DE2821552C2 - Elektronische Nähmaschine - Google Patents

Description

(a) 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 entsprechende, voneinander differierende Magnetisierungsgrade mit gleichzeitiger Verschiebung der erhaltenen Polstärke (Haltekraft) vom Zentrum des Pols zu dem einen oder anderen der Subpole hin aufweisen, und daß

(b) die Schrittmotorantriebseinheit außerdem aufweist:

(bl) eine Einstelleinrichtung (28,30) für die Kalibrierung des Schrittmotors (18) in einer bestimmten Anfangsposition in Form eines in mindestens einer Endposition des Arbeitsbereiches des Schrittmotors (18) liegenden und auf einem unbeweglichen Teil \29) angebrachten mechanischen Stoppers (28) und eines auf einem beweglichen Teil (20) angeordnet Anschlags (30) und

(b2) einen Vorschub-Schrittschaltkreis in den Musterdatenkreis, wobei die von diesen Musterdatenkreisen ausgesandten Signale den Schrittmotor (18) schrittweise zum Stopper (28) hinschalten, um diesen dort anzuhalten.

2. Nähmaschine nach Anspruch !,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.

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Die Erfindung betrifft eine elektronische Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche elektronische Nähmaschine ist durch die ältere Patentanmeldung P 27 02 488.0, die als DE-OS 02 488 nachveröffentlicht wurde, bekannt. Wie jedoch bei den dort verwendeten Schrittmotorantrieben Stellungsfehler vermieden werden können, kann aus dieser Druckschrift nicht entnommen werden.

Aus der DE-OS 25 00 234 ist eine Zierstichnähmaschine bekannt, die eine Stellungsfühleinrichtung besitzt, welche von einem elektrischen Reversiermotor zur Abgabe von Steillingssignalen angetrieben ist, die wieder- b5 um /ur vorhandenen Stellung des Stoffvorschubes bzw. der Nadelstange in einer bestimmten Beziehung stehen. Bei dieser bekannten Zierstichnähmaschine werden Mustersignale und Stellungssignale in einer Vergleicherschaltung miteinander verglichen, und es wird ein Fehlersignal erzeugt, das die Größe und die Richtung des Stellungsfehlers zwischen der vorhandenen und der erforderlichen Stellung von Stoffvorschub bzw. Nadelstange angibt Eine Korrekturschaltung erregt dann den Reversiermotor um einen Betrag und in einer Richtung, damit dieser Stellungsfehler verringert wird. Da:- Problem der Stellungsfehler von Stoffvorschub bzw. Nadelstange wird daher durch ein verhältnismäßig aufwendiges Korrektursystem auszugleichen versucht.

Zum Einstellen eines Schrittmotors einer Nähmaschine in seine Ausgangsstellung ist es bereits bekannt, auf der Schrittmotorwelle eine Sektorscheibe anzuordnen, deren Kante das binäre Ausgangssignal eines Photodetektors umschaltet, wenn der Schrittmotor die Mitte seines Bewegungsbereiches überquert (DE-OS 25 33 595). Der Wechsel des Detektorsignais dient als Steuerbefehl zum Anhalten des Motors. Diese bekannte Konstruktion erfordert aber eine genaue mechanische justierung der Sektorscheibe und außerdem ist eine gesonderte Steuerschaltung zur Richtungsumkehr des Motors erforderlich der ungewollt über die richtige Nullstellung hinauslaufen kann. Die bekannte Steuereinrichtung kann auch nicht so einfach auf ungewollte, etwa durch Fehlsteuerung oder durch äußere Stöße hervorgerufene Verstellbewegungen des Schrittmotors während des Nähbetriebes reagieren, wie es u. U. wünschenswert wäre.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Nähmaschine mit einem digital gesteuerten Schrittmotor zur Erzeugung von Einzeibewegungen bei den stichbildenden Elementen zu schaffen, bei der die Anfangsposition des Schrittmotors mechanisch auf äußerst einfache und genaue Weise festgelegt werden kann, wobei der Schrittmotor in der Anfangsposition so einstellbar ist, daß die Anfangsposition mit dem Ausgangspunkt der Schrittsi'haltungen zusammenfällt

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer gattungsgemäßen Nähmaschine durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches.

Bei der erfindungsgemäßen Nähmaschine ist vorteilhaft, daß die Anfangsposition durch mechanische Mittel exakt festgelegt ist. Der Motor wird dann auf diese Anfangsposition kalibriert, in der Weise, daß die mechanisch festgelegte Anfangsposition der Nullposition in der Schrittschaltung des Motors entspricht. Nach dieser Kalibrierung kann dann der Motor auf eine gewünschte Position eingestellt werden, da die Ausgangsposition exakt festgelegt ist.

Aus der Druckschrift ETZ-B, H12,1972, Bd. 24. Seiten 290 bis 294 ist es bekannt, daß bei Schrittmotoren durch Ändern der Erregerströme der Statorwicklungen jede gewünschte Winkelstellung erreicht und eine Feinpositionierung durchgeführt werden kann. Insofern wird für diese prinzipielle Möglichkeit der Einstellung beliebiger, gewünschter Winkellagen von Schrittmotoren auch kein Einzelmerkmalschutz begehrt.

Aus der DE-OS 25 28 IiO ist eine Nähmaschine bekannt, die einen mechanischen Anschlag zum Stoppen der Antriebswelle der Maschine aufweist, wenn die Nadel in ihrer oberen Endposition ist. Somit wird hinsichtlich der Verwendung eines mechanischen Anschlages als Stoppeinrichtung (Stopper) ebenfalls kein Ein/elmcrkmnlschutz begehrt.

Wenn der Schrittmotor in der oben beschriebenen Weise kalibriert ist, kann es dennoch vorkommen, dall

der Rotor des Schrittmotors durch von außen einwirkende Kräfte aus seiner korrekten Position gebracht wird. Man sollte daher versuchen, das Einwirken äußerer Kräfte, die eine bestimmte Größe übersteigen, auf den Rotor des Motors zu verhindern. Eine in dieser Hinsicht vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Nähmaschine ist in Anspruch 2 gekennzeichnet Durch diese Art der Kupplung wird einerseits eine gute Bewegungsübertragung vom Motor zu den angetriebenen Elementen gewährleistet und andererseits werden durch die elastischen Glieder zwischen dem Motor und dem angetriebenen Element die äußeren Kräfte, gegen die der Motor geschützt werden soll, absorbiert

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

F i g. 1 die Rückansicht einer Nähmaschine, bei der die Rückwand entfernt und bestimmte Teile weggelassen worden sind;

F i g. 2 einen Aufriß der Schrittmotorantriebseinrichtung einer Nähmaschine;

Fig.3 eine Seitenansicht der Einrichtung nach F i g. 2: und

Fig.4 einen vereinfachten Verdrahtungsplan des Schrittmotors in der Einrichtung gemäß F i g. 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 Antriebseiemente; 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 10 auf der Oberannachse 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 Obprarmachse, das eine Aufwärtsbewegung erzeugt zustandegebracht. Die Antriebselemente 10,14 wirken einzeln und die Rückhohlbewegungen werden mit Hilfe von Federn 15,16 bewirbt

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 "9 in der Maschine vorgesehen. Der Schrittmotor ist elektromagnetisch und weist ein Zahnrad 20 auf, von dem die Schrittbewegungen für die Bewegungsübertragungseinrichtung 19 abgenommen werden. Letztere besteht aus einer Verzahnung und aus einer speziellen Kuppelstange 21, die an ihren beiden Enden mit jeweils einem Langloch 22,23 versehen ist, 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 77 gespannt. Die Federn weisen eine Anfangsspannung und eine Steilheit auf, die die Übertragung von Schrittbewe^ Jngen auf das Glied 9 ohne jede merkbare Abweichung bei den Bewegungen er laubt 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 Feder 2β bzw. 27 aufgefangen. Der Schrittmotor bringt somit der Bewegung einen größeren Widerstand entgegen als die Feder 26 bzw. 27, was bedeutet daß der Schrittmotor in der bestimmten Position verbleibt, während sich

ίο 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 Nähma- schine 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 Mo tors konstant zu halten.

Eine genau bestimmte Anfangspositiun 'Nul'position} 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, woh! definierte Position gebildet wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein solcher Stillstand an einem Ende durch einen Stopper 28 erzeugt der in den Halter 29 des Schrittmotors hineinragt und mit dem Zahnradsektor 30 im Zahnradantrieb zwi sehen 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 aussende'., die den Motor veranlassen, in seine Stoppstellung zu schal ten; nach einer solchen Serie von Impulsen ist der Mo tor Kalibriert, d. h. er ist in seine Anfangsposition geschaltet Wenn die Elektronikeinheit danach einen bestimmten digitalen Code aussendet, spricht de.- 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 Elements unterstützt würde. Solch eine Anordnung ist in F i g. 4 schematisch gezeigt Der Stator des Motors ist in Form von zwei hufeisenförmige 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 ei- nem der Polt 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 Vefänderung 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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bO

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektronische Nähmaschine, mit durch elektrische Signale beeinflußten Steuerelementen zum Verstellen eines in einer Antriebseinrichtung für den Stoffvorschub vorgesehenen Gliedes und/oder zum Erzeugen von Schwingungsbewegungen einer Nadelstange in seitlicher Richtung, wobei jedes Steuerelement aus einer Schrittmotorantriebseinheit be- ίο steht, die einen an elektronische Musterdatenkreise in der Nähmaschine angeschlossenen Schrittmotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß