JP2000512480A - 連係された多重電動機駆動システムの個別的駆動機構の自主独立的な角度的に正確な同期運転の調節の非集中的な作動または構成のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は同期化バス（４）により連係された多重電動機駆動システムの各駆動機構の、角度的に正確な同期運転を調節するための装置の非集中的な作動のための方法に関する。目標値処理は、個々の駆動機構調節装置（１）が専ら時間臨界的な目標値を必要とするように構成されなければならない。それによって上位の主幹システム（５）に、特別な速度および同期化要求が課せられない。制御信号（Ｓ_w）による主幹インジケータ（１２）の静的または動的なセットにより、同期作動するべく調節される駆動機構が、角度セット値（ｗ_s）を介して予め定められる各々の任意の基準点に同期化され、またはこの基準点に位置決めされる。駆動機構は一方では回転数関係を設定され、他方では予め定められたオフセット角度（ｗ_v）だけその位置を変更される。機械速度目標値（ｖ^*）が喪失した際には、各駆動機構を同期作動するべく調節された、同期した制動が保証される。

Description

【発明の詳細な説明】 連係された多重電動機駆動システムの個別的駆動機構の自主独立的な角度的に正 確な同期運転の調節の非集中的な作動または構成のための方法および装置 本発明は同期化バスにより連係された多重電動機駆動システムの、個々に回転 数が可変の電気駆動機構の、角度的に正確な同期運転を調節するための装置を非 集中的に構成するための方法であって、駆動機構に主幹インジケータの角度目標 値が予め与えられる方法に関する。それとならんで本発明は、この方法を実行す るための付属の装置にも関する。 近年、特に印刷工業で、機械的な駆動構成要素を電気的な駆動構成要素により 置換するべく強く努力されている。ヨーロッパ特許第0 567 741号明細書には、 回転印刷機械に関する構成であって、それらの位置基準が直接に折り畳み装置に 関係する駆動機構および駆動機構調節器が印刷個所または駆動機構グループにま とめられており、そして上位の主幹システムにより管理される構成が紹介さてい る。 国際特許出願公開第WO 97/11848号明細書には、駆動機構グループが分解され 、また各々の駆動機構が回転印刷機械の最小の完全なユニットとして定義される 無軸の回転印刷機械が記載されている。種々の折り畳み装置に個々の駆動機構を 任意に取り付けられるので、駆動機構について自由度が高まる。 さらにドイツ特許第34 11 651号明細書から、多くの駆動機構の同期作動のた めの調節装置であって、調節すべき各駆動機構に位置調節器が設けられており、 この位置調節器の後に速度調節器が接続される調節装置は公知である。その際に 目標値は中央で定められる。 “Ａｎｔｒｉｅｂｓｔｅｃｈｎｉｋ”、第３１巻（１９９２）、第１２号、第 ３０〜３８頁の論文“ディジタル駆動機構およびＳＥＲＣＯＳ‐インタフェース ”には、上位の主幹システムとしてのＣＮＣ制御を有する直列の実時間通信シス テムＳＥＲＣＯＳインタフェースを介して連係されたディジタルの駆動機構を有 する種々の構成が紹介されている。これらの駆動システムでは、全ての軸の実 際値検出、調節およびパルス幅変調とならんで、目標値処理も同期化されなけれ ばならない。作動形式“位置調節”では、ＣＮＣ制御から、同期化された時間臨 界的な位置目標値がディジタルの駆動機構に送られる。 Ｓｉｅｍｅｎｓ‐Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ“ｄｒｉｖｅ ＆ ｃｏｎｔｒｏｌ ”、第１／９６号、第４〜６頁の論文“Ｄｅｚｅｎｔｒａｌ ｂｒｉｎｇｔｍｅ ｈｒ”には、カップに対するスクイージング、フィリングおよびシーミング機械 を使用し、非集中形の駆動システムであって、個々の駆動機構がその目標値を、 固定的に個々に対応付けられているプレデセッサ駆動機構から、いわゆる“Ｐｅ ｅｒ‐ｔｏ‐Ｐｅｅｒ”クロス結合を介して受け取る非集中形の駆動システムが 紹介されている。 実際上工業的には、特に印刷工業では、駆動機構を多くの駆動機構連係系に対 応付けることができ、その際に位置基準点は折り畳み装置でなくてもよい。この 理由から、駆動機構が固定的に対応付けられているマスタ駆動機構に追従するコ ンセプトは、無制限に使用可能ではない。従って最近の使用実証済のシステムは 、前記国際特許出願公開第WO 97/11848号明細書および前記論文“ディジタル駆 動機構およびＳＥＲＣＯＳ‐インタフェース”に詳細に記載されているように、 “仮想的な主幹軸”（回転する主幹インジケータ）の原理に従って動作する目標 値設定を有する。連係する系に属する全ての駆動機構は、機械的には存在しない 仮想的な主幹軸に同期する。この電気的な主幹軸は、内挿器または鋸歯状波発生 器の原理を用いた角度目標値発生器により実現される。 上記の従来技術から出発して、本発明の課題は、非集中的に同期運転を調節す るための方法および付属の装置であって、特別な方法で製紙、印刷、包装および 繊維工業の、直接に駆動される無軸の処理機械に適した方法および装置を促供す ることである。このような非集中的な同期運転の調節は、関係を設定した駆動機 構に対しても使用可能であるべきであり、また相異なる駆動機構連係系への個々 の駆動機構に自由に対応可能であるように保証すべきであり、時間臨界的な、か つ同期化についての課題から、上位のシステムを解放すべきである。 この課題は、本発明によれば、各駆動機構の中に、全ての駆動機構に同期化バ スを介して供給される目標値から、非集中的にそのつどの駆動機構調節装置の中 で形成される固有の主幹インジケータを発生することにより解決される。好まし くは、主幹インジケータは、鋸歯状波の形態で回転数目標値から発生される。そ の際主幹インジケータは、静的または動的に予め定められた角度にセットされ、 主幹インジケータが各々の任意の基準点にセット可能である。 本発明において、主幹インジケータを非集中的に、個々の駆動機構調節装置の 中に納めるようにすることは特に有利である。それによって駆動機構調節装置は 時間臨界的な目標値のみを必要とし、それに伴い、上位の主幹システムには特別 な速度および同期化要求が課せられないこととなる。好ましくは、各々の駆動機 構は個別的な回転数関係を設定される。このような関係を設定された駆動機構が 、それぞれ固有の主幹インジケータを手段として同期作動すべく調節され、そし て角度的に正確にその相対的な位置を守る。さらに各々の駆動機構が非集中的に 個々のオフセット角度を設定され、それに伴いその位置をずらされる。 本方法を実行するための付属の装置は、角度目標値発生器に指令を与える駆動 機構調節装置と、同期化バスを介して接続された上位の主幹システムとを有し、 その際各駆動機構調節装置が、主幹インジケータとして固有の角度目標値発生器 を備える。本装置は非集中的であり、またモジュール的に構成されていてよい。 それぞれ固有の主幹インジケータとならんで、それぞれ固有の加速ランプ信号発 生器を非集中的に設けることが好ましい。有利な方法で、そのつどの加速ランプ 信号発生器は、回転数目標値設定“零”およびプログラム可能な減速ランプへの 切換により、同期化バスの通信障害の際に、各駆動機構を同期作動させるべく調 節し、並行して停止させることを可能にする、それぞれ非集中的に加速ランブ信 号発生器を使用することを可能にする。その際、回転数関係に対して、それが固 定の値を有しまたは上位の主幹システムから予め与えられることは有利である。 決定的なことは、目標値設定の一貫した非集中化であり、その際、その目的で 使用される主幹インジケータが非集中的に配置されていることである。本発明に より、有利な方法で、一方では駆動機構調節装置が時間臨界的な目標値を必要と しないこと、また上位の同期化される目標値形成が駆動マスタの中で必要でない ことが達成される。従来分離した装置として存在しまたは主幹システムの中に組 み込まれていた駆動マスタの機能は、それによって省略可能である。 本発明の他の詳細および利点は、図面による以下の実施例の説明から明らかに なる。 図１には従来の技術によるシステムが、 図２には本発明による第１の装置が、そして 図３には拡張された機能を持つ、本発明による第２の装置がそれぞれブロック 回路図で示されている。 図２および３については部分的に一緒に説明する。等しい部分または相応する 部分には、等しい参照符号を付してある。 従来の技術として、原理的に図１に従って構成されたシステムを考察する。以 下で駆動マスタ７と呼ぶ装置は、時間臨界的な課題を引き受け、それによって通 常存在する上位の主幹システム５の負担を軽減する。 主幹システム５は、駆動マスタ７に機械速度ｖ^*を与える。この目標値は、回 転数目標値ｎ_L ^*を発生する加速ランプ信号発生器１０を介して導かれる。主幹イ ンジケータ１２は、回転数目標値ｎ_L ^*に相応する角度マスタ目標値ｗ_L ^*を発生す る。これらの両方の目標値は、第１の駆動機構１₁から次の次の駆動機構１_nまで の駆動機構調節装置に送られる。接続されている駆動機構の数は約１００までで あってよい。 駆動機構調節装置１４₁〜１４_nは、主として同期作動およびモーメント／電流 調節装置から成っており、その際に同期作動調節装置は駆動技術的に上位の角度 調節機能を有する回転数調節装置として定義され、また完全に駆動機構調節装置 １₁〜１_nの中で進行する。各々の同期作動調節ループは、電動機２₁〜２_nの位置 を確認する高分解能の回転数発生器２０₁〜２０_nからの発生器信号の帰還により 閉じられる。位置の微分計算により電動機の回転数が計算される。精度に高い要 求が課せられる場合には、作業機械３₁〜３_nの位置が追加発生器３０₁〜３０_nに よっても検出される。 このような構成を実現するための前提は、一方では速いデータ通過を可能にし 、さらに全ての加入者を割込み制御される中央のクロック設定を介して同期化す る駆動マスタ７と駆動機構調節装置１₁〜１_nとの間のバスシステムの存在である 。この理由から、ヨーロッパ特許第0 567 741号明細書の中で駆動バスと呼ばれ る このようなバスシステムを、以下では同期化バス４と呼ぶ。この同期化バス４は 、全ての駆動機構がそれらの角度実際値を等しい時点でかつ等しい時間間隔で、 すなわち時間等間隔で確認することを保証する。この時間間隔は、角度インクリ メントの形成のために適用されるタイムベースに相当する。従って駆動マスタ７ の中における角度目標値の形成は、同期化バス４の割込み発生のタイミングで計 算されなければならない。 公知のＳＥＲＣＯＳ‐インタフェースまたはＳｉｅｍｅｎｓ生産情報ＳＩＭＯ ＶＷＥＲＴ ＭＡＳＴＥＲ ＤＲＩＶＥＳ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌに相 当する、新たに提案された光学的なシステム“ＳＩＭＯＬＩＮＫ”は、同期化バ スに上記の意味で課せられた条件を満足する。 駆動マスタ７および駆動機構調節装置１₁〜１_nは、同期化バス４に対する相応 のインタフェース４０_Mまたは４０₁〜４０_nを備えていなければならない。上記 の“ＳＩＭＯＬＩＮＫ”に対してはシーメンス社生産情報に相応して駆動マスタ 側４０_Mの側に調節システム“ＳＩＭＡＤＹＮ”Ｄに対するインタフェースが、 また駆動調節装置４０₁〜４０_nの側にファミリ“ＳＩＭＯＶＥＲＴ”Ｍａｓｔｅ ｒ Ｄｒｉｖｅｓの変換装置調節装置に対するインタフェースが利用可能である 。 時間臨界的な目標値、実際値、パラメータならびに制御および状態信号は、通 常図１中には示されていない分離した制御およびパラメータバスを介して交換さ れる。このようなバスは、国際特許公開第WO 97 11848号明細書に詳細に記載さ れている。このような通信を実現するためには、たとえばＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｄ Ｐが使用される。 主幹システム５と駆動マスタ７との間の通信６には、特別な要求は課せられな い。たとえばデータバスＰＲＯＦＩＢＵＳ‐ＦＭＳが使用される。調節装置“Ｓ ＩＭＡＤＹＮ Ｄ”も、自動化装置“ＳＩＭＡＴＩＣ”Ｓ５／Ｓ７も、シーメン ス社生産情報に相応して相応のインタフェース６０_Mまたは６０_Lを利用する。し かし駆動マスタの機能は主幹システムの中に組み込まれていてもよい。 従来公知のシステムに対して特徴的なことは、少なくとも１つの角度目標値、 従ってまた時間臨界的なかつ同期化されたプロセス量を中央において発生する点 である。このようなコンセプトは、駆動マスタ７が同期化バス４のバスクロック に同期化されなければならないという欠点を有する。さらに駆動マスタ７が各々 のバスクロックの中で現在の角度目標値ｗ_L ^*を計算しなければならない。たとえ ば駆動機構に関する角度オフセットの加算により、各々の駆動機構に対する角度 目標値ｗ_L ^*が個別的に変更されるならば、別の困難が付け加わる。即ち、 −駆動マスタ７が、短いバスクロックの中で全ての駆動機構に対する角度目標値 を形成しなければならない。 −駆動機構の数に関係して、個別的な目標値を形成しなければならない駆動マス タ７のモジュール構成が制限される。 −駆動機構の数が増大すると、駆動マスタ７が速く過負荷状態になる。 −駆動マスタ７の中に回転数関係を追加的に実現することは、高い費用および高 いプロセッサ負荷によってのみ可能である。 このような公知のシステムから出発して、図２および３による装置が開発され た。図２および３に示す両方の装置において共通かつ主要なことは、主幹インジ ケータとしての角度目標値発生器１２が非集中的に、各々の駆動機構調節装置１₁ 〜１_nの中に位置していることである。この場合、図２中には機械速度目標値ｖ^* から回転数目標値ｎ^*を発生する、加速ランプ信号発生器１０を持った駆動マス タ７が存在している。 図３による装置は、同期化バス４により連係された多重電動機駆動システムに おける、同期運転調節される駆動機構への全ての要求を、その際に上位の主幹シ ステムに特別な要求を課することなしに満足する、完全に非集中的な構成に関す る。 図面を見易くするため、図２および３中は個別的な駆動機構のみを示す。等し い構成要素は、図１ならびに２および３において等しい参照符号を有し、その際 図２および３中では、添字としての駆動機構の番号１〜ｎを省略している。 各々の非集中的な駆動機構調節装置１は、加速ランプ信号発生器１０および主 幹インジケータ１２を備えている。同期化バス４を介して各々の駆動機構は、そ の機械連係系に属する機械速度目標値ｖ^*を与えられる。目標値の分配の後に、 割込み信号が全ての駆動機構に送られる。この同期化により、駆動機構連係系の 全ての加入者が、それらの計算サイクルを常に等しい現在の機械速度目標値ｖ^* により処理することが保証される。ディジタルのシステムは正確に等しい計算を 保証するので、各駆動機構はそれ自体で回転数および角度目標値を確認できる。 図２および３による構成の最大の利点は、角度目標値または角度偏差が各々の バスクロックの際に、駆動マスタの中で形成されなくてよいことにある。機械速 度ｖ^*または回転数ｎ^*は、直接に相応の操作システムから伝達され、また各々の バスサイクルの際に更新される必要はない。それによって駆動機構調節装置１を 直接に、時間臨界的な、かつ同期化された課題から解放された上位の主幹システ ム５に接続できる。 さらに駆動機構の数への依存関係を、モジュール的に駆動機構調節装置１の中 に移動可能である。ただ条件は、主幹システム５が同期化バス４へのインタフェ ースを備えていることである。Ｓｉｅｍｅｎｓ自動化装置“ＳＩＭＡＴＩＣ”Ｓ ７の中での“ＳＩＭＯＬＩＮＫ”インタフェースのインプリメンテーションは既 に実現されている。 共通の機械速度目標値ｖ^*および割込み信号のみを分配すればよい同期化バス ４のわずかな負担により、主幹システムへの約１００個の駆動機構の接続も考え られる。同期化バス４の負荷軽減のために、相関値ｒまたはオフセット角度ｗ_v のような非同期的な目標値を分離した制御およびパラメータ設定バスを介した伝 送は推奨に値する。 駆動機構調節装置１の中に加速ランプ信号発生器１０を移動することにより、 バス障害の際に同期作動すべく調節される停止の重要な機能が、簡単な方法で実 現される。主幹システム５との通信障害の発生時、従ってまた機械速度目標値ｖ^* の喪失時には、加速ランプ信号発生器１０は内部の制御信号“加速ランプ信号 発生器を零にセットＳ_o”により零に等しい目標値を与えられる。同時に加速ラ ンプ信号発生器１０の減速時間が、全ての駆動機構において等しくパラメータ設 定された制動ランプに切換えられる。この方法で、個々の駆動機構が同期作動す るべく調節され、従ってまた並行して停止する。相応のバス監視メカニズムが上 述の“ＳＩＭＯＬＩＮＫ”の中で実現される。 非集中的な構成の別の利点は、モジュール的に回転数の相関値ｒが実現される ことにあり、これは特に図３中で追加的に実現されている。この相関値ｒは、機 械的なギヤ機構の伝達比に相当し、またその際に固定の値を有し、または主幹シ ステム５で予め定められる。相関値ｒは、乗算器１１により回転数目標値ｎと乗 算される。 以上、図２および３により詳細に説明した構成は、こうして、関係を設定され た駆動機構を角度的に正確に同期作動させるべく調節することを可能にする。“ １”に等しくない伝達比を有する駆動機構は、もちろん他の伝達比を有する他の 駆動機構に絶対的に同期しては回転しないが、それにもかかわらず角度誤差、そ してまたそれによって相対的な同期作動を守らなければならない。この機能を実 現するためには、各々の関係を設定された駆動機構が、関係を規定された回転数 目標値ｎ_r ^*から駆動機構に関する角度目標値Ｗ_a ^*を計算する固有の主幹インジケ ータ１２を備えていなければならない。このことは、各々の駆動機構が“固有の 仮想的な軸”を基準点として備えていることを意味する。 制御信号“角度をセットＳ_w”により、主幹インジケータ１２は静的または動 的に予め定められた角度セット値ｗ_sにセットされる。それによって駆動機構は 任意の基準点に位置決めまたは同期化される。 駆動機構に関する角度目標値ｗ_a ^*は、特に図３中で加算器１３により追加的に オフセット角度ｗ_vを与えられる。それによって個々の駆動機構はその位置を変 更され、またこうしてレジスタまたはコンパス位置変更の機能が実現される。オ フセット角度ｗ_vは主幹計算機５により、またはたとえばレジスタ調節のような 外部の装置により予め定められる。加算の結果として生ずる角度目標値ｗ^*は、 関係を設定された回転数目標値ｎ_r ^*と一緒に、同期作動調節器１４に伝達される 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．同期化バスにより連係された多重電動機駆動システムの、個々に回転数が可 変な電気駆動機構の、角度的に正確な同期運転を調節するための装置を非集中的 に作動させるための方法であって、駆動機構に主幹インジケータの角度目標値が 予め与えられる方法において、各駆動機構内に、全ての駆動機構に同期化バス（ ４）を介して供給される目標値から、非集中的に各駆動機構調節装置（１₁〜１_n ）の中で形成される固有の主幹インジケータ（１２）が発生されることを特徴と する方法。 ２．主幹インジケータ（１２）が鋸歯状（ｎ^*）の形態で、回転数目標値から発 生されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．主幹インジケータ（１２）が、静的または動的に予め定められた角度（ｗ_s ）にセットされ、その際に主幹インジケータ（１２）が、各々の任意の基準点に セット可能であることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４．各々の駆動機構が非集中的に個別的な回転数関係（ｒ）を設定されることを 特徴とする請求項１記載の方法。 ５．前記の関係を設定された駆動機構が、それぞれ固有の主幹インジケータ（１ ２）を手段として同期作動するべく調節され、また角度的に正確にその相対的な 位置を守ることを特徴とする請求項２記載の方法。 ６．各々の駆動機構が非集中的に個別的なオフセット角度（ｗ_v）を設定される ことを特徴とする請求項１または５記載の方法。 ７．回転数目標値設定“零”およびプログラム可能な減速ランプへの切換により 、同期化バス（４）の通信障害の際に各駆動機構が、同期作動するべく調節され て並行して停止されることを可能にする、非集中的な加速ランプ信号発生器（１ ０）が使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ８．請求項１または請求項２ないし７の１つによる方法を実行するための装置に おいて、角度目標値発生器（１２₁〜１２_n）に指令を与える駆動機構調節装置（ １₁〜１_n）と、同期化バス（４）を介して接続されている上位の主幹システム（ １）とを有し、その際に各個の駆動機構調節装置（１₁〜１_n）が主幹インジケー タ（１２）として固有の角度目標値発生器を有することを特徴とする装置。 ９．主幹インジケータ（１２）に供給される回転数（ｎ^*）に、回転数相関値（ ｒ）を乗算する乗算器（１１）が存在しており、その際に回転数相関値（ｒ）が 固定の値を有し、または上位の主幹システム（５）から予め与えられることを特 徴とする請求項８記載の装置。 １０．各々の非集中的に駆動機構調節装置（１₁〜１_n）の中に、それぞれ固有の 加速ランプ信号発生器（１０）が存在していることを特徴とする請求項８記載の 装置。 １１．オフセット角度（ｗ_v）を非集中的に、各角度目標値（ｗ^*）に加算する加 算器（１４）が存在していることを特徴とする請求項８記載の装置。 １２．オフセット角度（ｗ_v）が、上位の主幹システム（５）からあるいはまた 外部のレジスタシフティングまたはレジスタ調節からも予め与えられることを特 徴とする請求項８記載の装置。