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Die
Erfindung betrifft ein Fadenliefergerät, das insbesondere zur Positivlieferung
von Fäden
an Strickmaschinen, z.B. Rundstrickmaschinen, geeignet ist.
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Bei
Strickmaschinen wie auch Rundstrickmaschinen wird die Maschengröße der von
den einzelnen Stricksystemen zu erzeugenden Maschen durch präzise Zumessung
der einzelnen, zu den Strickstellen laufenden Fäden eingestellt. Dieses Prinzip
ist zum Stricken von glatter Ware mittels mechanisch angetriebener
Fournisseure gut etabliert. Dabei wurde schon frühzeitig nach einem elektrischen
oder elektroni schen Ersatz für
die starre mechanische Kopplung zwischen Fadenliefergerät und Strickmaschine
gesucht.
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Beispielsweise
offenbart die
US-PS 3 858 416 eine
Strickmaschine mit einem elektrischen Fournisseur, der alternativ
spannungsgeregelt oder synchron zum Hauptzylinder der Strickmaschine
betrieben werden kann. Zur Ausführung
letzterer Betriebsart ist an dem Hauptantrieb der Strickmaschine ein
magnetischer oder sonstiger Sensor vorgesehen, der eine Impulsfolge
erzeugt, deren Frequenz der Geschwindigkeit der Strickmaschine entspricht.
Ein Frequenz/Spannungs-Wandler wandelt diese Impulse in eine Spannung
um, die dann die Arbeitsgeschwindigkeit der Strickmaschine kennzeichnet.
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Der
das Fadenlieferrad antreibende Motor steht mit einem Tachogenerator
in Verbindung, der ebenfalls an einen Frequenz/Spannungs-Wandler angeschlossen
ist, um eine die Drehzahl des Motors kennzeichnende Spannung zu
liefern. Eine Vergleichschaltung vergleicht die von beiden Frequenz/Spannungs-Wandlern
gelieferten Spannungen und steuert den Motor des Fournisseurs dementsprechend
an.
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Bei
solchen Anordnungen kann es grundsätzlich zu vorüber gehenden
Abweichungen zwischen Solllieferungen und Istlieferungen kommen, die
die Qualität
des Gestricks beeinflussen.
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Es
ist auf verschiedene Weise versucht worden, Fadenlieferräder elektrisch
anzutreiben. Beispielsweise offenbart die
DE 38 24 034 C1 den Antrieb
eines Fadenlieferrads mit einem Schrittmotor.
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Schrittmotoren
können
nicht beliebig ein- und ausgeschaltet werden. Vielmehr muss beim Hochfahren
wie beim Herunterfahren ein bestimmtes Betriebsregime eingehalten
werden, damit es nicht zu Schrittfehlern kommt.
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Aus
der
DE 15 74 430 gehen
weitere Bemühungen
hervor, band- oder streifenförmiges
Material, insbesondere auch Fäden,
mit vorgegebener Geschwindigkeit an eine Verbrauchsstelle zu liefern. Dazu
ist ein elektrischer Antriebsmotor vorgesehen, dessen Welle mit
einem Lieferrad verbunden ist. Eine Kupplungseinrichtung gestattet
dabei das willkürliche An-
und Abkuppeln des Lieferrads von dem Antriebsmotor. Das Lieferrad
dient als Drehzahlmesser. Vor und nach dem Lieferrad sind Spannungsmesser
angeordnet. In einer Einrichtbetriebsart wird das Fadenlieferrad
von der Motorwelle abgekuppelt und die sich einstellende Drehzahl
des Fadenlieferrads wird registriert, um für späteren Betrieb des Motors zugrunde
gelegt zu werden.
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Zur
Einnahme der Einrichtbetriebsart ist die Aktivierung der Kupplung
erforderlich. Auch wirken im Fadenlaufweg vorhandene Widerstände bremsend
auf den Faden ein. Im Fall von Strickmaschinen ist die sich dadurch
einstellende Fadenmenge somit vom Zufall beeinflusst. Die Kupplung
weist ein Massenträgheitsmoment
auf, das zu dem Massenträgheitsmoment
des Fadenlieferrads und des Motors hinzukommt.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fadenliefergerät zu schaffen,
das insbesondere für
Strickmaschinen, insbesondere Strickmaschinen mit wechselndem Fadenbedarf
geeignet ist, und eine hohe Lieferqualität gestattet.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Fadenliefergerät nach Anspruch 1 gelöst:
Das
erfindungsgemäße Fadenliefergerät weist
ein starr mit einem Elektromotor verbundenes Fadenlieferrad auf,
das einen gegebenen Durchmesser aufweist. Das Fadenlieferrad kann
dabei sowohl einen runden als auch einen polygonalen Querschnitt
aufweisen. Beispielsweise kann es durch einen Stabkäfig gebildet
sein. Eine Alternative ist ein einstückiges, aus Blech tiefgezogenes
Fadenlieferrad, dessen Umfang z.B. mit Längsrippen versehen ist, so
dass es die äußere Kontur
eines Stabkäfigs
nachahmt. Auch andere Fadenlieferräder sind möglich. Es kann von einem am
gesamten Umfang anliegenden Wickel umschlungen sein. Der Wickel
kann auch nur einen Teil des Lieferradumfangs berühren und
z.B. über (feste
oder bewegliche) Abhebestifte geführt sein. Außerdem ist
ein drehfest mit dem Fadenlieferrad verbundener Winkelgeber vorgesehen,
der ein jede Drehposition des Fadenlieferrads kennzeichnendes Signal
erzeugt. Wesentlich dabei ist eine hohe Winkelauflösung, die
zumindest so groß ist,
dass das Verhältnis
zwischen der Schrittzahl des Winkelgebers und dem Durchmesser des
Fadenlieferrads größer als
Drei pro Millimeter ist. Mit Winkelauflösungen oberhalb dieses Grenzwerts
lässt sich
das Fadenlieferrad so genau positionieren, dass in allen wesentlichen
Betriebszuständen
der Strickmaschine Synchronlauf zwischen den Fadenlieferrädern und
der Strickmaschine erreicht wird. Wenn die Winkelauflösung des
Winkelgebers größer als
der genannte Wert ist und wenn die Drehposition des Motors in einer
Positionsregelschleife dementsprechend eingestellt wird, lässt sich
eine Strickmaschine mit elektronischem Positivfournisseur anfahren
sowie stillsetzen, ohne dass die sonst zu befürchtenden Standreihen gebildet
werden. Unter Standreihen wer den Maschenzeilen verstanden, deren
Maschen eine andere Größe als die übrigen Maschen
des Gestricks aufweisen.
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Der
Winkelgeber ist vorzugsweise mit der Welle des Motors verbunden,
wobei bei einer bevorzugten Ausführungsform
eine durch den Motor durchgehende Welle vorgesehen ist, an deren
einen Ende das Fadenlieferrad und an deren anderen Ende der Winkelgeber
angeordnet ist. Der Winkelgeber ist vorzugsweise ein inkrementaler
Geber mit einer hohen Inkrementzahl. Bei einem Durchmesser von 40 mm
weist der Winkelgeber mindestens 120 Schritte, d.h. eine Winkelauflösung von
mindestens 3° auf. Bevorzugt
werden Ausführungsformen,
bei denen das Verhältnis
s/d (Schrittzahl zum Lieferraddurchmesser) größer als Fünf ist. (Unter „Schrittzahl" wird die Anzahl
von Schritten verstanden, die mit dem Winkelgeber in einer Umdrehung
unterscheidbar sind.) In einem solchen Fall löst der inkrementale Geber mehr
als 200 Schritte pro Lieferradumdrehung auf. Dies entspricht einer
Auflösung
von zumindest 1,8° oder
besser. Im bevorzugten Fall ist s/d größer als 5,24. Es werden damit
unabhängig
von dem jeweiligen Fadenlieferraddurchmesser von der Positionsregelschleife
Liefergenauigkeiten hinsichtlich der Fadenlieferung erhalten, bei
denen Lieferabweichungen kleiner als 0,6 mm sind. Dies ergibt fehlerlose Gestricke
auch wenn die Strickmaschine ihre Arbeitsgeschwindigkeit ändert, z.B.
anhält
oder startet.
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Mit
dem präzisen
hoch auflösenden
Winkelgeber wird somit ein elektronischer Positivfournisseur geschaffen,
der nicht nur präzise
liefert sondern darüber
hinaus fernsteuerbar ist. Beispielsweise kann er bei der Erzeugung
gemusterter Gestricke gezielt ein- und ausgeschaltet werden. Damit
macht der erfindungsgemäße elektronische
Positivfournisseur bisher für
diesen Zweck verwendete Friktionsfour nisseure überflüssig. Er ermöglicht damit
eine bessere Kontrolle der Maschengröße bei der Erzeugung gemusterter
Ware. Bevorzugterweise erhält
der elektronische Positivfournisseur als Ansteuersignal eine Impulsfolge,
wobei jeder Impuls einem Winkelschritt des Fadenlieferrads entspricht.
Der Winkelschritt entspricht beispielsweise einem Winkelschritt
entsprechend der Winkelauflösung
des Positionsgebers. Er ist vorzugsweise so groß bemessen, dass er einer Fadenlieferstrecke
von 1 mm, vorzugsweise 0,6 mm, entspricht. Mit jedem Impuls, den
das Fadenliefergerät
empfängt,
dreht es das Fadenlieferrad um eine Fadenlänge von 0,6 mm weiter. Auf
diese Weise ist eine fortwährende
Kontrolle der Liefermenge entsprechend der Drehung des Hauptzylinders
der Strickmaschine möglich.
Der positionsgeregelte Fournisseur verhält sich virtuell wie ein schrittmotorgetriebener
Fournisseur, wobei seine Positionsregelschleife das Anfallen von
Schrittfehlern verhindert.
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Das
Fadenliefergerät
kann vorzugsweise einen Positionsregler beherbergen, der die durch
den Winkelgeber exakt erfasste Winkelposition des Fadenlieferrads
zu jedem Zeitpunkt mit einem Sollsignal vergleicht und Abweichungen
ausregelt. Der Positionsregler kann bei einer erweiterten Ausführungsform
auch Teil eines Zugspannungsreglers sein. In diesem Fall ist dann
zusätzlich
ein Fadenspannungssensor vorgesehen, der die Istspannung des Fadens erfasst.
Weicht diese von einem vorgegebenen Sollspannungswert ab, werden
entsprechende Positioniersignale erzeugt, die der Positionsregler
dann umsetzt. Der Spannungsregler ist dabei vorzugsweise als PD-Regler
mit Störgrößenaufschaltung
ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Regler einen proportionalverstärkenden
Anteil („P") sowie einen differenzierenden
Anteil („D") aufweist. Aus der
erfassten Fadenspannung, der aktuellen Liefergeschwindigkeit und
ggf. den Motorströmen wird
eine Korrekturgröße ermittelt,
die mit dem Soll-Spannungswert verknüpft wird, um diesen so zu korrigieren,
dass von dem Regler verursachte bleibende Regelabweichungen verschwinden.
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In
einer Weiterbildung weist das erfindungsgemäße Fadenliefergerät eine erste
Betriebsart auf, in der es je nach Ausführungsform spannungsgeregelt
oder positionsgeregelt als Positivfournisseur arbeitet. In einer
zusätzlichen
Betriebsart, die als Schleppbetriebsart bezeichnet werden kann,
wird der Strom des Elektromotors so weit reduziert, dass dieser
keine aktive Fadenförderung
mehr bewirkt. Der Motorstrom wird dabei so eingestellt, dass alle
etwaigen Rastmomente des Elektromotors überwunden werden und kein Antriebsmoment
oder allenfalls ein Antriebsmoment erzeugt wird das nicht ausreicht,
um den Faden zu fördern.
Aus Sicht der fadenabnehmenden Maschine ist in diesem Betriebszustand
kein Positivfournisseur vorhanden. Vielmehr muss sich die fadenverbrauchende
Maschine den Faden von einer Fadenquelle, beispielsweise einem Spulengatter
holen. Das Antriebsmoment des Elektromotors ist dabei höchstens
so groß,
dass dieser Vorgang erleichtert wird. Die Kraft zum Abziehen des
Fadens von dem Spulengatter wird dabei nur teilweise von dem Fournisseur
aufgebracht. Damit ist das Fadenlieferrad virtuell von der Motorwelle
abgekuppelt, zumindest insoweit als es keine Förderung bewirkt. Die fadenverbrauchende
Maschine bzw. deren Stricksystem können sich den Faden mit geringem
Widerstand holen. Eine an den Elektromotor bzw. den inkrementalen
Geber angeschlossene Schaltung kann die geholte Fadenmenge präzise erfassen
und für
den weiteren Betrieb des Fadenliefergeräts in Positivlieferart zugrunde
legen.
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Einzelheiten
vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder
von Ansprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 mehrere
elektronische positionsgeregelte Fournisseure und deren Anschluss
an eine zentrale Steuerung in schematisierter Darstellung,
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2 die
Fournisseure ausgebildet als spannungsgeregelte Fournisseure, angeschlossen an
eine zentrale Steuereinrichtung in schematisierter Darstellung,
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3 die
Fournisseure gemäß 1 mit
einer zusätzlichen
Schleppbetriebsart, angeschlossen an eine zentrale Steuerung in
schematisierter Darstellung,
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4 einen
Winkelgeber eines Fournisseurs in schematisierter Darstellung,
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5 Ausgangssignale
des Winkelgebers nach 4,
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6 eine
alternative Ausführungsform
eines Winkelgebers in schematisierter Darstellung,
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7 einen
spannungsgeregelten Fournisseur mit Störgrößenaufschaltung in schematisierter Darstellung
und
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8 einen
abgewandelten Winkelgeber in schematisierter perspektivischer Darstellung.
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In 1 ist
eine Gruppe von Fadenliefergeräten 1, 2, 3 veranschaulicht,
die an eine zentrale Steuereinrichtung 4 angeschlossen
sind. Die Steuereinrichtung 4 kann eine zentrale Steuereinrichtung sein,
sie kann zu einer Strickmaschine gehören, eine separate Einrichtung
sein oder in einem der Fadenliefergeräte 1, 2, 3 untergebracht
sein. Lediglich beispielhaft sind drei Fadenliefergeräte 1, 2, 3 veranschaulicht.
Bedarfsweise kann jedoch auch lediglich ein einziges Fadenliefergerät 1 oder
eine größere Gruppe
von Fadenliefergeräten
vorgesehen werden.
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Die
Anzahl der Fadenliefergeräte 1, 2, 3 entspricht
der Anzahl der an eine fadenverbrauchende Maschine, wie beispielsweise
eine Rundstrickmaschine, zu liefernden Fäden und somit der Anzahl der Strickstellen.
Sie sind untereinander im Wesentlichen gleich aufgebaut. Die nachfolgende
Beschreibung des Fadenliefergeräts 1 gilt
somit stellvertretend für die übrigen Fadenliefergeräte 2, 3 sowie
eventuelle weitere, nicht veranschaulichte Fadenliefergeräte.
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Das
Fadenliefergerät 1 weist
ein Fadenlieferrad 5 auf, das beispielsweise durch ein
tiefgezogenes Blechteil gebildet ist. Es kann oben und unten jeweils mit
einem ausgestellten Rand 6, 7 versehen sein, die einen
Fadeneinlaufbereich und einen Fadenauslaufbereich bilden. Ein dazwischen
angeordneter Fadenspeicherbereich kann mit Rippen 8 versehen
sein. Vor und hinter dem Fadenlieferrad 5 sind Fadenleitmittel,
wie beispielsweise eine Fadeneinlauföse, eine Fadenauslauföse, eine
Fadenbremse, ein Knotenfänger
und dergleichen angeordnet. Außerdem
können
bedarfsweise Fadenfühlhebel
oder sonstige Fadenüberwachungseinrichtungen
vorgesehen sein.
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Das
Fadenlieferrad 5 ist von einem Faden in zumindest einer,
vorzugsweise mehreren Windungen 11 umschlungen. Der so
gebildete Wickel 11 umfasst wenigstens einen, vorzugsweise
aber mehrere Windungen 12. Bei einer Drehung des Fadenlieferrads 5, läuft der
Faden 9 an dem oberen Rand 6 auf den Speicherbereich
des Fadenlieferrads, bildet dabei nebeneinander liegende Windungen
und schiebt dadurch den Wickel 11 axial nach unten. Das
Fadenlieferrad 5 kann eine leichte Konizität aufweisen,
um diesen Vorgang zu erleichtern. Bei laufendem Fadenlieferrad 5 ist
der Wickel 11 somit auf dem Fadenlieferrad 5 ständig in
Bewegung.
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Das
Fadenlieferrad 5 ist mit einer Welle 13 verbunden,
die zu einem Elektromotor 14 gehört. Die Verbindung ist drehfest
und vorzugsweise nicht durch betriebsmäßig ansteuerbare Mittel, wie
Kupplungen oder dergleichen, auflösbar. Der Elektromotor 14 ist
vorzugsweise ein bürstenloser
Gleichstrommotor mit geringem Massenträgheitsmoment, wie beispielsweise
ein Glockenläufermotor,
ein Scheibenläufermotor
oder dergleichen. Bei geringeren Dynamikanforderungen kann auch
ein sonstiger Motor, wie beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor,
ein Synchronmotor oder dergleichen verwendet werden. Im Fall eines
bürstenlosen
Gleichstrommotors enthält
der Elektromotor 14 Hallsensoren zur Positionserfassung
seines Ankers z.B. gemäß 8 und
entsprechende elektronische Schalter zur Bestromung der Statorwicklungen
entsprechend dem Drehwinkel des z.B. permanentmagnetisch erregten Rotors.
Bei einem solchen Motor entspricht das von dem Elektromotor 14 an
der Welle 13 erzeugte Drehmoment dem über eine Zuleitung 15 zugeführten Betriebsstrom.
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Die
Welle 13 ist entweder in dem Bereich zwischen dem Elektromotor 14 und
dem Fadenlieferrad 5 oder alternativ an ihrem von dem Fadenlieferrad 5 abliegenden,
aus dem Elektromotor 14 heraus ragenden Ende 16 mit
einem Winkelgeber 17 verbunden, der vorzugsweise als inkrementaler
Geber oder als analoger Geber mit hoher Auflösung ausgebildet ist. Seine
Schrittzahl s ist die Zahl der Schritte, die eine einzige volle
Umdrehung der Welle 13 ergeben. Der Winkelgeber 17 weist
dabei vorzugsweise zumindest eine solche Schrittzahl s auf, dass
das Verhältnis
zwischen der Schrittzahl s und dem Durchmesser d der Windungen 12 größer als
drei, vorzugsweise größer als
fünf, ist.
Damit ist der bei der Erfassung der Drehposition des Fadenlieferrads 5 auftretende
Fehler unterhalb einer Grenze, die auch bei besonders harten (unelastischen)
Fäden Spuren
im Gestrick hervorrufen könnte.
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Der
Aufbau des Winkelgebers 17 geht beispielhaft aus 4 hervor.
Er wird hier durch einen Resolver gebildet, der einen Anker mit
einer Ankerspule 18 aufweist, deren Längsachse quer zu seiner Drehachse
steht. Die Drehachse steht in 4 senkrecht
auf der Zeichenebene. Die Ankerspule 18 ist mit einer Speisespule 19 verbunden,
die axial orientiert ist und über
eine ruhende, nicht weiter veranschaulichte äußere Spule ein Wechselspannungserregungssignal
erhält.
Zwei mit ihren Spulenachsen radial orientierte, um 90° versetzte
Statorspulen 21, 22 erfassen das von der Ankerspule 18 erzeugte Wechselfeld.
Es ergeben sich die in 5 veranschaulichten Signalverläufe. Entsprechend
der Position der Ankerspule 8 nehmen die Amplituden der
in den Statorspulen 21, 22 erzeugten Spannungen
sinusförmig
bzw. cosinusförmig
zu oder ab. Beispielsweise wird bei einem Drehwinkel P in der Statorspule 21 eine
positive Spannung U1 und in der Statorspule 22 eine
negative Spannung U2 induziert. Über die
Arcus-sinus- bzw. Arcus-cosinus-Funktion kann aus den Spannungen
auf den Drehwinkel P geschlossen werden.
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Eine
alternative Ausführungsform
eines Winkelgebers ist in 6 veranschaulicht.
Dieser arbeitet optisch und weist eine erste ruhende Scheibe 23 und
eine zweite, mit der Welle 13 verbundene, Scheibe 24 auf.
Beide Scheiben sind jeweils mit einem Muster in Radialrichtung orientierter
Striche 25, 26 versehen. Diese bilden ein Hell-Dunkel-Muster. Die zwischen
den Strichen 25 bzw. 26 vorhandenen Zwischenräume sind
vorzugsweise durchsichtig. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
stimmen die Breite von Strichen und dazwischen liegenden Lücken etwa überein.
Die Striche 25, 26 können auch geringfügig breiter
als die Lücken
sein. Sie stimmen außerdem
in ihrer Anzahl miteinander überein.
Soll der Winkelgeber nicht nur die Drehzahl sondern auch die Drehrichtung
erfassen, unterscheiden sie sich in ihrer Anzahl vorzugsweise um
Eins.
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Zur
Schrittzählung
ist eine Lichtquelle 27, beispielsweise in Form einer Leuchtdiode
vorgesehen, die auf einer Seite der Scheiben 23, 24 angeordnet
ist. An der gegenüber
liegenden anderen Seite ist ein photoempfindliches Element 28,
beispielsweise ein Photowiderstand, ein Phototransistor oder dergleichen,
vorgesehen. Soll die Drehrichtung erfasst werden, sind ein oder
zwei weitere derartige Lichtschranken vorgesehen, die das Scheibenpaar
an anderer Stelle durchleuchten.
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8 veranschaulicht
eine weitere abgewandelte Ausführungsform
eines Winkelgebers mit einem drehbaren Permanentmagneten M und vier
im Feld desselben angeordneten Hallsensoren 21a, 21b, 22a, 22b.
Diese sind beispielsweise als Brücke zusammen
geschaltet. Derartige Winkelgeber sind beispielsweise in einigen
bürstenlosen
Elektromotoren ohnehin verbaut, um elektronische Schalter zu steuern,
die der Ansteuerung der Motorwicklung dienen. Wenn ein solcher Winkelgeber 17 durch
Auswertung der an den Hallsensoren 21a, 21b, 22a, 22b auftretenden
Spannungen die Auflösung
einer Umdrehung in eine Schrittzahl s gestattet, die gleich oder größer ist
als die durch die oben diskutierten Bedingungen festgelegte Schrittzahl,
kann dieser motorinterne Winkelgeber als Positionsgeber für die angeschlossene
Regelschleife dienen. Der bürstenlose Gleichstrommotor
wird somit zu einem virtuellen Schrittmotor, der, allerdings anders
als bekannte Schrittmotoren, dann keine Schrittfehler macht und zwar
auch dann nicht, wenn keine speziellen Rücksichten auf Drehzahländerungen
genommen werden. Ein solcher virtueller Schrittmotor kann ohne Einhaltung
besonderer Hochfahrregime bzw. Herunterfahrregime im Start/Stopp-Betrieb
betrieben werden.
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Die
von dem Resolver gemäß 4 oder dem
optischen Sensor gemäß 6 abgegebenen Signale
werden als Istpositionssignal einer Regelschleife 29 zugeführt (1).
Zu dieser gehört
ein Vergleicher 31, der die Istpositionssignale des Winkelgebers 17 mit
Sollpositionssignalen einer Vorgabeeinheit 32 vergleicht.
Jede vorhandene Abweichung zwischen dem Sollpositionssignal und
dem Istpositionssignal wird als Winkelfehlersignal über einen
Zweig 33 an eine Regelschaltung 34 weiter gegeben,
die den Elektromotor 14 entsprechend ansteuert, um das
Sollpositionssignal und das Istpositionssignal in Übereinstimmung
zu bringen.
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Optional
können
die Istpositionssignale aller Fadenliefergeräte 1 bis 3 über entsprechende
Leitungen 35 zu der Steuereinrichtung 4 geleitet
werden. Die Leitungen 35 können dabei die Signale der
Winkelgeber 17 unmittelbar wei terleiten, indem sie die Winkelgeber 17 mit
der Steuereinrichtung 4 verbinden. Es ist auch möglich, die
Leitungen 35 als Datenbus auszulegen, der über entsprechende
Schnittstellen an die Winkelgeber 17 angeschlossen ist.
Es sind alle vorhandenen Datenbusse, auch Eindrahtbus inbegriffen.
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Die
Steuereinrichtung 4 gibt über eine Leitung 36 Steuerimpulse
an die Vorgabeeinheit 32. Die parallel zu betreibenden
Fadenliefergeräte 1, 2, 3 können insoweit
parallel angesteuert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
gibt die Steuereinheit 4 Einzelimpulse ab, wobei jeder
Einzelimpuls der Drehung des Elektromotors 14 um einen
Schritt der Winkelauflösung
des Winkelgebers 17 entspricht. Ist der Winkelgeber 17 beispielsweise
nach 4 aufgebaut und enthält er eine an die Statorspulen 21, 22 angeschlossene
Auswerteschaltung, die die von den Statorspulen 21, 22 abgeleiteten
Signale in ein den Drehwinkel eindeutig kennzeichnendes Signal analoger
oder digitaler Natur umsetzt, ist auch die Vorgabeeinheit 32 entsprechend
ausgebildet. Sie weist dann beispielsweise einen Zähler auf,
der jeweils von Null bis zur Maximalschrittzahl des Winkelgebers 17 zählt, um
dann wieder von Neuem zu beginnen. Aus den über die Leitung 36 gelieferten
Einzelschrittimpulsen wird somit ein analoges oder digitales treppenförmiges Signal
entsprechender Stufenzahl. Sobald über die Leitung 36 Impulse
geliefert werden dreht der Elektromotor 14. Kommen keine
Impulse steht er. Insoweit verhalten sich die Elektromotoren 14 von
außen
gesehen wie Schrittmotoren, die für jeden über die Leitung 36 gelieferten
Impuls einen Winkelschritt ausführen.
In Folge der internen Positionsregelung unterliegen sie jedoch keinen
Schrittfehlern, so dass sie anders als gewöhnliche Schrittmotoren problemlos
gestartet und gestoppt werden können.
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Die
insoweit gelieferten Fadenliefergeräte 1 bis 3 arbeiten
wie folgt:
Es wird davon ausgegangen, dass die Fadenliefergeräte 1 bis 3 an
einer Strickmaschine vorgesehen sind, die beispielsweise als Jacquardstrickmaschine
oder als Strickmaschine mit Ringelapparat ausgebildet ist. Jedes
Fadenliefergerät 1, 2, 3 beliefert
eine Strickstelle mit einem jeweiligen Faden 9. Sollen
die betreffenden Strickstellen mit Faden beliefert werden, liefert
die Steuereinrichtung 4 Impulse an die entsprechenden Vorgabeeinheiten 32,
woraufhin die Fadenlieferräder 5 entsprechend
drehen. Sie folgen dabei dem Vorgabesignal winkeltreu, wobei vorhandene Winkelabweichungen
bezogen auf den Umfang des Fadenlieferrads kleiner als 1 mm, vorzugsweise
aber kleiner als 0,6 mm, sind. Dies ergibt sich aus der Bedingung,
dass das Verhältnis
s/d größer als
drei, vorzugsweise größer als
fünf pro
Millimeter ist. Damit wird erreicht, dass etwaige Winkelfehler unter
sonstige Fehlereinflüsse
sinken. Zu solchen Fehlereinflüssen
kann insbesondere auch die Gleitbewegung des Wickels 11 auf
dem Fadenlieferrad 5 gehören. Der Wickel 11 wird,
so lange das Fadenlieferrad 5 dreht, durch den zulaufenden
Faden 9 fortwährend
axial nach unten in Richtung des ablaufenden Fadens verschoben.
Durch die vorhandene Axialgleitbewegung kommt es naturgemäß auch zu
einem gewissen Schlupf des Wickels 11 in Umfangsrichtung.
Dies bedeutet, dass es zu einem gewissen Schlupf des Fadens auf
dem Fadenlieferrad 5 kommt. Es wird bevorzugt, wenn der
Quotient aus dem Umfang des Fadenlieferrads und der Winkelauflösung s kleiner
als dieser Schlupf, z.B. kleiner als 1 mm vorzugsweise kleiner als
0,6 mm ist. Eine mit solchen Fadenliefergeräten 1 bis 3 ausgerüstete Strickmaschine
kann aus dem Stand angefahren und wieder abgestellt und wieder angefahren
werden, ohne Standreihen, d.h. Maschenreihen mit veränderter
Größe zu erzeugen.
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Durch
gezieltes Liefern von Impulsen über die
Leitung 36 kann die Liefergeschwindigkeit der Fäden 9 erhöht, vermindert
oder auf Null gesetzt werden. Es ist somit positive Fadenlieferung
an Jacquardstrickmaschinen möglich.
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In
Erweiterung der bislang beschriebenen Ausführungsform können die
Fadenliefergeräte 1 bis 3 mit
Fadenspannungssensoren 37 versehen sein, die die Spannung
des ablaufenden Fadens überwachen.
Die Spannungssensoren können
beispielsweise mit der Vorgabeeinheit 32 verbunden sein,
um die Fadenvorgabe zu beeinflussen. Ansonsten gilt die vorstehende
Beschreibung entsprechend. Es werden gleiche Bezugszeichen zugrunde
gelegt. Bei dieser Ausführungsform
gelingt es, die Fadenliefergeräte 1, 2, 3 bedarfsweise
auch in einer spannungsgeregelten Betriebsart zu fahren. Beispielsweise
wird über die
Leitung 36 ein Fadenspannungssignal geliefert. Die Vorgabeeinheit 32 vergleicht
diese Spannung mit der über
den Fadenspannungssensor 37 erfassten Istspannung und erzeugt
daraus ein entsprechendes Sollpositionssignal. Dieses wird wiederum
von der Regelschleife 29 in Drehungen des Fadenlieferrads 5 umgesetzt.
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Ein
solches Fadenliefergerät 1 bis 3 kann
alternativ als Positivfournisseur oder als spannungsgeführter Fournisseur
arbeiten, d.h. Faden mit konstanter Lieferrate oder mit konstanter
Fadenmenge liefern.
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7 veranschaulicht
eine Ergänzung
für das
Fadenliefergerät 1 bis 3 nach 2.
Es sind hier die Vorgabeeinheit 32 und die Regelschaltung 34 zu einem
Positionsregler 38 zusammengefasst. Dieser erhält an einem
Eingang 39 ein Spannungsvorgabesignal. Von dem Fadenspannungssensor 37 erhält er ein
Istspannungssignal. Der Winkelgeber 17 liefert an einem
weiteren Eingang ein Istpositionssignal. Das das Fadenlieferrad 5 antreibende
und beschleunigende Moment wird anhand eines Stromfühlers 41 erfasst
und an einem Eingang 42 des Spannungsreglers 38 rückgemeldet.
Der Spannungsregler 38 erhält somit Signale über die
Geschwindigkeit des laufenden Fadens, das auf den Anker des Motors
einwirkende beschleunigende oder bremsende Drehmoment, und die Fadenspannung.
Er ist als PD-Regler ausgebildet. Aus der Fadengeschwindigkeit,
der Fadenspannung und dem Motorstrom wird ein Fehlersignal gebildet,
das dem PD-Regler als Störgröße aufgeschaltet
wird. Es wird somit ein robuster Regler geschaffen, dessen Regelabweichung
für nahezu
alle vorkommenden Garne, unabhängig
von deren Elastizität,
gering ist und der Änderungen
des Vorgabesignals an den Eingang 39 sehr schnell folgt.
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3 veranschaulicht
eine auf der Ausführungsform
gemäß 1 beruhende
Fortbildung der Fadenliefergeräte 1 bis 3.
Es wird zunächst
auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels
gemäß 1 einschließlich 4 bis 6 entsprechend verwiesen.
Ergänzend
gilt folgendes:
Die Regelschaltung 34 weist einen
zusätzlichen Steuereingang
auf, an dem sie als Regelschaltung deaktivierbar und in eine Schleppbetriebsart überführbar ist.
Dieser Steuereingang ist über
Leitungen 43 oder einen entsprechenden Bus mit der Steuereinrichtung 4 verbunden.
Sobald die Regelschaltung 34 über die Leitungen 43 ein
entsprechendes Signal erhält
geht sie in eine Schleppbetriebsart. In dieser wird der Elektromotor 14 mit
einem geringen Strom beaufschlagt, der zumindest ausreicht, etwaige
Rastmomente des Elektromotors 14 zu überwinden. Dieser ist dann aus
Sicht des Fadenlieferrads 5 „unsichtbar", d.h. er behindert
eine Drehung des Fadenlieferrads 5 in Folge von Zug an
dem Faden 9 nicht. Dies entspricht einer virtuellen Abkupplung
des Elektromotors 14 von dem Fadenlieferrad 5.
In diesem Zustand können
sich die einzelnen Fadenverbrauchsstellen (Stricksysteme) Faden
selbst holen, ohne durch die Elektromotoren 14 daran gehindert
zu sein. Über
die Leitungen 35 registriert die Steuereinrichtung 4 die
geholten Fadenmengen. Aus den erfassten Werten kann ein Vorgabewert
bestimmt werden, der bei späterem
Positivbetrieb über
die Leitung 36 in Form von entsprechenden Ansteuerimpulsen
geliefert wird.
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In
der Schleppbetriebsart kann auch ein geringfügig antreibendes Drehmoment
erzeugt werden, um es den Strickstellen zu erleichtern, Faden zu
holen. Das Moment bzw. die Ansteuerströme der Elektromotoren 14 sind
jedoch so gering, dass keine eigenständige Fadenförderung
in Folge von Bestromung der Elektromotoren 14 auftritt.
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Auch
bei der Erfassung der von den Strickstellen geholten Fadenmengen
wirken sich die hohen Auflösungen
der Winkelgeber 17, die zusätzlich zu etwaigen an den Elektromotoren
vorhandenen Gebern, wie beispielsweise Hallgebern, vorhanden sind, positiv
aus. Hinsichtlich der Messung des natürlichen Fadenverbrauchs in
der Schleppbetriebsart lässt
sich eine völlige
Rastmomentfreiheit herstellen, was mit herkömmlichen Schrittmotoren kaum
möglich
ist.
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Ein
Fadenliefergerät
ist mit einem motorgetriebenen Fadenlieferrad versehen, wobei die
Drehposition des Fadenlieferrads durch einen Winkelgeber mit hoher
Präzision
erfasst wird. Der Winkelgeber hat zumindest eine Auflösung s,
die größer ist
als der Umfang des Fadenlieferrads 5 gemes sen in Millimetern.
Vorzugsweise ist die Auflösung
s größer als
der fünffache
(vorzugsweise der 5,24-fache) Wert des Durchmessers einer Windung
des Fadenlieferrads. Das Fadenlieferrad ist vorzugsweise von mehreren (drei
bis zwanzig) Windungen umschlungen.
-
- 1,
2, 3
- Fadenliefergeräte
- 4
- Steuereinrichtung
- 5
- Fadenlieferrad
- 6,
7
- Rand
- 8
- Rippen
- 9
- Faden
- 11
- Wickel
- 12
- Windungen
- 13
- Welle
- 14
- Elektromotor
- 15
- Zuleitung
- 16
- Ende
- 17
- Winkelgeber
- 18
- Ankerspule
- 19
- Speisespule
- 21,
22
- Statorspulen
- 21a,
21b, 22a, 22b
- Hallsensoren
- 23,
24
- Scheiben
- 25,
26
- Striche
- 27
- Lichtquelle
- 28
- Element
- 29
- Regelschleife
- 31
- Vergleicher
- 32
- Vorgabeeinheit
- 33
- Zweig
- 34
- Regelschaltung
- 35
- Leitungen
- 36
- Leitung
- 37
- Fadenspannungssensoren
- 38
- Spannungsregler
- 39
- Eingang
- 41
- Stromfühler
- 42
- Eingang
- 43
- Leitungen
- P
- Drehwinkel
- d
- Durchmesser
- s
- Schrittzahl
- M
- Permanentmagneten
- U1, U2
- Spannung