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Die
Erfindung betrifft eine Legebarrenanordnung für eine Kettenwirkmaschine mit
einer Legebarre, an der mehrere Legenadeln angeordnet sind, deren
Stellung gegenüber
der Legebarre durch jeweils eine Betätigungseinrichtung veränderbar
ist, einer Steuereinrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen für die Betätigungseinrichtung
und mindestens einer Antriebseinrichtung, die mit der Betätigungseinrichtung
verbunden ist.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine Kettenwirkmaschine.
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Eine
Legebarrenanordnung der eingangs genannten Art wird verwendet, um
bei einem Wirkvorgang in einer Wirkware ein bestimmtes Muster zu erzeugen.
Eine derartige Legebarre wird daher vielfach auch als Musterlegebarre
bezeichnet.
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Eine
derartige Legebarre enthält
vielfach mehrere Hundert Legenadeln und eine entsprechend große Anzahl
von Betätigungseinrichtungen.
Auch wenn man die Betätigungseinrichtungen
gruppenweise zusammenfasst, ist zum Ansteuern der einzelnen Legenadeln
ein erheblicher Aufwand erforderlich. Da die Steuereinrichtung in
der Lage sein muss, die einzelnen Betätigungseinrichtungen anzusprechen,
werden in der Regel sehr viele Leitungen zwischen der Steuereinrichtung
und der Betätigungseinrichtung
oder den Betätigungseinrichtungen
verwendet. Derartige viele Leitungen, beispielsweise 64 Leitungen,
sind nicht nur bei der Herstellung teuer. Sie benötigen auch
einen erheblichen Aufwand beim Anschließen. Wenn ein Fehler auftritt,
beispielsweise durch Bruch einer Leitung, dann wird der Fehler unter Umständen erst
relativ spät
bemerkt, nämlich
dann, wenn ein fehlerhaftes Muster erzeugt worden ist. Auch dies
verursacht zusätzliche
Kosten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kosten für Herstellung
und Betrieb niedrig zu halten.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Legebarrenanordnung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass
zwischen der Steuereinrichtung und der Antriebseinrichtung eine
serielle Steuerleitung angeordnet ist.
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Bei
einer seriellen Steuerleitung werden die einzelnen Daten, die die
Antriebseinrichtung oder die Antriebseinrichtungen ansteuern, zeitlich
hintereinander übertragen.
Wenn eine derartige serielle Steuerleitung einen Fehler aufweist,
beispielsweise einen Bruch oder eine unterbrochene Verbindung an
einem Stecker, dann kommen überhaupt
keine Daten mehr zur Antriebseinrichtung. Dieser Fehler wird von
einer Bedienungsperson unmittelbar bemerkt, weil sie erkennt, dass
sich die Legenadeln überhaupt
nicht gegenüber
der Legebarre verlagern. Eine serielle Steuerleitung benötigt physikalisch
wesentlich weniger „Drähte” oder andere
Signalübertragungsstrecken. Dies
hält den
Materialaufwand klein. Darüber
hinaus sind die Kosten für
den Anschluss der seriellen Steuerleitung wesentlich geringer.
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Vorzugsweise
ist die Antriebseinrichtung mit der Legebarre bewegbar. Wenn man
eine serielle Steuerleitung verwendet, dann kann diese wesentlich
dünner
und damit flexibler ausgebildet werden als das bisher verwendete
Leitungspaket mit der Vielzahl von Leitungen. Dementsprechend kann
man ohne Gefahr für
die Steuerleitung die Antriebseinrichtung gemeinsam mit der Legebarre
bewegen. Dies hat den Vorteil, dass die Verkabelung zwischen der Antriebseinrichtung
einerseits und den Betätigungseinrichtungen
andererseits, die an der Legebarre befestigt sind, wesentlich weniger
aufwändig
gestaltet werden kann. Auch ist die Gefahr, dass sich durch eine
wiederholte Biegung der einzelnen Kabel zwischen Antriebseinrichtung
und Betätigungseinrichtung
eine Ermüdung
und damit eine Beschädigung ergibt,
wesentlich geringer.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist sogar vorgesehen,
dass die Antriebseinrichtung mit der Legebarre verbunden ist. Damit
entfällt eine
Verkabelung zwischen der Antriebseinrichtung und der Legebarre vollständig. Die
Verbindung kann vielmehr im Inneren oder auf der Legebarre erfolgen, wobei
man keine fle xiblen Leitungen mehr benötigt. Man erhöht zwar
die Masse der Legebarre geringfügig
durch das Hinzufügen
der Antriebseinrichtung. Dafür
muss die Legebarre aber bei einer Versatzbewegung nicht mehr den
Widerstand überwinden,
der bislang von der Verkabelung zwischen der Antriebseinrichtung
und der Legebarre erzeugt worden ist. Hier zeigt sich der besondere
Vorteil der seriellen Steuerleitung. Man muss nur noch diese serielle Steuerleitung
mit der Legebarre verbinden. Da eine serielle Leitung aber relativ
dünn und
damit flexibel ausgebildet werden kann, ist die Steuerleitung in
der Lage, der Versatzbewegung der Legebarre zu folgen.
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Vorzugsweise
ist die Steuerleitung als Zwei- oder Drei-Drahtleitung ausgebildet. Bei nur zwei
oder drei Drähten
kann die Steuerleitung relativ dünn
sein. Neben der bereits erwähnten
Flexibilität
der Steuerleitung ergibt sich damit auch eine relativ geringe Masse.
Der Begriff „Draht” soll hier
nicht auf Metalldrähte
beschränkt
sein. Im Grunde lässt
sich hier jede Leitungsstrecke verwenden, über die Signale übertragen
werden können.
Wenn die Legebarre elektrisch leitfähig ist, dann kann man die
Legebarre selbst als einen „Draht” verwenden.
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Vorzugsweise
ist die Steuerleitung als abgeschirmtes Kabel ausgebildet. Wenn
man nur relativ wenig Drähte
oder Leitungsstrecken benötigt,
dann kann man diese mit relativ geringem Aufwand abschirmen, so
dass die Gefahr geringer ist, dass von außen Störungen in die Steuersignale
eingestreut werden.
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Vorzugsweise überträgt die Steuereinrichtung über die
Steuerleitung sowohl Daten als auch elektrische Versor gungsleistung.
Damit ist eine zusätzliche
Versorgungsleitung nicht mehr erforderlich. Auch dies trägt zur Verminderung
der Herstellungskosten bei. Darüber
hinaus kann die Masse gesenkt werden, was sich vorteilhaft auf den
Betrieb der Legebarrenanordnung auswirkt.
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Vorzugsweise
weist die Antriebseinrichtung einen Energiespeicher auf. Der Energiespeicher
ist in der Lage, permanent die elektrische Versorgung der Antriebseinrichtung
sicherzustellen.
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Auch
ist bevorzugt, dass die Betätigungseinrichtung
als Biegewandler ausgebildet ist. Ein Biegewandler hat den Vorteil,
dass er nur zur Betätigung eine
elektrische Leistung benötigt.
Sobald der Biegewandler, insbesondere ein piezoelektrischer Biegewandler,
in einer Endposition angekommen ist, ist eine weitere Zufuhr von
elektrischer Leistung nicht erforderlich. Dementsprechend kann man
die Antriebseinrichtung so ausgestalten, dass der Energiespeicher
die zur Betätigung
des Biegewandlers notwendige elektrische Energie kurzfristig zur
Verfügung stellen
kann, während
er über
einen längeren
Zeitraum aufgeladen werden kann.
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Bevorzugterweise
erzeugt die Steuereinrichtung in einer vorbestimmten Periode unterschiedliche Spannungsbereichspegel
auf der Steuerleitung. Die vorbestimmte Periode ist beispielsweise
die Zeit, die die Kettenwirkmaschine für die Umdrehung ihrer Hauptwelle
benötigt.
Man kann dann die unterschiedlichen Spannungsbereiche nutzen, um
einerseits Steuerdaten und andererseits Energie zu übertragen.
Die Steuersignale werden beispielsweise bei einer niedrigeren Spannung übertragen.
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Somit
kann die Ansteuereinrichtung erkennen, wann sie mit Steuersignalen
rechnen muss und wann lediglich eine Energiezufuhr vorgesehen ist.
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Vorzugsweise
erzeugt die Steuereinrichtung in der vorbestimmten Periode zunächst Adressen und
Daten und dann ein Triggersignal. Dies hat den Vorteil, dass die
Antriebseinrichtung zunächst
die Adressen und Daten auswerten kann. Hierfür steht genügend Zeit zur Verfügung, auch
wenn mehrere Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, um eine Vielzahl
von Betätigungseinrichtungen
zu addressieren. Wenn alle Antriebseinrichtungen mit den notwendigen
Adressen versorgt worden sind, dann können alle Legenadeln, die verlagert
werden sollen, auf das Triggersignal hin gemeinsam verlagert werden.
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Vorzugsweise
sind die Adressen und Daten und das Triggersignal durch einen Energieübertragungsabschnitt
voneinander getrennt. Dies hat den Vorteil, dass man kurz vor der
Bewegung der Legenadeln noch einmal eine Energiezufuhr bewerkstelligen
kann, so dass beim Auftreten des Triggersignals genügend elektrische
Energie zur Verfügung
steht, um die Stellung der Legenadeln in gewünschter Weise zu verändern.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Kettenwirkmaschine mit einer derartigen
Legebarrenanordnung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung einer Kettenwirkmaschine mit einer
Legebarrenanordnung,
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2 ein
Blockschaltbild einer Steuereinrichtung,
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3 ein
Blockschaltbild einer Antriebseinrichtung und
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4 einen
zeitlichen Verlauf von Strom und Spannung.
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Eine
in 1 stark schematisiert dargestellte Kettenwirkmaschine 1 weist
eine Legebarre 2 auf, die eine Vielzahl von Legenadeln 3 trägt. Die
Legenadeln 3 können
in an sich bekannter Weise mit Wirknadeln 4 zusammenwirken.
Die Legenadeln 3 können
mit Hilfe von als Biegewandlern, insbesondere piezoelektrischen
Biegewandlern, ausgebildeten Betätigungseinrichtungen 5 gegenüber der
Legebarre 2 verschwenkt werden. Damit ist es beispielsweise möglich, einen
durch eine verschwenkte Legenadel 3 geführten Faden aus einem Maschenbildungsvorgang
herauszunehmen.
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Die
Legebarre 2 wird durch eine Steuerscheibe 6 oder
auf andere Weise in Richtung eines Doppelpfeils 7 angetrieben.
Die Steuerscheibe 6 wiederum wird von der Hauptwelle der
Kettenwirkmaschine 1 angetrieben. Die zur Rückstellbewegung der
Legebarre 2 notwendige Rückstellfeder ist hier aus Gründen der Übersicht
nicht dargestellt.
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Die
Legebarre 2 kann eine große Anzahl von Legenadeln 3 tragen.
Mehrere Hundert oder sogar mehrere Tausend Legenadeln 3 an
der Legebarre 2 sind dabei möglich.
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Dabei
sollte jede Legenadel 3 individuell angesteuert werden
können.
Hierzu sind die Legenadeln 3 üblicherweise zu Gruppen zusammengefasst. Für jede Gruppe
ist eine Antriebseinrichtung 8 vorgesehen. Eine derartige
Antriebseinrichtung 8, die für sechzehn Legenadeln 3 zuständig ist,
ist schematisch in 3 dargestellt. Die Antriebseinrichtungen 8 sind
verbunden mit einer Steuereinrichtung 9, die schematisch
in 2 dargestellt ist. Die Steuereinrichtung 9 ist
mit allen Antriebseinrichtungen 8 verbunden über eine
serielle Steuerleitung 10, die als Zwei-Draht-Leitung ausgebildet
ist. Da es sich nur um wenige Leitungsstrecken handelt, kann die
Steuerleitung 10 eine nicht näher dargestellte Abschirmung
aufweisen. Wenn die Legebarre 2 elektrisch leitend ausgebildet
ist, kann man sie als eine Leitungsstrecke verwenden, so dass nur
noch die andere Leitungsstrecke abgeschirmt werden muss, etwa durch
ein koaxiales Kabel.
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Die
Steuereinrichtung 9 ist mit einem Winkelgeber 11 verbunden,
der beispielsweise einen Nulldurchgang der Hauptwelle der Kettenwirkmaschine ermittelt.
Hierzu kann beispielsweise auf der Steuerscheibe 6 ein
Geberelement 12 vorhanden sein. Natürlich kann das entsprechende
Signal auch an anderer Stelle abgenommen werden. Das Hauptwellensignal
wird der Steuereinrichtung 9 über einen Eingang 13 zugeführt.
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Die
Steuereinrichtung 9 weist einen Versorgungsanschluss 14 auf,
an dem beispielsweise eine Gleichspannung in Höhe von 200 V zugeführt werden kann.
Der Versorgungsanschluss 14 steht mit einer Stromversorgungseinrichtung 15 in
Verbindung, die in nicht näher
dargestellter Weise alle anderen Baugruppen der Steuereinrichtung 9 versorgt.
Der Versorgungsanschluss 14 ist weiter verbunden mit einem
Umschalter 16.
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Eine
CPU 17 (oder ein anderer Prozessor, beispielsweise ein
Mikrocontroller, ein programmierbarer Logikchip oder eine andere
Logikeinheit) ist über
eine Schnittstelle 18, beispielsweise eine RS232-Schnittstelle,
mit einem Mustersteuereingang 19 verbunden. Über den
Mustersteuereingang 19 erhält die Steuereinrichtung 9 Musterungsdaten,
auf deren Basis während
des Wirkvorgangs die Legenadeln 3 angesteuert werden. Die
CPU 17 ist über
eine weitere Schnittstelle 20 mit dem Umschalter 16 verbunden.
Darüber
hinaus gibt die CPU 17 ein Schaltsignal 21 an
den Umschalter 16. Der Ausgang des Umschalters 16 ist
mit einem Ausgang 22 der Steuereinrichtung 9 verbunden.
An diesen Ausgang 22 ist die Steuerleitung 10 angeschlossen.
Ferner weist die Steuereinrichtung 9 noch einen Masseanschluss 23 auf,
an den ebenfalls die Steuerleitung 10 angeschlossen ist.
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Der
Umschalter 16 kann ein Umschalter mit Mittelstellung sein,
d. h. er kann den Ausgang 22 mit der Schnittstelle 20,
mit der Stromversorgungseinrichtung 15 oder mit keinem
dieser beiden Elemente verbinden.
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Die
Antriebseinrichtung 8 weist einen über die Steuerleitung 10 mit
dem Ausgang 22 der Steuereinrichtung 9 verbundenen
Eingang 24 und einen Masseanschluss 25 auf, der über die
Steuerleitung 10 ebenfalls mit dem Masseanschluss 23 der
Steuereinrichtung 9 verbunden ist.
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Der
Eingang 24 der Antriebseinrichtung 8 ist verbunden
mit einem Energiespeicher 26, beispielsweise einem Kondensator.
Der Energiespeicher 26 ist mit einer Stromversorgungseinrichtung 27 verbunden,
die mit einer CPU 28 verbunden ist (ein anderer Prozessor
ist ebenfalls möglich).
Ferner ist die Stromversorgungseinrichtung 27 über eine
Stromüberwachung 29 mit
einer Treiberanordnung 30 verbunden. Die Treiberanordnung 30 gibt
letztendlich für jede
Betätigungseinrichtung 5 das
entsprechende Betätigungssignal
aus, um die entsprechende Legenadel 3 zu bewegen oder nicht.
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Die
CPU 28 weist eine Einstelleinrichtung 31 auf, über die
beispielsweise eine Adresse oder eine Gruppe von Adressen eingegeben
werden kann. Ferner ist ein serieller Eingang 32 der CPU 28 über eine Niederspannungsschnittstelle 33 mit
dem Eingang 24 verbunden. Darüber hinaus ist die CPU 28 über eine
Hochspannungsschnittstelle 34 ebenfalls mit dem Eingang 24 verbunden.
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Weitere
Einzelheiten, wie Sicherungen, Impulsformer oder dergleichen sind
hier aus Gründen der Übersicht
nicht dargestellt.
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Die
Legebarrenanordnung mit der Legebarre 2, den Antriebseinrichtungen 8 und
der Steuereinrichtung 9 arbeitet nun wie folgt, wobei zur
Erläuterung
auf 4 verwiesen wird. In 4 ist nach rechts
die Zeit t aufgetragen und nach oben in einer Kurve 35 die
Spannung U und in einer zweiten Kurve 36 der Strom I.
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Wenn
eine Kettenwirkmaschine mit 3000 Touren arbeitet, dann dreht sich
die Hauptwelle mit einer Drehzahl von 3000 U/min und dementsprechend
wird auch die Legebarre 2 mit einer Frequenz von 50 Hz
hin und her bewegt. Für
einen Zyklus steht daher eine Zeit von 20 ms zur Verfügung. In
dieser Zeit laufen die nachstehend beschriebenen Vorgänge ab,
wobei sich diese Vorgänge
für jeden
Bewegungszyklus der Legebarre 2 wiederholen.
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Die
Steuereinrichtung 9 bekommt über ihren Musterdateneingang 19 auf
an sich bekannte Weise die Musterdaten, d. h. die Anweisungen, wie
die Legenadeln 3 zu bewegen sind. Diese Daten werden in der
CPU aufbereitet und, solange der Umschalter 16 in der in 2 dargestellten
Position ist, über
die Schnittstelle 20 an den Umschalter 16 weitergegeben. Über die
Leitung 10 gelangen sie dann zu den einzelnen Antriebseinrichtungen 8.
Jede Antriebseinrichtung 8 wird über ihre Adresse angesprochen
und übernimmt
nur die Musterdaten, die die von ihr gesteuerten Legenadeln 3 betreffen.
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Ein
Zyklus beginnt jedoch damit, dass der Umschalter 16 durch
die CPU 17 in seine andere Position gebracht wird, so dass
die elektrische Gleichspannung vom Versorgungseingang 14 auf
die Leitung 10 gelegt wird. Hierfür steht eine Zeit von t0 bis t1
zur Verfügung.
Solange die hohe Spannung anliegt, beispielsweise 200 V Gleichstrom,
kann auch ein Strom fließen,
um den Energiespeicher 26 aufzuladen. Dieses Aufladen kann
mit dem maximalen Strom erfolgen.
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Zum
Zeitpunkt t1 wird der Umschalter 16 umgeschaltet und die
Spannung auf der Steuerleitung 10 sinkt auf beispielsweise
15 V. Nach einer Pause, die zweckmäßig ist, um eine stabile niedrige
Spannung zu erhalten, modelliert die CPU 17 auf diese niedrige
Spannung die notwendigen Daten auf, beispielsweise in einem Spannungsbereich
von 0 bis 15 V, und überträgt sie im
Zeitraum von t2 bis zum Zeitpunkt t3 an alle Antriebseinrichtungen 8.
Zum Zeitpunkt t4 wird der Umschalter 16 durch die CPU 17 wieder
betätigt
und die Antriebseinrichtungen 8 werden wieder mit der hohen
Versorgungsspannung beaufschlagt, so dass der Energiespeicher 26 wieder geladen
werden kann. Das Aufladen der Energiespeicher 26 ist zu
einem Zeitpunkt t5 abgeschlossen, so dass der Strom I wieder auf
0 sinken kann.
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Zum
Zeitpunkt t6 wird die Spannung auf der Versorgungsleitung 10 auf
0 abgesenkt und zu einem Zeitpunkt t7, der beispielsweise 0,5 ms
später
liegt, wieder auf die genannten 200 V angehoben. Die steigende Flanke
dieses Spannungsverlaufs dient als Triggerimpuls.
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Die
zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 über die Steuerleitung 10 übertragenen
Daten (Adressen und Musterdaten) werden von den einzelnen Antriebseinrichtungen 8 ausgewertet.
Hierzu nimmt die CPU 28 über die Niederspannungsschnittstelle 33 die
Daten entgegen. Wenn die Spannung am Eingang 24 ansteigt,
schaltet die Niederspannungsschnittstelle 33 ab und die
Hochspannungsschnittstelle 34 überwacht mit der CPU, ob der
Triggerzeitpunkt t7 erreicht worden ist.
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In
Abhängigkeit
von den Daten werden über die
Treiberanordnung 30 die einzelnen Betätigungseinrichtungen 5 angesteuert.
Wenn dann der Triggerimpuls zum Zeitpunkt t7 kommt, werden nur die
Betätigungseinrichtungen 5 betätigt, die
zuvor adressiert worden sind.
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Die
CPU 28 überwacht
dabei kontinuierlich den Treiberstrom über die Stromüberwachung 29. Bei Überstrom
wird die Treiberanordnung 30 abgeschaltet, um eine elektrische
Zerstörung
zu verhindern.
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Wenn
viele Betätigungseinrichtungen 5 betätigt werden,
dann kann es sein, dass die Spannung U absinkt. Die Dimensionierung
der Legebarrenanordnung ist aber so getroffen, dass die Spannung
U nicht auf einen Wert absinken kann, bei dem die Antriebseinrichtungen 8 irrtümlicherweise
annehmen, dass nun der Signalübertragungspegel
erreicht ist. Zweckmäßigerweise
wird man hier einen Sicherheitsabstand einhalten.
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Man
kann nun die Antriebseinrichtungen 8 unmittelbar an der
Legebarre 2 befestigen oder zumindest gemeinsam mit der
Legebarre 2 bewegen, so dass man nicht mehr eine Vielzahl
von flexiblen Kabeln zwischen den Antriebseinrichtungen 8 und den
Betätigungseinrichtungen 5 benötigt. Es
ist lediglich ein einziges Kabel notwendig, das noch bewegt werden
muss. Dieses Kabel enthält
die Steuerleitung 10.