CN1159201C - 致动器和带-致动器的长丝制动器 - Google Patents

致动器和带-致动器的长丝制动器 Download PDF

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Abstract

在用于具有至少一个确定的停止位置的部件(2)的致动器，特别是一用来可调地制动运行中的长丝(Y)的长丝制动器(B)的制动部件的致动器中具有一用来直线或旋转调整部件(2)的驱动机构(D)，在致动器内设有至少一个停止装置(C)。停止装置(C)由一可移动地支承在能复位的运动阻尼装置(F、G、H)上的附加物(Z)组成，在长丝制动器中致动器(A)是一可反转的电机，最好是用于旋转运动的永磁电机，在长丝制动器停留在其中的每个停止装置中设有一个可移动地支承在运动阻尼装置上的附加物(Z)。在部件(2)作直线调整时附加物(Z)的质量(m1)相当于运动部分的质量(m)。在部件(2)可旋转调整时附加物(Z)的相对于转轴的惯性矩(l1)相当于规定部分的惯性矩(l1)。

Description

致动器和带一致动器的长丝制动器
技术领域
本发明涉及一种致动器和一种带有致动器的长丝制动器。
背景技术
由EP-A-0597239已知的用于张力盘型长丝制动器的致动器做成永磁电机，它以四个极其快速步距使对长丝加载的部件完成360°的旋转运动。每执行一个步距以后的各个停止位置通过磁力这样地确定，使得每次确定一个长丝的制动位置或放松位置。通过由励磁线圈建立的磁场使电枢电磁系留在停止位置。如果电枢由回转力矩引起希望超过平衡位置平行于当时的励磁磁场继续旋转，两个磁场之间的相应角度形成一对于电枢的复位力矩。复位力矩相当于形成一个电磁止挡。缺点是对于停止位置所产生的复位力矩意味着对于长丝制动器部件的一个反弹，这可能对制动和放松性能产生不希望的影响，也就是说不能准确地控制到各个制动位置或松开位置的转换。
其次实际中已知一种带一电动旋转致动器的可控制的长丝制动器，其中停止位置通过一胶弹性止挡确定，长丝制动器的部件在非常迅速的调整运动之后撞在该止挡上。这引起可能对制动位置或松开位置有影响的反弹，使得部件又对长丝产生不希望的影响。在通过一直线磁铁在锁紧位置和松开位置之间运动的停止装置的制动器时也可能出现反弹，就像在用于喷气织机中的喂丝器中所知道的那样。由于反弹待锁定的纬丝可能滑动通过或者抽出的纬丝被捕住。
发明内容
本发明的目的是，制造一种开头所述类型的快速和尺寸小的致动器以及用致动器控制的长丝制动器，其中尽管有快速的调整运动，运动部件仍无反弹地占据停止位置。
为实现上述目的，本发明提供一种用于可旋转或直线运动的具有至少一个确定的停止位置的部件的电动致动器，所述致动器具有一与所述部件作驱动连接的驱动机构，其特征为：在所述停止位置设有一附加物，所述附加物可移动地支承在一有复位能力的运动阻尼装置上，并且附加物具有驱动机构和部件的质量或惯性矩。
相应地，本发明还提供一种用来可调地制动运动中的长丝的长丝制动器，具有一设置在致动器内的驱动机构，以使对长丝加载的部件直线或旋转调整到至少一个通过一停止装置确定的停止位置，其特征为：每个停止装置具有一可移动地支承在一能复位的运动阻尼装置上的附加物，它在可直线调整的部件时至少具有在停止位置要截住的长丝制动器和致动器的运动部分的质量，在可旋转调整的部件时至少具有运动部分的惯性矩，或者在成对对称布局的情况下分别为其一半。
(在直线运动时)以其质量或(在旋转运动时)以其惯性矩非常准确地与运动部分的质量或惯性矩相匹配的附加物无反弹地吸收整个撞击能量，运动部分在停止位置突然地到达静止状态。附加物继续运动，其中它的能量在它滞后地回到其起始位置之前消耗在运动阻尼装置中，而不使已经无反弹地到达静止状态的部分向反方向移动。在长丝制动器中这产生这样的优点，在转换到一制动位置或一其他的制动位置或一松开位置时运动部分不出现振动，并且制动或松开效果不受到不利影响。在在可控制的长丝制动器中通常可供使用的约5ms时间间隔内运动部分在一准确确定的位置无反弹地到达静止状态。这在其工作操纵用一旋转或直线运动进行的致动器或长丝制动器中是合适的。这里致动器可以具有一磁力地、电磁地、电动地、液压地、机械地或气动地加载的驱动机构。这个特别合适的功能建立在按本发明的人造手柄的基础上，它将冲击能首先完全引入附加物上，以使运动部分达到绝对静止和正确的定位，然后只有在撞击能分区消耗掉并使附加物减速和阻滞后才这样地回到起始位置，使得不再产生反弹。
用于附加物的运动阻尼装置适宜于具有柔性的摩擦阻尼装置和一受抑制的和行程受精确限制的复位特性。附加物使运动部分在起始位突然静止，并有较长的时间可以用来消耗它的能量并回到起始位置。为此可利用的时间间隔最多相当于致动器在同一运动方向两个前后衔接的工作节拍的时间间隔。通过中间连接附加物造成了一个用于消耗能量的时间缓冲器，从而制造了这样的可能性，用可精确地预先确定的方式和比较慢地消耗掉能量。在撞击时一部分动能转变成了热能，而动能的剩余部分被附加物带入运动阻尼装置内并转化成热能。复位特性使附加物准确地回到起始位置，而且比较慢，停住的部分没有反弹。
由硬的和非挠性材料，例如由塑性、如聚氨酯制造附加物在制造工艺方面是方便的，带有复位元件的运动阻尼装置由高柔性材料，如软弹性塑料，例如以聚氨酯泡沫材料衬垫的形式制成，该衬垫使支承附加物或者在某些情况下甚至先减速、消耗能量并使附加物复位，从而避免运动部分的反弹。
适宜于设置两个限制致动器或部件工作行程的停止位置，其中各自至少一个附加物用来使运动部分停住，每个停止装置也可以分成至少两个关于部件的运动轴线对称的一半，使得对于每个停止位置设有两个附加物和两个运动阻尼装置。质量(在致动器直线运动时)或惯性矩(在致动器旋转运动时)应该比较准确地相应于全部运动到停止位置的部分的质量或惯性矩。在停止装置至少分成对称的两半时每个附加物当然只需要借助于冲击元件起作用的质量或惯性矩的一半。
一种适宜的实施形式采用一带一直线或旋转电机的电动致动器。特别合适的是直线电机或旋转电机为一永磁电机，它可以由少量具有高的功能可靠性和快速的响应特性的构件制成。
合适的是停止装置或每个停止装置在结构上装入电机或永磁电机内。由此可以在制造厂里便已经进行精确的匹配。
在一旋转致动器的可逆永磁电机中各个停止装置适宜于装在电枢和一用于电枢轴的旋转轴承和/或部件之间，或者电枢轴的两个旋转轴承之间。在这个区域内存在足够的结构空间用来安装停止装置。
在永磁电机中鉴于快速的响应特性和高的效率应尽可能将电枢的整个横截面用于电磁极化。相反电枢轴应提供高精度的旋转支承并在尽可能小的旋转阻力的情况下保证长的使用寿命。这是相互矛盾的要求。为了避免电枢轴穿过电枢，部件或电枢轴的一段可以具有一轮毂部分，它罐状地抓住电枢的端部或板状地装入端部内。电枢轴或部件，因为它不必是电枢的有源部分，在强度和功能性方面可以优化，而没有被穿透的电枢可以用来配置最佳的磁功能或在其整个横截面上极化。
电枢适宜于在两端借助于同心轴旋转支承，但是轴不穿过电枢。这简化了永磁电机的制造并改善其工作性能。
如果在长丝制动器内用于部件的驱动机构是电机的电枢，那么可以产生快速的直线或旋转调整运动。
在长丝制动器内驱动机构特别适宜于是一永磁电机的磁极化的电枢。
对长丝制动器的运动部分起无反弹定位作用的停止装置适宜于装入致动器内。
附图说明
借助于附图对本发明对象的实施形式加以说明。附图表示：
图1一带有致动器的长丝制动器的透视图，
图2一带有做成永磁电机的旋转致动器的长丝制动器的另一种实施形式的一轴截面，
图3用横截面示意表示图2中的永磁电机的结构，
图4带有装入的停止装置的永磁电机沿图5中的IV-IV剖分面的立体剖视图，
图5沿图4中V-V剖分面的横截面，
图6+7分别以一轴剖面表示的两个局部结构，
图8一个局部的透视图，
图9-11示意表示致动器或长丝制动器的三个工作状态，
图12示意表示相应于现有技术的致动器或长丝制动器的一个工作状态。
具体实施方式
在图1中所示的用来可变地制动运动中的长丝Y的长丝制动器B中一块状致动器，例如一永磁电机固定在支架1上，此电机绕一转轴旋转地驱动一部件2。导丝元件4、7确定长丝Y穿过制动器B的运行路线，其中导丝元件4装在一端壁3上，其次支架1上这样地安装一作为主动的制动元件的弹簧片5，使它用在6处可调的压紧力柔弹性地靠在一内置在部件2中的圆柱形制动件8上。在部件2的至少一个圆周区域内开一凹陷的窗口9，它用过渡区10过渡到圆柱形制动部分8。长丝Y在弹簧片5和部件2之间穿过。根据部件2转角位置的不同长丝Y夹紧在8和5之间并受到制动，或者通过窗口9无夹紧地穿过。长丝制动器B通过部件2借助于致动器A旋转例如每次90°，调整到一精确确定的位置，使得圆柱形制动部分8靠在弹性片5上，或者在弹簧片5和窗口9之间存在一空隙。
图2中所示的长丝制动器是一种所谓的转向制动器。制动部分做成U形环8’，它固定在可绕其中心线旋转的部件2上，并可作用在用点划线表示的长丝Y上。根据部件2转角位置的不同长丝Y偏转不同的量(较强或较弱的制动效果)，或者长丝根本不偏转(没有制动作用或放松位置)。至少两个装在致动器A内的停止装置C确定部件2两个不同的转角位置，部件2被致动器A在这两个位置之间非常迅速地，例如在几毫秒之内调整。
部件2(一种轴)与作为旋转驱动机构D的永磁电机M(它借助于图3至5加以说明)的磁极化电枢11连接。对于电枢11或部件2在壳体12内设有旋转轴承13、14。部件2包含一销形止挡元件29，它对准确定停止位置的停止装置C。对于每个旋转方向可设置一对停止装置C。永磁电机M是可反转的。停止装置C在旋转轴承13、14之间装在壳体12内。停止装置C在电枢11的下端处可以装在壳体12之内或之外，或如-如虚线所示-设在装在部件2上的环8’的运动路径内。
部件2不穿过电枢11，而是具有一罐状轮毂部分15，它套在电枢11上并包住其末端。
在图3中的可以用作图1或2中的长丝制动器的致动器A的永磁电机M中电枢11是一垂直于转轴磁极化的带有一磁北极N和一磁南极S的永久磁铁。电枢11借助于部件2可旋转地支承在图2中的壳体12内。电枢11被励磁线圈18的环形铁芯17包围。励磁线圈18由相应于永磁电机步数的许多分绕组组成，在所述情况下由至少两个分绕组组成。与电枢11的步距位置相配励磁线圈18的线圈铁芯17具有相互面对面的极对19、20。在这些极对之间电枢11根据励磁线圈18的极化取向。相互面对面的分绕组同方向极化，以便建立一与电枢磁场平行的磁化。如果电枢需要旋转90°，垂直于第一极对的第二极对相应地磁化。然后在这些极之间的分线圈有同方向的电流流过，使得形成一布置在这些磁极之间的磁场。电枢根据旋转的磁场找到新的转角位置，用这种方法使电枢来加旋转。
按图4和5电枢11不通过磁力停留在当时的停留位置上，而是通过止挡元件29和各个停止装置C之间的机械协同动作确定停止位置，停止装置C在图4中装在永磁电机M内和轮毂部分15及旋转轴承14之间。
停止装置C(图4、8)具有一附加物Z和一带有复位功能的运动阻尼装置F、G、H，并支承在一位置固定的止挡21上。附加物Z由一较硬的或非柔性的材料，适宜于由一种致密的聚氨酯塑料或金属组成，并例如具有块或衬垫22的形状，还具有相应于致动器A或致动器A和长丝制动器B的旋转运动部分的惯性矩l的惯性矩l1。附加物Z可相对于固定止挡21或运动阻尼装置F、G、H移动。运动阻尼装置F、G、H包含一由高柔性材料，例如聚氨酯塑料，如附加物Z可以附着在它上面的泡沫材料组成的块状或衬垫状的物体23。具有一支承在止挡21上的端面24的物体23可以通过变形消耗能量并弹性地复位。
已经说过，在旋转致动器中附加物Z的惯性矩与11与旋转运动部分的惯性矩l相匹配。作为另一种选择致动器也可以在停止位置之间作直线运动，这样的话附加物在其质量m1方面与运动部分的质量m相匹配。
可以借助于图9、10和11对一直线致动器停止装置C的功能加以说明，并且与一在现有技术中常见的、用于直线致动器的和在图12中符号表示的停止装置C作比较。
图1至8中表示一用于可旋转调整的部件2的致动器A。图9至12中对直线致动器A的功能加以说明，其中以下说明也适用于图1至8中的旋转致动器A，如果代替质量考虑惯性矩的话。这种直线致动器A可以是用于喷气织机纬丝喂给器的停止装置的所谓制动器磁铁(未画出)。
根据图12在通常的停止装置C中运动部分的质量m通过致动器A的驱动机构D以速度V直线接近停止装置C。普通的停止装置C包含一运动阻尼装置F、G、H，它由一摩擦阻尼结构F，和/或一挤压阻尼结构G和一复位部分H组成。在图12中当质量m以速度V撞在停止装置C上时动能通过摩擦或带摩擦的挤压消耗在运动阻尼装置F、G、H中，而且是在质量m以逐渐减小的速度一起进行的运动行程之内消耗掉。一旦能量消耗掉，也就是说摩擦转变成热能，那么通过复位功能H使质量m在冲击的情况下回到起始位置。这也带来质量m的反弹。
相反按照本发明(图9至11)在停止装置C中设有附加物Z，其作用是，确定运动部分质量m的准确停止位置，并接收其整个冲击能量并传入运动阻尼装置F、G、H中。通过接收质量m的全部冲击能量使质量m没有任何反弹精确地停留在起始或停止位置上。为此目的附加物Z的质量m1相当于质量m。在旋转致动器A的情况下运动部分和附加物相对于转轴的惯性矩也一样。
在图9中具有质量m的运动部分以驱动机构D的速度v运动，而附加物Z静止不动(速度为0)。运动阻尼装置F、G、H还未运动并支承在固定止挡21上。
在图9和10的阶段之间发生撞击。质量m把整个撞击动能传给了附加物Z或者说质量m1并且无反弹地停住(图10，速度V＝0)。相反具有质量m1的附加物Z沿质量m先前相同的方向继续运动，这时其能量通过运动阻尼装置F、G、H消耗掉。然后复位功能H发挥作用，使附加物Z缓慢地改变其运动方向(箭头25)并重新回到朝向其起始位置的方向(图9)。这个反向运动通过运动阻尼装置F、G、H得到减速和阻滞。
在图11中附加物Z准确地和受阻滞地重新回到其起始位置。其运动速度V＝0。本来已经停住的部分的质量m同样保持速度V＝0。
对于图4和5中的电枢11的两个停止位置或图1和2中的长丝制动器B可以分别至少设置一个这种停止装置C。最好停止装置C在结构上装入致动器A内。另一种选择是，也可以考虑将停止装置C设置在致动器A之外。每个停止装置分成例如关于运动部件的运动轴对称设置的两半可能是有利的。这样每半个附加物Z只有运动部分质量m的一半或惯性矩l的一半。
图6中电枢11与部件2的轮毂部分15或与两个转轴形的轴26的轮毂部分连接，部件2或电枢轴26不穿过电枢11。轮毂部分15的目的是合适地旋转支承电枢，而不穿过它。两个轮毂部分15可以在其整个长度上包住做成圆柱形的电枢11。
图7中每个电枢轴26或部件2配置一轮毂部分15’，它装在电枢11的端面16上或装入端面16内，为此可以利用形锁合的嵌接元件28。
图8表示一块状停止装置C。附加物Z是一聚氨酯块22，它可以以其底面附着在一具有方块23形状的聚氨酯泡沫材料衬垫上。方块23构成运动阻尼装置F、G、H，该装置内设有摩擦阻尼和/或挤压阻尼结构F、G和一复位部分H，和图9至12的图示相似。物体23的表面24可以直接靠在止挡21上或附着在它上面。
在图5的横截面中可以看到，止挡元件29是一穿过部件2(或电枢轴)的销子，其两端分别和一壳体内的停止装置C共同作用，因此对于部件2其工作行程＞90°。停止装置C在壳体21中隐藏在构成止挡21的坑内，在某些情况下被夹紧或粘接。对于较大的工作行程止挡元件21也可以仅仅单端突出，并用这一端可选择地对于两个停止位置与停止装置C协调工作。

Claims (16)

1.用于可旋转或直线运动的具有至少一个确定的停止位置的部件(2)的电动致动器(A)，所述致动器(A)具有一与所述部件(2)作驱动连接的驱动机构(D)，其特征为：在所述停止位置设有一附加物(Z；22)，所述附加物可移动地支承在一有复位能力的运动阻尼装置(F、G、H；24)上，并且附加物具有驱动机构(D)和部件(2)的质量(m1)或惯性矩(I1)。
2.按权利要求1的致动器，其特征为：运动阻尼装置具有柔性的摩擦阻尼结构(F、G)和一复位弹性部分(H)。
3.按权利要求1的致动器，其特征为：附加物(Z)由硬的塑料或金属材料组成，并支承或装在一软弹性的塑料衬垫或一泡沫材料衬垫(24)上。
4.按权利要求1的致动器，其特征为：至少设有两个隔开一直线或转角距离布置的停止装置(C)，并且在每个停止位置至少设有一个可移动地支承在运动阻尼装置(F、G、H)上的附加物(Z)。
5.按权利要求4的致动器，其特征为：设有一对附加物(Z)，它们相对于部件(2)的运动轴线对称地布置。
6.按权利要求1或4或5的致动器，其特征为：附加物(Z)的质量(m1)或惯性矩(I1)至少相当于驱动机构(D)、部件(2)、至少一个属于部件(2)的工作环节(8，8’)和一个在其运动路径上对准附加物(Z)的止挡元件(29)的质量(m)或惯性距(I)，或在成对布局的情况下分别相当于其一半。
7.按权利要求1的致动器，其特征为：驱动机构(D)是一直线或旋转电机(M)的与部件(2)相连的电枢，附加物(Z，22)在旋转电机的情况下至少具有电枢和部件(2)以及电枢轴的惯性矩(I1)，而在直线电机的情况下至少具有电枢、部件(2)和电枢轴的质量(m1)。
8.按权利要求7的致动器，其特征为：直线或旋转电机是一具有一磁极化的电枢(11)和一带有多个配设于一个铁芯(17)的分绕组(18)的励磁线圈(18)的永磁电机。
9.按权利要求7或8的致动器，其特征为：由附加物(Z)和其运动阻尼装置(F、G、H)组成的停止装置(C)结构上内置在电机或永磁电机(M)中。
10.按权利要求8的致动器，其特征为：附加物(Z)在电枢轴方向安装在电枢(11)和一用于电枢轴和/或部件(2)的旋转轴承(14)之间，或一具有有限工作行程的可反转的永磁电机(M)的电枢(11)的两个相隔一定距离的旋转轴承(13、14)之间。
11.按权利要求10的致动器，其特征为：旋转部件(2)是一转轴，它具有一轮毂部分(15)，它既可以罐状包围电枢(11)的一个末端(16)，也可以装在该末端(16)内。
12.按权利要求11的致动器，其特征为：电枢(11)在两端借助于同心转轴(26；2)旋转支承，每个转轴(26；2)不穿透地用一轮毂部分(15，15’)固定在电枢(11)上，其中轮毂部分(15)既可以罐状地包围电枢(11)的末端(16)，也可以盘状(15’)地装在末端(16)内。
13.用来可调地制动运动中的长丝(Y)的长丝制动器，具有一设置在致动器(A)内的驱动机构(D)，以使对长丝(Y)加载的部件(2)直线或旋转调整到至少一个通过一停止装置(C)确定的停止位置，其特征为：每个停止装置(C)具有一可移动地支承在一能复位的运动阻尼装置(F、G、H)上的附加物(Z)，它在可直线调整的部件(2)时至少具有在停止位置要截住的长丝制动器(B)和致动器(A)的运动部分的质量(m1)，在可旋转调整的部件(2)时至少具有运动部分的惯性矩(I1)，或者在成对对称布局的情况下分别为其一半。
14.按权利要求13的长丝制动器，其特征为：驱动机构(D)是一个电机的电枢。
15.按权利要求14的长丝制动器，其特征是：驱动机构(D)是一设有一带多个配置于一个铁芯(17)的分绕组的励磁线圈(18)的永磁电机(M)的磁极化电枢(11)。
16.按权利要求13的长丝制动器，其特征为：至少一个停止装置(C)在结构上内置在致动器(A)内。
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