CZ20436U1 - Elektromagnetický převodník pro vyvolování činných elementů pletacího stroje - Google Patents

Description

Elektromagnetický převodník pro vyvolování činných elementů pletacího stroje

Oblast techniky

Technické řešení se týká elektromagnetického převodníku pro vyvolování činných elementů pletacího stroje, jako jsou pletací jehly a platiny za pomoci pružných vzorovacích stopperů a to s na okrouhlých a plochých pletacích strojích, opatřených elektronickým řídicím systémem. Dosavadní stav techniky

Pro vytváření nejrůznějších vazeb a vzorů v pletenině je na pletacích strojích nezbytné volit pletací jehly do různých činných poloh, z nichž jako nej základnější jsou poloha průběhová, chytová, uzavírací a zesilovací. Z historického pohledu pletací stroje vznikly jako stroje s čistě mechanic10 kým řízením a to včetně volby jehel do jednotlivých činných poloh.

V nej typičtějším uspořádání byl každé pletací jehle přiřazen vzorovací stopper, který byl opatřen celou řadou kolének. Každému kolénku vzorovacího stopperů byla přiřazena páčka ovládaná z mechanického paměťového zařízení, tak zvaného vzorovacího bubínku. Působením páčky na kolénko vzorovacího stopperů byla pletací jehla za pomoci vzorovacího stopperů volena do jedné z činných poloh. Mechanismů na podobném principu je známa celá řada a mají v podstatě jednu společnou a výraznou nevýhodu: jsou mimořádně složité a málo univerzální. Jejich přestavení na jiný pracovní program vyžadovalo značnou zručnost operatéra a vyřadilo pletací stroj na relativně dlouhou dobu z pracovního cyklu. Takže takto uspořádané pletací stroje byly ve své podstatě spíše jednoúčelová výrobní zařízení než univerzální automaty, proto v průběhu času se vývoj soustředil na uplatnění vzorovacích zařízení, která by byla ovladatelná z nemechanických paměťových prvků.

U jednoho ze známých mechanismů byl vzorovací bubínek a část páčkového mechanismu nahrazen elektromagnety, které přímo ovládaly páčky působící na kolénka vzorovacích stopperů. Elektromagnety byly ovládány přímo z elektronické paměti stroje. Pletací stroje tím z hlediska volby jehel do různých činných poloh nabyly charakter univerzálních a rychle přeprogramovatelných automatů. Hlavní nevýhodou těchto mechanismů však byla skutečnost, že mechanické zjednodušení stroje bylo pouze relativní, protože u některých typů pletacích strojů bylo nutno na vzorovacím stopperů požít až 16 vzorovacích kolének a tím pádem až 16 vzorovacích páček a elektromagnetů umístěných bezprostředně nad sebou. Rovněž je známo, že elektromagnet má

3o relativně omezenou pracovní frekvenci, takže pro dané uplatnění se to jevilo jako nevýhoda.

Snaha o zvýšení pracovní rychlosti pletacího stroje vedla k nahrazení elektromagnetů piezoelektrickými ovladači. Bylo sice dosaženo zvýšené pracovní rychlosti vůči elektromagnetům, avšak principielně se jedná o podobný mechanismus. Navíc se zde výraznějším způsobem projevilo vzájemné opotřebení kolének vzorovacích stopperů a páček vzorovacího zařízení.

Z výše uvedených důvodů byt následně vývoj zaměřen na mechanismy, jejichž pracovní rychlost by byla alespoň o řád vyšší, než je pracovní rychlost dříve popsaných zařízení. Ve svém důsledku to znamená, že na příklad skupinu 16 ti páček, každou z nich ovládanou samostatným elektromagnetem, je možné nahradit jedním jediným zařízením. Představuje to proto přímo radikální zjednodušení konstrukce pletacího stroje. Tato skupina mechanismů zpravidla využívá principu pružného vzorovacího stopperů, prostého vzorovacích kolének a speciálního elektromagnetického převodníku, přizpůsobeného na vyvolování těchto pružných vzorovacích stoperů. Podle známého stavu techniky existuje několik různých typů elektromagnetických převodníků pracujících na tomto principu.

Jedním z této skupiny elektromagnetických převodníků je zařízení tvořeno permanentním mag45 netem, k němuž jsou přiřazeny dva pólové nástavce. V každém pólovém nástavci je vytvořen zářez, v němž je uloženo jádro elektromagnetů. Permanentní magnet polarizuje oba pólové nástavce i jádro elektromagnetů a na vzduchové mezeře se vytváří magnetická síla, přidržující pružný stopper na pólových nástavcích. Vybuzením elektromagnetů tak, aby magnetický tok v

-1CZ 20436 Ul jádře elektromagnetu byl opačný, než magnetický tok vybuzený permanentním magnetem, dosáhne se nulového magnetického toku v zářezech obou pólových nástavců. V důsledku toho je v tomto místě nulová elektromagnetická síla a je umožněno, aby pružný vzorovací stopper svou pružností odskočil od pólových nástavců. Nevýhoda takto uspořádaného elektromagnetického převodníku je zejména ta skutečnost, že pružný vzorovací stopper alespoň v takové délce, jako je vzdálenost dvou pólových nástavců musí být tuhý (neohebný), což má za následek zvýšenou hmotnost a vysokou náročnost na přesnost seřízení jejich vzájemné polohy. Ve svém důsledku to znamená omezení pracovní rychlosti pletacího stroje.

Na dosažení zvýšené pracovní rychlosti byl vytvořen elektromagnetický převodník v podstatě předchozího typu, avšak v rozšířeném zářezu pólových nástavců má za sebou umístěny tři elektromagnety. Celkový čas, kdy je magnetický tok v pólových nástavcích nulový je tím podstatně delší než u jednoho elektromagnetu a pružný stopper může odskočit od pólových nástavců mnohem spolehlivěji. Nevýhodou tohoto typu elektromagnetického převodníku je nejenom vysoká výrobní složitost samotného převodníku, ale i způsob řízení tří sériově uspořádaných elektro15 magnetů. Rovněž nebyla odstraněna vysoká náročnost na přesnost seřízení vzájemné polohy převodníku a stopperu.

Je známo také konstrukční uspořádání elektromagnetu s jedním jediným pólovým nástavcem a elektromagnetem uloženým v dutině, vytvořené v tomto pólovém nástavci. Takto uspořádaný elektromagnetický převodník má hlavní výhodu v tom, že je podstatně zjednodušena vysoká náročnost na přesnost vzájemného seřízení převodníku a stopperu. Dále v tomto případě vzorovací stopper nemusí obsahovat tuhé, neohybné části, takže má podstatně nižší hmotnost a je podstatně rychlejší, než u předchozího typu. Jeho nevýhoda však spočívá však v tom, že magnetický tok v pólovém nástavci v místě dutiny vytvořené na uložení elektromagnetu vyvozovaný permanentním magnetem je nižší, než v ostatních částech pólového nástavce a zpravidla musí být kom25 penzován záporným magnetickým tokem v elektromagnetu.

Společnou nevýhodou všech známých typů elektromagnetických převodníků obsahujících kombinaci permanentního magnetu a elektromagnetu je relativně úzká pracovní charakteristika, to znamená, oblast kde se dosahuje nulového magnetického toku v zářezu pólového nástavce či nástavců je nedostatečná. Navíc tato oblast je výrazně ovlivňována okolními podmínkami, na příklad pracovní teplotou pletacího stroje.

Zejména z patentové literatury jsou známé i jiné elektromagnetické převodníky, které jsou vytvořené bez permanentního magnetu. Jsou to převodníky vytvořené na příklad jenom samotným elektromagnetem, popřípadě pracující na jiném principu, na příklad s využitím piezoelektrického či magnetostrikčního jevu. V praxi jsou málo známé a nejsou běžně rozšířené.

Podstata technického řešení

Úkolem technického řešení je navrhnout elektromagnetický převodník nového typu, který bude výrobně jednoduchý, v praxi bude snadno uplatnitelný a bude mít širokou pracovní charakteristiku s malým negativním vlivem pracovního prostředí, na příklad teplotou okolí.

Toho se značnou mírou dosáhne elektromagnetickým převodníkem podle navrhovaného technic40 kého řešení, jehož podstata spočívá v tom, že aktivní pólový nástavec permanentního magnetu obsahuje alespoň jednu feromagnetickou vložku zasahující do přídržné hrany, přičemž tato feromagnetická vložka je magneticky odizolována jak od aktivního pólového nástavce, tak í od jádra elektromagnetu. Hlavní výhodou tohoto technického řešení je skutečnost, že feromagnetická vložka na rozdíl od stávajícího stavu techniky není součástí magnetického obvodu elektromag45 netu. Magnetický tok vytvořený elektromagnetem tak nikdy neprochází touto feromagnetickou vložkou a jeho intenzita, jakmile dosáhne minimální nutné hladiny, má za následek zrušení přídržné magnetické síly mezi feromagnetickou vložkou a pružným stopperem i při mnohonásobném překročení minimální nutné hladiny.

Jestliže aktivní pólový nástavec permanentního magnetu v půdorysném pohledu má tvar obdélníku, je to výhodné zejména proto, že je snadno aplikovatelný na ploché pletací stroje.

Když v aktivním pólovém nástavci permanentního magnetuje vytvořena množina feromagnetických vložek, projeví se to s výhodou zejména v tom případě, když v daném pletacím systému je požadováno volit činné elementy současně do více pracovních poloh při zachování konstrukční jednoduchosti.

Aby elektromagnetický převodník byl aplikovatelný na okrouhlé pletací stroje je výhodné, aby v půdorysném pohledu byl vytvořen ve tvaru prstence.

Když u elektromagnetického převodníku prstencového tvaru je feromagnetická vložka aktivního pólového nástavce vytvořena na vnějším obvodě prstence, je to výhodné zejména proto, že elektromagnetický převodník je možno uložit v prostoru pod jehelním válcem a pletací stroj je tím mimořádně kompaktní.

Když u elektromagnetického převodníku prstencového tvaru je feromagnetická vložka aktivního pólového nástavce vytvořena na vnitřním obvodě prstence, je to výhodné zejména proto, že elektromagnetický převodník je možno uspořádat na průměru podstatně větším, než je průměr, na kterém jsou uloženy pletací jehly, což je velmi důležité zejména u pletacích strojů velmi jemného dělení (28-34 E).

Jestliže u elektromagnetického převodníku prstencového tvaru je na aktivním pólovém nástavci permanentního magnetu vytvořena množina feromagnetických vložek, je to výhodné zejména proto, že při zachování konstrukční jednoduchosti je možno dosáhnout opakované volby činných elementů a to v tom že pracovním systému pletacího stroje.

Aby bylo dosaženo vysoké životnosti elektromagnetického převodníku, je výhodné opatřit přídržnou hranu aktivního pólového nástavce a feromagnetické vložky diamagnetickým nebo nemagnetickým otěru vzdorným povlakem.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení navrhovaného technického řešení je zobrazeno na výkresech, kde na obrázku 1 se nachází řez elektromagnetickým převodníkem, na obrázku 2 je půdorysný pohled na tento převodník s aktivním pólovým nástavcem obdélníkového tvaru, obrázek 3 zobrazuje převodník se dvěma feromagnetickými vložkami a dvěma elektromagnety, na obrázku 4 je zobraze30 no příkladné provedení převodníku ve tvaru prstence s feromagnetickými vložkami na vnějším obvodě a na obrázku 5 je znázorněn tentýž převodník s feromagnetickými vložkami na vnitřním obvodě prstence, kdežto obrázek 6 zobrazuje řez prstencem v místě elektromagnetů a feromagnetické vložky.

Příklady provedení

Elektromagnetický převodník je v vjednom z příkladných provedení zobrazených na obrázku 1 a 2 tvořen permanentním magnetem 1 s dvěma magnetickými póly 1,1 a 1,2, přičemž je nepodstatné, zda na příklad magnetický pól Lije severní anebo jižní magnetický pól. Ke každému z magnetických pólů Li, 1.2 je přiřazen samostatný pólový nástavec 2.1, 2.2. Magnetickému pólu Li je v příkladném provedení přiřazen aktivní pólový nástavec 2.1. kdežto magnetickému pólu 1.2 je naopak přirazen pasivní pólový nástavec 2.2. Aktivní pólový nástavec 2.1 je ve své podstatě rovinný útvar, který na jedné své straně má vytvořenou přídržnou hranu 3, která přichází do styku s pružnými vzorovacími stoppery 4. V aktivním pólovém nástavci 2.1 permanentního magnetu i je vytvořena alespoň jedna feromagnetická vložka 5, zasahující do přídržné hrany 3 a oddělená od aktivního pólového nástavce 2.1 magnetickým izolantem 6. Vzhledem k přídržné hraně

3 na protilehlé straně aktivního pólového nástavce 2.1 se nachází koncová hrana 7. Nemá žádný funkční význam, pouze určuje geometrické rozměry aktivního pólového nástavce 23- V prostoru mezi feromagnetickou vložkou 5 a koncovou hranou 7 aktivního pólového nástavce je uložen

-3CZ 20436 Ul elektromagnet 8. Elektromagnet 8 sestává z jádra 9, cívky 10, kostry Π. a přívodních vodičů 12. Část 94 jádra 9 leží v rovině aktivního pólového nástavce 2.1. je však od něho magneticky odizolována izolantem 43, rovněž tak je magneticky odizolována od feromagnetické vložky 5 tím samým izolantem 13, Pružný vzorovací stopper 4, který je známý ze stávajícího stavu techniky a s může být jakéhokoliv provedení, má dvě činné polohy a to polohu 4.1, když je přidržován na přídržné hraně 3 aktivního pólového nástavce 2.1 a polohu 4.2. do které svou pružnou sílou odskočil od přídržné hrany 3. Pasivní pólový nástavec 2.2 přiložený k magnetickému pólu 1.2 permanentního magnetu I má ve své části přiléhající k přídržné hraně 3 aktivního pólového nástavce 2.1 vytvořen ohyb 14, jehož úkolem je koncentrovat magnetický tok permanentního magnetu ίο 1 do blízkosti přídržné hrany 3. Destička 15 uložená mezi ohybem 14 pasivního pólového nástavce 2.2 a aktivním pólovým nástavcem 2.1 nemá žádný funkční význam, slouží pouze k zamezení vniknutí mazacího média do vnitřních dutin elektromagnetického převodníku. Otvory 16 slouží k upevnění elektromagnetického převodníku na pletací stroj a nemají jiný funkční význam,

Jiné příkladné provedení elektromagnetického převodníku zobrazuje obrázek 3. V tomto provedení jsou v aktivním pólovém nástavci 2,1 na jeho přídržné hraně 3 uspořádány dvě po sobě jdoucí feromagnetické vložky 5 a 5.1 a každé feromagnetické vložce 5, 5.1 je přiřazen samostatný elektromagnet 8, 8.1.

Příkladná provedení elektromagnetického převodníku zobrazená na obrázcích 1, 2, a 3 jsou cha20 rakterizována přímkovou přídržnou hranou 3, jsou proto obzvláště vhodná pro ploché pletací stroje. Protože přídržná hrana 3 nemusí být jenom přímková, ale může být vytvořena na příklad i ve tvaru oblouku. Tím je navrhované technické řešení snadno aplikovatelné i na okrouhlé pletací stroje.

Jedno z příkladných provedeni aplikace elektromagnetického převodníku na okrouhlý pletací stroj je zobrazeno na obrázku 4. V tomto příkladném provedení je elektromagnetický převodník vytvořen ve tvaru prstence s přídržnou hranou 3 na jeho vnějším obvodě 17. Příkladné provedení je výhodné k ovládání pružného vzorovacího stopperu známého na příklad ze spisů US 5 664 442, popřípadě US 5 669 249. Jak je z obrázku 4 patrné, je v tomto příkladném provedení na aktivním pólovém nástavci 2.1 umístěno celkově 14 elektromagnetů 8.1 až 8.14, což umož30 ňuje vytvořit maloprůměrový pletací stroj nejméně se čtrnácti různými dráhami pro pletací jehly.

Další z možných příkladných provedení je zobrazeno na obrázku 5. Rovněž v tomto příkladném provedení se jedná o elektromagnetický převodník ve tvaru prstence, na rozdíl od varianty zobrazené na obrázku 4 má však přídržnou hranu 3 vytvořenou na vnitřním obvodě 18 aktivního pólového nástavce 2.1. Toto příkladné provedení je s výhodou možné použít k volbě pružných vzoro35 vacích stopperu známých na příklad ze spisu AO 224 195 (CZ).

Z řezu elektromagnetického převodníku ve tvaru prstence v místě uložení elektromagnetů zobrazeného na obrázku 6 je vidět, že na rozdíl od obrázku 1 je cívka 10 elektromagnetů 8 v tomto příkladě umístěna vertikálně, nikoliv horizontálně, jako je to na obrázku 1. Toto jiné uspořádání je výhradně otázka prostorových záležitostí, neovlivňuje funkčnost zařízení a slouží pouze k poukázání na velkou variabilitu navrhovaného konstrukčního řešení.

Aby bylo dosaženo dlouhé životnosti a vysoké otěru vzdomosti, je možno alespoň povrch pridržné hrany 3 opatřit povlakem z otěru vzdorného diamagnetického (nemagnetického) materiálu, jako jsou na příklad nitrid titanu, nitrid chrómu, popřípadě chrómu, safíru, diamantu a tak podobně.

Elektromagnetický převodník podle navrhovaného technického řešení pracuje takto:

Známým účinkem permanentního magnetu 1 jsou aktivní pólový nástavec 2.1 a pasivní pólový nástavec 2.2. jež jsou umístěny na magnetických pólech 1.1 a 1.2 magneticky polarizovány. Od permanentního magnetu 1 je současně polarizována rovněž feromagnetická vložka 5, a to na stejnou úroveň, na jakou je polarizován aktivní pólový nástavec 24. V důsledku toho v blízkosti přídržné hrany 3 aktivního pólového nástavce 2.1 a feromagnetické vložky 5 vzniká přídržná magnetická síla působící na pružné vzorovací stoppery 4 Neznázorněným mechanickým zařízením pletacího stroje je pružný vzorovací stopper 4 při otáčení jehelního válce, popřípadě při pohybu lůžka plochého pletacího stroje přiveden k doteku s přídržnou hranou 3 aktivního pólového nástavce 2.1 z polohy 4.2 do polohy 4,1 a v této poloze 4.1 je zadržen magnetickou sílou, jež působí proti mechanické síle pružného vzorovacího stopperu 4. V případě, že je požadováno přemístit pružný vzorovací stoper z polohy 4.1 do polohy 42, je přiveden proudový impuls do cívky 10, čímž se v jádře 9 elektromagnetu 8 dočasně vytvoří magnetický tok. Za předpokladu, že magnetický tok v jádře 9 elektromagnetu 8 je opačný magnetickému toku vyvozeného permanentním magnetem 1, tyto magnetické toky se v části 9.1 jádra 9 elektromagnetu vzájemně vylo nulují a feromagnetická vložka 5 zasahující do přídržné hrany 3 zůstane bez magnetické polarizace od permanentního magnetu 1. Tím dočasně dojde ke zrušení magnetické síly na feromagnetické vložce 5 a pružný vzorovací stopper 4 svou pružnou mechanickou sílou odskočí od feromagnetické vložky 5 a samočinně se přemístí z polohy 4.1 do polohy 42. Tím, že feromagnetická vložka 5 a jádro 9 elektromagnetu 8 jsou od aktivního pólového nástavce magneticky odizolo15 vány magnetickými izolanty 6 a 13, magnetický tok indukovaný cívkou 10 elektromagnetu 8 zruší magnetickou polarizaci od permanentního magnetu jenom a výhradně v úseku feromagnetické vložky 5, takže následně dojde k odskoku od přídržné hrany 3 jenom toho pružného vzorovacího stopperu 4, který se bezprostředně nachází v prostoru feromagnetické vložky 5 a pružné stoppery 4 nacházející se mimi oblast této feromagnetické vložky 5 nejsou nijak ovlivněny.

Jak vyplývá z popisu funkce elektromagnetického převodníku podle navrhovaného technického řešení, ke zrušení přídržné magnetické síly na feromagnetické vložce 5 aktivního pólového nástavce 2.1 nedochází přímým průchodem magnetického toku vyvozovaného cívkou 10 elektromagnetu 8 touto feromagnetickou vložkou 5, jako je tomu u známého stavu techniky, ale pouze zabráněním průchodu magnetického toku permanentního magnetu 1_ touto feromagnetickou vlož25 kou 5 magnetickým tokem uzavřeným v jádru 9 elektromagnetu. Takže i kdyby magnetický tok vyvozovaný cívkou 10 elektromagnetu 8 byl několikanásobně intenzivnější, než je magnetický tok od permanentního magnetu 1, neovlivní to úroveň magnetické polarizace feromagnetické vložky 5, protože magnetický tok vyvozovaný cívkou 10 elektromagnetu 8 jí neprochází. V tom spočívá novost navrhovaného technického řešení a současně i jeho největší výhoda. Další velká výhoda spočívá v tom, že pružný vzorovací stopper 4 postačuje uvést do kontaktu pouze s jednou jedinou přídržnou hranou 3 aktivního pólového nástavce 2.1, což podstatně zjednodušuje proces seřízení vzájemné polohy pružného vzorovacího stopperu a elektromagnetického převodníku. Průmyslová využitelnost

Návrh technického řešení je průmyslově využitelný při stavbě nových plochých či okrouhlých pletacích strojů, popřípadě při rekonstrukci pletacích strojů vyrobených podle stávajícího a známého stavu techniky.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Elektromagnetický převodník pro elektronicky řízené okrouhlé a ploché pletací stroje na vyvolování jejich činných elementů, jako jsou pletací jehly a platiny za pomoci jim přiřazených

   40 pružných vzorovacích stopperu, sestávající alespoň z jednoho permanentního magnetu, alespoň z jednoho pólového nástavce permanentního magnetu a alespoň z jednoho elektromagnetu, vyznačující se tím, že aktivní pólový nástavec (2.1) permanentního magnetu (1) obsahuje alespoň jednu feromagnetickou vložku (5) zasahující do přídržné hrany (3) aktivního pólového nástavce (2.1), přičemž tato feromagnetická vložka (5) je magneticky odizolována jak od aktiv45 ního pólového nástavce (2.1), tak i od jádra (9) elektromagnetu (8).

   -5CZ 20436 Ul
2. 2. Elektromagnetický převodník podle nároku 1, vyznačující se tím, že aktivní pólový nástavec (2.1) permanentního magnetu (1) v půdorysném pohledu má tvar obdélníku.
3. 3. Elektromagnetický převodník podle nároku 2, vyznačující se tím, že v aktivním pólovém nástavci (2.1) permanentního magnetu (1) je vytvořena množina feromagnetických

   5 vložek (5).
4. 4. Elektromagnetický převodník podle nároku 1, vyznačující se tím, že aktivní pólový nástavec (2.1) permanentního magnetu (1) v půdorysném pohledu má tvar prstence.
5. 5. Elektromagnetický převodník podle nároku 4, vyznačující se tím, že aktivní pólový nástavec (2.1) permanentního magnetu (1) má feromagnetickou vložku (5) vytvořenou na i o svém vněj ším obvodě (17).
6. 6. Elektromagnetický převodník podle nároku 4, vyznačující se tím, že aktivní pólový nástavec (2.1) permanentního magnetu (1) má feromagnetickou vložku (5) vytvořenou na svém vnitřním obvodě (18).
7. 7. Elektromagnetický převodník podle nároků 4až6, vyznačující se tím, že na 15 aktivním pólovém nástavci (2.1) permanentního magnetu (1) je vytvořena množina feromagnetických vložek (5).
8. 8. Elektromagnetický převodník podle nároků laž7, vyznačující se tím, že přídržná hrana (3) aktivního pólového nástavce (2.1) permanentního magnetu (1) a feromagnetické vložky (5) je opatřena diamagnetickým nebo nemagnetickým otěru vzdorným povlakem.