(57)【要約】【課題】電源網電圧の欠落又は中断の際に、コントロールされた機械の運転が保証され、かつそのような電圧中断の終了後の迅速な継続動作も可能にさせる、被印刷体を処理する機械のための電圧給電装置を提供すること。【解決手段】制御装置を設け、前記制御装置は、被印刷体を処理する機械の許容される最小給電電圧を下回った場合に、被印刷体の搬送に必要とされない電気的な負荷の遮断を行い、被印刷体を搬送するための駆動モーターに、被印刷体を処理する機械の可動体において蓄積されるエネルギーから給電を行うように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被印刷体を搬送するための少なくとも１つの駆動モータ（９）と、
少なくとも１つのさらなる電気的な負荷（１０，１１，１３，１４）とを備えた、被印刷体を処理する機械（１）のための電圧給電装置において、
制御装置（２）が設けられており、
前記制御装置（２）は、被印刷体を処理する機械（１）の許容される最小給電電圧（Ｕmin）を下回った場合に、被印刷体の搬送に必要とされない電気的な負荷（１０，１１，１３，１４）の遮断を行い、
被印刷体を搬送するための駆動モータ（９）に、被印刷体を処理する機械（１）の可動体において蓄積されるエネルギーから給電を行うように構成したことを特徴とする電圧給電装置。
【請求項２】
前記制御装置（２）は、許容される最小給電電圧（Ｕmin）を下回った場合に、被印刷体を処理する機械（１）への被印刷体の供給を停止させる、請求項１記載の電圧給電装置。
【請求項３】
被印刷体を処理する機械（１）の可動体において蓄積されるエネルギーを用いて、被印刷体を処理する機械（１）内に残留している被印刷体が排出される、請求項２記載の電圧給電装置。
【請求項４】
前記被印刷体を処理する機械（１）は、枚葉紙輪転印刷機であり、前記被印刷体は枚葉紙である、請求項１から３いずれか１項記載の電圧給電装置。
【請求項５】
前記制御装置（２）は、被印刷体を処理する機械（１）内に残留している被印刷体の排出の後で当該機械（１）を停止させる、請求項３記載の電圧給電装置。
【請求項６】
前記制御装置（２）は、電圧中断の持続時間を検出し、該持続時間が短い場合にのみ、前記被印刷体を処理する機械（１）における被印刷体の処理を継続させる、請求項１から５いずれか１項記載の電圧給電装置。
【請求項７】
前記被印刷体を処理する機械（１）からの被印刷体の排出の後で、当該機械（１）の停止が制動装置（４）のスイッチオンによって行われる、請求項３または５記載の電圧給電装置。
【請求項８】
前記被印刷体を処理する機械（１）は、被印刷体を搬送する駆動モータ（９）のための保持ブレーキ（１５）を有しており、該保持ブレーキ（１５）は前記制御装置（２）により、被印刷体の排出が終了しかつ前記被印刷体を処理する機械（１）が停止した後で操作される、請求項３、５または７記載の電圧給電装置。
【請求項９】
前記被印刷体を処理する機械（１）は、緊急停止のための操作素子（１６）を有しており、前記制御装置（２）はこの操作素子（１６）が操作された場合に、制動装置（１５）及び／又は制動抵抗（４）の駆動制御によって前記機械（１）の速やかな停止を実施する、請求項１から８いずれか１項記載の電圧給電装置。
【請求項１０】
前記被印刷体を処理する機械（１）は印刷機であり、被印刷体の排出の期間中に前記制御装置（２）は前記機械（１）における印刷動作に必要な設定を維持する、請求項１から９いずれか１項記載の電圧給電装置。
【請求項１１】
前記電圧給電装置は少なくとも２つの異なる電圧給電中間回路（５，６，１２）を有し、これらの異なる電圧給電中間回路のうちの少なくとも２つ（５，６）が、双方向の電圧変換器（７）を介して相互に接続されている、請求項１から１０いずれか１項記載の電圧給電装置。
【請求項１２】
請求項１から１１いずれか１項記載の電圧給電装置を備えていることを特徴とする印刷機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被印刷体を搬送するための少なくとも１つの駆動モーターと、少なくとも１つのさらなる負荷を有している、電圧給電装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
被印刷体を処理する機械の作動中に電流中断が生じると、その結果として短時間の運転中断が生じるだけでなく、比較的長い動作休止も引き起こされる。なぜならそのような電流中断は、印刷機の制御コンピュータにも影響を及ぼし、そのため手間のかかる制御コンピュータの立ち上げが必要とされる。その上さらにそのような電流中断の後では印刷機は再び通常の印刷速度まで加速されなければならない。従来技法からは電流中断時における緊急用の電流供給装置が設けられている、印刷機のための電圧給電装置が公知である。そのような電流供給装置は欧州特許出願公開第１２２３６５６号明細書に記載されている。この引用文献１では輪転印刷機が、中断されることのない電流供給装置に接続されている。この中断されることのない電流供給装置は、給電用のエネルギー蓄積器を有し、この蓄積器の１つの実施形態によれば、印刷動作の継続が可能になっている。そのために相応に大きなエネルギー蓄積器が存在している。このエネルギー蓄積器は必要に応じてディーゼル機関を用いた形態で作動されるものであってもよい。比較的小型のエネルギー蓄積器を用いた解決手段の場合には、電源網の完全な短絡の際に、印刷機の所定のシャットダウンが保証される。
【０００３】
これに類似した緊急用の電流供給装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０２２２３４号明細書に開示されている。ここでは印刷機が複数の直流電圧中間回路を有しており、これらの中間回路がいわゆる直流電圧給電用のバスを介して相互に並列に接続されている。この直流電圧給電バスには電圧中断若しくは電源網の短絡の際のエネルギーの供給のために複数の構成要素が接続されている。これらの構成要素はコンデンサ、蓄電池、燃料電池、内燃機関と接続された発電機又はフライホイール式エネルギー蓄積器であり得る。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８００９９０７号明細書からは、次のような、被印刷体を処理する機械のための電圧給電装置が公知である。すなわち、電源網からの電圧の欠落若しくは中断の際に当該機械の確実な作動状態を可能にさせる電圧給電装置である。電流の欠落若しくは電流の中断の際には、被印刷体を処理する機械の駆動モーターに蓄積された運動エネルギーが、当該機械の制御に必要な電気的な負荷に電流を供給するのに用いられる。被印刷体を処理する機械の駆動モーターにおける運動エネルギーが最小値を下回った場合には、当該機械の制御要素へ供給するための電気エネルギーが例えば蓄電池又はコンデンサなどのエネルギー蓄積器から供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１２２３６５６号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０２２２３４号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８００９９０７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、電源網電圧の欠落又は中断の際に、コントロールされた機械の運転が保証され、かつそのような電圧中断の終了後の迅速な継続動作も可能にさせる、被印刷体を処理する機械のための電圧給電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は本発明により、
制御装置が設けられており、
前記制御装置は、被印刷体を処理する機械の許容される最小給電電圧を下回った場合に、被印刷体の搬送に必要とされない電気的な負荷の遮断を行い、
被印刷体を搬送するための駆動モーターに、被印刷体を処理する機械の可動体を介して蓄積されるエネルギーから給電を行うように構成されて解決される。
【０００８】
本発明のさらに別の有利な構成例は従属請求項と図面からもみてとれる。
【０００９】
本発明による、被印刷体を処理する機械のための電圧給電装置は実質的に次のような制御装置からなっている。すなわち一方では当該機械の給電電圧を監視し、他方では当該機械の電流負荷を機器編成する制御装置である。そのためにこの制御装置は一方では電圧監視センサを備え、このセンサは持続的に電源網から供給される給電電圧の電圧中断ないし電流欠落を監視している。さらにこの制御装置は、被印刷体を処理する機械の少なくとも主駆動モーターとさらなる駆動モーター並びに電流負荷と通信システム、例えばバスシステムを介して相互に接続している。このような形式で制御装置は個々の駆動モーターやその他の電流負荷を機械の電圧給電部から遮断し、それによって電圧中断時若しくは電流欠落時の当該機械のエネルギー消費を決定的に低減させている。
【００１０】
従来技法による電圧給電装置は、主に短時間の電流欠落の監視と、長時間の電流欠落の際の機械を安全状態に保つためのシャットダウンのトリガに用いられていた。それに対して本発明ではさらにもう一つの決定的なステップが引き継がれている。特に長大な枚葉紙輪転印刷機やオフセット印刷機の場合では、機械がシャットダウンされると、被印刷体が印刷機の内部に残ってしまうという問題が生じる。しかしながらこのシャットダウンの際に印刷機内に取り残される被印刷体は新たな印刷を始める前に取り除かなければならないものである。なぜならさもないと再稼働の際に印刷機に支障をきたす恐れがあるからである。これまでは印刷機の排紙が電流欠落の後でクランクレバーを用いて行われていた。しかしながらこの作業は、大型で長大な枚葉紙印刷機の場合非常に骨が折れ、時間もかかり、操作者にとって労の多いものとなる。
【００１１】
ここで本発明によれば、制御装置は、被印刷体を処理する機械の許容される最小給電電圧を下回った場合を、実質的な電圧の中断ないしは来るべき電流の欠落ないし短絡と想定している。このようなケースでは制御装置は被印刷体を処理する機械の、被印刷体の搬送に不要な電気的な負荷の遮断（スイッチオフ）を行う。この電気的な負荷、例えば補助モーターにおいて蓄積された運動エネルギーは、被印刷体の搬送のための駆動モーターに電気的なエネルギーを供給するのに用いることができ、それによって、被印刷体の搬送が継続され、当該被印刷体を印刷機から排出することができるようになる。このようにして本発明によれば再稼働の際に、被印刷体を処理する機械において、電流欠落の終了した後で被印刷体がもはや内部に存在しないことが保証され、当該印刷機の迅速な再稼働が可能となる。さらに本発明によれば、少なくとも短時間の間の電流欠落後では被印刷体を処理する機械の電気的な負荷において蓄えられた運動エネルギーを用いることによって印刷動作がまだ維持できるので印刷機内に残っている被印刷体がまだ適切に印刷でき、不要な損紙を生じることはない。
【００１２】
この場合有利には、前記制御装置は、許容される最小給電電圧を下回った場合に、被印刷体を処理する機械への被印刷体の供給を停止させる。それに対して枚葉紙輪転印刷機の場合にはそのために第１の印刷ユニットの前に給紙装置のみを遮断する必要がある。それによってさらなる被印刷体がもはや印刷機の内部へ搬送されなくなる。既に印刷機の内部に搬送された枚葉紙は最終的に印刷されて排紙装置へ排紙される。このようにして不要な損紙とそれに伴う余分なコストを効果的に回避することができる。それと同時に電流欠落後の印刷機の再稼働の際には印刷機内部には被印刷体が何も残っておらず、それに伴って迅速な再稼働が可能となる。
【００１３】
本発明のさらに別の有利な実施例によれば、前記制御装置は、被印刷体を処理する機械内に残留している被印刷体の排出の後で当該機械を停止させる。被印刷体の排出後の停止に伴って次のような安全性の要求は十分に満たされる。すなわち当該印刷機が電流供給の欠落の際に制御不能な状態に陥らないための要求が十分に満たされる。この制御不能な状態は被印刷体の排出後の停止状態によって回避される。それにより安全性の要求が十分に満たされる。同時に機械の停止状態によって被印刷体の搬送のための主駆動部が最大の電流消費物として遮断され、それによって、当該システム内のさらなる負荷において蓄えられた電気エネルギーがとりわけ電気的制御装置の供給のために用いることが可能になり、さらにそのようにして制御装置、例えば被印刷体を処理する機械のシャットダウンが避けられるようになる。
【００１４】
その他にも有利には、前記制御装置は、電圧中断の持続時間を検出し、該持続時間が短い場合にのみ、前記被印刷体を処理する機械における被印刷体の処理を継続させる。非常に短い期間の電圧中断の際には印刷過程の中断が回避され、当該印刷機は当該機械内に存在する被印刷物の先見的シャットダウンによる機械の静止状態を必要とすることなく、短時間だけ印刷速度を失うだけである。このことは印刷機の有用性を著しく高め、無駄な停止状態による時間の浪費を回避させる。電圧中断が許容される最大持続時間を超え、それ故に被印刷体を処理する機械の継続動作のための、当該機械内に蓄えられた運動エネルギーが不十分な場合にのみ、緊急時運転モードへの切換えが行われ、当該機械内に存在する被印刷体が排出され、引き続きこの機械が停止される。被印刷体の排出後の印刷機械の停止は、制動抵抗のスイッチオンによって行うことが可能である。この制動抵抗はチョッパーとも称され、被印刷体を処理する機械の駆動モーター内に蓄積された運動エネルギーを熱に変える。機械式のブレーキとは違って、抵抗を用いた制動装置は摩耗することがなく、このことは特に大きな可動体を備えた大型印刷機の場合には重要となる。なぜならさもないと既に機械式のブレーキ自体が制動過程によって完全に摩耗されてしまうからである。その他にも付加的に、被印刷体の駆動モーターに作用する機械式の保持ブレーキが設けられていてもよい。但しこの保持ブレーキは、本来の制動過程のためにもうけられるのではなく、印刷機が停止した後の当該印刷機における可動体の不所望な回転を阻止するために設けられるものである。このことは、保持ブレーキがラチェット機能のみを担っていることを意味している。
【００１５】
さらに有利には、前記被印刷体を処理する機械は、緊急停止のための操作素子を有しており、前記制御装置はこの操作素子が操作された場合に、制動装置及び／又は制動抵抗の駆動制御によって前記機械の速やかな停止を実施する。この緊急停止のための操作素子はいつでも操作が可能でル。そのため電流欠落後若しくは電流中断後の期間であっても緊急停止をいつでも行うことができる。従って被印刷体を処理する機械の内部にまだ残っている被印刷体を排出している期間中であっても、例えば人体の一部が当該機械の危険領域に入ったようなときには、いつでも緊急停止を行うことが可能である。このようなケースでは、被印刷体の排出過程が中断され、その代わりに当該機械が制動抵抗か若しくは制動装置を用いて（この場合この両者が組合わされて用いられてもよい）直ちに停止状態にもたらされる。
【００１６】
本発明の別の有利な構成によれば、前記被印刷体を処理する機械は印刷機であり、被印刷体の排出の期間中に前記制御装置は前記機械における印刷動作に必要な設定を維持する。特にインキ胴、ブランケット胴、版胴の位置が維持され、それによって、被印刷体の搬送が遮断された後の当該印刷機内に残っている被印刷体が単に排紙されるだけでなく、印刷もなされて排出されるようになる。このようにして、印刷機内に残された被印刷体が単に排出されて無駄な損紙となり、不要な処理が増えるようなことが回避される。それにより印刷機は残留する被印刷体の排出中にも印刷動作を維持する。印刷機内部に存在している可動体が大きいため、当該可動体に蓄えられる運動エネルギーは、電流欠落の際の内部に残された被印刷体を十分な品質で印刷するのに十分であり、そのため損紙となることが回避される。
【００１７】
さらに別の有利な構成によれば、前記電圧給電装置は少なくとも２つの異なる電圧給電中間回路を有し、これらの異なる電圧給電中間回路のうちの少なくとも２つが、双方向の電圧変換器を介して相互に接続されている。本発明においては、全ての被印刷体が印刷機から排出されることが保証されなければならない。なぜならさもないと印刷機の再稼働の際に問題を引き起こすからでる。このような理由から被印刷体搬送のための主駆動部には十分な電気エネルギーが供給される必要がある。それによって全ての被印刷体が印刷機排出されるようになる。そのため当該印刷機に蓄えられる運動エネルギーはできるだけ多くの補助駆動部やその他のエネルギー蓄積器に必要とされ、その意味でも当該印刷機の内部では、複数の異なる電圧給電中間回路を介してエネルギーの交換も可能であった方がよい。そうすることによって補助駆動部（これらは被印刷体の搬送のための主駆動部として別の電圧給電中間回路に接続されている）に蓄えられた運動エネルギーも主駆動部モーターのエネルギー供給のために利用できる。電圧給電中間回路間のエネルギー交換はこの場合双方向の電圧変換器を介して、双方向に電気エネルギーが供給され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による制御装置を備えた印刷機の電気的な電流供給システムを表した図
【実施例】
【００１９】
次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。
【００２０】
図１には複数の直流電圧中間回路５，６，１２を有している印刷機１の電流供給システムが示されている。この印刷機１の電流網は通常のケースでは稼働中の印刷モードの期間中は三相交流電源網Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から電気的なエネルギーの供給を受ける。この三相交流の電気的なエネルギーは整流器３において第１の直流電圧中間回路５のために５４０Ｖの直流電圧に置換えられる。この５４０Ｖの直流電圧中間回路５は、電力需要の高い電気的駆動部に９，１０に給電を行っている。これらの電気的な駆動部９，１０は、数１０ＫＷから１００ＫＷを越える電力需要の１つまたは複数の主駆動モーター９と、１０ＫＷ規模の小型の複数の副駆動モーター１０からなっている。前記５４０Ｖの直流電圧中間回路５には、双方向の直流電圧変換器７を介して３８０Ｖの直流電圧の第２の直流電圧中間回路６が接続されている。この双方向の直流電圧変換器７によって、２つの直流電圧中間回路５，６間で双方向の電気的なエネルギーの交換が可能になっている。前記３８０Ｖの直流電圧中間回路５，６は、数ＫＷの電力需要の補助駆動部１１に電気的なエネルギーを供給している。この補助駆動部１１は例えば印刷機１の冷却装置や送風装置を駆動している。この３８０Ｖの直流電圧中間回路６にも単方向の直流電圧変換器８を介して２４Ｖの直流電圧中間回路１２が接続されている。この低電圧の直流電圧中間回路１２は、専ら小型の駆動部１３や、電子計算機のような電力消費の少ない負荷１４に電気的なエネルギーを供給している。
【００２１】
本発明によれば、制御装置２が設けられており、この制御装置２は整流器３から供給される電圧Ｕの異常な電圧降下ないし電圧中断に関して監視している。制御装置２によって許容される最小作動電圧Ｕminを下回ったことが検出された場合には、三相交流網Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３において電圧中断の存在が推定される。そのような中断は印刷機の稼働を損なわせかねない。従って制御装置２はそのような電圧中断に効果的に対処するために、どのような手段を講じるべきかを判断する。
【００２２】
その際制御装置２は、実際の電源網電圧値Ｕのみでなく、電圧中断若しくは電圧遮断の持続時間も検出する。この電圧中断の継続時間が過度に長くなった場合には、印刷機１が作動状態に切り換えられ、印刷機１の中に残留する被印刷体が排出される。電圧中断の期間が短かった場合には、印刷機１の印刷速度が単に低下するだけで、印刷機の稼働自体は中断されない。しかしながら電圧中断の規模が過度に大きく、電圧中断の持続時間が短絡を示唆するような場合には、制御装置２は副駆動部１０と補助駆動部１１を発電機モードに切り替え、それによって当該副駆動部１０と補助駆動部１１の全運動エネルギーが、双方向直流電圧変換器７を用いて接続されている直流電圧中間回路５，６を介して導出される。制御装置２はさらに必要に応じて付加的に２４Ｖ直流電圧中間回路１２の小型駆動部１３をスイッチオフし、それによって電流消費をさらに低減させる。このようなケースでは、制御コンピュータのような電力消費の少ない負荷１４のみが残される。もちろん主駆動部９の他に制御装置２も直流電圧中間回路５，６，１２における必要な負荷として残されている。
【００２３】
制御装置２が電流中断を検出し、印刷機１のシャットダウンが必要な場合には、制御装置２は（これは例えば印刷機１の制御コンピュータの中に集積されていてもよい）、例えばまず枚葉紙輪転印刷機の給紙装置内の被印刷体の供給を中断する。それに伴って、さらなる被印刷体が印刷機１内に給紙されることが避けられる。当該の印刷機１内部に残っている被印刷体は、主駆動部９を用いて印刷機１により継続して搬送され、印刷される。残っていた最後の被印刷体が印刷機１から排紙されると、制御装置２は、制動抵抗部４を介して主駆動部９を制動する。このようなやり方で主駆動部９が停止状態にもたらされると、制御装置２はそれ以外に保持ブレーキ１５を作動させ、このブレーキによって主駆動部９が不所望な稼働から機械的にロックされる。この機械的なロックは安全上の理由から行われる。印刷稼働中若しくは印刷機１からの被印刷体の排紙期間中に操作者の介入等によって短絡がおき、印刷機１において危険な状況が発生したような場合には、緊急遮断スイッチ１６のプッシュ操作によっていつでも印刷機１を緊急停止させることができる。そのようなときには、被印刷体の排紙が中断され、制御装置２は制動抵抗４を用いて直ちに主駆動部９を制動し、必要な場合には、前記保持ブレーキ１５を用いて静止状態までもたらされる。そのような緊急停止は、操作者が被印刷体の排紙期間中若しくは通常の印刷動作中に印刷機１の保護動作をトリガしたい場合にも導入される。そしてこのようなケースでは、通常は印刷動作の再稼働の前に、印刷機内に残っている被印刷体を手で取り除かなければならない。
【００２４】
しかしながら本発明によれば、このような緊急停止状況の場合であっても、電流中断の際に印刷機１内に被印刷体が残されるようなことは避けられ、それによって印刷機１の再稼働が不要に遅延されることはなくなる。その他にも、印刷機１内に残留する被印刷体の排紙中の印刷動作の維持によって不所望な損紙も避けられ、このことは生産性を高めることにもつながる。
【符号の説明】
【００２５】
１      印刷機
２      制御装置
３      整流器
４      チョッパー
５      ５４０Ｖ直流電圧中間回路
６      ３８０Ｖ直流電圧中間回路
７      双方向の直流電圧変換器
８      単方向の直流電圧変換器
９      主駆動部
１０    副駆動部
１１    補助駆動部
１２    ２４Ｖ直流電圧中間回路
１３    小型駆動部
１４    省電力負荷
１５    保持ブレーキ
１６    緊急遮断スイッチ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  三相交流電源網
Ｕmin  許容最小電圧
Ｕ      給電電圧
【図１】
2011056954.tif 000003