EP0391994B1

EP0391994B1 - Steuervorrichtung für textilmaschine

Info

Publication number: EP0391994B1
Application number: EP89910064A
Authority: EP
Inventors: Walter Kleiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1993-02-24
Anticipated expiration: 2009-09-19
Also published as: JPH03501755A; WO1990004056A1; JP2881654B2; EP0391994A1; US5029618A; CH679870A5

Abstract

Steuervorrichtung für Textilmaschine, insbesondere für Schaftmaschine. Die Steuervorrichtung (57) besteht aus zwei Magnetjoche (1, 2) in Kombination mit Dauermagnete (3) und Elektromagnet (4) und einem zweckmässig ausgebildeten Magnetanker (5, 55) der durch den dauermagnetischen Fluss in der einen oder anderen Endstellung festgehalten wird, bei stromgerichtetem Steuerimpuls im Elektromagnet (4) sich jedoch impulsartig in die entgegengesetzte Endstellung bewegt und dort wieder festgehalten wird bis der nächste stromgerichtete Steuerimpuls ein wechseln der Endstellung verlangt. Es wird nur ein sehr kurzzeitiger Stromimpuls für den Stellungswechsel des Magnetankers (5, 55) benötigt wobei der dabei entstehende Kraftimpuls von hoher Intensität ist und eine direkte Ansteuerung von Halte- und Schaltmechanik in einer Schaftmaschine ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In modernen Schaftmaschinen wird das Webmuster in Form elektrischer Signale in mechanische Steuerbefehle umgesetzt. Die Schnittstelle zwischen Elektronik und Mechanik soll möglichst wenige Elemente enthalten und bei hoher Schaltfrequenz eine lange Lebensdauer erreichen.
Bekannte Steuervorrichtungen (zum Beispiel französisches Patent FR 81 21 106) verwenden eine kurvengetriebene Mechanik die den Elektromagnetanker an das Magnetjoch führen für die Selektion JA/NEIN des Steuerbefehls wobei der Elektromagnet die Haltekraft für den unter Federkraft stehenden Magnetanker aufbringen muss. Solche Steuersysteme enthalten neben der kurvengetriebenen Mechanik für die Magnetankerbewegung und den Elektromagneten Zug- und/oder Druckfedern weitere mechanische Elemente wie Klinken, Hebel mit entsprechenden Gleitflächen, die zur mechanischen Kraftverstärkung notwendig sind.
Soll der Elektromagnet den Magnetanker für seine Steuerfunktion ohne mechanische Hilfe anziehen, muss dieser Magnet eine entsprechende Leistung aufbringen, wird dadurch in baulicher als auch in elektrischer Dimension gross wodurch die Schaltzeit wegen der grossen basse des Ankers länger wird was die Leistung der Schaftmaschine beeinträchtigt. Die aufgezählten mechanischen Teile unterliegen dem Verschleiss, sind Ursache von Lärm und Vibrationen und vermindern die störungsfreie Funktion über eine lange Betriebsdauer der Schaftmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vielzahl der für die Steuerung einer Schaftmaschine notwendigen Teile zu vermindern, die Servicefreundlichkeit zu erhöhen und einen ruhigen Lauf selbst bei hohen Drehzahlen zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine gezielte Kombination von Hochleistungsdauermagnete und Elektromagnete und eine entsprechend gewählte Magnetankerform für das Erreichen des notwendigen Arbeitsvermögen zur Steuerung von mechanischen Schaltvorgängen mit einem Minimum Mechanik, genutzt wird, wie im Anspruch 1 beschrieben. Die mit der Erfindung erzielten Worteile bestehen insbesondere darin, dass mit sehr kurzen elektrischen Steuerimpulse in der Magnetspule eine Lageänderung des Magnetankers erreicht wird wobei während dem Stellungswechsel des Magnetankers ein Kraftimpuls von hoher Intensität ensteht und dieser Kraftimpuls zur direkten Steuerung der Schaftmaschine genutzt wird und der Magnetanker in jeder Endstellung ohne zuführen von elektrischer Energie, durch Ausnutzung des dauermagnetischen Flusses der Dauermagnete, festgehalten wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben, Es zeigen:

Fig. 1 Steuervorrichtung für Schaftmaschine,
Fig. 2 Steuervorrichtung mit eingezeichneten dauermagnetischen Fluss,
Fig. 3 Steuervorrichtung mit eingezeichneten dauermagnetischen Fluss und elektromagnetischen Erregerfluss,
Fig. 4 Steuervorrichtung mit verschobenen Anker (gegenüber Fig. 2) und eingezeichneten dauermagnetischen Fluss,
Fig. 5 Steuervorrichtung mit asymmetrisch angeordneten Dauermagnete,
Fig. 6 Steuervorrichtung mit verstellbaren Anschlägen,
Fig. 7 Steuervorrichtung mit Kippanker,
Fig. 8 Steuervorrichtung mit stillstehendem Anker und beweglichen Magnetjoch,
Fig. 9 Steuervorrichtung mit Spule auf Kippanker.

Eine Anwendungsmöglichkeit der Steuervorrichtung in einer Schaftmaschine ist in Figur 1 dargestellt. In einer Schaftmaschine, die nicht Gegenstard der Erfindung ist, wird der Schaft 20 mittels Feder 21 in eine Endlage, zum Beispiel Tieffach, gezogen. Der Schaft 20 ist durch Zugkabel 22 mit dem schwenkbaren Hebel 23 verbunden der eine schwenkbare Balance 24 trägt, an deren gegenüberliegenden Enden je ein schwenkbarer Haken 25, 26 angeordnet ist. Eine mit dem Webmaschinenzyklus synchron schwenkende Wippe 27 bewegt die Balance 24 mit dem Haken 25, 26 in den Bereich der Haltehaken 55, 56 der Steuervorrichtung 57. Muss der Schaft 20 mustergemäss von der Tieffachstellung in die Hochfachstellung gebracht werden wird der Haltehaken 56 durch einen Steuerimpuls von der elektronischen Mustersteuerung mittels der Steuervorrichtung 57 zum Haken 26 geführt wodurch eine formschlüssige Verbindung zur feststehenden Steuervorrichtung 57 entsteht. Die Wippe 27 schwenkt nun in die andere Grundstellung wobei der Haltehaken 56 den Haken 25 festhält, während der Haken 26 zum Haltehaken 55 von der Wippe 27 gestossen wird. Der Hebel 23 erfährt eine Schwenkbewegung und zieht den Schaft 20 mittels Zugkabel 22 in die Hochfachstellung. Muss der Schaft 20 mustergemäss wieder ins Tieffach zurück, erfährt der Haltehaken 55 keine Lageänderung, der Haken 26 wird nicht festgehalten. Muss der Schaft 20 mustergemäss im Hochfach bleiben wird der Haltehaken 5 zum Haken 26 geführt wodurch eine formschlüssige Werbindung zur feststehenden Steuervorrichtung 57 ensteht.
Die grundsätzliche Fünktionsweise der Steuervorrichtung ist aus Figur 2 bis 4 ersichtlich. In einem bistabilen Magnetsystem bestehend aus dem Magnetjoch 1 und 2, der Spule 4 und den polarisierten Dauermagneten 3 ist ein beweglicher Anker 5 so ausgebildet, dass er gleichzeitig an den Polschuhflächen P₁ und P₂₂ anliegt, sodass der dauermagnetische Fluss Φ_M den Anker 5 in dieser Stellung festhält.
Wird steuerungsmässig eine Stellungsänderung des Ankers 5 verlangt, wird ein stromgerichteter Steuerimpuls in die Spule 4 geleitet der ein elektromagnetischer Erregerfluss Φ_E im Anker 5 erzeugt der dem dauermagnetischen Fluss Φ_M entgegengerichtet ist (Fig. 3). An den Polschuhflächen P₁ und P₂₂ entsteht dadurch die Flussdifferenz Φ_M-Φ_E während an den Polschuhflächen P₁₁ und P₂ der Fluss Φ_M bestehen bleibt (Fig. 3). Dieser grössere Fluss Φ_M im Vergleich zu Fluss Φ_M-Φ_E bringt den Anker 5 von der stabilen Kontaktstellung mit P₁, P₂₂ in die stabile Kontaktstellung P₁₁, P₂ (Fig. 4). Der Anker 5 bleibt an den Polschuhen P₁₁, P₂ haften durch den dauermagnetischen Fluss Φ_M, ohne dass ein Strom in der Spule 4 fliessen muss.
Wird beim nachfolgenden Maschinentakt steuerungsmässig wieder eine Stellungsänderung des Ankers 5 verlangt, wird ein stromgerichteter Steuerimpuls in die Spule 4 geleitet der ein elektromagnetischer Fluss Φ_E in der Spule 4 erzeugt der entgegengesetzt dem dauermagnetischen Fluss Φ_M gerichtet ist, worauf der in Figur 2 dargestellte Zustand sich wieder einstellt.
Es ist möglich das Schaltverhalten der Steuervorrichtung zu beeinflussen indem mittels verstellbaren Anschlägen 6, 7 wie in Figur 6 dargestellt, die Anker-Endlage zu den Polschuhflächen P₁,P₂₂ und P₁₁,P₂ verändert wird. Ein grösserer Abstand D₁ und D₂ des Ankers 5 von den Polschuhflachen P₁,P₂₂ und P₂,P₁₁ bewirkt bei gleicher Stromstärke in der Spule 4 eine kürzere Bewegungszeit des Ankers 5 von einer Endlage in die andere.
Es kann vorteilhaft sein den Anker in Form und Funktion als Kippanker 50 auszuführen. In der Figur 7 dargestellten Ausführung ist der Kippanker 50 im Spulenkörper 56 gelagert mit dem Drehpunkt 51.
Eine andere Drehlagerposition für den Kippanker 52 zeigt Fig. 9 wo der Drehpunkt 54 in einem Magnetjoch 57 angeordnet ist. Der Kippanker kann zur Vereinfachung von Funktionsabläufen ausserhalb der Steuervorrichtung, zum Beispiel als Haltehaken 55 Figur 1 und 7, gestaltet sein.
Für bestimmte Anwendungen der Steuervorrichtung kann es von Vorteil sein, wenn der Kippanker 52 fest im Spulenkörper 53 ist und der Spulenkörper 53 mit dem Anker 52 schwenkt Fig. 9.
Die Figur 8 zeigt eine Ausführung wo der Anker 45 als auch die Spule 44 feststehend sind und die Magnetjoche 42, 43 die Steuerbewegung ausführen, die zum Beispiel durch das Zahnsegment 41 an andere Elemente übertragen werden kann.
Durch Anordnung der Dauermagnete 33, 34 mit einseitigen Luftspalt L₁ und L₂ gegenüber der Koppelflächen K₁₁, und K₂ erreicht man ein monostabiles Schaltverhalten der Steuervorrichtung, wie in Figur 5 dargestellt. Der Anker 5 wird im stromlosen Zustand der Spule 4 an die Polschuhflächen P₁,P₂₂ gezogen. Wird im Anker 5 ein elektromagnetischer Erregerfluss erzeugt der dem dauermagnetischen Fluss entgegengesetzt ist, bewegt sich der Anker 5 zu den Polschuhflächen P₁₁,P₂ und bleibt in dieser Stellung bis der Strom von der Spule abgeschaltet wird, worauf der Anker 5 wieder in seine Ausgangsposition zurückkehrt mit Kontakt an den Polschuhflächen P₁, P₂₂. Diese automatische Rückstellung des Ankers 5 ohne Federkraft, und festhalten in der Ausgangsposition durch die dauermagnetischen Kräfte können zu grossen Vorteilen im Funktionsablauf als auch zu einfachen Lösungswegen in der elektronischen Steuerung führen.

Claims

Steuervorrichtung für Textilmaschine, insbesondere für Schaftmaschine, bestehend aus einem Magnetjoch (1) und einem Magnetjoch (2) mit den ausgebildeten Polschuhflächen P₁ P₂ P₁₁ P₂₂ und dazwischen angeordneten, in vorbestimmter Richtung polarisierter Dauermagnete (3) dadurch gekenntzeichnet, dass die Dauermagnete (3) mit gleichen Magnetpolen auf die Koppelflächen K₁ K₁₁ des Magnetjoch (1) und K₂K₂₂ des Magnetjoch (2) gerichtet sind und dass eine oder mehrere umpolarisierbare Elektromagnetspulen (4) zwischen den Magnetjochen einen zwischen zwei Endstellungen beweglichen Anker (5,50) umschliessen und dass der Anker (5, 50) so ausgebildet ist, dass er an den Polschuhflächen P₁ und P₂₂ durch den dauermagnetischen Fluss Φ_M in einer Endstellung solange festgehalten wird bis ein stromgerichteter Steuerimpuls in der Spule (4) ein elektromagnetischer Erregerfluss Φ_E im Anker (5, 50) erzeugt der dem dauermagnetischen Fluss Φ_M entgegengerichtet ist und dadurch an den Polschuhflächen P₁ und P₂₂ die Fussdifferenz Φ_M-Φ_E entsteht, während an den Polschuhflächen P₁₁ P₂ der Fluss Φ_M bestehen bleibt, sodass durch den grösseren Fluss Φ_M im Vergleich zu Φ_M-Φ_E der Anker (5, 50) von der stabilen Kontaktstellung mit P₁ und P₂₂ in die stabile Kontaktstellung mit P₁₁ und P₂ gebracht wird, somit ein bistabiles Schaltverhalten besitzt und dass die Bewegung des Ankers (5, 50) und die Haltekräfte zwischen P₁,P₂₂ und P₂P₁₁ durch entsprechende Gestaltung des Ankers (5, 50) innerhalb oder ausserhalb der Steuervorrichtung zur Steuerung mechanischer Vorgänge genutzt werden kann.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenntzeichnet, dass der Dauermagnet (33) auf der Koppelfläche K₁ am Magnetjoch (1) aufliegt und zur Koppelfläche K₂ am Magnetjoch (2) einen Luftspalt L₁ hat, der Dauermagnet (34) an der Koppelfläche K₂₂ am Magnetjoch (2) aufliegt und zur Koppelfläche K₁₁ am Magnetjoch (1) einen Luftspalt L₂ hat, der dauermagnetische Fluss in der Stellung des Ankers (5) mit Kontakt an den Polschuhflächen P₁ P₂₂ eine grosse Haftkraft Anker-Joch erzeugt und in der Stellung des Ankers (5) mit Kontakt an den Polschuhflächen P₁₁ P₂ eine kleine Haftkraft Anker-Joch erzeugt, der Anker (5) immer in der Stellung mit der grossen Haftkraft verbleibt und bei einschalten eines Spulenstroms in der Spule (4) ein dem dauermagnetischen Fluss entgegengerichteter elektromagnetischer Erregerfluss entsteht, sodass der Anker (5) die entgegengesetzte Stellung einnimmt bis der Spulenstrom abgeschaltet wird und dadurch der Erregerfluss wegfält, worauf der Anker (5) in die Stellung mit der grossen Haftkraft zurück fährt, somit ein monostabiles Schaltverhalten besitzt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, inder der Anker (5) linear verschiebbar im Spulenkörper (4) gelagert ist, oder ausserhalb dem Spulenkörper (4) geführt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, in der der Anker (50) um einen Drehpunkt (51) schwekbar ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, mit verstellbaren Anschlägen (6, 7) für die Beeisflussung des magnetischen Flusses durch die wählbare Distanz D₁ und D₂ zwischen Anker (5) und Polschuhflächen P₁ P₂₂ und P₂ P₁₁ um das Schaltverhalten des Magnetsystems zu ändern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Anker (52) im Spulenkörper (53) fixiert ist und der Spulenkörper (53) mit dem Anker (52) um den Drehpunkt (54) schwenkbar ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, mit Anker (50) ausgebildet als Haltehaken (55).