Title:
Aktor für Textil-Legenadeln und andere Verstellobjekte
Kind Code:
A1
Abstract:

Aktor-Anordnung zur Verstellung einer Legenadel einer Textilmaschine oder zum Bewegen eines sonstigen Verstellobjektes, mit wenigstens zwei Stellwandlern, die auf gegenüberliegenden Seiten zur Kopplung mit dem Verstellobjekt angeordnet und durch elektrische Ansteuerung betätigbar sind, wobei die Stellwandler je als elektromagnetischer Stellwandler ausgebildet und zur Erzeugung eines derart ausgerichteten Magnetfelds angeordnet sind, dass bei ihrer elektrischen Ansteuerung und Betätigung eine magnetische Zugkraft auf das Verstellobjekt ausübbar ist.



Inventors:
Götz, Fritz Rainer, Dr. (73230, Kirchheim, DE)
Application Number:
DE102015114734A
Publication Date:
03/09/2017
Filing Date:
09/03/2015
Assignee:
Baumüller Nürnberg GmbH, 90482 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102012216101B4N/A2016-03-24
DE102011015287A1N/A2012-10-04
DE2809248A1N/A1979-09-06
DE2640727C2N/A1978-10-26
Foreign References:
EP05836311996-06-12
EP20531492009-04-29
Attorney, Agent or Firm:
Intellectual Property IP-GÖTZ Patent- und Rechtsanwälte, 90402, Nürnberg, DE
Claims:
1. Aktor-Anordnung zur Verstellung einer Legenadel (2) einer Textilmaschine oder zum Bewegen eines sonstigen Verstellobjektes, mit wenigstens zwei Stellwandlern, die auf gegenüberliegenden Seiten zur Kopplung mit dem Verstellobjekt angeordnet und durch elektrische Ansteuerung betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwandler je als elektromagnetischer Stellwandler ausgebildet und zur Erzeugung eines derart ausgerichteten Magnetfelds angeordnet sind, dass bei ihrer elektrischen Ansteuerung und Betätigung eine magnetische Zugkraft auf das Verstellobjekt ausübbar ist.

2. Aktor-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Stellwandler eine gedruckte Schaltung mit Spule – nachfolgend „PCB-Spule“ (5) genannt – aufweist, wobei auf einer oder mehreren Leiterplatten eine oder mehrere Leiterbahnen (6) ausgebildet sind, deren Verlauf zur Bildung einer Induktivität bzw. der das Magnetfeld erzeugenden Spule gestaltet ist.

3. Aktor-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die PCB-Spule (5) in Multilayer-Technik ausgebildet ist, wobei sich die Spule oder ihre Windungen über mehrere Lagen bzw. über mehrere, übereinander angeordnete und Leiterbahnen tragende Ebenen erstrecken.

4. Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Stellwandler oder gegebenenfalls die PCB-Spule (5) mit einem eisernen oder sonst ferromagnetischen Körper (3) für magnetischen Rückschluss in Wirkungsverbindung gesetzt ist.

5. Aktor-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die PCB-Spule (5) oder der sonstige elektromagnetische Stellwandler vom Rückschlusskörper (3) umfasst, umgeben oder in ihm eingebettet ist mit der Maßgabe, dass noch magnetische Zugkräfte auf das Verstellobjekt (2) ausübbar sind.

6. Aktor-Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Leiterplatten der PCB-Spule (5) eine Aussparung (8) aufweisen, welche von Material des ferromagnetischen Rückschlusskörpers (3) ausgefüllt oder durchsetzt ist.

7. Aktor-Anordnung nach einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschlusskörper (3) eine Rille (10), Nut oder sonstige Vertiefung aufweist, worin die PCB-Spule (5) eingelegt oder einlegbar ist.

8. Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Trageinrichtung (1, 4) aus nicht-ferromagnetischem, nicht-magnetisierbaren oder wenigstens nur vernachlässigbar magnetisierbaren, aber wärmeleitenden Material, an dem die PCB-Spule (5) oder der elektromagnetische Stellwandler und/oder gegebenenfalls der Rückschlusskörper (3) angebracht sind.

9. Aktor-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung (1, 4) eine Grundplatte (4), worauf die elektromagnetischen Wandler bzw. PCB-Spulen (5) und/oder der oder die Rückschlusskörper (3) mit einer Seite aufgebracht sind, und/oder eine Modul-Trägerleiste (4) umfasst, an welcher die PCB-Spulen (5) bzw. elektromagnetischen Wandler und/oder der oder die Rückschlusskörper (3) mit einer anderen Seite angebracht und/oder gehaltert sind.

10. Aktor-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ferromagnetische Rückschlusskörper (3) über wenigstens den größten Teil seiner Gesamtlänge auf der wärmeleitenden Grundplatte (4) und/oder Modul-Trägerleiste (1) befestigt ist.

11. Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die PCB-Spule (5) oder der elektromagnetische Stellwandler mit einem elektrischen Schaltelement (7) zur Bestromung und Betätigung versehen ist.

12. Aktor-Anordnung nach Anspruch 11 und einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (7) des elektromagnetischen Stellwandlers oder der PCB-Spule (5) an oder innerhalb der Trageinrichtung (1, 4) angeordnet ist.

13. Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legenadel (2) oder das sonstige Verstellobjekt mit ferromagnetischem Material gebildet und zwischen den beiden elektromagnetischen Stellwandlern angeordnet ist, wobei zwischen dem Verstellobjekt (2) und jedem der elektrisch betätigten Stellwandler (5) ein magnetischer Luftspalt (L) gebildet ist.

14. Aktor-Anordnung nach Ansprüche 13 und einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Legenadel (2) oder das sonstige Verstellobjekt als Biegeelement ausgeführt und mit einem Ende an der Trageinrichtung (1, 4), gegebenenfalls der Modul-Trägerleiste (1), befestigt sind.

15. Verfahren zum Bewegen oder Verstellen einer Legenadel (2) einer Textilmaschine oder eines sonstigen Verstellobjektes, insbesondere unter Einsatz eines Aktor-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwei Stellwandler beidseits des Verstellobjektes angeordnet und mit diesem durch jeweilige elektrische Ansteuerung in Wirkungsverbindung gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektromagnetischer Stellwandler (5) verwendet wird, der zur Erzeugung eines Magnetfelds angesteuert wird, das zur Ausübung einer Zugkraft auf das Verstellobjekt (2) ausgerichtet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verstellobjekt (2) durch Bestromung eines der elektromagnetischen Stellwandler (5) mit einer höheren Stromstärke ein Hub bzw. eine Bewegung bis zu einem Anschlag (9) erteilt wird, und dann zum Halten des Verstellobjektes (2) am Anschlag (9) die Bestromung auf eine niedrigere Stromstärke reduziert wird.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Aktor-Anordnung zur Verstellung einer Legenadel einer Textilmaschine oder zum Bewegen eines sonstigen Verstellobjektes mit wenigstens zwei Stellwandlern, die auf gegenüberliegenden Seiten zur Kopplung mit dem Verstellobjekt angeordnet und durch elektrische Ansteuerung betätigbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bewegen oder Verstellen einer Legenadel einer Textilmaschine oder eines sonstigen Verstellobjektes insbesondere unter Einsatz der genannten Aktor-Anordnung, wobei zwei Stellwandler beidseits des Verstellobjektes angeordnet und mit diesem durch jeweilige elektrische Ansteuerung in Wirkungsverbindung gesetzt werden. Dabei umfasst die Verstellung oder Bewegung der Legenadel oder des sonstigen Verstellobjektes im Rahmen der Erfindung sowohl rotatorische Bewegungen wie Verschwenkungen um eine Achse oder Biegebewegungen um einen Befestigungspunkt als auch lineare oder sonst translatorische Bewegungen, beispielsweise von einer Führung vorgegebene Schiebebewegungen.

Bekannt sind Textilmaschinen in Form von Kettenwirkmaschinen mit Jaquard-Steuerung, bei der mehrere Legenadeln auf Legebarren aufgeteilt und aufgrund elektrischer Steuerbefehle individuell und selektiv um wenigstens eine Wirknadelteilung verlagerbar bzw. verstellbar sind (EP 0 583 631 B1). Um die Jaquard-Steuerung zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, durch an der Legebarre angeordnete und je einer Legenadel zugeordnete, piezoelektrische Wandler die Legenadeln zu verstellen, wozu eine Steuerspannung an die piezoelektrischen Wandler angelegt wird. Da piezoelektrische Wandler verhältnismäßig kleine Bauelemente sind, lässt sich für die damit realisierten Biege- bzw. Stellwandler ein platzsparender, der engen Wirknadelteilung Rechnung tragender Einbau erzielen, wobei ein Stellweg entsprechend der Wirknadelteilung erreicht wird. Ein weiterer Vorteil besteht in der geringen Verlustleistung, mit welcher piezoelektrische Wandler arbeiten können.

Nachteilig bei piezoelektrischen Wandlern ist die niedrige Stellkraft, welche mit Ihnen aufgebracht werden kann (vergleiche EP 2 053 149 A2, Spalte 2, Zeile 46 und 47). Dies kann zu so genannten „Bounce“- bzw. Rückprall-Effekten bei Auftreffen der Legenadel auf einen Anschlag führen, welcher der Begrenzung des Legenadel-Verstellhubs dient. Um derartige Schwingungen beim Auftreffen der Legenadel auf den Anschlag zu vermindern, wird es nach der oben genannten EP 0 583 631 B1 als zweckmäßig erachtet, den Legenadel-Anschlag mit einem Permanentmagneten zu versehen.

Um den hohen Anforderungen an Stelldynamik bei Jaquard-Geräten zu begegnen und die genannten, mit piezoelektrischen Wandlern verbundenen Nachteile zu vermeiden, wird in EP 2 053 149 A2 vorgeschlagen, eine elektropneumatisch-mechanische Stelleinrichtung vorzusehen, welche in Wirkungsverbindung mit einem Stellglied zum Verlagern der Legenadeln und deren Führung gesetzt ist. Allerdings führt die konstruktive Umsetzung des elektropneumatisch-mechanischen Konzepts angesichts des nur sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraums für die einzelnen Bestandteile des Aktors zu einer aufwändigen Konstruktionsweise mit einer Vielzahl von Baukomponenten, was wiederum die technische Zuverlässigkeit beeinträchtigt.

Es stellt sich die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, eine gegenüber den Nachteilen im Stand der Technik verbesserte Aktor-Einrichtung für Textilmaschinen-Legenadeln oder andere Verstellobjekte zu schaffen. Zur Lösung wird die im Anspruch 1 angegebene Aktor-Anordnung und das im nebengeordneten Anspruch 16 angegebene Bewegungs- oder Verstellverfahren für Legenadeln oder sonstige Verstellobjekte vorgeschlagen. Optionale, zweckmäßige Erfindungsausbildung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Nach der Erfindung werden beidseits des Verstellobjektes, insbesondere der Textilmaschinen-Legenadel, je ein Magnetfeld-Erzeuger zur Bildung einer magnetischen Zugkraft, insbesondere je ein Elektrozugmagnet, eingesetzt, um dem Verstellobjekt oder der Legenadel lineare und/oder rotatorische, insbesondere biegeartige Hubbewegungen innerhalb vorgegebener Totpunkte bzw. Anschläge zu erteilen. Dabei ist pro Verstellobjekt eine Aktor-Anordnung mit zwei elektromagnetischen Wandlern bzw. Elektrozugmagneten vorgesehen. Auf der Basis der erfindungsgemäßen, elektromagnetischen Stellwandler lassen sich die Verstellbewegungen mit der notwendigen Kraft und Dynamik ausführen. In dieser Hinsicht ist eine Ausführung des Verstellobjekts mit ferromagnetischem oder magnetisierbaren Material und dessen Anordnung zwischen den beiden elektromagnetischen Stellwandlern funktionsgerecht, wobei zwischen dem Verstellobjekt und jedem der elektronisch angesteuerten und/oder elektrisch betätigten Stellwandler ein magnetischer Luftspalt gebildet ist, und das vom jeweiligen elektromagnetischen Stellwandler erzeugte Magnetfeld zur Ausübung einer Zugkraft auf das Verstellobjekt ausgerichtet ist.

Mittels der erfindungsgemäßen Aktor-Anordnung als Grundeinheit lässt sich auch ein Modul mit mehreren, nebeneinanderliegenden Legenadeln realisieren, die jeweils von einer erfindungsgemäßen Aktor-Grundeinheit verstellbar sind.

Der verfügbare Bauraum für die einzelnen Bestandteile der Aktor-Anordnung ist vor allem im Zusammenhang mit Textilmaschinen-Legenadeln sehr begrenzt bzw. eng. Dem trägt eine optionale Erfindungsausbildung Rechnung, wonach der elektromagnetische Stellwandler bzw. Elektrozugmagnet eine gedruckte Schaltung mit Spule, insbesondere nichtleitendes Trägermaterial bzw. -substrat (beispielsweise Kunststoff-Platine) mit Leiterbahnen, umfasst, was nachfolgend „PCB-Spule“ genannt wird. Dabei sind auf einer oder mehreren Leiterplatten eine oder mehrere Leiterbahnen, insbesondere Kupferbahnen, ausgebildet, deren Verlauf einer Induktivität bzw. einer Spule zur Erzeugung eines Magnetfelds mit magnetischer Zugkraft entspricht.

Zur Erzielung hoher Zugkräfte und damit verbunden hoher Stelldynamik ist es von besonderem Vorteil, die PCB-Spule in Multilayer-Technik auszubilden. Dabei erstreckt sich die Spule oder ihre Windungen über mehrere Lagen bzw. über mehrere, übereinander angeordnete und Leiterbahnen tragende Ebenen. Der damit erzielte Vorteil besteht vor allem in der Realisierbarkeit höherer Windungszahlen für die PCB-Spule, womit eine entsprechende Erhöhung der magnetischen Zugkraft einhergeht. Aus an der Praxis orientierten Auslegungsrechnungen ergibt sich, dass bei einer Platine mit 2 Kupferlagen eine Windungszahl der PCB-Spule von 10 und bei einer Platine mit 4 Kupferlagen eine Windungszahl der PCB-Spule von 20 möglich ist. Bei einer Legenadelbreite von 9 mm ist eine Windungszahl von 20 bzw. 40 und bei einer Legenadelbreite von 12 mm eine Windungszahl von 30 bzw. 60 denkbar.

Um im Falle eines Moduls mit mehreren, nebeneinanderliegenden Legenadeln zu vermeiden, dass ein elektromagnetischer Wandler mit seinem magnetischen Streufluss eine benachbarte, einem anderen bzw. benachbarten, elektromagnetischen Wandler zugeordnete Legenadel funktionsbeeinträchtigend beeinflusst, ist nach einer optionalen Erfindungsausbildung die PCB-Spule oder der sonstige elektromagnetische Stellwandler mit einem eisernen oder sonst ferromagnetischen Körper für magnetischen Rückschluss in Wirkungsverbindung gesetzt. Der Vorteil besteht in einer gezielten Bündelung und Führung der magnetischen Feldlinien, wodurch wenig Streuverluste entstehen. Der Rückschlusskörper kann beispielsweise mit Blech hergestellt sein. Gemäß einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist die PCB-Spule zwecks Verhinderung von Rückwirkungen auf benachbarte, ihr nicht zugeordnete Legenadeln oder benachbarte, sonstige Verstellobjekte über ihre gesamte Breite oder wenigstens mit einer vollständigen Seite am Rückschluss-Körper in eine vorzugsweise flächige Anlage gebracht und dort befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise durch Aufkleben erfolgen. Der magnetische Streufluss, der gegebenenfalls unzulässig auf benachbarte Verstellobjekte übergreifen könnte, lässt sich noch weiter vermindern, wenn die PCB-Spule vom Rückschlusskörper, vorzugsweise so weit wie möglich, umfasst oder umgeben oder in ihm eingebettet ist mit der Maßgabe, dass noch magnetische Zugkräfte auf das Verstellobjekt in gebotenem Umfang ausgeübt werden können. Dies lässt sich dadurch realisieren, dass die PCB-Spule nicht nur mit einer Längs-, Breit- oder Rückseite, sondern auch mit ihren Stirn- oder Dickeseiten satt-flächig am Rückschlusskörper anliegt. Die gezielte Leitung von magnetischen Feldlinien unter Vermeidung von Streufluss wird dadurch noch weiter verbessert, und die magnetische Zugkraft auf das Verstellobjekt noch verstärkt. Letzterem dient auch eine beispielhafte Erfindungsausbildung, wonach eine oder mehrere Leiterplatten der PCB-Spule eine Aussparung oder einen Durchbruch aufweisen, welche bzw. welcher von Material des ferromagnetischen Rückschluss-Körpers ausgefüllt oder durchsetzt ist.

Der Erzielung höherer Zugkräfte dient auch eine optionale Erfindungsausbildung, wonach der Rückschlusskörper mit einer Rille, Nut oder einer sonstigen Vertiefung auf seiner Oberfläche gestaltet ist, worin sich eine PCB-Spule einlegen lässt. Dazu kann der Verlauf der Vertiefung an die Kontur der PCB-Spule angepasst sein, insbesondere sich formschlüssig mit der PCB-Spule decken. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der ferromagnetische Rückschlusskörper, der gegebenenfalls bei einem Legebarren-Modul mit einer Mehrzahl von Legenadeln auf seinen beiden gegenüberliegenden Seiten je eine PCB-Spule trägt, um die oder entsprechend der Dicke einer PCB-Platine dicker ausgeführt ist. Dann lässt sich in die Oberfläche des Rückschlusskörpers eine Rille einprägen, deren Tiefe mit der der Platinendicke der PCB-Spule übereinstimmt oder dieser entspricht. Das ferromagnetische Rückschlussvolumen ist dadurch weiter erhöht und das Auftreten magnetische Streuverluste weiter mindert.

Der mechanischen Stabilisierung dient es, wenn optional eine Trageinrichtung aus nicht-ferromagnetischem, nicht-magnetisierbaren oder wenigstens nur vernachlässigbar magnetisierbaren, aber wärmeleitenden Material eingesetzt wird, an dem der elektromagnetische Stellwandler, insbesondere die PCB-Spule, und/oder gegebenenfalls der ferromagnetische Rückschlusskörper angebracht sind. Es lässt sich dadurch auch eine Ableitung von Verlustleistung bzw.- wärme erreichen oder fördern, insbesondere wenn die genannten Komponenten flächig-satt an der Trageinrichtung anliegen. Zur Realisierung einer vernachlässigbaren Magnetisierbarkeit und der Wärmeleitfähigkeit eignet sich als Herstellungsmaterial für die Trageinrichtung bzw. deren Teile beispielsweise Aluminium und/oder Zink.

Im Rahmen erfindungsgemäßer Ausgestaltungen ist die Strukturierung der Trageinrichtung in eine Grundplatte, worauf die elektromagnetischen Wandler bzw. PCB-Spulen und/oder der oder die Rückschlusskörper mit einer Seite aufgesetzt oder aufgebracht sind, und in eine Modul-Trägerleiste zweckmäßig, an welcher die PCB-Spulen bzw. elektromagnetischen Wandler und/oder der oder die Rückschlusskörper mit einer anderen Seite angebracht und/oder gehaltert sind. Insbesondere ergibt sich bei dieser Ausbildung der Vorteil, dass die Textilmaschinen-Legenadel an der oben genannten Trageinrichtung, insbesondere deren Modul-Trägerleiste, lösbar gehaltert sein kann. So könnte die erfindungsgemäße Aktor-Anordnung zunächst ohne Legenadel an den Betreiber der Textilmaschine geliefert und auf der Textilmaschine installiert werden; die Legenadeln könnten dann erst nach Installation der Aktor-Anordnung vom Betreiber an die Modul-Trägerleiste angebracht, beispielsweise lösbar gehaltert werden.

Ein mit der wärmeleitenden Grundplatte oder Modul-Trägerleiste erzielbarer Vorteil besteht darin, dass der ferromagnetische Rückschlusskörper über wenigstens den größten Teil seiner Gesamtlänge vorzugsweise flächig-satt anliegend befestigt, insbesondere auf- oder angesetzt sein kann. Neben der verbesserten Wärmeableitung wird so auch eine mechanische Versteifung erreicht, insbesondere wenn die Grundplatte und die Modul-Trägerleiste miteinander fest verbunden oder einstückig ausgebildet sind.

Zur Steuerung der Bestromung des elektromagnetischen Wandlers, insbesondere der PCB-Spule, und auch zur Kontrolle von deren Verbrauch an elektrischer Leistung ist die Verwendung wenigstens eines elektrischen Schaltelements in dem Spulen-Stromkreis zweckmäßig. Damit ist auch eine einfache Möglichkeit zur zeitgerechten Betätigung des Wandlers geschaffen. Das Schaltelement lässt sich platzsparend an oder innerhalb der Trageinrichtung, insbesondere innerhalb der Grundplatte oder Modul-Trägerleiste unterbringen.

Eine optionale Ausbildung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besteht darin, dass dem Verstellobjekt durch Bestromung eines der elektromagnetischen Stellwandler mit einer höheren Stromstärke ein Hub bzw. eine Bewegung oder Verstellung bis zu einem Anschlag erteilt wird; zum stabilen Halten des Verstellobjektes am Anschlag bei Erschütterungen reicht dann eine Bestromung mit einer niedrigeren Stromstärke aus. Dies resultiert unter anderem aus dem bei Anlage am Anschlag minimal kleinen Luftspalt, bei dem größere Anzugskräfte möglich sind. Im Rahmen der Erfindung ist es zweckmäßig, die elektrische Ansteuerung der mehreren elektromagnetischen Stellwandler bzw. die Erzeugung ihrer magnetischen Zugkräfte abwechselnd miteinander durchzuführen, damit eine definierte Verstellung jeweils durch einen der Wandler allein ohne Einfluss durch den anderen Wandler mit höchstmöglicher Dynamik erfolgen kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen in:

1 in perspektivischer Darstellung eine schematische Prinzipskizze eines Legenadel-Moduls mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Legenadeln mit jeweils zugeordneten Paaren elektromagnetischer Wandler, und

2 eine vereinfachte Schnittdarstellung gemäß Linie A-A in 1.

Bezugszeichenliste

1
Modul-Trägerleiste
2
Legenadel
3
Eisenrückschlussleiste
4
Modulträger-Grundplatte
5
PCB-Spule
6
Kupferbahn
7
Schalter
8
innere Aussparung der PCB-Spule
a
Abstand
L
Luftspalt
9
Anschlagkörper
10
Rille im Eisenrückschlusskörper

Gemäß 1 sind an einer Modul-Trägerleiste 1, zueinander parallel vorspringend, mehrere Textilmaschinen-Legenadeln 2 mit ihrem jeweiligen Ende fest angebracht. An ihren anderen, freien Enden sind die Legenadeln 2 mit (nicht gezeichneten) Fadenführungselementen versehen und lassen sich dort von einem Anschlagkörper zu einem anderen Anschlagkörper (siehe 2) bewegen, wenn auf sie von einem jeweiligen elektromagnetischen Wandler eine magnetisch erzeugte Zugkraft ausgeübt wird. Dies führt zu Biegebewegungen der am einen Ende fixierten Legenadel 2.

Einander je einer Legenadel 2 gegenüberliegende, ferromagnetische Eisenrückschlussleisten 3 sind in zueinander paralleler Anordnung auf einer wärmeleitenden, nicht ferromagnetischen Modulträger-Grundplatte 4 über ihre gesamte Länge wärmeübertragend aufgebracht und mit ihrem einen Stirnende mit der Modul-Trägerleiste 1 körperlich bzw. wärmeleitend verbunden, indem gemäß beispielhafter Zeichnung die Modul-Trägerleiste 1 auf die Grundplatte 4 senkrecht aufgesetzt ist. Zwischen jeweils zwei Eisenrückschlussleisten 3 ist, zu ihnen parallel verlaufend, die jeweilige Legenadel 2 hin- und herbiegbar angeordnet. Der Verbund aus Trägerleiste 1 und Grundplatte 4 umfassender Trageinrichtung 1, 4 nebst den zugehörigen, parallelen Legenadeln 2 und Eisenrückschlussleisten 3 stellt ein Legenadel-Modul dar.

Zur Verstellung der Legenadeln 2 wie Biegeelemente sind die Eisenrückschlussleisten 3 an ihren den Legenadeln zugewandten Seiten jeweils mit einer PCB-Spule 5 versehen, so dass von den Eisenrückschlussleisten 3 die inneren beidseits je eine PCB-Spule 5 tragen. Von Letzteren sind (zur zeichnerischen Vereinfachung) jeweils nur die mehrlagig (gemäß Beispiel in 1 zweilagig) in Windungen verlaufenden, eine Induktivität bzw. Spule bildenden, leitenden Kupferbahnen 6 schematisch gezeichnet. Eine Zwei- oder Mehrlagenplatine bildet zusammen mit den in Windungen verlaufenden Kupferbahnen 6 die PCB-Spule 5. Mittels je einer PCB-Spule 5 zugeordnete Schalter 7 können die zugehörigen Kupferbahnen 6 bzw. Windungen stromlos oder stromführend geschaltet werden. Im stromführenden Zustand geht von der gerade eingeschalteten PCB-Spule 5 ein auf die zugeordnete, direkt gegenüberliegende Legenadel 2 ausgerichtetes Magnetfeld aus, woraus eine auf die ferromagnetische ausgeführte Legenadel 2 ausgeübte Zugkraft resultiert. Letztere verstellt bzw. verschwenkt die Legenadel 2 wie einen am Ende fest eingespannten Biegebalken, wobei deren freies, fadenführendes Ende in Richtung zu einem Anschlag (siehe 2) verstellt wird. Bei dem Legenadel-Modul gemäß 1 lassen sich die einzelnen Legenadeln 2 voneinander unabhängig verstellen, da die jeweils zugeordneten PCB-Spulen 5 mittels der Schalter 7 voneinander unabhängig betätigbar sind.

In der Schnittdarstellung gemäß 2 sind von den PCB-Spulen 5 nur die jeweiligen Zwei- oder Mehrlagenplatinen schematisch gezeichnet. Sie besitzen jeweils eine innere Aussparung 8, die zur weiteren Verstärkung des von den Spulenwindungen erzeugten Magnetfelds mit Material der jeweiligen Eisenrückschlussleiste 3 ausgefüllt ist. Zur Isolierung der Kupferbahnen gegenüber der Eisenrückschlussleisten 3 kann auf die jeweilige PCB-Spule 5 Abdecklack aufgebracht sein. Vorzugsweise ist die jeweilige PCB-Spule 5 mit Ihrem Platinenkörper an der anliegenden Eisenrückschlussleiste 3 durch Kleben befestigt.

Nach der vorliegenden Schnittdarstellung der 2 sind die PCB-Spulen 5 über den größten Teil ihres Innen- und/oder Außenumfangs, im gezeichneten Beispiel an wenigstens drei Seiten, von der Eisenrückschlussleiste 3 umfasst bzw. umrahmt. Es ist anzustreben, dass die jeweilige PCB-Spule in die Eisenrückschlussleiste so eingelassen oder eingebettet ist, dass lediglich ihre der Legenadel 2 bzw. dem Verstellobjekt zugeordnete Seite freibleibt, um die Ausübung der magnetischen Zugkraft auf die Legenadel 2 nicht zu beeinträchtigen. Dies lässt sich beispielsweise mit einer Rille 10 realisieren, die in der Eisenrückschlussleiste 3 in die Oberfläche von deren der Legenadel 2 zugewandten Seite eingeformt ist. Dazu ist es zweckmäßig, wenn die Eisenrückschlussleiste 3 entsprechend mehr Dicke aufweist, beispielsweise indem sie um die Dicke der PCB-Spule 5 ein- oder beidseitig erweitert ist. Der magnetische Streufluss und damit die Rückwirkung auf benachbarte PCB-Spulen und Legenadeln lässt sich so spürbar vermindern. Dieser Effekt wird noch weiter dadurch gefördert, dass ein bestimmter Abstand a von einer Außenseite der PCB-Spule 5 zu einer nächstliegenden Außenkante der Eisenrückschlussleiste geschaffen ist. Dem entsprechend ist die PCB-Spule 5 in der jeweiligen Eisenrückschlussleiste 3 nach innen positioniert.

Gemäß 2 besteht ein (durch Verstellen veränderlicher) Luftspalt L zwischen der Eisenrückschlussleiste 3 bzw. der PCB-Spule 5 einerseits und der Legenadel 2 andererseits. Der Luftspalt L erhält seine minimale Weite dann, wenn durch eine von einer PCB-Spule 5 ausgeübte Zugkraft das freie, ein Fadenführungselementen aufweisende Ende der Legenadel 2 in Anlage an einen Anschlagkörper 9 versetzt wird. Letzterer kann z.B. mit einem Abstand zur nächstliegenden PCB-Spule 5 bzw. Eisenrückschlussleiste 3 angeordnet sein.

Mit der erfindungsgemäßen Aktor-Anordnung, insbesondere mit dem gemäß in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lassen sich magnetische Zugkräfte erzielen, die sehr dynamische Bewegungen erlauben mit dem Vorteil, dass bei Anlage der Legenadel 2 an den Anschlagkörper 9 infolge des dann kleineren, minimierten Luftspalts L größere Anzugskräfte möglich sind, die trotz etwaiger Erschütterung des Legenadel Moduls die Anlage sichern. Die Induktivität und der ohmsche Widerstand der PCB-Spulen 5 ergeben für die Dynamik des Stroms Zeitkonstanten im Mikrosekunden-Bereich. Nach der kurzzeitigen Hubbewegung der Legenadel 2 bis zur Anlage an den Anschlagkörper 9 kann der Strombedarf reduziert werden. Denn die magnetische Zugkraft ist umgekehrt quadratisch proportional zum Luftspalt, sodass der Strombedarf für das Halten der Legenadel 2 am Anschlagkörper 9 vermindert ist.

Wird der Strom entsprechend gesteuert, so kann der mittlere Leistungsbedarf pro Aktor bzw. Stellwandler verringert werden. Die Stellwandler bzw. PCB-Spulen 5 werden mit Gleichstrom betrieben.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • EP 0583631 B1 [0002, 0003]
  • EP 2053149 A2 [0003, 0004]