DE2538195A1 - Vorrichtung zum steuern eines schrittmotors - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Steuern eines Schrittmotors Die Erfindung bezieht sich aufeine mit einem Schrittmotor arbeitende Antriebsvorrichtung und betrifft insbesondere eine solche Antriebsvorrichtung, die zum Gebrauch in Verbindung mit einer Nähmaschine verwendbar ist.
• Es ist bereits bekannt, eine numerische Steuereinrichtung in Verbindung mit einer Transporteinrichtung zu benutzen, die dazu dient, ein Werkstück jeweils um einen sehr kleinen Betrag in der gewünschten Richtung zu bewegen. Ferner ist es bekannt, solche Transporteinrichtungen oder Transporteure bei einer numerisch gesteuerten Nähmaschine zu benutzen, bei der sie dazu dient, das Werkstück intermittierend jeweils um Strecken von konstanter Länge zu bewegen, so daß das Werk- oder Arbeitsstück durch die Nähmaschine mit einer Naht versehen wird.
• Bei einer solchen numerisch gesteuerten Nähmaschine ist es zweckmäßig, als Antriebseinrichtung zum Bewegen des Arbeitsstücks oder Nähgut einen Schrittmotor zu benutzen, Dieser Schrittmotor muß mit einer Frequenz arbeiten, die unter etwa 2 000 Impulsen je Sekunde liegt, damit er genau in Abhängigkeit von einer Impulsfolge ingang gesetzt werden kann, die einer Treiberschaltung zugeführt wird, welche dazu dient, dem Schrittmotor Einschaltsignale zuzuführen. Außerdem muß der Schrittmotor mit einer Frequenz betreibbar sein, die unter derjenigen frequenz liegt, bei der es möglich ist, den Schrittmotor schwingungsfrei zum Stillstand zu bringen, so daß der Laufes des Schrittmotors in der durch den letzten Schritt bestimmten Stellung festgelegt wird, ohne Rotationsschwingungen auszuführen.
• Daher ist es erforderlich, die Frequenz der in der Impulsfolge enthaltenen Impulse, die der Treiberschaltung zugeführt werden sollen, zu modulieren, während die Frequenz allmählich gegenüber der Frequenz zum Ingangsetzen des Schrittmotors am Beginn der Impulsfolge allmählich zunimmt, und wenn die Frequenz allmählich bis unter einen vorbestimmten Wert herabgesetzt wird, um den Schrittmotor beim Erreichen des Endes der Impulsfolge zum Stillstand zu bringen. Wird jedoch die modulierte Impulsfolge als diejenige Impulsfolge verwendet,.
• welche der Treiberschaltung zugeführt wird, um bei einer numerisch gesteuerten Nähmaschine den Schrittmotor zu betätigen, so daß sein Läufer eine bestimmte Anzahl von Drehschritten ausführt, benötigt man eine lange Zeit, um den Läufer des Schrittmotors um den gewünschten Winkelbetrag zu drehen, so daß es sich als schwierig erweist, den Schrittmotor auch bei einer relativ hohen Drehzahl zuverlässig zu betreiben. Daher ist es üblich, bei numerisch gesteuerten Nähmaschinen den Schrittmotor mit einer relativ niedrigen Drehgeschwindigkeit arbeiten zu lassen.
• Bis jetzt wird bei Schrittmotoren, die in Verbindung mit numerisch gesteuerten Nähmaschinen verwendet werden, eine schnelle Dämpfung der Schwingungen des Läufers in der nachstehend beschriebenen Weise herbeigeführt, sobald der Läufer des Schrittmotors in seiner letzten gewünschten Stellung zum Stillstand kommt, nachdem er sich intermittierend mit einer relativ hohen Geschwindigkeit gedreht hat.
• Sollen die Drehschwingungen des LEuSers schnell gedämpft werden, ist es bekanntl ch üblich, eine Einschalteinrichtung zu benutzen, die dazu dient, sämtliche Ständerwicklungen des Schrittmotors unmittelbar vor dem Zeitpunkt zu erregen, in dem der Treiberschaltung der letzte Impuls einer Impulsfolge zugeführt wird, oder die Ständerwicklungen so zu erregen, daß ein Drehmoment erzeugt wird, das entgegen der normalen Drehrichtung des Läufers des Schrittmotors zur Wirkung kommt, sobald der Treiberschaltung der letzte Impuls einer Impulsfolge zugeführt wird.
• Bei einer weiteren bekannten Anordnung zum schnellen Dämpfen von Drehschwingungen ist eine Bremseinrichtung vorhanden, zu der eine Reibungsbremse oder eine Bremse gehört, deren Wirkung auf der Viskosität eines Bremsmediums beruht, und die mit dem Läufer des Schrittmotors gekuppelt werden kann und dazu dient, ein Drehmoment aufzubringen, das zur Drehgeschwindigkeit des Schrittmotorläufers annähernd proportional ist.
• Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch die Einrichtung zum Steuern des Schrittmotors mit einer elektrischen Dämpfungseinrichtung versehen, und wegen ihres komplizierten Aufbaus ist diese Einrichtung in der Praxis unzweckmäßig, ferner verbrauehen Antriebseinrichtungen mit mechanischen Einrichtungen zum Dämpfen der Drehschwingungen große Mengen an elektrischer Energie.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, einen Schrittmotor, zu veranlassen, jeweils mit einer relativ hohen Geschwindigkeit die gewünschte Anzahl von Drehschritten ausführen zu lassen, sowie ein schwingungsfreies Stillsetzen des Motors ohne Benutzung einer besonderen Einrichtung zur Schwingungsdämpfung zu ermöglichen0 Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern eines Schrittmotors geschaffen worden, die es ermöglicht, einen Schrittmotor unter Einhaltung einer relativ hohen Drehgeschwindigkeit dadurch zu steuern, daß eine Impulsfolge, die sich aus der erforderlichen Anzahl von Impulsen zusammensetzt, der Treiberschaltung zum Einschalen des Schrittmotors derart zugeführt wird, daß ein mit dem Schrittmotor verbundenes bewegbares Element intermittierend bewegt wird.
• Gemäß der Erfindung wurde mit Hilfe von Versuchen die richtige Maximal frequenz ermittelt, bei der sich der Läufer schwingungsfrei zum Stillstand bringen läßt, wenn man den Erregerstrom, die Massenträgheit, die Anzahl der die Impulsfolge bildenden Impulse und die Schritte, die der Schrittmotor zwischen dem Anlassen und dem Anhalten auszuführen hat, für den Fall berücksichtigt, daß mit einer konstanten Impulsfrequenz gearbeitet wird. Aus den Ergebnissen dieser Versuche wurde gemäß der Erfindung eine feste Beziehung zwischen der höchstzulässigen Frequenz und der Anzahl der Impulse einer Impulsreihe für den Fall gefunden, daß während des Betriebs ein konstanter Erregerstrom und eine konstante Last aufrechterhalten werden.
• Zur Lösung der genannten Aufgabe ist durch die Erfindung eine Impulsgebereinrichtung geschaffen worden, zu der eine Wähleinrichtung gehört, die dazu dient, eine Frequenz zu wählen, die der Anzahl der Impulse entspricht; hierbei wird diese Frequenz aus mehreren verschiedenen Höchstfrequenzen ausgewählt, die sich nach den Ergebnissen der genannten Versuche richten, und gleichzeitig wird von einer ImpulszuSührungseinrichtung Gebrauch gemacht, zu der eine Speichereinrichtung gehört, in welcher die Anzahl der der Treiberschaltung zugeführten Impulse gespeichert wird, um hierdurch sowohl die Impulsfrequenz als auch die Anzahl der der Treiberschaltung zugeführten Impulse zu bestimmen Gemäß der Erfindung führt der Schrittmotor Schritte aus, deren Anzahl gleich der Anzahl der Impulse ist, welche in der Schaltung zum Zuführen der Impulse gespeichert worden sind, und zwar bei einer Frequenz, die durch die Impulsgebereinrichtung gewählt worden ist, und der Läufer des Schrittmotors wird in seiner dem letzten Schritt entsprechenden Stellung schnell zum Stillstand gebracht, ohne Schwingungen auszuführen, sobald der Schrittmotor abgeschaltet wird.
• Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung war den im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an AusSührungsbeispielen näher erläutert, Es zeigt: Fig. 1 eine numerisch gesteuerte Nähmaschine mit einer Ausführungsform einer Einrichtung zum Steuern eines Schrittmotors; Fig. 2 und 5 jeweils ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Impulsgebers; Fig. 4 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Einrichtung zum Zuführen von Impulsen zur Treiberschaltung eines Schrittmotors; Fig. 5 die Draufsicht eines Teils eines bei der Anordnung nach Fig. 4 verwendeten Magnetbandes; und Fig. 6, 7, 8 und 9 jeweils eine graphische Darstellung der Bewegung des Transporteurs einer numerisch gesteuerten Nähmaschine in Abhängigkeit von der Zufuhr von Impulse in einer unterschiedlichen Anzahl enthaltenden Impulsfolgen zu der Treiberschaltung.
• Während sich bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten, numerisch gesteuerten Nähmaschine 1 die Nadel 2 oberhalb der Ebene befindet, in der das Nähgut transportiert wird, werden Impulse in der erforderlichen Anzahl den Treiberschaltungen von zwei Schrittmotoren 3 und 4 zugeführt, deren Achsen sich im rechten Winkel kreuzen und in der X-Richtung bzw. der Y-Richtung verlaufen, so daß die beiden Schrittmotoren veranlaßt werden, das Nähgut 5 in eine vorbestimmte lTähstellung zu bringen, nach deren Erreichen die Nadel 2 das Nähgut 5 aus Stoff durchsticht, um den gewünschten Nähvorgang durchzurühren. Im vorliegenden Fall erfolgt das Zuführen einer Impulsfolge, die sich aus der erforderlichen Anzahl von Impulsen zusammensetzt, zu den Treiberschaltungen jeweils allgemein in der nachstehend beschriebenen Weise. Zuerst wird entsprechend den auszuführenden Näharbeiten gemäß Fig. 1 ein Band 14 vorbereitet, das Signale trägt, welche die jeweilige Drehrichtung und die Anzahl der Schritte in der X-Richtung bzw. der Y-Richtung für die beiden Schrittmotoren 3 und 4 repräsentieren; diese Signale können von dem Band 14 mit Hilfe einer Leseeinrichtung 15 abgelesen werden. Die Nähmaschine 1 ist mit einem Nadelstellungsdetektor 16 versehen der die Aufwärtsbewegung der Nadel 2 über die Nähguttransportebene hinaus fühlt und ein Ausgangssignal erzeugt, das dazu dient, ein Signal von der Bandleseeinrichtung 15 zu einem Decodierer 17 gelangen zu lassen, mittels dessen die Anzahl der Impulse ermittelt wird, die den Treiberschaltungen für die Schrittmotoren 5 und 4 zugeführt werden sollen, damit das Nähgut in der X-Richtung bzw. der Y-Richtung entsprechend bewegt wird. Je nach dem Ergebnis des Decodiervorgangs werden Impulse entsprechend der decodierten Zahl mit Hilfe von Impulsgeberschaltungen 18 und 19 Treiberschaltungen 22 und 25 über Impulszuführungsschaltungen 20 und 21 zugeführt, um die Schrittmotoren 5 und 4 entsprechend zu betätigen.
• Da die Anordnung zum Zuführen von Impulsen zu der der X-Richtung zugeordneten Treiberschaltung 22 von gleicher Konstruktion ist wie die Anordnung zum Zuführen von Impulsen zu der der Y-Richtung zugeordneten Treiberschaltung 25, wird im folgenden nur die Treiberschaltung 22 beschrieben, und eine Wiederholung dieser Beschreibung bezüglich der Treiberschaltung 22 dürfte sich erübrigen.
• Zu der numerisch gesteuerten Nähmaschine 1 gehört eine Einrichtung, die so ausgebildet ist, daß dann, wenn der Treiberschaltung 22 ein Impuls zugeführt wird, der Halter 6 für das Nähgut durch den Schrittmotor 3 um 0,2 mm verstellt wird; die maximale Zahl der Impulse einer Impulsfolge, die der Treiberschaltung 22 zugeführt werden konnten, wurde auf 10 festgesetzt, so daß sich das Nähgut in einer bestimmten Richtung, z0B. der X-Richtung, jeweils maximal über eine Strecke von.
• 2 mm bewegen lassen würde. Die maximale Drehzahl der Nähmaschine wurde mit 3.000 U/min angesetzt. Auf der Basis dieser Annahme benötigt die Nadel 2 der Nähmaschine zur Ausführung eines Doppelhubes 0,02 s, und da die Nadel während der Hälfte der für einen Doppelhub benötigten Zeit oberhalb der Transportebene für das Nähgut verbleibt, steht zum Transportieren des Nähguts 5 eine Zeit von 0,01 s zur Verfügung, während welcher es möglich ist, der Treiberschaltung 22 maximal 10 Impulse zuzuführen. Somit steht für die Zufuhr eines Impulses eine Zeitspanne von 0,001 s zur Verfügung Aus diesen Bedingungen wurde gemäß der Erfindung geschlossen, daß es dann, wenn die Frequenz der Impulse, die wiederholt mit einer festen Periode durch den Impulsgeber 18 erzeugt wird, 1 kHz betragen würde, möglich sein würde, das Nähgut 5 bis zu einer vorbestimmten Stellung zu transportieren, während die Nadel 2 oberhalb der Transportebene für das Nähgut verbleiben würde.
• Im Hinblick hierauf wurde ein vierphasiger Schrittmotor benutzt, der abwechselnd einphasig und zweiphasig erregt wurde, der Treiberschaltung 22 wurden 10 Impulse zugeführt, der Betriebsstrom für den Schrittmotor wurde auf 13 A eingestellt, für die Massenträgheit des Nähguthalters 6 wurde ein Wert von 2 x 10 3 kg-cm-s2 angenommen, und für die Impulsfrequenz wurde der Wert von 1 kHz gewählt. Bei diesem Versuch zeigte es sich gemäß Fig0 6, daß der Werkstückhalter 6 Schwingungen.
• ausführte und dann in einer vorbestimmten Stellung zum Stillstand gebracht wurde, nachdem seit der Zufuhr des ersten Im pulses zu dem Schrittmotor 3 eine Zeitspanne von 0,06 s ver-.
• strichen war. In diesem Fall betrug die maximale Schwingungsamplitude in dem Zeitpunkt, in welchem der Nähguthalter 6 in der vorbestimmten Stellung zum Stillstand kommen sollte, etwa +0,5 mm; hierbei war nach dem Zuführen des ersten Impulses zu der Treiberschaltung 22 eine Zeitspanne von 0,01 s verstrichen. Dies bedeutet, daß das Nähgut 5 noch etwa um eine Strecke von +0,5 mm bewegt wird, nachdem die Nadel 2 das Nähgut durchstochen hat, so daß die Nadelspitze in einem erheblichen Ausmaß von der gewünschten Bahn abweicht, daß bei der herzustellenden Naht Stiche ausgelassen werden, oder daß.
• die Stichlänge ungleichmäßig wird, so daß sich keine einwandfreie Naht herstellen läßt.
• Bei weiteren zur Entwicklung der Erfindung durchgeführten Versuchen zeigte es sich, daß dann, wenn der Treiberschaltung unter den gleichen Bedingungen wie die für Fig. 6 geltenden 10 Impulse zugeführt wurden, jedoch die Impulsfrequenz auf 800 Hz festgesetzt wurde, die maximale Schwingungsamplitude des Nähguthalters 6 im Vergleich zu dem Ergebnis nach Fig. 6 erheblich kleiner wurde, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, so daß sich die Dämpfungszeit der Schwingung derart verkürzte, daß der Nähguthalter 6 sehr schnell in der vorbestimmten Stellung zur Ruhe-gebracht wurde. In letzterem Fall betrug die maximale Amplitude etwa +0,1 mm, und hierbei war die Durchführung einer normalen Näharbeit möglich, d.h. es wurden keine Stiche ausgelassen und es ergab sich eine gleichmäßige Stichlänge.
• Außerdem wurde festgestellt, daß dann, wenn-zwar mit einer Impulsfrequenz von 800 Hz gearbeitet wurde, der Treiberschaltung 22 jedoch z.B. nur 5 Impulse zugeführt wurden, die maximale Schwingungsamplitude des Nähguthalters 6 ebenso wie bei dem Versuch nach Fig. 6 auf etwa +0,5 mm vergrößert wurde, und daß es einer längeren Zeit bedurfte, um den Nähguthalter in der vorbestimmten Stellung in seine Ruhelage zu bringen; auch in diesem Fall ließ sich keine einwandfreie Naht herstellen, Angesichts der Tatsache, daß sich keine einwandfreie Naht herstellen läßt, wenn die Frequenz, mit der die Impulse wiederholt bei einer festen Periodenlänge erzeugt werden, einem festen Wert entspricht, und zwar ohne Rücksicht auf die Anzahl der Impulse einer der Treiberschaltung 22 zugeführten Impulsfolge, wurde gemäß der Erfindung versucht, eine bestimmte Impulsrrequenz zu ermitteln, die geeignet sein sollte, die Herstellung einwandfreier Nähte entsprechend der Anzahl der in der Impulsfolge enthaltenen Impulse zu ermöglichen, und ferner wurde versucht, festzustellen, ob eine feste Beziehung zwischen der Anzahl der Impulse und der Impulsfrequenz besteht.
• zu diesem Zweck wurden weitere Versuche durchgeführt, und als Ergebnis dieser Versuche zeigte es sich, daß zwischen der Anzahl der Impulse einer Impulsfolge und der Impulsfrequenz die nachstehende Beziehung besteht: f = K . P (1) Hierin bezeichnet f die Impulsfrequenz, P die Anzahl der Impulse und K eine Konstante.
• Unter den gleichen Bedingungen, wie sie in Fig. 6, 7 und 8 angenommen sind, hat die Konstante K den Wert 80. Der Wert von K richtet sich nach verschiedenen Faktoren, z.B. der Stärke des den Erregerspulen des Schrittmotors 3 zugeführten Stroms und der Massenträgheit des Nähguthalters 6. In dem Fall, in dem der Erregerstrom 13 A und die Massenträgheit des Nähguthalters 6 unter den genannten Bedingungen den Wert 1 x 10 3 kg-cm-s2 hat, ergibt sich für K der Wert 90. Wird die Massenträgheit so geändert, daß sich ein Wert von 3 x 10-3 kg-cm-s2 ergibt, nimmt K den Wert 70 an. Wenn auf der Basis dieser Ergebnisse der Treiberschaltung fünf Impulse zugeführt werden, wie es in Fig0 8 dargestellt ist, gilt die Gleichung f = 80 x 5 = 400 Hz. Fig. 9 veranschaulicht die Wirkung, die erzielt wird, wenn man 5 Impulse der Treiberschaltung 22 bei einer Frequenz von 400 Hz zuführt.
• Gemäß Fig. 9 ist die maximale Schwingungsamplitude im Vergleich zu der in Fig. 8 dargestellten erheblich kleiner, und die Ruhelage des Nähguthalters 6 in der gewünschten Stellung wird auch schnell erreicht. Ferner zeigte es sich auf eine hier nicht dargestellte Weise, daß dann, wenn man der Treiberschaltung 22 jeweils 2, 3, 4, 6, 7, 8 oder 9 Impulse zuführt, einwandfreie Nähte hergestellt werden konnten; das gleiche gilt für den Fall, daß der Treiberschaltung 22 eine Impulsfolge zugeführt wird, deren Frequenz mit Hilfe der vorstehenden Gleichung (1) berechnet worden ist.
• Die auf der Basis der vorstehend geschilderten Untersuchungen entwickelte Erfindung wird im folgenden anhand von Fig. 1 bis 5 an bestimmten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Fig. 1, 2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform, bei der ein der X-Richtung zugeordnet er Schrittmotor 3 mit einem in der X-Richtung bewegbaren Tisch 9 durch ein Ritzel 7 und eine Zahnstange 8 gekuppelt ist. Auf entsprechende Weise ist ein der Y-Richtung zugeordnet er Schrittmotor 4 einem in der Y-Richtung bewegbaren Tisch 12 zugeordnet, der auf dem in der X-Richtung bewegbaren Tisch 9 gleitend geführt und mit dem Schrittmotor 4 durch ein Ritzel 10 und eine Zahnstange 11 gekuppelt ist. Auf dem in der Richtung bewegbaren Tisch 12 ist ein Nähguthalter 6 angeordnet, der das Nähgut 5 mit Hilfe von zwei Halterungen 15 in der gewünschten Lage hält.
• Die Schrittmotoren 3 und 4 werden in der nachstehend beschriebenen Weise gesteuert: Die Bandleseeinrichtung 15 wird, wie erwähnt, synchron mit dem Nadelstellungsdetektor 16 betätigt, so daß die auf dem Band 14 aufgezeichneten Signale nacheinander einem Decodierer 17 zugeführt werden, damit entsprechend der decodierten Anzahl der Impulse eine geeignete Frequenz in den Impulsgebern 18 und 19 gewählt wird, die der X-Richtung bzw. der Y-Richtung zugeordnet sind.
• Die Anzahl der Impulse, die den Treiberschaltungen 22 und 25 zugeführt werden sollen, wird durch den Decodierer 17 Impulszuführungsschaltungen 20 und 21 eingegeben, so daß die Impulse in der erforderlichen Anzahl mit der gewählten Frequenz erzeugt und den Treiberschaltungen 22 und 23 über die Zuführungsschaltungen 20 und 21 zugeführt werden, um die Schrittmotoren 5 und 4 zu betätigen und die zugehörigen Tische in der X-Richtung bzw. der Y-Richtung zu bewegen. Sobald die.
• Anzahl der Impulse, die der betreffenden Treiberschaltung zgeführt worden sind, mit der in der zugehörigen Impulszuführungsschaltung gespeicherten Zahl übereinstimmt, verhindert die betreffende Impulszuführungsschaltung, daß der zugehörige Impulsgeber der Treiberschaltung weitere Impulse zuführt.
• Mögliche Ausführungsformen der Impulsgeberschaltungen 18 und 19 sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Bei der Schaltung nach Fig. 2 sind mehrere Oszillatoren 24a, 24b, 24c usw. vorhanden, die dazu dienen, Impulse mit bestimmten vorgewählten Frequenzen zu erzeugen, welche jeweils der Anzahl der Impulse einer Impulsfolge entsprechen, die der betreffenden Treiberschaltung zugeführt werden sollen. Auf der Ausgangsseite jedes der Oszillatoren nach Fig. 2 ist jeweils eines von mehreren Gattern angeordnet, und diese Gatter werden selektiv in Abhängigkeit von einem Steuersignal geöffnet, das von dem Decodierer 17 abgegeben wird0 Bei der Schaltung nach Fig. 5 sind keine voneinander unabhängigen Oszillatoren vorhanden, sondern das eine bestimmte Frequenz aufweisende Ausgangssignal eines einzigen Oszillators 25 wird nacheinander mit Hilfe mehrerer Frequenzteiler 26a, 26b,'26c usw0 unterteilt, und jedem Frequenzteiler ist ein Gatter nachgeschaltet, diese Gatter werden selektiv in Abhängigkeit von einem Steuersignal geöffnet, das dem Decodierer 17 entnommen wird, so daß die gewünschte Frequenz gewählt wird.
• Fig0 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung zum Zuführen einer Impulsfolge zu der Treiberschaltung 22; hierbei werden Signale, welche die Anzahl und die zeitlichen Abstände der Impulse repräsentieren, welche der Treiberschaltung 22 nacheinander zugeführt werden sollen, vorher auf einem Magnetband 27 oder dergleichen aufgezeichnet oder einem Speicher 28 eingegeben, und das Magnetband wird durch eine Antriebseinrichtung 29 synchron mit der Drehung der Nähmaschine 1 transportiert, so daß eine Impulsfolge der Treiberschaltung 22 entsprechend den auf dem Magnetband 27 aufgezeichneten Signalen zugeführt wird. In diesem Fall werden die Intervalle, in denen die Impulse zugeführt werden sollen, und die auf dem Magnetband 27 aufgezeichnet werden, mit Hilfe der Gleichung (1) berechnet, und gemäß Fig. 5 richten sich die Intervalle nach der Anzahl der Impulse, aus denen sich die betreffende Impulsfolge zusammensetzt. Mit anderen Worten, die Zeitspanne L, während welcher jede Impulsfolge der Treiberschaltung 22 zugeführt wird, bleibt ohne Rücksicht auf die Unterschiede bezüglich der Anzahl der Impulse einer Impulsfolge unverändert0 Gemäß der vorstehenden Beschreibung der Erfindung werden bestimmte Frequenzen so festgelegt, daß sie der Anzahl der Impulse jeweils einer Impulsfolge entsprechen, die den Treiberschaltungen zugeführt werden sollen, und die Impulsfrequenz wird bei jeder Impulsfolge in Abhängigkeit von der Anzahl der Impulse gewählt, die eine den Treiberschaltungen zuzuführende Impulsrethe bilden; die Schrittmotoren werden dann entsprechend der so bestimmten Impulsfrequenz betätigt. Daher eignet sich die Erfindung insbesondere zur Anwendung bei bestimmten Maschinen, zoBo einer numerisch gesteuerten Nähmaschine, bei der die eine Impulsfolge bildenden Impulse eine Frequenz haben, die unter der maximalen Betriebsfrequenz des betreffenden Schrittmotors liegen, und bei der die Impulse der betreffenden Treiberschaltung zugeführt werden, um den zugehörigen Schrittmotor zu betätigen, mittels dessen ein bewegbares Element, z.B. ein Nähguthalter, intermittierend unter Einhaltung einer relativ hohen Geschwindigkeit jeweils um sehr kleine Beträge verstellt wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine erhebliche Verkleinerung der maximalen Schwingungsamplitude des Nähguthalters zu erzielen, woraus sich der Vorteil ergibt, daß sich einwandfreie Nähte herstellen lassen, d.h. daß keine Stiche übersprungen werden, und daß die Nähte nicht ungleichmäßig werden.
• Ferner ist zu bemerken, daß durch die Erfindung eine verbesserte numerisch gesteuerte Nähmaschine 1 geschaffen worden ist, bei der das Nähgut 5 in einer vorbestimmten Ebene bewegt wird.
• Bei einer solchen Nähmaschine ist die Nadel 2 über der Transportebene für das Nähgut angeordnet0 In der Transportebene befindet sich ein Nähguthalter 6 mit Halterungen 17 für das Nähgut, die das Nähgut in der Transportebene unterstützen.
• Ferner sind ein erster bewegbarer Tisch 9 und ein zweiter bewegbarer Tisch 12 vorhanden, die mit dem Nähguthalter 6 zusammenarbeiten, um das Nähgut 5 in der X-Richtung bzw. in der dazu rechtwinkligen Y-Richtung zu bewegen. Zum Bewegen der Tische 9 und 12 dienen ein erster Schrittmotor 5 und ein zweiter Schrittmotor 4, denen jeweils eine Treiberschaltung 22 bzw. 25 zugeordnet ist. Die beiden Schrittmotoren ermöglichen es, die beiden Tische über die beschriebenen Ritzel- und Zahnstangenanordnungen zu betätigen, um den Nähguthalter 6 nach Bedarf in der X-Richtung und der Y-Richtung zu bewegen.
• Die jeweilige Stellung der Nadel 2 wird durch einen Nadelstellungsdetektor 16 gefühlt, der mit der Bandleseeinrichtung 15 gekuppelt ist, um diese zu betätigen. Zu der Bandleseeirichtung 15 gehören ein Speicherband 14 und eine Transporteinrichtung 29 (Fig. 4) zum Synchronisieren der Bewegung des Bandes 14 mit den Bewegungen des Ilähguts 5. Auf dem Band 14 sind vorbestimmte Informationen über die Anzahl und die zeitlichen Abstände der Impulse aufgezeichnet, die den Treiberschaltungen 22 und 27 zugeführt werden Sollen Der an die Bandleseeinrichtung 15 angeschlossene Decodierer 17 dient zum Decodieren der Anzahl und der Frequenz der den Treiberschaltungen 22 und 25 zuzuführenden Impulse anhand der auf dem Band gespeicherten Informationen, und an den Decodierer sind Impulszuführungsschaltungen 20 und 21 angeschlossen, die dazu dienen, jeweils die Anzahl der zuzuführenden Impulse zu speichern, und die zu diesem Zweck z.B. als Register ausgebildet sind.
• Die Impulsgeberschaltungen 18 und 19 sind an die Treiberschaltungen 22 und 23 angeschlossen, von denen jede mehrere Quellen 24a, 24b usw0 bzw. 26a, 26b usw. für schwingende Signale aufweist.
• An den Decodierer 17, die Impulszuführungsschaltungen 20 und 21 sowie die Quellen für die schwingenden Signale sind Gatterschaltungen angeschlossen. Die Impulszuführungsschaltungen 20 und 21 verhindern, daß die Impulsgeberschaltungen 18 und 19 den Treiberschaltungen weitere Impulse zuführen, sobald die gespeicherte Anzahl der Impulse erreicht worden ist0 Ansprüche:

Claims (1)

1. ANSPRÜCHE Vorrichtung zum Steuern eines Schrittmotors, mittels dessen ein damit gekuppeltes bewegbares Element intermittierend bewegt werden soll, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Treiberschaltung (22) zum Zuführen von Erregungssignalen zu dem Schrittmotor (5), eine Einrichtung (14) zum Speichern von Informationen einschließlich der Anzahl von Impulsen, aus denen sich Impulsfolgen zusammensetzen, die der Treiberschaltung nacheinander zugeführt werden sollen, eine Einrichtung (15) zum Lesen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Informationen, eine an die Leseeinrichtung angeschlossene Einrichtung (17) zum decodieren der Anzahl der Impulse innerhalb einer Impulsfolge, die als Bestandteil der genannten Informationen durch die Leseeinrichtung gelesen wird, eine Einrichtung (18) zum Erzeugen von Impulsen mit einer Frequenz, die der Anzahl der durch die Decodiereinrichtung decodierten Impulse entspricht, wobei diese Frequenz aus mehreren vorbestimmten Frequenzen ausgewählt wird, von denen jede der Anzahl der in einer Impulsfolge enthaltenen Impulse entspricht, und wobei diser Vorgang durch das Ausgangssignal der Decodiereinrichtung gesteuert wird, sowie eine Einrichtung (20) zum Zuführen der durch die genannte Einrichtung erzeugten Impulse zu der Treiberschaltung, wobei zu der Impulszuführungseinrichtung eine digitale Einrichtung zum Speichern der Anzahl der.

   Impulse in der durch die Decodiereinrichtung decodierten Im-Impulsfolge sowie Gatter (G) gehören, die dazu dienen, den Betrieb der Impulszuführungseinrichtung zu beenden, sobald die Anzahl der Impulse; die der Treiberschaltung zugeführt worden sind, mit der gespeicherten Anzahl von Impulsen übereinstimmt.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zu der Impulserzeugungseinrichtung mehrere Oszillatoren (24a, 24b usw;) gehören, die Impulse mit zugehörigen vorbestimmten verschiedenen Frequenzen erzeugen, wobei jede Frequenz der Anzahl der Impulse entspricht, die in der der Treiberschaltung (22) zuzuführenden Impulsfolge enthalten sind, sowie mehrere zwischen den verschiedenen Oszillatoren und der Einrichtung (20) zum Zuführen der Impulse angeschlossene Gatter(G), wobei jeweils einer dieser Gatter in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Decodiereinrichtung (17) geöffnet wird, so daß die durch den mit dem geöffneten Gatter verbundenen Oszillator erzeugten Impulse der Impulszuführungseinrichtung zugeführt werden.

   So Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Oszillatoren (24a, 24b usw.) Impulse mit verschiedenen vorbestimmten Frequenzen erzeugen, eine unter der maximalen Frequenz zum Ingangsetzen des Schrittmotors (3) liegen.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zu der Impulserzeugungseinrichtung ein Oszillator (25) sowie mehrere Frequenzteiler (26a, 26b usw.) gehören, die Impulse mit verschiedenen vorbestimmten Frequenz zen abgeben, wobei jede Frequenz der Anzahl der Impulse entspricht, die in einer der Treiberschaltung (22) zuzuführenden Impulsfolge enthalten sind, daß zwischen den Frequenzteilern und der Impulszuführungseinrichtung (20) mehrere Gatter (G) angeschlossen sind, und daß jeweils eines dieser Gatter in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Decodiereinrichtung (17) geöffnet wird, so daß die von dem an das geöffnete Gatter angeschlossenen Frequenzteiler abgegebenen Impulse der Impulszu-SUhrlmgseinrichtung zugetuh'rt werden0 5e Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Frequenzteiler (26a, 26b usw.) die Frequenz des durch den Oszillator (25) erzeugten Signals nacheinander teilen, so daß sie Impulse mit verschiedenen zugehörigen vorbestimmten Frequenzen abgeben, die unter der maximalen Frequenz zum Ingangsetzen des Schrittmotors (3) liegen.

   6o Vorrichtung zum Steuern eines Schrittmotors durch sich wiederholendes Zuführen von Impulsfolgen, die sich jeweils aus der erforderlichen Anzahl von Impulsen zusammensetzen, -zu einer Treiberschaltung, mittels welcher der Schrittmotor so erregt wird, daß er ein mit ihm gekuppeltes Element intermittierend bewegt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß jeweils eine Frequenz, die der Anzahl der Impulse entspricht, welche in der der Treiberschaltung (22) zuzuführenden Impulsfolge enthalten sind, aus mehreren verschiedenen vorbestimmten Frequenzen ausgewählt wird, von denen jede der Anzahl der Impulse der zugehörigen Impulsfolge entspricht,, und daß der Schrittmotor ()) mit der gewählten Frequenz betrieben wird.

   7. Vorrichtung zum Steuern eines Schrittmotors, bei welch cher ein Schrittmotor mittels einer Treiberschaltung betrieben wird, um ein bewegbares Element zu veranlassen, eine vorbestimmte Anzahl von Bewegungsschritten mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit auszuführen, wobei die Bewegungsschritte einer Anzahl von Impulsen entsprechen, und wobei.

   die Bewegungsgeschwindigkeit durch Impulsfolgefrequenz bestimmt wird, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Einrichtung (14) zum Aufnehmen eines Programms, auf der die digitale Anzahl der Impulse und die Impulsfolgefrequenz gespeichert sind, eine Leseeinrichtung (15), die gegenüber der Programmaufnahmeeinrichtung so angeordnet ist, daß es ihr möglich ist, von der Programmaufnahmeeinrichtung ein Programm abzulesen, ein Impulszuführungsregister mit UND-Gattern, die an die Leseeinrichtung angeschlossen sind und dazu dienen, dem Register zum Zweck der Speicherung eine numerische Größe einzugeben, mehrere Impulsquellen, die ebenfalls an die Leseeinrichtung angeschlossen sind, wobei jede Impulsquelle Impulse mit einer anderen Impulsfolgefrequenz liefert, sowie Gatterschaltungen zwischen der Leseeinrichtung einerseits und dem Impulszuführungsregister (20) und den verschiedenen Impulsquellen andererseits, wobei zu den Gatterschaltungen einzelne Gatter (G) gehören, von denen jeder Impulsquelle eines zugeordnet ist, so daß es der Leseeinrichtung möglich ist, dem Impulszuführungsregister eine zuspeichernde digitale Größe einzugeben und das Gatter einer der Impulsquellen entsprechend dem Programm zu öffnen, damit Impulse mit der genannten vorbestimmten Folgefrequenz einem Eingang der UND-Gatter zugeführt werden, wobei den UND-Gattern ein weiteres Eingangssignal durch das Register zugeführt wird, und wobei die UND-Gatter Impulse zu der Treiberschaltung (22) nur bis zum Erreichen der in dem Impulszuführungsregister gespeicherten Größe durchlassen.

   8. Numerisch gesteuerte Nähmaschine mit einer vorbestimmten Transport ebene, in welcher sich das Nähgut transportieren läßt, einer über der Transportebene angeordneten Nadel, einem Nähguthalter, zu dem Einrichtungen zum Festhalten des Nähguts in der Transportebene gehören, einem ersten und einem zweiten bewegbaren Tisch, die mit dem Nähguthalter gekuppelt sind und dazu dienen, das, Nähgut in einer X-Richtung und einer dazu rechtwinkligen Y-Richtung zu bewegen, einem ersten und einem zweiten Schrittmotor, wobei jedem Schrittmotor eine Treiberschaltung zugeordnet ist, und wobei die Schrittmotoren dazu dienen, die genannten Tische, zusammen mit dem Nähguthalter in der X-Richtung bzw0 der Y-Richtung zu bewegen, einem Nadelstellungsdetektor zum Ermitteln der jeweiligen Stellung der, Nadel sowie mit einer Bandleseeinrichtung, die durch den Nadelstellungsdetektor betätigbar ist, wobei ein Band und eine Einrichtung zum Transportieren des Bandes synchron mit der Bewegung des Nähguts vorhanden ist, und wobei auf der; vorbestimmte Informationen über die Anzahl und die ze tlfchen Abstände von den Treiberschaltungen zuzuführenden Impulsen gespeichert sind, g e k e n n z e i c h n e t durch einen an die Einrichtung (15) zum Lesen des Bandes (14) angeschlossenen Decodierer (i7), der dazu dient, die Anzahl und die Frequenz der den Treiberschaltungen (22, 2)) zuzuführenden Impulse aus den auf dem Band gespeicherten Imformationen zu ermitteln, wobei Impulszuführungsschaltungen (20, 215 zum Speichern der Anzahl der zuzuführenden Impulse vorhanden sind, Impulserzeugungsschaltungen (18, 19), die an die Treiberschaltunge;n angeschlossen sind und jeweils mehrere Quellen (24a, 24b usw.; 26a, 26b usw.) für schwingende Signale aufweisen, sowie Gatterschaltungen, die an den Decodierer, die Impulszuführungsschaltungen und die Quellen für schwingende Signale angeschlossen sind, welch letztere als Quellen für die Impulse der Impulserzeugungsschaltungen dienen, wobei die Impulszuführungsschaltungen die Impulserzeugungsschaltungen daran hinern, den Treiberschaltungen weiterhin Impulse zuzuführen, sobald die ge speicherte Anzahl vc mpulsen erreicht worden ist0 9. Vorrichtung zum Steuern eines Schrittmotors, der dazu dient, ein damit gekuppeltes bewegbares Element zu bzwegen, mit einer Treibersnhalt-ang für den Schrittmotor, einem Detektor für die jeweilige Stellung des bewegbaren Elements sowie einer durch den Stellungsdetektor betätigbaren Einrichtung zum Ablesen einer Informationsspeichereinrichtung, in der vorbestimmte Informationen über die Anzahl und die zeitlichen-Abstände von der Treiberschaltung zuzuführenden Impulsen gespeichert sind, g e k e n n z e i c h n e t durch einen an die Einrichtung (15) zum Ablesen der Speichereinrichtung (14) angeschlossenen Decodierer (17), der dazu dient, die Anzahl und die Frequenz von Impulsen zu decodieren, welche der Treiberschaltung (223 mit Hilfe der gespeicherten Informationen zugeführt werden sollen, wobei eine Impulszuführungsschaltung (20) zum Speichern der Anzahl der zuzuführenden Impulse vorhanden ist, eine an die Treiberschaltung angeschlossene Impulserzeugungsschaltung (18), zu der mehrere Quellen (24a, 24b usw.; 26a, 26b usw.) für schwingende Signale gehören, sowie Gatterschaltungen, die an den Decodierer, die Impulszuführungsschaltung und die Quellen.

   für die schwingenden Signale angeschlossen sind, welch letztere die Quellen für die von der Impulserzeugungsschaltung abgegebenen Impulse bilden, wobei die Impulszuführungsschaltung.

   die Impulserzeugungsschaltung daran hindert, der Treiberschaltung weiterhin Impulse zuzuführen, sobald die gespeicherte Anzahl von Impulsen erreicht worden ist.

   10. Schrittmotor-Antriebsvorrichtung zum intermittierenden Bewegen eines mit dem Schrittmotor gekuppelten bewegbaren Elements, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Treiberschaltung (22) zum Zuführen von Erregungssignalen zu dem Schrittmotor (3), eine Einrichtung (14) zum Speichern von Informationen einschließlich der Anzahl der Impulse, die in jeder Impulsfolge enthalten sind und der Treiberschaltung nacheinander zugeführt werden sollen, eine Einrichtung (15) zum Auslesen der Informationen aus der Speichereinrichtung, eine an die Ausleseeinrichtung angeschlossene Einrichtung (17) zum Decodieren der Anzahl der Impulse einer Impulsfolge, die mit Hilfe der Ausleseeinrichtung ausgelesen worden ist, eine Einrichtung (18) zum Erzeugen von Impulsen mit einer Frequenz, die der Anzahl der durch die Decodiereinrichtung decodierten Impulse entspricht, wobei diese Frequenz aus mehreren verschiedenen vorbestimmten Frequenzen ausgewählt wird, von denen jede der Anzahl der in einer Impulsfolge enthaltenen Impulse entspricht, und wobei dieser Wählvorgang in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Decodiereinrichtung durchgeführt wird, sowie eine Einrichtung (20) zum Zuführen der durch die genannte Einrichtung erzeugten Impulse zu der Treiberschaltung, wobei zu der Impulszuführungseinrichtung eine Einrichtung gehört, die dazu dient, die Anzahl der Impulse der Impulsfolge zu speichern, die mit Hilfe der Decodiereinrichtung decodiert worden ist, und wobei eine Einrichtung vorhanden ist, die dazu dient, den Betrieb der Impulszuführungseinrichtung zu beenden, sobald die Anzahl der der Treiberschaltung zugeführten Impulse mit der gespeicherten Anzahl von Impulsen übereinstimmt.

   11o Schrittmotor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zu der Impulserzeugungseinrichtung mehrere Oszillatoren (24a, 24b usw.) gehören, die dazu dienen, Impulse mit verschiedenen zugehörigen vorbestimmten Frequenzen zu erzeugen, von denen jede der Anzahl der Impulse innerhalb einer Impulsfolge entspricht, die der Treiberschaltung (22) zugeführt werden sollen, sowie mehrere zwischen den Oszillatoren und der Impulszuführungseinrichtung (20) angeschlossene Gatter(G), wobei jeweils eines dieser Gatter in Abhängigkeit vom Ausgangs signal der Decodiereinrichtung (17) geöffnet wird, so daß die Impulse, die durch den an das geöffnete Gatter angeschlossenen Oszillator erzeugt werden, der Impulszuführungseinrichtung zugeführt werden.

   12. Schrittmotor-Antriebs-vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Oszillatoren Impulse mit verschiedenen zugehörigen vorbestimmten Frequenzen erzeugen, die unter der maximalen Frequenz für die Ingangsetzung des Schrittmotors (v) liegen.

   15o Schrittmotor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zu der Impulserzeugungseinrichtung ein Oszillator (25) sowie mehrere Frequenzteiler (26a, 26b usw0) gehören, welch letztere dazu dienen, die Frequenz des durch den Oszillator erzeugten Signals mehrmals nacheinander zu teilen, so daß sie Impulse mit zugehörigen verschiedenen vorbestimmten Frequenzen abgeben, von denen jede der Anzahl der Impulse entspricht, die in der Impulsfolge enthalten sind, welche der Treiberschaltung (22) zugeführt werden soll, daß zwischen den Frequenzteilern und der Impulszuführungseinrichtung (20) mehrere Gatter (G) angeschlossen sind, und daß jeweils eines dieser Gatter in Abhangigkeit vom Ausgangssignal der Decodiereinrichtung (17) geöffnet wird, damit die Impulse, die von dem an das geöffnete Gatter angeschlossenen Frequenzteiler abgegeben werden, der Impulszuführungseinrichtung zugeführt werden.

   14. Schrittmotor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die verschiedenen Frequenzteiler (26a, 26b usw0) die Frequenz des durch den Oszillator (25) erzeugten Signals mehrmals nacheinander teilen, so daß sie Impulse mit zugehörigen verschiedenen vorbestimmten Frequenzen abgeben, die unter der maximalen Frequenz für die Ingangsetzung des Schrittmotors (3) liegen.

   15. Vorrichtung zum Steuern eines Schrittmotors, die dazu dient, einen Schrittmotor dadurch zu steuern bzw. zu betätigen, daß einer Treiberschaltung zum Erregen des Schrittmotors eine Impulsfolge zugeführt wird, die sich aus der erforderlichen Anzahl von Impulsen zusammensetzt, um den Schrittmotor so zu betätigen, daß er ein mit ihm gekuppeltes bewegbares Element intermittierend bewegt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß jeweils eine Frequenz, dieder Anzahl der Impulse innerhalb der der Treiberschaltung (22) zuzuführenden Impulsfolge aus mehreren verschiedenen vorbestimmten Frequenzen ausgewählt wird, von denen jede der Anzahl der Impulse innerhalb der betreffenden Impulsfolge entspricht, und daß der Schrittmotor (3) mit der ausgewühlten Frequenz betrieben wird.