НИТЕВОДИТЕЛЬ НА КОЛЕСАХ
WHEELED THREAD FEEDER

Изобретение относится к нитеводителю для намоточного блока для намотки наматываемого изделия на шпулю намоточного блока, при этом нитеводитель во время намотки совершает возвратно-поступательное движение, и при этом нитеводитель выполнен в виде ротора линейного электродвигателя, при этом ротор, установленный, по меньшей мере, на одном колесе, расположен противоположно статору, который предусмотрен для создания магнитного бегущего поля, и при этом ротор содержит, по меньшей мере, один постоянный магнит, так что ротор перемещается в бегущем поле вдоль статора.
Хотя в данном документе речь идет о «нити», соответственно, «нитеводителе» и т.д., наматываемое изделие может в принципе иметь любую форму, если обеспечивается возможность его намотки, т.е. наматываемое изделие может иметь форму нити, но также, например, форму ленты.
Из ЕР 1342686 В1 известно направляющее нить устройство для размещения крученой пряжи на шпулях, в частности, для прядильных машин с открытым концом. Устройство имеет ряд нитеводителей, которые с помощью приводного средства могут совершать возвратно-поступательное движение перед соответствующей шпулей. При этом приводное средство выполнено в виде ротора линейного электродвигателя, при этом ротор имеет магнитное балочное тело и расположен на статоре, который имеет балочное тело с электромагнитными катушками, через которые пропускается ток. За счет создания с помощью статора изменяющего магнитного поля расположенный подвижно на статоре ротор может совершать возвратно-поступательное движение перед шпулей.
Статор имеет по всей своей длине роликовые тела с горизонтальной осью, на которые опирается ротор и может за счет трения качения совершать возвратно-поступательное движение вдоль статора.
Однако для достижения высоких скоростей и, в частности, ускорений, которые необходимы, например, при намотке экструдируемых нитей, указанное выше устройство не пригодно, поскольку система из множества нитеводителей является тяжелой, и, с другой стороны, необходимо ускорять множество роликовых тел.
Нитеводитель для намоточных устройств, который приводится в движение с помощью линейного электродвигателя, известен, например, из ЕР 1148016 А2 или DE 19623771 А1. При этом нитеводитель закреплен непосредственно на роторе электродвигателя. Кроме того, из JP 1160348 и JP 2003214032 А известен линейный электродвигатель, в котором ротор опирается на колеса, при этом ротор содержит магнитный элемент обратного замыкания, например, элемент из мягкого железа.
Задачей изобретения является реализация нитеводителя с простой конструкцией, в котором ротор установлен стабильно, и который можно перемещать с высокими скоростями и ускорениями.
Эта задача решена с помощью указанного в начале нитеводителя тем, что, согласно изобретению, над статором расположен точно один рельс, на который опирается ротор с помощью, по меньшей мере, одного колеса.
В нитеводителе, согласно изобретению, количество колес может быть небольшим. В то время как в варианте установки, например, на два рельса, известном из уровня техники, необходимы, по меньшей мере, три колеса для стабильной опоры ротора, в варианте, согласно изобретению, для стабильной опоры ротора необходимы лишь два колеса, за счет чего можно уменьшить вес ротора и стоимость изготовления нитеводителя.
Таким образом, за счет конструкции, согласно изобретению, с небольшим числом колес можно реализовать более легкий нитеводитель, который обеспечивает возможность быстрого ускорения и может двигаться с большой скоростью. Кроме того, такое выполнение можно реализовать относительно просто конструктивно и с небольшой стоимостью.
Кроме того, вследствие опоры лишь на один единственный рельс нитеводитель можно ориентировать поперек направления движения над статором в оптимальном положении, за счет чего можно, с одной стороны, передавать из магнитного бегущего поля статора большую силу на нитеводитель, и, с другой стороны, не возникают осевые нагрузки в колесах и на рельсе или, соответственно, они могут быть сильно уменьшены.
Для создания магнитного обратного замыкания ротор содержит в одном предпочтительном варианте выполнения, по меньшей мере, один элемент обратного замыкания, который при движении ротора движется вместе с ним, так что для создания бегущего поля необходим статор лишь на одной стороне, за счет чего можно удерживать воздушные зазоры небольшими, поскольку такой воздушный зазор имеется лишь на одной стороне. В соответствии с этим объем магнита может удерживаться меньшим и соответственно более легким, и получается нитеводитель простой конструкции, который можно перемещать с высокими скоростями и ускорениями.
На колеса воздействуют вследствие односторонней конструкции (статор лишь на одной стороне) большие силы, за счет чего нитеводитель остается на рельсе или рельсах, и колеса достаточно сильно прижимаются к рельсу (рельсам), так что можно предотвращать нежелательное скольжение, которое бы приводило к сильному износу колес. Отсутствие сил на колесах является в данном изобретении нежелательным.
В одном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что ротор установлен на рельсе с помощью точно одного колеса, и в направлении движения перед и после колеса расположена, по меньшей мере, одна опора скольжения. За счет опор скольжения, которые могут скользить по рельсу на его верхней или нижней стороне, предотвращается опрокидывание ротора в направлении его движения или в противоположном направлении. Такой вариант выполнения с точно одним колесом является предпочтительным по причинам экономии стоимости и веса.
Для обеспечения особенно стабильной опоры ротора в направлении движения, при которой нет необходимости в дополнительных опорах, может быть также предусмотрено, что ротор опирается на рельс с помощью двух или больше колес. При этом колеса расположены друг за другом в направлении движения и лежат на одной линии, за счет чего предотвращается опрокидывание ротора в направлении движения или в противоположном направлении, как это было бы возможно при одном колесе. По причинам экономии стоимости и веса предпочтительно предусмотрено точно два колеса.
При этом в одном варианте предусмотрено, что ротор с помощью, по меньшей мере, одного колеса насажен на рельс. При этом под понятием «насажен» понимается, что части ротора проходят по обе стороны рельса, например, что колесо или колеса, а также рельс охватываются по сторонам щеками ротора, и колеса установлены в этих щеках, так что ротор защищен от бокового опрокидывания.
Такой вариант требует точного изготовления и, в частности, позиционирования рельса, однако в этом случае обеспечивается оптимальное позиционирование ротора над статором.
В другом варианте ротор подвешен с помощью, по меньшей мере, одного колеса на рельсе. В противоположность указанному выше варианту в этом варианте центр тяжести ротора расположен между рельсом и статором, а не на обращенной от статора стороне рельса.
Вариант с подвеской имеет то преимущество, что возможно в определенных пределах боковое движение ротора, за счет чего, например, ротор может самостоятельно занимать оптимальное положение над статором.
В обоих этих вариантах для оптимальной установки положения, прежде всего, важно, что рельс проходит посредине в продольном направлении над статором.
Для обеспечения возможности оптимального использования магнитных сил, по меньшей мере, один постоянный магнит расположен предпочтительно на нижней, обращенной к статору стороне ротора.
Например, один или несколько элементов обратного замыкания могут лежать в одной плоскости с одним или несколькими постоянным магнитами. При другом расположении элемент обратного замыкания (или несколько элементов) расположен над постоянным магнитом.
В частности, в варианте с подвешенным ротором может быть предпочтительным, когда один или несколько постоянных магнитов на обращенной к статору стороне в плоскостях, перпендикулярных направлению движения ротора, имеют изогнутый от статора контур. За счет такого выполнения ротор может еще лучше ориентироваться в магнитном поле, и расстояние ротора от статора остается постоянным даже при боковом движении ротора.
Особенно легким ротор можно выполнять, когда он выполнен из немагнитного материала, например, из пластмассы. Чем меньше вес ротора, тем большие ускорения могут быть реализованы, что имеет значение, в частности, в точках изменения направления движения ротора, с целью обеспечения возможно меньшего времени остановки.
Стабильного расположения постоянных магнитов, соответственно, элементов обратного замыкания на роторе можно достигать тем, что ротор имеет один или несколько приемных элементов для приема, по меньшей мере, одного постоянного магнита и/или, по меньшей мере, одного элемента обратного замыкания.
В качестве альтернативного решения или дополнительно, по меньшей мере, один постоянный магнит и/или, по меньшей мере, один элемент обратного замыкания могут быть склеены с ротором.
При выполненном из пластмассы роторе, по меньшей мере, один постоянный магнит и/или, по меньшей мере, один элемент обратного замыкания могут быть отлиты в роторе вместе с ним, за счет чего они удерживаются особенно стабильно и обеспечивается простой способ изготовления с небольшим количеством рабочих этапов.
Однако может быть также предусмотрено, что по существу весь ротор выполнен в виде элемента обратного замыкания. Например, ротор может быть образован из железного листа, что является дешевым, однако более тяжелым по весу решением. Такой ротор можно использовать, например, когда вес не имеет значения, когда быстрое реверсирование в точках изменения направления движения имеет второстепенное значение.
Кроме того, предусмотрено, что, по меньшей мере, одно колесо является составной частью ротора, т.е. колеса установлены на роторе. Это имеет то преимущество, что необходимо применять лишь немного колес, в то время как, например, при роликах, которые отделены от ротора, и по которым он движется, ролики могут занимать всю длину, по которой перемещается ротор. Решение, согласно изобретению, является более простым, дешевым, и нет необходимости в ускорении множества роликов до скорости ротора.
Кроме того, указанная выше задача решена также с помощью линейного электродвигателя для намоточного блока для намотки наматываемого изделия на шпулю намоточного блока, при этом линейный электродвигатель содержит статор для создания магнитного бегущего поля, и при этом, согласно изобретению, противоположно статору расположен указанный выше нитеводитель.
Особенно хорошее самостоятельное позиционирование подвешенного ротора обеспечивается, когда статор на обращенной к нитеводителю стороне в плоскостях, перпендикулярных направлению движения нитеводителя, имеет изогнутый к нитеводителю контур.
Предпочтительно, когда ротор имеет, по меньшей мере, один элемент обратного замыкания. Для оптимизации системы и уменьшения магнитных сил на роторе и тем самым в подшипниках колес может быть предусмотрено, что в линейном электродвигателе противоположно статору расположен неподвижно, по меньшей мере, один другой элемент обратного замыкания, который проходит по существу параллельно статору, и при этом ротор расположен с возможностью движения между статором и, по меньшей мере, одним другим неподвижным элементом обратного замыкания. Таким образом, часть магнитного поля воспринимается неподвижным элементом обратного замыкания.
Наконец, изобретение относится к намоточному блоку, содержащему указанный выше линейный электродвигатель.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг.1 - намоточное устройство с нитеводителем в качестве составной части линейного электродвигателя, в перспективе;
фиг.2 - вариант выполнения изобретения с насаженным на рельс нитеводителем; и
фиг.3 - вариант выполнения изобретения с подвешенным на рельс нитеводителем.
На фиг.1 показан чисто схематично нитеводитель НВ для намоточного блока НБ для наматывания, например, имеющего форму нити наматываемого изделия НИ. Намоточный блок содержит шпулю ШП, на которую наматывается наматываемое изделие НИ. Для этого шпуля ШП приводится во вращение вокруг оси АСН с помощью привода МОТ, например, шпиндельного электродвигателя. Согласованно с вращательным движением шпули ШП нитеводитель НВ подает известным образом нитевидное изделие НИ к шпуле в ходе возвратно-поступательного движения. При этом наматываемое изделие НИ направляется на нитеводителе НВ в направляющем приемном элементе НПЭ.
Как показано, в частности, на фиг.2 и 3, нитеводитель НВ выполнен в виде ротора РО линейного электродвигателя ЛЭД, при этом ротор РО установлен противоположно статору СТА, который имеет обмотки/катушки ОБ для создания магнитного бегущего поля, с помощью, по меньшей мере, одного колеса R1', R2'; R1”, R2”, при этом колесо, соответственно, колеса являются составной частью ротора, т.е. установлены на роторе.
Колесо, соответственно, колеса установлены, например, с помощью промышленных подшипников, при этом подшипники должны быть выполнены легкими, непроницаемыми для пыли и способными выдерживать большие ускорения.
Ротор РО содержит, по меньшей мере, один постоянный магнит ПМ1', ПМ2', ПМ1”, ПМ2”, так что ротор РО совершает возвратно-поступательное движение в бегущем поле вдоль статора СТА.
Кроме того, как показано на фиг.2 и 3, ротор РО содержит для образования магнитного обратного замыкания элемент ЭОЗ', ЭОЗ” обратного замыкания, который при движении ротора РО движется вместе с ним. Такой элемент обратного замыкания состоит из мягкомагнитного, соответственно, ферромагнитного материала.
При выполнении, согласно изобретению, которое показано на фиг.2 и 3 в различных вариантах, над статором СТА расположен точно один рельс РЕ', РЕ”, на который опирается ротор РО с помощью, по меньшей мере, одного колеса. Согласно изобретению предусмотрен лишь один рельс, и число колес может быть небольшим. В экстремальном случае необходимо лишь одно колесо, за счет чего может быть уменьшен вес ротора и стоимость изготовления нитеводителя, и при двух колесах магнитные силы удерживают ротор без дополнительных вспомогательных средств в стабильном положении.
Для обеспечения особенно стабильной опоры ротора в направлении его движения, в показанных на фиг.2 и 3 вариантах выполнения ротор РО установлен с помощью двух колес R1', R2'; R1”, R2” на одном рельсе РЕ', РЕ”. При этом колеса R1', R2'; R1”, R2” расположены друг за другом в направлении движения, за счет чего предотвращается опрокидывание ротора РО. По причинам экономии стоимости и веса в вариантах с несколькими колесами предусмотрены точно два колеса.
При этом в варианте, согласно фиг.2, ротор РО насажен с помощью двух колес R1', R2' на рельс РЕ'. При этом под понятием «насажен» понимается, что части ротора проходят по обе стороны рельса РЕ', например, колеса R1', R2', а также рельс РЕ', как показано на фиг.2, охватывают по сторонам две щеки Щ1, Щ2 ротора РО, и колеса R1', R2' установлены в этих щеках, так что ротор РО защищен от бокового опрокидывания.
Этот вариант требует точного изготовления и, в частности, позиционирования рельса РЕ', однако затем обеспечивается оптимальное позиционирование ротора над статором. Ротор содержит элемент ЭОЗ' обратного замыкания и два постоянных магнита ПМ1', ПМ2'.
В другом варианте, согласно фиг.3 (элемент ЭОЗ” обратного замыкания, два постоянных магнита ПМ1”, ПМ2”), ротор РО подвешен с помощью колес R1”, R2” на рельсе РЕ”. В противоположность выполнению, согласно фиг.2, в этом варианте центр тяжести массы ротора РО расположен между рельсом РЕ” и статором СТА, а не на обращенной от статора стороне рельса.
Вариант с подвеской имеет то преимущество, что возможно в определенных пределах боковое движение ротора, за счет чего, например, ротор может самостоятельно занимать оптимальное положение над статором СТА.
В обоих вариантах, согласно фиг.2 и 3, для оптимальной установки положения ротора, прежде всего, важно, что рельс РЕ', РЕ” проходит посредине в продольном направлении статора СТА.
Во всех показанных вариантах постоянные магниты ПМ1', ПМ2', ПМ1”, ПМ2” предпочтительно расположены на нижней, обращенной к статору СТА стороне ротора РО.
В частности, в варианте с подвеской ротора, согласно фиг.3, предпочтительно, когда постоянные магниты ПМ1”, ПМ2” на обращенной к статору СТА стороне в плоскостях, перпендикулярных направлению движения ротора РО, имеют изогнутый от статора СТА контур. За счет такого выполнения ротор РО может еще лучше ориентироваться в магнитном поле, и расстояние ротора РО до статора СТА остается постоянным даже при боковом движении ротора.
Особенно хорошее самостоятельное позиционирование подвешенного ротора обеспечивается, когда в качестве альтернативного решения или, в частности, дополнительно статор СТА на обращенной к нитеводителю НВ стороне в плоскостях, перпендикулярных направлению движения нитеводителя НВ, имеет изогнутый к нитеводителю НВ контур.
Особенно легко выполнять ротор РО, когда он образован из не магнитного материала, например, пластмассы. Чем меньше вес ротора, тем большие ускорения можно реализовывать с помощью него, что особенно важно в точках изменения направления движения ротора, чтобы по возможности уменьшать время его остановки.
Стабильного расположения постоянных магнитов, соответственно, элементов обратного замыкания на роторе можно достигать тем, что ротор РО имеет одно или несколько приемных элементов для приема, по меньшей мере, одного постоянного магнита и/или, по меньшей мере, одного элемента обратного замыкания.
В качестве альтернативного решения или дополнительно, по меньшей мере, один постоянный магнит ПМ1', ПМ2', ПМ1”, ПМ2” и/или, по меньшей мере, один элемент ЭОЗ', ЭОЗ” обратного замыкания может быть склеен с ротором РО.
При выполненном из пластмассы роторе, по меньшей мере, один постоянный магнит и/или, по меньшей мере, один элемент обратного замыкания могут отливаться в роторе вместе с ним, за счет чего они удерживаются особенно стабильно и обеспечивается простой процесс изготовления с немногими рабочими этапами.
Как показано на фигурах, приемный элемент НПЭ нитеводителя НВ для наматываемого изделия НИ находится над рельсом (рельсами) и в верхней зоне ротора РО.
Приемный элемент НПЭ для наматываемого изделия НИ может быть также расположено сбоку.
Однако все устройство может быть расположено, например, откинуто на 90° (например, вокруг оси, параллельной направлению движения ротора) относительно показанного на фигурах положения, так что ротор перемещается не над рельсом (рельсами), а сбоку от него, при этом за счет больших магнитных сил предотвращается падение вниз. В соответствии с этим понятия «сверху», соответственно, «снизу» в данной заявке и в формуле изобретения относятся к расположениям с ориентацией, показанной на фигурах. Однако в объем защиты входят также расположения, при которых ротор, как указывалось выше, перемещается рядом с рельсом или рельсами (например, при расположении с поворотом примерно на 90° влево или вправо относительно показанного на фиг.2 или 3 расположения; однако возможны и целесообразны также расположения, повернутые на более чем 90°, также на 180° относительно показанного на фигурах расположения).