DE29612566U1 - Näherungssensor sowie Fadenliefergerät mit einem Näherungssensor - Google Patents

Description

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOSCKWIAIR.'&. &GHWANHAUSSER

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IHR ZEICHEN / YOUR REF.

UNSER ZEICHEN / OUR REF,

G 3486-25/SÜ

DATUM / DATE

19.07.96

Näherungssensor sowie Fadenliefergerät mit einem Näherungssensor.

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Näherungssensor sowie Fadenliefergerät mit einem Näherungssensor.

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

Näherungssensoren werden in der fadenverarbeitenden Technik in großem Umfang zur Fadendetektion oder Bewegungsdetektion eingesetzt. EP-B-171 516 betrifft ein Fadenliefergerät, bei dem mehrere Näherungssensoren zum Steuern des Antriebsmotors des Aufwickelelements die Größe eines auf der Speichertrommel gebildeten Fadenvorrats abtasten (Minimal-, Maximal- oder Referenz-Vorratsgrößen-Sensor) . Dabei wird der jeweils ein Hallelement des Näherungssensors·zum Ansprechen bringende Magnet, z.B. ein Permanentmagnet, 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 Bewegung spricht das Hallelement digital oder analog an. Der Näherungssensor erzeugt ein Signal, das den Antriebsmotor steuert {einschaltet oder abschaltet, beschleunigt oder verzögert). Häufig ist in einem solchen Fadenliefergerät ferner ein Näherungssensor als Geschwindigkeits- oder Zählsensor vorgesehen, der jeweils auf den Durchgang des mit der Antriebswelle oder dem Aufwickelelement rotierenden Magneten mit einem Signal anspricht. Solche Näherungssensoren sind außerordentlich zuverlässige elektronische Komponenten, wobei aus Kostengründen meist ein Hallelement, aber auch ein magnetoresistives Sensorelement oder ein induktives Sensorelement benutzt werden kann, um aus der relativen Bewegung eines Körpers aus einem magnetischen und/oder elektromagnetischen Fluß leitendem Material Signale zu gewinnen. Es zeigt sich in der Praxis, daß in einer Baureihe von Fadenliefergeräten oder unter den mehreren Näherungssensoren in ein und demselben Fadenliefergerät die Ansprechempfindlichkeit der Näherungssensoren streut. Dies liegt vermutlich an den Näherungssensoren und gegebenenfalls auch an Herstel-

lungs- oder Montagetoleranzen. Beispielsweise liegt bei einem Näherungssensor als Maximal-Vorratsgrößensensor der Umschaltpunkt bei einem anderen Abstand zwischen dem Hallelement und dem Magneten, als bei dem gleichen Maximal-Vorratsgrößensensor eines weiteren Fadenliefergeräts derselben Bauserie. Dies kann sogar zwischen den Näherungssensoren in ein und demselben Fadenliefergerät auftreten. Es ist wünschenswert, zwischen den Näherungssensoren in ein und demselben Fadenliefergerät dasselbe Ansprechverhalten zu haben, oder unter den gleichen Näherungssensoren in verschiedenen Fadenliefergeräten einer Baureihe dasselbe Ansprechverhalten gewährleisten zu können, damit die Motorsteuerung jeweils identisch erfolgt. Bei der Verwendung von Näherungssensoren mit einem Hallelement ist es in der Praxis.generell bekannt, das Ansprechen des Hallelements durch einen in der Nähe des Hallelements angebrachten Metallkörper durch Konzentrieren des magnetischen Flusses zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Näherungssensor der eingangs genannten Art sowie ein Fadenliefergerät zu schaffen, bei denen in einer Bauserie oder unter den Näherungssensoren in einem Fadenliefergerät auf baulich einfache Weise das Ansprechverhalten änderbar oder innerhalb der Serie gleiche Ansprechverhalten möglich sind. Die darunterfallenden Näherungssensoren umfassen dabei jeweils ein Sensorelement, das auf einen Körper aus einem magnetischen und/oder elektromagnetischen Fluß leitendem Material anspricht, z.B. ein Hallelement, ein magnetoresistives oder ein induktives Sensorelement, dessen elektrisches Ausgangssignal sich in Abhängigkeit vom Abstand dieses Körpers ändert.

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 Sensorelement läßt sich die Ansprechempfindlichkeit des Sensorelementes verändern bzw. der Umschaltpunkt auf einen bestimmten Abstand zwischen dem Sensorelement und den Magneten bzw. dem Eisenkörper einstellen. Sollte in einer Serie von Näherungssensoren eine Streuung vorliegen, so läßt sich die Streuung nachträglich nivellieren. Innerhalb einer Bauserie oder in einem Fadenliefergerät sind identische Ansprechverhalten der Näherungssensoren untereinander erzielbar. Es ist auch möglich, das Ansprechverhalten mittels des Trimmkörpers nachträglich gewollt an bestimmte Verhältnisse anzupassen, falls dies für den jeweiligen Einsatzfall zweckmäßig ist. Besonders günstig ist, daß die Veränderung der Ansprechempfindlichkeit bei bereits funktionsgerecht eingebautem Näherungssensor jederzeit, d.h. auch nachträglich, möglich ist. Der Trimmkörper sollte ein magnetischen oder elektromagnetischen Fluß leitendes Material aufweisen, z.B. Metall. Das Sensorelement kann ein Hallelement oder ein magnetoresistives oder induktives Sensorelement sein.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 2 ist besonders zweckmäßig und baulich wie montagetechnisch einfach. Die Handhabung ist bequem. Die Metallmasse der Schraube definiert den Trimmkörper, auf den das Sensorelement 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 fungiert die Schraube als Träger des Trimmkörpers.

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

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ist kompakt und spart Einbauraum. Die Gewindebohrung hat eine Doppe!funktion, da sie zur Positionierung des Sensorelements dient.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 6 bezieht sich in allgemeiner Form auf einen verstellbaren Trimmkörper. Der Trimmkörper kann nach Art eines Bajonettverschlusses, einer Exzenterverstellung oder dgl. relativ zum Sensorelement bewegt werden. D.h., daß das Trimmelement nicht notwendigerweise eine Schraube in einer Gewindebohrung, sondern ein einfacher Metallkörper mit dem Eingriffselement ist und sich relativ zum Sensorelement verstellen läßt. Denkbar wäre es ferner, eine Schraubspindel oder eine Schraube nur als Antrieb für den davon getrennten und damit in Eingriff stehenden beweglich geführten Trimmkörper zu verwenden.

Bei dem Fadenliefergerät von Anspruch 8 ist der Näherungssensor Teil wenigstens eines Fadensensors, mit dessen Signalen der Antriebsmotor des Fadenliefergeräts gesteuert wird. Durch die Verstellung des Trimmkörpers lassen sich Fadensensoren innerhalb einer Baureihe von Fadenliefergeräten oder in demselben Fadenliefergerät nachträglich abstimmen, um identische Steuerungsverhältnisse mit den Näherungssensoren oder für die Antriebsmotoren der Fadenliefergeräte der Bauserie zu erreichen.

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

Die Handhabung ist bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 10 besonders zweckmäßig, weil sich der Näherungssensor jederzeit bequem trimmen läßt.

Zweckmäßigerweise sitzt der Trimmkörper in einer Halterung aus "neutralem Material", z.B. aus Kunststoff, und erfolgt seine Verstellung mit einem Werkzeug, das wenigstens an der angreifenden Spitze aus "neutralem" Material besteht, um das Resultat der Einstellung nicht zu verfälschen.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Fadenliefergeräts mit Näherungssensoren, z.B. mit Hallelementen, und

Fig. 2 einen Teilschnitt aus Fig. 1, der Komponenten eines Näherungssensors mehr im Detail zeigt.

Ein Fadenliefergerät F gemäß Fig. 1 weist ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Antriebswelle 2 drehbar gelagert und mittels eines Antriebsmotors M zur Drehung antreibbar ist. Die Antriebswelle 2 trägt ein schräg nach außen geführtes Fadenaufwickelelement 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 Speichertrommel 5 aufgewickelt, die drehbar auf der Antriebswelle 2 gelagert und durch nicht dargestellte Mittel am Mitdrehen gehindert wird (stationäre Speichertrommel). Ein Fadenliefergerät einer anderen Art (nicht gezeigt) könnte jedoch auch mit einer mit der Antriebswelle 2 rotierenden Speichertrommel und stationärem Aufwickelelement 3 betrieben werden.

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Die Oberfläche 11 der Speichertrommel 5 ist bei dieser Ausführungsform durch axiale und ineinandergreifende Stäbe 10, 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 Antriebswelle koaxial angeordneten Nabe angebracht. Dank der Schrägstellung und der Exzentrizität führen die Stäbe 8 bei der Drehbewegung der Antriebswelle 2 eine periodische Taumelbewegung relativ zu den Stäben 10 aus, durch die die Fadenwindungen auf der Speichertrommel in Fig. 1 nach rechts vorwärts gefördert und voneinander separiert werden.

Dem Aufwickelement 3 kann ein Geschwindigkeits- oder Zählsensor Sensorelement 16 aufweist, das auf einen am Aufwickelelement 3 angeordneten Magneten 2 8 ausgerichtet ist und bei jedem Durchgang des Aufwickelelements ein Signal erzeugt.

Ferner sind in einem Ausleger 21 des Gehäuses 1 Fadensensoren G angeordnet, die zwei Näherungssensoren H mit Sensorelementen 16 und 17 und zugeordnete Fühleletnente 14, 15 aufweisen, z.B. Hallsensoren mit Hallelementen. Die Näherungssensoren H sind in eine Sensorschaltung S eingegliedert, die an eine Steuervorrichtung C zum Steuern des Antriebsmotors M angeschlossen ist. Jedes Fühlelement 14, 15 ist durch den Fadenvorrat 4 aus einer, z.B. über die Oberfläche 11 der Speichertrommel 5 vorstehenden, Position {s. Fühlelement 15) in eine der Achse der Speichertrommel 5 näherliegende Position bewegbar. Auf diese Bewegung spricht der zugeordnete Näherungssensor H bzw. dessen Sensorelement 16 bzw. 17 an, um für die Steuervorrichtung 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 Vorrats wird vom Fühlelement 14 überwacht, das bei entsprechender Verkleinerung des Fadenvorrats aufgrund Verbrauchs freigegeben wird und sich dann dem Sensorelement 16 nähert,

worauf dieses ein Signal erzeugt, mit dem der Antriebsmotor M entweder beschleunigt oder eingeschaltet wird. Beim Verlegen des Fühlelements 15 durch den Faden nach innen wird hingegen der Antriebsmotor M stillgesetzt oder verzögert. Die Sensorelemente 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 Näherungssensoren in demselben Fadenliefergerät die Abstände zwischen dem Fühlelement 14 bzw. 15 und dem Sensorelement 16 bzw. 17 variieren, bei denen der jeweilige Umschaltpunkt des Näherungssensors (digitales Schalten) erreicht wird, wodurch sich innerhalb der Bauserie oder zwischen den Näherungssensoren unerwünschte Unterschiede der Steuerung der Antriebsmotoren M ergeben. Um diese Unterschiede beseitigen zu können, ist (Fig. 2) bei jedem Sensorelement 16 ein Trimmkörper T derart angeordnet, daß er sich hinsichtlich seines Abstandes vom Sensorelement 16 verstellen läßt. Der Trimmkörper T besteht, zumindest zu einem erheblichen Teil, aus magnetischen oder elektromagnetischen Fluß leitenden Material, z.B. aus Metall, und beeinflußt das Ansprechverhalten des Sensorelements 16. Durch eine Abstandsverstellung des Trimmkörpers relativ zum Sensorelement 16 läßt sich dessen Ansprechverhalten verändern, so daß die vorerwähnte Streuung der Näherungssensoren durch Trimmen mittels der Trimmkörper T beseitigbar ist. Der Umschaltpunkt des Näherungssensors läßt sich jedoch mit dem Trimmkörper T - bei Bedarf - auch bewußt verlagern.

In sehr vielen Fällen ist das Sensorelement 16, 17 ein Hallelement, das auf eine Veränderung der Dichte des es beaufschlagenden Magnetfeldes anspricht. Genausogut kann aber auch ein magnetoresistives oder ein induktives Sensorelement benutzt werden, d.h. jedes Sensorelement, das in der Lage ist, abhängig vom Abstand eines Körpers aus einem magnetischen und/oder elektromagnetischen Fluß leitendem Material ein elektrisches Signal abzugeben.

In Fig. 2 ist eine Halterung 22 für das Sensorelement 16, z.B. ein Hallelement eines Hallsensors H, an einer Platte angeordnet. Die Halterung 22 weist eine Gewindebohrung 25 auf, in die als Trimmkörper T eine Schraube 26 aus Metall eingeschraubt ist. Zweckmäßig sitzt die Schraube 26 in für das Ansprechverhalten des Sensorelements 16 "neutralem" Werkstoff, z.B. Kunststoff, und erfolgt die Verstellung mit einem Werkzeug aus "neutralem" Material. Das Sensorelement 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 Verschrauben der Schraube 26 in der mit ihrer Achse auf das Sensorelement 16 ausgerichteten Gewindebohrung 25 läßt sich der Abstand des Trimmkörpers T zum Sensorelement 16 verändern. Die 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 Sensorelement 16.

Das Fühlelement 14 enthält einen Magneten 28, z.B. einen Permanentmagneten, dessen Magnetfeld das Sensorelement 16 zum Ansprechen bringt. Das Fühlelement 14 ist an einem Federarm 19 angebracht, der bei 20 in einem der Stäbe 10 der Speichertrommel 5 gelagert ist. Die Fadenwindungen im Fadenvorrat 4 verlagern bei der dargestellten Größe des Fadenvorrats 4 das Fühlelement 14 nach unten, so daß das Sensorelement 16 schwächer vom Magnetfeld des Magneten 2 8 beaufschlagt wird. Verkleinert sich der Fadenvorrat 4 so weit, daß das Fühlelement 14 frei wird, dann drückt der Federarm 19 das Fühlelement mit dem Magneten 2 8 nach oben, bis das Sensorelement 16 auf die zunehmende Intensität des Magnetfelds des Magneten 28 anspricht, den Umschaltpunkt überschreitet und ein Signal erzeugt. Durch Verschrauben des Trimmkörpers T läßt sich die Ansprechempfindlichkeit verändern.

Der Trimmkörper T könnte nach Art eines Bajonetteingriffes in seinem Abstand zum Sensorelement 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 Sensorelement 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 Sensorelement das Ansprechverhalten des Sensorelements auf einfache Weise verändert, zweckmäSigerweise zu dem Zweck, eine Streuung der Ansprechempfindlichkeit des Näherungssensors nachträglich zu beseitigen, um innerhalb einer Baureihe in einem oder in mehreren Fadenliefergeräten ein identisches Ansprechverhalten der Näherungssensoren und gleiche Steuerungs-Voraussetzungen zu erhalten.

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

Die Näherungssensoren H, insbesondere als Hallsensoren, können digital oder analog arbeiten.

Claims (11)

Patefrtln nsprüche

1. Näherungssensor, insbesondere in einem Fadenliefergerät, mit einem Sensorelement (16, 17), das in einer Halterung (22) angeordnet und auf den Bewegungsbereich eines relativ zum Sensorelement beweglichen Körpers aus einem magnetischen und/oder elektromagnetischen Fluß leitendem Material, wie eines Magneten (28), ausgerichtet und durch diesen zum Ansprechen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Sensorelement (16, 17) des Näherungssensors (H) wenigstens ein in seinem relativen Abstand zum Sensorelement (16, 17) verstellbarer Trimmkörper (T, 27) aus magnetischen und/oder elektromagnetischen Fluß leitendem Material vorgesehen ist, durch dessen Verstellung die Ansprechempfindlichkeit des Näherungssensors (H) veränderbar ist.

2. Näherungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Trimmkörper (T, 27) eine in einer Gewindebohrung (25) verschraubbare Schraube (26), vorzugsweise aus Metall, ist.

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

5. Näherungssensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (16) an der Halterung (22) an der Mündung der Gewindebohrung (25) vorgesehen ist, in welcher die Trimmkörperschraube (26, T, 27) angeordnet ist.

6. Näherungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmkörper (T, 27) wenigstens ein Eingriffselement aufweist und in einer formschlüssig zum Eingriffselement passenden Drehaufnahme (25) drehbar angeordnet und durch Drehen entweder des Trimmkörpers (P, 27, 26) oder der Drehaufnahme (25) in seinem Abstand zum Sensorelement (16, 17) verstellbar ist.

7. Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement {16, 17) ein Hallelement oder ein magnetoresistives oder induktives Sensorelement ist.

8. Fadenliefergerät (F) mit einem eine Antriebswelle (2) aufweisenden Gehäuse (1), einem mittels der Antriebswelle (2) drehbaren Aufwickelelement (3), einer an der Antriebswelle (2) angeordneten Speichertrommel (5), und mit wenigstens einem ein Sensorelement (16, 17) aufweisenden Näherungssensor (H), dessen Sensorelement auf einen Bewegungsbereich eines relativ zum Sensorelement beweglichen Körpers aus einem magnetischen und/oder elektromagnetischen Fluß leitendem Material, wie einem Magneten, ausgerichtet und durch diesen zum Ansprechen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Sensorelement (16, 17) des Näherungssensors (H) wenigstens ein in seinem relativen Abstand zum Sensorelement (16, 17) verstellbarer Trimmkörper (T, 27) aus magnetischen und/oder elektromagnetischen Fluß leitendem Material vorgesehen ist, durch dessen Abstandsverstellung die Ansprechempfindlichkeit des Näherungssensors (H) veränderbar ist.

9. Fadenliefergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß der den verstellbaren, vorzugsweise aus Metall bestehenden, Trimmkörper {T, 26, 27) aufweisende Näherungssensor (H) ein Fadensensor (G) zum Abtasten der Größe eines auf der Speichertrommel (5) aufgewickelten, verbrauchsabhängig vari-

ierenden Fadenvorrats (4) ist, außerhalb der Speichertrommel {5) stationär angeordnet und mit seinem Sensorelement (16, 17) auf den in der Speichertrommel (5) durch den Fadenvorrat (4) relativ zum Sensorelement {16, 17) beweglichen Magneten {28) ausgerichtet ist.

10. Fadenliefergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet/

daß der den verstellbaren, vorzugsweise aus Metall bestehenden, Trimmkörper (T, 26, 27) aufweisende Näherungssensor (H) ein Geschwindigkeits- oder Zählsensor (D) ist, der im Gehäuse (1) angeordnet und mit seinem Sensorelement (16) auf einen mit der Antriebswelle (2) oder dem Aufwickelelement (3) rotierenden Magneten (2 8) ausgerichtet ist.

11. Fadenliefergerät nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmkörper (T, 27) eine von außerhalb zugängliche, auf das Sensorelement (16) ausgerichtete Schraube (26) ist.