DE2821552A1

DE2821552A1 - Naehmaschine

Info

Publication number: DE2821552A1
Application number: DE19782821552
Authority: DE
Inventors: Bengt Allan Bergvall
Original assignee: Husqvarna AB
Current assignee: Husqvarna AB
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-05-17
Publication date: 1978-11-30
Also published as: CH640280A5; US4191120A; FR2391303A1; IT1103313B; ES469881A1; IT7812614A0; GB1599609A; SE403384B; AU518899B2; JPS5416258A; DE2821552C2; FR2391303B1; AU3619978A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, bei der ein durch elektrische Signale beeinflußtes Steuerelement zur Erzeugung von Vorschubbewegungen des Stoffvorschubs und, bei Zick-Zack-Nähmaschinen, von Schließbewegungen der Nadelstange vorgesehen ist. In einer bekannten Anordnung zur Erzeugung von Einstellbewegungen der stichbildenden Elemente in einer Nähmaschine ist, wie in der DE-OS 2 415 761 beschrieben, ein kompliziertes mehrstufiges Gelenksystem, das eine Anzahl von Elektromagneten umfaßt, zur Lösung des Problems der Erzeugung von mechanischen Bewegungen aus elektrischen Steuersignalen vorgeschlagen worden. Solch ein Gelenksystem weist während des Betriebs einen hohen Geräuschpegel auf und beansprucht viel Platz in der Maschine, abgesehen davon, daß es außerdem teuer und in seiner Herstellung kompliziert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Nähmaschine zu finden, die mit einem Schrittmotor zur Erzeugung von Einstellbewegungen bei den stichbildenden Elementen ausgestattet ist. Schrittmotoren sind für Digitalsysteme geeignet und erlauben einfache Systemlösungen. Allerdings ist die Verwendung von Schrittmotoren als Kraftquelle für Einstellbewegungen in Nähmaschinen mit Problemen behaftet, die erst noch gelöst werden müssen. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Lösung dieser Probleme, insbesondere mit dem Problem des Versteilens eines Glieds in eine bestimmte Winkelposition für die Steuerung der Größe

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der Vorschubbewegung mit Hilfe eines Schrittmotors und bewegungsübertragenden Elementen, wobei die Verstellung bzw. Einstellung in ganzen Schritten oder in beliebigen Zwischenstufen zwischen zwei gesonderten stabilen Positionen stattfindet. Die Lösung dieses Steuerungsproblems gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Ströme durch mindestens zwei Windungen im Schrittmotor gesteuert werden, so daß die Haltekraft für jede Schrittposition variiert und mit der benachbarten Haltekraft zusammengefaßt werden kann, so daß die resultierende, zusammengefaßte Haltekraft eine stabile Position, insbesondere zwischen den normalen Endstellungen ergibt; zweitens soll das Risiko ausgeschaltet werden, daß der Schrittmotor unbeabsichtigt in eine fehlerhafte Anfangsposition gebracht wird, was meist darauf zurückzuführen ist, daß der Rotor des Schrittmotors durch von außen einwirkende Kräfte aus seiner korrekten Position verschoben wird. Das Problem besteht darin, eine Kupplungsanordnung zwischen dem Schrittmotor und den angetriebenen Elementen (dem Nadelstab oder dem Vorschub) vorzusehen, die verhindert, daß äußere Kräfte, die eine bestimmte Größe übersteigen, den Motor erreichen. Andererseits sollte die Kupplungsanordnung eine gute Bewegungsübertragung vom Motor zu den angetriebenen Elementen innerhalb des Kraftbereiches, der für die Einstellung der Elemente notwendig ist, gewährleisten. Eine Lösung dieses Problems besteht in der Verwendung eines Kupplungsarms mit elastischen Gliedern zwischen dem Motor und dem Element, welche Glieder die äußeren Kräfte, gegen die der Motor geschützt werden soll, absorbieren; drittens soll eine Anfangsposition (Nullposition) für die Schrittmotorantriebseinrichtung vorgesehen werden. Wenn an den Schrittmotor eine Spannung angelegt

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wird, kann dieser eine Anzahl verschiedener Positionen einnehmen. Die exakte oder gewünschte Position ist jedoch nie direkt vorgegeben, sondern muß bestimmt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Motor gegen einen Stopper "kalibriert" (geeicht) wird, was dadurch geschieht, daß der Motor schrittweise bis zu einem mechanischen Stopper hin verstellt wird, was dann die Anfangsposition des Motors darstellt. Nach einer solchen Kalibrierung ist die Position des Motors bekannt, so daß der Motor auf seine gewünschte Position eingestellt werden kann. Solch eine Lösung des Problems der Kalibrierung eines Schrittmotors in der Antriebseinrichtung für ein Einstellglied oder eine Zick-Zack-Steuerung in einer Nähmaschine wird durch eine Einrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Im folgenden soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 die Rückansicht einer Nähmaschine, bei der

die Rückwand entfernt und bestimmte Teile weggelassen worden sind;

Fig. 2 einen Aufriß der Schrittmotoranstriebseinrichtung einer Nähmaschine;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. 2; und

Fig. 4 einen vereinfachten Verdrahtungsplan des Schritt-809848/0827

motors in der Einrichtung gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile einer Nähmaschine, nämlich der Ständer 1, der obere und untere Arm 2, 3 sowie die Antriebs- und Transmissionselemente dargestellt. Im unteren Arm sind ein Schiffchenmechanismus 4, ein Vorschub 5 und eine Stichplatte 6 wie in einer gewöhnlichen Nähmaschine angeordnet. Der Vorschub, der eine weite rechtwinkelige Bewegung ausführt, umfaßt zwei Antriebselemente? eines für die horizontale Bewegung und eines für die vertikale Bewegung. Die horizontale Bewegung, die variabel sein muß, wird durch ein erstes Gestängesystem 7, 8, durch ein steuerbares Glied 9 und durch ein exzentrisches Antriebselement 1o auf der-Oberarmachse 11 in der Maschine, das die Vorschubbewegung erzeugt, zustandegebracht. Die vertikale Bewegung ist konstant und wird durch ein zweites Gestängesystem 12, 13 und durch ein weiteres exzentrisches Antriebselement 14 auf der Oberarmachse, das eine Aufwärtsbewegung erzeugt, zustandegebracht. Die Antriebselemente 1o, 14 wirken einzeln und die Rückhohlbewegungen werden mit Hilfe von Federn 15, 16 bewirkt.

Das einstellbare Glied 9 wird von einer Achse 17 getragen und kann in Abhängigkeit von dem Stichmuster, das genäht werden soll, in verschiedene Winkelpositionen gebracht werden. Zum Verstellen des Glieds ist ein Schrittmotor 18 und eine Bewegungsübertragungseinrichtung 19 in der Maschine vorgesehen. Der Schrittmotor ist elektromagnetisch und weist ein Zahnrad 2o auf, von dem die Schrittbewegungen für die Bewegungsübertragungseinrichtung 19 abgenommen werden. Letztere besteht aus einer

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Verzahnung und aus einer speziellen Kuppelstange 21, die an ihren beiden Enden mit jeweils einem Langloch 22, 23 versehen ist_r in das ein Kurbelzapfen 24 bzw. ein Achsenende 25 eingesetzt ist. Dieser Zapfen bzw. das Wellenende werden gegen das eine Ende ihres Langlochs mit Hilfe von Federn 26, 27 gehalten. Die Kuppelstange 21 kann sowohl Druck- als auch Zugbewegungen übertragen. Bei den Druckbewegungen wird die Feder 26, bei den Zugbewegungen die Feder 27 gespannt. Die Federn weisen eine Anfangsspannung und eine Steifheit auf, die die Übertragung von Schrittbewegungen auf das Glied 9 ohne jede merkbare Abweichung bei den Bewegungen erlaubt. Wenn andererseits das Glied 9 einer von außen wirkenden Kraft ausgesetzt ist (beispielsweise wenn der Vorschub blockiert wird), wird jede so erzeugte Bewegung nicht auf den Schrittmotor übertragen werden, der sonst außer Phase kommen würde, sondern in der betreffenden Feder 26 bzw. 27 aufgefangen. Der Schrittmotor bringt somit der Bewegung einen größeren Widerstand entgegen als die in Rede stehende Feder, was bedeutet, daß der Schrittmotor in der bestimmten Position verbleibt, während sich die Feder bewegt. Sobald die von außen wirkende Kraft nachläßt oder der Schrittmotor in eine andere Position geschaltet wird, nimmt die Feder ihre frühere Position ein. Das Schalten des Schrittmotors folgt digitalen Impulsen, die in einer elektronischen Einheit der Nähmaschine erzeugt werden. Wenn der Motor durch die Wirkung der äußeren Kräfte in eine beliebige Position gesetzt werden könnte, würde die Steuerungsmöglichkeit über seine Funktion verloren gehen, d.h. es würde dann nicht mehr möglich sein, die Anfangsposition des Motors konstant zu halten.

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Eine genau bestimmte Anfangsposition (Nullposition) des Schrittmotors ist jedoch von größter Bedeutung für seine Funktionstüchtigkeit als Steuerungseinrichtung für die Verstellung der Position des Glieds 9, die, wie bereits erwähnt, durch digitale Signale bestimmt wird. In Fällen, in denen der Arbeitsbereich des Motors innerhalb einer Umdrehung seiner Achse liegt, besteht die Möglichkeit, einen mechanischen Stillstand an dem einen Ende des Arbeitsbereichs einzurichten, so daß eine bestimmte, wohl definierte Position gebildet wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein solcher Stillstand an einem Ende durch eine Nase 28 erzeugt, die in den Halter 29 des Schrittmotors hineinragt und mit dem Zahnradsektor 3o im Zahnradantrieb zwischen Motor und Zahnstange zusammenwirkt. In dieser Position, die die Endposition darstellt, findet die Verstellung des Motors statt, so daß die elektronische Einrichtung eine Anzahl von digitalen Impulsen aussendet, die den Motor veranlassen, in seine Stopstellung zu schalten; nach einer solchen Serie von Impulsen ist der Motor kalibriert, d.h. er ist in seine Anfangsposition geschaltet. Wenn die Elektronikeinheit danach einen bestimmten digitalen Code aussendet, spricht der Motor in der Weise darauf an, daß er eine korrespondierende Anzahl von Schaltschritten von der Anfangsposition aus durchführt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Arbeitsbewegung des Schrittmotors aus einer Anzahl von Stufen von bestimmter Größe besteht. Dies würde zu einer näherungsweisen Verstellung des angetriebenen Elements führen, wenn der Schrittmotor nicht durch eine Anordnung für die Feineinstellung des

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Elements unterstützt würde. Solch eine Anordnung ist in Fig. 4 schematisch gezeigt. Der Stator des Motors ist in Form von zwei hufeisenförmigen Elektromagneten 21, 23 gezeigt. Die Pole 33, 34 bilden gemeinsam den Nordpol, während die Pole 35, 36 gemeinsam den Südpol bilden. Durch Veränderung der Ströme zu den Elektromagneten, kann der Nordpol bzw. der Südpol gegenüber einem der Pole 33, 34 bzw. 35, 36 versetzt werden. Die Einrichtung für die Veränderung der Ströme besteht in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Paar von Regelwiderständen 37, 38. Wenn der Strom zu einem Elektromagneten ansteigt, wird der Strom zu dem anderen verringert. Eine Veränderung in der Position der Pole des Stators erzeugt eine entsprechende Veränderung der Endstellung des Rotors 39. Während des Betriebs kann die Stellung des Rotors vom Pol 33 zum Pol 34 und umgekehrt nur durch eine Veränderung der Ströme zu den Elektromagneten 31, 32 verändert werden. Diese Steuereinrichtung wird für die Feineinstellung des Glieds 9, insbesondere im Bereich um den Nullvorschub verwendet. Es ist auch durch diese Einrichtung möglich, den Vorschub manuell einzustellen, z.B. durch die mechanische Kupplung des Regelwiderstandes mit einem Handrad auf der Vorderseite der Maschine.

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Leerseite

Claims

PATENTANWALT

DIPL.-ING. A. BÄRNREUTHER

PATENTANWALT DIPL.-ING. A. BÄRNREUTHER D-8000 MÜNCHEN

D-8000 MÜNCHEN 15 POSTFACH (P. O. B.) 15 03 08

MÜNCHEN 2,

KAISER-LUDWIG-PLATZ 6 TELEFON (0 89)53 0211

TELEGRAMM: PATMARKLAW MUENCHEN

TELEX: 5 24 303 XPERT-D

IHR ZEICHEN: MEINZEICHEN;HUSq 1/78 P

datum: 17. Mai 1978

HUSQUARNA AB. Jönköping/Schweden

Nähmaschine

Patentansprüche

1. Nähmaschine, die durch elektrische Signale beeinflußte Steuerelemente zum Verstellen eines Glieds in der Antriebseinrichtung für den Stoffvorschub und/oder zur Erzeugung von Schwingbewegungen der Nadelstange in seitlicher Richtung umfaßt/ dadurch gekannzeichnet, daß jedes Steuerelement aus einer Schrittmotorantriebseinheit (18, 19) besteht, die einen Schrittmotor (18), der an die elektronischen Musterdatenkreise in der Maschine angeschlossen ist; eine Einstelleinrichtung (28, 3o) für

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POSTSCHECK: MÜNCHEN 275450-805 · BANK: DRESDNER BANK MÜNCHEN. KTO.-NR. 4 814 666

ORIGINAL INSPEC

die Kalibrierung des Schrittmotors (18) in einer bestimmten Anfangsposition in Form eines mechanischen Stoppers (Nase 28) und eines Anschlags (Zahnradsektor 3o), die auf einem unbeweglichen Teil (29) bzw. auf einem beweglichen Teil (2o) in der Schrittmotorantriebseinrichtung angeordnet sind; sowie einen Vorschubschrittschaltkreis in den Musterdatenkreisen aufweist, wobei die von diesen Musterdatenkreisen ausgesandten Signale den Motor schrittweise zu dem Stopper hin schalten, wo er gestoppt wird.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Stopper in" mindestens einer Endposition des Arbeitsbereichs des Motors liegt.

3. Nähmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Stopper bezüglich des Anschlags (Zahnradsektor 3o) einstellbar ist.

4. Nähmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der mechanische Stopper in der Endposition des Arbeitsbereichs des Motors liegt, von welcher Position aus das Schrittschalten beginnt.

5. Nähmaschine nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Stopper durch eine Nase (28), eine Zunge od. dgl. gebildet wird, die an einem Halter

(29) der Antriebseinrichtung sitzt, und daß der Anschlag aus

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einem auf der Schrittmotorachse angeordneten Winkelteil, einem Sektor (3o) od. dgl. besteht.

6. Nähmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kupplungseinrichtung (21, 24, 25), die eine Kuppelstange (21) mit elastischen Gliedern (26, 27) zwischen den Teilen der Kupplung zwischen dem Schrittmotor (18) und dem Glied (9) oder auch dem Nadelstangenmechanismus aufweist, die auf diese Weise durch die Kuppelstange (21) elastisch miteinander verbunden sind.

7. Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelstange (21) sowohl Zug- als auch Druckbewegungen vom Schrittmotor (18) auf das Glied (9) oder auch auf den Nadelstangenmechanismus übertragen kann.

8. Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Glieder (Federn 26, 27) eine Vorspannung aufweisen und eine Kraft zwischen den in der Kupplungseinrichtung zusammengefaßten Teilen ausüben, die größer ist als die Kraft, die zum Einstellen des Glieds (9) oder auch des Nadelstangenmechanismus erforderlich ist.

9. Nähmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Vorspannung erzeugte Kraft kleiner ist als die im Motor erzeugte Haltekraft.

1o. Nähmaschine nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzahnung (2o) in der Schritt-

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motorantriebseinrichtung (18, 19) vorgesehen ist, die die Schrittbewegung vom Motor (18) auf die Kupplungsanordnung (Kuppelstange 21) überträgt.

11. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Statorpol des Schrittmotors (18) aus zwei individuell magnetisierbaren Subpolen (33, 34) und einer Stromverteilungseinrichtung (37, 38) für die Elektromagneten (31, 32) des Motors besteht, dessen Subpole dementsprechende, voneinander differierende, Magnetisierungsgrade mit gleichzeitiger Verschiebung der erhaltenen Polstärke (Haltekraft) vom Zentrum des Pols zu dem einen oder anderen der Subpole hin erhalten.

12. Nähmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromverteilungseinrichtung aus zwei Regelwiderständen (37, 38) besteht, die mechanisch so gekuppelt sind, daß beim Einstellungsvorgang einer von ihnen zunimmt, während der andere abnimmt,und daß jeder getrennt in Reihe zu den Windungen des korrespondierenden Elektromagneten geschaltet ist.

13. Nähmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelwiderstände (37, 38) mittels einer Achse, die ein Handrad aufweist, mechanisch zusammengekuppelt sind.

14. Nähmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die stabile Endposition des Motors mit der erhaltenen Polstärke in jedem Statorpol zusammenfällt.

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