FR2683900A1

FR2683900A1 - DEVICE FOR DETECTING AT LEAST ONE STATE VARIABLE OF A ROTARY BODY.

Info

Publication number: FR2683900A1
Application number: FR9213372A
Authority: FR
Inventors: Maass Jurgen; Meyer Helmut; Seeberger Jurgen
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1993-05-21
Also published as: GB2261517A; GB9223895D0; JPH05223652A

Abstract

Dispositif de détection d'au moins une variable d'état, en particulier de la température d'un corps rotatif. Le corps rotatif comporte au moins une zone superficielle en matériau à aimantation permanente, au moins un élément à effet de Hall est diposé par rapport au corps rotatif de manière que le champ magnétique du matériau à aimantation permanente donne son empreinte à la tension de sortie (UH ) de l'élément à effet de Hall et un module logique détermine la température du corps sur la base de la tension de sortie de cet élément. Application notamment aux cylindres de machines d'impression.Device for detecting at least one state variable, in particular the temperature of a rotating body. The rotating body has at least one surface area of permanent magnet material, at least one Hall effect element is positioned relative to the rotating body so that the magnetic field of the permanent magnet material gives its imprint to the output voltage ( UH) of the Hall effect element and a logic module determines the body temperature based on the output voltage of that element. Application in particular to the cylinders of printing machines.

Description

L'invention se rapporte à un dispositif de détection d'au moins uneThe invention relates to a device for detecting at least one

variable d'état d'un corps rotatif. A chaque fois qu'un corps rotatif joue un rôle dans un domaine technique, il y a normalement intérêt à disposer d'informations sur ses états de marche, par exemple la température, la vitesse de rotation et/ou le sens de rotation Les fluctuations involontaires ou incontrôlées de ces variables d'état de marche posent toujours un problème lorsqu'un degré élevé de précision est exigé au cours de processus de traitement à l'aide d'un corps rotatif ou au cours de processus de traitement et de fabrication effectués sur des corps rotatifs Ainsi, par exemple, lorsqu'il s'agit d'effectuer des travaux avec précision, des variations dimensionnelles dues à des fluctuations de température représentent toujours des sources d'erreurs qui ont parfois pour conséquence un state variable of a rotating body. Whenever a rotary body plays a role in a technical field, it is normally advantageous to have information on its operating states, for example the temperature, the rotation speed and / or the direction of rotation. These unintentional or uncontrolled variables are always a problem when a high degree of accuracy is required during a rotating body processing process or during processing and manufacturing processes. on rotating bodies For example, when it comes to carrying out work with precision, dimensional variations due to temperature fluctuations always represent sources of errors that sometimes result in

abaissement notable de la qualité.significant lowering of quality.

Ce facteur va être expliqué à titre d'exemple dans le domaine de la technique d'impression Dans les machines d'impression à plusieurs couleurs, une feuille passant par la machine est imprimée successivement en différentes couleurs dans les différents groupes d'impression Pendant l'impression, la température monte dans la machine Cette élévation de température dépend par exemple de l'importance d'un élément de surface devant être imprimé à l'aide d'une encre Le débit de l'encre et de l'agent mouillant est fonction de cet élément de surface, une différence d'apport d'encre et d'agent mouillant dans les différents groupes d'impression provoquant une différence d'interaction entre l'encre ainsi que l'agent mouillant et les cylindres de la machine Les différences de température qui en résultent dans les différents groupes d'impression ont pour conséquence des différences de dilatation des cylindres ainsi que des clichés Le résultat en est des erreurs de repérage qui abaissent la qualité de l'impression. Le brevet mis à l'inspection publique JP A 64 721846 décrit un procédé de refroidissement de la surface des clichés d'une machine d'impression pour éviter ces défauts dûs à la température La température de la surface du cliché est contrôlée par un détecteur d'infrarouges qui est disposé à proximité immédiate de cette surface Lorsque ce capteur de température enregistre une élévation de la température de la surface du cliché, un dispositif d'injection insuffle de l'air froid sur celle-ci L'apport d'air est réglable en fonction de la variation de la température. La présente invention a pour objet un dispositif de détection d'au moins une variable d'état, en particulier This factor will be explained by way of example in the field of printing technique In multi-color printing machines, a sheet passing through the machine is printed successively in different colors in the different printing units. This temperature rise depends, for example, on the importance of a surface element to be printed with the aid of an ink. The flow rate of the ink and the wetting agent is function of this surface element, a difference in the addition of ink and wetting agent in the different printing groups causing a difference in interaction between the ink and the wetting agent and the rolls of the machine. Resulting differences in temperature in the different printing groups result in differences in the expansion of the cylinders as well as clichés. age that lower the quality of printing. Patent Laid-Open JP A 64 721846 discloses a method of cooling the surface of the plates of a printing machine to avoid these defects due to the temperature. The temperature of the surface of the plate is controlled by a detector. which is placed in the immediate vicinity of this surface When this temperature sensor records an increase in the temperature of the surface of the plate, an injection device insufflates cold air thereon. The air supply is adjustable according to the variation of the temperature. The subject of the present invention is a device for detecting at least one state variable, in particular

de la température d'un corps rotatif. the temperature of a rotating body.

Selon une particularité essentielle de l'invention, le corps rotatif comprend au moins une zone superficielle qui est en un matériau à aimantation permanente, au moins un élément à effet de Hall est disposé par rapport au corps rotatif de manière que le champ magnétique du matériau à aimantation permanente donne son empreinte à la tension de sortie de l'élément à effet de Hall et un module logique détermine la température du corps rotatif à l'aide de la tension de sortie de l'élément à According to an essential feature of the invention, the rotary body comprises at least one surface zone which is made of a permanently magnetized material, at least one Hall element is arranged relative to the rotating body so that the magnetic field of the material permanent magnetizes the output voltage of the Hall effect element and a logic module determines the temperature of the rotating body by means of the output voltage of the element

effet de Hall.Hall effect.

Ce dispositif fait usage de l'effet physique suivant lequel le champ magnétique de matériaux à aimantation permanente est fortement fonction de la température au-dessous de la température de Curie Tc Avec l'augmentation de la température, l'intensification du mouvement thermique des atomes atténue le champ magnétique permanent de ces matériaux jusqu'à ce qu'il disparaisse This device makes use of the physical effect according to which the magnetic field of permanently magnetized materials is strongly dependent on the temperature below the Curie temperature Tc With the increase of the temperature, the intensification of the thermal movement of the atoms attenuates the permanent magnetic field of these materials until it disappears

totalement à la température de Curie Tc. totally at Curie Tc temperature.

Les relations entre l'aimantation et la température de différents matériaux à aimantation permanente diffèrent totalement La température de Curie TC est aussi une grandeur qui est spécifique au matériau Les variations de température attendues au cours de processus d'exploitation et de fabrication étant connues dans une plage approximative, il est possible de sélectionner un matériau dont l'aimantation permanente soit fortement fonction de la température dans la plage attendue Une résolution élevée peut ainsi s'obtenir en vue d'une The relationships between the magnetization and the temperature of different permanent magnet materials are totally different Curie temperature TC is also a quantity which is specific to the material The temperature variations expected during the operating and manufacturing processes are known in a certain way. approximate range, it is possible to select a material whose permanent magnetization is strongly dependent on the temperature in the expected range. High resolution can thus be obtained with a view to

détermination aussi exacte que possible de la température. Determination as exact as possible of the temperature.

Selon une particularité avantageuse du dispositif de l'invention, la zone superficielle ou les zones superficielles sont en matériau ferrimagnétique Les matériaux ferrimagnétiques se comportent de manière bien différente des matériaux ferromagnétiques dans des champs alternatifs Leur résistance électrique est de plusieurs puissances de dix supérieure à celle des matériaux ferromagnétiques En conséquence, les courants de Foucault sont suffisamment faibles dans les matériau-x ferrimagnétiques pour qu'ils puissent être pratiquement négligés Il est donc préférable d'utiliser des zones superficielles en matériau ferrimagnétique pour la According to an advantageous feature of the device of the invention, the surface area or the surface areas are made of ferrimagnetic material Ferrimagnetic materials behave very differently from ferromagnetic materials in alternating fields Their electrical resistance is several powers of ten greater than that As a result, the eddy currents are sufficiently low in the ferrimagnetic-x-materials that they can be practically neglected. It is therefore preferable to use ferrimagnetic material surface areas for the ferromagnetic material.

détection des variables d'état d'un rotor d'un moteur. detection of the state variables of a rotor of an engine.

Selon une autre particularité avantageuse du dispositif de l'invention, le matériau à aimantation permanente est placé à la surface du corps rotatif Cette zone superficielle (ou ces zones superficielles) est placée en particulier sur un ruban de matière plastique qui est According to another advantageous feature of the device of the invention, the permanently magnetized material is placed on the surface of the rotating body. This superficial zone (or these superficial zones) is placed in particular on a plastic tape which is

fixé à la circonférence du corps rotatif. attached to the circumference of the rotating body.

Selon un mode de réalisation du dispositif de l'invention, plusieurs zones superficielles et au moins deux de ces zones sont prévues à la circonférence du corps rotatif, les zones voisines ayant des polarités According to one embodiment of the device of the invention, several surface areas and at least two of these areas are provided at the circumference of the rotating body, the neighboring areas having polarities

différentes.different.

Il n'est judicieux de mettre un ruban adhésif sur la circonférence du corps rotatif que lorsque celui-ci a une surface lisse Si tel n'est pas le cas et suivant une autre particularité du dispositif de l'invention, un élément discoïdal, qui comprend plusieurs et au moins deux segments individuels, est placé sur le côté extrême de l'arbre du corps rotatif, deux segments successifs du It is advisable to put an adhesive tape on the circumference of the rotating body only when it has a smooth surface. If this is not the case and according to another feature of the device of the invention, a discoidal element, which comprises several and at least two individual segments, is placed on the extreme side of the shaft of the rotating body, two successive segments of the

disque ayant des polarités différentes. disc having different polarities.

Conformément à l'invention, un module logique détermine la température du corps rotatif à l'aide de la tension de sortie de l'élément à effet de Hall Suivant une autre particularité de l'invention, les courbes caractéristiques de la tension de sortie de l'élément à effet de Hall sont enregistrées en fonction de la température dans une mémoire associée au module logique et celui-ci détermine la température du corps rotatif en comparant la température de sortie mesurée de l'élément à According to the invention, a logic module determines the temperature of the rotating body by means of the output voltage of the Hall effect element. According to another feature of the invention, the characteristic curves of the output voltage of the the Hall effect element are recorded as a function of the temperature in a memory associated with the logic module and this determines the temperature of the rotating body by comparing the measured output temperature of the element to

effet de Hall avec la courbe caractéristique enregistrée. Hall effect with the recorded characteristic curve.

Il faut toujours prendre soin, dans ces mesures du champ magnétique à l'aide d'un élément à effet de Hall, que celui-ci ne fonctionne pas à la saturation Il est possible par exemple de faire varier la distance de l'élément à effet de Hall au corps rotatif pour atténuer le champ magnétique, de manière qu'il soit toujours préservé, selon l'intensité du champ magnétique du matériau à aimantation permanente et selon la température du corps rotatif Il faut à cette fin que les courbes caractéristiques enregistrées tiennent compte non seulement de la relation entre l'aimantation et la température, mais aussi de la relation entre l'aimantation et la distance de l'élément à Always take care, in these measurements of the magnetic field using a Hall element, that it does not work at saturation It is possible for example to vary the distance of the element to Hall effect to the rotating body to attenuate the magnetic field, so that it is always preserved, according to the intensity of the magnetic field of the permanent magnet material and according to the temperature of the rotating body It is necessary for this purpose that the characteristic curves recorded take into account not only the relationship between magnetization and temperature, but also the relationship between magnetization and distance from the element to

effet de Hall au corps rotatif.Hall effect to the rotating body.

Suivant une variante de mise en oeuvre pour la détermination de la température du corps rotatif, le module logique compare la tension de sortie mesurée maximale ou minimale de l'élément à effet de hall avec ladite tension de sortie enregistrée à un état initial défini et ensuite le module logique détermine, à l'aide des courbes caractéristiques enregistrées et sur la base de la différence des tensions de sortie, une variation de température du corps rotatif par rapport à cet état According to an alternative embodiment for determining the temperature of the rotating body, the logic module compares the maximum or minimum measured output voltage of the hall effect element with said output voltage recorded at a defined initial state and then the logic module determines, with the aid of the recorded characteristic curves and on the basis of the difference of the output voltages, a variation of the temperature of the rotating body with respect to this state

initial.initial.

Le dispositif de l'invention est toutefois utile non seulement pour déterminer la température du corps The device of the invention is however useful not only for determining the body temperature

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rotatif Le module logique peut sans difficulté déterminer la vitesse de rotation du corps sur la base du maximum (des maxima), du minimum (des minima) et/ou du passage (ou des passages) par zéro de la tension de sortie de l'élément à effet de Hall (des tensions de sortie des éléments à effet de Hall) à chaque révolution La précision de ce mode de détermination de la vitesse de rotation augmente bien entendu avec le nombre des signaux de sortie détectés par l'élément à effet de Hall à chaque révolution, c'est-à-dire du nombre des zones superficielles à aimantation permanente The logic module can easily determine the rotational speed of the body based on the maximum (maximum), minimum (minimum) and / or zero crossing (or passage) of the output voltage of the Hall effect element (output voltages Hall effect elements) at each revolution The accuracy of this mode of determination of the speed of rotation increases of course with the number of output signals detected by the element effect of the effect of Hall Hall at each revolution, that is to say the number of surface areas with permanent magnetization

qui sont placées à la circonférence du corps rotatif. which are placed at the circumference of the rotating body.

Si deux éléments à effet de Hall au lieu d'un seul sont placés à une certaine distance angulaire par rapport à la circonférence du corps rotatif, le module logique peut déterminer le sens de rotation du corps, par exemple sur la base de la position relative des tensions de If two Hall effect elements instead of one are placed at a certain angular distance from the circumference of the rotating body, the logic module can determine the direction of rotation of the body, for example on the basis of the relative position. tensions of

sortie des éléments à effet de Hall. output of Hall effect elements.

Le dispositif de l'invention est utilisable non seulement pour la détermination de la température De faibles modifications permettent d'obtenir des informations The device of the invention is usable not only for the determination of the temperature Small modifications make it possible to obtain information

sur la vitesse de rotation et le sens de rotation du corps. on the speed of rotation and the direction of rotation of the body.

Alors qu'il faut au moins deux détecteurs, c'est-à-dire un détecteur de température et un détecteur de vitesse de rotation avec la détection habituelle des variables d'état de corps rotatifs, un unique dispositif suffit à cette fin While at least two detectors, i.e. a temperature detector and a rotational speed detector with the usual detection of the rotating body state variables, are required, a single device is sufficient for this purpose

conformément à la présente invention Le dispositif lui- According to the present invention the device itself

même est bon marché et simple à installer et à utiliser. even is cheap and simple to install and use.

L'invention va être décrite plus en détail à titre d'exemple en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure la représente un corps rotatif cylindrique sur une face extrême duquel est placé un disque qui comporte plusieurs zones superficielles à aimantation permanente; la figure lb est une vue en plan du disque à aimantation permanente; la figure 2 a représente un corps rotatif cylindrique à la circonférence duquel est placé un ruban de matière plastique qui présente au moins une zone superficielle à aimantation permanente; la figure 2 b est une vue en plan du ruban de matière plastique de la figure 2 a; la figure 3 est un graphique représentant les signaux de sortie d'une élément à effet de Hall en fonction du temps et de la température et la figure 4 est un circuit de dépouillement des The invention will be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings in which: Figure la shows a cylindrical rotating body on an end face of which is placed a disk which has a plurality of surface areas permanently magnetized; Fig. 1b is a plan view of the permanently magnetized disc; Figure 2a shows a cylindrical rotating body at the circumference of which is placed a plastic tape having at least one surface area permanently magnetized; Fig. 2b is a plan view of the plastic tape of Fig. 2a; FIG. 3 is a graph showing the output signals of a Hall effect element as a function of time and temperature, and FIG.

signaux de sortie de l'élément à effet de Hall. output signals from the Hall effect element.

La figure la représente un corps rotatif cylindrique 1 sur le côté extrême ou sur l'arbre 2 duquel est placé un disque ferrimagnétique 3 Ce disque 3 comporte sur son périmètre plusieurs segments 6, deux de ces segments voisins ayant des polarités différentes Un élément 5 à effet de Hall est disposé par rapport au disque ferrimagnétique 3 de manière que, pendant que le corps rotatif 1 tourne, les champs magnétiques de polarités différentes du disque ferrimagnétique 3 influent périodiquement sur la tension de sortie UH de cet élément 5. La figure lb est une vue en plan du disque FIG. 1a represents a cylindrical rotary body 1 on the extreme side or on the shaft 2 of which a ferrimagnetic disk 3 is placed. This disc 3 has on its perimeter several segments 6, two of these neighboring segments having different polarities. Hall effect is arranged relative to the ferromagnetic disk 3 so that, while the rotating body 1 rotates, the magnetic fields of different polarities of the ferrimagnetic disk 3 periodically influence the output voltage UH of this element 5. FIG. a plan view of the disc

ferrimagnétique de la figure la.ferrimagnetic of figure la.

La figure 2 a représente un corps rotatif cylindrique 1 à la circonférence duquel est placé un ruban 4 de matière plastique ferritique Ce ruban 4 comprend plusieurs zones superficielles 6 dont deux zones voisines ont des polarités différentes Un élément 5 à effet de Hall est également prévu dans ce cas pour détecter le champ FIG. 2a shows a cylindrical rotating body 1 at the circumference of which a ribbon 4 of ferritic plastic material 4 is placed. This ribbon 4 comprises several surface zones 6, two neighboring zones of which have different polarities. A Hall effect element 5 is also provided in FIG. this case to detect the field

magnétique du ruban 4 de matière plastique ferritique. magnetic tape 4 of ferritic plastic material.

La figure 2 b est une vue en plan du ruban 4 de FIG. 2b is a plan view of ribbon 4 of FIG.

matière plastique ferritique de la figure 2 a. ferritic plastics material of Figure 2a.

La figure 3 représente le signal de sortie UH de l'élément 5 à effet de Hall en fonction du temps t à deux températures différentes T 1, T 2 Ce graphique montre que la tension de sortie UH (t) de l'élément 5 à effet de hall est plus élevée à la basse température T 1, qui caractérise par FIG. 3 shows the output signal UH of the Hall effect element 5 as a function of time t at two different temperatures T 1, T 2 This graph shows that the output voltage UH (t) of element 5 to hall effect is higher at the low temperature T 1, which characterizes by

exemple l'état initial, qu'à la température supérieure T 2. example the initial state, than at the upper temperature T 2.

Cette diminution de la tension de sortie provient de l'atténuation des champs magnétiques permanents aux températures élevées, comme décrit précédemment Une comparaison des tensions différentes de sortie Umax(Tl) et Umax(T 2) avec les courbes caractéristiques correspondantes enregistrées permet de déterminer la température This decrease in the output voltage comes from the attenuation of the permanent magnetic fields at high temperatures, as previously described. A comparison of the different output voltages Umax (Tl) and Umax (T 2) with the corresponding recorded characteristic curves makes it possible to determine the temperature

particulière du corps rotatif 1.particular of the rotary body 1.

La figure 4 est un schéma d'un circuit de dépouillement des signaux de sortie UH des éléments 5 à effet de Hall Les tensions de sortie UH, et UH 2 de deux éléments 5 à effet de Hall sont dirigés sur un dispositif de dépouillement 7 Après avoir passé par un convertisseur analogique-numérique 8, les signaux numérisés parviennent dans un microprocesseur 9 Celui-ci reçoit de conducteurs 10 de signaux les informations concernant les signes drs tensions mesurées de sortie U Hi et UH 2 des éléments 5 à effet de Hall Le microprocesseur 9 calcule à partir de ces mesures, de la manière précédemment décrite, la température T, la vitesse de rotation N et le sens de rotation du corps FIG. 4 is a schematic diagram of a stripping circuit of the output signals UH of the Hall effect elements. The output voltages UH, and UH 2 of two Hall effect elements are directed to a stripping device. passed through an analog-to-digital converter 8, the digitized signals arrive in a microprocessor 9 This receives from the signal conductors the information concerning the signs of measured output voltages U Hi and UH 2 of the Hall effect elements 5 microprocessor 9 calculates from these measurements, in the manner previously described, the temperature T, the speed of rotation N and the direction of rotation of the body

rotatif 1.Rotary 1.

Il va de soi que les exemples décrits et représentés ont été donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et que différentes modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention telle It goes without saying that the examples described and shown have been given as non-limiting examples and that various modifications can be made to them without departing from the scope of the invention such

que spécifiée dans les revendications. as specified in the claims.

Claims

Device for detecting at least one state variable of a rotating body, characterized in that the rotary body (1) comprises at least one surface area which is made of permanently magnetized material, in that at least one Hall-effect element (5) is arranged with respect to the rotary body (1) so that the magnetic field of the permanent-magnet material gives an impression of the output voltage of the Hall effect element (5) and a logic module (11) determines the temperature of the rotating body (1) using the voltage of

output of Hall element (5).

2 Device according to claim 1, characterized in that the superficial zone (the zones

superficial) is (are) of ferrimagnetic material.

3 Device according to one of claims l and

2, characterized in that the magnetization material

permanent is placed on the surface of the rotating body (1).

4 Device according to claim 1, characterized in that a plurality of surface areas (6) are provided at the circumference of the rotating body (1), two successive surface areas (6) having different polarities. Device according to claim 4, characterized in that the surface areas (6) are

placed on a plastic tape (4).

6 Device according to claim 1, characterized in that a discoidal element placed on the extreme side of the shaft (2) of the rotary body (1) is subdivided into several individual segments, two segments of which

successive ones have different polarities.

7 Device according to claim 1, characterized in that the rotary body (1) comprises at least two neighboring surface areas (6) which have

different polarities.

8 Device according to any one of

claims 1, 4, 6 and 7, characterized in that the

characteristic curves of the output voltages of the Hall effect element (5) are recorded as a function of the temperature in a memory associated with the logic module (11) and in that the latter determines the temperature of the rotary body (1) by comparing the measured output voltage of the Hall effect element (5) with the

characteristic curves recorded.

9 Apparatus according to any one of

1, 4,6 and 7, characterized in that the module

logic (11) compares the maximum or minimum measured output voltage of the Hall effect element (5) with the maximum or minimum output voltage of that element (5) which has been recorded at a defined initial state and determines a variation of the temperature of the rotating body (1) with respect to this initial state by means of the recorded characteristic curves and on the basis of the

difference of the output voltages.

Device according to any one of

Claims 1, 4, 6 and 7, characterized in that the

logic module (11) determines the rotational speed of the body (1) on the basis of the minimum, maximum and / or zero crossings of the output voltage of the current-effect element (5).

Hall at every revolution.

11 Device according to claim 7, characterized in that the logic module (11) determines the direction of rotation of the body (1) by the relative position of the

output voltages of the Hall effect elements (5).