乗じて送信基準時間で除することに依り得られる補正値を加算したものを補正位相指令データとする。
（５）上記（１）（２）（３）（４）において、上記マスター局が内蔵する上記同期制御用指令送信器は、位相指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データと速度変化データに加えて指令系列番号を加えた指令データ列を送出する。
（６）上記（４）において、上記複数のスレーブ局には予め所定の装置系列番号が設定され、上記スレーブ局は、指令系列番号を含む指令データ列を受信し、上記スレーブ局のマイクロコントローラは、マスター局が送信する上記指令データ列の受信完了を検知したとき、上記指令データ列における指令系列番号と上記装置系列番号が一致するときのみ、上記補正速度指令データと、上記補正位相指令データを演算する。
（７）上記（１）（２）（３）（４）において、上記マスター局が内蔵する上記同期制御用指令送信器は、１組の位相指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データ及び速度変化データを１系列分の指令データ列とし、複数系列の指令データ列を連続して送出する。
また、上記スレーブ局には予め所定の装置系列番号が設定され、上記スレーブ局は、上記マスター局からの連続した複数系列の指令データ列を受信し、スレーブ局が内蔵するマイクロコントローラは、マスター局が送信する上記複数系列の指令データ列の受信完了を検知したとき、該指令データ列において上記装置系列番号による系列の指令データ列を抽出する。
（８）上記（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）において、上記マスター局が内蔵する同期制御用指令送信器は、前記送信基準時間を送信周期時間として、上記指令データ列を、複数の上記スレーブ局に送信する。
（９）上記（２）（３）（４）（５）（６）（７）において、上記マスター局が内蔵する同期制御用指令送信器は、上記スレーブ局のタイマーが計数する基準発振器が発生するパルスの周期の２n 倍を送信基準時間として、上記指令データ列を、複数の上記スレーブ局に送信する。

本発明は上記のように、シャフトレス輪転印刷機など高精度が必要とされる複数の電動機の同期制御において、中央制御装置であるマスター局から位相指令と速度指令を通信により送信し、複数の電動機を駆動するそれぞれのスレーブ局が、受信した前記位相指令と速度指令から超高精度の補正位相指令データと補正速度指令データを演算するようにしたので、同期制御の精度の向上と同期制御駆動システムのコストダウンを実現することができる。
特に、以下の効果を得ることができる。
（１）上記スレーブ局は、上記フレーム信号のレベルが遷移するとき、上記タイマーの出力をラッチすることにより、上記フレーム信号の受信時刻を得るとともに、マスター局が送信する上記指令データ列の受信完了を検知したとき、受信確認時刻を上記タイマーから取得し、上記フレーム信号の受信時刻と受信確認時刻の偏差を受信監視時間とし、該受信監視時間が所定の最大受信監視時間以内であって、受信を完了した上記指令データ列に誤りが無いとき、受信を完了した上記位置指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データと速度変化データから、補正速度指令データと、補正位相指令データを求めているので、通信のスキャンとは全く独立して演算処理を実行することができる。
このため、スレーブ局はスレーブ局の台数によらず、精度が変わることなく、独立分散して補正速度指令データと、補正位相指令データを得ることができる。
（２）複数のスレーブ局に予め所定の装置系列番号を設定し、スレーブ局は、マスター局が送信する上記指令データ列の受信完了を検知したとき、上記指令データ列における指令系列番号と上記装置系列番号が一致するときのみ、上記補正速度指令データと、上記補正位相指令データを演算するようにしているので、各系列のスレーブ群は、それぞれ独立して、補正速度指令データと補正位相指令データによる同期運転が可能となる。
（３）マスター局が、１組の位相指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データ及び速度変化データを１系列分の指令データ列とし、複数系列の指令データ列を連続して送出し、上記スレーブ局に予め所定の装置系列番号を設定し、上記スレーブ局が、上記複数系列の指令データ列の受信完了を検知したとき、該指令データ列において上記装置系列番号による系列の指令データ列を抽出するようにすることで、通信の休止時間を減らすことができ、高速に指令データ列を送信することができる。
（４）マスター局が、スレーブ局のタイマーが計数する基準発振器が発生するパルスの周期の２ⁿ倍を送信基準時間とすることで、スレーブ局では、上記補正速度指令データと補正位相指令データを演算する際の、送信基準時間による除算をシフトのみで実行することができ、演算処理を高速化することができる。

以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１と図２は実施例１、図３、図４と図５は実施例２、図６は実施例３、図７は実施例３の適用例、図８は実施例３の他の適用例、図９は図６の高速版の実施例、図１０は実施例４について説明するものである。

図１は本発明の実施例１の全体の構成を説明する図であり、図２は前記図１の実施例１の動作を説明するものである。
始めに図１において、１、２、３及び４はそれぞれ本発明によるマスター局、ＮＯ．１スレーブ局、ＮＯ．２スレーブ局及びＮＯ．３スレーブ局を示しこれらのスレーブ局は図示していないがそれぞれ電動機を駆動するものであって、５は指令データ線路で前記マスター局１のＤ出力から前記各スレーブ局のＤ入力へ接続され、６はフレーム信号線路で前記マスター局１のＦ出力から前記各スレーブ局のＦ入力へ接続される。そして、中央制御装置である前記マスター局１は前記図１に図示しない同期制御用指令送信器を内蔵し、後述する指令データ列を前記指令データ線路５により、同じく後述するフレーム信号を前記フレーム信号線路６によりＮＯ．１スレーブ局２、ＮＯ．２スレーブ局３及びＮＯ．３スレーブ局４へ送信する。

次に図２により、前記指令データ列とフレーム信号について更に詳細に説明を行うもので、図２（ａ）と図２（ｂ）はそれぞれ、前記マスター局１から送信される前記指令データ線路５における指令データ列と前記フレーム信号線路６におけるフレーム信号の時間的推移を示す。該図２（ａ）において、マスター局１は時刻ｔ１、ｔ２・・・・ｔ７において前記指令データ列の送信を行い、ほぼ一定の送信周期時間Ｔｍ３、Ｔｍ４にて前記各スレーブ局へ送信を繰り返す。次に前記フレーム信号は、前記マスター局１が１回毎の前記指令データ列を送信したことをマークするもので、図２（ｂ）に示すとおり前記指令データ列の１回毎の送信完了で前記フレーム信号はＬｏｗからＨｉｇｈへ遷移するとしている。

そして、前記図２（ａ）、（ｂ）の一点鎖線（ｃ）で囲む範囲を拡大し、それぞれ図２（ａｃ）と図２（ｂｃ）に示し更に説明を行う。図２（ａｃ）は前記指令データ列の内容を示すもので、前記マスター局１は時刻ｔ４において前記指令データ列の送信を開始し、時刻ｔ４１において送信を終了するとし、先頭よりデリミタ（１）、位相指令データ（３）、速度指令データ（４）、位相変化データａ（５ａ）、位相変化データｂ（５ｂ）、速度変化データ（６）、フレーム検査シーケンス（７）及びデリミタ（８）の構成としている。
前記デリミタ（１）は指令データ列の送信の開始を示し、前記フレーム検査シーケンス（７）は指令データ列のデータの正誤を検査するためのものであり、前記デリミタ（８）は指令データ列の送信の終了を示すもので、これらデリミタ（１）、フレーム検査シーケンス（７）及びデリミタ（８）は通常において使用され得るものであり、本発明の特徴を構成するものではない。

そして、前記位相指令データ（３）から速度変化データ（６）が本発明の特徴を成すものであり、前記位相指令データ（３）と速度指令データ（４）は時刻ｔ４におけるそれぞれ位相と速度の指令とし、前記速度変化データ（６）は時刻ｔ４からｔ５迄の送信周期時間Ｔｍ４当たりの速度変化量とし、前記位相変化データａ（５ａ）は前記速度変化データ（６）による送信周期時間Ｔｍ４当たりの位相変化量とし、前記位相変化データｂ（５ｂ）は前記速度指令データ（４）による送信周期時間Ｔｍ４当たりの位相変化量とするものである。
なお、後述するように、上記速度変化量、位相変化データａ、位相変化データｂは必ずしも送信周期当たりの変化量である必要はないが、ここでは、送信周期当たりの変化量として説明する。

一方、前記マスター局１はフレーム信号について、図２（ｂｃ）に示すとおり時刻ｔ４２においてＨｉｇｈからＬｏｗとし、前記デリミタ（８）を送信後の時刻ｔ４４においてＬｏｗからＨｉｇｈに遷移せしめるものである。
かように、該フレーム信号により１回の指令データ列の送信完了をマークするものである。ここで、前記フレーム信号は時刻ｔ４４においてＬｏｗからＨｉｇｈに遷移するとしたが、前記デリミタ（８）の送信前の時刻ｔ４３に遷移するとしてもよい。

図３は本発明の実施例２のスレーブ局の構成を説明する図であり、図４は実施例２の受信のタイミングを説明する図、図５は実施例２による補正の詳細の動作を説明する図である。なお、図３において、２は前記図１に示した複数のスレーブ局においてＮＯ．１スレーブ局２を例にするもので他のスレーブ局であっても同様である。
そして、該ＮＯ．１スレーブ局２は以下に順次説明する２１から３１の機器を内蔵している。
２１と２２は入力インターフェイスで、該入力インターフェイス２１はＤ入力より受信した前記指令データ列の信号を電圧変換や絶縁を行う入力インターフェイスであり、前記入力インターフェイス２２はＦ入力より受信した前記フレーム信号を同様に電圧変換や絶縁を行う入力インターフェイスである。次に２５、３０及び３１はそれぞれ通信コントローラ、マイクロコントローラ及びデータメモリである。集積回路からなる通信コントローラ２５は前記入力インターフェイス２１を介して指令データ列をＲＤ入力から受信し、受信を完了したデータをＤ０からＤｎー１に出力する。
マイクロコントローラ３０は前記通信コントローラ２５が受信を完了しているかを割り込みやポーリングにより判別し、受信を完了して指令データ列に誤りが無いとき前記通信コントローラ２５より前記指令データ列をリードし、受信指令データ列としてデータメモリ３１に格納する。
ここで、前記通信コントローラ２５、マイクロコントローラ３０及びデータメモリ３１のＤ０からＤｎ−１は、データの入出力ポートであり、ＣＴＲはアドレス、リード及びライトなど通常に使用されるコントロール信号の入出力ポートであり詳細の説明は割愛する。

一方、２３、２４、２６及び２７はそれぞれ基準発信器、タイマー、Ｄフリップフロップ及びデータラッチである。
基準発信器２３は水晶発振子を内蔵し例えば４０ＭＨｚなど極めて正確な一定周波数の発信器である。
タイマー２４は前記基準発信器２３の一定周波数出力をＣＫ入力に入力し該周波数出力の立ち上がりで１ずつカウントアップする計数を行い、この計数値をＤ０からＤｍ−１出力へ出力する。すなわち、該タイマー２４のＤ０からＤｍ−１出力から正確な時刻を得るものである。
Ｄフリップフロップ２６は前記入力インターフェイス２２を介してＤ入力に入力した前記フレーム信号を、前記基準発信器２３が出力する周波数出力の立ち下がりに同期化した信号をＱ出力より出力し、該Ｑ出力は次に説明するデータラッチ２７のＣＫ入力に接続され、該データラッチ２７のＤ０からＤｍ−１入力をラッチし、Ｑ０からＱｍ−１に出力する。
前記データラッチ２７は前記タイマー２４の出力をＤ０からＤｍ−１に入力しＣＫ入力の立ち上がりでラッチしＱ０からＱｍ−１に出力する。すなわち、前記データラッチ２７は前記マスター局１が出力するフレーム信号がＬｏｗからＨｉｇｈに遷移する時刻を正確にキャプチャーし、該キャプチャー時刻は前記マイクロコントローラ３０により必要に応じてリードされるものである。
そして、例えば前記基準発信器２３の出力する矩形波の周波数を４０ＭＨｚとすれば、下記の（８）式で示すとおり時間の分解能が
１／４０ＭＨｚ＝０．０２５μｓ・・・・・（８）式
０．０２５μｓとなり、これにより極めて高精度で前記フレーム信号のＬｏｗからＨｉｇｈに遷移するキャプチャー時刻を得ることが可能となる。

かように、前記入力インターフェイス２１、２２、通信コントローラ２５、Ｄフリップフロップ２６及びデータラッチ２７は、前記マスター局１が出力する前記指令データ列と前記フレーム信号を受信する同期制御用指令受信器を構成するものである。
ここで、前記タイマー２４は基準発信器２３の出力する周波数出力の立ち上がりで計数するとしているので、前記データラッチ２７が確実に前記タイマー２４の出力をラッチするよう、便宜的に前記Ｄフリップフロップ２６を設けて前記データラッチ２７のＣＫ入力が、前記基準発信器２３の出力する周波数出力の立ち下がりに同期して動作するとしている。

２８はＤフリップフロップ、２９はデータラッチであり、該Ｄフリップフロップ２８は前記マイクロプロセッサ３０からの現在時刻ラッチ指令をＤ入力に入力し、ＣＫ入力に入力される前記基準発信器２３が出力する周波数出力の立ち下がりで前記Ｄ入力の信号を同期化しＱ出力に出力する。
データラッチ２９はＣＫ入力に前記Ｄフリップフロップ２８のＱ出力を入力とし、前記タイマー２４が出力する時刻をラッチし、Ｑ０からＱｍ−１に出力する。これにより、前記マイクロプロセッサ３０は常に現在時刻を正確に得ることができるものである。ここで、前記データラッチ２７、２９のＣＴＲはアドレス、リード及びライトなど通常に使用されるコントロール信号の入出力ポートであり詳細な説明は割愛する。

次に図４により、前記図３における前記指令データ列とフレーム信号の受信のタイミングについて説明する。図４（ａ）は前記図３の通信コントローラ２５に入力される前記指令データ列の物理的な受信の時間的推移を示し、時刻ｔ１１、ｔ２１及びｔ３１と順次、受信を終了するとしている。図４（ｂ）は前記図３のＤフリップフロップ２６に入力される前記フレーム信号の時間的推移を示し、時刻ｔ１２、ｔ２２及びｔ３２において前記フレーム信号はＬｏｗからＨｉｇｈに遷移し、このＬｏｗからＨｉｇｈに遷移するキャプチャー時刻は前記図３のデータラッチ２７から得られるものである。そして、時刻ｔ２２のときを例に更に説明すれば、前記図４（ａ）の時刻ｔ２１にて前記指令データ列の物理的な受信が終了し、該受信終了時刻ｔ２１に近接する図４（ｂ）の時刻ｔ２２のキャプチャー時刻が前記データラッチ２７により極めて正確に保持される。

そして、図４（ｃ）は前記マイクロコントローラ３０が前記指令データ列の受信完了を検出し処理を実行するタイミングを示すもので、例えば時刻ｔ２３において前記マイクロコントローラ３０は、前記図４（ａ）の時刻ｔ２１と前記図４（ｂ）の時刻ｔ２２の受信の処理をするものである。
すなわち、前記通信コントローラ２５が時刻ｔ２１で指令データ列の受信を完了し、前記データラッチ２７が時刻ｔ２２をキャプチャーした後、前記マイクロコントローラ３０は割り込みにより割り込み遅延時間後に受信の完了を検出し、受信した指令データ列に誤りが無いとき前記データラッチ２９より現在時刻を受信確認時刻ｔ２３として得るものである。以上の図４の時刻ｔ２１、ｔ２２及びｔ２３における一連の受信動作を要約すれば下記のとおりとなる。
（４−１）．前記通信コントローラ２５は、図４（ａ）の受信終了時刻ｔ２１で前記図２（ａｃ）のデリミタ（８）を受信すると、１回の指令データ列の受信の終了を認識しこの情報を保持する。
（４−２）．一方、前記図３におけるデータラッチ２７は、前記図４（ｂ）に示す時刻ｔ２２でフレーム信号がＬｏｗからＨｉｇｈに遷移することによりキャプチャー時刻ｔ２２をハードウェアにより精度良く保持する。
（４−３）．前記マイクロコントローラ３０は割り込みやポーリングにより、前記通信コントローラ２５が受信の終了状態であることを検出する。
（４−４）．次に、前記マイクロコントローラ３０は前記通信コントローラ２５が受信した指令データ列に誤りが無いかをチェックする。
（４−５）．前記マイクロコントローラ３０は受信したデータ列に誤りが無いとき、前記図３のデータラッチ２９より現在時刻を前記図４（ｃ）の受信確認時刻ｔ２３として得る。
（４−６）．前記マイクロコントローラ３０は、受信監視時間Ｔe を下記の（９）式より求める。
受信監視時間Ｔｅ＝受信確認時刻ｔ２３−キャプチャー時刻ｔ２２
・・・・（９）式
（４−７）．前記マイクロコントローラ３０は、受信監視時間Ｔｅが予め定める最大受信監視時間Ｔｅｍａｘより小なるとき受信の動作が正常に完了したとして、前記キャプチャー時刻と指令データ列をデータメモリ３１に格納する。
ここで、前記受信終了時刻ｔ２１、又は前記キャプチャー時刻ｔ２２と前記受信確認時刻ｔ２３の時間差は、前記マイクロコントローラ３０の割り込み遅延やポーリング処理の遅延により通常一定では無く数μｓから１０μｓを越える範囲で変動するので、前記受信確認時刻ｔ２３を受信時刻とすると誤差が大きく実用に具することができない。
そこで、上記受信監視時間Ｔｅを検査し、遅延時間が前記最大受信監視時間Ｔｅｍａｘによる許容範囲以内であれば、以下に説明するように、位相と速度の補正に、ハードウェアにより正確に取得したキャプチャー時刻ｔ２２を使用する。

以上で実施例２について前記図３と図４の説明を行ったが、図５により更に前記ＮＯ．１スレーブ２が行う位相指令と速度指令の補正について説明を行う。
始めに前記図４（ｂ）でフレーム信号がＬｏｗからＨｉｇｈに遷移しキャアプチャー時刻を得るものであったが、図５（ａ）はこのキャプチャー時刻を得るタイミングを示すもので、例えばキャプチャー時刻ｔ０、ｔ２において前記マスター局１からの１回毎の指令データ列とフレーム信号の受信を完了するとしている。そして、前記図５（ａ）は通信のスキャンの状態をも示すもので図中に示すＴｍは送信周期時間である。そして、図５（ｂ）は前記図３のマイクロコントローラ３０が同期制御のために位相と速度の補正処理を行うタイミングを示すもので、例えば図中に示す同期制御処理時刻ｔ１、ｔ３で補正を行い、スレーブ局の前記マイクロコントローラ３０は前記図５（ａ）の通信のスキャンと無関係で独立して処理を行う状態を示す。

図５（ｃ）と図５（ｄ）はそれぞれ前記図１のマスター局１が生成する速度指令と位相指令を説明し、図５（ｅ）と図５（ｆ）はそれぞれ同様に前記マスター局１が生成する位相変化データａと位相変化データｂを説明するものである。
始めに図５（ｃ）において、前記マスター局１が生成する速度指令は、時刻（ｔ−１）迄は一定速で時刻（ｔ−１）から時刻ｔ４迄は加速し、時刻ｔ４以降は一定速としている。そして、前記マスター局１は前記送信周期時間Ｔｍでサイクリックに速度指令を送信し、前記図３のマイクロコントローラ３０は例えば前記図５（ｃ）のキャプチャー時刻ｔ０で、Ｖ０なる速度指令データとΔＶ２なる速度変化データを受信すると共に、キャプチャー時刻ｔ０を前記データメモリ３１に格納している。
ここで、速度変化データΔＶ２は前記送信周期時間Ｔｍ当たりの速度変化量であり、前記マイクロコントローラ３０は時刻ｔ１に至ったとき、該同期制御処理時刻ｔ１からキャプチャー時刻ｔ０を減じた（ｔ１−ｔ０）を補正時間とし、高精度の同期制御を行うために下記の（１０）式の演算により補正速度指令データｖ１を得るものである。
ΔＶ１＝ΔＶ２×（ｔ１−ｔ０）／Ｔｍより
ｖ１＝Ｖ０＋ΔＶ１
＝Ｖ０＋ΔＶ２×（ｔ１−ｔ０）／Ｔｍ・・・・・（１０）式
上記（１０）式においては、速度指令データＶ０と速度変化データΔＶ２は前記マスター局１から与えられ、送信周期時間Ｔｍは予め定められた定数であり、キャプチャー時刻ｔ０は前記図３のデータラッチ２７により、同期制御処理時刻ｔ１は前記データラッチ２９により精度良く求められるものなので、上記（１０）式の補正速度指令データｖ１は前記マイクロコントローラ３０により極めて精度良く高速に演算される。

次に、前記図１のマスター局１が生成する速度指令が図５（ｃ）のとき、同じく前記マスター局１が生成する位相指令は図５（ｄ）の如くとなり、前記図３のマイクロコントローラ３０はキャプチャー時刻ｔ０において、図５（ｄ）で示すＰ０なる位相指令データと、図５（ｅ）で示すΔＰ２ａなる位相変化データａと、図５（ｆ）で示すΔＰ２ｂなる位相変化データｂを受信し、該位相変化データａΔＰ２ａと位相変化データｂΔＰ２ｂの和が前記図５（ｄ）の位相変化データΔＰ２となる。
そして、該位相変化データａΔＰ２ａは前記速度変化データΔＶ２による送信周期時間Ｔｍ当たりの位相変化量とし、前記マイクロコントローラ３０は同期制御処理時刻ｔ１に至ったとき下記の（１１）式の演算を行い、補正位相変化データａΔＰ１ａを得るものである。
すなわち、ΔＶ１＝ΔＶ２×（ｔ１−ｔ０）／Ｔｍと、ΔＰ２ａ＝ΔＶ２×Ｔｍ／２、ΔＶ２＝２×ΔＰ２ａ／Ｔｍより以下の式を得ることができる。
ΔＰ１ａ＝１／２×ΔＶ１×（ｔ１−ｔ０）
＝ΔＰ２ａ×（ｔ１−ｔ０）²／Ｔｍ²・・・・・（１１）式
また、前記位相変化データｂΔＰ２ｂは前記速度指令データＶ０による送信周期時間Ｔｍ当たりの位相変化量とし、前記マイクロコントローラ３０は同期制御処理時刻ｔ１に至ったとき下記の（１２）式の演算を行い、補正位相変化データｂΔＰ１ｂを得る。
ΔＰ１ｂ＝ΔＰ２ｂ×（ｔ１−ｔ０）／Ｔｍ・・・・・（１２）式
上記（１１）式のΔＰ１ａと（１２）式のΔＰ１ｂの和が前記図５（ｄ）の補正位相変化データΔＰ１であり、前記マイクロコントローラ３０は同期制御処理時刻ｔ１において、次の（１３）式により、補正位相指令データｐ１を得るものである。
ｐ１＝Ｐ０＋ΔＰ１
ｐ１＝Ｐ０＋ΔＰ２ａ×（ｔ１−ｔ０）²／Ｔｍ²
＋ΔＰ２ｂ×（ｔ１−ｔ０）／Ｔｍ・・・・・（１３）式
補正速度指令データｖ１を求める前記（１０）式と同様に、上記（１３）式においては、位相指令データＰ０、位相変化データａΔＰ２ａ及び位相変化データｂΔＰ２ｂは前記マスター局１から精度良く与えられ、送信周期時間Ｔｍは予め定められた定数であり、キャプチャー時刻ｔ０と同期制御処理時刻ｔ１は前記図３において精度良く求められるものなので、上記（１３）式による補正位相指令データｐ１は前記マイクロコントローラ３０により極めて精度良く高速に演算される。

以上のように、前記マイクロコントローラ３０は同期制御処理時刻ｔ１において、前記（１０）式により補正速度指令データｖ１を、前記（１３）式により補正位相指令データｐ１を演算し、高精度の同期制御を行うもので、前記図５（ｂ）の時刻ｔ３においても同様に補正速度指令データと前記補正位相指令データを演算し、前記ＮＯ．１スレーブ局のマイクロコントローラ３０は通信のスキャンと同期する必要が無く全く独立して処理を実行する。
そして、図５（ｇ）において、一点鎖線と実線はそれぞれＮＯ．１スレーブ局とＮＯ．２スレーブ局のマイクロコントローラ３０が前記（１０）式と（１３）式の演算を処理するタイミングを示し、図５（ｈ）ではＮＯ．３スレーブ局のマイクロコントローラが前記（１０）式と（１３）式の演算を処理するタイミングを模擬的に示す。
かように、本発明による前記図３、図４及び図５によるスレーブ局は任意に独立分散により追加が容易であって、前記（１０）式と（１３）式により高精度に補正速度指令データと補正位相指令データを演算するものである。ここで、前記図５（ｇ）の一点鎖線で示すＮＯ．１スレーブ局の処理するタイミングは前記図５（ｂ）で示すものと同じであり、ＮＯ．２及びＮＯ．３スレーブ局がそれぞれ前記（１０）式と（１３）式の演算を処理するタイミングと対比を容易とするために示したものである。

図６は本発明の実施例３の動作を説明する図であり、図７は実施例３の適用例の全体構成と作用を説明する図であり、図８は図７と違えて実施例３の他の適用例を説明する図であり、図９は図６の高速版の実施例を説明する図である。
始めに図６（ａ）は中央制御装置である前記マスター局１が内蔵する同期制御用指令送信器が送信する実施例３の指令データ列の詳細を示し、該図６（ａ）において（２）は指令系列番号であり、この他（１）と（３）から（８）は前記図２（ａｃ）で示すものと同じで説明を割愛する。
又、図６（ｂ）は前記図６（ａ）の時間軸を縮小し前記指令データ列が周期的に繰り返し送信される様子を示し、図中で示す‘１’、‘２’及び‘３’は各指令データ列における前記指令系列番号（２）の具体例を示し、該指令系列番号（２）は一巡する毎に繰り返すものである。そして、図６（ｃ）はフレーム信号の時間的推移を示し、前記図２（ｂ）で示すものと同一であり詳細な説明は割愛する。

図７は実施例３による全体構成を示し、前記図６による作用を説明する図であり、３系列のカラー輪転印刷機の例を示す。
図７において、１０、１１は給紙部とインフィードロールを示し、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄは例えばそれぞれイエロー、シアン、マゼンダ及びブラックの印刷部を示し、１３、１４、１５及び１６はそれぞれドライヤ、クーリング、ドラッグロール及び折り部を示し、前記給紙部１０から折り部１６で１系列目のカラー輪転印刷機を構成する。そして、前記給紙部１０から供給される印刷紙は前記インフィードロール１１を経て、例えば前記イエロー印刷部１２ａ、シアン印刷部１２ｂ、マゼンダ印刷部１２ｃ及びブラック印刷部１２ｄで４色のカラー印刷を行った後、印刷紙の乾燥を行うドライヤ１３、乾燥後の印刷紙を冷却するクーリング１４、印刷紙を導くドラッグロール１５を経て折り部１６に至り、該折り部１６にて裁断し折り畳まれる。ここで、前記イエロー印刷部１２ａ、シアン印刷部１２ｂ、マゼンダ印刷部１２ｃ、ブラック印刷部１２ｄ及び折り部１６が後述する同期制御された電動機により駆動される。

そして、前記図７の１、５、６及び７はそれぞれマスター局、指令データ線路、フレーム信号線路及び汎用通信線路であり、該マスター局１は前記図６（ａ）、（ｂ）で示す指令データ列を前記指令データ線路５により、前記図６（ｃ）で示すフレーム信号を前記フレーム信号線路６により後述するＮＯ．２ａ、ＮＯ．２ｂからＮＯ．２ｅスレーブ局へ送出する。
７は汎用通信線路で例えばＤｅｖｉｃｅ−ＮｅｔやＯＰＣＮ−１など通常容易に入手し得るオープンなフィールドバスを使用し、高速性を必要としないデータや信号を前記マスター局１と後述するスレーブ局間で相互に授受するものである。
２ａ、８ａ及び９ａはそれぞれ前記イエロー印刷部１２ａの同期駆動を行うＮＯ．２ａスレーブ局、電動機及びロータリーエンコーダを示し、該ＮＯ．２ａスレーブ局２ａは、前記図３のマイクロコントローラ３０によるハードウェアシステムで構成され、前記マスター局１からの前記指令データ列と前記キャプチャー時刻により高精度な前記補正位相指令データと補正速度指令データを取得して、同期制御により前記電動機８ａを駆動し、ロータリーエンコーダ９ａは前記電動機８ａに付属して位相と速度のフィードバックを前記ＮＯ．２ａスレーブ局２ａに入力する。
そして、２ｂ、８ｂ、９ｂは前記シアン印刷部１２ｂを、２ｃ、８ｃ、９ｃは前記マゼンダ印刷部１２ｃを、２ｄ、８ｄ、９ｄはブラック印刷部１２ｄを、２ｅ、８ｅ、９ｅは折り部１６を同期駆動するもので、イエローの前記２ａ、８ａ及び９ａとそれぞれ同一の機能を有しその説明は割愛する。

次に、図７の３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び３ｅは、ＮＯ．３ａスレーブ局〜ＮＯ．３ｅスレーブ局であり、２系列目のスレーブ群によるカラー輪転印刷機を示す。また、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ及び４ｅはＮＯ．４ａスレーブ局〜ＮＯ．４ｅスレーブ局であり、３系列目のスレーブ群によるカラー輪転印刷機を駆動する。これらは、１系列目のスレーブ群の前記ＮＯ．２ａスレーブ局２ａ〜ＮＯ．２ｅスレーブ局２ｅと同じ機能を有し、その説明を割愛する。
そして、カラー輪転印刷機の運転に先立ち、前記マスター局１は汎用通信線路７を介して事前に装置系列番号を前記の各スレーブ局に設定しておく。例えば、前記１系列目のスレーブ群の前記ＮＯ．２ａスレーブ局２ａ〜ＮＯ．２ｅスレーブ局２ｅは、装置系列番号を‘１’とし、前記２系列目のスレーブ群の前記ＮＯ．３ａスレーブ局３ａ〜ＮＯ．３ｅスレーブ局３ｅは装置系列番号を‘２’とし、前記３系列目のスレーブ群の前記ＮＯ．４ａスレーブ局４ａ〜ＮＯ．４ｅスレーブ局４ｅは装置系列番号を‘３’と設定するものである。

そして、マスター局１は前記図６（ａ）、（ｂ）で説明するとおり、指令データ列の指令系列番号（２）を例えば‘１’、‘２’及び‘３’として送信する。
前記図７の１系列目のスレーブ群のＮＯ．２ａスレーブ局２ａ〜ＮＯ．２ｅスレーブ局２ｅは装置系列番号が‘１’なので、該スレーブ局が内蔵する前記図３のマイクロコントローラ３０は、指令系列番号（２）が‘１’の指令データ列のみを受信して受信指令データ列とし、前記キャプチャー時刻と共に前記データメモリ３１に格納する。
前記２系列目のスレーブ群のＮＯ．３ａスレーブ局３ａ〜ＮＯ．３ｅスレーブ局３ｅと、前記３系列目のスレーブ群のＮＯ．４ａスレーブ局４ａ〜ＮＯ．４ｅスレーブ局４ｅも内蔵する前記マイクロコントローラ３０が同様に、自身の前記装置系列番号と指令系列番号が等しい指令データ列のみを受信する。
このように、前記図７において１系列目のスレーブ群、２系列目のスレーブ群及び３系列目のスレーブ群はそれぞれ独立した前記補正位相指令データと補正速度指令データにより同期運転が可能となる。

図８は指令系列番号と装置系列番号を使用した別の応用例を示すものである。
図８において、前記マスター局１は汎用通信線路７を介して、前記１系列目のスレーブ群と２系列目のスレーブ群には同一の装置系列番号を例えば‘１’を設定し、前記３系列目のスレーブ群には別の装置系列番号を例えば‘２’を設定する。
かようにして、図８においては、１系列目と２系列目の輪転印刷機を同一の指令データ列により同期制御を行って印刷を行い、前記の１台の折り部１６により折り畳み裁断して２枚重ねの印刷を行い、３系列目のスレーブ群の輪転印刷機と独立して運転操作と同期制御を行うことが可能となる。

図９は、前記図６に依る実施例を改良し、前記マスター局１から更に高速に複数の系列の指令データ列を送出する動作を説明するものである。
同図において、図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ前記図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対応し、図９（ａ）において（１）と（３）から（８）迄は前記図６（ａ）で示すものと同じで説明を割愛する。ここで、前記図６（ａ）において前記マスター局１は１系列毎に前記位相指令データ（３）から速度変化データ（６）を送出しており、この為、前記図６（ｂ）で示すとおり異なる系列の指令データ列間には休止期間が存在していた。一方、図９（ａ）においては例えば１系列目から３系列目迄、複数の系列の指令データ列を連続して送出するもので、図９（ｂ）に示すとおり通信の休止期間が前記図６（ｂ）に比較して減るもので、これにより前記マスター局１は更に高速に指令データ列を送出することが可能となる。
そして、前記図７又は図８において各スレーブ群は装置系列番号が‘１’、‘２’及び‘３’と予め設定されており、前記各スレーブ群は自身に設定された装置系列番号に対応した指令データ列を前記マスター局１が送出する前記図９（ａ）の指令データ列より抽出するものである。

かように、本発明による前記図６、図７、図８及び図９による実施例３においては、スレーブ局の設置台数は自在に増設が可能で、複数の輪転印刷機について、高精度の指令データにより同期制御を実現することに加え、予め各スレーブ局の前記装置系列番号を所定の番号に自在に設定することにより容易にスレーブ局の編成変えを可能とし、生産する印刷物の種類を顧客のニーズに速やかに対応せしめることができる。このように、本発明は、各スレーブ局の装置系列番号は固定値ではなく目的に応じて任意に変更することを特徴とするものである。

図１０は本発明の実施例４の詳細の動作を説明する図である。ここで、前記図５はスレーブ局が前記図３に示す構成における動作を示すものであるが、本実施例４はこれを更に実用的に改良するものであり、図１０は前記マスター局１の送信と例えば前記ＮＯ．１スレーブ局２が行う位相指令と速度指令の補正について説明を行い、該図１０の（ａ）、（ｂ）から（ｆ）は前記図５のそれぞれ（ａ）から（ｆ）に対応している。
そして、実施例４の図１０と前記図５の相違は、前記図５において補正基準時間はＴｍとしているが、図１０においては補正基準時間を後述するＴｂとするものであるが、以下に順次説明を行う。

図１０（ａ）は前記スレーブ局２が前記マスター局１より受信するフレーム信号のキャプチャー時刻を得るタイミングを示し、これを例えばｔｊ−１、ｔｊ、・・・ｔｊ＋２とし、図中のＴｍは送信周期時間である。ここで、前記マスター局１は位相指令と速度指令をスレーブ局に送信する他、各種の制御、演算や監視など種々の処理を行うもので、該送信周期時間Ｔｍは一定ではなくバラツキがあるものである。
図１０（ｂ）は前記図３のマイクロコントローラ３０が同期制御のために位相と速度の補正を行うタイミングを示し、例えば図中に示すｔｋ−１、ｔｋ、・・・ｔｋ＋２の同期制御処理時刻において補正を行うとしている。
そして、同期制御処理時刻ｔｋからキャプチャー時刻ｔｊを減じた（ｔｋ−ｔｊ）を時刻ｔｋにおける補正時間Ｔｈｋとするものであり、同様に時刻ｔｋ＋１、ｔｋ＋２における補正時間をそれぞれＴｈｋ＋１、Ｔｈｋ＋２としている。スレーブ局の前記マイクロコンピュータ３０は前記マスター局１と独立して処理を行うので、前記補正時間Ｔｈｋ、Ｔｈｋ＋１及びＴｈｋ＋２は固定値ではなく変動する時間となる。

図１０（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）はそれぞれ前記マスター局１が生成する速度指令、位相指令、位相変化データａ及び位相変化データｂを示す。
図１０（ｃ）において前記マスター局１が生成する速度指令は、時刻ｔｉ迄は一定の速度であり時刻ｔｉ＋１迄は加速し、時刻ｔｉ＋１以降は一定の速度としている。そして、前記図３のマイクロコントローラ３０は前記図１０（ｃ）のキャプチャー時刻ｔｊで、Ｖｊなる速度指令データとΔＶｊなる速度変化データを受信すると共に、キャプチャー時刻ｔｊを前記データメモリ３１に格納している。そして、図１０（ｃ）においてＴｂは予め定められた固定値である補正基準時間（送信基準時間）であり、前記速度変化データΔＶｊは該補正基準時間Ｔｂ当たりの速度変化量である。
マスター局１は、指令データ列をスレーブ局に送信するにあたり、位置指令データと速度指令データは送信する時刻における指令値とし、速度変化データは送信基準時間当たりの速度変化量とし、位相変化データａは上記速度変化データによる送信基準時間当たりの位相変化量とし、位相変化データｂは上記速度指令データによる送信基準時間当たりの位相変化量とする。
ここで、前記補正基準時間Ｔｂは前記送信周期時間Ｔｍ相当であって、前記図３の基準発信器２３が発生するパルスの周期の２のｎ乗相当の時間とするものである。
説明を容易とするために具体例を示せば、前記送信周期時間Ｔｍが０．４ｍｓから０．５ｍｓであるとき前記基準発信器２３が２４ＭＨｚの一定周波数を発生するものであれば、前記基準発信器２３の発生するパルス数の２ｎにおいてｎを例えば１４として、前記補正基準時間Ｔｂを下記の（１４）式とする。
Ｔｂ＝１／２４ＭＨｚ×２¹⁴＝０．６８３ｍｓ・・・・（１４）式
又、他の例として前記基準発信器２３が４０ＭＨｚの一定周波数を発生するものであれば、前記基準発信器２３の発生するパルス数の２ｎにおいてｎを例えば１５とし、前記補正基準時間Ｔｂを下記の（１５）式とする。
Ｔｂ＝１／４０ＭＨｚ×２¹⁵＝０．８１９２ｍｓ・・（１５）式

そして、前記マイクロコントローラ３０は同期制御処理時刻ｔｋに至ったとき、前記（１０）式において通信周期時間Ｔｍを補正基準時間Ｔｂとし、（ｔ１−ｔ０）は前記補正時間Ｔｈｋに相当し、図１０（ｃ）の補正速度変化データΔｖｋと補正速度指令データｖｋを下記の（１６）式とする。
Δｖｋ＝ΔＶｊ×Ｔｈｋ／Ｔｂより、以下の式を得る。
ｖｋ＝Ｖｊ＋Δｖｋ
＝Ｖｊ＋ΔＶｊ×Ｔｈｋ／Ｔｂ・・・・・（１６）式
上記（１６）式は前記図３のマイクロコントローラ３０にて演算するものであるが、該マイクロコントローラ３０は近年、極めて高速に演算や処理を行うものであるが依然として除算に時間を要するものであるが、前記補正基準時間Ｔｂは前記（１５）式及び（１６）式の例で示すとおり２のｎ乗としており、該Ｔｂによる除算は２進数においてシフトのみで実行でき極めて短時間で演算を実行するものである。

次に、前記マスター局１が生成する速度指令が前記図１０（ｃ）のとき、同じく前記マスター局１が生成する位相指令は例えば図１０（ｄ）のとおりとなる。
前記図３のマイクロコントローラ３０は前記図１０（ｄ）のキャプチャー時刻ｔｊにおいて、Ｐｊなる位相指令データと、図１０（ｅ）で示すΔＰａｊなる位相変化データａと、図１０（ｆ）で示すΔＰｂｊなる位相変化データｂを受信し、該位相変化データａΔＰａｊと位相変化データｂΔＰｂｊの和が前記図１０（ｄ）の位相変化データΔＰｊとなる。
そして、該位相変化データａΔＰａｊは前記速度変化データΔＶｊによる前記補正基準時間Ｔｂ当たりの位相変化量とし、前記マイクロコントローラ３０は同期制御処理時刻ｔｋに至ったとき、前記（１１）式において通信周期時間Ｔｍを補正基準時間Ｔｂとし、（ｔ１−ｔ０）は前記補正時間Ｔｈｋに相当することにより下記の（１７）式の演算を行い、図１０（ｅ）の補正位相変化データａΔｐａｋを得るものである。
ΔＶｋ＝ΔＶｊ×Ｔｈｋ／Ｔｂと
ΔＰａｊ＝ΔＶｊ×Ｔｂ／２、ΔＶｊ＝２×ΔＰａｊ／Ｔｂより以下の式を得る。
Δｐａｋ＝１／２×ΔＶｋ×Ｔｈｋ
＝ΔＰａｊ×Ｔｈｋ²／Ｔｂ²・・・・（１７）式
次に、前記位相変化データｂΔＰｂｊは前記速度指令データＶｊによる補正基準時間Ｔｂ当たりの位相変化量とし、前記マイクロコントローラ３０は同期制御処理時刻ｔｋに至ったとき、前記（１２）式において同様に通信周期時間Ｔｍを補正基準時間Ｔｂとし、（ｔ１−ｔ０）は前記補正時間Ｔｈｋに相当することにより下記の（１８）式の演算を行い、図１０（ｆ）の補正位相変化データｂΔｐｂｋを得るものである。
Δｐｂｋ＝ΔＰｂｊ×Ｔｈｋ／Ｔｂ・・・・・（１８）式

上記（１７）式のΔｐａｋと（１８）式のΔｐｂｋの和が前記図１０（ｄ）の補正位相変化データΔｐｋであり、前記マイクロコントローラ３０は同期制御処理時刻ｔｋにおいて、次の（１９）式により、補正位相指令データｐｋを得るものである。
ｐｋ＝Ｐｊ＋Δｐｋ
ｐｋ＝Ｐｊ＋ΔＰａｊ×Ｔｈｋ²／Ｔｂ²
＋ΔＰｂｊ×Ｔｈｋ／Ｔｂ・・・・・（１９）式
そして、前記（１６）式における補正基準時間Ｔｂによる除算と同様に、前記マイクロコントローラ３０は上記（１９）式のＴｂ²とＴｂによる除算を２進数においてシフトのみで実行し、極めて短時間で正確に演算を実行する。
かように、前記マイクロコントローラ３０は前記同期制御処理時刻ｔｋにおいて、前記（１６）式の補正速度指令データｖｋと（１９）式の補正位相指令データｐｋの演算を短時間に実行し、速やかに超高精度となる同期制御の速度と位相の指令を生成するものである。

以上で説明したとおり本発明によれば、スレーブ局の数が少ない場合であっても多い場合であってもスレーブ局の数によらず、マスター局が指令データ列とフレーム信号を送信する送信周期時間をほぼ一定とすることを特徴とする。
一方、各スレーブ局は指令データ列により必要とする精度のビット長の指令を受信すると共に、内蔵する高精度の基準発信器により指令データ列を受信したキャプチャー時刻を例えば前記（８）式で示す０．０２５μｓの高分解能で取得し、超高精度の補正速度指令データと補正位相指令データを短時間で算出することを特徴とする。
更に、マスター局は送信する指令データ列に指令系列番号を付加し、複数の系列のスレーブ群には予め装置系列番号を自在に設定することにより、複数のシャフトレス輪転印刷機の組み合わせ運転を自由自在に編成変えができることを特徴とし、極めて実用性の高いものである。

本発明の実施例１の全体構成を説明する図である。本発明の実施例１の動作を説明する図である。本発明の実施例２の構成を説明する図である。本発明の実施例２の受信のタイミングを説明する図である。本発明の実施例２の詳細の動作を説明する図である。本発明の実施例３の動作を説明する図である。本発明の実施例３の全体構成（その１）を説明する図である。本発明の実施例３の全体構成（その２）を説明する図である。本発明の実施例３の高速版の動作を説明する図である。本発明の実施例４の詳細の動作を説明する図である。従来例１の構成を説明する図である。従来例１の動作を説明する図である。従来例２の構成を説明する図である。従来例２の動作を説明する図である。

符号の説明

１マスター局
２ＮＯ．１スレーブ局
２ａＮＯ．２ａスレーブ局
２ｂＮＯ．２ｂスレーブ局
３ＮＯ．２スレーブ局
４ＮＯ．３スレーブ局
５指令データ線路
６フレーム信号線路
７汎用通信線路
８ａ電動機
８ｂ電動機
９ａロータリーエンコーダ
９ｂロータリーエンコーダ
１０給紙部
１１インフィードロール
１２ａ印刷部
１２ｂ印刷部
１３ドライヤ
１４クーリング
１５ドラッグロール
１６折り部
２１入力インターフェイス
２２入力インターフェイス
２３基準発信器
２４タイマー
２５通信コントローラ
２６Ｄフリップフロップ
２７データラッチ
２８Ｄフリップフロップ
２９データラッチ
３０マイクロコントローラ
３１データメモリ
２００位相検出カウンタ

Ｔｅ受信監視時間
Ｔｅｍａｘ最大受信監視時間
Ｔｍ送信周期時間
Ｔｓ同期制御処理周期時間
Ｔｂ補正基準時間
Ｔｄ受信遅延時間
Ｔｄｍｉｎ最小受信遅延時間
Ｔｄｍａｘ最大受信遅延時間

Claims

マスター局と電動機を駆動する複数のスレーブ局で構成され、前記複数の電動機の回転速度と回転位相を精度良く同期せしめる同期駆動システムにおける同期制御用通信装置であって、
上記マスター局は同期制御用指令送信器を内蔵し、
上記同期制御用指令送信器は、回転速度と回転位相を制御するための指令データ列と、該指令データ列の１回毎の送信に対応する該指令データの送信周期に同期したフレーム信号を、それぞれ専用の通信線路で上記スレーブ局に繰り返し送信し、
上記指令データ列は、位相指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データと、速度変化データを一組として、送信周期時間毎に、複数の上記スレーブ局に送信されるものであり、
上記位相指令データと速度指令データはそれぞれ、送信する時刻における位相指令値、速度指令値であり、
上記速度変化データは、前記送信周期時間に相当する予め設定された送信基準時間当たりの速度変化量であり、
上記第１の位相変化データは、上記速度変化により生ずる上記送信基準時間当たりの位相変化量であり、
上記第２の位相変化データは上記速度指令値により生ずる送信基準時間当たりの位相変化量であり、
上記スレーブ局は、上記指令データ列と、上記フレーム信号から、各スレーブ局の速度指令データと、位相指令データを得て、上記マスター局の指令に同期させて電動機を駆動する
ことを特徴とする同期制御用通信装置。
上記複数のスレーブ局は、同期制御用指令受信器とタイマーを内蔵し、
上記同期制御用指令受信器は、マスター局が送信する上記指令データ列とフレーム信号を常時受信し、
上記フレーム信号のレベルが遷移するとき、上記タイマーの出力をラッチすることにより、上記フレーム信号の受信時刻を得る
ことを特徴とする請求項１の同期制御用通信装置。
上記スレーブ局は、マイクロコントローラとメモリを内蔵するものであって、
上記マイクロコントローラは、マスター局が送信する上記指令データ列の受信完了を検知したとき、受信確認時刻を上記タイマーから取得し、
上記フレーム信号の受信時刻と受信確認時刻の偏差を受信監視時間とし、該受信監視時間が所定の最大受信監視時間以内であって、受信を完了した上記指令データ列に誤りが無いとき、
上記マイクロコントローラは、受信を完了した上記位置指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データと速度変化データからなる指令データ列と上記フレーム信号の受信時刻をメモリに格納する
ことを特徴とする請求項２のスレーブ局の同期制御用通信装置。
上記複数のスレーブ局が内蔵する上記マイクロコントローラは、それぞれ独立して同期制御の演算と処理を実行するものであって、
上記マイクロコントローラは、同期制御の演算と処理を実行するときに上記タイマーから同期制御処理時刻を記録して、該同期制御処理時刻と上記フレーム信号の受信時刻の偏差から補正時間を演算し、
正常に受信した上記速度指令データに、上記速度変化データに補正時間を乗じて、送信基準時間で除することに依り得られる補正値を加算したものを補正速度指令データとし、正常に受信した上記位相指令データに、上記第１の位相変化データに補正時間の２乗を乗じて送信基準時間の２乗で除した補正を加算し、更に上記第２の位相変化データに補正時間を乗じて送信基準時間で除することに依り得られる補正値を加算したものを補正位相指令データとする
ことを特徴とする請求項３のスレーブ局の同期制御用通信装置。
上記マスター局が内蔵する上記同期制御用指令送信器は、
位相指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データと速度変化データに加えて指令系列番号を加えた指令データ列を送出する
ことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４の同期制御用通信装置。
上記複数のスレーブ局には予め所定の装置系列番号が設定され、上記スレーブ局は、指令系列番号を含む指令データ列を受信可能であり、
上記スレーブ局が内蔵するマイクロコントローラは、マスター局が送信する上記指令データ列の受信完了を検知したとき、上記指令データ列における指令系列番号と上記装置系列番号が一致するときのみ、上記補正速度指令データと、上記補正位相指令データを演算する
ことを特徴とする請求項４の同期制御用通信装置。
上記マスター局が内蔵する上記同期制御用指令送信器は、
１組の位相指令データ、速度指令データ、第１の位相変化データ、第２の位相変化データ及び速度変化データを１系列分の指令データ列とし、複数系列の指令データ列を連続して送出し、
上記スレーブ局には予め所定の装置系列番号が設定され、上記スレーブ局は、上記マスター局からの連続した複数系列の指令データ列を受信可能であり、
上記スレーブ局が内蔵するマイクロコントローラは、マスター局が送信する上記複数系列の指令データ列の受信完了を検知したとき、該指令データ列において上記装置系列番号による系列の指令データ列を抽出する
ことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４の同期制御用通信装置。
上記マスター局が内蔵する同期制御用指令送信器は、前記送信基準時間を送信周期時間として、上記指令データ列を生成し、スレーブ局に送信する
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６または請求項７の同期制御用通信装置。
上記マスター局が内蔵する同期制御用指令送信器は、上記スレーブ局のタイマーが計数する基準発振器が発生するパルスの周期の２n 倍を送信基準時間として、上記指令データ列を生成し、スレーブ局に送信する
ことを特徴とする請求項２，３，４，５，６または請求項７の同期制御用通信装置。