CH699425B1 - Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers. - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers weist ein ortsfestes Rückschlussjoch (2) und einen in einer Aufnahmebohrung (22) im Rückschlussjoch (2) beweglich gelagerten Tauchanker (4) auf. Eine um den Tauchanker (4) gewickelte Tauchspule erzeugt ein geschlossenes Magnetfeld, das im Wesentlichen im Tauchanker (4) und im Rückschlussjoch (2) verläuft. Die Aufnahmebohrung (22) und der von ihr aufgenommene Querschnitt des Tauchankers (4) sind derart unterschiedlich geformt, dass der Spalt zwischen dem Rückschlussjoch (2) und dem Tauchanker (4) eine entlang dem Umfang des Tauchankers (4) nicht konstante Breite aufweist. Der Spalt ist derart gestaltet, dass sich alle radial auf den Tauchanker (4) wirkenden magnetischen Kräfte gegenseitig aufheben So kann das Rückschlussjoch (2) platzsparend, z.B. C-förmig, ausgebildet werden.

Description

  Fachgebiet

  

[0001]    Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet des Trennens von fadenförmigem Gut. Sie betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen, vorzugsweise längsbewegten Körpers gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Ihr bevorzugter Einsatz ist in Garnreinigern, wie sie zur Überwachung und Gewährleistung der Garnqualität auf Spinn- oder Spulmaschinen üblich sind.

Stand der Technik

  

[0002]    Aus der WO-00/06 479 A1 ist beispielsweise eine gattungsgemässe Schneidvorrichtung bekannt, bei der, wie auch bei bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art, ein senkrecht zur Längsrichtung des längsbewegten fadenförmigen Körpers hin und her bewegbares Schneidmesser vorgesehen ist, das mit einer feststehenden Gegenhaltung zusammenwirkt. Zum Schneiden des längsbewegten fadenförmigen Körpers wird das Schneidmesser auf die Gegenhaltung zu bewegt, bis es auf die Gegenhaltung aufprallt. Dadurch wird ein Schnitt im Körper bewirkt. Dann wird das Schneidmesser in seine Ausgangslage zurück bewegt, wo es verharrt, bis ein neuer Schnitt fällig wird. Solche Schneidvorrichtungen sind insbesondere in der Textilindustrie sehr verbreitet und zum Schneiden von Garnen, Vorgarnen, Bändern usw. vorgesehen.

   Sie werden in automatischen Vorrichtungen zur Überwachung und Gewährleistung der Garnqualität, so genannten Garnreinigern, eingebaut.

  

[0003]    Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schneidvorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik, etwa der WO-00/06 479 A1, bekannt ist, wie sie aber auch gemäss der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein kann. Die Schneidvorrichtung beinhaltet einen Träger 1. Ein Rückschlussjoch 2, eine zylindrische Tauchspule 3 und ein zylindrischer, entlang seiner Längsachse beweglicher Tauchanker 4 bilden einen Antrieb für einen Messerhalter 5 und so auch für ein Schneidmesser 6. Eine Gegenhaltung oder ein Amboss 7 ist im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 als ein Teil des Trägers 1 ausgebildet. Der Amboss 7 weist eine gehärtete Fläche 8 auf, vor der ein längsbewegter fadenförmiger Körper 9, wie hier beispielsweise ein Garn, in Richtung eines Pfeils 90 vorbeibewegt wird.

   Am Träger 1 erkennt man Teile von zwei Schraubverbindungen 11 und 12, über welche die Vorrichtung beispielsweise auf einer Textilmaschine wie einer Spinn- oder Spulmaschine befestigt werden kann. Das Schneidmesser 6 ist vorzugsweise fest mit dem Messerhalter 5 verbunden, der seinerseits hier über eine lösbare formschlüssige Verbindung 51 mit einem Stössel, der einen Fortsatz des Tauchankers 4 bildet, verbunden ist. Es ist an sich bekannt, und deshalb hier nicht näher dargestellt, dass die Tauchspule 3 Windungen aufweist, die über Leitungen an eine in dieser Figur nicht gezeigte Steuerschaltung angeschlossen sind, über die die Tauchspule 3 angesteuert wird, um das Schneidmesser 6 zu betätigen.

  

[0004]    In Fig. 2 sind wesentliche Teile der Schneidvorrichtung von Fig. 1dargestellt. Die Ansicht ist eine andere als in Fig. 1: Während in Fig. 1 eine Ansicht von links vorn abgebildet ist, zeigt Fig. 2 eine Ansicht von rechts hinten. Ausserdem ist die Ansicht von Fig. 2teilweise offen gelegt; insbesondere ist die Tauchspule 3 nicht eingezeichnet, so dass ein Blick in den von der Tauchspule 3 umschlossenen Innenraum freigegeben ist. Ein vorderes Ende 41 des Tauchankers 4 ist konisch ausgebildet und kann von einem entsprechend komplementär ausgebildeten, zylindrischen, entlang einer Längsachse ausgerichteten Aufnahmestück 21 des Rückschlussjochs 2 aufgenommen werden.

   Der Tauchanker 4 setzt sich in einem Stössel 43 fort, der vorn aus dem Rückschlussjoch 2 herausragt und den Messerhalter 5 sowie das Schneidmesser 6 (in Fig. 2 der Einfachheit halber nicht eingezeichnet) trägt. Der Stössel 43 hat eine rein mechanische Funktion; er darf nicht aus einem ferromagnetischen Material bestehen, um die weiter unten beschriebene magnetische Wirkungsweise des Systems nicht zu stören. Zu erkennen ist auch ein Teil einer Rückholfeder 49, die während der Schneidbewegung gespannt wird und nach dem Schneidvorgang den Tauchanker 4 wieder in die in Fig. 2dargestellte Ausgangslage drückt.

  

[0005]    Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Schneidvorrichtung, die in Fig. 2 perspektivisch dargestellt ist. Einander entsprechende Teile werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und brauchen hier nicht nochmals erklärt zu werden. Eine Längsachse des Tauchankers 4 ist mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet.

  

[0006]    Fig. 4 zeigt eine Ansicht der Schneidvorrichtung, die in Fig. 2perspektivisch dargestellt ist, von hinten. Gut erkennbar sind in dieser Ansicht der kreisrunde Querschnitt des Tauchankers 4 und eine zu seiner Aufnahme passend kreisrund ausgebildete Aufnahmebohrung 22 im Rückschlussjoch 2.

  

[0007]    Um einen längsbewegten fadenförmigen Körper 9 (Fig. 1) zu reinigen, d.h. so zu schneiden, dass fehlerhafte Teile daraus entfernt werden, wird ein Schnitt erzeugt, für den das Schneidmesser 6 möglichst schnell und mit genügend Kraft oder hoher kinetischer Energie auf die Gegenhaltung oder den Amboss 7 zu bewegt wird. Der fadenförmige Körper 9 wird dabei zwischen Schneidmesser 6 und Amboss 7 auf der Fläche 8 eingeklemmt und vom Schneidmesser 6 durchgetrennt. Der Antrieb der Schneidvorrichtung beruht auf dem Prinzip der magnetischen Reluktanz. Der Tauchanker 4 (Fig. 2-4) und das Rückschlussjoch 2 bestehen jeweils aus einem ferromagnetischen Material. Sie bilden zusammen einen ferromagnetischen Kern, der teilweise von der Tauchspule 3 umschlossen ist.

   In der Ausgangsposition befindet sich eine Lücke 44 zwischen dem vorderen Ende 41 des Tauchankers 4 und dem hinteren Ende des Aufnahmestücks 21. Zum Auslösen des Schneidvorgangs wird die Tauchspule 3 bestromt, wodurch in jedem der beiden C-förmigen Bügel des Rückschlussjochs 2 ein geschlossenes Magnetfeld erzeugt wird. Die magnetische Feldenergie des Systems ist umso kleiner, je kleiner die Lücke 44 ist. Das System tendiert zur Minimierung seiner magnetischen Feldenergie und somit zu einer Verringerung der Lücke 44, so dass der Tauchanker 4 zum Aufnahmestück 21 hin beschleunigt wird. Diese Beschleunigung bewirkt den Schnitt. Nach dem Schnitt kann der Tauchanker 4 durch die Rückholfeder 49 in die Ausgangslage zurück gebracht werden.

  

[0008]    Gemäss der WO-00/06 479 A1 hat der Tauchanker 4 die Form eines Kreiszylinders, und das Rückschlussjoch 2 ist spiegelsymmetrisch bezüglich einer horizontalen Ebene, welche die Tauchankerachse 40 beinhaltet, aufgebaut. Die Spiegelsymmetrie des Systems hat den Vorteil, dass keine vertikalen Kräfte, die zu Reibung und Verschleiss führen würden, auf den Tauchanker 4 wirken. Ihr Nachteil ist, dass das Rückschlussjoch 2 viel Platz einnimmt. Ein geringer Platzbedarf ist aber gerade für Garnreiniger, die in Spinn- oder Spulmaschinen eingebaut werden müssen, ein wichtiges Erfordernis.

  

[0009]    Ein weiterer Nachteil der aus der WO-00/06 479 A1 bekannten Schneidvorrichtung ist darin zu sehen, dass die Kraft, welche den Tauchanker 4 beschleunigt, stark von der Länge L der Lücke 44 abhängt (nämlich näherungsweise zum inversen Quadrat der Lückenlänge L proportional ist). Am Anfang der Beschleunigung, bei grosser Lücke 44, ist die Kraft sehr klein und bleibt lange Zeit klein. Erst in einer kurzen Endphase der Bewegung, bei kleiner Lücke 44, wirkt eine grosse Kraft auf den Tauchanker 4. Diese Abhängigkeit der Kraft von der Lückenlänge L hat eine relativ langsame Beschleunigung des Tauchankers 4 und damit eine Ineffizienz des Systems zur Folge. Die Beschleunigung kann durch die Anordnung einer Rückholfeder 49 noch vermindert werden, wenn diese mit zunehmender Auslenkung des Tauchankers 4 immer stärker vorgespannt wird.

   Um den Tauchanker 4 stark beschleunigen zu können, werden im Tauchanker 4 und im Rückschlussjoch 2 hohe Magnetfeldspitzen erzeugt, die aber nur in einem kurzen Bereich des Hubes des Tauchankers 4 ihre volle Wirkung entfalten können. Auf solche Magnetfeldspitzen müssen der Tauchanker 4 und das Rückschlussjoch 2 ausgelegt sein, was wiederum zu einer unnötig grossen Dimensionierung führt.

Darstellung der Erfindung

  

[0010]    Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schneidvorrichtung zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist. Die Schneidvorrichtung soll insbesondere platzsparender als die aus dem Stand der Technik bekannten Schneidvorrichtungen sein. Ausserdem soll das Schneidmesser schneller und effizienter beschleunigt werden.

  

[0011]    Diese und andere Aufgaben werden durch die Schneidvorrichtung gelöst, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Ebenfalls beansprucht ist eine Garnreinigungsvorrichtung, welche die erfindungsgemässe Schneidvorrichtung beinhaltet.

  

[0012]    Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers beinhaltet ein ortsfestes Element und ein bewegliches, mit einem Antrieb versehenes Element, deren Zusammenwirken einen Schnitt im fadenförmigen Körper verursacht. Der Antrieb weist eine Tauchspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes sowie ein ortsfestes Rückschlussjoch und einen in einer Aufnahmebohrung im Rückschlussjoch beweglich gelagerten, mit dem beweglichen Element wirkverbundenen Tauchanker auf. Die Tauchspule, das Rückschlussjoch und der Tauchanker sind derart beschaffen und in Bezug aufeinander angeordnet, dass das Magnetfeld geschlossen ist und im Wesentlichen im Tauchanker und im Rückschlussjoch verläuft.

   Die Aufnahmebohrung und der von ihr aufgenommene Querschnitt des Tauchankers sind derart unterschiedlich geformt, dass ein Spalt zwischen dem Rückschlussjoch und dem Tauchanker eine entlang dem Umfang des Tauchankers nicht konstante Breite aufweist. Der Spalt ist derart gestaltet, dass sich alle radial auf den Tauchanker wirkenden magnetischen Kräfte gegenseitig aufheben. Dies hat den Vorteil, dass das Rückschlussjoch asymmetrisch, z.B. C-förmig oder U-förmig, gestaltet werden kann, ohne dass dadurch asymmetrische Kräfte entstünden. Dadurch kann gegenüber dem Stand der Technik viel Platz eingespart werden.

  

[0013]    Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers beinhaltet ein ortsfestes Element und ein bewegliches, mit einem Antrieb versehenes Element, deren Zusammenwirken einen Schnitt im fadenförmigen Körper verursacht. Der Antrieb weist eine Tauchspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes sowie ein ortsfestes Rückschlussjoch und einen in einer Aufnahmebohrung im Rückschlussjoch beweglich gelagerten, mit dem beweglichen Element wirkverbundenen Tauchanker auf. Die Tauchspule, das Rückschlussjoch und der Tauchanker sind derart beschaffen und in Bezug aufeinander angeordnet, dass das Magnetfeld geschlossen ist und im Wesentlichen im Tauchanker und im Rückschlussjoch verläuft.

   Der Tauchanker ist bezüglich des Rückschlussjochs derart angeordnet, dass eine während der gesamten Bewegung des Tauchankers konstante Kraft auf den Tauchanker ausgeübt wird. Dadurch erreicht man eine grössere Beschleunigung in der Anfangsphase der Bewegung und insgesamt eine kürzere Reaktionszeit.

  

[0014]    Eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers beinhaltet ein ortsfestes Element und ein bewegliches, mit einem Antrieb versehenes Element, deren Zusammenwirken einen Schnitt im fadenförmigen Körper verursacht. Der Antrieb weist eine Tauchspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes und einen beweglich gelagerten, mit dem beweglichen Element wirkverbundenen Tauchanker auf. Mindestens ein Magnet ist auf dem Tauchanker befestigt, welcher Magnet mit dem von der Tauchspule erzeugten Magnetfeld zusammenwirkt. Die zwischen dem Magneten und der Tauchspule erzeugten Kräfte beschleunigen den Tauchanker und somit das bewegliche Element, können in der Anfangsphase und/oder in der Endphase der Schneidbewegung hohe Beschleunigungskräfte erreicht werden.

   Die zwischen dem Magneten und der Tauchspule erzeugte Kraft kann eine Zusatzkraft sein, welche die oben beschriebene, durch die Tauchspule auf den Tauchanker bereits ausgeübte Kraft ergänzt oder unterstützt. Dadurch können vor allem in der Anfangsphase und/oder in der Endphase der Schneidbewegung hohe Beschleunigungskräfte erreicht werden. Trotzdem kann der Tauchanker für insgesamt kleinere Kräfte ausgelegt werden, denn die gebotene gleichmässige Kraftentfaltung über den ganzen Hub des Tauchankers erlaubt es, den Tauchanker auch dann stark zu beschleunigen, wenn auf ausgeprägte Magnetfeldspitzen verzichtet wird. Alternativ kann aber die zwischen dem Magneten und der Tauchspule erzeugte Kraft als einzige Beschleunigungskraft für die zum Schneiden benötigte Beschleunigung des beweglichen Elementes verantwortlich sein.

  

[0015]    Das bewegliche Element kann ein Schneidmesser sein und das ortsfeste Element ein Amboss, oder umgekehrt. Der Vorteil eines beweglichen Amboss kann darin bestehen, dass der Amboss - im Gegensatz zu einem beweglichen Schneidmesser - nicht verdrehfest geführt zu werden braucht und die Vorrichtung somit einfacher gestaltet werden kann.

  

[0016]    Die erfindungsgemässe Garnreinigungsvorrichtung beinhaltet eine Messeinheit für mindestens einen Parameter eines längsbewegten Garns und eine von der Messeinheit gesteuerte Schneidvorrichtung zum Schneiden des Garns. Die Schneidvorrichtung ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung, wie sie oben diskutiert wurde und nachfolgend näher erläutert wird.

Aufzählung der Zeichnungen

  

[0017]    Im Folgenden wird die Erfindung und zum Vergleich auch der Stand der Technik mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
<tb>Fig. 1<sep>zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schneidvorrichtung gemäss dem Stand der Technik oder gemäss der vorliegenden Erfindung.


  <tb>Fig. 2, 3 und 4<sep>zeigen Teile einer Schneidvorrichtung gemäss dem Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht, im Längsschnitt bzw. in einer Ansicht von hinten.


  <tb>Fig. 5, 6 und 7<sep>zeigen Teile einer erfindungsgemässen Schneidvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, im Längsschnitt bzw. in einer Ansicht von hinten.


  <tb>Fig. 8<sep>zeigt weitere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung in einer Ansicht von hinten.


  <tb>Fig. 9<sep>zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung mit konstanter Beschleunigungskraft.


  <tb>Fig. 10 und 11<sep>zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung mit Dauermagnet in einer perspektivischen Ansicht bzw. im Längsschnitt.


  <tb>Fig. 12 und 13<sep>zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung mit Dauermagneten in einer perspektivischen Ansicht bzw. im Längsschnitt.


  <tb>Fig. 14, 15 und 16<sep>zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung mit Dauermagneten im Längsschnitt.

Ausführung der Erfindung

  

[0018]    Die Fig. 5-7 zeigen wesentliche Teile einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung in Ansichten, die denjenigen der Fig. 1-4entsprechen. Viele Elemente und Funktionen sind analog zu denjenigen des anhand der Fig. 2-4diskutierten Stands der Technik und werden hier nicht mehr ausführlich erklärt. Einander in ihrer Funktion entsprechende Elemente werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei die Bezugszeichen in den Fig. 2-4mit einem Apostroph versehen sind, um anzuzeigen, dass es sich um Stand der Technik handelt. Sofern es sich um solche analogen Elemente handelt, erläutert also die Beschreibung der Fig. 2-4 auch Elemente der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung.

   Weitere Elemente der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung, wie etwa der Messerhalter 5, das Schneidmesser 6 oder der Amboss 7 sind aus dem Stand der Technik bekannt und können direkt übernommen werden, z.B. aus der Schneidvorrichtung von Fig. 1.

  

[0019]    Der Antrieb der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung beruht, wie beim Stand der Technik, auf dem Prinzip der magnetischen Reluktanz. Zu diesem Zweck beinhaltet die erfindungsgemässe Schneidvorrichtung einen entlang seiner Längsachse 40 beweglichen Tauchanker 4, ein Rückschlussjoch 2 und eine Tauchspule 3. Ein vorderes Ende 41 des Tauchankers 4 ist keilförmig ausgebildet und kann von einem passend komplementär ausgebildeten Aufnahmestück 21 des Rückschlussjochs 2 aufgenommen werden. Der Tauchanker 4 setzt sich nach vorn in einem Stössel 43 fort, der aus dem Rückschlussjoch 2 herausragt und an dem ein (in Fig. 5-7 nicht dargestelltes) Schneidmesser 6 befestigt sein kann. Tauchanker 4 und Rückschlussjoch 2 bestehen vorzugsweise jeweils aus einem ferromagnetischen Material, während das Material des Stössels 43 nicht ferromagnetisch ist.

  

[0020]    Im Gegensatz zum Stand der Technik sind bei der erfindungsgemässen Vorrichtung der Tauchanker 4 und die ihn aufnehmende hintere Aufnahmebohrung 22 im Rückschlussjoch 2 nicht vollständig zueinander komplementär ausgebildet, was in der Fig. 7 besonders gut sichtbar ist. Der Spalt zwischen dem Rückschlussjoch 2 und dem Tauchanker 4 weist eine entlang dem Umfang des Tauchankers 4 nicht konstante Breite auf. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5-7bildet der Querschnitt des Tauchankers 4 ein Rechteck, dessen vertikal verlaufende Seiten länger, z.B. zwei- bis achtmal so lang, sind wie dessen horizontal verlaufende Seiten. Die Querschnittfläche wird vorzugsweise etwa gleich gewählt wie beim kreiszylindrischen Tauchanker 4 gemäss dem Stand der Technik, so dass die magnetischen Eigenschaften ungefähr dieselben sind.

   Der Querschnitt der hinteren Aufnahmebohrung 22 ist oval, so dass entlang der seitlichen, langen Seiten des Tauchankers 4 möglichst schmale Spalte 23, bei den kurzen Seiten jedoch breite Spalte 24 entstehen. Durch diese inhomogene Dimensionierung der Spalte 23, 24 wird ein inhomogener Übertritt des Magnetfeldes vom Rückschlussjoch 2 in den Tauchanker 4 (bzw. umgekehrt) erreicht. Die magnetische Flussdichte ist an den langen Seiten des Tauchankers 4 gross, an den kurzen Seiten hingegen verschwindend klein. Daher wirken keine vertikalen Kräfte auf den Tauchanker 4. Mit anderen Worten: Der Spalt zwischen dem Rückschlussjoch 2 und dem Tauchanker 4 ist derart gestaltet, dass sich alle radial auf den Tauchanker 4 wirkenden magnetischen Kräfte gegenseitig aufheben.

   Dies hat den Vorteil, dass das Rückschlussjoch 2 in vertikaler Richtung, d.h. bezüglich einer horizontalen Ebene, welche die Längsachse 40 des Tauchankers 4 beinhaltet, asymmetrisch gestaltet werden kann, ohne dass dadurch asymmetrische vertikale Kräfte entstünden. Die Asymmetrie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5-7besteht darin, dass der untere Bügel des Rückschlussjoches weggelassen wurde. Dadurch kann gegenüber dem Stand der Technik (vgl. Fig. 1-4) viel Platz eingespart werden. Hingegen kann die Vorrichtung bezüglich einer Symmetriefläche, welche die Längsachse 40 des Tauchankers 4 und das Rückschlussjoch 2 beinhaltet, im Wesentlichen symmetrisch sein.

  

[0021]    Selbstverständlich kann die erfindungsgemässe Vorrichtung mit anderen als den in Fig. 7beispielhaft angegebenen Querschnitten realisiert werden. Fig. 8(a) zeigt eine Ausführungsform, in welcher der Tauchanker 4 einen elliptischen Querschnitt aufweist. Die hintere Aufnahmebohrung 22 ist dem Tauchanker 4 in den seitlichen Bereichen, in denen die Seitenflächen des Tauchankers 4 ungefähr vertikal verlaufen, angepasst. Im oberen und unteren Bereich, in denen die Seitenflächen des Tauchankers ungefähr horizontal verlaufen, ist jedoch für einen genügend grossen Spalt 23 zwischen Tauchanker 4 und Rückschlussjoch 2 gesorgt. Analoges gilt für die Ausführungsform von Fig. 8(b), wo jedoch der Tauchanker 4 einen kreisrunden Querschnitt aufweist.

   Bevorzugt wird ein länglicher Querschnitt des Tauchankers 4 wie in Fig. 7 und 8(a), d.h. ein Querschnitt, der in einer ersten (hier: der vertikalen) Richtung, entlang welcher der Spalt 23 zwischen dem Tauchanker 4 und dem Rückschlussjoch 2 klein ist, länger ist als in einer zweiten, dazu senkrechten (hier: der horizontalen) Richtung. Dies hat den Vorteil, dass auch entlang der ersten Richtung eine magnetische Sättigung vermieden wird. In Fig. 8(c)ist eine Ausführungsform dargestellt, in welcher die Aufnahmebohrung 4 nicht geschlossen, sondern nach unten offen ist.

  

[0022]    Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine möglichst während der gesamten Bewegung konstante Kraft auf den Tauchanker 4 ausgeübt. Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei welcher dies zutrifft, ist in Fig. 9 dargestellt. Wie die Ausführungsformen der vorhergehenden Figuren, so weist auch diese Ausführungsform ein Rückschlussjoch 2, eine (nicht eingezeichnete) Tauchspule und einen zylindrischen, entlang seiner Längsachse 40 beweglichen Tauchanker 4 als Antrieb für einen Messerhalter auf. Im Gegensatz zu den Fig. 2-8hat jedoch das Rückschlussjoch 2 an seinem vorderen Teil kein Aufnahmestück, dem sich der Tauchanker 4 annähert, sondern eine vordere Aufnahmebohrung 25, durch die der Tauchanker 4 hindurch bewegbar ist, ähnlich wie die hintere Aufnahmebohrung 22 im hinteren Teil des Rückschlussjochs 2.

   In der Ausgangsposition, wie sie in Fig. 9dargestellt ist, befindet sich der Tauchanker 4 ausserhalb oder zumindest nur teilweise in der vorderen Aufnahmebohrung 25.

  

[0023]    Zum Auslösen des Schneidvorgangs wird die Tauchspule bestromt, wodurch geschlossene Magnetfelder erzeugt werden. Die magnetische Feldenergie des Systems ist umso kleiner, je mehr die vordere Aufnahmebohrung 25 mit ferromagnetischem Material ausgefüllt ist. Das System tendiert zur Minimierung seiner magnetischen Feldenergie und somit zu einem Ausfüllen der vorderen Aufnahmebohrung 25 mit dem Tauchanker 4, so dass der Tauchanker 4 in die vordere Aufnahmebohrung 25 hinein beschleunigt wird. Berechnungen zeigen, dass die so auf den Tauchanker 4 ausgeübte Kraft unabhängig von seiner Position ist. Auf den Tauchanker 4 wirkt also während seiner gesamten Bewegung eine annähernd konstante Beschleunigungskraft. Dies hat den Vorteil, dass der Tauchanker 4 schon von Anfang an mit relativ grosser Kraft beschleunigt wird und der Schnitt somit schneller stattfindet.

   Im Gegensatz dazu nimmt in den Ausführungsformen der Fig. 2-8 die Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat der Länge L der Lücke 44, 44 zu. Die Beschleunigung ist also zu Beginn der Bewegung, für grosse Lücken 44, 44, sehr klein und nimmt erst für kleine Lücken 44, 44 stark zu. Bei einem solchen Kraftverlauf erfolgt der Schnitt später als beim annähernd konstanten Kraftverlauf gemäss Fig. 9.

  

[0024]    Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Tauchankermagnet durch einen zusätzlichen Magneten ergänzt, der auf dem Tauchanker befestigt ist. Die Fig. 10und 11zeigen in vereinfachter perspektivischer Darstellung bzw. in einem Längsschnitt eine dementsprechende erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Auf dem Tauchanker 4 ist, in seiner Längsrichtung gesehen, zwischen dem Schneidmesser 6 und einem dem Schneidmesser 6 zugewandten Ende 14 der Tauchspule 3 ein Dauermagnet 15 mit zylindrischer Form angeordnet. Dieser weist im Bereich der einen Endfläche einen Süd-Pol (nachfolgend nur noch S-Pol genannt) auf, der der Tauchspule 3 zugekehrt ist. Sein Nord-Pol (nachfolgend nur noch N-Pol genannt) im Bereiche der anderen Endfläche ist dem Schneidmesser 6 zugekehrt.

   Die Tauchspule 3 ist so ausgebildet, dass an ihrem Ende 14 ein S-Pol gebildet wird, wenn die Tauchspule 3 unter Spannung gesetzt ist, so dass diese von einem Strom durchflossen wird. Dementsprechend bildet sich unter diesen Umständen am anderen, vom Schneidmesser 6 abgewandten Ende 16 der Tauchspule 3 ein N-Pol. Vorteilhaft, aber nicht notwendig, ist ein ferromagnetischer Kern 31 im Inneren der Tauchspule 3, welcher den Tauchanker 4 umhüllt; er verstärkt das Magnetfeld.

  

[0025]    Für einen Schneidvorgang wird die Tauchspule 3 so erregt, dass sich S-Pole und N-Pole gemäss Fig. 10und 11bilden. Da sich gleiche Pole abstossen, erzeugen die beiden S-Pole des Dauermagneten 15 und der Tauchspule 3 eine Kraft, welche in Richtung eines Pfeils 18 wirkt und den Tauchanker 4 beschleunigt. In der Ruhestellung und bei stromloser Tauchspule 3 sollen die beiden S-Pole möglichst nahe beieinander liegen, d. h. der Dauermagnet 15 soll unmittelbar an das Ende 14 der Tauchspule 3 anschliessen. So entsteht die grösste Kraft in Richtung des Pfeils 18 in der Anfangsphase der Bewegung des Tauchankers 4, womit er stärker beschleunigt wird und bis zum Auftreffen des Schneidmessers 6 auf den Amboss 7 eine höhere kinetische Energie erzeugt.

   Ist der Schnitt erfolgt, kann der Stromfluss in der Tauchspule 3 unterbrochen werden, so dass diese einer Rückwärtsbewegung, wie sie beispielsweise durch eine hier nicht näher dargestellte Rückholfeder bewirkt werden kann, keinen Widerstand entgegensetzt. Alternativ kann eine aktive Rückstellung des Tauchankers 4 durch Umkehrung des Stromflusses in der Tauchspule 3 erfolgen.

  

[0026]    Die Fig. 12 und 13 zeigen ebenfalls in perspektivischer Darstellung bzw. in einem Längsschnitt eine zweite Ausführungsform mit zwei Dauermagneten. Auf dem Tauchanker 4 ist, in seiner Längsrichtung gesehen, zwischen dem Schneidmesser 6 und dem dem Schneidmesser 6 zugewandten Ende 14 der Tauchspule 3 ein erster Dauermagnet 15 angeordnet. Dieser weist einen S-Pol auf, der der Tauchspule 3 zugekehrt ist. Sein N-Pol ist dem Schneidmesser 6 zugekehrt. Die Tauchspule 3 ist so ausgebildet, dass an ihrem Ende 14 ein S-Pol gebildet wird, wenn die Tauchspule 3 unter Spannung gesetzt ist, so dass diese von einem Strom durchflossen wird. Dementsprechend bildet sich unter diesen Umständen am Ende 16 der Tauchspule 3 ein N-Pol. Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform auf dem Tauchanker 4 ein zweiter Dauermagnet 17 angeordnet.

   Sein S-Pol ist der Tauchspule 3 zugekehrt und sein N-Pol ist von der Tauchspule 3 abgewandt.

  

[0027]    Wird gemäss der zweiten Ausführungsform der Fig. 12, 13ein zweiter Dauermagnet 17 auf dem Tauchanker 4 angeordnet, so wird die oben beschriebene Wirkung noch verstärkt, da der S-Pol des zweiten Dauermagneten 17 vom N-Pol der Tauchspule 3 an deren Ende 16 angezogen wird. Allerdings soll hier in der Ruhestellung ein Abstand 20 vorgesehen werden, der durch die Hubbewegung des Tauchankers 3 in Richtung des Pfeils 18 beim Schneiden verkleinert wird, der aber nur so gross ist, dass eine möglichst grosse Kraft in Richtung des Pfeils 18 wirkt, wenn die Tauchspule 3 angeregt wird. Je näher der zweite Dauermagnet 17 an die Tauchspule 3 heranrückt, desto kleiner wird beispielsweise die Anziehungskraft zwischen dem S-Pol des zweiten Dauermagneten 17 und dem N-Pol der Tauchspule 3.

   Der Verlauf der Anziehungskräfte zwischen ungleichen Polen und der Abstossungskräfte zwischen gleichen Polen ist bekannterweise eine Funktion des Abstandes. Die grössten Kräfte sind in einem bestimmten Abstand zu erwarten und nehmen mit einer Verkürzung oder Erhöhung des Abstandes ab. Deshalb sollen in dieser Ausführungsform Abstände 19 und 20 in der Ruhestellung so aufeinander abgestimmt sein, dass die Unterstützung der Schneidbewegung durch die Dauermagnete 15 und 17 optimal ist. Der erste Dauermagnet 15 soll in der Ruhestellung vorzugsweise so nahe an der Tauchspule 3 angeordnet sein, dass beim Auslösen der Schneidbewegung die Kraftübertragung auf den Tauchanker 4 optimal ist und mit fortschreitender Bewegung und vergrössertem Abstand 19 abnimmt.

   Der zweite Dauermagnet 17 soll dagegen in der Ruhestellung vorzugsweise so weit weg von der Tauchspule 3 angeordnet sein, dass beim Auslösen der Schneidbewegung die Kraftübertragung auf den Tauchanker 4 nicht optimal ist und mit fortschreitender Bewegung und verkleinertem Abstand 20 zunimmt. So ergibt sich durch die einerseits abnehmende und andererseits zunehmende Kraft eine insgesamt annähernd konstante Kraft auf den Tauchanker 4, die durch die Dauermagnete 15 und 17 erzeugt wird.

  

[0028]    Mit der Anordnung der Fig. 12, 13 kann mit geringeren Strömen in der Tauchspule 3 gearbeitet werden. Wenn der Strom durch die Entladung eines Kondensators abgegeben wird, wie dies aus der WO-2000/06 479 A1 bekannt ist, braucht der Kondensator nur auf kleinere Kapazitäten ausgelegt zu werden. Ferner kann in dieser Ausführungsform durch Umpolung des Stromes in der Tauchspule 3 eine Rückholbewegung eingeleitet werden, was eine Rückholfeder erübrigt. In diesem Falle sind die Pole S, N der Tauchspule 3 im Vergleich zu den Fig. 12, 13 vertauscht. Alternativ besteht hier die Möglichkeit, nur eine schwache Rückholfeder einzusetzen, die nach einem kurzen Stromstoss in Gegenrichtung in der Tauchspule 3 den Tauchanker 4 in der Ruhelage hält, aber zu schwach ist, um diesen rasch in die Ruhestellung zu bringen.

   Ohne Rückholfeder könnte auch ein schwacher Ruhestrom den Tauchanker 3 in der Ruhestellung halten.

  

[0029]    In der dritten Ausführungsform von Fig. 14sind die Dauermagnete 15 und 17 zusammen mit der Tauchspule 3 so gestaltet, dass die Dauermagnete 15 und 17 in der gezeigten Ruhestellung teilweise in die Tauchspule 3 hineinragen. Bei dieser dritten Ausführungsform ist die Wirkungsweise im Prinzip dieselbe wie für die beiden Ausführungen gemäss den Fig. 10-13; die Dauermagnete 15 und 17 sind aber im Vergleich zu Fig. 3 umgekehrt gepolt, da jeweils ein Pol sich in Ruhestellung im Inneren der Tauchspule 3 befindet. Die Dauermagnete 15 und 17 sollen jeweils kürzer als die Tauchspule 3 sein. Hier bestimmen insbesondere diejenigen Pole, die näher bei den Enden 14 und 16 der Tauchspule 3 liegen, die Kraftübertragung auf den Tauchanker 4.

  

[0030]    Eine vierte Ausführungsform ist in Fig. 15schematisch dargestellt. Ein Dauermagnet 17 ist am hinteren Ende des beweglichen Tauchankers 4 befestigt. Dem Dauermagneten 17 ist ein ortsfestes ferromagnetisches Gegenstück 27 zugeordnet, welches magnetisch mit dem (in Fig. 15 nicht eingezeichneten) Rückschlussjoch 2 verbunden ist und vorzugsweise einen Teil desselben bildet. Der Dauermagnet 17 und das Gegenstück 27 sind vorzugsweise durch einen nicht-ferromagnetischen Abstandshalter 28 voneinander getrennt, der am Dauermagneten 17 oder am Gegenstück 27 angebracht sein kann. Fliesst ein entsprechend gerichteter Strom durch die Tauchspule 3, so wird der Dauermagnet 17 vom Gegenstück 27 abgestossen und von der Tauchspule 3 bzw. ihren ferromagnetischen Kern 31 angezogen, was wiederum die Beschleunigung des Tauchankers 4 unterstützt.

  

[0031]    Analog zur vierten Ausführungsform von Fig. 15 funktioniert eine fünfte, in Fig. 16 schematisch dargestellten Ausführungsform. Hier befindet sich der Dauermagnet 17 im Inneren der kernlosen Tauchspule 3. Zwischen Tauchspule 3 und Dauermagnet 17 kann eine Führungsbüchse 32 vorgesehen sein.

  

[0032]    Obwohl in den Fig. 10-16 Ausführungen mit Permanent- oder Dauermagneten 15, 17 gezeigt sind, ist es möglich, als Magnete Elektromagnete, z.B. stromdurchflossene Spulen, zu verwenden. Diese müssen elektrische Anschlüsse aufweisen. Solche Anschlüsse können durch an sich bekannte Schleifkontakte oder Leitungen erstellt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die geforderte Hubbewegung des Schneidmessers 6 sehr beschränkt ist. Denkbar ist auch eine Anordnung gemäss der Fig. 10, bei welcher der Dauermagnet 15, wie aus der Fig. 14 bekannt, teilweise in die Tauchspule 3 eintaucht. Der Dauermagnet 15 wäre dann wie in Fig. 14 gezeigt gepolt.

  

[0033]    Die Tauchanker 4 in den Ausführungsformen der Fig. 10-16können wahlweise entweder aus einem ferromagnetischen oder aus einem nicht-ferromagnetischen Material bestehen. Besteht der Tauchanker 4 aus einem ferromagnetischen Material, erfährt er unabhängig von den Dauermagneten 15, 17 schon eine Beschleunigungskraft, wie sie anlässlich der Fig. 2-9 beschrieben ist. In diesem Fall ist die zwischen den Dauermagneten 15, 17 und Tauchspule 3 erzeugte Kraft eine Zusatzkraft, welche die durch die Tauchspule 3 auf den Tauchanker 4 bereits ausgeübte Kraft ergänzt oder unterstützt. Besteht jedoch der Tauchanker aus einem nicht-ferromagnetischen Material, ist die zwischen den Dauermagneten 15, 17 und Tauchspule 3 erzeugte Kraft als einzige Beschleunigungskraft für die zum Schneiden benötigte Beschleunigung des Schneidmessers 6 verantwortlich.

  

[0034]    In den Fig. 1-16 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, in denen das Schneidmesser 6 beweglich und der Amboss 7 mit seiner Schneidfläche 8 ortsfest ist. Alternativ dazu kann das Schneidmesser 6 ortsfest bezüglich des Trägers 1 (vgl. Fig. 1) bzw. bezüglich der Längsachse 90 des fadenförmigen Körpers 9 angeordnet sein, während der Amboss 7 hin und her beweglich ist. In dieser alternativen Ausführungsform ist der Amboss 7 am beweglichen Tauchanker 4 befestigt, während das Schneidmesser 6 vorzugsweise am Träger 1 befestigt ist. Dies kann Vorteile haben; beispielsweise braucht der Amboss 7 - im Gegensatz zum Schneidmesser 6 - nicht verdrehfest geführt zu werden.

  

[0035]    Es ist für den Fachmann klar, dass die in den Figuren gezeigten Polanordnungen N, S lediglich als ein Beispiel zu verstehen sind. Insbesondere können für andere Ausführungen der Vorrichtung andere Polanordnungen notwendig sein, um die erfindungsgemässe Wirkung zu erreichen.

  

[0036]    Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben diskutierten Ausführungsformen beschränkt. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören. Solche Varianten können z. B. Kombinationen der oben diskutierten Ausführungsformen sein. So ist es möglich und kann es vorteilhaft sein, für den Tauchanker mit länglichem Querschnitt (Fig. 5-8) eine konstante Beschleunigungskraft (Fig. 9) vorzusehen. Der Tauchanker mit länglichem Querschnitt (Fig. 5-8) kann sehr wohl mit die Beschleunigung unterstützenden zusätzlichen Magneten (Fig. 10-16) kombiniert werden. Ebenso kann die Anordnung mit konstanter Beschleunigungskraft (Fig. 9) mit die Beschleunigung unterstützenden zusätzlichen Magneten (Fig. 10-16) ausgerüstet werden.

   Schliesslich können Tauchanker mit länglichem Querschnitt (Fig. 5-8), die Anordnung mit konstanter Beschleunigungskraft (Fig. 9) und die Beschleunigung unterstützenden zusätzlichen Magneten (Fig. 10-16) miteinander in einer einzigen erfindungsgemässen Vorrichtung kombiniert werden.

Bezugszeichenliste

  

[0037]    
<tb>1<sep>Träger


  <tb>11, 12<sep>Schraubverbindungen


  <tb>2, 2<sep>Rückschlussjoch


  <tb>21, 21<sep>Aufnahmestück für vorderes Ende des Tauchankers


  <tb>22, 22<sep>hintere Aufnahmebohrung für Tauchanker


  <tb>23<sep>kleiner Spalt


  <tb>24<sep>grosser Spalt


  <tb>25<sep>vordere Aufnahmebohrung für Tauchanker


  <tb>27<sep>Gegenstück für Dauermagneten


  <tb>28<sep>Abstandshalter


  <tb>3<sep>Tauchspule


  <tb>31<sep>ferromagnetischer Kern der Tauchspule


  <tb>32<sep>Führungsbüchse für Dauermagneten


  <tb>4, 4<sep>Tauchanker


  <tb>40, 40<sep>Längsachse des Tauchankers


  <tb>41, 41<sep>vorderes Ende des Tauchankers


  <tb>43, 43<sep>Stössel


  <tb>44, 44<sep>Lücke zwischen Tauchanker und Aufnahmestück


  <tb>49, 49<sep>Rückholfeder


  <tb>5<sep>Messerhalter


  <tb>51<sep>Verbindung zwischen Messerhalter und Tauchanker


  <tb>6<sep>Schneidmesser


  <tb>7<sep>Amboss


  <tb>8<sep>Schneidfläche


  <tb>9<sep>fadenförmiger Körper


  <tb>90<sep>Bewegungsrichtung des fadenförmigen Körpers


  <tb>14<sep>dem Schneidmesser zugewandtes Ende der Tauchspule


  <tb>15<sep>erster Dauermagnet


  <tb>16<sep>vom Schneidmesser abgewandtes Ende der Tauchspule


  <tb>17<sep>zweiter Dauermagnet


  <tb>18<sep>Richtung der Zusatzkraft


  <tb>19, 20<sep>Abstände zwischen Tauchspule und erstem bzw. zweitem Dauermagnet


  <tb>L<sep>Länge der Lücke

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers (9) mit einem ortsfesten Element (7) und einem beweglichen, mit einem Antrieb versehenen Element (6), deren Zusammenwirken einen Schnitt im fadenförmigen Körper (9) verursacht, welcher Antrieb eine Tauchspule (3) zur Erzeugung eines Magnetfeldes sowie ein ortsfestes Rückschlussjoch (2) und einen in einer Aufnahmebohrung (22) im Rückschlussjoch (2) beweglich gelagerten, mit dem beweglichen Element (6) wirkverbundenen Tauchanker (4) aufweist, wobei die Tauchspule (3), das Rückschlussjoch (2) und der Tauchanker (4) derart beschaffen und in Bezug aufeinander angeordnet sind, dass das Magnetfeld geschlossen ist und im Wesentlichen im Tauchanker (4) und im Rückschlussjoch (2) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (22) und der von ihr aufgenommene Querschnitt des Tauchankers (4)

derart unterschiedlich geformt sind, dass ein Spalt zwischen dem Rückschlussjoch (2) und dem Tauchanker (4) eine entlang dem Umfang des Tauchankers (4) nicht konstante Breite aufweist, und der Spalt derart gestaltet ist, dass sich alle radial auf den Tauchanker wirkenden magnetischen Kräfte gegenseitig aufheben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung bezüglich höchstens einer Symmetriefläche, welche eine Längsachse (40) des Tauchankers (4) beinhaltet, symmetrisch ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Rückschlussjoch (2) ein einziger, im Wesentlichen C-förmiger oder U-förmiger Bügel ist, in dessen einem Ende sich die Aufnahmebohrung (22) befindet, die Vorrichtung bezüglich der Symmetriefläche, welche die Längsachse (40) des Tauchankers (4) und den Bügel beinhaltet, im Wesentlichen symmetrisch ist und der Spalt (24) im Bereich der Symmetriefläche breit ist, während der Spalt (23) in Richtung senkrecht zur Symmetriefläche schmal ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Querschnitt des Tauchankers (4) länglich ist und der Querschnitt der Aufnahmebohrung (22) derart ist, dass entlang der länglichen Richtung schmale Spalte (23), senkrecht dazu jedoch breite Spalte (24) entstehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Querschnitt des Tauchankers (4) ein Rechteck mit zwei langen und zwei kurzen Seiten ist und der Querschnitt der Aufnahmebohrung (22) oval ist, so dass entlang der langen Seiten des Tauchankers (4) schmale Spalte (23), bei den kurzen Seiten jedoch breite Spalte (24) entstehen.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Rückschlussjoch (2) ein entlang einer Längsachse (40) des Tauchankers (4) ausgerichtetes Aufnahmestück (21) für den Tauchanker (4) aufweist und der Tauchanker (4) entlang seiner Längsachse (40) derart beweglich ist, dass eine Länge (L) einer Lücke (44) zwischen dem Tauchanker (4) und dem Aufnahmestück (21) durch die Bewegung veränderlich ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Tauchanker (4) bezüglich des Rückschlussjochs (2) derart angeordnet ist, dass eine während der gesamten Bewegung des Tauchankers (4) konstante Kraft auf den Tauchanker (4) ausgeübt wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Antrieb auf dem Prinzip der magnetischen Reluktanz beruht.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Magnet (15, 17) auf dem Tauchanker (4) befestigt ist, welcher Magnet (15, 17) mit dem von der Tauchspule (3) erzeugten Magnetfeld zusammenwirkt.

10. Garnreinigungsvorrichtung mit einer Messeinheit für mindestens einen Parameter eines längsbewegten Garns (9) und einer von der Messeinheit gesteuerten Schneidvorrichtung zum Schneiden des Garns (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.