DE1907975C3 - Kontaktfrei arbeitender Synchronisator - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen kontaktfrei arbeitenden Synchronisator, insbesondere für Nähmaschinen, mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Signalen in Abhängigkeit von mindestens zwei Winkelstcllungen der Welle.

Derartige Synchronisatoren sind dazu bestimmt, bei Erreichen oder Durchlaufen bestimmter Arbeits-Stellungen der überwachten Maschine gewisse Steucrvorgängc — wie Anhalten der Maschine, Betätigung eines Fadenabschneiders oder eines Drückerfußes «kI. dgl. bei Nähmaschinen — zu veranlassen.

Aus der DL-PS 52 049 ist ein kontaktlos arbeitender Synchronisator bekannt, bei dem auf dem Arm-Zeilenende, d. h. dem Ende der Nähmaschincnwellc. ein becherförmiges, als Blende dienendes Teil angeordnet ist, das mindestens eine öffnung aufweist. In das becherförmige Teil ragt eine Lichtquelle hinein. Radial zum becherförmigen Teil sind fotoelektrische Zellen bzw. Widerstände angeordnet, die Teile einer elektrischen Schaltung sind. Bei einer Drehung des becherförmigen Teiles fällt ein Lichtstrahl auf eine fotoelektrische Zelle bzw. einen Widerstand und erzeugt so ein die Lage der Öffnung und damit die Winkellage der Welle festlegendes Signal. Die beiden fotoelektrischen Zellen können auf ihren Trä- gern verschoben werden, so daß die durch Signale repräsentierten Winkelstellungen der Welle veränderbar sind.

Mit diesem bekannten Synchronisator soll eine Nähmaschine gesteuert werden, die einen schnelllaufenden Haupt- und einen langsamlaufenden Nebenantrieb besitzt und die bei Gebrauch des letzteren stillzusetzen ist, wenn die Nähnadel eine bestimmte Stellung einnimmt.

Der Aufbau dieses bekannten Synchronisators wird den Anforderungen der Praxis insofern wenig gerecht, als er auf Grund der Anordnung von Lichtquelle, Blende und fotoelektrischer Zelle in einer Radialebene zwangsläufig einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist. In der Praxis wird aber großer Wert darauf gelegt, daß der Synchronisator in seinem Durchmesser nicht über das Handrad einer Nähmaschine hinaussteht, da hierdurch sonst der Zugriff der Näherin erschwert wird. Die Verslellmöglichkeii der fotoelektrischen Zellen kann darüber hinaus zu Störungen führen. Darüber hinaus sind Lichtquellen mit radial symmetrischer Lichtabgabe kostenaufwendig.

Aus der DT-AS 1 163 200 ist ein Steuerorgan zur Beeinflussung hochfrequenter Felder, bestehend aus einer rotierenden Blende, die in Abhängigkeit von einem Meßwert eine periodische Veränderung der Rückkopplung eines Oszillators bewirkt, bekannt, wobei die Blende aus Isoliermaterial besteht, auf dem elektrisch gut leitende, flächenhaftc Metallschichten aufgebracht sind. Die Blendcnscheibe ist zwischen der Schwingspule des Oszillators und der Rückkoppiungsspule angeordnet.

Eine im Prinzip gleichartige Anordnung ist aus der DT-AS 1 273 839 bekannt, bei der zum digitalen Messen der Umdrehungen bzw. Umdrehungsteilschritte von sich drehenden Teilen, beispielsweise bei Elektrizitätszählern, eine Blend^nscheibe mit in gleichen Winkelabständen angebrachten öffnungen durch den Luftspalt eines Magnetkernes läuft, der eine im Schwingkreis eines Hochfrequenzoszillators liegende Spule trägt. Jedesmal, wenn sich ein das Feld unterbrechender Teil der Blendenscheibe in dem Luftspalt befindet, wird der Schwingkreis so stark gedämpft, daß der Oszillator nicht mehr schwingen kann. Befinden sich jedoch in dem Luftspalt keine Teile der Blendcnscheibe, so schwingt der Oszillator. Hierdurch wird erreicht, daß die Anzahl dov Zeitintervalle, in denen der Oszillator schwingt, bzw. die Anzahl der dazwischenliegenden Schwingungspausen, je nach Anzahl der Öffnungen der Blcndenscheibe ein digitales Maß für den von dieser zurückgelegten Drehwinkel ist. Das den einzelnen Winkclschritt einer Teilumdrehung anzeigende Signal wird hierbei in Form eines Spciscstromsignals abgegxilfen.

Aus der DT-AS I 221 470 ist schließlich ein Impulsgeber zur Erzeugung einer seiner Drehzahl frequenzproportionalen Impulsfolge bekannt, bei dem ein Rotor mit aus massivem Eisen bestehenden Zähnen verwendet wird, die an einer im Raum feststehenden Induktionsspule vorbeilaufen, wobei diese Spule zugleich als Schwingkreisspulc eines hochfrequenten Oszillators dient und so bemessen und angeordnet ist, daß die Schwingung aussetzt, wenn eiin Zahn an der Spule vorbeiläuft. Die beim Vorbeilaufen der Zähne in der Spule induzierten Spannungsstöße werden hierbei gleichgerichtet und beaufschlagen den Oszillator durch Arbeitspunktverlagerung derart, daß mit zunehmender Größe der induzierten Spannungsstößc entsprechend zunehmender

Drehzahl die relativen Zeitabschnitte — bezogen auf die Zeit für das Vorbeilaufen eines Zahnes, in der die hochfrequente Schwingung wieder einsetzt — immer kleiner und schließlich zu Null werden. Die Ausgangsgröße dieses Impulsgebers besteht aus der Summe der positiven und negativen induzierten SpannungsstöCc und den Schwingungsintervallen des Oszillators. Der Zweck dieser Maßnahmen liegt darin, sowohl bei sehr kleinen als auch bei sein großen Drehzahlen brauchbare Impulse zu be- to kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronisator der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß bei einfachem und kompaktem Aufbau mehrere die Winkelstellung der Welle wiedergebende Signale erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) auf der Welle sind Blendenscheibe·! mit die _ao Winkelstellungen der Welle festlegenden segeneinander versetzten Schlitzen angeordnet,

b) als Einrichtung zur Erzeugung der Signale dient ein Transistor-Oszillator,

c) jede Blendenscheibe ist zwischen der Schwing- ^aS spule des Oszillators und einer Rückkopplungsspiile angeordnet, wobei jeweils beim Durchlauf eines Schlitzes die Rückkopplung hergestellt wird,

d) das Signal wird in Form eines Speisestromsignals abgegriffen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein außerordentlich einfacher Aufbau mit wenig Bauteilen erreicht, der wenig störanfällig ist. Ein großer Vorteil liegt darin, daß nur ein Oszillator zur wahlweisen Erzeugung von verschiedene Winkelstellungen der Welle repräsentierenden Signalen notwendig ist. Dadurch wird die Schaltung wenig störanfällig und betriebssicher. Durch die konstruktive +η Anordnung der Blendenscheibcn auf der Welle und die entsprechende Zuordnung der Schwingkrcisspule bzw. der Rückkopplungsspulen hierzu bekommt dieser Teil des Synchronisators nur einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser, so daß er nicht über das Handrad einer Nähmaschine hinausragt, was in der Praxis außerordentlich unerwünscht wäre.

Vorteilhafterweise weist ein dem Eingangskreis der Schwingschaltung vorgeschalteter Spannungsteiler einen zur Temperaturkompensation dienenden Heißleiter auf. Hierdurch wird der Gleichstromarbeitspunkt des Transistors weitgehend stabilisiert. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zur Hochfrequenz-Übcrbrückung von Spannungsteilenviderständen ein Schaltungszweig dient, der in Reihe einen Kondenisator und zwei zueinander parallelgeschaltete Widerstände enthält, von denen ein Widerstand ein zur Temperaturkompensation dienender Heißleiter ist. Hierdurch wird die Rückkopplung der mit der Tem peratur veränderlichen Verstärkung des Transistors So angepaßt.

Ein Ausführungsbr.ispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der' Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Syncbronisator im Längsschnitt, is Fig. 2 einen Teilausschnitt aus Fig. 1,

F i g. 3 den Teilausschnitt gemäß F i g. 2 in einer Ansicht von unten und

Fig. 4 ein Schaltbild der rückgekoppelten Transistorschwingschallung.

Der in F i g. 1 dargestellte Synchronisator ist als ein an das Armwellenende einer Nähmaschine ankuppelbares und in ein abnehmbares Gehäuse 1 eingeschlossenes einheitliches Gerät ausgebildet. Er weist eine Grundplatte 2 auf, in der i.i einem Kugellager 6 eine Welle 3 gelagert ist. Diese trägt an ihrem Ende eine an das Armwellenende der Nähmaschine ansetzbare Verbindungsmuffe 3 a. Auf der Welle 3 sind mit ihr umlaufende und als Stellungsanzeiger dienende, d. h. die Winkelstellungen der Armwelle repräsentierende Blendenscheiben 4 und 5 zweckmäßigerweise winkelverstellbar befestigt.

Das feststehende Teil des Synchronisators wird von einem an die Grundplatte 2 ansetzbaren Rah men 7 getragen, der nach Montage der Schaltungsbestandteile mit Gießharz ausgefüllt werden kann. Diese Teile werden durch die ciicBharzfüllung 8 in ihren gegenseitigen Lagen festgehalten und gegen Beschädigungen geschützt.

Die rückgekoppelte Transistorschaltung enthält nach dem Schaltbild in F i g. 4 drei Spulen Ll, L 2, /.3, zwischen welche die Blendenscheiben 4 und S ragen. Diese mit radialen Schlitzen oder anderen Durchbrechungen versehenen Blendenschciben bilden magnetische Abschirmungen, welche die zwischen der Schwingspule L 3 und der Rückkopplungsspule Ll b:w. der Schwingspule L3 und der anderen Rückkopplungsspule L 2 verlaufenden Magnetfelder unterbrechen oder freigeben, je nachdem, ob sich im Augenblick die geschlossenen Teile der Blendenscheibcn oder die in diesen angebrachten Schlitze zwischen den jeweiligen Spulen befinden.

Die Freigabe des einen oder des anderen Feldes beim Durchgang eines Blendenschlitzcs bewirkt eine vorübergehende Rückkopplung und dadurch im Stromkreis entweder der Rückkopplungsspulc L1 oder der Rückicopplungsspule L 2 das Auftreten eines die eine oJer die andere Steuerfunktion auslösenden Ausgangssignals. Die Schwingspule L 3 dient als gemeinsame Feldquelle.

Die Schaltung nach Fig. 4 enthält außer dem rückgekoppelten Transistor 7" 15 und den genannten Spulen Ll, L2 und L3 fünf feste ohmsche Widerstände Rl, R3, R 36, /?37, «39, zwei zur Temperaturkompensation dienende temperaturabhängige Widerstände oder Heißleiter Λ 1 und Λ 38 sowie drei Kondensatoren C8, C9 und CIl. Der Wide«stand R 36 und die Kombination aus den Widerständen /?37, Λ 38 und K 39 bilden zusammen einen Spannungsteiler, an dessen Abzweigpunkt die Basis de· Transistors Γ15 angeschlossen ist. Dessen Emitter-Basis-Spannung wird durch den Spannungsteiler auf ihren Ruhewjrt eingestellt. Die Resonanzfrequenz der Schwingschakung ist durch die Induktivität und die Kapazität des aus der Schwingspule L 3 und dem Kondensator C 9 gebildeten Schwingkreises (Oszillator) bestimmt. Der Kondensator C fc dient zur Hochfrequenzüberbriickung des Widerstandsnetzwerks R 37, R 38, R 39. Dieser Schaltungtzwcig enthält die Widerstände R1, Rl. Der Kondensator C11 bildet eine Gegenkopplung. Die Schwingschaltung ist mit der Klemme A 3 an den negativen Pol und je nach der eingeschalteten Steuerfunktion mit der Klemme A1 oder A 2 an den positiven Pol einer Gleich Spannungsquelle von z. B. 7 Volt angeschlossen. In Reihe mit der Klemme A 3 ist ein nicht dargestellter

Widerstand von ζ. B. 1 Kilo-Ohm vorgeschaltet, an dem das Ausgangssignal abgenommen wird. Dieses wird gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung den zu beieinflussenden Steuermitteln der Nähmaschine zugeführt.

Die Schwingschaltung wirkt im einzelnen wie folgt:

Es sei die Spule Ll über die Anschlußklemme A1 eingeschaltet. Solange sich der geschlossene Teil der Blendenscheibe 4 zwischen der Rückkopplungsspule Ll und der Schwingspule L 3 befindet, besteht keine Rückkopplung. Der Transistor T15 führt entsprechend seiner durch die Werte der Widerstände R 36, R 37, «38 und Ä39 bedingten Emitter-Basis-Spannung einen geringen Kollektorstrom. Läuft der Schlitz der Blendenscheibe 5 zwischen der Rückkopplungsspule Ll und der Schwingspule L3 hindurch, so entsteht infolge der zwischen ihnen auftretenden Rückkopplung zwischen Emitter und Basis eine gleichgerichtete Wechselspannung. Infolgedessen steigt die Basisvorspannung und damit der Kollektorstrom. Dadurch sinkt der Innenwiderstand der zwisehen den Klemmen A 1 und A 3 liegenden Schaltung und steigt der Ausgangsstrom oder die Spannung an dem erwähnten, der Klemme A 3 vorgeschalteten 1-Kilo-Ohm-Widerstand. Diese Widerstandsänderung kann als Signal für den Durchgang des Blenden-Schlitzes und für die augenblickliche Arbeitsstellung der Nähmaschine wie bei einem Kontaktsynchronisator verwendet werden.

Die gleichen Vorgänge spielen sich ab, wenn die Spule L 2 über die Klemme A 2 an den positiven Po der äußeren Spannungsquelle angeschlossen ist unc die Blendenscheibe 5 mit ihrem Schlitz zwischen de anderen Rückkopplungsspule L 2 und der Schwin gungsspule L 3 hindurchläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kontaktfrei arbeitender Synchronisator, insbesondere für Nähmaschinen, mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Signalen in Abhängigkeit von mindestens zwei Winkelstellungen der Welle, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) auf der Welle(3) sind Blendenscheiben (4,5) mit die Winkelstellungen der Welle fcstlegenden gegeneinander versetzten Schlitzen angeordnet,

b) als Einrichtung zur Erzeugung der Signale dient ein Transistor-Oszillator,

c) jede Blendenscheibe ist zwischen der Schwingspule (L 3) des Oszillators und einer Riickk(.\iypIungsspule(Ll bzw. L 2) angeordnet, wobei jeweils beim Durchlauf eines Schlitzes die Rückkopplung hergestellt wird,

d) das Signal wird in Form eines Speisestromsignals abgegriffen.

2. Kontaktfreier Synchronisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Eingangskreis der Schwingschaltung vorgeschalteter Spannungsteiler einen zur Temperaturkumpensation dienenden Heißleiter (R 38) aufweist.

3. Kontak'!"reier Synchronisator nacli Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hochfrequenz-Überbrückun^ von Spannungsteilerwiderständcn (R 37, R38, R39\ ein Schaltungszweig dient, der in Reihe einen Kondensator(C8) und zwei zueinander parallelgeschaltete Widerstände (R 1, R 2) enthält, von denen ein Widerstand ein zurTemperaturkompensation dienender Heißleiter (Rl) ist.