DE102010009166B4 - hysteresis - Google Patents
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Abstract
Hystereseeinheit (1) als Hysteresekupplung oder Hysteresebremse mit einem Hystereseträger (2) und einem Magnetträger (3) deren gegenseitige Axialposition (4) über ein Stellmittel (5), welches mit Hystereseträger (2) oder Magnetträger (3) verbunden ist, veränderbar ist, wobei das Stellmittel (5) mit einem motorischen Antrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (5) über eine Gewindepaarung (6) mit dem als motorischer Drehantrieb (7, 8) ausgebildeten motorischen Antrieb verbunden ist, die das Verstellgewinde für das Stellmittel (5) bildet und wobei Mittel mit einem Zeiger (9) und einem Signalgeber (10) zur Erfassung der Axialbewegung (12) des Stellmittels (5) vorgesehen sind, welche an wenigstens einer Stelle innerhalb des Bewegungsbereichs (11) ein digitales Ausgangssignal erzeugen, sobald der Zeiger (9) besagten Signalgeber (10) überschreitet, wobei das digitale Ausgangssignal kurz vor einem Ende des Bewegungsbereichs (11) erfasst wird, und ein weiteres digitales Ausgangsignal an einer zweiten Stelle von einem weiteren Zeiger (9) und einem weiteren Signalgeber (10) erzeugt wird, wobei die zweite Stelle einen vorgegebenen Abstand von der ersten Stelle hat und wobei Zeiger (9) und Signalgeber (10) miteinander auf dem Lichtschrankeneffekt basierend kommunizieren, bei dem der jeweilige Zeiger über eine entsprechende Lichtschranke läuft und dass als motorischer Drehantrieb ein Schrittmotor (7) vorgesehen ist.Hysteresis unit (1) as a hysteresis clutch or hysteresis brake with a hysteresis carrier (2) and a magnet carrier (3) whose mutual axial position (4) via an adjusting means (5) which is connected to hysteresis carrier (2) or magnetic carrier (3) is variable, wherein the adjusting means (5) is connected to a motor drive, characterized in that the adjusting means (5) via a thread pairing (6) with the motor drive as a rotary drive (7, 8) formed is connected to the adjusting thread for the actuating means (5) and wherein means are provided with a pointer (9) and a signal generator (10) for detecting the axial movement (12) of the actuating means (5) which generate a digital output signal at at least one point within the range of motion (11); as soon as the pointer (9) exceeds said signal generator (10), the digital output signal being detected shortly before one end of the movement region (11), and another digital output signal is generated at a second location by a further pointer (9) and a further signal generator (10), wherein the second location has a predetermined distance from the first location and wherein pointer (9) and signal generator (10) with each other on the light barrier effect communicate based, in which the respective pointer runs over a corresponding light barrier and that a stepper motor (7) is provided as a motorized rotary drive.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hystereseeinheit nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a hysteresis according to the preamble of the main claim.
Derartige Hystereseeinheiten finden Verwendung als Hysteresekupplung oder Hysteresebremse.Such hysteresis units find use as a hysteresis clutch or hysteresis brake.
Sie beruhen auf dem Hystereseprinzip. Dabei wird ein mit magnetischem Material besetzter Magnetträger einem Hystereseträger gegenüber angeordnet.They are based on the hysteresis principle. In this case, a magnet carrier occupied with magnetic material is arranged opposite to a hysteresis carrier.
Die beiden Träger drehen sich relativ zueinander. Über die gegenseitige Axialposition wird die Mitnehmerkraft eingestellt.The two carriers rotate relative to each other. The driving force is adjusted via the mutual axial position.
Der Vorteil derartiger Hystereseeinheiten ist die Verschleißfreiheit.The advantage of such hysteresis units is the freedom from wear.
Daher dienen derartige Hystereseeinheiten insbesondere auch als Hysteresebremsen, z. B. im Ablaufgatter von Fadenspulen zur Herstellung von Kettbäumen.Therefore, such hysteresis serve in particular as Hysteresebremsen, z. B. in the gate of thread bobbins for the production of warp beams.
Ohne Beschränkung der Erfindung soll die vorliegende Anmeldung allerdings auch Hysteresekupplungen erfassen.Without limiting the invention, however, the present application is also intended to detect hysteresis clutches.
Fertige Hystereseeinheiten gibt es als Zentraldrehanordnung oder Stirndrehanordnung. Die vorliegende Erfindung soll sich auf beide Ausführungsformen beziehen.Finished hysteresis units are available as a central rotating arrangement or a face turning arrangement. The present invention is intended to refer to both embodiments.
Bei einer Zentraldrehanordnung ist einer der beiden Träger als Eintauchzylinder ausgeführt, welcher seine Axialposition zu dem anderen Träger, der ringförmig ausgeführt ist, ändert, indem er in den ringförmigen Träger eintaucht.In a central rotation arrangement, one of the two carriers is designed as a dip cylinder, which changes its axial position to the other carrier, which is made annular, by immersing in the annular carrier.
Bei derartiger Zentraldrehanordnung hängt die Eintauchtiefe linear mit dem Hystereseeffekt zusammen.With such a central rotation arrangement, the immersion depth is linearly related to the hysteresis effect.
Bei einer Stirndrehanordnung sind Hystereseträger und Magnetträger axial voneinander beabstandet und die Axialposition wird über den Abstand verändert.In a face turning arrangement hysteresis carrier and magnet carrier are axially spaced apart and the axial position is changed over the distance.
Bei einer solchen Stirndrehanordnung wird der Hystereseeffekt von einer mathematischen Hyperbel beschrieben.In such a face turning arrangement, the hysteresis effect is described by a mathematical hyperbola.
Im Umfang der vorliegenden Erfindung sollen beide Anordnungen gleichwertig nebeneinander betrachtet werden.Within the scope of the present invention, both arrangements should be considered equivalently side by side.
Dies bedeutet, dass der Begriff der „Axialposition” bei einer Stirnanordnung als Axialabstand und bei einer Zentraldrehanordnung als Eintauchtiefe zu verstehen ist.This means that the term "axial position" in the case of an end arrangement is to be understood as the axial distance and in the case of a central rotation arrangement as the immersion depth.
Gleichwohl sollen stets beide Ausführungsformen mit erfasst sein, es sei denn, es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die jeweils andere Ausführungsform nicht mit erfasst sein soll.Nevertheless, both embodiments should always be covered, unless it is expressly pointed out that the respective other embodiment should not be included.
Bekannt ist insoweit, bei derartigen Hystereseeinheiten den Axialabstand zwischen Hysteresering und Magnetring über einen elektromotorischen Antrieb zu verstellen, der z. B. auf eine Gewindespindel wirkt, die in ein Innengewinde des Stellmittels eingreift.It is known in this respect, to adjust the axial distance between Hysteresering and magnetic ring via an electric motor drive in such hysteresis units, the z. B. acts on a threaded spindle which engages in an internal thread of the actuating means.
Dabei dient das Stellmittel dem Zweck, den Hysteresering oder den Magnetring axial bezüglich des jeweils anderen Rings zu verlagern.The adjusting means serves the purpose of displacing the hysteresis ring or the magnetic ring axially with respect to the respective other ring.
Der Vorteil derartiger Gewindepaarungen liegt insbesondere in der Selbsthemmung.The advantage of such thread pairings lies in particular in the self-locking.
Bei derartigen Hystereseeinheiten besteht die Gefahr, dass der motorische Drehantrieb das Stellmittel zur Verlagerung von Hysteresering bzw. Magnetring auf Block fahren kann. In Folge der ganz erheblichen Untersetzung zwischen elektromotorischem Antrieb und Gewindespindel besteht dabei die Gefahr unzulässig hoher Kräfte bzw. übermäßigen Verschleißes.In such hysteresis units, there is the danger that the motorized rotary drive can drive the adjusting means for shifting hysteresis ring or magnetic ring to block. As a result of the very significant reduction between electric motor drive and threaded spindle there is the danger of unduly high forces or excessive wear.
Die Offenlegungsschrift
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die angegebenen Nachteile an einer Hystereseeinheit der gattungsgemäßen Art zu beseitigen.It is an object of the present invention to eliminate the stated disadvantages of a hysteresis unit of the generic type.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Hauptanspruchs. This object is achieved by the features of the main claim.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung beruht darauf, die Axialbewegung des Stellmittels an wenigstens zwei Positionen innerhalb des gesamten Bewegungsbereichs zu erfassen und das Überfahren dieser Stellen jeweils in ein digitales Ausgangssignal umzuwandeln.An essential aspect of the invention is based on detecting the axial movement of the actuating means at at least two positions within the entire range of motion and in each case converting the crossing of these locations into a digital output signal.
Dies erfolgt zweckmäßiger Weise durch das Zusammenwirken eines jeweiligen Zeigers mit einem jeweiligen Signalgeber, wobei Zeiger oder Signalgeber am Stellmittel und Signalgeber bzw. Zeiger ortsfest montiert sind.This is advantageously carried out by the interaction of a respective pointer with a respective signal generator, wherein pointer or signal transmitter are mounted on the adjusting means and signal transmitter or pointer stationary.
Im Umfang der vorliegenden Anmeldung sind die Begriffe „Zeiger” und „Signalgeber” allgemein zu verstehen.Within the scope of the present application, the terms "pointer" and "signal generator" are to be understood generally.
Wesentlich ist in jedem Falle die Erzeugung eines jeweiligen digitalen Ausgangssignals aus der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.It is essential in any case the generation of a respective digital output signal from the circuit arrangement according to the invention.
Ein digitales Ausgangssignal kann insoweit auch über ein Analogsignal in Verbindung mit einer elektronischen Schwellwertschaltung erzeugt werden.In this respect, a digital output signal can also be generated via an analog signal in conjunction with an electronic threshold circuit.
Das Analogsignal könnte beispielsweise über ein Potentiometer erzeugt werden, welches dann der Schwellwertschaltung aufgegeben wird.The analog signal could be generated for example via a potentiometer, which is then abandoned the threshold circuit.
Bei Überschreiten des Schwellwertes würde dann ein jeweiliges digitales Ausgangssignal erzeugt, welches der weiteren Steuerung zugrunde gelegt wird.If the threshold value is exceeded, a respective digital output signal would then be generated, which is used as the basis for the further control.
Es kommt daher insgesamt gesehen auf ein digitales Ausgangssignal an, welches elektronisch weitergeleitet wird, um vorbestimmte Funktionen der Hystereseeinheit zu erfüllen.It is therefore a total of a digital output signal, which is forwarded electronically to fulfill predetermined functions of the hysteresis unit.
Gemäß der Erfindung wird an einer anderen Stelle des Bewegungsbereichs ein weiteres digitales Ausgangssignal nach Maßgabe der Merkmale des Hauptanspruchs erzeugt.According to the invention, another digital output signal is generated in accordance with the features of the main claim at another location of the movement range.
Auf diese Weise wird der Bewegungsbereich des Stellmittels entsprechend überwacht und es kann erfindungswesentlich vermieden werden, dass der motorische Drehantrieb am Ende des Verstellgewindes jeweils auf Block läuft.In this way, the range of movement of the actuating means is monitored in accordance with and it can be essential to the invention avoided that the motorized rotary drive at the end of the adjustment each runs on block.
Die Anordnung der Signalgeber innerhalb des frei verstellbaren und nicht auf Block laufenden Verstellgewindes ist daher auch erfindungswesentlich.The arrangement of the signal generator within the freely adjustable and not running on block adjustment thread is therefore essential to the invention.
Das digitale Ausgangssignal kann z. B. erzeugt werden, an einer Stelle kurz bevor Hysteresering und Magnetring gegenseitigen Kontakt bekommen bzw. im Falle einer Zentraldrehanordnung die volle Eintauchtiefe bzw. die volle Ausfahrposition erreicht wird.The digital output signal can, for. B. generated at a point shortly before hysteresis ring and magnetic ring get mutual contact or in the case of a central rotation assembly, the full immersion depth or the full extended position is reached.
Dann wird über das digitale Ausgangssignal der elektromotorische Antrieb so gepolt, dass er nur noch in derjenigen Drehrichtung laufen kann, in welcher sich der Abstand zwischen Hysteresering und Magnetring wieder vergrößert bzw. die Eintauchtiefe in vorbestimmter Weise ändert.Then, the electric motor drive is polarized via the digital output signal, so that it can only run in the direction of rotation in which the distance between hysteresis ring and magnet ring increases again or the immersion depth changes in a predetermined manner.
Da es sich um einen digital ansteuerbaren Schrittmotor handelt, lassen sich von da ab auch die Schritte zählen, die den geometrischen Verhältnissen entsprechend innerhalb des gesamten Bewegungsbereichs ohne Kollisionsgefahr zurückgelegt werden können.Since it is a stepper motor that can be controlled digitally, it is also possible to count from there the steps that can be covered within the entire range of motion without risk of collision according to the geometric conditions.
Erfindungsgemäß wird im Bereich des anderen Endes des Bewegungsbereichs ein weiteres digitales Ausgangssignal erzeugt werden, sodass ab da der Schrittmotor entsprechend umgesteuert werden kann, um auch an diesem Ende des Bewegungsbereichs eine Kollisionsgefahr auszuschließen.According to the invention, a further digital output signal is generated in the region of the other end of the movement range, so that from there the stepping motor can be correspondingly reversed in order to exclude a risk of collision even at this end of the movement range.
Zweckmäßigerweise sind die jeweiligen Zeiger und Signalgeber innerhalb eines geschlossenen Gehäuses untergebracht, in welchem auch das Stellmittel sitzt.Conveniently, the respective pointer and signal transmitter are housed within a closed housing, in which also the actuating means sits.
Zeiger und Signalgeber kommunizieren auf der Basis des Lichtschrankeneffekts miteinander.Pointers and signalers communicate with each other on the basis of the photoelectric barrier effect.
Durch die Anordnung von Zeiger und Signalgeber innerhalb des Gehäuses können Störungen benachbarter Hystereseeinheiten, wie sie insbesondere in dem Ablaufgatter zur Herstellung von Kettbäumen vorliegen, vermieden werden.The arrangement of pointer and signal generator within the housing disturbances of adjacent hysteresis units, as present in particular in the process gate for the production of warp beams can be avoided.
Zweckmäßigerweise weist das Gehäuse dann eine Kabeldurchführung auf sowie eine separate Steuerplatine.Appropriately, the housing then has a cable bushing and a separate control board.
Auf der Steuerplatine sind dann die elektronischen Baugruppen zur Schrittmotorsteuerung, zur Positionsauswertung und zur Spannungsversorgung vorgesehen.On the control board then the electronic modules for stepper motor control, for position evaluation and power supply are provided.
Will man darüber hinaus kleine Schrittmotoren mit kleinen Drehmomenten verwenden, bietet es sich an, zwischen dem Schrittmotor und dem Stellmittel eine untersetzende Getriebestufe vorzusehen.If you also want to use small stepper motors with low torques, it is advisable to provide a step down gear between the stepper motor and the actuating means.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.
Ein Hysteresering
Die gemeinsame Nabe sitzt auf einer drehbar im Gehäuse gelagerten Abtriebswelle, die nach rechts aus dem Gehäuse weist.The common hub is seated on a rotatably mounted in the housing output shaft, which points to the right out of the housing.
Somit wäre der Hysteresering
Gegenüberliegend dem Hysteresering
Über den oben gezeigten in einem Längsschlitz des Gehäuses geführten Stift wird verhindert, dass sich das Stellmittel
Im Zentrum des Stellmittels
Zu diesem Zweck besitzt die Welle an ihrem nach rechts weisenden Ende ein Gewinde, welches in ein entsprechendes Innengewinde des Stellmittels
Dreht sich nun die Welle, wird über die Gewindepaarung
Wesentlich ist nun, dass ein Zeiger
Hierdurch wird an einer Stelle innerhalb des Bewegungsbereichs
Die Anordnung von Zeiger
Zweckmäßiger Weise werden jedoch der Zeiger
Diese Maßnahme bietet den Vorteil, dass zumindest in derjenigen Richtung, in welcher Zeiger
Weiterhin zeigt 1, dass ein weiteres digitales Ausgangssignal an einer zweiten Stelle erzeugt wird, die einen vorgegebenen Abstand von der ersten Stelle hat.Further, Figure 1 shows that another digital output is generated at a second location that is a predetermined distance from the first location.
Zu diesem Zweck ist ein weiterer Zeiger
Die beiden Stellen, an denen das digitale Ausgangssignal erzeugt wird, werden z. B. von geeigneten Gabellichtschranken gestellt.The two places where the digital output signal is generated, z. B. provided by suitable fork light barriers.
Läuft nun einer der Zeiger
Gezeigt ist auch die Anordnung von Zeiger
Zeiger
Damit die erzeugten digitalen Signale aus dem Gehäuse herausgeführt werden können, weist das Gehäuse eine Kabeldurchführung auf. Dort verlaufen die Signalleitung(en), in welchen die digitalen Ausgangssignale zu einer Steuerplatine
Die Steuerplatine
Insoweit ist der motorische Drehantrieb als Schrittmotor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hystereseeinheithysteresis
- 22
- HystereseträgerHystereseträger
- 33
- Magnetträgermagnet carrier
- 44
- Axialpositionaxial position
- 55
- Stellmittelactuating means
- 66
- Gewindepaarungthread pairing
- 77
- Schrittmotorstepper motor
- 88th
- Getriebestufegear stage
- 99
- Zeigerpointer
- 1010
- Signalgebersignaler
- 1111
- Bewegungsbereichrange of motion
- 1212
- Axialbewegungaxial movement
- 1313
- Gehäusecasing
- 1414
- KabeldurchführungGrommet
- 1515
- Steuerplatinecontrol board
Claims (6)
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