DE3121845C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Nähmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige elektronisch gesteuerte Nähmaschine ist aus der DE-OS 27 46 946 bekannt. Diese bekannte elektronische Nähmaschine ist mit Einrichtungen zum Knopflochnähen versehen. Dabei wird der Knopf zwischen Anschläge auf eine Platte gelegt und die Platte wird gemeinsam mit dem Nähgut manuell verschoben. Durch die Platte werden während der Verschiebung Kontakte geschlossen, die eine Umsteuerung der Transportrichtung des Transporteurs für das Nähgut bewirken, um ein Knopfloch zu nähen, dessen Länge proportional der Knopfgröße ist. Durch die gemeinsame Verschiebung der Platte mit dem Nähgut besteht die Gefahr, daß ein Schlupf zwischen der Platte und dem Nähgut auftritt und damit das Knopfloch nicht immer in der exakten Länge genäht wird. Außerdem ist mit der bekannten Nähmaschine kein vollständiges selbsttätiges Nähen des Knopflochs möglich, da jeweils die Platte gemeinsam mit dem Nähgut verschoben werden muß.

Die DE-OS 28 31 116 sowie die DE-AS 11 31 494 betreffen ebenfalls elektronisch gesteuerte Nähmaschinen, die zum automatischen Nähen eines Knopflochs verwendet werden können, jedoch fehlt diesen bekannten Nähmaschinen eine Einrichtung zum Abtasten der Knopfgröße. Die aus der DE-OS 28 31 116 bekannte Nähmaschine enthält aber eine digitale Schaltungsanordnung mit Speichern, Zählern und Steuereinrichtungen, um die Nadel und den Transporteur in Abhängigkeit von einem Knopflochprogramm zu steuern. Die Länge des Knopflochs wird bei dieser Nähmaschine durch Probe- bzw. Musternähen vorbestimmt, um das Problem des Werkstückschlupfes zu berücksichtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Nähmaschine anzugeben, mittel der Knopflöcher in einem Nähgut vollständig selbsttätig und mit einer Genauigkeit genäht werden können, die größer sein soll als bei den bisher bekannten Nähmaschinen dieser Art.

Diese Aufgabe wird bei der elektronischen Nähmaschine der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Nähmaschine kann in vorteilhafter Weise die in einem Binärzähler gemessene Größe unmittelbar an die Steuerschaltkreise weitergegeben werden, so daß der Transporteur des Nähguts vorwärts oder rückwärts in Abhängigkeit von dem Zählerstand in dem Binärzähler und von dem von der Einrichtung zum Messen der Knöpfe abgegebenen Zahlenwert gesteuert wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich daher mit Hilfe von verhältnismäßig einfachen Mitteln eine genaue Messung des Nähgutvorschubs und ebenso eine genaue Steuerung des Transporteurs.

Ein Detektor in Form eines Meßrades ist aus der DE-AS 21 61 295 und aus der DE-AS 23 61 375 bekannt. Das Meßrad erfaßt bei den dort beschriebenen Nähmaschinen die tatsächliche Vorschublänge des Nähguts und dient als Impulsgeber für die Vorschublänge. Diese bekannten Nähmaschinen eignen sich jedoch nicht unmittelbar für das automatische Nähen von Knopflöchern, weil der Vorschub nicht in beiden Richtungen ermittelt und gemessen werden kann.

Die DE-OS 26 55 181 offenbart ebenfalls eine Meßeinrichtung, mit deren Hilfe die genaue Position des Nähguts in Bezug auf die Lage des Nähguttransporteurs bestimmt und diese Größe mittels einer Digitalschablone in einen Binärcode umgesetzt wird, jedoch ist dort eine Ermittlung der Bewegung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung nicht vorgesehen und es ist auch keine Einrichtung beschrieben, die den Nähvorgang selbst mit Hilfe des Binärcodes steuert.

Die Verwendung von von einem Winkelkodierer oder von einem Rotationsimpulsgeber abgegebenen Signalen in elektronisch gesteuerten Nähmaschinen ist auch aus der DE-OS 28 25 969 bekannt. Der Winkelkodierer bzw. der Rotationsimpulsgeber werden jedoch nicht von dem Nähgut selbst, sondern von der Hauptantriebswelle der Nähmaschine oder einer Hilfswelle angetrieben.

Die Quantisierung des zu messenden Drehwinkels durch eine Strichscheibe ist für eine inkrementale Winkelmessung aus der Literaturstelle F. Arnolds, Elektronische Meßtechnik, 1976, S. 245-250, 269-273 und 287-291 bekannt. Dort werden auch zwei Phototransistoren derart versetzt angeordnet, daß ihre Signale um eine halbe Impulsbreite oder um 90° elektrisch versetzt sind und somit eine Vor- bzw. Rückwärtszählung möglich wird.

Schließlich beschreibt auch die DE-OS 27 51 620 eine Meßeinrichtung zum Messen der Länge eines Materials unter Verwendung eines Impulsgenerators, der bei einer Drehung eines Meßteiles jeweils einen Impuls erzeugt. Diese bekannte Meßeinrichtung ist in einem tragbaren Handgerät untergebracht und nicht mit einer Nähmaschine verbunden. Außerdem enthält die Meßeinrichtung weder eine Digitalschablone noch zwei Abtasteinrichtungen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen (Ansprüche 2 und 3).

Nachstehend wird in Verbindung mit der Zeichnung ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

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,

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

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

Fig. 5 ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltungsanordnung mit der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung,

Fig. 6 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 Nadelstangenmechanismus und einem Greifermechanismus gebildet, die sich in dem Kopf 2 bzw. dem darunter befindlichen Freiarm 3 der Maschine befinden. 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 befindet sich eine weitere bewegliche senkrechte Stange 5, die einen Fühler oder Detektor 6 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 10 gelagert ist, welche sich zwischen zwei Haken 11 und 12 erstreckt, von denen der eine am Lagerbock und der andere an der Fühlerstange angeordnet sind. Die Schraubenfeder 10 drückt das freie Ende des Lagerbocks 7 in Richtung gegen die Stichplatte 13 der Maschine. An diesem Ende ist ein Zahnrädchen 14 an einem Lagerzapfen 15 gelagert und von der Feder gegen ein Stoffstück nach unten gedrückt, das auf dem Freiarm 3 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 6 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 Arbeitsposition heraus aufwärts verschwenkt wird, wenn ein Finger 20 gegen ein Anschlag 21 an den Kopf 2 anschlägt.

Die Ausbildung des Fühlers oder Detektors 6 wird anhand der Fig. 3 und 4 erläutert. Das Zahnrädchen 14 hat außer einer Nabe 22 zwei konzentrische Ringrippen 23, 24. Eine an dem Lagerbock 7 befestigte Abdeckkappe 25 trägt zwei ringförmige Schirme 26, 27, welche die Ringrippe 23 des Zahnrädchens 14 zwischen sich aufnehmen. Innerhalb des Schirms 26 befinden sich zwei Strahler oder Leuchten (lichtemitierende Dioden oder dgl.) 28, 29, und zwei Löcher oder Schlitze 30, 31 in dem Schirm 26 lassen das Licht von den Leuchten 28, 29 radial nach auswärts in Richtung der Ringrippe 23 hindurchtreten. Diese ist an ihrem Umfang mit Blenden oder Geberflächen 32 und dazwischen gelegenen Spalten 33 versehen, durch welche das Licht weiter radial auswärts zu Schlitzen 34 im Schirm 27 hindurchtreten kann. Die Blenden 32 und die Spalte 33 bilden insgesamt eine Digitalschablone. Außerhalb der Schlitze 34 befinden sich zwei Fototransistoren 35, 36 zur Aufnahme des von den entsprechenden Leuchten 28, 29 ausgesandten Lichts. Die Blenden 32 schirmen das Licht ab und verursachen Lichtimpulse zu dem Fototransistoren, wenn das Zahnrädchen 14 dreht. Bei jedem Lichtimpuls, den der Transistor empfängt, dreht das Zahnrädchen 14 um einen Winkel gleich der Teilung der Blenden 32 an der Ringrippe 23; je größer die Anzahl der Blenden (engere Teilung), um so geringer der Winkel zwischen den Impulsen.

Die Anordnung von zwei Leuchten 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, 38 an einen Decoder (Fig. 7) angeschlossen sind. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Blenden 32 in Bezug auf die Schlitze 30, 31 bei stillstehendem Rädchen etwas versetzt, so daß das eine Loch von einer Blende bedeckt ist, während das andere Loch offen ist. Der Versatz in tangentialer Richtung ist gleich der halben Breite einer Blende, die während einer Drehung um den Mittenabstand zweier benachbarter Blenden eine Verschiebung der Lichtimpulse in folgender Weise mit sich bringt, wenn Licht mit "1" und Dunkelheit mit "0" bezeichnet 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:

Die aufeinander folgenden Bits von den Transistoren 35, 36 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:

Der genetische Ausdruck eines Binärcodes, 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 Blenden und/oder Fototransistoren, die im Verhältnis zu den Blenden 32 bzw. den Transistoren 35, 36 verschoben sind, kann die Genauigkeit der Aufnahme verbessert werden, beispielsweise durch einen damit erhaltenen 4-Bit-Code.

Die vorstehend beschriebene Meßeinrichtung wird beim automatischen Nähen von Knopflöchern mit einer elektronischen Nähmaschine angewandt. Die elektronische Schaltungsanordnung ist als Blockschaltbild in Fig. 5 gezeigt, welches auch eine Meßeinrichtung 39 zum Messen des Knopfdurchmessers für das zu nähende Knopfloch umfaßt. Die Meßeinrichtung 39 enthält 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 Umsetzer (hier mit der Nr. 44 bezeichnet) liefert Impulse an zwei Leitungen 45, 46, von denen die Leitung 45 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 48 vorgesehen, der betätigt wird, wenn ein Knopfloch genäht werden soll; hierauf wird ein Startsignal dem Binärzähler 47 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 50 angezeigt wird. Während des Nähens dreht das Zahnrädchen 14, und der Binärzähler 47 zählt Impulse von der Leitung 45. Wenn die Binärzahl am Zähler 47 mit einer im Speicher 43 vom Analog-Digital-Umsetzer 42 aufgenommenen Zahl übereinstimmt, wird ein Impuls vom Vergleicher 43 zu einer Ausgangsleitung freigegeben, der zusammen mit einem Signal an der Leitung 50 über ein UND-Gatter 51′′ zu einem ODER-Gatter 52 geführt wird und einen Zählimpuls zu dem Zähler 49 freigibt. Das Ausgangssignal des Zählers 49 schaltet dadurch von der Leitung 50 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 58 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 Vorwärtsrichtung 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 Aus­ gangsleitung 60 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 57 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 Umsetzer 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 Schaltungsanordnung darstellt. 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, 68 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 unmittelbar zu den Eingängen 63, 65 weitergeleitet ist.

Claims (3)

1. Elektronisch gesteuerte Nähmaschine mit einer Einrichtung zum Abtasten einer Knopfgröße und mit einer Steuereinrichtung zum seitlichen Auslenken der Nadel und zum Steuern des Nähgutvorschubs mittels eines Transporteurs in Abhängigkeit von der Einrichtung zum Abtasten der Knopfgröße, sowie mit einer mit der Nähmaschine verbundenen Meßeinrichtung zum Messen des Näh­ gutvorschubs in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, die einen synchron zum Nähgutvorschub angetriebenen Detektor enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (6) in Form eines Rades eine Digitalschablone (32, 33) mit Geberflächen auf einem Träger (23) und mindestens zwei der Digitalschablone (32, 33) zugeordneten Abtasteinrichtungen (28, 36 und 29, 35) aufweist, wobei der Träger (23) auf einem gegenüber den Abtasteinrichtungen (28, 36 und 29, 35) beweglichen Teil des Detektors (6) angeordnet ist, und die Abtasteinrichtungen (28, 36 und 29, 35) in einem gegenseitigen Abstand von etwa einem Vielfachen eines Viertels des Mittelabstandes zwischen zwei benachbarten Geberflächen der Schablone angeordnet sind, so daß dem Nähgutvorschub zugeordnete Impulse eines Binärcodes erzeugt werden können, daß die Einrichtung zum Abtasten der Knopfgröße einen elektrischen Geber (41) und einen Umsetzer (42) umfaßt, der das von dem Geber (41) abgegebene Signal ebenfalls in einen Binärcode umwandelt, und daß die Steuereinrichtung, die an den Detektor (6) und an den Umsetzer (42) angeschlossen ist, einen Vorwärts-Rückwärts-Binärzähler (47) aufweist, der in Abhängigkeit von der Aufeinanderfolge der Binärcodeimpulse vorwärts und rückwärts zählt, wenn er zurück bis auf Null gezählt hat, ein Null-Signal abgibt und Steu­ erschaltkreise (54 bis 57) enthält, die mit dem Detektor (6) und dem Binärzähler (47) so geschaltet sind, daß der Transporteur vorwärts und rückwärts in Abhängigkeit von der Vorwärts- bzw. Rückwärtszählung im Binärzähler (47) und in Abhängigkeit von dem von der Einrichtung (41, 42) zum Abtasten der Knopfgröße gegebenen Binärcode gesteuert wird und nach dem Null-Signal aus dem Binärzähler (47) auf Nullvorschub eingestellt wird.

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

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abtasteinrichtung (28, 36 oder 29, 35) aus einem optisch-elektrischen Schaltglied besteht, welches durch Brechung oder Reflexion eines Lichtstrahls an der Schablone die Geberflächen (32) abtastet.