CH654356A5

CH654356A5 - Vorrichtung zum messen des vorschubs bei einer naehmaschine.

Info

Publication number: CH654356A5
Application number: CH3684/81A
Authority: CH
Inventors: Bengt Allan Bergvall; Kenneth Oscar Emanuel Skogward
Original assignee: Husqvarna Ab
Priority date: 1980-06-05
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1986-02-14
Also published as: FR2484078B1; DE3121845A1; SE8004226L; DE3121845C2; JPS5717803A; FR2484078A1; US4398348A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Vorschubs bei einer Nähmaschine gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen dienen zur Messung der Distanzen auf einem bearbeiteten Werkstück und zur Führung von Operationen, die durch die Maschine ausgeführt werden, z.B. bei der Herstellung eines Phantasiesaums mit einer Nähmaschine.

Eine übliche Vorrichtung zum Messen der Distanz ist beispielsweise ein Konverter, der eine gerade Distanz in einen Winkel umsetzt, z.B. in eine Anzahl Umdrehungen in einem rotierbaren Fühler, der einer geradlinigen Bewegung folgt. Für eine grosse Genauigkeit muss die Rotation des Fühlers dem bewegten Stück genau folgen, und die Winkelmessung muss mit einer grossen Auflösung der Elemente, die den Winkel darstellen, geschehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung eines bisher bekannten Konverters zum Umsetzen einer linearen Bewegung einer bestimmten Grösse in einen bestimmten Winkel, der mittels elektronischer Kreise in eine digitale Zahl umgewandelt wird. Dank einer solchen Umwandlung kann die gemessene Grösse in einer Steuerungsanordnung verwendet werden, mit der auch Daten verarbeitet werden können, um bestimmte Operationen auf dem Material auszuführen. Im vorliegenden Fall wird die Vorrichtung in einer Nähmaschine benützt, um die stichbildenden Instrumente zu führen, zwecks Bildung eines Ziersaums. In einer solchen

Anwendung sind die Ansprüche für eine hohe Genauigkeit gross, und die Messvorrichtung muss schon bei sehr kleinen Verschiebungen des Materials ansprechen. Es ist auch notwendig, dass die Vorrichtung zwischen Vorwärts- und Rück-wärtsarbeitsrichtungen unterscheiden kann und diesen Verschiebungen das richtige Vorzeichen zuordnet.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Seitenriss einer Nähmaschine mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Seitenriss der Nähmaschine gemäss Fig. 1 mit abgehobener Vorrichtung,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Fühlers in der Vorrichtung gemäss Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Fühler,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung der elektronischen Kreise zum Betrieb der Vorrichtung gemäss Fig. 1,

Fig. 6 die Ansicht auf ein mit der Vorrichtung hergestelltes Knopfloch, und

Fig. 7 ein Prinzipschema eines Decoders zur Verwendung im Blockschema gemäss Fig. 5.

Von der Nähmaschine gemäss Fig. 1 sind der Steppfuss 1 und die stichbildenden Instrumente ersichtlich. Diese Instrumente sind genau gleich wie bei einer herkömmlichen Nähmaschine und bestehen aus einem Nadelantrieb und einem Reversiermechanismus, die sich beide im oberen Arm 2 und im freien Arm 3 der Maschine befinden. Der Steppfuss 1 ist in üblicher Weise an einer Stange 4 befestigt und zwischen einer oberen und einer unteren Endlage beweglich. Am Ende dieser Stange befindet sich eine weitere vertikal bewegliche Stange 5, an der ein Fühler 6 gemäss Fig. 2 und 3 mittels eines Lagerarms 7 befestigt ist, welcher Lagerarm 7 an seinem einen Ende drehbeweglich mittels eines Stiftes 8 und einer Bohrung 9 gehaltert ist und durch eine Schraubenfeder 10 zwischen zwei Haken 11 und 12 gegen den unteren Arm 3 gepresst ist. Die Feder drückt das Ende des Lagerarms 7 gegen die Stichplatte 13. Bei diesem nach unten gedrückten Ende des Lagerarms 7 befindet sich ein gezahntes Rad, das auf einem Stift 15 rotierbar gelagert ist und das der Bewegung des bearbeitenden Materials sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung folgt. Der Fühler kann von der Lage beim Steppfuss in den oberen Arm angehoben werden, wenn er nicht verwendet ist (Fig. 2). Die Stange wird dabei in einer Führung 17 mittels Stiften 18 in Führungsschlitzen 19 bewegt, wodurch dieser wohl verschiebbar aber nicht verdrehbar ist. In der angehobenen Stellung (strichlierte Linien) werden der Lagerarm 7 und der Fühler 14 durch eine Öffnung in der Unterseite des Arms in den Arm hineinbewegt, wobei der Lagerarm 7 um den Stift 18 nach oben geschwenkt wird, wenn ein Finger 20 auf einen Anschlag 21 an dieser Unterseite anschlägt.

Der Aufbau des Fühlers ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Das Zahnrad 14 besitzt neben einer Buchse 22 ein Paar konzentrischer kreisförmiger Raster 23,24. Eine Lagerhülse 25 ist mit dem Lagerarm 7 verbunden und besitzt ein Paar kreisförmiger Abschirmungen 26,27 innerhalb je eines der Raster 23, 24. Innenseitig der Abschirmung 26 befinden sich zwei Lampen (Lichtemittierende Dioden oder dgl.) 28,29, und durch ein Paar Öffnungen 30,31 in der Abschirmung gelangt das Licht zum Raster 23. Dieser ist auf seinem Umfang mit Zähnen 32 versehen und durch die Spalte 33 zwischen den Zähnen kann das Licht radial zu den Öffnungen in der Abschirmung 27 gelangen. Ausserhalb dieser Öffnungen

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

SO

55

60

65

3

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befinden sich zwei Phototransistoren 35,36, die das Licht aus den entsprechenden Lampen 28,29 empfangen. Die Zähne 32 sieben das Licht und bewirken ein pulsierendes Licht auf die Phototransistoren, wenn das Rad 14 rotiert wird. Für jeden Lichtimpuls, der durch die Phototransistoren aufgenommen wird, dreht sich das Rad um einen Winkel, der der Zahnteilung auf dem Raster 23 entspricht, wobei eine grössere Anzahl Zähne (feiner Verteilung) einem kleineren Winkel zwischen den Impulsen entspricht. Die Verwendung von zwei Lampen und Transistoren wurde dadurch notwendig, dass die Drehrichtung des Rades auch angezeigt werden soll. Die Drehrichtung wird in der Folge der elektrischen Impulse aus den Transistoren 35,36 dargestellt, die durch Drähte 37 und 38 mit einem Decoder (Fig. 7) verbunden sind. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Zähne gegenüber den Öffnungen versetzt, so dass eine Öffnung durch einen Zahn verdeckt ist, während das Licht aus der anderen Öffnung durch den Raster gelangen kann. Die Verschiebung entlang des Umfangs ist gleich der halben Breite eines Zahns, was während einer Rotation gleich dem Abstand zwischen den Mitten von zwei Zähnen eine Verschiebung der Lichtimpulse gemäss den nachstehenden Erläuterungen bewirkt. Dabei entspricht der Wert 1 einem Lichtimpuls und der Wert 0 entspricht Dunkelheit; die Rotation geschieht gemäss den Teilen A und B in Fig. 3 mit den entsprechenden Ableserichtungen A' und B' in der nachstehenden Tabelle.

Rotation in Richtung A

Tabelle I Phototransistor 36

0

1 1 0

35 1 1 0 0

Rotation in Richtung B

B'

Die sich folgenden Bits der Transistoren 35,36 können während der Rotation mit «ankommend» und «wegeilend» bezeichnet werden. Eine Tabelle mit solchen ankommenden und wegeilenden Codewörtern für die eine und die andere Drehrichtung ergibt das folgende Bild:

Tabelle II

Photo- Ankommend Weglaufend Drehrichtung transistoren

36,35 36,35

0 0 0 1 B

0 1 11 B 11 10 B

1 0 0 0 B 0 0 10 A

10 11 A

11 0 1 A 0 1 0 0 A

Der Ausdruck für einen solchen Binärcode, bei dem die Bits ihre Charakterisitik zu verschiedenen Zeiten ändern, heisst Grey-Code und der richtungsabhängige Zweibitcode gemäss der vorbeschriebenen Anordnung entspricht einem solchen Grey-Code. Durch Verwendung von weiteren Zähnen und/oder Phototransistoren, die gegenüber den Zähnen 32 und den Transistoren 35 und 36 verschoben angeordnet sind, kann die Genauigkeit der Aufzeichnung verbessert werden, z.B. durch einen damit erhältlichen Vierbitcode.

Eine Messvorrichtung gemäss der oberen Beschreibung kann für eine automatische Nähmaschine zur Herstellung von

Knopflöchern verwendet werden. Eine solche Anordnung ist im Blockschema gemäss Fig. 5 dargestellt, wobei auch eine Anordnung 39 zum Abmessen eines Knopfes 40 vorgesehen ist, um das Knopfloch auf die Grösse des Knopfs abzu-5 stimmen. Die Messvorrichtung 39 umfasst einen Potentiometer 41, mit dem eine der Grösse des Knopfs entsprechende Spannung auf eine Verbindungsleitung zu einem Analog-Digitalkonverter 42 geführt wird, durch den die Spannung codiert und einem Komparator 43 zugeführt wird; Der io erwähnte Decoder 44 liefert einem binären Zähler 47 über Leiter 45,46 Impulse, wobei der Leiter 45 zur Leitung von Impulsen zur Vorwärtszählung und der Leiter 46 zur Leitung von Impulsen zur Rückwärtszählung (in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rades 14) bestimmt sind, so dass der 15 Zähler 47 mit Impulsen auf der Leitung 45 vorwärtszählt und durch Impulse auf der Leitung 46 rückwärtszählt. Ein Startschalter 48 befindet sich an der Maschine und wird betätigt, wenn ein Knopfloch genäht werden soll. Ein Startsignal wird auf den Zähler 47 und einen weiteren Zähler 49 geführt und 20 stellt beide auf Null zurück. Die Herstellung des Knopfloches beginnt mit einem Schenkel C in Umkehrrichtung (Fig. 6), die durch ein Signal auf einer Leitung 50 aus dem Zähler 49 angezeigt wird. Während des Nähens dreht sich das Rad 14 und der Zähler zählt Impulse auf dem Leiter 45. Wenn die 25 binäre Zahl des Zählers mit einer im Komparator 43 aus dem Konverter 42 gespeicherten Zahl übereinstimmt, wird aus dem Komparator ein Impuls über die Ausgangsleitung zusammen mit einem Signal auf der Leitung 30 zu einem UND-Kreis 51 ' und zu einem ODER-Tor 52 geführt und löst 30 dort einen Zählimpuls für den Zähler 49 aus. Das Ausgangssignal dieses Zählers wird dann vom Leiter 50 auf den Leiter 53 umgeschaltet, wodurch die Querstiche D bei einem Nullvorschub ausgeführt werden. Damit die Maschine eine Anzahl solcher Stiche ausführt, ist eine separate Steueranord-35 nung mit einem Detektor 54, einem Stichzähler 55, einem weiteren Komparator 56 und einem Speicher 57, in den eine bestimmte binäre Zahl eingegeben wird, die dem Komparator 56 zur Verfügung gestellt ist, vorhanden. Wenn der Stichzähler dieselbe binäre Zahl (die Anzahl Stiche) wie die 40 gespeicherte Anzahl angibt, gibt der Komparator 56 ein Signal über die Leitung 58, das zusammen mit einem Signal auf dem Leiter 53 einem UND-Kreis 51 " zugeführt und über das ODER-Tor 52 einen Zählimpuls für den Zähler 49 erzeugt.

45 Damit wird das Ausgangssignal von der Leitung 53 zu einem dritten Ausgang 59 weitergeschaltet, wodurch der zweite Schenkel E ausgeführt wird. Während des Vorschubs dreht sich das Rad 14 und der Zähler 47 zählt Impulse, die auf der Leitung 46 ankommen, wodurch er rückwärtszählt. 50 Wenn die Zahl Null erreicht wird, wird ein Signal auf die Leitung 60 gegeben, das mit einem Signal auf der Leitung 59 über einen UND-Kreis 51"' via das ODER-Tor 52 einen Zählimpuls an den Zähler 49 leitet, wodurch das Ausgangssignal von der Leitung 59 auf einen vierten Ausgang 61 geschaltet wird, was zur Ausführung von Stichen ohne Vorschub führt. Nachdem die Anzahl Stiche gemäss der eingespeicherten Zahl im Speicher 57 ausgeführt wurden, wird ein Signal auf die Leitung 52 gegeben, durch das der Zähler 49 auf den nächsten Ausgang 62 weitergeschaltet wird. Dies 60 kann z.B. ein Stopsignal für die Maschine sein. Wenn darauf das nächste Knopfloch zu nähen ist, wird der Schalter 48 wieder betätigt.

55

Das Schema gemäss Fig. 7 ist ein Beispiel eines Decoders 65 44 in Fig. 5. Der Hauptteil besteht aus einem sogenannten " 1 aus 16" Decoder, der in TTL-Technik als Typ CD 4515 B auf dem Markt erhältlich ist. Die Signale, die durch die Phototransistoren 35,36 auf die Leitungen 37,38 gegeben werden,

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gelangen zu den Eingängen 63,65 und über Verzögerungskreise 67,68 zu den Eingängen 64,66, so dass ankommende und weglaufende Codewörter gleichzeitig ankommen, d.h. die weglaufenden Codewörter werden auf den Eingängen 64, 66 verzögert, bis die ankommenden Codewörter zu den Eingängen 63 und 65 gelangen. Allen Eingängen werden dann die Bits gemäss der Tabelle 2 zugeführt und somit ist das zusammengesetzte Codewort einmalig und durch die Drehrichtungen, die auf den Drähten 45 und 46 angezeigt werden s können, bestimmt.

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Messen des Vorschubes bei einer Nähmaschine mit einem Detektor (14,25), der eine digitale Schablone auf einem Träger (23) und Fühlermittel (35,36) aufweist, welcher Träger (23) auf einer Partie des Detektors (14) angeordnet ist, die relativ bezüglich der Fühlermittel (35,36) beweglich ist, derart, dass die Schablone und die Fühlermittel aufeinander ausgerichtet werden können, um eine Zahl, die ein Mass für den Vorschub darstellt, in eine Form von Impulsen eines Binärcodes mit wenigstens zwei Bits umzuwandeln, wobei die Fühlermittel mit einem Decoder (44) und einem Zähler (47) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (14,25) in enger Verbindung mit einem Vorschubmittel für das Nähmaterial angeordnet ist und synchron mit der Vorschubbewegung angetrieben ist und dass der Decoder (44) und der Zähler (47) zusammen mit Steuerschaltungsanordnungen (54-57) zur Steuerung der Vorschubmittel für Vorwärts-/Rückwärtsbewegung in Abhängigkeit der Zählung im Zähler eingerichtet sind.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (23) als Rad innerhalb des Detektors (14,25) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlermittel zwei Fühler (35,36) auf einem zweiten kreisförmigen Träger (27) aufweist, die in einer mittleren Distanz in der Grösse eines Mehrfachen von einem Viertel der Mittendistanz zweier benachbarter charakteristischer Flächen der Schablone (23,32,33) liegen.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Fühler (35,36) einen opto-elektrischen Weg aufweist, der durch Lichtbrechung oder Lichtreflexion auf den charakteristischen Flächen der Schablone (23,32,33) gesteuert ist.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler (47) zur Vorwärts- oder Rückwärtszählung in Abhängigkeit von der Folge der binären Codeimpulse befähigt ist.