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Die Erfindung betrifft eine Hysterese-Fadenbremse
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine derartige Hysterese-Fadenbremse kann
beispielsweise an Kordierspindeln zur Einstellung einer gleichmäßigen Fadenzugkraft
bei Innen- und Außenfaden
Anwendung finden. Mit einer solchen Kordierspindel werden zwei Fäden, nämlich ein Innen-
und ein Außenfaden,
miteinander zu einem Kordfaden zusammengedreht. Hierbei besteht
das Problem, dass der Innen- und der Außenfaden im Kordierpunkt, in
welchem sie zu dem Kordfaden zusammengeführt werden, im Interesse einer
hohen Qualität
des Kordfadens eine möglichst
gleich hohe Fadenspannung aufweisen sollen. Dazu ist es üblich, den
Innenfaden, der von einer sich innerhalb eines vom Außenfaden
gebildeten Fadenballons befindlichen Vorratsspule abläuft, über eine
Fadenbremse zu führen
und so seine Spannung der des Außenfadens anzupassen. Hierzu
eignen sich Hysterese-Fadenbremsen gut. Ihre Wirkung beruht darauf,
dass ein aus einem ferromagnetischen Material bestehender Hysteresekörper – angetrieben
durch den zu bremsenden Faden – relativ
zu einem Permanent- oder Elektromagnet bewegt wird. Bei Verwendung
eines Permanentmagneten läßt sich
die Bremswirkung, die der Magnet auf den Hysteresekörper und damit
letztlich auf den Faden ausübt,
dadurch verändern,
dass der zwischen beiden Körpern
bestehende Luftspalt variiert wird. Allerdings ist es nicht ausreichend,
diese Anpassung der Bremswirkung einmalig durch eine Justierung
der Innenfadenbremse durchzuführen;
Veränderungen
im Lauf des Außenfadens machen
es erforderlich, die Spannung des Innenfadens während des Betriebes der Kordiereinrichtung ständig auf
die Spannung des Außenfadens
einzustellen. Hierzu sind wegen des den Innenfaden umgebenden Ballons
Fadenbremsen einzusetzen, die von außen ansteuerbar sind.
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Mit der
DE 41 21 913 A1 und der
DE 697 01 222 T2 sind
derartige Hysterese-Fadenbremsen bereits bekannt geworden. Die
DE 41 21 913 A1 offenbart
eine Kordierspindel mit einer Innenfadenbremse, welche mit einem
in seiner Drehrichtung umsteuerbaren, innerhalb des Fadenballons
angeordneten Elektromotor als Stellantrieb verbunden ist, durch den
die Innenfadenbremse über
eine Fernsteuereinrichtung stufenlos einstellbar ist. Der Elektromotor steht über ein
Stellgetriebe mit der Innenfadenbremse in Verbindung. Der Elektromotor
und das Stellgetriebe sind außerhalb
des Gehäuses
der Innenfadenbremse angeordnet. Die Kraftübertragung von Motorwelle auf
das Stellgetriebe erfolgt über
einen Riemen. Durch die Anordnung des Elektromotors und des Stellgetriebes
und die Art der Kraftübertragung
ist ein verhältnismäßig großer Bauraum
sowie zusätzlicher Konstruktions-
und Montageaufwand erforderlich.
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Bei der Vorrichtung gemäß der
DE 697 01 222 T2 ist
als Stellmittel für
die Einstellung des Luftspaltes zwischen Permanentmagnet und Hysteresekörper ein
Kolben vorgesehen, der in einer Bewegungsrichtung durch eine Feder
beaufschlagt wird. In der anderen Bewegungsrichtung wird eine Gegenschubkraft
durch eine Druckluftquelle aufgebracht, so dass die Bremswirkung
vom Abgleich zwischen Federkraft und Gegenschubkraft abhängig ist. Dies
bedeutet aber auch, dass während
des Betriebes der Hysterese-Fadenbremse ständig mit hoher Genauigkeit
eine durch die Druckluft hervorgerufene Gegenschubkraft anliegen
muss.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe
zugrunde, eine Hysterese-Fadenbremse zu schaffen, die bei geringem
Bauraum eine regelbare, bspw. an den Fadenspannungsverlauf eines
Außenfadens
an einer Kordierspindel anpassbare Bremswirkung erzeugt und die
zur Aufrechterhaltung des Einstellpunktes keine oder gegenüber der
notwendigen Verstellenergie nur sehr geringe, permanent anliegende Halteenergie
benötigt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hysterese-Fadenbremse
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder mit einer Hysterese-Fadenbremse
mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Hysterese-Fadenbremsen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 sind
in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Die erfindungsgemäße Hysterese-Fadenbremse weist
eine kompakte Bauform auf. Alle funktionswesentlichen Elemente,
insbesondere die Stellmittel zur Veränderung der magnetischen Kopplung zwischen
dem Hysteresekörper
und dem Permanentmagnet sind innerhalb des Gehäuses der Fadenbremse untergebracht.
Hierdurch wird die Montage an der Einsatzstelle wesentlich erleichtert.
Die gegenseitige Verstellung von Permanentmagnet und Hysteresekörper zum
Zwecke der Einstellung der magnetischen Kopplung zwischen Hystereskörper und
Permanentmagnet ist mit minimalem Energieaufwand zu bewerkstelligen.
Die am Stellantrieb aufzuwendende notwendige Halteenergie im Einstellpunkt
ist entweder Null oder verschwindend gering.
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In der alternativen Ausführungsform
der Hysterese-Fadenbremse nach Anspruch 2 wird die der Erfindung
zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass der Bremskörper drehbar
um eine Drehachse gelagert ist, wobei diese Drehachse mit der Rotationsachse
des Stellantriebs zusammenfällt. Auch
hierdurch wird eine kompakte Bauform der Hysterese-Fadenbremse ermöglicht,
wobei hier die Stellmittel einschließlich des Stellantriebs auch
außerhalb des
Gehäuses
der Hysterese-Fadenbremse angeordnet sein können.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Hysterese-Fadenbremse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 ist der Bremskörper drehbar
um eine Drehachse gelagert und der Permanentmagnet (oder der Hysteresekörper) ist
auf einem längs
dieser Drehachse des Bremskörpers
verschiebbaren Träger angeordnet.
Der elektromotorisch angetriebene Stellantrieb ist bevorzugt mit
einer ein Bewegungsgewinde tragenden Verstellspindel gekoppelt und
das Bewegungsgewinde steht mit einem entsprechenden Gegengewinde
am Träger
für den
Permanentmagnet (oder den Hysteresekörper) in Eingriff. Hierdurch
wird eine möglichst
gute und verlustfreie Kraftübertragung vom
Stellantrieb auf den Träger
des Permanentmagnet (oder der Hysteresekörpers) gewährleistet, um mit minimalem
Energieaufwand und verlustfrei die gewünschte Einstellung der magnetischen
Kopplung zwischen Hysteresekörper
und Permanentmagnet zu bewerkstelligen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Hysterese-Fadenbremse nach Anspruch 2 ist der Rotor des Stellantriebs
als Innenläufer
eines Elektromotors ausgebildet. In einem hierzu alternativen Ausführungsbeispiel
ist der Rotor des Stellantriebs als Außenläufer eines Elektromotors ausgebildet.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Hysterese-Fadenbremse nach Anspruch 2 ist der Bremskörper und
die Verstellspindel jeweils um dieselbe Drehachse drehbar gelagert.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben.
Die Zeichnungen zeigen
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1:
Teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hysterese-Fadenbremse;
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2:
Teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hysterese-Fadenbremse;
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3:
Teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hysterese-Fadenbremse;
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Die in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Hysterese-Fadenbremse weisen
einen drehbar gelagerten Bremskörper 3 auf,
der von dem zu bremsenden Faden 4 angetrieben wird. Der
Bremskörper 3 ist
mit einem Hysteresekörper 5 fest
verbunden. Der Hysteresekörper 5 wirkt
mit einem Permanentmagnet 6 zusammen, um die Drehbewegung
des Bremskörpers 3 zu dämpfen. Die
Stärke
der Dämpfung
ist abhängig
vom Grad der magnetischen Kopplung zwischen dem Hysteresekörper 5 und
dem Permanentmagnet 6, welche wiederum vom gegenseitigen
Abstand zwischen dem Hysteresekörper 5 und
dem Permanentmagnet 6 abhängt. Zur Veränderung
der magnetischen Kopplung zwischen Hysteresekörper 5 und Permanentmagnet 6 sind
Stellmittel 10, 11, 12, 13, 14 vorgesehen.
Diese Stellmittel umfassen einen Stellantrieb 13 und eine
mechanische Übertragung
mit Mitteln 10, 11, 12, 14 zur
Umwandlung einer Rotationbewegung des Stellantriebs 13 in
eine relative Linearbewegung zwischen Hysteresekörper 5 und Permanentmagnet 6 zur
Einstellung deren gegenseitigen Abstands zueinander. Die Mittel 10, 11, 12, 14 zur
Umwandlung der Rotationsbewegung des Stellantriebs 13 in
eine relative Linearbewegung zwischen Hysteresekörper 5 und Permanentmagnet 6 sind
gebildet von einer Verstellspindel 11, an der ein Zahnkranz 12 angeordnet
ist. Dieser Zahnkranz 12 kämmt mit einem Zahnrad 14,
welches mit der Rotationswelle des Stellantriebs 13 fest
verbunden ist.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist auf einer in
einem Gehäuse 1 fest
angeordneten Achse 2 ein Bremskörper 3 drehbar gelagert.
Der Bremskörper 3 wird
von dem zu bremsenden Faden 4 über eine außen angeordnete, hier nicht
dargestellte Verlegerolle in mehreren Windungen umschlungen und
beim Lauf des Fadens 4 in Drehung versetzt. Mit dem Bremskörper 3 ist
ein in das Gehäuse 1 hineinragender
Hysteresering 5 aus einem ferromagnetischen Werkstoff fest
verbunden. Dieser überdeckt ganz
oder teilweise einen ringförmigen
Permanentmagnet 6, der auf einem Magnetträger 8 angeordnet ist.
Zwischen Hysteresering 5 und Permanentmagnet 6 erstreckt
sich ein Luftspalt 7, dessen Größe die vom Permanentmagnet 6 auf
den Hysteresering 5 ausgeübte Kraftwirkung beeinflusst.
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Der Magnetträger 8 ist längsbeweglich
auf der Achse 2 angeordnet und gegen Verdrehen durch eine
Passfeder 9 gesichert. Über
ein Bewegungsgewinde 10 ist der Magnetträger 8 mit
einer Spindel 11 verbunden, die auf der Achse 2 drehbar
gelagert ist. Die Spindel 11 trägt einen Zahnkranz 12,
mit dem ein mit dem Stellantrieb 13 gekoppeltes Zahnrad 14 kämmt.
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Der Stellantrieb 13 erhält über eine
nicht dargestellte Steuereinrichtung beispielsweise in Abhängigkeit
vom Verhältnis
der Fadenspannungen von Innen- und Außenfaden an einer Kordierspindel
ein Signal zur Verstellung der Hysterese-Fadenbremse. Je nach notwendiger
Veränderung
bewirkt ein Verdrehen der Spindel 11 eine Transversalbewegung
des Permanentmagneten 6 auf den Hysteresering 5 zu oder
von diesem weg, wodurch die Bremswirkung auf den Faden 4 entweder
erhöht
oder verringert wird.
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Die Ausführungsform gemäß 2 unterscheidet sich von
der vorher beschriebenen dadurch, dass die Drehachse 2 des
Bremskörpers 3 mit
der Rotationsachse 13a des Stellantriebs 13 zusammenfällt. Dies
wird dadurch erreicht, dass eine durchgehende Welle 15 vorgesehen
ist, die fest mit dem nicht dargestellten, als Innenläufer ausgebildeten
Rotor des Stellantriebs 13 verbunden ist. Auf dieser Welle 15 befindet
sich das Bewegungsgewinde 10, das die Rotationsbewegung
der Welle 15 in eine Transversalbewegung des direkt auf
der Welle 15 aufsitzenden Magnetträgers 8 umwandelt.
Des weiteren sitzt auf der Welle 15 – durch Lager 16 von
deren Drehbewegung entkoppelt – der
Bremskörper 3 mit
dem fest mit ihm verbundenen Hysteresering 5. Zum Zwecke der
Verdrehsicherung des Magnetträgers 8 kann
dieser bspw. eine Fräsfläche 17 aufweisen,
auf der ein Haltewinkel 18 aufliegt.
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Auch diese Ausführungsvariante weist eine kompakte
Bauform auf. Die Veränderung
des Luftspaltes 7 erfolgt durch direkte Übertragung
der Bewegung des Stellantriebs 13 mittels des Bewegungsgewindes 10 auf
den Magnetträger 8.
Auch hier ist die erforderliche Halteenergie im Einstellpunkt vernachlässigbar
gering.
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Bei der Ausführungsvariante gemäß 3 schließlich ist der Stellantrieb 13 als
Außenläufermotor
ausgebildet. Vorzugsweise ist der Stellantrieb 13 als Schrittmotor
ausgebildet. Seine Statorwicklung 19 sitzt auf einer fest
im Gehäuse 1 angeordneten Achse 2,
während
sein Rotor 20 mit einer Spindel 11 verbunden ist,
die auf der Achse 2 drehbar gelagert ist. Im Übrigen deckt
sich der Aufbau der Hysterese-Fadenbremse mit dem der Ausführungsvariante gemäß 1.
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Die Halteenergie im Einstellpunkt
während des
Betriebs der Bremse ist auf ein Minimum reduziert. Durch Einsatz
einer mechanischen Bremse im Stellantrieb 13, die den Rotor 20 im
Einstellpunkt arretiert, ist keine Halteenergie am Stellantrieb 13 mehr notwendig.
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In einer alternativen, hier nicht
zeichnerisch dargestellten Ausführungsform
ist die Position des Hysteresekörpers
mit derjenigen des Permanentmagneten vertauscht, d. h. der Permanentmagnet 6 ist mit
dem Bremskörper 3 verbunden
und der Hysteresekörper 5 ist
auf einem Träger 8 angeordnet
und längs
der Achse 2 verschiebbar.