DE3137066A1

DE3137066A1 - Computergesteuerte zierstich-naehmaschine

Info

Publication number: DE3137066A1
Application number: DE19813137066
Authority: DE
Inventors: Hisaichi Amagasaki Hyogo Maruyama; Kohichi Nagoya Aichi Ohniwa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1982-04-08
Also published as: US4444134A; JPS5755178A

Description

J I J / UDO

χ 35 607

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA Tokyo / Japan

Computerge s teuer te Z ier s tich-Nähmasehine

Die Erfindung betrifft eine computergesteuerte Zierstich-ILQ Nähmaschine, bei der das auf einem Stoff stück zu nähende Muster im Maßstab verkleinert oder vergrößert werden kann.

Eine herkömmliche Zierstich-Nähmaschine mit einem Maßstabs-Veränderungsmechanismus bekannter Art wird in Verbindung mit Figur 1 der Zeichnung beschrieben. In dieser Zeichnung ist eine Stofftransportvorrichtung mit einem derartigen, bisher üblichen Maßstabs-Veränderungsmechanismus ausgestattet. Eine Zierstich- oder Muster-Steuerscheibe 10, die sich in Richtung des Pfeils A synchron mit der Drehung eines Wellenarms dreht, ist drehbar auf einer · Steuerscheibenwelle (nicht gezeigt) befestigt. Ein Muster-Abtastarm 14 trägt an einem Ende eine Nockenfolgerrolle 12, die in einer Steuernut 10a läuft, die in die Oberfläche der MusterSteuerscheibe 10 eingearbeitet ist, um einen vorbestimmten Zierstich-Ablauf auszuführen.

Wenn die Steuerscheibe 10 gedreht wird, schwingt der Arm 14 durch den Eingriff der Rolle 12 in die Nut 1Oa einwärts und auswärts, wie durch den Pfeil B angedeutet.

Der Maßstabs-Mechanismus 16 ist am anderen Ende des Musterarms 14 angebracht und weist ein Hebelglied 18 auf, das mit dem Musterarm verbunden ist und gemeinsam mit diesem vor und zurück schwingt, wie durch den Pfeil C angedeutet, sowie ein weiteres Hebelglied 22, das über eine Verbindungsschraube 20 in eine Nut 18a des Hebel-

gliedes 18 eingreift und so ebenfalls vor und zurück geschwenkt wird, wie durch den Pfeil D gezeigt, nämlich in Verbindung mit der Bewegung des Hebelgliedes 18. Anfangs wird die Kopplungsschraube 20 in der Nut 18a in eine dem gewünschten Maßstabs-Übersetzungsfaktor entsprechende Position geschoben und dann in dieser Position festgesetzt, so daß die Übertragungshebelglieder 18 und 22 durch die Schraube 20 gelenkig miteinander gekoppelt sind.

Eine Stoffhaltervorrichtung 26 ist mit einem Ende des Maßstabs-übersetzungsmechanismus 16 über eine X-Musterwelle verbunden, wie mit 24 schematisch angedeutet. Wenn das Hebelglied 22 schwenkt, wird die Stoffhaltevorrichtung 26 entlang der X-Achse der Welle 24 hin und her bewegt, wie durch Doppelpfeil E angedeutet, und gleichzeitig geht die Nadelstange (nicht dargestellt) in gewöhnlicher Weise auf und ab, womit ein bestimmter Zierstich angebracht wird.

Die oben beschriebene Stoff-Transportvorrichtung überträgt nur Bewegungen in der X-Achsen-Richtung auf die Haltevorrichtung 26. Die Y-Achsen-Bewegung wird durch einen gleichen Mechanismus auf die Haltevorrichtung übertragen, der der Einfachheit halber hier nicht dargestellt ist.

Aus der Beschreibung wird deutlich, daß der gewünschte Maßstabs-Faktor durch Verschieben der Kopplungsschraube 20 in der Nut 18a des Hebelgliedes 18 eingestellt wird.

Wenn die Schraube 20 in Fig. 1 nach links verschoben wird, dann wird der Maßstabs-Faktor des gestickten Musters größer, im anderen Fall kleiner. Die Verstellung der Kopplungsschraube 20 in dem beschriebenen mechanischen Maßstabs-Ubersetzungsmechanismus ist mühsam und zeitaufwendig, und die Genauigkeit der Einstellung wird mitzunehmender Lebensdauer der Maschine ungenauer aufgrund der Abnutzung der verhältnismäßig komplizierten bewegten Bauteile.

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Mit der Erfindung wird nun angestrebt _r die sich bei der herkömmlichen Zierstich-Nähmaschine einstellenden Probleme der Maßstabs-übersetzung auszuschalten und eine Maßstabs-Einstellung zu schaffen, die sich leicht durchführen läßt und mit der ein hohes Maß an Genauigkeit erreicht wird. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Zierstich-Nähmaschine mit Antriebsmitteln für den Stofftransport, die durch Elektromotore betrieben werden, Steuermittel vorgesehen werden, die einen Speicher IQ für die Speicherung der Antriebsdaten aufweisen, mit denen die Betätigung der Antriebsmittel und der Stoff-Transportvorrichtungen gesteuert wird, wobei weiterhin eine Eingabeeinrichtung für Befehlseingabe zu den Steuermitteln vorhanden ist. Die Steuermittel bewirken so, daß ein zu stickendes Muster abhängig von den Befehlen, die der Eingabeeinrichtung zugeführt werden, ein Muster vergrößern Oder verkleinern und die Antriebsdaten aus dem Speicher nacheinander auslesen, wodurch die Elektromotoren dann richtig angetrieben werden.

_; . _ In der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Schemaansicht einer herkömmlichen Zierstich-Steuereinrichtung?

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Zierstich—Nähmaschine gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm der Daten-Speicheranordnung im Speicher der Maschine;

Fig. 4 in perspektivischer Ansicht den Stoff-Transportmechanismus in der erfindungsgemäßen Zierstich-Nähmaschine;

Fig. 5 ein Erläuterungsdiagramm für die Maßstabs-Datenübertragung in der Zierstich-Nähmaschine;

Fig. 6 die Maßstabs-Berechnungs-Gleichung, die bei der 35. Erfindung eingesetzt wird, und die individuellen Parameter dieser Gleichung; und -. "

Fig. 7 ein Flußdiagramm des Betriebs- und Steuerablaufs in der erfindungsgemäßen Nähmaschine.

Gemäß dem Blockschaltbild der Fig. 2 weist die Zierstich-Nähmaschine eine Steuereinrichtung 28, eine Eingabeeinrichtung 30 zum Eingeben verschiedener Datensignale in die Steuereinrichtung und Antriebsmittel 32 auf, die auf die Ausgangssignale der Steuereinrichtung ansprechen.

Die Eingabeeinrichtung 30 enthält eine X-Achsen-Maßstabs-Schalteranordnung 34, eine gleiche X-Achsen-Maßstabs-Schalteranordnung 36, einen Startschalter 38 und einen Positionsdetektor 40, der ein Ausgangssignal nur dann abgibt, wenn eine (nicht gezeigte) Nähnadel sich in einer vorbestimmten Position oberhalb eines mit dem Zierstich zu versehenden StoffStückes befindet. Die X-Achsen-Maßstabs-Schalteranordnung 34 weist einen Schalter 34a für positives oder negatives Vorzeichen und BCD-Schalter (Binär/Dezimal-Codierung) 34b bis 34e für die Bezeichnung des Absolutwertes des Maßstabs-Faktors auf. Die Schalteranordnung für den Y-Achsen-Maßstab 36 ist identisch. Die Eingabevorrichtung 30 kann somit eine Einstellung in sechzehn (16) diskreten Schritten oder Stufen vornehmen, doch versteht es sich, daß leicht weitere Stufen vorgesehen werden können, indem einfach die Zahl der BCD-Schalter erhöht wird.

Die Antriebsmittel 32 weisen einen X-Achsen-Schrittmotor 42, einen Y-Achsen-Schrittmotor 44, Verstärker 46 und 48 für die Motoren 42 und 44, einen Antriebsmotor 50 für variierende Nähmaschinengeschwindigkeit und einen Verstärker 51 für diesen auf. X- und Y-Achsen-Stofftransportvorrichtungen 52 und 53 (Fig. 4) enthalten die Motoren 42 und 44 und sorgen für die bestimmten Stofftransportvorgänge, wie später beschrieben wird.

Zur Steuereinrichtung 28 gehört eine Signal-Eingangs/Auagangs-Anordnung 54, die von den Komponenten der Eingabevorrichtung 30 Signale empfängt und an sie wieder abgibt, einen Eingangs/Ausgangs-Abschnitt 56, mit dessen Hilfe

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Antriebs-Steuersignale an die Verstärker 46_r 48 und 51 der Antriebsmittel 33 gegeben werden, und einen Zentralprocessor CPU 58, der für den Austausch von Daten mit der Signal-Eingabe/Ausgabe-Blöcken 54 und 56 sorgt, um den gesamten Zierstich-Vorgang zu steuern. Die Steuervorrichtung 28 enthält ferner einen Speicher mit freiem Zugriff RAM 60, der vom CPU 58 hervorgebrachte Maßstabs-Berechnungsergebnisse gemäß den über den Eingabeblock 54 von den X- und Y-Achsen-Maßstabs-Schalteranordnungen 34 und IQ zugeführten Daten hervorgebrachten Berechnungen speichert, und einen Speicher 62, in dem Daten gespeichert werden, mit denen der CPU 58 die Steuerungen der Motoren 42, 44 und 50 durchführt.

Figur 3 zeigt die Antriebsdaten für die Schrittmotoren und 44, wie sie in der Speichervorrichtung 42 enthalten sind. Die Daten, die die Drehrichtung der Schrittmotoren vorgeben, sind an der ersten Bit-Position der X- und Y-Achsen-Datenrahmen gespeichert, während die Binärimpulsbefehle für die Motoren in den hinteren Bit-Positionen gespeichert sind, wie dies im rechten Teil der Figur"3 angedeutet ist.

In Figur 4 ist gezeigt, daß die X-Achsen-Stofftransportvorrichtung 52 einen Zahnriemen 66 aufweist, der über ein Zahnrad und eine Kupplung 64 mit dem X-Achsen-Schrittmotor 42 verbunden ist, der an einem Maschinenarm (nicht gezeigt) sitzt. Ein X-Achsen-Schienenelement 70 ist mit dem Riemen 66 verbunden und treibt eine Stoff-Haitevorrichtung 68 in X-Richtung an, wie unten noch beschrieben. Das Schienenelement 70 besteht aus einem Paar zueinander paralleler, ortsfest gegenüberstehender Schienen 72, die fest mit dem (nicht gezeigten) Maschinenbett verbunden sind, und einer Gleitplatte 74, die' über (nicht gezeigte) Lager in den Schienen 72 läuft und für Antrieb in X-Richtung mit dem Riemen 66 verbunden ist.

Die Y-Achsen-Transportvorrichtung 5 3 weist einen Zahnriemen 78 auf, der über ein Zahnrad und eine Kupplung mit dem Y-Achsen-Schrittmotor 44 verbunden ist, der zum Motor 42 im rechten Winkel angeordnet und in gleicher Weise mit.einem Maschinenarm der Nähmaschine fest verbunden ist. Eine Übertragungsstange 80 ist fest mit dem Gurt 78 verbunden und trägt an ihrem einen Ende ein Lager 82, über das einer Stoff-Haltevorrichtung 68 für die X-Richtung über eine Joch- und Bolzenanordnung eine freie Gleitbewegung übertragen wird. Ein Y-Achsen-Schienenelement 84 ist auf dem X-Achsen-Schienenelement 70 in zum letzteren senkrechter Verschiebungsrichtung angebracht. Das Schienenelement 84 weist ein Paar zueinander paralleler Schienen 86 auf, die an der Verschiebungsplatte 74 befestigt sind, während eine Verschiebungsplatte 88 mit Lagern (nicht gezeigt) zwischen diesen Schienen 86 gleitend verschoben werden kann und gehaltert ist.

Die Stoff-Haltevorrichtung 68 ist fest mit der Verschiebungsplatte 88 des Y-Achsen-Schienenelementes 84 verbunden. Zur Haltevorrichtung 86 gehört das Lager 82, ein Stoffhalterarm 90, der mit der Verschiebungsplatte 88 fest verbunden ist, ein Stoffklemmfuß 92 am Ende des Arms 90 und eine untere Stoff-Klemmplatte 94, die unter den Klemmfuß 92 drückt. Wenn die Schrittmotoren 42 und 44 sich schrittweise drehen, dann wird die Stoffhaltevorrichtung 68 entsprechend sowohl in X- als auch in Y-Richtung bewegt, wodurch das Nähen in einem bestimmten Muster durch die Nadelstange der Zierstich-Nähmaschine vorgenommen wird. 30

Der Vorgang der Maßstabsänderung wird nachfolgend an einem Beispiel für die X-Achsenrichtung beschrieben. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß der Ausgangspunkt sich bei "Null" befindet, und daß die zu handhabenden Daten positives Vorzeichen haben. Weiter soll angenommen werden, daß, wie in Fig. 5 gezeigt, der in der Speichervorrichtung 6 2 gespeicherte X-Achsen-Positionsbefehl "2 3 4 4" ist und daß ein Maßstabs-Befehlsfaktor

ό \ Ö /UOD

von 1,5 über die Schalteranordnung 34 zugeführt wird. Die vorbestimmten Daten, die zum Betätigen der Antriebsmotore erforderlich sind, werden durch Verarbeiten dieser X-Achsen-Datenbefehle gewonnen, und der Berechnungsvorgang dafür ist in der Fig. 6 gezeigt. Wenn der Ädditionswert der ursprünglich im Speicher 62 gespeicherten Daten und die Maßstabs-Konstante mit t . und F bezeichnet werden und der Berechnungs-Daten-Additionswert bis zum vorhergehenden Stichvorgang mit T ".. bezeichnet wird, ^O dann ist das gewünschte Datensignal N gegeben durch:

^Nnx = ^(tnx> ^{x {F}sx^} "^'

Die aus der vorstehenden Gleichung gewonnenen Daten stellen die Zahl von Impulsen für den Motor 42 dar und werden auf eine Dezimalstelle abgerundet. Die resultierenden Daten für das gegebene Beispiel sind N₁ = 3, N~ = 5, ISU = 6 und N* = 6, wie in Figur 5 gezeigt.

Die oben beschriebene Maßstabs-Umrechnung und der gesamte Steuervorgang sind mit dem Flußdiagramm der Fig. 7 dargestellt. Wenn der Hauptschalter anfangs eingeschaltet wird, werden die Eingangsdaten von den X- und Y-Achsen-Maßstabs-Schalteranordnungen 34 und 36 von der Speichervorrichtung 62 dem CPU 58 zugeführt. Wenn der Startschalter 38 unter diesen Bedingungen geschlossen wird, erzeugt der CPU 58 eine Maßstabs-Konstante F , mit der die Berechnung nach Fig. 5 entsprechend den von den Schalteranordnungen 34 und 36 zugeführten Daten vorgenommen werden kann. Wenn der Positionsdetektor.40 feststellt, daß sich die Nadel gegenüber dem Stoff an der vorbestimmten Stelle befindet, leitet der CPU 58 die Maßstabs-Berechnung ein, wie in Fig. 6 gezeigt, und speichert vorübergehend die Ergebnisse im RAM 60. \

Der CPU 58 behandelt auch die anderen erforderlichen Steuersignale, z. B. die Signale für den Antrieb des mit unterschiedlicher Drehzahl laufenden Motors 50 usw.,

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und leitet diese Berechnungsergebnisse und die Ergebnisse der Maßstabsberechnung, die vorübergehend im RAM 60 gespeichert sind, zu den Motoren 42, 44 und 50 über ihre zugehörigen Antriebsverstärker 46, 48 und 51. Die Schritt-Antriebsmotore 42 und 44 für X- und Y-Achsen-Richtung werden somit um eine bestimmte Zahl von Schritten oder Impulsen gedreht, die sie aufgrund der Maßstabs-Berechnung zugeführt erhalten, so daß das gewünschte Muster im Zusammenwirken mit dem Motor 50 mit variabler GeschwindigjQ keit gestickt wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind in den X— und Y-Maßstabs-Schalteranordnungen 34 und 36 BCD-Schalter vorgesehen, die jedoch auch leicht durch Stellwiderstände ersetzt werden können, die mit Analog/Digital-Wandlern verbunden sind, um die erförderlichen Eingangssignale an den CPU 58 zu liefern. Auch können die Schrittmotore 42 und 44 durch Linear-Stellglieder oder Servomotoren ersetzt werden, womit dieselbe Wirkung erzielt wird.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung deutlich wird, führt eine Steuereinrichtung mit Zentralprocessor gemäß der Erfindung die Muster-Maßstabs-Berechnung durch, und die Stoff-Transportvorrichtungen werden durch Schrittmotoren angetrieben, die entsprechend den Berechnungsergebnissen arbeiten. Die Maßstabs-Umsetzung läßt sich infolgedessen über einen weiten Bereich und mit hoher Präzision leicht durchführen. Da die Maßstabs-Umsetzung hauptsächlich auf elektrischem Wege vorgenommen wird, sind mechanische Abnutzungsprobleme, wie sie bei bisher üblichen Nähmaschinen auftreten, vermieden. Die Stickmuster-Genauigkeit kann deshalb bei hoher Güte über eine längere Benutzungsdauer der Maschine aufrechterhalten werden, und das beim Betrieb der Maschine auftretende Geräusch ist ebenfalls verringert.

ο ι υ / υ υ υ

Antriebs-Steuerinformationen einschließlich der Information für den Start der Nähmaschine und das Fadenabschneiden (nicht gezeigt) sind in der Schrittmotor-Antriebsinformation (Fig. 3.) enthalten, die in dem Speicher 62 gespeichert ist.

Der Ablauf und die Bewegung der Apparatur ist folgende: Zunächst wird ein Stoffstück zwischen den Klemmfuß 9 2 und die Stoff-Klemmplatte 94 eingelegt. Als nächstes wird wit Hilfe der Maßstabsschalter 34 und 36 vorgegeben, ob ein Muster vergrößert oder verkleinert werden soll. Wenn der Startschalter 38 eingeschaltet wird, arbeitet gemäß dem Programm des Flußdiagrammes der Figur 7 der CPU 58 und vergrößert oder verkleinert die Schrittmotor-Antriebsinformation, die im Speicher 62 gespeichert ist, und gibt sie an die Schrittmotoren 42 und 44 ab. Daraufhin startet der CPU 58 den Motor 50 mittels eines Nähmaschinen-Startbefehls und treibt den (nicht gezeigten) Nähmechanismus der Nähmaschine an. Die Antriebsinformation wird dem Schrittmotor zugeführt, wenn sich die Nähnadel in der oberen Stellung befindet, und zwar synchron bei jeder Umdrehung aufgrund von Impulsen. Die im Speicher 6 2 enthaltene Information wird in der darin vorkommenden Reihenfolge abgegeben. Die Schrittmotoren werden durch die Information angetrieben, die eine vergrößerte oder verkleinerte Schrittmotor-Antriebsinformation in der' Speichervorrichtung ist. Die Stiche werden entsprechend dem Muster mit einer Größe ausgeführt, die durch die Maßstabs-Schalter 34 und 36 vorgegeben wird. Der Startschalter 38 kann ausgeschaltet werden, nachdem die Nähmaschine in Gang gesetzt ist. Wenn in der Schrittmotor-Antriebsinformation während des Nähens ein Faden-Abschneidbefehl auftritt, wird vom CPU 58 an die Nähmaschine das Fadenabschneidsignal abgegeben, und die Nähmaschine schneidet den Faden nicht, nachdem sich die Nadel in abgesenkter Position befindet und niedrige Drehzahl fest-

gestellt worden ist. Zuletzt geht der Stoffhalterfuß 92 nach oben, der Stoff wird freigegeben, und der Nähvorgang ist beendet.

Leerseite

Claims

35 607 MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA Tokyo / Japan Computergesteuerte Zierstich-Nähmaschine PATENTANSPRÜCHE '

1. Zierstich-Nähmaschine, gekennzeichnet durch Antriebsmittel mit Stofftransportvorrichtungen (26), die von Elektromotoren (42,44) angetrieben sind, Steuermittel

(28) einschließlich eines Speichers (62) zum Speichern von Daten für das Steuern des Antriebs der Elektromotoren (42,44) und eines Mikrocomputers (58) für die Steuerung des Betriebs der Antriebseinrichtungen (32) der Stofftransportvorrichtungen (26) und Eingabemittel (30) für die Zuführung von Steuerbefehlen an die Steuermittel (28), wobei die Steuermittel aufgrund von Steuerbefehlen der Eingabemittel (30) die zu stickenden Muster vergrößern oder verkleinern und die Antriebssteuerdaten aus dem Speicher (62) der Reihe nach auslesen, um den Antrieb der Elektromotoren (42,44) zu steuern.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (28) einen Speicher mit

freiem Zugriff (60) enthalten.
30

3. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (32) einen X-Achsen-Vorschubmotor (4 2) und einen Y-Achsen-Vorschubmotor (44)

und einen Nähmaschinen-Antriebsmotor (50) enthalten. 35

O 1 O / UOU

4. Nähmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der X- und der Y^Achsen-Antriebsmotor Schrittmotoren sind.

5. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabemittel (30) Maßstabsschalter (34,36), einen Startschalter (38) und einen Positionsdetektor (40) enthalten.

^O

6. Nähmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel eine X-Achsen-Stofftransporteinrichtung (52) aufweisen mit X-Achsen-Antriebsmotor (42), der über eine Kupplung (64) mit einem Zahnriemen (66) verbunden ist, ferner ein X-Achsen-Schienenelement (70), auf dem eine Stoffhaltevorrichtung (68) befestigt und in X-Richtung verschiebbar ist und das in X-Achsenrichtung feststehende Schienen (72) aufweist, die am Maschinenbett befestigt sind, während eine erste verschiebbare Platte (24) über Lager in den feststehenden Schienen gehaltert und mit dem Zahnriemen in X-Richtung bewegbar verbunden ist, eine Y-Achsen-Stofftransportvorrichtung (53) mit Y-Achsen-Antriebsmotor (44), der rechtwinklig zum X-Achsen-Antriebsmotor (42) an einem Maschinenarm befestigt ist und über eine Kupplung (76) mit einem Zahnriemen (78) verbunden ist, an dem eine Stange (80) mit einem Lager (82) an ihrem Ende so befestigt ist, daß sie in Y-Richtung bewegbar ist, wobei die Stoffhaltevorrichtung mit dem Ende des Lagers verbunden ist_r ein Y-Achsen-Schienenelement (84), das orthogonal auf dem X-Achsen-Schienenelement befestigt ist und stationäre Schienen (86) aufweist, die orthogonal auf der bewegbaren Platte des X-Achsen-Schienenelementes befestigt sind, und eine zweite Verschiebeplatte (88), die an den stationären Schienen über Lager gehaltert ist und die Stoff halte--' vorrichtung trägt, an der das Lager befestigt ist, die einen Stoffhaltearm (90) mit Stoffdrückerfuß (92) an seinem Ende und eine untere Stoffklemmplatte· (9.4) unterhalb des Stoffdrückerfußes aufweist.

I

7. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten zum Steuern des Antriebs des Elektromotors durch den Mikrocomputer (58) gemäß folgender Gleichung berechnet werden:

worin bedeuten:

N die gewünschten Motor-Antriebssteuerdaten, JO t ■ der zu den ursprünglichen, im Speicher (62)

gespeicherten Daten hinzuzufügende Wert, F eine Maßstabskonstante und T _₁ der berechnete Daten-Additionswert bis zum vorhergehenden Stichvorgang.