DE2560217C2

DE2560217C2 - Automatische Nähmaschine

Info

Publication number: DE2560217C2
Application number: DE19752560217
Authority: DE
Inventors: Robert E. Norwood Mass. Cullen; William P. Northborough Mass. Herzer; Florian F. Braintree Mass. Yanikoski
Original assignee: Union Special Corp
Current assignee: Union Special Corp
Priority date: 1974-08-12
Filing date: 1975-07-26
Publication date: 1984-04-05
Also published as: ES440097A1; DE2533595C2; IT1040295B; DE2533595A1

Description

a) das Speicherelement ist ein willkürlich adressierbarer Halbleiter- Festspeicher (280);

b) die Steuereinheit (276) umfaßt zwei Zähler (380, 382) und ein Register (378) sowie eine Schaltungsanordnung (322, 372, 376) zum Übertragen von Bitgruppen aus vorgegebenen Plätzen des Halbleiter-Festspeichers auf die Zähler (380, 382) und das Register (378) synchron zur Bewegung der Nähnadel;

c) die Steuereinheit (276) umfaßt eine mit dem Register (378) verbundene Dekodierschaltung (336,430) zum Umsetzen des Registerinhaltes in Richtungssignale und in Befehlssignale für die Funktion der Nähmaschine bestimmende Organe;

d) die Steuereinheit (276) umfaßt eine Oszillatoranordnung (366, 368) zur Erzeugung einer Impulsfolge, die den Zählern (380, 382) als Zählimpulse und zugleich einer Antriebslogik (284, 286) für die Schrittmotoren (18, 20) als jeweils einen Antriebsschritt bewirkende Antriebssignale so lange zugeführt wird, wie der Stand des Zählers von Null verschieden ist, sofern ein die Verschiebung des Werkstückhalters forderndes Befehlssignal vorliegt;

e) die Antriebslogik (284, 286) umfaßt auf die Richtungssteuereignale ansprechende Kreise, welche den Drehsinn der Schrittmotoren (18, 20) bestimmen.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (276) eine Schaltungsanordnung (Folgeschaltung 322) umfaßt, die beim Einschalten der Maschine vor dem Lesen der im Festspeicher (280) enthaltenen Steuerbefehle und/oder nach dem Lesen und Auswerten des letzten Steuerbefehles des Festspeichers die Zufuhr der Impulsfolge zu der Antriebslogik (284, 286) unabhängig vom Stand der Zähler (280,382) so lange bewirkt, bis der Werkstückhalter eine mittels Sensoren überwachte Nullstellung erreicht hat.

Die Erfindung betrifft eine automatische Nähmaschine mit einer hin- und hergehend angetriebenen Nähnadel, mit einem in einer zur Bewegungsrichtung der Nähnadel senkrechten Ebene bewegbaren Werkstückhalter, mit jeweils einen Schrittmotor umfassenden Einrichtungen zum Verschieben des Werkstückhalters in der genannten Ebene in zwei einen Winkel miteinander einschließenden Richtungen sowie mit einem für die Ausführung eines bestimmten Nahtmusters charakteristische Steuerbefehle enthaltenden Speicherelement und einer elektronischen Steuereinheit zum Erzeugen von Antriebssignalen für die Schrittmotoren in Abhängigkeit von den Steuerbefehlen.

Solche Nähmaschinen sind aus den US-PS 33 58 245 und 37 42 879 bekannt. Bei den bekannten Nähmaschinen wird das die Steuerbefehle enthaltende Speicherelement von einem Lochstreifen gebildet. Ein solcher Lochstreifen muß zum Auslesen der darin enthaltenen Daten durch einen Lochstreifenleser hindurchgeführt und abgetastet werden. Hierfür wird eine erhebliche Zeit benötigt, welche die Arbeitsgeschwindigkeit der Nähmaschine beschränkt. Wenn berücksichtigt wird, daß eine solche automatische Maschine bis zu 3000 Stiche pro Minute ausführen kann und die für die Positionierung des Werkstückhalters bei jedem Stich erforderlichen Informationen und Befehle mehr als eine Zeichengruppe auf dem Lochstreifen umfassen können, so kommt man leicht zu einer geforderten Schrittgeschwindigkeit, die mit einem Lochstreifengeber nicht mehr erreichbar ist. Daher ist die Arbeitsgeschwindigkeit der bekannten Nähmaschinen durch die Verwendung von Lochstreifen als Speicherelement begrenzt.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Lochstreifen besteht darin, daß die Lesegeräte für solche Lochstreifen verhältnismäßig kostspielig sind, so daß solche numerischen Steuerungen teurer werden als die früher üb'ichen Nockensteuerungen. Zwar wäre es möglich, mittels Puffereinrichtungen eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit der Nähmaschine zu erzielen, jedoch würden solche Puffereinrichtungen die Kosten für die Steuervorrichtung weiter erhöhen, so daß die Preisrelation zu den herkömmlichen, nockengesteuerten Maschinen noch ungünstiger würde.

Die behandelten Nachteile werden bei einer aus der DE-OS 21 64 151 bekannten Nähmaschine noch dadurch vermehrt, daß bei dieser Nähmaschine zur Verstellung des Werkstückhalters keine Schrittmotoren, sondern einfache Elektromotoren mit Servoschleife verwendet werden.

Die gleichen Erwägungen gelten auch dann, wenn anstelle eines Lochstreifens ein Magnetband verwendet würde, weil auch die Lesegeschwindigkeit bei Magnetbändern begrenzt ist und die Leseeinrichtungen für Magnetbänder kostspielig sind. Weiterhin sind solche Einrichtungen staubempfindlich, so daß ihr Einsatz in Nähereien grundsätzlich nicht zweckmäßig ist.

Der allgemeine Stand der Technik bezüglich numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen kann zur Lösung der speziellen Aufgaben bei Nähmaschinen nicht beitragen, weil die Bewegungsvorgänge bei solchen, in aller Regel spanabhebend arbeitenden Werkzeugmaschinen nur sehr langsam und weiterhin stetig ablaufen. so daß diese Einrichtungen keine Anregung zur Lösung der speziellen Probleme geben können, die bei einer

schrittweisen, also unstetigen Bewegung des Werkstükkes mit sehr hoher Schrittgeschwindigkeit und zugleich hoher Genauigkeit auftreten.

Demgemäß liegt der Erfindung die Auigabe zugrunde, eine Nähmaschine der eingangs genannten Art so ί auszubilden, daß eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit der Nähmaschine bei kostengünstigem Aufbau von Speicherelement und Steuereinheit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: i"

a) Das Speicherelement ist ein willkürlich adressierbarer Halbleiter-Festspeicher;

b) die Steuereinheit umfaßt zwei Zähler und ein Register sowie eine Schaltungsanordnung zum Übertragen von Bitgruppen aus vorgegebenen PJätzen des Halbleiter-Festspeichers auf die Zähler und das Register synchron zur Bewegung der Nähnadel;

c) die Steuereinheit umfaßt eine mit dem Register verbundene Dekodierschaltung zum Umsetzen des Registerinhaltes in Richtungssignale und in Befehlssignale für die Funktion der Nähmaschine bestimmende Organe;

d) die Steuereinheit umfaßt eine Oszillatoranordnung zur Erzeugung einer Impulsfolge, die den Zählern als Zählimpulse und zugleich einer Antriebslogik für die Schrittmotoren als jeweils einen Antriebsschritt bewirkende Antriebssignale so lange zugeführt wird, wie der Stand des Zählers von Null 1» verschieden ist, sofern ein die Verschiebung des Werkstückhalters forderndes Befehlssignal vorliegt;

e) die Antriebslogik umfaßt auf die Richtungssteuersignale ansprechende Kreise, welche den Drehsinn der Schrittmotoren bestimmen.

Der nach der Erfindung verwendete Halbleiter-Festspeicher kann mit einer Taktgeschwindigkeit ausgelesen werden, die sehr viel größer ist als diejenige, die bei der zum Anmeldetag aus mechanischen Gründen erreichbaren Arbeitsgeschwindigkeit von Nähmaschinen benötigt wird. Dabei erfolgt das Auslesen ausschließlich unter Verwendung elektronischer Signale, ohne daß irgendwelche störanfälligen, mechanischen Einrichtungen benötigt würden. Dadurch hat die erfindungsgemäße Anordnung eine sehr hche Betriebssicherheit. Hinzu kommt eine bedeutende Verminderung der Kosten, die sich aus der Einsparung komplizierter Leseeinrichtungen und die unmittelbare Übertragung der Daten auf die Zähler und das Register unter Vermeidung jeglicher Zwischenspeicher für die ausgelesenen Informationen ergibt. Die Erfindung macht es auch ohne weiteres möglich, das gespeicherte Programm zu wechseln, weil Halbleiter-Festspeicher in Steckfassungen angeordnet werden können, so daß leicht Speicher mit unterschiedlichen Programmen gegeneinander ausgetauscht werden können. Ein weiterer Vorteil besteht endlich noch darin, daß die Festspeicher programmierbar sein können, so daß bei f>o Bedarf die darin enthaltenen Informationen und Befehle geändert werden können.

infolgedessen gewährleistet die Erfindung sowohl eine sehr wirtschaftliche als auch sehr sichere Arbeitsweise mit praktisch unbegrenzter Geschwindigkeit, wie es bisher nicht möglich war.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Steuereinheit eine Schaltungsanordnung (Folgeschaltung), die beim Einschalten der Maschine vor dem Lesen der im Festspeicher enthaltenen Steuerbefehle und/oder nach dem Lesen und Auswerten des letzten Steuerbefehles des Festsptichers die Zufuhr der Impulsfolge zu der Antriebslogik unabhängig vom Stand der Zähler so lange bewirkt, bis der Werkstückhalter eine mittels Sensoren überwachte Nullstellung erreicht hat.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Nähmaschine;

F i g. 2 ein Blockdiagramm, welches den Signalfluß bei der erfindungsgemäßen Nähmaschine veranschaulicht; und

F i g. 3 ein Blockdiagramm der zentralen Steuereinheit der erfindungsgemäPen Nähmaschine.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt der mechanische Teil einer programmgesteuerten, automatischen Nähmaschine gemäß der Erfindung einen freitragenden Arm 12, der einer Nähnadel 14 in herkömmlicher Weise die Antriebskraft zuleitet. Das zu nähende (nicht dargestellte) Werkstück wird von einem Werkstückhalter 16 gehalten, der in einer horizontalen Ebene durch ein Kraftübertragungssystem verschieblich ist. Dieses System wird von zwei Schrittmotoren 18. 20 angetrieben, die den Werkstückhalter in zwei Koordinatenrichtungen bewegen. Das Kraftübertragungssystem dient dazu, die Drehkraft der Schrittmotoren in eine Bewegung des Werkstückhalters in dessen zwei Koordinatenrichtungen zu übersetzen.

Die Schrittmotoren werden mit elektrischen Signalen gespeist, die von einer neuartigen, elektrischen Schaltungsanordnung erzeugt werden. Diese Signale sind mit der Bewegung der Nadel 14, die in das Werkstück ein- und aus diesem wieder austritt, durch eine elektromechanische Synchronisationseinheit 22 synchronisiert. Die Einheit 22 ist mit einem üblichen Handrad 24 der Nähmaschine verbunden und wird von diesem angetrieben. Sie liefert Synchronisationssignale für den elektrischen Schaltkreis.

Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Werkstückhalter in einem vorgegebenen Muster relativ zur Bewegung der Nähmaschinennadel bewegt. Eine Folge von ,Informationen, die das gewünschte Bewegungs- und Stichmuster des Werkstückhalters 16 beschreiben, ist in einem Halbleiter-Festspeicher enthalten, welches eine Vielzahl von willkürlich adressierbaren Speicherstellen besitzt. Vorzugsweise ist dieses Speicherelement ein programmierbarer Festspeicher. Bei Speichein dieser Art können die an verschiedenen Speicherstellen gespeicherten Informationen durch Anwendung spezieller Maßnahmen geändert werden, um ein gewünschtes neues Bewegungsmuster zu beschreiben, obwohl im Normalbetrieb nur das Lesen der gespeicherten Information möglich ist.

Eine elektrische Steuereinheit dient dem Auslesen der Informationen aus so vielen adressierbaren Stellen des Speicherelementes, wie es zur Erzielung einer kompletten Instruktion oder eines vollständigen Befehls zum Zwecke jeder Bewegung des Werkstückhalters erforderlich ist. Die Steuereinheit wandelt ferner jede Instruktion in eine Folge von Impulsen um, welche den Schrittmotoren zugeführt werden. Auf diese Weise werden diese Motoren immer dann, wenn die Nadel 14 außerhalb des Werkstückes ist, angetrieben. Dies wird

jeweils durch die Synchronisationseinheit 22 angegeben. Aufgrund dieser zeitlichen Abstimmung der Bewegung des Werkstückhalters kann die Bewegung der Nähnadel

14 nicht nachteilig beeinträchtigt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Nähmaschine umfaßt jede Instruktion oder Anweisung einen Befehls- und einen Positionsteil. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt es vier verschiedene Befehle. Der erste Befehl bewirkt die Bewegung des Werkstückhalters ohne Stichvorgang, der zweite Befehl die Bewegung des Werkstückhalters bei langsamem Nähvorgang, der dritte Befehl die Bewegung des Werkstückhalters bei schnellem Nähvorgang und der vierte Befehl die Rückkehr des Werkstückhaliers in seine Null- oder Ausgangsstellung am Ende einer Instruktionsfolge. Jede der ersten drei oben erwähnten Befehle erfordert zwei Gruppen von Positionsdaten, um eine vollständige Instruktion zu bilden. Jede Datengruppe umfaßt Richtungs- und Bewegungsinformationen oder Schrittinformationen, die für jede der beiden Koordinatenrichtungen erforderlich sind, um die nächste Position des Werkstückhalters zu bestimmen. Jede Datengruppe wird von einer mit einem Vorzeichen versehenen Zahl gebildet, die die Anzahl der Schritte und die Richtung angibt, in welche der Werkstückhalter von dem der jeweiligen Koordinatenrichtung zugeordneten Schrittmotor bewegt werden soll. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die maximal erlaubte Schrittanzahl in jeder Koordinatenrichtung pro Instruktion 12 Schritte, wenn ein Nähvorgang erfolgt, und

15 Schritte pro Instruktion, wenn der Werkstückhalter ohne Nähen bewegt wird.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfordert jede im Binärcode geschriebene Instruktion zwölf Bits. Die Angabe des Befehlsteils jeder Instruktion erfordert zwei Bits und die Positionsdaten des Werkstückhalters erfordern fünf Bits für jede Koordinatenrichtung, nämlich ein Bit für den Richtungssinn (positiv oder negativ) und vier Bits für die Anzahl der Schritte.

Ist der Festspeicher (PROM) einmal programmiert <to worden, d. h., enthält der PROM in vorgegebener Reihenfolge eine Instruktionsfolge, um ein gewünschtes Nähmuster zu beschreiben, dann ist die Nähmaschine fertig zur Durchführung eines Nähvorganges. Wenn die Programme kurz genug sind, dann können in einem einzigen Speicherelement mehr als zwei Programme gespeichert werden. In diesem Falle können etwa am Frbntpaneel der Nähmaschine angeordnete Schalter von Hand betätigt werden, um das Programm auszusuchen, weiches verwendet werden soil.

Dem Diagramm nach F i g. 2 läßt sich entnehmen, daß die Arbeitsweise der Nähmaschine gesteuert wird von einer zentralen Steuereinheit 276. Zunächst wird ein Werkstück in die richtige Position in den Werkstückhalter 16 eingesetzt Wird dann ein Pedal 278 der Nähmaschine etwa zur Hälfte niedergedrückt, wird ein erster nicht dargestellter Schalter geschlossen und veranläßt über ebenfalls nicht dargestellte Mittel die Steuereinheit 276, ein Signal zu erzeugen, welches ein Magnetventil 214 dazu veranlaßt, durch Zufuhr von Druckluft die obere Klammer 202 des Werkstückhalters

16 (Fig. 1) abzusenken, so daß das Werkstück erfaßt und gehalten wird. Nachdem die Klammer 202 abgesenkt ist, wird das Pedal vollständig niedergedrückt und der automatische Nähvorgang der Maschine beginnt, sobald die Klammer 202 vollständig geschlossen ist Beim normalen Betrieb wird zunächst ein Nullstellungszyklus eingeleitet Danach wird die erste Instruktion aus dem PROM 280 entsprechend der Stellung von nicht dargestellten Programmwählschaltern am Frontpaneel 282 von der Steuereinheit 276 ausgelesen. Die Steuereinheit reagiert dann auf die Anweisungen, indem sie die zur Bewegung des Werkstückhalters erforderliche richtige Anzahl von Impulsen erzeugt und diese Impulse nach Vorliegen eines Signals von der elektromechanischen Synchronisationseinheit 22 Antriebslogikschaltungen 284 und 286 für die Motoren zuführt. Diese Antriebslogikschaltungen 284 und 286 arbeiten wiederum auf Leistungsstufen 288 und 290 (Treiber), die ihrerseits die Schrittmotoren 18 und 20 in der gewünschten Richtung und mit der gewünschten Schrittzah! antreiben.

Anschließend wird dann eine Instruktion nach der anderen ausgelesen und durchgeführt, bis schließlich die letzte Instruktion oder Anweisung durchgeführt worden ist. Als Folge dieser letzten Instruktion, bei der es sich um einen Stopbefehl handelt, veranlaßt die zentrale Steuereinheit das Anhalten der Nähmaschine, das Abschneiden des Fadens und anschließend das Einleiten eines zweiten Nullstellungszyklus. Der Nullstellungszyklus wird von der zentralen Steuereinheil unter dem Einfluß von von optischen Sensoren 162 und 294 herrührenden Signalen durchgeführt, wobei die Schrittmotoren zyklisch erregt werden, bis der Werkstückhalter in seine Ausgangsposition zurückgekehrt ist.

Andere Eingangssignale für die zentrale Steuereinheit stammen von Grenzschalteranordnungen 134 und 136 beider Koordinatenrichtungen, von einem Klemmsensor 2%, der auf die Offenstellung des Werkstückhalters anspricht, und von einer Abschneidschaltung 297. Die Abschneidschaltung 297 führt der zentralen Steuerlogik ein Signal zu, wenn der Faden abgeschnitten worden ist. Desweiteren ist ein Sensor 298 zur Feststellung eines Nadei/Fadenbruchs vorgesehen, der die Steuereinheit 276 bei einem Bruch des Nadelfadens beaufschlagt Bei Eintreffen eines solchen Unterbrechungssignals vom Sensor 298 veranlaßt die zentrale Steuereinheit 276 ein Anhalten der Nähmaschine und verhindert jede weitere Bewegung des Werkstückhalters, indem der inkrementale Durchlauf eines Adressenzählers 372 (siehe Fig.3) abgestoppt wird, der aufeinanderfolgend das Speicherelement adressiert. Dadurch wird die Adresse im Adressenzähler 372 erhalten und die zentrale Steuereinheit 276 wartet auf ein neues Startsignal vom Frontpaneel, bevor der Nähvorgang wieder aufgenommen wird. Wie weiter unten erläutert wird, kann die Maschine, nachdem der Faden oder die Nadel repariert und ersetzt worden sind, entweder die Maschine zum Beginn des Nähmusters wieder neu in Betrieb nehmen oder die Wiederinbetriebnahme der Maschine beginnt bei der Instruktion, die der Instruktion oder Anweisung nachfolgt bei welcher der Bruch oder die Unterbrechung aufgetreten ist

Die Information, ob eine Instruktion einen langsamen oder schnellen Nähvorgang erfordert, übermittelt die Steuereinheit 276 über eine Leistungsstufe 300 an die Steuerschaltung 306 einer nicht dargestellten Nadelpositioniervorrichtung, wodurch die Nähmaschine veranlaßt wird, mit der gewünschten Geschwindigkeit zu nähen. Wird ein Stopbefehl ausgelesen, bewirkt die Steuereinheit 276 über eine Leistungsstufe 304, daß eine Brems-Kupplungsvorrichtung 308 in der Nadelpositioniervorrichtung die Nähmaschine abstoppt

In Fig.3 ist nunmehr die zentrale Steuereinheit 276 in größerem Detail dargestellt Eine Folgesteuerung 322

überwacht über die mit der Bezeichnung »Überwachung« versehene Leitung die folgenden Signale und Einheiten:

a) Eingangssignale der Synchronisationseinheit 22,

b) den Klemmsensor 296 für den Werkstückhalter

c) den Fadensensor 298,

d) die Schaltungsanordnung 297 für das Fadenabschneiden,

e) die Grenzschalteranordnungen 134 und 136,

f) das Frontpaneel 282 und

g) die optischen Sensoren 162 und 294 für beide Koordinatenrichtungen.

Die vom Pedal 278 stammenden Signale werden über die mit der Bezeichnung »Start« versehene Leitung erfaßt. Innerhalb der Folgesteuerung angeordnete logische Schaltnetze sind so ausgebildet, daß dann, wenn einwandfreie Arbeitsbedingungen nicht vorhanden sind, der Betrieb der Maschine gestoppt wird. Bei vollständigem Niederdrücken des Pedals erscheint ein Steuersignal auf der Leitung 324 und veranlaßt so den ersten Nullstellzyklus dann, wenn der Klemmsensor anzeigt, daß der Werkstückhalter geschlossen ist. Dieser Nullstellungszyklus stellt sicher, daß sich der Werk-Stückhalter bei Beginn einer Nähfolge an einer vorgegebenen Ausgangsposition befindet Die Nullstellungsschaltung 326 arbeitet mit nicht näher dargestellten Grenzschalteranordnungen zusammen, um den Werkstückhalter vor einem Nähvorgang in jeder der beiden Koordinatenrichtungen X und Y in eine vorgegebene Position zu bringen. Die Nullstellungsschaltung erzeugt dann als Folge eines Steuersignals auf der Leitung 324, welches von der Folgesteuerung stammt, auf den Leitungen 332 und 334 Ausgangssigna-Ie, die einer Richtungssteuerschaltung 336 zugeführt werden; diese Steuersignale basieren auf den Eingangssignalen der optischen Sensoren 162 und 294, die über die Leitungen 328 und 330 der Nullstellungsschaltung zugeführt werden. Die Ausgangssignale der Nullstellungsschaltung zeigen die Richtung an, in weiche die Schrittmotoren bewegt werden sollen. Die Richtungssteuerschaltung 336 verarbeitet die ihr über die Leitungen 332 und 334 zugeführten Signale und leitet sie den Antriebslogikschaltungen 284 und 286 zu, um die «5 Richtung der Drehbewegung der Motoren 18 und 20 zu steuern. Darüber hinaus werden diese Signale auch noch über die Leitungen 338 und 340 einer Grenzschaltungsanordnung 342 zugeführt, deren Arbeitsweise weiter unten noch erläutert wird. Die Nullstellungsschaltung 32S steuert darüber hinaus auch noch über eine Leitung 345 eine Impuls-Modifizierschaltung 344, wodurch diese in die Lage versetzt ist, über Leitungen 346 und 348 von einem Oszillator 368 für geringe Geschwindigkeit stammende elektrische Ausgangsimpulse zu erzeugen. Nach der ersten Nullstellungsannäherung wird dieses Ausgangssignal zu den Antriebslogikschaltungen 284 und 286 der Motoren in seiner Frequenz von einer Geschwindigkeits-Modifizieranordnung 349 reduziert, und zwar, wie weiter unten noch erläutert'¹; wird, aufgrund von Signalen, die über eine Befehlsleitung 351 von der Nullstellungsschaltung 326 zugeführt werden.

Die Impulsmodifizierschaltung 344 wird, um diese Impulse den logischen Motorantriebsschaltungen zuzuleiten, von Signalen gesteuert, die von einer LAUF/ NÄH-Schaltung 350 stammen und über die Leitungen 352 und 354 zugeführt werden. Die Signale auf ,diesen beiden Leitungen steuern die Verarbeitung' und Zuführung von Impulsen zu einem der Schrittmotoren 18 und 20, während die Signale auf der anderen Leitung die Zuführung der Antriebsimpulse für den anderen Schrittmotor steuern. Die Signale auf den Leitungen 352 und 354 werden von der LAUF/NÄH-Schaltung 350 beim Nullstellungsarbeitsverfahren aufgrund eines Satzes von Eingangssignalen erzeugt, die von der Nullstellungsschaltung 326 über die Leitungen 356 und 358 zur LAUF/NÄH-Schaltung gelangen, und zwar dann, wenn von der Folgesteuerung über die Leitung 324 ein entsprechendes Steuersignal zugeführt wird. Das Fehlen von Signalen auf einer der Leitungen 356, 358 und damit auf einer der Leitungen 352 und 354 veranlaßt die Impuls-Modifiziersch;altung 344, das Zuführen von Antriebsimpulsen. zu dein entsprechenden Schrittmotor zu verhindern. Dies geschieht immer dann, wenn die Nullposition oder Ausgangsposition für die entsprechende Koordinatenrichtung erzielt worden ist. Zur einwandfreien Arbeitsweise der Impuls-Modifizierschaltung während des Nullstellungszyklus müssen daher Steuersignale auf der Leitung 345 und auf einer oder auf beiden Leitungen 352 und 354 vorliegen.

Nachdem der Nullstellungszyklus vollendet worden ist, wird von der Nullstellungsschaltung auf der Leitung 360 ein Signal erzeugt und der Folgesteuerung 322 zugeführt. Als Folge dieses Signals wird das auf der Leitung 324 liegende Steuersignal von der Folgesteuerung sofort weggenommen, so daß jede weitere Bewegung des Werkstückhalters verhindert wird. Die Folgesteuerung leitet dann einen Speicherzyklus ein, indem auf der Leitung 362 ein entsprechendes Steuersignalniveau erzeugt wird. Dieses Signalniveau ermöglicht die Adressierung und das Auslesen von Worten aus dem PROM 280 in folgender Weise. Das Ausgangssignal eines Hochgeschwindigkeitsoszillators 366 wird von einem Zähler reduziert, der weiter vorn schon als Oszillator 368 für niedrige:-Geschwindigkeit bezeichnet worden ist und dessen Ausgangssignal den zehnten Teil der Frequenz des Hochgeschwindigkeitsoszillators 366 beträgt. Dieser Niedriggeschwindigkeitsoszillator 368 erzeugt periodische Impulse, die die Rate oder Geschwindigkeit bestimmen, mit welcher die Schrittmotoren angetrieben werden. Das auf der Leitung 362 auftretende, soeben erwähnte Steuersignal steuert dann den Adressenzähler 372 an, dessen Ausgangssignal auf der Leitung 374 die Adresse des Wortes darstellt, welches aus dem Speicherelement auszulesen ist. Das Steuersignal auf der Leitung 362 steuert gleichfalls einen weiteren, jeweils bis drei zählenden Zähler 376 an (oder gibt ihn frei), wobei die Ausgsngssignsle dieses bis drei zählenden Zählers 376 bestimmen, in welche drei Teile eines Wortspeichers die ausgelesenen Daten eingespeichert werden. Diese drei Teile bestehen aus einer Speichereinheit in Form eines Registers 378, dem der Befehlsteil der Instruktion und die Vorzeichen der Koordinatenrichtungen zugeführt werden, aus einem Aufwärtszähler 380 und einem Aufwärtszähler 382. Diese beiden Aufwärtszähler empfangen jeweils für jede Kbordinatenrichtuhg die Positionsdaten des Werkstückhalters in regierter Form, nachdem diese Daten von einem - Inverter Regiert worden sind - i·; >

Beim Betrieb steuert der erste Taktimpulsausgang des Hochgeschwindigkeitsoszillators 366, nachdem auf der Leitung 362 ein Freigabesignal vorliegt, den Adressenzähler 372 um einen Zählschritt weiter, was dazu führt, daß nunmehr auf der Leitung 390 ein neues 4-bit-Wort aus dem Speicherelement verfügbar ist Der

gleiche Taktimpuls schaltet die Zählstellung des bis drei zählenden Zählers 376 um einen Zählschritt weiter, was dazu führt, daß ein weiteres Freigabesignal auf seiner Ausgangsleitung 392 erscheint, die beim ersten Zählschritt (Zählung bis Eins) angesteuert wird. Dies wiederum ermöglicht dem Aufwärtszähler 382, das 4-bit-Wort in regierter Form zu speichern. Das regierte 4-bit-Wort gelangt dabei mit der rückwärtigen Randkante dieses ersten Taktimpulses auf der Leitung 393 in den Aufwärtszähler 383. ι ο

In der gleichen Weise schaltet der nächste Taktimpuls des Hochgeschwindigkeitsoszillators (entsprechend einer Zählung auf den Wert Zwei) die Zähler 372 und 376 um einen Zählschritt weiter und veranlaßt das Einspeichern des nächsten, adressierten 4-bit- Wortes in den Aufwärtszähler 380 in regierter Form; auch dies wird von einem; entsprechenden Steuersignal des bis drei zählenden Zählers 376 auf der Leitung 394 bestimmt, entsprechend einer Zählung zum Wert Zwei.

Der dritte Taktimpuls des Hochgeschwindigkeitsoszillators schaltet wiederum die Zähler 372 und 376 um einen weiteren Zählschritt weiter und veranlaßt die Einspeicherung des nächsten adressierten 4-bit-Wortes in das Register 378, wie dies ebenfalls durch ein Steuersignal, welches auf der Ausgangsleitung 396 des Zählers 376 liegt, bestimmt ist. Dieser Speicherschritt entspricht dann der Zählung bis zum Stand Drei. Das Steuersignal auf der Leitung 396 wird im übrigen auch durch eine nicht dargestellte Verbindungsleitung der Folgesteuerung 322 zugeführt, die daraufhin das entsprechende, von ihr erzeugte Steuersignal auf der Leitung 362 wegnimmt. Als Folge wird der bis drei zählende Zähler 376 auf Null zurückgesetzt und der Adressenzähler 372 läßt sich nicht mehr weiterschalten. Zu dieser Zeit ist dann eine vollständige Instruktion aus dem Speicherelement ausgelesen und entsprechend eingespeichert worden, wobei jeweils Teile dieser Instruktion von in jedem der Aufwärtszähler 380 und 382 und in dem Register.378 enthalten sind.
. Was nun noch verbleibt, um diese Instruktion zu verwenden, besteht darin, diese in eine Bewegung der Schrittmotoren 18 und 20 und, falls erforderlich, in eine Bewegung der Nähmaschine umzusetzen. Wo die vorhergehende Instruktion einen Nähvorgang erforderlich machte, wird dies von einem Signal der Synchronisiereinheit 22 durchgeführt, die mit der Folgesteuerung über eine der mit der Bezeichnung »Überwachung« gekennzeichneten Leitungen eng verbunden ist und die die Folgesteuerung dazu veranlaßt, auf der Leitung 397 ein Signal zu erzeugen, welches anzeigt: daß die Nadel sich außerhalb des Werkstücks befindet. Dort, wo eine vorhergehende Instruktion keinen Nähvorgang erforderlich macht, beispielsweise dann, wenn der Werkstückhalter für einen Nähvorgang nachfolgend zum ersten Nuiistellungsvorgang positioniert ist wird von der Folgesteuerung ein äquivalentes Signal zu dem eine freie Nadel anzeigenden Steuersignal erzeugt so daß, kurze Zeit nachdem die neue Instruktion in die Speichereinheiten eingespeichert worden ist ein entsprechendes Steuersignal auf der Leitung 397 erzeugt wird. In beiden Fällen wird dieses Steuersignal auf der Leitung 397 der Impuls-Modifizierschaltung 344 zugeführt die es immer dann, wenn entsprechend geeignete /Signale auf den? Lei\ungen 352, 354, 442 und 444 vörliegerii ermöglicht" .daß die Schrittmotoren ines Obereinstimmung mit~den Ausgangssignalen der Aufwärtszähler 380 und 382 angetrieben werden. Die beiden letzten Leitungen, nämlich 442 und 444, die von der Grenzschaltungsanordnung 342 stammen, führen dabei stets-die geeigneten Signale, es sei denn, daß sich der Werkstückhalter außerhalb seines erlaubten Bewegungsbereiches befindet.

Nachdem auf der Leitung 397 ein Steuersignal vorliegt, beaufschlagen Taktsignale vom Oszillator 368 für niedrige Geschwindigkeit die Aufwärtszähler 380 und 382 über eine Zählsteuerschaltung 400 auf entsprechenden Ausgangsleitungen 402 und 404. Zur gleichen Zeit werden dann die gleichen Taktsignale des Oszillators 368 der Impuls-Modifizierschaltung 344 zugeführt. Die von der Impuls-Modifizierschaltung schließlich abgegebenen Impulszüge oder Impulsfolgen zum Antrieb jedes Schrittmotors sind aus diesen, eine niedrige Geschwindigkeit aufweisenden Taktsignalen für jede Koordinatenrichtung abgeleitet.

Die Ausgänge der Aufwärtszähler 380 und 382 bestimmen die Anzahl der Ausgangsimpulse, die erforderlich sind, um jeden Motor in eine gegebene Koordinatenrichtung schrittweise zu führen. Die Richtungen sind dabei von den die Richtung angebenden Teilen des Wortes bestimmt, die in dem Register 378 gespeichert sind. Die die Richtung angebenden Teile werden den logischen Antriebsschaltungen und der Grenzschaltungsanordnung 342 von der Richtungssteuerschaltung 336 zugeführt. Die Anzahl der Ausgangsimpulse, die jedem Motor zugeführt werden, entsprechen den Daten, deren regierter Wert anfänglich in den Aufwärtszählern gespeichert ist. Die Aufwärtszähler sind so aufgebaut, daß dann, wenn sie um so vieie Zählschritte weitergeschaltet worden sind, wie dies der Anzahl der in der Instruktion angegebenen Schritte entspricht, ein entsprechendes Ausgangssignal auf den Leitungen 406 und 408 erscheint. Die Ausgangssignale gelangen zur LAUF/NÄH-Schaltung und beeinflussen über diese und über die Leitungen 352 und 354 die Impuls-Modifizierschaltung 344. Wie weiter oben schon erwähnt, zeigen über die Leitungen 352 und 354 laufende Signale an, daß für eine gegebene Koordinatenrichtung eine richtige Anzahl von Eingangsimpulsen vom Oszillator 368 für niedrige Geschwindigkeit empfangen worden sind. Wenn beide Ausgangssignale der Aufwärtszähler auftreten (was selbstverständlich nicht beim gleichen Taktzyklus der Fall sein muß), dann veranlaßt die Folgesteuerung 322 eine Wegnahme des Steuersignals auf der Leitung 397, wodurch angezeigt wird, daß die in der letzten, aus dem Speicher ausgelesenen Instruktion enthaltene Information verwendet worden ist.

Solange sich der Werkstückhalter innerhalb der Grenzen befindet, die mechanisch in den Grenzbereich der Nullstellungssysteme und der Grenzsysteme eingegeben sind, arbeitet die Impuls-Modifizierschaltung wie folgt Während des Nullstellungszyklus, während welchem sich auf der Leitung 345 ein Steuersignal befindet werden die von dem Niedriggeschwindigkeitsoszillator 368 stammenden Impulse den Schrittmotoren in der Koordinatenrichtung oder in den Koordinatenrichtungen zugeführt die durch entsprechende Signale auf den Leitungen 332 und 334 angezeigt sind. Diese Ausgangsimpulsfolgen sind periodisch.

Während des Teils des logischen Wirkungsvorganges, während welchem sich auf der Leitung 397 aufgrund einer einzigen verwendeten Instruktion ein Steuersignal befindet werden die vom Niedriggeschwindigkeitsoszillator 368 stammenden periodischen Impulse entsprechend den in den Aufwärtszählern 380 und 382 gespeicherten Daten verarbeitet und weitergeleitet um

den logischen Antriebsschaltungen für die Schrittmotoren über die Leitungen 346 und 348 entsprechende Impulsfolgen zuzuführen. Wenn die Anzahl der Schritte in einer Koordinatenrichtung mindestens drei beträgt, dann wird die Impulsfolge für diese Richtung wie folgt abgeleitet.

Nachdem das Steuersignal auf der Leitung 397 erscheint, gelangt das erste Taktsignal des Niedriggeschwindigkeitsoszillators 368 über die lmpuls-Modifii.erschaltung zur Antriebslogikschaltung. Die zweiten und dritten Taktsignale dieses Oszillators 368 werden blockiert und es wird ein anfänglich verzögerter Impuls von der Impuls-Modifizierschaltung hinzugefügt, und zwar annähernd im gleichen Abstand zwischen den Positionen, die ursprünglich von den zweiten und dritten Taktsignalen eingenommen wären. Nach dem dritten Taktsignal laufen die weiteren Taktsignale des Oszillators 368 für niedrige Geschwindigkeit im wesentlichen unverändert durch die Impuls-Modifizierschaltung 344, und zwar so lange, wie in der Signalhöhe oder im Steuersignal auf gleichgültig welcher der beiden Leitungen 352 oder 354, entsprechend der betroffenen Koordinatenrichtung, keine Änderung eintritt. Nach einer Änderung in der Signalhöhe auf einer der Leitungen 352 oder 354 werden weitere Taktsignale des Oszillators 368 blockiert und sind dann kein Teil mehr der Ausgangsimpulsfolge für diese Koordinatenrichtung. Anschließend wird dann automatisch von der Impuls-Modifizierschaltung ein zusätzlicher verzögerter Schlußimpuls zu der sonst beendeten Ausgangsimpulsfolge hinzugefügt. Dieser Schlußimpuls wird nach einem vorgegebenen Zeitintervall im Abstand zum letzten Impuls der Impulsfolge hinzugefügt, wobei dieses Zeitintervall größer ist als der Abstand zwischen den Impulsen, die von dem Oszillator 368 für niedrige Geschwindigkeiten stammen. Als Folge davon ergibt sich insgesamt, daß die den Schrittmotoren zugeführten Antriebsimpulse aperiodisch sind, also eine nichtperiodische Form aufweisen, wobei sowohl bei Beginn als auch am Ende der Impulsfolge eine niedrigere Frequenz auftritt, verglichen mit der höheren Frequenz im mittleren Bereich der Impulsfolge. Auf diese Weise erzielt man eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit bei geringeren Schwingungen und daher selbstverständlich auch eine genauere Positionierung des Werkstückhalters.

War die vom Speicherelement 280 stammende und den Aufwärtszählern 380 und 382 eingegebene Information für eine der Koordinatenrichtungen ein oder zwei Zählschritte, dann wurde diese Information in der Dekodierschsltung 398 gespeichert und wird über die Leitung 409 der Impuls-Modifizierschaltung sofort verfügbar gemacht In diesem Falle ändert die lmpuls-Modifizierschaltung 398 als Folge dieser Information ihren normalen Betriebsablauf, wie oben beschrieben in der Weise, daß dann, wenn lediglich zwei Schrittimpulse erforderlich sind, lediglich der anfänglich verzögerte Impuls hinzugefügt wird und daß dann, wenn nur ein Impuls erforderlich ist, weder der anfänglich verzögerte noch der verzögerte Schlußimpuls hinzugefügt werden. Wenn schließlich die gewünschte Anzahl von X- und V-Schritten durchgeführt worden sind, wie dies durch einen Wechsel im Ausgangssignal der Aufwärtszähler angezeigt wird, dann wird das Steuersignal 397 weggenommen und von der Folgesteuerung 3122 ein neuer Lesezyklus eingeleitet, indem auf der Leitung 362 ein Steuersignal erzeugt wird. Die Arbeitsweise der Steuereinheit 276 wiederholt sich dann, bis sich ein Ende des Programmsignals ergibt.

Das Register 378 speichert, wie weiter oben schon erläutert, eine Befehls- und Richtungsinformation. Die Bits der Befehlsinformation werden an eine Dekodierschaltung 430 weitergeleitet. Von den Ausgangsleitungen 432 der Dekodierschaltung 430 ist jede einem speziellen Befehl zugeordnet. Die Ausgangsleitungen 432 führen zur Folgesteuerung 322, von der die darauf zugeführten Signale verarbeitet werden, bevor sie über

ίο die Leitung 467 zur Steuerung des Betriebs der Nähmaschine der Steuerschaltung der Nadelpositioniervorrichtung 306 zugeführt werden.

Die Folgesteuerung verwendet die Signale auf den Leitungen 432 für zwei Zwecke.Zunächstrum zwischen

is Nähbefehlen und nicht den Nähyorg|hg betreffenden Befehlen zu unterscheiden und damit eine einwandfreie Arbeitsweise der Nadel-Positi'oniervorrichtung zu^r bewirken, und zum zweiten, um als Folge eines »Stop«-Befehls ein Ende der Programmabfolge einzuleiten.

Diese Beendigung umfaßt die Weiterleitung eines Signals zur Faden-Abschneideschaltung 297, damit diese den Faden abschneidet, und die Rückführung des Werkstückhalters in seine Ausgangsposition oder Nullposition. Um diesen letzten Vorgang durchzuführen, wird auf der Leitung 324 ein Steuersignal erzeugt als Folge eines von der Abschneideschaltung 297 stammenden Signals, welches angibt, daß der Faden abgeschnitten ist, und in Gegenwart eines das Ende des Programms angebenden Signals oder eines Befehls auf einer der Leitungen 432. Nachdem dann dieser zweite Nullstellungszyklus durchgeführt worden ist, wird die obere Klemme oder Klemmbacke als Folge eines Signals der zentralen Steuereinheit 276 angehoben.

Dieses Signal gelangt über eine Leistungsstufe 302 zu dem Magnetventil 214, so daß nunmehr das Werkstück entnommen werden kana ~ _ . ^J . ·

Die Steuerschaltung 306 benutzt; die über die.· Leitungen 467 von der Ρο^ε5ΐευεΓΐιη£^;322 kommenden.

Signale, um schnell oder langsam zu nähen und uhr als Folge eines »Stop«-Befehls eine Aufwärtsführung der Nadel zu bewirken.

Bei dem besonderen Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 besteht das Speicherelement 280 aus dem weiter vorn schon erwähnten programmierbaren Lesespeicher (PROM). In vielen Fällen besetzt das ein Muster beschreibende Programm nicht den gesamten Speicher, tatsächlich braucht noch nicht einmal die Hälfte der Speicherkapazität benötigt zu werden. Es kann dann das

so PROM in zwei Teile aufgeteilt werden, in einen ungeraden und einen geraden Teil, wobei Schalter am Frontpaneel bestimmen, ob das PROM als unterteilter Speicher oder als einheitlicher Speicher gelesen wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält jede Speicherstelle im Lesespeicher, wie oben erwähnt, 8 Bits. Diese Bits können aus Zweckmäßigkeitsgründen mit 1, 2, 3, .... 8 durchnumeriert sein. Die ungerade Hälfte des Speichers ist dann hier als die mit 1, 3, 5, 7 bezeichneten Bits jedes Wortes definiert und die gerade

Hälfte ist als die mit 2, 4, 6, 8 durchnumerierten Bits definiert. Bei anderen Ausfuhnlngsbeispielen gibt es" andere zweckmäßige Unterteilungen df s Speicher!. Die Programmwählschaltung 460 yerrügtWls- Folge ,(1er Betätigung der zugeordneten Schalter am Fröntpaneel

über ein Signal auf der Leitung 462, welches dem PROM angibt, ob das an den geraden oder das an den ungeraden Speicherstellen gespeicherte Programm gewählt werden soll. Besetzt ein Programm den

gesamten programmierfähigen Lesespeicher, dann ist es so in dem PROM eingeschrieben, daß das gesamte Programm ausgelesen wird, indem man zunächst aufeinanderfolgend die Instruktionen durchläuft, als wenn es sich um ein »gerades« Programm handelt und dann die Instruktionen durchläuft, als wenn es sich um ein »ungerades« Programm handelt In diesem Falle teilt ein Ausgangssigna] vom Adressenzähler 372 über die Leitung 464 der Programmwählschaltung 460 mit, wann von »gerade« zu »ungerade« umgeschaltet werden mi'ß.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatische Nähmaschine mit einer hin- und hergehend angetriebenen Nähnadel, mit einem in einer zur Bewegungsrichtung der Nähnadel senkrechten Ebene bewegbaren Werkstückhalter, mit jeweils einen Schrittmotor umfassenden Einrichtungen zum Verschieben des Werkstückhalters in der genannten Ebene in zwei einen Winkel miteinander einschließenden Richtungen sowie mit einem für die Ausführung eines bestimmten Nahtmusters charakteristische Steuerbefehle enthaltenden Speicherelement und einer elektronischen Steuereinheit zum Erzeugen von Antriebssignalen für die Schrittmotoren in Abhängigkeit von den Steuerbefehlen, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: