CN111212940A - 缝纫机驱动设备 - Google Patents

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Abstract

一种缝纫机驱动设备的磁性编码器系统(2)，包括被磁化的盘(5)、增量轨道(8)以及参考轨道(9)。所述增量轨道(8)整环周地围绕所述盘(5)伸展，并且具有交替的用作增量标记的极部件(10)。所述参考轨道(9)被设计成所述盘(5)上的环区段，并且具有单极(11)。得到了一种例如用于缝纫机的伺服马达的磁性编码器系统(2)。

Description

缝纫机驱动设备
技术领域
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2017 218 354.3的优先权，其内容通过参考合并于此。
本发明涉及一种缝纫机驱动设备。本发明还涉及一种带有根据本发明的缝纫机驱动设备的缝纫机。
背景技术
特别是由DE 197 14 520 A1和US 5,860,377 A已知一种缝纫机驱动设备。
发明内容
因此本发明的目的是，改进已知的现有技术，从而缝纫机驱动设备可简单且成本低廉地制造以及同时可功能可靠地操作。
该目的通过一种根据权利要求1的特征的缝纫机驱动设备来实现。
根据本发明的缝纫机驱动设备具有参考轨道，该参考轨道包括单极。术语“单极”是指参考轨道的磁化，其中，一个极的磁通密度在量值上具有比于是可忽略不计的相反极的磁通密度大很多的峰值。实际上唯一地起作用的极与可忽略不计的相反极之间的磁通密度峰值之比至少大于5。
通过给参考轨道设计至少一个单极，相比于由现有技术已知的系统减小了构造代价。单极构造可以在分析可检测的信号时减小错误和不准确性。此外，由于给参考轨道设有单极，可以在磁化时实现较大的制造容差，这导致根据本发明的编码器系统的更加简单的制造。
参考轨道可以构造在磁性的、特别是铁素体的盘上，其中，该盘可以抗扭地与轴连接，特别是与马达轴连接。参考轨道的单极在盘的环周方向上只包括一个部分区段。除了参考轨道外，盘还包括增量轨道，该增量轨道在盘上整环周地设计。通过给参考轨道设有单极，相比于通常的编码器系统，减小了增量轨道与参考轨道的相互的磁影响。因此保证了编码器系统的提高的功能可靠性。此外，特别是可考虑根据本发明的编码器系统的更紧凑的或较小的设计，因为增量轨道以及参考轨道可以在不相互影响的情况下彼此靠得更近。
有利地，增量轨道和参考轨道圆形地且彼此同轴地构造。特别地，参考轨道具有比增量轨道小的半径，然而同样可考虑相反的设计。同时，这些轨道可以与轴同轴地构造。同样可考虑的是，这些轨道彼此偏心地以及相对于轴偏心地构造，和/或有角地特别是多边形地例如五边形或六边形地构造。
增量轨道以及参考轨道可以安置在盘的顶侧和/或底侧上，和/或安置在盘的外壳壁上。
同样可考虑的是，除了参考轨道和增量轨道外，还采用其它的轨道。其它的轨道有利地构造成沿着盘的环周的部分区段，并且安置在盘上的与增量轨道和参考轨道不同的位置。有利地，其它的轨道具有单极。
这些轨道的可检测的信号可以供应给不同的信号分析单元。特别地，为了分析可检测的信号，采用磁阻性的传感器，有利地采用霍尔传感器。
带有编码器系统的缝纫机驱动设备能实现驱动设备特别是缝纫机马达的优化的可控制性，因而可以便于操作缝纫机。
由DE 10 2015 226 666 A2已知一种编码器系统。由US 2016/0146630 A1、DE 3990 206 T5、DE 10 2011 053 309 A1、US 2015/0091554 A1和US 4,551,676 A已知其它的编码器系统。
根据权利要求2的缝纫机驱动设备能实现在分析可检测的信号时减小错误和不准确性。增量轨道与参考轨道之间的特别是磁场所致的串扰得以避免。根据一种特别有利的设计，盘在增量轨道以及参考轨道之间具有凹部，该凹部构造成整环周地环绕。替代地，凹部也可以构造成盘上的环区段。有利地，凹部构造在盘上的如下区段处：在该区段处构造有参考轨道。在此，盘上的区段-凹部伸展与参考轨道相同的环周伸展长度。凹部可以用于在增量轨道以及参考轨道之间产生空气隙，由此抑制两个轨道的并非所愿的影响。
根据权利要求3和4的缝纫机驱动设备能实现通过相应的信号分析单元来可靠地且无干扰地确定参考轨道。特别地，在第一区域中的磁场强度或磁通密度为在第二区域中的磁场强度或磁通密度的15～25倍，有利地为20倍。
根据权利要求5的缝纫机驱动设备能实现通过相应的信号分析单元来可靠地且无干扰地获知参考轨道。特别地，单极可以沿着增量轨道的两个或多个极部件的环周伸展。有利地，单极沿着增量轨道的极部件的环周伸展。
根据权利要求6的缝纫机驱动设备能实现转向识别。在此可以改变单极的数量。特别地，在参考轨道上布置两个或多个单极，有利地布置四个单极，但也可考虑多个单极。有利地，单极——无关于其数量——在参考轨道的环周方向上等间距。此外，特别是关于增量轨道的极部件的环周，各单极可以具有不同的环周伸展长度。在参考轨道的一种特别有利的设计中，从第一单极起，下一个单极的环周伸展长度增加了增量轨道的另一极部件的环周伸展长度。
根据权利要求7的缝纫机驱动设备用于转子的零点参考，由此可使得可检测的信号——特别是在参考轨道上有多个单极情况下——与机器控制系统同步，磁性编码器系统与该机器控制系统耦联。机器控制系统尤其是一种缝纫机控制系统。
就根据权利要求8的缝纫机驱动设备而言，通过具有集成的微控制器和磁性传感器的分析单元对可检测的信号进行分析，由此提供了特别紧凑的编码器系统。
根据权利要求9的缝纫机驱动设备能实现独立的零点参考。
根据权利要求10的缝纫机的优点相应于先前参照根据本发明的缝纫机驱动设备已经介绍过的优点。
附图说明
下面借助附图详述本发明的实施例。
图1立体地示出用于安装在缝纫机的伺服马达上的编码器系统-构件组；
图2为编码器系统-构件组的立体俯图；
图3为根据第一实施例的磁性编码器系统的立体详图；
图4为根据图3的磁性编码器系统在单极区域内的放大图；
图5为根据图3的磁性编码器系统的参考轨道的磁通密度B的变化曲线图；
图6为根据图3的磁性编码器系统的剖视图；
图7为根据第二实施例的磁性编码器系统的立体详图。
具体实施方式
下面，参照图1至图6，描述一种缝纫机伺服马达形式的缝纫机用磁性编码器系统的第一实施例。
图1和图2示出一种编码器系统构件组1，其用于把磁性编码器系统2固定在缝纫机的伺服马达上。为明了起见，该伺服马达未示出，但其位置用带有轴线4a的马达轴4标出。除了磁性编码器系统2外，构件组1还包括安装法兰3，借助该安装法兰将磁性编码器系统2固定在伺服马达上。安装法兰3以及磁性编码器系统2分别具有起始于其中心的开口，由此将它们安置在伺服马达的马达轴4上。这些开口圆形地构造。
磁性编码器系统2包括由磁性的特别是铁素体的材料构成的环形盘5。盘5在此抗扭地与马达轴4连接，由此马达轴4的转动同时导致盘5的转动。
安装法兰3在其面向盘5的一侧具有板6，借助该板将分析单元7固定在安装法兰3上。分析单元7用于读出安置在盘5上的增量轨道8以及参考轨道9。安装法兰3以及位于其上的分析单元7位置固定地设计。这意味着，马达轴4的转动并不导致安装法兰3以及分析单元7的转动。
由图3可见根据第一实施例的磁性盘5。增量轨道8以及参考轨道9圆形地构造，并且在此沿着磁性盘5的环周伸展，其中，增量轨道8整环周地安置在该环周上，而参考轨道9仅包括环周的一部分。增量轨道8具有交替的极部件10。相反，参考轨道9包括恰好一个单极11。两个轨道8、9相互同轴地以及与马达轴4同轴地布置。在此，参考轨道9具有半径RA，该半径小于增量轨道8的半径RV。
分析单元7在盘5的对面通过板6安装在安装法兰3上，并且用于读出增量轨道8以及参考轨道9。在此，分析单元7经过布置，从而第一磁性传感器检测增量轨道8，另一磁性传感器检测参考轨道9。两个磁性传感器在径向上彼此错开地布置，并且为明了起见，在图中未示出。
由图4中的磁性编码器系统的放大视图可见，所示实施例的单极11可以理解为极部件10的结构，其带有在参考轨道9的环周方向上伸展的南极S，该南极被两个对置的且很弱地表现的准北极区段N‘限定。两个准北极区段N‘代表南极S的相反极，并且与其共同地形成了单极11。单极11的结构也可以这样理解：南极S由两个分别包括准北极区段N‘之一的南极区段组成。在南极S的区域中存在强磁性的场强H或磁通密度B，而在准北极区段N‘的区域中只存在很弱的磁性的场强H或磁通密度B。
图5中所示的曲线图示出了根据第一实施例磁通密度B(y-轴)沿着参考轨道9的环周伸展长度(x-轴)的平滑的变化曲线图。在参考轨道9的非磁化区域中，超出单极11无法测得磁通密度B。在单极11的准北极区段N‘的环周区域中，磁通密度B2的最大量值设计得比在单极11的南极S的环周伸展长度区域中的磁通密度B1的最大量值弱很多。根据所示实施例，磁通密度B1在数值上为相应的磁通密度B2的23倍。|B1|/|B2|的比值可以大于10，可以大于15，可以大于20，也可以大于23。
图6以剖视图示出磁性编码器系统2的盘5。盘5在环周方向上在参考轨道9和增量轨道8之间具有凹部12。在所示实施例中，凹部12构造成整环周地环绕，并且用于在增量轨道8以及参考轨道9之间产生空气隙。由此，抑制两个轨道8和9相互间的影响。特别是由此有效地防止两个轨道8和9之间的磁场所致的串扰。
下面参照图7介绍用于缝纫机驱动设备的根据本发明的磁性编码器系统的第二实施例。相同的部分标有与第一实施例相同的附图标记，这里参见对该第一实施例的说明。相比于第一实施例的主要区别在于，在参考轨道9上沿环周方向构造有多个单极11。这些单极11在此相互间错开90°地布置。同样可考虑的是，代替四个单极11，在参考轨道9上安置不同数量的单极11。参考轨道9的单极11具有增量轨道8的极部件10的环周伸展长度。然而，这些单极11的环周伸展长度可以彼此不同。
可考虑编码器系统构件组1的不同的未示出的其它变型。增量轨道8例如可以布置在盘5的顶侧上，并且参考轨道9可以布置在盘5的底侧上。也可以把增量轨道8和/或参考轨道9布置在盘5的外壳壁上。

Claims (10)

1.一种具有磁性编码器系统(2)的缝纫机驱动设备，包括：
-由磁性材料构成的盘(5)；
-增量轨道(8)；和
-参考轨道(9)，
-其中，所述盘(5)被磁化，
-其中，所述增量轨道(8)整环周地围绕所述盘(5)伸展，并且具有交替的、用作增量标记的极部件(10)，
-其中，所述参考轨道(9)被设计成所述盘(5)上的环区段，以及具有单极(11)。
2.如权利要求1所述的缝纫机驱动设备，其特征在于，所述盘(5)在所述增量轨道(8)和所述参考轨道(9)之间具有凹部(12)。
3.如权利要求1或2所述的缝纫机驱动设备，其特征在于，所述单极(11)在第一区域中具有磁通密度B1，该磁通密度为在至少一个第二区域中的磁通密度B2的至少10倍。
4.如权利要求3所述的缝纫机驱动设备，其特征在于，所述单极(11)在第一区域中具有磁通密度B1，该磁通密度为在第二区域中的磁通密度B2的至少20倍。
5.如权利要求1～4中任一项所述的缝纫机驱动设备，其特征在于，所述单极(11)沿着所述增量轨道(8)的至少一个极部件(10)的环周伸展。
6.如权利要求1～5中任一项所述的缝纫机驱动设备，其特征在于，所述参考轨道(9)在环周方向上具有多个单极(11)。
7.如权利要求1～6中任一项所述的缝纫机驱动设备，其特征在于，所述参考轨道(9)用于零点参考。
8.如权利要求1～7中任一项所述的缝纫机驱动设备，其特征在于一种分析单元(7)，该分析单元具有集成的微控制器和磁性传感器。
9.如权利要求1～8中任一项所述的缝纫机驱动设备，其特征在于另外的、单独的磁性传感器。
10.一种缝纫机，具有根据权利要求9所述的缝纫机驱动设备。
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