DE102007062338A1 - Rotary printing machine with self-powered sensor systems - Google Patents
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Abstract
Ein Sensorsystem zur Bestimmung von physikalischen Größen an bewegten Teilen soll in Rotationsdruckmaschine einsetzbar sein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sensorsystem ein energieautarkes Sensorsystem ist, an bewegten Teilen einer Rotationsdruckmaschine befestigt oder darin integriert ist. Das Sensorsystem weist ein Energieversorgungssystem und ein Sensorsystem zur Messung physikalischer Größen auf. Das Energieversorgungssystem besteht aus mechanischen und/oder elektrischen Elementen, mit deren Hilfe es sich ohne äußere Zufuhr mit Energie aus dem Umfeld versorgt. Die vom Sensorsystem zu erfassende physikalische Größe wird dort in eine elektrische Größe umgewandelt und als Messinformation drahtlos an eine Empfangsstation übertragen.A sensor system for determining physical quantities of moving parts is intended to be used in rotary printing press. According to the invention, it is provided that the sensor system is an energy self-sufficient sensor system, attached to moving parts of a rotary printing press or integrated therein. The sensor system has an energy supply system and a sensor system for measuring physical quantities. The energy supply system consists of mechanical and / or electrical elements, with the help of which it supplies itself with energy from the environment without external supply. The physical quantity to be detected by the sensor system is converted there into an electrical quantity and transmitted wirelessly as measuring information to a receiving station.
Description
Die Erfindung betrifft eine Rotationsdruckmaschine mit energieautarken Sensorsystemen in rotierenden, schwingenden oder umlaufenden Bauteilen der Rotationsdruckmaschine.The The invention relates to a rotary printing press with energy self-sufficient Sensor systems in rotating, oscillating or rotating components the rotary printing machine.
Es besteht vielfach der Wunsch in bewegliche Teile der Druckmaschine Sensoren zu integrieren, um physikalische oder elektrische Kenngrößen zu bestimmen. Eine solche Größe kann zum Beispiel die Temperatur, die Kraftbeistellung zwischen zwei Walzen, die Farbfilm- oder Feuchtfilmdicke zwischen zwei Walzen oder auf der Walzenoberfläche, die Emulsionsbildung auf der Walze, die Umlaufgeschwindigkeit bzw. den Schlupf oder die Verformung einer Walzenoberfläche sein.It There is often the desire in moving parts of the printing press Integrate sensors to physical or electrical characteristics determine. Such a size can be for example the Temperature, the power between two rollers, the color film or wet film thickness between two rolls or on the roll surface, the emulsion formation on the roller, the rotational speed or slippage or deformation of a roll surface be.
Im Unterschied zu einem konventionellen Sensor wird für einen energieautarken Sensor gefordert, dass er an keine Leitungen gebunden ist, die außerhalb des beweglichen Teils der Druckmaschine reichen. Hierdurch wird die teure und wegen der Verschmutzungsproblematik in den Druckmaschinen fehleranfällige Daten- und Energieübertragung über Drehübertrager vermieden. Der energieautarke Sensor soll sich selbst, die Konditionierelektronik und die drahtlose Signalübertragung mit Energie versorgen. Dazu wird gefordert, dass die Energie nicht von außen eingestrahlt und dass durch die Energieumwandlung auch keine Beeinflussung anderer Prozesse im Umfeld erfolgt. Dadurch unterscheidet sich der energieautarke Sensor von Lösungen mit äußerer Energieeinstrahlung oder induktiver Energieübertragung.in the Difference to a conventional sensor is for one energy self-sufficient sensor required that he is not bound to any lines that is outside the moving part of the printing press. This is the expensive and because of the pollution problem error-prone data and energy transfer via rotary joints in printing presses avoided. The self-powered sensor should be self-conditioning electronics and power the wireless signal transmission. To is required that the energy is not radiated from the outside and that by the energy conversion also no influence on others Processes in the environment takes place. This distinguishes the self-sufficient energy Sensor of solutions with external energy radiation or inductive energy transfer.
Als
erfindungsgemäße Definition eines energieautarken
Sensors für den Einsatz in Rotationsdruckmaschinen gilt
daher folgendes:
Der energieautarke Sensor für den
Einsatz in Druckmaschinen besteht aus mechanischen und/oder elektrischen
Elementen, mit deren Hilfe er sich selbst mit Energie aus dem Umfeld
versorgt. Die von ihm zu erfassende physikalische Größe
wird in eine elektrische Größe umgewandelt bzw.
beim Messen elektrischer Größe das elektrische
Signal direkt oder nach einer Umformung desselben als Messinformation drahtlos übertragen.As a definition according to the invention of a self-powered sensor for use in rotary printing presses, the following therefore applies:
The self-powered sensor for use in printing presses consists of mechanical and / or electrical elements, with the help of which it supplies itself with energy from the environment. The physical quantity to be detected by it is converted into an electrical variable or, when measuring electrical quantity, the electrical signal is transmitted directly wirelessly or after a transformation thereof as measurement information as measurement information.
Die Sensoreingangsgrößen können in Abhängigkeit des verwendeten physikalischen Prinzips aktiv oder passiv in elektrische Größen umgeformt werden. Der aktive Wandler erzeugt dabei direkt aus der physikalischen Größe eine elektrische Größe. Der passive Wandler benötigt hingegen eine elektrische Hilfsgröße, die von der physikalischen Größe beeinflusst wird.The Sensor input quantities can be dependent on the physical principle used is active or passive in electrical Sizes are reshaped. The active converter generates thereby directly from the physical size one electrical size. The passive converter is needed on the other hand, an auxiliary electrical variable, that of the physical size is affected.
Der energieautarke Sensor besteht dabei im Wesentlichen aus zwei Baugruppen, dem Energieversorgungssystem und dem Sensorsystem. Beide haben die Aufgabe nichtelektrische Größen in elektrische Größen umzuformen. Die Energieversorgung soll dabei dem jeweiligen Umfeld Energie entziehen, ohne die vom Sensor zu erfassende Messgröße zu beeinflussen. Im Netzteil des Energieversorgungssystems wird die elektrische Größe des Energiewandlers an die Erfordernisse des Betriebs des Sensors angepasst. Das Netzteil kann auch einen Energiespeicher in der Form eines oder mehrerer Kondensatoren und/oder aufladbaren Batterien haben. Dabei bieten wiederaufladbare Kondensatoren hoher Kapazität, die als Doppeltschichtkondensatoren (auch Superkondensatoren, Supercaps, Ultracaps etc. bezeichnet), besondere Vorteile. Sie können auch bei niedrigen Temperaturen vollständig aufgeladen werden, sind sehr stabil gegen Vibrationen und Stöße, wie sie in Druckmaschinen vorkommen und können mit einer einfachen Ladeelektronik versorgt werden. Sie sind im Gegensatz zu klassischen Kondensatoren elektrochemische Energiespeicher und speichern bei gleichen Volumen bedeutend mehr Energie als konventionelle Kondensatoren. Im Vergleich zu einer Batterie können sie diese auch sehr viel schneller abgeben.Of the Energy self-sufficient sensor consists essentially of two modules, the power supply system and the sensor system. Both have the Task non-electrical quantities in electrical Reshape sizes. The power supply should In doing so, withdraw energy from the respective environment, without that from the sensor to influence the measured variable to be detected. In the power supply of the power system becomes the electrical quantity the energy converter to the requirements of the operation of the sensor customized. The power supply can also have an energy storage in the form one or more capacitors and / or rechargeable batteries to have. Rechargeable capacitors of high capacity, used as double-layer capacitors (also supercapacitors, supercaps, Ultracaps etc.), special advantages. You can also be fully charged at low temperatures, are very stable against vibrations and shocks, as they occur in printing presses and can with a be supplied with simple charging electronics. They are in contrast to classical capacitors electrochemical energy storage and storage at the same volume significantly more energy than conventional capacitors. Compared to a battery, they can do this a lot deliver much faster.
Dies hat einerseits den Vorteil, dass der Sensor auch aktiv sein kann, wenn keine Umgebungsenergie zur Verfügung steht bzw. die von dem gewonnene Energie kann zwischengespeichert werden, um dann situationsbedingt zur Verfügung ge stellt werden. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn nur zu definierten Zeitpunkten eine Messung erfolgen soll, zum Beispiel zeit- oder ereignisgesteuert.This on the one hand has the advantage that the sensor can also be active, if no ambient energy is available or the from the energy gained can be cached, then Depending on the situation, it can be made available. This is for example, if only at defined times one Measurement is to take place, for example, time or event-controlled.
Die Möglichkeiten der Energieumwandlung aus dem Umfeld sind dabei sehr vielfältig. In Druckmaschinen wird dabei im Wesentlichen die Bewegungsenergie der bewegten Teile benutzt. Sie wird aus mechanischer Energie in Form von Schwingungen, Vibrationen oder Druckkräften gewandelt. Sie kann unter anderem durch die Veränderung einer aufgeladenen Kapazität (Spannungsdifferenz aus der Veränderung des Plattenabstandes) oder durch mechanische Druckkräfte auf piezoelektrische Materialien (Spannungsdifferenz aus der Verschiebung von Ladungen infolge der Gefügeänderungen) erfolgen. Insbesondere die piezoelektrischen Materialien eignen sich wegen Ihrer Robustheit und Langlebigkeit für den Einsatz in Druckmaschinen.The Possibilities of energy conversion from the environment are very diverse. In printing machines is doing in the Essentially the kinetic energy of the moving parts used. she is made of mechanical energy in the form of vibrations, vibrations or pressure forces converted. You can, inter alia, through the change of a charged capacity (voltage difference from the change of the plate distance) or by mechanical Compressive forces on piezoelectric materials (voltage difference from the shift of charges due to structural changes) respectively. In particular, the piezoelectric materials are suitable because of their robustness and longevity for use in printing presses.
Eine ähnliche
Problematik wie in Druckraschinen ist in Fahrzeugen mit rotierenden
Teilen zu finden. So beschreibt die Patentoffenlegungsschrift
Die
Die
Der
Einsatz von Aktoren zur passiven oder aktiven Schwingungsdämpfung
ist unter anderem aus
Aufgabe ist es also Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein einfaches, gut steuerbares Sensorsystem mit energetischer Selbstversorgung für den speziellen Einsatz in der Drucktechnik zu schaffen.task So it is to avoid disadvantages of the prior art and a simple, easily controllable sensor system with energetic self-sufficiency for special use in printing technology.
Die Erfindung beschreibt ein energieautarkes Sensorsystem zum Einsatz in einer Rotationsdruckmaschine, wobei dieses aus mechanischen und/oder elektrischen Elementen besteht, mit deren Hilfe es sich selbst mit Energie aus dem Umfeld versorgt. Die von ihm zu erfassende physikalische Größe wird in eine elektrische Größe umgewandelt bzw. beim Messen elektrischer Größe das elektrische Signal direkt oder nach einer Umformung desselben als Messinformation drahtlos übertragen.The The invention describes an energy self-sufficient sensor system for use in a rotary printing machine, this from mechanical and / or consists of electrical elements with which it helps itself Supplied energy from the environment. The physical to be detected by him Size will be in an electrical size converted or when measuring electrical size the electrical signal directly or after a transformation of the same wirelessly transmitted as measurement information.
Die gemessenen Größen können dabei die Beistellungen zwischen zwei Walzen, die Temperatur der Walzen, der Schlupf zwischen zwei Walzen, die Viskosität des Fluids auf der Walze, der Tack des Fluids auf der Walze, die Farbschichtund/oder Feuchtfilmdicke, die Emulsionsbildung zwischen Farb- und Feuchtmittel, die Lage einer Druckform auf einem Druckformzylinder, die Beistellung des Druckformzylinders zum Bedruckstoff, die Biegesteifigkeit oder der Trocknungsgrad einer Druckfarben- oder Lackschicht sein. Jede weitere Sensorform und Messgröße sind dabei denkbar. Für jede dieser Messaufgaben sind Sensorlösungen bekannt.The Measured sizes can be the supplies between two rollers, the temperature of the rollers, the slip between two rollers, the viscosity of the fluid on the roller, the Tack of the fluid on the roller, the ink layer and / or wet film thickness, the formation of emulsions between ink and dampening solution, the position of a Printing form on a printing form cylinder, the provision of the printing forme cylinder to the substrate, the bending stiffness or the degree of dryness of a Be ink or varnish layer. Each additional sensor shape and Measurements are conceivable. For every These measuring tasks are known sensor solutions.
Erfindungswesentlich ist, dass diese als energieautarke Systeme betrieben werden. Neben dem schon angeführten Einsatz in Druckwalzen, ist auch der Einsatz in Zylindern der Druckmaschinen, in schwingenden Systemen, wie dem Farbheber oder dem Vorgreifer einer Bogendruckmaschine denkbar. Prinzipiell ist jeder Einbauort in einer Rotationsdruckmaschine, der genügend Umgebungsenergie zur Verfügung stellt, geeignet.essential to the invention is that these are operated as energy self-sufficient systems. Next the already mentioned use in pressure rollers, is also the Use in cylinders of printing machines, in oscillating systems, as the color lifter or the pre-gripper of a sheet-fed press conceivable. in principle is any location in a rotary press that is sufficient Environmental energy provides suitable.
Die Messung der physikalischen Größe kann dabei fortlaufenden oder nur zu definierten Zeitpunkten erfolgen. Diese definierten Zeitpunkte können zeitgesteuert, kennliniengesteuert oder über ein externes Triggersignal ausgelöst werden. Oftmals ist es jedoch ausreichend, wenn von Zeit zu Zeit eine Messung ausgelöst wird, zum Beispiel, wenn in dem Energiespeicher genügend Energie zur Durchführung der Messung zur Verfügung gestellt werden kann. Für die nichtkontinuierliche Messung muss daher die gewonnene Energie im Energieversorgungssystem in einem Energiespeicher, zum Beispiel einem Akkumulator und/oder einem Doppelschichtkondensator zwischengespeichert werden. Durch eine geeignete Schaltung wird die zwischengespeicherte Energie dann zu dem gewünschten Zeitpunkt freigegeben.The Measurement of physical size can be continuous or only at defined times. These defined Time points can be time-controlled, curve-controlled or via an external trigger signal is triggered. Often it is However, it is sufficient if a measurement is triggered from time to time will, for example, if enough in the energy storage Energy available to carry out the measurement can be made. For non-continuous measurement therefore, the energy gained in the energy supply system must be in an energy storage, for example an accumulator and / or a Double-layer capacitor can be cached. By a appropriate circuit then becomes the cached energy released at the desired time.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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