DE4411528A1 - Kettenwirkmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kettenwirkmaschine mit mindestens einer Barre, die mittels einer elek­ trisch betätigbaren Antriebsvorrichtung und einer zu­ gehörigen Steuervorrichtung nach einem vorgegebenem Programm axial versetzbar ist.

Derartige Kettenwirkmaschinen sind bekannt; sie weisen als Antriebsvorrichtung einen Stellmotor, insbesondere einen Linearmotor auf. Gemäß DE-OS 37 34 072 ist der Stellmotor ein Schrittmotor, dem von der Steuervorrich­ tung Schrittimpulse zugeführt werden. Die Anzahl der erforderlichen Schritte wird in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Hauptwelle durch ein Programm vorgegeben. Hierbei muß beim Anlauf der Kettenwirkma­ schine die Ausgangslage der einzelnen Barren überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden, weil sich, bei­ spielsweise durch Stromausfall, möglicherweise ein Ver­ satzfehler eingestellt hat. Gemäß DE-OS 42 15 691 wird der Stellmotor durch einen Lage-Regelkreis, der einen gemessen Lage-Istwert mit dem durch den Programmgeber vorgegebenen Lage-Sollwert vergleicht, in Abhängigkeit von der Regelabweichung gesteuert. Dies erfordert einen erhöhten Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ketten­ wirkmaschine der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der sich eine sehr viel einfachere Steuerung der Antriebsvorrichtung ergibt und insbesondere beim Anlauf der Maschine keine Korrekturläufe durchzuführen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebsvorrichtung einen Körper aus einem Material aufweist, das in Abhängigkeit von der Größe eines elek­ trischen und/oder magnetischen Feldes seine Abmessung ändert und daß die Steuervorrichtung programmgeführt eine elektrische Größe zur Erzeugung dieses Feldes ab­ gibt.

Bei einer hier verwendeten Antriebsvorrichtung steht die elektrische Größe in einem direkten Zusammenhang zur jeweiligen Abmessung. Eine durch das Programm vor­ gegebene Änderung der elektrischen Größe ergibt eine definierte Änderung der Abmessung, also einen definier­ ten Versatz. Demzufolge erhält man eine sehr einfache Steuerung. Wenn zu Betriebsbeginn die einem bestimmten Programmzeitpunkt zugeordnete elektrische Größe aufge­ rufen wird, nimmt die Barre automatisch ihre korrekte Ausgangsstellung ein. Ein weiterer Vorteil besteht dar­ in, daß die Änderung der Abmessung sehr rasch und mit großer Kraft erfolgen kann, die Massenträgheit der Bar­ re sich also gut beherrschen läßt und diejenigen der Antriebsvorrichtung praktisch keine Rolle spielt.

Bei einer Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Antriebsvorrichtung ein piezo-elektrisches Betätigungs­ element aufweist und die elektrische Größe eine Span­ nung ist. Noch günstiger ist es, wenn die Antriebsvor­ richtung ein magnetostriktives Betätigungselement auf­ weist und die elektrische Größe ein Strom ist. Während es bei piezo-elektrischen Betätigungselementen zur Ver­ größerung des Versatzes erforderlich ist, die Spannung zu erhöhen, was zu Isolationsproblemen führen kann, muß bei magnetostriktiven Betätigungselementen der Strom erhöht werden, was im allgemeinen keine Schwierigkeiten mit sich bringt.

Mit Vorteil ist die Barre fest oder formschlüssig mit dem Ausgangsglied der Antriebsvorrichtung verbunden und nicht durch eine Rückstellfeder belastet. Die Rück­ stellfeder sollte entfallen, weil sie durch ihre Kraft­ wirkung die elektrische Größe im Betätigungselement beeinflussen kann. Durch die feste oder formschlüssige Verbindung, beispielsweise über ein Kugelgelenk, dient das Betätigungselement gleichzeitig als Rückstellele­ ment.

Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, daß die An­ triebsvorrichtung durch mehrere in Reihe liegende Betä­ tigungselemente gebildet ist, die einzeln oder in Kom­ bination von der Steuervorrichtung erregbar sind. Auf diese Weise erhält man ein Summengetriebe, bei dem der gesamte Versatzweg durch die Summe der Abmessungsände­ rungen aller erregten Betätigungselemente bestimmt ist.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die elektrische Größe innerhalb eines Versatzschrittes einen zeitlichen Ver­ lauf hat, der zum Anfang zu einer allmählichen Verände­ rung der Beschleunigung der Barre und zum Ende zu einer allmählichen Verzögerung der Barre führt. Die durch Massenträgheit der Barre hervorgerufenen Gegenkräfte werden kleingehalten, so daß sich ein sehr genaues und schnelles Arbeiten ergibt.

Empfehlenswert ist es auch, daß die Steuervorrichtung eine Korrekturvorrichtung aufweist, mit der die elek­ trische Größe um einem festen Faktor änderbar ist. In diesem Zusammenhang genügt eine Einzelverstellung der Korrekturvorrichtung, um Längenänderungen zu be­ rücksichtigen, die sich aufgrund der Wärmedehnung ins­ besondere der Nadelbarre als notwendig erweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Kettenwirkmaschine,

Fig. 2 das Strom-Zeit-Diagramm für einen bestimmten Programmablauf,

Fig. 3 ein geringfügig abgewandeltes Strom-Zeit-Dia­ gramm und

Fig. 4 schematisch eine geänderte Antriebsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Kettenwirkmaschine 1, deren Hauptwel­ le 2 durch einen Motor 3 angetrieben wird und in übli­ cher Weise die Nadel- und Schieberbarre verstellt sowie die Legebarren, von denen eine Barre 4 gezeigt ist, durchschwingen läßt. Um die Barre 4 in Längsrichtung (Pfeil 5) zu versetzen, ist eine Antriebsvorrichtung 6 vorgesehen, die über eine Stange 7 formschlüssig, näm­ lich über je ein Kugelgelenk an beiden Enden, mit der Barre 4 verbunden ist.

Die Antriebsvorrichtung 6 ist ein magnetostriktives Betätigungselement (Aktor), das einen Körper aus ferro­ magnetischem Material besitzt, der sich unter dem Ein­ fluß eines magnetischen Feldes in seinen mechanischen Abmessungen ändert. Zu solchen Materialien zählt bei­ spielsweise Eisen, Nickel oder Kobalt. Insbesondere besteht der Körper aus einer hochmagnetostriktiven Le­ gierung, die aus Terbium, Eisen und Dysprosium zusam­ mengesetzt ist. Das elektrische Feld wird mit Hilfe eines Stromes I erzeugt, der über den Ausgang 8 einer Steuervorrichtung 9 zugeführt wird. Die Größe des Stro­ mes I wird durch ein Programm bestimmt, das über einen Eingang 10 eingestellt werden kann und dessen zeitli­ cher Verlauf von der Drehwinkelstellung der Hauptwelle 2 abhängt. Zu diesem Zweck ist ein Winkelmeßgerät 11 vorgesehen, dessen Ausgang 12 auf die Steuervorrichtung 9 einwirkt. Mit Hilfe einer Korrekturvorrichtung 13 kann ein Multiplikationsfaktor eingestellt werden, mit dem der programmgemäß vorgesehene Strom I multipliziert wird, um eine Wärmedehnung o. dgl. zu berücksichtigen.

Ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf des Stromes I ist als Kurve K in Fig. 2 veranschaulicht. Unterhalb des Sättigungsbereichs ist die Längenänderung des ma­ gnetostriktiven Körpers in der Antriebsvorrichtung 6 weitgehend proportional hierzu. Beispielsweise wird innerhalb eines Arbeitszyklus A in einem Abschnitt a der Kurve K der Überlegungsversatz durchgeführt. In einem Abschnitt b erfolgt das Durchschwingen in die Unterlegungsstellung. Im Abschnitt c erfolgt der Unter­ legungsversatz. Im Abschnitt d schwingen die Legenadeln zurück in die Überlegungsstellung. Gestrichelt ist mit der Kurve K′ veranschaulicht, wie der Strom und damit der Versatz verläuft, wenn in der Korrekturvorrichtung 13 ein Multiplikationsfaktor eingeführt worden ist.

Es ist erkennbar, daß die Steuervorrichtung 9 zu jedem Programmzeitpunkt jeder der Barren 4 einen bestimmten Strom vorgibt, so daß auch zu Beginn eine definierte Lage der Barre vorhanden ist.

In Fig. 3 ist in etwas vergrößter Darstellung veran­ schaulicht, daß in der Kurve K die einzelnen Abschnitte a, b, c und d nicht geradlinig verlaufen, sondern sich zwischen ihnen allmähliche Übergänge befinden. Auf die­ se Weise wird zum Anfang eine allmähliche Veränderung der Beschleunigung der Barre 4 und zum Ende eine all­ mähliche Verzögerung der Barre 4 erzielt. Es wirken daher keine übermäßigen Gegenkräfte auf den magneto­ striktiven Betätigungselement, so daß sich ein einwand­ freier Betrieb ergibt.

In Fig. 4 ist eine Abwandlung gezeigt, in der eine Le­ gebarre 104 durch eine Antriebsvorrichtung 106 betätig­ bar ist, die aus vier in Reihe geschalteten piezo-elek­ trischen Betätigungselementen (Aktoren) 14 bis 17 be­ steht, die gemeinsam, aber in ausgewählten Kombinatio­ nen von der Steuervorrichtung 109 mit elektrischer Spannung versorgt werden können. Der Versatz der Barre 103 entspricht der Summe der Längenänderung der jeweils erregten Betätigungselementen. Im einfachsten Fall sind alle Betätigungselementen gleich ausgebildet und werden mit jeweils der gleichen Spannung angesteuert. Solche piezo-elektrischen Betätigungselementen sind bekannt und werden beispielsweise von der Firma Physik Instru­ ments unter der Bezeichnung "Piezo Translatoren" ver­ trieben.

Unter dem Begriff Barre werden nicht nur Legebarren, sondern auch alle anderen Arten von axial versetzbaren Barren verstanden, beispielsweise eine Polplatinenbar­ re.

Claims (7)

1. Kettenwirkmaschine mit mindestens einer Barre, die mittels einer elektrisch betätigbaren Antriebsvor­ richtung und einer zugehörigen Steuervorrichtung nach einem vorgegebenem Programm axial versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvor­ richtung (6; 106) einen Körper aus einem Material aufweist, das in Abhängigkeit von der Größe eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes seine Abmessung ändert und daß die Steuervorrichtung (9; 109) programmgeführt eine elektrische Größe (I; U) zur Erzeugung dieses Feldes abgibt.

2. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (106) ein piezo-elektrisches Betätigungselement aufweist und die elektrische Größe eine Spannung (U) ist.

3. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (6) ein ma­ gnetostriktives Betätigungselement aufweist und die elektrische Größe ein Strom (I) ist.

4. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Barre (4; 104) fest oder formschlüssig mit dem Ausgangsglied der Antriebsvorrichtung (6; 106) verbunden und nicht durch eine Rückstellfeder belastet ist.

5. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrich­ tung (106) durch mehrere in Reihe liegende Betäti­ gungselemente (14 bis 17) gebildet ist, die einzeln oder in Kombination von der Steuervorrichtung (109) erregbar sind.

6. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Grö­ ße (I) innerhalb eines Versatzschrittes einen zeit­ lichen Verlauf hat, der zum Anfang zu einer allmäh­ lichen Veränderung der Beschleunigung der Barre (4) und zum Ende zu einer allmählichen Veränderung der Verzögerung der Barre führt.

7. Kettenwirkmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrich­ tung (9) eine Korrekturvorrichtung (13) aufweist, mit der die elektrische Größe (I) um einem festen Faktor änderbar ist.