DE19611998A1 - Hallsensor sowie Fadenliefergerät mit einem Hallsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hallsensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Fadenliefergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Hallsensoren werden in der fadenverarbeitenden Technik in großem Umfang zur Fadendetektion oder Bewegungsdetektion ein­ gesetzt. EP-B-171 516 betrifft ein Fadenliefergerät, bei dem mehrere Hallsensoren zum Steuern des Antriebsmotors des Auf­ wickelelements die Größe eines auf der Speichertrommel gebil­ deten Fadenvorrats abtasten (Minimal-, Maximal- oder Refe­ renz-Vorratsgrößen-Sensor). Dabei wird der jeweils das Halle­ lement zum Ansprechen bringende Magnet, z. B. ein Permanentma­ gnet, durch den Fadenvorrat aus einer ersten Lage, in der der Magnet dem Hallelement näher ist, in eine zweite Lage bewegt, in der er vom Hallelement weiter entfernt ist. Auf diese Be­ wegung spricht das Hallelement digital oder analog an. Der Hallsensor erzeugt ein Signal, das den Antriebsmotor steuert (einschaltet oder abschaltet, beschleunigt oder verzögert). Häufig ist in einem solchen Fadenliefergerät ferner ein Hall­ sensor als Geschwindigkeits- oder Zählsensor vorgesehen, der jeweils auf den Durchgang des mit der Antriebswelle oder dem Aufwickelelement rotierenden Magneten mit einem Signal an­ spricht. Hallsensoren sind außerordentlich zuverlässige elek­ tronische Komponenten. Es zeigt sich in der Praxis, daß in einer Baureihe von Fadenliefergeräten oder unter den mehreren Hallsensoren in ein und demselben Fadenliefergerät die An­ sprechempfindlichkeit der Hallsensoren streut. Dies liegt an den Hallsensoren und gegebenenfalls auch an Herstellungs- oder Montagetoleranzen. Beispielsweise liegt bei einem Hall­ sensor als Maximal-Vorratsgrößensensor der Umschaltpunkt bei einem anderen Abstand zwischen dem Hallelement und dem Magne­ ten, als bei dem gleichen Maximal-Vorratsgrößensensor eines weiteren Fadenliefergeräts derselben Bauserie. Dies kann so­ gar zwischen den Hallsensoren in ein und demselben Fadenlie­ fergerät auftreten. Es ist wünschenswert, zwischen den Hall­ sensoren in ein und demselben Fadenliefergerät dasselbe An­ sprechverhalten zu haben, oder unter den gleichen Hallsenso­ ren in verschiedenen Fadenliefergeräten einer Baureihe das­ selbe Ansprechverhalten gewährleisten zu können, damit die Motorsteuerung jeweils identisch erfolgt. Bei der Verwendung von Hallsensoren ist es in der Praxis generell bekannt, das Ansprechen des Hallelements durch einen in der Nähe des Hall­ elements angebrachten Metallkörper zu verbessern, und zwar durch Konzentrieren des magnetischen Flusses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hallsensor der eingangs genannten Art sowie ein Fadenliefergerät zu schaffen, bei denen in einer Bauserie oder unter den Hallsen­ soren in einem Fadenliefergerät auf baulich einfache Weise das Ansprechverhalten änderbar oder innerhalb der Serie glei­ che Ansprechverhalten möglich sind.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. bei einem Fadenliefergerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Durch Veränderung des Abstands zwischen dem Trimmkörper und dem Hallelement läßt sich die Ansprechempfindlichkeit des Hallelementes verändern bzw. der Umschaltpunkt auf einen be­ stimmten Abstand zwischen dem Halteelement und den Magneten einstellen. Sollte in einer Serie von Hallsensoren eine Streuung vorliegen, so läßt sich die Streuung nachträglich nivellieren. Innerhalb einer Bauserie oder in einem Fadenlie­ fergerät sind identische Ansprechverhalten der Hallsensoren untereinander erzielbar. Es ist auch möglich, das Ansprech­ verhalten des Hallsensors mittels des Trimmkörpers nachträg­ lich gewollt an bestimmte Verhältnisse anzupassen, falls dies für den jeweiligen Einsatzfall zweckmäßig ist. Besonders gün­ stig ist, daß die Veränderung der Ansprechempfindlichkeit bei bereits funktionsgerecht eingebautem Hallsensor jederzeit, d. h. auch nachträglich, möglich ist. Der Trimmkörper sollte ein magnetischen Fluß leitendes Material aufweisen, z. B. Me­ tall.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 2 ist besonders zweckmäßig und baulich wie montagetechnisch einfach. Die Handhabung ist bequem. Die Metallmasse der Schraube definiert den Trimmkör­ per, auf den das Hallelement reagiert. In der Gewindebohrung, z. B. mit einem Feingewinde, ist feinfühlig und reproduzierbar (mit Hilfe von Markierungen) eine exakte Verstellung des Trimmkörpers möglich.

Bei der alternativen Ausführungsform gemäß Anspruch 3 fun­ giert die Schraube als Träger des Trimmkörpers.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 4 reagiert das Halle­ lement unmittelbar auf die Verstellung der Schraube.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ist kompakt und spart Einbauraum. Die Gewindebohrung hat eine Doppelfunktion, da sie der Positionierung des Hallelements dient.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 6 bezieht sich in allge­ meiner Form auf einen verstellbaren Trimmkörper. Der Trimm­ körper kann nach Art eines Bajonettverschlusses, einer Exzen­ terverstellung oder dgl. relativ zum Hallelement bewegt wer­ den. D.h., daß das Trimmelement nicht notwendigerweise eine Schraube in einer Gewindebohrung, sondern ein einfacher Me­ tallkörper mit dem Eingriffselement ist und sich relativ zum Hallelement verstellen läßt. Denkbar wäre es ferner, eine Schraubspindel oder eine Schraube nur als Antrieb für den da­ von getrennten und damit in Eingriff stehenden beweglich ge­ führten Trimmkörper zu verwenden.

Bei dem Fadenliefergerät von Anspruch 8 ist der Hallsensor Teil wenigstens eines Fadensensors, mit dessen Signalen der Antriebsmotor des Fadenliefergeräts gesteuert wird. Durch die Verstellung des Trimmkörpers lassen sich Fadensensoren inner­ halb einer Baureihe von Fadenliefergeräten oder in demselben Fadenliefergerät nachträglich abstimmen, um identische Steue­ rungsverhältnisse mit den Hallsensoren oder für die Antriebs­ motoren der Fadenliefergeräte der Bauserie zu erreichen.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 9 ist der Hallsensor ein Geschwindigkeits- oder Zählsensor. In einer Bauserie von Fadenliefergeräten lassen sich hier mittels des verstellbaren Trimmkörpers identische Ansprechverhalten nachträglich her­ stellen. Bei beiden vorgenannten Ausführungsformen werden mittels des Trimmkörpers z. B. aus durch Fertigungs- und Mon­ tagetoleranzen bedingte Streuungen im Ansprechverhalten der Hallsensoren nachträglich beseitigt.

Die Handhabung ist bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 10 besonders zweckmäßig, weil sich der Hallsensor jederzeit be­ quem trimmen läßt.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungs­ gegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Fadenliefergeräts mit Hallsensoren, und

Fig. 2 einen Teilschnitt aus Fig. 1, der die Komponenten eines Hallsensors im Detail zeigt.

Ein Fadenliefergerät F gemäß Fig. 1 weist ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Antriebswelle 2 drehbar gelagert und mittels ei­ nes Antriebsmotors M zur Drehung antreibbar ist. Die An­ triebswelle 2 trägt ein schräg nach außen geführtes Fadenauf­ wickelelement 3. Der in das Gehäuse 1 in Fig. 1 von links einlaufende Faden Y durchsetzt das Aufwickelelement 3 und wird bei dessen Rotation in nebeneinanderliegenden Windungen in einem Fadenvorrat 4 auf die Oberfläche 11 einer Speicher­ trommel 5 aufgewickelt, die drehbar auf der Antriebswelle 2 gelagert und durch nicht dargestellte Mittel am Mitdrehen ge­ hindert wird (stationäre Speichertrommel). Ein Fadenlieferge­ rät einer anderen Art (nicht gezeigt) könnte jedoch auch mit einer mit der Antriebswelle 2 rotierenden Speichertrommel und stationärem Aufwickelelement 3 betrieben werden.

Die Oberfläche 11 der Speichertrommel 5 ist bei dieser Aus­ führungsform durch axiale und ineinandergreifende Stäbe 10, 8 definiert. Die Stäbe 8 sind in einer Nabe 6 angebracht, die mit Lagern 7 auf der Antriebswelle 2 drehbar angeordnet ist, und zwar mit einer Schrägstellung und einer Exzentrizität. Die Stäbe 10 sind hingegen an einer über Lager 9 auf der An­ triebswelle koaxial angeordneten Nabe angebracht. Dank der Schrägstellung und der Exzentrizität führen die Stäbe 8 bei der Drehbewegung der Antriebswelle 2 eine periodische Taumel­ bewegung relativ zu den Stäben 10 aus, durch die die Faden­ windungen auf der Speichertrommel in Fig. 1 nach rechts vor­ wärts gefördert und voneinander separiert werden.

Dem Aufwickelelement 3 kann ein Geschwindigkeits- oder Zählsen­ sor D zugeordnet sein, der einen Hallsensor H mit einem Hall­ element 16 aufweist, das auf einen am Aufwickelelement 3 an­ geordneten Magneten 28 ausgerichtet ist und bei jedem Durch­ gang des Aufwickelelements ein Signal erzeugt.

Ferner sind in einem Ausleger 21 des Gehäuses 1 Fadensensoren G angeordnet, die zwei Hallsensoren H mit Hallelementen 16 und 17 und zugeordnete Fühlelemente 14, 15 aufweisen. Die Hallsensoren H sind in einer Sensorschaltung S enthalten, die an eine Steuervorrichtung C zum Steuern des Antriebsmotors M angeschlossen ist. Jedes Fühlelement 14, 15 ist durch den Fa­ denvorrat 4 aus einer, z. B. über die Oberfläche 11 der Spei­ chertrommel 5 vorstehenden, Position (s. Fühlelement 15) in eine der Achse der Speichertrommel 5 näherliegende Position bewegbar. Auf diese Bewegung spricht der zugeordnete Hallsen­ sor H bzw. dessen Hallelement 16 bzw. 17 an, um für die Steu­ ervorrichtung c Steuersignale zu erzeugen. In Fig. 1 reicht der Fadenvorrat 4 gerade bis zum Fühlelement 15, das noch nicht nach innen verlagert wurde. Die Mindestgröße des Vor­ rats wird vom Fühlelement 14 überwacht, das bei entsprechen­ der Verkleinerung des Fadenvorrats aufgrund Verbrauchs frei­ gegeben wird und sich dann dem Hallelement 16 nähert, worauf dieses ein Signal erzeugt, mit dem der Antriebsmotor M entwe­ der beschleunigt oder überhaupt eingeschaltet wird. Bei Betä­ tigen des Fühlelements 15 wird hingegen der Antriebsmotor M stillgesetzt oder verzögert. Die Hallelemente 16, 17 sind in einer Abdeckung 18 oder knapp dahinter angeordnet. Durch Streuung oder/und Fertigungs- und Montagetoleranzen können innerhalb einer Bauserie von Fadenliefergeräten oder zwischen Hallsensoren in demselben Fadenliefergerät die Abstände zwi­ schen dem Fühlelement 14 bzw. 15 und dem Hallelement 16 bzw. 17 variieren, bei denen der jeweilige Umschaltpunkt des Hall­ sensors (digitales Schalten) erreicht wird, wodurch sich in­ nerhalb der Bauserie oder zwischen den Hallsensoren uner­ wünschte Unterschiede der Steuerung der Antriebsmotoren M er­ geben. Um diese Unterschiede beseitigen zu können, ist (Fig. 2) bei jedem Hallelement 16 ein Trimmkörper T derart angeord­ net, daß er sich hinsichtlich seines Abstandes vom Hallele­ ment 16 verstellen läßt. Der Trimmkörper T besteht, zumindest zu einem erheblichen Teil, aus magnetischen Fluß leitenden Material, z. B. aus Metall und beeinflußt das Ansprechverhal­ ten des Hallelements 16. Durch eine Abstandsverstellung des Trimmkörpers relativ zum Hallelement 16 läßt sich dessen An­ sprechverhalten verändern, so daß die vorerwähnte Streuung der Hallsensoren durch Trimmen mittels der Trimmkörper T be­ seitigbar ist. Der Umschaltpunkt des Hallsensors läßt sich jedoch mit dem Trimmkörper T auch bewußt verlagern.

In Fig. 2 ist eine Halterung 22 für das Hallelement 16 des Hallsensors H an einer Platte 23 angeordnet. Die Halterung 22 weist eine Gewindebohrung 25 auf, in die als Trimmkörper T eine Schraube 26 aus Metall eingeschraubt ist. Das Hallele­ ment 16 befindet sich an der Mündung der Gewindebohrung 25 und reagiert in seinem Ansprechverhalten auf die Nähe des Trimmkörpers T. Gegebenenfalls fungiert die Schraube 26 nur als Träger und Antrieb einer Metallmasse 27. Durch Verschrau­ ben der Schraube 26 in der mit ihrer Achse auf das Hallele­ ment 16 ausgerichteten Gewindebohrung 25 läßt sich der Ab­ stand des Trimmkörpers T zum Hallelement 16 verändern. Die vom Hallsensoren erzeugten Signale werden über eine Leitung 24 zur Sensorschaltung S (Fig. 1) übertragen. Die Abdeckung 18 befindet sich in diesem Fall im Abstand vor dem Hallele­ ment 16.

Das Fühlelement 14 enthält einen Magneten 28, z. B. einen Permanentmagneten, dessen Magnetfeld das Hallelement 16 zum Ansprechen bringt. Das Fühlelement 14 ist an einem Federarm 19 angebracht, der bei 20 in einem der Stäbe 10 der Speicher­ trommel 5 gelagert ist. Die Fadenwindungen im Fadenvorrat 4 verlagern bei der dargestellten Größe des Fadenvorrats 4 das Fühlelement 14 nach unten, so daß das Hallelement 16 schwä­ cher vom Magnetfeld des Magneten 28 beaufschlagt wird. Ver­ kleinert sich der Fadenvorrat 4 so weit, daß das Fühlelement 14 frei wird, dann drückt der Federarm 19 das Fühlelement 14 mit dem Magneten 28 nach oben, bis das Hallelement 16 auf die zunehmende Intensität des Magnetfelds des Magneten 28 an­ spricht, den Umschaltpunkt überschreitet und ein Signal er­ zeugt. Durch Verschrauben des Trimmkörpers T läßt sich die Ansprechempfindlichkeit verändern.

Der Trimmkörper T könnte nach Art eines Bajonetteingriffes in seinem Abstand zum Hallelement 16 verstellbar sein. Ferner ist es denkbar, eine geführte Metallkugel oder Metallmutter auf einer Schraube oder Schraubspindel anzuordnen und durch Drehen der Schraube oder Schraubspindel, die selbst nicht axial beweglich ist, näher zum Hallelement 16 zu bringen oder weiter von diesem entfernen. Auch eine Verstellung mittels eines Hebels oder eines Exzenters wäre für den Trimmkörper T denkbar.

Es wird durch Verstellen des Trimmkörpers relativ zum Halle­ lement das Ansprechverhalten des Hallelements auf einfache Weise verändert, zweckmäßigerweise zu dem Zweck, eine Streu­ ung der Ansprechempfindlichkeit des Hallsensors nachträglich zu beseitigen, um innerhalb einer Baureihe in einem oder in mehreren Fadenliefergeräten ein identisches Ansprechverhalten der Hallsensoren und gleiche Steuerungs-Voraussetzungen zu erhalten.

Dies gilt auch für den Geschwindigkeits- oder Zählsensor D in Fig. 1, dessen Hallelement 16 mit einem verstellbaren Trimm­ körper T (nicht gezeigt) zusammenwirkt.

Die Hallsensoren H können digital oder analog arbeiten.

Claims (10)

1. Hallsensor, insbesondere in einem Fadenliefergerät, mit einem Hallelement, das in einer Halterung angeordnet und auf den Bewegungsbereich eines relativ zum Hallelement bewegli­ chen Magneten ausgerichtet und durch den Magneten zum Anspre­ chen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Halle­ lement (16) des Hallsensors (H) wenigstens ein in seinem re­ lativen Abstand zum Hallelement (16) verstellbarer Trimmkör­ per (T, 27) aus magnetischen Fluß leitendem Material vorgese­ hen ist, durch dessen Verstellung die Ansprechempfindlichkeit des Hallsensors (H) veränderbar ist.

2. Hallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmkörper (T, 27) eine in einer Gewindebohrung (25) verschraubbare Schraube (26), vorzugsweise aus Metall, ist.

3. Hallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der, vorzugsweise aus Metall bestehende, Trimmkörper (27) an einer in einer Gewindebohrung (25) verschraubbaren Schraube (26) angeordnet ist.

4. Hallsensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (26) an der dem Magneten (28) abgewandten Seite des Hallelements (16) angeordnet und mit ihrer Achse in etwa auf das Hallelement (16) ausgerichtet ist.

5. Hallsensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hallelement (16) an der Hal­ terung (22) an der Mündung der Gewindebohrung (25) vorgesehen ist, in welcher die Trimmkörperschraube (26, T, 27) angeord­ net ist.

6. Hallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmkörper (T, 27) wenigstens ein Eingriffselement auf­ weist und in einer formschlüssig zum Eingriffselement passen­ den Drehaufnahme (25) drehbar angeordnet und durch Drehen entweder des Trimmkörpers (P, 27, 26) oder der Drehaufnahme (25) in seinem Abstand zum Hallelement (16) verstellbar ist.

7. Fadenliefergerät mit einem eine Antriebswelle aufweisenden Gehäuse, einem mittels der Antriebswelle drehbaren Aufwickel­ element, einer an der Antriebswelle angeordneten Speicher­ trommel, und mit wenigstens einem ein Hallelement aufweisen­ den Hallsensor, dessen Hallelement auf einem Bewegungsbereich eines relativ zum Hallelement beweglichen Magneten ausgerich­ tet und durch den Magneten zum Ansprechen bringbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß bei dem Hallelement (16) des Hall­ sensors (H) wenigstens ein in seinem relativen Abstand zum Hallelement (16, 17) verstellbarer Trimmkörper (T, 27) aus magnetischen Fluß leitendem Material vorgesehen ist, durch dessen Abstandsverstellung die Ansprechempfindlichkeit des Hallsensors (H) veränderbar ist.

8. Fadenliefergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den verstellbaren, vorzugsweise aus Metall bestehen­ den Trimmkörper (T, 26, 27) aufweisende Hallsensor (H) ein Fadensensor (G) zum Abtasten der Größe eines auf der Spei­ chertrommel (5) aufgewickelten, verbrauchsabhängig variieren­ den Fadenvorrats (4) ist, außerhalb der Speichertrommel (5) stationär angeordnet und mit seinem Hallelement (16, 17) auf den in der Speichertrommel (5) durch den Fadenvorrat (4) re­ lativ zum Hallelement (16, 17) beweglichen Magneten (28) aus­ gerichtet ist.

9. Fadenliefergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den verstellbaren, vorzugsweise aus Metall bestehen­ den, Trimmkörper (T, 26, 27) aufweisende Hallsensor (H) ein Geschwindigkeits- oder Zählsensor (D) ist, der im Gehäuse (1) angeordnet und mit seinem Hallelement (16) auf einen mit der Antriebswelle (2) oder dem Aufwickelelement (3) rotierenden Magneten (28) ausgerichtet ist.

10. Fadenliefergerät nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmkörper (T, 27) eine von außerhalb zugängliche, auf das Hallelement (16) aus­ gerichtete Schraube (26) ist.