Fachgebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet des Trennens von fadenförmigem Gut. Sie betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen, vorzugsweise längsbewegten Körpers gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Ihr bevorzugter Einsatz ist in Garnreinigern, wie sie zur Überwachung und Gewährleistung der Garnqualität auf Spinn- oder Spulmaschinen üblich sind.
Stand der Technik
[0002] Aus der WO-00/06 479 A1 ist beispielsweise eine gattungsgemässe Schneidvorrichtung bekannt, bei der, wie auch bei bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art, ein senkrecht zur Längsrichtung des längsbewegten fadenförmigen Körpers hin und her bewegbares Schneidmesser vorgesehen ist, das mit einer feststehenden Gegenhaltung zusammenwirkt. Zum Schneiden des längsbewegten fadenförmigen Körpers wird das Schneidmesser auf die Gegenhaltung zu bewegt, bis es auf die Gegenhaltung aufprallt. Dadurch wird ein Schnitt im Körper bewirkt. Dann wird das Schneidmesser in seine Ausgangslage zurück bewegt, wo es verharrt, bis ein neuer Schnitt fällig wird. Solche Schneidvorrichtungen sind insbesondere in der Textilindustrie sehr verbreitet und zum Schneiden von Garnen, Vorgarnen, Bändern usw. vorgesehen.
Sie werden in automatischen Vorrichtungen zur Überwachung und Gewährleistung der Garnqualität, so genannten Garnreinigern, eingebaut.
[0003] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schneidvorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik, etwa der WO-00/06 479 A1, bekannt ist, wie sie aber auch gemäss der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein kann. Die Schneidvorrichtung beinhaltet einen Träger 1. Ein Rückschlussjoch 2, eine zylindrische Tauchspule 3 und ein zylindrischer, entlang seiner Längsachse beweglicher Tauchanker 4 bilden einen Antrieb für einen Messerhalter 5 und so auch für ein Schneidmesser 6. Eine Gegenhaltung oder ein Amboss 7 ist im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 als ein Teil des Trägers 1 ausgebildet. Der Amboss 7 weist eine gehärtete Fläche 8 auf, vor der ein längsbewegter fadenförmiger Körper 9, wie hier beispielsweise ein Garn, in Richtung eines Pfeils 90 vorbeibewegt wird.
Am Träger 1 erkennt man Teile von zwei Schraubverbindungen 11 und 12, über welche die Vorrichtung beispielsweise auf einer Textilmaschine wie einer Spinn- oder Spulmaschine befestigt werden kann. Das Schneidmesser 6 ist vorzugsweise fest mit dem Messerhalter 5 verbunden, der seinerseits hier über eine lösbare formschlüssige Verbindung 51 mit einem Stössel, der einen Fortsatz des Tauchankers 4 bildet, verbunden ist. Es ist an sich bekannt, und deshalb hier nicht näher dargestellt, dass die Tauchspule 3 Windungen aufweist, die über Leitungen an eine in dieser Figur nicht gezeigte Steuerschaltung angeschlossen sind, über die die Tauchspule 3 angesteuert wird, um das Schneidmesser 6 zu betätigen.
[0004] In Fig. 2 sind wesentliche Teile der Schneidvorrichtung von Fig. 1dargestellt. Die Ansicht ist eine andere als in Fig. 1: Während in Fig. 1 eine Ansicht von links vorn abgebildet ist, zeigt Fig. 2 eine Ansicht von rechts hinten. Ausserdem ist die Ansicht von Fig. 2teilweise offen gelegt; insbesondere ist die Tauchspule 3 nicht eingezeichnet, so dass ein Blick in den von der Tauchspule 3 umschlossenen Innenraum freigegeben ist. Ein vorderes Ende 41 des Tauchankers 4 ist konisch ausgebildet und kann von einem entsprechend komplementär ausgebildeten, zylindrischen, entlang einer Längsachse ausgerichteten Aufnahmestück 21 des Rückschlussjochs 2 aufgenommen werden.
Der Tauchanker 4 setzt sich in einem Stössel 43 fort, der vorn aus dem Rückschlussjoch 2 herausragt und den Messerhalter 5 sowie das Schneidmesser 6 (in Fig. 2 der Einfachheit halber nicht eingezeichnet) trägt. Der Stössel 43 hat eine rein mechanische Funktion; er darf nicht aus einem ferromagnetischen Material bestehen, um die weiter unten beschriebene magnetische Wirkungsweise des Systems nicht zu stören. Zu erkennen ist auch ein Teil einer Rückholfeder 49, die während der Schneidbewegung gespannt wird und nach dem Schneidvorgang den Tauchanker 4 wieder in die in Fig. 2dargestellte Ausgangslage drückt.
[0005] Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Schneidvorrichtung, die in Fig. 2 perspektivisch dargestellt ist. Einander entsprechende Teile werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und brauchen hier nicht nochmals erklärt zu werden. Eine Längsachse des Tauchankers 4 ist mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet.
[0006] Fig. 4 zeigt eine Ansicht der Schneidvorrichtung, die in Fig. 2perspektivisch dargestellt ist, von hinten. Gut erkennbar sind in dieser Ansicht der kreisrunde Querschnitt des Tauchankers 4 und eine zu seiner Aufnahme passend kreisrund ausgebildete Aufnahmebohrung 22 im Rückschlussjoch 2.
[0007] Um einen längsbewegten fadenförmigen Körper 9 (Fig. 1) zu reinigen, d.h. so zu schneiden, dass fehlerhafte Teile daraus entfernt werden, wird ein Schnitt erzeugt, für den das Schneidmesser 6 möglichst schnell und mit genügend Kraft oder hoher kinetischer Energie auf die Gegenhaltung oder den Amboss 7 zu bewegt wird. Der fadenförmige Körper 9 wird dabei zwischen Schneidmesser 6 und Amboss 7 auf der Fläche 8 eingeklemmt und vom Schneidmesser 6 durchgetrennt. Der Antrieb der Schneidvorrichtung beruht auf dem Prinzip der magnetischen Reluktanz. Der Tauchanker 4 (Fig. 2-4) und das Rückschlussjoch 2 bestehen jeweils aus einem ferromagnetischen Material. Sie bilden zusammen einen ferromagnetischen Kern, der teilweise von der Tauchspule 3 umschlossen ist.
In der Ausgangsposition befindet sich eine Lücke 44 zwischen dem vorderen Ende 41 des Tauchankers 4 und dem hinteren Ende des Aufnahmestücks 21. Zum Auslösen des Schneidvorgangs wird die Tauchspule 3 bestromt, wodurch in jedem der beiden C-förmigen Bügel des Rückschlussjochs 2 ein geschlossenes Magnetfeld erzeugt wird. Die magnetische Feldenergie des Systems ist umso kleiner, je kleiner die Lücke 44 ist. Das System tendiert zur Minimierung seiner magnetischen Feldenergie und somit zu einer Verringerung der Lücke 44, so dass der Tauchanker 4 zum Aufnahmestück 21 hin beschleunigt wird. Diese Beschleunigung bewirkt den Schnitt. Nach dem Schnitt kann der Tauchanker 4 durch die Rückholfeder 49 in die Ausgangslage zurück gebracht werden.
[0008] Gemäss der WO-00/06 479 A1 hat der Tauchanker 4 die Form eines Kreiszylinders, und das Rückschlussjoch 2 ist spiegelsymmetrisch bezüglich einer horizontalen Ebene, welche die Tauchankerachse 40 beinhaltet, aufgebaut. Die Spiegelsymmetrie des Systems hat den Vorteil, dass keine vertikalen Kräfte, die zu Reibung und Verschleiss führen würden, auf den Tauchanker 4 wirken. Ihr Nachteil ist, dass das Rückschlussjoch 2 viel Platz einnimmt. Ein geringer Platzbedarf ist aber gerade für Garnreiniger, die in Spinn- oder Spulmaschinen eingebaut werden müssen, ein wichtiges Erfordernis.
[0009] Ein weiterer Nachteil der aus der WO-00/06 479 A1 bekannten Schneidvorrichtung ist darin zu sehen, dass die Kraft, welche den Tauchanker 4 beschleunigt, stark von der Länge L der Lücke 44 abhängt (nämlich näherungsweise zum inversen Quadrat der Lückenlänge L proportional ist). Am Anfang der Beschleunigung, bei grosser Lücke 44, ist die Kraft sehr klein und bleibt lange Zeit klein. Erst in einer kurzen Endphase der Bewegung, bei kleiner Lücke 44, wirkt eine grosse Kraft auf den Tauchanker 4. Diese Abhängigkeit der Kraft von der Lückenlänge L hat eine relativ langsame Beschleunigung des Tauchankers 4 und damit eine Ineffizienz des Systems zur Folge. Die Beschleunigung kann durch die Anordnung einer Rückholfeder 49 noch vermindert werden, wenn diese mit zunehmender Auslenkung des Tauchankers 4 immer stärker vorgespannt wird.
Um den Tauchanker 4 stark beschleunigen zu können, werden im Tauchanker 4 und im Rückschlussjoch 2 hohe Magnetfeldspitzen erzeugt, die aber nur in einem kurzen Bereich des Hubes des Tauchankers 4 ihre volle Wirkung entfalten können. Auf solche Magnetfeldspitzen müssen der Tauchanker 4 und das Rückschlussjoch 2 ausgelegt sein, was wiederum zu einer unnötig grossen Dimensionierung führt.
Darstellung der Erfindung
[0010] Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schneidvorrichtung zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist. Die Schneidvorrichtung soll insbesondere platzsparender als die aus dem Stand der Technik bekannten Schneidvorrichtungen sein. Ausserdem soll das Schneidmesser schneller und effizienter beschleunigt werden.
[0011] Diese und andere Aufgaben werden durch die Schneidvorrichtung gelöst, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Ebenfalls beansprucht ist eine Garnreinigungsvorrichtung, welche die erfindungsgemässe Schneidvorrichtung beinhaltet.
[0012] Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers beinhaltet ein ortsfestes Element und ein bewegliches, mit einem Antrieb versehenes Element, deren Zusammenwirken einen Schnitt im fadenförmigen Körper verursacht. Der Antrieb weist eine Tauchspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes sowie ein ortsfestes Rückschlussjoch und einen in einer Aufnahmebohrung im Rückschlussjoch beweglich gelagerten, mit dem beweglichen Element wirkverbundenen Tauchanker auf. Die Tauchspule, das Rückschlussjoch und der Tauchanker sind derart beschaffen und in Bezug aufeinander angeordnet, dass das Magnetfeld geschlossen ist und im Wesentlichen im Tauchanker und im Rückschlussjoch verläuft.
Die Aufnahmebohrung und der von ihr aufgenommene Querschnitt des Tauchankers sind derart unterschiedlich geformt, dass ein Spalt zwischen dem Rückschlussjoch und dem Tauchanker eine entlang dem Umfang des Tauchankers nicht konstante Breite aufweist. Der Spalt ist derart gestaltet, dass sich alle radial auf den Tauchanker wirkenden magnetischen Kräfte gegenseitig aufheben. Dies hat den Vorteil, dass das Rückschlussjoch asymmetrisch, z.B. C-förmig oder U-förmig, gestaltet werden kann, ohne dass dadurch asymmetrische Kräfte entstünden. Dadurch kann gegenüber dem Stand der Technik viel Platz eingespart werden.
[0013] Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers beinhaltet ein ortsfestes Element und ein bewegliches, mit einem Antrieb versehenes Element, deren Zusammenwirken einen Schnitt im fadenförmigen Körper verursacht. Der Antrieb weist eine Tauchspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes sowie ein ortsfestes Rückschlussjoch und einen in einer Aufnahmebohrung im Rückschlussjoch beweglich gelagerten, mit dem beweglichen Element wirkverbundenen Tauchanker auf. Die Tauchspule, das Rückschlussjoch und der Tauchanker sind derart beschaffen und in Bezug aufeinander angeordnet, dass das Magnetfeld geschlossen ist und im Wesentlichen im Tauchanker und im Rückschlussjoch verläuft.
Der Tauchanker ist bezüglich des Rückschlussjochs derart angeordnet, dass eine während der gesamten Bewegung des Tauchankers konstante Kraft auf den Tauchanker ausgeübt wird. Dadurch erreicht man eine grössere Beschleunigung in der Anfangsphase der Bewegung und insgesamt eine kürzere Reaktionszeit.
[0014] Eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden eines fadenförmigen Körpers beinhaltet ein ortsfestes Element und ein bewegliches, mit einem Antrieb versehenes Element, deren Zusammenwirken einen Schnitt im fadenförmigen Körper verursacht. Der Antrieb weist eine Tauchspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes und einen beweglich gelagerten, mit dem beweglichen Element wirkverbundenen Tauchanker auf. Mindestens ein Magnet ist auf dem Tauchanker befestigt, welcher Magnet mit dem von der Tauchspule erzeugten Magnetfeld zusammenwirkt. Die zwischen dem Magneten und der Tauchspule erzeugten Kräfte beschleunigen den Tauchanker und somit das bewegliche Element, können in der Anfangsphase und/oder in der Endphase der Schneidbewegung hohe Beschleunigungskräfte erreicht werden.
Die zwischen dem Magneten und der Tauchspule erzeugte Kraft kann eine Zusatzkraft sein, welche die oben beschriebene, durch die Tauchspule auf den Tauchanker bereits ausgeübte Kraft ergänzt oder unterstützt. Dadurch können vor allem in der Anfangsphase und/oder in der Endphase der Schneidbewegung hohe Beschleunigungskräfte erreicht werden. Trotzdem kann der Tauchanker für insgesamt kleinere Kräfte ausgelegt werden, denn die gebotene gleichmässige Kraftentfaltung über den ganzen Hub des Tauchankers erlaubt es, den Tauchanker auch dann stark zu beschleunigen, wenn auf ausgeprägte Magnetfeldspitzen verzichtet wird. Alternativ kann aber die zwischen dem Magneten und der Tauchspule erzeugte Kraft als einzige Beschleunigungskraft für die zum Schneiden benötigte Beschleunigung des beweglichen Elementes verantwortlich sein.
[0015] Das bewegliche Element kann ein Schneidmesser sein und das ortsfeste Element ein Amboss, oder umgekehrt. Der Vorteil eines beweglichen Amboss kann darin bestehen, dass der Amboss - im Gegensatz zu einem beweglichen Schneidmesser - nicht verdrehfest geführt zu werden braucht und die Vorrichtung somit einfacher gestaltet werden kann.
[0016] Die erfindungsgemässe Garnreinigungsvorrichtung beinhaltet eine Messeinheit für mindestens einen Parameter eines längsbewegten Garns und eine von der Messeinheit gesteuerte Schneidvorrichtung zum Schneiden des Garns. Die Schneidvorrichtung ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung, wie sie oben diskutiert wurde und nachfolgend näher erläutert wird.
Aufzählung der Zeichnungen
[0017] Im Folgenden wird die Erfindung und zum Vergleich auch der Stand der Technik mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
<tb>Fig. 1<sep>zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schneidvorrichtung gemäss dem Stand der Technik oder gemäss der vorliegenden Erfindung.
<tb>Fig. 2, 3 und 4<sep>zeigen Teile einer Schneidvorrichtung gemäss dem Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht, im Längsschnitt bzw. in einer Ansicht von hinten.
<tb>Fig. 5, 6 und 7<sep>zeigen Teile einer erfindungsgemässen Schneidvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, im Längsschnitt bzw. in einer Ansicht von hinten.
<tb>Fig. 8<sep>zeigt weitere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung in einer Ansicht von hinten.
<tb>Fig. 9<sep>zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung mit konstanter Beschleunigungskraft.
<tb>Fig. 10 und 11<sep>zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung mit Dauermagnet in einer perspektivischen Ansicht bzw. im Längsschnitt.
<tb>Fig. 12 und 13<sep>zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung mit Dauermagneten in einer perspektivischen Ansicht bzw. im Längsschnitt.
<tb>Fig. 14, 15 und 16<sep>zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung mit Dauermagneten im Längsschnitt.
Ausführung der Erfindung
[0018] Die Fig. 5-7 zeigen wesentliche Teile einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung in Ansichten, die denjenigen der Fig. 1-4entsprechen. Viele Elemente und Funktionen sind analog zu denjenigen des anhand der Fig. 2-4diskutierten Stands der Technik und werden hier nicht mehr ausführlich erklärt. Einander in ihrer Funktion entsprechende Elemente werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei die Bezugszeichen in den Fig. 2-4mit einem Apostroph versehen sind, um anzuzeigen, dass es sich um Stand der Technik handelt. Sofern es sich um solche analogen Elemente handelt, erläutert also die Beschreibung der Fig. 2-4 auch Elemente der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung.
Weitere Elemente der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung, wie etwa der Messerhalter 5, das Schneidmesser 6 oder der Amboss 7 sind aus dem Stand der Technik bekannt und können direkt übernommen werden, z.B. aus der Schneidvorrichtung von Fig. 1.
[0019] Der Antrieb der erfindungsgemässen Schneidvorrichtung beruht, wie beim Stand der Technik, auf dem Prinzip der magnetischen Reluktanz. Zu diesem Zweck beinhaltet die erfindungsgemässe Schneidvorrichtung einen entlang seiner Längsachse 40 beweglichen Tauchanker 4, ein Rückschlussjoch 2 und eine Tauchspule 3. Ein vorderes Ende 41 des Tauchankers 4 ist keilförmig ausgebildet und kann von einem passend komplementär ausgebildeten Aufnahmestück 21 des Rückschlussjochs 2 aufgenommen werden. Der Tauchanker 4 setzt sich nach vorn in einem Stössel 43 fort, der aus dem Rückschlussjoch 2 herausragt und an dem ein (in Fig. 5-7 nicht dargestelltes) Schneidmesser 6 befestigt sein kann. Tauchanker 4 und Rückschlussjoch 2 bestehen vorzugsweise jeweils aus einem ferromagnetischen Material, während das Material des Stössels 43 nicht ferromagnetisch ist.
[0020] Im Gegensatz zum Stand der Technik sind bei der erfindungsgemässen Vorrichtung der Tauchanker 4 und die ihn aufnehmende hintere Aufnahmebohrung 22 im Rückschlussjoch 2 nicht vollständig zueinander komplementär ausgebildet, was in der Fig. 7 besonders gut sichtbar ist. Der Spalt zwischen dem Rückschlussjoch 2 und dem Tauchanker 4 weist eine entlang dem Umfang des Tauchankers 4 nicht konstante Breite auf. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5-7bildet der Querschnitt des Tauchankers 4 ein Rechteck, dessen vertikal verlaufende Seiten länger, z.B. zwei- bis achtmal so lang, sind wie dessen horizontal verlaufende Seiten. Die Querschnittfläche wird vorzugsweise etwa gleich gewählt wie beim kreiszylindrischen Tauchanker 4 gemäss dem Stand der Technik, so dass die magnetischen Eigenschaften ungefähr dieselben sind.
Der Querschnitt der hinteren Aufnahmebohrung 22 ist oval, so dass entlang der seitlichen, langen Seiten des Tauchankers 4 möglichst schmale Spalte 23, bei den kurzen Seiten jedoch breite Spalte 24 entstehen. Durch diese inhomogene Dimensionierung der Spalte 23, 24 wird ein inhomogener Übertritt des Magnetfeldes vom Rückschlussjoch 2 in den Tauchanker 4 (bzw. umgekehrt) erreicht. Die magnetische Flussdichte ist an den langen Seiten des Tauchankers 4 gross, an den kurzen Seiten hingegen verschwindend klein. Daher wirken keine vertikalen Kräfte auf den Tauchanker 4. Mit anderen Worten: Der Spalt zwischen dem Rückschlussjoch 2 und dem Tauchanker 4 ist derart gestaltet, dass sich alle radial auf den Tauchanker 4 wirkenden magnetischen Kräfte gegenseitig aufheben.
Dies hat den Vorteil, dass das Rückschlussjoch 2 in vertikaler Richtung, d.h. bezüglich einer horizontalen Ebene, welche die Längsachse 40 des Tauchankers 4 beinhaltet, asymmetrisch gestaltet werden kann, ohne dass dadurch asymmetrische vertikale Kräfte entstünden. Die Asymmetrie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5-7besteht darin, dass der untere Bügel des Rückschlussjoches weggelassen wurde. Dadurch kann gegenüber dem Stand der Technik (vgl. Fig. 1-4) viel Platz eingespart werden. Hingegen kann die Vorrichtung bezüglich einer Symmetriefläche, welche die Längsachse 40 des Tauchankers 4 und das Rückschlussjoch 2 beinhaltet, im Wesentlichen symmetrisch sein.
[0021] Selbstverständlich kann die erfindungsgemässe Vorrichtung mit anderen als den in Fig. 7beispielhaft angegebenen Querschnitten realisiert werden. Fig. 8(a) zeigt eine Ausführungsform, in welcher der Tauchanker 4 einen elliptischen Querschnitt aufweist. Die hintere Aufnahmebohrung 22 ist dem Tauchanker 4 in den seitlichen Bereichen, in denen die Seitenflächen des Tauchankers 4 ungefähr vertikal verlaufen, angepasst. Im oberen und unteren Bereich, in denen die Seitenflächen des Tauchankers ungefähr horizontal verlaufen, ist jedoch für einen genügend grossen Spalt 23 zwischen Tauchanker 4 und Rückschlussjoch 2 gesorgt. Analoges gilt für die Ausführungsform von Fig. 8(b), wo jedoch der Tauchanker 4 einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
Bevorzugt wird ein länglicher Querschnitt des Tauchankers 4 wie in Fig. 7 und 8(a), d.h. ein Querschnitt, der in einer ersten (hier: der vertikalen) Richtung, entlang welcher der Spalt 23 zwischen dem Tauchanker 4 und dem Rückschlussjoch 2 klein ist, länger ist als in einer zweiten, dazu senkrechten (hier: der horizontalen) Richtung. Dies hat den Vorteil, dass auch entlang der ersten Richtung eine magnetische Sättigung vermieden wird. In Fig. 8(c)ist eine Ausführungsform dargestellt, in welcher die Aufnahmebohrung 4 nicht geschlossen, sondern nach unten offen ist.
[0022] Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine möglichst während der gesamten Bewegung konstante Kraft auf den Tauchanker 4 ausgeübt. Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei welcher dies zutrifft, ist in Fig. 9 dargestellt. Wie die Ausführungsformen der vorhergehenden Figuren, so weist auch diese Ausführungsform ein Rückschlussjoch 2, eine (nicht eingezeichnete) Tauchspule und einen zylindrischen, entlang seiner Längsachse 40 beweglichen Tauchanker 4 als Antrieb für einen Messerhalter auf. Im Gegensatz zu den Fig. 2-8hat jedoch das Rückschlussjoch 2 an seinem vorderen Teil kein Aufnahmestück, dem sich der Tauchanker 4 annähert, sondern eine vordere Aufnahmebohrung 25, durch die der Tauchanker 4 hindurch bewegbar ist, ähnlich wie die hintere Aufnahmebohrung 22 im hinteren Teil des Rückschlussjochs 2.
In der Ausgangsposition, wie sie in Fig. 9dargestellt ist, befindet sich der Tauchanker 4 ausserhalb oder zumindest nur teilweise in der vorderen Aufnahmebohrung 25.
[0023] Zum Auslösen des Schneidvorgangs wird die Tauchspule bestromt, wodurch geschlossene Magnetfelder erzeugt werden. Die magnetische Feldenergie des Systems ist umso kleiner, je mehr die vordere Aufnahmebohrung 25 mit ferromagnetischem Material ausgefüllt ist. Das System tendiert zur Minimierung seiner magnetischen Feldenergie und somit zu einem Ausfüllen der vorderen Aufnahmebohrung 25 mit dem Tauchanker 4, so dass der Tauchanker 4 in die vordere Aufnahmebohrung 25 hinein beschleunigt wird. Berechnungen zeigen, dass die so auf den Tauchanker 4 ausgeübte Kraft unabhängig von seiner Position ist. Auf den Tauchanker 4 wirkt also während seiner gesamten Bewegung eine annähernd konstante Beschleunigungskraft. Dies hat den Vorteil, dass der Tauchanker 4 schon von Anfang an mit relativ grosser Kraft beschleunigt wird und der Schnitt somit schneller stattfindet.
Im Gegensatz dazu nimmt in den Ausführungsformen der Fig. 2-8 die Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat der Länge L der Lücke 44, 44 zu. Die Beschleunigung ist also zu Beginn der Bewegung, für grosse Lücken 44, 44, sehr klein und nimmt erst für kleine Lücken 44, 44 stark zu. Bei einem solchen Kraftverlauf erfolgt der Schnitt später als beim annähernd konstanten Kraftverlauf gemäss Fig. 9.
[0024] Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Tauchankermagnet durch einen zusätzlichen Magneten ergänzt, der auf dem Tauchanker befestigt ist. Die Fig. 10und 11zeigen in vereinfachter perspektivischer Darstellung bzw. in einem Längsschnitt eine dementsprechende erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Auf dem Tauchanker 4 ist, in seiner Längsrichtung gesehen, zwischen dem Schneidmesser 6 und einem dem Schneidmesser 6 zugewandten Ende 14 der Tauchspule 3 ein Dauermagnet 15 mit zylindrischer Form angeordnet. Dieser weist im Bereich der einen Endfläche einen Süd-Pol (nachfolgend nur noch S-Pol genannt) auf, der der Tauchspule 3 zugekehrt ist. Sein Nord-Pol (nachfolgend nur noch N-Pol genannt) im Bereiche der anderen Endfläche ist dem Schneidmesser 6 zugekehrt.
Die Tauchspule 3 ist so ausgebildet, dass an ihrem Ende 14 ein S-Pol gebildet wird, wenn die Tauchspule 3 unter Spannung gesetzt ist, so dass diese von einem Strom durchflossen wird. Dementsprechend bildet sich unter diesen Umständen am anderen, vom Schneidmesser 6 abgewandten Ende 16 der Tauchspule 3 ein N-Pol. Vorteilhaft, aber nicht notwendig, ist ein ferromagnetischer Kern 31 im Inneren der Tauchspule 3, welcher den Tauchanker 4 umhüllt; er verstärkt das Magnetfeld.
[0025] Für einen Schneidvorgang wird die Tauchspule 3 so erregt, dass sich S-Pole und N-Pole gemäss Fig. 10und 11bilden. Da sich gleiche Pole abstossen, erzeugen die beiden S-Pole des Dauermagneten 15 und der Tauchspule 3 eine Kraft, welche in Richtung eines Pfeils 18 wirkt und den Tauchanker 4 beschleunigt. In der Ruhestellung und bei stromloser Tauchspule 3 sollen die beiden S-Pole möglichst nahe beieinander liegen, d. h. der Dauermagnet 15 soll unmittelbar an das Ende 14 der Tauchspule 3 anschliessen. So entsteht die grösste Kraft in Richtung des Pfeils 18 in der Anfangsphase der Bewegung des Tauchankers 4, womit er stärker beschleunigt wird und bis zum Auftreffen des Schneidmessers 6 auf den Amboss 7 eine höhere kinetische Energie erzeugt.
Ist der Schnitt erfolgt, kann der Stromfluss in der Tauchspule 3 unterbrochen werden, so dass diese einer Rückwärtsbewegung, wie sie beispielsweise durch eine hier nicht näher dargestellte Rückholfeder bewirkt werden kann, keinen Widerstand entgegensetzt. Alternativ kann eine aktive Rückstellung des Tauchankers 4 durch Umkehrung des Stromflusses in der Tauchspule 3 erfolgen.
[0026] Die Fig. 12 und 13 zeigen ebenfalls in perspektivischer Darstellung bzw. in einem Längsschnitt eine zweite Ausführungsform mit zwei Dauermagneten. Auf dem Tauchanker 4 ist, in seiner Längsrichtung gesehen, zwischen dem Schneidmesser 6 und dem dem Schneidmesser 6 zugewandten Ende 14 der Tauchspule 3 ein erster Dauermagnet 15 angeordnet. Dieser weist einen S-Pol auf, der der Tauchspule 3 zugekehrt ist. Sein N-Pol ist dem Schneidmesser 6 zugekehrt. Die Tauchspule 3 ist so ausgebildet, dass an ihrem Ende 14 ein S-Pol gebildet wird, wenn die Tauchspule 3 unter Spannung gesetzt ist, so dass diese von einem Strom durchflossen wird. Dementsprechend bildet sich unter diesen Umständen am Ende 16 der Tauchspule 3 ein N-Pol. Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform auf dem Tauchanker 4 ein zweiter Dauermagnet 17 angeordnet.
Sein S-Pol ist der Tauchspule 3 zugekehrt und sein N-Pol ist von der Tauchspule 3 abgewandt.
[0027] Wird gemäss der zweiten Ausführungsform der Fig. 12, 13ein zweiter Dauermagnet 17 auf dem Tauchanker 4 angeordnet, so wird die oben beschriebene Wirkung noch verstärkt, da der S-Pol des zweiten Dauermagneten 17 vom N-Pol der Tauchspule 3 an deren Ende 16 angezogen wird. Allerdings soll hier in der Ruhestellung ein Abstand 20 vorgesehen werden, der durch die Hubbewegung des Tauchankers 3 in Richtung des Pfeils 18 beim Schneiden verkleinert wird, der aber nur so gross ist, dass eine möglichst grosse Kraft in Richtung des Pfeils 18 wirkt, wenn die Tauchspule 3 angeregt wird. Je näher der zweite Dauermagnet 17 an die Tauchspule 3 heranrückt, desto kleiner wird beispielsweise die Anziehungskraft zwischen dem S-Pol des zweiten Dauermagneten 17 und dem N-Pol der Tauchspule 3.
Der Verlauf der Anziehungskräfte zwischen ungleichen Polen und der Abstossungskräfte zwischen gleichen Polen ist bekannterweise eine Funktion des Abstandes. Die grössten Kräfte sind in einem bestimmten Abstand zu erwarten und nehmen mit einer Verkürzung oder Erhöhung des Abstandes ab. Deshalb sollen in dieser Ausführungsform Abstände 19 und 20 in der Ruhestellung so aufeinander abgestimmt sein, dass die Unterstützung der Schneidbewegung durch die Dauermagnete 15 und 17 optimal ist. Der erste Dauermagnet 15 soll in der Ruhestellung vorzugsweise so nahe an der Tauchspule 3 angeordnet sein, dass beim Auslösen der Schneidbewegung die Kraftübertragung auf den Tauchanker 4 optimal ist und mit fortschreitender Bewegung und vergrössertem Abstand 19 abnimmt.
Der zweite Dauermagnet 17 soll dagegen in der Ruhestellung vorzugsweise so weit weg von der Tauchspule 3 angeordnet sein, dass beim Auslösen der Schneidbewegung die Kraftübertragung auf den Tauchanker 4 nicht optimal ist und mit fortschreitender Bewegung und verkleinertem Abstand 20 zunimmt. So ergibt sich durch die einerseits abnehmende und andererseits zunehmende Kraft eine insgesamt annähernd konstante Kraft auf den Tauchanker 4, die durch die Dauermagnete 15 und 17 erzeugt wird.
[0028] Mit der Anordnung der Fig. 12, 13 kann mit geringeren Strömen in der Tauchspule 3 gearbeitet werden. Wenn der Strom durch die Entladung eines Kondensators abgegeben wird, wie dies aus der WO-2000/06 479 A1 bekannt ist, braucht der Kondensator nur auf kleinere Kapazitäten ausgelegt zu werden. Ferner kann in dieser Ausführungsform durch Umpolung des Stromes in der Tauchspule 3 eine Rückholbewegung eingeleitet werden, was eine Rückholfeder erübrigt. In diesem Falle sind die Pole S, N der Tauchspule 3 im Vergleich zu den Fig. 12, 13 vertauscht. Alternativ besteht hier die Möglichkeit, nur eine schwache Rückholfeder einzusetzen, die nach einem kurzen Stromstoss in Gegenrichtung in der Tauchspule 3 den Tauchanker 4 in der Ruhelage hält, aber zu schwach ist, um diesen rasch in die Ruhestellung zu bringen.
Ohne Rückholfeder könnte auch ein schwacher Ruhestrom den Tauchanker 3 in der Ruhestellung halten.
[0029] In der dritten Ausführungsform von Fig. 14sind die Dauermagnete 15 und 17 zusammen mit der Tauchspule 3 so gestaltet, dass die Dauermagnete 15 und 17 in der gezeigten Ruhestellung teilweise in die Tauchspule 3 hineinragen. Bei dieser dritten Ausführungsform ist die Wirkungsweise im Prinzip dieselbe wie für die beiden Ausführungen gemäss den Fig. 10-13; die Dauermagnete 15 und 17 sind aber im Vergleich zu Fig. 3 umgekehrt gepolt, da jeweils ein Pol sich in Ruhestellung im Inneren der Tauchspule 3 befindet. Die Dauermagnete 15 und 17 sollen jeweils kürzer als die Tauchspule 3 sein. Hier bestimmen insbesondere diejenigen Pole, die näher bei den Enden 14 und 16 der Tauchspule 3 liegen, die Kraftübertragung auf den Tauchanker 4.
[0030] Eine vierte Ausführungsform ist in Fig. 15schematisch dargestellt. Ein Dauermagnet 17 ist am hinteren Ende des beweglichen Tauchankers 4 befestigt. Dem Dauermagneten 17 ist ein ortsfestes ferromagnetisches Gegenstück 27 zugeordnet, welches magnetisch mit dem (in Fig. 15 nicht eingezeichneten) Rückschlussjoch 2 verbunden ist und vorzugsweise einen Teil desselben bildet. Der Dauermagnet 17 und das Gegenstück 27 sind vorzugsweise durch einen nicht-ferromagnetischen Abstandshalter 28 voneinander getrennt, der am Dauermagneten 17 oder am Gegenstück 27 angebracht sein kann. Fliesst ein entsprechend gerichteter Strom durch die Tauchspule 3, so wird der Dauermagnet 17 vom Gegenstück 27 abgestossen und von der Tauchspule 3 bzw. ihren ferromagnetischen Kern 31 angezogen, was wiederum die Beschleunigung des Tauchankers 4 unterstützt.
[0031] Analog zur vierten Ausführungsform von Fig. 15 funktioniert eine fünfte, in Fig. 16 schematisch dargestellten Ausführungsform. Hier befindet sich der Dauermagnet 17 im Inneren der kernlosen Tauchspule 3. Zwischen Tauchspule 3 und Dauermagnet 17 kann eine Führungsbüchse 32 vorgesehen sein.
[0032] Obwohl in den Fig. 10-16 Ausführungen mit Permanent- oder Dauermagneten 15, 17 gezeigt sind, ist es möglich, als Magnete Elektromagnete, z.B. stromdurchflossene Spulen, zu verwenden. Diese müssen elektrische Anschlüsse aufweisen. Solche Anschlüsse können durch an sich bekannte Schleifkontakte oder Leitungen erstellt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die geforderte Hubbewegung des Schneidmessers 6 sehr beschränkt ist. Denkbar ist auch eine Anordnung gemäss der Fig. 10, bei welcher der Dauermagnet 15, wie aus der Fig. 14 bekannt, teilweise in die Tauchspule 3 eintaucht. Der Dauermagnet 15 wäre dann wie in Fig. 14 gezeigt gepolt.
[0033] Die Tauchanker 4 in den Ausführungsformen der Fig. 10-16können wahlweise entweder aus einem ferromagnetischen oder aus einem nicht-ferromagnetischen Material bestehen. Besteht der Tauchanker 4 aus einem ferromagnetischen Material, erfährt er unabhängig von den Dauermagneten 15, 17 schon eine Beschleunigungskraft, wie sie anlässlich der Fig. 2-9 beschrieben ist. In diesem Fall ist die zwischen den Dauermagneten 15, 17 und Tauchspule 3 erzeugte Kraft eine Zusatzkraft, welche die durch die Tauchspule 3 auf den Tauchanker 4 bereits ausgeübte Kraft ergänzt oder unterstützt. Besteht jedoch der Tauchanker aus einem nicht-ferromagnetischen Material, ist die zwischen den Dauermagneten 15, 17 und Tauchspule 3 erzeugte Kraft als einzige Beschleunigungskraft für die zum Schneiden benötigte Beschleunigung des Schneidmessers 6 verantwortlich.
[0034] In den Fig. 1-16 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, in denen das Schneidmesser 6 beweglich und der Amboss 7 mit seiner Schneidfläche 8 ortsfest ist. Alternativ dazu kann das Schneidmesser 6 ortsfest bezüglich des Trägers 1 (vgl. Fig. 1) bzw. bezüglich der Längsachse 90 des fadenförmigen Körpers 9 angeordnet sein, während der Amboss 7 hin und her beweglich ist. In dieser alternativen Ausführungsform ist der Amboss 7 am beweglichen Tauchanker 4 befestigt, während das Schneidmesser 6 vorzugsweise am Träger 1 befestigt ist. Dies kann Vorteile haben; beispielsweise braucht der Amboss 7 - im Gegensatz zum Schneidmesser 6 - nicht verdrehfest geführt zu werden.
[0035] Es ist für den Fachmann klar, dass die in den Figuren gezeigten Polanordnungen N, S lediglich als ein Beispiel zu verstehen sind. Insbesondere können für andere Ausführungen der Vorrichtung andere Polanordnungen notwendig sein, um die erfindungsgemässe Wirkung zu erreichen.
[0036] Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben diskutierten Ausführungsformen beschränkt. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören. Solche Varianten können z. B. Kombinationen der oben diskutierten Ausführungsformen sein. So ist es möglich und kann es vorteilhaft sein, für den Tauchanker mit länglichem Querschnitt (Fig. 5-8) eine konstante Beschleunigungskraft (Fig. 9) vorzusehen. Der Tauchanker mit länglichem Querschnitt (Fig. 5-8) kann sehr wohl mit die Beschleunigung unterstützenden zusätzlichen Magneten (Fig. 10-16) kombiniert werden. Ebenso kann die Anordnung mit konstanter Beschleunigungskraft (Fig. 9) mit die Beschleunigung unterstützenden zusätzlichen Magneten (Fig. 10-16) ausgerüstet werden.
Schliesslich können Tauchanker mit länglichem Querschnitt (Fig. 5-8), die Anordnung mit konstanter Beschleunigungskraft (Fig. 9) und die Beschleunigung unterstützenden zusätzlichen Magneten (Fig. 10-16) miteinander in einer einzigen erfindungsgemässen Vorrichtung kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
[0037]
<tb>1<sep>Träger
<tb>11, 12<sep>Schraubverbindungen
<tb>2, 2<sep>Rückschlussjoch
<tb>21, 21<sep>Aufnahmestück für vorderes Ende des Tauchankers
<tb>22, 22<sep>hintere Aufnahmebohrung für Tauchanker
<tb>23<sep>kleiner Spalt
<tb>24<sep>grosser Spalt
<tb>25<sep>vordere Aufnahmebohrung für Tauchanker
<tb>27<sep>Gegenstück für Dauermagneten
<tb>28<sep>Abstandshalter
<tb>3<sep>Tauchspule
<tb>31<sep>ferromagnetischer Kern der Tauchspule
<tb>32<sep>Führungsbüchse für Dauermagneten
<tb>4, 4<sep>Tauchanker
<tb>40, 40<sep>Längsachse des Tauchankers
<tb>41, 41<sep>vorderes Ende des Tauchankers
<tb>43, 43<sep>Stössel
<tb>44, 44<sep>Lücke zwischen Tauchanker und Aufnahmestück
<tb>49, 49<sep>Rückholfeder
<tb>5<sep>Messerhalter
<tb>51<sep>Verbindung zwischen Messerhalter und Tauchanker
<tb>6<sep>Schneidmesser
<tb>7<sep>Amboss
<tb>8<sep>Schneidfläche
<tb>9<sep>fadenförmiger Körper
<tb>90<sep>Bewegungsrichtung des fadenförmigen Körpers
<tb>14<sep>dem Schneidmesser zugewandtes Ende der Tauchspule
<tb>15<sep>erster Dauermagnet
<tb>16<sep>vom Schneidmesser abgewandtes Ende der Tauchspule
<tb>17<sep>zweiter Dauermagnet
<tb>18<sep>Richtung der Zusatzkraft
<tb>19, 20<sep>Abstände zwischen Tauchspule und erstem bzw. zweitem Dauermagnet
<tb>L<sep>Länge der Lücke
Area of Expertise
The present invention is in the field of separating filamentary material. It relates to a device for cutting a thread-like, preferably longitudinally moving body according to the preambles of the independent claims. Their preferred use is in yarn cleaners, as are common for monitoring and guaranteeing yarn quality on spinning or winding machines.
State of the art
From WO-00/06 479 A1, for example, a generic cutting device is known in which, as in previously known devices of this type, a perpendicular to the longitudinal direction of the longitudinally moved filamentary body movable back and forth cutting blade is provided with a cooperates with fixed opposition. To cut the longitudinally moving thread-like body, the cutting blade is moved towards the counter-holding until it bounces on the counter-holding. This causes a cut in the body. Then the cutting knife is moved back to its original position, where it remains until a new cut is due. Such cutters are particularly common in the textile industry and are intended for cutting yarns, rovings, tapes, etc.
They are installed in automatic devices for monitoring and guaranteeing yarn quality, so-called yarn cleaners.
Fig. 1 shows a perspective view of a cutting device, as it is known from the prior art, such as WO-00/06 479 A1, as well as it may be formed according to the present invention. A yoke 2, a cylindrical plunger coil 3 and a cylindrical, along its longitudinal axis movable plunger armature 4 form a drive for a knife holder 5 and thus also for a cutting blade 6. A counterstay or an anvil 7 is in the embodiment of Fig. 1 formed as a part of the carrier 1. The anvil 7 has a hardened surface 8, in front of which a longitudinally moved thread-like body 9, such as here for example a yarn, is moved in the direction of an arrow 90.
On the carrier 1 can be seen parts of two screw 11 and 12, via which the device can be attached, for example, on a textile machine such as a spinning or winding machine. The cutting blade 6 is preferably fixedly connected to the blade holder 5, which in turn is here connected via a releasable positive connection 51 with a plunger which forms an extension of the plunger armature 4. It is known per se, and therefore not shown here in detail, that the plunger coil has 3 turns, which are connected via lines to a control circuit, not shown in this figure, via which the plunger coil 3 is driven to actuate the cutting blade 6.
In Fig. 2 essential parts of the cutting device of Fig. 1dargestellt. The view is different from that in FIG. 1: While FIG. 1 shows a front left view, FIG. 2 shows a right rear view. In addition, the view of Fig. 2 is partially exposed; In particular, the plunger coil 3 is not shown, so that a view is released into the space enclosed by the plunger coil 3 interior. A front end 41 of the plunger armature 4 is conical and can be received by a correspondingly complementary, cylindrical, aligned along a longitudinal axis receiving piece 21 of the yoke 2 return.
The plunger armature 4 continues in a plunger 43, which protrudes forward from the yoke 2 and carries the blade holder 5 and the cutting blade 6 (not shown in FIG. 2 for the sake of simplicity). The plunger 43 has a purely mechanical function; it must not be made of a ferromagnetic material so as not to disturb the magnetic operation of the system described below. Evident is also a part of a return spring 49, which is tensioned during the cutting movement and after the cutting operation pushes the plunger armature 4 back into the starting position shown in FIG. 2.
Fig. 3 shows a longitudinal section through the cutting device, which is shown in Fig. 2 in perspective. Corresponding parts are designated by the same reference numerals and need not be explained again here. A longitudinal axis of the plunger armature 4 is designated by the reference numeral 40.
Fig. 4 shows a view of the cutting device, which is shown in perspective in Fig. 2, from behind. Clearly visible in this view are the circular cross-section of the plunger armature 4 and a receptacle bore 22, which is suitably circular in shape to accommodate it, in the return yoke 2.
In order to clean a longitudinally moving filamentary body 9 (Figure 1), i. to cut so that defective parts are removed therefrom, a cut is produced for which the cutting blade 6 is moved as fast as possible and with sufficient force or high kinetic energy to the counter holding or the anvil 7. The thread-like body 9 is thereby clamped between the cutting blade 6 and anvil 7 on the surface 8 and severed by the cutting blade 6. The drive of the cutting device is based on the principle of magnetic reluctance. The plunger armature 4 (FIGS. 2-4) and the yoke 2 each consist of a ferromagnetic material. Together they form a ferromagnetic core, which is partially enclosed by the plunger coil 3.
In the starting position there is a gap 44 between the front end 41 of the plunger armature 4 and the rear end of the receiving piece 21. To trigger the cutting process, the plunger coil 3 is energized, whereby in each of the two C-shaped yoke of the yoke 2 generates a closed magnetic field becomes. The magnetic field energy of the system is smaller the smaller the gap 44 is. The system tends to minimize its magnetic field energy and thus reduce the gap 44, so that the plunger armature 4 is accelerated towards the receiving piece 21. This acceleration causes the cut. After the cut, the plunger armature 4 can be brought back by the return spring 49 in the starting position.
According to WO-00/06 479 A1, the plunger armature 4 has the shape of a circular cylinder, and the yoke 2 is mirror-symmetrical with respect to a horizontal plane which includes the plunger armature shaft 40 constructed. The mirror symmetry of the system has the advantage that no vertical forces, which would lead to friction and wear, act on the plunger armature 4. Their disadvantage is that the yoke 2 occupies a lot of space. However, a small footprint is just for yarn cleaners that need to be installed in spinning or winding machines, an important requirement.
Another disadvantage of the known from WO-00/06 479 A1 cutting device is the fact that the force which accelerates the plunger armature 4, strongly depends on the length L of the gap 44 (namely, approximately to the inverse square of the gap length L is proportional). At the beginning of the acceleration, with a large gap 44, the power is very small and remains small for a long time. Only in a short final phase of the movement, with a small gap 44, a large force acts on the plunger armature 4. This dependence of the force of the gap length L has a relatively slow acceleration of the plunger armature 4 and thus an inefficiency of the system result. The acceleration can be reduced by the arrangement of a return spring 49, if this is biased more and more with increasing deflection of the plunger armature 4.
In order to accelerate the plunger armature 4 strongly, high magnetic field peaks are generated in the plunger armature 4 and in the yoke yoke 2, but can only develop their full effect in a short range of the stroke of the plunger armature 4. On such magnetic field peaks of the plunger armature 4 and the yoke 2 must be designed, which in turn leads to an unnecessarily large dimensions.
Presentation of the invention
It is therefore an object of the present invention to provide a cutting device which does not have the disadvantages mentioned. The cutting device should in particular be more space-saving than the cutting devices known from the prior art. In addition, the cutting blade should be accelerated faster and more efficiently.
These and other objects are achieved by the cutting device as defined in the independent claims. Advantageous embodiments are given in the dependent claims. Also claimed is a yarn cleaning device incorporating the inventive cutting device.
A first embodiment of the inventive device for cutting a thread-like body includes a stationary element and a movable, provided with a drive element whose interaction causes a cut in the thread-like body. The drive has a plunger coil for generating a magnetic field as well as a stationary return yoke and a plunger armature movably mounted in a receiving bore in the yoke yoke and operatively connected to the moveable element. The plunger coil, the yoke yoke and the plunger armature are arranged and arranged in relation to one another such that the magnetic field is closed and runs essentially in the plunger armature and in the yoke yoke.
The receiving bore and the cross-section of the plunger armature received by it are shaped differently such that a gap between the yoke yoke and the plunger armature has a width which is not constant along the circumference of the plunger armature. The gap is designed such that all forces acting radially on the plunger armature cancel each other. This has the advantage that the return yoke is asymmetrical, e.g. C-shaped or U-shaped, can be designed without causing asymmetric forces. As a result, a lot of space can be saved over the prior art.
A second embodiment of the inventive device for cutting a thread-like body includes a stationary element and a movable, provided with a drive element whose interaction causes a cut in the thread-like body. The drive has a plunger coil for generating a magnetic field as well as a stationary return yoke and a plunger armature movably mounted in a receiving bore in the yoke yoke and operatively connected to the moveable element. The plunger coil, the yoke yoke and the plunger armature are arranged and arranged in relation to one another such that the magnetic field is closed and runs essentially in the plunger armature and in the yoke yoke.
The plunger armature is arranged with respect to the yoke yoke so that a constant during the entire movement of the plunger armature force is exerted on the plunger armature. This results in a greater acceleration in the initial phase of the movement and a shorter overall reaction time.
A third embodiment of the inventive device for cutting a thread-like body includes a stationary element and a movable, provided with a drive element whose interaction causes a cut in the thread-like body. The drive has a plunger coil for generating a magnetic field and a movably mounted, with the movable element operatively connected plunger armature. At least one magnet is mounted on the plunger armature, which magnet cooperates with the magnetic field generated by the plunger coil. The forces generated between the magnet and the plunger coil accelerate the plunger armature and thus the movable element, high acceleration forces can be achieved in the initial phase and / or in the final phase of the cutting movement.
The force generated between the magnet and the plunger coil may be an additional force that supplements or supports the force already described above by the plunger coil on the plunger rod. As a result, high acceleration forces can be achieved, especially in the initial phase and / or in the final phase of the cutting movement. Nevertheless, the plunger anchor can be designed for smaller overall forces, because the required uniform power delivery over the entire stroke of the plunger anchor allows it to accelerate the plunger anchor strongly even when it is dispensed with pronounced magnetic field peaks. Alternatively, however, the force generated between the magnet and the plunger coil may be responsible as the sole acceleration force for the acceleration of the movable element required for cutting.
The movable element may be a cutting blade and the fixed element an anvil, or vice versa. The advantage of a movable anvil may be that the anvil - in contrast to a movable cutting blade - does not need to be guided rotationally and thus the device can be made simpler.
The yarn cleaning device according to the invention comprises a measuring unit for at least one parameter of a longitudinally moved yarn and a cutting device controlled by the measuring unit for cutting the yarn. The cutting device is an inventive device, as discussed above and will be explained in more detail below.
Enumeration of the drawings
In the following, the invention and for comparison, the prior art with reference to the accompanying drawings is explained in more detail.
<Tb> FIG. 1 <sep> shows a perspective view of a cutting device according to the prior art or according to the present invention.
<Tb> FIG. 2, 3 and 4 <sep> show parts of a cutting device according to the prior art in a perspective view, in longitudinal section and in a view from behind.
<Tb> FIG. 5, 6 and 7 <sep> show parts of a cutting device according to the invention in a perspective view, in a longitudinal section or in a view from behind.
<Tb> FIG. 8th <sep> shows further embodiments of the inventive cutting device in a view from behind.
<Tb> FIG. 9 <sep> shows a perspective view of an embodiment of the inventive cutting device with a constant acceleration force.
<Tb> FIG. 10 and 11 <sep> show a first embodiment of the inventive cutting device with permanent magnet in a perspective view and in longitudinal section.
<Tb> FIG. 12 and 13 <sep> show a second embodiment of the inventive cutting device with permanent magnets in a perspective view and in longitudinal section.
<Tb> FIG. 14, 15 and 16 <sep> show further embodiments of the inventive cutting device with permanent magnets in longitudinal section.
Embodiment of the invention
Figs. 5-7 show essential parts of a first embodiment of the inventive cutting device in views corresponding to those of Fig. 1-4. Many elements and functions are analogous to those of the prior art discussed with reference to FIGS. 2-4 and will not be explained in detail here. Elements corresponding to each other in function are denoted by the same reference numerals, and the reference numerals in FIGS. 2-4 are provided with an apostrophe to indicate that they are prior art. So far as such analogous elements are concerned, the description of FIGS. 2-4 also explains elements of the inventive cutting device.
Further elements of the cutting device according to the invention, such as the knife holder 5, the cutting blade 6 or the anvil 7 are known from the prior art and can be adopted directly, e.g. from the cutting device of FIG. 1.
The drive of the inventive cutting device is based, as in the prior art, on the principle of magnetic reluctance. For this purpose, the inventive cutting device includes a movable along its longitudinal axis 40 plunger armature 4, a yoke 2 and a plunger coil 3. A front end 41 of the plunger armature 4 is wedge-shaped and can be picked up by a suitably complementary receiving piece 21 of the yoke 2. The plunger armature 4 continues forward in a plunger 43, which protrudes from the yoke 2 and on which a (not shown in Fig. 5-7) cutting blade 6 can be attached. Immersion anchor 4 and return yoke 2 are preferably each made of a ferromagnetic material, while the material of the plunger 43 is not ferromagnetic.
In contrast to the prior art, in the inventive device, the plunger armature 4 and the rear receiving bore 22 receiving it are not completely complementary to each other in the yoke 2, which is particularly clearly visible in FIG. The gap between the return yoke 2 and the plunger armature 4 has a width which is not constant along the circumference of the plunger armature 4. In the embodiment of Figs. 5-7, the cross-section of the plunger armature 4 forms a rectangle whose vertical sides are longer, e.g. two to eight times as long are like its horizontally extending sides. The cross-sectional area is preferably chosen to be approximately the same as in the circular-cylindrical plunger armature 4 according to the prior art, so that the magnetic properties are approximately the same.
The cross section of the rear receiving bore 22 is oval, so that along the lateral, long sides of the plunger armature 4 as narrow as possible gaps 23, but at the short sides wide gaps 24 arise. Due to this inhomogeneous dimensioning of the gaps 23, 24, an inhomogeneous transfer of the magnetic field from the yoke 2 into the plunger armature 4 (or vice versa) is achieved. The magnetic flux density is large at the long sides of the plunger armature 4, but vanishingly small at the short sides. Therefore, no vertical forces acting on the plunger armature 4. In other words, the gap between the return yoke 2 and the plunger armature 4 is designed such that all radially acting on the plunger armature 4 magnetic forces cancel each other.
This has the advantage that the yoke 2 in the vertical direction, i. with respect to a horizontal plane, which includes the longitudinal axis 40 of the plunger armature 4, can be made asymmetrical, without causing asymmetrical vertical forces. The asymmetry in the embodiment of Figs. 5-7 is that the lower yoke of the yoke was omitted. As a result, a lot of space can be saved compared with the prior art (see FIGS. On the other hand, the device may be substantially symmetrical with respect to a plane of symmetry which includes the longitudinal axis 40 of the plunger armature 4 and the yoke 2.
Of course, the device according to the invention can be realized with cross sections other than those exemplified in FIG. Fig. 8 (a) shows an embodiment in which the plunger anchor 4 has an elliptical cross section. The rear receiving bore 22 is the plunger armature 4 in the lateral areas in which the side surfaces of the plunger anchor 4 are approximately vertical, adjusted. In the upper and lower regions in which the side surfaces of the plunger anchor extend approximately horizontally, however, a sufficiently large gap 23 is provided between plunger armature 4 and yoke yoke 2. The same applies to the embodiment of FIG. 8 (b), where, however, the plunger armature 4 has a circular cross-section.
Preferably, an elongate cross-section of the plunger armature 4 as shown in Figs. 7 and 8 (a), i. a cross section which in a first (here: the vertical) direction along which the gap 23 between the plunger armature 4 and the yoke 2 is small, is longer than in a second, perpendicular thereto (here: the horizontal) direction. This has the advantage that even along the first direction a magnetic saturation is avoided. In Fig. 8 (c) an embodiment is shown, in which the receiving bore 4 is not closed, but downwardly open.
According to a second aspect of the invention as far as possible during the entire movement force is exerted on the plunger armature 4. An embodiment of the device according to the invention in which this is true is shown in FIG. Like the embodiments of the preceding figures, this embodiment also has a yoke yoke 2, a plunger coil (not shown) and a cylindrical plunger armature 4 which is movable along its longitudinal axis 40 and drives a blade holder. In contrast to FIGS. 2-8, however, the yoke 2 has at its front part no receiving piece to which the plunger armature 4 approaches, but a front receiving bore 25 through which the plunger 4 is movable therethrough, similar to the rear receiving bore 22 in the rear Part of the yoke 2.
In the starting position, as shown in FIG. 9, the plunger armature 4 is located outside or at least only partially in the front receiving bore 25.
To trigger the cutting process, the plunger coil is energized, whereby closed magnetic fields are generated. The magnetic field energy of the system is the smaller, the more the front receiving bore 25 is filled with ferromagnetic material. The system tends to minimize its magnetic field energy and thus to fill the front receiving bore 25 with the plunger armature 4, so that the plunger armature 4 is accelerated into the front receiving bore 25. Calculations show that the force thus exerted on the plunger armature 4 is independent of its position. On the plunger armature 4 thus acts during its entire movement, an approximately constant acceleration force. This has the advantage that the plunger armature 4 is accelerated from the beginning with a relatively large force and thus the cut takes place more quickly.
In contrast, in the embodiments of Figs. 2-8, the force increases in inverse proportion to the square of the length L of the gap 44,44. The acceleration is therefore very small at the beginning of the movement, for large gaps 44, 44, and only increases sharply for small gaps 44, 44. In such a force curve, the cut is made later than the approximately constant force curve according to FIG. 9.
According to a further aspect of the invention, the solenoid plunger magnet is supplemented by an additional magnet which is mounted on the plunger armature. FIGS. 10 and 11 show in a simplified perspective view and in a longitudinal section, respectively, a corresponding first embodiment of the device according to the invention. On the plunger armature 4, seen in its longitudinal direction, between the cutting blade 6 and the cutting blade 6 facing the end 14 of the plunger coil 3, a permanent magnet 15 is arranged with a cylindrical shape. This has in the region of one end face on a south pole (hereinafter referred to only S pole), which faces the plunger coil 3. Its north pole (hereinafter referred to as N pole) in the region of the other end face faces the cutting blade 6.
The plunger coil 3 is formed so that at its end 14, an S-pole is formed when the plunger coil 3 is energized, so that it is traversed by a current. Accordingly, under these circumstances, at the other, remote from the cutting blade 6 end 16 of the plunger coil 3 forms an N-pole. Advantageous, but not necessary, is a ferromagnetic core 31 in the interior of the plunger coil 3, which surrounds the plunger armature 4; he amplifies the magnetic field.
For a cutting operation, the plunger coil 3 is excited so that S-poles and N-poles as shown in FIG. 10und 11bilden. Since the same poles repel, the two S poles of the permanent magnet 15 and the plunger coil 3 generate a force which acts in the direction of an arrow 18 and accelerates the plunger armature 4. In the rest position and in currentless plunger coil 3, the two S-poles should be as close to each other, d. H. the permanent magnet 15 is to connect directly to the end 14 of the plunger coil 3. Thus, the greatest force arises in the direction of the arrow 18 in the initial phase of the movement of the plunger armature 4, whereby it is more accelerated and generates a higher kinetic energy until the impact of the cutting blade 6 on the anvil 7.
If the cut is made, the current flow in the plunger coil 3 can be interrupted, so that it does not oppose a backward movement, as can be caused for example by a return spring, not shown here, no resistance. Alternatively, an active reset of the plunger armature 4 by reversing the flow of current in the plunger coil 3 done.
12 and 13 also show in a perspective view and in a longitudinal section a second embodiment with two permanent magnets. On the plunger armature 4, seen in its longitudinal direction, between the cutting blade 6 and the cutting blade 6 facing the end 14 of the plunger 3, a first permanent magnet 15 is arranged. This has an S-pole, which faces the plunger coil 3. Its N pole is facing the cutting blade 6. The plunger coil 3 is formed so that at its end 14, an S-pole is formed when the plunger coil 3 is energized, so that it is traversed by a current. Accordingly, under these circumstances, at the end 16 of the plunger coil 3 forms an N pole. In addition, a second permanent magnet 17 is arranged on the plunger armature 4 in this embodiment.
Its S-pole is facing the plunger coil 3 and its N-pole faces away from the plunger coil 3.
Is arranged according to the second embodiment of Fig. 12, 13a second permanent magnet 17 on the plunger armature 4, the effect described above is further enhanced, since the S-pole of the second permanent magnet 17 from the N pole of the plunger coil 3 at the Getting dressed at the end of the 16th However, a distance 20 is to be provided here in the rest position, which is reduced by the lifting movement of the plunger armature 3 in the direction of arrow 18 when cutting, but which is only so large that the largest possible force in the direction of the arrow 18 acts when the Immersion coil 3 is excited. The closer the second permanent magnet 17 comes to the plunger coil 3, the smaller becomes, for example, the attraction force between the S pole of the second permanent magnet 17 and the N pole of the plunger coil 3.
The course of attraction between dissimilar poles and repulsive forces between like poles is known to be a function of distance. The greatest forces are expected at a certain distance and decrease with a reduction or increase in the distance. Therefore, in this embodiment, distances 19 and 20 should be coordinated in the rest position so that the support of the cutting movement by the permanent magnets 15 and 17 is optimal. The first permanent magnet 15 should preferably be arranged in the rest position so close to the plunger 3, that when triggering the cutting movement, the power transmission to the plunger armature 4 is optimal and decreases with progressive movement and increased distance 19.
The second permanent magnet 17, however, should preferably be so far away from the plunger coil 3 in the rest position that when triggering the cutting motion, the power transmission to the plunger armature 4 is not optimal and increases with progressive movement and reduced distance 20. Thus, on the one hand decreasing and on the other hand increasing force results in an overall approximately constant force on the plunger armature 4, which is generated by the permanent magnets 15 and 17.
With the arrangement of Fig. 12, 13 can be worked with lower currents in the plunger coil 3. When the current is discharged through the discharge of a capacitor, as is known from WO-2000/06479 A1, the capacitor need only be designed for smaller capacitances. Further, in this embodiment, by reversing the current in the plunger coil 3, a return movement can be initiated, which eliminates a return spring. In this case, the poles S, N of the plunger 3 are reversed compared to FIGS. 12, 13. Alternatively, here is the possibility to use only a weak return spring, which holds the plunger armature 4 in the rest position after a brief surge in the opposite direction in the plunger coil 3, but is too weak to bring this quickly into the rest position.
Without a return spring and a weak quiescent current could hold the plunger 3 in the rest position.
In the third embodiment of Fig. 14, the permanent magnets 15 and 17 are designed together with the plunger coil 3 so that the permanent magnets 15 and 17 in the rest position shown partially protrude into the plunger coil 3. In this third embodiment, the operation is in principle the same as for the two embodiments according to FIGS. 10-13; However, the permanent magnets 15 and 17 are poled the other way round in comparison to FIG. 3, since in each case one pole is located in the interior of the plunger coil 3 in the rest position. The permanent magnets 15 and 17 should each be shorter than the plunger coil 3. In particular, those poles which are closer to the ends 14 and 16 of the plunger coil 3 determine the force transmission to the plunger anchor 4.
A fourth embodiment is shown schematically in FIG. A permanent magnet 17 is attached to the rear end of the movable plunger armature 4. The permanent magnet 17 is associated with a stationary ferromagnetic counterpart 27, which is magnetically connected to the yoke 2 (not shown in FIG. 15) and preferably forms part of it. The permanent magnet 17 and the counterpart 27 are preferably separated from each other by a non-ferromagnetic spacer 28, which may be attached to the permanent magnet 17 or the counterpart 27. If a correspondingly directed current flows through the plunger coil 3, then the permanent magnet 17 is repelled by the counterpart 27 and attracted by the plunger coil 3 or its ferromagnetic core 31, which in turn supports the acceleration of the plunger rod 4.
Analogous to the fourth embodiment of FIG. 15, a fifth embodiment shown schematically in FIG. 16 functions. Here is the permanent magnet 17 inside the coreless plunger coil 3. Between plunger coil 3 and permanent magnet 17, a guide bushing 32 may be provided.
Although in Figs. 10-16 embodiments with permanent or permanent magnets 15, 17 are shown, it is possible to use as magnets electromagnets, e.g. current-carrying coils to use. These must have electrical connections. Such connections can be created by known per se sliding contacts or lines. This is possible in particular if the required lifting movement of the cutting blade 6 is very limited. Also conceivable is an arrangement according to FIG. 10, in which the permanent magnet 15, as known from FIG. 14, partially dips into the plunger coil 3. The permanent magnet 15 would then be poled as shown in Fig. 14.
The plunger anchors 4 in the embodiments of Figs. 10-16 may optionally be made of either a ferromagnetic or a non-ferromagnetic material. If the plunger armature 4 consists of a ferromagnetic material, it experiences an acceleration force independently of the permanent magnets 15, 17, as described with reference to FIGS. 2-9. In this case, the force generated between the permanent magnets 15, 17 and plunger coil 3 is an additional force which supplements or supports the already exerted by the plunger coil 3 on the plunger armature 4 force. However, if the plunger consists of a non-ferromagnetic material, the force generated between the permanent magnets 15, 17 and plunger coil 3 is responsible as the only acceleration force required for cutting acceleration of the cutting blade 6.
In FIGS. 1-16 embodiments are shown, in which the cutting blade 6 is movable and the anvil 7 with its cutting surface 8 is stationary. Alternatively, the cutting blade 6 may be stationary with respect to the carrier 1 (see Fig. 1) or with respect to the longitudinal axis 90 of the thread-like body 9, while the anvil 7 is reciprocable. In this alternative embodiment, the anvil 7 is fixed to the movable plunger armature 4, while the cutting blade 6 is preferably fixed to the support 1. This can have advantages; For example, the anvil 7 - in contrast to the cutting blade 6 - not to be guided rotationally.
It is clear to those skilled in the art that the pole arrangements N, S shown in the figures are to be understood as an example only. In particular, other pole arrangements may be necessary for other embodiments of the device in order to achieve the effect according to the invention.
Of course, the present invention is not limited to the embodiments discussed above. With knowledge of the invention, the skilled person will be able to derive further variants, which also belong to the subject of the present invention. Such variants can z. B. Combinations of the embodiments discussed above. It is thus possible and may be advantageous to provide a constant acceleration force (FIG. 9) for the plunger anchor with an oblong cross section (FIGS. 5-8). The plunger anchor of elongated cross section (Figures 5-8) may well be combined with the acceleration assisting additional magnets (Figures 10-16). Likewise, the constant acceleration force assembly (Figure 9) may be equipped with additional acceleration assisting magnets (Figures 10-16).
Finally, plunger anchors of elongate cross-section (Figures 5-8), constant-force assembly (Figure 9) and acceleration-supporting additional magnets (Figures 10-16) can be combined with each other in a single device according to the invention.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0037]
<Tb> 1 <Sep> carrier
<tb> 11, 12 <Sep> screw
<tb> 2, 2 <Sep> return yoke
<tb> 21, 21 <sep> Receptacle for front end of plunger anchor
<tb> 22, 22 <sep> rear mounting hole for plunger anchor
<Tb> 23 <sep> small gap
<Tb> 24 <sep> big gap
<Tb> 25 <sep> front mounting hole for plunger anchor
<Tb> 27 <sep> Counterpart for permanent magnets
<Tb> 28 <Sep> Spacers
<Tb> 3 <Sep> moving coil
<Tb> 31 <sep> ferromagnetic core of the plunger coil
<Tb> 32 <sep> Guide bush for permanent magnets
<tb> 4, 4 <Sep> plunger
<tb> 40, 40 <sep> Longitudinal axis of the plunger anchor
<tb> 41, 41 <sep> front end of the plunger anchor
<tb> 43, 43 <Sep> ram
<tb> 44, 44 <sep> Gap between plunger and receptacle
<tb> 49, 49 <Sep> return spring
<Tb> 5 <Sep> Blade holder
<Tb> 51 <sep> Connection between knife holder and plunger anchor
<Tb> 6 <Sep> Cutters
<Tb> 7 <Sep> anvil
<Tb> 8 <Sep> cutting surface
<Tb> 9 <sep> threadlike body
<Tb> 90 <sep> Direction of movement of the filamentary body
<Tb> 14 <sep> end of the plunger coil facing the cutting blade
<T b> 15 <sep> first permanent magnet
<Tb> 16 <sep> End of the plunger away from the cutting blade
<Tb> 17 <sep> second permanent magnet
<Tb> 18 <sep> Direction of additional power
<tb> 19, 20 <sep> Distances between plunger coil and first or second permanent magnet
<Tb> L <sep> Length of the gap