EP3139391B1 - Aktor für textil-legenadeln - Google Patents
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- EP3139391B1 EP3139391B1 EP16186172.9A EP16186172A EP3139391B1 EP 3139391 B1 EP3139391 B1 EP 3139391B1 EP 16186172 A EP16186172 A EP 16186172A EP 3139391 B1 EP3139391 B1 EP 3139391B1
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Definitions
- the invention relates to an actuator arrangement for adjusting a laying needle of a textile machine or for moving another adjustment object with at least two actuators, which are arranged on opposite sides for coupling to the adjustment object and can be actuated by electrical control. Furthermore, the invention relates to a method for moving or adjusting a laying needle of a textile machine or another adjustment object, in particular using the actuator arrangement mentioned, two actuators being arranged on both sides of the adjustment object and being operatively connected to the latter by means of respective electrical control.
- the adjustment or movement of the laying needle or the other adjustment object within the scope of the invention includes both rotational movements such as pivoting about an axis or bending movements around an attachment point as well as linear or other translatory movements, for example sliding movements predetermined by a guide.
- a disadvantage of piezoelectric transducers is the low actuating force that can be applied with them (compare EP 2 053 149 A2 , Column 2, lines 46 and 47). This can lead to so-called "bounce" or rebound effects when the laying needle hits a stop, which serves to limit the laying needle adjustment stroke. In order to reduce such vibrations when the laying needle hits the stop, it is according to the above EP 0 583 631 B1 deemed expedient to provide the laying needle stop with a permanent magnet.
- EP 2 053 149 A2 proposed to provide an electropneumatic-mechanical actuating device which is operatively connected to an actuator for moving the laying needles and guiding them.
- the constructive implementation of the electropneumatic-mechanical concept in view of the very limited space available for the individual components of the actuator, leads to a complex design with a large number of structural components, which in turn impairs the technical reliability.
- GB 1436219 another electromagnetic multiple actuator for yarn guide rods disclosed.
- the object underlying the invention is to create an actuator device for textile machine laying needles or other adjustment objects that is improved compared to the disadvantages in the prior art.
- the actuator arrangement specified in claim 1 and the movement or adjustment method for laying needles or other adjustment objects specified in the independent claim 13 are proposed.
- Optional, expedient invention training result from the dependent claims.
- electromagnettic transducer always means a PCB coil, as set out in claim 1.
- a magnetic field generator for forming a magnetic tensile force is used on both sides of the adjustment object, in particular the textile machine laying needle, in order to provide the adjustment object or the laying needle with linear and / or rotary, in particular bending-like, lifting movements within predetermined dead centers or to make attacks.
- One actuator arrangement with two electromagnetic transducers is provided for each adjustment object.
- the adjustment movements can be carried out as PCB coils with the necessary force and Execute dynamics.
- an embodiment of the adjustment object with ferromagnetic or magnetizable material and its arrangement between the two electromagnetic actuators is functional, wherein a magnetic air gap is formed between the actuator and each of the electronically controlled and / or electrically actuated actuators, and that of the respective electromagnetic actuator generated magnetic field is oriented to exert a tensile force on the adjustment object.
- a module can also be realized with several laying needles lying next to one another, each of which can be adjusted by an actuator base unit according to the invention.
- the electromagnetic actuating converter comprises a printed circuit with a coil, in particular a non-conductive carrier material or substrate (for example a plastic circuit board) with conductor tracks, which is referred to below as "PCB coil".
- a coil in particular a non-conductive carrier material or substrate (for example a plastic circuit board) with conductor tracks, which is referred to below as "PCB coil”.
- one or more conductor tracks, in particular copper tracks, are formed on one or more printed circuit boards, the course of which corresponds to a coil for generating a magnetic field with magnetic tensile force.
- the invention provides for the PCB coil to be constructed using multilayer technology.
- the coil extends over several levels arranged one above the other and carrying conductor tracks.
- the advantage achieved in this way is, above all, the feasibility of higher numbers of turns for the PCB coil, which is accompanied by a corresponding increase in the magnetic tensile force.
- Practical design calculations show that for a circuit board with 2 copper layers a number of turns of the PCB coil of 10 and for a circuit board with 4 copper layers one Number of turns of the PCB coil of 20 is possible. With a laying needle width of 9 mm, a number of turns of 20 or 40 and with a laying needle width of 12 mm, a number of turns of 30 or 60 is conceivable.
- the PCB coil or the other electromagnetic one is according to an optional inventive training Actuators with an iron or otherwise ferromagnetic body for magnetic inference put into operative connection.
- the advantage is the targeted bundling and guidance of the magnetic field lines, which means that there is little wastage.
- the yoke body can be made with sheet metal, for example.
- the PCB coil is placed in a preferably flat system and fastened there, in order to prevent repercussions on neighboring laying needles or adjacent, other adjustment objects, over their entire width or at least with one complete side on the inference body.
- the attachment can be done for example by gluing.
- the stray magnetic flux which could possibly impermissibly spread to adjacent adjustment objects, can be reduced even further if the PCB coil is surrounded or surrounded by the yoke body, preferably as far as possible, or is embedded in it, with the proviso that magnetic tensile forces are still present the adjustment object can be exercised to the required extent.
- This can be achieved in that the PCB coil not only bears on the yoke body with its long, wide or rear side, but also with its front or thick sides.
- the targeted conduction of magnetic field lines while avoiding leakage flux is thereby further improved, and the magnetic tensile force on the adjustment object is further increased.
- the latter also serves as an example of inventive training, according to which one or more printed circuit boards of the PCB coil have a recess or one Have breakthrough, which or which is filled or penetrated by material of the ferromagnetic yoke body.
- the yoke body is designed with a groove, groove or other depression on its surface, in which a PCB coil can be inserted.
- the course of the depression can be adapted to the contour of the PCB coil, in particular overlap with the PCB coil.
- the ferromagnetic yoke body which possibly carries a PCB coil on each of its two opposite sides in a laying bar module with a plurality of laying needles, is made thicker by or according to the thickness of a PCB board.
- a groove can then be embossed into the surface of the yoke body, the depth of which corresponds to or corresponds to the board thickness of the PCB coil. This further increases the ferromagnetic yoke volume and further reduces the occurrence of magnetic leakage losses.
- the mechanical stabilization is used if optionally a support device made of non-ferromagnetic, non-magnetizable or at least negligibly magnetizable but heat-conducting material is used, to which the electromagnetic actuator, i.e. the PCB coil, and / or possibly the ferromagnetic yoke body is attached are.
- the electromagnetic actuator i.e. the PCB coil
- the ferromagnetic yoke body is attached are.
- dissipation of power loss or heat can also be achieved or promoted, in particular if the components mentioned lie flat against the support device.
- aluminum and / or zinc for example, is suitable as the production material for the support device or its parts.
- this embodiment has the advantage that the textile machine laying needle can be detachably held on the above-mentioned support device, in particular its module carrier strip.
- the actuator arrangement according to the invention could first be delivered to the operator of the textile machine without a laying needle and installed on the textile machine; the laying needles could then only be attached to the module carrier strip by the operator, for example detachably, after the actuator arrangement has been installed.
- the ferromagnetic yoke body can be attached, in particular, attached or attached, over a large area of its total length, preferably in a snug manner.
- mechanical stiffening is also achieved, in particular if the base plate and the module carrier strip are firmly connected to one another or are formed in one piece.
- the use of at least one electrical switching element in the coil circuit is expedient. This also creates a simple possibility for timely actuation of the converter.
- the switching element can be accommodated in a space-saving manner on or within the supporting device, in particular within the base plate or module carrier strip.
- An optional embodiment of the procedure according to the invention consists in that the adjustment object is given a stroke or a movement or adjustment up to a stop by energizing one of the electromagnetic actuating converters with a higher current intensity; In order to hold the adjustment object firmly at the stop in the event of vibrations, an energization with a lower current strength is then sufficient. This results, among other things, from the minimally small air gap when the system stops at the stop, and the larger one at the stop Tightening forces are possible.
- Figure 1 a perspective representation of a schematic diagram of a laying needle module with a plurality of laying needles arranged next to each other with respectively assigned pairs of electromagnetic transducers, and
- Figure 2 a simplified sectional view along line AA in Figure 1 .
- Figure 1 are attached to a module carrier strip 1, projecting parallel to one another, several textile machine laying needles 2 with their respective ends.
- the laying needles 2 are provided with thread guide elements (not shown) and can be moved from one stop body to another stop body (see Figure 2 ) move when a respective electromagnetic transducer exerts a magnetically generated tensile force on them. This leads to bending movements of the laying needle 2 fixed at one end.
- Ferromagnetic iron yoke strips 3, each opposite one laying needle 2 are arranged in a mutually parallel arrangement on a heat-conducting, non-ferromagnetic module carrier base plate 4 in a heat-transferring manner over their entire length and are physically or thermally conductively connected with their one end face to the module carrier strip 1, in accordance with exemplary drawing, the module support bar 1 is placed vertically on the base plate 4. Between each two iron yoke strips 3, the respective laying needle 2 is arranged so that it can be bent back and forth, running parallel to them.
- the combination of carrier strip 1 and base plate 4 comprising support device 1.4 together with the associated parallel laying needles 2 and iron yoke strips 3 represents a laying needle module.
- the iron yoke strips 3 are each provided with a PCB coil 5 on their sides facing the laying needles, so that the iron yoke bars 3 each have a PCB coil 5 on each of the inner ones.
- the multilayered ones (to simplify the drawing) (according to the example in Figure 1 two-layered) copper conductors 6 running in turns, forming an inductor or coil, are drawn schematically.
- a two-layer or multi-layer circuit board forms the PCB coil 5 together with the copper tracks 6 running in turns.
- Switches 7 assigned to each PCB coil 5 can be used to switch the associated copper tracks 6 or turns in a currentless or current-carrying manner.
- the PCB coil 5 that is just switched on goes directly to the assigned one opposite laying needle 2 aligned magnetic field, resulting in a tensile force exerted on the ferromagnetic laying needle 2 results.
- the latter adjusts or swivels the laying needle 2 like a bending beam firmly clamped at the end, with its free, thread-guiding end in the direction of a stop (see Figure 2 ) is adjusted.
- the individual laying needles 2 can be adjusted independently of one another since the respectively assigned PCB coils 5 can be actuated independently of one another by means of the switches 7.
- the respective two- or multi-layer boards are schematically drawn. They each have an inner recess 8 which is filled with material of the respective iron yoke strip 3 to further strengthen the magnetic field generated by the coil turns.
- masking lacquer can be applied to the respective PCB coil 5.
- the respective PCB coil 5 is preferably attached with its circuit board body to the adjacent iron yoke strip 3 by gluing.
- the PCB coils 5 are encompassed or framed by the iron yoke strip 3 over most of their inner and / or outer circumference, in the example shown on at least three sides. It is desirable that the respective PCB coil is embedded or embedded in the iron yoke strip in such a way that only its side assigned to the laying needle 2 or the adjustment object remains free, so as not to impair the application of the magnetic tensile force on the laying needle 2. This can be achieved, for example, with a groove 10 which is formed in the iron yoke strip 3 in the surface of the side thereof facing the laying needle 2.
- the iron yoke strip 3 has a correspondingly greater thickness, for example by adding one or both sides to the thickness of the PCB coil 5.
- the magnetic stray flux and thus the effect on neighboring PCB coils and laying needles can be noticeably reduced.
- This effect is further promoted by the fact that a certain distance a from an outside of the PCB coil 5 is created to a closest outer edge of the iron yoke. Accordingly, the PCB coil 5 is positioned inwards in the respective iron yoke strip 3.
- FIG. 2 there is an air gap L (which can be adjusted) between the iron yoke strip 3 or the PCB coil 5 on the one hand and the laying needle 2 on the other.
- the air gap L is given its minimum width when the free end of the laying needle 2, which has a thread guide elements, is brought into contact with a stop body 9 by a tensile force exerted by a PCB coil 5.
- the latter can be arranged, for example, at a distance from the closest PCB coil 5 or iron yoke strip 3.
- the illustrated embodiment can achieve magnetic tensile forces that allow very dynamic movements with the advantage that when the laying needle 2 is in contact with the stop body 9, as a result of the then smaller, minimized air gap L, larger tightening forces are possible which secure the system despite any vibration of the laying needle module .
- the inductance and the ohmic resistance of the PCB coils 5 result in time constants in the microsecond range for the dynamics of the current. After the brief lifting movement of the laying needle 2 until it abuts the stop body 9, the current requirement can be reduced. This is because the magnetic tensile force is inversely proportional to the air gap, so that the current requirement for holding the laying needle 2 on the stop body 9 is reduced.
- the actuators or PCB coils 5 are operated with direct current.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Aktor-Anordnung zur Verstellung einer Legenadel einer Textilmaschine oder zum Bewegen eines sonstigen Verstellobjektes mit wenigstens zwei Stellwandlern, die auf gegenüberliegenden Seiten zur Kopplung mit dem Verstellobjekt angeordnet und durch elektrische Ansteuerung betätigbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bewegen oder Verstellen einer Legenadel einer Textilmaschine oder eines sonstigen Verstellobjektes insbesondere unter Einsatz der genannten Aktor-Anordnung, wobei zwei Stellwandler beidseits des Verstellobjektes angeordnet und mit diesem durch jeweilige elektrische Ansteuerung in Wirkungsverbindung gesetzt werden. Dabei umfasst die Verstellung oder Bewegung der Legenadel oder des sonstigen Verstellobjektes im Rahmen der Erfindung sowohl rotatorische Bewegungen wie Verschwenkungen um eine Achse oder Biegebewegungen um einen Befestigungspunkt als auch lineare oder sonst translatorische Bewegungen, beispielsweise von einer Führung vorgegebene Schiebebewegungen.
- Bekannt sind Textilmaschinen in Form von Kettenwirkmaschinen mit Jaquard-Steuerung, bei der mehrere Legenadeln auf Legebarren aufgeteilt und aufgrund elektrischer Steuerbefehle individuell und selektiv um wenigstens eine Wirknadelteilung verlagerbar bzw. verstellbar sind (
EP 0 583 631 B1 ). Um die Jaquard-Steuerung zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, durch an der Legebarre angeordnete und je einer Legenadel zugeordnete, piezoelektrische Wandler die Legenadeln zu verstellen, wozu eine Steuerspannung an die piezoelektrischen Wandler angelegt wird. Da piezoelektrische Wandler verhältnismäßig kleine Bauelemente sind, lässt sich für die damit realisierten Biege- bzw. Stellwandler ein platzsparender, der engen Wirknadelteilung Rechnung tragender Einbau erzielen, wobei ein Stellweg entsprechend der Wirknadelteilung erreicht wird. Ein weiterer Vorteil besteht in der geringen Verlustleistung, mit welcher piezoelektrische Wandler arbeiten können. - Nachteilig bei piezoelektrischen Wandlern ist die niedrige Stellkraft, welche mit Ihnen aufgebracht werden kann (vergleiche
EP 2 053 149 A2 , Spalte 2, Zeile 46 und 47). Dies kann zu so genannten "Bounce"- bzw. Rückprall-Effekten bei Auftreffen der Legenadel auf einen Anschlag führen, welcher der Begrenzung des Legenadel-Verstellhubs dient. Um derartige Schwingungen beim Auftreffen der Legenadel auf den Anschlag zu vermindern, wird es nach der oben genanntenEP 0 583 631 B1 als zweckmäßig erachtet, den Legenadel-Anschlag mit einem Permanentmagneten zu versehen. - Um den hohen Anforderungen an Stelldynamik bei Jaquard-Geräten zu begegnen und die genannten, mit piezoelektrischen Wandlern verbundenen Nachteile zu vermeiden, wird in
EP 2 053 149 A2 vorgeschlagen, eine elektropneumatisch-mechanische Stelleinrichtung vorzusehen, welche in Wirkungsverbindung mit einem Stellglied zum Verlagern der Legenadeln und deren Führung gesetzt ist. Allerdings führt die konstruktive Umsetzung des elektropneumatisch-mechanischen Konzepts angesichts des nur sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraums für die einzelnen Bestandteile des Aktors zu einer aufwändigen Konstruktionsweise mit einer Vielzahl von Baukomponenten, was wiederum die technische Zuverlässigkeit beeinträchtigt. Weiter ist ausGB 1436219 - Es stellt sich die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, eine gegenüber den Nachteilen im Stand der Technik verbesserte Aktor-Einrichtung für Textilmaschinen-Legenadeln oder andere Verstellobjekte zu schaffen. Zur Lösung wird die im Anspruch 1 angegebene Aktor-Anordnung und das im nebengeordneten Anspruch 13 angegebene Bewegungs- oder Verstellverfahren für Legenadeln oder sonstige Verstellobjekte vorgeschlagen. Optionale, zweckmäßige Erfindungsausbildung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Im nachfolgenden wird unter "elektromagnetischer Wandler" immer eine PCB-Spule, wie im Anspruch 1 aufgeführt, verstanden.
- Nach der Erfindung werden beidseits des Verstellobjektes, insbesondere der Textilmaschinen-Legenadel, je ein Magnetfeld-Erzeuger zur Bildung einer magnetischen Zugkraft, insbesondere je ein Elektrozugmagnet, eingesetzt, um dem Verstellobjekt oder der Legenadel lineare und/oder rotatorische, insbesondere biegeartige Hubbewegungen innerhalb vorgegebener Totpunkte bzw. Anschläge zu erteilen. Dabei ist pro Verstellobjekt eine Aktor-Anordnung mit zwei elektromagnetischen Wandlern vorgesehen. Auf der Basis der erfindungsgemäßen, elektromagnetischen, als PCB-Spulen ausgeführten Stellwandler lassen sich die Verstellbewegungen mit der notwendigen Kraft und Dynamik ausführen. In dieser Hinsicht ist eine Ausführung des Verstellobjekts mit ferromagnetischem oder magnetisierbaren Material und dessen Anordnung zwischen den beiden elektromagnetischen Stellwandlern funktionsgerecht, wobei zwischen dem Verstellobjekt und jedem der elektronisch angesteuerten und/oder elektrisch betätigten Stellwandler ein magnetischer Luftspalt gebildet ist, und das vom jeweiligen elektromagnetischen Stellwandler erzeugte Magnetfeld zur Ausübung einer Zugkraft auf das Verstellobjekt ausgerichtet ist.
- Mittels der erfindungsgemäßen Aktor-Anordnung als Grundeinheit lässt sich auch ein Modul mit mehreren, nebeneinanderliegenden Legenadeln realisieren, die jeweils von einer erfindungsgemäßen Aktor-Grundeinheit verstellbar sind.
- Der verfügbare Bauraum für die einzelnen Bestandteile der Aktor-Anordnung ist vor allem im Zusammenhang mit Textilmaschinen-Legenadeln sehr begrenzt bzw. eng. Dem trägt die Erfindungsausbildung Rechnung, wonach der elektromagnetische Stellwandler eine gedruckte Schaltung mit Spule, insbesondere nichtleitendes Trägermaterial bzw. -substrat (beispielsweise Kunststoff-Platine) mit Leiterbahnen, umfasst, was nachfolgend "PCB-Spule" genannt wird. Dabei sind auf einer oder mehreren Leiterplatten eine oder mehrere Leiterbahnen, insbesondere Kupferbahnen, ausgebildet, deren Verlauf einer Spule zur Erzeugung eines Magnetfelds mit magnetischer Zugkraft entspricht.
- Zur Erzielung hoher Zugkräfte und damit verbunden hoher Stelldynamik ist es erfindungsgemäss vorgesehen, die PCB-Spule in Multilayer-Technik auszubilden. Dabei erstreckt sich die Spule über mehrere, übereinander angeordnete und Leiterbahnen tragende Ebenen. Der damit erzielte Vorteil besteht vor allem in der Realisierbarkeit höherer Windungszahlen für die PCB-Spule, womit eine entsprechende Erhöhung der magnetischen Zugkraft einhergeht. Aus an der Praxis orientierten Auslegungsrechnungen ergibt sich, dass bei einer Platine mit 2 Kupferlagen eine Windungszahl der PCB-Spule von 10 und bei einer Platine mit 4 Kupferlagen eine Windungszahl der PCB-Spule von 20 möglich ist. Bei einer Legenadelbreite von 9 mm ist eine Windungszahl von 20 bzw. 40 und bei einer Legenadelbreite von 12 mm eine Windungszahl von 30 bzw. 60 denkbar.
- Um im Falle eines Moduls mit mehreren, nebeneinanderliegenden Legenadeln zu vermeiden, dass ein elektromagnetischer Wandler mit seinem magnetischen Streufluss eine benachbarte, einem anderen bzw. benachbarten, elektromagnetischen Wandler zugeordnete Legenadel funktionsbeeinträchtigend beeinflusst, ist nach einer optionalen Erfindungsausbildung die PCB-Spule oder der sonstige elektromagnetische Stellwandler mit einem eisernen oder sonst ferromagnetischen Körper für magnetischen Rückschluss in Wirkungsverbindung gesetzt. Der Vorteil besteht in einer gezielten Bündelung und Führung der magnetischen Feldlinien, wodurch wenig Streuverluste entstehen. Der Rückschlusskörper kann beispielsweise mit Blech hergestellt sein. Gemäß einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist die PCB-Spule zwecks Verhinderung von Rückwirkungen auf benachbarte, ihr nicht zugeordnete Legenadeln oder benachbarte, sonstige Verstellobjekte über ihre gesamte Breite oder wenigstens mit einer vollständigen Seite am RückschlussKörper in eine vorzugsweise flächige Anlage gebracht und dort befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise durch Aufkleben erfolgen.
- Der magnetische Streufluss, der gegebenenfalls unzulässig auf benachbarte Verstellobjekte übergreifen könnte, lässt sich noch weiter vermindern, wenn die PCB-Spule vom Rückschlusskörper, vorzugsweise so weit wie möglich, umfasst oder umgeben oder in ihm eingebettet ist mit der Maßgabe, dass noch magnetische Zugkräfte auf das Verstellobjekt in gebotenem Umfang ausgeübt werden können. Dies lässt sich dadurch realisieren, dass die PCB-Spule nicht nur mit einer Längs-, Breit- oder Rückseite, sondern auch mit ihren Stirn- oder Dickeseiten satt-flächig am Rückschlusskörper anliegt. Die gezielte Leitung von magnetischen Feldlinien unter Vermeidung von Streufluss wird dadurch noch weiter verbessert, und die magnetische Zugkraft auf das Verstellobjekt noch verstärkt. Letzterem dient auch eine beispielhafte Erfindungsausbildung, wonach eine oder mehrere Leiterplatten der PCB-Spule eine Aussparung oder einen Durchbruch aufweisen, welche bzw. welcher von Material des ferromagnetischen Rückschluss-Körpers ausgefüllt oder durchsetzt ist.
- Der Erzielung höherer Zugkräfte dient auch eine optionale Erfindungsausbildung, wonach der Rückschlusskörper mit einer Rille, Nut oder einer sonstigen Vertiefung auf seiner Oberfläche gestaltet ist, worin sich eine PCB-Spule einlegen lässt. Dazu kann der Verlauf der Vertiefung an die Kontur der PCB-Spule angepasst sein, insbesondere sich formschlüssig mit der PCB-Spule decken. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der ferromagnetische Rückschlusskörper, der gegebenenfalls bei einem Legebarren-Modul mit einer Mehrzahl von Legenadeln auf seinen beiden gegenüberliegenden Seiten je eine PCB-Spule trägt, um die oder entsprechend der Dicke einer PCB-Platine dicker ausgeführt ist. Dann lässt sich in die Oberfläche des Rückschlusskörpers eine Rille einprägen, deren Tiefe mit der der Platinendicke der PCB-Spule übereinstimmt oder dieser entspricht. Das ferromagnetische Rückschlussvolumen ist dadurch weiter erhöht und das Auftreten magnetische Streuverluste weiter mindert.
- Der mechanischen Stabilisierung dient es, wenn optional eine Trageinrichtung aus nicht-ferromagnetischem, nicht-magnetisierbaren oder wenigstens nur vernachlässigbar magnetisierbaren, aber wärmeleitenden Material eingesetzt wird, an dem der elektromagnetische Stellwandler, also die PCB-Spule, und/oder gegebenenfalls der ferromagnetische Rückschlusskörper angebracht sind. Es lässt sich dadurch auch eine Ableitung von Verlustleistung bzw.- wärme erreichen oder fördern, insbesondere wenn die genannten Komponenten flächig-satt an der Trageinrichtung anliegen. Zur Realisierung einer vernachlässigbaren Magnetisierbarkeit und der Wärmeleitfähigkeit eignet sich als Herstellungsmaterial für die Trageinrichtung bzw. deren Teile beispielsweise Aluminium und/oder Zink.
- Im Rahmen erfindungsgemäßer Ausgestaltungen ist die Strukturierung der Trageinrichtung in eine Grundplatte, worauf die elektromagnetischen Wandler bzw. PCB-Spulen und/oder der oder die Rückschlusskörper mit einer Seite aufgesetzt oder aufgebracht sind, und in eine Modul-Trägerleiste zweckmäßig, an welcher die PCB-Spulen bzw. elektromagnetischen Wandler und/oder der oder die Rückschlusskörper mit einer anderen Seite angebracht und/oder gehaltert sind. Insbesondere ergibt sich bei dieser Ausbildung der Vorteil, dass die Textilmaschinen-Legenadel an der oben genannten Trageinrichtung, insbesondere deren Modul-Trägerleiste, lösbar gehaltert sein kann. So könnte die erfindungsgemäße Aktor-Anordnung zunächst ohne Legenadel an den Betreiber der Textilmaschine geliefert und auf der Textilmaschine installiert werden; die Legenadeln könnten dann erst nach Installation der Aktor-Anordnung vom Betreiber an die Modul-Trägerleiste angebracht, beispielsweise lösbar gehaltert werden.
- Ein mit der wärmeleitenden Grundplatte oder Modul-Trägerleiste erzielbarer Vorteil besteht darin, dass der ferromagnetische Rückschlusskörper über wenigstens den größten Teil seiner Gesamtlänge vorzugsweise flächig-satt anliegend befestigt, insbesondere auf- oder angesetzt sein kann. Neben der verbesserten Wärmeableitung wird so auch eine mechanische Versteifung erreicht, insbesondere wenn die Grundplatte und die Modul-Trägerleiste miteinander fest verbunden oder einstückig ausgebildet sind.
- Zur Steuerung der Bestromung des elektromagnetischen Wandlers, insbesondere der PCB-Spule, und auch zur Kontrolle von deren Verbrauch an elektrischer Leistung ist die Verwendung wenigstens eines elektrischen Schaltelements in dem Spulen-Stromkreis zweckmäßig. Damit ist auch eine einfache Möglichkeit zur zeitgerechten Betätigung des Wandlers geschaffen. Das Schaltelement lässt sich platzsparend an oder innerhalb der Trageinrichtung, insbesondere innerhalb der Grundplatte oder Modul-Trägerleiste unterbringen.
- Eine optionale Ausbildung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besteht darin, dass dem Verstellobjekt durch Bestromung eines der elektromagnetischen Stellwandler mit einer höheren Stromstärke ein Hub bzw. eine Bewegung oder Verstellung bis zu einem Anschlag erteilt wird; zum stabilen Halten des Verstellobjektes am Anschlag bei Erschütterungen reicht dann eine Bestromung mit einer niedrigeren Stromstärke aus. Dies resultiert unter anderem aus dem bei Anlage am Anschlag minimal kleinen Luftspalt, bei dem größere Anzugskräfte möglich sind. Im Rahmen der Erfindung ist es zweckmäßig, die elektrische Ansteuerung der mehreren elektromagnetischen Stellwandler bzw. die Erzeugung ihrer magnetischen Zugkräfte abwechselnd miteinander durchzuführen, damit eine definierte Verstellung jeweils durch einen der Wandler allein ohne Einfluss durch den anderen Wandler mit höchstmöglicher Dynamik erfolgen kann.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen in:
-
Figur 1 in perspektivischer Darstellung eine schematische Prinzipskizze eines Legenadel-Moduls mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Legenadeln mit jeweils zugeordneten Paaren elektromagnetischer Wandler, und -
Figur 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung gemäß Linie A-A inFigur 1 . -
- 1 -
- Modul-Trägerleiste
- 2 -
- Legenadel
- 3 -
- Eisenrückschlussleiste
- 4 -
- Modulträger-Grundplatte
- 5 -
- PCB-Spule
- 6 -
- Kupferbahn
- 7 -
- Schalter
- 8 -
- innere Aussparung der PCB-Spule
- a -
- Abstand
- L -
- Luftspalt
- 9 -
- Anschlagkörper
- 10 -
- Rille im Eisenrückschlusskörper
- Gemäß
Figur 1 sind an einer Modul-Trägerleiste 1, zueinander parallel vorspringend, mehrere Textilmaschinen-Legenadeln 2 mit ihrem jeweiligen Ende fest angebracht. An ihren anderen, freien Enden sind die Legenadeln 2 mit (nicht gezeichneten) Fadenführungselementen versehen und lassen sich dort von einem Anschlagkörper zu einem anderen Anschlagkörper (sieheFigur 2 ) bewegen, wenn auf sie von einem jeweiligen elektromagnetischen Wandler eine magnetisch erzeugte Zugkraft ausgeübt wird. Dies führt zu Biegebewegungen der am einen Ende fixierten Legenadel 2. - Einander je einer Legenadel 2 gegenüberliegende, ferromagnetische Eisenrückschlussleisten 3 sind in zueinander paralleler Anordnung auf einer wärmeleitenden, nicht ferromagnetischen Modulträger-Grundplatte 4 über ihre gesamte Länge wärmeübertragend aufgebracht und mit ihrem einen Stirnende mit der Modul-Trägerleiste 1 körperlich bzw. wärmeleitend verbunden, indem gemäß beispielhafter Zeichnung die Modul-Trägerleiste 1 auf die Grundplatte 4 senkrecht aufgesetzt ist. Zwischen jeweils zwei Eisenrückschlussleisten 3 ist, zu ihnen parallel verlaufend, die jeweilige Legenadel 2 hin- und herbiegbar angeordnet. Der Verbund aus Trägerleiste 1 und Grundplatte 4 umfassender Trageinrichtung 1,4 nebst den zugehörigen, parallelen Legenadeln 2 und Eisenrückschlussleisten 3 stellt ein Legenadel-Modul dar.
- Zur Verstellung der Legenadeln 2 wie Biegeelemente sind die Eisenrückschlussleisten 3 an ihren den Legenadeln zugewandten Seiten jeweils mit einer PCB-Spule 5 versehen, so dass von den Eisenrückschlussleisten 3 die inneren beidseits je eine PCB-Spule 5 tragen. Von Letzteren sind (zur zeichnerischen Vereinfachung) jeweils nur die mehrlagig (gemäß Beispiel in
Figur 1 zweilagig) in Windungen verlaufenden, eine Induktivität bzw. Spule bildenden, leitenden Kupferbahnen 6 schematisch gezeichnet. Eine Zwei- oder Mehrlagenplatine bildet zusammen mit den in Windungen verlaufenden Kupferbahnen 6 die PCB-Spule 5. Mittels je einer PCB-Spule 5 zugeordnete Schalter 7 können die zugehörigen Kupferbahnen 6 bzw. Windungen stromlos oder stromführend geschaltet werden. Im stromführenden Zustand geht von der gerade eingeschalteten PCB-Spule 5 ein auf die zugeordnete, direkt gegenüberliegende Legenadel 2 ausgerichtetes Magnetfeld aus, woraus eine auf die ferromagnetisch ausgeführte Legenadel 2 ausgeübte Zugkraft resultiert. Letztere verstellt bzw. verschwenkt die Legenadel 2 wie einen am Ende fest eingespannten Biegebalken, wobei deren freies, fadenführendes Ende in Richtung zu einem Anschlag (sieheFigur 2 ) verstellt wird. Bei dem Legenadel-Modul gemäßFigur 1 lassen sich die einzelnen Legenadeln 2 voneinander unabhängig verstellen, da die jeweils zugeordneten PCB-Spulen 5 mittels der Schalter 7 voneinander unabhängig betätigbar sind. - In der Schnittdarstellung gemäß
Figur 2 sind von den PCB-Spulen 5 nur die jeweiligen Zwei- oder Mehrlagenplatinen schematisch gezeichnet. Sie besitzen jeweils eine innere Aussparung 8, die zur weiteren Verstärkung des von den Spulenwindungen erzeugten Magnetfelds mit Material der jeweiligen Eisenrückschlussleiste 3 ausgefüllt ist. Zur Isolierung der Kupferbahnen gegenüber der Eisenrückschlussleisten 3 kann auf die jeweilige PCB-Spule 5 Abdecklack aufgebracht sein. Vorzugsweise ist die jeweilige PCB-Spule 5 mit Ihrem Platinenkörper an der anliegenden Eisenrückschlussleiste 3 durch Kleben befestigt. - Nach der vorliegenden Schnittdarstellung der
Figur 2 sind die PCB-Spulen 5 über den größten Teil ihres Innen- und/oder Außenumfangs, im gezeichneten Beispiel an wenigstens drei Seiten, von der Eisenrückschlussleiste 3 umfasst bzw. umrahmt. Es ist anzustreben, dass die jeweilige PCB-Spule in die Eisenrückschlussleiste so eingelassen oder eingebettet ist, dass lediglich ihre der Legenadel 2 bzw. dem Verstellobjekt zugeordnete Seite freibleibt, um die Ausübung der magnetischen Zugkraft auf die Legenadel 2 nicht zu beeinträchtigen. Dies lässt sich beispielsweise mit einer Rille 10 realisieren, die in der Eisenrückschlussleiste 3 in die Oberfläche von deren der Legenadel 2 zugewandten Seite eingeformt ist. Dazu ist es zweckmäßig, wenn die Eisenrückschlussleiste 3 entsprechend mehr Dicke aufweist, beispielsweise indem sie um die Dicke der PCB-Spule 5 ein- oder beidseitig erweitert ist. Der magnetische Streufluss und damit die Rückwirkung auf benachbarte PCB-Spulen und Legenadeln lässt sich so spürbar vermindern. Dieser Effekt wird noch weiter dadurch gefördert, dass ein bestimmter Abstand a von einer Außenseite der PCB-Spule 5 zu einer nächstliegenden Außenkante der Eisenrückschlussleiste geschaffen ist. Dem entsprechend ist die PCB-Spule 5 in der jeweiligen Eisenrückschlussleiste 3 nach innen positioniert. - Gemäß
Figur 2 besteht ein (durch Verstellen veränderlicher) Luftspalt L zwischen der Eisenrückschlussleiste 3 bzw. der PCB-Spule 5 einerseits und der Legenadel 2 andererseits. Der Luftspalt L erhält seine minimale Weite dann, wenn durch eine von einer PCB-Spule 5 ausgeübte Zugkraft das freie, ein Fadenführungselementen aufweisende Ende der Legenadel 2 in Anlage an einen Anschlagkörper 9 versetzt wird. Letzterer kann z.B. mit einem Abstand zur nächstliegenden PCB-Spule 5 bzw. Eisenrückschlussleiste 3 angeordnet sein. - Mit der erfindungsgemäßen Aktor-Anordnung, insbesondere mit dem gemäß in
Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lassen sich magnetische Zugkräfte erzielen, die sehr dynamische Bewegungen erlauben mit dem Vorteil, dass bei Anlage der Legenadel 2 an den Anschlagkörper 9 infolge des dann kleineren, minimierten Luftspalts L größere Anzugskräfte möglich sind, die trotz etwaiger Erschütterung des Legenadel Moduls die Anlage sichern. Die Induktivität und der ohmsche Widerstand der PCB-Spulen 5 ergeben für die Dynamik des Stroms Zeitkonstanten im Mikrosekunden-Bereich. Nach der kurzzeitigen Hubbewegung der Legenadel 2 bis zur Anlage an den Anschlagkörper 9 kann der Strombedarf reduziert werden. Denn die magnetische Zugkraft ist umgekehrt quadratisch proportional zum Luftspalt, sodass der Strombedarf für das Halten der Legenadel 2 am Anschlagkörper 9 vermindert ist. - Wird der Strom entsprechend gesteuert, so kann der mittlere Leistungsbedarf pro Aktor bzw. Stellwandler verringert werden. Die Stellwandler bzw. PCB-Spulen 5 werden mit Gleichstrom betrieben.
Claims (14)
- Aktor-Anordnung zur Verstellung einer Legenadel (2) einer Textilmaschine oder zum Bewegen eines sonstigen Verstellobjektes, mit wenigstens zwei Stellwandlern, die auf gegenüberliegenden Seiten zur Kopplung mit dem Verstellobjekt angeordnet und durch elektrische Ansteuerung betätigbar sind, wobei die Stellwandler je als elektromagnetischer Stellwandler ausgebildet und zur Erzeugung eines derart ausgerichteten Magnetfelds angeordnet sind, dass bei ihrer elektrischen Ansteuerung eine magnetische Zugkraft auf das Verstellobjekt ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei elektromagnetischen Stellwandler jeweils eine gedruckte Schaltung mit wenigstens einer in Multilayer-Technik ausgebildeten Spule - nachfolgend "PCB-Spule" (5) genannt aufweisen, wobei auf einer oder mehreren Leiterplatten eine oder mehrere Leiterbahnen (6) ausgebildet sind, deren Verlauf zur Bildung der das Magnetfeld erzeugenden Spule gestaltet ist, wobei sich die Spule über mehrere, übereinander angeordnete und Leiterbahnen tragende Ebenen erstreckt.
- Aktor-Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine PCB-Spule (5) mit einem eisernen oder sonst ferromagnetischen Rückschlusskörper (3) für magnetischen Rückschluss in Wirkungsverbindung gesetzt ist.
- Aktor-Anordnung nach Anspruch 2, wobei eine PCB-Spule (5) vom Rückschlusskörper (3) umfasst, umgeben oder in ihm eingebettet ist mit der Maßgabe, dass noch magnetische Zugkräfte auf das Verstellobjekt (2) ausübbar sind.
- Aktor-Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die eine oder mehreren Leiterplatten einer PCB-Spule (5) eine Aussparung (8) aufweisen, welche von Material des ferromagnetischen Rückschlusskörpers (3)
- Aktor-Anordnung nach einem der Ansprüche 2-4, wobei der Rückschlusskörper (3) eine Rille (10), Nut oder sonstige Vertiefung aufweist, worin eine PCB-Spule (5) eingelegt oder einlegbar ist.
- Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Trageinrichtung (1,4) aus nicht-ferromagnetischem, nicht-magnetisierbaren oder wenigstens nur vernachlässigbar magnetisierbaren, aber wärmeleitenden Material, an dem eine PCB-Spule (5) und/oder gegebenenfalls der Rückschlusskörper (3) angebracht sind.
- Aktor-Anordnung nach Anspruch 6, wobei die Trageinrichtung (1,4) eine Grundplatte (4), worauf die PCB-Spulen (5) und/oder der oder die Rückschlusskörper (3) mit einer Seite aufgebracht sind, und/oder eine Modul-Trägerleiste (4) umfasst, an welcher die PCB-Spulen (5) und/oder der oder die Rückschlusskörper (3) mit einer anderen Seite angebracht und/oder gehaltert sind.
- Aktor-Anordnung nach Anspruch 7, wobei der ferromagnetische Rückschlusskörper (3) über wenigstens den größten Teil seiner Gesamtlänge auf der wärmeleitenden Grundplatte (4) und/oder Modul-Trägerleiste (1) befestigt ist.
- Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine PCB-Spule (5) mit einem elektrischen Schaltelement (7) zur Bestromung versehen ist.
- Aktor-Anordnung nach Anspruch 9 und einem der Ansprüche 8-10, wobei das Schaltelement (7) einer PCB-Spule (5) an oder innerhalb der Trageinrichtung (1,4) angeordnet ist.
- Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Legenadel (2) oder das sonstige Verstellobjekt mit ferromagnetischem Material gebildet und zwischen den wenigstens zwei elektromagnetischen Stellwandlern, die PCB-Spulen aufweisen, angeordnet ist, wobei zwischen dem Verstellobjekt (2) und jedem der elektrisch betätigten Stellwandler (5) ein magnetischer Luftspalt (L) gebildet ist.
- Aktor-Anordnung nach Anspruch 11 und einem der Ansprüche 6-8, wobei die Legenadel (2) oder das sonstige Verstellobjekt als Biegeelement ausgeführt und mit einem Ende an der Trageinrichtung (1,4), gegebenenfalls der Modul-Trägerleiste (1), befestigt sind.
- Verfahren zum Bewegen einer Legenadel (2) einer Textilmaschine oder eines sonstigen Verstellobjektes, unter Einsatz einer Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwei Stellwandler beidseits des Verstellobjektes angeordnet und mit diesem durch jeweilige elektrische Ansteuerung in Wirkungsverbindung gesetzt werden, wobei ein elektromagnetischer Stellwandler (5) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Stellwandler (5) eine gedruckte Schaltung mit einer in Multilayer-Technik ausgebildeten Spule - nachfolgend "PCB-Spule" (5) genannt - aufweist und zur Erzeugung eines Magnetfelds angesteuert wird, wobei auf einer oder mehreren Leiterplatten eine oder mehrere Leiterbahnen (6) ausgebildet sind, deren Verlauf zur Bildung der das Magnetfeld erzeugenden Spule gestaltet ist, wobei sich die Spule über mehrere, übereinander angeordnete und Leiterbahnen tragende Ebenen erstreckt, und wobei das Magnetfeld zur Ausübung einer Zugkraft auf das Verstellobjekt (2) ausgerichtet wird.
- Verfahren nach Anspruch 13, wobei dem Verstellobjekt (2) durch Bestromung eines der als PCB-Spule ausgebildeten elektromagnetischen Stellwandler (5) mit einer höheren Stromstärke ein Hub erteilt wird, und dann zum Halten des Verstellobjektes (2) an einem Anschlag (9) die Bestromung auf eine niedrigere Stromstärke reduziert wird.
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