DE3104143A1

DE3104143A1 - Naehmaschine mit programmierbarer kontrolle

Info

Publication number: DE3104143A1
Application number: DE19813104143
Authority: DE
Inventors: Eduardo Blasco Madrid Gonzalez
Original assignee: Ind & Confecciones SA
Current assignee: Ind & Confecciones SA
Priority date: 1980-02-12
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1982-01-14
Also published as: AR224671A1; BR8100829A; US4389604A; GB2072377B; FR2475588B1; FR2475588A1; GB2072377A

Description

Nähmaschine mit programmierbarer Kontrolle

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine mit programmierbarer Kontrolle und einem Motor mit geringer Trägheit.

Die erfindungsgemäße Nähmaschine besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem Kontrollsystem bestehend aus einem Mikroprozessor und den entsprechenden Zusatzelementen sowie dem Antriebsorgan bestehend aus einem durch einen •ic elektrischen Kontroller gesteuerten Motor mit geringer Trägheit. Diese Kombination ergibt eine Nähmaschine mit hoher Leistungsfähigkeit und großen Umstellmöglichkeiten der durchzuführenden Näharbeiten, die gegenüber dem Stand der Technik überraschende Vorteile aufweist.

Die Nähmaschine kann die verschiedenartigsten Näharbeiten ausführen, ohne daß das Bedienungspersonal die Steuervorgange betätigen muß, da die Maschine sämtliche vorher programmierten oder selbsterlernten Operationen automatisch durchführt. Das Selbsterlernen der Maschine besteht darin, daß das Bedienungspersonal die gewünschte Näharbeit einmal manuell durchführt, deren Programm gespeichert und danach von der Maschine automatisch beliebig oft wiederholt wird.

Die Vorteile einer derartigen Nähmaschine sind offensichtlich, da sie das Bedienungspersonal von der eigentlichen Näharbeit befreien und diese mit weitaus größerer Geschwindigkeit und dabei fehlerfrei durchführt.

Das Kontrollsystem umfaßt einen Mikroprozessor, der die Instruktionen eines gespeicherten Funktionsprogramms behandelt sowie die von· äußeren Organen der Maschine wie z.B. Funktionstasten, Endschalter, Positionssensoren etc.

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gelieferten Daten. Diese Zentraleinheit wird von einem Zeitgeber gesteuert und steht in Verbindung mit zwei Speicherblocks bestehend aus einem dynamischen Speicher (RAM) und einem statischen Speicher (EPROM).

Der dynamische Speicher (RAM) speichert die verschiedenen Daten zur Ausführung einer bestimmten Näharbeit, die durch die Nähmaschine durchgeführt werden soll. Der statische Speicher bentehend aus drei. Speicher α vom Typ (EPROM) speichert das Kontrollprogramm, das die Funktion der verschiedenen Maschinenorgane steuert.

Als peripherische Elemente sind eine Reihe von Sensoren, Endschaltern etc. angeordnet, die konstante Information über die Lage der verschiedenen Arbeitsorgange der Nähmaschine wie z.B. der Nähnadel, des Fadenschneiders, des Stoffdrükkers, dos Bedienungspedal fs etc. ] Lfff-rt, so daß der Mikroprozessor stets die Situation der von ihm kontrollierten Organe "kennt".

Ein Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen Nähmaschine besteht darin, daß zum Antrieb derselben ein Motor mit geringer. Trägheit dient, der durch einen Kontroller gesteuert wird, wobei dieses Merkmal im Vergleich zu den bekannten Nähmaschinen, die einen Motor mit mechanischer Kupplung und Bremse aufweisen, von größter Bedeutung ist.

Die Verwendung des Motors mit geringer Trägheit und der angeschlossenen Elektronik in einer Nähmaschine bringt gegenüber den bekannten Maschinen eine Reihe von Vorteilen mit sich, unter denen insbesondere die folgenden hervorzuheben sind:

1. Der Motor der Nähmaschine steht vollkommen still, wenn 3^r' keine Bewegutigebeanspru^hung zur Durchführung ©Iner Näharbeit vorliegt, im Gegensatz zu den Motoren der bekannten Nähmaschinen, die auch dann Energie verbrauchen, wenn

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keine Näharbeit durchgeführt wird. Die erfindungsgemäß erreichte Energieersparnis ist deshalb beachtenswert, weil festgestellt werden konnte, daß die Handhabung der Nähmaschine, während diese keine eigentliche Näharbeit ausführt, innerhalb des Herstellungsverfahrens in der Konfektion zeitmäßig durchaus von Bedeutung ist, denn es sind Richtungsänderungen des Stoffes, Einführungen von Stoff, Beobachtungen der Nähte etc. erforderlich. Ein üblicher Motor dreht sich während dieser Totzeit weiter, obwohl diese Drehung nicht auf die Antriebsteile übertragen wird, während der gemäß der Erfindung verwendete Motor mit geringer Trägheit vollkommen stillsteht, wenn die Nadel keine Näharbeit ausführt. Hieraus ergibt sich logischerweise eine bedeutende Energieersparnis.

2. Die unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeiten der Nähmaschine werden eingestellt, indem an den Motor mit geringer Trägheit verschiedene elektrische Spannungen angelegt werden, so daß die Geschwindigkeiten sehr genau eingestellt werden können, ohne daß verschleißbare Teile zum Einsatz kommen. Dagegen kommen bei den herkömmlichen Motoren zur Erreichung unterschiedlicher Geschwindigkeiten einstellbare Kupplungen zum Einsatz. Erfindungsgemäß wird demnach eine Materialersparnis erreicht, da auf einem Verschleiß unterworfene Teile verzichtet wird; gleichzeitig werden die erforderliche Wartung und der Austausch der Verschleißteile vermieden.

3. Auch bezüglich des Anhaltens des Motors wird erfin-

dungsgemäß eine bedeutende Verbesserung erzielt, da hierfür das Anlegen einer umgekehrten Spannung an die Polschuhe während der bis zum Stillstand erforderlichen Zeit ausreichend ist. Dagegen ist bei den herkömmlichen Motoren eine mechanische Bremsvorrichtung vorgesehen, die wie im Falle der vorgenannten Kupplung einem Verschleiß unterworfen ist und die Genauigkeit des Bremsvorganges negativ beeinträchtigt.

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4. Die unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten des Motors werden durch Änderung der Eingangssignale einer Analog-Digitalumsetzerschaltung eingestellt, die die Motorschaltung steuert. Hierdurch kann eine weite Geschwindigkeitsskala erreicht werden, die bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform von 0 bis 256 unterschiedliche Geschwindigkeiten umfaßt, die sich aus den 8 Bits zur Definition der digitalen Geschwindigkeitsinformation für den Motor ergeben.
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5. Als Folge der Möglichkeiten der Einstellung der verschiedenen Drehgeschwindigkeiten ergibt sich, daß die Höchstgeschwindigkeit des Motors ausschließlich durch die Leistungsgrenze der Nähmaschine gegeben ist, so daß die Produktionsleistung gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöht werden kann.

6. Schließlich kommt zu den genannten »Vorteilen noch hinzu, daß die erfindungsgemäße Nähmaschine in der Herstellung billiger ist als eine herkömmliche Maschine, die mit einem Motor mit Kupplung und Bremse ausgerüstet ist.

Der Motor mit geringer Trägheit wird von einem Geschwindigkeitskontroller gesteuert, der Signale von einem Digital-Analogumsetzer erhält und mit einem Rückkopplungsblock des Bewegungszustandes des Motors verbunden ist, wobei dieser Digital-Analogumsetzer und der Rückkopplungsblock eine Zwischenphase der Kopplung mit der Zentraleinheit bilden. Die Zentraleinheit übernimmt die Kontrolle des Motors mit geringer Trägheit und erzeugt die unterschiedlichen Arbeitsgesschwindigkeiten zu den geeigneten Zeitpunkten sowie das Anhalten des Motors im geeigneten Moment und mit der Nähnadel in korrekter Stellung, d.h.

in der oberen oder unteren Lage.
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Zusammengefaßt setzt sich die erfindungsgemäße Nähmaschine aus drei hauptsächlichen Einheiten zusammen,

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nämlich zunächst die Zentraleinheit, die wie ausgeführt durch einen Mikroprozessor, vorzugsweise vom Typ Z-80, gesteuert wird, dann der Motor mit geringer Trägheit mit den Zusatzschaltungen, die den Einbau eines derartigen Motors in eine Mähmaschine ermöglichen, und schließlich die Peripherieteile wie Positionssensoren für die Nadel, Stoffdrücker, elektronische Tachometer, Schaltungen des Steuerpedals, Elektroventile etc., die entsprechende Informationen an die Zentraleinheit liefern.

Eine derartig aufgebaute Nähmaschine für gewerbliche Zwecke ist in der Lage, praktisch unbegrenzte Näharbeiten durchzuführen und das Bedienungspersonal von den Einstell- und Kontrollarbeiten zu entlasten, wobei besonders das Merkmal hervorzuheben ist, daß die Maschine in der Lage ist, die verschiedenen Näharbeiten zu "erlernen", indem diese einmal vom Personal manuell ausgeführt werden.

Anschließend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Nähmaschine,

Fig. 2 ein Funktionsschema der verschiedenen Teile der Maschine,

Fig. 3 das Blockschaltbild der Zentraleinheit, in der der Mikroprozessor, die Speicherblocks und die Ein- und Ausgangseinheiten ersichtlich ist,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Kontrollvorrichtung für den Motor mit geringer Trägheit, die Signale von

der Zentraleinheit empfängt und den Motor steuert, 35

Fig. 5 eine schematische Darstellung des eigentlichen Geschwindigkeitskontrollers des Motors mit geringer

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Trägheit, der zwei Hauptblocks umfaßt, einen oberen mit der Schaltung der Geschwindigkeitsregulierung und einen unteren mit dem Aufbau der Energiespeisung des Motors,

Fig. 6 die Schaltung der Kontrollkarte für den Motor mit geringer Trägheit,

Fig. 7 die Schaltung der Auslösekarte, mittels der die Motordrehung kontrolliert wird,

Fig. 8 die Speiseschaltung mit den verschiedenen Elementen zur Steuerung der Funktion des Motors mit geringer Trägheit,
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Fig. 9 das Schema der verwendeten Speisungsquelle,

Fig. 10 eine rein beispielshafte Schaltkonsole für das Bedienungspersonal der Nähmaschine, 20

Fig.11 eine der verschiedenen identischen elektronischen Schaltungen des-Steuerpedals der Nähmaschine, mit · denen die unterschiedlichen Funktionsgeschwindigkeiten erzeugt werden,
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Fig.12 die elektronische Schaltung zur Ausmachung der Fadenbrüche des Nähgarns _t

Fig.13 die elektronische Schaltung des Synchronisierungsblocks gemäß der Fig. 1 und der Sicherheitsschaltung für die Positionierung des Fadenschneiders.

Zu den Zeichnungen ist zu bemerken, daß die in einen Kreis eingeschlossenen Bezugszeichen die Verbindung zwischen verschiedenen Figuren andeuten, während die einfachen Bezugszeichen die verschiedenen Funktionsteile des Systems benennen.

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Ausgehend von dem in Fig. 1 dargestellten funktionellen Aufbau der erfindunsgemäßen Nähmaschine mit programmierbarer Kontrolle und einem Motor mit geringer Trägheit ist ersichtlich, daß diese einen Mikroprozessor (1) umfaßt, der. von einer Zeitgeberschaltung (2) gesteuert wird und direkt mit einem Speicherblock, in einem dynamischen Speicherblock in einem dynamischen Speicher (3) (RAM) und mit einem Speicherblock in einem statischen Speicher (4> bestehend aus drei identischen Speichern vom Typ (EPROM) verbunden ist. Der dynamische Speicher (3) speichert die verschiedenen Daten zur Durchführung einer bestimmten Arbeit, während der statische Speicher (4) das Arbeitsprogramm und die Daten speichert, mit denen die Maschine den Arbeitsablauf ausführt.

Die Verbindung mit den äußern Peripherieorganen, die die Maschine steuern, erfolgt über drei Eingang/Ausgang-Einheiten, die mit PIO 0, PIO 1 und PIO 2 bezeichnet sind. Es ist eine Dekodifizierungsschaltung oder Umsetzer logisch-analogisch (5) vorgesehen, die die Sprache der Signale umwandelt, die in die Eingang-Ausgang-Einheiten gelangen oder aus diesen austreten.

Aus dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 geht weiter hervor, daß ein Synchronisierungsblock (6) vorgesehen ist, der die verschiedenen Arbeitsgänge der mechanischen Elemente der Nähmaschine (7) synchronisiert. Weiterhin umfaßt der Block (8) eine Sicherheitsschaltung für den Fadenschneider der Maschine (7), die eine Absenkung der Nähnadel vermeidet, ™ wenn der Fadenschneider noch nicht aus seiner Arbeitsstellung zurückgekehrt ist. Das Steuerpedal (9) der Nähmaschine ist mit dem elektronischen Block (10) verbunden, der eine Reihe von elektronischen Schaltungen, normalerweise optoelektronische Sensoren, umfaßt, die die

stufenweise Positionen des Steuerpedals (9) erfassen, mit denen unterschiedliche Nähgeschwindigkeiten erreicht werden .

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Weiterhin ist eine Tastatur (11) vorgesehen, mit der Änderungen und Weisungen an die Maschine eingegeben werden können. Wie ersichtlich steht der Motor (12) mit dem Block (13) in Verbindung, dessen scheraatischer Aufbau in der Fig. 4 dargestellt ist.

Anschließend soll der Aufbau des Kontrollsystems der Nähmaschine näher erläutert werden:

Wie bereits ausgeführt umfaßt das Kontrollsystem einen Mikroprozessor (14), der mit drei Speicherblocks (15) vom Typ EPROM und einem Speicherblock RAM (16) in Verbindung steht, die ihrerseits an den Adressbus A 0, A 1... A 14 sowie an den Datenbus D 0...D 7 angeschlossen sind. Der Mikroprozessor (14) wird durch eine Zeitgeberschaltung (2) (Blockschaltbild gemäß Fig. 1) gesteuert, die entweder durch einen Multivibrator (17) oder durch eine Quarz-Kristallschaltüng (18), deren Signale an einen Zähler-Teiler (19) geleitet werden, der an den Block

(20) oder CTC (counter and timer cicuit) angeschlossen ist. Dieser Block (20) CTC dient nicht nur als Verbindung der Zeitgebersignale in den Mikroprozessor (14), sondern führt gleichzeitig eine peripherische Funktion aus, indem er die Signale einer Vorrichtung (21) zum Zählen der Nähstiche empfängt, die die Maschine ausführt. Diese Vorrichtung (21) besteht aus einem Rad, das stets in Kontakt mit dem zu nähenden Stoff steht und eine Reihe von elektrischen Impulsen erzeugt, wenn der Stoff unter der Nähnadel weiterbefördert wird, wobei diese Impulse

zum genannten Block (20) CTC geleitet werden.

Im Schema gemäß Fig. 3 sind die Dekodifizier er (22) und (23) ersichtlich, die die Daten des Mirkoprozessors verarbeiten, sowie der Buffer (24) am Ausgang des Datenbus.

Die Eingang-Ausgang-Linien entsprechend PIO 0, PIO 1 und PIO 2 übermitteln die Information aller Peripherieelemente

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an die Zentraleinheit oder das Kontrollsystem; die Peripherieelemente umfassen die Signale des Synchronisierungsbloolca (6), der Schaltungen (10) aeä Pedals (9), d*»8 Kontrollers (13) des Motors mit geringer Trägheit, der Schaltungskonsole (25), der Nahtversäuberungstaste (26) und sämtlicher Elektroventile der Nähmaschine, über die Potentialetappe (27). Unter den Elektroventilen sind insbesondere zu nennen das Elektroventil (28) des Stoffdrückers, (29) der Nahtversäuberung, (30) der Arbeitsstellung des Fadenschneiders und das Elektroventil (31) zur Zurückziehung des Fadenschneiders in die Ruhestellung sowie das Elektroventil (32) für das Stapelelement der Maschine.

Die Verteilung der Ausgang-Eingang-Linien ist insbesonders aus der Fig. 2 der Zeichnungen deutlich ersichtlich.

In der Fig. 11 ist eine der N Schaltungen dargestellt, die alle identisch untereinander sind und die verschiedenen Arbeitsspositionen des Steuerpedals (9) der· Maschine erkennen. Diese Schaltungen bestehen hauptsächlich aus optoelektronischen Elementen (33), die ihr Signal an die Eingang-Ausgang-Einheit PIO 1 leiten.

In der Fig. 13 ist die Schaltung des Synchronisierungsblocks (6) und des Sicherheitsblo.cks (8) des Fadenschneiders dargestellt. Der Synchronisierer (6) umfaßt eine Reihe von Sensoren zur Kontrolle und Feststellung der verschiedenen Arbeitsstellungen der Nadel und des Fadenschneiders. Die Sensoren, die die Position der Nadel in ^" der oberen oder in der unteren Stellung feststellen, umfassen zwei optoelektronische Vorrichtungen (34) und (35), die dem Mikroprozessor ununterbrochen die Position der Nadel übermitteln. Ähnliche Sensoren (36) und (37) kontrollieren, ob sich der Fadenschneider in Arbeitsstellung befindet bzw. ob die Schneide sich in Ruhestellung, d.h. zurückgezogen, befindet. Durch die übermittelte Information wird vermieden, daß die Nadel in

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Arbeitsstellung abgesenkt werden kann, wenn der Fadenschneider in Arbeitsstellung ist, da andernfalls der Bruch der Nadel unvermeidlich wäre. Die durch diese optoelektronische Sensoren gelieferte Information (Sensoren (34,35,36 und 37) wird durch die Schaltung (38) verarbeitet, die mit den entsprechenden Linien der Eingang-Ausgang-Einheiten in Verbindung steht.

Zur Feststellung des Fadenbruches und zur Vermeidung, daß die Maschine ohne Nähfaden weiterarbeitet, ist ein optoelektronischer Sensor (39) vorgesehen, der mit einem Displacement-Register (40) und einem Flip-Flop JK 41 (Master/ slave) in Verbindung steht.

Die Maschine verfügt über ein alphanumerisches Display (42) das über den Driver (43) mit dem Kontrollsystem oder der Zentraleinheit verbunden ist. Dieses Display stellt für das Bedienungspersonal ein Informationsmittel dar, dem es die verschiedenen Arbeitssituationen der Maschine entnehmen kann.

Durch den bisher beschriebenen Aufbau wird die automatische Kontrolle einer Nähmaschine unabhängig von dem verwendeten Motortyp ermöglicht. Die vorliegende Erfindung erschöpft sich jedoch nicht in dieser Kontrollvorrichtung, sondern sieht auch die Verwendung eines Motors mit geringer Trägheit als Antriebsorgan vor, der durch einen Geschwindigkeitskontroller reguliert wird, der seinerseits von der

vorgenannten Zentraleinheit abhängt. 30

Anschließend sollen die Merkmale des Motors mit geringer Trägheit und des Geschwindigkeitskontrollers näher beschrieben werden, deren Funktionsschema in der Fig. 4

dargestellt ist.
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Der Motor (12) wird über einen Geschwindigkeitskontroller (44) gespeist, der an eine Zwischenphase (45) zur Kopplung

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mit der Zentraleinheit angeschlossen ist, die in Fig. 4 als Block (46) gekennzeichnet ist. Die Kopplungs-Zwischenphase (45) umfaßt ihrerseits einen Digital-Ar.alogumsetzer (47) und einen Rückkopplungsblock (48) des Bewegungszustandes.-Weiterhin ist dem Motor (12) ein elektrisches Tachometer (49) zugeordnet, das mit dem Geschwindigkeitskontroller (44) verbunden ist«

Der Geschwindigkeitskontroller (44) ist schematisch in Fig.

5 dargestellt, und zwar in zwei Hauptblocks, wobei der Block (50) die Regulierungsschaltung der Geschwindigkeit des Motors (12) mit geringer Trägheit darstellt, die als Eingänge die Signale vom Digital-Analogumsetzer (47) sowie das Rückkopplungssignal der Strömstärke von Block

(48) und das Signal des Tachometers (49) empfängt. Das Ausgangssignal des Blocks (50) informiert über den Bewegungszustand, in dem sich der Motor (12) mit geringer Trägheit befindet.

Der weitere Block (51) der Fig. 5 stellt der. Leistungsteil zur Speisung des Motors (12) dar und umfaßt einen Wechselstrom-Gleichstromumformer (52), anschließend einen amplitudenkontrollierten Gleichström-Wechselstromumformer (53), dem ein weiterer Wechselstrom-Gleichstromumwandler (54) folgt, der in Doppelrichtung kontrollierbar ist.

Der Geschwindigkeitskontroller (44) ist an den Motor (12) mit geringer Trägheit angeschlossen und gibt die notwendigen Steuerbefehle zur Ausführung der Motorbewegungen sowie

³^ des Anhaltens in Übereinstimmung mit den Signalen, die von der Zentraleinheit (46) empfangen werden. Die Drehzahl des Motors (12) ist durch den elektronischen Tachometer (49) bekannt, der die entsprechende Information an den Geschwindigkeitskontroller leitet.

Bezüglich des Geschwindigkeitskontrollers (44) ist zu bemerken, daß sein Block (50) (s. Fig. 5) am Eingang das

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Signal vom Digital-Analogumsetzer (47) empfängt, der in der bereits beschriebenen Zwischenphase (45) zur Kopplung mit der Zentraleinheit (46) vorgesehen ist. Über die Leitung (56) wird das Signal zur Rückkopplungsschaltung (57) des Tachometersignals und über die Leitung (58) das Signal der Rückkopplungsschaltung der Stromstärke (59) empfangen. Dieser Block (50) erzeugt ein Signal über die Leitung (60), das Information über den jeweiligen Bewegungszustand des Motors (12) mit geringer Trägheit enthält und an die Zwischenphase (45) der Kopplung mit der Zentraleinheit (46) geleitet wird. Über die Leitungen (61 und (62) steht dieser Block (50) mit dem Block (51) in Verbindung, um die Kontrolle der Geschwindigkeit und der Drehrichtung durchzuführen.

Der Block (51) empfängt über die Leitung (63) den Speisestrom mit einer Frequenz von 50 Perioden pro Sekunden und leitet diesen in den Wechselstrom-Gleichstromumformerblock (52), an dessen Ausgang ein gleichgerichteter Strom austritt- Dieser Block (52) steht in Verbindung mit dem kontrollierten Gleichstrom-Wechselstromumformer (53), wobei eine Umwandlung in eine Frequenz von ca 20. Kc-/s erfolgt. Durch diese beiden Umformer (52) und (53) sind die 50 Perioden pro Sekunde des Stromnetzes in 20 Kc/s umgewandelt, so daß durch das Arbeiten der Schaltungen bei derart hoher Frequenz die Abmessungen des Transformators (64) zu Speisung des Motors (12) sehr klein gehalten werden können, da Transformatoren mit Ferritkern verwendet werden können, die nicht nur geringe Abmessungen aufweisen, sondern auch eine hohe Speiseleistung erbringen.

Dem Transformator (64) folgt ein Drehstrom-Gleichstromumformerblock (54), der direkt an den Motor (12) angeschlossen ist und diesen mit dem erforderlichen Strom für die ^⁵ Drehung mit der angebrachten Geschwindigkeit und in der entsprechenden Richtung speist.

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Es ist hervorzuheben, daß durch den beschriebenen Aufbau auf die herkömmlichen Transformatoren mit Eisenkern verzichtet werden kann, die nicht in bezug auf Gewicht, Volumen und Fabrikationskosten für automatische Nähmaschinen sehr ungünstig sind, sondern auch Probleme im Hinblick auf Hitzeentwicklung und Energieverbrauch verursachen.

Der Block (50) ist in der theoretischen Schaltung der Fig. 6 dargestellt, die an den Eingängen (65) Signale der Zentraleinheit (46) empfängt, die in den Digital-Analogumsetzer (47) eingegeben werden und den Geschwindigkeitscode für den Motor erzeugen, wobei am Ausgang diesesD/A-Umsetzers (47) ein Signal erscheint, das in den Operationsverstärker (66) eingegeben wird, dessen Ausgang auf die operativen Verstärker (67) und (68) verteilt wird. Dieser Block empfängt über (56) das Signal der tachometrischen Rückkopplungsschal-, tung (57)..In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis zwischen der Sollspannung gemäß D/A-Umsetzer (47) und dem Signal der tachometrischen Rückkopplung (56) wird einer der Operationsverstärker (67) oder (68) aktiviert und ein Signal in (69) erzeugt, das zur Auslöserschaltung gemäß Fig. 7 geleitet wird, die den Block (53) oder kontrollierten Gleichstorm-Wechselstromumformer gemäß dem Funktionsschema nach Fig. 5 bildet. Weiterhin wird in dieser Karte oder Kontrollschaltung ein rückgekoppeltes Signal der Stromstärke im Transformator (64) empfangen, das durch die Operationsverstärker dieser Kontrollkarte subtrahiert wird, wodurch ein Signal erzeugt wird, das die Motorgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Stromstärke im Transformator (64) stabilisiert.

Wenn der Verstärker (67) und (68) aktiviert wird, d.h. wie vorher beschrieben in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses zwischen dem vom D/A-Ümsetzer (47) gesandten Signal und dem Signal der tachometrischen Rückkopplung (56),

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wird eines der optoelektronischen Sensoren (70) oder (71) aktiviert. Diese optoelektronischen Sensoren folgen auf eine Verzögerungsstufe (72) und sind mit der Basis der Transistoren (73) bzw. (74) verbunden, die mittels ihrer Ausgänge (75,76) bzw. (77,78) die Transistoren (79) oder (80) aktivieren, die die Drehrichtung des Motors (12) mit geringer Trägheit bestimmmen, an den sie wie in Fig. 8 dargestellt angeschlossen sind.

Das von der in Fig. 6 dargestellten Schaltung bei (69) erzeugte Signal wird an die integrierte Schaltung (81) angelegt, die ein Paar von Pulsserien erzeugt, deren Pulsbreite gerade vom Signal abhängt, das durch den Punkt (69) empfangen wird.

Dieses Paar von Pulsserien ist zeitlich niemals überlappt, damit die Transistoren (82) und (83) der Leistungsverteilerschaltung der Fig. 8 niemals gleichzeitig umschalten.

Der Block (84) gemäß Fig. 7 hat die Aufgabe, den Transistoren (82) und (83) eine hohe Umschaltschnelligkeit zu verleihen, indem Pulse an die Basis dieser Transistoren gesandt werden, die an der absteigenden Flanke den Wert 0 V überschreiten und negativ werden und anschließend wie-

²^ der positiv, wodurch die genannten Transistoren (82) und (83) mit großer Schnelligkeit polarisiert und despolarisiert werden.

Die beschriebene Schaltungsanordnung erlaubt die Steuerung

des Motors (12) mit geringer Trägheit unter Verzicht auf die herkömmliche Transformatoren, die durch ihr großes Volumen, bedeutendes Gewicht und übermäßigen Energieverbrauch die Möglichkeiten der Nähmaschine beschränken. Die bei dieser Schaltungsanordnung verwendeten Transformatoren weisen kleine Abmessungen auf und erbringen doch eine weitaus höhere Leistung auf, die insbesondere gerade auf die hohe Arbeitsfrequenz zurückzuführen ist.

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Zur Speisung der gesamten Elektronik der Nähmaschine ist eine Spannungsquelle vorgesehen, die rein beispielhaft in der Fig. 9 dargestellt ist, bei der (93) ein Transformator mit mehreren Ausgängen ist, an die die Gleichrichterbrücken (94a, 94b, 94c) angelegt werden, deren Eingangssignal durch die integrierten Regulierer (95a, 95b, 95b'und 95 c") gleichgerichtet und reguliert wird. Mit dieser Spannungsquelle werden unterschiedliche Spannungen für das Funktionieren der verschiedenen elektronischen Teile, mit denen die erfindungsgemäße Nähmaschine ausgerüstet ist.

In der Fig. 10 ist eine Bedienungskonsole beispielhaft dargestellt (25), die für das Bedienungspersonal zugänglich ist zur Steuerung der Maschine, und die das alphanumerische Display (42) aufweist, das zur Information und Mitteilung der verschiedenen Arbeitsabschnitte der Nähmaschine an das Bedienungspersonal dient. Die Schalter (96) und (97) dienen zur Auswahl der Nähstiche, die durch die Maschine ausgeführt werden sollen, wenn diese manuell funktioniert, welche Funktionsweise mit dem Schalter (98) eingestellt wird. Durch Betätigung des Schalters (99) kann die Geschwindigkeit eingestellt werden, wenn die Maschine automatisch arbeitet.

Mit dem Schalter (97) wird bei manueller Arbeit der Maschine die Anzahl der Nadelstiche ausgewählt, während mit diesem Schalter bei automatischem Betrieb die Länge der Nadelstiche korrigiert wird, wenn der Eingangsschalter der Daten (100) betätigt wurde.

Die Tasten (101) und (102) dienen zur Auswahl der durch die Maschine durchzuführenden Funktion und zur Einstellung der Maschine in Lernsitutation. In dieser Lernsituation erlernt die Maschine automatisch sämtliche erforderlichen ^5 Daten zur späteren automatischen Ausführung der Näharbeit.

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Hierzu ist es ausreichend, daß die Bedienungsperson diese Näharbeit einmal manuell ausführt.

Sämtliche genannten Schalter und Tasten verfügen über LED-Anzeige, so daß stets die Arbeitsstellung der Maschine augenblicklich angezeigt ist.

Der beschriebene Aufbau schafft die erfindungsgemäße Nähmaschine mit automatischer Kontrolle und einem Motor mit geringer Trägheit.

Unter den Arbeitsmöglichkeiten der Maschine ist zu nennen, daß diese ganz normal eine Näharbeit ohne jegliche automatische Funktion durchführen kann oder aber auch vollautomatisch, wobei am Anfang und am Ende der Naht eine Versauberung erfolgt. Die Anzahl der Nahtversäuberungsstiche wird mittels des entsprechenden Schalters ausgewählt.

Gleichzeitig ist die Maschine in der Lage, während des Lernprozesses, d.h. während die Maschine die Daten einer bestimmten Näharbeit speichert, die eine Bedienungsperson von Hand ausführt, bei automatischer Ausführung der gelernten Arbeit Längenunterschiede der Nähte auszugleichen, die die Bedienungsperson ungewollt bei der manuellen Näharbeit eingeführt hat. Infolge der großen Speicherleistung der Maschine kann diese die verschiedenartigsten und kompliziertesten Näharbeiten ausführen, wodurch die gewerbliche Verwendung der Maschine große Möglichkeiten eröffnet.

^Q In bezug auf den Geschwindigkeitskontroller, der den Motor mit geringer Reibung steuert, ist zu erwähnen, daß dieser durch Digitalinformationen gesteuert wird, aus welchem Grunde eine derartig breite Skala von unterschiedlichen Geschwindigkeiten erreicht wird, wobei die maximale Dreh-

^ΰΟ zahl des Motors nur durch die operative Kapazität der Nähmaschine selbst begrenzt ist. Ein weiteres bedeutendes Merkmal des erfindungsgemäßen Aufbaus besteht darin, daß zur Erreichung eines augenblicklichen Stillstandes des

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Motors keine mechanische Bremsvorrichtung erforderlich ist, sondern es ist ausreichend, ein Signal mit umgekehrter Polarität an die Polschuhe des Motors anzulegen. Aus der vorhergehenden Beschreibung geht hervor, daß die Polarität des Signals der Speisung des Motors durch die Leitung oder Nichtleitung der Transistoren (79) und (80) bestimmt wird.

Anschließend soll die Funktionsweise des Kontrollsystems des Motors mit geringer Trägheit bei a) Beschleunigung, b) Verzögerung und c) Anhalten des Motors beschrieben werden:

a) Beschleunigung: Wenn die Zentraleinheit (46) die Bewegung des Motors (12) in Gang setzen will, erzeugt sie einen entsprechenden Binarcode im Umsetzer Digital-Analog (47). Am Ausgang des Umsetzers erscheint ein Signal eines Geschwindigkeitsfehlers, das bei Anlegung an den Eingang des Geschwindigkeitskontrollers (44) .die Bewegung des Motors (12) hervorruft, bis die vorgegebene Geschwindigkeit erreicht wird, die durch den genannten Binarcode der Zentraleinheit (46) definiert ist. Gleichzeitig, zeigt die Rückkopplung des Bewegungszustandes vom Block (48) dem Kontroller (46) an, ob die vorgewählte Geschwindigkeit erreicht ist oder nicht.

b) Verzögerung: Wenn die dem an den D/A-Umsetzer (47) angelegten Binarcode entsprechende Geschwindigkeit unter derjenigen liegt, die im selben Augenblick am System Motor-Nähmaschine vorliegt, wird eine Spannungsumkehr

°° an den Polschuhen des Motors (12) hervorgerufen, solange ein negativer Unterschied vorliegt, wobei die Spannungsumkehr endet, sobald die gewünschte niedrigere Geschwindigkeit erreicht ist.

°° Wie im Falle der Beschleunigung zeigt auch hier die Rückkopplung des Bewegungszustandes durch den Block (48) an, ob die neue geringere Geschwindigkeit erreicht ist.

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ic) Anhalten des Motors: Das System wird wie bei der Verzögerung beschrieben auf die minimale Nähgeschwindigkeit eingestellt, und sobald diese erreicht ist, wird die Annäherung an die Halteposition abgewartet, wozu in der Nähe des Haltepunktes eine angemessene Geschwindigkeit eingelegt wird, die einen definitiven Geschwindigkeitsabfall hervorruft und bei Erreichen des absoluten Punktes wird der Motor abgeschaltet, indem an den D/A-Umsetzer Geschwindigkeit Null angelegt wird.

Zusammengefaßt ist die in Übereinstimmung mit dem beschriebenen Aufbau hergestellt Nähmaschine dazu befähigt, sämtliche Näharbeiten in herkömmlicher Weise oder vollkommen automatisch auszuführen und befreit die Bedienungsperson davon, die Anzahl der Nähstiche zu kontrollieren, die für eine bestimmte Näharbeit erforderlich sind, oder die Geschwindigkeit der Nadel oder sonstige unterschiedliche Parameter, die bei der Herstellung von Textilwaren kontrolliert werden müssen. Wie bereits vorher ausgeführt erfolgt die Automatisierung durch die mikroprogrammierte Kontrolle der verschiedenen Arbeitsorgane der Maschine, wobei die verschiedenen Näharbeiten über eine für das Bedienungspersonal zugängliche Tastatur gewählt werden können, die die für die verschiedenen Näharbeiten erforderlichen Parameter eingeben. Die Zuordnung sämtlicher Parameter kann aber auch vollkommen automatisch durch die Nähmaschine kontrolliert werden durch den entsprechenden Steuerbefehl, der die Kontrolle an die gespeicherte Information in den Speicherregistern des Kontrollsystems

³^ überträgt.

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Claims

GRUNECKER, KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE [naohgereichtI A GRUNECKER. an. «α DR H KINKELDEY. on. ·νο DR W STOCKMAIR. on ιντ».«ε i DR K SCHUMANN, on. >wi P H JAKOB. o»t. »«5 DH G BEZOUO. on. o*m W MEISTER, on. ixQ H HlLGERS. an. >~o DR H MEYER-PLATH. on. »Λ 80OO MÜNCHEN 22 MAXIWILIANSTOASSE 43 P 15 951-40/Da INDUSTRIAS Y CONFECCIONES, S.A. (INDUYCO) Tomas Breton, 62, Madrid 7, Spanien Patentansprüche

1. Nähmaschine mit programmierbarer Kontrolle und einem Motor mit geringer Trägheit, bei der eine mikroprogrammierte Zentraleinheit vorgesehen ist, die einen Mikroprozessor umfaßt, der mit zwei Speicherblocks bestehend aus einem dynamischen und einem statischen Speicher in Verbindung steht sowie drei Eingang/Ausgang-Einheiten, die Informationssignale mit einer Reihe von optoelektronischen

Sensoren, Endschaltern, Elektroventilen und anderen 30

Peripherieorganen der Maschine austauschen, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsorgan ein Motor mit geringer Trägheit verwendet wird, der durch einen elektronischen Geschwindigkeitskontroller gesteuert

wird, der Signale von einem Digital-Analogumsetzer empfängt, 35

der von der mikroprogrammierten Zentraleinheit gesteuert wird, daß der Motor mit geringer Trägheit einen elektronischen Tachometer aufweist, der an den Geschwindigkeits-

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NACHQEREICHT j -

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kontroller angeschlossen ist, der eine Regulierungs- und Kontrolletappe sowie eine Leistungsverteileretappe aufweist, wobei die Regulierungs- und Kontrolletappe Signale einer tachometrischen Rückkopplungsschaltung sowie Signale einer Rückkopplung der vom Motor mit geringer Trägheit verbrauchten Stromstärke empfängt und weiterhin ein Referenzsignal des Digital-Analogumsetzers, wobei diese Regulierungs- und Kontrolletappe ein Signal des Bewegungszustandes für die Zwischenphase der Kopplung mit der Zentraleinheit und Signale der Kontrolle der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Motors mit geringer Trägheit erzeugt, daß die Leistungsvertaileretappe einen Umformer des Wechselstroms des Stromnetzes mit einer Frequenz von 50 Perioden pro Sekunde in Gleichstrom umfaßt, dem ein kontrollierter Gleichstrom-Wechselstromumformer in eine Frequenz von 20 Kc/s. folgt, der an die Primärwicklung eines Transformators mit Ferritkern angeschlossen ist, dessen Sekundärwicklung an einen zweiten Gleichstrom-Wechselstromumforraer angeschlossen ist, der den Motor mit geringer'Trägheit speist, wobei die Regulierungs- und Kontrolletappe stets einen Vergleich der Eingangssignale über Operationsverstärker durchführt, daß aufgrund dieses Vergleichs ein Ausgangssignal erzeugt wird, das den kontrollierten Gleichstrom-Wechselstromumformer mit Frequenz von 20 Kc/s. steuert sowie ein zweites Ausgangssignal zur eventuellen Aktivierung infolge seiner Polarität eines Paares von Transistoren, die in der Speiseschaltung des Motors mit geringer Trägheit vorgesehen sind und die Drehrichtung des Motors steuern.

2. Nähmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor über drei Stromumwandleretappen gespeist wird, einer Umformung des Wechselstroms mit einer Frequenz von 50 Per./s. in Gleichstrom, einer *" zweiten Umformung des Gleichstroms in Wechselstrom mit einer Frequenz von 20 Kc/s. und einer dritten Umformung des Wechselstroms der Frequenz 20 Kc/s. in Gleichstrom.

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3. Nähmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kontrollierte Umformer des Gleichstroms in Wechselstrom einer Frequenz von 20 Kc/s. durch eine integrierte Schaltung gebildet ist, die als einziges Eingangssignal das Signal der Geschwindigkeitskontrolle empfängt, das von der Regulierungs- und Kontrolletappe abgegeben wird, und ein Paar vor. Serien rechtwinkliger Impulse erzeugt, die nicht überlappen und deren Breite von dem Eingangssignal abhängt, daß diese Impulsserien zu einem Modifizierungsblock gelangen, um eine schnelle nicht überlappte Umschaltung eines Paares von Transistoren zu verursachen, die an die Primärwicklung des Transformators mit Ferritkern angeschlossen sind, der in einer Frequenz von ca. 20 Kc/s. arbeitet.

4. Nähmaschine gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Inversion der Polarität an den Polschuhen des Motors mit geringer Trägheit durch die Leitung oder Sperrung eines Paares von Transistoren hervorgerufen wird, die direkt an die Polschuhe des Motors mit geringer Trägheit angeschlossen sind und deren Basis durch die .Regulierungs- und Kontrolletappe gesteuert wird.

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