EP2065323A2 - Druckmaschine mit einer Vorrichtung zur kontaktlosen Messdatenerfassung - Google Patents

Druckmaschine mit einer Vorrichtung zur kontaktlosen Messdatenerfassung Download PDF

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EP2065323A2
EP2065323A2 EP08018854A EP08018854A EP2065323A2 EP 2065323 A2 EP2065323 A2 EP 2065323A2 EP 08018854 A EP08018854 A EP 08018854A EP 08018854 A EP08018854 A EP 08018854A EP 2065323 A2 EP2065323 A2 EP 2065323A2
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transmitter
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machine according
printing
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Johann Königer
Ulrich Müller
Anton Hamm
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Manroland Web Systems GmbH
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Manroland AG
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
    • B41F13/08—Cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0072—Devices for measuring the pressure between cylinders or bearer rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/02—Arrangements of indicating devices, e.g. counters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H2801/03—Image reproduction devices
    • B65H2801/21—Industrial-size printers, e.g. rotary printing press

Definitions

  • the invention relates to a printing machine at least consisting of a rotating reel changer, which receives the paper web to be printed as a roll, and a printing unit, which applies over rotating cylinder rollers inking and fountain solution on the paper web, and a folding unit with rotating folding cylinders for packaging the printed paper web into desired printed products.
  • the correct functioning of a printing machine depends on various parameters.
  • the machine setting and / or the operating state of a printing press may change in the medium to longer term.
  • material parameters such as paper (quality), dampening solution, printing ink or blankets, short-term fluctuations can occur within the scope of a production.
  • the Schmitzring As an example of the machine setting here are not restrictive called the Schmitzring mechanism.
  • Bearer rings are used at the bale ends of the printing cylinder to use in successive rolling cylinders, for example, form transfer cylinder to derive the forces occurring between them in the cylinder contact area in the bearings of the cylinder. This should be improved or reduced by the bearer rings, the (clamping) channel hit suggestions of bending vibrations.
  • the Schmitzring as such is a wearing part, and the Schmitzring mechanism are measured at regular intervals only when the machine is in a very complex manner and possibly reset or the Schmitzring is replaced.
  • the inventors have therefore set themselves the task to be able to determine measurement data of a printing press during the printing process.
  • the inventors have recognized that it is possible to measure characteristics of interest, such as the Schmitzring element or the temperature in a rotating component during the printing operation, if within this rotating component at least one measuring sensor is arranged, the certain data, such as Schmitzringkraft or Measures temperature and using a built-in rotating component transmitter sends contactlessly to a receiver in the non-moving part of the printing press, from where the data are then further processed in the respective meaningful way.
  • the inventors propose a printing machine consisting at least of a rotating reel splitter, the the paper web to be printed as a roll, and a printing unit, which applies rotating cylinder rollers ink and fountain solution on the paper web, as well as a folding unit with rotating folding cylinders for converting the printed paper web into desired printed products, to improve to the effect that in at least one rotating component of Printing machine is a transponder and a receiver is arranged in a non-moving part of the printing press.
  • Schmitzring mechanism and the temperature in cylinders of the printing press can also be measured during the printing operation.
  • the transponder can be firmly integrated in the component of the printing press.
  • the transponder which as a rule consists of a transmitter and a sensor, can be disassembled in the rotating component.
  • the transmitter is arranged close to the lateral surface of the rotating component and the sensor between the axis of rotation and the lateral surface of the rotating component. Due to the close arrangement of the transmitter on the lateral surface, a favorable transmission effect can be achieved.
  • the transmitter can be designed as a radio wave transmitter with a transmission wavelength between about 10 0 meters to 10 4 meters.
  • the transmitter can be designed as a microwave transmitter with a transmission wavelength between about 10 -3 meters to 10 -1 meters.
  • the transmitter can also be designed as an infrared transmitter with a transmission wavelength between about 10 -6 meters to 10 -4 meters.
  • Suitable sensors are, for example, various bridge circuits, resistance measuring sensors, such as Pt-100 elements, strain gauges or piezo elements.
  • temperatures and electrical voltages or electric charge states can also be detected. It should be determined with the sensors and pressures and humidities on various component surfaces.
  • the inventors also propose to use at least one microphone as the sensor. Depending on the frequency, a spectrum of an optimally adjusted printing machine is recorded and stored. If this noise spectrum changes during the operation of the printing press, a possible disturbance can be identified on the basis of the change and the frequency. If the sensor is designed as an optical sensor, it can detect contamination in the printing press.
  • the transmitter has its own energy storage or a power supply device is arranged, which inductively couples energy into the transmitter.
  • energy storage for the operation of the transponders are conventional batteries, rechargeable batteries or fuel cells, which are installed together with the sensor in the rotating component. Depending on the storage capacity and energy requirements of the transponder, it is possible to enable the energy storage device to be replaced or recharged.
  • Another solution is to couple the energy inductively.
  • a corresponding electromagnetic coil are located, which at each pass of the transponder transmits energy to an integrated coil, which charges a likewise integrated capacitor until its energy is sufficient for a measuring process together with the transmission of the radio signal.
  • the external coil for coupling in the energy is preferably accommodated in a non-moving machine part of the printing press.
  • the external coil and the radio receiver may be separate units or combined into one unit.
  • the measurement signals obtained in this way can then, depending on their nature, continuously record the machine condition. This allows an evaluation and documentation as well as a direct further processing of the signals with the machine control.
  • a warning can be issued by the machine control when exceeding limits, which then enables about the operator of the machine to selectively trigger a readjustment.
  • the readjustment by suitable actuators, such as druch linear actuators, hydraulic or pneumatic cylinders occur.
  • the measurement signal can be used directly to influence pressure process manipulated variables via the machine control.
  • a cooling circuit can be activated.
  • measuring signals can be acquired with the appropriate sensors at one or any number of positions of a rotating component.
  • several sensors can be combined with an energy input and radio unit.
  • These may generally be sizes that are present in the rotating component itself, but also sizes that result in the contact of the rotating parts with other parts, such as with corresponding rotating parts or with material webs, such as the paper to be printed or already printed.
  • synchronization may be necessary in such a way that the radio signal is then sent when the transponder is directly in contact the receiver antenna passes. This can be realized, for example, by sending the signal immediately after a renewed energy transmission in the case of a combined unit of external energy injection and receiver.
  • the transmission time may be such that even at low speed at least one full revolution long is sent.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine mindestens bestehend aus einem rotierenden Rollenwechsler, der die zu bedruckende Papierbahn als Rolle aufnimmt, und einem Druckwerk, welches über rotierende Zylinderwalzen Farbe und Feuchtmittel auf die Papierbahn aufbringt, sowie einem Falzwerk mit rotierenden Falzwerkzylindern zur Konfektionierung der bedruckten Papierbahn in gewünschte Druckprodukte. Erfindungsgemäß ist in zumindest einem rotierenden Bauteil der Druckmaschine ein Transponder und in einem nicht bewegten Teil der Druckmaschine ein Empfänger angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine mindestens bestehend aus einem rotierenden Rollenwechsler, der die zu bedruckende Papierbahn als Rolle aufnimmt, und einem Druckwerk, welches über rotierende Zylinderwalzen Farbe und Feuchtmittel auf die Papierbahn aufbringt, sowie einem Falzwerk mit rotierenden Falzwerkzylindern zur Konfektionierung der bedruckten Papierbahn in gewünschte Druckprodukte.
  • Die korrekte Funktionsweise einer Druckmaschine hängt von verschiedenen Parametern ab. So kann sich die Maschineneinstellung und/oder der Betriebszustand einer Druckmaschine mittel- bis längerfristig ändern. Weiterhin können sich, bedingt durch Materialparameter, wie zum Beispiel Papier-(güte), Feuchtmittel, Druckfarbe oder Gummitücher, im Rahmen einer Produktion kurzfristige Schwankungen ergeben.
  • Als Beispiel für die Maschineneinstellung seien hier nicht einschränkend die Schmitzringkräfte genannt. Schmitzringe kommen an den Ballenenden der Druckwerkzylinder zum Einsatz, um bei aufeinander abrollenden Zylindern, zum Beispiel Form- auf Übertragungszylinder, die zwischen diesen auftretenden Kräfte im Zylinderkontaktbereich in die Lager der Zylinder abzuleiten. Hierbei sollen durch die Schmitzringe, die durch (Spann-)kanalschlagen bedingten Anregungen von Biegeschwingungen verbessert bzw. reduziert werden. Der Schmitzring als solcher ist ein Verschleißteil, und die Schmitzringkräfte werden in regelmäßigen Abständen nur bei stehender Maschine auf sehr aufwendige Weise gemessen und gegebenfalls neu eingestellt oder der Schmitzring wird ausgetauscht.
  • Eher druckprozessrelevante Betriebszustände, wie etwa die Temperatur in der Druckmaschine oder in Maschinenkomponenten werden gar nicht ermittelt. Dennoch sind Temperaturänderungen äußerst relevant. So kann beispielsweise durch Walkarbeit der Gummitücher auf den Übertragungszylindern ein ungewollter Wärmeeintrag in die Übertragungszylinder oder zu diesen benachbarten Zylindern stattfinden, der als Hot-Spot bezeichnet wird und einen negativen Einfluss auf den Druckprozess hat.
  • Stattdessen werden die drucktechnischen Konsequenzen von Veränderungen durch Bediener durch manuelle Eingriffe kompensiert. Hierbei treten oft Fehler auf, da ohne Kenntnis der eigentlichen Ursache Maschinenparameter verändert werden.
  • Bisher werden vor allem die meist interessierenden Kenngrößen, wie die Temperatur, von im Betrieb rotierenden Maschinenteilen nicht erfasst, da eine Datenübertragung von Messgrößen über elektrische Kabel und Schleifringe im rauhen Betriebsumfeld von Druckmaschinen nicht befriedigend realisierbar ist.
  • Die Erfinder haben sich daher die Aufgabe gestellt, Messdaten einer Druckmaschine auch während des Druckprozesses bestimmen zu können.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Druckmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, interessierende Kenngrößen, wie beispielsweise die Schmitzringkräfte oder die Temperatur, in einem rotierenden Bauteil auch während des Druckbetriebes zu messen, wenn innerhalb dieses rotierenden Bauteiles zumindest ein Messsensor angeordnet wird, der bestimmte Daten, wie Schmitzringkraft oder Temperatur misst und mit Hilfe eines ebenfalls im rotierenden Bauteil integrierten Senders kontaktlos an einen Empfänger im nicht bewegten Teil der Druckmaschine sendet, von wo aus die Daten dann in der jeweils sinnvollen Weise weiterverarbeitet werden.
  • Aus den gewonnenen Erkenntnissen heraus schlagen die Erfinder vor, eine Druckmaschine mindestens bestehend aus einem rotierenden Rollenwechsler, der die zu bedruckende Papierbahn als Rolle aufnimmt, und einem Druckwerk, welches über rotierende Zylinderwalzen Farbe und Feuchtmittel auf die Papierbahn aufbringt, sowie einem Falzwerk mit rotierenden Falzwerkzylindern zur Konfektionierung der bedruckten Papierbahn in gewünschte Druckprodukte, dahingehend zu verbessern, dass in zumindest einem rotierenden Bauteil der Druckmaschine ein Transponder und in einem nicht bewegten Teil der Druckmaschine ein Empfänger angeordnet ist.
  • Hierdurch können nun beispielsweise Schmitzringkräfte und die Temperatur in Zylindern der Druckmaschine auch während des Druckbetriebes gemessen werden.
  • In einer möglichen Ausführung kann der Transponder fest im Bauteil der Druckmaschine integriert sein. In einer anderen möglichen Ausführung kann der Transponder, der in der Regel aus einem Sender und einem Sensor besteht, demontierbar im rotierenden Bauteil angeordnet sein.
  • Es ist von Vorteil, wenn der Sender nahe der Mantelfläche des rotierenden Bauteiles und der Sensor zwischen der Rotationsachse und der Mantelfläche des rotierenden Bauteiles angeordnet ist. Durch die nahe Anordnung des Senders an der Mantelfläche kann eine günstige Sendewirkung erreicht werden.
  • Der Sender kann als Radiowellensender mit einer Sendewellenlänge zwischen ca. 100 Meter bis 104 Meter ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann der Sender als Mikrowellensender mit einer Sendewellenlänge zwischen ca. 10-3 Meter bis 10-1 Meter ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend hierzu kann der Sender auch als Infrarotsender mit einer Sendewellenlänge zwischen ca. 10-6 Meter bis 10-4 Meter ausgebildet sein. Aber auch Sender im UV-Bereich zwischen 320 nm [nm = Nanometer] bis 380 nm oder im sichtbaren Spektrum zwischen 380 nm und 750 nm sind geeignet.
  • Als Sensoren eignen sich beispielsweise verschiedene Brückenschaltungen, Widerstandsmesssensoren, wie Pt-100-Elemente, Dehnungsmessstreifen oder Piezoelemente. Neben Kräften, wie Radial-, Axial- und Umfangskräften in den Zylindern der Druckmaschine, können auch Temperaturen und elektrische Spannungen oder elektrische Ladungszustände detektiert werden. Es sollen mit den Sensoren auch Drücke und Feuchtigkeiten an diversen Bauteiloberflächen bestimmt werden. Die Erfinder schlagen auch vor, als Sensor mindestens ein Mikrofon einzusetzen. Es wird in Abhängigkeit der Frequenz ein Spektrum einer optimal eingestellten Druckmaschine aufgenommen und gespeichert. Ändert sich im Laufe des Betriebes der Druckmaschine dieses Geräuschspektrum, so kann anhand der Änderung und der Frequenz eine mögliche Störung ausgemacht werden. Wird der Sensor als optischer Sensor ausgeführt, so kann dieser Verschmutzungen in der Druckmaschine erfassen.
  • Es ist von Vorteil, wenn der Sender über einen eigenen Energiespeicher verfügt oder eine Energieeinspeisungsvorrichtung angeordnet ist, die induktiv Energie in den Sender einkoppelt. Als Energiespeicher für den Betrieb der Transponders eignen sich herkömmliche Batterien, Akkus oder Brennstoffzellen, die zusammen mit dem Sensor in das rotierende Bauteil eingebaut werden. Hierbei ist je nach Speicherkapazität und Energiebedarf des Transponders eine Austauschmöglichkeit oder Aufladmöglichkeit des Energiespeichers zu ermöglichen.
  • Eine andere Lösung sieht vor, die Energie induktiv einzukoppeln. In diesem Fall kann sich in einer Ausführung in geringem Abstand von circa 0,1 mm bis 10 mm, bevorzugt 3 mm bis 6 mm, zum rotierenden Bauteil in der gleichen axialen Position des Transponders eine entsprechende elektromagnetische Spule befinden, die bei jedem Durchlauf des Transponders an eine in diesen integrierte Spule Energie überträgt, die einen ebenfalls integrierten Kondensator solange auflädt, bis dessen Energie für einen Messvorgang samt dem Senden des Funksignals ausreicht.
  • Die externe Spule zum Einkoppeln der Energie ist bevorzugt in einem nicht bewegten Maschinenteil der Druckmaschine untergebracht.
  • Die externe Spule und der Funkempfänger können separate Baueinheiten sein oder zu einer Einheit zusammengefasst werden.
  • Die auf diese Weise erhaltenen Messsignale können dann je nach ihrer Art kontinuierlich den Maschinenzustand erfassen. Dies ermöglicht eine Auswertung und Dokumentation sowie eine direkte Weiterverarbeitung der Signale mit der Maschinensteuerung.
  • Bei den eingangs erwähnten Schmitzringkräften kann bei dem Überschreiten von Grenzwerten eine Warnung durch die Maschinensteuerung ausgegeben werden, die dann etwa den Betreiber der Maschine befähigt, gezielt eine Nachjustage auszulösen. Hierbei kann die Nachjustage durch geeignete Aktoren, wie beispielsweise druch Linearantriebe, hydraulische oder pneumatische Zylinder, erfolgen.
  • Bei anderen Messgrößen, wie etwa den Temperaturen, kann das Messsignal direkt zur Beeinflussung von Druckprozessstellgrößen über die Maschinensteuerung verwendet werden. So kann bei Überschreiten einer bestimmten Zylindertemperatur ein Kühlkreislauf aktiviert werden.
  • Mit dieser Technologie können mit den geeigneten Sensoren an einer oder beliebig vielen Positionen eines rotierenden Bauteiles Messsignale erfasst werden. Hierbei lassen sich mehrere Sensoren mit einer Energieeinkoppelungs-und Funkeinheit kombinieren.
  • Hierbei kann es sich generell um Größen handeln, die im rotierenden Bauteil selbst vorliegen, aber auch um Größen, die sich im Kontakt der rotierenden Teile mit anderen Teilen ergeben, etwa mit korrespondierenden drehenden Teilen oder mit Materialbahnen, wie etwa dem zu bedruckenden oder bereits bedruckten Papier.
  • Um bei den teilweise schnell rotierenden Teilen und einer in Druckmaschinen wahrscheinlichen Abschirmwirkung durch große, massereiche Maschinenteile aus Stahl ein Funksignal an den Empfänger zuverlässig senden zu können, ist ggf. eine Synchronisierung dergestalt nötig, dass das Funksignal dann gesendet wird, wenn der Transponder unmittelbar an der Empfängerantenne vorbeiläuft. Dies kann etwa dadurch realsiert werden, dass bei einer kombinierten Einheit von externer Energieeinkoppelung und Empfänger das Signal unmittelbar nach einer erneuten Energieübertragung gesendet wird.
  • Alternativ dazu kann die Sendezeit so bemessen sein, dass auch bei niedriger Drehzahl mindestens eine volle Umdrehung lang gesendet wird.

Claims (8)

  1. Druckmaschine mindestens bestehend aus einem rotierenden Rollenwechsler, der die zu bedruckende Papierbahn als Rolle aufnimmt, und einem Druckwerk, welches über rotierende Zylinderwalzen Farbe und Feuchtmittel auf die Papierbahn aufbringt, sowie einem Falzwerk mit rotierenden Falzwerkzylindern zur Konfektionierung der bedruckten Papierbahn in gewünschte Druckprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem rotierenden Bauteil der Druckmaschine ein Transponder und in einem nicht bewegten Teil der Druckmaschine ein Empfänger angeordnet ist.
  2. Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder aus einem Sender und einem Sensor besteht, wobei der Transponder demontierbar im rotierenden Bauteil angeordnet ist.
  3. Druckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender nahe der Mantelfläche des rotierenden Bauteiles und der Sensor zwischen der Rotationsachse und der Mantelfläche des rotierenden Bauteiles angeordnet ist.
  4. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender als Radiowellensender und/oder als Mikrowellensender und/oder Infrarotsender ausgestaltet ist.
  5. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender elektromagnetische Strahlung im Bereich 320 nm bis 380 nm oder zwischen 380 nm und 750 nm emittiert.
  6. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Brückenschaltung oder Dehnungsmessstreifen oder Piezoelement ausgebildet ist.
  7. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender über einen eigenen Energiespeicher verfügt oder eine Energieeinspeisungsvorrichtung angeordnet ist, die induktiv Energie in den Sender einkoppelt.
  8. Druckmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieeinspeisungsvorrichtung aus zumindest einer Spule besteht, die bei jedem Durchlauf des Transponders induktiv Energie an eine Spule des Senders des Transponders überträgt.
EP08018854A 2007-10-31 2008-10-29 Druckmaschine mit einer Vorrichtung zur kontaktlosen Messdatenerfassung Withdrawn EP2065323A3 (de)

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