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Die
Erfindung betrifft eine Fadenbremsvorrichtung mit verminderter Eingriffsdauer
für eine Schußfadenliefervorrichtung.
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Im
besonderen betrifft die Erfindung eine Fadenbremsvorrichtung für eine Schußfadenliefervorrichtung
in schützenlosen
Webmaschinen, insbesondere Greiferwebmaschinen, Projektilwebmaschninen und
Luftwebmaschinen.
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Noch
genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine Fadenbremsvorrichtung,
die ein Bremsmittel mit einer kontinuierlichen Kreisform hat, üblicherweise ein
kegelstumpfförmiger
Körper,
welches vor und koaxial zu einer Trommel der Schußfadenliefervorrichtung
gehalten ist, um mit dem Faden direkt oder durch dazwischen angeordnete
elastische Elemente in Eingriff zu kommen, welcher sich von der
Trommel abwickelt, und bei der der kegelstumpfförmige Bremskörper durch
ein elektromechanisches Betätigungsmittel
zu betätigen
ist, welches in der Lage ist, den Andruck zu variieren, mit dem
der Körper
gegen die Trommel der Liefervorrichtung gedrückt wird; wobei das Betätigungsmittel
mit einem modulierten Erregerstrom gespeist wird.
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Vorrichtungen
der genannten Art zum positiven modulierten Abbremsen sind bekannt,
bei denen der Bremskörper
der durch die Wechselwirkung zwischen dem Erregerstrom, welcher
in einer am Bremskörper
vorgesehenen Spule fließt,
und dem Magnetfeld eines relativ zum Bremskörper feststehenden Permanentmagneten
verursachten elektrodynamisch Wirkungen ausgesetzt ist.
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Vorrichtungen
der eingangs genannten Art sind in der
EP-0 543 263 und der
EP-0 652 312 unter dem Namen der Anmelderin
of fenbart und werden nachfolgend kurz als bekannte Vorrichtungen
bezeichnet.
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Obwohl
sie eine wirkungsvolle modulierte Bremswirkung erzielen, leiden
diese beiden bekannten Vorrichtungen an strukturellen und funktionellen Nachteilen.
In struktureller Hinsicht sind sie tatsächlich relativ kompliziert
und sperrig aufgebaut und erfordern eine genaue Bearbeitung der
beweglichen Spulen und des feststehenden Permanentmagneten, zwischen
denen ein minimaler Luftspalt bestehen bleiben muß, um eine
signifikante elektrodynamische Wirkung trotz eines Erregerstroms
mit moderater Stromstärke
zu erzielen.
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Andererseits
muß der
Konduktor der sich bewegenden Spulen gezwungenermaßen klein
sein und die Spulen müssen
durch eine minimale Anzahl an Wicklungen gebildet sein, um eine übermäßige Vergrößerung der
Masse, und damit Trägheit,
des Bremskörpers
zu vermeiden, der die Spulen hält. Hierbei
handelt es sich um den größten strukturellen Nachteil,
da es auf jeden Fall den maximal zulässigen Wert für den Erregerstrom
begrenzt; und folglich die elektrodynamische Wirkung, welche auf
den Bremskörper
einwirkt, die vom Stromstärke-Drehzahl-Verhältnis abhängt, in
jedem Fall auf moderate Werte begrenzt ist, welche ausreichen, eine
modulierte Fadenbremswirkung zu erzeugen, wenn der kegelstumpfförmige Körper durch
direkte Berührung
auf die Trommel der Liefervorrichtung einwirkt, und welche im wesentlichen
nicht ausreicht, wenn der Körper auf
den Faden durch zwischengeordnete elastische Elemente, wie Spulen
aus biegsamen Lamellen oder Bürstenringen,
einwirkt.
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Des
weiteren offenbart das
italienische
Patent Nr. 1,268,111 (sowie die
EP-A-0 707 102 ) im Namen
der Anmelderin eine Vorrichtung zum positiven modulierten Fadenbremsen
für Schußfadenliefervorrichtungen,
bei der der das Bremsmittel bildende kegelstumpfförmige Körper fest
mit einem Support verbunden ist, welcher entlang der Achse der Trommel der
Liefervorrichtung beweglich ist, von einem feststehenden Support
geführt
und gestützt
ist, und bei der der bewegliche Support von einem von dem feststehenden
Support getragenen, umschaltbaren Motor zu betätigen ist, in den ein modulierter
Erregerstrom (welcher so moduliert ist, dass er mit den Änderungen
der mechanischen Spannung des Fadens während des Webvorganges übereinstimmt)
eingespeist wird und der mit dem beweglichen Support durch Zwischenschalten
einer mechanischen Kupplung verbunden ist, welche in der Lage ist,
die Drehbewegungen der Motorwelle in entsprechende translatorische
Bewegungen des beweglichen Supports relativ zum feststehenden Support
umzuwandeln.
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Obwohl
diese Vorrichtung gegenüber
den beiden vorher beschriebenen bekannten Vorrichtungen eine wesentliche
Verbesserung darstellt, hat auch diese Vorrichtung Nachteile.
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Insbesondere
ermöglicht
die Verwendung eines umschaltbaren Motors, vorzugsweise eines Schrittmotors,
welcher in der Lage ist, auf den beweglichen Support einzuwirken,
um diesen proportional zu der Änderung
der mechanischen Spannung des Fadens während des Taktes der Webmaschine zu
modulieren, um den vom Körper
auf die Trommel aufgebrachten Andruck zu variieren, keinen verzögerungsfreien
Eingriff bietet, wie er bei modernen Webmaschinen erforderlich ist,
welche eine hohe Durchschnittsgeschwindigkeit beim Schußfaden aufweisen.
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Des
weiteren ist der elektrodynamische Nutzen des zum Betreiben der
Bremsvorrichtung verwendeten Schrittmotors nicht zufriedenstellend,
da ein hoher Betätigungsstrom
verwendet werden muß, um
eine ausreichende Bewegung der Motorwelle zu erreichen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fadenbremsvorrichtung für eine Schußfadenliefervorrichtung
bereitzustellen, welche verglichen mit den herkömmlichen Vorrichtungen äußert kurze
Eingriffszeiten erlaubt.
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Im
Rahmen dieser Aufgabe besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung
darin, eine Fadenbremsvorrichtung für eine Schußfadenliefervorrichtung bereitzustellen,
bei der die verminderten Eingriffszeiten mit einem geringen Betätigungsstrom
zum Antreiben der Motorachse der Bremsvorrichtung einhergehen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Fadenbremsvorrichtung
für eine
Schußfadenliefervorrichtung
bereitzustellen, bei der der elektrodynamische Nutzen der Vorrichtung
bei gleichem Antriebsstrom größer ist
als der bei bekannten Vorrichtungen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fadenbremsvorrichtung
für eine Schußfadenliefervorrichtung
vorzusehen, die eine Übertragung
einer Bewegung des Bremskegels der Bremsvorrichtung ermöglicht,
welche in Relation zu der äußerst geringen
Dicke, die der Faden aufweisen kann, sehr präzise ist.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Fadenbremsvorrichtung
für eine
Schußfadenliefervorrichtung
bereitzustellen, die sehr verläßlich arbeitet
sowie einfach und zu konkurrenzfähigen Kosten
herzustellen ist.
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Diese
und andere Ziele, die nachfolgend deutlicher verständlich werden,
werden durch eine Fadenbremsvorrichtung für eine Schußfadenliefervorrichtung nach
Anspruch 1 erreicht.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter, aber nicht
ausschließlicher
Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
ersichtlich, welche nur als nicht beschränkendes Beispiel in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind, in denen:
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1 eine
teilweise geschnittene schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
ist;
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2 eine
teilweise geschnittene Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
ist;
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3 eine
teilweise geschnittene Ansicht eines dritten Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
ist;
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4 eine
schematische Ansicht der in 1 gezeigten,
erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
ist, die mit einer Schußfadenliefervorrichtung verbunden
ist;
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5 eine
teilweise geschnittene schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispieles der
erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
ist; und
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6 eine
Vorderansicht der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
ist.
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Unter
Bezugnahme auf die zuvor genannten Figuren bezeichnet 1 eine
herkömmliche
Schußfadenliefervorrichtung,
die eine feststehende Trommel aufweist, auf welche ein hohler Dreharm
oder ein sich mitdrehender Arm mehrere Windungen aufwickelt, die
eine Fadenreserve bilden. Der hohle Arm ist fest mit einer Motorwelle
verbunden, die gleichfalls hohl ist, und der von der Spule (nicht
dargestellt) kommende Faden verläuft
im Hohlraum der Welle und des Armes. Bei jedem Takt zieht die Webmaschine
eine bestimmte Anzahl an Windungen von der Reserve und der sich
von der Trommel der Schußfadenliefervorrichtung
abwickelnde Faden wird von einem modulierenden Bremsmittel gebremst,
welches die mechanische Spannung des Fadens steuern kann und diese im
wesentlichen konstant hält,
da die Transportbeschleunigung variiert, welche die Webmaschine
beim Ausführen
des einzelnen Taktes auf den Faden aufbringt.
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Das
Bremsmittel ist aus einem Bremskörper 2 gebildet, üblicherweise
einem kegelstumpfförmigen Körper mit
einer kontinuierlichen Kreisform (bei einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung), der aus einem hochfesten Kunststoffmaterial besteht
und durch einen bewegliche Support 3 getragen ist, welcher
vor der Trommel der Zuliefervorrichtung 1 und koaxial zu
dieser angeordnet ist und mit welchem der Körper 2 in Kontakt
gedrückt
wird, um mit dem Faden in Eingriff zu kommen, der sich von der Fadenliefervorrichtung 1 abwickelt.
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Der
kegelstumpfförmige
Körper 2 ist
fest mit dem beweglichen Support 3 durch Zwischenanordnen
von Federn 4 verbunden, welche eine elastische Aufhängung bilden,
die in der Lage ist, den Bremsvorgang zu dämpfen, aber vor allem eine
perfekte Zentrierung des kegelstumpfförmigen Körpers 2 zur Trommel
der Schußfadenliefervorrichtung 1 sicherstellt.
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In
den Figuren ist der Schußfaden
mit dem Bezugszeichen T bezeichnet.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der bewegliche
Support 3 mit einem Support 5 verbunden, welcher
mit der Achse 6 eines Motors unmittelbar verbunden ist.
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Ein
wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass es sich bei
dem Motor um einen Linearmotor M handelt, dessen Achse 6 aus
einem nichtmagnetischen Material besteht und den Läufer des
Linearmotors bildet. Die Achse 6 ist mit einem Stützelement 7 verbunden,
auf welchem zwei Magnetringe (beispielsweise aus Neodym) befestigt
sind; derartige Ringe sind in radialer Richtung und in entgegengesetzten
Richtungen magnetisiert.
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Die
beiden Magnetringe sind mit den Bezugszeichen 10 und 11 bezeichnet
und sind auf einem Ring 9 aus einem magnetischen Material
(beispielsweise Eisen) befestigt, welcher wiederum auf einer (aus
Kunststoff gefertigten) Spule 8 befestigt ist, die fest
mit der Achse 6 verbunden ist.
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Der
Stator des Linearmotors ist durch eine äußere Verkleidung 20,
durch die sich die Achse 6 koaxial erstreckt, sowie zwei
Polschuhe 12 und 13 gebildet, welche zwei Spulen 14 und 15 umschlingen.
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Vorzugsweise
hat der Linearmotor einen zusätzliche
Polschuh (den dritten Pol 16), welcher die Leistung des
Motors beträchtlich
verbessert.
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Die
Modulation des Bremsvorganges der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung wird durchgeführt, indem
auf eine Bewegung der Bremsvorrichtung, d. h. der Achse 6 und
damit des Bremskörpers 2,
eingewirkt wird. In der Praxis wird der Fluß von den mit den Spulen 14 und 15 verketteten
Magneten 10 und 11 erzeugt, und durch Bewirken
eines Stromflusses durch die Spulen erhält man entsprechend der Stromrichtung
eine Bewegung der Achse 6 in die eine oder die andere Richtung.
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Die
erfindungsgemäße Bremsvorrichtung kann
ferner mit Mitteln zum Messen der Bewegung des Motors, d. h. der
Bewegung der unmittelbar auf die Bremsvorrichtung einwirkenden Achse 6,
ausgestattet sein. Die Mittel zum Messen der Bewegung des Motors
sind üblicherweise
durch eine Sensorvorrichtung 24 gebildet, welche einem
Magneten 25 zugewandt ist, der fest mit dem Ende der Achse 6 des Motors
verbunden ist, das dem Ende entgegengesetzt ist, mit welchem der
Bremskörper 2 verbunden ist.
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Die
Sensorvorrichtung 24 reagiert auf Magnetfelder und mißt den Abstand
zwischen sich und dem Magneten 25.
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Dieser
Abstand ist direkt proportional zu der Bewegung, die die Achse 6 des
Motors ausführt,
um den Bremskörper 2 mit
der Trommel der Schußfadenliefervorrichtung 1 in
Berührung
zu bringen.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
die exakte Position der Achse 6 und damit die auf die Bremsvorrichtung
(den Bremskörper)
aufgebrachte Bremskraft in Echtzeit zu ermitteln.
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Die
Betätigung
des Linearmotors kann durch ein Signal, welches von der Webmaschine
kommt, oder genauer gesagt von einem Sensor, welcher unmittelbar
die aktuelle Spannung des Schußfadens
T mißt,
sowie durch einen Mikroprozessor gesteuert werden, welcher die Bremswirkung
der Bremsvorrichtung entsprechend Parametern außerhalb der Webmaschine oder
entsprechend der Spannung des Schußfadens T reguliert.
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In
der Praxis wird der vom Mikroprozessor ausgegebene Befehl durch
ein Stromsignal gebildet, welches die Spulen 14 und 15 erregt.
Die Verwendung eines Linearmotors ermöglicht eine hohe Übertragungsleistung
für die
von der Achse 6 auf den Bremskörper 2 aufgebrachte
Bewegung, da die Verbindung zwi schen den beiden Elementen im wesentlichen
unmittelbar erfolgt.
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Darüber hinaus
ist bei gleichen Erregerströmen
für die
Spulen 14 und 15 sowie mit in herkömmlichen
Bremsvorrichtungen verwendeten Erregungsquellen der elektrodynamische
Nutzen, d. h. die vom Motor zu erzeugende Kraft, bei einem Linearmotor sehr
viel höher
und deshalb das Verhältnis
zwischen verbrauchter Energie und Leistung beim Linearmotor deutlich
günstiger.
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2 ist
eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung,
in der ein Linearmotor, so wie in 1 dargestellt,
zum Einsatz kommt, mit der Variation, dass der Bremskörper, der
in diesem Fall mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet ist,
durch einen Ring gebildet ist, der an seinem Innenumfang einen Ring
aus Bürsten 33 aufweist,
welche Druck ausüben
sollen, mit dem der Schußfaden
T gegen die Trommel der Schußfadenliefervorrichtung 1 gedrückt wird.
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3 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung,
bei der der Linearmotor, der in dieser Figur und den vorhergehenden
Figuren aus Einfachheitsgründen
mit dem Bezugszeichen M bezeichnet ist, eingesetzt wird, um einen
Bremskörper 42 zu
betätigen,
der durch eine mehrlagige Bremse gebildet ist.
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4 zeigt
dagegen eine Gesamtansicht der Schußfadenliefervorrichtung, mit
der der Linearmotor verbunden ist, um eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung
vorzusehen.
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5 ist
eine Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung,
bei der mehrere Linearmotoren, im besonderen drei Linearmotoren,
verwendet wer den, wie in 6 im Detail gezeigt ist. Die
drei Linearmotoren, von denen jeder mit dem Bezugszeichen M bezeichnet
ist, sind so angeordnet, dass der Bremskegel perfekt auf der Trommel
der Schußfadenliefervorrichtung 1 zentriert
ist, um ein konstantes Abbremsen des Schußfadens T zu erreichen, sobald
eine bestimmte Bremskraft voreingestellt worden ist.
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Hierdurch
wird ermöglicht,
die Bewegung auf den Bremskegel mit sehr hoher Präzision zu übertragen
und deshalb die Bremsvorrichtung auch an sehr geringe Stärken des
Schußfadens
T anzupassen.
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Mit
Hilfe der drei Linearmotoren M ist es möglich, vorab eine bestimmte
Kraft an der Motorachse einzustellen, damit der Bremskegel exakt mit
Trommel der Schußfadenliefervorrichtung 1 in Eingriff
steht. Nach der Durchführung
dieses Vorgangs liest der Mikroprozessor (nicht dargestellt) über den
Rückkopplungssensor
die sich ergebende Bewegung aus und stellt den Nullpunkt jedes Motors M
ein, welche für
die drei Punkte die Nullebene bestimmen, bei der der Bremskegel
exakt auf dem abgerundeten Endabschnitt der Schußfadenliefervorrichtung 1 zentriert
ist.
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Anschließend werden
die Linearmotoren M durch ein Signal betätigt, welches von der webenden Webmaschine
oder einem auf dem Schußfaden
T angeordneten Spannungsmesser stammt, um den programmierten Spannungszustand
aufrechtzuerhalten.
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Des
weiteren ist es wichtig, Linearmotoren zu verwenden, die eine geringe
Trägheit
besitzen und die eine bewegliche Spule oder einen beweglichen Magneten
aufweisen, da die Takte und die Ansprechzeiten in einem Bereich
von wenigen hundert Mikrosekunden bis zu einigen Millisekunden liegen.
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Das
bewegliche Bremsteil muß sehr
leicht ausgebildet sein.
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5 zeigt
die Verbindung zwischen dem Linearmotor M und dem beweglichen Support 3,
welcher mit dem Bremskörper
verbunden ist.
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Diese
Verbindung wird durch ein Kugelgelenk 40 gebildet. Die
drei Linearmotoren M stehen alle mit demselben Kugelgelenk in Eingriff
und ermöglichen
die Bildung einer Ebene, in der die Basis des Bremskegels (Bremskörpers 2)
angeordnet ist, um eine exakte Selbstzentrierung des Bremskegels 2 bezüglich der
Trommel der Schußfadenliefervorrichtung 1 zu
erreichen.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt, kann statt des Bremskegels 2 auch
eine Bürstenbremse oder
eine mehrlagige Bremse eingesetzt werden.
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Die
erfindungsgemäße Verwendung
eines Linearmotors, wie sie beschrieben wurde, ermöglicht somit
hohe Bewegungsgeschwindigkeiten und deshalb sehr kurze Eingriffszeiten
für den
Bremskörper am
Schußfaden
T.
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Tatsächlich werden
in modernen schützenlosen
Webmaschinen durchschnittliche Schußfadengeschwindigkeiten von
bis zu 1800 m/min erreicht. Bei einer Reservetrommel mit einem Durchmesser von
beispielsweise 140 mm erreicht man ungefähr 4000 U/min. Da die Anfangsgeschwindigkeit
um bis zu 50% höher
sein kann als die Durchschnittsgeschwindigkeit, können auch
Hauptantriebsgeschwindigkeiten von 6000 U/min auftreten. Dies bedeutet, dass
sich eine Wicklung des Schußfadens
T in ungefähr
10 ms bewegt und, da eine Webmaschine mit einer Höhe von 1800
mm mindestens 4 Fadenwicklungen zur Bildung eines Taktes benötigt, die
Bremse die Bremswirkung mindestens zweimal pro Takt modulieren muß und deshalb
innerhalb weniger Millisekun den eingreifen muß, wenn ein Eingriff in Echtzeit gewünscht ist.
Es ist somit offensichtlich, dass die Eingriffszeit eine wesentliche
Eigenschaft darstellt.
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In
der Praxis wurde beobachtet, dass die Schußfadenbremsvorrichtung die
vorbestimmte Aufgabe und die vorbestimmten Ziele erfüllt, da
sie einen Eingriff in äußert kurzen
Zeiträumen
beim Bremsen des Schußfadens
erlaubt, und somit die Erfordernisse eines äußerst schnellen Eingreifens
bei modernen Webmaschinen erfüllt.
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Die
so entwickelte Vorrichtung eignet sich für eine Vielzahl von Abwandlungen
und Varianten, die allesamt im Rahmen des Erfindungskonzeptes liegen;
alle Details können
ferner durch andere technisch gleichwirkende Elemente ersetzt werden.
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Beispielsweise
kann die Achse 6 des Motors M bis zum Ende ihres Hubes
verfahren werden, um die Bremse vollständig zu öffnen, wenn es notwendig ist,
diese zu ersetzen, oder wenn es notwendig ist, den Schußfaden durch
die Bremsmittel zuzuführen.
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In
der Praxis können
die verwendeten Materialien, sofern sie für den speziellen Einsatz verträglich sind,
genauso wie die Abmessungen entsprechend den Vorgaben und entsprechend
dem Stand der Technik ausgebildet sein.
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Dort,
wo in einem Anspruch technischen Merkmalen Bezugszeichen folgen,
wurden diese Bezugszeichen nur zum Zweck der Erhöhung der Verständlichkeit
der Ansprüche
eingefügt,
so dass diese Bezugszeichen keine beschränkende Wirkung auf die Interpretation
des jeweiligen Elements haben, welches als Beispiel durch derartige
Bezugszeichen identifiziert wird.