DE2414484B2 - Kontaktfrei arbeitender positionsgeber fuer naehmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kontaktfrei arbeitenden Positionsgeber für Nähmaschinen mit zwei ortsfesten und einem ersten drehbar angeordneten, eine Kreisbahn beschreibenden Geberelement wobei die ortsfesten Geberelemente magnetisch veränderbare Widerstände einer Wheatstoneschen Brücke zur Erzeugung von Steuerimpulsen bei nahem Vorbeilauf des aus ferromagnetischem Materia! bestehenden drehbaren Geberelementes an einem ortsfesten Geberelement sind

Bei einem derartigen, aus der DT-OS 16 85 047 bekannten Positionsgeber ist ein als drehbares Geberelement dienender Permanentmagnet am Handrad einer Nähmaschine angebracht während zwei als Spulen ausgebildete, ortsfeste Geberelenente am Gehäuse der Nähmaschine derart angebracht sind, daß der Permanentmagnet bei einem Umlauf des an der Nähmaschinenoberwelle angebrachten Handrades an beiden Spulen vorbeiläuft. Diese Spulen sind beispielsweise derart angeordnet daß der Magnet an ihnen am oberen bzw. unteren Totpunkt der Nadel vorbeiläuft.

Jeweils eine Spule ist wahlweise als Widerstand in eine mit Wechselspannung von Netzfrequenz beaufschlagbare Wheatstonesche Brücke schaltbar. Auf Grund der Änderung der Induktivität einer Spule bei Vorbeilauf des Magneten kommt die sonst abgeglichene Brücke ins Ungleichgewicht und gibt einen Steuerimpuls ab, der über einen Brückengleichrichter gleichgerichtet wird. Ein solcher Steuerimpuls besteht aus einer Kette von Halbwellen, deren Zahl mit zunehmender Drehzahl der Nähmaschine abnimmt, und deren Amplitude mit zunehmender Drehzahl der Nähmaschine wächst. Die Auswertung dieser hinsichtlich Amplitude und Zahl der Halbwellen stark von der Drehzahl der Nähmaschine abhängigen Steuerimpulse ist verhältnismäßig aufwendig. Des weiteren ist dieser Positionsgeber verhältnismäßig störanfällig, da die Spulen als empfindliche Teile offen an der Maschine liegen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die als ortsfeste Geberelemente dienenden Spulen winkelverstellbar an der Nähmaschine angeordnet sind, um die Abgabe eines Steuerimpulses unterschiedlichen Nadelstellungen zuordnen zu können.

Aus der DT-OS 19 07 975 ist ein Positionsgeber bekannt bei dem auf einer mit der Nähmaschinenoberwelle umlaufenden Welle zwei Blendenscheiben mit Schlitzen angeordnet sind Im Abstand von der Welle ist zwischen den beiden Scheiben eine als Sender dienende Magnetspule und achsparallel zu dieser jeweils auf der anderen Seite jeder Blendenscheibe eine als Empfänger dienende Magnetspule vorgesehea Die Blendenscheiben bestehen aus einem das Magnetfeld zwischen Sender und Empfänger abschirmenden Material, so daß nur dann in der Empfängerspule ein Signal abgegeben wird, wenn ein Schlitz zwischen Sender und Empfänger durchläuft Dieser bekannte Positionsgeber hat sich in der Praxis außerordentlich bewährt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Positionsgeber der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß er voneinander unterscheidbare Steuerimpulse für zwei unterschiedliche Winkelstellungen der Nähmaschine liefert und daß er einfacher, platzsparender und weniger störanfällig aufgebaut ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ein zweites gleichartiges, drehbares Geberelement winkelversetzt zum ersten Geberelement angeordnet ist daß die ortsfesten Geberelemente als Feldplatten ausgebildet sind, die auf einem Magneten angebracht und in Reihe in zwei Zweige der mit Gleichspannung gespeisten Wheatstoneschen Brücke geschaltet sind, und daß jeweils ein di ehbares Geberelement einem ortsfesten Geberelement zugeordnet ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung ist äußerst einfach in ihrem Aufbau und damit sehr kostensparend. Es werden lediglich der regelmäßig als Permanentmagnet ausgebildete Magnet zwei verhältnismäßig kleine, als ortsfeste Geberelemente dienende Feldplatten und die auf einer Kreisbahn umlaufenden Geberelemente benötigt die regelmäßig aus zwei kleinen Eisenteilen bestehen. Wird ein drehbares Geberelement an der zugehörigen Feldplatte vorbeigeführt, so ändert sich auf Grund des sogenannten Hall-Effektes durch Einschnürung der Stromfäden auf Grund der Magnetfeldänderung dessen Ohmscher Widerstand mit der Folge, daß die sonst abgestimmte Brücke verstimmt wird. Die Brücke gibt also ein Signal ab. Läuft das andere drehbare Geberelement an der anderen Feldplatte vorbei, so wird die Brücke ebenfalls verstimmt; sie gibt in diesem Fall jedoch ein Signal anderer Polarität ab. Diese Signale können dann als Steuerimpulse zum Ansteuern einer Bremse zum genauen Anhalten der Nähmaschine in einer bestimmten Nadelstellung, zum Betätigen eines Fadenabschneiders od. dgl. ausgewertet werden. Die erzeugten Steuerimpulse haben stets gleiche Amplitude, so daß sie beispielsweise in einem Schmit-Trigger ausgewertet werden können.

Ein optimaler Effekt wird erreicht, wenn die Feldachse des Magneten etwa radial zur Kreisbahn der drehbaren Geberelemente liegt und wenn die Feldplatten etwa senkrecht zur Feldachse des Magneten angeordnet sind, da hierbei die Widerstandsänderung der Feldplatten beim Vorbeilauf der drehbaren Geberelemente am größten ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Positionsgeber im vertikalen Längsschnitt

F i g. 2 den Positionsgeber in einer Darstellung gemäß der Schnittlinie U-II in F i g. 1 und

F i g. 3 eine Brückenschaltung der ortsfesten Geber-

elemente des Positionsgebers.

Ein Positionsgeber für eine Nähmaschine weist ein Gehäuse 1 auf. an dem eine Muffe 2 angebracht ist in die ein am Nähmaschinenoberteil angebrachter Zapfen eingeführt wird, um das Gehäuse 1 gegenüber dem Nähmaschinenoberteil gegen Verdrehungen zu sichern. In dem Gehäuse 1 ist eine innere Welle 3 in einem Doppelkugellager 4 axial und radial spielfrei aber drehbar gelagert An dem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende der inneren Welle ist eine Anschlußmuffe 5 gegenüber der inneren Welle 3 drehfest angebrac'it mittels derer die innere Welle 3 an das entsprechende KupplungsstücK einer Nähmaschinenoberwelle zum synchronen Umlauf mit dieser ankuppelbar ist Das Kugellager berindet sich auf der der Nähmaschine zügewandten Seite in einer Grundplatte 6 des Gehäuses 1, an der auch die Muffe befestigt wird. Auf dem frei vorkragenden Teil der inneren Welle 3 ist zuerst das Polrad 7 eines Drehzahlgenerators drehfest angebracht dessen Stator 8 radial unterhalb des Polrades 7 im Gehäuse ortsfest angeordnet ist Im Anschluß dara·» sind zwei Arme 9. IO auf der inneren Weile befestigt. Diese liegen jeweils direkt gegen eine auf der Außenseite der beiden Arme 9 bzw. 10 angeordnete Stützscheibe 11 bzw. 12 und jeweils gegen eine zwischen den beiden Armen angeordnete Reibungsringscheibe 13 bzw. 14 aus Reibungswerkstoff an. Zwischen den beiden Reibungsringscheiben sind noch einmal zwei Stützscheiben 15 bzw. 16 angeordnet. Die vier Stützscheiben 11, 12. 15. 16 sind auf einer entsprechenden Abflachung des zügehörigen Teils der inneren Welle 3 drehfest festgelegt. Die dem freien Ende der inneren Welle 3 zugewandte Stützscheibe 16 ist durch einen Sicherungsring 17 gegen eine axiale Verschiebung gesichert. Die entgegenliegende Stützscheibe 11 wird von einer vorgespannten Schraubendruckfeder 18 belastet, die sich mit ihrem anderen Ende unter Zwischenschaltung einer Ringscheibe 19 gegen einen entsprechenden Anschlagbund 20 an der inneren Welle 3 abstützt. Durch diese Ausgestaltung werden die Arme 9 bzw. 10 dann, wenn außer den Trägheitskräften beim Beschleunigen oder Abbremsen der inneren Welle 3 keine zusätzlichen Kräfte auftreten, in ihrer einmal eingestellten Lage relativ zur inneren Welle 3 drehfest gehalten. Bei Ausübung ausreichend großer tangential gerichteter Verstellkräfte wird aber die Reibung insbesondere zwischen den Armen 9 bzw. 10 und den zugeordneten Reibungsringscheiben 13 bzw. 14 überwunden, wodurch eine genau" Einstellung dieser Arme in ihrer Lage relativ zur inneren Welle 3 möglich ist.

Die Arme 9 bzw. 10 tragen an ihren freien Enden achsparallel zur inneren Welle 3 angeordnete, als drehbare Geberelemente 21 bzw. 22 dienende, kleine Platten aus ferromagnetischem Werkstoff, regelmäßig also aus Eisen.

Radial zu den Armen 9. 10 ist ortsfest im Gehäuse 1 ein als Permanentmagnet ausgebildeter Magnet 23 angeordnet, dessen Feldachse 24 ebenfalls radial zur inneren Welle 3 liegt, d. h. Nordpol N und Südpol 5 dieses Magneten 23 liegen radial zur inneren Welle 3. Seine den Armen 9 bzw. 10 zugewandte Oberfläche 25 liegt etwa parallel zu einer Tangentialebene an den durch die drehbaren Geberelemente 21 und 22 bei einer Drehung der inneren Welle aufgespannten Zylinder. Auf der Oberfläche 25 des Magneten 23 sind zwei zweckmäßigerweise aus Halbleiterwerkstoff, wie z. B. Indiumarsenit oder Indiumantimonid, bestehende, als ortsfeste Geberelemente dienende Feldplatten 26, 27 elektrisch isoliert, beispielsweise mittels Kunststoffkleber, angebracht die jeweils senkrecht von der Feldachse 24 des Magneten 23 durchdrungen werden. Ihre Dicke, d. h. il.re Erstreckung in Richtung radial zur inneren Welle 3 ist sehr viel kleiner als ihre Breite in Umlaufrichtung der Arme 9 bzw. 10 gesehen.

Diese beiden Feldplatten 26, 27 sind — wie aus F i g. 3 ersichtlich ist — in Reihe geschaltet und zusammen mit zwei ebenfalls in Reihe geschalteten Widerständen 28, 29 zu einer Wheatstoneschen Brücke zusammengeschaltet Zum Abstimmen der Brücke kann ein Widerstand 28 als veränderbarer Widerstand, beispielsweise als Potentiometer, ausgebildet sein. An der Brücke liegt eine Gleichspannung, beispielsweise plus gegen minus. In abgestimmtem Zustand der Brücke, d. h. wenn sich vor keiner der Feldplatten 26 bzw. 27 ein drehbares Geberslement 21 bzw. 22 befindet ist die Brückenspannung Ub = 0. Es fließt ein Strom von 4-6 mA durch die Feldplatten. Wird nun der einen Feldplatte 26 durch Drehen der inneren Welle 3 das drehbare Geberelement 21 genähert, so wird der Ohmsche Widerstand dieser Feldplatte 26 erhöht, was zu einer Verstimmung der Brückenschaltung führt Der Luftspalt zwischen der Feldplatte und dem drehbaren Geberelement sollte beim Vorbeilauf des Geberelementes an der zugehörigen Feldplatte nicht größer als 0,2 bis 0,3 mm sein.

Wird an der anderen Feldplatte 27 das andere drehbare Geberelement 22 vorbeigeführt, so erhöht sich deren Ohmscher Widerstand mit der Folge, daß die Brükke ebenfalls verstimmt wird, nunmehr aber eine Brükkenspannung mit umgekehrter Polarität zum zuerst geschilderten Fall auftritt.

Durch die geschilderte Ausbildung können also bei einem Umlauf der inneren Welle 3, d. h. bei einem Umlauf der Nähmaschinenoberwelle ganz bestimmten Winkelstellungen der Nähmaschinenobervelle zeitlich zugeordnete und damit diese Stellungen anzeigende, jeweils unterschiedliche Signale erzeugt werden, die damit gleichzeitig bestimmte Nadelstellungen der Nähmaschine anzeigen. Diese Signale können dann zum Abbremsen der Nähmaschine in einer ganz bestimmten Stellung der Nadel ausgewertet werden. Selbstverständlich kann einer Feldplatte noch ein weiteres drehbares Geberelement zugeordnet werden, das beispielsweise dem anderen zugehörigen drehbaren Geberelement um einen festliegenden oder einstellbaren Winkel voreilt, so daß durch das erste Signal das Anhalten der Nähmaschine in einer oberen Nadelstellung ausgelöst wird.

Die Widerstandsänderung der Feldplatten 26 bzw. 27 bei Durchgang der drehbaren Geberelemente 21 bzw. 22 erfolgt dadurch, daß beim Vorbeilauf eines drehbaren Geberelementes 21 bzw. 22 an einer Feldplatte 26 bzw. 27 das die Feldplatten senkrecht durchsetzende Magnetfeld erheblich geändert wird, was nach dem sogenannten Hall-Effekt zu einer Einschnürung der Stromlinien in der Feldplatte führt, woraus sich wiederum eine Erhöhung von deren Ohmschen Widerstand ergib'., da im Augenblick der Magnetfeldänderung nur noch ein Teil des Querschnittes der jeweiligen Feldplatte von dem Strom durchflossen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kontaktfrei arbeitender Positionsgeber für Nähmaschinen mit zwei ortsfesten und einem ersten S drehbar angeordneten, eine Kreisbahn beschreibenden Geberelement wobei die ortsfesten Geberelemente magnetisch veränderbare Widerstände einer Wheatstoneschen Brücke zur Erzeugung von Steuerimpulsen bei nahem Vorbeilauf des aus ferro- ίο magnetischem Material bestehenden drehbaren Geberelementes an einem ortsfesten Geberelement sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites gleichartiges, drehbares Geberelement (21 bzw. 22) winkelversetzt zum ersten Geberelement (22 bzw. 21) angeordnet ist daß die ortsfesten Geberelemente als Feldplatten (26, 27) ausgebildet sind, die auf einem Magneten (23) angebracht und in Reihe in zwei Zweige der mit Gleichspannung gespeisten Wheatstoneschen brücke geschaltet sind, uixi daß jeweils ein drehbares Geberelement einem ortsfesten Geberelement zugeordnet ist.