DE2846035C2 - Steueranordnung für den Stofftransporteur einer Nähmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Steueranordnung ist aus der DE-OS 26 49 923 bekannt.

In Nähmaschinen ergeben sich Schwierigkeiten bei nicht phasengerechten Bewegungen des Stofftransporteurs. So werden beispielsweise lockere Stiche gebildet, wenn der Transporteur den Stoff bereits verschiebt, &o bevor der Faden durch den Fadenzughebel vollständig festgezogen ist. Ferner kann die Nadel den Stoff beschädigen oder selbst brechen, wenn sie in den Stoff eindringt, bevor der Stofftransportvorgang vollständig beendet ist, was insbesondere beim Nähen von dickem Stoff auftritt. Die Schwierigkeiten beruhen bei Nähmaschinen, bei denen die Bewegung des Transporteurs und der oberen Hauptwelle durch eine auf der Transporteurwelle sitzende Steuerscheibe synchronisiert werden, z.T. auf deren Eigenschaften. Es ist auch schwierig, die Geschwindigkeit der Transporteurwelle mit mechanischen Mitteln zu verändern, die zudem zu Fehlern in der Übertragungsbewegung führen können. Auch unvermeidbare Verschleißerscheinungen haben unregelmäßige Muster zur Folge.

Bei der aus der DE-OS 26 49 9a bekannten elektronisch gesteuerten Nähmaschine werden Musterverzerrungen, die durch zu hohe Arbeitsgeschwindigkeiten der Maschine vor allem bei relativ komplizierten, aus vielen Stichen bestehenden Mustern verursacht werden können, durch Geschwindigkeitsbegrenzung in Abhängigkeit vom jeweiligen Muster vermieden. Bei einfachen Mustern wird eine höhere Maximaldrehzahl zugelassen als bei den komplizierten Mustern. Die jeweils zulässige Höchstdrehzahl wird aus dem Festwertspeicher in Form codierter Steuersignale gelesen, die einer Drehzahlbegrenzungsschaltung zugeführt werden. Aber auch bei dieser bekannten Steueranordnung besteht das Problem, daß die auf den Stofftransporteur von dem zugehörigen Servo- oder Impulsmotor übertragene Bewegung z. B. aufgrund von Fertigungsoder Montagetoleranzen nicht immer genau mit der Drehbewegung der Hauptwelle und somit der Nadelbewegung synchronisiert ist, so daß vor allem die Gefahr von Beschädigungen des Stoffes und der Nadel besteht, wenn diese sich bei Beginn oder vor Beendigung der Transporteurbewegung noch bzw. schon wieder im Stoff befindet.

An sich ist es in elektrischen Nähmaschinen bekannt (DE-OS 24 16 113), mit Hilfe eines auf der Hauptwelle angeordneten Impulsgebers eine Folge von Impulsen mit einer Frequenz zu erzeugen, die wesentlich größer ist als die Umlauffrequenz der Hauptwelle. Diese Impulsfolge dient im bekannten Fall aber als Tachosignal z. B. für die Drehzahlregelung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung anzugeben, dit e^:ne zeitlich genauer als bisher mit der Bewegung der Hauptwelle und damit der Nadel (und ggf. der unteren Fadengreiferwelle) abgestimmte Bewegung des Transporteurs ermöglicht und lockere Stiche sowie Beschädigungen des Stoffes und der Nadel aufgrund von Synchronisationsfehlern vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale.

Da die Antriebswelle des Transporteurs ohne mechanische Kupplung mit der oberen Hauptwelle (und der unteren Fadengreiferwelle) angetrieben wird, ist eine wesentlich genauere zeitliche Bewegungssynchronisation möglich als bei konventionellen Nähmaschinen. Durch die Beschränkung der Transporteurbewegung auf den Drehwinkelbereich der Hauptwelle, bei dem sich die Nadel mit Sicherheit oberhalb des Stoffes befindet, durch entsprechende Auswahl der abgezählten Impulse des gesonderten Impulsgenerators werden aber auch ähnliche Probleme bei elektronisch gesteuerten Nähmaschinen vermieden, Ein zusätzlicher Vorteil ist die Möglichkeit, die Nadelstange in ihrer höchsten Stellung zu halten, in der die Nadel einen Abstand über dem zu nähenden Stoff hat, bis der Transporteur den Stoff unter dem Drückerfuß um ein vorbestimmtes Stück weitertransportiert hat, so daß Sticksticne und andere Sonderstiche erzeugt werden können.

Gemäß Anspruch 2 besteht die Möglichkeit, den Zeitpunkt der Beendigung der Transporteurbewegung

je nach der Stoffdicke zu verschieben. Da bei dickerem Stoff die erläuterte Beschädigungsgefahr größer ist, ist es in diesem Fall zweckmäßig, die Transporteurbewegung früher zu beenden.

Der direkte Antrieb des Transporteurs durch den Impulsmotor gemäß Anspruch 3 vermeidet Fehler der Bewegungssynchronisation, wie sie infolge von mechanischen Toleranzen von Übertragungsgestängen auftreten könnten.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 Diagramme vorr Bewegungsabläufen wesentlicher Teile der Nähmaschine;

Fig.2 ein Blockschaltbild der hier beschriebenen Steueranordnung;

F i g. 3 die Darstellung einzelner Signale innerhalb der Steueranordnung der F i g. 2;

F i g. 4 einen erfindungsgemäß gesteuerten Transporteurmechanismus;

F i g. 5 eine zweite Ausführungsform des Transportmechanismus; und

F i g. 6 in schematischer Darstellung eine pe-ypektivische Gesamtansicht der Nähmaschine.

F i g. 1 zeigt ein Diagramm der Bewegungen verschiedener Teile der Nähmaschine. Das zu verändernde Stoffstück soll in horizontaler Richtung transportiert werden, sobald der Faden beim Punkt A durch den Fadenspannerhebel festgezogen wurde, und diese Transportbewegung soll beim Punkt B unmittelbar vor dem Augenblick beendet werden, indem die Nadel in den Stoff eindringt Ist der zu nähende Stoff besonders dick, so ist es wünschenswert, abhängig von der Dicke des Stoffes den Punkt Sin Richtung auf den Punkt Chin zu verschieben.

Bei bekannten Nähmaschinen beginnt der Horizontaltransport jedoch bereits bei dem Punkt D. Durch Einstellung der Horizontaltransportkurve auf die Verbindungslinie der Punkte A und C würde der Transportmechanismus ideal sowohl für dicke als auch für dünne Gewebe. Eine entsprechende Steigung der Kurve war bisher praktisch nicht zu erzielen. Durch Antrieb der Transporteurwelle mit einem gesonderten Motor unabhängig von der oberen Hauptwelle und von der Fadenfängerantriebswelle und durch Abstimmung der Winkelgeschwindigkeit der Transporteurwelle erhält man nun einen für jeden Stoff geeigneten Transporteurmechanismus, der die Mangel und Nachteile der bekannten Nähmaschinen vermeidet.

Gemäß Fig.2 steuert ein üblicher Schaltkreis 1, der einen Drehzahlsteller enthält, über eine zugehörige Steuerschaltung 2 den Elektromotor 3 zum Antrieb der oberen Hauptwelle der Nähmaschine. Auf der oberen Hauptwelle befindet sich ein Fühler 4, der sich mit der Hauptwelle dreht. Der Fühler 4 erzeugt immer dann ein binäres Impulssignal (vgl. Fig.3), wenn die obere Hauptwelle eine bestimmte Winkelstellung erreicht.

Durch manuelle Befehle einer Handsteuervorrichtung 14 sowie durch eine Musterwählvorrichtung 19, deren codierte Signale zum Lesen von gespeicherten Stichsteuerdaten verwendet werden, wird ein Mikroprozessor (CPU) 16 gesteuert, der seinerseits über die Steuerschaltung 2 den Elektromotor 3 der oberen Hauptwelle steuert. Ferner steuert der Mikroprozessor 16 über eine Steuerschaltung 20 einen Schritt- oder impulsmotor 21, der als gesonderter Antrieb der den Transporteur der Nähmaschine hin und her bewegenden Transporteurwelle dknt.

Die Stichsteuerdaten und weitere, zur Programmsteuerung dienende Daten sind in einem elektronischen Festwertspeicher (ROM) 15 enthalten, aus dem sie unter Steuerung des Mikroprozessors 16 gelesen werden, der die Daten verarbeitet und für die Durchführung vorgesehener Programme sorgt Ein zusätzlicher elektronischer Speicher (RAM) 17 mit wahlfreiem Zugriff, der Befehle von dem Mikroprozessor 16 empfängt, speichert die Daten des Festwertspeicher 15, ferner wettere Daten, die für die verschiedenen

ι» Operationsvorgänge erforderlich sind, und die Ergebnisse der Operationsvorgänge. Die Speicher 15 und 17 und der Mikroprozessor 16 bilden in an sich üblicher Weise einen Mikrocomputer, der hier von der erwähnten Handsteuervorrichtung 14, der ebenfalls von

is Hand betätigten Musterwählvorrichtung 19 sowie von dem auf der oberen Hauptwelle angeordneten Fühler 4 und von einem ebenfalls mit dieser gekuppelten Impulsgenerator 18 gesteuert wird.

Wie F i g. 3 zeigt, erzeugt der Fühler 4 je Umdrehung (2 π) der Hauptwelle ein binäres Impilssignal mit den Binärwerten H und L bei gleicher Hnlbperiode oder Impulsbreite. Der Impulsgenerator 18 erzeugt dagegen in derselben Zeit eine Vielzahl von Impulsen, welche die Impulse des Fühlers 4 in gleiche Teile unterteilen.

Bestimmte Impulse des Impulsgenerators 18 entsprechen zeitlich den Flanken der Impulse des Fühlers 4. Der Zeitpunkt 0 oder 2 π des Übergangs von L auf H und der Zeitpunkt π des Wechsels von H auf L entsprechen dem oberen Totpunkt der Nadelstange {Drehwinkel 0° der oberen Hauptwelle) bzw. dem unteren Totpunkt der Nadelstange (Drehwinkel 180° der Hauptwelle), die auch in F i g. 1 erkennbar sind.

Die Steuerschaltung 20 für den Impulsmotor 21 erhält von dem Mikroprozessor 16 in Abhängigkeit von codierten Signalen der Musterwählvorrichtung 19 und der Handsteuervorrichtung 14 Signale, durch die der Betrieb des Impulsmotors 21 zum Antrieb der Transporteurwelle innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs der oberen Hauptwelle gesteuert wird. Mit der Musterwählvorrichtung werden Daten aus dem Festwert· peicher 15 gelesen, während mit der Handsteuervorrichtung 14 der Anfangspunkt A für den Horizontaltransport und sein Endpunkt B (vgl. Fig. 1 ■)· festgelegt wird. Der Winkelbereich der oberen Hauptwelie, in dem die Antriebssteuerung für den impulsmotor 21 vorgenommen wird, wird durch den Mikroprozessor 16 bestimmt, welcher die Binärwerte H und L der Impulse des Fühlers 4 feststellt und die in den (gleich langen) Zeitintervallen zwischen dem Wechsel L zu H und von H zu L erzeugten Impulse des Impulsgenerators 18 zählt. Die Antriebsgeschwindigkeit und der Antriebsweg der Transporteurwelle können durch die Gesamtzahl <?".r den Impulsmotor 2t steuernden Impulse bestimmt werden, die von seiner Steuerschaltung 20 aufgrund der einzelnen Impulse vom Impulsgenerator 18 erzeugt werden. Die Anzahl der dem Impulsmotor in der ausgewählten Zeit zugeleiteten Impulse wird von dem Mikroprozessor 16 entsprechend der Neigung der geradlinigen Verbindung der Punkte A und B der horizontalen Transportstrecke gemäß Fig. 1 bestimmt. In Fig.4 ist ein Transporteurmechanismus dargestellt, der von der hier beschriebenen Anordnung gesteuert wird. Der Transporteuer 22 selbst ist fest mit einem sich auf- und abbewegenden Basisteil 23 mittels

ö5 einer Schraube 24 verbunden. Ein U-förmiges Horizontalverschiebungsteil 25 nimmt das auf- und abgehende Basisteil 23 auf und ist mit einer Zahnstange 26 auf seiner Unterseite versehen. Die Zahnstange 26 steht im

Eingriff mit einem Ritzel 28, das auf der hin und her schwingenden Transporteurwelle 27 befestigt ist, so daß das Verschiebungsteil 25 in der F i g. 4 nach links bzw. rechts verschoben wird, wenn sich die Welle 27 bewegt. Das Basisieil 23 kann sich innerhalb des Horizontal- Ver-Schiebungsteils 25 auf- und abbewegen. Eine Stützplatte 29 schließt zwischen sich und der Unterseite des Basisteils 23 eine nockenartige Steuerscheibe 31 ein, die auf einer synchron mit der oberen Hauptwelle umlaufenden Welle 30 zum Steuern der Auf- und Abbewegung des Transporteurs 22 befestigt ist. Das Basisteil 23 wird von der annähernd dreieckförmigen Steuerscheibe 31 auf- und abbewegt. Die Transporteuerwelle 27 wird durch den Impulsmotor 21 (Fig. 2) in ihre Schwingbewegung versetzt. F i g. 4 zeigt außerdem eine Nadelstange 32 mit der Nadel an ihrem unteren Ende und einen an einer Stange 33 sitzenden Presserfuß, der mit dem Transporteur 22 zusammenarbeitet.

Eine andere Ausführungsform des Trnnsnorteurmechanismus ist in Fig.5 dargestellt. Hier wird der Transporteuer 22 unmittelbar mittels (nicht gezeigter) impulsgesteuerter Motore angetrieben. Der Transporteur 22 ist mit einer Schraube 24 mit einer horizontal bewegten Basis 34 verbunden. Ein L-förmiges Element 36 ist in einer U-förmigen Führung 38 so geführt, daß es sich auf- und abverschieben kann. Die Basis 34 hat eine Zahnstange 35, in die ein Ritzel 40 eingreift, das von dem einen der impulsgesteuerten Motort (nicht gezeigt) über durch einen Zahnriemen 43 verbundene Zahnscheiben 41, 42 angetrieben wird, wodurch die Basis 34 jo sich nach rechts und links verschieben kann, wenn das Ritzel 40 hin und her gedreht wird. Auch das L-förmige Element 36 ist mit einer seitlichen Zahnstange 37 ausgerüstet, in die ein Ritzel 39 eines zweiten impulsgesteuerten Motors (nicht gezeigt) eingreift. wodurch das Element 36 in seiner Führung 38 auf- und abverschnben wird, wenn das Ritzel 39 vom Motor angetrieben wird. Durch kombinierte und gesteuerte Drehbewegungen der Ritzel 39 und 40 läßt sich somit der Transporteur 22 auf beliebige Weise steuern und -»ο damit der zu nähende Stoff in der gewünschten Weise transportieren.

F i g. 6 zeit;', schematisch eine Nähmaschine, die einen Transporteuermechanismus entsprechend der Darstellung der Fig.4 enthält. Das Maschinengehäuse 44 enthält die obere Hauptwelle 45, auf der der Fühler 4 sitzt, der je Umdrehung der oberen Hauptwelle in der schon beschriebenen Weise einen Impuls erzeugt. Der Impulsgenerator 18 (Fig.2) sitzt ebenfalls auf der oberen Hauptwelle 45. Der (als Servomotor arbeitende) Impulsmotor 21, von dem die den Transporteur 22 in einer horizontalen Ebene hin und her bewegende Transporteurwelle 27 angetrieben wird, ist mit dieser in der dargestellten Weise über ein Schwenkhebelgestänge 46 verbunden. Da unter den Transporteur 22 noch der Mechanismus gemäß Fi g. 4 eingesetzt ist, wird der Transporteur 22 in zeitlicher Beziehung zum Umlauf der oberen Hauptwelle 45 über die Steuerscheibe 31 auch auf- und abbewegt. Mit einer Übertragungsstange 49 ist ein weiterer lmpuslmotor 48 verbunden. Die Übertragungsstange greift mit ihrem zweiten Ende an einer Halterung für die Nadelstange 32 an, die in dieser Halterung vertikal verschiebbar geführt ist. Die Übertragungsstange 49 wird von dem Impulsmotor 48 seitwärts ausgelenkt, se daß auf diese Weise die Nadel gegenüber dem Vorschubweg des zu nähenden Stoffes seitlich ausgelenkt werden kann. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 kann die obere Welle stillgesetzt und die Nadelstange in ihrem oberen Totpunkt gehalten werden, während der Transporteur 22 den zu nähenden Stoff »erschiebt, wenn man bestimmte Muster oder außergewöhnliche Stiche erzeugen will. Ferner können beim Sticken die Transporteurwelle 27 und die sich auf- und abbewegende Welle in vorbestimmten Winkelstellungen stillgesetzt werden, so daß dann der Transporteur 22 unterhalb der (nicht gezeigten) Stichplatte ruht. Im übrigen ist es möglich, durch schnelle Bewegung des Transporteurs 22 den zu nähenden Stoff zuverlässig innerhalb der verfügbaren Zeitspanne während der Umdrehung der oberen Hauptwelle zu verschieben. Die hier beschriebenen Äusiühnings'ormen sind einfach und kompakt und benötigen keine mechanischen Mittel üblicher Art zum Ändern der Geschwindigkeit, so daß bei derartigen Mitteln durch Stellkräfte und Verschleiß bedingte Fehler entfallen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steueranordnung für den Stofftransporteur einer Nähmaschine, deren die Nadel auf- und abbewegende obere Hauptwelle von einem Elektromotor angetrieben wird, mit einem Fühler, der bei jeder Umdrehung der Hauptwelle ein binäres Impulssignal erzeugt, wenn die Hauptwelle eine bestimmte Winkelstellung erreicht, mit einem über eine Steuerschaltung gesteuerten !impulsmotor, der eine den Transporteur der Nähmaschine horizontal hin- und herbewegende Welle antreibt, mit einem elektronischen Festwertspeicher, aus; dem synchron mit dem Impulssignal des Fühlers von einer Musterwählvorrichtung die Steuerdaten für eines von mehreren wählbaren Mustern gelesen werden, und mit einem Mikroprozessor mit einem zusätzlichen Speicher zur vorübergehenden Aufnahme ausgewählter Steuerdaten aus dem Festwertspeicher, dadurch gekennzeichn et, daß ein impulsgenerator (18) vorgesehen ist, der während jeder Periode des binären Impulssignals des Fühlers (4) Impulse mit konstanter Folgefrequenz erzeugt, die wesentlich größer ist als die Umlauffrequenz der Hauptwelle, und daß der Mikroprozessor (16) den jeweiligen Binärwert des Impulssignals des Fühlers (4) feststellt, während jeder Periode dieses Impulssignals eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen des Impulsgenerators (18) entsprechend einem bestimmten Drehwinkelbenrch der Hauptwelle abzählt und bei Erreichen dieser Anzahl dfn Impulsmotor (21) über dessen Steuerschaltung (20) eine vorbestimmte Anzahl von Steuerimpulses zuführt, so daß die Bewegung des Transporteurs erst nach Festziehen des Fadens beginnt und vor Eindringen der Nadel in den Stoff beendet ist.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Mikroprozessor (16) eine Handsteuervorrichtung (14) angeschlossen ist, mit der der Winkelbereich der Hauptwelle (45), in dem der Impulsmotor (21) des Transporteurs .'22) angetrieben wird, einstellbar ist.

3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Welle (27) des Impulsmotors (21) angeordnetes oder von ihr über einen Zahnriemen (43) angetriebene Ritzel (28; 40) mit einer mit dem Transporteur (22) verbundenen Zahnstange (26; 35) kämmt.

50