ES2397886A1 - Sistema de monitorización digital de calcografía. - Google Patents

Abstract

Sistema de monitorización digital de calcografía. La invención se refiere a un sistema de medida y monitorización digital de calcografía para medir y monitorizar variaciones de tensión mecánica entre una superficie cilíndrica (10) y una superficie plana (20, 30) que comprende: - un módulo sensor (200) con una pluralidad de sensores de presión (G0-G15) distribuidos a lo largo y ancho de dicha superficie plana, que proporcionan a un sistema de adquisición de datos (500) datos relativos a tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, provocadas por la presión máxima en una zona de contacto NIP (11) entre dichas superficies cilíndrica y plana durante una pasada de impresión realizada a una determinada velocidad; - un módulo de control de calefactado (300) para mantener controlada la temperatura de dicha superficie plana, y proporcionar datos relativos a la temperatura de dicha superficie plana a un ordenador (600) durante dicha pasada de impresión; - el sistema de adquisición de datos (500) conectado al ordenador; proporcionando así el sistema tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, temperatura de la superficie plana y velocidad de la pasada de impresión.

Description

Sistema de monitorización digital de calcografía.

CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención pertenece al campo de la calcografía, y más concretamente, en la calcografía sobre tórculos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La calcografía es el arte de imprimir en relieve utilizando, cilindros; planchas y/o láminas metálicas y/o de cualquier otro material grabadas en bajo relieve. Y un tórculo es un tipo de prensa, especialmente usada para imprimir sobre papel a partir de placas grabados en cobre, en acero, etc.

Los tórculos de pruebas calcográficas convencionales presentan los siguientes problemas técnicos:

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La presión en la zona de contacto plano-cilíndrica es una variable no regulable ni cuantificable.

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No disponen de sistemas de medida de esfuerzo en el cilindro porta-camas.

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La zona de contacto cilindro-placa, también conocida como ‘NIP’ tiene un ancho variable y, por otra parte, la presión no es uniforme a lo largo de la generatriz de contacto ni en el ancho de la zona NIP.

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La regulación de la presión en algunos casos se realiza a través de unos volantes y dados que van colocados en las muñequillas del cilindro porta-camas; en otros es a través de una excéntrica que está colocada en cada muñequilla, y en este caso el sistema sólo permite dos estados, con y sin presiones. En este último caso la única forma de obtener presiones intermedias es variando el espesor de la placa de pruebas calcográficas.

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Actualmente se dispone de sistemas indirectos como son las galgas de presión o los sensor Films (sensibles a cambio de color), pero en cualquier caso se trata de métodos off-line imprecisos pues no miden las solicitaciones dinámicas del proceso a la vez que el sistema de medida por sí mismos ya introducen un error sistemático de medida debido el espesor adicional que introduce el elemento sensible.

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Otra variable a controlar es la temperatura de la placa grabada, pues de ella van a depender las propiedades reológicas de las tintas.

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En el mejor de los casos los sistemas calefactores de las placas utilizan un control mediante termopar, y dado el gradiente térmico que existe en la zona, la temperatura de la placa es estimada y en ningún caso se trabaja con temperaturas superiores a 40ºC.

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No se pueden realizar pruebas de impresión calcográficas a 80 ºC, que es la temperatura de proceso habitual en los equipos de impresión calcográfica industriales.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La invención se refiere a un sistema y a un procedimiento de medida y monitorización digital de calcografía según las reivindicaciones 1 y 9, respectivamente. Realizaciones preferidas del sistema y del procedimiento se definen en las reivindicaciones dependientes.

Mediante la presente invención se consigue un equipo de laboratorio que es capaz de realizar pruebas de impresión calcográfica que son representativas de la impresión calcográfica industrial, esto es, permite predecir el comportamiento de las diferentes tintas y papel de posible utilización en los procesos industriales.

Es un objetivo de la presente invención desarrollar un sistema para equipos de prueba de impresión calcográfica (tórculo) que sea capaz de controlar una serie de variables, como son primordialmente la presión, la temperatura, humedad y velocidad de pasada de impresión. Este sistema incluye un módulo sensor que se puede aplicar en cualquier equipo de pruebas, plano-plano y plano-cilíndrico que se requiera controlar la variable de presión, temperatura bien sea en los procesos estáticos o dinámicos. Además en el caso plano-cilíndrico (aplicación principal), permite realizar un control de la velocidad de impresión.

Así, un primer aspecto de la invención se refiere a un sistema de medida y monitorización digital de calcografía para medir y monitorizar variaciones de la tensión mecánica entre una superficie cilíndrica y una superficie plana que comprende:

-

un módulo sensor que comprende una pluralidad de sensores de presión distribuidos a lo largo y ancho de dicha superficie plana, de forma que proporcionan a un sistema de adquisición de datos SAD, datos relativos a las tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, provocadas por la presión máxima en una zona de contacto NIP entre dichas superficies cilíndrica y plana, durante una pasada o prueba de impresión realizada a una determinada velocidad;

-

un módulo de control de calefactado para mantener controlada la temperatura de dicha superficie plana, y para proporcionar datos relativos a la temperatura de dicha superficie plana a un ordenador, durante dicha pasada de impresión;

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-

el sistema de adquisición de datos conectado a dicho ordenador;

proporcionando así el sistema: tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, temperatura de la superficie plana y velocidad de la pasada de impresión.

Dicha pluralidad de sensores de presión están distribuidos de forma matricial en dicha superficie plana.

De esta forma, el sistema de la invención proporciona un registro on-line de las presiones mecánicas máximas sobre toda la superficie plana como consecuencia de la presión ejercida por la superficie cilíndrica al desplazarse por rodadura (NIP) sobre dicha superficie plana; para ello se utiliza una serie de sensores de presión, preferiblemente en una configuración matricial, con una resolución variable, que dependerá del tamaño de dicha superficie plana.

El módulo de control de calefactado preferiblemente comprende:

-

una pluralidad de elementos de calefactado distribuidos bajo la superficie plana, para calefactar dicha superficie plana;

-

al menos un sensor de temperatura dispuesto entre dichos elementos de calefactado y dicha superficie plana, que proporciona la temperatura de la superficie plana a un controlador de temperatura;

-

el controlador de temperatura conectado a dicha pluralidad de elementos de calefactado y que en función de la temperatura proporcionada por el detector de temperatura activa o desactiva dichos elementos de calefactado.

La superficie plana sobre la que ejerce presión la superficie cilíndrica –preferiblemente un rodillo o portacamas– es la parte superior de una pieza porta-placas.

Dicho porta-placas preferiblemente tiene en su parte inferior unos canales o surcos en los que están dispuestos al menos la pluralidad de sensores de presión, la pluralidad de elementos calefactores, el sensor de temperatura y unas placas de circuito impreso, que incluyen elementos electrónicos de acondicionamiento para convertir los datos relativos a las tensiones de deformación proporcionados por los sensores de presión en bucles de corriente.

Según una realización preferida de la invención dicho porta-placas está fabricado con una aleación metálica, preferiblemente una aleación de aluminio y cobre.

En dichos surcos además se incluyen preferiblemente unas láminas de material aislante entre los elementos calefactores y las placas de circuito impreso que contienen la electrónica de acondicionamiento; de esta forma se puede trabajar a una temperatura de hasta 85ºC.

Según una realización preferida, el sistema además comprende un módulo para medida de parámetros ambientales, para la medir temperatura ambiente y humedad relativa instantánea en cada pasada de impresión.

Con el sistema de la invención según ha sido definido en lo anterior, con la información que el sistema proporciona, se puede garantizar una repetibilidad de las pruebas o pasadas de impresión.

Además, mediante la pluralidad de sensores de presión, dispuestos preferiblemente en forma matricial, el sistema proporciona los datos sobre las tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, y entonces se puede ver la distribución de presiones en la superficie de la superficie plana, preferiblemente en la placa de impresión.

Igualmente, con la información proporcionada por el sistema, se pueden realizar ajustes finos de presión a lo largo de la línea NIP.

También se permite conocer el dato de la planicidad de la superficie plana (placa grabada y porta-placas) y, por consiguiente, conocer su tolerancia geométrica.

Además, el sistema permite la generación automática de informes con los datos capturados en cada pasada de impresión: tensiones de deformación en la superficie plana (y como consecuencia la distribución de presiones), temperatura y preferiblemente humedad relativa ambiente y velocidad de la pasada de impresión, además de poder recopilar otros datos como información sobre el operario y materiales empleados (tinta, papel) en la impresión.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de medida y monitorización digital de calcografía para medir y monitorizar variaciones de la tensión mecánica entre una superficie cilíndrica y una superficie plana que comprende:

-

disponer una pluralidad de sensores de presión distribuidos a lo largo y ancho de dicha superficie plana;

-

mantener controlada la temperatura de dicha superficie plana mediante un módulo de control de calefactado;

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-

realizar una pasada o prueba de impresión de dicha superficie cilíndrica sobre dicha superficie plana a una determinada velocidad;

-

capturar los datos relativos a las tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, provocadas por la presión máxima en una zona de contacto NIP entre dichas superficies cilíndrica y plana ejercida durante la pasada de impresión, cuyos datos son proporcionados por los sensores de presión;

-

enviar dichos datos a un sistema de adquisición de datos, que a su vez envía estos datos a un ordenador;

-

registrar la temperatura de dicha superficie plana durante la pasada de impresión y enviarla al ordenador; proporcionando así el sistema: tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, temperatura de la superficie

plana y velocidad de la pasada de impresión. Según una realización preferida de la invención, el procedimiento además comprende:

-

calefactar dicha superficie plana;

-

capturar una temperatura (Tª placa) de dicha superficie plana y, en función de esta temperatura activar o desactivar dicha calefacción de la superficie plana.

Preferiblemente se toma además datos relativos a temperatura y humedad ambiente a las que se realiza la pasada de impresión, y se envían dichos datos de temperatura y humedad ambiente al ordenador, para su procesamiento.

De acuerdo con el procedimiento de la invención además se genera un informe con los datos capturados durante la pasada de impresión.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

En la Figura 1 se muestra un diagrama de bloques a nivel funcional del sistema de monitorización digital de calcografía de la invención.

En la Figura 2 se muestran algunos de los elementos que forman la realización preferida del sistema de monitorización de la invención.

La Figura 3 muestra una vista en planta y en sección transversal del módulo sensor.

La Figura 4 muestra las variaciones medidas por cuatro galgas extensiométricas durante una medida dinámica (2000 muestras/s).

REALIZACION PREFERENTE DE LAINVENCION

En la Figura 1 se muestra un diagrama de bloques del sistema de monitorización digital de calcografía de la invención, con los elementos siguientes (que se explican en detalle más adelante):

-

Módulo sensor 200.

-

Módulo de control de calefactado 300.

-

Módulo de adaptación 400 del sistema de adquisición de datos (SAD).

-

Sistema de adquisión de datos (SAD) 500.

-

Ordenador 600.

-

Módulo para medida de parámetros ambientales 700.

A través de estos elementos, el sistema de la invención mide las variaciones dinámicas de la tensión mecánica en la zona de contacto entre una superficie cilíndrica o rodillo, también denominada en este campo porta-camas 10, y una superficie plana, en este caso la superficie plana de la placa grabada 20, esto es, lo que se conoce como zona NIP 11. Esta información se obtiene sin afectar al funcionamiento normal del sistema de calcografía.

En la figura 2 se muestran algunos de los elementos que forman la realización preferida del sistema de monitorización de la invención:

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-

La superficie cilíndrica o porta-camas 10: tiene un diámetro de 200 mm y está construida de acero al carbono. Presenta un revestimiento o cama exterior formada por varias capas de cartón y recubriendo todo una mantilla de caucho.

-

La placa grabada o calcográfica 20, de dimensiones de 160x160 mm, espesor de 5 mm y fabricada en cobre y en algunos casos en Níquel recubierto de una fina capa de Cromo (unos 6 μm), si bien podría tener otras dimensiones y ser de otros materiales que se puedan grabar en bajo y/o alto relieve.

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Un sensor de presión o porta-placas 30, una de cuyas funciones es la de soportar la placa grabada 20, a la vez que realiza las funciones de sensor de presiones y calefactor: se trata de una pieza de superficie plana en su parte superior, hecha de una aleación de Aluminio y Cobre (por ejemplo, Cobral 17). Sus dimensiones son de 160x160 mm y 25 mm de altura.

-

Dos bandas o placas calefactoras 40 y un sensor de temperatura o RTD 50 (del inglés “Resistance Temperature Detector”): permiten elevar la temperatura de la placa grabada a un valor adecuado para una correcta calcografía. Este valor está en torno a los 80ºC, valor que no se puede alcanzar con los sistemas actuales.

-

Dos células de carga 60, que están colocadas en ambas muñequillas del cilindro porta-camas 10 y permiten determinar la fuerza ejercida por cada uno de sus extremos, cuya suma, representa la fuerza total ejercida por el cilindro porta-camas sobre la placa grabada. Estas células de carga no se utilizan para obtener la deformación sufrida por el portaplacas, pero sirven como referencia para el usuario de la máquina.

Mediante estos elementos y otros que se describen más adelante, este sistema proporciona una imagen de la deformación sufrida por el porta-placas 30 que está relacionada con las tensiones mecánicas ejercidas por el rodillo sobre la placa grabada 20.

Para obtener la información sobre la tensión mecánica a medida que el porta-camas 10 avanza, el sistema incluye, como parte del módulo sensor 200, dieciséis galgas extensiométricas G0-G15 convencionales colocadas en el porta-placas 30. Con el fin de que este porta-placas 30 sufra las deformaciones suficientes que permita su detección, se ha fabricado con Cobral 17, solución de compromiso entre la necesidad de que el material sufra las deformaciones suficientes para que puedan medirse o detectarse, y que por otra parte soporte las fuerzas a las que se va a someter sin que se sobrepase su límite de elasticidad. Por otra parte se trata de un material de fácil manipulación y para el que se pueden encontrar galgas extensométricas compensadas en temperatura.

Estas galgas están dispuestas tal y como se muestra en parte superior de la figura 3, que muestra una vista en planta del porta-placas 30; esta disposición matricial permite realizar mediciones de presión en toda la superficie de la placa calcográfica 20, con una resolución de 1 punto/8 cm2 para una superficie de 160 x 80 mm. En esta figura 3 también se muestra la zona NIP 11 del cilindro porta-camas.

Mediante una unidad electrónica 210 (CT1-CT16) a la que se conectan estas galgas extensiométricas, se extraen y envían al módulo de adaptación 400 las deformaciones detectadas por dichas galgas.

Con esta distribución de las dieciséis galgas extensiométricas y la información que proporcionan, se consigue igualar las presiones (kg/cm2) a lo largo de la zona de contacto NIP.

El rango de presiones va desde 0,6 Kg/cm2 hasta 1500 Kg/cm2.

Para la instalación de las galgas extensiométricas es necesario realizar unos canales o surcos 31 en el portaplacas 30, según se muestra en la parte inferior de la figura 3, en la vista en sección transversal del módulo sensor; las dieciséis galgas se distribuyen en dos surcos o canales, ocho por surco. Estos canales o surcos 31 permiten además instalar in situ la electrónica de acondicionamiento de las galgas, y están dimensionados de tal forma que aseguran que la tensión mecánica ejercida sobre las secciones de apoyo del porta-placas 30 queda dentro del margen elástico del material con que esté fabricado el porta-placas.

Como se ha indicado anteriormente, el sistema también incluye unos elementos de calefactado que están ubicados en los canales 31 o surcos del porta-placas; estos elementos de calefactado son las bandas calefactoras 40 y el sensor de temperatura RTD 50 y forman parte del módulo de control de calefactado 300.

Cuando se alimentan las bandas calefactoras 40, éstas generan la energía térmica necesaria para que el portaplacas alcance la temperatura deseada. El RTD 50 permite monitorizar de manera continua la temperatura de la superficie del porta-placas. La información proporcionada por el RTD (Tª placa) se utiliza como entrada para un controlador/regulador de temperatura 301, que también forma parte del módulo de control de calefactado 300.

La temperatura que debe regularse es programada por el usuario a través de una consigna. A partir de la información proporcionada por el RTD 50 y en función de la temperatura consigna programada, el controlador/regulador 301 proporciona la alimentación necesaria a través de la correspondiente fuente de alimentación 302 (Vcc) para que las bandas calefactoras proporcionen la energía calorífica que permita mantener la temperatura al valor indicado en la consigna.

Como se muestra en la figura 1, este módulo de control de calefactado 300 también incluye un conversor RS485-RS232 303 para el envío de datos hacia el ordenador 600. La interfaz de usuario de la aplicación software que se ejecuta en

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el ordenador muestra tanto la temperatura medida por el módulo de control/regulación como la temperatura de consigna. También es posible desde la interfaz de usuario programar la consigna e inhibir el módulo de control/regulación.

Estos tres elementos que forman parte del módulo de control de calefactado (controlador/regulador de temperatura 301, fuente de alimentación 302 y conversor RS485-RS232 303) se encuentran ubicados físicamente en una caja de conexiones.

Como la electrónica de acondicionamiento debe situarse lo más cerca posible de las galgas extensométricas para evitar problemas de ruido, se ha instalado en los mismos surcos que las bandas calefactoras. En la parte inferior de la figura 3 se muestran las dos placas de circuito impreso 100 que conforman la unidad electrónica 210. Para evitar que la temperatura de las bandas calefactoras, que es superior a la programada en el porta-placas, pueda producir problemas a la electrónica, se insertan unas láminas de aislante térmico SuperWool® 80 (véase figura 3) entre las bandas calefactoras 40 y las placas de circuito impreso 100. De esta forma la temperatura que alcanza la electrónica está principalmente marcada por la del aire del surco donde está instalada, resultando un valor máximo igual al de la temperatura del sensor de presiones (85ºC).

Además de poder trabajar a temperaturas de hasta 85ºC, se ha comprobado que las desviaciones entre la temperatura de consigna (prefijada) y la temperatura real de la placa son inferiores a 0,2 ºC.

Como se ha indicado, en el módulo sensor 200 se integra la unidad electrónica 210 de captación y transmisión que convierte la información proporcionada por las galgas extensiométricas correspondientes a las deformaciones del portaplacas (elemento transmisor) en bucles de corriente 4-20 mA transmitidos hacia el módulo de adaptación SAD 400.

Por su parte, el módulo de adaptación SAD 400 es el encargado de la conversión de los bucles 4-20 mA a los niveles de tensión requeridos por el sistema de adquisición de datos SAD, 500. El SAD está formado por dieciséis canales de entrada, uno por cada banda, y realiza la conversión corriente-tensión limitando el ancho de banda mediante filtrado en frecuencia para las medidas de deformaciones a un valor de 160 Hz. Este ancho de banda permite seguir las variaciones de las magnitudes medidas sin soportar altos niveles de ruido en el sistema.

Esta conversión se realiza como paso previo a la adquisición de las señales, con el fin de adaptar la información a los niveles requeridos por el sistema de adquisición de datos 500.

Como sistema de adquisición de datos 500 se utiliza una tarjeta de adquisición PCI-6284 de National Instruments, que está conectada al bus PCI de un ordenador 600, donde se ejecuta la aplicación software correspondiente de adquisición de datos, procesamiento y generación de informes.

La realización preferida del sistema de la invención además comprende un módulo para medida de parámetros ambientales (temperatura y humedad relativa) 700. Para la medida de la temperatura y humedad del ambiente se utiliza una sonda HumidiProbe® 701 de Pico Technology. Se trata de una sonda que integra el sensor de temperatura y humedad relativa, que se conecta al ordenador 600 vía USB.

A continuación se realiza un análisis de los diferentes parámetros del sistema de medida de tensiones mecánicas,

atendiendo

tanto a los parámetros mecánicos del porta-placas o estructura mecánica, como a la electrónica de

acondicionamiento.

Los parámetros del Cobral 17 utilizado para el porta-placas son:

- Módulo de Young, E=7,55•103 kg/mm2 .

- Tensión mecánica máxima, oMX=28 kg/mm2 .

- Coeficiente de dilatación de 23 ppm/ºC.

La deformación sufrida por el porta-placas sigue la siguiente expresión:

&l

= )10 (· 6 j&( E [1]

resultando una deformación de 132.5 μ£ para 1 kg/mm2 .

Los parámetros de las galgas extensiométricas son:

- Sensibilidad longitudinal, Kl=2.

- Resistencia nominal: Ro=350 0

Compensada en temperatura para el coeficiente de dilatación del Cobral 17.

-

Deformación máxima: £lMX=30000 μ£.

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La resistencia de la galga extensiométrica sigue la siguiente expresión:

Rg =Ro(1 Kl ·&l ) [2]

resultando en una sensibilidad de valor 266 ppm para 1 kg/mm2, lo que equivale a 0,09842 0 para 1 kg/mm2.

Los parámetros de la electrónica integrada en el porta-placas (conversor a bucle 4-20mA):

-

Sensibilidad a la salida del bucle: 5,1 μA por 1 ppm de variación de Rg (resistencia de la banda o galga extensométrica [2]).

Lo que equivale a 1,3566 mA para 1 Kg/mm2.

El ruido eficaz introducido por la electrónica corresponde a 0,8 μ£ para el ancho de banda final de la electrónica (70 Hz), que equivale a 0,006 kg/mm2 (0,6 kg/cm2). Esto es, el error típico (±1o) por ruido se enmarca en una banda de tensión mecánica de ±0,006 kg/mm2.

Los parámetros de la electrónica de adaptación al sistema de adquisición de datos (conversión a tensión del bucle 4-20mA):

-

Filtrado paso-bajo de primer orden con frecuencia de corte a -3 dB de valor 160 Hz.

-

Sensibilidad de conversión: 368,79 V/A.

Resulta por lo tanto una sensibilidad a la entrada del SAD de 500,3 mV/Kg/mm2 o lo que es lo mismo 5m V/Kg/cm2.

Los parámetros del sistema de adquisición de datos SAD:

Los 16 canales utilizados para captar la información de las galgas extensométricas se muestrean a una frecuencia de 2 Ks/s por canal con un filtrado de 40 kHz activado. Sobre las muestras adquiridas se realiza un mediado de 5 muestras por canal lo que proporciona un ancho de banda de adquisición de 170 Hz.

Partiendo de una velocidad máxima de paso del porta-placas de 50 cm/s, la resolución espacial del sistema de medida es igual o mejor que 1 medida/mm. Como se muestra en las medidas prácticas realizadas, tanto la velocidad de muestreo como el ancho de banda final del sistema es suficiente para seguir las variaciones de tensión mecánica soportadas por el porta-placas o sensor de presión 30.

El ancho de banda del sistema está marcado por el proporcionado por el conversor a bucle 4-20mA, resultando de un valor aproximado de 70 Hz. Para este ancho de banda, el tiempo de subida frente a entradas escalón es de Ts=0,35/BW=5ms. En las pruebas prácticas, se mide un tiempo de subida de las variaciones de tensión mecánica superior a 50ms, que es muy superior al marcado por la electrónica. Por lo tanto, el ancho de banda de la electrónica es mas que suficiente para seguir fielmente las variaciones de la información.

El error total por ruido del sistema está marcado por la electrónica y presenta un valor eficaz equivalente de 0,6 kg/cm2 ó 0,8 μ£. Por lo tanto, es despreciable frente a las tensiones mecánicas máximas medidas que se encuentran en el entorno de cientos de kg/cm2.

Para el calefactado se han utilizado dos resistencias de silicona de valor nominal 10.9 0 alimentadas a una tensión de 30 V, resultando una potencia total de 165 W. Esta potencia es un 80% superior a la necesaria para calentar el porta-placas a una temperatura de 85ºC desde la temperatura ambiente. El exceso de potencia es necesario para compensar las pérdidas por conducción térmica producidas cuando el sensor de presión es instalado en el tórculo.

Resultados paramétricos obtenidos

Las tensiones mecánicas máximas obtenidas durante los experimentos han sido inferiores a 900 kg/cm2, que son inferiores a los 2800 kg/cm2 soportados como límite elástico por el Cobral 17, por lo que el porta-placas se encuentra funcionando holgadamente dentro de la zona elástica.

Para la tensión máxima medida, la deformación de la galga es de 1200 μ£, que es inferior al límite elástico de la galga extensiométrica.

La tensión mecánica máxima de 900 kg/cm2 produce una variación sobre el reposo de la corriente de salida del bucle 4-20 mA de 12,2 mA.

Las derivas térmicas del sistema se manifiestan como un incremento de la corriente del bucle. Como dicha corriente debe mantenerse en el margen entre 2,6 mA y 24 mA, se ajusta la salida en reposo y a temperatura ambiente a 16 mA, lo que permite ofrecer un margen suficiente tanto para la medida de las tensiones mecánicas, como para las derivas térmicas.

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La temperatura máxima soportada por los componentes electrónicos es de 85ºC, y la presión máxima recomendada para no superar el límite de elasticidad del porta-placas es de 1.500 Kg/cm2. La presión máxima medida es de

1.000 Kg/cm2.

El ruido medido en el sistema de adquisición de datos ha sido de 3,23 mVRMS, que corresponde a 0,646Kg/cm2, en línea con los 0,6 kg/cm2 estimados en el análisis teórico. Este ruido, produce una banda de incertidumbre en la medida a ±3o (P>99%) de ±1,9 Kg/cm2 ó ±1.8μ£.

Dinámica de la tensión mecánica captada:

Con el fin de comprobar la idoneidad del ancho de banda del sistema y calcular el valor aproximado del NIP, en la figura 4 se muestra la señal captada por cuatro galgas extensiométricas durante una medida dinámica. La velocidad de muestreo de la señal es de 2000 muestras/s y el eje x indica el número de muestra. En todos los experimentos realizados los tiempos de subida han sido superiores a 100 muestras, esto es, 50 ms, que frente a los 5 ms de la electrónica se deduce que esta presenta ancho de banda suficiente para seguir fielmente las variaciones en la tensión mecánica.

Respecto al NIP, al observar esta figura 4 puede parecer que no es muy constante, ya que la anchura de las curvas cambia significativamente de unas galgas extensiométricas a otras. En la práctica esto no es del todo cierto, puesto que el eje x de esta figura 4 representa tiempo y como se observa al comparar la distancia entre máximos, la velocidad de paso del porta-camas no es constante. Ajustando las medidas a la velocidad resulta un NIP, para una caída del 20% sobre la tensión mecánica máxima, en el margen comprendido entre 1,6 cm-1,8 cm.

Como se ha explicado en la descripción que precede, mediante la presente invención se realiza una monitorización o control online vía ordenador de las variables del proceso de calcografía, como son: presión, temperatura y velocidad del proceso. Además también permite el control de las variables externas como son la humedad relativa y temperatura ambiente.

De esta forma, la información obtenida permite:

-

Determinar de forma aproximada si la tensión mecánica ejercida sobre toda la superficie es similar y simétrica.

-

Correlacionar la fuerza medida por las células de carga con la tensión mecánica soportada por la placa grabada. Esto puede permitir ajustar la fuerza ejercida en ambos lados del rodillo, detectar posibles deformaciones de este y, lógicamente, determinar el ajuste de su fuerza que asegura una impresión correcta.

Datos adicionales de la aplicación:

•

Fuerza total típica ejercida por el rodillo porta-camas: 8000 kg.

•

Velocidad de paso del porta-camas sobre la placa calcográfica: entre 0,168 m/seg. y 0,28 m/seg.

•

Anchura de la superficie de contacto entre porta-camas y placa calcográfica (NIP): 8 mm (valor aproximado).

Como se ha indicado antes, el sistema de la invención captura los datos relevantes de cada pasada o prueba de impresión. Para ello, se dispone de la correspondiente aplicación software que se ejecuta en el ordenador, con su interfaz de usuario.

Como se ha indicado antes, en este interfaz de usuario se muestra tanto la temperatura medida por el módulo de control/regulación como la temperatura de consigna, y además es posible programar la consigna e inhibir el módulo de control/regulación. Para ello, la interfaz de usuario incluye un botón “Ajuste de consigna” que permite modificar la consigna para el módulo de control de calefactado. Por defecto la consigna es de 80 ºC. Antes de comenzar los trabajos de impresión se debe verificar que la temperatura del proceso ha alcanzado la consigna.

Además, a través de esta interfaz de usuario se pueden ver los informes generados, y acceder a la siguiente información:

-

Datos relativos a los recursos materiales (tinta y soporte) y personales

(operario y responsable) que intervienen en la impresión.

-

Información relacionada con las presiones calculadas a partir del procesamiento realizado sobre las medidas proporcionadas por el módulo sensor. En particular, la aplicación permite obtener presión media, desviación típica y la velocidad de impresión.

-

Información sobre condiciones ambientales: Temperatura y humedad relativa.

-

Información gráfica: El informe generado contiene dos gráficas obtenidas del procesamiento realizado sobre las medidas proporcionadas por el módulo sensor.

•

Presiones máximas en cada fila del módulo sensor.

•

Presión media de cada fila del módulo sensor.

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-

Parámetros ambientales: temperatura ambiente y humedad relativa.

A través de esta interfaz de usuario también se permite introducir los datos correspondientes a los recursos materiales y personales de la impresión en las cajas de texto correspondientes.

A través de esta interfaz de usuario también se puede activar la captura de datos y detección del rodillo, pulsando sobre el botón correspondiente, ‘Realizar Prueba’.

La interfaz de usuario, en su barra de estado muestra mensajes indicativos de la evolución del proceso de impresión, como por ejemplo:

*

‘Ajuste Inicial …’: Mensaje que indica que el sistema está realizando el ajuste requerido por el sistema de adquisición para realizar las medidas con exactitud.

*

‘Detectando rodillo…’: El sistema está a la espera de la detección del rodillo.

*

‘Adquiriendo datos…’: Una vez detectado el rodillo comienza el proceso de adquisición.

*

‘Procesando datos…’: La aplicación comienza a procesar los datos adquiridos para obtener las medidas deseadas de presión.

*

‘Prueba finalizada…:’ indicativo de que la prueba ha finalizado.

Durante la adquisición y procesamiento de datos, una vez detectado el rodillo, el sistema comienza la adquisición de datos y el posterior procesamiento de forma totalmente transparente al usuario. Durante el procesamiento se obtienen los siguientes parámetros:

•

Presión Media en Kg/cm2

•

Desviación típica en Kg/cm2.

•

Velocidad en m/s.

•

Temperatura del porta-placas en ºC.

Además, se almacenan, de forma transparente al usuario, las presiones máximas y medias de cada fila de galgas para generar la información gráfica del informe EXCEL.

Una vez finalizada la adquisición y el procesamiento, las medidas obtenidas se presentan en una sección de la interfaz de la aplicación, ‘MEDIDAS’, como paso previo a la generación del informe

Una vez capturados y procesados los datos, el sistema permite que se genere el informe correspondiente a través de la sección correspondiente de la interfaz de usuario, ‘GENERACIÓN DE INFORMES’.

A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención.

ES 2 397 886 Al

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

   1. Sistema de medida y monitorización digital de calcografía para medir y monitorizar variaciones de la tensión mecánica entre una superficie cilíndrica (10) y una superficie plana (20, 30) que comprende:

   -

   un módulo sensor (200) que comprende una pluralidad de sensores de presión (G0-G15) distribuidos a lo largo y ancho de dicha superficie plana, de forma que proporcionan a un sistema de adquisición de datos (500) datos relativos a las tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, provocadas por la presión máxima en una zona de contacto NIP (11) entre dichas superficies cilíndrica y plana, durante una pasada o prueba de impresión realizada a una determinada velocidad;

   -

   un módulo de control de calefactado (300) para mantener controlada la temperatura de dicha superficie plana, y para proporcionar datos relativos a la temperatura de dicha superficie plana a un ordenador (600), durante dicha pasada de impresión;

   -

   el sistema de adquisición de datos (500) conectado a dicho ordenador;

   proporcionando así el sistema: tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, temperatura de la superficie plana y velocidad de la pasada de impresión.
2. 2. Sistema según la reivindicación 1, en el que el módulo de control de calefactado (300) comprende:

   -

   una pluralidad de elementos de calefactado (40) distribuidos bajo la superficie plana, para calefactar dicha superficie plana;

   -

   al menos un sensor de temperatura (50) dispuesto entre dichos elementos de calefactado y dicha superficie plana, que proporciona la temperatura de la superficie plana a un controlador de temperatura (301);

   -

   el controlador de temperatura (301) conectado a dicha pluralidad de elementos de calefactado y que en función de la temperatura proporcionada por el detector de temperatura activa o desactiva dichos elementos de calefactado.

3. 3.

   Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que dicha pluralidad de sensores de presión (G0-G15) están distribuidos de forma matricial en dicha superficie plana.

4. 4.

   Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que dicha superficie plana es la parte superior de una pieza porta-placas (30).

5. 5.

   Sistema según la reivindicación 5 cuando depende de la 2, en el que dicho porta-placas tiene en su parte inferior unos canales (31) en los que están dispuestos al menos la pluralidad de sensores de presión (G0-G15), la pluralidad de elementos calefactores (40), el sensor de temperatura (50) y unas placas de circuito impreso (100) que incluyen elementos electrónicos de acondicionamiento para convertir los datos relativos a las tensiones de deformación proporcionados por la pluralidad de sensores de presión (G0-G15) en bucles de corriente.

6. 6.

   Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4-5, en el que dicho porta-placas está fabricado con una aleación metálica.

7. 7.

   Sistema según la reivindicación 6, en el que dicha aleación metálica es una aleación de aluminio y cobre.

8. 8.

   Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en el que en dichos surcos además se incluyen unas láminas de material aislante (80) entre los elementos calefactores (40) y las placas de circuito impreso (100) que contienen la electrónica de acondicionamiento.

9. 9.

   Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que además comprende un módulo para medida de parámetros ambientales (700), para la medir temperatura ambiente y humedad relativa instantánea en cada pasada de impresión.

10. 10.

    Procedimiento de medida y monitorización digital de calcografía para medir y monitorizar variaciones de la tensión mecánica entre una superficie cilíndrica (10) y una superficie plana (20, 30) que comprende:

    -

    disponer una pluralidad de sensores de presión (G0-G15) distribuidos a lo largo y ancho de dicha superficie plana;

    -

    mantener controlada la temperatura de dicha superficie plana;

    -

    realizar una pasada o prueba de impresión de dicha superficie cilíndrica sobre dicha superficie plana a una determinada velocidad;

    -

    capturar los datos relativos a las tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, provocadas por la presión máxima en una zona de contacto NIP (11) entre dichas superficies cilíndrica y plana ejercida durante la pasada de impresión, cuyos datos son proporcionados por los sensores de presión;

    ES 2 397 886 Al

    -

    enviar dichos datos a un sistema de adquisición de datos (500), que a su vez envía estos datos a un ordenador (600);

    -

    registrar la temperatura de dicha superficie plana durante la pasada de impresión y enviarla al ordenador (600);

    proporcionando así el sistema: tensiones de deformación producidas en dicha superficie plana, temperatura de la superficie 5 plana y velocidad de la pasada de impresión.
11. 11. Procedimiento según la reivindicación 10, que además comprende:

    -

    calefactar dicha superficie plana (30);

    -

    capturar una temperatura (Tª placa) de dicha superficie plana y, en función de esta temperatura, activar o desactivar dicha calefacción de la superficie plana.

    10 12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10-11, que además comprende la etapa de:

    -

    tomar datos relativos a temperatura y humedad ambiente a las que se realiza la pasada de impresión;

    -

    enviar dichos datos de temperatura y humedad ambiente al ordenador.

12. 13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en el que además se genera un informe con los datos capturados durante la pasada de impresión.

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201130025

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 11.01.2011

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl.: B41F33/02 (2006.01) G01L1/22 (2006.01)

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoria

    @ Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    A

    US 6131512 A (VERLINDEN et alii) 17.10.2000, todo el documento. 1-13

    A

    WO 02103314 A1 (SIMONETTI) 27.12.2002, todo el documento. 1-13

    A

    DE 3507382 A1 (POLYGRAPH LEIPZIG) 17.10.1985, todo el documento. 1-13

    A

    JP 2005313505 A (NATIONAL PRINTING BUREAU) 10.11.2005, todo el documento. 1-13

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realizaci6n del informe 25.02.2013

    Examinador Manuel Fluvia Rodriguez Pagina 1/5

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201130025

    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B41F, G01L Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/5 Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

    OPINION ESCRITA

    Nº de solicitud: 201130025

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 25.02.2013

    Declaraci6n

    Novedad (Art. .1 LP 11/198 )

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-13 SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/198 ) Reivindicaciones 1-13 Reivindicaciones Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Base de la Opini6n.-La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    SI NO

    OPINION ESCRITA

    Nº de solicitud: 201130025

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Numero Publicaci6n o Identificaci6n Fecha Publicaci6n

    D1

    US 6131512 A (VERLINDEN et alii) 17.10.2000

    D2

    WO 02103314 A1 (SIMONETTI) 27.12.2002

    D3

    DE 3507382 A1 (POLYGRAPH LEIPZIG) 17.10.1985

    D4

    JP 2005313505 A (NATIONAL PRINTING BUREAU) 10.11.2005

13. 2. Declaraci6n motivada segun los articulos 29. y 29.7 del Reglamento de ejecuci6n de la Ley 11/198 , de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaraci6n

    NOTA: Ley de Patentes, artículo 4.1: Son patentables las invenciones nuevas, que impliquen actividad inventiva y sean susceptibles de aplicación industrial,.... Ley de Patentes, artículo 6.1. Se considera que una invención es nueva cuando no está comprendida en el estado de la técnica. Ley de Patentes, artículo 8.1. Se considera que una invención implica una actividad inventiva si aquella no resulta del estado de la técnica de una manera evidente para un experto en la materia. (Reglamento de Patentes Artículo 29.6. El informe sobre el estado de la técnica incluirá una opinión escrita, preliminar y sin compromiso, acerca de si la invención objeto de la solicitud de patente cumple aparentemente los requisitos de patentabilidad establecidos en la Ley, y en particular, con referencia a los resultados de la búsqueda, si la invención puede considerarse nueva, implica actividad inventiva y es susceptible de aplicación industrial. Real Decreto 1431/2008, de 29 de agosto, BOE núm. 223 de 15 de septiembre de 2008,)

    Las características técnicas reivindicadas en la solicitud están agrupadas en 13 reivindicaciones, sobre cuya novedad, actividad inventiva y aplicación industrial, reglamentariamente se va a opinar.

    Las reivindicaciones centran el objeto técnico, en un sistema de medida y monitorización digital de la tensión mecánica de contacto entre superficie plana y cilíndrica en impresoras industriales de rodillos, que contiene unos sensores de presión (16 en la realización ejemplar) distribuidos por la superficie de contacto, que midiendo tensión-deformación alimentan a una adquiridora de datos computarizada a una temperatura servo controlada, durante una prueba de impresión; el controlador de temperatura ataca a varios elementos de calefactado y mide con un sensor dispuesto entre dichos elementos; los sensores pueden tener una distribución matricial en superficie plana porta-placas; los datos analógicos de las galgas pasan a bucle de corriente con una circuitería adosada a los elementos de medida; el porta-placas puede ser de una aleación de aluminiocobre. Entre los elementos calefactores pueden ir unas láminas de material aislante. Se complementa el sistema con un módulo de medición de condiciones ambientales. Las reivindicaciones 10 a 13 son del procedimiento de adquisición de datos o monitorización. Sus características consisten en controlar la temperatura de placa, registrar las medidas de las galgas en una prueba de impresión, mandándolas a procesar a un ordenador que proporciona temperatura, velocidad de pasada y con ello, las correspondientes tensiones mecánicas. Para ellos se consignan varias temperaturas de placa. Se genera un informe impreso, a unas condiciones ambientales también controladas.

    Según el contenido de la solicitud y en especial de sus reivindicaciones, la invención parece que es susceptible de aplicación industrial ya que al ser su objeto un registro de tensiones mecánicas entre contacto de rodillos y placas en impresoras industriales, puede ser usado en la industria editorial (la expresión "industria" entendida en su más amplio sentido, como en el Convenio de París para la Protección de la Propiedad Industrial).

    Se considera que los documentos citados D1 al D4 revelan el estado de la técnica, publicado antes de la fecha de prioridad de la solicitud de patente, más próximo al campo técnico de medida de tensiones mecánicas de contacto en rodillos de impresión. La solicitud, en que se describen especiales características de adquisición de datos, tratamiento digital y analógico de los mismos, estructura de sensores y calefactado automático del entorno de los mismos, y en especial sus reivindicaciones, tienen características técnicas, de mayor precisión, control de variables de planta y análisis de datos, de una forma que no estaba aparentemente comprendida en el estado de la técnica antes de la fecha de solicitud y del que aquí se informa (ley de patentes artículo 6) ni resultaron aparentemente evidentes para un experto en la materia (ley de patentes, artículo 8) respecto a dicho estado de la técnica.

    En concreto, D1 antes de la fecha de solicitud, describió una matriz de nueve galgas extensiométricas (figura 2) dispuestas en el maestro de impresión (título) en forma laminar o por capas (figura 3) conectadas para medir su resistencia eléctrica (resumen) representativa de la presión mecánica (columna 4, líneas 30-40) sobre la placa (columna3, línea 10), haciéndose un análisis por computadora de los datos digitales medidos (columna 5, líneas 60-65), pero careciendo de un control automático de cada una de las temperaturas de los distintos sensores, de la disposición matricial de galgas, del control de las condiciones ambientales y del uso de bucles de corriente, lo que hace que el objeto de la solicitud de patente no se encuentre incluido en D1.

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/5

    OPINION ESCRITA

    Nº de solicitud: 201130025

    D2 antes de la fecha de solicitud, describió un dispositivo para medir la presión de contacto de un rodillo de impresión y su rascador (título) en que se emplea una pluralidad de galgas sensoras (resumen) longitudinalmente dispuestas (figura 2) que se conectan a través de un multiplexor (6 en figura 2) a una computadora (8 en figura 2), ), pero careciendo de un control automático de cada una de las temperaturas de los distintos sensores, de la disposición matricial de galgas de forma laminar en profundidad, del control de las condiciones ambientales y del uso de bucles de corriente, lo que hace que el objeto de la solicitud de patente no se encuentre incluido en D2.

    D3 antes de la fecha de solicitud, describió una monitorización en máquina poligráficas (título) controlando la tensión mecánica de flexión en la deformada flectora, mediante galgas de tensión (resumen) dispuestas linealmente (8, 9 y 10 en figura 1), pero careciendo de un control automático de cada una de las temperaturas de los distintos sensores, de la disposición matricial de galgas de forma laminar en profundidad, del control de las condiciones ambientales, del cálculo por computadora de los datos digitales de tensión y del uso de bucles de corriente eléctrica, lo que hace que el objeto de la solicitud de patente no se encuentre incluido en D3.

    Y D04, que antes de la fecha de solicitud, describió un método de medición (y posterior control) de la tensión de contacto de impresión mediante una única galga extensiométrica (5) en un cilindro de impresión (2) mandándola por 12 a una computadora para su tratamiento (10), pero careciendo de un control automático de la temperatura de la galga, de la disposición matricial de varias galgas, del control de las condiciones ambientales, y del uso de bucles de intensidad eléctrica, lo que hace que el objeto de la solicitud de patente no se encuentre incluido en D4.

    Todos los citados documentos obvian la esencialidad reivindicada de control exhaustivo de las condiciones de medida, registro y calculo digital de los datos analógicos de varios sensores galga dispuestos en profundidad en la zona de contacto placa-rodillo de la impresora industrial y del control de las condiciones ambientales al mismo tiempo de la adquisición, lo que dota al sistema de monitorización digital de gran precisión y reproducibilidad de una forma que no estaba aparentemente comprendida en el estado de la técnica pertinente antes de la fecha de prioridad de la solicitud. Por lo tanto, preliminarmente y sin compromiso, la invención puede considerarse nueva, implicar actividad inventiva y ser susceptible de aplicación industrial (Reglamento de Patentes, artículo 29.6).

    Informe del Estado de la Técnica Página 5/5