DE3248983T1 - Naehmaschinen-antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung

Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf Nähmaschinen-Antriebsvorrichtungen, insbesondere auf eine Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung, die, um die Nähnadel in einer gewünschten Stellung anzuhalten, die Nähmaschine mit äußerst langsamer Geschwindigkeit antreibt und ihre Geschwindigkeit auf einen gewünschten Wert ändert, unmittelbar bevor die Nadel stillgesetzt wird.

Technischer Hintergrund

Eine herkömmliche Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung ist folgendermaßen gestaltet: Die elektromagnetische Kupplung wird durch Niederdrücken des Anlaßerpedals erregt, so daß sie elektromagnetisch mit dem Schwungrad gekuppelt ist, das mit dem Motor eines Nähmaschinen-Antriebsmotors verbunden ist, der ständig umläuft, und die Nähmaschine wird so über die elektromagnetische Kupplung, die so eingekuppelt wird, angetrieben .

Außerdem wird durch Verändern des Ausmaßes des Niederdrükkens des Pedals der Erregerstrom der elektromagnetischen Kupplung von der Motordrehzahlsteuerschaltung gesteuert, so daß die Drehzahl der Nähmaschine nach Maßgabe des Ausmaßes des Niederdrückens des Pedals auf einen gewünschten Wert gesteuert wird.

Somit hat die herkömmliche Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung folgende Nachteile: Da der Antriebsmotor ständig umläuft, ob nun die Nähmaschine angetrieben wird oder stillsteht, verbraucht die Antriebsvorrichtung in unwirtschaftlicher

Weise elektrische Energie. Da ein Schwangsrad mit großem Trägheitsmoment verwendet wird, ist es schwierig, zu gewünschtem Zeitpunkt die Drehrichtung des Motors zu ändern. Wird eine elektromagnetische Reibungskupplung eingesetzt, ist deren Lebensdauer vermindert, da die Kupplung sich abnützt.

Um den vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten entgegenzuwirken, wurde in Japan eine Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, bei der als Nähmaschinen-Antriebsmotor ein Motor mit gedruckter Schaltung verwendet wird, der mit Gleichstrom betrieben wird, und die elektromagnetische Kupplung ist weggelassen, wobei der Motor mit gedruckter Schal-.tung dann unmittelbar angefahren oder gestoppt oder entspre-5 chend der Betätigung des Pedals mit verschiedenen Drehzahlen betrieben wird. Diese Antriebs-Vorrichtung hat ausgezeichnete Steuerungseigenschaften, weil ein Gleichstrommotor eingesetzt wird; sie besitzt jedoch immer noch folgende Nachteile: Die Bürste verbraucht sich, was die Lebensdauer herabsetzt, so daß Überwachung und Unterhaltungsarbeit erforderlich wird. Da der Motor stets angelassen und wieder gestoppt wird, sobald das Pedal betätigt wird, ist der Anfahrstrom groß. Es muß deshalb eine Energiequelle mit grosser Kapazität verwendet werden, und die Antriebs-Steuerschaltung ist klobig, was zu hohen Herstellungskosten für die Antriebs-Vorrichtung führt.

Darlegung der Erfindung

In Anbetracht des Vorangehenden besteht eine erste Aufgabe der Erfindung darin, eine neue Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung zu schaffen, bei der ein Wechselstrominduktionsmotor als Antriebsmotor verwendet und über eine mit variabler Spannung/variabler Frequenz arbeitende Wandlerschaltung betrieben, so daß die Nähmaschine zu variablen Dreh-

zahlen angetrieben wird, wodurch die mit herkömmlichen Nähmaschinen-Antriebsvorrichtunrt'ieinhergehenden oben beschriebenen Schwierigkeiten beseitigt sind.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung zu schaffen, bei der als Antriebsmotor ein Wechselstrominduktionsmotor betrieben wird, und dieser wird über einen Wandler in Reihe mit einem Wechselrichter betrieben, so daß die Nähmaschine zu variablen Drehzahlen angetrieben wird, wobei bei einer Drehzahlverminderung der Maschine eine Nutzbremsung durchgeführt wird, bei der der Wechselrichter als Wandler betrieben wird, so daß dadurch die oben beschriebenen, mit der herkömmlichen Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung verbundenen Schwierigkeiten beseitigt sind und die Energie wirtschaftlich genutzt wird. ,

Das der Erfindung zugrundeliegende Ziel wird erreicht, indem eine Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung mit folgenden Merkmalen geschaffen wird: ein Nähmaschinen-Antriebsmechanismus mit einem Induktionsmotor; und einer Bremseinheit; und ein Positionsdetektor, der mit der Ausgangsseite des Induktionsmotors verbunden ist, um die Position der Nähnadel festzustellen; welche gemäß der Erfindung folgendes aufweisen: Einen Stop-Positions-Steuerabschnitt, um die Wandlerschaltung dazu zu veranlassen, daß der Induktionsmotor mit variabler Drehzahl betrieben wird, und um die Bremseinheit mit Hilfe eines Detektorsignals vom Positionsdetektor so zu betätigen, daß die Nähnadel an einer be- stimmten Positions anhält.

Die zweite Aufgabe der Erfindung wird dadurch erreicht, daß eine Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung vorgesehen wird, welche einen Nähmaschinen-Antriebsmechanismus mit Induktionsmotor und Bremseinheit aufweist; und einen Positionsdetektor,

äer mit der Abgabeseite des Induktionsmotors verbunden ist, um eine Nadelstellung festzustellen; welche gemäß der Erfindung folgendes aufweist: Einen Stop-Positions-Steuerabschnitt, welcher den in Reihe mit einem Wechselrichter liegenden Wandler (Inverter) veranlaßt, den Induktionsmotor rr.it variabler Drehzahl zu betreiben und die Bremseinheit mit Hilfe eines vom Positionsdetektor stammenden Detektorsignals zu betätigen; und einen Drehzahlverminderungssteuerabschnitt, um bei einer Verminderung der Nähmaschinendrehzahl den Wechselrichter als Wandler (Inverter) zu betreiben, damit Nutzbremsung durchgeführt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnung ' .

FIG. 1 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Anordnung eines Ausführungsbeispiels einer Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung darstellt. FIG. 2 ist ein Erläuterungsbild, das eine detaillierte Anordnung einer Pedaldetektorschaltung in Fig. 1 wiedergibt. FIG. 3 ist ein Erläuterungsbild der genauen Anordnung einer Nähmaschinensteuerschaltung in Fig. 1. FIG. 4 ist ein Erläuterungsbild der genauen Anordnung einer Detektorschaltung für niedrige Drehzahl in Fig. 3. FIG. 5 ist ein Erläuterungsbild, das die Wellenformen verschiedener Signale in der Detektorschaltung für langsame Drehzahl in Fig. 4 wiedergibt.

FIG. 6 ist ein Erläuterungsbild der genauen Anordnung einer Motordrehzahl-Steuerschaltung in Fig. 1. FIG. 7 ist ein Schaubild der Beziehungen zwischen verschiedenen Wellenformen in einer Vorrichtung für vorbestinunte Stop-Position und den Drehzahlen. FIG. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. FIG. 9 zeigt die Motordrehzahl-Steuerschaltung in Fig. 8 im einzelnen.

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Beste Art zur Ausführung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erreichen des oben beschriebenen ersten Ziels wird beschrieben. In den Figuren 1 bis 7 bedeuten Bezugsziffer 10 eine Nähmaschine; 12 eine Maschinenriemenscheibe; 14 einen Antriebsmotor mit einer elektromagnetischen Bremse 18 und einen Wechselstrominduktionsmotor; 20 eine Motorriemenscheibe, die über einen Riemen 22 mit der Maschinenriemenscheibe 12 verbunden ist.

Bezugszahl· 24 bezeichnet einen Positionsdetektor, der mit der Maschine 10 gekuppelt ist, um eine Nadelposition festzustellen; 40 ist ein becherförmiger Rotor, der im Antriebsmotor 14 so angebracht ist, daß er dem Stator 38 des Motors gegenübersteht. Der Rotor 40 hat ein geringes Trägheits-

moment.

Die Nähmaschine 10 ist so gestaltet, daß sie mit Drehzahländerung betrieben und an bestimmter Stelle über den Antriebsmotor mit Hilfe einer Motordrehzahl-Steuerschaltung 32 gestoppt werden kann, welche eine mit variabler Spannung/Frequenz arbeitende Inverterschaltung enthält.

Eine Pedaldetektorschaltung 30 ist mit einem Pedal 28 verbunden und in Fig. 2 im einzelnen gezeigt. Die Anordnung der Schaltung 30 wird beschrieben.

Die Detektorschaltung 30 in Fig. 2 weist einen Photosensorabschnitt 50 mit Lichtunterbrechern 42 und 44 , eine Abschirmplatte 46, die sich in den Spalten der Lichtunterbrecher bewegt, und einen Widerstand 48 auf sowie einen Magnetfühlerabschnitt 60 mit einem Magneten 52, der in Verbindung mit der Abschirmplatte 46 arbeitet, einem Hall-Element 54, das magnetisch mit dem Magneten 52 gekoppelt wird,

um während des Nähens eine Drehzahlinformation zu erzeugen, einem Widerstand 56, der mit dem Hall-Element 54 verbunden ist, und einem Verstärker 58 zum Verstärken der Drehzahlinformation vom Hall-Element 54, um der Steuerschaltung 32 ein Drehzahlinformationssignal VC zuzuführen. Die Abschirmplatte 46 und der Magnet 52 werden in Verbindung mit dem Pedal 28 betätigt.

Das Pedal 28 wird gedrückt. Bei diesem Vorgang hängt die magnetische Kopplung zwischen Magnet 52 und Hall-Element und folglich das Drehzahlbefehlssignal VC von dem Ausmaß des Niederdrückens des Pedals 28 ab. Sobald die Abschirmplatte 4 6 abwärts bewegt wird, nehmen die Ausgangssignale der Lichtunterbrecher 42 und 44 die Werte "0" bzw. "1" an, und sie werden als Betätigungsbefehlssignale S- und S~, die die Tatsache darstellen, daß der Nähvoraang durchgeführt wird, der Steuerschaltung 32 zugeleitet. Befindet sich das Pedal 28 in der Neutralstellung gemäß Fig. 2, sind die Betätigungsbefehlssignale S. und S₂ auf "0" gestellt, so daß da-

raus die Steuerschaltung 32 feststellt, daß das Pedal in der Neutralposition steht. Wenn das Pedal 28 nach rückwärts verschwenkt wird, d.h. in■Richtung gegen die Niederdrückrichtung, so wird der Nähfaden abgeschnitten, und die Abschirmplatte 46 wird nach oben verschoben. In diesem Fall werden die Betätigungsbefehlssignale S. und S~ auf "1" bzw. "0" eingestellt, und die Steuerschaltung 32 stellt fest, daß das Pedal sich im nach hinten gedrückten Zustand befindet.

Der Positionsdetektor 24 gibt ein Nadel-"hoch"-Positionssignal "up" oder ein Nadel-"unten"-Positionssignal DN ab, wodurch die Nadelpositionen wiedergegeben werden. Die Ausgangssignale des Positionsdetektors 24 und der Pedaldetektorschaltung 30 werden einer Nähmaschinensteuerschaltung 34 für die Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors

14 und der Eiektromagnete (nicht gezeigt) der Nähmaschine zugeleitet.

Die Nähmaschinensteuerschaltung 34 besitzt Flip-Flop-Signalspeicherkreise (nachfolgend als "FF-Kreise" bezeichnet) 62 und 64, denen die Betätigungsbefehlssignale S₁ und S_ von der Pedaldetektorschaltung 30 zugeführt werden. Der Bestätigungsausgang des FF-Kreises 62 wird über ein ODER-Glied 66 als Startsignal SRT der Steuerschaltung 32 zugeführt, und der Ausgang des ODER-Gliedes 66 wird über ein Bremsmonovibratorglied 6.8 als Bremssignal BK der Drehzahlsteuerschaltung 32 zugeleitet. D.h., wenn das Betätigungs-Befehlssignal S. nach "1" geht, und der Bestätigungsausgang des FF-Kreises 62 nach "1" wechselt, dann treibt die Drehzahlsteuerschaltung 32 die Nähmaschine 10 entsprechend dem Drehzahlbefehlssignal VC an.

Der Bestätigungsausgang des FF-Kreises 64 wird als Langsamdrehzahl-Befehlssignal LLKD unmittelbar der Drehzahl-Steuerschaltung 32 zugeleitet und außerdem zum ODER-Glied 66 und zu einer Nähmaschinen-Steuerschaltung 70. Der FF-Kreis 64 wird betätigt, wenn das Pedal 28 rückwärts verschwenkt wird; d.h. wenn der Faden nach dem Anhalten der Maschine durchgeschnitten ist. Wenn das Drehzahl-Befehlssignal S-auf "1" angehoben und der Bestätigungsausgang der FF-Schaltung 64 auf "1" gestellt ist, wird das Langsamdrehzahl-Be— fehlssignal LLKD der Drehzahlsteuerschaltung 32 zugeführt, so daß die Nadel hochgefahren wird. Die Nähmaschinen-Steuerschaltung 70 steuert dann einen Fadenabschneidmagneten IS und einen den Faden entfernenden Wischerarm WP. Schließlich wird die Nadel in ihrer oberen Position angehalten. Wenn die Nadel nicht in der oberen Position steht, wird, um die Nadel in der oberen Position "up" anzuhalten, das Positionssignal UP über ein NAND-Glied 72 der Rücksetzeingangs-5 klemme der FF-Schaltung 64 zugeführt. Damit auch dann, wenn

das Pedal 28 irrtümlich gedrückt ist, keine Schwierigkeiten auftreten, wird der Bestätigungsausgang der Flip-Flop-Schaltung 62 dem anderen Eingang des NAND-Gliedes 72 über einen Inverter 74 zugeführt.
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Für eine bestimmte Dauer, nachdem die Bestätigungsausgänge der Flip-Flop-Schaltung 62 und 64 von "1" auf "0" umgeschaltet wurden, führt die Bremsmonovibratorschaltung 68 das Bremssignal BK an die Drehzahlsteuerschaltung 32 ab, um die Nähmaschine augenblicklich zu stoppen.

Die Nähmaschinen-Steuerschaltung 34 hat eine Niedrigdrehzahl-Detektorschaltung 76, der das "Hoch"-Detektorsignal UP und das "Unten"-Positionsdetektorsignal DN über den Positionsdetektor 24 zugeführt werden. Die Schaltung 76 dient dazu, aus der Periode des "Unten"-Positionsdetektorsignals DN festzustellen, daß die Drehzahl der Nähmaschine 10 einen niedrigen Wert erreicht, um dann ein Langsam-Detektorsignal LDN abzugeben, um den Flip-Flop-Kreis 62 rückzusetzen. Die Schaltung 76 ist in Fig. 6 in ihren Einzelheiten dargestellt. Diese Schaltung enthält: eine Flip-Flop-Schaltung 78 mit einer Setzklemme s und einer Rücksetzklemme r, denen das "Hoch"-Positionsdetektorsignal UP bzw. das "Unten"-Positionsdetektorsignal DN vom Positionsdetektor 24 zugeführt werden; eine Zeitkonstantenschaltung 86 mit einem Festwiderstand 80, der mit dem Bestätigungsausgang Q des Kreises 78 verbunden ist, einem variablen Widerstand 82 und einem Ladekondensator 84; einen Inverter 88, dem die Kondensatorladespannung der Zeitkonstantenschaltung 86 zugeleitet wird; und ein NOR-Glied 90, dem der Ausgang des Inverters 88 und der Bestätigungsausgang des Flip-Flop-Kreises 90 zugeführt werden. Mit 92 ist in Fig. 4 eine Diode für schnelles Entladen des Kondensators 84 bezeichnet.

Der Bestätigungsausgang der Flip-Flop-Schaltung 78 wird aufgrund des "Hoch"-Positionsdetektorsignals UP nach "1" und aufgrund des "Unten"-Positionsdetektorsignals DN nach "0" gestellt, wie in Teil A der Fig. 5 gezeigt. Dies wird wiederholt vorgenommen. Wenn die Wiederholungsperiode T anwächst (d.h. bei abnehmender Drehzahl der Nähmaschine 10), übersteigt die Ladespannung einen Bezugswert, woraufhin der Ausgang des Inverters 88 von "Ö" nach "1" geht. Daraufhin gibt das NOR-Glied 90 das Langsamdrehzahldetektorsignal LDN ab, was bedeutet, daß die Drehzahl der Nähmaschine den langsamen Wert erreicht hat, wodurch der FF-Kreis 62 rückgesetzt wird.

Die Motordrehzahlsteuerschaltung 32 für das Antreiben des Nähmaschinen-Antriebsmotors 14, der die Ausgangssignale, der Nähmaschinen-Steuerschaltung 34 und ,das Drehzahl-Befehlssignal VC der Pedaldetektorschaltung zugeführt werden, wird nun anhand der Fig. 8 beschrieben.

Die Schaltung 32 enthält: einen Befehlskreis 92, dem vom magnetischen Fühlerabschnitt in der Pedaldetektorschaltung 30 das Drehzahl-Befehlssignal VC und ein Stop-Vorbereitungs-Befehlssignal IMCO und ein Langsamdrehzahl-Befehlssignal LLKO von der Nähmaschinen-Steuerschaltung 34 zugeführt werden; eine Spannungs-Steuerschaltung 94 und eine Frequenz-Steuerschaltung 96, denen durch die Befehlsschaltung 92 ein Spannungsbefehlssignal und ein Frequenz-Befehlssignal zugeführt werden; eine Transistor-Treiberschaltung 98, die die Ausgänge dieser Schaltkreises 94 und 96 und das Ausgangsstartsignal SRT der Maschinen-Steuerschaltung 34 erhält; eine Transistor-Inverter-Leistungsschaltung 100, der das Ausgangssignal TD der Treiberschaltung 98 zugeführt wird; eine Gleichrichterschaltung 102 zum Gleichrichten von Dreiphasenwechselströmen; eine Glättungsschaltung 104 zwisehen den Gleichrichterkreisen 102 und der Transistor-In-

verter-Leistungsschaltung 100; und eine Bremsschaltung, die das Ausgangssignal der Befehlsschaltung 92 und das Bremssignal BK der Steuerschaltung 34 bekommt. Die Ausgänge der Transistor-Inverter-Leistungsschaltung 100 werden auf den Nähmaschinen-Antriebs-Induktionsmotor 14 gegeben, um letzteren anzutreiben. Die elektromagnetische Bremse 18 wird durch die Ausgangsgröße der Bremsschaltung 106 gesteuert. Die Glättungsschaltung 104 ist mit einer Schutzschaltung 108 verbunden, um abnormale Ströme festzustellen. Der Abnormal-Detektorausgang der Schutzschaltung 108 setzt die Transistor-Treiberschaltung 98 außer Betrieb, wodurch der Motor 14 stillgesetzt wird. Die Spannungs-Steuerschaltung 94 .ist über einen Transformator 101 mit der Ausgangsklemme der Inverter-Leistungsschaltung 100 verbunden, so daß sie über Spannungsrückkopplung stabilisiert ist.

Als Reaktion auf die Ausgangswerte, die durch den Befehlskreis 92 entsprechend dem Startsignal SRT und den Drehzahl-Befehlssignalen LLKO, IMCO und VC von der Steuerschaltung 34 zugeführt werden, stellen die Spannungs-Steuerschaltung 94 und die Frequenz-Steuerschaltung 96 Spannung bzw. Frequenz ein, um die Drehzahl des Motors 14 innerhalb eines bestimmten Bezugswertes zu halten, und der Ausgang der Bremsschaltung 106 erregt die elektromagnetische Bremse 18,so daß die Nadel in einer bestimmten Position angehalten wird.

Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung ist aufgebaut, wie beschrieben. Es wird nun seine Funktionsweise erläutert.

Um den Nähmaschinen-Betrieb in Gang zu setzen, wird das Pedal 28 heruntergedrückt, wodurch Magnet 52 in die Nähe des Hall-Elementes gelangt, wodurch der Magnetfühlerabschnitt 60 das Nähgeschwindigkeits-Befehlssignal VC an die Motordrehzahl-Steuerschaltung 32 abgibt, während der Lichtunter-

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brecher 44 das Betätigungssignal S„ vom Wert "1" der Steuerschaltung 34 zuführt. Die Steuerschaltung 34 gibt daraufhin das Startsignal SRT nit dem Wert "1" an die Drehzahl-Steuerschaltung 32 ab, die ihrerseits dem Nähmaschinen-Antriebsmotor 14 die Treiberausgangsleistung zuführt und somit letzteren in Drehung versetzt. Die Drehzahlsteuerschaltung 32, die Spannungs-Steuerschaltung 94, die Frequenz-Steuerschaltung 96 liefern Spannung und Frequenz, die mit der beabsichtigten Drehzahl zusammenpassen, so daß der Motor 14 eine bestimmte Drehzahl annimmt.

Um während des Nähens die Drehzahl zu verringern, wird das Pedal 28 soweit entlastet, daß das Nahdrehzahl-Befehls-.signal VC abnimmt. Dabei wandelt sich die Transistor-Antriebsschaltung in eine elektrische Bremsschaltung um, so daß die Drehzahl schnell auf den gewünschten Wert verringert wird.

Damit während eines solchen Nähvorgangs die Nährichtung gewechselt wird, wobei die Nadel im Stoff steckt,. wird bei unterer Nadelstellung das Pedal 28 in Neutralstellung gebracht, so daß die Pedal-Detektorschaltung 30 das Betätigungsbefehlssignal S. mit dem Wert "0" dem FF-Kreis 62 in der Nähmaschinen-Steuerschaltung 34 zuführt. Bis die Stop-Vorbereitung durchgeführt ist, führt der FF-Kreis 62 das Startsignal SRT mit dem Wert "1" der Drehzahl-Steuerschaltung 32 zu. Dadurch bleibt der Umlauf des Motors 14 auf einem bestimmten Wert, der niedriger als die gewöhnliche Nähgeschwindigkeit ist, wie in Fig. 7 gezeigt.

Während dieser Stop-Vorbereitungsdauer wird der in der Langsamdrehzahl-Detektorschaltung 76 befindliche Kondensator 84 nur aufgeladen, wenn der Bestätigungsausgang des Flip-Flop-Kreises 78 aufgrund des "KocH'-Positions-Detektorsignals UP und des "Unten"-Positions-Detektorsignals DN von der

Positions-Detektorschaltung 24 den Wert "1" hat. Nur wenn die Drehzahl des Motors 14 abnimmt und die'Wiederholungsperiode T ansteigt, d.h. die Ladespannung des Kondensators 84 den vorbestimmten Wert Vth übersteigt, führt Inverter das Ausgangssignal "0" dem NOR-Glied 90 zu. Somit.gibt in dem Augenblick, da der Bestätigungsausgang des Flip-Flop-Kreises 78 nach "0" geht, das NOR-Glied 90 das Rücksetzsignal LDN an den Flip-Flop-Kreis 62, so daß die Drehzahl des Motors 14 auf den vorbestimmten Wert verringert wird.

TO Gleichzeitig ist der Richtungsänderungsbedingung, daß die Nadel in die untere Position gelangt ist, Genüge getan. Folglich gibt in diesem Augenblick der Bremsmonovibrator 68 das Bremssignal BK mit dem Wert "1" ab, das über die Bremsschaltung 106 in der Drehzahl-Steuerschaltung 32 dem Motor 14 zugeführt wird, um diesen anzuhalten.

Um nach dem Nähvorgang den Faden abzuschneiden, wird das Pedal 28 nach hinten getreten, so daß der Lichtunterbrecher 42 das Fadenabschneidsignal S₂ mit dem Wert "1" an den Flip-Flop-Kreis 64 in der Nähmaschinen-Steuerschaltung abgibt. Daraufhin gibt der Flip-Flop-Kreis 64 das Startsignal SRT mit dem Wert "1" und das Langsam-Geschwindigkeitssignal LLKO (und wenn nötig das Zwischengeschwindigkeitssignal IMCO) an die Drehzahl-Steuerschaltung 32 ab, während die Steuerschaltung 70 betätigt wird, wodurch der Faden abgeschnitten und entfernt wird. Der Flip-Flop-Kreis 64 wird durch das "Oben"-Positionsdetektorsignal UP vom Wert "1", das durch den Positionsdetektor 26 erzeugt wird, rückgesetzt, und der Nähmaschinen-Antriebsmotor 14 wird bei oberer Position der Nadel gestoppt.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden Drehzahlbefehl und Betätigungsbefehl durch Betätigen des Pedals hervorgebracht; diese Befehle können jedoch auch durch Betätigung externer Schalter erzeugt werden.

Die Figuren 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wodurch das zweite Ziel der Erfindung erreicht wird. In Fig. 8 und 9 sind diejenigen Elemente, die bereits in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figuren 1 bis 7 beschrieben sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In den Figuren 8 und 9 ist mit 26 ein an der Nähmaschine 10 befestigter Drehzahldetektor zum Erfassen der Antriebsdrehzahl der Nähmaschine bezeichnet; und 32 ist eine Motor-Steuerschaltung, die die Ausgangssignal der Nähmaschinen-Steuerschaltung 34 und das Drehzahl-Befehlssignal VC des Pedal-Detektorkreises 30 aufnimmt, um den Nähmaschinen-Antriebsmotor 14 zu treiben.

Die Schaltung 32 enthält: einen Befehls-Schaltkreis 92, dem das Drehzahl-Befehlssignal VC von dem magnetischen Sensorabschnitt 60 in der Pedal-Detektorschaltung 60 und das Start-Befehlssignal SRT, das Stop-Vorbereitungs-Befehlssignal IMCO und das Langsam-Drehzahl-Befehlssignal LLKO von der Nähmaschinen-Steuerschaltung 34 zugeführt werden; eine Spannungs-Steuerschaltung 94 und eine Schlupfkorrekturfrequenz-Steuerschaltung 109, der ein Spannungs-Befehlssignal bzw. ein Frequenz-Befehlssignal von der Befehlsschaltung 92 zugeführt werden; ein Thyristorumrichter 110, der die Ausgangsgrößen der Spannungs-Steuerschaltung 94 als Zündsteuersignale empfängt, um Dreiphasen-Wechselspannungen in eine Gleichspannung zu verwandeln; ein Thyristorinverter-Leistungskreis 112, der mit dem Ausgang des Umrichters 1 10 über eine Glättungsschaltung 111 in Reihe geschaltet ist und den Ausgang des Frequenz-Steuerschaltkreises 109 als Zündsteuersignal erhält; und eine Bremsschaltung 106, die einen Ausgangswert der Befehlsschaltung 92 und das Bremssignal BK der Maschinen-Steuerschaltung 34 zugeführt bekommt. Die Ausgänge der Inverter-Leistungsschaltung 112 werden dem Nähmaschinen-Antriebs-Induktionsmotor 14 für dessen Antrieb zugeleitet, während die elektromagne-

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tische Bremse 18 durch die Ausgangsgröße der Bremssteuerschaltung 106 gesteuert wird.

Die Frequenz-Steuerschaltung 109 unterliegt der Hilfssteuerung mit einem Detektorsignal FG vom Drehzahldetektor 26. Die Spannungssteuerschaltung 94 ist über einen Transformator 101 mit der Ausganqsklemme der Inverterleistungsschaltung 112 verbunden, wodurch sie über Spannungsrückkopplung stabilisiert ist. Der Ausgang eines abnormale ·: Stromwerte feststellenden Stromwandlers 113, der mit der Glättungsschaltung 111 verbunden ist, ist mit dem Frequenz-Steuerkre.is 109 verbunden, so daß der Umrichter-Antriebsstrom unterbrochen und der Motor 14 stillgesetzt wird.

Die Nähmaschinen-Steuer schaltung 34 mit Pedaldetektorschaltung 30, TiefStellungsdetektorschaltung 76 usw. ist der Anordnung aus dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, 3 und 4 gleich. . . ■

Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist wie oben beschrieben, und ihre Arbeitsweise wird nun erläutert. Um den Nähmaschinenbetrieb zu starten, wird das Pedal 28 niedergedrückt, so daß sich der Magnet 52 dem Hall-Element 58 nähert. Dadurch führt der Magnetsensor 60 das Nähmaschinen-Drehzahl-Befehlssignal VC zur Motordrehzahl-Steuerschaltung 32, während der Lichtunterbrecher 44 das Betriebssignal S₁ vom Wert "1" an die Steuerschaltung 34 liefert. Dadurch gibt Steuerschaltung 34 das Startsignal SRT mit Wert "1" an die Drehzahl-Steuerschaltung .32 ab, und Motor 14 läuft an.

In der Drehzahl-Steuerschaltung 32 erzeugen die Spannungs-Steuerschaltung 94 und die Frequenz-Steuerschaltung 96 die Spannung und die Frequenz, die mit der vorgegebenen Drehzahl übereinstimmen, so daß der Motor 14 mit einer bestimmten Drehzahl umläuft.

Um während des Nahens die Drehzahl zu verringern, wird das Pedal 28 so zurückgenommen, daß das Näh-Drehzahl-Befehlssignal VC kleiner wird. Dadurch arbeiten mit Hilfe der Spannungs-Steuerschaltung 94 und der Frequenz-Steuerschaltung 96 der Umformer 110 und die Inverter-Leistungsschaltung als. Inverter bzw. Umformer, so daß unter Verwendung des Induktionsmotors 14 als Generator Nutzbremsung durchgeführt wird und die Drehzahl schnell abnimmt und eine gewünschte Zwischendrehzahl entsprechend der Drehzahl des niedergedrückten Pedals stabil eingenommen wird.

Damit während des Nähens die Stichrichtung geändert werden kann, während die Nadel in den Stoff hineingestochen ist, d.h. die Nadel die untere Position innehat, wird das Pedal 28 auf seine Neutralstellung zurückgenommen, so. daß die Pedal-Detektorschaltung 30 ein Betrietsbefehlssignal S. mit dem Wert "0" an die Flip-Flop-Schaltung 62 in der Nähmaschinen-Steuerschaltung 34 abgibt: Bis die Stop-Vorbereitung erreicht worden ist, liefert der FF-Kreis 62 das Startsignal SRT mit dem Wert "1" an die Drehzahl-Steuerschaltung

32. Damit wird ähnlich wie im Fall der Fig. 7 die Drehzahl des Motors 14 auf einem bestimmten Wert gehalten, der niedriger als die übliche Nähgeschwindigkeit ist.

Wie bereits früher beschrieben, wird während dieser Stop-Vorbereitungsdauer der Kondensator 84 in der Langsamdrehzahl-Detektorschaltung 76 nur dann geladen, wenn der Bestätigungsausgang der Flip-Flop-Schaltung 78 entsprechend dem "Oben"-Positionsdetektorsignal UP und dem "Unten"-Positionsdetektorsignal DN von der Positions-Detektorschaltung 21 den Wert "1" hat. Nur wenn die Drehzahl des Motors 14 verringert ist und die Wiederholungsperiode T ansteigt, d.h. die Ladespannung des Kondensators 84 einen bestimmten Wert Vth übersteigt, gibt der Inverter 88 das Ausgangssignal "0" an das NOR-Glied 90 ab. Folglich führt in dem

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Augenblick, da das Bestätigungsausgang des Flip-Flop 78 nach "0" gesetzt wird, das NOR-Glied 90 das Rücksetzsignal LDN an die Flip-Flop-Schaltung 62 ab, so daß die Drehzahl des Motors 14 auf den vorbestimmten Wert verringert wird. Gleichzeitig ist die Richtungsänderungsbedingung, daß die Nadel in die untere Position gekommen ist, zufriedengestellt. Deshalb gibt in diesem Augenblick die Bremsmonovibratorschaltung 68 das Bremssignal BK mit dem Wert "1" ab, das über die Bremsschaltung 106 in der Drehzahl-Steuerschaltung 3 2 auf den Motor 14 gegeben wird, um diesen anzuhalten.

Um nach dem Nähvorgang den Faden abzuschneiden, wird das Pedal 28 nach hinten getreten, so daß der Lichtunterbrecher 42 das Fadenabschneidsignal S^ mit dem Wert "1" an den Flip-Flop-Kreis 64 in der Nähmaschinen-Steuerschaltung abführt. Daraufhin führt Flip-Flop-Kreis 64 das Startsignal SRT der Größe "1" und das Langsamdrehzahlsignal LLK (und das Zwischendrehzahlsignal IMCO, falls nötig) an die Drehzahlsteuerschaltung 32 ab, während die Steuerschaltung 70 betätigt wird, so daß der Faden abgeschnitten und entfernt wird. Die Flip-Flop-Schaltung 64 wird durch das "Hoch"-Positions-Detektorsignal UP vom Wert "1" rückgesetzt, das vom Positionsdetektor 26 bereitgestellt wird, und der Nähmaschinen-Antriebsmotor 14 wird mit der Nadel in der oberen Position gestoppt.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Drehzahlinformation und die Betätigungsinformation durch Bedienen des Pedals 28 hervorgerufen; diese Informationen und Befehle können jedoch auch durch externe Betätigungsschalter hervorgebracht werden.

Außerdem ist beidem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Nähmaschinen-Antriebsmotor ein Dreiphasen-Induktions-

ν-η-

motor; dieser kann jedoch auch ein Einphaseninduktionsmotor sein.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird gemäß der Erfindung der Induktionsmotor mit der Bremseinrichtung
durch die Inverterschaltung betrieben, und folglich kann
die Drehzahl stufenlos auf einen gewünschten Antriebsdrehzahlwert geändert werden. Außerdem kann die Nähmaschinen-Drehzahl auf die vorbestimmten Werte bei der bestimmten

Frequenz gesteuert werden, ohne daß ein Drehzahldetektor
oder dergleichen benötigt wird, so daß im Gegensatz zu
herkömmlichen Vorrichtungen keiner der wenig stabilen Drehzahlstellmotoren mit komplizierter Steuerschaltung verwendet werden braucht.

Nach dem ersten Ausführungsbeispiel» der Erfindung wird, um die Drehzahl der Maschinen-Antriebsvorrichtung schnell
herabzusetzen und die Maschine zu stoppen, das elektrische Bremssystem unter Einsatz der Inverterschaltung zusammen mit der mechanischen Reibungsbremseinrichtung benutzt. Dadurch erhöht sich die Betriebsdauer des Bremsabschnitts im Vergleich zu Bremseinrichtungen herkömmlicher Nähmaschinen-Antriebsvorrichtungen, die lediglich eine mechanische Reibungsbremse verwenden. Da außerdem der Bremsabschnitt sehr klein gebaut werden kann, verringert sich das Schwungmoment der Ausgangswelle mit der Folge, daß sehr schnell beschleunigt und verzögert werden kann, was beirr. Nähen erforderlich ist. Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zur schnellen Drehzahlverringerung der Nähnaschinen-

Antriebsvorrichtung, um die Nähmaschine stillzusetzen, ein Nutzbremssystem unter Verwendung von Wandler (Inverter) und Umrichter (Konverter) zusammen mit dem mechanischen Reibungsbremssystem verwendet. Damit erzielt nan eine noch
längere Lebensdauer des Bremsabschnitts im Vergleich zu

herkömmlichen Antriebsvorrichtungen, die nur die mechani-

sehe Bremseinrichtung verwenden, und außerdem ergibt sich ein wirtschaftlicherer Energieeinsatz. Da zudem der Bremsabschnitt sehr klein gehalten ist, wird das Schwungmoment der Ausgangswelle klein, was die während des Nähens benötigten schnellen Beschleunigungen und Verzögerungen möglich macht.

Der Einsatz eines Wechselstrom-Induktionsmotors läßt die Kartung wegfallen, die bei Verwendung eines Gleichstrommotors erforderlich ist. ;

Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet einen Inverter mit variabler Spannung und variabler Frequenz. Dies hat Vorteile insofern, als, wenn die Nähmaschine durch Pedalbetätigung gestartet wird, kein .Anfangsstrom fließt und damit die Energiequelle nur wenig in Anspruch genommen wird, so daß ihre Kapazität relativ klein sein kann. Da der Induktionsmotor über den Inverter betrieben wird, ist der Antrieb nicht von der Frequenz, die 50 Hz oder 60 Hz sein kann, abhängig. Damit hat das Ausführungsbeispiel die ausgezeichnete Eigenschaft, daß die Steuervorrichtung vereinheitlicht werden kann. Die Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung ermöglicht somit eine ideale Steuerung.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Konverter für variable Spannung und ein Inverter für variable Frequenz eingesetzt. Dies hat den Vorteil, daß beim Starten der Nähmaschine durch Betätigen des Pedals kein Anlaufstrom fließt, was im Gegensatz zum Betrieb mit Gleichstrommotor steht, so daß die Energiequelle nur sehr geringfügig beansprucht wird und ihre Kapazität relativ klein sein kann. Da der Induktionsmotor über den Inverter getrieben wird, ist der Antrieb von der Frequenz (50 Hz oder 60 Hz) unabhängig. Auch dieses Ausführungsbeispiel hat den großen Vorzug, daß die Steuervorrichtung standar-

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disiert sein kann. Die zweite Ausführungsform kann eine ideale Steuerung als Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung durchführen.

Claims (7)

Patentansprüche

1.. Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung mit einem Nähmaschinen-Antriebsnechanismus, der einen Induktionsmotor und eine Bremseinheit besitzt; und einem Positionsdetektor, der mit der Ausgangsseite des Induktionsmotors verbunden ist, gekennzeichnet durch

der einen Stop-Positions-Steuerabschnitt, /durch eine Inverterschaltung veranlaßt wird, den Induktionsmotor mit variabler Geschwindigkeit zu betreiben, und die Bremseinheit mit Hilfe eines Detektorsignals vom Positionsdetektor betrieben wird, um dadurch die Nadel in einer bestimmten Position anzuhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Pedalsteuerabschnitt als Einstellabschnitt zum Einstellen der Drehzahl der Nähmaschine auf einen gewünschten Wert, welcher einen Drehzahlsteuerbefehl entsprechend der Größe des Pedalweges erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Steuerabschnitt zum Umkehren der Drehrichtung der Nähmaschine nach Bedarf, um die Nadel an einer bestimmten Position stillzusetzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Bremsabschnitt zur Durchführung einer elektrischen Bremsung durch Zuführen von Gleichstrom zum Induktionsmotor, wenn die Drehzahl der Nähmaschinen auf einen bestimmten Wert herabgesetzt ist.

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5. Nähmaschinen-Antriebsvorrichtung mit einem Nähmaschinen-Antriebsmechanismus mit Induktionsmotor und einer Bremseinheit; und einem Positionsdetektor, der mit der Ausgangsseite des Induktionsmotors verbunden ist, gekennzeichnet· durch einen Stop-Positions-Steuerabschnitt, durch den ein in Reihe mit einem Konverter (Wechselrichter) liegender Inverter den Induktionsmotor zu variabler Drehzahl antreibt und die Bremseinheit mit Hilfe eines Detektorsignals vom Positionsdetektor betätigt; und einen Drehzahlreduktions-Steuerabschnitt zum Betreiben des Konverters als Inverter/ wenn die Nähmaschinendrehzahl verringert ist, um Nutzbremsung durchzuführen.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Pedalsteuerabschnitt als Einstellabschnitt, um die Drehzahl der Nähmaschine auf einen gewünschten Wert einzustellen, welcher eine Drehzahl-Steuerinformation entsprehend dem niedergedrückten Pedalweg erzeugt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Steueräbschnitt zum Umkehren der Drehrichtung der Nähmaschine bei Bedarf, um die Nadel in einer bestimmten Position anzuhalten.