用于纺织机的致动器组件的制作方法

用于纺织机的致动器组件
1.本发明涉及一种用于纺织机的致动器组件(actuator assembly)，并且涉及包括这种致动器组件的纺织机。
2.纺织机以本身广为人知的方式适于将一根或更多根线转变成纺织品(例如织物、网眼织品、带子等)。在下面的描述中，将参考用于编织带子的机器。这种参考必须认为是具有示例性的意图，而不是限制性的意图，如技术人员可容易理解的，本发明也可以用于其他类似的机器。
3.纺织机的操作以一种已知的方式表明，经线在工作区以交替的方式移动(升高和下降)，而纬线穿过经线之间形成的开口(梭道)。以一种本身已知的方式，经线通过综丝按照预定的编织图案移动，而纬线通过纬纱构件移动，纬纱构件可以在不同类型的纺织机中呈现不同的形式。
4.在织带机中，综丝安装在特定的框架上，并通过机电致动器组件移动，下文将就其基本特征简要描述机电致动器组件。
5.以已知的方式，致动器组件包括多个机电线性致动器，每个致动器包括滑动安装在两个磁性板之间的线轴。每个磁性板包括以相反方式定向的一对永磁体。此外，每个线轴安装在相应的板簧上。在弹簧未变形的平衡位置，线轴位于两对磁体的中间。当线轴以第一种方式被供电时，它产生的电磁场趋向于与第一对磁体对齐，并因此它从平衡位置移动，使弹簧变形。然后，当线轴的电源(electric power supply)被反转时，其产生的电磁场也反转，使得它倾向于移动成与第二对磁体对齐。在运动的第一部分期间，弹簧卸载，提供与电磁场所产生的力同时发生的力。相反，在运动的第二部分中，在经过平衡位置后，弹簧以相反的方式再次变形。通过再次反转线轴的电源，再次获得运动，以此类推。
6.例如，以同一申请人的名义，在专利文件ep 2 069 564和us2009/277529a1中公开了这种类型的解决方案。
7.这种解决方案即使被广泛使用和理解，也不是没有缺点。
8.在上述结构中，两个相邻磁性板之间的距离由相应弹簧的深度限定。事实上，考虑到所涉及的力的实体，弹簧的深度大于线轴和相关的磁体对的深度。这就是为什么，为了尽可能地限制致动器组件的总体深度，从而限制机器工作区域的深度，线轴以交替的方式布置，例如偶数位置的线轴布置在综丝上方，奇数位置的线轴布置在综丝下方(见图1)。
9.在这方面，还值得注意的是，考虑到纬纱构件在其在经线之间运动所需的给定空间，致动器组件的总体深度越大，每个综丝框架的竖直行程就必须越大，以避免经线和纬纱构件之间的任何干涉。这也是为什么优选致动器组件的总体深度尽可能小的原因。
10.从ep2 069 564和us 2009/277529 a1的图4中可以看出，线轴的交替布置允许限制致动器组件的总体深度，但也显著增加了其高度。当然，致动器组件大的总体高度影响纺织机的总体尺寸。
11.因此，本发明的目的是克服上述关于现有技术指出的缺点。
12.具体而言，本发明的任务是提供一种用于纺织机的致动器组件，该致动器组件具有比已知致动器组件更小的总体尺寸。
13.最后，本发明的任务是提供一种用于纺织机的致动器组件，其进一步允许上述优点，还保持已知解决方案的功能。
14.这种目的和这些任务通过根据本发明的致动器组件和根据本发明的纺织机来实现。
附图说明
15.为了更好地理解本发明并理解其优点，参考附图，下面公开了本发明的一些示例性和非限制性实施例，其中：
16.‑
图1示意性示出了根据现有技术的织带机的侧视图；
17.‑
图2示意性示出了根据本发明的织带机的侧视图；
18.‑
图3示出了根据本发明的致动器组件的轴测图；
19.‑
图4示出了沿图3和图6中的线iv
‑
iv截取的横截面视图；
20.‑
图5a
‑
5c示出了沿图4中的线v
‑
v截取的横截面的三个不同视图；
21.‑
图6示出了沿图4中的线vi
‑
vi截取的横截面视图；
22.‑
图7示出了沿图6中的线vii
‑
vii截取的横截面视图；
23.‑
图8示出了类似于图7中viii所指示的细节的放大视图；以及
24.‑
图9示意性地示出绕组在根据本发明的线轴中的可能的布置。
25.在本说明书的范围内，已经假定了一些术语约定，以便使阅读更容易和更流畅。下面参照附图阐明这些术语约定，在附图中，纺织机以用于操作的适当取向示出。
26.由于本发明是在重力加速度存在的情况下使用，因此意图是重力加速度明确地限定竖直方向。类似地意图是，基于重力加速度，术语“上部”、“上方”等是相对于术语“下部”、“下方”等被明确限定的。
27.竖直方向还限定了水平平面。对于适当定向的纺织机，水平面被称为平面xy，其中方向y(也是所述深度d)是平行于经纱的主要展开部(main development)和纺织品在加工中的主要展开部的方向，而方向x(也是所述宽度w)是平行于纬纱的主要展开部并因此垂直于方向y的方向。
28.再次关于纺织机，当其被适当定向时，还限定了竖直方向z(也是所述高度h)。方向x、y和z构成了右手笛卡尔三向轴(right
‑
handed cartesian triad)。
29.正如技术人员可容易理解的，本文采用约定的目的只是简化撰写和使阅读更流畅。如果在本发明的描述中采用不同的约定，也不会有任何变化。
30.本发明涉及一种用于纺织机22的致动器组件20，其具有宽度w、深度d和高度h，其中：
31.‑
致动器组件20包括沿深度d分布的多个，即n个，线轴24；
32.‑
致动器组件20包括沿深度d分布的多个，即n+1个，磁性板26；
33.‑
磁性板26和线轴24沿着深度d交替，使得每个线轴24被接纳在两个相邻的磁性板26之间；
34.‑
每个磁性板26包括具有相反取向的上部永磁体28和下部永磁体30；
35.‑
所有磁性板26的上部永磁体28具有相同的取向；
36.‑
所有磁性板26的下部永磁体30具有相同的取向；
37.‑
每个线轴24可在上部位置和下部位置之间沿高度h移动，并可在下部位置和上部位置之间沿高度h移动，其中上部位置至少部分地包括在两个相邻的磁性板26的上部永磁体28之间，下部位置至少部分地包括在两个相邻的磁性板26的下部永磁体30之间；并且
38.‑
每个线轴24可以以两种相反的方式被供电。
39.优选地，上部位置完全包括在两个相邻磁性板26的上部永磁体28之间，下部位置完全包括在两个相邻磁性板26的下部永磁体30之间。
40.本领域技术人员可以从上面简要提供的内容中容易地理解，本发明的致动器组件20包括n个线性致动器32，每个线性致动器32由一个线轴24和与其该线轴相邻的两个磁性板26形成。当然，除了第一个和最后一个磁性板26，每个磁性板26都同时是两个线性致动器32的一部分。
41.有利地，每个磁性板26通常在平面xz上具有主要展开部(prevailing development)，并且包括框架结构34，永磁体28、30安装在框架结构34内。优选地，框架结构34由不干扰永磁体28、30所产生的磁场的材料制成，例如由无磁性或顺磁性材料制成。例如，框架结构34可以由聚合物、复合材料或铝制成。
42.有利地，包括在磁性板26中的永磁体28、30在平面xz中具有主要的展开部。更具体地，永磁体28、30具有的宽度w和高度h明显大于它们的深度d。在这方面，图6和图7由于以相同的比例绘制故能够相互比较。在图6中，宽度w和高度h可以理解为磁性板26的两个永磁体(分别是上部永磁体28和下部永磁体30)的宽度w和高度h。在图7中，深度d可以被理解为在其间交替的每一个磁性板26和每一个线轴24的深度d。在每个磁性板26的深度d内包括相应的永磁体28、30的深度d。
43.再次参考图6和图7，更详细地描述了永磁体28、30的取向。如上所简要提供的，在每个磁性板26中，上部永磁体28和下部永磁体30具有相反的取向。换句话说，参照图6，例如，如果上部永磁体28的可见表面代表其北极，则下部永磁体30的可见表面代表其南极，反之，如果上部永磁体28的可见表面代表其南极，则下部永磁体30的可见表面代表其北极。从这个事实可以得出，由图6中可见的两个永磁体28、30产生的磁场垂直于附图平面，在一个实例中进入，而在另一个实例中离开。
44.此外，如上所简要提供的，所有磁性板26的上部永磁体28之间具有相同的取向，并且相应地，所有磁性板26的下部永磁体30之间具有相同的取向。换句话说，关于图7，例如，如果上部永磁体28产生从左向右取向的磁场，则下部永磁体30产生从右向左取向的磁场，反之，如果上部永磁体28产生从右向左取向的磁场，则下部永磁体30产生从左向右取向的磁场。本领域技术人员可以容易地理解，尽管在图7中不存在磁场线，但是由上部永磁体28和下部永磁体30产生的磁场在致动器组件20的外部彼此闭合(close the one on the other)。
45.优选地，每个磁性板26包括两个金属箔36(具体参见图8)，它们在平面xz中延伸并覆盖永磁体28、30。以这种方式获得了平滑且耐磨的表面。此外，金属箔36允许有效地散热，其优点根据下面的描述将变得清楚。
46.参照图5a
‑
5c，n个线轴24中每一个线轴包括至少一个绕组38，每个绕组包括由形成多个同心且共面的环的一根线材。优选地，线材具有矩形横截面，以便使绕组38中的金属密度最大化。
47.优选地，每个线轴24包括两个绕组38，这两个绕组沿着深度d相互紧挨地放置(见图8)。特别地，具体参照图9的示意图，两个绕组38在其各自的最内部环处彼此电连接，使得外部电连接部39能够在相对的侧上在其外围(periphery)处沿着宽度w获得，而没有任何线材部分与绕组38重叠。
48.每个线轴24在平面xz中具有主要展开部。特别地，线轴24的宽度w和高度h显著大于深度d。优选地，线轴24具有总体上矩形的形状。因此，在每个环中且在每个线轴24中，可以识别两个水平段(主要沿x或宽度排列)和两个竖直段(主要沿z或高度排列)。如上所述，每个线轴24可以以两种相反的方式被供电，即，再次参照图5a
‑
5c，线轴24可以被供电，使得电流沿顺时针方向循环(顺时针电力)，或者，使得电流沿逆时针方向循环(逆时针电力)。值得注意的是，根据上面公开的布置，通过给一个线轴24的外部电连接部39供电，其两个绕组38都由相同方向(顺时针或逆时针)的电流驱动。
49.如本领域技术人员所熟知的，当以电流在线轴中循环的这种方式对线轴24供电时，线轴产生垂直于附图平面的磁场。更具体地说，当线轴24被顺时针供电时，由于右手定则，它产生进入图平面的磁场。反之亦然，当线轴24被逆时针供电时，由于右手定则，它产生离开附图平面的磁场。
50.由于每个线轴24被接纳在两个相邻的磁性板26之间，所以每个线轴24被浸没在由永磁体28、30产生的静磁场中。当线轴24不被供电时，它可以处于图5b所示的平衡位置。当线轴24被供电时，例如以顺时针电力供电，它趋向于移动到其自身的进入磁场尽可能与永磁体产生的进入磁场对齐的位置，例如移动到图5a所示的上部位置。反之亦然，当线轴24以相反的方式被供电时，即以逆时针电力供电，它趋向于移动到其自身的离开磁场尽可能与永磁体产生的离开磁场对齐的位置，在示例中移动到图5c所示的下部位置。
51.以这种方式，技术人员可以理解，借助于电力，可以控制线轴24的运动，每个线轴彼此独立。特别地，本发明的致动器组件20优选地包括用于给每个线轴24供电的一个电路，其中用于对线轴24供电的所有电路都由电子控制单元控制。以这种方式，可以控制每个单个综丝框架的运动，以便再现预定的编织图案。
52.优选地，每个线性致动器32包括止动件，该止动件被布置成在线轴24的任何部分行至上部永磁体28上方或下部永磁体30下方之前停止线轴24的运动。
53.优选地，每个线轴24包括沿着高度h延伸的连接杆40。每个线轴24的连接杆40旨在机械地连接到各自的综丝框架，以便将线轴24的运动传递到综丝和经线。
54.有利的是，所有线轴24的所有连接杆40沿相同方向延伸，例如在附图所示的实施例中，所有线轴24的所有连接杆40都向上延伸。
55.如本技术人员可以容易理解地，线轴24的这种特殊布置允许相对于现有技术的相应致动器组件的高度显著降低本发明的致动器组件20的总体高度。在这方面，图1和图2可以相互比较，虽然图1和图2是示意性绘制的，但是它们都以相同的比例所绘。
56.在致动器组件20的操作过程中，在线轴24中产生了大量的热，大部分是由于焦耳加热所产生。为了将永磁体28、30的温度保持在工作范围内，移除和消散这种热量是必要的。事实上，永磁体28、30的特性受到温度升高的影响，并且在某些情况下存在阈值温度，永磁体超过该阈值温度将最终消磁。
57.在现有技术的解决方案中，线轴24(一半在综丝之上，一半在综丝之下)的交替布
置意味着磁性板26和线轴24沿深度d的分布密度相对较低。换句话说，在每单位体积产生相对较低热量的已知解决方案中，两个相邻磁性板26之间的距离使得，即使存在线轴24也保持开放的间隙，空气沿着该间隙自由流动。在根据现有技术的解决方案中，由于对流而自发产生的空气流足以移除热量并将磁体保持在适于操作的温度。
58.技术人员可容易地理解，本发明的致动器组件20的部件以非常大的密度布置，这是因为所有线轴24沿着一定深度布置在相同的高度，该深度小于或等于现有技术的类似致动器组件20的深度。因此，在本发明中，在致动器组件20中的开放的间隙42非常窄时，每体积单位产生更多的热量(见图8)。这就是为什么由于对流而自发产生的空气流并不足以确保适当的冷却的原因。
59.因此，本发明的致动器组件20优选包括冷却回路，这在下文中描述。
60.优选地，磁性板26包括适于容纳冷却液循环的冷却通道44。图6示出了磁性板26的实施例，其中两个冷却通道44在框架结构34中获得，并且主要沿着高度h的方向展开。在该实施例中，冷却回路还包括歧管46，歧管46在图7中容易看到，歧管46主要沿着致动器组件20的深度d展开。歧管46允许冷却液在所有冷却通道44中循环。
61.此外，冷却回路包括致动器组件20外部的其他部件(图中未示出)。优选地，冷却回路还包括贮存器、冷却器、供应和回返导管、循环泵和控制单元。
62.在致动器组件20包括冷却回路的情况下，优选的是，磁性板26的框架结构34由确保良好热传递的材料制成。例如，框架结构34可以由导热聚合物、导热复合材料或铝制成。
63.优选地，本发明的每个磁性板26以最大化永磁体28、30和框架结构34之间的接触面积这样的方式布置。例如，框架结构34可以包括两个矩形窗口，永磁体28、30以微小干涉容纳在两个矩形窗口中，以便获得全部沿着永磁体28、30的外围的实际接触。可替代地或附加地，可以使用导热膏或导热胶将永磁体28、30热连接到和机械连接到各自的框架结构34。
64.在这方面，如上面所简要提供的，金属箔36也可以协同散热，以避免不希望的温度峰值。
65.每个磁性板26中的冷却通道44的形状和布置必须以优化热去除并避免干扰线性致动器32的操作的这样的方式限定。
66.根据图6所示的实施例，两个相邻磁性板26的冷却通道44布置在包括在其间的线轴24的竖直段附近，在该处产生大量热。以这种方式，在冷却通道44中循环的冷却液允许在不期望地升高永磁体28、30温度之前以有效的方式去除热量。
67.根据一些实施例，冷却通道44具有为最大化其内表面而研究的形状，以便优化冷却液和冷却通道44的壁之间的热交换。例如，冷却通道44可以具有弯曲形状(meandering shape)。
68.在一些实施例中，除了液体冷却回路之外，致动器组件20还可以包括强制通风系统(未在图中示出)。例如，可以在致动器组件20的下方放置风扇，以便产生强制空气流，该空气流穿过开放间隙42，去除额外的热量。强制通风的存在还有利的是用于去除在纺织机22长时间操作后在工作区域附近不可避免所积聚的纱线和纤维碎片。
69.适当的散热允许在线轴24的运动的速度和频率方面获得最佳性能。
70.根据上述内容，可以理解，弹簧对于本发明的致动器组件20的适当操作不是必需的。然而，为了满足特定的需要，也可以添加弹簧，类似于现有技术的解决方案中所做的。
71.然而，优选采用不同的解决方案代替弹簧。优选地，用于给每个线轴24供电的电路包括电容器。电容器适于构成待提供给线轴24的电力的临时储器。特别地，在稳定状态操作(其中线轴24在下部位置和上部位置之间连续移动)期间，在线轴24通过平衡位置(图5b的位置)时，线轴24具有其最大动能。当线轴24暂时停止，例如在上部位置(图5a的位置)时，动能变为零。当动能减少时，电容器被充电，以便构成以电力形式的能量的储器。随后，当线轴24须要移向下部位置(图5c中的位置)时，电容器分配所收集的能量，从而给线轴24供电并将电力转变成动能。换句话说，线轴24的动能在平衡位置时达到其最大，在上部位置和下部位置时为零，而收集在电容器中的能量在平衡位置时为零，在上部位置和下部位置时达到其最大。
72.以这种方式，电容器执行与弹簧中的功能类似的功能，在线轴24远离平衡位置时积累能量，并且在线轴24再次朝向平衡位置行进时将能量返回去。还应注意的是，与弹簧不同，每个电容器仅以电的方式连接到相应的线轴24，并因此它可以以很大的设计自由放置在纺织机22内。由于此原因和它们较小的尺寸，使用电容器代替弹簧允许优化致动器组件20在纺织机22内的阻碍。
73.电容器的存在允许减少为了操作线性致动器32而必须从电网获取的电能的量。
74.前面的描述细述了将本发明相对于现有技术的解决方案区分开来的技术特征。对于现有技术和本发明可共有的所有其他特征，可以参考描述和评论现有技术的导言。
75.本领域技术人员能够容易地理解，本发明允许克服上文关于现有技术指出的缺点。
76.具体而言，本发明提供了一种用于纺织机22的致动器组件20，其具有的总体尺寸小于已知的致动器组件。特别地，减小致动器组件20的深度d还允许减小形成梭道所需要的线性致动器32的竖直行程。进而，减小的竖直行程允许减少以热的形式损失的相关能量。
77.最后，本发明提供了一种用于纺织机22的致动器组件20，其进一步允许上述优点，还保持了已知解决方案的功能。
78.显然，具体特征是针对本发明的不同实施例描述的，具有示例性和非限制性的意图。显然，技术人员将能够对本发明进行进一步的修改和变型，以满足特定的或依情况而定的需求。例如，关于本发明的一个实施例描述的技术特征可以从该实施例推断出并应用于本发明的其他实施例。此类修改和变型在任何情况下在由所附权利要求限定的本发明的保护范围内。