(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気駆動装置（１１，１２，２１，２２，３２）を有し、供給電圧が同じである前記電気駆動装置（１１，１２）が１つの電圧レベル部（１４）にまとめられている、電動機械に電圧を供給する装置において、
前記電気駆動装置（１１，１２）と、過剰な電気エネルギを流出させる電気部品（１３）を備えた、直流の第１の電圧レベル部（１４）を有しており、
他の前記電気駆動装置（２１，２２）を備え、直流の前記第１の電圧レベル部（１４）に双方向型の電圧変換器（２）を介して接続された、直流の少なくとも１つの第２の電圧レベル部（２３）を有しており、
直流の前記電圧レベル部（１４，２３）の１つが電圧変換器（１）を介して配電網（４）に接続されており、
前記過剰な電気エネルギを流出させる電気部品（１３）は、過剰な電気エネルギを、それを前記電気駆動装置（１１，１２，２１，２２，３２）によって消費しきれなくなった時に受け取る、
ことを特徴とする電圧供給装置。
【請求項２】
ｎ個の前記電圧レベル部（１４，２３，３３）を有しており、n−１個の前記電圧レベル部が双方向型の電圧変換器を介して互いに接続され、n番目の前記電圧レベル部が前記n−１個の電圧レベル部のうちの１つに単方向型の電圧変換器を介して接続されている、請求項１に記載の電圧供給装置。
【請求項３】
前記n−１個の電圧レベル部（１４，２３）の少なくとも１つに電圧を供給するために、前記n−１個の電圧レベル部（１４，２３）の少なくとも１つが前記配電網（４）に単方向型の前記電圧変換器（１）によって接続されている、請求項２に記載の電圧供給装置。
【請求項４】
複数の電気駆動装置（１１，１２，２１，２２，３２）を有し、供給電圧が同じである前記電気駆動装置（１１，１２）が１つの電圧レベル部（１４）にまとめられている、電動機械に電圧を供給する装置において、
前記電気駆動装置（１１，１２）を備えた、直流の第１の電圧レベル部（１４）を有しており、
他の前記電気駆動装置（２１，２２）を備え、直流の前記第１の電圧レベル部（１４）に双方向型の電圧変換器（２）を介して接続された、直流の少なくとも１つの第２の電圧レベル部（２３）を有しており、
直流の前記電圧レベル部の１つが、双方向型の電圧変換器（１）を介して配電網（４）に接続されており、
直流の前記電圧レベル部の１つと前記配電網（４）を接続する前記双方向型の電圧変換器（１）は、過剰な電気エネルギを、それを前記電気駆動装置（１１，１２，２１，２２，３２）によって消費しきれなくなった時に前記配電網（４）に逆に給電する、
ことを特徴とする電圧供給装置。
【請求項５】
ｎ個の前記電圧レベル部（１４，２３，３３）を有しており、n−１個の前記電圧レベル部が双方向型の電圧変換器を介して互いに接続され、n番目の前記電圧レベル部が前記n−１個の電圧レベル部のうちの１つに単方向型の電圧変換器を介して接続されている、請求項４に記載の電圧供給装置。
【請求項６】
前記双方向型の電圧変換器（１）は、前記n−１個の電圧レベル部（１４，２３）の少なくとも１つに電圧を供給するために、前記n−１個の電圧レベル部（１４，２３）の少なくとも１つを前記配電網（４）に接続している、請求項５に記載の電圧供給装置。
【請求項７】
第１、第２、および第３の前記電圧レベル部（１４，２３，３３）を有しており、前記第１または第２の電圧レベル部（１４，２３）は前記第３の電圧レベル部（３３）に単方向型の電圧変換器（３）を介して接続されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の電圧供給装置。
【請求項８】
前記電圧レベル部（１４，２３，３３）は直流電圧を供給する、請求項１から７のいずれか１項に記載の電圧供給装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の電圧供給装置を少なくとも１つ有する印刷機または折りたたみ機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電気駆動装置を有する、供給電圧が同じである電気駆動装置が１つの電圧レベル部にまとめられている、電動機械、特に、紙を処理する機械に電圧を供給する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷機と折りたたみ機が複数の電気駆動装置を備えている。この場合、これらの電気駆動装置の出力は、電気駆動装置が何の働きをするかに応じて様々な大きさである。そこで、印刷機の、出力が１KWから１００KWの範囲にある主駆動装置と比較的高出力の補助駆動装置が１つにまとめられている。その下位には、出力がより低い補助駆動装置と、給紙装置および排紙装置においてパイルを操作する、数１００Wの出力の駆動装置が設けられている。他のグループが、数ワットの出力の低出力駆動装置と電子機器への給電である。これらの駆動装置は様々な出力レベルで動作するので、供給される電圧も様々である。したがって、ある出力レベルの駆動装置は１つの電圧レベル部にまとめられ、この電圧レベル部は、通常備えられている交流配電網に接続されている。この結果、主駆動装置と比較的高出力の補助駆動装置には、配電網の電圧を変換することによって生成される、比較的高い電圧が供給され、比較的低出力の補助駆動装置には中程度の電圧が供給され、そして、低出力駆動装置と電子機器には低い電圧が供給される。この場合、これらの各電圧レベル部は別々に配電網に接続され、すなわち、配電網の電圧を必要な電圧レベルに変換する電圧変換器すなわち変圧器をそれぞれ備える必要がある。印刷機または折りたたみ機の主駆動装置と補助駆動装置は発電機のように働くこともあるので、印刷機または折りたたみ機のこの主駆動装置と補助駆動装置の過剰な電気エネルギは、交流の配電網に逆に供給するか、または、抵抗器（チョッパ）を接続することによって熱に変換する必要がある。この結果、これらの駆動装置が発電機のように働くことがある各電圧レベル部に、ピーク負荷を低減するチョッパを用いなければならず、または、この電圧レベル部の電気エネルギを交流の配電網に逆に流すことができるようにするために、いわゆる逆方向給電ユニットをこの電圧レベル部と交流配電網の間にそれぞれ配置しなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、紙を処理する機械の主駆動装置と補助駆動装置が発電機のように働く場合に、不要な大量の電気エネルギをチョッパで消散させることを必要とせずに、過剰な電気エネルギを除去できるのを保証する、紙を処理する機械用の電圧供給系の構成を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によって、請求項１に記載の装置、すなわち、複数の電気駆動装置を有し、供給電圧が同じである電気駆動装置が１つの電圧レベル部にまとめられている、電動機械、特に、紙を処理する機械に電圧を供給する装置において、電気駆動装置と、過剰な電気エネルギを流出させる電気部品を備えた、直流の第１の電圧レベル部を有しており、他の電気駆動装置を備え、直流の第１の電圧レベル部に双方向型の電圧変換器を介して接続された、直流の少なくとも１つの第２の電圧レベル部を有しており、直流の電圧レベル部の１つは電圧変換器を介して配電網に接続可能であり、過剰な電気エネルギを流出させる電気部品は、過剰な電気エネルギを、それを電気駆動装置によって消費しきれなくなった時に受け取ることを特徴とする電圧供給装置によって、あるいは、請求項５に記載の装置、すなわち、電気駆動装置を備えた、直流の第１の電圧レベル部を有しており、他の電気駆動装置を備え、直流の第１の電圧レベル部に双方向型の電圧変換器を介して接続された、直流の少なくとも１つの第２の電圧レベル部を有しており、直流の電圧レベル部の１つは、双方向型の電圧変換器を介して配電網に接続されており、直流の電圧レベル部の１つと配電網を接続する双方向型の電圧変換器は、過剰な電気エネルギを、それを電気駆動装置によって消費しきれなくなった時に配電網に逆に給電する、ことを特徴とする電圧供給装置によって達成される。他の好適な実施態様が従属項から得られる。印刷機には、主駆動装置および補助駆動装置として、主に回転磁界形発動機が設けられている。直流電圧が変圧整流器に供給されている。これらの電気発動機は全てが同じ動作電圧で作動するわけではないので、様々な直流電圧を供給しなければならない。しかし、直流電圧を他の直流電圧に変換するには、交流電圧を他の交流電圧に変換する場合に要するよりもはるかに手間がかかる。比較的高出力の電気駆動装置を備える第１の直流電圧レベル部を、相対的に低出力の電気駆動装置を備える第２の直流電圧レベル部に接続することによって、電気駆動装置が発電機のように働く場合に、ピーク負荷を除去するチョッパで電気エネルギをただちに消散させたり、または配電網に逆に供給したりしなければならないのではなく、この電気エネルギは、他の電圧レベル部のものも含めて、発動機のように動作する電気駆動装置に先ず送られる。このために、第１の電圧レベル部は、電気エネルギを第１の電圧レベル部から第２の電圧レベル部に交換できるだけでなくこの逆にも交換できるように、双方向型の電圧変換器を介して第２の電圧レベル部に接続されている。これら２つの電圧レベル部のうちの一方は、配電網の電圧変換器を介して配電網にさらに接続されている。第１の電圧レベル部の電気駆動装置が主として発電機のように働くと、電気エネルギは、補助駆動装置がこの電気エネルギを受け取ることができる第２の電圧レベル部に先ず送られる。これがもはや不可能になって、すなわち、第２の電圧レベル部の補助駆動装置も十分にエネルギを消費できなくなって初めて、過剰な電気エネルギは、第１の電圧レベル部の、ピーク負荷を除去するチョッパで消費される。しかし、この場合、電気エネルギを配電網に逆に供給する必要はなく、したがって、配電網の電圧変換器は単方向にのみ、一定の方向に、すなわち印刷機へと給電すればよい。このようにすることによって、配電網のこの電圧変換器は、配電網に逆に給電する能力がなくてよいので、比較的安価な構成にすることができる。電気エネルギを配電網に逆に供給できるように、配電網の電圧変換器を双方向型に構成することもできるのはもちろんであり、これによって、この場合、チョッパを設ける必要がない。したがって、各印刷機は配電網の電圧変換器を備えるだけでよい。
【０００５】
他の実施態様では、低電力消費機器または電子回路に電圧を供給する、他の電圧変換器を介して第１の電圧レベル部または第２の電圧レベル部に接続された少なくとも１つの他の電圧レベル部が備えられている。この第３の電圧レベル部にまとめられた低電力消費機器と電子部品は印刷機または折りたたみ機のいわゆるベース負荷となっており、すなわち、これらの駆動装置と、配電網の、電子部品に電気を供給する部分と、他の電力消費機器は、印刷機または折りたたみ機が始動した直後から電気エネルギを常時消費する。したがって、第３の電圧レベル部の駆動装置と電子部品は常に発動機のように働き、すなわち、電気エネルギを消費し、この場合、発電機のように働くことはありえないことが明らかである。第３の電圧レベル部は他の電圧変換器を介して第１または第２の電圧レベル部に接続されているので、ベース負荷を有するこの第３の電圧レベル部のために、第１および第２の電圧レベル部における電気エネルギの差し引きが余剰を生じる場合、この過剰な電気エネルギは、第１の電圧レベル部のチョッパでピーク負荷を除去する前に、第３の電圧レベル部のこのベース負荷に先ず送られる。すなわち、印刷機または折りたたみ機のベース負荷と、発動機のように働く駆動装置によって消費されるエネルギが、発電機のように働く駆動装置が生成するエネルギよりも少なくなって初めて電気エネルギがチョッパで消散させられる。さらに、第３の電圧レベル部も、配電網に個別に接続する必要がなく、単純に第１または第２の電圧レベル部に電圧変換器を介して接続されている。さらに、この電圧供給系の構成は直流の３つの電圧レベル部に限定されないことが自明であるのが分かる。任意の数の電圧レベル部が存在してよい。n個の電圧レベル部が存在する場合、n番目の電圧レベル部は、残りのｎ−１個の電圧レベル部に単方向型の変換器を介して接続された、低電力消費機器の電圧レベル部であり、一方、このn−１個の電圧レベルの間では、双方向型の電圧変換器を任意に介して電気エネルギを互いに交換できる。
【０００６】
本発明の他の実施態様では、第１の電圧レベル部と第３の電圧レベル部の間、または第２の電圧レベル部と第３の電圧レベル部の間の電圧変換器は単方向型の変換器として構成されている。このような単方向型の変換器は、双方向型の変換器よりも安価であり、この場合、第３の電圧レベル部は基本的に電気エネルギを消費し、このため、電気エネルギを第３の電圧レベル部から他の電圧レベル部に逆に供給しなくてよいので、単方向型の変換器で完全に十分である。
【０００７】
さらに、請求項１に記載する装置の場合、n−１個の電圧レベル部のうちの１つに電圧を供給するために、この１つの電圧レベル部を配電網に接続する単方向型の電圧変換器を備えるのが有利であることが分かる。上記のようにすることによって、電気エネルギを印刷機の様々な電圧レベル部から配電網に逆に供給する必要がないので、この場合も、コスト上の理由から、配電網とこれらの電圧レベル部の間に単方向型の電圧変換器を用いることができる。
【０００８】
しかし、エネルギコストが、したがって電力コストが常時増加する時には、配電網の電圧変換器を双方向型に構成すれば有利であることが分かる。そうすれば、この場合、過剰な電気エネルギを配電網に逆に供給できるので、ピーク負荷を除去するチョッパを省略できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
印刷機や折りたたみ機のような、紙を処理する機械が通常４００Vの交流の配電網４に接続されている。これは、図１に示す、直流の３つの電圧レベル部１４，２３，３３から構成された、印刷機の電圧供給系の構成にも当てはまる。この場合、交流の配電網４からの交流が、三相交流を直流電圧に変換する電圧変換器１に供給されている。このために、電圧変換器１は、単方向にのみ働く、すなわち、交流の配電網４からの交流電圧を直流電圧に変換する場合、ダイオード整流器か半制御ブリッジとして構成されている。しかし、電圧変換器１は全制御ブリッジとして構成することもでき、この場合、電圧変換器１は双方向に働き、配電網４の電圧を直流電圧に変換できるだけでなく、直流電圧を配電網４の電圧に変換することもできる。この場合、電圧変換器１によって電気エネルギの流れを交流の配電網４から印刷機に向け、また、この逆に向けることが可能になる。そこで、電圧変換器１の出力部には、第１の電圧レベル部１４である、４００Vから７００Vの間の値を有する第１の直流電圧部が接続されている。第１の電圧レベル部１４は、印刷機の、電力消費が大きい機器に給電する働きをする。特に、印刷機の圧胴と搬送胴を駆動する１つまたは複数の主駆動装置１１と、例えば個々の圧胴または搬送胴を駆動する、比較的高出力の、存在し得る補助駆動装置１２が、印刷機において電力消費が大きい機器と見なされる。さらに、切り替え可能な電気抵抗器であるいわゆるチョッパ１３が第１の電圧レベル部１４に設けられており、これによって、配電網４の電圧変換器１が半制御ブリッジとしてのみ構成されている場合に、第１の電圧レベル部１４において過剰な電気エネルギを除去できる。配電網４の電圧変換器１が半制御ブリッジとしてだけ働き、したがって、単方向にのみ給電できる場合、チョッパ１３は、特に印刷機の主駆動装置１１または比較的高出力の補助駆動装置１２が発電機のように働く時に、ピーク負荷を除去するために不可欠である。これに対し、配電網４の電圧変換器１が全制御ブリッジとして構成されている場合、チョッパ１３は必ずしも必要ではなく、過剰な電気エネルギを印刷機の直流の電圧レベル部１４から交流の配電網４に逆に供給できるので、チョッパ１３は省略してもよい。
【００１１】
第１の電圧レベル部１４は、双方向に働く電圧変換器２を介して第２の電圧レベル部２３に接続されている。これによって、第１の電圧レベル部１４の直流電圧は、第２の電圧レベル２３の、より低い直流電圧に変換される。電圧レベル部１４と２３を接続している直流の電圧変換器２は、電気エネルギを第１の電圧レベル部１４から第２の電圧レベル部２３に交換するだけでなく、この逆も可能にするために、双方向に働き、すなわち、電圧変換器２は電気エネルギを双方向に交換できる。さらに、双方向型の電圧変換器２は、第２の電圧レベル部２３に接続された電子部品と補助駆動装置２１およびパイル用駆動装置２２を一定の動作点に合わせることができるように、制御されたほぼ一定の直流電圧を生成する働きをしている。これは、第１の電圧レベル部１４の直流電圧が変動しても第２の電圧レベル部２３の直流電圧は常に一定の値を保つということを意味している。第２の電圧レベル部２３には、発電機のように働く全ての補助駆動装置２１も接続されている。さらに、印刷機の給紙装置と排紙装置を動作させるパイル用駆動装置２２が第２の電圧レベル２３に接続されている。
【００１２】
さらに、第３の電圧レベル部３３が第２の電圧レベル部２３に接続されており、この第３の電圧レベル部３３は第２の電圧レベル部２３に直流の電圧変換器３を介して接続されている。しかし、直流の電圧変換器３は、電気エネルギを第２の電圧レベル部２３から第３の電圧レベル部３３に送ることだけができるように単方向にのみ働く。第３の電圧レベル部２３の電圧は、主に電子部品３１と低出力駆動装置３２をより低い電力で動作させるのに用いられる２４Vの直流電圧の範囲内にある。印刷機または折りたたみ機が運転状態にある限り、電子部品３１と低出力駆動装置３２に電流を常時供給しなければならないので、これらの構成部品は印刷機または折りたたみ機のいわゆるベース負荷となっている。結果的に第３の電圧レベル部３３において常時確実に電力を消費することになるこのベース負荷のため、電気エネルギを第２の電圧レベル部２３から第３の電圧レベル部３３にのみ流す必要があるので、第２の電圧レベル部２３と第３の電圧レベル部３３の間の直流の電圧変換器３を単方向型の変換器として構成することができる。
【００１３】
したがって、図１に示された電圧供給系の構成によると、電圧を供給するこの装置の少なくとも２つの電圧レベル部１４，２３に、発電機のようにも発動機のようにも働く駆動装置が存在しているにも拘わらず、３つの電圧レベル部１４，２３，３３から交流の配電網４に逆に給電することを必要とすることなく、また、ピーク負荷を除去するチョッパ１３を複数設けることを必要とすることなく、交流の配電網４に接続された互いに異なる３つの電圧レベル部１４，２３，３３を互いに接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数の電圧レベル部と、駆動装置と、電圧変換器と、過剰な電気エネルギを除去する部品を備えた、本発明による電圧供給系の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３    電圧変換器
４    配電網
１１    主駆動装置
１２    補助駆動装置
１３    チョッパ
１４，２３，３３    電圧レベル部
２１    補助駆動装置
２２    パイル用駆動装置
３１    電子部品
３２    低出力駆動装置
【図１】
0003898646.tif 000002