DE3121845A1

DE3121845A1 - Messeinrichtung zum messen des naehgutvorschubs bei einer naehmaschine

Info

Publication number: DE3121845A1
Application number: DE19813121845
Authority: DE
Inventors: Bengt Allan Bergvall; Kenneth Oscar 56100 Huskvarna Skogward
Original assignee: Husqvarna AB
Current assignee: Husqvarna AB
Priority date: 1980-06-05
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1982-03-04
Also published as: FR2484078A1; FR2484078B1; SE8004226L; JPS5717803A; DE3121845C2; US4398348A; CH654356A5

Description

• ο ·

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl„-Wirtscn.-Ing- B. Jochem

Staufenstraße. .3.6. . . .6000 Frankfurt/Main

Änm*: Husqvarna AB,

S- 561 81 Huskvarna - Schweden

Titels Meßeinrichtung "um Messen des Nähgutvorschubs bei einer. Nähmas.chine. .

Bes ehr eib.ung

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zum Messen einer Wegstrecke und zur Umwandlung einer die Wegstrecke darstellenden Zahl in digitale Form. Eine derartige Meßeinrichtung kann insbesondere in einer Maschine zum Messen von Wegstrecken an einem in der Maschine bearbeiteten Werkstück und zum Steuern der Arbeitsweise der Maschine während des Werkstückvorschubs wie beispielsweise der Herstellung eines Blindsaums auf einer Nähmaschine vorgesehen sein. Eine übliche Einrichtung zum Messen einer Wegstrecke besteht beispielsweise aus einem Konverter, der aus einer linearen Größe eine Winkelgröße macht wie beispielsweise eine Anzahl von Umdrehungen in einem drehbaren Fühler, der der Linearbewegung folgt. Um eine gute Genauigkeit zu erzielen, muß die Drehbewegung des Fühlers genau der Vorschubbewegung des Werkstücks folgen, und die Winkelmessung muß mit einer dichten Verteilung der den Winkel wiedergebenden Elemente durchgeführt werden.

Gegenstand der Erfindung ist die Verbesserung der bisher bekannten Konverter zur Umwandlung einer Linearbewegung bestimmter Größe in einen dadurch bestimmten Winkel, der durch elektronische Steuerschaltkreise in eine Digitalzahl umgewandelt wird. Dank einer solchen Umwandlung kann die gemessene Größe in einem Steuersystem verarbeitet werden, das auch die Behandlung von Daten zur Ausführung von Arbeiten an einem Stoff einschließt. Im vorliegenden Fall wird die Einrichtung in einer Nähmaschine zur Steuerung der stichbildenden Werkzeuge bei der Herstellung eines besonderen Blindsaums verwendet. Bei einer solchen Anwendung der Erfindung sind die Anforderungen einer hohen Genauigkeit groß; die Meßeinrichtung muß demgemäß auf sehr kleine Verschiebewege des Stoffes ansprechen= Auch ist es wichtig, daß die Einrichtung zwischen der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung unterscheidet und das richtige Vorzeichen den Wegstrecken zuordnet. Eine für diese Umstände anwendbare Lösung des Problems zum Messen und Umwandeln einer Zahl ist gemäß der Erfindung bei einer Meßvorrichtung verkörpert, die im kennzeichnenden Teil des

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Patentanspruchs 1 näher definiert ist«

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen„

Nachstehend wird in Verbindung rait der Zeichnung ein Äusfüh™ rungsbeispiei der Erfindung näher erläutert» Es zeigens

Fig. 1 eine Nähmaschine in Seitenansicht mit

der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung in Arbeitsstellung,

Fig„ 2 dieselbe Seitenansicht wie in Fig.,1, jedoch mit aus der Arbeitsstellung heraus angehobener Meßeinrichtung _s

Fig„ 3 einen Radialschnitt durch den Decoder der Meßeinrichtung nach Linie XIX-III in Fig. 4,

Fig„ 4 einen Axialschnitt durch den Decoder nach Fig. 3,

Fig_o 5 ein elektronisches.- Logik-Schaltbild der Meßeinrichtungί

Fig. β die Prinzipdarstellung eines auf der Nähmaschine mit Hilfe der Meßeinrichtung genähten Knopflochs und

Fig„ 7 die elektronische Schaltung eines Decoders in dem Schaltbild nach Fig„ 5»

Die Nähmaschine nach Fig= 1 ist von derjenigen kurzen Seite aus betrachtet dargestellt„ an welcher sich der Stoffdrückerfuß 1 und die stichbildenden Werkzeuge befinden. Diese Werkzeuge sind in herkömmlichen Nähmaschinen von einem Hadelstangenmechanismus und einem Greifermechanisraus gebildet, die sich in dem Kopf 2 bzw= dem darunter befindlichen Freiarm 3 der Maschine befinden ο Der Stoffdrückerfuß 1 ist an einer Stoffdrückerstange 4 angebracht und in herkömmlicher Weise zwischen einer oberen und einer unteren Endstellung verstellbar. An der Seite der Stoffdrückstange 4 be-

findet sich eine weitere bewegliche senkrechte Stange 5_f die einen Fühler oder Detektor δ nach Fig* 2 und 3 mittels eines Lagerbocks 7 trägt, der an einem Ende an der Fühlerstange 5 mittels eines Stiftes 8 und eines Loches 9 sowie einer Schraubenfeder Io gelagert ist, welche sich zwischen zwei Haken und 12 erstreckt, von denen der eine am Lagerbock und der andere an der Fühlerstange angeordnet sind. Die Schraubenfeder Io drückt das freie Ende des Lagerbocks 7 in Richtung gegen die Stichplatte 13 der Maschine» An diesem Ende ist ein Zahlrädchen 14 an einem Lagerzapfen 15 gelagert und von der Feder gegen ein Stoffstück nach unten gedrückt, das auf dem Freiarm zugeführt wird. Das Zahnrädchen 14 dreht leicht auf dem Lagerzapfen 15 und folgt der Bewegung des Stoffs sowohl vorwärts als auch rückwärts= Der Fühler oder Detektor δ kann aus der Stellung neben dem Stoffdrückerfuß in den Kopf 2 der Maschine hinein angehoben werden? wenn er nicht benötigt wird (FIg= 2). Die Stoffdrückerstange 4 ist in einer Führung 17 verschieblich? die aus in Schlitzen 19 der Stange eingreifenden Stiften 18 besteht, wodurch die Stoffdrückerstange verschiebbar,, aber nicht verdrehbar ist. In der angehobenen Stellung (Fig.2) sind der Lagerbock 7 und der Fühler oder Detektor 6 durch eine Öffnung in der Unterseite des Kopfs 2 eingeführt, wobei der Lagerbock um den Stift 8 aus der Ärbextsposition heraus aufwärts verschwenkt wird, wenn ein Finger 2o gegen ein Anschlag 21 an den Kopf 2 anschlägt.

Die Ausbildung des Fühlers oder Detektors 6 wird anhand der Figuren 3 und 4 erläutert= Das Zahnrädchen 14i-hat außer einer Nabe 22 zwei konzentrische Ringrippen 23, 24„ Eine an dem Lagerbock 7 befestigte Abdeckkappe 25 träge swei ringförmige Schirme 26, 2 7, welche die Ringrippe 23 des Sahnrädchens Inzwischen sich aufnehmen „ Innerhalb des Sch ims 26 befinden sich zwei Lampen (lichbmitierende Dioden oder dgl.) 23- 29., und zwei Löcher oder Schlitse 3o, 31 in dem Schirm 26 lassen das Licht von den Lampen 28, 29 radial nach auswärts in Richtung der Ringrippe 23 hindurchtreten. Diese ist an ihrem Umfang mit Zähnen 32 und dazwischen gelegenen Spalten 33 versehen,

durch welche das Licht weiter radial nach auswärts zu Löchern oder Schlitzen 34 im Schirm 27 hindurchtreten kann= Außerhalb dieser Löcher befinden sich zwei Fototransistoren 35, 36 zur Aufnahme des von den entsprechenden Lampen 28, 29 ausgesandten Lichts. Die Zähne 32 schirmen das Licht ab und verursachen Lichtimpulse zu dem Fototransistoren_f wenn das Zahnrädchen dreht» Mit jedem Lichtimpuls, den der Transistor empfängt, dreht das Zahnrädchen 14 um einen Winkel gleich der Teilung der Zähne an der Ringrippe 23? je größer die Anzahl der Zähne (engere Telling), um so geringer der Winkel zwischen den Impulsen=

Die Anordnung von zwei Lampen und zwei Transistoren ist erforderlich, um die Drehrichtung des Zahnrädchens 14 anzuzeigen. Die Drehrichtung ergibt sich aus der Folge der elektrischen Impulse von den Transistoren 35, 36, die über Leitungen 37, an einen Decoder (Fig. 7) angeschlossen sind. Wie in Fig.3 dargestellt, sind die Zähne in Bezug auf die Löcher oder Schlitze 3o, 31 bzw. 34 bei stillstehendem Rädchen etwas versetzt, so daß das eine Loch von einem Zahn bedeckt ist, während das andere Loch offen ist. Der Versatz in tangentialer Richtung ist gleich der halben Breite eines Zahns, der während einer ■ Drehung um den Mittenabstand zweier benachbarter Zähne eine Verschiebung der Lichtimpulse in folgender Weise mit sich bringt, wenn Licht mit "1" und Dunkelheit mit "0" bezeichent werden wobei die Drehung in Übereinstimmung mit den Pfeilen A und B in Fig. 3 erfolgt, die den Ableserichtungen A^! und B" in der nachfolgenden Tabelle entsprechen;

Drehung in Richtung Pfeil B in Fig. 3

B¹ Die aufeinander folgenden Bits von den Transistoren 35, 36

	in	Richtung	\	36	35
Drehung	in	Fig. 3	P	0	1
Pfeil A			1	1
			ι 1	0
			ι¹ 0	0

können während der Drehung als "weggehend" bzw. "ankommend" bezeichnet werden. Eine Tabelle mit solchen "weggehenden" und "ankommenden" Codes für die eine bzw. andere Drehrichtung liest sich wie folgt:

Drehrichtung

Weggehend	35	0
36,	1
0	1
0	0
1	0
1	0
0	1
1	O
1
1

ankommend	35	1
36,	1
0	0
1	0
1	0
0	1
1	1
1	0
0
0

Der genetische Ausdruch eines Binärcodes₅ in welchem die Bits ihren Charakter zu getrennten Zeiten ändern,- lautet Gray-Code, und der richtungsempfindliche 2-Bit-Code, wie er sich aus der nachfolgenden beschriebenen Anordnung ergibt, ist ein solcher Gray-Code. Bei der Anordnung anderer Zähne und/oder Fototransistoren, die im Verhältnis zu den Zähnen 32 bzw- den Transistoren 35f 36 verschoben sind, kann die Genauigkeit der Aufnahme verbessert werden, beispielsweise durch einen damit erhaltenen 4-Bit-Code.

Eine Meßeinrichtung, wie sie nun beschrieben wird, kann in einem System zum automatischen Nähen von Knopflöchern mit einer elektronischen Nähmaschine zur Anwendung gelangen. Das System ist als Blockdiagramm in Fig. 5 gezeigt, welches auch eine Meßeinrichtung 39 zum Messen des Knopfdurchmessers für das zu nähende Knopfloch umfaßt. Die Meßeinrichtung 39enthält ein Potentiometer 41, das eine im Durchmesser des Knopfes entsprechende Spannung zu einem Analog-Digital-Umsetzer 42 liefert, in welchem die Spannung digital verschlüsselt und einem Vergleicher 43 zugeführt wird. Der vorgenannte Decoder (hier mit der Nr. 44 bezeichnet) liefert Impulse an zwei Leitungen 45, 46,von denen die Leitung

zum Aufwärtszählen .und die Leitung 46 zum Abwärtszählen (in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Zahnrädchens 14) zu einem Binärzähler 47 dienen, welcher aufgrund der Impulse in der Leitung 45 aufwärts und der Impulse in der Leitung 46 abwärts zählt» An der Maschine ist ferner ein Auslösetaster vorgesehen, der betätigt wird, wenn ein Knopfloch genäht werden soll! hierauf wird ein Startsignal dem Binärzähler 4 7 sowie einem zweiten Zähler 49 zugeführt und stellt letzteren auf Null.

Hieraufhin beginnt das Knopflochnähen mit einer Raupe C in Rückwärtsrichtung (Fig„ 6) , was durch ein Signal an der vom Zähler 49 abgehenden Leitung 5o angezeigt wird» Während des Nähens dreht das Zahnrädchen 14, und der Binärzähler 47 zählt Impulse von der Leitung 45. Wenn die Binärzahl am Zähler mit einer im Speicher 43 vom Konverter 42 aufgenommenen Zahl übereinstimmt, wird ein Impuls vom Vergleicher 43 zu einer Ausgangsleitung freigegeben, der zusammen mit einem Signal an der Leitung 5o über ein UND-Gatter 51" zu einem ODER-Gatter geführt wird und einen Zählimpuls zu dem Zähler 49 freigibt. Das Ausgangssignal des Zählers 49 schaltet dadurch von der Leitung 5o zu einer zweiten Ausgangsleitung 53 um, was Stiche ohne Vorschub zur Bildung des oberen Knopflochriegels D (Fig. 6) zur Folge hat. Damit die Maschine eine bestimmte Anzahl solcher Stiche ausführt, ist sie mit einem getrennten Steuerschaltkreis mit einem Armwellendetektor 54, einem Stichzähler 55, einem weiteren Vergleicher 56 und einem Speicher 57 versehen, in welchem eine bestimmte Binärzahl gespeichert ist und dem Vergleicher 56 zugeführt wird» Wenn das Ausgangssignal des Stichzählers 55 dieselbe Binärzahl (Stichzahl) wie die gespeicherte Zahl hat, gibt der Vergleicher 56 ein Signal an eine Leitung 5 8 ab, welches zusammen mit dem Signal an der Leitung 53 in ein UND-Gatter 51" eingeht und über das ODER-Gatter 52 einen Zählimpuls zum Zähler 49 auslöst, woraufhin das Ausgangssignal des Zählers 49 von der zweiten Ausgangsleitung 53 zu einer dritten Ausgangsleitung 59 überwechselt, was Nähgutvorschub in Vorwärtsrichtung und Bildung der zweiten Raupe E zur Folge hat. Während des Vorschubs in Vorwärtsrich-

tung dreht das Zahnrädchen 14, und der Binärzähler 57 zählt Impulse von der Leitung 46, d.h. er zählt abwärts. Wenn dies bis zu Null herab geschehen ist, wird ein Signal einer Ausgangsleitung 6o aufgegeben, das zusammen mit dem Signal an der Leitung 59 in ein UND-Gatter 51"' gelangt und über das ODER-Gatter 52 einen Zählimpuls zum Zähler 49 gibt, dessen Ausgangssignal von der Ausgangsleitung 59 zu einer vierten Ausgangsleitung 61 überwechseln, was weitere Stiche mit Null-Vorschub zur Bildung des Riegels F bedeutet. Nachdem die im Speicher gespeicherte Anzahl von Stichen genäht ist, erscheint ein weiteres Signal am ODER-Gatter 52, was den Zähler 49 auf die nächste Ausgangsleitung 62 weiterschaltet, was das Abschalten der Maschine bedeutet. Wenn das nächste Knopfloch genäht werden soll, wird der Auslösetaster erneut gedrückt.

Die in Fig. 7 gezeigte Schaltung ist ein Beispiel für einen Decoder mit der Bezeichnung 44 in Fig. 5 . Der Hauptteil ist gebildet von einem sogenannten "1-von-16"-Decoder, der in bekannter TTL-Technik einen Standartbaustein CD 4515 B aufweist und somit eine fertige Konstruktion darstellt, die in besonderer Weise verwendet wird. Die von Fototransistoren 35,36 über die Leitungen 37, 38 zugeführten Signale werden den Eingängen 63-66 zugeführt, von denen die Eingänge 64, 66 Signale über Verzögerungskreise 67, 6 8 erhalten, so daß die ankommenden und weggehenden Codes gleichzeitig eingespeist werden, d.h. der weggehende Code wird an den Eingängen 64, 66 verzögert, bis der ankommende Code sich unmittelbar zu den Eingängen 63, fortgepflanzt hat. Alle Eingänge empfangen dann die Bits ent-r sprechend der oben wiedergegebenen Tabelle, und der zusammengesetzte Code ist eindeutig und von der Stromrichtung der Drehung, die an den Leitungen 65 bzw. 66 angezeigt ist, bestimmt.

Claims

Patentansprüche .

Meßeinrichtung zum Messen des Nähgutvorschubs bei einer Nähmaschine, mit einem Detektor, bestehend aus einer Digitalschablone mit gekennzeichneten Flächen auf einem Träger und der Digitalschablone zugeordneten Abtastmitteln, wobei der Träger auf einem gegenüber den Abtastmitteln beweglichen Teil des Detektors angeordnet ist, derart, daß die Schablone und die Abtastmittel eine den Nähgutvorschub darstellende Zahl in Impulse eines Binärcodes mit wenigstens drei Bits umwandelt, und wobei die Abtastmittel an einen Decoder und einen Binärzähler angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (14, 25) in unmittelbarer Nähe des Nähguttransporteurs der Nähmaschine angeordnet und synchron zum Nähgutvorschub angetrieben ist und daß der Decoder (44) , der Binärzähler (47) sowie Steuerschaltkreise (54-57) so geschaltet sind, daß der Nähguttransporteur vorwärts oder rückwärts in Abhängigkeit von der Vorwärts- bzw. Rückwärtzählung im Binärzähler (47) gesteuert wird.

Meßeinrichtung nach Anspruch 1,dadurc"h- gekennzeichnet, daß der Träger (23) der Digitalschablone an einem Rad (14) innerhalb des Detektors (14, 25) angeordnet ist.

Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadur ch geken nzeichnet, daß zwei Abtastelemente (35„ 36) auf einem bogenförmigen Halter (2 7) in einem gegenseitigen Abstand von etwa einem Vielfachen eines Viertels des Mittenabstandes zwischen zwei benachbarten gekennzeichneten Flächen der Schablone angeordnet sind=

Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kenn= zeichnet, daß ein jedes Abtastelement (3S₇ 35) aus einem optisch-elektrischen Schaltglied besteht, welches

·' öl ·

durch. Brechung oder Reflektion eines Lichtstrahls an der Schablone die gekennzeichneten Flächen (32)- abtastet.

5„ Meßeinrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Binärzähler (47) so angeordnet ist, daß er in Abhängigkeit von der Aufeinanderfolge der Binärcodeimpulse vorwärts oder rückwärts zählt«