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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung mit Mitteln zur Anbringung
einer Schablone, mit Mitteln zur Verfolgung des Umfangs der Schablone und mit Mitteln
zur Relativbewegung der Mittel zur Anbringung der Schablone und der #1ittel zur
Verfolgung des Umfangs derselben.
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Eine bekannte Form einer Abtastvorrichtung wird bei Einrichtungen
für die automatische Erstellung einer Heftlinie vorbestimmter Form verwendet, welche
Einrichtung ilber einen ortsfesten Nähkopf und einen Halteschlitten für das Arbeitsstück
verfügt, der in irgendeiner Richtung in der Ebene des Arbeitsstückes bewegbar angeordnet
ist und dessen flevegung durch Kraft betätigte Mittel unter der Steuerung einer
Schablone aus einem magnetischen Material, deren Gestalt derjenigen der geforderten
rieftlinle ents#richt, und einer Antriebsrolle ausgeführt wird, die am Umfang der
Schablone entlang rollt und unter magnetischer Anziehung in Berührung mit dieser
gehalten wird. Diese weiter ins einzeln gehen in der GB-PS 11 08 141 beschriebene
Einrichtung arbeitet zar zufriedenstellend, jedoch stellt die erstellung der erforderlichen
magnetischen Schablonen eine fachkundige Arbeit dar; es wäre selbstverständlich
von Vorteil, wenn das Verfolgungselement mit der Schablone anders als durch magnetische
Anziehung in Berührung gehalten werden konnte, wodurch es dann ermöglicht würde,
die Schablone aus einem tafel- oder blattförmigen Material (beisnielseise aus einer
dünnen Kunststofftafel bzw. einem ehensolchen Blatt) herzustellen die bzv. das in
einfacher und leichter Weise zu der benötigten Gestalt mittels eines Messers oder
einer Schere zugeschnitten werden könnte.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht in einer Abtastvorrichtung,
bei der ein Taster in einer im wesentlichen fortlaufenden Berührung mit dem (inneren
oder äußeren) Umfang einer Schablone während der Relativbewegung zwischen diesen
Teilen mit Hilfe von Vonsnannkräften gehalten ist, die auf den Taster über eine
mechanische Verbindung mit diesem zur Einwirkung gebracht werden.
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Im folgenden wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend und ausreichend
beschrieben unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen eine besondere
Ausführungsform einer erfindungsoemäßen Abtastvorrichtung und einige von sehr vielen
möglichen lodifikationen derselben dargestellt sind; im einzelnen zeigt: Figur 1
eine scematische Draufsicht auf die Vorrichtung und das zugehörige Schaltdiagramm,
Figur 2 eine Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform, Figur 3 ein Diagramm
zur Darstellung der an dem Taster wirkenden Krafte, Figur 4 eine schematische Seitenansicht
einer Tastereinrichtung und Figur 5 ein Diagramm der in Verbindung mit der Tastereinrichtung
gemäß Figur 4 zu verwendenden Schaltung.
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Bei der in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtung ist eine Schablone
1 aus irgendeinem geeigneten tafelfrmigen Material horizontal und irgendeiner Richtung
ihrer eigenen Ebene belegbar angeordnet. Lediglich zum Zwecke der vorliegenden Beschreibund
werden die Richtungen unter Bezugnahme auf diejenigen Kompaß beschrieben unter gleichzeitiger
Annahme, daß der Norden am oberen Ende des Zeichnungsblattes liegt. Die Schablone
1 ist entfernbar an einem Schieber 2 befestigt, der
sich in Nord/Süd-Richtung
an einem Schlitten 3 bewegen kann und der in irgendeiner Richtung relativ zum Schlitten
durch Betätigung eines elektrischen Umkehrmotors 5 verschoben werden kann. Dieser
Motor 5 ist an dem Schlitten 3 angeordnet und wirkt drehend auf eine Führungsspindel
6, die im Gewindeeingriff mit einer an dem Schlitten 2 befestigten Mutter 7 steht.
Der Schlitten 3 kann sich in Ost/tiest-Richtung auf der (nicht dargestellten) feststehenden
Basis der Vorrichtung bewegen und kann sich in irgendeiner Richtung durch BetAtigung
eines zweiten elektrischen Umkehrmotors 8 verschieben, der an der Basis angeordnet
ist und drehend auf eine Führunosspindel 9 einwirkt, die im Gewindeeingriff mit
einer am Schlitten 3 befestigten Mutter 10 steht. Die Schablone 1 verfügt über einen
Durchbruch, dessen umfang 11 in Größe und Gestalt der Form der geforderten Heft
linie entspricht.
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Ein von der ortsfesten Basis der Vorrichtung getragener Taster 12
ist durch den Durchbruch hindurch geführt und normalerweise vertikal angeordnet,
kann jedoch auch in einem beschränkten Ausmaß unter einem Winkel taumeln; das Ausmaß
der zugelassenen Bewegung des Tasters 12 in der Ebene der Schablone 1 ist in Figur
1 durch den Kreis 13 dargestellt, der die Normalstellung 14 des Tasters 12 umgibt.
Der Taster 12 ist mittels eines Hebels 15 an den bewegbaren Kontakt einer Potentiometereinrichtung
17 angeschlossen, die über einen Verstärker 19 die Richtung und den Wert der Antriebsstrom-Versorgung
für den Motor 5 steuert. Die Einrichtung ist eine solche, daß stets dann, wenn der
Taster 12 nach Norden aus seiner Normalstellung verschoben wird, der Motor 5 mit
Energie versorgt wird, um den Schieber 2 nach Seiden zu bewegen, und umgekehrt.
In gleicher Weise steht der Taster 12 über einen Liebe 16 mit einem Potentiometar
1S in Verbindung, das güter einen Verstärker 20 die Stromzufuhr zum Motor 8 steuert
in einer solchen Weise, daß jede nach Westen gerichtete Verschiebung des Tasters
12 den rotor 8 zum Antrieb des Schlittens 3 nach Osten mit Energie versorgt, und
umgekehrt.
Diese Verschiebung des Tasters 12 in irgendeiner Richtung aus seiner Normalstellung
14 führt somit zur Energieversorgung eines oder beider Motoren, was dazu führt,
daß die Schablone 1 in der entgegengesetzten richtung mit einer Geschwindigkeit
prooortional zum Ausmaß der Verschiebung des Tasters 12 bewegt wird.
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Zusätzlich zur Steuerung der Energieversorgung des Motors 5 steuert
das Nord/Süd-Potentiometer 17 über einen Verstärker 21 die Stromzufuhr zu einer
Solenoideinrichtung 23, die im erregten Zustand auf den Taster eine zur Nord/Süd-Achse
(zweckmäßigerweise unter einem Winkel von 450 gemaß Darstellung) geneigte Kraft
zur Einwirkung bringt, so daß die nach Norden gerichtete auslenkung des Tasters
12 dazu führt, daß der Taster 12 in Richtung Nordwesten gedrückt wird, während er
bei einer nach Süden gerichteten Auslenkung nach Südosten gedrückt wird. In gleicher
Weise steuert das Potentiometer 18 über einen Verstärker 22 eine Solenoideinrichtung
24, die bei nach Osten gerichteter Ablenkung des Tasters 12 diesen nach Nordosten
und bei einer nach Westen gerichteten Ablenkung den Taster 12 nach Südwesten drückt.
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Zur Vereinfachung der Darstellung zeigt Figur 1 jede der Solenoideinrichtungen
23 und 24 in einer solchen Weise, als bestünden sie aus einem einzelnen Solenoid,
dessen Arbeitsglied über einen Hebel 25 bzw. 26 an den Taster 12 angeschlossen ist.
Eine bevorzugte Ausbildung ist in Figur 2 dargestellt, wobei jede Solenoideinrichtung
aus einem Solenoidpaar 23a, 23h bzw. 24a, 24b besteht und wobei die beiden Solenoide
jedes Paars an einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Normalstellung 14
des Tasters 12 angeordnet und in Klasse A druck-zug-betätigt sind. Das Betätigungsglied
jedes Solenoids trägt eine Rolle c, die an einer der mit vier Seiten eines im Querschnitt
quadratischen Blocks 27 anliegt, der von dem Taster 12 getragen ist.
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Es ist zu beachten, daß sich als Folge der Wirkung der Solenoideinrichtungen
das System in einem instabilen Gleichgewicht befindet, wenn der Taster 12 seine
Normalstellung einnimmt und als Folge hiervon keiner der Motoren 5 und 8 angeschlossen
ist. Jede kleine Verschiebung des Tasters 12 aus seiner Normalstellung führt zu
der Einwirkung von Kräften mittels einer oder beider Solenoideinrichtungen, wobei
die Richtung dieser Kräfte unter 450 zur Richtung der ursprünglichen Verschiebung
geneigt ist und welche Kräfte bestrebt sind, das Ausmaß der Verschiebung zu vergrößern.
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Wenn der Taster 12 nicht arretiert ist, bewegt er sich nach außen
von der Normalstellung 14 aus entlang einer Spiralbahn, bis er die Grenze der zugelassenen
Bewegung erreicht, die mittels des Kreises 13 angedeutet ist, und bewegt sich der
Taster dann anschließend entgegen dem ttrzeigersinn rund um den Umfang dieses Kreises.
Wenn diese Bewegung des Tasters 12 festgehalten wird, indem der Taster 12 auf den
inneren Umfang 11 der Schablone 1 auftrifft, werden einer oder beide Motoren 5 und
8 mit Energie versorgt, um die Schablone 1 in einer Richtung parallel zu der Linie
zu bewegen, die die Momentanstellung des Tasters 12 mit der Normalstellung 14 verbindet.
Diese Bewegung der Schablone 1 verschiebt den Taster 12 rund um den Kreis 13, bis
eine Stellung, wie diese in Figur 3 dargestellt ist, erreicht wird, in der der Rand
der Schablone 1 parallel zu der Linie liegt, die die Momentanstellung des Tasters
12 mit der Normalstellung 14 verbindet.
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Hieran anschließend bewegt sich die Schablone 1 parallel zu demjenigen
Teil ihres Umfangs, mit dem der Taster 12 in Berührung steht. Jegliche allmähliche
Xnderung der Richtung des Umfangs 11 der Schablone 1 bewirkt eine entsprechende
Änderung der Richtung der Bewegung der Schablone 1, wobei der Taster 12 mit der
Schablone 1 in Berührung bleibt.
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Abrupte Änderungen der Richtung des Schablonenumfangs 11 (d.h. scharfe
Ecken in dem zu verfolgenden Muster) kennen dazu führen, daß die Berührung zwischen
Taster 12 und Schablone 1 momentan unterbrochen wird, jedoch nimmt der
Taster
12 dann seine Drehbewesung (wie oben beschrieben) wieder auf, und findet der Taster
12 schnell wieder Berührung mit der Schablone 1 an der anderen Seite der Ecke, so
daß die Schablone 1 sich dann parallel zur neuen Richtung ihres Umfangs bewegt.
Entssrechend bewegt sich die Schablone 1 entlang einer Bahn, die in Gestalt und
Größe derjenigen des Durchbruchs entspricht, der von dem Umfang 11 begrenzt ist.
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In der Ausgangsstellung der Schablone 1 befindet sich der Taster 12
bei 20a, nämlich an der südwestlichen Ecke der Schablone 1. Wenn die Schablone 1
wieder diese Stellung erreicht, nachdem der Taster 12 vollständig umgelaufen ist,
betätigt er einen Schalter 28, wodurch die Solenoideinrichtung 24 vom Verstärker
22 abgeschaltet und über einen Schalter 29 an eine Quelle 39 für ein "rVarte"-Sianal
angeschlossen wird, das die Solenoideinrichtung 24 veranlaßt, den Taster 12 fortlaufend
nach Südwesten zu drücken, d.h.
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in die Ecke der Schablone 1. Die Motoren 5 und 8 stellen dann die
Stellung der Schablone 1 ein, bis sich der Taster 12 in seiner Normalstellung (im
Zentrum seines Kreises der zugelassenen Bewegungen) befindet, und halten die Schablone
1 anschließend in dieser Stellung ortsunveränderlich fest. Zur Wiederingangsetzung
der Arbeit und zur Bewirkung eines weiteren Umlaufs der Schablone wird der Schalter
29 von Hand betätigt, wodurch die Solenoideinrichtung 24 von der Quelle 30 abgeschaltet
und wieder an den Verstärker 22 angeschaltet wird. Die Arbeit wird dann in der bereits
beschriebenen Weise fortgesetzt, und dann, wenn die Schablone 1 sich um ein kurzes
Stück aus der Ausgangsstellung bewegt hat, nimmt der Schalter 28 seine dargestellte
Normaleinstellung wieder ein, wonach die Rückstellung des Schalters 29 auf die dargestellte
Normalstellung ohne Einfluß ist.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß sich
während
der fast gesamten Arheitsseriode der Taster 12 in dem zugelassenen Maximalabstand
von seiner Normalstellung befindet, so daß die effektive Geschwindigkeit der Bewegung
der Schablone 1 (die der Verschiebung des Tasters 12 proportional ist) von dem Radius
des reises 13 bestimmt ist. Dieser Kreis kann von einer Platte mit einem kreisförmigen
Durchbruch gebildet sein, durch den sich der Taster 12 hindurcherstreckt, wobei
die zugelassene Bewegung des Tasters 12 gleich der Differenz zwischen den Radien
des Durchbruchs und des Querschnitis des Tasters 12 ist. Damit die Geschwindigkeit
der Bewegung der Schablone 1 in einfacher Weise geändert werden kann, kann demjenigen
Bereich des Tasters 12, der sich durch den Durchbruch in der Platte hindurcherstreckt,
eine konisch verjüngte Gestalt gegeben werden, und kann die Platte in Hinblick auf
eine Axialeinstellung des Tasters 12 dienen und ausgebildet sein. Diese Einstellung
der Platte kann unter manueller Steuerung erfolgen und/oder automatisch in Abhängigkeit
von der Bewegung der Schablone 1 ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein von
der Schablone 1 getragener Nocken oder ein äquivalentes Mittel so die Stellung der
Platte einstellen, daß dann, wenn sich der Taster 12 entlang verhältnismäßig geradliniger
Bereiche des Schablonennrofils bewegt, die Bowegungs ges chwinc?igkeit hoch ist
und die Geschwindigkeit reduziert ist, während der Taster scharf gekurvte bzw. gewölbte
Bereiche des Profils bestreicht.
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Wenn die beschriebene Abtastvorrichtung zur Steuerung einer automatischen
Nähmaschine verwendet werden soll, kann ein iialter für das zu heftende Arbeitsstück
fest an der Schablone angebracht werden, um so an deren Bewegung teilzunehmen, wobei
das Arbeitsstück an einem ortsfesten
Nähkopf vorbeibewegt wird,
der für eine i1eftlinie entsprechend der Größe und Gestalt der Form der Schablone
sorgt. Alternativ hierzu kann der Halter für das Arbeitsstück mit der Schablone
über ein Getriebe geeigneter Art derart in Verbindung stehen, daß die Bewegung der
Schablone vergrößert oder reduziert oder ander:ieitig verändert wird. Die Abtastvorrichtung
kann jedoch auch zur Steuerung vieler Arbeiten anders als das Nähen ver#endet werden,
wobei geeignete Werkzeuge an die Stelle des Mähkonfes treten. In geeigneten Fällen
kann die Schablone direkt oder über ein Getriebe mit dem Werkzeug in Verbindung
stehen, um dieses relativ zum ortsfesten Arbeitsstück zu bewegen.
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Die besondere Form der beschriebenen Abtastvorrichtung ist selbstverständlich
für viele Abwandlungen geeignet, für die die nachfolgenden ausschließlich als Beispiele
anzusehen sind. Anstelle der schrägen Anordnung der Arbeitslinien des Solenoidsystems
23, 24 (in dargestellten Fall unter einem Winkel von 450) zu den Arbeitslinien der
Schlittenantriebssysteme können die ArbeitSinien dieser beiden Systeme zusammenfallen,
wobei dann (beissielsweise) vorgesehen wird, daß eine nach Norden gerichtete Verschiebung
des Tasters, die den Nord/Süd-Motor zur Bewegung der Schablone nach Süden einschaltet,
die Erregung sowohl des Nord/Süd- als auch des Ost/West-Sol#noidsvqtems bewirkt,
um so eine Vorspannkraft auf den Taster zu erzeugen, die diesen, wie zuvor angegeben,
nach Nordwesten drückt. Obwohl ausschließlich elektrische Steuerungs- und Betriebsmittel
vorstehend beschrieben worden sind, können stattdessen selbstverständlich hydraulische,
oneumatische oder andere Mittel vorgesehen werden, und zwar sowohl zur Gänze als
auch lediglich teilweise.
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Eine Ausführungsform einer Tasteraushildung, bei der die Arbeitslinien
der Solenoidsysteme mit den Arbeitslinien der Antriebssysteme zusammenfallen, ist
in Figur 5 dargestellt
unter gleichzeitiger Bezugnahme auf eine
verbesserte Tasterausbildung gemäß Figur 4, obwohl durch Drehung der vorausgehenden
Tasterausbildung um 450 der gleiche Effekt erreicht werden könnte.
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In Figur 4 sind für zuvor angesprochene Teile entsorechend gleiche
Bezugszeichen verwendet worden. Anstelle der mechanischen Bewegung des Tasterblocks
27 arbeiten die Solenoideinrichtungen 23a, 23b und (nicht dargestellte) entsorechende
y-Achsen-Solenoideinrichtungen mit einem Permanentmagnet 40 zusammen, um ein elektromagnetisches
Feld aufzubauen für die Bewegung des Tasterblocks 27, in dem der Taster 12 befestigt
ist. Der Permanentmagnet 40 stellt sicher, daß sich der Taster 12 bei Einnahme der
dargestellten Stellung in einem instabilen Gleichgewicht befindet. Die Bewegung
wird erreicht durch Anordnung der Solenoide in der dargestellten Weise an den vier
Hauptrichtungen des Kompaß in fluchtender Ausrichtung oder Übereinstimmung mit den
Schlittenantriebssystemen und durch Befestigung einer kreuzförmig gestalteten Platte
41 magnetischen Materials an dem Block 27.
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Der Block 27 ist an kardanischen Ringen angeordnet, mit deren Hilfe
er an einer feststehenden Platte befestigt ist, in der der Durchbruch 13 vorgesehen
ist, durch den der Tasterblock 27 vorsteht uncl die das Ausmaß der Bewegung des
Tasters 12 begrenzt. An dem Tasterblock 27 sind zwei Pückkopnlungspotentiometer
befestigt, von denen lediglich das x-Achsenpotentiometer 18 dargestellt ist.
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Das Schaltdiagramm ftir diese Ausbildung ist in Figur 5 dargestellt,
woraus zu ersehen ist, daß die x-Achsen-Solenoideinrichtungen Parallel geschaltet
und mittels eines Signals erregbar sind, das von dem y-Achsenpotentiometer 17 stammt.
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Die Arheits- und Funktionsweise der y-Achsen-Solenoideinrichtuben
ist entsprechend.
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Die Signale von der x- und y-Achse werden durch einen Drehricntungswahler
43 für den Taster geführt, wo die wichtung der Bewegung entweder im Uhrzeigersinn
oder entgegen dem Uhrzeigersinn ausgewählt wird, und zwar in Abhängigkeit davon,
ob es den Signalen ermöglicht wird, durch den Zahler 43 unverändert oder umgekehrt
hindurchtreten.
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Die Signale des x- und des y-Potentiometers werden auch den x- und
y-Antriebssystemen zugeführt, und diesbezüglich ist eine Ausbildung dargestellt,
die den Antrieb kontinuierlich oder schrittweise gestaltet, und alar in Abhängigkeit
davon, ob eine Taktgeberschaltung 45 erregt ist. Im erregten Zustand wird die Taktgeberschaltung
45 dazu verwendet, die x- und die y-Signale zu zerhacken, um Impulse für die Antriebssysteme
in einem Ausmaß zu schaffen, das manuell gewählt werden kann.
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Gegenwärtig wird die Verwendung hydraulischer Einrichtungen für den
Antrieb des Schlittens bevorzugt, wobei die Imoulse elektro-hydraulischen Ventilen
zugeführt werden, hier wiederum in bevorzugter Form den Servoventilen der Serie
4552 und 4553 von Dowty, die hydraulische Kolben/Zylinder-Einrichtungen mit Fluid
zur Bewirkung der schrittweisen Bewegung des Schlittens versorgen.
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Vorstehend ist die Vorrichtung in Hinblick auf die Steuerung einer
Heftungsarbeit beschrieben worden. Selbstverstandlich sind auch andere Einsatzgebiete
bzw. Verwendungszwecke ins Auge zu fassen, unter anderem die Verwendung der Tasterausbildung
zur Abfühlung des Umfangs einer Schablone für die Schaffung einer Reihe von repräsentativen
Koordinaten für verschiedene Punkte entlang des Umfangs, wobei diese Koordinaten
in einem Computer gespeichert werden können.
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Darüber hinaus ist aber selbstverständlich auch ins Auge gefaßt, daß
die vorstehend beschriebene Tasterausbildung
als Ersatz für zuvor
bereits vorgeschlagene oPtische Abfühleinrichtungen verwendet werden kann.