DE2500234C2

DE2500234C2 - Nähmaschine

Info

Publication number: DE2500234C2
Application number: DE2500234A
Authority: DE
Inventors: Philip Francis Piscataway N.J. Minalga
Original assignee: Singer Co 06904 Stamford Conn; Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1974-01-08
Filing date: 1975-01-04
Publication date: 1982-10-07
Also published as: PL102912B1; CA1022010A; DD118681A5; JPS50101161A; GB1488388A; SE7500114L; CH597406A5; DE2500234A1; US3984745A; BR7500083A; SE423415B; DE2500234C3

Description

Es ist eine Nähmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt (allgemeines Fachwissen). Mit Hilfe einer derartigen Nähmaschine können weder die Nadelstange noch der Stoffschieber schnell und genau in die gewünschten Stellungen gebracht werden, um Zierstiche in der unterschiedlichsten Art und Weise herstellen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nähmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches ! so auszubilden, daß die Nadelstange und der Stoffschieber schnell und genau in die gewünschte Lage gebracht und dort gehalten werden können.

Zur Lösung dienen die im Anspruch I angegebenen Merkmale, wobei es als selbstverständlich angesehen wird, daß die Nadelstange und der Stoffschieber nur dann ausgelenkt werden, wenn sie sich nicht im Eingriff mit dem Werkstück befinden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen werden in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Ein Festwertspeicher war am Prioritätstag bekannt, die Verwendung eines Festwertspeichers an Nähma schinen jedoch nicht Auch waren umsteuerbare Linearmotoren und Regelkreise am Prioritätstag bekannt, ihre Anwendung im Zusammenhang mit einem Festwertspeicher an Nähmaschinen jedoch nicht
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert

Fig. IA zeigt eine schaubildliche Ansicht einer Nähmaschine mit elektro-mechanischen Antrieben für die Nadelstange und den Stoffschieber.

ίο F i g. 1B zeigt einen Linearmotor mit seinen Teilen.

F i g. 2 ist ein Blockschaltbild für die Steuerung der Linearmotoren.

Fig.3 ist ein ausführliches Schaltbild für die Steuerung der Linearmotoren.

Die in F i g. 1A dargestellte Nähmaschine ist mit zwei alektro-mechanischen Antrieben versehen, nämlich für eine Nadelstange 18 und für einen Stoffschieber 34.

In Fig. IA ist in unterbrochenen Linien ein Nähmaschinengehäuse 10 gezeigt, welches ein Bett 11, einen Ständer 12, der von dem Bett 11 vorsteht, und einen Tragarm 13 aufweist, welcher oberhalb des Bettes 11 angeordnet ist Der Antriebsmechanismus der Nähmaschine weist eine Armwelle 14 und eine Unterwelle 15 auf, die durch einen nicht gezeigten Antriebsmechanismus in zeitlicher Beziehung zueinander angetrieben werden. Eine Nadel 17 ist an der Nadelstange 18 gehaltert, welche ihrerseits in einem Rahmen 19 in dem Tragarm 13 seitlich verschwenkbar angeordnet ist Irgendwelche nicht gezeigten bekannten Verbindungen können zwischen der Armwelle 14 und der Nadelstange 18 verwendet werden, um Hin- und Herbewegungen auf die Nadel 17 zu übertragen. Ein Antriebslenker 25 ist bei 26 an dem Rahmen 19 schwenkbar befestigt und stellt eine mechanische Verbindung zu dem einen elektro-mechanischen Antrieb, dem Linearmotor 106', her.

In Fig. IA ist außerdem ein Teil eines Arbeitsstückvorschubmechanismus dargestellt, welcher unter anderem den Stoffschieber 34 aufweist, der von einer Vorschubstange 35 getragen wird. Weiterhin ist in Fig. IA der Mechanismus gezeigt durch den dem Stoffschieber 34 eine Arbeitsstücktransportbewegung erteilt wird, und welcher eine Welle 36, die durch Zahnräder 37 von der Unterwelle 15 angetrieben wird, und weiterhin einen Nocken 38 und einen Lenker 39 aufweist. Der Lenker 39 ist mit einem Gleitblock 40 verbunden, der in einer Führung 41 hin- und herbewegbar ist. Ein Lenker 42 verbindet den Lenker 39 schwenkbar mit der Vorschubstange 35, so daß in Abhängigkeit von der Neigung des Führungsweges 41 die Größe und die Richtung des Vorschubhubes des Stoffschiebers 34 festgelegt wird.

Die Neigung der Führung 41 wird durch den anderen elektro-mechanischen Antrieb, dem Linearmotor 106, gesteuert.

Der Linearmotor 106 ist mit einem Lenker 46 bei 47 mit einem Schwingarm 48 schwenkbar verbunden, welcher auf einer Schw'ngweile 49 befestigt ist, welche ihrerseits mit der Führung 41 fest verbunden ist.

Wie in Fig. IA gezeigt, ist der Armwelle 14 ein Steuerimpulsgenerator 80 zugeordnet. Vom Steuerimpulsgenerator 80 werden gut ausgeprägte Rechteckimpulse für jede Umdrehung der Armwelle 14 erzeugt, deren Anfang und Ende zu bestimmten Zeitpunkten auftreten.

Die Impulse vom Steuerimpulsgenerator 80 werden in einem binären Zähler 81 aufwärts gezählt und als Adresseneingänge an einen Stichmuster-Speicher, einen

25 OO 234

Festwertspeicher 82, angelegt, welcher einen Ausgang aus fünf Bits für die Stichbreite und einen Ausgang aus fünf Bits für den Vorschub erzeugt Die Stichbreite-Information wird in einem Logikblock 90 verarbeiiet, welcher einen Sperrteil aufweist, durch welchen die Stichbreite-Informationen bis zu einem späteren Zeitpunkt zurückgehalten werden können. In entsprechender Art und Weise werden Stichlänge- bzw. Vorschub-Informationen in einem Logikblock 91 verarbeitet. Da die Steuereinrichtungen für die Stichbreite und die Stichlänge bzw. den Vorschub nahezu einander identisch.sind, wird nachfolgend nur die Steuereinrichtung für den Vorschub beschrieben. Entsprechende Teile der Steuereinrichtungen tragen die gleiche Bezugszahl jedoch mit dem Unterschied, daß die Bezugszahlen für die Teile der Steuereinrichtungen für die Stichbreite mit einem Apostroph versehen sind.

Die fünf Bits der Vorschub-Information vom Logikb'ock 91 werden einem Digital-Analog-Wandler 101 dargeboten. Die Ausgänge des Digital-Analog-Wandlers 101 auf einer Leitung 102 sind analoge Gleichspannungen, die dem erforderlichen Vorschub entsprechen. Die Leitung 102 ist im automatischen Be'-rieb über einen Schalter 93 mit einem Summierpunkt 103 eines Vorverstärkers 104 verbunden, welcher die erste Stufe eines Servoverstärkersystems bildet Der Schalter 93 kann als FET-Transistor ausgebildet sein (Fig.3). Der Vorverstärker 104 treibt einen Leistungsverstärker 105, welcher Gleichstrom umkehrbarer Polarität zum umsteuerbaren Linearmotor 106 liefert Ein Istwertgeber 107 ist mit dem Linearmotor 106 mechanisch verbunden und erzeugt ein Stellungssignai auf einer Leitung 108, die zum Summierpunkt 103 führt, von dem auf einer Leitung 109 ein Fehlersignal erzeugt wird. Das Stellungssignal vom Istwertgeber 107 wird außerdem in einem Differenzierglied 110 zeitlich differenziert und über eine Leitung 111 zu einem Summierpunkt 112 des Leistungsverstärkers 105 geführt. Der Istwertgeber 107 kann irgendeine Einrichtung sein, die ein der Stellung des bewegbaren Teiles 117 des Linearmotors 106 entsprechendes Signal abgibt, beispielsweise ein lineares Potentiometer sein, welches an eine stabile Bezugsspannung angeschlossen ist und als Spannungsteiler wirksam ist. Das Differenzierglied 110 ist vorzugsweise ein Operationsverstärker, dessen Ausgang der Änderung seines Einganges entspricht.

Der Linearmotor 106 (F i g. 13) weist als bewegbaren Teil 117 eine Spule mit geringem Gewicht auf, die sich in einem konstanten Magnetfeld linear bewegt und direkt mit dem einzustellenden Teil verbunden ist. Dies vereinfacht den thktro-mechanischen Antrieb und minimiert dessen Trägheit

Es folgt eine kurze Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines Linearmotors 106.

Ein U-förmiges magnetisch leitendes Joch 113 ist an dem Nähmaschinengehäuse 10 befestigt. An den beiden inneren Stirnflächen des Joches 113 ist jeweils ein Permanentmagnet 114 so befestigt, daß die sich gegenüberliegenden Innenflächen die gleiche Polarität haben. Ein Schenkel 115 aus magnetisch leitendem Material ist mittig zwischen den Permanentmagneten vermittels von Befestigungsschrauben 116 am Joch 113 befestigt und erzeugt sowohl eine FluBrückführung als auch eine Führung für den beweglichen Teil 117, nämlich einen Spulenkörper mit einer Wicklung 118. Der Spulenkörper ist aus einem isolierenden Kunststoff mit niedrigem vjewicht gebildet und ist mit Vorsprüngen 119 versehen, wiche sich nach außen durch Schlitze 120 in einer magnetisch leitenden Deckelplatte 121 hindurch erstrecken.

Dia Vorsprünge 119 sind durch einen mit Kopf versehenen Schwenkzapfen 122, der zu einem Federklemmteil 123 passend ausgebildet ist, mit dem einen Ende 124 eines Hebels 125 an einem Schwenkteil 126 schwenkbar verbunden. Der Hebel 125 ist in Vorsprüngen 127 einer Schwenkplatte 128 gelagert, webhe ihrerseits an der Deckelplatte 121 durch Schrauben 129

ίο befestigt ist. Der Istwertgeber 107 ist mit seinem Gehäuse ortsfest an der Schwenkplatte 128 befestigt. Ein drehbarer, nicht gezeigter Teil des als Potentiometer ausgebildeten Istwertgebers 107 ist mit dem Schwenkte»" 126 fest verbunden. Das andere Ende 130 des Hebels 125 ist mit dem Lenker 46 schwenkbar verbunden, welcher die Schwingwelle 49 betätigt Aus der vorangehenden Beschreibung ist offensichtlich, daß der Fluß im Luftspalt des Linearmotors 106 im wesentlichen konstant ist, so daß die an dem bewegbaren Teil 117 angreifende Kraft proportional zum Strom in der Wicklung 118 ist, welcher seinerseits proportional zum Strom vom -i-eistungsverstärker 105 ist Weiterhin ist offensichtlich, dat diese Kraft in ihrer Richtung durch Umkehren der Polarität des Stromes vom Leistungsverstärker 105 umgekehrt werden kann. Wie nachfolgend mit mehr Einzelheiten beschrieben wird, wird das Potentiometer als linearer Spannungsteiler für eine geregelte Bezugsspannung verwendet. Durch Verwendung einer üblichen zweipoligen Energiequelle für die Bezugsspannung kann das Potentiometer einen diskreten Spannungsausgang für jede Polarität erzeugen, welche jeder Ausgangslage des Hebels 125 entspricht Die Nullspannung kann so eingestellt werden, daß sie an irgendeiner zweckmäßigen Stellung auftritt

Da die Spannung, die durch den als Potentiometer ausgebildeten Istwertgeber 107 erzeugt wird, so rückgekoppelt wird, um den Stellungsfehler auf Null zu verringern, wird der Linearmotor 106 die Schwingwelle 49 in diejenige Stellung bringen, in der die Spannung vom Potentiometer gleich der Ausgangsspannung vom Digital-Analog-Wandler 101 ist. In dieser Stellung nähert sich die Fehlerspannung dem Wert Null und das System befindet sich im Gleichgewicht, in welchem der bewegbare Teil 117 in der gewünschten Lage in Ruhe ist.

Aus dem Vorangehenden ist offensichtlich, daß die Funktion der Spannung in Abhängigkeit von der Stellung des bewegbaren Teils 117 die gewünschte

so Eingangsspannung darstellt, die der gewünschten Stellung des bewegbaren Teils 117 und der mit ihm verbundenen Teile entspricht. Es ist erwünscht, daß diese Funktion linear ist.

Obwohl irgendein zweckmäßiges Servoverstärkersystern in der Nähmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird numnehr eine kurze Beschreibung eines bevorzugten Servoverstärkersystems unter Bezugnahme auf die F i g. 3 gegeben. Da die Servoverstärkersysteme für die Stichbreite i'f.d die Stichiänge bzw. den Vorschub irr, wesentlichen gleich sind, wird die nachfolgende Beschreibung auf jenes für die Stichlänge bzw. den Vorschub beschränkt.

Die fünf Bits der Vorschub-Information, die auf Leitungen 131 bis 135 dargeboten werden, werden in dem Digital-^ .iglog-Wandler 101 in eine Spannung umgewandelt, welche über einen Pufferverstärker 136. den Schalter 93 und einen Widerstand 137 zum

Summierpunkt 103 des Vorverstärkers 104 geführt wird. Die Ausgangsspannung auf der Leitung 108 vom Isiwertgeber 107 wird über einen Pufferspeicher 138 und einen Widerstand 139 zum Summierpunkt 103 geführt. Das Ergebnis der Summierung ist eine Fehlerspannung, die für die Größe und das Vorzeichen der Nichtübereinstimmung zwischen der gewünschten und der vorhandenen Stellung des bewegbaren Teils 117 des Linearmotors 106 kennzeichnend ist. Diese Fehlerspannung wird verstärkt und modifiziert, um den bewegbaren Teil 117 des Linearmotors 106 in die gewünschte Stellung zu bringen, bei welcher die Fehlerspannung Null ist.

Die Fehlerspannung wird vom Vorverstärker 104 durch ein nichtlineares Fehleränderungs-Netzwerk 140 hindurchgeführt und einem Summierpunkt 112 des Leistungsverstärkers 105 dargeboten. Eine Rückkopplungsspannung auf einer Leitung 141 wird einem Betriebsverstärker 110 dargeboten, der als ein Differenzierglied wirkt und auf einer Leitung i42 eine Spannungsänderungsgröße erzeugt, die gleich der zeitlichen Änderung der Rückkopplungsspannung ist. Diese Spannungsänderungsgröße wird in einem nichtlinearen Verstärker 143 mit gesteuertem Verstärkungsgrad verstärkt und auf der Leitung 111 dem Summierpunkt 112 des Leistungsverstärkers 105 dargeboten. Es handelt sich somit um eine Rückkopplungsschleife 144 mit nichtlinearer Verstärkung, die an dem Summierpunkt 112 endigt und eine Dämpfungswirkung erzeugt, so daß der bewegbare Teil 117 des Linearmotors 106 in der gewünschten Lage rasch zur Ruhe kommt, weil die Ausgangsspannung über eine Leitung 145 an die Wicklung 118 des Linearmotors 106 angelegt wird.

Die einzelnen Verstärker können gruppenweise in einem Block 146 (Fig. IA) integriert sein. Als Gleichspannungsquelle kann eine Schaltung in einem integrierten Block 147 (Fig. IA) dienen, der an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen ist.

Es ist verhältnismäßig einfach, die analoge Spannung die von den im Musterspeicher enthaltenen Informatio nen herrührt, von Hand zu verändern, wenn die; gewünscht wird. Die Bewegung des Stoffschiebers 3< wird in der Richtung und im Ausmaß durch die Schwingweile 49 gesteuert, jedoch stchl das tatsächliche Ausmaß der dem Arbeitsstück selbst erteilten Bewe gung nicht notwendigerweise in einem Verhältnis vor I : I zur Bewegung des Stoffschiebers 34, sondern hängt von vielen Faktoren, unter anderem von der Art unc Dicke des Arbeitsstücks, dem durch den DrückerfuC angelegten Druck und der Vorschubgeschwindigkeit ab Um von dorther stammende Einflüsse zu kompensieren wird am Summierpunkt 103 (Fi g. 2) eine Steuerspan

\*> nung zugeführt, welche, wie in Fi g. 3 gezeigt, von einerr Spannungsteiler 148 hergeleitet wird, der an eine Energiequelle, den Block 147. angeschlossen ist. Eir Knopf 149 (Fig. IA) ist an der Nähmaschine zui zweckmäßigen Einstellung des Potentiometers 14f

~ä> durch die Bedienungsperson angeordnet, um c;nc visucl zu beobachtende Feinsteuerung des tatsächlicher Arbeitsstiickvorschubs zu ermöglichen.

Der Schalter 93 (Fig. 2) kann von Hand betätig werden, um über Leitungen 160 bzw. 161 (Fig. 3) ein« Verbindung zu einem Potentiometer 150 (Fig. 2, 3 herzustellen, welches als Spannungsteiler an die Energiequelle, den Block 147, angeschlossen ist. Eir Knopf 151 (Fig. IA) ist an der Nähmaschine zui Einstellung Jer Stichlänge von Hand angeordnet.

Ein Schalter 94 (Fig.2) kann von Hand betätigi werden, um über Leitungen 170 und 171 (Fig. 3) eine Verbindung zu einem Potentiome.er 152 (Fig.2, 3^ herzustellen, welches als Widerstand geschaltet ist, urr der Summierstelle 103' über die Leitung 102' eine Teilspannung zwecks Verkleinerung des Musters zuzuführen. Ein Knopf 153 (Fig. IA) ist an der Nähmaschine zur Einstellung der Stichbreite angeordnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 25 OO 234

1. Nähmaschine mit einer durch einen elektro-mechanischen Antrieb auslenkbaren Nadelstange, mit einem mit einem weiteren elektro-mechanischen Antrieb versehenen Stoffschieber und mit einem Speicher, in dem Informationen für die beiden Antriebe zur Musterbildung enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder elektromechanische Antrieb ein umsteuerbarer Linearmotor (106; 106') ist, der seine über den Digital-Analog-Wandler (101; 101') in analoge Signale umgewandelten Lagedaten aus dem Festwertspeicher (82) erhält, ferner für jeden Antrieb ein Istwertgeber (107; 107') zum Abgeben eines der Stellung des bewegbaren Teils (117) des Linearmotors (106; 106') entsprechenden Signals vorgesehen ist, welches an einem Summierpunkt (103; 103') mit dem umgewandelten, aus dem Festwertspeicher (82) stammenden, Signal verglichen wird und daß das daraus gebildete Differenzsignal dem Linearmotor (106; 106') zugeleitet wird.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzierglied (110; 110') für jeden Linearmotor (106; 106') mit dem der Stellung seines bewegbaren Teils (117) entsprechenden Signal gespeist wird und dem Linearmotor (106; 106') über einen weiteren Sumtderpunkt (112; 112') das Ausgangssignal zuführt

3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Linearmotor (106; 106') ein Potentiometer (150; 152) zum Verändern der Stichlängu und/oder Stichbreite über die im Festwertspeicher (82) er.thalter ν Information hinaus auf den ersten Summierpunkt (103; 103') manuell einschaltbar (102; 102') ist

4. Nähmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Linearmotor (106) des Stoffschiebers (34) ein Spannungsteiler (148) vorgesehen ist, dessen Ausgang zum ersten Summierpunkt (103) geführt ist, womit die beim Vorwärts- und Rückwärtsnähen auftretenden unterschiedlichen Stichlängen ausgleichbar sind.