DE2742695A1

DE2742695A1 - Automatische stickvorrichtung

Info

Publication number: DE2742695A1
Application number: DE19772742695
Authority: DE
Inventors: Jin Sugiyama
Original assignee: UNITECH ENG Ltd
Current assignee: UNITECH ENG Ltd
Priority date: 1976-09-25
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1978-03-30
Also published as: US4152994A; JPS571626B2; JPS5342968A; DE2742695B2; DE2742695C3

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER PATENTANWÄLTE

DR-INQ. RICHARD QLAWE, MÖNCHEN DIPL-INQ. KLAUS DELFS. HAMBURQ DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL. MÖNCHEN DIPL-CHEM DR. ULRICH MENQDEHL. HAMBURQ

« MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (OM) 22 65 4* TELEX 52 25 05

MÜNCHEN A 68

2 HAMBURQ13 POSTFACH 2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEE St TEL (040) 41020 01 TELEX 21 29 21

UNITECH Engineering Ltd. Osaka, Japan

Automatische Stickvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine automatische Stickvorrichtung ■1t mindestens einer Stickeinrichtung mit einer Sticknadel zum Herstellen eines Stickmusters auf einem Gewebe, das auf einem Stickrahmen gehaltert ist; insbesondere betrifft die Erfindung eine Rahmenstellvorrichtung für die Stickvorrichtung, um den Stickrahmen relativ zur Sticknadel in einer vorgegebenen Richtung zu bewegen.

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Insbesondere betrifft die Erfindung eine Rahmenstellvorrichtung mit einem Schrittmotor für jeden der zwei Antriebe zum Bewegen des Stickrahmens in X-Richtung und in der zur X-Richtung senkrechten Y-Rlchtung, um den Stickrahmen in eine vorbestimmte Koordinatenposition zu bringen.

In der am 2. November 1967 veröffentlichten JA-PS 42-22489 (zunächst angemeldet in den USA unter den Seriennummern 293 944 und 374 607 am 10. Juli 1963 bzw. 12. Juni 1964) 1st ein impulsgesteuertes Positionierungssystem offenbart, das insbesondere für X-Y-Plotter geeignet ist und das einen Schrittmotor für die X- und Y-Antriebe verwendet.

Soweit die bekannte Schrittmotoranordnung mehrere impulsgesteuerte Schrittmotore aufweist, werden einander zugeordnete Rotoren um einen vorbestimmten Winkel relativ zueinander an einer Abtriebswelle gegeneinander versetzt, während die Phasen der entsprechenden Statoren miteinander ausgerichtet werden; eine derartige Schrittmotoranordnung kann an sich bei der Stickvorrichtung verwendet werden, jedoch werden die folgenden Anforderungen nicht erfüllt, die bei der erfindungsge- mäfien Stickvorrichtung erforderlich sind:

1. Hohes Ausgangs-Drehmoment,

2. eine Abtriebwelle kann schrittweise jeweils um einen vorbestimmten Winkel um ihre Längsachse verdreht werden, wo-

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bei der vorbestimmte Winkel so klein wie möglich 1st, und

3. die Schrittmotoranordnung muß auf einen Impulszug ansprechen, dessen Frequenz höher 1st als die maximale Nennfrequenz jedes Schrittmotors In der Schrittmotoranordnung.

Damit Jedoch die Schrittmotoren so verdreht werden, ohne daß das Ausgangs-Drehmoment unter einen annehmbaren Wert fällt, muß die angelegte Impulsfolge vergleichsweise gering sein. Wenn dagegen die Impulsfolge an den Schrittmotoren erhöht wird und wenn die Schrittmotoren ohne wesentliche Ver- zögerung genau auf die anliegenden Impulse ansprechen sollen, 1st es erforderlich, die Schrittmotoren mit vergleichsweise niedrigem Ausgangs-Drehmoment zu betreiben. Wenn derartige Schrittmotoren bei der erfindungsgemäßen Rahmenstellvorrichtung verwendet würden, bei der eine relativ große Kraft er- forderlich 1st, um die Rahmen gleichzeitig zu entsprechenden Koordinatenpositionen zu bewegen, führt die oben erwähnte Unvereinbarkeit von verschiedenen Eigenschaften der Schrittmotoren zu dem Problem, daß die Rahmen nicht leicht zu den Koordinatenpositionen mit relativ hoher Geschwindigkeit be wegt werden können.

Darüber hinaus ist die Verwendung einer Schrittmotor-Anordnung bei automatischen Stickvorrichtungen bisher nicht bekannt geworden.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung 1st es, eine Rahmenstellvorrichtung für automatische Stickvorrichtungen zu schaffen, die die Stickrahmen mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Positionierungsgenauigkeit relativ zu den Sticknadeln bewegt Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Schrittmotor-Anordnung ein relativ großes Ausgänge-Drehmoment auf und arbeitet genau In Abhängigkeit von den anliegenden Steuerimpulsen.

Die erfindungsgemäße automatische Stickvorrichtung weist mindestens eine auf einem Arbeitstisch befestigte Stickeinrichtung mit einer Sticknadel auf, die so betätigt wird, daß ein Stickmuster auf einem Gewebe erzeugt wird, das auf einem Stickrahmen auf dem Arbeitstisch gehaltert ist. Der Stickrahmen ist auf dem Arbeitstisch in einer Ebene senkrecht zur Nadel ausgerichtet und kann sich in Koordinatenrichtung relativ zur Nadel bewegen.

Um den Rahmen in Koordinatenrichtung zu bewegen, weist die erfindungsgemäße automatische Stickvorrichtung eine Rahmenstelleinrichtung auf, die u. a. folgende Bauelemente enthält: Eine Feststellvorrichtung für den Rahmen relativ zur Sticknadel auf dem Arbeitstisch, einen Antrieb für die X-Richtung mit mehreren impulsgesteuerten Schrittmotoren, die mechanisch miteinander verbunden sind, um den X-Antrieb zu bil-

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den, einen Antrieb für die Y-Rlchtung alt Mehreren impulsgesteuerten Schrittmotoren, die mechanisch miteinander verbunden sind, um einen Y-Antrieb zu bilden; eine erste Kupplungsvorrichtung zum Übertragen des X-Antrlebs an die Feststellvorrichtung, um den Stickrahmen in X-Richtung zu bewegen, so wie eine zweite Kupplungsvorrichtung zum übertragen des Y-Antriebs an die Feststellvorrichtung, um den Stickrahmen in die Y-Richtung zu bewegen. Um Jede Antriebsvorrichtung zu betätigen, weist die erfindungsgemäee Positionierungsvorrichtung außerdem einen X-Impulsgenerator zum Erzeugen eines Impulszuges für die Schrittmotoren des X-Antriebs sowie einen Y-Impulsgenerator zum Erzeugen eines Impulszuges für die Schrittmotoren des Y-Antriebs auf. Die Anzahl der Impulse von dem X- und/oder dem Y-Impulsgenerator ist proportional zu einem

Schritt in der Winkelbewegung der Rotoren der Schrittmotoren.

Außerdem weist erflndungsgemäS jeder Schrittmotor des X- und des Y-Antriebs einen Stator, einen Rotor und mehrere Wicklungepaare auf, wobei jedes Wicklungspaar gegeneinander um 180° um eine Abtriebwelle des Motors versetzt ist. Die Wicklungspaare können in einer Schrittfolge erregt werden, um den zugehörigen Rotor um eine vorbestimmte Winkelstrecke zu bewegen, wenn sich die Erregung der Wicklungspaare von einem Schritt zum nächstfolgenden Schritt in der Schrittfolge ändert.

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Die oben beschriebenen Schrittmotoren jedes Antriebs sind miteinander derart verbunden, daß die Rotoren der Schrittmotoren aufeinanderfolgend im Winkel gegeneinander um einen Verstellwinkel versetzt sind, der 1/n des Winkelabstands zwisehen zwei benachbarten Wicklungspaaren oder des Winkels eines Drehschritts des Rotors eines der Schrittmotoren beträgt, wenn diese voneinander getrennt sind, wobei η die Anzahl der Schrittmotoren ist. Die Impulszüge, die an den Schrittmotoren der X- und der Y-Antriebe anliegen, sind derart, daß jedes benachbarte m/2 (bei geradem m) oder jedes benachbarte (m+1)/2 (bei ungeradem m) Wicklungspaar jedes Schrittmotors erregt werden kann, um den zugeordneten Rotor schrittweise zu bewegen, wobei m die Anzahl der Phasen der Wicklungen jedes Schrittmotors ist.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße, automatische Stickvorrichtung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Schaltkreises zur Bewegung des Stickrahmens in Koordinatenrichtung,

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Flg. 3 eine schematische Perspektivansicht mit zwei erfindungsgemäß miteinander verbundenen Schrittmotoren,

Flg. 4 ein schematlsches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinheit,

Fig. 5 ein Diagramm ähnlich Fig. 4 einer anderen erfindungsgemä0en Steuereinheit,

Fig. 6 ein Diagramm der Wellenformen der Ausgangsimpulse eines Vorwärts-RUckwärts-Zählers in der Steuereinheit der Fig. 4,

Fig. 7 ein Diagramm einer Wellenform der Ausgangsimpulse von einem Impulsverteiler in der Steuereinheit der Fig. 4,

_ Fig. 8 eine Tabelle der programmierten Zustandsmuster für die Erregung der Motorwicklungen, an denen die Impulse gemäß Fig. 7 anliegen,

Fig. 9 ein Diagramm des Abtriebs einer Antriebsvorrichtung in Vektordarstellung,

Fig. 10 ein Diagramm zur Darstellung der schrittweisen Verdrehung einer Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Ausgangs-Drehmoment,

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Flg. 11 ein Diagramm ähnlich dem In Fig. 8 zur Darstellung der Erregungszustände, wenn die Impulse von dem Impulsverteiler gemäß Fig. 5 anliegen,

Fig. 12 ein Diagramm ähnlich dem in Fig. 9, Jedoch bei Verwendung des Schaltkreises gemäß Fig. 5, und

Fig. 13 ein Diagramm ähnlich dem in Fig. 10, Jedoch entsprechend der Vektordarstellung gemäß Fig. 12.

In der folgenden Figurenbeschreibung werden gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Gemäß Fig. 1 weist eine automatische Stickvorrichtung eine Rahmenstellvorrichtung und eine oder mehrere Stickeinrichtungen H₁, H₂, H₅ und H^ mit entsprechenden Sticknadeln N^_f Np, N, und N^ auf. Diese Stickeinrichtungen H₁, H₂, H, und H- sind starr auf einem Arbeitstisch 10 nebeneinander angeordnet und bewegen die Sticknadeln N₁, N₂* N, und N^ auf und ab, um einen Stickvorgang (oder Nähvorgang) bei entspre chenden Geweben auszuführen, die auf Stick- oder Nährahmen F₁, F₂, F, und F^ bekannter Konstruktion gehaltert und/oder aufgespannt sind. Diese Stickeinrichtungen können entweder mit eigenen Antriebemotoren oder mit Hilfe eines gemeinsamen Antriebsmotors synchron miteinander angetrieben werden, um

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die entsprechenden Nadeln N₁, N₂, N, und N^ hin und her zu bewegen.

Öle Rahmenstelleinrichtung wird verwendet, um die Stickrahmen F₁, F₂, F, und F. simultan relativ zu den entsprechenden Sticknadeln N₁, N₂, N, und N^ und In einer vorgegebenen Koordinatenrichtung zu bewegen, die durch eine Musterinformation entsprechend einem vorbestimmten Stickmuster bestimmt wird. Die Rahmenstellvorrichtung weist Halteelemente 11 auf, die in bekannter Weise an einer Haltestange 12 gehaltert sind, um die entsprechenden Stickrahmen F₁, F₂, F, und F- oberhalb des Arbeitstisches 10 und in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der Nadeln N₁, N₂, N, und N^ abzustutzen und festzuklemmen. Die Rahmenstellvorrichtung weist außerdem einen Antrieb Mx für die X-Richtung auf, der aus mehreren, beispielsweise zwei Schrittmotoren Max und Mbx besteht, deren Antriebswellen mit Hilfe einer geeigneten Kupplungseinrichtung 2x miteinander verbunden sind, um die Haltestange 12 in einer Richtung, d.h. in X-Richtung, senkrecht zur Längsachse der Stange 12 zu bewegen; außerdem weist die

Rahmenstellvorrichtung einen Antrieb My für die Y-Richtung

auf, der in ähnlicher Weise aus mehreren, beispielsweise zwei Schrittmotoren May und Mby besteht, deren Antriebswellen mit Hilfe einer geeigneten Kupplungseinrichtung 2y miteinander verbunden sind, um die Haltestange 12 in einer Richtung, d.h.

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In Y-Richtung, parallel zur Längsachse der Stange 12 und senkrecht zur X-Achse zu bewegen.

Um die Drehung der Antriebswellen der Schrittmotoren Max und Mbx des Antriebs Mx für die X-Rientung auf die Haltestange 12 zu übertragen, um diese in X-Richtung zu bewegen, sind Antriebsritzel 4ax und 4bx starr auf den Antriebswellen Jeweils in der Nähe der Motoren Max und Mbx befestigt und stehen in dauerndem Eingriff mit Zahnstangen 6ax bzw. 6bx. Die Zahnstangen 6ax und 6bx sind als Hohlwellen ausgebildet, wobei die Zahnung auf der äußeren Umfangsflache ausgebildet ist, und sind auf Führungsschienen 5ax bzw. 5bx befestigt, die auf dem Arbeitstisch 10 mit ihren einander gegenüberliegenden Enden befestigt sind und die sich parallel zueinander und unter rechtem Winkel zu den Antriebswellen der Schritt motoren Max und Mbx erstrecken. Ein Ende jeder Zahnstange 6ax und 6bx ist starr mit einem im wesentlichen T-förmigen Verbindungsglied 7ax oder 7bx verbunden, das auf der Y-Stange beweglich befestigt ist, die sich senkrecht zur Längsachse der Zahnstange 6ax oder 6bx erstreckt. Jedes der T-förmigen Verbindungsglieder 5ax und 5bx ist so ausgebildet, daß sich die Y-Stange 13 in Y-Richtung bewegen kann, und zwar unabhängig von der Bewegung der Zahnstangen 6ax und 6bx, und außerdem kann sich die Y-Stange 13 seitlich in X-Richtung zusammen mit den Zahnstangen 6ax und 6bx bewegen. Die Y-Stange

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ist wiederum mit der Haltestange 12 mit Hilfe mehrerer, beispielsweise dreier Verbindungsstangen 14 verbunden.

Um die Drehung der Antriebswellen der Schrittmotoren May und Mby des Antriebs My für die Y-Richtung auf die Haltestange 12 zu übertragen, um diese in Y-Richtung zu bewegen, ist ein Antriebsritzel 4y starr auf einer der Antriebswellen der Schrittmotoren May und Mby befestigt und steht in dauerndem Eingriff mit einer Zahnstange 6y. Diese Zahnstange 6y ist ähnlich aufgebaut wie die Zahnstangen 6ax und 6bx und ist da her auf einer Führungsschiene 5y bewegbar, deren einander ge genüberliegende Enden an dem Arbeitstisch 10 befestigt sind und die sich parallel zur Längsachse der Haltestange 12 und rechtwinklig zu den Antriebswellen der Schrittmotoren May und Mby erstreckt. Die Zahnstange 6y ist mit ihrem einen Ende starr an einem im wesentlichen T-förmigen Verbindungsglied 7y befestigt, das beweglich auf einer der Verbindungsstangen angeordnet ist, die sich zwischen den Stickeinrichtungen H₁ und H₂ senkrecht zur Y-Stange 13 erstreckt. Auch das T-fUrmige Verbindungsglied 7y ist ähnlich aufgebaut wie die

T-förmigen Verbindungsglieder 7ax und 7bx, und daher können

sich die Verbindungsstangen 14 in X-Rlchtung bewegen, und zwar unabhängig von der Bewegung der Zahnstange 6y, und außerdem können die Verbindungsstangen 14 in der Y-Richtung zusammen mit der Zahnstange 6y bewegt werden.

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In Fig. 1 sind die Schrittmotoren Max und Mbx so dargestellt, daß ihr Abstand voneinander größer ist als der Abstand zwischen den Schrittmotoren May und Mby_t und daher weist der Antrieb Mx für die X-Richtung zwei Antriebsritzel 4ax und 4bx und entsprechende Zahnstangen 6ax und 6bx auf. Dies liegt daran, daß die Stickeinrichtungen H₁, H₂, H, und H^ nebeneinander auf dem Arbeitstisch 10 in einer Richtung parallel zur Y-Richtung angeordnet sind. Jedoch kann abhängig von der Ausbildung der automatischen Stickvorrichtung die Anzahl der Antriebszahnräder und der Zahnstangen, die den Schrittmotoren Max und Mbx zugeordnet sind, eins oder mehr als zwei betragen.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau ergibt sich, daß die Drehung der Antriebswellen der Schrittmotoren Max und Mbx zu einer Bewegung der Haltestange 12 in X-Richtung und eine Drehung der Antriebswellen der Schrittmotoren May und Mby zu einer Bewegung der Haltestange 12 in Y-Richtung führt. Außerdem ergibt sich, daß die Stickrahmen F.., F₂, F, und F^ bei gleichzeitiger Betätigung der Antriebe Mx und My für die X- bzw. die Y-Richtung gleichzeitig in einer vorgegebenen Koordinatenrichtung in eine vorbestimmte Lage relativ zu den zugeordneten Sticknadeln N^, N₂» N, und N^ bewegt werden.

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In Fig. 2 ist ein Blockdiagranm eines elektrischen Schaltkreises dargestellt, mit dessen Hilfe die Stickrahmen F₁, F₂, F, und F^ in einer vorgegebenen Koordinatenrichtung relativ zu den Sticknadeln N₁, N₂» N, und N^ bewegt werden. Zur Vereinfachung sind lediglich eine Stickeinrichtung H und ein zu geordneter Stickrahmen F in Fig. 2 dargestellt.

Gemäß Fig. 2 weist der Schaltkreis eine Leseeinrichtung R auf, die eine Musterinformation entsprechend einem vorbestimmten, zu stickenden Stickmuster von einem Lochstreifen oder von Karten liest. Die von der Leseeinrichtung R gelesene Musterinformation wird einer Codiereinrichtung E zugeführt, die so ausgebildet ist, daß sie die Musterinformation in Mustersignale umwandelt, die Jeweils dem X- bzw. dem Y-Antrieb zugeordnet werden; außerdem wird einer X-Steuereinrichtung X-C ein Impulszug zugeführt, der proportional einer vorbestimmten Verschiebung des Rahmens F in X-Richtung ist, und außerdem wird einer Y-Steuereinrichtung Y-C ein anderer Impulszug zugeführt, der proportional einer vorbestimmten Verschiebung des Rahmens F in Y-Richtung ist. In Abhängigkeit von dem In halt der Musterinformation kann die Impulszahl, die von der Codiereinrichtung E der Steuereinrichtung X-C zugeführt wird, gleich oder ungleich der Impulszahl sein, die von der Codiereinrichtung E der Steuereinrichtung Y-C zugeführt wird; diese Impulszüge werden von der Codiereinrichtung E lediglich

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während eines Zeitraums erzeugt, in dem dieser ein Impulszug von einem Impulsgenerator zugeführt wird, dessen Arbeitsgeschwindigkeit mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Sticknadel N synchronisiert ist. Insbesondere ist der Impulsgenerator PG der Stickeinrichtung derart zugeordnet, daß lediglich während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt, an dem die Sticknadel N außer Eingriff mit dem Gewebe auf dem Rahmen F kommt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die gleiche Sticknadel N daraufhin durch das Gewebe auf dem Rahmen F hindurchsticht, der Impulsgenerator PG einen derartigen Impulszug erzeugt, wobei die Dauer jedes Impulses des Impulszuges von dem Impulsgenerator PG entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit der Sticknadel N veränderbar ist. Daher wird die Bewegung des Stickrahmens F in eine vorbestimmte Koordinatenposition auf dem Gewebe auf dem Rahmen F lediglich während der oben beschriebenen Zeitspanne bewirkt.

Der Impulsgenerator PG kann in bekannter Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Impulsgenerator PG eine mit Löchern versehene, drehbare Scheibe aufweisen, die so der Stickeinrichtung H zugeordnet ist, daß eine Umdrehung der Scheibe einer Hin- und Herbewegung der Sticknadel N entspricht; außerdem können eine Lichtquelle auf der einen Seite der drehbaren Scheibe und ein Lichtdetektor auf der anderen Seite der Scheibe angeordnet sein. Bei einem derartigen Impuls-

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generator erzeugt der Lichtdetektor beim Auftreffen von Licht, das durch die Bohrungen in der Scheibe von der Lichtquelle herrührend hindurchtritt, einen Impulszug entsprechend dem pulsierenden Lichtstrahl während der Drehung der Scheibe synchron mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel N.

Soweit die Anzahl der Schrittmotoren der Antriebe für die X- und die Y-Richtung gemäß Fig. 1 gleich ist, versorgen die Steuereinrichtungen X-C und Y-C die Antriebe Mx bzw. My für die X-Richtung bzw. die Y-Richtung mit individuellen Steuer-Signalen in Form eines Impulszuges, der proportional zur ge wünschten Verschiebung des Rahmens F in der X- bzw. der Y-Richtung ist, und zwar in Abhängigkeit von den entsprechenden Impulsen von der Codiereinrichtung E entsprechend der Musterinformation.

Mit den Steuersignalen von den entsprechenden Steuereinrichtungen X-C und Y-C werden die Antriebe Mx und My für die X- bzw. die Y-Richtung betätigt, um den Rahmen F in eine vorbestimmte Koordinatenposition relativ zur Sticknadel N zu bewegen.

Einzelheiten der Schrittmotoren der Antriebe Mx und My

für die X- und die Y-Richtung werden im folgenden, insbesondere mit Bezug auf Fig. 3, näher erläutert. Da die Schritt-

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motoren des Antriebs Mx für die X-Richtung in der gleichen Weise aufgebaut sind wie die des Antriebs My für die Y-Richtung, wird zur Abkürzung im folgenden lediglich auf die Schrittmotoren Max und Mbx des Antriebs Mx für die X-Richtung Bezug genommen.

Gemäß der schematischen Darstellung der Fig. 3 weist Jeder Schrittmotor Max und Mbx einen im wesentlichen ringförmigen Stator Ms mit mehreren Paaren vorspringender Pole auf, die in Umfangsrichtung des Stators Ms im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die Pole jedes Paars gegeneinander um 180° versetzt sind. Der Stator Ms weist jeweils auf seinen Polen Wicklungen auf. Gemäß Fig. 3 sind vier Polpaare vorgesehen, und die Pole dieser Paare sind um 45° gegeneinander versetzt bezüglich der Längsachse der Antriebs- welle 8a oder 8b. Die vier Wicklungspaare auf den Polen des Stators Ms des Schrittmotors Max sind mit A, B, C bzw. D bezeichnet, während die Wicklungspaare des Stators Ms des Schrittmotors Mbx mit A¹, B¹, C¹ bzw. D* bezeichnet sind. Jeder Schrittmotor Max und Mbx weist außerdem einen Rotor Ra bzw. Rb auf, die starr auf der Antriebswelle 8a oder 8b befestigt und dauermagnetisiert sind, so daß sie Nord- bzw. Südpole N bzw. S aufweisen.

Betrachtet man beispielsweise den Schrittmotor Max, so kann durch geeignete Änderung des Erregungszustandes der

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Wicklungspaare In eines von zwei definierten Folgemustern der Rotor Ra zu einer Bewegung veranlaßt oder zumindest In eine Bewegungsvorspannung versetzt werden, und zwar entweder Im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn relativ zum Stator Ms. Die Erregung der vier Wicklungspaare auf den Polen des Stators Ms erfolgt durch Gleichstrom, und, in Abhängigkeit von der Stromrichtung in jeder Wicklung, werden die zugeordneten Pole jedes Paars des Stators Ms so magnetisiert, daß ihre Endflächen entweder nord- und südmagnetische Pole oder süd- und nordmagnetische Pole bilden.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Antriebswellen 8a und 8b der Schrittmotoren Max und Mbx erfindungsgemäe mit Hilfe eines Kopplungsgliedes 2x ausgerichtet miteinander verbunden, und zwar derart, daß die Rotoren Ra und Rb der entsprechenden Schrittmotoren Max und Mbx auf ihren entsprechenden Antriebswellen 8a und 8b gegeneinander winkelversetzt sind, während die Statoren Ms der entsprechenden Schrittmotoren Max und Mbx miteinander in Phase sind. Der Versetzungswinkel, der durch Versetzen der Rotoren gegenein ander auf ihren miteinander verbundenen Antriebswellen ge bildet wird, ist gleich 1/n des Winkels zwischen je zwei benachbarten Polen jedes Stators Ms, wobei η die Anzahl der verwendeten Schrittmotoren angibt, d.h. η ist eine ganze Zahl und größer als eins. Da bei der dargestellten Ausführungsform

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die Anzahl der Schrittmotoren für Jeden Antrieb Mx oder Hy zwei beträgt und der Winkelabstand zwischen je zwei benachbarten Polen, wie oben beschrieben, 45° ist, beträgt der Versetzungswinkel 22,5°. Solange daher bei dem AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 3 der Rotor Ra mit dem Paar der Pole A, die gegeneinander um 180° versetzt sind, ausgerichtet ist, wird der Rotor Rb festgehalten, wobei sein Nord- und sein Südpol im Uhrzeigersinn gegenüber dem Paar der Pole A¹ um 22,5° winkelversetzt sind, die gegeneinander ebenfalls um 180° versetzt sind.

Die Steuereinrichtungen X-C und Y-C für die Antriebe Mx bzw. My für die X- bzw. Y-Richtung sind, wie oben ausgeführt, gleichartig ausgebildet, und daher wird lediglich eine Steuereinrichtung, beispielsweise die Steuereinrichtung X-C, insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 4 oder 5» näher erläutert. Die in Fig. 4 dargestellte Steuereinrichtung ist verwendbar, wenn jeder Rotor Ra und Rb der Schrittmotoren gemäß Fig. 3 bei jedem anliegenden Impuls um jeweils einen Schrittwinkel von 11,25° verdreht werden soll, wobei dieser Schrittwinkel 1/4 des Winkelabstands zwischen zwei benachbarten Polen jedes Stators Ms ist. D.h. die Steuereinrichtung gemäß Fig. 4 kann verwendet werden, wenn die Schrittmotoren in 11,25°-Schritten verdreht werden sollen. Wenn dagegen die Schrittmotoren in 22,5°-Schritten verdreht werden sollen,

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kann die Steuereinrichtung gemäß Fig. 5 verwendet werden.

Gemäß Fig. 4 kann die Steuereinrichtung einen Vorwärts-RUckwärts-Zähler 15 mit einem Paar Eingangsanschlüssen IN₁ und IN₂ aufweisen, denen ein Impuls zum Verdrehen der Schrittmotoren Max und Mbx in eine Richtung bzw. ein invertierter Impuls zum Verdrehen der Schrittmotoren Max und Mbx in die entgegengesetzte Richtung nicht gleichzeitig zugeführt werden; außerdem ist ein Impulsverteiler 16 vorgesehen, mit dessen Hilfe in Abhängigkeit von einem Eingangssignal von dem Vor wärts-RUckwärts-Zähler 15 in einem vorbestimmten Programm Impulssignale erzeugt werden können, das, gemäß folgender Beschreibung, in dem Impulsverteiler 16 eingestellt werden kann; schließlich sind AusgangsanschlUsse Pq, P₁, ... Pg und P₇ vorgesehen, die jeweils elektrisch mit den Paaren der Wicklungen A, A¹, B, B', C, C, D bzw. D¹ im Antrieb Mx Über zugeordnete Leistungsverstärker 17 verbunden sind.

Der Vorwärts-RUckwärts-Zähler 15 weist AusgangsanschlUsse S_Q, S₁, ... S₁^ und S₁C auf, an denen entsprechende Impulszüge in vorbestimmter Folge gemäß Fig. 6 erzeugt werden. Diese ImpulszUge des Vorwärts-RUckwärts-Zählers 15 werden sequentiell dem Impulsverteiler 16 mit den AusgangsanachlUssen P_Q, P₁, ... Pg und Py zugeführt, durch den entsprechende Erregungsimpulse gemäß Fig. 7 in vorbestimmter Folge erzeugt

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werden, die in dem Impulsverteiler 16 programmiert ist. Die Erregungsimpulse von dem Verteiler 16 werden wiederum über die Leistungsverstärker 17 zu einem oder mehreren Paaren der Wicklungen A, B, C, D, A¹, B¹, C und D¹ geführt, um diese zu erregen.

Wenn insbesondere angenommen wird, daß ein Impuls dem Verteiler 16 von dem Ausgangsanschluß S_Q des Vorwärts-RUckwärts-Zählers 15 während des Schritts 0 zugeführt wird, werden Erregungsimpulse entsprechend an den Ausgangsanschlüssen P_Q, P₁,

P₂ und P₇ des Verteilers 16 gemäß Fig. 7 erzeugt, und mit

diesen so erzeugten und mit Hilfe der zugeordneten Verstärker 17 nachfolgend leistungsverstärkten Erregungsimpulsen werden die Paare der Wicklungen A, A¹, B und D¹ gleichzeitig erregt. Andererseits wird während des Schrittes 1 der Verteiler 16 durch den Impuls angesteuert, der von dem Ausgangsanschluß S₁ des Zählers 15 zugeführt worden ist, um Erregungsimpulse an den Ausgangsanschlüssen Pq, P₁ und P, zu erzeugen, und daher werden die Paare der Wicklungen A, A¹ und B gleichzeitig erregt.

Wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich ist, wird Jedes

Wicklungspaar der Motoren Max und Mbx entsprechend dem durch die Kreise gekennzeichneten Muster aufeinanderfolgender Schritte sequentiell erregt. Außerdem ergibt sich aus Fig. 8,

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daß während des Schrittes 2 die Paare der Wicklungen A, A¹, B und B* gleichzeitig erregt werden und daß während des Schrittes 3 die Paare der Wicklungen A¹, B und B¹ gleichzeitig erregt werden. D.h. der Erregungszustand der Wicklungen ist derart, daß die Wicklungspaare, die auf der hinteren Seite bezüglich der Drehrichtung der Rotoren Ra und Rb sind, entregt werden, wenn die Rotoren Ra und Rb aus dem geradzahligen Schritt in den ungeradzahligen Schritt verdreht werden, und daß die Wicklungspaare, die an der Vorderseite bezüglich der Drehrichtung der Rotoren Ra und Rb angeordnet sind, gleichzeitig erregt werden, wenn die Rotoren Ra und Rb aus dem ungeradzahligen Schritt in den geradzahligen Schritt verdreht werden. Wie oben beschrieben, werden drei Wicklungspaare der Statoren Ms und vier Paare der Wicklungen des gleichen Sta tors abwechselnd erregt, so daß die Rotoren Ra und Rb gleich zeitig in Richtung des Pfeils in Fig. 3 schrittweise verdreht werden. Diese Erregungsmethode der Wicklungen der Schrittmotoren Max und Mbx wird im folgenden als 3-4-Phasenerregung bezeichnet.

Daher können durch sequentielles Ändern der Erregungszustände der Wicklungspaare die Rotoren Ra und Rb in 11,25°- Schritten fortschreitend verdreht werden, wobei sechzehn Schritte erforderlich sind, um Jeden der Rotoren Ra und Rb um 180° zu verdrehen.

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Die Arbeitsweise des Antriebs Mx, dessen Wicklungen der 3-4-Phasenerregung unterliegen, wie dies mit Bezug auf die Fig. 7 und 8 beschrieben worden ist, kann am besten unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben werden; dort sind Vektordiagramme eingezeichnet, die die Beziehung zwischen der Kraftrichtung auf jeden der Rotoren Ra und Rb und der Größe dieser Kraft sowie die Beziehung zwischen der Richtung der zusammengesetzten Kraft und deren Größe darstellen. In den Vektordiagrammen der Fig. 9 wird die auf die Rotoren Ra und Rb jeweils einwirkende Kraft, die durch Erregung eines Wicklungspaars eines Rotors Ra bzw. Rb erzeugt wird, durch den Wert 1 ausgedrückt.

Gemäß Fig. 9 stellen die mit ma gekennzeichneten Vektordiagramme einer Reihe Vektoren dar, die auf den Rotor Ra einwirken, wenn die Wicklungspaare A, B, C und D sequentiell durch 1-2-Phasenerregung in aufeinanderfolgenden Schritten 0, 1, 2, 3 und k erregt werden, während die mit mb gekennzeichneten Vektordiagramme einer Reihe die Vektoren darstellen, die auf den Rotor Rb einwirken, wenn die Wicklungspaare A¹, B¹, C¹ und D¹ durch die 1-2-Phasenerregung mit der gleichen Schrittfolge sequentiell erregt werden. Die mit m gekennzeichneten Vektordiagramme einer Reihe stellen die Resultierenden dar, die durch Addition der Vektoren ha und hb in den Vektordiagrammen in den Reihen ma und mb erhalten wer-

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den. Der zusammengesetzte Vektor hc in jedem Vektordiagramm in der Reihe m ist mit einer imaginären Linie ίο (Fig. 3) ausgerichtet, die die Drehachse der Rotoren Ra und Rb schneidet, und der Vektor hc ist an der Winkelhalbierenden des Versetzungswinkels von 22,5°. Bei den Vektordiagrammen in der Reihe m stellt der gestrichelte Pfeil die Lage des zusammengesetzten Vektors hc (durchgezogene Linie) während des vorhergehenden Schritts dar. Wenn der zusammengesetzte Vektor hc in entsprechenden sechzehn aufeinanderfolgenden Schritten in der gleichen Ebene ist, ergibt sich, daß dieser zusammengesetzte Vektor sich gemäß Fig. 10 während der schrittweisen Verdrehung der Rotoren Ra und Rb ändert. Außerdem ergibt sich aus Fig. 10, daß die Rotoren Ra und Rb jeweils um 11,25° pro Impuls simultan schrittweise verdreht werden, und das Drehmoment der Antriebswellen 8a und 8b, die miteinander verbunden sind, nimmt abwechselnd die Werte 2,8 und 3,5 an. Soweit das minimale Drehmoment des Antriebs der AusfUhrungsform gemäß Fig. 3 betrachtet wird, ist dies höher als das minimale Drehmoment bei dem Antrieb, bei dem die Antriebswellen der Schrittmotoren miteinander verbunden sind, ohne daß die Rotoren gegeneinander versetzt sind.

Die obige Beschreibung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 10 und auf den Antrieb Mx kann in gleicher Weise übertragen werden auf den Antrieb Hy.

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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 sei angenommen, daß die Schrittmotoren Max, Hbx und May, Mby der Antriebe Mx bzw. My in der im Schritt 0 in Fig. 8 dargestellten Weise erregt sind, daß jeder der Antriebsritzel 4ax, 4bx und 4y in Eingriff mit der Zahnstange 6ax, 6bx bzw. 6y im Mittelbereich der jeweiligen Zahnstange steht, daß jeder Stickrahmen F^, F₂, F, und F. zu diesem Zeitpunkt am Koordinatenanfangspunkt in der Koordinatenebene angeordnet ist und daß jeder Stickrahmen F.., Fp, F, und F^ beispielsweise um 5 x 'f2*cm in einer Koordinatenrich-

tung unter einem Winkel von -45° relativ zur X-Achse verschoben werden soll; in diesem Fall arbeitet die erfindungsgemäße Rahmenstellvorrichtung in der folgenden Weise. Dies bedeutet, daß ein Impulszug von Erregungsimpulsen, deren Anzahl proportional zu einer Verschiebung des Stickrahmens in X-Richtung um 5 cm ist, an dem Antrieb Mx anliegt, so daß die Wicklungepaare der Schrittmotoren Max und Mbx in den aufeinanderfolgenden sechs Schritten 0, 1, 2, 3, 4 und 5 gemäß Fig. 8 erregt werden können, während ein anderer Impulszug der Erregungsimpulse, deren Anzahl proportional zu einer Verschiebung der Stickrahmen in Y-Richtung um -5 cm ist, dem Antrieb My zugeführt wird, so daß die Wicklungspaare der Schrittmotoren May und Mby in den aufeinanderfolgenden sechs Schritten 0, 15, 14, 13, 12 und 11 in umgekehrter Reihenfolge gegenüber Fig. 8 erregt werden können. Dabei wird ersichtlich, daß jeder der

Stickrahmen F., Fp, F, und F^ um 5 cm in X-Richtung zum obe-

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ren Abschnitt In Fig. 1 und außerdem um 5 cm in Y-Richtung nach rechts in Fig. 1 bewegt werden kann, so daß er zu einem vorgegebenen Koordinatenpunkt kommt, dessen Abstand vom Koordinatenanfangspunkt 5 χ Y? cm beträgt.

Da, wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich ist, lediglich ein Wicklungspaar der Schrittmotoren jedes Antriebs Mx und My sich in seinem Erregungszustand während jedes Drehschritts des Rotors Ra und Rb ändert, können die Schrittmotoren gemäß Fig. 3 Steuerimpulse mit relativ niedriger Frequenz empfangen und haben daher eine hohe Impulsansprechwahrscheinlichkeit. Daher können die Stickrahmen F₁, F₂, F, und F^ leicht in jede gewünschte Koordinatenstellung in Abhängigkeit von der Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Sticknadeln N₁, N₂, N, und N^ bewegt werden.

Im folgenden wird näher erläutert, wie die Schrittmotoren jedes Antriebs Mx und My in vorteilhafter Weise angeordnet werden können. Da die einzelnen Schrittmotoren Max und Mbx oder May und Mby ihre eigenen Motorengehäuse aufweisen und sich lediglich ihre Antriebswellen 8a und 8b nach außen aus den entsprechenden Gehäusen erstrecken, kann die Verbindung dieser Motoren, bei denen die Rotoren Ra und Rb um einen vorbestimmten Winkel, beispielsweise 22,5°, gegeneinander versetzt sind, kaum ohne Schwierigkeiten hergestellt werden. Da-

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her ist es vorteilhaft, die Antriebswellen 8a und 8b miteinander mit Hilfe der Kupplungsglieder 2x oder 2y zu verbinden, während die getrennten Schrittmotoren in vorbestimmter Weise entsprechend dem Muster der Erregungszustände gemäß Fig. 9 erregt werden. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die Antriebswellen 8a und 8b miteinander zu verbinden, während bei dem Schrittmotor Max oder May lediglich das Wicklungspaar A erregt wird, so daß der Rotor Ra sich mit den Polen ausrichtet, an denen das Wicklungspaar A vorgesehen ist; andererseits werden bei dem Schrittmotor Mbx oder Mby zwei Wicklungspaare A¹ und B¹ gleichzeitig erregt, so daß der Rotor Rb gegenüber den Polen gemäß Fig. 3 im Uhrzeigersinn um 22,5° versetzt ist, auf denen das Wicklungspaar A¹ vorgesehen ist.

Wenn die miteinander verbundenen Schrittmotoren jedes Antriebs Mx und My schrittweise um jeweils 22,5° verdreht werden sollen, kann der in Fig. 5 dargestellte Schaltkreis verwendet werden, worauf im folgenden näher eingegangen wird.

Der in Fig. 5 dargestellte Schaltkreis unterscheidet sich von dem in Fig. 4 dargestellten darin, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 15' acht AusgangsanschlUsse Sq, S^, ... Sg und Sy aufweist und daß der Impulsverteiler 16' derart programmiert ist, daß er Impulszüge von Erregungsimpulsen entsprechend dem Muster der Erregungszustände gemäß Fig. 11, und zwar jeweils

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nur einen gleichzeitig, erzeugt. Dies liegt daran, daß insgesamt acht aufeinanderfolgende 22,5°-Schritte der gleichzeitigen Rotation der Rotoren Ra und Rb erforderlich sind, um einen Halbkreis zu beschreiben. Aus Fig. 11 ergibt sich, daß Jeweils zwei benachbarte Wicklungspaare Jedes Schrittmotors Jedes Antriebs Mx und My aufeinanderfolgend erregt werden, um die Rotoren Ra und Rb in aufeinanderfolgenden 22,5°-Schritten zu verdrehen. Die Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Kraftrichtung bei den Schrittmotoren Jedes Antriebs Mx und My ist in Fig. 12 in Vektordarstellung und das Muster der schrittweisen Verdrehung ist in Fig. 13 dargestellt.

In der obigen Beschreibung ist beispielhaft davon ausgegangen worden, daß zwei Schrittmotoren bei Jedem Antrieb Mx oder Hy verwendet werden, d.h. η = 2, und daß der Winkel zwischen Je zwei benachbarten Polen 45° beträgt. Im Rahmen der Erfindung können Jedoch mehr als zwei Schrittmotoren für Jeden Antrieb Mx oder My verwendet werden, und außerdem kann Jeder Schrittmotor Jedes Antriebs unabhängig von der Anzahl der Schrittmotoren m Wicklungspaare aufweisen.

Außerdem ist es möglich, daß die Schrittmotoren nicht in der in Fig. 3 dargestellten und oben beschriebenen Weise verbunden sind, sondern derart, daß die entsprechenden Statoren Ns gegeneinander um einen vorbestimmten Versatzwinkel ver-

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setzt sind, während die Rotoren Ra und Rb miteinander phasengleich sind. Außerdem können die einzelnen Antriebswellen 8a und 8b durch eine einzige Antriebswelle ersetzt werden und/ oder die Statoren und die zugehörigen Rotoren können innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sein.

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Claims

Patentansprüche

1. Automatische Stickvorrichtung mit mindestens einer Stickeinrichtung mit einer Sticknadel zum Herstellen eines Stickmusters auf einem Gewebe, mit einem Arbeitstisch, auf dem die Stickeinrichtung angeordnet ist, und mit einem Stickrahmen, auf dem das Gewebe aufgelegt wird und der in seiner Ebene senkrecht und ausgerichtet zur Bewegungsrichtung der Sticknadel mittels einer Rahmenstellvorrichtung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Rahmenstellvorrichtung folgende Bestandteile aufweist:

a) eine Feststellvorrichtung (11) zum Festhalten des Rahmens (F) relativ zur Nadel (N) auf dem Arbeitstisch (10) zur Ausführung einer Bewegung in einer vorbestimmten Koordinatenrichtung ,

b) einen X- und einen Y-Antrieb (Mx bzw. My) mit mehreren impulsgesteuerten Schrittmotoren (Max, Mbx; May, Mby), die in einem Antrieb mechanisch miteinander verbunden sind, um einen X- bzw. einen Y-Abtrieb zu bilden, wobei jeder Schritt-

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ORIGINAL INSPECTED

motor (Hayι Mbx; May, Mby) einen Stator (Ms), einen Rotor (Ra, Rb) und mehrere Wicklungspaare (A, B, C, D, A¹, B¹, C, D¹) aufweist, die schrittweise nacheinander erregbar sind, um den Rotor (Ra, Rb) um einen vorgegebenen Winkel zu verdrehen, wenn die Erregung der Wicklungspaare sich von einem Schritt zum nächstfolgenden Schritt in der Schrittfolge ändert,

c) ein erstes Transmissionsglied (4ax, 4bx, 6ax, 6bx, 7ax, 7bx, 13) zum Übertragen des X-Abtriebs an die Feststell vorrichtung (11) zum Bewegen des Rahmens (F) in X-Richtung,

d) ein zweites Transmissionsglied (4y, 6y, 7y, 14) zum Übertragen des Y-Abtriebs an die Feststellvorrichtung (11) zum Bewegen des Rahmens (F) in Y-Richtung senkrecht zur X-Richtung und

e) einen elektrischen Schaltkreis (R, £, X-C, Y-C) zum Zuführen eines Impulszuges an die Schrittmotoren (Max, Mbx, May, Mby) des X- und des Y-Antriebs (Mx bzw. My) zum schrittweisen Verdrehen der Lotoren (Ra, Rb).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß die Rotoren (Ra, Rb) der Schrittmotoren (Max, Mbx, May, Mby) des X- und des Y-Antriebs (Mx bzw. My) gegeneinander um einen Versatzwinkel verdreht sind, der das 1/n-fache des Schrittwinkels des Rotors (Ra, Rb) jedes

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Schrittmotors beträgt, wobei η eine ganze Zahl und größer als 1 ist und der Anzahl der Schrittmotoren für jeden Antrieb entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der elektrische Schaltkreis (R, £, X-C, Y-C) die Impulszüge aufeinanderfolgend jedem benachbarten m/2-Wicklungspaar jedes Schrittmotors bei geradem m oder jedem benachbarten (m+1)/2-Wicklungspaar jedes Schrittmotors bei ungeradem m zuführt, wobei m der Phasenanzahl der Wicklungen jedes Schrittmotors entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schaltkreis einen Vorwärts-RUckwärts-Zähler (15) und einen Impulsverteiler (16) aufweist, der die Impulszüge in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (15) erzeugt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schrittmotoren (Max, Mbx, May, Mby) jedes Antriebs (Mx, My) in einem einzigen, gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

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