DE4226899C1 - Kettenwirkmaschine mit Jacquard-Steuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kettenwirkmaschine mit Jacquard-Steuerung, bei der die Legenadeln wenig­ stens einer Legebarre aufgrund elektrischer Steuerbe­ fehle individuell um wenigstens eine Wirknadelteilung verlagerbar sind.

Eine solche Kettenwirkmaschine ist aus DE-OS 40 28 390 bekannt. Hier werden federbelastete Drängelemente in der Legebarre mittels einer Harnischschnur vertikal verstellt, wodurch die zugehörige Legenadel aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verdrängt wird. Das obere Ende der Harnischschnur ist mit einem Stell­ körper verbunden, der durch eine in jedem Arbeitszyklus auf und ab bewegte Hubplatte mitnehmbar ist. Der Stell­ körper trägt einen Haken, der mit einem Gegenhaken am Anker eines Elektromagneten in Eingriff kommt und den Stellkörper in angehobenem Zustand festhält, wenn der Elektromagnet erregt ist, aber außer Eingriff mit dem Haken bleibt und den Stellkörper absinken läßt, wenn der Elektromagnet nicht erregt ist. Die Elektromagnete und die Anordnung der Harnischschnüre erfordert einen erheblichen Platz- und Gewichtsaufwand.

Aus DE-PS 33 21 733 ist es für eine solche mit Har­ nischschnüren arbeitende Jacquard-Steuerung bekannt, die Legenadeln jeweils zwischen zwei barrenfesten An­ schlägen anzuordnen. Die Legenadeln sind mit nach ent­ gegengesetzten Richtungen weisenden Erhebungen verse­ hen, an denen laschenförmige Drängelemente eines mit der Harnischschnur verbundenen Schiebers wechselweise angreifen können. Hierdurch wird die Legenadel entweder an den einen oder an den anderen barrenfesten Anschlag gedrückt, wodurch die beiden Arbeitsstellungen genau definiert sind.

Für eine solche Jacquard-Steuerung ist es auch schon bekannt (DE-OS 37 05 738), einseitig eingespannte pie­ zoelektrische Biegewandler zu verwenden, um ein Wider­ lager für die Steuernadeln zu verstellen, so daß sie die Zustände "Loch/kein Loch" eines Lochstreifens nach­ bilden. Piezoelektrische Biegewandler sind ferner in Mustereinrichtungen für Strickmaschinen bekannt (DE-OS 23 16 794). Sie dienen dort als Steuernocken, die, wenn sie in die Bahn der Musterfüße von Nadelstößern ragen, eine Längsverschiebung von Nadelstößer und Nadel ver­ hindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kettenwirkmaschine der eingangs beschriebenen Art eine wesentliche einfacher aufgebaute Jacquard-Steuerung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch piezo­ elektrische Wandler, die an der Legebarre angeordnet sind und die Legenadeln durch Anlegen einer Steuerspan­ nung verlagern.

Derartige piezoelektrische Wandler sind verhältnismäßig kleine Bauelemente, die einschließlich der zugehörigen Steuerleitungen mit geringem Aufwand in der Jacquard- Legebarre untergebracht werden können und es ermögli­ chen, auf andere Drängelemente, die Übertragung durch Harnischschnüre und eine elektromagnetische oder son­ stige Jacquard-Einrichtung oberhalb der Kettenwirkma­ schine zu verzichten. Die Anschaffungskosten und die Wartungskosten werden daher erheblich reduziert. Außer­ dem arbeiten piezoelektrische Wandler mit äußerst ge­ ringer Verlustleistung. Auch die Betriebskosten sind daher gering.

Die zu bewegende Masse beträgt nur einen Bruchteil der in den bekannten Fällen zu bewegenden Massen. Daher genügen für die Verstellung auch wesentlich kleinere Kräfte als früher. Zu deren Erzeugung reicht es aus, die piezoelektrischen Wandler mit Niederspannung, also einem Spannungswert unter 100 V anzusteuern. Die Wandler können daher außerordentlich dicht nebeneinander angeordnet werden, wie es wegen des geringen Legenadel- Abstandes erforderlich ist, ohne daß Isolationsprobleme auftreten. Darüber hinaus sind die Umschaltzeiten sehr kurz, so daß auch schnellaufende Kettenwirkmaschinen mit dieser Jacquard-Steuerung ausgestattet werden kön­ nen.

Mit besonderem Vorteil sind die piezoelektrischen Wand­ ler als Biegewandler ausgebildet. Solche Biegewandler sind handelsüblich und führen zu wesentlich größeren Stellbewegungen als bei piezoelektrischen Wandlern an­ derer Art.

Ein besonders raumsparender Aufbau ergibt sich, wenn die Legenadeln unter Zwischenschaltung der Biegewandler an der Legebarre befestigt sind.

Günstig ist es hierbei, daß jeder Legenadel ein Biege­ wandler zugeordnet ist, dessen eines Ende an der Lege­ barre befestigt und dessen anderes Ende starr mit der Legenadel verbunden ist. Auf diese Weise durchläuft das freie Ende der Legenadel einen Weg, der ein Vielfaches der Auslenkung des Biegewandlers ist. Es kann mit ver­ gleichsweise kleinen Biegewandlern gearbeitet und trotzdem der der Wirknadelteilung entsprechende Stell­ weg erreicht werden.

Bei einer anderen Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß jeder Legenadel mindestens zwei parallel nebenein­ ander verlaufende Biegewandler zugeordnet sind, deren eine Enden an der Legebarre befestigt und deren andere Enden mit der Legenadel verbunden sind. Hierdurch er­ gibt sich eine Art Parallelogrammführung der Legenadel, die dafür sorgt, daß die Legenadel immer parallel zu den Wirknadeln steht, was die Gefahr von Nadelkollisio­ nen herabsetzt.

Im einfachsten Fall weisen die Biegewandler je einen plattenförmigen Träger und mindestens eine auf ihm auf­ gebrachte aktive Schicht aus piezoelektrischem Material auf, wobei der eine Endbereich der Platte in einer Haltevorrichtung der Legebarre fest eingespannt ist und der andere Endbereich die Legenadel trägt. Durch Wahl der Länge und Breite der aktiven Schicht erhält man die gewünschte Auslenkung und Kraft. Hierbei ist die Aus­ dehnung in Richtung der Nadelfontur sehr gering. Es bereitet keine Schwierigkeiten, die Biegewandler einer Legenadel-Teilung von weniger als 2 mm anzupassen, wie sie bei einer Wirknadelanordnung von 28 Nadeln/Zoll erforderlich ist.

Bei einer besonders einfachen Ausführungsform sind Trä­ ger und Legenadel einstückig ausgebildet.

Eine Alternative besteht darin, daß die Legenadel flä­ chig auf dem anderen Endbereich des Trägers aufliegt und mit diesem durch Kleben, Löten o. dgl. verbunden ist. Hierbei kann das Material des Trägers unabhängig von demjenigen der Legenadel gewählt und der Funktion des Biegewandlers angepaßt werden.

Von Vorteil ist es ferner, daß der Träger zwischen ak­ tiver Schicht und Legenadel zur Bildung von Biegegelen­ ken Materialdurchbrüche aufweist. Diese Biegegelenke verhindern bei der Parallelogrammansteuerung der Lege­ nadel den Aufbau von inneren Spannungen, welche die Auslenkung beschränken.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Brei­ te des Trägers und der aktiven Schicht ein Mehrfaches der Breite der Legenadel. Auf diese Weise läßt sich die erforderliche Kraft bei der Auslenkung erzeugen.

Günstig ist es auch, daß die Legenadel jeweils zwischen zwei benachbarten Anschlägen angeordnet ist, an welche sich die Legenadel in ihren beiden Arbeitsstellungen anlegt. Auf diese Weise sind die beiden Arbeitsstellun­ gen definiert.

Hierbei empfiehlt es sich, daß sich die Legenadel bei nicht-erregtem Biegewandler unter eigner Vorspannung an den einen Anschlag und bei erregtem Biegewandler unter dessen Biegekraft an den anderen Anschlag anlegt. Durch die Anlage unter Kraftüberschuß werden die Legenadeln sicher in ihrer Arbeitsstellung gehalten.

Diesem Ziel dient es auch, daß wenigstens einer der An­ schläge einen Permanentmagneten trägt, der die Legena­ del magnetisch anzieht. Außerdem verhindert der Perma­ nentmagnet Schwingungen beim Auftreffen auf den An­ schlag.

Für den elektrischen Anschluß empfiehlt es sich, daß die Biegewandler je einen plattenförmigen Träger und mindestens eine auf ihn aufgebrachte aktive Schicht aus piezoelektrischem Material aufweisen, daß die Träger elektrisch leitend und über ihre Befestigung an der Legebarre auf Massepotential gehalten sind, und daß die aktive Schicht auf der dem Träger abgewandten Seite mit einer Elektrodenschicht versehen ist, an die eine Steu­ erleitung angeschlossen ist. Es genügt demnach eine einzige Steuerleitung pro Biegewandler, um ihn richtig anzusteuern.

Hierbei empfiehlt es sich, daß zu den Biegewandler füh­ rende Steuerleitungen oberhalb einer Haltevorrichtung für die Träger der Biegewandler verlaufen. Oberhalb der Haltevorrichtung ist ausreichend Platz für die Leitun­ gen, die dort als Kabelbaum an das eine oder beide En­ den der Jacquard-Legebarre geführt werden können.

Es ist auch empfehlenswert, daß die Haltevorrichtung sich lediglich über einen Teil der Breite der Trägeren­ den erstreckt, und daß die Steuerleitungen zwischen den frei gelassenen Bereichen der Trägerenden hindurchge­ führt sind. Hierbei dienen Sektionen der Haltevorrich­ tung als Abstandshalter, welche den freien Zutritt der Steuerleitungen zu den zugehörigen Anschlüssen erlau­ ben.

Besonders günstig ist es, daß die piezoelektrischen Wandler mit einer Spannung von etwa 25 bis 30 V be­ treibbar sind. Eine solche Spannung benötigt keine oder höchstens eine geringfügige Isolation. Sie läßt sich auch mit einem einfachen Gleichspannungswandler aus den üblichen bei TTL-Schaltungen oder Rechneranlagen auf­ tretenden Spannungen gewinnen.

Daher ist bei einer bevorzugten Ausführungsform dafür gesorgt, daß die Jacquard-Steuerung einen Musterspei­ cher und einen Rechner aufweist, der für jeden Arbeits­ zyklus der Kettenwirkmaschine die den einzelnen piezo­ elektrischen Wandler zugeordneten Steuersignale abgibt, und daß Gleichspannungswandler vorgesehen sind, die die Steuersignale in die Steuerspannung umsetzen. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfache Rechnersteuerung der Jacquard-Vorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Kettenwirkmaschine,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch den unteren Bereich einer Jacquard-Legebarre,

Fig. 3 eine Ansicht von rechts auf Fig. 2,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer Legenadel,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Abwand­ lung einer Legenadel und

Fig. 6 eine Ansicht von links auf Fig. 5.

In Fig. 1 ist eine Kettenwirkmaschine 1 schematisch veranschaulicht, die eine Reihe von Wirknadeln 2 und drei Reihen von Legenadeln 3, 4 und 5 aufweist. Die Legenadeln sitzen an je einer Legebarre 6, 7 und 8, die in üblicher Weise durch Mustervorrichtungen in Richtung ihrer Längsachse, also senkrecht zur Zeichenebene, hin und her bewegbar sind, um die gewünschten Unter- und Überlegungen zu erzeugen. Die Legenadeln 3 haben die gleiche Teilung wie die Wirknadeln 2. Die Legenadeln 4 und 5 weisen jeweils die doppelte Teilung auf und ste­ hen zueinander auf Lücke. Außerdem sind sie durch eine Jacquard-Steuerung um jeweils eine Wirknadelteilung verlagerbar.

Die Jacquard-Steuerung weist für jede der Legenadeln 4 und 5 piezoelektrische Wandler 9 bzw. 10 auf, die über elektrische Steuerleitungen 11 und 12 ansteuerbar sind. Zu diesem Zweck ist die Hauptwelle 13 der Kettenwirkma­ schine mit einem Drehwinkelmesser 14 versehen, der sei­ ne Drehwinkelsignale an einen Rechner 15 abgibt. Diesem ist ein Musterspeicher 16 zugeordnet. Aufgrund der ge­ speicherten Musterwerte gibt der Rechner für jeden Ar­ beitszyklus der Kettenwirkmaschine den einzelnen piezo­ elektrischen Wandlern 9, 10 zugeordnete Steuersignale ab. Diese werden mit einer Spannung von etwa 5 V an Gleichstromwandler 17 weitergegeben, die an ihren Aus­ gängen 18 mit je einer der Steuerleitungen 11, 12 ver­ bunden sind. Bei Erregung durch den Rechner 15 gibt der zugehörige Ausgang eine Steuerspannung im Niederspan­ nungsbereich, vorzugsweise von etwa 25 bis 30 V ab. Die Spannung wird zwischen der Steuerleitung und einem Mas­ seanschluß 19 gemessen, der mit dem Masseanschluß des Gleichstromwandlers 17 und der Legebarre 7 bzw. 8 ver­ bunden ist. Die Biegewandler sind so ausgelegt, daß sie bei dieser Steuerspannung die gewünschte Auslenkung der Legenadel 5 bewirken.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, wie ein als Biegewandler 10 ausgebildeter piezoelektrischer Wandler an der Legebar­ re 8 im einzelnen ausgebildet ist. Jeder Biegewandler weist einen Träger 20 in der Form einer rechteckigen Platte auf, die auf einer Seite mit einer aktiven Schicht 21 aus piezoelektrischem Material belegt ist. Die freie Seite dieser aktiven Schicht ist mit einer Elektrode 22 versehen, an der sich ein Anschluß 23 für eine der Steuerleitungen 12 befindet. Das eine Ende 24 des Trägers 20 ist in Schlitzen 25 einer als Haltevor­ richtung 26 dienenden Leiste der Legebarre 8 angeord­ net, die elektrisch leitend ist und daher den Träger mit Massepotential versorgen. Die Enden 24 können in den Schlitzen 25 durch Kleben oder auf andere bekannte Art, z. B. mittels eines Sperrdrahts festgelegt sein. Die Haltevorrichtung 26 hat eine geringere Breite als die Trägerenden 24, so daß ein freier Raum 27 ver­ bleibt, über den die Endabschnitte 28 der Steuerleitun­ gen 12 zum Anschluß 23 geführt werden. Auf den anderen Endbereich 29 ist ein flächiger Bereich 30 der Legena­ del 5 aufgeklebt oder gelötet.

Jede Legenadel 5 ist zwischen zwei Anschlägen 31 ange­ ordnet, welche jeweils die Arbeitsstellung der an ihnen anliegenden Legenadel 5 definieren. Außerdem ist in jedem Anschlag 31 ein Permanentmagnet 32 angeordnet, welcher Schwingungen beim Auftreffen der Legenadel auf den Anschlag vermindert.

Wird nun eine Steuerspannung an einen der Biegewandler 10 angelegt, so will sich das piezoelektrische Material verformen. Dies ist aber nur auf der freien Seite mög­ lich, weil der Träger 20 eine Dehnung oder Kontraktion nicht zuläßt. Je nach Richtung der angelegten Steuer­ spannung wird das freie Ende des Biegewandlers nach der einen oder anderen Richtung ausgelenkt. Wie Fig. 3 zeigt, ist eine solche Auslenkung bei drei Legenadeln 5′ erfolgt.

Fig. 4 zeigt einen anderen Biegewandler 110, bei dem die Legenadel 105 und der Träger 120 einstückig ausge­ bildet sind. Über einen aktiven Abschnitt ist die Schicht 121 aus piezoelektrischem Material aufgetragen. Sie ist mit einer Elektrode 122 und einem zugehörigen Anschluß 123 versehen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 sind zwei Bie­ gewandler 210 und 210′ vorgesehen, deren Träger 220, 220′ parallel zueinander eingespannt sind. Sie sind auf beiden Seiten der Legenadel 205 angebracht und werden beim Anlegen einer Steuerspannung gleichsinnig ausge­ lenkt. Hierdurch wird die Legenadel 205 parallel zu sich verschoben. Zwischen Biegewandler und Legenadel ist ein Biegegelenk 233 vorgesehen, das durch Durchbrü­ che 234 im Träger 220 gebildet ist. Dieses Biegegelenk hilft, den Aufbau innerer Spannungen bei der Auslenkung zu verringern.

Als Material für die aktive Schicht kommt hauptsächlich Piezokeramik in Betracht, also insbesondere synthetisch hergestellte, anorganische, polykristalline und nicht­ metallische Werkstoffe, meist aus modifizierten Blei- Zirkonat-Titanaten. Sie erhalten ihre piezoelektrische Wirkung durch Polarisierung mit hohen Feldstärken ober­ halb der Curie-Temperatur. Die aktive Schicht kann großflächig hergestellt, anschließend geschnitten und dann auf die zuvor geschnittenen Träger aufgeklebt wer­ den.

Wenn ein Biegewandler aus einer aktiven Schicht und einem passiven Träger nicht ausreicht, können auch Schichtkörper mit mehr als einer aktiven Piezokeramik­ schicht verwendet werden, beispielsweise eine passive Schicht zwischen zwei aktiven Schichten oder mehrere aktive Schichten, bei denen wenigstens eine in entge­ gengesetzter Richtung durch diese Steuerspannung beauf­ schlagt wird, als die anderen aktiven Schichten.

Piezoelektrische Biegewandler sind für spezielle Anwen­ dungszwecke schon eingesetzt worden, beispielsweise zum Steuern eines faseroptischen Relais (Dissertation Ei­ cher "Optimierung piezoelektrischer Biegewandler am Beispiel eines faseroptischen Relais", Berlin 1989).

Claims (18)

1. Kettenwirkmaschine mit Jacquard-Steuerung, bei der die Legenadeln wenigstens einer Legebarre aufgrund elektrischer Steuerbefehle individuell um wenig­ stens eine Wirknadelteilung verlagerbar sind, ge­ kennzeichnet durch piezoelektrische Wandler (9, 10; 110; 210), die an der Legebarre (7, 8) angeordnet sind und die Legenadeln (4, 5) durch Anlegen einer Steuerspannung verlagern.

2. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die piezoelektrischen Wandler als Biegewandler (10; 110; 210) ausgebildet sind.

3. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Legenadeln (5) unter Zwischen­ schaltung der Biegewandler (10; 110; 210) an der Legebarre (8) befestigt sind.

4. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Legenadel (5) ein Biege­ wandler (10; 110; 210) zugeordnet ist, dessen eines Ende an der Legebarre (8) befestigt und dessen an­ deres Ende (29; 229) starr mit der Legenadel (5; 105; 205) verbunden ist.

5. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Legenadel (205) minde­ stens zwei parallel nebeneinander verlaufende Bie­ gewandler (210, 210′) zugeordnet sind, deren eine Enden (224) an der Legebarre befestigt und deren andere Enden (229) mit der Legenadel (205) verbun­ den sind.

6. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegewandler (10; 110; 210) je einen plattenförmigen Träger (20, 120, 220) und mindestens eine auf ihm aufgebrachte aktive Schicht (21; 121) aus piezoelektrischem Ma­ terial aufweisen und daß der eine Endbereich (24; 224) der Platte in einer Haltevorrichtung der Lege­ barre (8) fest eingespannt ist und der andere End­ bereich die Legenadel (5, 205) trägt.

7. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Träger (120) und Legenadel (105) ein­ stückig ausgebildet sind.

8. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Legenadel (5) flächig auf dem anderen Endbereich (29) des Trägers (20) aufliegt und mit diesem durch Kleben, Löten o. dgl. verbunden ist.

9. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 5 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (220) zwischen aktiver Schicht (221) und Legenadel (205) zur Bildung von Biegegelenken (233) Materialdurch­ brüche (233) aufweist.

10. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Trä­ gers (20) und der aktiven Schicht (21) ein Mehrfa­ ches der Breite der Legenadel (5) beträgt.

11. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Legenadel (5) jeweils zwischen zwei benachbarten Anschlägen (31) angeordnet ist, an welche sich die Legenadel (5) in ihren beiden Arbeitsstellungen anlegt.

12. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Legenadel (5) bei nicht­ erregtem Biegewandler (10) unter einer Vorspannung an den einen Anschlag (21) und bei erregtem Biege­ wandler unter dessen Biegekraft an den anderen An­ schlag (31) anlegt.

13. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der An­ schläge (31) einen Permanentmagneten (32) trägt, der die Legenadel (5) magnetisch anzieht.

14. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegewandler (10) je einen plattenförmigen Träger (20) und min­ destens eine auf ihn aufgebrachte aktive Schicht (21) aus piezoelektrischem Material aufweisen, daß die Träger (20) elektrisch leitend und über ihre Befestigung an der Legebarre (8) auf Massepotential gehalten sind, und daß die aktive Schicht (21) auf der dem Träger (20) abgewandten Seite mit einer Elektrodenschicht (22) versehen ist, an die eine Steuerleitung (12) angeschlossen ist.

15. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Biegewandler (10) führende Steuerleitungen (12) oberhalb einer Haltevorrichtung (25, 26) für die Träger (20) der Biegewandler (10) verlaufen.

16. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (26) sich lediglich über einen Teil der Breite der Trägeren­ den (24) erstreckt, und daß die Steuerleitungen (12) zwischen den frei gelassenen Bereichen der Trägerenden (24) hindurchgeführt sind.

17. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektri­ schen Wandler (10; 110; 210) mit einer Spannung von etwa 25 bis 30 V betreibbar sind.

18. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Jacquard-Steue­ rung einen Musterspeicher (16) und einen Rechner (15) aufweist, der für jeden Arbeitszyklus der Ket­ tenwirkmaschine (1) die den einzelnen piezoelektri­ schen Wandler (10) zugeordneten Steuersignale ab­ gibt, und daß Gleichspannungswandler (17) vorgese­ hen sind, die die Steuersignale in die Steuerspan­ nung umsetzen.