DE2943664A1 - Elektronische naehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Nähmaschine und insbesondere auf eine Nähmaschine mit einer elektronischen Steuerung für die Stichbildungselemente, nämlich für die Querbewegungen der Nagelstange und für die in Längsrichtung gerichtete Bewegung der Vorschubeinrichtung, die den Stoff vorschiebt, auf dem der Stich ausgeführt wird.

Es sind elektronische Nähmaschinen bekannt, bei denen der Antrieb und die Steuerung der Querbewegungen der Nadelstange und der längsgerichteten Bewegung der Stoffvorschubeinrichtung über entsprechende Stellglieder erfolgt, die entsprechend vorgegebener Synchronisierzeitpunkte und vorgegebenen Positionszeiten bewegt werden. Haushalts-Nähmaschinen dieser Art speichern Informationen bezüglich der Positionen der Nadelstange und des Vorschubelementes oder Stoffschiebers in Form eines Digitalcodes in einem Festwertspeicher oder einer anderen Festspeichereinrichtung. Ein derartiger Speicher stellt lediglich eine Datenbank dar, die aufeinanderfolgend in üblicher Weise während der Durchführung eines vorgegebenen Nähprogramms ausgewertet wird, wobei mit dem ersten Stich eines ausgewählten Musters begonnen wird und die Daten bis zum letzten Stich des Musters hin ausgewertet werden, wobei diese Auswertung wiederholt erfolgt. Bekannte Nähmaschinen dieser Art weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie keine Verarbeitung der für diese Muster gespeicherten Daten ermöglichen, so dass sie keine betriebsmäßige Flexibilität bei der Anwendung dieser Daten aufweisen. So ist es beispielsweise nicht möglich, die Ausführung der gespeicherten Muster so zu ändern, dass einer der charakteristischen Parameter dieses Musters, wie z.B. die Überstichbreite, die Stichdichte, abwechselnde Stichmusterkombinationen oder ähnliches, geändert werden kann.

Mit dem Aufkommen von Mikrorechnern wurden Nähmaschinen vorgeschlagen, die durch derartige Mikrorechner gesteuert sind. Ein Beispiel für eine derartige, durch einen Mikrorechner gesteuerte Nähmaschine ist der deutschen Offenlegungsschrift 2 906 718 der gleichen Anmelderin zu entnehmen. Bei dieser Nähmaschine ist es möglich, die tatsächliche Ausführung der verschiedenen gespeicherten Muster in erheblichem Ausmaß nach Wunsch der Bedienungsperson zu ändern.

Bei diesen durch Mikrorechner gesteuerten Nähmaschinen, für die Beispiel in der vorstehend genannten Offenlegungsschrift gegeben ist, erfolgt die Positionssteuerung der Gleichspannungs-Stellglieder der Stichbildungselemente, nämlich der Nadelstange und des Stoffschiebers, über eine Analog-Schaltungsschleife und die von dem Mikrorechner gelieferten digitalen Befehle zur Erreichung der für die Stellglieder der Maschine gewünschten Position werden mit Hilfe geeigneter Digital-/Analogwandler in entsprechende Analogsignale umgewandelt, die dem Mikrorechner nachgeschaltet sind. Die Positionssteuerung in dieser Analog-Schaltungsschleife erfolgt daher durch die Verarbeitung derartiger Analogsignale, weil der Analog-Positionswandler, im allgemeinen ein Potentiometer, eine Spannung erzeugt, die proportional zur tatsächlichen Position des gesteuerten Stichbildungselementes ist, und diese Spannung wird zurückgeführt und mit dem Steuerspannungssignal verglichen. Die zum Positionsfehler proportionale Spannung steuert über einen geeigneten Leistungsverstärker die Bewegung des Stellgliedes in einem derartigen Sinn und in einer derartigen Richtung, dass dieser Positionsfehler auf Null verringert wird. In dieser für die Positionssteuerung dienende Analog-Schaltungsschleife ist aus der Schaltungsschleife eigenen dynamischen Gründen (die erforderlichen Positionierzeiten liegen in der Größenordnung von 15 bis 20 ms und sind daher mit den Zeitkonstanten der Stellglieder vergleichbar) eine innere Schleife eingesetzt, die eine tachymetrische oder Geschwindigkeitsschleife ist. Das Geschwindigkeitssignal, das der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit der Stellglieder entspricht, wird jedoch aus naheliegenden Kostengründen nicht durch einen getrennten Wandler erzeugt, sondern als zeitliche Änderung des Positionssignals. Ein Differenzierelement erzeugt eine Spannung, die proportional zum Differential oder zur Ableitung der Position und damit proportional zur Geschwindigkeit ist. Der oben erwähnte Positionsfehler wird daher nicht direkt an den Leistungsantrieb der Stellglieder geführt, sondern er wird mit dem Geschwindigkeitssignal verglichen, und das resultierende Vergleichssignal steuert seinerseits die Leistungsverstärker der Stellglieder an. Diese Analog-Ausführungsform der Steuerschaltung weist damit zwei Regelkreise auf, die ineinander verschachtelt sind, wobei einer dieser Regelkreise der Position zugeordnet ist, während der andere der Geschwindigkeit der Stellglieder zugeordnet ist, so dass es möglich ist, das Problem der Positionierung der Maschine unter den gewünschten dynamischen Bedingungen zu lösen. Diese Analoglösung, die im

Hinblick auf die vorstehenden Probleme relativ befriedigende Eigenschaften aufweist, weist jedoch bestimmte Nachteile auf. Diese Nachteile ergeben sich aus dem Analog-Aufbau der Schaltung und beruhen im wesentlichen auf der Stabilität, der Zuverlässigkeit, der Überprüfbarkeit und den Wartungseigenschaften der Schaltung. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass aufgrund der technologischen Entwicklung hinsichtlich der Digitalisierung von Steuerungen eine Analog-Steuerschleife der beschriebenen Art sicherlich nicht eine optimale Lösung darstellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Nähmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die die angegebenen Nachteile der Analog-Ausführung der Positions-Steuerschleife der Stellglieder der Stichbildungselemente beseitigt.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer elektronischen Nähmaschine mit einer Nadelstangeneinrichtung zur Erzielung der Querverstellung der Nadel gegenüber der Vorschubrichtung des Stoffes in der Nähmaschine, mit einer Vorschubeinrichtung zur zyklischen Bewegung des Stoffes in Vorschubrichtung, mit Stellgliedern zur Regelung der Querverstellung der Nadelstangeneinrichtung und der Bewegung der Vorschubeinrichtung in Abhängigkeit von Steuersignalen, mit ersten Einrichtungen zur Erzeugung von Positionssteuersignalen für die Stellglieder, wobei diese ersten Einrichtungen betriebsmäßig mit zumindest einem der Stellglieder über eine Positionssteuerschaltung verbunden sind, die die Steuersignale erzeugt, um eine steuerbare Regelung der Position der Nadelstangeneinrichtung und/oder der Vorschubeinrichtung zu erzielen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Positionssteuerschaltung eine Wandlereinrichtung für die Position der Stellglieder und/oder des gesteuerten Elementes aufweist, dass die Wandlereinrichtung an ihren Ausgängen Signale erzeugt, die direkt oder indirekt in ihrem Digitalwert mit den Positionssteuersignalen für die Stellglieder vergleichbar sind, damit diese Steuersignale den Stellgliedern zugeführt werden, und dass der Vergleich zwischen den Signalen in ihrem Digitalwert in Mikroprozessoreinrichtungen erfolgt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße elektronische Nähmaschine beseitigt die Nachteile bekannter Analog-Positionssteuerschaltungen und ergibt eine verbesserte Stabilität und Zuverlässigkeit, wobei die Wirkungsweise der Positionssteuerschaltungen leicht überprüfbar ist und diese Schaltungen leicht gewartet werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung darggestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der elektronischen Nähmaschine, aus der die bevorzugte Anordnung bestimmter Bauteile erkennbar ist,

Fig. 2 und 3 zwei schematische Schnittansichten entlang der Ebenen II-II bzw. III-III bestimmter Teile der Maschine nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des elektronischen Steuersystems der Nähmaschine,

Fig. 4A und 4B zwei teilweise in Form von Blockschaltbildern gezeichnete Schaltbilder von zwei verschiedenen Ausführungsformen eines Wandlerbockes des Schaltbildes nach Fig. 4,

Fig. 4C eine schematische perspektivische Ansicht eines Elementes, das einen Teil des Wandlerblockes nach Fig. 4 B bildet,

Fig. 4D eine schematische Ansicht eines Teils des Elementes nach Fig. 4C,

Fig. 4E und 4F einige Schwingungsformen, die in dem Wandlerblock nach Fig. 4B auftreten und die zu dessen Erläuterung dienen,

Fig. 5A, 5B und 5C zusammen ein teilweise in Blockschaltbildform dargestelltes Schaltbild einer Ausführungsform des Blockschaltbildes nach Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Tastatur der elektronischen Nähmaschine,

Fig. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F und 7G logische Flussdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Mikroprozessoren in der Ausführungsform der Positionssteuerschleife des Schaltbildes nach Fig. 5A,

Fig. 8A und 8B ein teilweise in Blockschaltbildform gezeichnetes Schaltbild einer anderen Ausführungsform des Steuersystems der Nähmaschine,

Fig. 9A und 9B logische Flussdiagramme zur Erläuterung der Betriebsweise des Mikroprozessors in der Positionssteuerschleife des Schaltbildes nach den Fig. 8A und 8B,

Fig. 10 eine Darstellung, die zur Erläuterung der Synchronisation des Steuersystems der Nähmaschine dient.

In den Zeichnungen und insbesondere in der Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Nähmaschine dargestellt, die allgemein mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Diese Nähmaschine weist einen Aufbau auf, der vorzugsweise aus einem üblichen Nähmaschinenbett 112, einer üblichen Säule 114 und einem üblichen Arm 116 gebildet ist, der sich über dem Nähmaschinenbett 112 erstreckt und in einem üblichen Kopf 118 endet, in dem eine übliche Art einer Nadelstange 120 angeordnet ist, die in einer Führungsschwinge 122 oder einer anderen Befestigung gehaltert ist. Diese Führungsschwinge 122 ist am Ende des Arms 116 und in dem Kopf 118 derart befestigt, dass die Querbewegungen (entlang der X-Achse) in Abhängigkeit von Steuerbewegungen eines elektromechanischen Stellgliedes 124 ausführt, das in irgendeiner bekannten Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise in Form eines Dreh-Stellgliedes, insbesondere in Form eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotors, oder das die Form eines Linear-Stellgliedes aufweisen kann. Wie dies weiter unten ausführliche erläutert wird, ist das elektromechanische Stellglied 124 über eine Verbindungsleitung 600 mit einem Block 126 verbunden, der die elektrische Steuereinrichtung bildet, die in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet wird. Das Stellglied wird daher durch Steuersignale angesteuert und es steuert über eine kinematische Kette, die ausführlich anhand der Fig. 2 erläutert wird, die Querbewegungen oder den Seitenausschlag der Nadelstange 120. Vorzugsweise kann eine Tastatur 128, die weiter unten ausführlicher erläutert wird und die betriebsmäßig mit dem elektronischen Steuerblock 126 verbunden ist, durch den Benutzer der Nähmaschine so betätigt werden, dass ein vorgegebenes Muster ausgewählt wird oder eine Abänderung dieses Musters hervorgerufen wird. Diese Tastatur 128 ist vorzugsweise auf der Säule 114 der Nähmaschine 100 angeordnet, so dass sie bequem für den Benutzer zugänglich ist, obwohl die Tastatur 128 auch gegebenen falls getrennt von der Nähmaschine 100 aufgebaut sein könnte, wenn dies erwünscht ist. In diesem Fall ist die Tastatur elektronisch mit dem elektronischen Steuerblock 126 beispielsweise über ein Kabel verbunden. Dieser elektronische Steuerblock 126, der weiter unten ausführlicher erläutert wird, ist weiterhin betriebsmäßig über eine Verbindungsleitung 601 mit einem elektromechanischen Stellglied 130 verbunden, das ebenfalls vom Linear- oder Drehbewegungs-Typ sein kann und das beispielsweise durch einen in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotor gebildet sein kann. Dieses Stellglied 130 ist über eine kinematische Kette, die weiter unten anhand der Fig. 3 ausführlicher beschrieben wird, mit einem allgemein bekannten Element 131 verbunden, das mit einem Teil 602 einer bekannten Vorschub- oder Stichvorschublängen-Regelbaugruppe 132 verbunden ist, um die Stichlänge bzw. die Bewegungsstrecke (entlang der Z-Achse) eines bekannten Stoffschiebers 603 zu steuern. Die Nähmaschine 100 weist weiterhin ein bekanntes Schwungrad 104 auf, das an einem Ende einer Hauptwelle 106 befestigt ist, die sich mit dem Schwungrad 104 dreht, wenn dieses durch einen (nicht gezeigten) Hauptmotor der Nähmaschine 100 angetrieben wird. Die Hauptwelle 106 und der Hauptmotor steuert die Hin- und Herbewegung (entlang der Y-Achse) der Nadel 108 für das übliche Nähen des Stoffes, der mit Hilfe des Stoffschiebers 603 bewegt wird, der durch die Vorschubbaugruppe 132 angetrieben wird, die zusätzlich zu der Hin- und Herbewegung entlang der Z-Achse in bekannter Weise gleichzeitig eine Hin- und Herbewegung entlang der Y-Achse ausführt. Diese Vorschubbaugruppe 132 wird durch eine Welle 133 angetrieben, die ihrerseits ausgehend von der Welle 106 über einen Riemen 604 angetrieben wird.

Mit der Hauptwelle 106 ist eine Signalgeneratorbaugruppe verbunden, die durch die Bezugsziffern 134, 136, 138 und 140 bezeichnet ist und die Synchronisationssignale erzeugt, die weiter unten ausführlich erläutert werden, wobei diese Synchronisationssignale über Leitungen 605 und 606 an den elektronischen Steuerblock 126 geliefert werden und die Position der Anfangsbewegung des Stellgliedes 124, das den Seitenausschlag der Nadel und damit die Position des Stiches steuert, sowie die Position der Anfangsbewegung des Stellgliedes 130 herstellt, das den Vorschub des Stoffes steuert. Diese Synchronisationssignale an den Leitungen 605 und 606 werden vorzugsweise mit Hilfe eines Systems erzeugt, das zwei bewegliche Magneten 134 und 136 und zwei Hall-Effektmessfühler 138 und 140 einschließt, die stationär sind. Die beiden beweglichen Magnete 134 und 136 sind an einer Scheibe 607 aus nichtmagnetischem Material befestigt, die sich synchron mit der Hauptwelle 106 der Nähmaschine dreht.

Wie dies aus Fig. 10 zu erkennen ist, beträgt der bevorzugte Winkel zwischen den festen Messfühlern 138 und 140 ungefähr 175° und die bevorzugten Winkelpositionen während der Drehung der Hauptwelle 106, zu denen die beiden Synchronisationssignale an den Leitungen 605 und 606 erzeugt werden, sind graphisch in dieser Fig. 10 gezeigt. Die erste Position ist die Position der Anfangsbewegung des Stellgliedes 124, das den Seitenausschlag der Nadel regelt, während die zweite Position die Position der Anfangsbewegung des Stellgliedes 130 ist, das den Stoffvorschub regelt, wobei diese zweite Position vorzugsweise eine Verzögerung oder Nacheilung von ungefähr 175° gegenüber der ersten Position während der Drehung der Hauptwelle 106 aufweist. Daher stellt Fig. 10 eine graphische Darstellung des tatsächlichen Wertes des Seitensausschlages der Nadelstange 120 als eine Funktion der Winkelposition des Schwungrades 104 dar, die der Drehung der Hauptwelle 106 oder der Drehung der Magnete 134 und 136 entspricht, die sich synchron mit der Hauptwelle 106 drehen. Wie die graphische Darstellung der Fig. 10 ausreichend klar ist, wird sie nicht ausführlicher erläutert, und es wird lediglich darauf hingewiesen, dass die Regelsteuerung für die Nadelstange 120 und für die Stoffvorschubbaugruppe 132 der Nähmaschine 100 in geeigneter Beziehung zu den tatsächlichen Synchronisationszeitpunkten bezüglich der Schwingungsperiode der Nadel 108 zugeführt wird. Entsprechend wird die Steuerbewegung für den Seitenausschlag der Nadelstange 120 auf die Führungsschwinge 122 ausgeübt, wenn die Nadel 108 aus dem Stoff herausgezogen wird, während die Steuerbewegung für die längsgerichtete Bewegung des Stoffschiebers 603 auf das Element 131 ausgeübt wird, wenn der Stoffschieber 603 wieder eintritt.

In Fig. 4 ist der Steuerblock 126 ausführlicher dargestellt, obwohl auch die Fig. 4 lediglich ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionen darstellt. Dieser Steuerblock 126 umfasst vorzugsweise einen Mikrorechner 110, der vorzugsweise in Form einer einzigen integrierten Schaltung ausgebildet ist, die den Mikroprozessor, den zugehörigen Festspeicher, der das Steuerungsprogramm enthält, und die zugehörigen Eingabe- und Ausgaberegister auf einem einzigen Chip enthält. Dieser Mikrorechner 110 kann beispielsweise vom Typ INTEL 6049 sein, der einen Festwert- oder einen ROM-Speicherumfang von 8K für das Steuerprogramm aufweist und das Ausführungs-Steuerprogramm umfasst. Die verschiedenen Teile des Chips oder Halbleiterplättchens des Mikrorechners 110 sind in üblicher Weise miteinander in der integrierten Schaltung verbunden, um die Daten und die Adressen in geeigneter Weise zu übertragen, beispielsweise in der Weise, wie sie bereits in der vorstehend genannten deutschen Offenlegungsschrift 2 906 718 der gleichen Anmelderin beschrieben wurde. Auf den Inhalt dieser Offenlegungsschrift wird hinsichtlich der Betriebsweise des Mikrorechners ausdrücklich verwiesen. Das Halbleiterplättchen des Mikrorechners 110 weist vorzugsweise einen Mikroprozessor auf, der die zentrale Verarbeitungseinheit zur Steuerung der verschiedenen Funktionen des Mikrorechners 110, beispielsweise die Auswahl der gespeicherten Daten der Muster oder die Verarbeitung dieser gespeicherten Daten, steuert. Die zentrale Verarbeitungseinheit des Mikrorechners 110 führt die verschiedenen funktionellen Operationen entsprechend den Befehlen durch, die in dem Programmsteuerspeicher enthalten sind, der mit dem Mikroprozessor über verschiedene Wege für die Übertragung von Daten und Adressen verbunden ist, die die zentrale Verarbeitungseinheit oder die arithmetisch-logische Einheit, die Eingabe/Ausgabe-Register und die verschiedenen Operationsregister miteinander verbinden. Diese verschiedenen Operationsregister, die in dem Mikroprozessor enthalten sind, werden vorzugsweise dazu verwendet, für eine angegebene Zeit Zwischenergebnisse der logischen arithmetischen Operationen, die von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt werden, sowie den Zustand des Systems zu speichern. Der Mikroprozessor weist weiterhin vorzugsweise einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) auf, um vorübergehend die Daten zu speichern, die erforderlich sind, um eine logische Verarbeitung der Daten, wie z. B. der Stichmusterdaten, durch die zentrale Verarbeitungseinheit oder durch die arithmetische Logikeinheit des Mikroprozessors zu ermöglichen. Die Eingabe- und Ausgaberegister des Mikroprozessors ermöglichen einen Informationsaustausch zwischen den Halbleiterplättchen des Mikrorechners 110 und den Stellgliedern 124 und 130 sowie der Tastatur 128. Wie dies in Fig. 5A gezeigt ist, liefert ein Taktsignalgenerator 146 Taktsignale an die zentrale Verarbeitungseinheit des Mikroprozessors. Dieser Taktgenerator 146 ist außerhalb de Halbleiterplättchens des Mikrorechners 110 angeordnet, obwohl er, falls dies gewünscht ist, auch durch einen Teil des Mikrorechners gebildet sein könnte. Wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird, sind verschiedene operative Daten der Steuersignale, die den Operationsbefehl entsprechen, in dem Steuerprogramm des Festwertspeichers gespeichert, der zusammen mit der Freigabe des Mikroprozessors zur funktionellen Bearbeitung dieser Daten es dem Mikrorechner 110 ermöglicht, Stichmuster oder Daten, die in einem Festwertspeicher 609 gespeichert sind, in eine Folge von Positionen der Nadelstange 128 und der Stoffvorschubbaugruppe 132 umzuwandeln, damit sich ein gewünschtes Stichmuster auf dem Stoff ergibt, der genäht wird. Auf diese Weise ist die Bildung von Stichmustern möglich, die an sich nicht in dem Festwertspeicher 609 gespeichert sind, beispielsweise ein kombinierte Anordnung von Stichmustern oder ein Stichmuster, bei dem eine konstante Stichdichte aufrechterhalten wird, während die Länge des Stichmusters geändert wird. Diese Möglichkeit des Mikroprozessors zur funktionellen Bearbeitung der gespeicherten Stichmusterdaten, die in dem Festwertspeicher 609 enthalten sind, ergibt eine beträchtliche Flexibilität bei der Modifikation der Folge von Positionen der

Nadelstange 120 und der Stoffvorschubbaugruppe 132, so dass es möglich ist, sowohl die gespeicherten Stichmuster herzustellen als auch eine Änderung dieser gespeicherten Stichmuster durchzuführen, so dass sich Stichmuster ergeben, die von den tatsächlich gespeicherten abweichen, und zwar als Funktion von Auswahlvorgängen, die von dem Benutzer an der Tastatur 128 durchgeführt werden. Diese Auswahlvorgänge, die weiter unten ausführlicher beschrieben werden, erzeugen verschiedene Eingangssteuersignale für den Mikroprozessor, der als Antwort die gespeicherten ausgewählten Daten der Stichmuster bearbeitet, um die gewünschte Ausführungsform des Stichmusters durch Ausgangssignale zu liefern, die für die entsprechenden elektromechanischen Stellglieder 124 und 130 geeignet sind, die das gewünschte Muster auf dem Stoff, der gerade genäht wird, bestimmen.

Wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, steuert der Mikrorechner 110 getrennte Positionssteuerschaltungen 148 und 150 für die Nadelstange 120 bzw. für die Stoffvorschubbaugruppe 132. Vorzugsweise sind diese Positionssteuerschaltungen 148 und 150 funktionell identisch. Die Ausgangssignale des Mikrorechners 110, die die der gewünschten Position für die Nadelstange 120 und für die Stoffvorschubbaugruppe 132 entsprechenden Informationen enthalten, sind digitale Ausgangssignale und die Positionssteuerschaltungen 148 und 150 bilden geschlossene Regelschleifen, die den Vergleich und die Verarbeitung zwischen digitalen Signalen durchführen.

Im Einzelnen werden diese digitalen Ausgangssignale des Mikrorechners 110 beispielsweise für die Positionssteuerschaltung

148 einem Mikroprozessor 610 vom Typ INTEL 8041 zugeführt, der aufgrund seiner Einsatzart, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird, ein digitales Geschwindigkeitssteuersignal 611 an eine Digital-Analog-Konverterschaltung 612 liefert, die ein Signal 613 erzeugt, das proportional zu der erforderlichen Geschwindigkeit ist und einem Vergleicherblock 614 zugeführt wird, der den Vergleich zwischen der gewünschten Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit durchführt, die durch ein äußeres Signal 615 dargestellt wird. Das Ausgangssignal des Vergleicherblockes 614, das die Differenz zwischen diesen beiden Geschwindigkeitssignalen darstellt, wird dann einem Leistungsverstärker 94 zu dessen Steuerung zugeführt, der direkt das entsprechende Stellglied 124 für dessen Einstellung ansteuert. Mit dem Stellglied 124 ist ein Verarbeitungs- und Positionswandlerblock 616 gekoppelt, der ein erstes Analog-Geschwindigkeitssignal, das das Signal 615 ist, und ein zweites digitales Positionssignal 617 liefert, das dem Mikrorechner 610 zugeführt wird, der den Vergleich zwischen dem von dem Mikrorechner 110 gelieferten Signal für die gewünschte Position und den von dem Block 616 gelieferten Signal für die tatsächliche Position durchführt und als Ausgangssignal das digitale Signal 611 liefert, das derart proportional zum gewünschten Geschwindigkeitswert ist, dass die Differenz zwischen den Signalen für die gewünschte und die tatsächliche Position beseitigt wird und damit die gewünschte Positionierung des Stellgliedes 124 erreicht wird. Weil hierbei in ersichtlicher Weise ein Vergleich zwischen digitalen Signalen vorliegt, kann dieser Vergleich nicht kontinuierlich durchgeführt werden, sondern er muss selbstverständlich mit Hilfe einer

Abtastfrequenz erfolgen, die durch die Frequenz der Taktsignale des Mikroprozessors 610 bestimmt ist. Die vorstehend erwähnte Positionssteuerschleife vom Digitaltyp ermöglicht es unter anderem, bestimmte zusätzliche Funktionen durchzuführen, die verglichen mit den Möglichkeiten von Analog-Lösungen sehr interessant sind. Wie dies weiter unten erläutert wird, wirkt der Mikroprozessor 610 während der Beschleunigungsphase für das Stellglied 124, die einem neuen Befehl und damit dem Erreichen einer neuen Position entspricht, derart, dass der Positionsfehler nicht als Analog-Größe betrachtet wird, sondern dass die dynamischen Betriebseigenschaften des Stellgliedes so weit wie möglich optimiert werden, d.h. er wird daher entsprechend einem Steuergesetz einer maximalen Beschleunigung und damit eines maximalen Stromes angesteuert. Auf der Grundlage der erreichten Position kann der Mikroprozessor 610 weiterhin Zeitpunkt für Zeitpunkt den optimalen Zeitpunkt für den Beginn der Abbremsung berechnen und damit die gewünschte Geschwindigkeit des Stellgliedes entsprechend einem Bremssteuergesetz von optimaler Art im Hinblick auf minimale Positionierzeiten steuern. Der Positionswandler des Blockes 616 kann vom Analog- oder Digitaltyp sein. Im ersteren Fall (Fig. 4A) umfasst dieser Wandler ein Potentiometer 618, das in bekannter Weise geschaltet ist und dessen Schleifer ein Analogsignal 619 liefert, das proportional zur tatsächlichen Position des Stellgliedes 124 ist. Dieses Analogsignal 619 wird einem Analog-/Digitalkonverter 620 zugeführt, der das digitale Signal 617 liefert. Das Signal 615 für die tatsächliche Geschwindigkeit wird jedoch aus dem Positionssignal 619 über eine Ableitungs- oder Differenzierschaltung 621 von bekannter Art erzeugt. Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl mit einem Positionswandler vom Analogtyp gearbeitet wird, das Schließen der Positions-Steuerschleife immer mit Signalen vom Digitaltyp erfolgt.

Im zweiten Fall (Fig. 4B) umfasst dieser digitale Wandler im wesentlichen einen inkrementalen optischen Codierer 622, der in zwei Richtungen arbeitet und einen Impuls für den absoluten Nullpunkt liefert. Dieser Codierer 622 erzeugt als Ausgangssignale ein Null-Bezugssignal 623 in Impulsform sowie zwei Schwingungsformen 624 und 625, die um einen elektrischen Winkel von 90° in ihrer Phase verschoben sind (Fig. 4E) und die eine Frequenz aufweisen, die proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des Stellgliedes 124 ist. Diese Signale 623, 624 und 625, die zweckmäßigerweise in Schaltungen 626, 627 und 628 quadriert werden, um Signale mit den Digitalpegel 0 und 1, nämlich 629, 630 bzw. 631 zu liefern, liefern das zusammengesetzte Signal 617, das dem Mikroprozessor 610 als inkrementale digitale Positionsinformation zugeführt wird. Ein durch Programmierung in dem Mikroprozessor 610 erzielter Positionszähler macht es dann möglich, zu jedem Zeitpunkt die tatsächliche Position des Stellgliedes 124 zu bestimmen. Dieser Digitalwandler erzeugt weiterhin über einen Block 632 ein Analogsignal, das proportional zur Frequenz der Schwingungsformen 624 und 625 am Ausgang des Codierers 622 ist, wobei dieses Analogsignal ein geeignetes Vorzeichen aufweist und in Form des Signals 615 die tatsächliche Geschwindigkeit des Stellgliedes darstellt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform (Fig. 4C) besteht der Codierer 622 im wesentlichen aus einer Scheibe 635,

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die mit einer Welle 696 verbunden ist, die mit dem Stellglied 124 über ein geeignetes Übersetzungssystem verbunden ist, wie dies noch näher erläutert wird, sowie aus einer festen Maske 636. Auf der Scheibe 635 sind entlang eines Umfanges insgesamt zweihundert Schlitze 637 mit konstanter Teilung angeordnet (siehe in Fig. 4D die Abwicklung eines Abschnittes des Umfangsteils der Scheibe 635 mit den Schlitzen 637 in Draufsicht). Auf der Maske 636 und entsprechend diesem Umfang sind zwei Fenster 638 und 639 angeordnet, die einen geeigneten Abstand und eine Teilung von ¼ aufweisen, wobei mit der Teilung der Abstand zwischen den linken oder rechten Kanten zweier benachbarter dunkler Zonen oder zwei lichtdurchlässiger Zonen gemeint sind (siehe in Fig. 4D die Draufsicht auf die Abwicklung eines Abschnittes des Umfangsteils der Maske 636 mit den beiden Fenstern 638 und 639). Auf einem zweiten Umfang, der innerhalb des ersten Umfanges sowohl auf der Scheibe 635 als auch auf der Maske 636 liegt, ist ein entsprechendes Fenster 640 bzw. 641 angeordnet. Zwei Leuchtdioden (LED) 642 und 643 und zwei Phototransistoren 644 und 645 sind entsprechend den Fenstern 638 und 639 auf dem Umfang des größeren Durchmessers angeordnet und sie ermöglichen bei einer Drehung der Scheibe 635 die Erzeugung der zwei Schwingungsformen 624 und 625 mit konstanter Amplitude und mit einer Frequenz, die eine Funktion der Drehgeschwindigkeit ist.

Aufgrund der Phasenverschiebung zwischen den beiden Fenstern 638 und 639 der stationären Maske 636 sind die beiden Wellenfronten 624 und 625 und damit die beiden Signale 630, 631 um 90° phasenverschoben, wobei das Signal 631 dem Signal 630 vor- und nacheilt, und zwar in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Welle 696, die mit dem Stellglied verbunden ist (Fig. 4F). Die gleiche Kombination einer Leuchtdiode 647 und eines Phototransistors 648, die mit den Fenstern 640 und 641 an der Scheibe 635 bzw. der Maske 636 auf dem Umfang mit kleinerem Durchmesser angeordnet sind, erzeugt das quadrierte Signal 629 (Fig. 4F) bei jeder Drehung der Scheibe 635, so dass die Null-Bezugsstellung festgelegt wird.

Wie dies bereits erwähnt wurde, kann, weil der Digitalwandler vom inkrementalen Typ ist, beim Einschalten der Maschine vorzugsweise automatisch mit Hilfe des Mikroprozessors 610 eine Suchfolge für die Position der absoluten Null-Stellung des Wandlers durchgeführt werden, der dieser Null-Bezugsposition entspricht.

Die Positionssteuerschaltung 150 (Fig. 4) ist funktionell identisch zu der beschriebenen Positionssteuerschaltung 148 und entsprechend sind die entsprechenden Blöcke und Signale mit den gleichen Bezugsziffern, jedoch unter Anfügung eines Striches, bezeichnet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der kinematischen Verbindung zwischen dem Stellglied 124, der Nadelstange 120 und dem Positionswandler 616 ist schematisch in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Das Stellglied 124 ist vom Schwenktyp und weist eine Spule auf, die auf einem Körper mit einem Ansatz 727 befestigt ist, der mit einem Stift 728 verbunden ist. Dieser Stift 728 wird daher durch die Spule in Drehung angetrieben und er überträgt diese Schwenkbewegung auf einem Kreissektor 729, der mit einem Zahnrad 730 kämmt, das an der Welle 696 des optischen Codierers 622 befestigt ist. An dem Stift 728 ist weiterhin eine Kurbel 733 befestigt, die schwenkbar mit Hilfe eines Stiftes 734 mit einer Verbindungsstange 735 verbunden ist. Diese Verbindungsstange 735 ist ihrerseits über einen Stift 736 schwenkbar mit der Befestigung oder Führungsschwinge 122 der Nadelstange 120 befestigt. Diese Führungsschwinge 122 schwingt um einen Stift 737, der an dem Rahmen der Nähmaschine 100 befestigt ist. Die Nadelstange 120 kann daher Schwingungen um diesen Stift 737 ausführen, wenn die Führungsschwinge 122 der Nadelstange durch einen Ausschlag der Spule des Stellgliedes 124 verschwenkt wird. Diese Schwenk- oder Schwingungsbewegungen entsprechen einer Querbewegung oder Seitenauslenkung der Nadel 108 auf dem Stoff, der genäht wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der kinematischen Verbindung zwischen dem Stellglied 130, der Stoffvorschubbaugruppe 132 zur Steuerung, der Stoffvorschublänge und dem Positionswandler 616 ist schematisch in den Fig. 1 und 3 gezeigt. Das Stellglied 130 ist ebenfalls vom Schwenktyp und weist eine bewegliche Spule 716 auf, die auf einen Spulenkörper gewickelt ist und um einen Stift 717 schwenkbar ist. Weiterhin ist die Spule 716 über ihren Ansatz 718 und einen Stift 719 mit einer Verbindungsstange 720 verbunden, die ihrerseits über einen Stift
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mit einer Kurbel 722 verbunden ist. Am anderen Ende der Kurbel 722 ist eine Stichvorschub-Regelwelle 723 befestigt, die an einem ihrer Enden das Element 131 der Stoffvorschubregelbaugruppe 132 trägt, während am entgegengesetzten Ende der Welle 723 ein Zahnsektor 724 befestigt ist, der mit einem Zahnrad 725 kämmt, das auf der Welle 696 der rotierenden Scheibe 635 des optischen Codierers 622 des Positionswandlers 616 befestigt ist. Eine Schwenkbewegung der Spule 716 des Stellgliedes 130 ruft daher eine Drehung der Welle 723 und damit eine Änderung der Neigung des Elementes 131, das die Vorschubbewegung des Stoffschiebers 603 entlang der Z-Achse regelt, sowie eine entsprechende Drehung der Welle 696 hervor.

Gemäß Fig.

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liegt der Drehwinkel alpha der Führungsschwinge 122 der Nadelstange 120 aufgrund von funktionellen Forderungen innerhalb von ungefähr 23°. Dieser Schwenkbewegung entspricht vorzugsweise eine Seitenauslenkung der Nadel 108 um 8 mm. Die gesamte Seitenauslenkung von 8 mm muss von der Nadel 108 in 63 Zwischenstellungen unterteilt werden können: Eine Mittelstellung, 31 Positionen nach links von der Mittelstellung und 31 Positionen nach rechts. Diese Auflösung ist mehr als ausreichend, um Muster der verschiedensten Zusammensetzungen zu erzeugen, wie dies beispielsweise in der vorstehend beschriebenen deutschen Offenenlegungsschrift erläutert wurde. Weil jedem Einstechen der Nadel 108 in den Stoff ein Befehl entsprechen muss, der von einer Information des Programmsteuerspeichers des Mikrorechners 110 gewonnen wird, muss diese digitale Information durch ein Wort von sechs Bits geliefert werden.

Die Scheibe 635 des Codierers 622 muss aus den vorstehenden Gründen eine maximale Drehung ausführen, damit die Strahlen des photoelektrischen Systems insgesamt 63 Fenster 637 abtasten, wobei jedem Fenster eine der möglichen 63 Einstichpositionen der Nadel entspricht.

Die Größe dieses Winkels kann unmittelbar bestimmt werden, wenn der Wert der Teilung zwischen den Fenstern 637 selbst bekannt ist. Durch Festlegen des Verhältnisses zwischen diesem Winkel und dem Winkel, um den die Führungsschwinge 122 der Nadelstange 120 verschwenkt werden muss, um die Seitenauslenkung von 8 mm zu erzielen, wird das Übersetzungsverhältnis zwischen dem auf der Welle 696 der Scheiben 635 befestigten Ritzel 730 und dem verzahnten Kreissektor 729 gewonnen, der mit dem Stellglied 124 verbunden ist. Die Drehung der Scheibe 635 sollte vorzugsweise über einen Winkel von 112° erfolgen, so dass das Übersetzungsverhältnis damit 112/23 kongruent 5 ist. Die vorstehenden Bemerkungen treffen im Prinzip ebenfalls auf die kinematische Kopplung für das Stellglied 130 nach Fig. 3 zu.

Erfindungsgemäß sind Steuerschleifen vom Digitaltyp, insbesondere getrennte Steuerschleifen, für die Nadelstange 120 und die Vorschubbaugruppe 132 vorgesehen, um die Position dieser Elemente zu steuern, während eine Geschwindigkeitssteuerschleife vom Analogtyp vorgesehen ist, die das dynamische Ansprechverhalten des Positionssteuersystems selbst steuert.

Wie es anhand der Fig. 4 zu erkennen ist, arbeitet der Mikrorechner 110 daher in Kombination mit folgenden Bauteilen:

1. über einen Eingangs- und Ausgangsleitungs-Expander-Block 90 mit den Schaltungen der Tastatur;

2. mit dem oben erwähnten Festwertspeicher 690 für die Stichmuster, der ein RAM-Festwertspeicher ist und die

Stichmuster an den Mikrorechner 110 liefert;

3. mit den oben erwähnten Synchronisiersignalen 605 und 606;

4. mit einem Stoppblock 168 für den Hauptmotor der Nähmaschine 100.

Dieser Block 168, der bereits in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift beschrieben wurde, ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass er ein Steuersignal an die Wicklung des Relais der üblichen Geschwindigkeitssteuerschaltung des (nicht gezeigten) Motors liefert, der in einer üblichen Nähmaschine verwendet wird, um dieses Relais zu schließen und den Motor zu blockieren.

Der in Fig. 4 gezeigte Block 90 hat die Aufgabe, die Anzahl der Eingänge und Ausgänge zu vergrößern, die an dem Mikrorechner 110 zu Verfügung zu stehen. Vorzugsweise sind acht dieser Eingangssignale vorgesehen, um die Steuerinformations-Eingangssignale von der Tastatur 128 an den Mikrorechner 110 und von diesem zu einer Ziffernanzeige 62, die vorzugsweise durch eine zweistellige Ziffernanzeige gebildet ist, wie dies weiter unten anhand der Fig.

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erläutert wird, und an Gruppen 63 von Leuchtdioden zu übertragen, die den verschiedenen Auswahltasten der Tastatur 128 zugeordnet sind. Daher sind die Tasten der Tastatur 128, die Leuchtsegmente für die Ziffernanzeige 62 und die Gruppen 63 der Leuchtdioden vorzugsweise logisch in Gruppen von acht unterteilt, so dass sich insgesamt, wie dies in Fig. 5C gezeigt ist, sechs Gruppen ergeben, und zwar zwei Gruppen von Tasten, zwei Gruppen von

Ziffernanzeigesegmenten und zwei Gruppen von Leuchtdioden, die den Auswahltasten zugeordnet sind. Weil alle Daten im Austausch mit den Gruppen vorzugsweise über die acht Leitungen übertragen werden, ist es wesentlich, dass der Mikrorechner 110 erkennt, von welcher Gruppe von Tasten die Signale herrühren und weiterhin an welche Gruppen die Steuersignale von dem Mikrorechner 110 geleitet werden sollen. Diese Funktion wird vorzugsweise mit Hilfe eines üblichen Leitblockes 91 realisiert, der beispielsweise unter der Typenbezeichnung L 203 bekannt ist und der in Kombination mit dem oben erwähnte Block 90 an den Ausgang aufeinanderfolgende Signale, die zu verschiedenen Zeiten jeweils einer Gruppe pro Zeit entsprechen, und die Daten von jeder Gruppe von Tasten zum Mikrorechner 110 überführen und von diesem Mikrorechner 110 die Daten für die Anzeige für jede Gruppe von Leuchtdioden überführen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird die Nähmaschine vorzugsweise in üblicher Weise durch ein Fußpedal betätigt, das den Hauptmotor einschaltet, um die Hauptwelle 106 der Nähmaschine selbst in Drehung zu versetzten. Dieser Vorgang kann in keiner Weise erfolgen, bevor nicht eine geeignete Auswahl des Musters an der Tastatur 128 ausgeführt wurde und diese Auswahl von dem Mikrorechner 110 erkannt wurde.

Wie dies bereits weiter oben anhand der Fig. 10 erläutert wurde, synchronisiert der Steuerblock 126 seine eigenen Operationen als Funktion der Synchronisiersignale 605 und 606, die den Zeitpunkt anzeigen, zu dem der Befehl für die Stoffvorschubbaugruppe 132 und die Nadelstange 120 ausgeführt werden muss. Wenn diese Synchronisiersignale vorhanden sind, sucht der Mikrorechner 110 vorzugsweise nach Informationen, die der Bewegung der Stoffvorschubbaugruppe 132 und der Nadelstange 120 für den nächsten Einstich entsprechen. Wenn diese Daten aufgefunden wurden, verarbeitet der Mikrorechner 110 diese Daten in einer Weise, die durch Eingangssteuersignale angezeigt ist, die von der Tastatur 128 geliefert wurden, um diese Signale mit einem Verstärkungskoeffizienten von 1 zu multiplizieren, wenn das in dem Speicher 609 gespeicherte Muster getreu wiedergegeben werden soll, während eine Multiplikation mit irgendeinem anderen Faktor erfolgt, wenn die Daten des Stichmusters modifiziert werden sollen. Die digitalen Ausgangssteuersignale von dem Mikrorechner 110 werden in der bereits erläuterten Weise dann den Positionssteuerschaltungen 148 und 150 zugeführt, um die Seitenauslenkung der Nadel 108 und den Stoffvorschub des Stoffschiebers 603 zu steuern, weil die digitalen, von dem Mikrorechner 110 gelieferten Ausgangssignale den Positionskoordinaten der verschiedenen Stiche entsprechen, die die Betriebsstellungen des Stellgliedes 124 und des Stellgliedes 130 definieren, um die Nadelstange 120 und die Stoffvorschubbaugruppe 132 einzustellen, damit diese in die für die Einstiche gewünschten Positionen überführt werden.

In Fig. 6 ist der Aufbau und die Funktion der Tastatur 128 gezeigt, die im folgenden erläutert wird. Diese Tastatur 128 weist die oben erwähnte zweistellige Ziffernanzeige 62 auf, bei der jede Ziffer vorzugsweise durch eine übliche Segmentanzeige gebildet wird. Diese Ziffernanzeige 62 zeigt die zwei dem ausgewählten Muster entsprechenden Codeziffern sowie andere Zifferninformationen an, beispielsweise Länge und Breite des Musters, wie dies noch näher erläutert wird. Die Tastatur 128 umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Tasten, die mit den Bezugsziffern 180, 182, 184, 186, 188, 190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208 und 210 bezeichnet sind und die verschiedene Eingangssteuersignale an dem Mikrorechner 110 liefern. Wie dies dargestellt ist, sind allen Tasten 188 bis 208 Leuchtdioden 63 zugeordnet, die benachbart zu diesen Tasten angeordnet sind, um ein Leuchtsignal zu liefern, das anzeigt, wenn eine Taste ausgewählt wurde. Andererseits sind die Taste 210 und die Tasten 180, 182, 184 und 186, die der Vorwärts- und Rückwärts-Weiterschaltung der Ziffernanzeige auf der Anzeige 62 zugeordnet sind, nicht mit einer zugehörigen Leuchtdiode versehen. Die Tasten 182 und 186 sind der Einer-Stelle zugeordnet, während die Tasten 180 und 184 der Zehner-Stelle der Ziffernanzeige 62 zugeordnet sind.

Wie dies bereits erwähnt wurde, kann die Nähmaschine 100 nicht arbeiten, bevor nicht eine geeignete Funktion mit Hilfe der Tastatur 128 ausgewählt wurde. Weil der gerade Stich und der übliche Zickzack-Stich normalerweise die am häufigsten ausgewählten Stichmuster sind, sind für diese Stiche zwei spezielle Tasten vorgesehen. Die Taste 188 ist für die Auswahl des üblichen Zickzack-Stiches vorgesehen, während die Taste 190 für die Auswahl des üblichen geraden Stiches vorgesehen ist. Entsprechende Leuchtdioden leuchten auf, sobald die entsprechende Taste 188 oder 190 gedrückt wurde. Der Mikrorechner 110 entriegelt dann den Hauptmotor und nachdem das (nicht gezeigte) Fußpedal von dem Benutzer betätigt wurde, näht die Nähmaschine 100 das ausgewählte Muster.

Die oben erwähnten Tasten 180, 182, 184 und 186 ermöglichen die Auswahl aller anderen gespeicherten Muster (mit der Ausnahme der Stichmuster, die dem geraden Stich oder der geraden Naht und dem Zickzack-Stich entsprechen), die in dem Stichmusterspeicher 609 gespeichert sind. Wie dies bereits erwähnt wurde, ist jedem dieser gespeicherten Stichmuster eine zweistellige Codeziffer zugeordnet, und diese zweistellige Codeziffer wird über die Tastatur 128 mit Hilfe der Tasten 180, 182, 184 und 186 eingegeben, wobei die Tasten 180 und 182 die Ziffern von 0 auf 9 vergrößern, während die Tasten 184 und 186 die Ziffern von 9 auf 0 verringern. Wenn diese Tasten von 180 bis 186 gedrückt werden, zeigt die Ziffernanzeige 62 unmittelbar die entsprechenden Ziffern an. Wenn die Tasten 180 oder 182 gedrückt werden, werden die angezeigten Ziffern kontinuierlich vergrößert. Wenn andererseits die entsprechenden Tasten 184 oder 186 gedrückt werden, verringert sich die angezeigte Ziffer auf der Anzeige 62 kontinuierlich. Wenn die gewünschte Ziffer erreicht ist, wird die Taste freigegeben, und die Ziffernanzeige 62 stoppt. Wenn die Ziffernkombination auf der Anzeige 62, die dem gewünschten Muster entspricht, erreicht wurde, muss diese Information dem Mikrorechner 110 bestätigt werden. Dies erfolgt durch Drücken der Taste 200 (OK), die ein Bestätigungssignal erzeugt, das dem Mikrorechner 110 zugeführt wird. Die oberhalb der Taste 200 angeordnet Leuchtdiode 63 leuchtet daher auf, was dem Benutzer anzeigt, dass die Nähmaschine 100 bereit ist, das ausgewählte Muster zu erzeugen. Wenn der Benutzer eine Codeziffer auswählt, die nicht einem in dem Speicher 609 gespeicherten Stichmuster entspricht, und dann die Taste 200 drückt, so erzeugt die Ziffernanzeige 62 ein Fehlersignal, beispielsweise den

Buchstaben E, was dem Benutzer anzeigt, dass das ausgewählte Muster in dem Speicher nicht existiert.

Das gleiche Fehlersignal erscheint, wenn der Benutzer die Funktion des abwechselnden oder zusammengesetzten Stichmusters, die durch die Taste 202 angezeigt wird, die noch näher erläutert wird, nicht richtig ausgewählt hat.

Mit Hilfe der anderen dargestellten Tasten ist es daher möglich, die Erzeugung der Stichmuster an dem gewünschten Zeitpunkt in den verschiedenen Kombinationen und Variationen zu gewinnen. Beispielsweise kann mit Hilfe der Taste 210 die Richtung der Stiche oder der Vorschub umgekehrt werden. Über die Taste 198, die der Taste 190 zugeordnet ist, wird eine anfängliche Heftstichphase zusammen mit der Erzeugung von geraden Stichen gewonnen. Mit Hilfe der Taste 208 wird eine einzige Ausführung eines bestimmten Musters ausgewählt. Mit Hilfe der Taste 194 wird die Stichlänge eines ausgewählten Musters vergrößert oder verkleinert. Mit Hilfe der Taste 192 kann die Breite des Stichmusters geändert werden. Mit Hilfe der Taste 206 kann eine elektrische Ausgleichssteuerung der Stiche erzielt werden, um mögliche Änderungen im Vorschub des Stoffes zu kompensieren. Mit Hilfe der Taste 204 kann die Stichdichte für ein vorgegebenes Muster geändert werden. Mit Hilfe der Taste 208 können zwei unterschiedliche Stichmuster abwechselnd erzeugt werden. Mit Hilfe der Taste 196 kann eine Doppelnadel verwendet werden, wobei sich eine automatische Verringerung der Überstichbreite ergibt, wenn dies erforderlich ist. Die Betriebsweise aller dieser Tasten wird hier nicht ausführlich beschrieben, weil sie bereits in der oben erwähnten deutschen

Offenlegungsschrift der gleichen Anmelderin ausführlich beschrieben wurde. Die Tastatur 128 weist weiterhin eine Lampe
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auf, die mit dem Hauptleistungsschalter der Maschine verbunden ist.

Wenn die Maschine eingeschaltet wird, wird, wenn der Benutzer eine bestimmtes Muster auswählt, dieses Muster mit den ursprünglich gespeicherten Werten der Stichlänge und Überstichbreite geliefert. Wenn weiterhin der Benutzer eine Rückführung irgendeines Stichmusters auf die ursprünglichen oder gespeicherten Werte der Stichlänge und Überstichbreite ohne Abschalten der Maschine wünscht, ist es lediglich erforderlich, die Taste 200 zu drücken, die ein Nullsetz-Steuersignal an das System liefert, und die geänderten Stichlängen oder Überstichbreiten oder der Zickzack- oder Ausgleichswert oder die Länge des Musters oder die Stichdichte werden automatisch auf Null gesetzt oder auf die Ausgangswerte zurückgeführt.

In den Fig. 5A, 5B und 5C ist ein ausführliches Schaltbild einer Ausführungsform des Steuersystems der Nähmaschine gezeigt, das dem Blockschaltbild der Fig. 4 entspricht. Wie es aus Fig. 5A zu erkennen ist, bildet die integrierte Mikrorechner-Schaltung 110, die vorzugsweise vom Typ INTEL 8049 mit einem ROM-Speicherumfang von 8K gebildet sein kann, die Mikrorechner-Schaltung zusammen mit dem Programm-Steuerspeicher. Dieser Mikrorechner 110 weist eine Gruppe von acht Adressen- und Datenanschlüssen AD 0 7 auf, die mit acht Dateneingangsanschlüssen D 0 7 der beiden jeweiligen Mikroprozessoren 610 und 610 , die beispielsweise vom Typ 8041 sein können, sowie mit acht Ausgangsanschlüssen D 0 7 von zwei Bauteilen

770 und 771 verbunden sind, die mit 2716 bezeichnet sind, die in der Schaltung den Stichmusterspeicherblock 609 bilden und die durch andere ähnliche Speicher mit andere gespeicherten Stichmustern ersetzt werden können. Weiterhin sind die acht Adressen- und Datenanschlüsse AD 0 7 mit einem Register 769 verbunden, das vom Typ
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sein kann und das seinerseits mit acht Adressenanschlüssen A 0 7 der beiden Bauteile 770 und 771 verbunden ist. Der Mikrorechner 110 weist weiterhin folgende Anschlüsse auf:

- drei Anschlüsse P 20 22, die mit drei Adressenanschlüsse A 8 10 der beiden Bauteile 770 und 771 und mit drei Anschlüssen P 20 22 des Blockes 90 verbunden sind, der beispielsweise vom Typ 8243 sein kann;

- einen Anschluss P 23, der mit einem Anschluss P 23 des Blockes 90 und direkt bzw. über einen Inverter 772 mit einem CE-Anschluss der Bauteile 770 bis 771 verbunden ist;

- einen Anschluss P 24, der mit dem Stoppblock 168 des Hauptmotors verbunden ist;

- zwei Anschlüsse P 25 und P 26, die mit einem Anschluss CS der jeweiligen Mikroprozessoren 610 und 610 verbunden sind;

- einen Anschluss P 27, der mit dem Eingang eines NAND-Verknüpfungsgliedes 773 verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Eingang OE der beiden Bauteile 770 und 771 verbunden ist;

- einen Anschluss PROGR, der mit einem Anschluss PROGR des Blockes 90 verbunden ist;

- einen Anschluss ALE, der über einen Inverter 774 mit einem Eingang 775 des Registers 769 verbunden ist;

- einen Anschluss RD, der mit dem Anschluss RD der beiden Mikroprozessoren 610 und 610 sowie über einen Inverter 776 mit einem weiteren Eingang des NAND-Verknüpfungsgliedes 773 verbunden ist;

- einen Anschluss WR, der mit einem Anschluss WR der beiden Mikroprozessoren 610 und 610 verbunden ist, und

- einen Anschluss RESET, der über einen Kondensator 777 mit Erde verbunden ist, dessen Funktion darin besteht, dass er den Mikrorechner 110 beim Einschalten derart in Betrieb setzt, dass der Hauptmotor in der bereits erwähnten Weise über den Block 168 blockiert wird, bis ein geeignetes Muster, das beispielsweise in den Bauteilen 770 und 771 gespeichert ist, ausgewählt wurde.

Die AO-Anschlüsse der beiden Bauteile 770 und 771 sind weiterhin mit den AO-Anschlüssen der beiden Mikroprozessoren 610 und 610 verbunden und der CS-Anschluss des Blockes 90 ist mit Erde verbunden. Mit den Mikroprozessoren 610 und 610 sind weiterhin jeweilige Taktsignalgeneratorblöcke 781 und 781 sowie jeweilige geerdete Kondensatoren 782 und 782 zur Nullsetzung verbunden. Die Mikroprozessoren 610 und 610 weisen eine erste Gruppe von Anschlüssen, von denen sechs zur Lieferung der digitalen Signale 611 und 611 verwendet werden, sowie eine zweite Gruppe von Anschlüssen auf, wobei drei Anschlüssen dieser zweiten Gruppe die digitalen Signale 617 und 617 zugeführt werden.

Wie dies bereits erwähnt wurde, werden die Ausgangssteuersignale des Mikrorechners 110 für die Positionssteuerschaltungen für die Nadelstange 120 und für die Stoffvorschubbaugruppe 132 den Anschlüssen D0 D7 der Mikroprozessoren 610 bzw. 610 zugeführt, während diese Mikroprozessoren 610 und 610 über die Anschlüsse CS, RD, WR und AO Programmsteuersignale mit dem Mikrorechner 110 austauschen, durch den sie gesteuert werden.

In Fig. 5B ist ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Schaltung gezeigt, die mit den Anschlüssen des Mikroprozessors 610 für die Verarbeitung der Signale 611 und 617 verbunden ist. Weil die mit den Anschlüssen des Mikroprozessors 610 für die Verarbeitung der Signale 611 und 617 verbundene Schaltung identisch ist, wird lediglich die erstgenannte Schaltung ausführlich erläutert.

Das Signal 611 umfasst fünf Bits, die sich auf einen Code für die gewünschte Geschwindigkeit beziehen, sowie ein letztes Bit, das die Bewegungsrichtung anzeigt. Das Signal 611 wird dem Block 612 zugeführt, der das entsprechende Analogsignal 613 liefert, das über einen Differenzverstärker 401 des Blockes 614 mit dem Signal 615 für die tatsächliche Geschwindigkeit verglichen wird. Im einzelnen ist der Ausgang des Blockes 612 über einen Widerstand 402 mit dem nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 401 verbunden, während das Signal 615 dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 401 über einen Widerstand 404 zugeführt wird. Zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers 401 und dessen invertierendem Eingang ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 405 und einem Kondensator 406 eingeschaltet. Das Differenzsignal, also der Ausgang des Differenzverstärkers 401, wird dem nicht-invertierenden Eingang eines Differenz-Leistungsverstärkers 94a zugeführt, der zusammen mit einem weiteren Differenz-Leistungsverstärker 94b eine bekannte Ausführungsform des Leistungsverstärkerblockes
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bildet, und zwar derart, dass eine Zweirichtungs-Steuerung des Stellgliedes 124 erreicht wird, das beispielsweise durch einen in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotor bekannter Art gebildet ist, der zwischen den Ausgängen der beiden Differenz-Leistungsverstärker 94a und 94b eingeschaltet ist, um eine Positionssteuerung der Nadelstange 120 zu erzielen. Der nicht-invertierende Eingang des Differenz-Leistungsverstärkers 94b ist mit Erde verbunden, während die invertierenden Eingänge der beiden Differenz-Leistungsverstärker 94a und 94b über einen Widerstand 409 verbunden sind. Weiterhin ist der invertierende Eingang des Differenz-Leistungsverstärkers 94a über einen Widerstand 410 mit Erde verbunden. Die invertierenden Eingänge der Differenz-Leistungsverstärker 94a und 94b sind schließlich mit den jeweiligen Ausgängen über Widerstände 411 bzw. 412 verbunden und zwischen dem Ausgang jedes Differenz-Leistungsverstärkers 94a und 94b und Erde ist ein übliches Stabilisierungsnetzwerk eingeschaltet, das aus der Serienschaltung eines Widerstandes 413 und eines Kondensators 414 besteht. Mit dem Stellglied 124 ist weiterhin eine übliche Dioden-Schutzschaltung verbunden, die nicht gezeigt ist. Der Positionswandler 616 ist von der in Fig. 4B gezeigten Art und schließt den optischen Codierer 622 ein, der mit dem Stellglied 124 in der bereits beschriebenen Weise verbunden ist und der drei Ausgangsanschlüsse 416, 417 und 418 für die drei Signale 623, 624 bzw. 625 aufweist. Der Anschluss 416 ist mit einem Widerstand 419 verbunden, dessen freier Anschluss über einen Kondensator 420 mit Erde sowie mit dem Eingang eines eine Hysterese aufweisenden Vergleichers 421 verbunden ist, an dessen Ausgang das Signal
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auftritt.

Die Anschlüsse 417 und 418 sind ebenfalls mit einem entsprechenden Widerstand 422 bzw. 423 und mit einem entsprechenden Kondensator 424 bzw. 425 beschaltet, wobei der Verbindungspunkt zwischen diesen Widerständen und den Kondensatoren mit den Eingängen entsprechender Verstärker 426 bzw. 427 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 426 ist mit folgenden Anschlüssen verbunden:

- mit dem Eingang eines Vergleichers 428, der keine Hysterese aufweist und dessen Ausgang mit einem Eingang eines Multiplizierers 430 verbunden ist;

- mit einem Eingang 431 eines Multiplizierers 432 über einen Kondensator 433;

- mit einem Eingang 434 eines Bezugsspannungsgeneratorblockes 435;

- mit dem Eingang eines Komparators 436, der eine Hysterese aufweist, und an dessen Ausgang das Signal 630 auftritt. der Ausgang des Verstärkers 427 ist mit folgenden Anschlüssen verbunden:

- mit dem Eingang eines Komparators 437, der keine Hysterese aufweist und dessen Ausgang mit einem weiteren Eingang des Multiplizierers 432 verbunden ist;

- mit einem Eingang 438 des Multiplizierers 430 über einen Kondensator 439;

- mit einem Eingang 440 des Blockes 435

und

- mit dem Eingang eines Komparators 441, der eine Hysterese aufweist und an dessen Ausgang das Signal 631 auftritt.

Zwischen den beiden Eingängen 431 und 438 der beiden Multiplizierer 430 und 432 ist eine Serienschaltung aus zwei Widerständen 442 und 443 angeschaltet. Die Ausgänge der beiden Multiplizierer 430 und 432 sind mit den Eingängen eines Multiplizierers 444 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 445 und einen Kondensator 446 mit Erde verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 446 und dem Widerstand 445 ist über einen Einstellwiderstand 447 mit einem Widerstand 404 verbunden. Mit Hilfe der beiden RC-Gruppen, die durch die Kondensatoren 433 und 439 sowie die beiden Widerstände 442 und 443 gebildet sind, sowie durch die dargestellte Schaltung der vorstehend beschriebenen Bauteile wird ein Signal 615 gewonnen, dessen Wert (mit Vorzeichen) proportional zur Ableitung der Signale 624 und 625 an den

Anschlüssen 417 und 418 ist, so dass dieses Signal 615 die Geschwindigkeit des Stellgliedes 124 darstellt. Der Ausgang des Blockes 435, an dem eine Spannung anliegt, die proportional zu der Amplitude der beiden Signale 624 und 625 ist, wird als Bezugsspannung einem Eingang 450 des Konverterblockes 612 über eine Serienschaltung aus zwei Widerständen 451 und 452 zugeführt, deren Verbindungspunkt über einen Kondensator 453 mit Erde verbunden ist, so dass das Signal 613 von Amplitudenänderungen der Signale 624 und 625 aufgrund beispielsweise von Temperaturänderungen unabhängig gemacht wird.

In Fig. 5C ist ein ausführliches Schaltbild der mit der Tastatur 128 verbundenen Steuerschaltung dargestellt. Diese Steuerschaltung umfasst vorzugsweise zwei Ansteuerblöcke 211 und 212 für Segment-Anzeigen vom Typ 75491 zur Steuerung der Ziffernanzeige 62 sowie zur Steuerung der verschiedenen Leuchtdioden 63.

Diese Ansteuerblöcke 211 und 212 sind an einer Seite in üblicher Weise mit der Matrix von Dioden verbunden, die die Ziffernanzeige 62 und die Leuchtdioden 63 umfassen, die die ausgewählten Tasten anzeigen, während die Ansteuerelemente 211 bzw. 212 auf der anderen Seite mit den Anschlüssen P40 43 bzw. P50 53 des Blockes 90 verbunden sind. Diese Anschlüsse P40 43 und P50 53 sind weiterhin mit jeweiligen Paaren von Tasten der Tastatur 128 verbunden, wobei diese Tasten am anderen Ende entlang zweier Reihen mit den Anoden von Dioden 351 bzw. 352 verbunden sind, deren Kathoden mit Anschlüssen 15 bzw. 14 eines Ansteuerblockes 91 verbunden sind, der von dem unter der Bezeichnung L 203 bekannten Typ sein kann. Die

Anschlüsse 10 bis 13 dieses Ansteuerblockes 91 sind dann in üblicher Weise mit den Kathoden der beiden Gruppen von acht Dioden der Ziffernanzeige 62 und mit den Kathoden einer Gruppe von sieben Dioden 63 und einer Gruppe von vier Dioden 63 verbunden, die die Auswahl der Tasten anzeigen. Die Anschlüsse P 60 63 und P 70 72 des Blockes 90 sind mit den Anschlüssen 1 bis 7 des Ansteuerblockes 91 verbunden und ein Anschluss 16 dieses Ansteuerblockes 91 ist über eine Verbindung 750 mit einem Mikroschalter verbunden, der in der Nähe des Stoffschiebers 603 angeordnet ist und der während der Herstellung von Knopflöchern und Ösen betätigt wird.

Die zweistellige Leuchtziffern-Ziffernanzeige 62 erzeugt vorzugsweise eine Segmentanzeige der Codeziffer des Musters, der Breite des Musters, der Vorschublänge, der Gesamtlänge des Musters und des Ausgleichswertes, wie dies bereits beschrieben wurde, während die einzelnen Dioden 63 als Anzeige für die Taste auf der Tastatur 128 dienen, die betätigt wurde. Diese einzelnen Dioden 63 leuchten vorzugsweise auf, um anzuzeigen, dass die Zahlenanzeige auf der Ziffernanzeige 62 der ausgewählten Funktion entsprechend der betätigten Taste entspricht und nicht einer Stichmustercodeziffer, und sie bleiben im leuchtenden Zustand, um anzuzeigen, dass die Funktion ausgewählt wurde, die der Taste entspricht, deren Leuchtdiode leuchtet. Der Mikrorechner 110 tastet in üblicher Weise die Matrix von Leuchtdioden auf der Tastatur über den Ansteuerblock 91 ab, um die Betriebsweise der verschiedenen Leuchtdioden in Abhängigkeit von den Eingangssteuersignalen zu steuern, die von der Tastatur 128 geliefert werden.

Es sei darauf hingewiesen, das das Stellglied 130, das der Stoffvorschubbaugruppe 132 zugeordnet ist, vorzugsweise einen Nocken in dem Element 131 einstellt, der das Ausmaß der Bewegung der Stoffvorschubbaugruppe 132 bestimmt, der jedoch nicht die tatsächliche Bewegung hervorruft. Diese Bewegung wird stattdessen durch den Hauptmotor der Nähmaschine 100 über die Welle 133 hervorgerufen. Der Nocken wird vorzugsweise dann eingestellt, wenn der Stoff nicht vorgeschoben wird. Hinsichtlich der Synchronisation der Betriebsweise des Mikrorechners
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ist festzustellen, dass dann, wenn der erste Impuls von dem Messfühler 138 festgestellt wird, der Mikrorechner 110 selbst die Operation bezüglich der Breite des Musters steuert. Wie dies bereits anhand der Fig. 10 erläutert wurde, erfolgt dies vorzugsweise dann, wenn die Nadel 108 aus dem Stoff herausgezogen ist. Wenn der zweite Impuls von dem Messfühler 140 festgestellt wird, steuert der Mikrorechner 110 die Einstellung der Größe des Vorschubs. Dies erfolgt vorzugsweise dann, wenn sich die Nadel 108 in dem Stoff befindet. Auf diese Weise arbeitet der Mikrorechner 110 synchron mit der Betriebsweise der Nähmaschine 100.

Bevor eine bevorzugte Ausführungsform der Programmsteuerung beschrieben wird, die in dem Programmsteuerspeicher des Mikrorechners 110 gespeichert ist, sollen einige allgemeine Grundgedanken der Ausbildung des ROM-Stichmusterspeichers 609 betrachtet werden.

Jeder Einstich wird durch die zwei Positionskoordinaten des Stiches festgelegt, wobei eine Koordinate dem Vorschub zugeordnet ist, während die andere Koordinate der Überstichbreite oder der Seitenauslenkung der Nadel zugeordnet ist. Vorzugsweise ist jede Stichpositionskoordinate durch sechs Bits des Speichers gebildet. Entsprechend ergeben sich 63 verschiedene mögliche Werte von -31 bis +31, so dass sich ein Netzwerk von
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Nadelpositionen ergibt. Die Messeinheit dieser Stichkoordinaten ist durch die Teilung des Netzwerkes bestimmt, die vorzugsweise, beispielsweise für den Vorschub, 12 mm/
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erwähnt wurde, sind jeder Punktpositionskoordinate vorzugsweise acht Bit zugeordnet, von denen sechs Bits sich auf die tatsächlichen Koordinaten beziehen, während die beiden übrigen Bits sich auf eine Information beziehen, die diese Koordinaten betrifft. Diese Information kann beispielsweise wie folgt dargestellt werden:

1-1 die Koordinate bezieht sich auf den Transport; in dem folgenden BYTE ist die entsprechende Bewegung der Nadelstange enthalten;

0-1 die Koordinate bezieht sich auf den Vorschub. Die entsprechende Bewegung für die Nadelstange ist nicht ausdrücklich angegeben, weil sie die gleiche wie für das vorhergehende Muster ist;

1-0 die Koordinate bezieht sich auf die Bewegung der Nadelstange; der entsprechende Vorschub soll der gleiche wie bei dem vorhergehenden Muster sein.

Der klar erkennbare Vorteil des vorstehend beschriebenen Codierverfahrens besteht in der Einsparung an

Speicherplatz, wenn der nächste Stich in einem Stichmuster den gleichen Vorschub- oder Nadelstangenwert beibehält. Weiterhin erfordert jedes in dem Speicher 609 gespeicherte Stichmuster lediglich die folgende Information:

BYTE 1: Identifikation der Codeziffer des Stichmusters; BYTE 2: maximaler Vorschub des gespeicherten Stichmusters; BYTE 3: maximaler Seitenausschlag der Nadel des gespeicherten Stichmusters; BYTE 4 und folgende BYTES: Koordinaten der Positionen der Stiche und letztes BYTE: gespeichertes Ende des Stichmusterprogramms.

Änderungen dieser Befehle können für spezielle Muster durchgeführt werden, wie dies bereits in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift der gleichen Anmelderin beschrieben ist.

Bevor die von den Mikroprozessoren 610 und 610 ausgeführten Funktionen anhand der Flussdiagramme 7A bis 7G ausführlich erläutert werden, soll ihre Arbeitsweise allgemein zusammengefasst werden. Der Mikroprozessor 610 (die gleichen Betrachtungen, die nicht wiederholt werden, treffen auch für den Mikroprozessor 610 zu) führt beim Einschalten der Nähmaschine eine erste Operationsfolge (Fig. 7A) aus, um das Stellglied 124 in eine Grenzstellung zu bringen (in der das Stellglied beispielsweise gegen die linke Seite anschlägt), worauf eine zweite Operationsfolge (Fig. 7B) ausgeführt wird, um das Stellglied 124 in die Null-Bezugsposition zu bringen, wobei die richtige Betriebsweise überprüft wird. Hierauf folgt eine Operationsfolge (Fig. 7G), die das Erreichen dieser Null-Bezugsposition überprüft. Für den Fall, dass diese Position nicht eingehalten wird, wird die
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hervorgerufen, die während der Annäherung an die Null-Bezugsposition die Geschwindigkeit des Stellgliedes 124 selbst in abnehmenden Schritten ändert. Beim Erreichen der Null-Bezugsposition und beim Einhalten dieser Position (Fig. 7C) wird die Zuführung der Positionsansteuersignale von dem Mikrorechner 110 an den Mikroprozessor 610 freigegeben, der, unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 7
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und über die von dem Wandler 616 hervorgerufenen Positionssteuerung die Änderung der Geschwindigkeit des Stellgliedes 124 in abnehmenden Schritten derart auswählt, dass das Stellglied 124 die gewünschte Position in einer minimalen Positionierzeit erreicht.

Die Flussdiagramme nach den Fig. 7A bis 7G werden nunmehr ausführlich beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass durch die Symbole STA, STB und STF die Signale 630, 631 und 629 bezeichnet sind und dass die obere Darstellung und die untere Darstellung der relativen Phasenlagen der

Signale 630 und 631 in Fig. 4F sich auf eine Rückwärtsbewegung bzw. auf eine Vorwärtsbewegung des Stellgliedes 124 beziehen. Wie es in Fig. 7A gezeigt ist, werden daher beim Einschalten der Maschine über einen Block 220 von dem Mikroprozessor 610 zum Mikrorechner 110 über entsprechende Verbindungen für die Programmsteuersignale Signale geliefert, die AMPHN = 0, MTF = 0 und BRR = 0 entsprechen, wobei diese Signale einen freibeweglichen Stellgliedzustand und das Fehlen von Fehlerzuständen anzeigen. Über einen Block 221 wird dann ein Signal 411 geliefert, der die Bewegung des Stellgliedes 124 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (beispielsweise 15 als Bezugswert auf einer vorher festgelegten Skala, die von dem Konverterblock 612 geliefert wird) und mit einer Rückwärtsbewegung steuert, so dass das Stellglied 124 in die Grenzstellung auf der linken Seite gebracht wird. Dann wird ein Zeitgeber 222 betätigt, der eine Ablaufzeit von 170 ms aufweist, was eine ausreichende Zeit darstellt, um das Aufrechterhalten dieser seitlichen Position sicherzustellen, und über einen Block 223 wird festgestellt, ob STB gleich 1 ist, während über einen Block 24 festgestellt wird, ob STB gleich 0 ist. Mit diesen beiden Blöcken 223 und 224 wird daher die aufeinander folgende zeitliche Änderung von STB zwischen 0 und
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aufgrund der Bewegung des Stellgliedes 124 und damit des entsprechenden inkrementalen optischen Codierer 602 überprüft, bis eine Konstanz des Wertes von STB in der seitlichen Position erreicht ist. Diese Blöcke 223 und 224 bestimmen zusammen mit den Blöcken 225 oder 226, die den Ablauf der Zeit des Zeitgebers 222 überprüfen, die Betätigung eines Blockes 227 (Fig. 7B), der mit dem Signal 611 die Bewegung des Stellgliedes 124 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit

(beispielsweise 7) und mit einer Vorwärtsbewegung steuert, um das Stellglied 124 in die Null-Bezugsposition zu bringen. Das Vorhandensein dieser Bewegung wird durch die Blöcke 228 und 229 (Fig. 4F) überprüft. Andernfalls wird ein Unterbrechungssignal nicht durch einen Block
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unwirksam gemacht, nachdem es von einem Block 235 freigegeben wurde. Die richtige Bewegungsrichtung wird durch die Kombination des Blockes 229 mit einem Block
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überprüft. Wenn diese Überprüfung positiv ausfällt, wird ein Block 230 (Fig. 7C) erreicht, während bei negativem Ausfall dieser Überprüfung ein Block 231 dem Mikrorechner 110 Informationssignale liefert, die AMPHN = 1 (Stellglied blockiert) und BRR = 1 (unnormale Situation, in der dann Positions-Nullsetz-Steuersignale von dem Mikrorechner 110 an den Mikroprozessor 610 geliefert werden) entsprechen.

Der Block 230 überprüft das Erreichen der Null-Bezugsposition und steuert daher über einen Block 231 das Signal 611 auf einen Code für eine Geschwindigkeit von Null. Ein Zeitgeber 232 gibt in einem Block 233 nach einer zweckmäßigen Zeit von einigen wenigen Millisekunden den Befehl für eine neue Überprüfung der Einhaltung dieser Null-Bezugsposition und wenn diese Überprüfung positiv ausfällt, wird über einen Block 240 dem Mikrorechner 110 ein Signal NTF = 1 zugeführt, das den Stoppzustand des Motors und damit die Möglichkeit anzeigt, dass Positionsbefehlssignale an den Mikroprozessor 610 geliefert werden. Nachdem diese Befehlssignale eingetroffen sind und von einem Block 241 festgestellt wurden, werden diese Befehlssignale in Form von Schrittzahlen aufgefasst, um die der Codierer 620 und damit das Stellglied 124 von der Null-Bezugsposition verstellt werden muss, um die gewünschte Position zu erreichen. Anhand der Fig. 7E ist zu erkennen, dass in einem Block 242 festgestellt wird, ob die Anzahl der Schritte größer als eine vorgegebene maximale Zahl ist (beispielsweise 255), und wenn dies der Fall ist, wird über einen Block 243 das Signal 611 geliefert, das die Bewegung des Stellgliedes 124 in der gewünschten Richtung und mit einer vorgegebenen maximalen Geschwindigkeit (beispielsweise 26) steuert. Daher wird ein Überprüfungsblock 244 (Fig. 7F) für das Signal STB erreicht, dessen genauer Betrieb anhand der Fig. 7G erläutert wird. Über einen Block 245, einen Block 246, der die gewünschte Bewegungsrichtung überprüft, und zwei Blöcke 247 und 248 wird, wenn diese Bewegung in der richtigen Weise erfolgt, eine ähnliche Anordnung von Blöcken 249, 250 und 251 und 252 erreicht, die erneut diesen Zustand überprüfen. Wenn dann die Änderung von STA für die Bewegung des Stellgliedes 124 um einen Schritt über einen Block 253 festgestellt wird, wird ein Block 254 (Fig. 7F) erreicht, der die Anzahl der Schritte bezüglich der zu erreichenden Position um eine Einheit verringert, und in einem folgenden Block 255 wird überprüft, ob diese Anzahl von Schritten größer als 175 ist. Bis dieser Zustand erreicht wird, wird der beschriebene Zyklus über die Blöcke 244 und 254 wiederholt, und wenn die Anzahl der Schritte gleich 175 wird, wird ein Block 256 erreicht, der einen Befehl für die Bewegung des Stellgliedes 124 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit (beispielsweise 25) gibt. Danach wird der Zyklus der Blöcke 244 und 245 wiederholt, was zu einer neuen Verringerung der Anzahl der Schritte führt usw., wie dies bereits beschrieben wurde, wobei sich schließlich aufgrund einer fortschreitenden Verringerung der

Anzahl von Schritten eine Verringerung auf vorgegebene niedrigere Werte der Geschwindigkeit ergibt, für die ein Befehl durch das Signal 611 gegeben wird. Schließlich wird ein Block
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erreicht, der überprüft, ob der Zustand der Schrittzahl von Null erreicht ist, und dann über einen Block
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einen der Geschwindigkeit von Null entsprechenden Code für das Signal 611 festlegt. Eine erneute Betätigung der Blöcke 240 und 241 erfolgt dann für das Erreichen einer neuen Position des Stellgliedes 124 in der vorstehend beschriebenen Weise. Für den Fall, dass diese neue Position (hinsichtlich des Schrittunterschiedes bezüglich der vorhergehenden Position) die gleiche ist, so wird über einen Block 262 (Fig. 7E) unmittelbar der Zugang zu den Blöcken 240 und 241 erreicht, während andern falls als Funktion der Anzahl der Schritte, um die das Stellglied bewegt werden muss, irgendeiner der Blöcke 242 oder 262 oder 263 usw. bis zu einem Block 264 erreicht wird, die die Auswahl eines geeigneten Anfangsgeschwindigkeitswertes bewirken, wie dies bereits beschreiben wurde, so dass sich ein Eintritt an einem entsprechenden Punkt des logischen Programms nach Fig. 7F ergibt, das in der bereits beschriebenen Weise bis zum Block 261 durchlaufen wird.

Wenn in Fig. 7G die Bewegung des Stellgliedes 124 nicht in der richtigen Richtung erfolgt, wird über die Blöcke 247 oder
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ein Zeitgeber 270 (Fig. 7D) erreicht. Von diesem Zeitgeber verläuft das Programm über Blöcke 271 und 272, die nach einer bestimmten Zeit überprüfen, ob ein unnormaler Zustand der Blockierung des Stellgliedes 124 selbst vorliegt, (Dieser Zustand wird durch die Blöcke 273 oder 274 signalisiert), und als Funktion der

Überprüfung der richtigen oder fehlerhaften Bewegungsrichtung, die durch die Blöcke 275, 276 und 277 durchgeführt wird, wird, falls die richtige Bewegung bereits wieder festgestellt wurde, die Betriebsweise erreicht, die bereits anhand des Flussdiagramms nach Fig. 7E beschrieben wurde. Andernfalls wird ein Block 278 erreicht, der als Funktion jeder Flanke des Signals STB die Gesamtzahl der Schritte der zu erreichenden neuen Position vergrößert, und der Zyklus der Figur 7D wird wiederholt, bis der richtige Bewegungszustand erreicht wird, worauf ein neuer Geschwindigkeitswert ausgewählt wird, wie dies bereits anhand der Fig. 7E beschrieben wurde.

Ein zusätzliches Merkmal ergibt sich durch einen Block 280 nach Fig. 7C, der durch den Block 233 aktiviert wird, wenn die Null-Bezugsposition nicht aufrechterhalten wird. Hierbei wird über einen Block 281 die Bewegungsrichtung festgestellt, in der das Stellglied bewegt werden muss, um die Position wieder mit einer minimalen Geschwindigkeit zu erreichen (beispielsweise mit der Geschwindigkeit 1), wobei die Bewegung des Stellgliedes über die Blöcke 282 und 283 gesteuert wird.

Mit den bereits in dem Flussdiagramm nach Fig. 7D beschriebenen Operationen wird dann festgestellt, ob die richtige Richtung der Führungsbewegung ausgebildet wurde und ob damit das Flussdiagramm nach Fig. 7E erreicht wurde, oder ob es noch erforderlich ist, über die Blöcke 278 eine Erhöhung der Fehlerschritte zu berücksichtigen, bis der Zustand der richtigen Bewegungsrichtung erreicht ist.

Die Fig. 8A und 8B beziehen sich auf eine andere Ausführungsform der Steuerschaltung der Nähmaschine. Diese Ausführungsform unterscheidet sich wesentlich von den Ausführungsformen nach den Fig. 5A und 5B dadurch, dass anstelle der beiden Mikroprozessoren 610 und 610 ein einziger Mikroprozessor 550 verwendet wird, der für beide Positionssteuerschaltungen 148 und 150 verwendet wird und der beispielsweise durch einen Mikroprozessor vom Typ
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gebildet ist. Der mit dem entsprechenden Stellglied gekoppelte Positionswandler ist vom Analogtyp und liefert ein Analogsignal an den Mikroprozessor 550, der abwechselnd die Analogsignale von den beiden Positionswandlern der beiden Positionssteuerschaltungen für die beiden Stellglieder 124 und 130 verarbeitet und intern diese Analogsignale in entsprechende Digitalsignale umwandelt, um den Vergleich in Digitalwerten mit den Signalen für die gewünschte Position durchzuführen, die von dem Mikrorechner 110 geliefert werden. Diese Signale mit Digitalwert, die sich aus diesem Vergleich ergeben und die in geeigneter Weise verarbeitet werden, steuern dann die jeweiligen Stellglieder 124 und 130 in der bereits beschriebenen Form, um diese Stellglieder 124 und 130 auf die gewünschte Position zu bringen. Insbesondere unterscheidet sich die Schaltung nach den Fig. 8A und 8B und der Schaltung nach der Fig. 5A dadurch, dass die Anschlüsse AD 0 7 des Mikrorechners 110 nun lediglich mit dem Register 769 und mit den beiden Bauteilen 770 und 771 verbunden sind und nicht mehr mit den Mikroprozessoren der Positionssteuerschaltungen. Die Verbindung zwischen dem Mikrorechner 110 und dem Mikroprozessor 550 für die Übertragung von Daten für die gewünschten Positionen der Stellglieder 124 und 130 erfolgt über eine Verbindungsleitung

740 zwischen acht Anschlüssen P 10 17 des Mikrorechners 110 und acht Anschlüssen P 07
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des Mikroprozessors 550 für die Anzeige jeder Koordinate des Stiches und mit einer Verbindungsleitung 741 zwischen einem Anschluss P 27 des Mikrorechners 110 und einem Anschluss TO des Mikroprozessors 550 zur Anzeige dafür, ob die Koordinate das Stellglied 124 oder das Stellglied 130 betrifft, wobei diese Anzeige durch die beiden logischen Pegel des übertragenen Signals gegeben wird, das als TO-Signal bezeichnet wird. Dieses Signal wird durch das Steuerprogramm des Mikrorechners 110 erzeugt, das in nahe liegender Weise abgeändert ist. Die Verbindung zu den Anschlüssen OE der Bauteile 770 und 771 erfolgt daher direkt über den Anschluss RD des Mikrorechners 110. Der Mikroprozessor 550 weist daher eine erste Gruppe von acht Anschlüssen P 10 P 17 auf, die das Digitalsignal 611 (Fig. 4) an den Digital-/Analogkonverterblock 612 liefern, der beispielsweise mit einer integrierten Schaltung von Typ 1408 aufgebaut ist und der drei Anschlusspunkte 551, 552 und 553 aufweist, von denen der ersten über einen Widerstand 554 mit einem Bezugspotential Vref verbunden ist, während der zweite über einen Widerstand 555 mit Erde verbunden ist und der dritte mit dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 556 verbunden ist, dessen nicht-invertierender Eingang mit Erde verbunden ist und der zum Block 614 gehört. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 556 ist weiterhin über einen Einstellwiderstand 557 mit dem Bezugspotential Vref und mit dem Ausgang dieses Verstärkers über einen Widerstand 558 verbunden. Der Differenzverstärker 556 liefert daher an seinem Ausgang ein Signal in Form einer Spannung, die proportional zur Differenz des seinem invertierenden Eingang zugeführten Signals und Funktionen der gewünschten Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Stellgliedes 124 ist. Dieses Spannungssignal am Ausgang des Verstärkers 556 wird dann dem Differenz-Leistungsverstärker 94a und 94b zugeführt, die das Stellglied 124 steuern, wie dies bereits anhand der Fig. 5B beschrieben wurde.

Das Stellglied 124 ist seinerseits mit dem Schleifer eines Potentiometers 560 verbunden, das den Positionswandler 616 bildet. Dieser Schleifer ist über einen Widerstand 561 mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 562 verbunden, der eine Umsetzerstufe bekannter Art bildet und dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 563 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen zwei Widerständen 564 verbunden ist, deren Serienschaltung parallel zu dem Potentiometer 560 angeschaltet ist. Der Ausgang dieses Differenzverstärkers 562 ist mit dem invertierenden Eingang dieses Differenzverstärkers über einen Widerstand 565 verbunden und weiterhin mit einem Eingangsanschluss AN 0 für das Analog-Positionssignal des Mikroprozessors 550 verbunden. Weiterhin ist der Ausgang des Differenzverstärkers 562 mit einer Differenzier- oder Ableitungsstufe 566 bekannter Art verbunden, deren Ausgang über einen Widerstand 567 das Signal
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liefert, das proportional zur tatsächlichen Geschwindigkeit des Wandlers 124 ist und das dem invertierenden Eingang des Verstärkers 556 zugeführt wird.

Der Schaltungsaufbau der Positionssteuerschaltung des Stellgliedes 130 wird nicht beschrieben oder dargestellt, weil er identisch zu dem Schaltungsaufbau des

Stellgliedes 124 ist, wobei die Anschlüsse P 10 P 17 den Anschlüssen P 20 P 27 entsprechen und der Anschluss AN 0 dem Anschluss AN 1 entspricht. Weiterhin werden die Verbindungen zu den Anschlüssen P 40 P 43, P 50 P 53, P 60 P 63 und P 70 P 76 des Blockes 90 nicht beschrieben, weil sie identisch zu den Verbindungen der Fig. 5C sind, die bereits in Verbindung mit Fig. 5A erläutert wurden. Die Durchführung eines Steuerprogramms in dem Mikrorechner 550 wird in folgenden anhand der Fig. 9A und 9B beschrieben.

Nach dem Einschalten der Nähmaschine, bei dem ein Block 901 mit den bereits weiter oben beschriebenen Funktionen gearbeitet hat und damit dein Block 902 die Nullsetz-Bedingungen für die Positionssteuerschaltungen 148 und 150 für die Nadelstange und für den Vorschub hervorgerufen hat, werden graduell die verschiedenen digitalen Signale untersucht, die den verschiedenen Koordinaten der Stiche entsprechen und die dem Mikroprozessor 550 von dem Mikrorechner 110 zugeführt werden.

Zunächst wird der logische Wert des Signals TO in dem Block 903 untersucht. Wenn der Wert von TO nicht gleich 1 ist (wenn er nämlich Null ist), so wird ein Block 904 erreicht, der den Wert des Anzeigers F1 bestimmt. Wenn der letztere nicht gleich 1 ist (nämlich gleich Null ist), was in der weiter unten beschriebenen Weise bedeutet, dass die von dem Mikrorechner 110 gelieferten Daten sich auf neue Nadel-Seitenablenkungskoordinaten für das Stellglied 124 beziehen, wird ein Block 905 erreicht, der den Wert von F1 gleich 1 setzt, während der Wert von F2 gleich Null gesetzt wird. Es wird dann ein Block 906 erreicht, der den Befehl für das Lesen des Digitalsignals der Anschlüsse P 00 P 07 gibt, worauf ein Block 907 erreicht wird, der dieses ausgelesene Digitalsignal als gewünschten Positionswert für die Nadel speichert. Dann wird ein Block 908 erreicht, der den Wert an dem Anschluss AN 0 feststellt, der eine Funktion der tatsächlichen Position des Stellgliedes ist, und dieser Wert am Anschluss AN 0 wird in einen Digitalwert umgewandelt, worauf ein Block 909 erreicht wird, der in Digitalwerten den Wert der gewünschten Position mit dem der tastsächlichen Position vergleicht und ein Indexsignal liefert, das in einem Block 910 als Funktion einer vorgegebenen vorherbestimmten Tabelle ein Geschwindigkeitssteuersignal für das Stellglied 124 derart bestimmt, das die Differenz zwischen diesen Positionswerten beseitigt wird. Dieses Geschwindigkeitssteuersignal wird über einen Block 911 den Anschlüssen P 10 P 17 des Mikroprozessors 550 zugeführt, die daher über die in den Fig. 8A und 8B beschriebene Schaltung die Bewegung des Stellgliedes 124 steuern. Dann wird in einem Block 913 der Wert am Anschluss AN 1 gelesen, der eine Funktion der tatsächlichen Position des Stellgliedes 130 ist, und der Block 913 wandelt diesen Wert in einen Digitalwert um, worauf ein Block 914 erreicht wird, der in Digitalwerten den Wert der gewünschten Position mit dem Wert der tatsächlichen Position für das Stellglied 130 vergleicht und ein Indexsignal liefert, das in einem Block 915 als Funktion einer vorgegebenen vorherbestimmten Tabelle ein Geschwindigkeitsbefehlssignal für das Stellglied 130 bestimmt, das über einen Block 916 den Anschlüssen P 20 P 27 des Mikroprozessors 550 zugeführt wird, um das Stellglied 130 derart zu steuern, dass die gewünschte Position erreicht wird. Das Programm fährt dann zum Block 903 zurück, und wenn keine Änderung von TO aufgetreten ist, kehrt es zum Block 904 zurück. Weil jedoch nunmehr der Wert F1 vorher durch den Block 905 auf 1 gebracht wurde, erreicht das Programm sofort den Block 908, wie dies richtig ist, weil keine neuen Werte der Nadelseitenausschlag-Koordinaten von dem Mikrorechner 110 geliefert wurden. In diesem Fall erfolgt lediglich die Abtastung der Blöcke
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bis 916, die die in geschlossener Schleife erfolgende Positionssteuerung für die beiden Stellglieder 124 und 130 bestimmen, um diese auf die gewünschte Position zu bringen und in dieser festzuhalten. Wenn dann eine Veränderung von TO erfolgt, nämlich dann, wenn der Mikrorechner 110 neue digitale Positionssignale für den Vorschub liefert, so wird TO gleich 1, und es wird ein Block 920 erreicht, der den Wert von F2 auswertet, der für die vorhergehende Aktion des Blockes 905 gleich Null sein wird, worauf dann ein Block 921 erreicht wird, der F1 auf Null und F2 auf 1 bringt, was zu einem Block 922 führt, der das Lesen des Digitalsignals an den Anschlüssen P 00 P 07 steuert, und in einem Block 923 wird dieses ausgelesene Digitalsignal als das gewünschte Positionssignal für das Stellglied für den Vorschub gespeichert. Der Zyklus der Blöcke von 908 bis 916 wird dann erneut durchgeführt, worauf die Wiederholung der verschiedenen Phasen in Abhängigkeit von dem Auftreten der verschiedenen bereits beschriebenen Funktionen erfolgt.

Die von den Blöcken 909 und 910 und 914 und 915 ausgeführten Operationen wurden nicht ausführlich beschrieben, weil sie im einzelnen im Prinzip so erfolgen können, wie dies bereits anhand der Fig. 7A bis 7G für die

Betriebsweise der Mikroprozessoren 610 und 610 beschrieben wurde.

Ein in geschlossener Schleife arbeitendes Positions-Steuersystem vom Digitaltyp für Nähmaschinen, wie es vorstehend beschrieben wurde, hat verschiedene Vorteile, für die die folgenden Vorteile nur Beispiele darstellen:

a) Die schwierigen Probleme der Eichung des Wandlers, die in einer Steuerschleife vom Analogtyp vorhanden sind, treten nicht auf, weil bei einer Lösung mit einer digitalen Positionssteuerschleife die Maschine ohne die Notwendigkeit einer Eichung hergestellt werden kann. Tatsächlich wird sowohl im Fall eines Wandlers vom Digitaltyp als auch im Fall eines Wandlers vom Analogtyp das Positionsbezugssignal digital in einem Mikroprozessor berechnet, so dass dieses Signal weder Nullpunktverschiebungs- noch -verstärkungsänderungen unterworfen ist.

b) Wie dies bereits weiter oben erwähnt wurde, ist eine Steuerschleife vom Digitaltyp aufgrund ihrer Eigenart präziser als eine Steuerschleife vom Analogtyp. Eine digitale Steuerschleife ist nicht Änderungen der Parameter als Funktion der Betriebsspannungen, der Umgebungsbedingungen usw. unterworfen. Hinsichtlich der Präzision der Wandler kann gesagt werden, dass im allgemeinen der Digitalwandler präziser ist als der Analogwandler, dass jedoch der Digitalwandler eine schlechtere Auflösung aufweist. Während der Analogwandler eine praktisch unbegrenzte Auflösung ermöglicht, weist der digitale Wandler eine Begrenzung seiner Auflösung durch die Anzahl der Bits auf, mit denen der Wert dargestellt werden soll. Hinsichtlich der praktischen Ausführungsform führt bei dem inkrementalen optischen Codierer diese Begrenzung der Auflösung zu einer Begrenzung der Anzahl der Impulse für jede Winkelbewegungseinheit, die der Wandler
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Weil andererseits dieser inkrementale optische Codierer mehrere Umdrehungen ausführen kann und daher einen praktisch unbegrenzten Positionswert
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kann, treten keine Probleme bei der Vergrößerung der umzuwandelnden Hübe auf. Das Potentiometer weist hierbei jedoch die entgegengesetzten Bedingungen auf.

Es kann daher gesagt werden, dass bei einer digitalen Lösung für die Positionierschleifen der Nähmaschine der Wandler mit einem inkrementalen Codierer eindeutig besser für lange Hübe (beispielsweise 100 mm) und für begrenzte Auflösungen (beispielsweise 0,1 mm) geeignet ist, während der Wandler mit einem Potentiometer direkt für kurze Hübe (beispielsweise 8 mm) und mit höheren Auflösungen (beispielsweise 0,05 mm) geeignet ist.

c) Eine Positionssteuerschleife von Digitaltyp ist aufgrund ihrer Eigenarten stabiler als eine Analog-Positionssteuerschleife. Tatsächlich hängen die Verstärkungseigenschaften und die dynamischen Ansprecheigenschaften nicht oder nur vernachlässigbar von zeitlichen Änderungen und Änderungen der Umgebungsbedingungen der Werte der Parameter ab. Weiterhin kann die Steuerschleife vom Digitaltyp aufgrund ihrer Eigenarten anpassungsfähig gestaltet werden, so dass sie sich an zeitliche Änderungen oder an Parameteränderungen anpasst.

d) Ein digitales Steuersystem ist zu jedem Zeitpunkt in der Lage, die richtige Betriebsweise der von ihm gesteuerten elektromechanischen Vorrichtungen zu überprüfen. Während dem Fall einer Analog-Steuerung der die Nähmaschine steuernde Mikrorechner ein Digitalsignal, das der gewünschten Position des Stellgliedes entspricht, liefert, jedoch nicht in der Lage ist, zu überprüfen, ob diese Position erreicht wurde und ob sie in vorher festgelegten Zeiten erreicht wurde, ist eine Digital-Steuerung in der Lage, diese Überprüfung kontinuierlich für den Austausch von Signalen zwischen dem Mikrorechner 110 und den Mikroprozessoren 610 und 610 durchzuführen. Dies bedeutet, dass es möglich ist, Notbedingungen festzulegen, die die Maschine im Falle einer fehlerhaften Funktion eines der Steuerteile stoppen. Es ist ohne weiteres zu erkennen, dass das Vorhandensein dieser Möglichkeit einer Selbstdiagnose des Systems die Durchführung von Reparaturen an beschädigten Maschinen enorm vereinfacht.

e) Es ist weiterhin zu erkennen, dass ein Digitalsystem wesentlich leichter überprüft werden kann als ein Analogsystem. Die Überprüfung eines Digitalsystems kann in großem Ausmaß die sich ändernden Umgebungsbedingungen aus bereits geschilderten Gründen vernachlässigen. Bei einem digitalen System ist es weiterhin sehr einfach, alle möglichen Betriebsarten der Maschine nachzubilden, weil sie unterscheidbar sind, so dass sehr einfach eine erschöpfende Überprüfung der

Vorrichtung durchgeführt werden kann. Diese Art der Überprüfung ist bei einem Analog-System wesentlich problematischer. Schließlich würde, weil die Steuerung der Maschine bereits durch eine digitale Steuerung gebildet wird, das Vorhandensein einer Analog-Steuerschaltung für die Stellglieder es erforderlich machen, eine automatische Überprüfungsvorrichtung zur Verfügung zu haben, die sowohl den Digitalteil als auch den Analogteil überprüfen kann, was von wesentlicher Bedeutung sein kann. Diese Überprüfungsvorrichtung muss naturgemäß komplizierter und aufwendiger sein als eine Überprüfungsvorrichtung, die digitale Teile überprüfen kann.

f) Die digitale Steuerung ermöglicht es, die gleichen Betriebseigenschaften hinsichtlich der Genauigkeit und Auflösung der Positionierung zu erreichen wie das Analog-System, und weiterhin ermöglicht die digitale Steuerung durch die adaptive Steuerung eine Optimierung der Positionierzeiten, weil hierbei der richtige Zeitpunkt der Abbremsung des Stellgliedes sowie vorher seine Beschleunigung berechnet wurde, was zu einer Verbesserung der Betriebseigenschaften der Maschine führt. Im Ergebnis kann eine Verbesserung oder Verkleinerung der Positionierzeiten entweder zu einer höheren Nähgeschwindigkeit oder zu einer größeren Abmessung des Musters führen, das mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt werden kann, oder es kann andererseits ein eine geringere Leistung aufweisendes Stellglied für die gleiche Geschwindigkeit und die gleiche Näharbeit verwendet werden. Ein Stellglied mit geringerer Leistung erfordert geringere Kosten und weiterhin treten geringere Probleme mit der Wärmeabstrahlung der Maschine auf.

g) Zusätzliche Betriebseigenschaften: Bei einer Analog-Steuerung tritt das Problem der Änderung der Nähparameter auf Wunsch des Benutzers auf. Diese Parameter sind im Wesentlichen die Breite der Naht, die Breite eines Saums und der Ausgleich hiervon. In einem Analog-System sind diese Änderungen mit Hilfe eines Potentiometers erreichbar, das in geeigneter Weise durch statische Schalter in die vorstehend beschriebene Analog-Schleife eingefügt wird. Diese Art der Änderung der Parameter weist verschiedene Nachteile sowohl hinsichtlich der Ergonomie der Steuerung und damit der Kompliziertheit und Kosten der Vorrichtung auf. Wenn andererseits eine Digitalisierung dieser Funktionen in einem einzigen Mikrorechner durchgeführt wird, der seinerseits in ein Analog-Steuersystem der Maschine eingefügt ist, ergibt sich für den Mikrorechner eine Verschlechterung hinsichtlich des Ausmaßes der Verarbeitung und damit der Kosten. Bei einer Lösung mit einer digitalen Schleife, bei der ein Steuer-Mikroprozessor für jede der beiden Achsen der Maschine vorgesehen ist, kann in natürlich und technisch unbeanstandbarer Weise die Einfügung dieser Funktionen für die Veränderung der Parameter in das Steuerprogramm der einzelnen Achsen erfolgen.

Schließlich ist es verständlich, dass eine Vielzahl von Änderungen und Modifikationen des beschriebenen Systems durchgeführt werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung hinsichtlich des Positionsbefehls- und

Steuersystems zu verlassen.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine digitale Ausführungsform (nämlich mit einem Vergleich zwischen digitalen Werten und nachfolgender Verarbeitung) der Positionssteuerschleife für zumindest ein Stellglied in einer Nähmaschine. Unter den verschiedenen Abänderungen der beschriebenen Ausführungsformen sollen als Beispiel folgende Möglichkeiten erwähnt werden:

- die Möglichkeit der Änderung des Systems der Zuführung der Positionssteuerbefehle an die Positionsvergleichsmikroprozessoren in einer Digitalschleife, wobei dieses System weiterhin lediglich ROM-Festspeicher ohne Verarbeitung der gespeicherten Musterdaten einschließen kann,

- die Möglichkeit der Verwendung verschiedener Arten von Stellgliedern, nämlich rotierende, lineare und andere Stellglieder,

- die Möglichkeit des Fortfalls der Geschwindigkeitssteuerschleife,

- die Möglichkeit der Änderung der Beispiele, die für die logischen Operationen beschrieben wurden, die von den Mikroprozessoren 610 und 610 oder 550 ausgeführt werden.

Claims (17)

1. Elektronische Nähmaschine mit einer Nadelstangeneinrichtung zur Erzielung der Querverstellung der Nadel gegenüber der Vorschubrichtung des Stoffes in der Nähmaschine, mit einer Vorschubeinrichtung zur zyklischen Bewegung des Stoffes in Vorschubrichtung, mit Stellgliedern zur Regelung der Querverstellung der Nadelstangeneinrichtung und der Bewegung der Vorschubeinrichtung in Abhängigkeit von Steuersignalen, mit ersten Einrichtungen zur Erzeugung von Positionssteuersignalen für die Stellglieder, wobei diese ersten Einrichtungen betriebsmäßig mit zumindest einem der Stellglieder über eine Positionssteuerschaltung verbunden sind, die die Steuersignale erzeugt, um eine steuerbare Regelung der Position der Nadelstangeneinrichtung und/oder der Vorschubeinrichtung zu erzielen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Positionssteuerschaltung eine Wandlereinrichtung (616, 616 ) für die Position der Stellglieder (124, 130) und/oder des gesteuerten Elementes aufweist, dass die Wandlereinrichtung (616, 616 ) an ihren Ausgängen Signale erzeugt, die direkt oder indirekt in ihrem Digitalwert mit den Positionssteuersignalen für die Stellglieder (124, 130) vergleichbar sind, um die Steuersignale für die Stellglieder zu liefern, und dass der Vergleich zwischen den Signalen in ihrem Digitalwert in Mikroprozessoreinrichtungen (610, 610 ; 550) erfolgt.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mikroprozessoreinrichtungen (610, 610 ) einen Teil der Positionssteuerschaltung (148, 150) bilden.

3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mikroprozessoreinrichtungen durch zumindest einen Mikroprozessor (550) gebildet sind.

4. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wandlereinrichtung (616, 616 ) durch ein Wandlerelement (622) vom Digitaltyp gebildet ist, das digitale Ausgangssignale erzeugt, die im Digitalwert die Position der Stellglieder und/oder des gesteuerten Elementes darstellen.

5. Nähmaschinen nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Wandlerelement optisch mit den entsprechenden Stellgliedern oder dem entsprechenden gesteuerten Element gekoppelt ist.

6. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wandlereinrichtung ein Analog-Wandlerelement
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aufweist, das ein Analog-Ausgangssignal erzeugt, dessen Wert eine Funktion der Position der Stellglieder und/oder der gesteuerten Elemente ist, und dass das Analog-Ausgangssignal den Verarbeitungseinrichtungen über eine Analog-/Digitalkonverterschaltung (620) zugeführt wird.

7. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Positionssteuerschaltung (148, 150) einen Vergleicherblock (614, 614 ) einschließt, der ein gewünschtes Geschwindigkeitssignal der Stellglieder mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitssignal der Stellglieder vergleicht, dass das Signal für die gewünschte Geschwindigkeit von den Verarbeitungseinrichtungen geliefert wird, während das die tatsächliche Geschwindigkeit darstellende Signal über einen Verarbeitungsblock (621,
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) von der Wandlereinrichtung geliefert wird, und dass der Vergleicherblock (614, 614 ) ein Ausgangssignal liefert, das das Steuersignal für die Stellglieder bildet.

8. Nähmaschine nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stellglieder durch Analog-Steuereinrichtungen gesteuert sind, dass der Vergleicherblock (614, 614 ) Analogsignale verarbeitet und dass das die gewünschte Geschwindigkeit darstellende Signal von den Verarbeitungseinrichtungen über einen Digital-/Analogkonverter geliefert wird.

9. Nähmaschine nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stellglieder durch Linear- oder Drehstellgliederelemente gebildet sind, die durch Gleichstrom gesteuert sind.

10. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass sie lediglich die abwechselnd in dem Vergleich zwischen den den Digitalwert darstellenden Signalen arbeitenden Mikroprozessoreinrichtungen (550) einschließt, die die Steuersignale an die Stellglieder sowohl für die Nadelstangeneinrichtung als auch die Vorschubeinrichtungen liefern.

11. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mikroprozessoreinrichtungen Einrichtungen zur Erzeugung eines ersten, die gewünschte Geschwindigkeit darstellenden Signals für die Stellglieder als Funktion der Positionssteuereinrichtungen sowie zur Erzeugung einer diskreten Folge von Geschwindigkeitssignalen für die Stellglieder als eine Funktion der fortschreitenden Änderung der Position der Stellglieder einschließen.

12. Nähmaschine nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mikroprozessoreinrichtungen Einrichtungen zur Auswertung des Zustandes der richtigen oder unrichtigen Bewegungsrichtung der Stellglieder und Einrichtungen zur Auswertung und Korrektur der Änderungen der Position der Stellglieder aufgrund der unrichtigen Bewegungsrichtung einschließen.

13. Nähmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mikroprozessoreinrichtungen Einrichtungen zur automatischen Rückführung der Stellglieder in eine Ausgangs-Nullbezugsposition nach dem Einschalten der Nähmaschine einschließen.

14. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass Festspeichereinrichtungen vorgesehen sind, in denen eine Vielzahl von Stichmusterdaten gespeichert ist, denen jeweils Überstichbreiten- und Vorschubdaten zugeordnet sind, die vorgegebenen Positionskoordinaten der Nadelstangeneinrichtung und der Vorschubeinrichtung entsprechen, um entsprechende Positionskoordinaten von Stichen in den Stichmustern festzulegen, und dass die ersten Einrichtungen durch einen Mikrorechner gebildet sind, der betriebsmäßig mit den Festspeichereinrichtungen verbunden ist, um selektiv die gespeicherten Daten der Stichmuster zu verarbeiten und entsprechend die Positionssteuersignale für die Stellglieder derart zu liefern, dass die Position der Nadelstangeneinrichtung und/oder der Vorschubeinrichtung sowohl entsprechend der Folge von Stichen, die den gespeicherten Stichmustern entsprechen, als auch entsprechend einer Folge von Stichen, die anhand der gespeicherten Stichmuster entwickelt wurden, in steuerbarer Weise einstellbar ist.

15. Nähmaschine nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Steuertastatur zur funktionellen Betätigung der ersten Einrichtungen vorgesehen ist.

16. Nähmaschine nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass mit der Steuertastatur Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige einer funktionellen Auswahl verbunden sind, die von einem Benutzer über die Tastatur ausgeführt wird.

17. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Festspeichereinrichtungen mit anderen Festspeichereinrichtungen austauschbar sind, in denen andere Stichmuster gespeichert sind.