CH693826A5

CH693826A5 - Device to warp knitting machines for positioning a Fadenfuehrers.

Info

Publication number: CH693826A5
Application number: CH00917/99A
Authority: CH
Inventors: Hans-Juergen Hoehne
Original assignee: Mayer Textilmaschf
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2004-02-27
Also published as: KR19990087895A; ITTO990400A0; FR2778675A1; FR2778675B1; DE19821845C2; KR100292575B1; JPH11335950A; DE19821845A1; CN1236032A; IT1308489B1; CN1101489C; JP3010048B2; ITTO990400A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an Kettenwirkmaschinen zum Positionieren eines Fadenführers mittels eines Stellgliedes, das unter dem Einfluss einer elektronischen Grösse seine Form ändert. The invention relates to a device on warp knitting machines for positioning a thread guide by means of an actuator which changes its shape under the influence of an electronic variable.

Bei einer gattungsgemässen Vorrichtung (DE 4 226 899 C1) besteht das Stellglied aus einem piezoelektrischen Biegewandler, der mit einem Ende an einer Legebarre fest eingespannt ist und am anderen Ende den Fadenführer trägt. Dieser kann zwei dem Abstand zweier Wirknadelgassen entsprechende Positionen einnehmen, die durch Anschläge definiert sind. Weil die Fadenführer während eines Arbeitszyklus durch die Fadenspannung in Querrichtung belastet werden könnten, ist dafür zu sorgen, dass die Fadenführer mit einer ausreichenden Vorspannung, im Normalfall also durch Anlegen einer entsprechend grossen Spannung, am Anschlag anliegen. In a generic device (DE 4 226 899 C1), the actuator consists of a piezoelectric bending transducer which is firmly clamped at one end to a bar and carries the thread guide at the other end. This can assume two positions corresponding to the distance between two knitting needle lanes, which are defined by stops. Because the thread guides could be loaded in the transverse direction by the thread tension during a working cycle, it must be ensured that the thread guides are in contact with the stop with a sufficient pre-tension, normally by applying a correspondingly large tension.

In einer nicht vorveröffentlichten, älteren Anmeldung (DE 19 651 053.8) ist ein von einem Biegewandler getragener Fadenführer in drei Positionen einstellbar, die je einen Abstand zweier Wirknadelgassen voneinander haben. Hier ist das Prinzip des Anlegens an einen Anschlag beibehalten worden. Zu diesem Zweck sind für die mittlere Position Zwischenanschläge vorgesehen, die wahlweise wirksam gemacht werden können. In a previously unpublished, older application (DE 19 651 053.8), a thread guide carried by a bending transducer can be adjusted in three positions, each of which has a distance between two knitting needle lanes. Here the principle of contacting a stop has been retained. For this purpose, intermediate stops are provided for the middle position, which can optionally be made effective.

Die Anschläge bringen Abnutzungsprobleme mit sich. Ausserdem ist ein erheblicher konstruktiver Aufwand in Kauf zu nehmen, wenn mehr als zwei Positionen angesteuert werden sollen. The attacks pose wear problems. In addition, considerable design effort must be accepted if more than two positions are to be controlled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welche die mit den Anschlägen verbundenen Probleme ganz oder teilweise behebt. The invention is based on the object of specifying a device of the type described at the outset which completely or partially eliminates the problems associated with the attacks.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Messelement, das einen der aktuellen Position des Fadenführers entsprechenden Lage-Istwert abgibt, durch einen Programmgeber, der die gewünschte Position als Lage-Sollwert vorgibt, und durch einen die elektrische Grösse bestimmenden Regelkreis, durch den der Lage-Istwert etwa gleich dem Lage-Sollwert gehalten wird. This object is achieved according to the invention by a measuring element which outputs an actual position value corresponding to the current position of the thread guide, by a programmer which specifies the desired position as the desired position value, and by a control circuit which determines the electrical size and by which the position Actual value is kept approximately equal to the nominal position value.

Bei dieser Konstruktion können Anschläge zur Positionierung des Fadenführers ganz oder teilweise entfallen. Die gewünschte Position wird mit grosser Genauigkeit eingehalten, weil der Störeinfluss der Fadenspannung auf Grund starker Haltekräfte, welche die Fadenführer in der gewünschten Lage fixieren, vernachlässigbar ist oder durch entsprechende Korrekturen der elektrischen Grösse kompensiert wird. Da eine Kettenwirkmaschine bis zu 40 Arbeitszyklen pro Sekunde durchführt und die Fadenspannung innerhalb eines jeden Zyklus variiert, muss die Änderung der elektrischen Grösse praktisch gleichzeitig mit der Vorgabe eines neuen Sollwerts und gegebenenfalls mit der Änderung der Fadenspannung erfolgen. Dies ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung der Fall, weil die Datenverarbeitung im Regelkreis praktisch verzögerungsfrei vor sich geht. With this construction, stops for positioning the thread guide can be omitted in whole or in part. The desired position is maintained with great accuracy, because the interference of the thread tension due to strong holding forces that fix the thread guides in the desired position is negligible or is compensated for by appropriate corrections to the electrical size. Since a warp knitting machine performs up to 40 working cycles per second and the thread tension varies within each cycle, the change in the electrical size has to take place practically simultaneously with the specification of a new setpoint and, if necessary, with the change in the thread tension. This is the case with the device according to the invention because the data processing in the control loop takes place practically without delay.

Besonders günstig ist es, dass das Messelement am Stellglied anliegt und einen dessen aktueller Form entsprechenden Lage-Istwert abgibt. Die Verformung des Stellgliedes gibt eine eindeutige Aussage über die aktuelle Position des Fadenführers. Andererseits wird der eigentliche Wirkbereich nicht durch das Messelement zusätzlich gestört. It is particularly favorable that the measuring element rests on the actuator and outputs an actual position value corresponding to its current shape. The deformation of the actuator gives a clear statement about the current position of the thread guide. On the other hand, the actual effective range is not additionally disturbed by the measuring element.

Zweckmässigerweise ist das Stellglied ein piezo-elektrischer Biegewandler und die elektrische Grösse eine elektrische Steuerspannung. Derartige Stellglieder haben sich bewährt. The actuator is expediently a piezoelectric bending transducer and the electrical variable is an electrical control voltage. Such actuators have proven their worth.

Empfehlenswert ist es, dass der Biegewandler als Streifen ausgebildet ist, der an einem Ende eingespannt ist und am anderen Ende den Fadenführer trägt. Auch solche bekannten Biegewandler lassen sich nunmehr ohne Anschläge positionieren. It is recommended that the bending transducer is designed as a strip that is clamped at one end and carries the thread guide at the other end. Such known bending transducers can now also be positioned without stops.

Günstig ist es ferner, dass der Biegewandler eine Schichtung aufweist, die eine erste Bezugselektrode, eine erste Piezokeramikschicht, eine Steuerelektrode, eine zweite Piezokeramikschicht und eine zweite Bezugselektrode aufweist, wobei die erste Bezugs-elektrode mit einer oberen Bezugsspannung, die zweite Bezugselek trode mit einer unteren Bezugsspannung und die Steuerelektrode mit einer zwischen den beiden Bezugsspannungen liegenden Steuerspannung versorgt ist. Je nachdem ob sich die Steuerspannung der oberen oder der unteren Bezugsspannung annähert, verformt sich der Biegewandler nach der einen oder anderen Seite. Liegt die Steuerspannung in der Mitte zwischen oberer und unterer Bezugsspannung, ergibt sich eine stabile Mittelstellung des Biegewandlers. It is also expedient for the bending transducer to have a stratification which has a first reference electrode, a first piezoceramic layer, a control electrode, a second piezoceramic layer and a second reference electrode, the first reference electrode having an upper reference voltage and the second reference electrode having one lower reference voltage and the control electrode is supplied with a control voltage lying between the two reference voltages. Depending on whether the control voltage approaches the upper or the lower reference voltage, the bending transducer deforms on one side or the other. If the control voltage lies in the middle between the upper and lower reference voltage, the bending transducer is in a stable central position.

Von grossem Interesse ist es, dass eine Vielzahl von Piezokeramikschichten unter Zwischenlage von Elektroden aufeinander liegen, dass bei den Elektroden erste und zweite Bezugselektroden abwechseln und jeweils dazwischen eine Steuerelektrode angeordnet ist und dass die Piezokeramikschichten zwischen den Bezugselektroden paarweise entgegengesetzt polarisiert sind. Hierdurch ergeben sich bei begrenzten Spannungen stabile Auslenkungen, die auch höheren Fadenspannungen widerstehen. It is of great interest that a multiplicity of piezoceramic layers lie on top of one another with electrodes interposed, that the electrodes alternate between first and second reference electrodes and a control electrode is arranged in between, and that the piezoceramic layers between the reference electrodes are polarized in opposite directions. This results in stable deflections at limited tensions, which also withstand higher thread tensions.

Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, dass das Messelement ein am Biegewandler angebrachter Dehnungsmessstreifen ist. Der Dehnungsmessstreifen, der zumeist nach dem Prinzip der Wheat-stoneschen Brücke arbeitet, ändert seinen ohmschen Widerstand mit der Form des Biegewandlers. Er vergrössert die Dicke des Biegewandlers nur unmerklich. Nach wie vor können daher zahlreiche Biegewandler dicht nebeneinander angeordnet werden. It has turned out to be particularly favorable that the measuring element is a strain gauge attached to the bending transducer. The strain gauge, which mostly works on the Wheatstone bridge principle, changes its ohmic resistance with the shape of the bending transducer. It only slightly increases the thickness of the bending transducer. Numerous bending transducers can therefore still be arranged closely next to one another.

Eine sehr einfache Lösung ergibt sich, wenn der Dehnungsstreifen auf den Biegewandler aufgeklebt und die zugehörigen Anschlussleitungen auf dem Biegewandler aufgedruckt sind. A very simple solution is obtained if the stretch marks are glued to the bending transducer and the associated connection lines are printed on the bending transducer.

Des Weiteren empfiehlt es sich, dass mehrere Biegewandler zu einem Segment zusammengefasst sind, das an einer Barre befestigt und über eine Steckverbindung mit der Spannungs- und Sollwert-Versorgung verbunden ist. Ein solcher Aufbau erleichtert die Montage und die Reparatur einer Kettenwirkmaschine, weil man das gesamte Segment durch Lösen der Steckverbindung und Lösen von der Barre entfernen und durch ein neues Segment ersetzen kann. Furthermore, it is recommended that several bending transducers are combined into a segment that is attached to a bar and connected to the voltage and setpoint supply via a plug connection. Such a structure facilitates the assembly and repair of a warp knitting machine because the entire segment can be removed from the bar by loosening the plug connection and loosening and replaced by a new segment.

Vorzugsweise trägt das Segment auch die Auswerte- und Steuereinheiten der Regelkreise für die Biegewandler dieses Segments. Zwischen dem Mess-element und der Auswerte- und Steuereinheit ergibt sich eine sehr kurze Strecke, die eine Ausnutzung auch störempfindlicher Messsignale erleichtert. The segment preferably also carries the evaluation and control units of the control loops for the bending transducers of this segment. There is a very short distance between the measuring element and the evaluation and control unit, which facilitates the use of interference-sensitive measurement signals.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Positioniervorrichtung, Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen piezoelektrischen Biegewandler und Fig. 3 mehrere zu einem Segment zusammengefasste Positoniervorrichtungen. The invention is explained below with reference to a preferred embodiment shown in the drawing. 1 shows a positioning device according to the invention, FIG. 2 shows a partial section through a piezoelectric bending transducer, and FIG. 3 shows a number of positioning devices combined into a segment.

Ein Stellglied 1 in der Form eines streifenförmigen piezoelektrischen Biegewandlers ist mit einem Ende in einer Haltevorrichtung 2, die an einer Legebarre angebracht ist, eingespannt und trägt am anderen Ende über ein Verbindungsstück 3 einen Nadelhalter 4 mit einem Fadenführer 5 in der Form einer Lochnadel. Diese kann drei Stellungen A, B und C einnehmen. An actuator 1 in the form of a strip-shaped piezoelectric bending transducer is clamped at one end in a holding device 2 which is attached to a bar and carries at the other end a needle holder 4 with a thread guide 5 in the form of a perforated needle via a connecting piece 3. This can take three positions A, B and C.

Das Stellglied weist eine Schichtung 6 auf, die eine erste Bezugselektrode 7, eine erste Piezokeramikschicht 8, eine Steuerelektrode 9, eine zweite Piezokeramikschicht 10 und eine zweite Bezugselektrode 11 aufweist. Die erste Bezugselektrode 7 wird über einen Anschluss 12 mit einer oberen Bezugsspannung U o , die zweite Bezugselektrode 11 über einen Anschluss mit einer unteren Bezugsspannung U u und die Steuerelektrode 9 über einen Anschluss 14 mit einer Steuerspannung U s versorgt. The actuator has a stratification 6, which has a first reference electrode 7, a first piezoceramic layer 8, a control electrode 9, a second piezoceramic layer 10 and a second reference electrode 11. The first reference electrode 7 is supplied via a connection 12 with an upper reference voltage U o, the second reference electrode 11 via a connection with a lower reference voltage U u and the control electrode 9 via a connection 14 with a control voltage U s.

Auf die Schichtung 6 ist ein Messelement 15 in der Form eines Dehnungsmessstreifens, geschaltet nach Art einer Wheatstoneschen Brücke, aufgeklebt. Es gibt über eine Leitung 16, die auf die Schichtung aufgedruckt sein kann, einen Lage-Istwert S i an eine Auswerte- und Steuereinheit 17 ab, der von einem Programmgeber 18 über einen Eingang 19 ebenfalls der jeweilige Lage-Sollwert S s zugeführt wird. Diese Einheit, die in der Regel durch einen Mikroprozessor verwirklicht wird, gibt dann die Steuerspannung U s in der Weise ab, dass der Lage-Istwert annähernd dem Lage-Sollwert entspricht. Insgesamt ergibt sich daher ein Regelkreis 20, mit dessen Hilfe die gewünschten drei Stellungen A, B und C, die je einer Nadelgasse zwischen den Wirknadeln entsprechen, eingestellt werden können. Geht man beispielsweise von einer oberen Bezugsspannung U o = 60 V und einer unteren Bezugsspannung U u = 0 V aus, so sind typische Steuerspannungswerte 9 V für die Position A, 30 V für die Position B und 51 V für die Position C. Die Steuerspannung hat in den Positionen A und C einen Abstand von der nächstliegenden Bezugsspannung, der etwa 15% der Bezugsspannungsdifferenz ist. Dieser Abstand ist erwünscht, um bei Regelabweichungen nachregeln zu können. A measuring element 15 in the form of a strain gauge, connected in the manner of a Wheatstone bridge, is glued to the stratification 6. Via a line 16, which can be printed on the stratification, it outputs an actual position value S i to an evaluation and control unit 17, which is also supplied with the respective desired position value S s by a programmer 18 via an input 19. This unit, which is usually implemented by a microprocessor, then outputs the control voltage U s in such a way that the actual position value approximately corresponds to the desired position value. Overall, this results in a control circuit 20, with the aid of which the desired three positions A, B and C, which each correspond to a needle lane between the knitting needles, can be set. For example, assuming an upper reference voltage U o = 60 V and a lower reference voltage U u = 0 V, typical control voltage values are 9 V for position A, 30 V for position B and 51 V for position C. The control voltage has a distance from the nearest reference voltage in positions A and C that is approximately 15% of the reference voltage difference. This distance is desirable in order to be able to readjust in the event of control deviations.

Da der Fadenführer 5 in jeder gewünschten Stellung gehalten werden kann, lassen sich auch mehr als drei Positionen ansteuern. Since the thread guide 5 can be held in any desired position, more than three positions can also be controlled.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 werden entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen gegenüber Fig. 1 verwendet. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass das Stellglied 101 eine Vielzahl von Piezokeramikschichten 108, 108a, 108b, ... und 110, 110a, 110b, ... aufweist, zwischen denen sich die Elektroden befinden. Jede zweite Elektrode ist eine Bezugselektrode 107, 107a, ..., 111, 111a, ..., wobei erste und zweite Bezugselektroden abwechseln. Dazwischen befindet sich jeweils eine Steuerelektrode 109, 109a, 109b, ... Die Pfeile P1 und P2 kennzeichnen jeweils die Polarisationsrichtung der jeweiligen Piezokeramikschicht. Alle ersten Bezugselektroden sind mit dem Anschluss 112, alle zweiten Bezugselektroden sind mit dem Anschluss 113 und alle Steuerelektroden sind mit dem Anschluss 114 verbunden. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr starke Haltekraft. In the embodiment according to FIG. 2, corresponding parts with reference numerals increased by 100 compared to FIG. 1 are used. The main difference is that the actuator 101 has a plurality of piezoceramic layers 108, 108a, 108b, ... and 110, 110a, 110b, ..., between which the electrodes are located. Every second electrode is a reference electrode 107, 107a, ..., 111, 111a, ..., with first and second reference electrodes alternating. In between is a control electrode 109, 109a, 109b, ... The arrows P1 and P2 each indicate the direction of polarization of the respective piezoceramic layer. All first reference electrodes are connected to connection 112, all second reference electrodes are connected to connection 113 and all control electrodes are connected to connection 114. This results in a very strong holding force.

Insbesondere können im Stellglied 101 16 bis 20 Piezokeramikschichten vorgesehen sein, wobei jede Schichtung eine Dicke von ca. 60 mu m aufweist. Da der übliche Gradient der Steuerspannung 1.000 V mm beträgt, ergibt sich eine Steuerspannung von etwa 60 V. In particular, 16 to 20 piezoceramic layers can be provided in the actuator 101, each layer having a thickness of approximately 60 μm. Since the usual gradient of the control voltage is 1,000 V mm, there is a control voltage of about 60 V.

Diese Vielschicht-Biegewandler können beispielsweise so hergestellt werden, dass die Piezokeramikschichten aus getrocknetem Keramikmaterial erzeugt, mit den Elektroden bedruckt, aufeinander geschichtet und dann gesintert werden. These multilayer bending transducers can be produced, for example, in such a way that the piezoceramic layers are produced from dried ceramic material, printed with the electrodes, layered on top of one another and then sintered.

Fig. 3 zeigt ein Segment 22, das Haltevorrichtungen 2 für eine Mehrzahl von Stellgliedern 1 trägt und als Ganzes an der Legebarre 23 einer Kettenwirkmaschine befestigt werden kann. Auf dem Segment sind auch die Auswerte- und Steuereinheiten 17 sämtlicher von dem Segment 22 gehaltener Stellglieder angebracht. Die ersten Bezugselektroden aller Biegewandler sind mit dem Anschluss 12 und die zweiten Bezugszelektroden sämtlicher Biegewandler sind mit dem Anschluss 13 verbunden. Eine Steckverbindung 24 umfasst Stecker für die Anschlüsse 12 und 13 sowie für die Eingänge 19 der Auswerte- und Steuereinheit eines jeden Stellgliedes 1. Fig. 3 shows a segment 22 which carries holding devices 2 for a plurality of actuators 1 and can be attached as a whole to the bar 23 of a warp knitting machine. The evaluation and control units 17 of all actuators held by the segment 22 are also attached to the segment. The first reference electrodes of all bending transducers are connected to connection 12 and the second reference electrodes of all bending transducers are connected to connection 13. A plug connection 24 comprises plugs for the connections 12 and 13 and for the inputs 19 of the evaluation and control unit of each actuator 1.

Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können zwei Endpositionen weiterhin durch Anschläge definiert werden und lediglich eine oder mehr Zwischenpositionen gemäss der Erfindung festgelegt werden. Es kommen auch andere Mess-elemente als der dargestellte Dehnungsmessstreifen in Betracht. Beispielsweise kann die Spannung, die bei einer Verformung des Stellgliedes durch eine vorhandene oder eine zusätzliche piezoelektrische Schicht erzeugt wird, als Messwert dienen. There can be deviations from the illustrated embodiments in many ways without departing from the basic idea of the invention. For example, two end positions can still be defined by stops and only one or more intermediate positions can be defined according to the invention. Other measuring elements than the strain gauge shown can also be used. For example, the voltage generated when the actuator is deformed by an existing or an additional piezoelectric layer can serve as a measured value.

Claims

1. Device on warp knitting machines for positioning a thread guide by means of an actuator which changes its shape under the influence of an electronic variable, characterized by a measuring element (15) which has an actual position value (S i) corresponding to the current position of the thread guide (5). outputs, by a programmer (18), which specifies the desired position as the desired position value (S s), and by a control circuit (20) determining the electrical size, by means of which the actual position value (S i) is approximately equal to the position Setpoint (S i) is maintained.

2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring element (15) bears on the actuator (1) and outputs an actual position value (S i) corresponding to its current shape.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator (1) is a piezoelectric bending transducer and the electrical variable is an electrical control voltage (U s).

4. The device according to claim 3, characterized in that the bending transducer is designed as a strip which is clamped at one end and carries the thread guide (5) at the other end.

5. The device according to claim 3 or 4, characterized in that the bending transducer has a layering (6) having a first reference electrode (7), a first piezoceramic layer (8), a control electrode (9), a second piezoceramic layer (10) and has a second reference electrode (11), the first reference electrode (7) having an upper reference voltage (U o), the second reference electrode (11; 111) having a lower reference voltage (U u) and the control electrode (9; 109) having a control voltage (U s) lying between the two reference voltages is supplied.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that a plurality of piezoceramic layers (108, 108a, 108b; 110, 110a, 110b) lie on top of one another with the interposition of electrodes, that the electrodes have first and second reference electrodes (107, 107a, 111, 111a) alternate and in each case a control electrode (109, 109a, 109b) is arranged in between and that the piezoceramic layers (108, 108a, 108b; 110, 110a, 110b) between the reference electrodes are polarized in opposite directions in pairs.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the measuring element (15) is a strain gauge attached to the bending transducer.

8. The device according to claim 7, characterized in that the stretch marks are glued to the bending transducer and the associated connecting lines (16) are printed on the bending transducer.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a plurality of bending transducers are combined to form a segment (22) which is attached to a bar (23) and connected to the voltage and setpoint supply via a plug connection (24) is.

10. The device according to claim 9, characterized in that the segment (22) also carries the evaluation and control units (17) of the control circuits (20) for the bending transducers of this segment.