DE4411528C2 - 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 vorgegebenen Programm in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Hauptwelle axial versetzbar ist.

Derartige Kettenwirkmaschinen sind bekannt; sie weisen als Antriebsvorrichtung einen Stellmotor, insbesondere einen Linearmotor auf. Gemäß DE-OS 42 15 691 wird der Stellmotor durch einen Lage-Regelkreis, der einen ge­ messen Lage-Istwert mit dem durch den Programmgeber vorgegebenen Lage-Sollwert vergleicht, in Abhängigkeit von der Regelabweichung gesteuert. Dies erfordert einen erhöhten Aufwand.

Gemäß DE-OS 37 34 072 ist der Stellmotor ein Schritt­ motor, dem von der Steuervorrichtung Schrittimpulse zugeführt werden. Die Anzahl der erforderlichen Schrit­ te wird in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Hauptwelle durch ein Programm vorgegeben. Hierbei muß beim Anlauf der Kettenwirkmaschine die Ausgangslage der einzelnen Barren überprüft und gegebenenfalls korri­ giert werden, weil sich, beispielsweise durch Stromaus­ fall, möglicherweise ein Versatzfehler eingestellt hat.

Die DE-PS 34 42 090 und die DE-OS 21 24 519 zeigen eine mecha­ nische Versatzvorrichtung mit einem Summengetriebe, dessen einzelne Glieder in Abhängigkeit von der Dreh­ winkelstellung der Hauptwelle angesteuert werden. Im Versatzschritt selbst ist keine Programmführung in Ab­ hängigkeit von der Drehwinkelstellung der Hauptwelle vorgesehen ist.

Aus der DE-OS 40 08 155 ist ein Nadelwähler in einer Rund­ strickmaschine bekannt, der mit piezo-elektrischen Ak­ tuatoren arbeitet. Diese können durch Erregung mittels elektrischer Impulssignale ihre Länge ändern und daher zwei Stellungen einnehmen. Ähnliches gilt für eine aus der DE-PS 42 26 899 bekannte Kettenwirkmaschine mit Jacquard-Steuerung, bei der piezo-elektrische Biege­ wandler den Versatz der Jacquardnadeln bewirken. Auch hier nimmt der Biegewandler nur zwei Stellungen ein.

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, die innerhalb eines jeden Versatzschrittes einen vorgegebenen zeitlichen Verlauf hat.

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 diejenige der An­ triebsvorrichtung praktisch keine Rolle spielt. Dies gilt insbesondere auch deshalb, weil die elektrische Größe und damit auch die Abmessung des Körpers inner­ halb eines jeden Vesatzschrittes einen vorgegebenen zeitlichen Verlauf hat.

Bei einer Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Antriebsvorrichtung ein piezo-elektrisches Betäti­ gungselement aufweist und die elektrische Größe eine Spannung ist. Noch günstiger ist es, wenn die Antriebs­ vorrichtung ein magnetostriktives Betätigungselement aufweist und die elektrische Größe ein Strom ist. Wäh­ rend es bei piezo-elektrischen Betätigungselementen zur Vergrößerung des Versatzes erforderlich ist, die Spannung zu erhöhen, was zu Isolationsproblemen füh­ ren kann, muß bei magnetostriktiven Betätigungsele­ menten 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 Kraftwir­ kung die elektrische Größe im Betätigungselement be­ einflussen 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 Antriebsvorrichtung durch mehrere in Reihe liegende Betätigungselemente gebildet ist, die einzeln oder in Kombination von der Steuervorrichtung erregbar sind. Auf diese Weise erhält man ein Summengetriebe, bei dem der gesamte Versatzweg durch die Summe der Abmessungsänderungen aller erregten Betätigungsele­ mente bestimmt ist.

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

Empfehlenswert ist es auch, daß die Steuervorrich­ tung eine Korrekturvorrichtung aufweist, mit der die elektrische Größe um einem festen Faktor änderbar ist. In diesem Zusammenhang genügt eine Einzelverstel­ lung der Korrekturvorrichtung, um Längenänderungen zu berücksichtigen, die sich aufgrund der Wärmedeh­ nung insbesondere der Nadelbarre als notwendig erwei­ sen.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfin­ dungsgemäßen Kettenwirkmaschine,

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

Fig. 3 ein geringfügig abgewandeltes Strom-Zeit- Diagramm und

Fig. 4 schematisch eine geänderte Antriebsvorrich­ tung.

Fig. 1 zeigt eine Kettenwirkmaschine 1, deren Haupt­ welle 2 durch einen Motor 3 angetrieben wird und in üblicher Weise die Nadel- und Schieberbarre verstellt sowie die Legebarren, von denen eine Barre 4 gezeigt ist, durchschwingen läßt. Um die Barre 4 in Längsrich­ tung (Pfeil 5) zu versetzen, ist eine Antriebsvorrichtung 6 vorgesehen, die über eine Stange 7 formschlüssig, nämlich 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 fer­ romagnetischem Material besitzt, der sich unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes in seinen mechani­ schen Abmessungen ändert. Zu solchen Materialien zählt beispielsweise Eisen, Nickel oder Kobalt. Insbe­ sondere besteht der Körper aus einer hochmagneto­ striktiven Legierung, die aus Terbium, Eisen und Dys­ prosium zusammengesetzt ist. Das elektrische Feld wird mit Hilfe eines Stromes I erzeugt, der über den Ausgang 8 einer Steuervorrichtung 9 zugeführt wird. Die Größe des Stromes I wird durch ein Programm bestimmt, das über einen Eingang 10 eingestellt werden kann und des­ sen zeitlicher Verlauf von der Drehwinkelstellung der Hauptwelle 2 abhängt. Zu diesem Zweck ist ein Winkel­ meßgerät 11 vorgesehen, dessen Ausgang 12 auf die Steuervorrichtung 9 einwirkt. Mit Hilfe einer Korrek­ turvorrichtung 13 kann ein Multiplikationsfaktor einge­ stellt werden, mit dem der programmgemäß vorgesehe­ ne 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 magne­ tostriktiven Körpers in der Antriebsvorrichtung 6 weit­ gehend proportional hierzu. Beispielsweise wird inner­ halb eines Arbeitszyklus A in einem Abschnitt a der Kurve K der Überlegungsversatz durchgeführt. In ei­ nem Abschnitt b erfolgt das Durchschwingen in die Un­ terlegungsstellung. Im Abschnitt c erfolgt der Unterle­ gungsversatz. 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 je­ dem Programmzeitpunkt jeder der Barren 4 einen be­ stimmten Strom vorgibt, so daß auch zu Beginn eine definierte Lage der Barre vorhanden ist.

In Fig. 3 ist in etwas vergrößerter 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 diese Weise wird zum Anfang eine allmähliche Verände­ rung der Beschleunigung der Barre 4 und zum Ende eine allmähliche Verzögerung der Barre 4 erzielt. Es wirken daher keine übermäßigen Gegenkräfte auf den magne­ tostriktiven Betätigungselement, so daß sich ein ein­ wandfreier Betrieb ergibt.

In Fig. 4 ist eine Abwandlung gezeigt, in der eine Legebarre 104 durch eine Antriebsvorrichtung 106 be­ tätigbar ist, die aus vier in Reihe geschalteten piezo­ elektrischen Betätigungselementen (Aktoren) 14 bis 17 besteht, die gemeinsam, aber in ausgewählten Kombina­ tionen 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 einfach­ sten Fall sind alle Betätigungselementen gleich ausgebil­ det und werden mit jeweils der gleichen Spannung an­ gesteuert. Solche piezo-elektrischen Betätigungsele­ menten sind bekannt und werden beispielsweise von der Firma Physik Instruments unter der Bezeichnung "Piezo Translatoren" vertrieben.

Unter dem Begriff Barre werden nicht nur Legebar­ ren, sondern auch alle anderen Arten von axial versetz­ baren Barren verstanden, beispielsweise eine Polplati­ nenbarre.

Claims (7)

1. Kettenwirkmaschine mit mindestens einer Barre, die mittels einer elektrisch betätigbaren Antriebsvor­ richtung und einer zugehörigen Steuervorrichtung nach einem vorgegebenen Programm in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Hauptwelle axial versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (6; 106) einen Körper aus einem Material aufweist, das in Abhängigkeit von der Grö-
ße eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes seine Abmessung ändert und daß die Steuervorrich­ tung (9; 109) programmgeführt eine elektrische Grö­ ße (I; U) zur Erzeugung dieses Feldes abgibt, die innerhalb eines jeden Versatzschrittes einen vorge­ gebenen zeitlichen Verlauf hat.

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

3. Kettenwirkmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (6) ein magnetostriktives 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 Ausgangs­ glied 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 Antriebs­ vorrichtung (106) durch mehrere in Reihe liegende Betätigungselemente (14 bis 17) gebildet ist, die ein­ zeln oder in Kombination von der Steuervorrich­ tung (109) erregbar sind.

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

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