DE2423722A1 - LINEAR BISTABLE ACTUATING DEVICE FOR THE PERFORMANCE OF ELECTRICAL CONTROLS, IN PARTICULAR FOR KNITTING MACHINES - Google Patents
LINEAR BISTABLE ACTUATING DEVICE FOR THE PERFORMANCE OF ELECTRICAL CONTROLS, IN PARTICULAR FOR KNITTING MACHINESInfo
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Description
Lineare bistabile Betätigungseinrichtung für die Durchführung elektrischer Steuerungen, insbesondere für StrickmaschinenLinear bistable actuation device for the implementation of electrical controls, especially for knitting machines
Vorliegende Erfindung betrifft eine lineare bistabile Betätigungseinrichtung für die Durchführung elektrischer Steuerungen, insbesondere für Strickmaschinen.The present invention relates to a linear bistable actuator for performing electrical Controls, in particular for knitting machines.
Derzeit ist das Problem der Durchführung elektrischer Steuerungen vor allem bei der Steuerung der Nocken des Schlittens von Langstrickmaschinen vordringlich. Dieses Problem wurde bisher mittels Elektromagneten gelöst, die entweder auf dem Schlitten oder auf der Maschine angeordnet waren. Gewöhnlich wirken solche Elektromagneten nur in einer Richtung und sind von einer Gegenfeder beaufschlagt, d.h. die Elektromagnete bringen bei ihrer Erregung den beweglichen Teil in eine Stellung, die man beispielsweise als Arbeitsstellung bezeichnen könnte, wogegen der bewegliche Teil sofort nach dem Aufhöjiren der Erregung das Magneten durch die Gegenfeder in eine beispielsweise als Ruhestellung zu bezeichnende Stellung gebracht wird.At present the problem of performing electrical controls is primarily on the control of the cams of the carriage of long knitting machines. This problem has so far been solved by means of electromagnets, which either on the Slide or were arranged on the machine. Usually such electromagnets only act in one direction and are acted upon by a counter spring, i.e. the electromagnets bring the moving part into a position when they are excited which, for example, could be described as a working position, whereas the moving part immediately after the excitement has ceased the magnet is brought into a position to be designated as the rest position, for example, by the counter spring.
Diese derzeit angewendeten Methoden bringen ernste Nachteile mit sich, von denen vor allem die bedeutende Verlustleistung der Elektromagnete zu erwähnten ist, welcher teilweise durch eine heftige anfängliche Steuerung und eine nachfolgende schwächere Dauersteuerung begegnet wird.These currently used methods have serious disadvantages, the most important of which is the significant power dissipation the electromagnet is to be mentioned, which is partly due to a violent initial control and a subsequent one weaker continuous control is encountered.
Es tritt daher der Fall ein, daß bei einem beliebigen kurzen Netzausfall oder einem Spannungsabfall eine Entregung des Elektromagneten stattfindet und folglich eine Änderung der Stellung des beweglichen Teiles eintritt. Diese Entregung hat offensichtlich Fehler in der durchzuführenden Arbeit zur Folge.It is therefore the case that de-excitation occurs in the event of any brief power failure or voltage drop of the electromagnet takes place and consequently a change in the position of the movable part occurs. This de-excitement obviously results in errors in the work to be carried out.
Auch die Verwendung eventueller mechanischer Speichervorrichtungen kann diesen Nachteil nicht in zufriedenstellender Weise beseitigen, da diese Vorrichtungen äußerst teuer, kompliziert und platzaufwendig sind.Also the use of any mechanical storage devices cannot overcome this disadvantage in a satisfactory manner because these devices are extremely expensive, complicated and are space consuming.
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Ein weiterer Nachteil der einfach mit Gleichstrom gesteuerten Elektromagnete ist die .umgekehrt zum Abstand zwischen beweglichem und festem Teil proportionale Kraft. Auf diese Weise entsteht eine sehr variable und sehr große Anziehungskraft dort, wo sie nicht mehr notwendig ist, so daß bei fast beendetem Weg die Kraft übermäßig groß ist und zu unnötigen und in vielen Fällen unerwünschten mechanischen Beanspruchungen führt.Another disadvantage of the electromagnets, which are simply controlled with direct current, is the opposite of the distance between moving and fixed part proportional force. In this way a very variable and very great attraction arises there, where it is no longer necessary, so that when the path is almost finished the force is excessively great and unnecessary and in many cases leads to undesirable mechanical stresses.
Ein weiterer Nachteil der bisher verwendeten Elektromagnete ist der, daß sie eine dauernde und genaue .Wartung erfordern, welche sich merklich auf die Kosten der Endprodukte auswirkt.Another disadvantage of the electromagnets used hitherto is that they require continuous and precise maintenance, which has a noticeable impact on the cost of the final product.
Ein Ziel der Erfindung ist die Eliminierung der vorerwähnten Nachteile und die Schaffung einer Vorrichtung, die befähigtjjf ist, eine lineare Bewegung unter guter Kontrolle der Kräfte in beiden Bewegungsrichtungen durchzuführen.An object of the invention is to eliminate the aforementioned drawbacks and to provide a device which enables is to perform a linear movement with good control of the forces in both directions of movement.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, welche keine bevorzugte Ruhestellung besitzt, d.h. welche sich nicht aus ihrer Lage bei einem Netzaufall oder Spannungsabfall φ. verschiebt, und bei der keine Haltekräfte an den beiden Wegenden aufgewendet werden müssen.Another aim of the invention is to create a device which does not have a preferred rest position, ie which does not move from its position in the event of a power failure or voltage drop φ. moves, and in which no holding forces have to be applied at the two ends of the path.
Diese Ziele werden mit der erfindungsgemäßen linearen bistabilen Betätigungseinrichtung für die Durchführung elektrischer Steuerungen, insbesondere für Strickmaschinen erreicht, welche durch eine Welle aus antimagnetischem Material, Büchsen, welche der Welle zum Zwecke ihrer Axialverschiebung zugeordnet sind, einen Permanentmagneten von im wesentlichen hohlzylindrischer Form, der der Welle xxxssksx in der Zone zwischen den Basisteilen des Permanentmagneten zugeordnet ist, profilierte Polerweiterungen, die den Basisteilen des Permanentmagenten zugeordnet sind, und einen Außenmantel, welcher den Permanentmagenten umgibt und Abschnitte aufweist, welche durch Frontalberührung mit dem Polerweiterungen in Eingriff gelangen können, wobei im erwähnten Außenmantel Wicklungen vorgesehen und mit dem vom Permanentmagneten erzeugten Magnetfluß verkettet sind, gekennzeichnet ist.These goals are achieved with the linear bistable actuating device according to the invention for the implementation of electrical controls, in particular for knitting machines, which by a shaft made of anti-magnetic material, bushes, which are assigned to the shaft for the purpose of its axial displacement, a permanent magnet of essentially hollow cylindrical shape, which the Shaft xxxssksx is assigned in the zone between the base parts of the permanent magnet, profiled pole extensions, which are assigned to the base parts of the permanent magnet, and an outer jacket which surrounds the permanent magnet and has sections which can come into engagement with the pole extensions by frontal contact, with the mentioned Outer jacket windings are provided and are linked to the magnetic flux generated by the permanent magnet, is identified.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung sind der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf beiliegende Zeichnung zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die lineare bistabile Betätigungs«ittvorrichtung im Schnitt entlang einer Axialebene undFurther details of the actuating device according to the invention are the following description of a preferred Embodiment can be found with reference to the accompanying drawing. In the drawing, Fig. 1 shows the linear bistable Actuating device in section along an axial plane and
409849/087 2.409849/087 2.
Fig. 2 schematisch den Betätigungsmagnetkreis.Fig. 2 schematically shows the magnetic actuation circuit.
Gemäß der Zeichnung besteht die lineare bistabile Betätigungseinrichtung aus einer Welle 1 aus antimagnetischem Material, wie z.B. Inox-Stahl, welche axial verschiebbar in einem Paar von Büchsen 2 montiert ist, die gegenüberliegend und entgegengesetzt angeordnet sind und aus Kunststoff, wie z.B. Nylon, bestehen.According to the drawing, the linear bistable actuator consists of a shaft 1 of anti-magnetic Material, such as stainless steel, which can be moved axially in mounted on a pair of bushings 2 which are arranged opposite and opposite and made of plastic, e.g. Nylon.
Der erwähnten Welle 1 ist im Bereich zwischen den Büchsen 2 ein Permanentmagnet 3 von der Form eines Hohlzylinders zugeordnet, der die Welle 1 auf ihrem Umfang umfaßt.The mentioned wave 1 is in the area between Bushes 2 are assigned a permanent magnet 3 in the form of a hollow cylinder which includes the shaft 1 on its circumference.
Den Basisteilen dieses Permanentmagneten 3 sind Polerweiterungen 4 und 5 zugeordnet, die an ihrer freien Basis einen ringförmigen Rand 6 besitzen, der konzentrisch in bezug auf die Welle 1 angeordnet ist.The base parts of this permanent magnet 3 are pole extensions Associated with 4 and 5, which at their free base have an annular edge 6 which is concentric with respect to the shaft 1 is arranged.
Die Betätigungseinrichtung weist weiters ein Paar von Muttern 7 auf, die auf der Welle 1 aufgeschraubt sind und die Aufgabe haben, eine Axialverschiebung des Permanentmagneten 3 und der Polerweiterungen 4 und 5 auf der Welle 1 zu verhindern.The actuating device further has a pair of nuts 7 which are screwed onto the shaft 1 and which Have the task of preventing an axial displacement of the permanent magnet 3 and the pole extensions 4 and 5 on the shaft 1.
Die Betätigungseinrichtung weist weiters einen äußeren Mantel IO auf, der den Permanentmagneten 3 umfaßt und auf jeder Basis einen Ringabschnitt 11 aufweist, der befähigt ist, mit den Polerweiterungen 4 und 5 in Berührungskontakt zu gelangen. Der Ringabschnitt 11 liegt konzentrisch in bezug auf die WelleThe actuating device further has an outer jacket IO which includes the permanent magnet 3 and on each Base has a ring portion 11 which is capable of with the pole extensions 4 and 5 to come into physical contact. The ring section 11 is concentric with respect to the shaft
Der innen hohle Mantel 10 begrenzt innen einen ersten zylindrischen Abschnitt 12 und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 13, welcher der Seitenfläche der ersten Polerweiterung * 4 zugeordnet ist, sowie einen ersten und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 14 und 15, welche jeweils der Seitenfläche in der zweiten Polerweiterung 5 gegenüberliegen.The inside hollow jacket 10 delimits a first inside cylindrical section 12 and a second cylindrical section 13, which is the side surface of the first pole extension * 4 is assigned, as well as a first and a second cylindrical section 14 and 15, each of which is the side surface in the second Pole extension 5 are opposite.
Im Inneren des Außenmantels 10 sind Ausnehmungen ausgebildet, in welchen eine erste Hauptwicklung 20 und eine zweite Hauptwicklung 21 untergebracht werden können, von denen, die erste Hauptwicklung 20 an der Seite der Polerweiterung 5 liegt, wogegen die zweite Hauptwicklung 21 an der Seite der Polerweiterung 4 angeordnet ist.In the interior of the outer jacket 10, recesses are formed in which a first main winding 20 and a second Main winding 21 can be accommodated, of which the first Main winding 20 is located on the side of the pole extension 5, whereas the second main winding 21 is arranged on the side of the pole extension 4 is.
Außerhalb der ersten und zweiten Hauptwicklung und axial fluchtend sind eine erste Hilfswicklung 22 bzw. eine zweite Hilfs-Outside the first and second main winding and axially aligned are a first auxiliary winding 22 and a second auxiliary
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wicklung 23 angeordnet. Die 3r£te Hilfswicklung 22 ist elektrisch mit der ersten Hauptwicklung 20 verbunden und gegensinnig in bezug auf letztere gewickelt, wogegen die zweite Hilfswicklung 23 elektrisch mit der zweiten Hauptwicklung 21 verbunden und ebenfalls gegensinnig in bezug auf letztere gewickelt ist.winding 23 arranged. The third auxiliary winding 22 is electrically connected to the first main winding 20 and is wound in opposite directions with respect to the latter, whereas the second auxiliary winding 23 is electrically connected to the second main winding 21 and is also wound in opposite directions with respect to the latter.
Sowohl die Hauptwicklungen 20 und 21 als auch die Hilfswicklungen 22 und 23 sind mit dem vom Permanentmagneten 3 erzeugten Magnetfluß verkettet.Both the main windings 20 and 21 and the auxiliary windings 22 and 23 are linked to the magnetic flux generated by the permanent magnet 3.
Die Funktionsweise der beschriebenen Betätigungseinrichtung ist folgende.The operation of the actuator described is as follows.
Wenn man beispielsweise von der in Fig. 2 gezeigten Stellung ausgeht, so befindet sich der Südpol des Magneten 3 links und der Nordpol rechts.For example, if you start from the position shown in Fig. 2, the south pole of the magnet 3 is on the left and the North Pole right.
Unter diesen Bedingungen gelangt die Polerweiterung 4 in Berührung mit der Ringzone 1, weiters ist zu vermerken, daß der Magnetfluß, der vom Permanentmage}iten ausgeht, durch den Eisenspat, der zwischen der Polerweiterung 4 und dem zylindrischen Abschnitt 12 vorliegt, und dem Eisenspalt, der zwischen der Polerweiterung 5 und dem zylindrischen Abschnitt 15 des Mantels 10 vorliegt, hindurchgeht.Under these conditions, the pole extension 4 comes into contact with the annular zone 1, it should also be noted that the Magnetic flux emanating from the permanent magnet through the iron spar, which is present between the pole extension 4 and the cylindrical section 12, and the iron gap which is between the pole extension 5 and the cylindrical portion 15 of the shell 10 is present.
Die Eisenspalte sind äußerst klein und liegen in einer Größenordnung von etwa 0,1 mm, so daß magnetische Werkstoffe mit starkem Magnetfluß und geringer Koerzitivkraft und folglich hoher Leistung verwendet werden können.The iron gaps are extremely small and are on the order of about 0.1 mm, so that magnetic materials with strong magnetic flux and low coercive force and consequently high power can be used.
Dies ermöglicht eine beliebige Dimensionierung der Axialkraft, mit welcher der bewegliche Teil, gebildet durch den Komplex Welle 1, Permanentmagnet 3 und die anderen zugeordneten Teile, am Ringabschnitt 11 des Mantels 10 "haften" bleibt, durch Änderung der Fläche des Ringrandes 6. Wenn die Fläche 6 satt anliegt, so verläuft der Rest des Flusses durch den Zylinderabschnitt 12.This allows any dimensioning of the axial force with which the movable part is formed by the complex Shaft 1, permanent magnet 3 and the other associated parts, remains "adhered" to the ring section 11 of the jacket 10, by changing the surface of the ring edge 6. When the surface 6 lies snugly, the remainder of the flow runs through the cylinder section 12.
Um den Magneten 3 und folglich die Welle 1 im dargestellten Falle nach rechts zu verschieben, wird die erste Hauptwicklung 20 in der entsprechenden Richtung erregt und werden ein Südpol im ersten Zylinderabschnitt 14 und drei Nordpole gebildet, u.zw. im zweiten Zylinderabschnitt 15, im ersten Zylinderabschnitt und im zweiten Zylinderabschnitt 13.In order to move the magnet 3 and consequently the shaft 1 to the right in the case shown, the first main winding 20 excited in the corresponding direction and a south pole in the first cylinder section 14 and three north poles are formed, u.zw. in the second cylinder section 15, in the first cylinder section and in the second cylinder section 13.
Der bei 14 erzeugte Südpol und die Nordpole bei 15 und 13 sind bestrebt, den Permanentmagneten nach rechts zu schieben, wogegen der bei 12 erhaltene Nordpol das Bestreben hat, ihn dort zu halten, wo er sich befindet.The south pole generated at 14 and the north poles at 15 and 13 endeavor to push the permanent magnet to the right, whereas the north pole obtained at 12 endeavors to put it there to keep where it is.
" 4 " 409849/0872" 4 " 409849/0872
Um diesen negativen Effskt zu vermeiden, wird gleichzeitig die erste Hilfswicklung 22 erregt, welche, da sie gegensinnig in bezug auf die erste Hauptwicklung 20 gewickelt ist, ein Magnetfeld erzeugt, das den bei 12 erzeugten Nordpol abschwächt.In order to avoid this negative effect, the first auxiliary winding 22 is excited at the same time, which, since it is in opposite directions is wound with respect to the first main winding 20, generates a magnetic field which attenuates the north pole generated at 12.
Auf diese Weise gelangt man zu einem Punkt, in welchem die Kraft, mit der die Polerweiterung 4 vom runden Abschnitt 11 gehalten wird, überwunden wird und der Permanentmagnet 3 und dadurch die Welle 1 nach rechts verschoben werden, bis sie mit der Polerweiterung 5 am Ringabschnitt 11 der rechten Seite des Mantels angreift.In this way, one arrives at a point at which the force with which the pole extension 4 is held by the round section 11 is overcome and the permanent magnet 3 and thereby the shaft 1 are shifted to the right until they are extended with the pole 5 engages the ring section 11 on the right side of the jacket.
Da die Anziehungskraft durch die gegenseitige Zusammenwirkunge eines vom Permanentmagneten 3 erzeugten konstanten Flusses und eines wenig veränderlichen Flusses mit der von den Wicklungen 20 und 22 erzeugten Stellung gegeben ist, tritt der Fall ein, daß die Verschubkraft entlang des ganzen Weges praktisch gleichförmig ist, da die Änderungen des Eisenspaltes praktisch vernachlässigt werden können.Since the attraction by the mutual interaction of a generated by the permanent magnet 3 constant Flux and a little variable flux is given with the position generated by the windings 20 and 22, occurs In the event that the displacement force is practically uniform all along the way, as the changes in the iron gap are practically can be neglected.
Es ist zu bemerken, daß der von der ersten Hauptwicklung erzeugte Fluß übereinstimmend ist mit dem des Permanentmagneten 3, wogegen der von der ersten Hilfswicklung 22 erzeugte Fluß nicht damit übereinstimmt. Aus diesem Grund hat die Hilfswicklung 22 eine Windungszahl, die in bezug auf die Windungszahl der ersten Hauptwicklung entsprechend begrenzt ist. Auf Grund experimenteller Ergebnisse liegt der Optimalwert bei einem Verhältnis von 1 bisIt should be noted that the flux generated by the first main winding is the same as that of the permanent magnet 3, whereas the flux generated by the first auxiliary winding 22 does not coincide therewith. For this reason, the auxiliary winding has 22 a number of turns which is correspondingly limited with respect to the number of turns of the first main winding. Due to experimental Results, the optimal value is at a ratio of 1 to
Bei dieser Ausführungsform wird der Permanentmagnet bei jeder Betätigung wieder magnetisiert.In this embodiment, the permanent magnet is at magnetized again with each actuation.
Es ist offensichtlich, daß vorstehende Ausführungen unverändert für die Bewegung des Magneten 3 nach links gelten, wobei lediglich die anderen Wicklungen verwendet werden, u.zw. die zweite Hauptwicklung 21 und die zweite Hilfswicklung 23.It is obvious that the above statements apply unchanged to the movement of the magnet 3 to the left, wherein only the other windings are used, u.zw. the second main winding 21 and the second auxiliary winding 23.
Es müssen nicht unbedingt vier Wicklungen vorhanden sein, sondern man könnte auch mit zwei Wicklungen aiäeommen und eine elektrische Steuerung vorsehen, welche in die beiden Wicklungen verschiedene Ströme einspeist.There do not necessarily have to be four windings, but one could also take two windings and one Provide electrical control that feeds different currents into the two windings.
Obigen Ausführungen ist noch hinzuzufügen, daß die beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung kreissymmetrisch ist und daher einfacher und billiger hergestellt werden kann. Weiters ist ersichtlich, daß auch bei fehlender Stromzufuhr die Vorrichtung ihre Stellung nicht ändert, da beide Stellungen stabil sind.It should be added to the above that the embodiment of the device described is circularly symmetrical and therefore easier and cheaper to manufacture. It can also be seen that the device can also be used when there is no power supply their position does not change as both positions are stable.
Der Permanentmagnet 3 und folglich die Welle 1 können gegebenenfalls manuell betätigt werden und vableiben in der Stellung,The permanent magnet 3 and consequently the shaft 1 can if necessary manually operated and remain in the position,
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in welche sie gebracht wurden.in which they were brought.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung fällt jedwede mechanische Speicherung und jede dauernde Verlustleistung weg, außerdem wird jede Möglichkeit eines Fehlers ausgeschaltet, da nur im Momen- der Umschaltung des Pernanentmagneten 3 von einer Stellung in die andere eine Speisung erfolgt.With the device according to the invention, any mechanical storage and any permanent power loss are omitted, in addition, every possibility of error is eliminated because only at the moment the permanent magnet 3 is switched from one Position in the other a supply takes place.
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