DE3619121C1 - Elektromagnetisch arbeitende Jacquard-Steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch arbeitende Jacquard-Steuervorrichtung, bei der jedem steuerbaren Element ein Magnetsystem, das einen Magnet­ kern, einen Anker, einen Permanentmagneten und auf dem Magnetkern eine Abwerfwicklung aufweist, und ein Stell­ glied zugeordnet ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-AS 22 35 225) sind die Permanentmagnete jeweils Teil des Magnetkerns, der auch die Abwerfwicklung trägt. Sämtliche Magnetkerne werden zu ihren Ankern hinbewegt und an­ schließend wieder in die Ausgangslage zurückgeführt. Ist hierbei die Abwerfwicklung nicht erregt, wird der Anker vom Magnetkern mitgenommen. Wird mit Hilfe der erregten Abwerfwicklung dagegen das Magnetfeld des Perma­ nentmagneten aufgehoben, bleibt der Anker an Ort und Stelle. Die Anker wirken auf Einleseelemente, von deren Stellung es abhängt, ob die steuerbaren Elemente in dem betreffenden Zyklus von einer Antriebsvorrichtung verla­ gert werden oder nicht.

Es ist ferner eine Jacquard-Steuervorrichtung bekannt (DE-PS 31 48 054), bei der das Festhalten des Ankers am Magnetkern nicht durch einen Permanentmagneten, son­ dern durch eine erregte Anzugswicklung erfolgt, die so lange erregt werden muß, wie der Anker am Magnetkern festgehalten werden soll. Bei dieser Konstruktion ist der Magnetkern ortsfest, während der Anker um eine Achse schwenkbar und mit einem Stellglied verbunden ist, das durch Verschwenken unmittelbar auf eine Harnischschnur od. dgl. zu wirken vermag. Eine Mitnahmevorrichtung, die zyklisch betätigt wird, drückt den Anker jeweils gegen den Magnetkern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Jacquard- Steuervorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzuge­ ben, die in hohem Maße störunanfällig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Permanentmagnet am Anker angebracht ist.

Durch diese Konstruktion werden Fehleinstellungen ausge­ schlossen, die darauf beruhen, das das Abwerf-Magnetfeld und das Permanent-Magnetfeld nicht annähernd gleich sind, beispielsweise weil sich der Abwerfstrom aufgrund von Netzspannungsschwankungen od. dgl. ändert. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß der Abwerfstrom einen bestimm­ ten Mindestwert überschreitet, bei dem die Anzugskräfte des Ankers mit dem Permanentmagneten nicht mehr ausrei­ chen, den Anker am Magnetkern zu halten. Steigt der Ab­ werfstrom über diesen Mindestwert an, so werden die Ab­ stoßungskräfte zwischen dem elektromagnetischen Magnet­ kern und dem permanentmagnetischen Anker größer, was die Abwerffunktion unterstützt. Der Abwerfstrom kann daher in einem großen Bereich schwanken, ohne daß es zu Fehleinstellungen kommt. Unter Ausnutzung der magneti­ schen Abstoßung kann man auch auf Rückstellfedern verzich­ ten oder diese wesentlich schwächer als bisher auslegen.

Demgegenüber mußte man im bekannten Fall, wo sich der Permanentmagnet am Magnetkern befand, den Abwerfstrom sehr genau einstellen. War er zu klein, wurde der Anker wegen des Überschusses des permanentmagnetischen Feldes angezogen. War er zu groß, wurde der Anker wegen des Überschusses des elektromagnetischen Feldes angezogen.

Besonders günstig ist es, daß der Magnetkern ortsfest und nur der Anker mit dem Permanentmagneten beweglich angeordnet ist. Permanentmagneten sind gegen Schlagbean­ spruchung empfindlich, sei es, daß sich die Magnetisie­ rung allmählich reduziert, sei es, daß das Magnetmate­ rial, wie Ferrit-Keramik, spröde und mechanisch empfind­ lich ist. Bewegt man lediglich die Anker, so ist sicher­ gestellt, daß beim Auftreffen nur die Masse des Ankers und der damit verbundenen Teile eine Rolle spielt. Würde dagegen die Reihe der Magnetkerne zu den Ankern hinbewegt werden, ist - weil ein absolut gleichzeitiges Auftreffen auf allen Ankern unmöglich ist - von einzelnen Ankern eine sehr viel höhere Stoßenergie aufzunehmen.

Ferner empfiehlt es sich, daß der Anker schwenkbar gela­ gert, mit dem Stellglied verbunden und durch eine zyklisch betätigte Mitnahmevorrichtung gegen den Magnetkern schwenkbar ist. Dies ergibt eine besonders geringe Mas­ senträgheit des Ankers. Außerdem ist der konstruktive Aufbau sehr einfach, so daß auch von der mechanischen Konstruktion herrührende Einstellfehler praktisch ausge­ schlossen sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Abwerf­ strom-Schaltvorrichtung vorgesehen, die mustermäßig zumin­ dest den Beginn der Mitnahmevorrichtung überlappende Stromimpulse abgibt. Es genügen verhältnismäßig kurze Stromimpulse, so daß die erforderliche elektrische Lei­ stung gering ist. Der abfallende Anker wird von der Mit­ nahmevorrichtung gestützt, so daß keine Klappergeräusche auftreten.

Insbesondere kann eine Abwerf-Schaltvorrichtung vorgesehen sein, die mustermäßig Stromimpulse mit einer Dauer von 5 bis 20%, insbesondere etwa 10%, der Zykluszeit abgibt. Beispielsweise genügt eine Einschaltzeit von 40° der Hauptwellenumdrehung.

Konstruktiv ist es günstig, daß die Anschlagflächen des Ankers durch zwei Blöcke aus magnetischem Material gebil­ det sind, zwischen deren einander zugewandten Seitenflä­ chen ein scheibenförmiger Permanentmagnet angeordnet ist. Die Schlagbeanspruchung wirkt daher nicht unmittel­ bar auf den Permanentmagneten, sondern auf die Metall­ blöcke. Hierdurch wird die Schlagbeanspruchung des Perma­ nentmagneten erheblich herabgesetzt.

Insbesondere können die Blöcke aus Weicheisen bestehen. Dies ist nicht nur aus Gründen der mechanischen Belastung von Vorteil. Vielmehr erhöht sich durch das Weicheisen auch die Haltekraft zwischen dem Anker und dem Magnetkern um ein Vielfaches.

Mit Vorteil ragen die Polflächen der Blöcke über die mit ihnen zusammenwirkenden Polflächen des Magnetkerns hinaus. Auch bei Toleranzabweichungen aufgrund der Montage ist dann immer dafür gesorgt, daß die Polflächen des Magnetkerns vollständig an den Blöcken anliegen.

Günstig ist es, wenn die Polflächen der Blöcke Nuten aufweisen. Die Nuten verkleinern die mit den Polflächen des Magnetkerns zusammenwirkenden Polflächen des Ankers, so daß die Adhäsion zwischen Anker und Magnetkern, die insbesondere beim Wiederanlauf der Maschine nach längerem Stillstand stören kann, vermindert wird.

Ferner ist es empfehlenswert, daß die Blöcke auf ihrer den Polflächen abgewandten Seite durch einen magnetischen Bypaß verbunden sind. Hierdurch kann die Abwerfzeit bzw. Abwerfenergie herabgesetzt werden.

Von Vorteil ist es, daß der Antrieb der Mitnahmevorrich­ tung von einer Maschinen-Hauptwelle über eine elektrisch betätigbare Kupplung erfolgt, die bei Stromausfall entkup­ pelt. Auf diese Weise wirken die permanentmagnetischen Anker als Datenspeicher. Sie behalten die bei Stromaus­ fall eingenommene Stellung bei, weil die Mitnahmevorrich­ tung durch das Entkuppeln unwirksam gemacht worden ist. Auf diese Weise kann ein Musterbruch vermieden werden.

Zweckmäßigerweise ist die Kupplung in einer an der Mit­ nahmevorrichtung angreifende Antriebsstange eingebaut. Auf diese Weise kann die Mitnahmevorrichtung, selbst wenn sie gerade bewegt ist, unverzüglich gestoppt werden, weil sich alle bewegenden Teile mit größerer Masse noch vor der Kupplung befinden.

Mit besonderem Vorteil sind die Kupplung und/oder die zugehörige elektrische Betätigungsvorrichtung so ausge­ legt, daß der Kupplungseingriff nach einer Drehung der Maschinenhauptwelle von 360°, gemessen vom Entkupp­ lungspunkt, erfolgt. Dies stellt sicher, daß die Mitnah­ mevorrichtung an derselben Stelle des Zyklus, an der der Antrieb unterbrochen worden ist, in einem Folgezyklus weiter angetrieben wird. Der auf diese Weise in der Ware, beispielsweise Wirkware, durch einen Stromausfall ent­ stehende Fehler ist optisch kaum sichtbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Jacquard-Steuervorrichtung bei angedrücktem Anker,

Fig. 2 eine Teildarstellung der Fig. 1 bei freigegebenem Anker,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Ankers,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Anker und

Fig. 5 Zeitdiagramme von im Betrieb auftretenden Größen.

Auf einer gemeinsamen Welle 1 sind drehfest ein Antriebs­ arm 2 und eine Mitnahmevorrichtung 3 sowie drehbar Stell­ glieder 4 angeordnet. Die Mitnahmevorrichtung 3 weist eine zur Drehachse 1 parallele Mitnahmestange 5 auf.

Die Mitnahmevorrichtung 3 kann zwischen der in Fig. 1 voll ausgezogenen Stellung und der gestrichelten Stellung um den Winkel α mittels einer Antriebsstange 6, in die eine elektrisch betätigbare Kupplung 7 eingebaut ist, verschwenkt werden. Die Antriebsstange 6 wird von einer Kurvenbahn 8 auf einer Bahnscheibe 9 geführt, die mit einer kontinuierlich in Richtung des Pfeils 10 angetrie­ benen Maschinen-Hauptwelle 11, beispielsweise der Haupt­ welle einer Kettenwirkmaschine, verbunden ist. Die Kur­ venbahn 8 weist einen konstanten Bahnabschnitt a, einen absteigenden Bahnabschnitt b, einen längeren, zweiten konstanten Bahnabschnitt c und einen aufsteigenden Bahn­ abschnitt d auf.

Jedes Stellglied 4 weist an einem Hebelarm 12 eine An­ schlußstelle 13 für ein steuerbares Element 14 auf. Ge­ strichelt ist die Stellung 14′ des Steuerelements 14 dargestellt, wenn das Stellglied 4 die Stellung der Fig. 2 einnimmt. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Drängstift, der in einer Drängbarre 15 gehalten und über eine Harnischschnur 16 mit der Anschlußstelle 13 verbun­ den ist. Eine das steuerbare Element 14 belastende Fe­ der 17 dient dazu, die Reibung zwischen den einzelnen Teilen der Einrichtung zu überwinden.

Auf der gegenüberliegenden Seite besitzt das Stellglied 4 einen etwa radial verlaufenden Kupplungsarm 18, an dem ein Anker 19 angebracht ist, der einen Permanentmagne­ ten 20 aufweist und mit dem Magnetkern 21 eines eine Abwerfspule 22 tragenden Elektromagneten 23 zusammenwirkt. Der Anker selbst besteht aus nicht-magnetisierbarem Mate­ rial, beispielsweise Kunststoff.

Der Permanentmagnet 20 ist scheibenförmig und besteht aus gesintertem Ferrit. Solche Permanentmagnete werden beispielsweise von der Firma Vakuumschmelze unter der Bezeichnung "Vacomax 145" vertrieben. Der Permanentmagnet befindet sich zwischen zwei Weicheisenblöcken 24 und 25, welche Anker-Polflächen 26 und 27 bilden. In diesen sind Nuten 28 und 29 zur Verminderung der Adhäsion vorgesehen. Beispielsweise ist der Permanentmagnet 20 so ausgelegt, daß der obere Weicheisenblock 24 einen Nordpol und der untere Weicheisenblock 25 einen Südpol bildet.

Auf der den Polflächen 26 und 27 gegenüberliegenden Seite der Blöcke 24 und 25 ist ein magnetischer Bypaß 30 vorge­ sehen, der aus einer Platte aus magnetisierbarem Material, wie Eisen, besteht. Der Bypaß-Querschnitt beträgt einen kleinen Bruchteil des Magnetkernquerschnitts. Bei einem Kernquerschnitt von beispielsweise 12 mm kann der Bypaß- Querschnitt etwa 1,5 mm betragen. Wenn die Abwerfwicklung erregt wird, entfernt sich der Anker vom Kern, und es entsteht ein Luftspalt. Der Luftspalt hat einen weitaus höheren magnetischen Widerstand als der Bypaß, so daß sich die Kraftlinien sofort stärker über den Bypaß schließen. Dies bedeutet eine Reduzierung der Abwerfzeit bzw. der Abwerfenergie.

Zur Befestigung wird der Anker 19 auf den Kupplungsarm 18 aufgesteckt und am federnd aufweitbaren Ende 31 mit einem Ring 44 gesichert. Der Magnetkern 21 besitzt ebenfalls zwei Polflächen 32 und 33, die sich beim Auftreten eines Erregerstromes in der Abwerfwicklung 22 als Nordpol N und Südpol S ausbilden. Wenn der Anker 19 mit Hilfe der Mitnahmevorrichtung 3 in die Stellung der Fig. 1 gebracht worden ist, haftet der Anker wegen des Permanentmagne­ ten 20 am Magnetkern 21, auch wenn die Mitnahmevorrich­ tung 3 wieder zurückbewegt wird. Wenn aber in dieser Stellung die Abwerfwicklung 22 erregt wird, stoßen sich die Polflächen des Magnetkerns 21 und des Ankers 19 ab, so daß das Stellglied 4 die in Fig. 2 veranschaulichte Stellung einnimmt.

Die Abwerfwicklung 22 kann mit Hilfe einer Schaltvorrich­ tung 34 an Spannung U gelegt werden, wenn der Hauptschal­ ter 35 eingelegt ist. Die Schaltvorrichtung 34 ist elek­ tronisch ausgebildet und wird durch ein Betätigungssi­ gnal S ₁ in den leitenden Zustand versetzt. Dieses wird am Ausgang eines UND-Gliedes 36 abgenommen, dessen einem Eingang ein Schaltsignal S ₂ und dessen anderem Eingang ein Zyklussignal S ₃ zuführbar ist. Das Schaltsignal S ₂ steht am Ausgang eines Speichergliedes 37 an, dem Steuer­ signale S ₄ von einem Programmwerk 38 über eine Speicher­ ladevorrichtung 39 zuführbar sind, wenn ein entsprechen­ des Ladesignal S ₅ auftritt. Im Programmwerk 38 ist das jeweils mit der Jacquard-Steuervorrichtung zu fertigende Muster gespeichert. Zur Bildung des Zyklussignals ist ein Näherungsfühler 40 vorgesehen, der von einer mit der Hauptwelle 11 umlaufenden Triggerscheibe 41 beein­ flußt wird. Über den größten Umfangsabschnitt e wird kein Signal erzeugt, während über einen kleineren Umfangs­ abschnitt f das Zyklussignal S ₃ erzeugt wird. In einem Schaltglied 42 wird aus der Abstiegsflanke des Zyklussi­ gnals S ₃, gegebenenfalls nach einer kleinen Verzögerung, das Ladesignal S ₅, in der Regel in der Form eines kurzen Impulses, erzeugt.

In der untersten Zeile der Zeitdiagramme der Fig. 5 ist veranschaulicht, wie sich der Winkel α der Mitnahmevor­ richtung 3 im Verlauf eines Zyklus ändert. Im Bereich des Bahnabschnitts a drückt die Mitnahmevorrichtung sämt­ liche Anker 19 gegen die zugehörigen Magnetkerne 21. Die Rückbewegung erfolgt im Bereich des Bahnabschnitts b. Es ist als Beispiel angegeben, daß die Andruckphase (Bahn­ abschnitt a) über 40° der Drehung der Maschinen-Hauptwel­ le 11 verläuft. Das vom Näherungsfühler 40 abgeleitete Zyklussignal S ₃ hat die Form eines Impulses, der in diesem Beispiel die gleiche Erstreckung von 40° hat, dessen Anfangszeitpunkt t ₀ gegenüber dem Beginn der Phase a aber versetzt ist, so daß sich der Endpunkt t ₁ im Bereich der Abstiegsphase (Bahnabschnitt b) befindet. Das Betäti­ gungssignal S ₁ hat den gleichen Verlauf wie das Zyklussi­ gnal S ₃, wenn vom Programmwerk her mustermäßig das Abwerfen des Ankers vorgesehen ist. Im anderen Fall ist das Betäti­ gungssignal S ₁ gleich Null, wie es gestrichelt in der zweiten Zeile der Fig. 5 veranschaulicht ist. Die Ver­ schiebung des Anfangszeitpunktes t ₀ hat den Vorteil, daß die dem Magnetkern zugeführten Anker 19 sich mecha­ nisch beruhigen können. Dadurch, daß der mit dem Betäti­ gungssignal S ₁ auftretende Abwerf-Stromimpuls die Ab­ stiegsphase (Bahnabschnitt b) der Bewegung der Mit­ nahmevorrichtung 3 überlappt, ist sichergestellt, daß die abgestoßenen Anker bei ihrer Bewegung in die Stellung der Fig. 2 durch die Mitnahmevorrichtung 3 geführt wer­ den. Hierdurch wird ein Klappern im Betrieb vermindert und die Lebensdauer erhöht.

Bei einem Stromausfall oder bei einem Öffnen des Haupt­ schalters 35 behalten die Anker 19 infolge des Permanent­ magneten 20 ihre jeweilige Lage. Damit sie nicht durch die Mitnahmevorrichtung 3 in ihrer Lage verändert werden, ist die Kupplung 7 ebenfalls stromabhängig gesteuert. Die zugehörige Betätigungsvorrichtung 43 ist ebenfalls hinter dem Hauptschalter an die Spannung U angeschlossen. Fällt die Spannung fort, wird die Kupplung 7 sofort ent­ regt und ausgekuppelt. Daher bleibt die Mitnahmevorrich­ tung 3 stehen, auch wenn die Maschinen-Hauptwelle 11 sich noch weiter drehen sollte. Als Kupplung 7 kommt beispielsweise eine Zahnhaltekupplung, wie sie von der Firma Lenze/Mönninghof angeboten wird, oder eine ähnliche Vorrichtung in Betracht. Die Kupplung und die zugehörige Betätigungsvorrichtung 43 sind so ausgelegt, daß der Kupplungseingriff nur nach einer Drehung der Maschi­ nen-Hauptwelle 11 von 360°, gemessen vom Entkupplungs­ punkt, erfolgt. Wenn die mit der Jacquard-Steuervorrich­ tung versehene Kettenwirkmaschine, Webmaschine od. dgl., wieder in Betrieb gesetzt wird, setzt sich die Musterung genau an der unterbrochenen Stelle fort.

Insgesamt ergibt sich daher eine Jacquard-Steuervorrich­ tung mit Datensicherung, geringem Energieverbrauch und hoher betrieblicher Zuverlässigkeit. Auch Rückstellfedern zur Überwindung des Remanenzmagnetismus sind nicht erfor­ derlich. Die verbleibenden Federn 17 brauchen lediglich die Reibung zwischen den einzelnen Teilen der Einrichtung zu überwinden.

Das Betätigungssignal für die Abwerfwicklung kann auch auf andere Weise in Abhängigkeit von einem Steuersignal aus dem Programmwerk 38 erzeugt werden. Insbesondere wird das Programmwerk durch einen Rechner gebildet.

Claims (14)

1. Elektromagnetisch arbeitende Jacquard-Steuervorrich­ tung, bei der jedem steuerbaren Element ein Magnetsy­ stem, das einen Magnetkern, einen Anker, einen Perma­ nentmagneten und auf dem Magnetkern eine Abwerfwick­ lung aufweist, und ein Stellglied zugeordnet ist, das in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Abwerfwick­ lung, nachdem Magnetkern und Anker aneinander geführt worden sind, eine von zwei Arbeitsstellungen einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (20) am Anker (19) angebracht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (21) ortsfest und nur der Anker (19) mit dem Permanentmagneten (20) beweglich angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (19) um eine Achse (1) schwenkbar gela­ gert, mit dem Stellglied (4) verbunden und durch eine zyklisch betätigte Mitnahmevorrichtung (3) gegen den Magnetkern (21) schwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abwerfstrom-Schaltvorrichtung (34) vorgesehen ist, die mustermäßig zumindest den Beginn der Rückbewegung der Mitnahmevorrichtung (3) überlappende Stromimpulse abgibt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abwerfstrom-Schaltvorrichtung (34) vorgesehen ist, die mustermäßig Stromimpulse mit einer Dauer von 5 bis 20%, insbesondere etwa 10%, der Zykluszeit abgibt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (26, 27) des Ankers durch zwei Blöcke (24, 25) aus magnetischem Material gebildet sind, zwischen deren einander zugewandten Seitenflächen ein scheibenförmiger Permanentmagnet (20) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (24, 25) aus Weicheisen bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Permanentmagnet (20) ein Ferrit-Sin­ terkörper ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (26, 27) der Blöcke (24, 25) über die mit ihnen zusammenwirkenden Polflächen (32, 33) des Magnetkerns (21) hinausragen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (26, 27) der Blöcke (24, 25) Nuten (28, 29) aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (24, 25) auf ihrer den Polflächen (26, 27) abgewandten Seite durch einen magnetischen Bypaß (30) verbunden sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Mitnahmevorrich­ tung (3) von einer Maschinen-Hauptwelle (11) über eine elektrisch betätigbare Kupplung (7) erfolgt, die bei Stromausfall entkuppelt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) in eine an der Mitnahmevorrich­ tung (3) angreifende Antriebsstange (6) eingebaut ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (7) und/oder die zugehöri­ ge elektrische Betätigungsvorrichtung (43) so ausge­ legt sind, daß der Kupplungseingriff nach einer Dre­ hung der Maschinenhauptwelle (11) von 360°, gemes­ sen vom Entkupplungspunkt, erfolgt.