DE10144103A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von technischen Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen - Google Patents

Abstract

Verfahren und dafür zweckdienliche Vorrichtungen zur Steuerung einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die technische Maschine, Anlage oder Vorrichtung eine oder mehrere Walzen oder Zylinder aufweist und mindestens von einer dieser Walzen oder Zylinder ein betriebsbedingter Parameter erfasst und zur Steuerung der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, insbesondere zur Steuerung der betreffenden Walze oder des betreffenden Zylinders in der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren sowie Vorrichtungen zur Steuerung von technischen Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen, die eine oder mehrere Walzen und/oder Zylinder aufweisen.

Walzen und Zylinder werden in zahlreichen technischen Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen verwendet, beispielsweise in Druck- und Lackiermaschinen, Schäl-, Quetsch-, Kalandrier- und Folienextrusionsanlagen sowie Transport- und Fördereinrichtungen. In diesen Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen sind die Walzen und Zylinder unterschiedlichen thermischen, chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Daraus folgende Lauf- und Formänderungen, beispielsweise durch Abrieb, Quellung, Schrumpfung, Beschädigung oder Durchbiegung, sowie Verschleiß- und Alterungsvorgänge von Walzen oder Zylindern beeinflussen das Betriebsverhalten dieser Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen. Könnten diese Veränderungen im direkten Betrieb der Walzen und Zylinder ermittelt und bewertet werden, wäre es möglich, die Maschinen- bzw. Anlagenführung den sich ändernden Umständen anzupassen und somit die Betriebsführung zu optimieren sowie mögliche Ausfallerscheinungen vorher zu sehen und durch den rechtzeitigen Austausch von Walzen oder Zylindern zu vermeiden.

Auch für andere Anwendungen wie die Justierung und Regulierung der Anstellung von Walzen oder Zylindern zueinander oder die Kontrolle des Transports flüssiger oder fester Medien wäre es wünschenswert, beispielsweise Druck- oder Temperaturverläufe an Walzen oder Zylindern im laufenden Betrieb zu ermitteln und die erhaltenen Informationen direkt zur Steuerung zu verwenden.

Bisher sind im wesentlichen Vorrichtungen zur Kennzeichnung von beschichteten Walzen bekannt: Diese Vorrichtungen weisen zum einen (EP-B-0 581 056) einen in einem Walzenmantel eingearbeiteten Mikro-Chip auf, der mit einer Abtasteinrichtung zum Aussenden von Signalen angeregt werden kann, die eine eindeutige Identifizierung des Mikro-Chips und damit des Walzenmantels erlauben, zum anderen (EP-A-0 870 614) sind sie dadurch gekennzeichnet, dass an oder in einem Walzenkern ein von außen anregbarer Mikrosender mit mehrstelliger alphanumerischer Kodierung befestigt ist, der nicht zerstörungsfrei entfernt werden kann. Aus der (noch nicht offengelegten) deutschen Patentanmeldung Nr. 101 12 512.7 ist zudem bekannt, beschichtete Walzen mit einem integrierten Lese/Schreib-Datenträger zu versehen, der neben einer eindeutigen Kennung weitere auch veränderbare Daten und Informationen enthalten kann.

Aus der deutschen Patentschrift DE-C 44 17 170 ist bekannt, dass modifizierte akustische Oberflächenwellen (OFW)-Bauelemente, gelegentlich auch SAW (Surface Acoustic Wave)- Bauelemente genannt, für die chemische Sensorik von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt werden können. Diese Bauelemente bzw. Sensoren befinden sich zusammen mit Treibern und Verstärkern in einem Gehäuse mit Gaszuführung und Gasabführung und umschließen eine im Gehäuse befindliche Aussparung.

WO 99/21001 offenbart neben OFW-Bauelementen noch Schwingquarze und LC-Glieder als schwingungsfähige passive Bauelemente und stellt verschiedene Möglichkeiten zur Verschaltung daraus bestehender Sensorarrays dar. Ferner wird die Möglichkeit der Bestimmung gasförmiger organischer Lösemittel beschrieben.

Einen Überblick über mögliche Anwendungen von OFW-Sensoren gibt der Artikel "Funksensorik und Identifikation mit OFW-Sensoren" von Reindl et al. in VDI Berichte Nr. 1530, 2000, Seiten 799-809. Hier werden u. a. Identifizierungsmarken zur Kennzeichnung von U-Bahnwagen sowie Sensoren zur Bestimmung der Temperatur von bewegten Objekten, des Druckes oder des Reibbeiwertes in Reifen bzw. zur Strom- und Feuchtemessung vorgestellt. In der deutschen Patentschrift DE-C 199 10 197 werden erstmals Walzen beschrieben, die mit einem Transponder (Lese/Schreib-Datenträger) gekoppelte Temperatur- oder Drucksensoren aufweisen. Durch geeignete Anordnung der Sensoren im Walzenmantel kann festgestellt werden, ob eine Walze exzentrisch oder schief läuft. Ein daraus folgender Ansatz zum Eingriff in die Betriebsführung der betreffenden Walze wird jedoch weder beschrieben noch in Betracht gezogen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und dafür zweckdienliche Vorrichtungen bereit zu stellen, womit die Steuerung von technischen Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen verbessert werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass von Walzen oder Zylindern in technischen Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen ausgewählte betriebsbedingte Parameter ermittelt und für eine Steuerung der jeweiligen Maschine, Anlage oder Vorrichtung verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Steuerung einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die technische Maschine, Anlage oder Vorrichtung eine oder mehrere Walzen oder Zylinder aufweist und dass mindestens von einer dieser Walzen oder Zylinder mindestens ein betriebsbedingter Parameter erfasst und zur Steuerung der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, insbesondere zur Steuerung der betreffenden Walze oder des betreffenden Zylinders in der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung verwendet wird.

Gegenstand der Erfindung sind auch Vorrichtungen zur Steuerung einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, umfassend eine Walze oder einen Zylinder in dieser technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung mit mindestens einer Sensoreinheit, die ein Messsignal aussenden kann, das eine für einen oder mehrere betriebsbedingte Parameter dieser Walze oder dieses Zylinders charakteristische Modulation aufweist, eine außerhalb der Walze oder des Zylinders befindliche Empfangseinheit, die dieses Messsignal aufnehmen kann, und eine Steuereinheit, die das in spezifische Steuersignale umgewandelte Messsignal zur Steuerung der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, insbesondere zur Steuerung der die Sensoreinheit aufweisenden Walze oder des die Sensoreinheit aufweisenden Zylinders verwenden kann.

Gegenstand der Erfindung sind insbesondere auch Walzen und Zylinder mit Sensoren zur Messung chemischer oder physikalischer Parameter, die zur Erfassung ausgewählter Eigenschaften von Walzen und Zylindern, insbesondere während ihres Betriebs in einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, und zur Steuerung von Maschinen, Anlagen oder Vorrichtungen geeignet sind sowie die Verwendung dieser Walzen und Zylinder in Verfahren oder Vorrichtungen gemäß der Erfindung.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands sind den Merkmalen der Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Mit der Bezeichnung "technische Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen" werden komplette Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen oder Geräte in technischen Anwendungen sowie Teilanlagen, Untereinheiten oder Komponenten davon umfasst. Diese weisen erfindungsgemäß mindestens eine Walze oder einen Zylinder auf Hierzu zählen beispielsweise Druck-, Lackier- und Laminiermaschinen oder -einheiten, Schäl-, Quetsch-, Kalandrier- und Folienextrusionsanlagen sowie Transport- und Fördereinrichtungen unterschiedlicher Art. In vielen dieser Maschinen, Anlagen und Vorrichtungen führen Walzen oder Zylinder Funktionen aus, die für den zweckgemäßen Betrieb wesentlich oder zumindest unverzichtbar sind.

Walzen und Zylinder und deren Aufbau sind dem Fachmann weitläufig bekannt. Sie weisen in der Regel einen im wesentlichen zylindrischen Grundkörper auf, der als Voll- oder Hohlkörper, d. h. Stab oder Rohr, ausgebildet ist und an mindestens einer seiner Stirnseiten eine Vorrichtung aufweist, die eine Aufnahme und Lagerung der Walze oder des Zylinders in einer Maschine, Anlage oder Vorrichtung sowie eine Rotation ermöglicht. Der Grundkörper kann aus metallischen Werkstoffen und nichtmetallischen Werkstoffen, beispielsweise polymergebundenem Mineralguss, keramischem Material oder Kunststoff, bestehen.

Insbesondere Kunststoffe sind dabei vorteilhaft mit Verstärkungsmaterialien versehen. Weitläufig bekannt sind beispielsweise glasfaserverstärkte (GFK) oder kohlenstofffaserverstärkte (CFK) Kunststoffe.

Die Unterscheidung zwischen Zylinder und Walze ist in verschiedenen Anwendungsgebieten unterschiedlich und teilweise funktionsbedingt, oft aber lediglich historisch begründet. So spricht man beispielsweise bei Druckmaschinen auf die Farb- oder Feuchtwerke bezogen von Druckwalzen und bezogen auf die das Druckbild übertragenden Einheiten von Druckzylindern. In anderen Bereichen werden Walzen oder Zylinder oft auch als Rollen oder Trommeln bezeichnet, beispielsweise Transportrollen, Leimandruckrollen oder Bandtrommeln.

Walzen und Zylinder können an der Mantelfläche ihres zylindrischen Grundkörpers fest oder lösbar mit diesem verbundene Ummantelungen oder Bezüge aufweisen. Bei diesen kann es sich beispielsweise um metallische, keramische, textile, elastomere oder Kunststoffbeschichtungen handeln. Diese können direkt auf dem Grundkörper aufgezogen sein oder aber auf einem Trägermaterial, das wiederum mit dem Grundkörper verbunden ist. Beispielsweise kann es sich hierbei um einen auf einen Walzenkern aufvulkanisierten, aufpolymerisierten, aufgeklebten, aufgeschrumpften oder anderweitig aufgetragenen Walzenmantel, ein auf einen Zylinder aufgespanntes Druck- oder Gummituch oder um einen auf den Grundkörper aufgezogenen Schlauch oder Sleeve, d. h. eine auswechselbare Trägerhülse mit einer der vorgenannten Beschichtungen, handeln.

Erfindungsgemäß wird von mindestens einer Walze oder einem Zylinder in einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung mindestens ein betriebsbedingter Parameter erfasst, beispielsweise direkt Temperatur, Druck, Neigung, Drehmoment, Leitfähigkeit etc. bzw. eine Änderung davon oder daraus abgeleitete Parameter wie Umdrehungsgeschwindigkeit, Rundlauf, Exzentrizität oder Anstelldruck bzw. -position gegen benachbarte Walzen oder Zylinder.

Vorzugsweise weisen die betreffenden Walzen und/oder Zylinder hierzu mindestens eine Sensoreinheit auf, die durch die Messung eines oder mehrerer chemischer oder physikalischer Parameter die Erfassung ausgewählter betriebsbedingter Parameter der Walzen oder Zylinder ermöglicht. Die prinzipielle Funktionsweise beruht im wesentlichen darauf, dass von der Sensoreinheit ein Signal in Form einer elektromagnetische Wellen abgestrahlt wird. Ein funktioneller Bestandteil der Sensoreinheit, der in charakteristischer Weise auf den Zustand oder die Änderung eines messbaren Parameters reagiert, bewirkt dabei, dass das ausgestrahlte Signal eine für diesen Parameter charakteristische Modulation erfährt. Von einer außerhalb, d. h. nicht an oder in einer Walze oder einem Zylinder befindlichen Empfangseinheit wird das von der Sensoreinheit ausgesandte Messsignal aufgenommen und aus der Modulation des Messsignals der charakteristische Zustandswert extrahiert.

Die Ausstrahlung des Messsignals von der Sensoreinheit kann durch einen von einer Abfrageeinheit abgestrahlten Energieimpuls oder durch einen von einem Messereignis ausgelösten Energieimpuls initiiert werden. Abfrageeinheit und Empfangseinheit können in einem Gerät vereint sein. Die nachfolgend verwendete Bezeichnung "Abfragegerät" umfasst sowohl solche Geräte, als auch Geräte, die nur eine Empfangseinheit aufweisen. Die Abfrage einer Sensoreinheit kann u. a. über ein direkt zugeordnetes Abfragegerät erfolgen, das sich beispielsweise in unmittelbarer räumlicher Nähe befindet, über ein Abfragegerät, das einer bestimmten Gruppe von Sensoreinheiten zugeordnet ist, oder über ein beliebiges fest installiertes oder mobiles Abfragegerät. In Kombination mit einem in der Sensoreinheit integrierten Mikrochip können Messsignale auch in der Sensoreinheit zwischengespeichert und durch einen Abfrageimpuls gemeinsam ausgelesen werden. Zusammen mit einem Zeitgeber können so entsprechend der Datenlogger-Technik von der Sensoreinheit autark Messereignisse ausgelöst und protokolliert sowie zu einem beliebigen Zeitpunkt ausgelesen werden.

Ein Abfragegerät kann über Kabelverbindungen oder kabellos mit anderen Geräten, beispielsweise Rechnern, Datenbanken, Telekommunikationseinrichtungen und -geräten, Alarmanlagen, Steuerungsanlagen oder anderen Abfragegeräten, verbunden oder vernetzt sein. Dies kann beispielsweise über Intranet-, Internet-, Ethernet-, Bus-, SPS- oder ähnliche Verbindungen, über kabel- oder satellitengestützte Telekommunikations-Verbindungen, beispielsweise unter Verwendung von DSL-, WAP-, ISDN-, UMTS- oder ähnlichen Techniken, über Infrarotschnittstellen oder über Funkverbindungen, beispielsweise unter Verwendung des Kurzstreckenfunk-Standards Bluetooth, erfolgen. Je nach Frequenzbereich und Leistungsstärke der verwendeten elektromagnetischen Wellen sowie abhängig von der eingesetzten Sende- und Empfangstechnik kann die Abfrage eines Messsignals über kurze oder weite Entfernungen hinweg durchgeführt werden. Bei Verwendung funkbasierender Techniken ist es zudem vorteilhaft, sogenannte pulkfähige Elemente in den miteinander verbundenen Sensoreinheiten, Abfragegeräten etc. zu verwenden, beispielsweise um eine Koordination zwischen den verschiedenen Funksignalen zu erreichen. Funktionsweisen der vorgenannten Techniken können der entsprechenden Fachliteratur entnommen werden.

Erfindungsgemäß kann das von einer Sensoreinheit ausgestrahlte Signal auch eine Modulation aufweisen, die für die jeweilige Sensoreinheit charakteristisch ist. Auf diese Weise stellt die Sensoreinheit gleichzeitig auch eine Identifizierungsmarke dar und das von der Sensoreinheit ausgesandte Messsignal kann eindeutig einer Walzen oder einem Zylinder zugeordnet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sich mehrere abfragbare Sensoreinheiten in räumlicher Nähe zueinander befinden. Wahlweise kann eine Walze oder ein Zylinder auch eine fernabfragbare Identifizierungsmarke aufweisen, die nicht mit der Sensoreinheit verbunden ist. In diesem Falle ist es ratsam zur Zuordnung eines Messsignals sowohl die Identifizierungsmarke als auch die Sensoreinheit abzufragen.

Erfindungsgemäß kann sich die Sensoreinheit - ebenso wie eine davon unabhängige Identiflzierungsmarke - an unterschiedlichen Positionen an oder in einer Walze oder einem Zylinder befinden, beispielsweise an einer ausgewählten Stelle am oder im Grundkörper, innerhalb eines Bezuges oder einer Beschichtung oder an bzw. in einem auswechselbaren Schlauch oder Sleeve. Größe, Form und Stabilität einer Sensoreinheit oder einer Identiflzierungsmarke sind dabei entsprechend anzupassen, wobei auch zu berücksichtigen ist, dass durch die Sensoreinheit bzw. Identifizierungsmarke die Funktionalität der Walze oder des Zylinders nicht beeinträchtigt werden soll. Vorteilig sind in vielen Fällen Miniatur- Bauelemente in der Größenordnung von wenigen mm². In unterschiedlichen Anwendungen kann es auch angebracht sein, mehr als eine Sensoreinheit oder zusätzliche Identifikationsmarken zu verwenden. Zur Gewährleistung einer dauerhaften Einsatzfähigkeit sowie eindeutiger und unverwechselbarer Zuordnung von Sensoreinheiten und Identiflkationsmarken zu einer Walze oder einem Zylinder oder einem Bestandteil davon kann es zudem vorteilhaft sein, diese so zu implementieren, dass sie nicht beschädigt oder zerstörungsfrei entfernt werden können.

Als funktionelle Bauelemente der erfindungsgemäß verwendeten Sensoreinheiten kommen insbesondere sogenannte aktive und passive Transponder in Frage. In einfachen Ausführungsformen sind diese ausschließlich dazu in der Lage, ein für das jeweilige Bauelement charakteristisches Signal auszustrahlen und somit eine Kennung oder Identifizierung zu ermöglichen. In dieser Form wirken sie ausschließlich als Identifizierungsmarken. Durch gezielte Modifikation der Transponder oder durch gezielte Kombination und Verschaltung dieser Bauelemente miteinander sowie mit anderen - wahlweise auch konventionellen - elektronischen Bauelementen, insbesondere aber mit Interdigitalkondensatoren (IDK-Sensoren) oder konventionellen kapazitiven, induktiven oder resistiven Sensoren, können die Transponder zu funktionellen Einheiten mit ausgewählten sensorischen Eigenschaften arrangiert werden.

So ist es beispielsweise möglich, Änderungen einer Vielzahl chemischer oder physikalischer Parameter, beispielsweise der Temperatur, des Druckes, der Dichte, eines Drehmoments, der Leitfähigkeit, einer Dielektrizität, eines Feuchtigkeits- oder Gasgehalts, sowie Spannungen, Kapazität etc., zu erfassen. Diese im mikroskopischen Maßstab detektierten Änderungen können nach Erfassung und Auswertung des Messsignals mit bestimmten makroskopischen Änderungen von Zuständen, Vorgängen und Eigenschaften der betreffenden Walzen oder Zylinder korreliert werden. Die erhaltenen Informationen können auf einer Anzeigeeinheit angezeigt, in einer Speichereinheit, z. B. auf einem lokalen Datenspeicher oder in einer Datenbank, gespeichert und jeder weiteren gewünschten Verwendung zugeführt werden.

Auf diese Weise ist es möglich, betriebsbedingte Parameter einer Walze oder eines Zylinders in einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung zu erfassen, zu überwachen, zu protokollieren oder zur Regulierung oder Steuerung der betreffenden Walze oder des Zylinders bzw. der betreffenden technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung zu verwenden. Im weiteren Sinn ermöglichen die darauf beruhenden erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen die Überwachung, Steuerung und Automatisierung von Produktionsprozessen, Transportvorgängen, Lagerhaltungen und ähnlichen mehr oder weniger komplexen industriellen Abläufen.

Aktive und passive Transponder, die erfindungsgemäß wesentliche Bestandteile der Sensoreinheiten darstellen, sind allgemein bekannt. Beide Arten von Transpondern können durch elektromagnetische Wellen aktiviert und abgefragt werden, wozu unterschiedliche freigegebene Frequenzen mit unterschiedlichen Leistungsbereichen zur Verfügung stehen. Als vorteilhaft haben sich allgemein Frequenzen im Funk- und Radiowellenbereich herausgestellt, weshalb die Transponder u. a. auch als Funksensoren bezeichnet werden.

Aktive Transponder basieren auf Halbleiterelementen, die ihre Stromversorgung aus induktiver Kopplung beziehen, z. B. durch Umwandlung einer von einer Abifageeinheit ausgesandten elektromagnetischen Welle in einen Stromfluss. Diese auf der Chiptechnologie beruhenden Bauelemente können mit Datenspeichern unterschiedlicher Speicherkapazität ausgestattet werden, wobei unterschieden wird zwischen Datenspeichern, die nur einmalig beschrieben und anschließend ausschließlich ausgelesen werden können (Lese-Transponder), und Datenspeichern, die mehrfach beschrieben, überschrieben und ausgelesen werden können (Lese/Schreib-Transponder). Aktive Transponder und zugehörige Systemkomponenten sind bei verschiedenen Anbietern, beispielsweise Texas Instruments, Rotterdam, oder MEGASET Systemtechnik, München, erhältlich.

Passive Transponder beziehen ihre Energie direkt aus dem Abfragesignal einer Abfrageeinheit oder aus einem von einem Messereignis ausgelösten Energieimpuls. Im ersten Fall wird ein Abfragesignal über eine Antenne vom Transponder aufgenommen, in eine durch den Transponder laufende Welle umgewandelt und kurz darauf mit einer gewissen Modulation als Identifikations- und/oder Messsignal über die Antenne wieder ausgestrahlt. In der anderen Variante löst eine bestimmte Eigenschaftsveränderung am Sensor einen kleinen Energieimpuls aus, der eine durch den Transponder laufende Welle hervorruft, welche schließlich mit einer für den Messimpuls und gegebenenfalls auch der Identität des Transponders charakteristischen Modulation über eine Antenne ausgestrahlt wird. Diese Art Transponder, sogenannte schwingungsfähige passive Bauelemente, sind beispielsweise in Form sogenannter OFW- oder SAW-Bauelemente, Schwingquarze oder LC-Glieder erhältlich, beispielsweise über die Firma EPCOS (früher: Siemens Matsushita Components), München.

Während aktive, auf der Chiptechnologie basierende Transponder bei höheren Temperaturen, insbesondere über 100°C, nur noch zeitlich befristet beständig sind und bei ca. 180°C an die Grenze der Beständigkeit gelangen, können passive Transponder je nach Bauart bei Temperaturen bis 200°C oder gar 300°C dauerhaft beständig sein und sogar Temperaturen bis 1000°C unbeschadet überstehen. Die unterschiedliche thermische Beständigkeit der verschiedenen Transponder wie auch anderer zu einer Sensoreinheit zusammengefügter Komponenten ist bei der Auswahl oder Konfiguration einer Sensoreinheit für eine bestimmte Messaufgabe zu berücksichtigen.

Die folgenden Ausführungsbeispiele illustrieren dem Fachmann die unterschiedlichen Aspekte der Erfindung, ohne sie darauf zu beschränken:

• a) Eine mit Silikongummi beschichtete Auszugswalze, deren Silikongummi-Beschichtung mit einer Vorrichtung zum Beheizen versehen ist, weist eine Sensoreinheit mit einem oder mehreren Temperatursensoren auf. In unmittelbarer Nähe zur Walze befindet sich eine Abfrageeinheit, die in regelmäßigen Zeitabständen einen Abfrageimpuls aussendet. Aus dem Antwortsignal der Sensoreinheit wird die gemessene Temperatur extrahiert und der jeweilige Messwert in einem Rechner gespeichert. Bei Überschreiten eines Schwellwertes wird vom Rechner eine Warnmeldung ausgelöst, die in Form einer Kurzmitteilung (SMS) an das Mobiltelefon des verantwortlichen Bedienungspersonals gesendet wird.
• b) Eine Walze oder ein Zylinder mit einer Temperiereinrichtung, beispielsweise eine Kühlwalze, weist an oder in der Mantelfläche eine Sensoreinheit mit Identifizierungsmarke und Temperatursensor auf. Verschiedene Walzen oder Zylinder dieser Art werden von einem zentralen Abifagegerät überwacht. Die Zuordnung der Temperatur-Messdaten erfolgt über die eindeutige Kennung der Walzen oder Zylinder. Mit Hilfe der Messdaten wird beispielsweise über eine Steuereinheit der Volumenstrom eines durch eine Kühlwalze strömenden Kühlmediums reguliert und optimiert.
• c) Eine beschichtete Walze für elektrostatische Druckhilfen, z. B. ein Presseur oder eine Gegendruckwalze, weist in ihrer Beschichtung eine Sensoreinheit mit Leitfähigkeits- oder Kapazitätssensoren auf. Die Sensoren sind so ausgelegt, dass sie bei Über- oder Unterschreitung eines Schwellwertes ein Messsignal auslösen (autarke Sensoren). Dieses Signal wird von einer Empfangseinheit aufgenommen und löst einen Alarm oder bestimmte Steuerungsvorgänge aus.
• d) Eine Prägemaschine ist mit Walzen ausgestattet, die aus fest installierten Walzenkernen und austauschbaren Walzenhülsen, die beispielsweise mit unterschiedlichen Prägemustern versehenen sind, besteht. Die Walzenhülsen sind mit Identifizierungsmarken versehen, die in einem Speicherchip zusätzliche Informationen zur Herkunft und Anwendung der Walzenhülse enthalten, und werden von einem automatischen Zuführ- und Austauschsystem erkannt und prozessgesteuert einer Maschine oder einem Lagerplatz zugeführt. Während der Betriebsdauer überwacht eine Sensoreinheit die ordnungsgemäße Funktion der Walzenhülse. Beginn und Ende eines jeweiligen Einsatzes werden beim Austausch der Walzenhülse über eine Schreibeinheit im Speicherchip erfasst. Zur Kontrolle und Steuerung des gesamten Betriebsablaufs sind verschiedene Abfragegeräte miteinander sowie mit einer zentralen Steuereinheit vernetzt. Über mit der Steuereinheit verbundene Bedienterminals oder Fernwartungsleitungen kann aktiv in die Anlagenführung eingegriffen werden.
• e) Eine mit einer elastomeren Beschichtung versehene Walze weist in ihrer Beschichtung eine Sensoreinheit mit zwei oder mehr Drucksensoren auf, wobei sich die Drucksensoren über die Länge der Walzenbeschichtung verteilen. Die Walze ist in einer Maschine, Anlage oder Vorrichtung über elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch bedienbare Halterungen veränderlich gelagert und wird mit einem vorbestimmten Druck gegen eine andere Walze oder einen Zylinder zugestellt. Für den Betrieb der Walze wird ein bestimmtes Druckprofil, d. h. eine bestimmte Druckverteilung über die Länge der Walze vorgegeben und durch stetige Abfrage der Drucksensoren überwacht. Wenn sich durch betriebsbedingte Einflüsse wie Abrieb, Quellungen oder Temperaturveränderungen Änderungen des Druckprofils ergeben, wird von einer mit der Abfrageeinheit vernetzten Prozessoreinheit ermittelt, wie die Zustellung der Walze über die veränderlichen Lagerhalterungen zu korrigieren ist, um das vorgegebene Druckprofil wieder herzustellen. Über eine Steuereinheit wird dann die Zustellung der Lagerhalterungen entsprechend automatisch verändert. Mit dem gleichen Verfahren werden auch statisch oder konstruktiv bedingte Durchbiegungen von Walzen oder Zylindern in einer Maschine, Anlage oder Vorrichtung überwacht und reguliert.
• f) Walzen und Zylinder einer Offsetdruckmaschine sind mit Identifikationssystemen ausgestattet. Je nach Aufgabe und Funktion der Walzen und Zylinder in der Druckmaschine weisen die Identifikationssysteme unterschiedliche sensorische Eigenschaften auf: So sind beispielsweise die Druckzylinder mit Drehmomentsensoren ausgestattet und beschichtete Farb- und Feuchtwalzen weisen Sensoren zur Messung von Temperatur und Elastizität sowie der Druckverteilung über die Länge der Walzen auf. Die von den Sensoreinheiten detektierten Betriebsparameter werden über eine zentrale Abifageeinheit oder über einzelne miteinander vernetzte oder verbundene Abfrageeinheiten in bzw. an der Druckmaschine abgefragt und per Funk oder Leitung an den Leitstand übermittelt. Dort werden die jeweiligen Parameter überwacht und zur automatischen oder manuellen Steuerung der Druckmaschine verwendet.

Mögliche Walzen und Zylinder, die in den erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen zum Einsatz kommen können, sind beispielsweise Papiertrommeln, Druckwalzen und Druckzylinder, insbesondere Plattenzylinder, Gummituchzylinder, Presseure, Breitstreck-, Kühl-, Farb-, Feucht-, Wasch-, Lackier- und Kaschierwalzen in Druckmaschinen und zugeordneten Anlagen sowie Bandtrommeln, Förder-, Leit-, Umlenk- und Gegenrollen, Abquetsch-, Folienabzugs-, Ein- und Auszugs-, Nadel-, Präge-, Perforier-, Corona-, Schneid-, Kaschier-, Anpress-, Beschichtungs-, Transport-, Wickel-, Breitstreck-, Etikettier-, Schleif-, Schäl-, Quetsch-, Beiz-, Leim- oder Imprägnierwalzen.

Claims (20)

1. Verfahren zur Steuerung einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die technische Maschine, Anlage oder Vorrichtung eine oder mehrere Walzen oder Zylinder aufweist und dass mindestens von einer dieser Walzen oder Zylinder mindestens ein betriebsbedingter Parameter erfasst und zur Steuerung der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, insbesondere zur Steuerung der betreffenden Walze oder des betreffenden Zylinders in der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung verwendet wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung betriebsbedingter Parameter einer Walze oder eines Zylinders über mindestens eine Sensoreinheit erfolgt, die sich in oder an der betreffenden Walze oder dem betreffenden Zylinder befindet.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von einer in oder an einer Walze oder einem Zylinder befindlichen Sensoreinheit ein Messsignal ausgesendet wird, das eine für einen oder mehrere betriebsbedingte Parameter charakteristische Modulation aufweist, dieses Messsignal von einer außerhalb der Walze oder des Zylinders befindlichen Empfangseinheit aufgenommen und nach einer Umwandlung in spezifische Steuerungssignale von einer Steuerungseinheit zur Steuerung der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung verwendet wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstrahlung eines Messsignals einer Sensoreinheit durch ein von einer Abfrageeinheit ausgesandtes Abfragesignal oder einen von einem Messereignis ausgelösten Energieimpuls angeregt wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das von einer Sensoreinheit ausgesandte Messsignal eine für diese Sensoreinheit charakteristische Modulation aufweist.

6. Vorrichtung zur Steuerung einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, umfassend
eine Walze oder einen Zylinder in dieser technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung mit mindestens einer Sensoreinheit, die ein Messsignal aussenden kann, das eine für einen oder mehrere betriebsbedingte Parameter dieser Walze oder dieses Zylinders charakteristische Modulation aufweist,
eine außerhalb der Walze oder des Zylinders befindliche Empfangseinheit, die dieses Messsignal aufnehmen kann,
und eine Steuereinheit, die das in spezifische Steuersignale umgewandelte Messsignal zur Steuerung der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, insbesondere zur Steuerung der die Sensoreinheit aufweisenden Walze oder des die Sensoreinheit aufweisenden Zylinders verwenden kann.

7. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze oder der Zylinder eine Identifizierungsmarke aufweist.

8. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinheit einen oder mehrere zur Messung mindestens eines chemischen oder physikalischen Parameters, insbesondere zur Messung von Druck, Temperatur, Neigung, Drehmoment, Beschleunigung, Leitfähigkeit, Dielektrizität, Elastizität oder Spannung, geeignete Sensoren aufweist.

9. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit bei Temperaturen bis zu 300°C dauerhaft beständig ist.

10. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit bei Temperaturen bis zu 1000°C einsetzbar ist.

11. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sensoreinheit an einer ausgewählten Stelle am oder im zylindrischen Grundkörper, innerhalb eines Bezuges oder einer Beschichtung oder an bzw. in einem auswechselbaren Schlauch oder Sleeve der Walze oder des Zylinders befindet.

12. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit eine aus unterschiedlichen passiven und/oder aktiven elektronischen Bauelementen zusammengesetzte funktionelle Einheit darstellt.

13. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit mindestens einen aktiven und/oder passiven Transponder, insbesondere einen Lese/Schreib-Datenträger oder ein Oberflächenwellen- Bauelement, aufweist.

14. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die technische Maschine, Anlage oder Vorrichtung mehrere Walzen und/oder Zylinder mit mindestens einer Sensoreinheit aufweist.

15. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das von einer Sensoreinheit ausgesandte Messsignal von einer direkt zugeordneten Empfangs- oder Abfrageeinheit, von einer einer bestimmten Gruppe von Sensoreinheiten zugeordneten Empfangs- oder Abifageeinheit, oder von einer beliebigen fest installierten oder mobilen Empfangs- oder Abfrageeinheit aufgenommen wird.

16. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangs- oder Abifageeinheit über Kabelverbindungen oder kabellos mit mindestens einem anderen Gerät, insbesondere einem Rechner, einer Datenbank, einem Fernsprechgerät, einer Alarmanlage, einer Steuerungsanlage oder einer anderen Empfangs- oder Abfrageeinheit, verbunden oder vernetzt ist.

17. Verfahren oder Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen einer Empfangs- oder Abfrageeinheit und einem anderen Gerät wahlweise über eine Bus-, SPS-, Intranet-, Internet- oder Ethernet-Verbindung, über eine kabel- oder satellitengestützte Telekommunikationsverbindung, insbesondere unter Verwendung einer DSL-, WAP-, ISDN- oder UMTS-Technik, über eine Infrarotschnittstelle oder über eine Funkverbindung, insbesondere unter Verwendung des Kurzstreckenfunk- Standards Bluetooth, erfolgt.

18. Verfahren oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung um eine Druckmaschine, insbesondere Offset-Druckmaschine, oder um eine in einer Maschine, Anlage oder Vorrichtung integrierte Druck- oder Lackiereinheit handelt.

19. Walze oder Zylinder einer technischen Maschine, Anlage oder Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze bzw. der Zylinder eine Sensoreinheit aufweist und in einem Verfahren oder einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche eingesetzt wird.

20. Verwendung einer Walze oder eines Zylinders mit einer Sensoreinheit in einem Verfahren oder einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.