CH693826A5 - Vorrichtung an Kettenwirkmaschinen zum Positionieren eines Fadenfuehrers. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an Kettenwirkmaschinen zum Positionieren eines Fadenführers mittels eines Stellgliedes, das unter dem Einfluss einer elektronischen Grösse seine Form ändert.

Bei einer gattungsgemässen Vorrichtung (DE 4 226 899 C1) besteht das Stellglied aus einem piezoelektrischen Biegewandler, der mit einem Ende an einer Legebarre fest eingespannt ist und am anderen Ende den Fadenführer trägt. Dieser kann zwei dem Abstand zweier Wirknadelgassen entsprechende Positionen einnehmen, die durch Anschläge definiert sind. Weil die Fadenführer während eines Arbeitszyklus durch die Fadenspannung in Querrichtung belastet werden könnten, ist dafür zu sorgen, dass die Fadenführer mit einer ausreichenden Vorspannung, im Normalfall also durch Anlegen einer entsprechend grossen Spannung, am Anschlag anliegen.

In einer nicht vorveröffentlichten, älteren Anmeldung (DE 19 651 053.8) ist ein von einem Biegewandler getragener Fadenführer in drei Positionen einstellbar, die je einen Abstand zweier Wirknadelgassen voneinander haben. Hier ist das Prinzip des Anlegens an einen Anschlag beibehalten worden. Zu diesem Zweck sind für die mittlere Position Zwischenanschläge vorgesehen, die wahlweise wirksam gemacht werden können.

Die Anschläge bringen Abnutzungsprobleme mit sich. Ausserdem ist ein erheblicher konstruktiver Aufwand in Kauf zu nehmen, wenn mehr als zwei Positionen angesteuert werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welche die mit den Anschlägen verbundenen Probleme ganz oder teilweise behebt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Messelement, das einen der aktuellen Position des Fadenführers entsprechenden Lage-Istwert abgibt, durch einen Programmgeber, der die gewünschte Position als Lage-Sollwert vorgibt, und durch einen die elektrische Grösse bestimmenden Regelkreis, durch den der Lage-Istwert etwa gleich dem Lage-Sollwert gehalten wird.

Bei dieser Konstruktion können Anschläge zur Positionierung des Fadenführers ganz oder teilweise entfallen. Die gewünschte Position wird mit grosser Genauigkeit eingehalten, weil der Störeinfluss der Fadenspannung auf Grund starker Haltekräfte, welche die Fadenführer in der gewünschten Lage fixieren, vernachlässigbar ist oder durch entsprechende Korrekturen der elektrischen Grösse kompensiert wird. Da eine Kettenwirkmaschine bis zu 40 Arbeitszyklen pro Sekunde durchführt und die Fadenspannung innerhalb eines jeden Zyklus variiert, muss die Änderung der elektrischen Grösse praktisch gleichzeitig mit der Vorgabe eines neuen Sollwerts und gegebenenfalls mit der Änderung der Fadenspannung erfolgen. Dies ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung der Fall, weil die Datenverarbeitung im Regelkreis praktisch verzögerungsfrei vor sich geht.

Besonders günstig ist es, dass das Messelement am Stellglied anliegt und einen dessen aktueller Form entsprechenden Lage-Istwert abgibt. Die Verformung des Stellgliedes gibt eine eindeutige Aussage über die aktuelle Position des Fadenführers. Andererseits wird der eigentliche Wirkbereich nicht durch das Messelement zusätzlich gestört.

Zweckmässigerweise ist das Stellglied ein piezo-elektrischer Biegewandler und die elektrische Grösse eine elektrische Steuerspannung. Derartige Stellglieder haben sich bewährt.

Empfehlenswert ist es, dass der Biegewandler als Streifen ausgebildet ist, der an einem Ende eingespannt ist und am anderen Ende den Fadenführer trägt. Auch solche bekannten Biegewandler lassen sich nunmehr ohne Anschläge positionieren.

Günstig ist es ferner, dass der Biegewandler eine Schichtung aufweist, die eine erste Bezugselektrode, eine erste Piezokeramikschicht, eine Steuerelektrode, eine zweite Piezokeramikschicht und eine zweite Bezugselektrode aufweist, wobei die erste Bezugs-elektrode mit einer oberen Bezugsspannung, die zweite Bezugselek trode mit einer unteren Bezugsspannung und die Steuerelektrode mit einer zwischen den beiden Bezugsspannungen liegenden Steuerspannung versorgt ist. Je nachdem ob sich die Steuerspannung der oberen oder der unteren Bezugsspannung annähert, verformt sich der Biegewandler nach der einen oder anderen Seite. Liegt die Steuerspannung in der Mitte zwischen oberer und unterer Bezugsspannung, ergibt sich eine stabile Mittelstellung des Biegewandlers.

Von grossem Interesse ist es, dass eine Vielzahl von Piezokeramikschichten unter Zwischenlage von Elektroden aufeinander liegen, dass bei den Elektroden erste und zweite Bezugselektroden abwechseln und jeweils dazwischen eine Steuerelektrode angeordnet ist und dass die Piezokeramikschichten zwischen den Bezugselektroden paarweise entgegengesetzt polarisiert sind. Hierdurch ergeben sich bei begrenzten Spannungen stabile Auslenkungen, die auch höheren Fadenspannungen widerstehen.

Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, dass das Messelement ein am Biegewandler angebrachter Dehnungsmessstreifen ist. Der Dehnungsmessstreifen, der zumeist nach dem Prinzip der Wheat-stoneschen Brücke arbeitet, ändert seinen ohmschen Widerstand mit der Form des Biegewandlers. Er vergrössert die Dicke des Biegewandlers nur unmerklich. Nach wie vor können daher zahlreiche Biegewandler dicht nebeneinander angeordnet werden.

Eine sehr einfache Lösung ergibt sich, wenn der Dehnungsstreifen auf den Biegewandler aufgeklebt und die zugehörigen Anschlussleitungen auf dem Biegewandler aufgedruckt sind.

Des Weiteren empfiehlt es sich, dass mehrere Biegewandler zu einem Segment zusammengefasst sind, das an einer Barre befestigt und über eine Steckverbindung mit der Spannungs- und Sollwert-Versorgung verbunden ist. Ein solcher Aufbau erleichtert die Montage und die Reparatur einer Kettenwirkmaschine, weil man das gesamte Segment durch Lösen der Steckverbindung und Lösen von der Barre entfernen und durch ein neues Segment ersetzen kann.

Vorzugsweise trägt das Segment auch die Auswerte- und Steuereinheiten der Regelkreise für die Biegewandler dieses Segments. Zwischen dem Mess-element und der Auswerte- und Steuereinheit ergibt sich eine sehr kurze Strecke, die eine Ausnutzung auch störempfindlicher Messsignale erleichtert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Positioniervorrichtung, Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen piezoelektrischen Biegewandler und Fig. 3 mehrere zu einem Segment zusammengefasste Positoniervorrichtungen.

Ein Stellglied 1 in der Form eines streifenförmigen piezoelektrischen Biegewandlers ist mit einem Ende in einer Haltevorrichtung 2, die an einer Legebarre angebracht ist, eingespannt und trägt am anderen Ende über ein Verbindungsstück 3 einen Nadelhalter 4 mit einem Fadenführer 5 in der Form einer Lochnadel. Diese kann drei Stellungen A, B und C einnehmen.

Das Stellglied weist eine Schichtung 6 auf, die eine erste Bezugselektrode 7, eine erste Piezokeramikschicht 8, eine Steuerelektrode 9, eine zweite Piezokeramikschicht 10 und eine zweite Bezugselektrode 11 aufweist. Die erste Bezugselektrode 7 wird über einen Anschluss 12 mit einer oberen Bezugsspannung U o , die zweite Bezugselektrode 11 über einen Anschluss mit einer unteren Bezugsspannung U u und die Steuerelektrode 9 über einen Anschluss 14 mit einer Steuerspannung U s versorgt.

Auf die Schichtung 6 ist ein Messelement 15 in der Form eines Dehnungsmessstreifens, geschaltet nach Art einer Wheatstoneschen Brücke, aufgeklebt. Es gibt über eine Leitung 16, die auf die Schichtung aufgedruckt sein kann, einen Lage-Istwert S i an eine Auswerte- und Steuereinheit 17 ab, der von einem Programmgeber 18 über einen Eingang 19 ebenfalls der jeweilige Lage-Sollwert S s zugeführt wird. Diese Einheit, die in der Regel durch einen Mikroprozessor verwirklicht wird, gibt dann die Steuerspannung U s in der Weise ab, dass der Lage-Istwert annähernd dem Lage-Sollwert entspricht. Insgesamt ergibt sich daher ein Regelkreis 20, mit dessen Hilfe die gewünschten drei Stellungen A, B und C, die je einer Nadelgasse zwischen den Wirknadeln entsprechen, eingestellt werden können. Geht man beispielsweise von einer oberen Bezugsspannung U o = 60 V und einer unteren Bezugsspannung U u = 0 V aus, so sind typische Steuerspannungswerte 9 V für die Position A, 30 V für die Position B und 51 V für die Position C. Die Steuerspannung hat in den Positionen A und C einen Abstand von der nächstliegenden Bezugsspannung, der etwa 15% der Bezugsspannungsdifferenz ist. Dieser Abstand ist erwünscht, um bei Regelabweichungen nachregeln zu können.

Da der Fadenführer 5 in jeder gewünschten Stellung gehalten werden kann, lassen sich auch mehr als drei Positionen ansteuern.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 werden entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen gegenüber Fig. 1 verwendet. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass das Stellglied 101 eine Vielzahl von Piezokeramikschichten 108, 108a, 108b, ... und 110, 110a, 110b, ... aufweist, zwischen denen sich die Elektroden befinden. Jede zweite Elektrode ist eine Bezugselektrode 107, 107a, ..., 111, 111a, ..., wobei erste und zweite Bezugselektroden abwechseln. Dazwischen befindet sich jeweils eine Steuerelektrode 109, 109a, 109b, ... Die Pfeile P1 und P2 kennzeichnen jeweils die Polarisationsrichtung der jeweiligen Piezokeramikschicht. Alle ersten Bezugselektroden sind mit dem Anschluss 112, alle zweiten Bezugselektroden sind mit dem Anschluss 113 und alle Steuerelektroden sind mit dem Anschluss 114 verbunden. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr starke Haltekraft.

Insbesondere können im Stellglied 101 16 bis 20 Piezokeramikschichten vorgesehen sein, wobei jede Schichtung eine Dicke von ca. 60 mu m aufweist. Da der übliche Gradient der Steuerspannung 1.000 V mm beträgt, ergibt sich eine Steuerspannung von etwa 60 V.

Diese Vielschicht-Biegewandler können beispielsweise so hergestellt werden, dass die Piezokeramikschichten aus getrocknetem Keramikmaterial erzeugt, mit den Elektroden bedruckt, aufeinander geschichtet und dann gesintert werden.

Fig. 3 zeigt ein Segment 22, das Haltevorrichtungen 2 für eine Mehrzahl von Stellgliedern 1 trägt und als Ganzes an der Legebarre 23 einer Kettenwirkmaschine befestigt werden kann. Auf dem Segment sind auch die Auswerte- und Steuereinheiten 17 sämtlicher von dem Segment 22 gehaltener Stellglieder angebracht. Die ersten Bezugselektroden aller Biegewandler sind mit dem Anschluss 12 und die zweiten Bezugszelektroden sämtlicher Biegewandler sind mit dem Anschluss 13 verbunden. Eine Steckverbindung 24 umfasst Stecker für die Anschlüsse 12 und 13 sowie für die Eingänge 19 der Auswerte- und Steuereinheit eines jeden Stellgliedes 1.

Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können zwei Endpositionen weiterhin durch Anschläge definiert werden und lediglich eine oder mehr Zwischenpositionen gemäss der Erfindung festgelegt werden. Es kommen auch andere Mess-elemente als der dargestellte Dehnungsmessstreifen in Betracht. Beispielsweise kann die Spannung, die bei einer Verformung des Stellgliedes durch eine vorhandene oder eine zusätzliche piezoelektrische Schicht erzeugt wird, als Messwert dienen.

Claims (10)

1. Vorrichtung an Kettenwirkmaschinen zum Positionieren eines Fadenführers mittels eines Stellgliedes, das unter dem Einfluss einer elektronischen Grösse seine Form ändert, gekennzeichnet durch ein Messelement (15), das einen der aktuellen Position des Fadenführers (5) entsprechenden Lage-Istwert (S i ) abgibt, durch einen Programmgeber (18), der die gewünschte Position als Lage-Sollwert (S s ) vorgibt, und durch einen die elektrische Grösse bestimmenden Regelkreis (20), durch den der Lage-Istwert (S i ) etwa gleich dem Lage-Sollwert (S i ) gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (15) am Stellglied (1) anliegt und einen dessen aktueller Form entsprechenden Lage-Istwert (S i ) abgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (1) ein piezo-elektrischer Biegewandler und die elektrische Grösse eine elektrische Steuerspannung (U s ) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegewandler als Streifen ausgebildet ist, der an einem Ende eingespannt ist und am anderen Ende den Fadenführer (5) trägt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegewandler eine Schichtung (6) aufweist, die eine erste Bezugselektrode (7), eine erste Piezokeramikschicht (8), eine Steuerelektrode (9), eine zweite Piezokeramikschicht (10) und eine zweite Bezugselektrode (11) aufweist, wobei die erste Bezugselektrode (7) mit einer oberen Bezugsspannung (U o ), die zweite Bezugselektrode (11; 111) mit einer unteren Bezugsspannung (U u ) und die Steuerelektrode (9; 109) mit einer zwischen den beiden Bezugsspannungen liegenden Steuerspannung (U s ) versorgt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Piezokeramikschichten (108, 108a, 108b; 110, 110a, 110b) unter Zwischenlage von Elektroden aufeinander liegen, dass bei den Elektroden erste und zweite Bezugselektroden (107, 107a, 111, 111a) abwechseln und jeweils dazwischen eine Steuerelektrode (109, 109a, 109b) angeordnet ist und dass die Piezokeramikschichten (108, 108a, 108b; 110, 110a, 110b) zwischen den Bezugselektroden paarweise entgegengesetzt polarisiert sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (15) ein am Biegewandler angebrachter Dehnungsmessstreifen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnungsstreifen auf den Biegewandler aufgeklebt und die zugehörigen Anschlussleitungen (16) auf dem Biegewandler aufgedruckt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Biegewandler zu einem Segment (22) zusammengefasst sind, das an einer Barre (23) befestigt und über eine Steckverbindung (24) mit der Spannungs- und Sollwert-Versorgung verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (22) auch die Auswerte- und Steuereinheiten (17) der Regelkreise (20) für die Biegewandler dieses Segments trägt.