JP5202345B2 - 既設輪転印刷機と増設シャフトレス式輪転印刷機の同期運転方法及び同期位置制御システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の印刷機、折機が機械的に連結された機械軸を有する既設ラインシャフト式輪転印刷機に、お互いの回転軸が機械的に連結されていない印刷機を駆動する複数の電動機が設けられたシャフトレス式輪転印刷機を増設して同期運転させる同期運転方法、及びラインシャフト式輪転印刷機とシャフトレス式輪転印刷機を同期運転することができる同期位置制御システムに関する。

既設ラインシャフト式輪転印刷機に新たに輪転印刷機を増設し、ページ数を増やしたりフルカラー紙面を充実させたりする場合、従来はメインシャフトを延長して増設する印刷ユニットを機械的に接続していたが、最近は同期制御技術の向上により機械的な接続なしに輪転印刷機を増設することができるＰＧマスター式シャフトレス輪転印刷機の方式が多く採用されるようになってきた。
ＰＧマスター方式は、既設のラインシャフト式輪転印刷機の機械軸と連動して動作するパルスジェネレータ（ＰＧ）やロータリーエンコーダ（ＲＥ）を用い、これらの出力からマスタ信号を生成し、このマスタ信号を指令値として、シャフトレス輪転印刷機の各電動機の速度、位置を制御するものである。

既設輪転印刷機と増設する輪転印刷機を機械的に連結することは、既設輪転印刷機および折機と増設輪転印刷機の位置関係の同期性を保つ点では有効であるが、増設工事に関わる工事日程期間の長期化、現地機械組立作業および改造調整作業の困難さ、高額な総改造工事費用などの問題がある。
これらのデメリット面を考慮すると、機械的にシンプルでレイアウトが自由なＰＧマスター式シャフトレス輪転印刷機の方式の方が大変有利である。そのため本方式が数多く採用されている。

既設ラインシャフト式輪転印刷機において、ページ数増加に対応して複数のシャフトレス式輪転印刷機を増設する方法は種々提案されており、例えば特許文献１には、既設輪転印刷機の電動機と連動するように設けた第１のロータリーエンコーダの出力パルスを速度基準、位置基準として各増設ユニットに送出し、各増設ユニットにおいて、増設機の各電動機に取り付けられたロータリーエンコーダから得られる速度・位置フィードバック信号と、上記速度基準、位置基準から得られる速度・位置指令信号とを比較して、増設ユニットの電動機を制御することにより、既設輪転印刷機と増設ユニットを同期運転させる技術が開示されている。

特許第３３４６３１９号公報

既設ラインシャフト式輪転印刷機に機械的な連結なしにシャフトレス式輪転印刷機を増設し、既設ラインシャフト式輪転印刷機に同期させて増設シャフトレス式輪転印刷機を運転する場合、前述したように既設輪転印刷機に速度・位置および位相を検出するためのロータリーエンコーダなどを新規に設置し、これらの出力からマスタ信号を生成し、このマスタ信号を指令値として、増設シャフトレス輪転印刷機の速度、位置を制御している。
図６は既設ラインシャフト式輪転印刷機にシャフトレス式輪転印刷機を増設した場合の一般的な構成例である。
図６の左側の１００は既設ラインシャフト式輪転印刷機を示し、右側の２００は増設シャフトレス式輪転印刷機を示している。

既設ラインシャフト式輪転印刷機１００には、主軸となる機械軸であるラインシャフト１１が設けられ、主電動機１３で駆動されるラインシャフト１１にギヤボックス１０を介して縦軸１４が連結され、縦軸１４を介して印刷機１６、折機１７等が駆動される。
ラインシャフト１１は、連結クラッチ１２で切り離し可能であり、連結リレー７は連結クラッチ１２と連動して駆動される。
また、既設ラインシャフト式輪転印刷機１００には、図示しない主幹制御装置が設けられ、押しボタンスイッチ１の操作に応じた印刷速度の生成、シーケンス処理および既設ラインシャフト式輪転印刷機の速度制御を行う。
押しボタンスイッチ１を操作することにより速度設定器２で生成された印刷速度指令３は速度制御装置４へ与えられる。
速度制御装置４において、機械の主軸であるラインシャフト１１（機械軸）に設けられたパルスジェネレータ（ＰＧ）９の発生する機械軸速度フィードバック信号６と速度設定器２よりの印刷速度指令３を比較し、その偏差に比例積分演算を行い、演算結果を電流指令またはトルク指令５として各電動機駆動制御装置８へ与えている。

各電動機駆動制御装置８は、電流指令またはトルク指令５に応じて主回路に電流を流して主電動機１３を回転させ、ラインシャフト１１の速度が上記速度指令に一致するように、駆動することで折機１７と複数の印刷機１６を含む輪転印刷機全体を駆動している。
増設シャフトレス式輪転印刷機２００の基準速度位置信号とするために、既設ラインシャフト１１にロータリーエンコーダ（ＲＥ）１５を設られ、また、既設ラインシャフト式輪転印刷機の基準位相として機械の1 周期を検出する近接スイッチ１９が折機１７に設けられる。
ロータリーエンコーダ（ＲＥ）１５より得られる基準速度位置パルス信号１８および近接スイッチ１９より得られる基準機械位相信号２０が各同期位置制御装置２３へ高速通信手段により送信される。
各同期位置制御装置２３は、上記基準速度位置パルス信号１８および近接スイッチ１９が出力する機械位相信号２０と、各電動機２４の回転軸に設けられロータリーエンコーダ２５と、各機械の機械位相を検出する近接スイッチ３２の出力に基づき、各電動機２４の高精度同期位置制御を行い、印刷機２７を駆動して、例えば高精度なフルカラー印刷を実現する。

しかしながら、機械的な構造などの制約により、図６に示すように、ロータリーエンコーダ（ＲＥ）１５を新規に設けることができない場合がある。
また、ロータリーエンコーダを設置できても、既設ラインシャフト１１にロータリーエンコーダ（ＲＥ）１５を直結するため、既設輪転印刷機機械軸の機械的なねじれやバックラッシュ、負荷変動などの外乱成分の影響および電気的ノイズの影響により、ロータリーエンコーダ（ＲＥ）１５からの出力は、様々な周波数成分を含んだ信号となってしまうため、増設シャフトレス輪転印刷機の制御精度を悪化させる原因となっていた。

そこで、上記ロータリーエンコーダからの信号をフィルタリング処理し、スムーズなデータとした後にマスタ信号を生成することが考えられる。しかし、フィルタリング処理の前後でパルス数の総数が変化してしまうようなフィルタリング処理では、位置関係が徐々にずれてしまうため使用不可であり、また、フィルタリング処理の前後でトータルのパルス数が合うものであっても、時間遅れや溜まり量が瞬間的に増大しすぎると、位置関係が許容限度を越えてしまい、印刷物のカットオフずれが発生する。
以上のように、従来においては、シャフトレス式輪転印刷機を増設し、既設ラインシャフト式輪転印刷機に同期させて増設シャフトレス式輪転印刷機を運転する場合、既設輪転印刷機には速度・位置および位相を検出するためのロータリーエンコーダなどを新規に設置することが行われているが、ロータリーエンコーダ等を設置できなかったり、ロータリーエンコーダ等を設置できても、既設輪転印刷機機械軸の機械的なねじれやバックラッシュなどの外乱成分や電気的ノイズの影響を無視できず、位置関係がずれるなどの問題があった。

また、上記外乱成分などの影響を除去するため、上述したように、フィルタリング処理してスムーズな信号に変換し、その結果発生する位相ずれ等に対して補正を行うことも考えられが、フィルタリングや演算処理、通信処理遅れなどに起因する位相ずれに対する補正は難しく多数のパラメータを現物合わせで調整しなければならず、調整しても必ずしも成功していないのが現状である。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の第１の目的は、既設ラインシャフト式輪転印刷機に速度と位置を検出するロータリーエンコーダなどを追加せずに、既設ラインシャフト式輪転印刷機を速度制御するための速度検出器の出力を利用して、既設ラインシャフト式輪転印刷機に同期させて増設シャフトレス式輪転印刷機の高精度同期位置制御を実現できようにすることである。
本発明の第２の目的は、既設ラインシャフト式輪転印刷機に速度と位置を検出するロータリーエンコーダなどを追加せずに、既設ラインシャフト式輪転印刷機を速度制御するための速度検出器の出力を利用して、既設ラインシャフト式輪転印刷機に同期させて増設シャフトレス式輪転印刷機の高精度同期位置制御を実現できようにするとともに、既設輪転印刷機機械軸の機械的なねじれやバックラッシュ、負荷変動などの外乱成分の影響および電気的ノイズの影響を受けることなく、既設ラインシャフト式輪転印刷機に同期させて増設シャフトレス式輪転印刷機の高精度同期位置制御を実現できようにすることである。

上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）複数の印刷機、折機が機械的に連結された機械軸を有する既設ラインシャフト式輪転印刷機に、お互いの回転軸が機械的に連結されていない印刷機を駆動する複数の電動機が設けられたシャフトレス式輪転印刷機を増設して同期運転させる方法であって、上記既設のラインシャフト式輪転印刷機の機械軸に上記ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチを増設するとともに、上記ラインシャフト式輪転印刷機の機械軸の上記速度指令信号が入力される周波数変換器を増設する。
上記ラインシャフト式輪転印刷機には、上記機械軸の速度を検出する速度検出器と、該速度検出器の出力と、外部から与えられる速度指令信号に基づき電動機を駆動して上記機械軸の速度を制御する電動機駆動制御装置が設けられている。
また、上記シャフトレス式輪転印刷機は、速度・位置指令信号と、複数の印刷機の回転速度・位置を検出する速度・位置検出器からの速度・位置検出信号とを比較し、速度・位置指令信号に速度・位置検出信号が追従するように制御する複数の同期位置制御部を備えており、上記複数の電動機は、該複数の同期位置制御部に１対１に対応して駆動制御される。
上記周波数変換器は、速度フィードバックを有する電動機駆動系と、周波数逓倍器から構成され、上記電動機駆動系は、電動機制御装置および該電動機制御装置により駆動される無負荷で駆動される電動機を有し、電動機制御装置には、上記電動機の速度を検出する速度検出器の出力パルスがフィードバックされ、上記電動機制御装置は、前記ラインシャフト式輪転印刷機の機械軸の速度を制御する電動機駆動制御装置への速度指令信号を速度指令信号として、上記電動機の速度がこの速度指令信号に一致するように上記電動機を制御する。上記速度検出器の出力パルスは上記周波数逓倍器に与えられ、該周波数逓倍器は、該出力パルスのｎ（ｎ＞１）倍の周波数のパルス信号を速度位置パルス信号として出力し、上記周波数変換器により、シャフトレス式輪転印刷機において所望の印刷精度を得るに必要な分解能を有する周波数のパルス信号である速度位置パルス信号に変換する。
上記近接スイッチから出力されるパルス信号及び上記周波数変換器が出力する速度位置パルス信号を、上記シャフトレス式輪転印刷機の各同期位置制御部に与え、上記近接スイッチから出力されるパルス信号及び上記速度位置パルス信号に基づき前記速度・位置指令信号を生成し、該速度・位置指令信号に追従するように、複数の印刷機を駆動する上記電動機を制御し、既設のラインシャフト式輪転印刷機に同期させてシャフトレス式輪転印刷機を運転する。
（２）電動機駆動制御装置により駆動制御されるラインシャフト式輪転印刷機と、これと機械的な接続なしに設けられた複数のシャフトレス式輪転印刷機から構成される輪転印刷装置において、上記ラインシャフト式輪転印刷機は、複数の印刷機、折機が機械的に連結された機械軸を有し、該機械軸の速度を検出する速度検出器と、該速度検出器の出力と、外部から与えられる速度指令信号に基づき電動機を駆動して上記機械軸の速度を制御する電動機駆動制御装置が設けられ、上記機械軸には、上記ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチが設けられ、また、上記機械軸の上記速度指令信号が入力される周波数変換器が設けられる。
また、上記シャフトレス式輪転印刷機には、速度・位置指令信号と、複数の印刷機の回転速度・位置を検出する速度・位置検出器からの速度・位置検出信号とを比較し、速度・位置指令信号に速度・位置検出信号が追従するように制御する複数の同期位置制御部と、上記複数の同期位置制御部に１対１に対応して駆動制御され、お互いの回転軸が機械的に連結されていない複数の印刷機を駆動する複数の電動機が設けられる。
上記周波数変換器は、速度フィードバックを有する電動機駆動系と、周波数逓倍器から構成され、上記電動機駆動系は、電動機制御装置および該電動機制御装置により駆動される無負荷で駆動される電動機を有し、電動機制御装置には、上記電動機の速度を検出する速度検出器の出力パルスがフィードバックされ、上記電動機制御装置は、前記ラインシャフト式輪転印刷機の機械軸の速度を制御する電動機駆動制御装置への速度指令信号を速度指令信号として、上記電動機の速度がこの速度指令信号に一致するように上記電動機を制御する。
上記速度検出器の出力パルスは上記周波数逓倍器に与えられ、該周波数逓倍器は、該出力パルスのｎ（ｎ＞１）倍の周波数のパルス信号を速度位置パルス信号として出力し、
そして、上記周波数変換器により、シャフトレス式輪転印刷機において所望の印刷精度を得るに必要な分解能を有する周波数のパルス信号である速度位置パルス信号を発生させる。
上記近接スイッチから出力されるパルス信号及び上記周波数変換器が出力する速度位置パルス信号を、上記シャフトレス式輪転印刷機の各同期位置制御部に与え、各同期位置制御部において、上記近接スイッチから出力されるパルス信号及び上記速度位置パルス信号に基づき前記速度・位置指令信号を生成し、該速度・位置指令信号に追従するように、複数の印刷機を駆動する上記電動機を制御する。
（３）上記シャフトレス式輪転印刷機に、シャフトレス式輪転印刷機の電動機により駆動される印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチを設け、上記シャフトレス式輪転印刷機の前記速度・位置検出器は、シャフトレス式輪転印刷機の電動機の速度・位置に対応したパルス信号を出力する。
上記シャフトレス式輪転印刷機の各同期位置制御部は、第１、第２のカウンタを有し、上記第１のカウンタは、前記周波数変換器が出力する速度位置パルス信号をカウントし、前記ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチのパルス信号によりリセットされる。また、上記第２のカウンタは、前記速度・位置検出器の出力パルス信号をカウントし、上記シャフトレス式輪転印刷機の電動機により駆動される印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチのパルス信号によりリセットされる。
各同期位置制御部は、上記第１、第２のカウンタのカウント値に基づき、位置誤差信号を算出し、また、上記第１、第２のカウンタに与えられるパルス信号に基づき、速度誤差信号を算出し、上記位置誤差信号と速度誤差信号に基づき各電動機を制御する。

本発明においては、以下の効果を得るこができる。
（１）既設ラインシャフト式輪転印刷機に速度と位置を検出するロータリーエンコーダ（ＲＥ）などを新たに設けることができない場合であっても、ラインシャフト式輪転印刷機の機械軸の速度を検出する速度検出器からの速度信号もしくはラインシャフト式輪転印刷機に対する速度指令信号を、複数のシャフトレス式輪転印刷機の基準速度位置信号として分岐利用するとともに、ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチを設けてその出力を利用することにより、既設ラインシャフト式輪転印刷機に速度・位置を検出するロータリーエンコーダなどを追加せずに高精度同期位置制御を実現することができる。
（２）既設ラインシャフト式輪転印刷機に速度と位置を検出するロータリーエンコーダを設けても、このロータリーエンコーダの出力信号が機械振動や電気的ノイズの影響を受けて基準速度位置信号として使用できない場合、無負荷で駆動される電動機を設け、上記のようにラインシャフト式輪転印刷機の機械軸の速度を検出する速度検出器からの速度信号もしくは速度指令信号を、上記電動機の電動機駆動系へ速度指令信号として与えて、該電動機の速度をフィードバック制御し、該電動機の速度を検出する速度検出器の出力パルスを周波数逓倍器に与えて、該出力パルスのｎ（ｎ＞１）倍の周波数のパルス信号を速度位置パルス信号として出力し、さらに、ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチを設けてその出力を利用することにより、既設ラインシャフト式輪転印刷機に速度・位置を検出するロータリーエンコーダなどを追加せずに、また、機械振動や電気的ノイズの影響を受けることなく、高精度同期位置制御を実現することができる。

既設ラインシャフト式輪転印刷機にシャフトレス式輪転印刷機を増設した場合の構成例を示す図である。 既設ラインシャフト式輪転印刷機にシャフトレス式輪転印刷機を増設した場合の本発明の実施例を示す図である。 コントローラの構成例を示す図である。 シャフトレス式輪転印刷機に設けられている同期位置制御装置の構成を示すブロック図である。 位置指令パルス積算カウンタと位置検出パルス積算カウンタの動作例を示す図である。 既設ラインシャフト式輪転印刷機にシャフトレス式輪転印刷機を増設した場合の一般的な構成例を示す図である。

図１は既設ラインシャフト式輪転印刷機にシャフトレス式輪転印刷機を増設した場合の構成例を示す図であり、既設ラインシャフト式輪転印刷機の速度検出器の出力を利用してシャフトレス式輪転印刷機を増設した場合の構成例を示し、例えば、既設ラインシャフト式輪転印刷機にロータリーエンコーダを取り付けることができない場合であって、機械的振動の影響が少ない場合の構成例を示している。
前記図６と同様、図１の左側の１００は既設ラインシャフト式輪転印刷機を示し、右側の２００は増設シャフトレス式輪転印刷機を示している。
既設ラインシャフト式輪転印刷機１００には図示しない主幹制御装置が設けられ、押しボタンスイッチ１の操作に応じた印刷速度の生成、シーケンス処理および既設ラインシャフト式輪転印刷機の速度制御を行っている。

押しボタンスイッチ１を操作することにより速度設定器２で生成された印刷速度指令３は速度制御装置４へ与えられる。
速度制御装置４において、機械の主軸であるラインシャフト１１に設けられたパルスジェネレータ（ＰＧ）９の発生する機械軸速度フィードバック信号６と速度設定器２より与えられる印刷速度指令３を比較し、その偏差に比例積分演算を行い、演算結果をトルク指令（または電流指令）５として各電動機駆動制御装置８へ与える。
各電動機駆動制御装置８は、電流指令またはトルク指令５に応じて主回路に電流を流して電動機１３を回転させ、ラインシャフト１１の速度が上記速度指令に一致するように、駆動することで折機１７と複数の印刷機１６を含む輪転印刷機全体を駆動している。

増設シャフトレス式輪転印刷機２００の基準速度位置信号を得るため、既設ラインシャフト１１の回転速度を検出するパルスジェネレータ（ＰＧ）９が出力する速度パルス信号６が、周波数を逓倍する機能を有するコントローラ２１に与えられる。なお、パルスジェネレータ（ＰＧ）９はラインシャフト１１の回転速度に対応した周波数のパルス信号を出力する。
パルスジェネレータ（ＰＧ）９が出力する速度パルス信号６は、既設ラインシャフト１１の速度制御のための信号であり、このままでは分解能が低く、高精度同期位置制御用の基準速度位置信号として使用できない。そこで、コントローラ２１は、ロータリーエンコーダと同等の分解能の信号となるようにパルスジェネレータ（ＰＧ）９が出力するパルス信号の周波数を所定の倍率で逓倍し（例えばｎ（ｎ＞１）倍）、高パルス化する。すなわち、単位時間当たりのパルス数を増加させ、たとえばｎ倍にする。
なお、コントローラ２１によるパルス信号の逓倍率は、パルスジェネレータ（ＰＧ）９とシャフトレス式輪転印刷機のロータリーエンコーダ２５の分解能の違い等に応じて適宜選定される。
また、既設ラインシャフト式輪転印刷機の基準位相として機械の1 周期を検出するため、近接スイッチ１９が折機１７に設けられており、近接スイッチ１９は折機が一回転する毎に１パルスを出力し、このパルス信号は機械位相信号２０としてシャフトレス輪転印刷機２００の各同期位置制御装置２３に送られる。

コントローラ２１により得られる高パルス化されたパルス信号は、前記図１で説明したように、各同期位置制御装置２３へ高速通信手段等を介して、速度位置指令パルス信号２２として送信される。
各同期位置制御装置２３は、上記速度位置指令パルス信号２２および近接スイッチ１９が出力する機械位相信号２０と、各電動機２４の回転軸に設けられロータリーエンコーダ２５が出力する速度位置検出パルス信号２６と、各機械の機械位相を検出する近接スイッチ３２が出力する機械位相信号３３の出力に基づき、各電動機２４の高精度同期位置制御を行い、例えば高精度なフルカラー印刷を実現する。

すなわち、後述するように各同期位置制御装置２３は第１、第２のカウンタを有し、上記第１のカウンタは、速度位置指令パルス信号２２をカウントし、近接スイッチ１９の機械位相信号２０によりリセットされる。また、上記第２のカウンタは、前記ロータリーエンコーダ２５の出力パルス信号である速度位置検出パルス信号２６をカウントし、各機械の機械位相を検出する近接スイッチ３２の機械位相信号３３によりリセットされる。
各同期位置制御部は、上記第１、第２のカウンタのカウント値に基づき、位置誤差信号を算出し、また、上記速度位置指令パルス信号２２と速度位置検出パルス信号２６に基づき、速度誤差信号を算出し、上記位置誤差信号と速度誤差信号をゼロにするように制御して各電動機の同期位置制御を行う。

本構成例においては、ラインシャフト式輪転印刷機のラインシャフト１１の速度を検出する速度検出器からの速度パルス信号を分岐し、この速度パルス信号を周波数変換して、シャフトレス式輪転印刷機の基準速度位置信号として利用するとともに、ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチを設けてその出力を利用して、シャフトレス式輪転印刷機を同期制御しているので、既設ラインシャフト式輪転印刷機に速度と位置を検出するロータリーエンコーダ（ＲＥ）などを新たに設けることができない場合であっても、高精度同期位置制御を実現することができる。

図２は、本発明の実施例を示す図であり、既設ラインシャフト式輪転印刷機の速度設定器の出力を利用してシャフトレス式輪転印刷機を増設した場合の構成例を示し、例えば、既設ラインシャフト式輪転印刷機にロータリーエンコーダを取り付けることができない場合であって、しかも機械的振動の影響が大きい場合の構成例を示している。
前記図６と同様、図１の左側の１００は既設ラインシャフト式輪転印刷機を示し、右側の２００は増設シャフトレス式輪転印刷機を示している。
既設ラインシャフト式輪転印刷機１００には図示しない主幹制御装置が設けられ、押しボタンスイッチ１の操作に応じた印刷速度の生成、シーケンス処理および既設ラインシャフト式輪転印刷機の速度制御を行っている。

既設ラインシャフト式輪転印刷機の動作及び構成は図１に示したものと同様である。
前記したように、押しボタンスイッチ１を操作することにより速度設定器２で生成された印刷速度指令３は速度制御装置４へ与えられる。
速度制御装置４において、機械の主軸であるラインシャフト１１に設けられたパルスジェネレータ（ＰＧ）９の発生する機械軸速度フィードバック信号６と速度設定器２より与えられる印刷速度指令３を比較し、その偏差に比例積分演算を行い、演算結果をトルク指令（または電流指令）５として各電動機駆動制御装置８へ与える。
各電動機駆動制御装置８は、電流指令またはトルク指令５に応じて主回路に電流を流して電動機１３を回転させ、ラインシャフト１１の速度が上記速度指令に一致するように、駆動することで折機１７と複数の印刷機１６を含む輪転印刷機全体を駆動している。

増設シャフトレス式輪転印刷機２００の基準速度位置信号を得るため、本実施例においては、電動機駆動制御装置２８と電動機２９と電動機２９の速度を検出するパルスジェネレータ（ＰＧ）３０から構成される電動機駆動系３００とコントローラ２１を有する。
電動機駆動系３００は、電動機制御装置２８と、該電動機制御装置により駆動される無負荷で駆動される電動機２９を有し、電動機制御装置２８には、上記電動機２９の速度を検出するパルスジェネレータ（ＰＧ）３０の出力パルスがフィードバックされる。
電動機制御装置２９は、既設ラインシャフト１１の速度設定器２より与えられる印刷速度指令３を、電動機駆動系３００の速度指令信号として、電動機２９の速度がこの速度指令信号３に一致するように上記電動機を制御する。

上記電動機２９は、上記印刷速度指令３を速度指令として電動機制御装置２９により速度フィードバック制御されているので、その回転速度は基本的にはラインシャフト１１の回転速度と一致しており、パルスジェネレータ（ＰＧ）３０が出力する速度パルス信号の周波数は、ラインシャフト１１の回転速度に対応している。また、電動機２９は無負荷で運転されており、既設ラインシャフト式輪転印刷機１００のラインシャフトとは独立しているため、ラインシャフトの機械的なねじれやバックラッシュ、負荷変動などの外乱成分の影響を受けることがない。すなわち、上記電動機２９の速度信号から、シャフトレス輪転印刷機の速度位置指令を生成することにより、機械的振動の影響を受けることがない速度位置指令を生成することができる。

上記電動機駆動系のパルスジェネレータ（ＰＧ）３０の出力パルスは周波数を逓倍する機能を有するコントローラ２１に与えられる。
コントローラ２１は、パルスジェネレータ（ＰＧ）３０の分解能が、シャフトレス輪転印刷機の電動機２４に設けられたロータリーエンコーダ２５と同等の分解能の信号となるようにパルスジェネレータ（ＰＧ）３０が出力するパルス信号の周波数を所定の倍率で逓倍（例えばｎ（ｎ＞１）倍）し、高パルス化する。
なお、コントローラ２１によるパルス信号の逓倍率は、パルスジェネレータ（ＰＧ）３０とロータリーエンコーダ２５の分解能の違い等に応じて適宜選定される。
また、既設ラインシャフト式輪転印刷機の基準位相として機械の1 周期を検出するため、近接スイッチ１９が折機１７に設けられており、近接スイッチ１９は折機が一回転する毎に１パルスを出力し、このパルス信号は機械位相信号２０としてシャフトレス輪転印刷機２００の各同期位置制御装置２３に送られる。

コントローラ２１により得られる高パルス化されたパルス信号は、前記図１で説明したように、各同期位置制御装置２３へ高速通信手段等を介して、速度位置指令パルス信号２２として送信される。
各同期位置制御装置２３は、上記速度位置指令パルス信号２２および近接スイッチ１９が出力する機械位相信号２０と、各電動機２４の回転軸に設けられロータリーエンコーダ２５が出力する速度位置検出パルス信号２６と、各機械の機械位相を検出する近接スイッチ３２が出力する機械位相信号３３の出力に基づき、各電動機２４の高精度同期位置制御を行い、例えば高精度なフルカラー印刷を実現する。
すなわち、前述したように各同期位置制御装置２３は第１、第２のカウンタを有し、上記第１、第２のカウンタのカウント値に基づき、位置誤差信号を算出し、また、上記速度位置指令パルス信号２２に基づき、速度誤差信号を算出し、上記位置誤差信号と速度誤差信号をゼロにするように制御して各電動機の同期位置制御を行う。

本実施例においては、無負荷で駆動される電動機を設け、ラインシャフト式輪転印刷機に対する速度指令信号を分岐し、この信号を上記電動機の電動機駆動系へ速度指令信号として与えて、該電動機の速度をフィードバック制御し、該電動機の速度を検出する速度検出器の出力パルスを周波数変換して、シャフトレス式輪転印刷機の基準速度位置信号として利用するとともに、ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチを設けてその出力を利用して、シャフトレス式輪転印刷機を同期制御しているので、前記構成例と同様、既設ラインシャフト式輪転印刷機に速度と位置を検出するロータリーエンコーダ（ＲＥ）などを新たに設けることができない場合であっても、高精度同期位置制御を実現することができる。
また、ラインシャフト１１の機械振動や電気的ノイズの影響を受けることなく、高精度同期位置制御を実現することができる。

図３に上記コントローラ２１の構成例を示す。コントローラ２１は例えばマイクロプロセッサ等の処理装置で実現することができる。
同図に示すように、コントローラ２１は、一定時間間隔（例えば２ｍｓ）でサンプリング処理を行い、パルスジェネレータ（ＰＧ）９（またはパルスジェネレータ（ＰＧ）３０）の出力である速度パルス信号の周波数をデジタル信号に変換する周波数／デジタル変換手段２１ａと、該デジタル信号に変換された速度に対応した周波数をｎ（ｎ＞１）倍し、スケール変換するデジタル／デジタル変換手段２１ｂと、ｎ倍された周波数信号（デジタル信号）を、該周波数を有するパルス列信号に変換するデジタル／周波数変換手段２１ｃを有する。そして、パルスジェネレータ（ＰＧ）９（またはパルスジェネレータ（ＰＧ）３０）が出力する速度パルス信号を、上記手段でｎ（ｎ＞１）倍し、ロータリーエンコーダ２５と同等の分解能の信号となるように高パルス化する。
なお、一般にラインシャフト式輪転印刷機等の速度制御に用いられるパルスジェネレータ（ＰＧ）の出力パルスの周波数は、回転数を２５００ｒ／ｍｉｎ程度とすると７．５ｋＨｚであり、シャフトレス輪転印刷機等の速度位置制御に用いられるインクリメンタル・ロータリーエンコーダの出力パルスの周波数は、上記回転数の場合、４００〜５００ｋＨｚである。すなわち、ロータリーエンコーダはパルスジェネレータに対して５０倍以上の分解能を有する。

図４は、前記実施例に使用されるシャフトレス輪転印刷機に設けられている同期位置制御装置の構成を示すブロック図である。
図１における既設速度制御用パルスジェネレータ（ＰＧ）９、あるいは、図２における電動機２９に付属のパルスジェネレータ（ＰＧ）３０から与えられるパルス信号４２がコントローラ２１に与えられ、前記したように周波数変換され、速度位置指令パルス信号２２として同期位置制御装置２３へ送信される。
また、機械の１周期を検出する近接スイッチ１９よりの機械位相信号２０が同期位置制御装置２３に送信される。
同期位置制御装置２３は、上記速度位置指令パルス信号２２をカウントし、機械位相信号２０でリセットされる位置指令パルス積算カウンタ５３と、シャフトレス輪転印刷機の電動機２４に付属するロータリーエンコーダ２５が出力する速度位置検出パルス信号２６をカウントし、近接スイッチ３２が出力する機械位相信号３３でリセットされる位置検出パルス積算カウンタ５７と、位置指令パルス積算カウンタ５３と位置検出パルス積算カウンタ５７の差を求め位置誤差パルス５９を出力する加減算器５８と、位置誤差を増幅する位置誤差増幅器６０と、速度誤差を求めるとともに位置誤差を加算しトルク指令を出力する加減算器６１と、電動機２４を駆動制御する電動機駆動制御回路６４から構成される。

コントローラ２１が出力する速度位置指令パルス信号２２は、位置指令パルス５２として位置指令パルス積算カウンタ５３に与えられてカウントされ、位置指令パルス積算カウンタ５３は近接スイッチ１９が出力する機械位相信号２０によりリセットされる。
また、電動機２４に付属のロータリーエンコーダ２５よりの速度位置検出パルス信号２６は位置検出パルス５６として、位置検出パルス積算カウンタ５７に与えられ、カウントされ、位置検出パルス積算カウンタ５７は、近接スイッチ３２が出力する機械位相信号３３によりリセットされる。
図５に上記位置指令パルス積算カウンタ５３と位置検出パルス積算カウンタ５７の動作例を示す。
位置指令パルス積算カウンタ５３と位置検出パルス積算カウンタ５７は、位置検出パルス５６あるいは位置指令パルス５２を入力パルスとして積算カウントし、機械位相信号２０あるいは機械位相信号３３がＯＦＦするタイミングで積算カウント値がリセットされる。これにより機械の位相に合致した位置の管理が可能となる。

図４に戻り、位置指令パルス積算カウンタ５３と位置検出パルス積算カウンタ５７のカウント値の差を加減算器５８で計算し、位置誤差５９を求め、位置誤差増幅器６０で増幅する。
一方、速度位置指令パルス信号２２は、速度指令パルス５１として加減算器６１に与えられ、また、速度位置検出パルス信号２６は速度検出パルス５５として加減算器６１に与えられる。加減算器６１は、速度指令パルス５１と速度検出パルス５５の差から速度偏差を求め、前記位置誤差５９を加算して、その結果を速度偏差として速度制御回路６２に出力する。速度制御回路６２は速度偏差からトルク指令６３を演算し、トルク指令６３を電動機駆動制御回路６４に与える。
電動機駆動制御回路６４は、与えられたトルク指令に基づき主電動機２４を指令どおりに駆動し、高精度の同期位置制御を実現している。

本発明は、速度位置を検出するために機械の回転軸にロータリーエンコーダ（ＲＥ）やパルスジェネレータ（ＰＧ）を設けることが困難な場合、あるいはロータリーエンコーダ（ＲＥ）やパルスジェネレータ（ＰＧ）を設置できても機械のねじれやバックラッシュ、負荷変動などによる機械的振動の発生、および電気的ノイズの影響により様々な周波数成分が信号にのり、基準速度位置信号として使用できないとき、機械的振動の影響を取り除く必要がある用途に適用可能である。

１ 押しボタンスイッチ
２ 速度設定器
３ 速度指令
４ 速度制御装置
５ トルク指令
６ 速度位置パルス信号
７ 連結リレー
８ 電動機駆動制御装置
９ ラインシャフト回転検出用パルスジェネレータ（ＰＧ）
１０ ギヤボックス
１１ ラインシャフト
１２ 連結クラッチ
１３ 主電動機
１４ 縦軸
１５ 機械速度位置検出用ロータリーエンコーダ（ＲＥ）
１６ 既設印刷機
１７ 既設折機
１８ 速度位置パルス信号
１９ 既設機械位相検出用近接スイッチ
２０ 機械位相信号
２１ コントローラ
２２ 速度位置指令
２３ 同期位置制御装置
２４ 増設輪転印刷機用主電動機
２５ 主電動機付属ロータリーエンコーダ（ＲＥ）
２６ 速度位置検出信号
２７ 増設シャフトレス式印刷機
２８ 基準電動機駆動制御装置
２９ 基準電動機
３０ 基準電動機付属パルスジェネレータ（ＰＧ）
３１ 速度位置パルス信号
３２ 近接スイッチ
３３ 機械位相信号
５１ 速度指令パルス
５２ 位置指令パルス
５３ 位置指令パルス積算カウンタ
５５ 速度検出パルス
５６ 位置検出パルス
５７ 位置検出パルス積算カウンタ
５８ 加減算器
５９ 位置誤差パルス
６０ 位置誤差増幅器
６１ 加減算器
６２ 速度制御回路
６３ トルク指令
６４ 電動機駆動制御回路
１００ 既設ラインシャフト式輪転印刷機
２００ 増設シャフトレス式輪転印刷機
３００ 電動機駆動系

Claims (3)

1. 複数の印刷機、折機が機械的に連結された機械軸を有する既設ラインシャフト式輪転印刷機に、お互いの回転軸が機械的に連結されていない印刷機を駆動する複数の電動機が設けられたシャフトレス式輪転印刷機を増設して同期運転する方法であって、
   上記ラインシャフト式輪転印刷機は、上記機械軸の速度を検出する速度検出器と、該速度検出器の出力と、外部から与えられる速度指令信号に基づき電動機を駆動して上記機械軸の速度を制御する電動機駆動制御装置が設けられ、
   上記シャフトレス式輪転印刷機は、速度・位置指令信号と、複数の印刷機の回転速度・位置を検出する速度・位置検出器からの速度・位置検出信号とを比較し、速度・位置指令信号に速度・位置検出信号が追従するように制御する複数の同期位置制御部を備え、上記複数の電動機は、該複数の同期位置制御部に１対１に対応して駆動制御されるものであり、
   上記既設のラインシャフト式輪転印刷機の機械軸に上記ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチを増設するとともに、上記ラインシャフト式輪転印刷機の機械軸の上記速度指令信号が入力される周波数変換器を増設し、
   上記周波数変換器を、速度フィードバックを有する電動機駆動系と、周波数逓倍器から構成し、
   上記電動機駆動系は、電動機制御装置および該電動機制御装置により駆動される無負荷で駆動される電動機を有し、電動機制御装置には、上記電動機の速度を検出する速度検出器の出力パルスがフィードバックされ、上記電動機制御装置は、前記ラインシャフト式輪転印刷機の機械軸の速度を制御する電動機駆動制御装置への速度指令信号を速度指令信号として、上記電動機の速度がこの速度指令信号に一致するように上記電動機を制御し、
   上記速度検出器の出力パルスは上記周波数逓倍器に与えられ、該周波数逓倍器は、該出力パルスのｎ（ｎ＞１）倍の周波数のパルス信号を速度位置パルス信号として出力し、
   上記周波数変換器により、シャフトレス式輪転印刷機において所望の印刷精度を得るに必要な分解能を有する周波数のパルス信号である速度位置パルス信号に変換し、
   上記近接スイッチから出力されるパルス信号及び上記周波数変換器が出力する速度位置パルス信号を、上記シャフトレス式輪転印刷機の各同期位置制御部に与え、上記近接スイッチから出力されるパルス信号及び上記速度位置パルス信号に基づき前記速度・位置指令信号を生成し、該速度・位置指令信号に追従するように、複数の印刷機を駆動する上記電動機を制御し、既設のラインシャフト式輪転印刷機に同期させてシャフトレス式輪転印刷機を運転する
   ことを特徴とする既設輪転印刷機と増設シャフトレス式輪転印刷機の同期運転方法。
2. 電動機駆動制御装置により駆動制御されるラインシャフト式輪転印刷機と、これと機械的な接続なしに設けられた複数のシャフトレス式輪転印刷機から構成される輪転印刷装置であって、
   上記ラインシャフト式輪転印刷機は、複数の印刷機、折機が機械的に連結された機械軸を有し、該機械軸の速度を検出する速度検出器と、該速度検出器の出力と、外部から与えられる速度指令信号に基づき電動機を駆動して上記機械軸の速度を制御する電動機駆動制御装置が設けられ、
   上記機械軸には、上記ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチが設けられ、また、上記機械軸の上記速度指令信号が入力される周波数変換器が設けられ、
   上記シャフトレス式輪転印刷機には、
   速度・位置指令信号と、複数の印刷機の回転速度・位置を検出する速度・位置検出器からの速度・位置検出信号とを比較し、速度・位置指令信号に速度・位置検出信号が追従するように制御する複数の同期位置制御部と、
   上記複数の同期位置制御部に１対１に対応して駆動制御され、お互いの回転軸が機械的に連結されていない複数の印刷機を駆動する複数の電動機が設けられており、
   上記周波数変換器は、速度フィードバックを有する電動機駆動系と、周波数逓倍器から構成され、
   上記電動機駆動系は、電動機制御装置および該電動機制御装置により駆動される無負荷で駆動される電動機を有し、電動機制御装置には、上記電動機の速度を検出する速度検出器の出力パルスがフィードバックされ、
   上記電動機制御装置は、前記ラインシャフト式輪転印刷機の機械軸の速度を制御する電動機駆動制御装置への速度指令信号を速度指令信号として、上記電動機の速度がこの速度指令信号に一致するように上記電動機を制御し、
   上記速度検出器の出力パルスは上記周波数逓倍器に与えられ、該周波数逓倍器は、該出力パルスのｎ（ｎ＞１）倍の周波数のパルス信号を速度位置パルス信号として出力し、
   上記周波数変換器により、シャフトレス式輪転印刷機において所望の印刷精度を得るに必要な分解能を有する周波数のパルス信号である速度位置パルス信号を発生させ、
   上記近接スイッチから出力されるパルス信号及び上記周波数変換器が出力する速度位置パルス信号を、上記シャフトレス式輪転印刷機の各同期位置制御部に与え、各同期位置制御部において、上記近接スイッチから出力されるパルス信号及び上記速度位置パルス信号に基づき前記速度・位置指令信号を生成し、該速度・位置指令信号に追従するように、複数の印刷機を駆動する上記電動機を制御する
   ことを特徴とする輪転印刷機の同期位置制御システム。
3. 上記シャフトレス式輪転印刷機には、シャフトレス式輪転印刷機の電動機により駆動される印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチが設けられ、
   上記シャフトレス式輪転印刷機の前記速度・位置検出器は、シャフトレス式輪転印刷機の電動機の速度・位置に対応したパルス信号を出力するものであり、
   上記シャフトレス式輪転印刷機の各同期位置制御部は、第１、第２のカウンタを有し、 上記第１のカウンタは、前記周波数変換器が出力する速度位置パルス信号をカウントし、前記ラインシャフト式輪転印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチのパルス信号によりリセットされ、
   上記第２のカウンタは、前記速度・位置検出器の出力パルス信号をカウントし、上記シャフトレス式輪転印刷機の電動機により駆動される印刷機の１周期毎にパルス信号を出力する近接スイッチのパルス信号によりリセットされ、
   各同期位置制御部は、上記第１、第２のカウンタのカウント値に基づき、位置誤差信号を算出し、また、上記第１、第２のカウンタに与えられるパルス信号に基づき、速度誤差信号を算出し、上記位置誤差信号と速度誤差信号に基づき各電動機を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の輪転印刷機の同期位置制御システム。

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