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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine modulare Vorrichtung für piezoelektrische Auswahl
von Steuerelementen, wie die Nadeln einer Strickmaschine oder dergleichen.
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Strickmaschinen und ähnliches
weisen normalerweise eine Anzahl paralleler Nadeln auf, die von
einem Stützteil
getragen werden, das parallel zu den Nadeln vor- und zurückbewegt
werden kann. Je nach Strickmuster wird mittels einer entsprechenden Anzahl
von Auswahlhebeln ausgewählt,
ob sich die Nadeln mit dem Stützteil
bewegen oder nicht bewegen. Jeder Hebel wird von einem entsprechenden Stellglied
betätigt,
um eine von zwei Positionen einzunehmen, in der ein Ansatzstück des Hebels
mit der entsprechenden Nadel in Eingriff steht bzw. nicht in Eingriff
steht; und die Hebel sind normalerweise so angeordnet, dass sie
ein Modul bilden, das zum Zweck der hohen Bauteildichte der Hebel
und der jeweiligen Stellglieder in einem entsprechenden Gehäuse beherbergt
ist.
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Um die Größe und die Ansprechzeit der Stellglieder
zu reduzieren, wurden Auswahlvorrichtungen der vorbezeichneten Art
vorgeschlagen, bei denen das Stellglied mit einem Ende piezoelektrisch mit
einer entsprechenden Basis verbunden ist, und das andere Ende gelenkig
mit dem jeweiligen Auswahlhebel verbunden ist. Jedes Stellglied
weist eine mittige Elektrode und zwei seitliche Elektroden auf, die über einen
Ausgangsverbinder mit einer Treiberschaltung verbunden sind.
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Da piezoelektrische Stellglieder,
wenn sie nicht beaufschlagt werden, eine neutrale Stellung einnehmen,
liegt ein Nachteil der bekannten piezoelektrischen Nadelauswahlgeräte in der
neutralen Position der Auswahlhebel, die normalerweise aufgrund der
Herstellungs- und Montagetoleranzen der Bauteile nicht nach den
Stellgliedern ausgerichtet sind. Dies führt zu einer asymmetrischen
Verschiebung der Hebel zwischen den beiden Grenzpositionen, was
die Bearbeitungsgeschwindigkeit verringert und zu falscher Nadelauswahl
führen
kann.
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Außerdem dauert es ziemlich lange,
bis die elektrischen Verbindungen zu dem Ausgangsverbinder bekannter
Auswahlvorrichtungen hergestellt sind. Bei der Wartung oder Reparatur
eines Moduls gestaltet sich der Austausch der Bauteile schwierig und
ist teuer. Und schließlich
ist das Modulgehäuse immer
noch unverändert
sperrig.
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Aus der
EP 0 796 939 A ist eine piezoelektrische
Nadelauswahlvorrichtung für
Strickmaschinen bekannt, die eine Vielzahl von piezoelektrischen Stellgliedern
aufweist, die jeweils mit einem entsprechenden Auswahlhebel verbunden
sind. Jedes Stellglied wird von einem elektrischen Steuerkreis betrieben,
um zwischen einer zentralen neutralen Stellung und zwei entgegengesetzten
Betriebsstellungen bewegt zu werden. Zwischen den Drehgelenken der Auswahlhebel
und den Stellgliedern ist keine Positionseinstellvorrichtung vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
modulare Vorrichtung zur piezoelektrischen Auswahl von Steuerelementen
zu schaffen, die äußerst überschaubar und
zuverlässig
ist und die vorgenannten typischen Nachteile bekannter Vorrichtungen
ausräumt.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Auswahlvorrichtung
zu schaffen, die eine maximale Verkleinerung der Bauteile ermöglicht,
und die leicht hergestellt und ohne spezielle Werkzeuge schnell
zusammengebaut und zerlegt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine modulare Vorrichtung zur piezoelektrischen Auswahl von
Steuerelementen geschaffen, die eine Anzahl von Hebeln zur Auswahl
der Steuerelemente aufweist, wobei die Hebel sich um eine entsprechende Anzahl
paralleler Drehgelenke drehen; eine Anzahl piezoelektrischer Stellglieder,
deren eines Ende jeweils mit einem der Hebel verbunden ist, und
deren anderes Ende an einer entsprechenden Basis angebracht ist,
wobei jedes Stellglied unter Strom gesetzt werden kann, um wahlweise
zu veranlassen, dass der entsprechende Hebel einen vorgegebenen
Weg zwischen einer Ruhestellung, in der das Steuerelement nicht
ausgewählt
wird, und einer Arbeitsstellung, in der das Steuerelement ausgewählt wird,
zurücklegt;
und ein Gehäuse
für die
Hebel, die Stellglieder und die Basis; dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse
Einstellvorrichtungen mit wenigstens einem Exzenterzapfen aufweist,
der zur Einstellung der Relativposition der Basis wenigstens eines
Stellglieds in Bezug auf das Drehgelenk des entsprechenden Hebels
manuell gedreht werden kann.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist
jedes Stellglied eine mittige Elektrode und zwei seitliche Elektroden
auf. Die Elektroden werden durch starre parallele erste Stifte definiert,
die in entsprechende in einem Adapter befindliche Durchführungen
eingesetzt werden können,
um die Elektroden zum Antreiben der Stellglieder elektrisch mit
einer Treiberschaltung zu verbinden. Insbesondere weist der Adapter
einen Vielfachverbinder auf, der durch starre parallele zweite Stifte
definiert ist, die unterschiedlich zu den ersten Stiften angeordnet
sind, wobei die ersten und zweiten Stifte mittels wenigstens einer
gedruckten Leiterplatte, an der die Durchführungen angebracht sind, miteinander
verbunden sind.
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Zwei bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsformen
der Erfindung werden beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
teilweise geschnittene Vorderansicht einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen modularen
Vorrichtung für
piezoelektrische Auswahl von Steuerelementen;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
entlang der Linie II-II in 1;
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3 einen
vergrößerten Teilabschnitt
entlang der Linie III-III in 1;
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4 einen
Teilabschnitt entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 und 6 zwei Draufsichten auf zwei
gedruckte Leiterplatten der Auswahlvorrichtung;
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7 eine
teilweise geschnittene Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
für piezoelektrische
Auswahl von Steuerelementen;
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8 einen
Abschnitt entlang der Linie VIII-VIII in 7;
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9 ein
Diagramm eines elektrischen Schaltkreises eines piezoelektrischen
Stellgliedes der Auswahlvorrichtung;
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10a und 10b das elektromechanische
Verhalten eines piezoelektrischen Stellglieds;
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11 eine
Graphik des elektromechanischen Verhaltens des piezoelektrischen
Stellglieds.
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Das Bezugszeichen 5 in 1 steht für eine modulare
Vorrichtung für
piezoelektrische Auswahl einer Anzahl von Steuerelementen, z. B.
die Nadeln einer Strickmaschine oder dergleichen, als Ganzes. Die
Vorrichtung 5 weist eine Anzahl von, z. B. 8,
Auswahlhebeln 6 auf, die zueinander ausgerichtet sind und
sich um eine Anzahl paralleler, in gleichem Abstand voneinander
angeordneter Zapfen 7 drehen. Insbesondere weist jeder
Hebel 6 ein Nocken-Auswahlelement 8 aus gehärtetem Stahl
auf, das mit einer entsprechenden Nadel 9 der Maschine
in Eingriff steht.
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Jedes Element 8 ist an ein
Ende einer Stange 10 aus Plastikmaterial, vorzugsweise
thermoplastischem Harz mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten
und hoher Widerstandsfähigkeit,
angegossen. Das thermoplastische Harz kann mit Glasfasern gefüllt sein
und kann beispielsweise Nylon (eingetragene Marke) oder PPS mit
einem Füllstoff
aus Teflon (eingetragene Marke) enthalten. Die Stange 10 weist ein
Loch 11 auf, in das ein befestigter Zapfen 12 zur Drehung
eingeführt
ist.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung weist die Vorrichtung 5 einen Metallrahmen 13,
z. B. aus einer leichten Legierung oder extrudiertem Aluminium auf,
der so ausgebildet ist, dass er zwei obere Querelemente 14 und
zwei untere Querelemente 15 aufweist, die durch zwei Seiten 29 miteinander
verbunden sind. Zapfen 12 sind in jeweilige in den Querelementen 14 ausgebildete
Löcher pressgepasst
und sind in gleichem Abstand von 2 bis 10 mm, z. B. 5 mm, voneinander
angeordnet. Das Ende der Stange 10, das dem Ende, an dem
das Element 8 angebracht ist, gegenüberliegt, weist zwei gabelförmige Ansatzstücke 16, 17 auf,
zwischen die ein Ende eines piezoelektrischen Stellglieds 18 gelenkig eingreift.
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Jedes Stellglied (18) (10a und 10b) ist durch eine mittige Metallplatte 19 definiert,
die mit zwei rechteckigen Schichten 20 und 21 aus
Keramik, z. B. Bimorph-Keramik,
versehen ist und sich verformt, wenn sie elektrisch unter Strom
gesetzt wird. Die beiden Schichten 20 und 21 weisen
jeweils eine Isolierschicht mit einer Öffnung auf, mittels welcher die
Schichten 20 und 21 elektrisch verbunden werden
können,
so dass jedes Stellglied 18 eine mittige Elektrode 19' aufweist, die
von einem Ansatzstück 39 (siehe
auch 3) der Platte 19 getragen
wird, und zwei seitliche Elektroden 20', 21', die durch die Öffnungen
in den jeweiligen Isolierschichten der Schichten 20 und 21 gebildet
werden.
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Das Ende des Stellglieds 18,
das dem mit den Ansatzstücken 16 und 17 in
Eingriff stehenden Ende gegenüberliegt,
ist in einen Schlitz 22 (4)
in einer Basis 23 aus Plastikmaterial eingeführt, wo
das Ende des Stellglieds, beispielsweise mittels eines Klebers,
befestigt ist. Die Basis 23 hat zum Zweck der hohen Bauteildichte
eine Prismenform und weist zwei Paare von Ansatzstücken 24 (3) auf, die in entsprechende
Schlitze 25 in zwei Wänden 26 und 28 aus
rostfreiem Stahl oder aus Plastik eingreifen. Die Wände 26 und 28 sind
an den beiden Seiten 29 mittels vier Schrauben 30 (1) angebracht, um zusammen
mit dem Rahmen 13 ein Gehäuse 31 zu bilden,
das die Hebel 6, die Stellglieder 18 und die Basis 23 beherbergt.
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Das Gehäuse 31 ist oben durch
einen Blechkamm 27, der mittels vier Schrauben mit dem
Gehäuse 31 verbunden
ist, abgeschlossen. Der Kamm 27 weist eine Anzahl von Schlitzen 34 auf,
in die Nockenelemente 8 der Auswahlhebel 6 eingeführt sind. Die
Breite der Schlitze 34 bestimmt den Weg der Elemente 8 zwischen
zwei Grenzpositionen, die zwischen 1 und 3 mm voneinander entfernt
sein können.
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In der 1 ist
der erste Hebel 6 auf der linken Seite durch die durchgezogene
Linie in einer Arbeitsposition gezeigt, in der das Element 8 in
die entsprechende Nadel 9 eingreift, und durch die gestrichelte
Linie in einer Ruheposition, in der die Nadel 9 nicht mit
dem Element 8 in Eingriff steht. Die weiteren sieben Hebel 6 sind
in der mittigen, d. h. neutralen, Position gezeigt, die dem nicht
unter Strom stehenden Zustand des Stellglieds 18 entspricht.
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Das untere Ende des Gehäuses 31 wird durch
ein Stützteil
oder einen Vielfachverbinder 35 aus Isoliermaterial abgeschlossen,
der zwei Ansatzstücke 36 aufweist,
die mit den Seiten 29 des Rahmens 13 durch zwei
Schrauben 37 verbunden sind. Die drei Elektroden 19', 20', 21' jedes Stellglieds 18 sind
mit drei starren Stiften elektrisch verbunden, d. h. einem mittigen
Stift 38 (links in 3),
der an die mittige Elektrode 19' angeschweißt ist, und zwei seitlichen
Stiften 40 und 41 (in der Mitte und rechts in 3), die an die seitlichen
Elektroden 20' und 21' angeschweißt sind.
Die Stifte 38, 40, 41 sind in bekannter
Weise an die Elektroden 19', 20', 21' an drei Öffnungen 42 in
der Basis 23 angeschweißt und stehen vom Boden der
Basis 23 durch entsprechende Abschnitte 43 gleicher
Länge hervor.
Daher sind die drei Gruppen von acht Stiften 38, 40, 41 der
Stellglieder 18 in drei getrennten Reihen angeordnet, wobei die
Stifte 38, 40 und 41 in jeder Reihe genauso
weit voneinander entfernt sind wie die Stellglieder 18.
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Die Stellglieder 18 werden
von einer elektronischen Schaltung 75 (9) angetrieben, die später im Einzelnen
beschrieben wird, und die erfordert, dass die seitlichen Stifte 40 und 41 elektrisch
mit zwei gemeinsamen Verbindern verbunden werden und dass die mittigen
Stifte 38 einzeln elektrisch verbunden werden. Der Vielfachverbinder 35 sieht
vor, dass die Vorrichtung 5 mit der elektronischen Treiberschaltung
verbunden wird und weist eine Reihe von fünfzehn identischen Stiften 46 auf
(siehe auch 2), die
an dem Körper
des Verbinders 35 so angebracht sind, dass sie nach oben
vorstehen. Die Stifte 46 sind in zwei Reihen mit vorgegebenem
oder Standard-Abstand,
z. B. 2,5 bis 3,5 mm, angeordnet, und in jeder Reihe mit einem Standard-Abstand, z. B. 2
bis 3 mm, und werden von einem Metallschild 45, das mittels Schrauben 44 mit
dem Verbinder 35 verbunden ist, geschützt.
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Die Stifte 38, 40, 41 sind
elektrisch mit den Stiften 46 mittels eines Adapters verbunden,
der insgesamt mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet ist und
wenigstens eine gedruckte Leiterplatte 47 aufweist, die
eine Anzahl von Durchführungen 48 zur Aufnahme
der Enden der Stifte 38, 40, 41 aufweist. Die
Durchführungen 48 sind
von der An, die zur Verbindung von Mikrochips auf gedruckten Schaltungen verwendet
wird, haben einen Innendurchmesser von ca. 0,5 mm und sind einzeln
in bekannter Weise an die Platte 47 angeschweißt.
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Die den Stiften 40 und 41 entsprechenden Durchfürungen 48 werden
mittels zwei entsprechenden Platinenleitern 49 und 50 elektrisch
verbunden (5), und die
den Stiften 38 entsprechenden Durchführungen 48 sind elektrisch
voneinander isoliert. Die Platte 47 mit den Durchführungen 48 (3 und 4) ist an ein Stützteil 51 aus Plastik
angeklebt oder mit Ultraschall angeschweißt und weist eine Anzahl von
Löchern 52 zur
jeweiligen Aufnahme einer Durchführung 48 auf,
sowie eine untere Kante 53 zum Eingriff mit einer Kante 54 des
Verbinders 35. Jede Durchführung 48 für die Reihe
mittiger Stifte 38 weist einen nach unten vorstehenden
Stift 55 auf, während
nur eine der Durchführungen 48 für jede Reihe
seitlicher Stifte 40 und 41 einen vorstehenden Stift 55 aufweist.
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Der Adapter 32 weist auch
eine zweite gedruckte Leiterplatte 56 mit einer Anzahl
von Durchführungen 58 auf
(3), die mit den Durchführungen 48 ohne
vorstehende Stifte 55 identisch sind. Der Verbinder 35 weist
eine Anzahl von Blindlöchern 57 zur
Aufnahme der Durchführungen 58 auf.
Die Platte 56 ist an dem Verbinder 35 in der gleichen
Weise angebracht wie die Platte 47 an dem Stützteil 51.
Die Zahl der Durchführungen 58 der
Platte 56 kann fünfzehn
betragen, wenn alle Stifte 46 des Vielfachverbinders 35 benutzt
werden sollen. Im Fall einer Auswahlvorrichtung mit acht Stellgliedern 18 reichen
jedoch zehn Durchführungen 58 zur
Aufnahme der Stifte 55 der Durchführungen 48 aus.
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Die oberen Enden der Stifte 46 passen
durch die Platte 56 und sind oben an jeweilige Pads auf
der gedruckten Schaltung geschweißt. Die gedruckte Schaltung
weist zwei Leiter 59 und 61 (6) zum Verbinden der beiden Durchführungen 58 der
Reihen seitlicher Stifte 40 und 41 mit den Pads
von zwei entsprechenden Stiften 46 auf; eine Anzahl von
Leitern 62 zum Verbinden der Durchführungen 58 der Reihe mittiger
Stifte 38 (oben in 6);
und ein Erde-Pad 60, an das ein Kabel 70 angeschweißt ist (siehe
auch 4), das den Rahmen 13 elektrisch
kontaktiert. Das Erde-Pad 60 ist mittels eines Verbinders 63 mit dem
Pad eines weiteren Stiftes 46 verbunden.
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Die beiden Seiten 29 (1) des Rahmens 13 sind
mittels manueller Einstellvorrichtungen, die einen Exzenterzapfen 64 aufweisen,
der auf einer der Seiten 29 exzentrisch verschwenkt wird,
mit den Wänden 26 und 28 verbunden.
Die Exzentrizität
des Zapfens 64 kann 0,1 bis 1 mm betragen und ist vorzugsweise
0,3 mm. Jede der beiden Wände 26, 28 weist
ein Loch 69 auf, in das ein Zapfen 64 eingreift. Der
Zapfen 64 weist einen Kopf 65 auf, der mit einem Schraubendreher
in Eingriff gebracht werden kann. Die Drehung des Zapfens 64 kann
teilweise durch Anbringen eines Klebeharzes zwischen dem Zapfen 64 und
dem Loch 69 verhindert werden.
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Zwei Löcher in den Seiten 29 sind
mit zwei Elementen oder Stiften 66 versehen, die auf beiden Seiten
vorstehen und jeweils mit einem Paar von Führungsschlitzen 67,
die an den Wänden 26 und 28 vorgesehen
sind, in Eingriff stehen. Die Schlitze 67 ermöglichen
es, dass der Rahmen 13 in Bezug auf die Wände 26, 28 und
senkrecht zu den Stellgliedern 18 bewegt wird, um die Ruheausrichtung
der Stellglieder 18 in Bezug auf die Auswahlhebel 6 einzustellen.
Zur Befestigung der Wände 26 und 28 an
dem Rahmen 13 sind die Wände 26 und 28 mit
Löchern 68 versehen,
die einen Durchmesser haben, der eine Einstellung vor dem Anziehen
der Schrauben 30 ermöglicht.
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Die modulare Vorrichtung 5 zur
Auswahl von Nadeln 9 wird wie folgt zusammengebaut und
eingestellt.
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Zunächst werden die Stangen 10 der
Hebel 6 zwischen den oberen Querelementen 14 positioniert.
Die Stifte 12 werden in die Löcher 11 in den Stangen 10 eingeführt und
in die Querelemente 14 des Rahmens 13 eingepasst.
Die Nockenelemente 8 werden in die Schlitze 34 auf
dem Kamm 27 eingeführt.
Der Kamm 27 wird mittels Schrauben 33 in den Rahmen 13 eingepasst.
Die Wand 28 wird in die Seiten 29 des Rahmens 13 eingepasst,
ohne die jeweiligen Schrauben 30 festzuziehen.
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Die Stellglieder 18 werden
sodann in den Rahmen 13 durch das Ineinandergreifen zweier
Ansatzstücke 24 jeder
Basis 23 in den Schlitzen 25 in der Wand 28 eingeführt, und
das freie Ende jedes Stellglieds 18 wird zwischen die Ansatzstücke 16 und 17 der
jeweiligen Stange 10 eingeführt. Die Wand 26 wird
in den Rahmen 13 eingepasst, so dass die anderen beiden
Ansatzstücke 24 jeder
Basis 23 in die Schlitze 25 in der Wand 26 eingeführt werden.
Die Wand 26 wird in die Seiten 29 eingepasst,
ohne die jeweiligen Schrauben 30 festzuziehen.
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Zum Zusammenbauen des Adapters 32 wird die
Platte 47 mit den Durchführungen 48 zunächst in das
Stützteil 51 eingepasst
(4). Die Platte 56 mit den
Stiften 46 und den Durchführungen 58 wird an dem
Verbinder 35 angebracht. Das Schild 45 zum Schutz
der Stifte 46 wird an dem Verbinder 35 angebracht.
Das Stützteil 51 wird
mit dem Verbinder 35 durch Einführen der Stifte 55 der
Durchführungen 48 auf
der Platte 47 in die Durchführungen 58 auf der Platte 56 verbunden,
so dass die Kante 53 des Stützteils 51 mit der
Kante 54 des Verbinders 35 zusammenpasst. Das
Stützteil 51 kann
auch an den Verbinder 35 geklebt oder geschweißt werden.
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Der durch den Verbinder 35 und
das Stützteil 51 definierte
Aufbau wird sodann durch Einführen
der Stifte 38, 40, 41 der Stellglieder 18 in
die Durchführungen 48 auf
der Platte 47 zwischen die Seiten 29 des Rahmens 13 eingeführt, so
dass die Ansatzstücke 36 des
Verbinders 35 auf den Seiten 29 des Rahmens 13 aufliegen.
Der Verbinder 35 wird mittels Schrauben 37 an
den Seiten 29 befestigt.
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Die Position der Stellglieder 18 in
Bezug auf die Auswahlhebel 6 wird durch Ineingriffbringen
des Kopfes 65 (1)
des Exzenterzapfens 64 mit einem Schraubendreher und entsprechendes
Drehen des Exzenterzapfens 64 eingestellt. Wie im Einzelnen später erläutert werden
wird, kann die Einstellung mittels mechanischer, elektrischer oder
elektronischer Messvorrichtungen gesteuert werden. In diesem Fall wird
wenigstens eines der Stellglieder 18 unter Strom gesetzt,
um das Stellglied aus der neutralen Stellung in die eine und dann
in die andere der beiden Grenzpositionen zu bringen, und die Verschiebung
des Elements 8 wird auf einem Monitor kontrolliert. Der
Zapfen 64 muss so gedreht werden, dass sich das Element 8,
soweit möglich,
gleich weit in beide Richtungen bewegt. Die Einstellung kann auch
in Bezug auf zwei oder mehrere Stellglieder 18 gesteuert
werden, um eine möglichst ähnliche
Durchschnittsbewegung der Elemente 8 in beiden Richtungen
zu bestimmen. Wenn die Einstellung erfolgt ist, werden die Schrauben 30 festgezogen,
um die Wände 26, 28 an
dem Rahmen 13 zu befestigen.
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In der Ausführungsform gemäß den 7 und 8 weist die Auswahlvorrichtung 5 ein
Gehäuse 31' auf, das sechzehn
piezoelektrische Stellglieder 18 beherbergt, die gleich
weit, z. B. 4 mm, voneinander entfernt sind. Ein unterer Abschnitt 76 des
Gehäuses 31' beherbergt
elektronische Schaltungen und die elektronischen Verbindungen zu
den Stellgliedern 18 und zu einer elektronischen Steuerung der
Maschine. In diesem Fall ist jedes Stellglied 18 direkt
mit einem Pad 77 verbunden, das die mittige Elektrode 19' der Platte 19 kontaktiert,
sowie mit zwei Pads 77, die die seitlichen Elektroden 20' und 21' der beiden
Schichten 20 und 21 des Stellglieds 18 kontaktieren,
ebenso wie die Stifte 38, 40, 41 in 3.
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Die drei Pads 77 befinden
sich an drei Kabeln 80 (8),
die an einem Verbinder 81 enden, der an eine gedruckte
Leiterplatte 82 angeschweißt ist, die Treiberschaltungen 75 (siehe
auch 9) und einen Ausgangsverbinder 83 zur
Verbindung mit der Steuerung der Maschine aufweist. Die Basis 23' jedes Stellglieds 18 ist
mittels zwei Stiften 84 an zwei Löchern in den Wänden 26', 28' des Gehäuses 31' drehbar angebracht.
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Zur Einstellung der Relativposition
zwischen jedem Stellglied 18 und dem entsprechenden Auswahlhebel 6 weist
ein Ende 86 der Basis 23' eine Ausnehmung 87 auf
die einen Exzenterzapfen 88 beherbergt, der sich an den
Wänden 26', 28' dreht und einen
Kopf 89 aufweist, der mit einem Schraubendreher in Eingriff
gebracht werden kann. Jede Basis 23' weist auch eine Feststellschraube 90 zum
Befestigen der Basis 23' an
dem Gehäuse 31' nach der Einstellung
auf, was für
jede Basis 23' individuell
ebenso wie für
den Rahmen 13 in der Ausführungsform nach den 1 bis Ei erfolgt.
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Der Abstand zwischen der Ausnehmung 87 und
dem Stift 84 ist im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen
dem Stift 84 und den gabelförmigen Ansatzstücken 16, 17 der
Stange 10 des Hebels 6, so dass, bei einer Exzentrizität des Stiftes 88 von
0,3 mm, die Gelenkverbindung zwischen dem Stellglied 18 und
dem Hebel 6 um 0,3 mm bewegt werden kann, was für jede Einstellung
der Relativposition zwischen dem Stellglied 18 und dem
entsprechenden Hebel 6 ausreichend ist.
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Herkömmliche Treiberschaltungen
eines piezoelektrischen Stellglieds 18 funktionieren normalerweise
derart, dass eine positive Spannung von vorgegebenem Wert beispielsweise
an die Elektrode 21' rechts
von der mittigen Elektrode 19' angelegt wird, um den entsprechenden
Auswahlhebel 6 in die Ruhestellung (10a) zu bewegen, und eine negative Spannung
desselben Werts an die Elektrode 20' links von der mittigen Elektrode 19' angelegt wird,
um den Hebel 6 in die Arbeitsstellung (10b) zu bewegen.
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Die erfindungsgemäße Treiberschaltung 75 (9) ist in Bezug auf herkömmliche
Treiberschaltungen verbessert und sieht die dauerhafte Verbindung
der rechten Elektrode 21' des
Stellglieds 18 mit einer positiven Spannung, z. B. +200VDC
[Gleichstrom] vor, während
die linke Elektrode 20' dauerhaft geerdet
und die mittige Elektrode 19' wahlweise
mit der positiven Spannung verbunden oder geerdet ist (siehe auch 10a und 10b). In Abwesenheit einer positiven
Spannung und in Anwesenheit eines Befehls nimmt das Stellglied 18 eine
neutrale Stellung ein, wie durch die gestrichelte Linie in den 10a und 10b gezeigt ist.
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Die Treiberschaltung 75 weist
einen Eingang IN auf, der von der Steuereinheit mit einem Befehl
zur Auswahl der Nadel 9 versehen wird, sowie einen Ausgang
OUT, der mit dem mittigen Stift 38 (4) oder dem mittigen Pad 77 verbunden
ist. Die Eingabe IN ist sowohl mit einer LED Kathode K eines Festkörperrelais 91 als
auch mit einem Netzwerk R1, C1 verbunden. Ein Anschluss des Kondensators
C1 ist mit Logikerde 92 verbunden. Der Widerstand R1 ist
parallel zu einer Diode D1 geschaltet, und der andere Anschluss
des Kondensators C1 ist sowohl mit dem Widerstand R1 als auch mit
dem Eingang eines Signalspeichers 93 zur Regenerierung
der Signalbegrenzung verbunden.
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Der Ausgang des Signalspeichers 93 ist über einen
Widerstand R2 mit einer Spannung +Vdc [Gleichstrom] (z. B. +5 V)
und über
einen Widerstand R3 mit der Basis eines Transistors T1 verbunden, dessen
Emitter geerdet ist. Die LED Anode A des Relais 91 ist über einen
Widerstand R4 mit der Spannung +Vdc [Gleichstrom] verbunden. Das
Relais 91 weist einen Ausgangskollektor C auf der mit der
positiven Spannung +200 VDC [Gleichstrom] verbunden ist, und der
Emitter E des Relais 91 ist über einen Widerstand R5 mit
dem Kollektor des Transistors T1 und mit dem Ausgang OUT verbunden.
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Wenn die Nadel 9 nicht ausgewählt wird,
befindet sich der Eingang IN auf einer hohen logischen Ebene, so
dass der Transistor T1 die mittige Elektrode 19' leitet und
erdet. Das Relais 91 ist offen und isoliert den Transistor
T1 von der Spannung +200VDC [Gleichstrom], wie in 10b gezeigt ist. Zur Auswahl der Nadel 9 wird
der Eingang IN in eine niedrige logische Ebene geschaltet, so dass
der Transistor T1 deaktiviert wird und das Relais 91 sich
schließt,
um den Ausgang OUT, und somit die mittige Elektrode 19', mit der positiven
Spannung +200 VDC [Gleichstrom] zu verbinden. Wenn der Eingang IN
auf eine hohe logische Ebene zurückschaltet,
beginnt der Transistor T1 wieder mit einer vorgegebenen Verzögerung in
Bezug auf die Öffnung
des Relais 91 zu leiten, um sicherzustellen, dass der Widerstand
R5 von der positiven Spannung getrennt wird.
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Die Einstellung der Position der
Stellglieder 18 in Bezug auf die Auswahlhebel 6 umfasst
die Einstellung des Wegs des Hebels 6 zwischen der Ruhe- und
der Arbeitsstellung, die von den beiden Kanten der jeweiligen Schlitze 34 des
Kamms 27 definiert werden. Unter Bezug auf die 11 zeigt die Kurve 74 den Übergang
von 0 bis +200 VDC [Gleichstrom] der Spannung V an der mittigen
Elektrode 19' des Stellglieds 18 in
Abhängigkeit
von der Zeit t. Die Kurve 71 zeigt die durch unter Strom
setzen des Stellglieds 18 verursachte Verschiebung des
Endes des Nockenelements 8 des Hebels 6; die Verschiebung
S wird durch einen bekannten, z. B. magnetischen, optischen oder
kapazitiven, Sensor ermittelt.
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Von der Ruhestellung des Nockenelements 8 des
Hebels 6 aus beginnt das unter Strom setzen des Stellglieds 18 zu
einem ersten Zeitpunkt t1, und das Nockenelement 8 erreicht
die Arbeitsstellung zu einem zweiten Zeitpunkt t2 mit einer ersten
Verzögerung
t2 – t1
von ungefähr
2–3 ms,
angezeigt durch 72 in 11. Ähnlich erreicht
bei beginnender Deaktivierung des Stellglieds 18 zu einem
dritten Zeitpunkt t3, zu dem die Spannung V an der mittigen Elektrode 19' von +200 VDC
[Gleich strom] zu 0 übergeht,
das Nockenelement 8 die Ruhestellung zu einem vierten Zeitpunkt
t4 mit einer zweiten Verzögerung
t4 – t3, angezeigt
durch 73 in 11.
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Ein symmetrischer Zustand, bei dem
die erste Verzögerung 72 gleich
der zweiten Verzögerung 73 ist,
stellt den bevorzugten Einstellungszustand zwischen dem Stellglied 18 und
dem entsprechenden Auswahlhebel 6 dar. Um die Position
einzustellen müssen
daher die Exzenterzapfen 64 (1)
und die Exzenterzapfen 88 (7)
gedreht werden, um möglichst
nahe an den vorgenannten symmetrischen Zustand heranzukommen.
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Das Verfahren des Einstellens der
Relativposition zwischen wenigstens einem Auswahlhebel 6 und
dem entsprechenden piezoelektrischen Stellglied 18 umfasst
die folgenden Schritte.
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Einen ersten Schritt, bei dem das
Stellglied 18 zu einem ersten Zeitpunkt t1 unter Strom
gesetzt wird, um den Hebel 6 aus der Ruhestellung in die
Arbeitsstellung zu bewegen; einen zweiten Schritt, bei dem eine
erste Verzögerung 72 zwischen
dem ersten Zeitpunkt t1 und einem zweiten Zeitpunkt t2, zu dem der
Hebel 6 die Arbeitsstellung erreicht, ermittelt wird; einen
dritten Schritt, bei dem das Stellglied 18 zu einem dritten
Zeitpunkt t3 deaktiviert wird, um den Hebel 6 aus der Arbeitsstellung
in die Ruhestellung zu bewegen; einem vierten Schritt, bei dem eine
zweite Verzögerung 73 zwischen
einem dritten Zeitpunkt t3 und einem vierten Zeitpunkt t4, zu dem
der Hebel 6 die Ruhestellung erreicht, ermittelt wird;
und einem fünften
Schritt, bei dem die Stellung des Stellglieds 18 in Bezug
auf den Hebel 6 so eingestellt wird, dass die erste Verzögerung 72 gleich
der zweiten Verzögerung 73 ist.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Auswahlvorrichtung 5 im
Vergleich zu bekannten Vorrichtungen werden durch die vorstehende
Beschreibung offensichtlich. Insbesondere verhindert die Einstellung
der Position der Stellglieder 18 in Bezug auf die Hebel 6 verschiedene
Positionsfehler, die durch Zusammenbau- und Herstellungstoleranzen
verursacht werden. Außerdem
räumt das
Verfahren der Einstellung durch das Ermitteln der Verzögerungen
des Stellglieds 18 die Notwendigkeit komplexer mechanischer
Messungen aus.
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Des weiteren ermöglicht die in 1 gezeigte Vorrichtung 5 die
Verwendung eines Standardverbinders 35 und vereinfacht
somit die elektrische Verbindung mit den Treiberschaltungen. Der
Adapter 32 zwischen den Stiften 38, 40, 41 der
Stellglieder 18 und den Stiften 46 des Verbinders 35 führt zu einer störungsfreien
Anbringung/Entfernung des Adapters 32 an/von der Vorrichtung 5,
und der Aufbau des Gehäuses 31 mit
dem Rahmen 13 und den beiden Wänden 26 und 28 führt zu einer
störungsfreien
Montage und Demontage der Stellglieder 18 und der Hebel 6, wobei
die Montage und Demontage einfach mittels eines Schraubendrehers
erfolgen kann.
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Selbstverständlich können bei der hier beschriebenen
Auswahlvorrichtung Veränderungen vorgenommen
werden, ohne jedoch vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Es können beispielsweise
Veränderungen
hinsichtlich des Abstands der Stifte 46 des Verbinders 35 oder
hinsichtlich der Anzahl der Hebel 6 und Stellglieder 18 im
Modul vorgenommen werden. Der Adapter 32 kann nur eine
gedruckte Leiterplatte aufweisen, die ihrerseits zwei Schaltkreise,
einen auf jeder Seite, und sowohl Durchführungen 48 als auch
Stifte 46 aufweisen kann. Das Festkörperrelais 91 der
Treiberschaltung 75 kann vom Transistortyp oder optoelektronisch sein.
Die Stellglieder 18 können
bei der Ausführungsform
gemäß den 1 bis 6 auch individuell eingestellt werden.
Schließlich
kann die Auswahlvorrichtung 5 für andere Arten von Maschinen
oder Ausstattungen, die Hochfrequenzsteuerungselementauswahl erfordern,
angewendet werden.