Elektronisches Steuerteil für einen Nähmaschinenantrieb Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuerteil für einen Nähmaschinenantrieb mit einem von einer ständig rotierenden Motorwelle angetriebenen Hilfstrieb und einem Untersetzungsgetriebe, dem eine durch einen Elek tromagneten gesteuerte Kupplung sowie ein mit der Nähmaschinenwelle synchronisierter Lagegeber zugeord net sind, mit dessen Steuerglied ein Schalter zur Auswahl der jeweils gewünschten Nadelstangen- Hoch- oder -Tiefstellung für den Stillstand mit einem mit einer Hebelanordnung gekuppelten Fussschalter verbunden ist, und eine mechanische Einrichtung zum Trennen der Kraftwirkung zwischen Fussschalter und Kupplung vor aesehen ist.
Nähantriebe bekannter Bauart, deren hochtouriger Hauptantrieb über ein Untersetzungsgetriebe mit einem Nebenantrieb in Verbindung steht, werden zumeist durch Kupplungsmittel wahlweise auf hohe und niedrige Tou renzahl umschaltbar ausgebildet.
Bei einem dieser bekannten Nähantriebe wird bei spielsweise über eine vom Fusstrittanlasser betätigte Hebelanordnung ein Schalter beim Kupplungsvorgang mit dem hochtourigen Hauptantrieb vor dem Zeitpunkt der Herstellung der Kupplungsverbindung eingeschaltet und nach der Entkupplung, mittels der Hebelanordnung des Fusstrittanlassers, ausgeschaltet.
Hierbei ist als Schaltmittel für einen Kupplungsmagneten des langsam laufenden Nebenantriebs ein Relais vorgesehen. während ein die Soll-Abschaltdrehzahl der Nähmaschinenwelle messender T achometerdynamo sowie ein aus drei Schleifringen bestehender Synchronisator das Ein- und Ausschalten der Nähmaschinenwelle in der gewünschten Lage der Nähmaschinen-Nadelstangegewährleisten.
Diese Art der Nähantriebe, die sich mechanischer Mittel in Form von Schleifringen bedienen, haben jedoch den Nachteil, dass ausser den Schleifringen und Bürsten des Synchronisators auch die Relais und Schalt- oder andere Röhren einem ständigen Verschleiss beziehungs weise der Alterung unterworfen sind und somit einer laufenden Wartung bedürfen.
Eine weitere bekannte elektrische Antriebseinrichtung für Nähmaschinen, deren Steuerschaltung aus einem Wechselstromnetz über einen Transformator und eine Gleichrichterbrücke gespeist wird, weist eine zwischen einem dauernd umlaufenden Antriebsmotor und dem getriebenen Teil eingeschaltete elektrisch steuerbare Kupplung und eine elektrisch steuerbare Bremse sowie Mittel zum Anhalten des Antriebes in vorausbestimmter Stellung auf, wobei die als elektromagnetische Reibungs kupplung ausgebildete Kupplung und die bei gelöster Kupplung wirksame Bremse über einen oder mehrere Transistoren gesteuert werden.
Die zur Stillsetzung des Antriebes zu betätigenden Schaltmittel sowie das die Stillstandsstellung festlegende Schaltorgan im Steuerkreis und je eine Erregerspule für Kupplung und Bremse liegen unmittelbar im Arbeitskreis von Transistoren. Zur Steuerung der Erregung der Bremse ist ein erster Transi stor vorgesehen, während zum Anhalten des Antriebes ein im Steuerkreis die Kupplungserregung steuernder weiterer Transistor angeordnet ist, der über ein Potentio- meter die Kupplung löst, sobald die Bremserregung zur Wirkung kommt. Auch bei dieser elektromechanisch arbeitenden Schaltung ist eine Wartung erforderlich, da die Relais und das mit einem Kontakt zusammenarbei tende Potentiometer Verschleissteile sind.
Schliesslich sind noch Hochleistungsantriebe für die nähende Industrie bekannt, bei denen durch Verwendung von stabilen Relais, deren Ansprech- und Abfallzeiten an sich schon verhältnismässig gross sind, und die ausser- dem erschütterungsunempfindlich sein müssen, da die Nähmaschine stark schwingt, eine stetige Wartung erfor derlich ist.
Es wurde bereits eine elektrische Steuervorrichtung für einen Nähmaschinenantrieb mit einem mit der Arm welle der Nähmaschine auf Drehung verbundenen Steu erglied vorgeschlagen, dessen zur Achse der Armwelle konzentrische und mit mindestens einer Durchbrechung versehene umlaufende Lichtschranke einen photoelektri schen Schalter darstellt, dessen den Geber bildende Lichtquelle im Innern der Lichtschranke und dessen in Umfangsrichtung der Lichtschranke verstellbare Emp fänger ausserhalb derselben angeordnet sind, so dass der Empfänger durch die Durchbrechung der Lichtschranke hindurch unmittelbar ansprechbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung dieser bereits in Vorschlag gebrachten elektrischen Steu ervorrichtung, die Störanfälligkeit der bisher bekannten Schaltungen, welche überwiegend mit Relais, Schalt- und Schleifkontakten oder Röhrenschaltungen arbeiten, ent scheidend zu vermindern, so dass die im Nähbetrieb übliche Verstaubung, die Erschütterungsempfindlichkeit von Röhren sowie der elektromechanischen Organe und die Kontaktbelastung (Abbrand) ohne Einfluss auf die hochbeanspruchten Steuerorgane der Nähmaschine sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein elektronisches Steuerteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Stromkreis eines als Vorwahlkippstufe dienenden bistabi- len Multivibrators, dem Lagegeber sowie einem mit dessen Ausgang verbundenen Drehzahlmesser, ein zwi schen diesem Drehzahlmesser und einer bistabilen Kipp- stufe angeordnetes ersten RC-Glied, ein Spannungsteiler zur Regelung der Kippspannungsamplitude sowie vor einem Widerstand an der Basis eines Transistors der genannten bistabilen Kippstufe eine Diode vorgesehen ist,
und dass zwischen einer von einem Netzteil her negatives Potential aufweisenden Leitung und der Basis des ge nannten Transistors ein in Reihe mit einer zweiten Diode geschaltetes zweites RC-Glied und zwischen der Basis eines zweiten Transistors der genannten bistabilen Kipp- stufe und einem Schalter an der genannten Leitung ein drittes angeordnet ist, so dass in Umschaltstellung des genannten Schalters einerseits ein über einen Transistor einer Schaltstufe beaufschlagter Magnet erregt und ande rerseits über den genannten bistabilen Multivibrator stromlos wird.
Nachstehend wird der Erfindungsgedanke anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei spieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das elektronische Steuerteil; Fig.2 das Schema einer elektrischen Steuereinrich tung.
Gemäss Fig. 1 der Zeichnung ist in einer Vorwahl- kippstufe A ein aus Transistoren T1, T2 und Widerstän den R1 bis R6 aufgebauter bistabiler Multivibrator vorgesehen.
Weitere wesentliche Baugruppen sind der elektroni sche Drehzahlmesser C mit dem Transistor T3, den Widerständen R7, R8, R9 sowie der Diode D3 und dem Kondensator<B>Cl</B> mit dem vorgeschalteten Lagegeber B und die bistabile Kippstufe F mit den Transistoren T4, T5 und der an den Ausgang dieser Kippstufe angeschlos senen Schaltstufe H, die den Magneten Km steuert. Bei einer an Klemmen eines Netzteiles N anliegenden Wech selspannung entstehen durch Gleichrichteranordnungen und entsprechende Siebglieder in den Sekundärkreisen eines Transformators die erforderlichen Betriebsspannun gen, die sämtlich auf Massepotential bezogen sind.
Zwischen dem Transformator des Netzteiles N und der Gleichrichterbrücke G ist ein Schalter S3 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Langsamlauf der Nähmaschine abge schaltet werden kann. Durch kurzzeitige Betätigung des an der negativen Betriebsspannung des Netzteiles N anliegenden Schalters S1 in die andere Stellung wird die Vorwahlkippstufe A in eine solche Lage gebracht, dass an einem Ausgang Al derselben eine hohe negative Ausgangsspannung und an einem zweiten Ausgang A2 eine niedrige Ausgangsspannung ansteht, während in der nicht ein,ezeichneten zweiten Stellung des Schalters S2 die Vorwahlkippstufe A in die umgekehrte Lage kippt,
so dass am Ausgang A2 eine hohe negative und am Ausgang A1 eine niedrige negative Spannung zu ver zeichnen ist. Die beiden Schalter S1 und S2 lassen sich durch eine Hebelanordnung nur abwechselnd betätigen. Bei jeder Umschaltung eines der beiden Schalter S 1 oder S2 aus der gezeichneten Ruhestellung in die jeweils nicht eingezeichnete Arbeitsstellung wird die Kippstufe F über das RC-Glied C3, R13 beziehungsweise über den Wider stand R!_5 in die Lage versetzt, in welcher der an ihrem Ausgang A4 angeschlossene Transistor T6 den Magneten Km einschaltet.
Einem an die Ausgänge A1, A2 der Kippstufe A angeschlossenen Lagegeber B sind Fotodio den F1, F2 zugeordnet, die durch eine äussere Lichtquel le Li im Takte einer rotierenden Lichtschranke E des Lagegebers B abwechselnd belichtet und abgeschirmt werden. Liegt am Ausgang Al eine hohe negative Spannung, so wird diese durch die Fotodiode F1 über eine Diode Dl auf einen Ausgang A3 des Lagegebers B geschaltet und gelangt über einen Widerstand R7 eines elektronischen Drehzahlmessers C an die Basis eines im Sperrzustand befindlichen Transistors T3 und bringt diesen in den leitenden Zustand.
Da die Belichtung der Fotodiode FI um einen bestimmten Winkel vor dem oberen Haltepunkt der Nadelstange durch die Licht schranke E des Lagegebers B gemäss Fig. 2 abgeschirmt ist, wird die negative Spannung für den Transistor T3 unterbrochen und dieser für die Dauer der Unterbre chung in seinen gesperrten Zustand zurückversetzt, so dass am Kollektor dieses Transistors T3 am Punkt P ein negativ gerichteter Impuls entsteht, dessen Breite von der Zeitdauer der Abschirmung der Fotodiode F1. also von der Rotationsgeschwindigkeit der Lichtschranke E des Lagegebers B abhängig ist. Der Kondensator eines am Kollektor des Transistors T3 angeschlossenen RC-Glie- des R9.
Cl wird durch diesen Impuls negativ aufgeladen. Nach der Beendigung des Impulses wird der Kondensa tor C1 über den Widerstand R9 und eine Diode D3 wieder kurzzeitig auf seinen schwach netativen Wert entladen. Demnach entsteht während eines jeden Impul ses eine Kippspannung mit negativer Polarität, deren Amplitude, wie oben bereits ausgeführt wurde, von der Breite des Impulses und damit von der Rotationsge schwindigkeit der Lichtschranke E des Lagegebers B abhängig ist.
Eine dem elektronischen Drehzahlmesser C nachfolgende bistabile Kippstufe F, bestehend aus den Transistoren T4 und T5, befindet sich durch den leiten den Zustand des Transistors T4 und den Sperrzustand des Transistors T5 in der Kipplage, wobei die drehzahl abhängige Kippspannungsamplitude über einen regelba ren Spannungsteiler R10, eine Diode D4 und einen Widerstand R11 die Basis des Transistors T5 beauf- schlagt. Der Schleifer des Spannungsteilers R10 ist einerseits über die Diode D4 und den Widerstand R11 mit dem einen Eingang der Kippstufe F verbunden, während er andererseits über ein in Reihe mit einer Diode D5 geschaltetes RC-Glied R12, C2 zwischen der Leitung L der Basis liegt,
so dass beim Einschalten des Nähmaschinenmotors auftretende Spannungsspitzen ein unerwünschtes Anlaufen oder Nähmaschine verhindern und der Transistor T5 sicher erregt wird. Die Polarität der Kippspannung ist derart gerichtet, dass bei ausrei chender Amplitude der Kippspannung die bistabile Kipp- stufe F in die zweite stabile Lage, die eigentliche Ruhelage, kippt. Die Amplitude der Kippspannung lässt sich über den Spannungsteiler R10 regeln, und damit auch die kleinste Drehzahl einstellen, bei der diese bistabile Kippstufe F in die genannte zweite stabile Lage kippt.
Zwischen der Basis des Transistors T4 und dem Schalter S2 ist ein RC-Glied R13, C3 angeordnet, das beim Umschalten des Schalters S2 in seine zweite nicht eingezeichnete Stellung einen einmaligen kurzen Impuls aufnimmt und damit den Transistor T4 erregt und weiterhin die Kippstufe F in die Lage kippen lässt, in der der an ihrem Ausgang im Stromkreis des Magneten Km liegende Transistor T6 so gesteuert wird, dass der Magnet Km erregt und dadurch die Nähmaschine mit der Langsamdrehzahl über den Hilfstrieb angetrieben wird.
Da aber durch die Betätigung von Schalter S2 auch die Vorwahlkippstufe A kippt, wird die im Lagegeber B befindliche zweite Fotodiode F2 an eine hohe negative Spannung am Ausgang A2 gelegt, wodurch wiederum nach etwa einer halben Umdrehung über die bereits beschriebene Einrichtung eine Kippspannung an die Basis des Transistors T5 angelegt wird, durch dessen Erregung die Kippstufe F in die Ruhelage zurückkippt, wodurch der Magnet Km stromlos wird und die Nähma schine stehen bleibt.
Es wird also erreicht, dass bei Betätigung des Schalters S1 in seine nicht eingezeichnete Arbeitsstellung die Nähmaschine mit der Langsamdreh- zahl angetrieben wird. Geht der Schalter S1 in seine Ruhelage zurück, so wird die Kippstufe F durch den Lagegeber B und den Drehzahlmesser C in ihre Ruhelage und die Nähmaschine in vorbestimmter Stellung zum Stillstand gebracht.
Wird der Schalter S2 umgeschaltet, so kippt die Kippstufe F wieder um und die Nähmaschine wird mit der Langsamdrehzahl angetrieben. In diesem Falle braucht aber nicht erst der Schalter S2 in seine Ruhelage zurückgebracht werden, sondern bereits beim nächsten Kippspannungsimpuls, welcher vom Lagegeber B in Verbindung mit dem Drehzahlmesser C erzeugt wird, kippt die bistabile Kippstufe F in ihre Ruhelage und die Nähmaschine wird in der zweitmöglichen Stel lung zum Stillstand gebracht.
Hatte die Nähmaschine eine höhere Drehzahl als die Langsamdrehzahl, so kann in jedem Falle der Magnet Km erst abgeschaltet werden, wenn die Langsamdrehzahl erreicht, beziehungsweise die Kippspannungsamplitude den Ansprech-Schwellwert der Kippstufe F erreicht hat.
Mithin ist durch das erfindungsgemässe elektronische Steuerteil gewährleistet, dass die Störanfälligkeit und der Verschleiss bekannter Schaltungen vermieden und dar über hinaus eine wesentliche Verkürzung der Ein- und Ausschaltzeiten möglich ist.