DE3249227T1

DE3249227T1 - Motor angetriebene naehmaschine

Info

Publication number: DE3249227T1
Application number: DE823249227T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nagoya Aichi Kumatani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-11-30
Filing date: 1982-11-29
Publication date: 1984-01-12
Also published as: GB8320138D0; KR840002477A; GB2135345A; GB2135345B; KR860000399B1; WO1983001967A1

Description

- jC -

Motor angetriebene Nähmaschine

TITEL DER ERFINDUNG
ELEKTRISCHE NÄHMASCHINE
TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung bezieht sich auf elektrische Nähmaschinen und insbesondere auf eine elektrische Nähinaschine in der eine Nähmaschinenwelle zur Hin- und Herbewegung einer Nähnadel durch einen elektrischen Motor angetrieben wird.

STAND DER TECHNIK

Im allgemeinen umfaßt eine elektrische Nähmaschine: Einen Nähmaschinenmechanismus einschließlich einer Näharmwelle zur Hin- und Herbewegung einer Nähnadel und ein Nähmaschinengehäuse zur drehbaren Lagerung des Wellenarms;, einen elektrischen Motor zum Antrieb des Nä'hmechanismus; einen Postit ionsdetektor zur La-

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32A9227 -3-

gebestimmung der Nähnadel. Der Drehausgang der Ausgangswelle, die direkt oder über eine Kupplung mit der Welle des Motors verbunden ist, wird durch eine Riemenscheibe des Motors, einen Übertragungsriemen und eine Riemenscheibe der Nähmaschine auf die Näharmwelle übertragen. In dem Fall, in dem der Motor ein Induktionsmotor ist, gibt es keinen Bremseffekt, und daher wird eine elektromagnetische Bremse vorgesehen, um die Näharrnwelle zu bremsen. Des weiteren sind Steuermittel zur Steuerung der Bremse und des Motors entsprechend der Ausgangsbestimmung des vorerwähnten Positionsdetektors vorgesehen, so daß die Nähnadel bei vorbestimmten Positionen angehalten werden kann. Der Motor und die Bremsmittel werden durch Steuermittel mittels Schaltmittel gesteuert. Das Schaltmittel ist z. B. ein Fußschalter.

In der oben beschriebenen konventionellen elektrischen Nähmaschine sind der Nähmechanismus und der Motor getrennt vorgesehen. Der Motor ist eine unabhängige Komponente der aus einem Gehäuse, einem Stator, einer Welle und einem Rotor besteht und der mit dem Nähmechanismus über Kupplungsmittel verbunden ist, wie z. B. die zwei zuvor beschriebenen Riemenscheiben und der Riemen oder eine Kupplung. Entsprechend ist in einer konventionellen elektrischen Nähmaschine dieses Types das Verhältnis der Anzahl der Teile, die zum Verbinden des Motors mit dem Nähmechanismus erforderlich sind, gegenüber den verbleibenden Teilen der Nähmaschine relativ groß, was,es ziemlich schwierig macht, die Konstruktion der Nähmaschine zu vereinfachen, um die Nähmaschine kompakt zu machen und um Herstellungskosten zu reduzieren.

Die Tatsache selbst, daß der Nähmechanismus und der Motor getrennt vorgesehen sind, ist nicht immer begründend für die Vereinfachung der Konstruktion der Nähmaschine, um die Nähmaschine kompakt zu machen und die Herstellungskosten zu reduzieren.

Eine elektrische Nähmaschine dieses Types erfordert eine Positionsdetektoreinrichtung, um die Stopposition der Nähnadel zu steuern. In der konventionellen elektrischen Nähmaschine ist die Positionsdetektoreinrichtung auf der Kupplungseinheit zwischen dem Motor und dem Nähmechanismus vorgesehen. Demzufolge ist die Kupplungseinheit kompliziert.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Unter dem Blickwinkel des Vorhergehenden ist es Aufgabe dieser Erfindung eine elektrische Nähmaschine vorzusehen, in der die Anzahl der Teile, wie Riemen-Scheiben, Riemen und eine Kupplung, die für die Kupplung des Motors mit dem Nähmechanismus erforderlich ist, reduziert ist und der Nähmechanismus und der Motor merklich einfach in der Konstruktion und niedrig in den Herstellungskosten sind.

Die vorgenannte Aufgabe der Erfindung wird durch das Vorsehen eines elektrischen Nähmotors erreicht, der eine Nähwelle zur Hin- und Herbewegung einer Nähnadel, einen Rahmen zur drehbaren Lagerung der Nähwelle und einen elektrischen Motor zum Antrieb der Nähwelle aufweist, wobei gemäß der Erfindung der Rotor des Motors auf der Nähwelle und der Stator des Motors am Gehäuse befestigt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

I Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer

^;;j elektrischen Nähmaschine gemäß der Erfindung.

! 5 Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die die ;i gesamte Einrichtung einer bevorzugten Ausbildung der

' Erfindung,zeigt.

Ά Fig. 3 ist eine erklärende schematische Darstel-

t lung, die eine Teileinrichtung einer Fußhebeldetek-

s 10 torschaltung nach Fig. 2 zeigt.

■A Fig. 4 ist eine erklärende schematische Darstel-

j lung, die die detaillierte Anordnung einer Nähmaschi-

I nensteuerschaltung gemäß Fig. 2 zeigt.

i Fig. 5 ist eine erklärende schematische Darstel-

i 15 lung, die die detaillierte Anordnung einer Niedrigge- '-'■' schwindigkeits-Detektorschaltung gemäß Fig. 4 zeigt.

;i Fig. 6 ist eine erklärende schematische Darstel-

j lung, die Wellenformen an verschiedenen Punkten in

j der Niedriggeschwindigkeit-Detektorschaltung gemäß

j 20 Fig. 5 zeigt.

i Fig. 7 ist eine erklärende schematische Darstel-

1 lung, die im Detail eine Motorgeschwindigkeitssteuer-

schaltung nach Fig. 2 zeigt.

Fig. 8 ist eine erklärende schematische Darstel-

25 lung, die die Beziehung zwischen verschiedenen Wellenformen und Drehgeschwindigkeiten in einer festen

Position-Stoppvorrichtung in der Nähmaschine zeigt. Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die die gesamte Einrichtung einer anderen bevorzugten Ausfüh-30 rungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 10 ist eine erklärende schematische Darstellung, die eine Motordrehzahlsteuerschaltung nach Fig. 9 im Detail zeigt.

BESTE AUSFÜHRUNG ZUR AUSBILDUNG DER ERFINDUNG

Bevor eine Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung gegeben wird, wird die gesamte Einrichtung einer elektrischen Nähmaschine gemäß der Erfindung geschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, in der die gesamte Einrichtung der elektrischen Nähmaschine gemaß der Erfindung skizziert ist. Die Nähmaschine umfaßt: Einen Nähmechanismus mit einem Wellenarm 11 zur Hin- und Herbewegung einer Nähnadel und ein Nähmaschinengehäuse 10 zur drehbaren Lagerungen des Wellenarms 11; einen Induktionsmotor 15; eine Positionsdetektoreinrichtung, nämlich einen Positionsdetektor 24 zur Bestimmung der Lage der Nähnadel; und eine Bremseinrichtung, nämlich eine elektromagnetische Bremse 18. Der Motor 14 hat kein unabhängiges Gehäuse. Deshalb ist der Stator 38 am Gehäuse 10 des Näh- medhanismus befestigt. Auf der anderen Seite sind der Rotor 40 und der Positionsdetektor 24 direkt auf dem Wellenarm 11 auf der Seite des Nähmechanismus befestigt. Demzufolge hat der Motor keine unabhängige Welle; das bedeutet, daß der Wellenarm 11 als seine Welle benutzt wird. Der Motor 14 und der Positionsdetektor 24 sind auf dem Wellenarm 11, wie zuvor beschrieben, befestigt. Zusätzlich ist auch die elektromagnetische Bremse 18 auf dem Wellenarm 11 befestigt. Demzufolge können fast alle Teile, wie z. B.

die Riemenscheiben und die Übertragungsriemen zur Kupplung des Motors mit dem Nähmechanismus beseitigt werden, was es möglich macht, die Konstruktion der

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■|. .· ■'■■■..■ ' . ■ ■

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'^:A elektrischen Nähmaschine beträchtlich zu vereinfachen I und demzufolge die Herstellungskosten zu vermindern. •■j Außerdem ist der Motor 14 selbst bedeutend vereinig facht hinsichtlich seiner Konstruktion verglichen mit 1 5 einem konventionellen elektrischen Nähmaschinenmotor,

ι -

i in dem der Motor unabhängig vorgesehen ist. Da der

Positionsdetektor 24, die elektromagnetische Bremse

:; 18, usw. gemeinsam auf dem Wellenarm 11 befestigt

I sind, sind die Anzahl der Teile, um sie auf der Welle

il 10 zu befestigen sowie die hierfür erforderliche Zeit

^vl bedeutend reduziert, was es möglich macht, eine kom-

:| pakte elektrische Nähmaschine zu schaffen und um

■■'·'{ außerdem die Herstellungskosten zu vermindern. In

i Fig. l bezeichnet das Bezugszeichen 12 eine Steuer-

I 15 einrichtung und 28 eine Schalteinrichtung·

I Die Vorrichtung nach der Erfindung wird im Detail be-

] schrieben. In den Fig. 2 bis 8 bezeichnen die Bezugs-

■\ zeichen 10 ein Nähmaschinengehäuse, 14 einen AC-In-

ΐ 20 duktionsmotor zum Antrieb eines Nähmaschinenwellen-

; arms 11, 24 einen Positionsdetektor, der auf dem WeI-

i lenarm 11 befestigt ist, 38 den Stator und 40 den Ro-

tor. Diese Teile sind die selben, wie sie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurden. 2 5

; Eine Motordrehzahl-Steuerschaltung 32, die eine Ver-

.'s^; änderbare-Spannungs-Frequenz-Inverterschaltung auf-■

■i ' . ■■ .·

'j weist/ bewirkt unterschiedliche Drehzahlbetriebe des

I Wellenarms 11 und einen festen Postionsstopp mit HiI-

^i 30 fe des Motors 14.

Eine Fußhebeldetektorschaltung 30, die mit einem Fußpedal 28 gekoppelt ist, ist ein Beispiel der Schalteinrichtung, wie in Fig. 3 im Detail dargestellt. Die Einrichtung der Schaltung 30 wird nun beschrieben.

Die Erfassungsschaltung 30, wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt: Eine Foto-Sensoreinheit 50, die Fotounterbrecher 42 und 44 einschließt, eine Abschirmplatte 26, die durch die Spalte in den Fotounterbrechern bewegt wird und ein Widerstand 48; und eine magnetische Sensoreinheit, die einen Magnet 52 aufweist, der mit der Abschirmplatte 46 zusammenarbeitet, ein Hall-Element 54, das magnetisch mit dem Magnet 52 gekoppelt ist, um während des Nähens einen Drehzahlbefehl zu erzeugen, ein Widerstand 56, der mit dem Hall-Element 54 verbunden ist, und ein Verstärker 58 zum Verstärken des Drehzahlbefehls, der durch das Hall-Element erzeugt wird, um ein Drehzahlbefehlssignal VC auf die Steuerschaltung 32 zu übertragen. Die Abschirmplatte 46 und der Magnet 52 werden in Verbindung mit dem Fußpedal 28 betätigt. Wenn das Fußpedal 28 nach unten gedruckt wird, wird der Grad der magnetischen Kupplung zwischen dem Magnet 52 und dem Hall-Element 54 verändert und demgemäß ein Drehzahlbefehlssignal VC ebenfalls geändert. Wenn die Abschirmplatte 46 nach unten bewegt wird, werden die Ausgänge der Fotounterbrecher 42 und 44 auf "0" und "1" gesetzt und als Betätigungsbefehlssignale Sl und S2 jeweils der Steuerschaltung 32 zugeführt, wobei die Signale Sl und S2 die Tatsache berücksichtigen, daß die Nähmaschine in Betrieb ist. Wenn der Fußhebel 28 sich in der neutralen Stellung, wie in Fig. 3 dargestellt, befindet,

sind die Betriebsbefehlssignale Sl und S2 beide auf "G"; das bedeutet, daß die Tatsache, daß der Fußhebel sich in der neutralen Stellung befindet, durch die Steuerschaltung 32 aufgrund der beiden auf "O" befindlichen Signale Sl und S2 erfaßt wird. Wenn das Fußpedal 38 zurückspringt bzw. wenn er in die entgegengesetzte Richtung geschwenkt wird, wird der Faden abgeschnitten und die Abschirmungsplatte 46 aufwärts bewegt, so daß die Betriebsbefehlssignale Sl und S2 jeweils auf "1" und "0" gesetzt werden. Wenn also das Fußpedal sich in "kicked back"-Stellung befindet, wird diese Stellung durch die Steuerschaltung 32 aufgrund der Tatsache erfaßt, daß die Signale Sl und S2 jeweils auf "1" und "0" sind.

15

Per Positionsdetektor 24 gibt ein Nadel-Oben-Lagesignal UP und ein Nadel-Unten-Positonssignal DN ab, welche die Positionen der Nadel 1 anzeigen. Die Ausgangssignale des Positionsdetektors 24 und der Pedaldetektorschaltung 30 werden einer Nähmaschinensteuerschaltung 34 zugeführt, um die Drehzahl des Motors zu steuern und um verschiedene Magnete (nicht dargestellt) der Nähmaschine zusteuern.

Die Nähmaschinensteuerschaltung 34 gemäß Fig. 4 umfaßt Betriebssignal-Speicherschaltungen 62 und 64, ähnlich Flip-Flop-Schaltungen (im folgenden bei Gebrauch als "FF-Schaltungen 62 und 64" bezeichnet), denen die Betriebsbefehlssignale Sl und S2 der Pedaldetektorschaltung 30 zugeführt werden. Das positive Ausgangssignal der FF-Schaltung 62 wird einer ODER-Schaltung 66 zugeführt. Das Ausgangssignal der ODER-

Schaltung 66 wird als Startsignal SRT der Drehzahlsteuerschaltung 32 zugeleitet; es wird außerdem über eine monostabile Bremsschaltung 68 als Bremssignal BK der Drehzahlsteuerschaltung 32 zugeführt. Wenn also das Betriebsbefehlssignal Sl auf "1" angehoben wird und der positive Ausgang der FF-Schaltung 62 auf "1" angehoben wird, steuert die Drehzahlsteuerschaltung 32 den Antrieb des Wellenarms 11 entsprechend des Drehzahlbefehlsignales VC

Das positive Ausgangssignal der FF-Schaltung 64 wird als Niedrigdrehzahl-Befehlsignal LLKD der Drehzahlsteuerschaltung 32 zugeführt und wird außerdem auf die ODER-Schaltung 66 und eine Nähmaschinensteuerschaltung 70 übertragen. Die FF-Schaltung 64 arbeitet, wenn das Fußpedal 28 sich in der "kicked back"-Stellung befindet bzw. wenn der Faden nach dem Stoppen der Nähmaschine durchgetrennt ist. Wenn das Drehzahlbefehlssignal S2 auf "1" angehoben wird und der positive Ausgang der FF-Schaltung 64 ebenfalls auf "1" angehoben wird, wird das Niedrigdrehzahl-Befehlssignal LLKD der Drehzahlsteuerschaltung 32 zugeführt, so daß die Nadel 1 angehoben wird. Darauf steuert die Steuerschaltung 70 einen Faden-Durchtrenn-Magnet IS und ein Faden-Abwischelement WP (wiping wiper).

Schließlich wird die Nadel 1 in der oberen Position angehalten. Wenn sich die Nadel 1 nicht in der oberen Position befindet, wird das Oben-Positions-Signal UP, um die Nadel in der oberen Position anzuhalten, über eine NAND-Schaltung 72 zum Rücksetzeingangsanschluß der FF-Schaltung 64 übertragen. Um das Auftreten eines Fehlverhaltens sogar dann zu verhindern, wie in

I diesem Falle das Fußpedal fälschlicherweise nach un-

;.·,!■ ten gedrückt ist, wird das positive Ausgangssignal

■\ über einen Inverter 74 auf den anderen Eingangsan-

.i .

i| Schluß der NAND-Schaltung 72 übertragen.

^:i 5

j Die monostabile Bremsschaltung 68 soll das Brems-

:■'■]. signal BK auf die Drehzahlsteuerschaltung 32 für eine

'I vorgegebene Zeitperiode übertragen, nach dem die poll, sitiven Ausgänge der FF-Schaltungen 62 und 64 jeweils

j 10 auf "1" und "0" gesetzt sind, um hierdurch den Nähma-I schinenwellenarm 11 sogleich anzuhalten.

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I Die Nähmaschinen-Steuerschaltung 34 umfaßt außerdem

1 eine Niedrig-Drehzahl-Detektorschaltung 76 für das

■u 15 obere Positions-Erfassungssignal UP und das untere

ΐ Positions-Erfassungssignal DN. Die Schaltung 76 arbeitet, um aus der Periode des unteren Positions-Er-

{ fassungssignals DN zu bestimmen, wenn die Rotations-

< geschwindigkeit der Nähmaschine 10 einen Niedrigwert

I 20 erreicht, wobei ein Niedrig-Drehzahl-Detektorsignal

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w LDN abgegeben wird, um die FF-Schaltung 62 zurückzu-

"j setzen.- Die Schaltung 34 ist in Fig. 5 detailliert

dargestellt. Die Schaltung umfaßt: Eine Flip-Flop-Schaltung 78, dessen Setzeingang S und dessen Rück-25 setzeingang R jeweils das obere Positions-Detektorsignal UP und das untere Positions-Detektorsignal DN des Positionsdetektors 24 zugeführt werden; eine Zeitkonstanten-Schaltung 86, die mit seinem positiven

j Ausgangsanschluß Q verbunden ist, wobei die Schaltung

■ 30 86 einen festen Widerstand 80, einen veränderbaren

I Widerstand 82 und einen Ladekondensator 84 aufweist;

i einen Inverter 88, dem die Kondensatorladespannung

der Schaltung 86 zugeführt wird; und eine NOR-Schaltung 90, der das positive Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung 78 und das Ausgangssignal des Inverters 88 zugeführt wird. * 5

In Fig. 5 stellt das Bezugszeichen 92 eine Diode zur schnellen Entladung des Kondensators 84 dar.

Der positive Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 78 wird auf "1" angehoben, entsprechend dem obere Positions-Detekorsignal UP und auf "0" eingestellt in Abhängigkeit von dem untere Positions-Detektorsignal DN, wie im Teil A von Fig. 6 dargestellt. Demgemäß wird die Ladespannung des Kondensators 84 allmählich steigend angehoben, während sich der positive Ausgang auf "1" liegt und abrupt abgesenkt, während der positive Ausgang auf "0" befindet, wie im Teil B von Fig. 6 dargestellt. Wenn diese Wiederholperiode T vergrößert wird (gleichbedeutend, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Wellenarms 11 verringert wird) übersteigt die Ladespannung einen Referenzwert, woraufhin der Ausgang des Inverters 88 auf "0" von "1" geändert wird, wie dies in Teil C von Fig. 6 dargestellt wird. Demzufolge gibt die NOR-Schaltung 90 das Niedrig-Drehzahl-Detektorsignal LDN ab, das dem Umstand Rechnung trägt, daß die Niedrig-Drehzahl erreicht wurde, wobei die FF-Schaltung 62 zurückgesetzt wird.

Die Motordrehzahlsteuerschaltung 32, die die Ausgangssignale der Nähmaschinensteuerschaltung 34 und das Drehzahlbefehlsignal VC der Pedaldetektorschaltung 30 für den Antrieb des Motors 14 erhält, wird in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben.

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Die Schaltung 32 umfaßt: eine Befehlschaltung 92, die das Drehzahlbefehlsignal VC von einer magnetischen Sensoreinheit 60 in der Pedaldetektorschaltung und ein Stopp-Vorbereitungs-Befehlssignal IMCO und das ^: Niedrig-Drehzahl-Befehlssignal LLKO von der Nähmaschinensteuerschaltung 34 erhält; eine Spannungs-

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steuerschaltung 94 und eine Frequenzsteuerschaltung 96 der ein Spannungsbefehlssignal und ein Fequenzbefehlssignal durch eine Befehlsschaltung 92 jeweils zugeführt wird; eine Transistortreiberschaltung 98, die die Ausgangssignale dieser Schaltungen 94 und und das Startsignal SRT von der Steuerschaltung 34 erhält; eine Transistorinverterleistungsschaltung 100, die durch das Ausgangssignal TD der Treiberschaltung 98 angesteuert wird; eine Gleichrichterschaltung 102 zur Gleichrichtung eines Drei-Phasen-Wechselstroms; eine Glättungsschaltung 104, die zwischen der Gleichrichterschaltung 102 und der Transistor-Inverter-Leistungsschaltung 100 angeordnet ist; und eine Bremsschaltung 106, der ein Ausgangssignal der Befehlschaltung 92 und das Bremssignal BK der Steuerschaltung 34 zugeführt wird. Der Ausgang der Schaltung 100 ist mit dem Motor 14 verbunden, um diesen anzutreiben, während der Ausgang der Bremsschaltung 106 die elektromagnetische Bremse 18 steuert.

Die Glättungsschaltung 104 ist mit einer Schutzschaltung 108 verbunden, um stark abweichende Ströme zu erfassen. Das Ausgangssignal für die abnorme Stromerfassung der Schaltung 108 stoppt die Transistortreiberschaltung 98, um den Motor 14 anzuhalten. Die Spannungssteuerschaltung 94, die über einen Wandler [ 101 mit dem Ausgang der InverterleistungsscTialtung 100 verbunden ist, wird durch eine Spannungsrückkopplung stabilisiert.

Mit der Hilfe des Startsignales SRT der Nähmaschinensteuerschaltung 34 und den Ausgangssignalen der Befehlschaltung 92, die in Abhängigkeit von den Drehzahlbefehlsignalen LLKD, JlMCO und VC erzeugt werden, wird die Spannung und die Frequenz in der Spannungssteuerschaltung 94 und in der Frequenzsteuerschaltung 96 eingestellt, so daß die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 14 im Bereich eines vorgegebenen Wertes aufrechterhalten wird. Das Ausgangssignal der Bremsschaltung 106 regt die elektromagnetische Bremse 18 an, um die Nadel in einer vorgegebenen Stellung anzuhalten.

Die Arbeitsweise der so aufgebauten elektrischen Nähmaschine wird nun beschrieben.

Zum Start des Nähbetriebes wird das Fußpedal 28 nach unten gedruckt, so daß der Magnet 92 ganz in die Nähe des Hall-Elementes 58 gebracht wird. Als Ergebnis gibt die magnetische Sensoreinheit 60 das Nähdrehzahl-Befehlssignal VC an die Motordrehzahlsteuerschaltung 32 ab, während der Fotounterbrecher 44 das Betriebssignal Sl, das sich auf "1" befindet, an die Steuerschaltung 34 weiterleitet. Entsprechend gibt die Nähmaschinensteuerschaltung 34 das Startsignal SRT, welches sich auf "1" befindet, an die Drehzahlsteuerschaltung 32 ab, so daß eine Antriebsausgangsspannung dem Motor 14 zugeführt wird, um den Motor 14 anzutreiben. In der Drehzahlsteuerschältung 32 stellen die Spannungssteuerschaltung 94 und die Frequenzsteuerschaltung 96 die Spannung und die Frequenz in Übereinstimmung mit der bezeichneten Drehzahl ein, so daß der Motor 14 mit einer vorgegebenen Drehzahl läuft und der Wellenarm 11 gedreht wird.

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Wenn es erforderlich ist, die Drehzahl während des Nähens abzusenken, wird das Fußqedal zurückgesetzt, so daß der Wert des Näh-Drehzahlbefehlsignals VC abnimmt und die Transistortreiberschaltung 98 in eine elektrische Bremsschaltung umgewandelt wird. Als Ergebnis wird die Drehzahl auf den gewünschten Wert schnell abgesenkt.

Wenn es gewünscht wird, die Nährichtung während des Nähvorganges zu ändern, während die Nadel 1 den Stoff durchsticht oder die Nadel in der unteren Position gehalten wird, wird das Fußbedal 28 in seine "neutrale" Position zurückgesetzt. Als Ergebnis überträgt die Pedaldetektorschaltung 30 das Betriebs-Befehlsignal Sl, welches auf "0" ist, auf die FF-Schaltung 62 in der Nähmaschinensteuerschaltung 34. Die FF-Schaltung 62 überträgt das Startsignal SRT, das sich auf "1" befindet, auf die Drehzahlsteuerschaltung 32 bis die Vorbereitung für den Stopp ausgeführt wurde. Entsprechend wird die Rotationsgeschwindigkeit des Motors auf einem vorgegebenen Wert aufrechterhalten, der kleiner ist als die normale Nähdrehzahl, wie in Fig. 8 dargestellt.

Während der Stopp-Vorbereitungs-Periode wird in der

Niedrig-Drehzahl-Detektorschaltung 76 der Kondensator 84 entsprechend dem oberen Positions-Detektorsignal UP und dem unteren Positions-Detektorsignal DN von j der Positions-Detektorschaltung 24 nur für eine Zeit-

30 periode aufgeladen, in der der positive Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 78 auf "1" ist, wie zuvor be

schrieben. Der Inverter 88 überträgt ein Ausgangssig-

nal, welches auf "O" liegt, auf die NOR-Schaltung 90 nur während einer Zeitperiode, in der die Ladespannung des Kondensators 84 größer ist, als ein vorgegebener Wert V , , weil die Motordrehzahl abgesenkt wird und die Wiederholperiode T zunimmt. Demgemäß erzeugt in dem zeitlichen Augenblick, in dem der positive Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 78 auf "0" gesetzt ist, die NOR-Schaltung 90 das Rücksetzsignal LDN für die FF-Schaltung 62. Somit sind die Richtungsanderungsbedingungen, nämlich, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 14 ihren unteren Wert erreicht hat und die Nähnadel sich in der unteren Position befindet, erfüllt. Daher erzeugt in diesem Augenblick die monostabile Bremsschaltung 68 das Bremssignal BK, welches sich auf "1" befindet. Das Signal BK wird über die Bremsschaltung 106 in der Drehzahlsteuerschaltung 32 dem Motor 14 zugeführt, um diesen anzuhalten.

Wenn es gewünscht wird, den Faden nach dem Nähen durchzutrennen, wird das Fußpedal 28 losgelassen, so daß der Fotounterbrecher 42 das Fadendurchtrennsignal S2, welches sich auf "1" befindet, der FF-Schaltung 64 in der Nähmaschinensteuerschaltung zugeführt. Als Folge auf dieses Signal überträgt die FF-Schaltung 64 das Startsignal SRT, welches auf "1" liegt und das Niedrig-Drehzahlsignal LLKO (oder wenn notwendig ein mittleres Drehzahlsignal IMCO) auf die Drehzahlsteüerschaltung 32. Die Nähmaschinensteuerschaltung 70 wird eingeschaltet, um den Fadendurchtrennbetrieb oder den Abwisch-Betrieb zu steuern. Die FF-Schaltung 64 wird durch das obere Positions-Detektorsiganl UP

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zurückgesetzt, das sich auf "1" befindet, und der Motor 14 wird angehalten, wobei sich die Nadel 1 in der oberen Position befindet.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. In diesen Figuren werden solche Teile, die bereits mit Bezugszeichen im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 bis 8 beschrieben wurden, entsprechend mit denselben Bezugs- zeichen oder Kennzeichen versehen. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 26 einen Drehzahldetektor, der auf dem Nähmaschinenwellenarm 11 befestigt ist, um die Drehzahl der Nähmaschine zu bestimmen und 32 eine Motordrehzahlsteuerschaltung, die Ausgangssigna-Ie der Nähmaschinensteuerschaltung 34 und das Drehzahlbefehlssignal VC von der Pedaldetektorschaltung 30 erhält.

Insbesondere umfaßt die Schaltung 32: eine Befehlschaltung 92, die das Drehzahlsignal VC von der magnetischen Sensoreinheit 60 in der Pedaldetektorschaltung 30 sowie das Startsignal SRT, das Stopp-Vorbereitungs-Befehlsignal IMCO und das Niedrig-Drehzahlbefehlsignal LLKO von der Nähmaschinensteuerschaltung 34 erhält; eine Spannungssteuerschaltung 94 und eine Schlupfkorrektur-Frequenzsteuerschaltung 109, der ein Spannungsbefehlsignal und ein Frequenzbefehlsignal durch die Befehlschaltung 92 jeweils zugeführt wird; eine Thyristorkonverter 110, der das Ausgangssignal der Spannungssteuerschaltung 94 als ein Zündsteuersignal erhält, um die Drei-Phasen-AC-Spannung in eine DC-Spannung zu wandeln; eine Thyristor-Inverter-Lei-

stungsschaltung 112, die über eine Glättungsschaltung 111 in Serie mit dem Ausgang des Konverters 110 verbunden ist und die das Ausgangssignal der Schlupfkorrektur-Frequenzsteuerschaltung 109 als ein Zündsteuersignal empfängt; und

eine Bremsschaltung 106, die das Ausgangssignal der
Befehlschaltung 92 und das Bremssignal BK der Nähmaschinensteuerschaltung 34 erhält. Das Ausgangssignal der Inverterleistungsschaltung 112 wird dem Motor 14 zugeführt, um diesen anzutreiben und die elektromagnetische Bremse 18 wird durch das Ausgangssignal der Bremsschaltung 106 gesteuert.

Die Schlupfkorrektur-Frequenzsteuerschaltung 109 ist servo-gesteuert und erhält ein Detektorsignal FG vom Drehzahldetektor 26. Die Spannungssteuerschaltung 94, die über einen Transformator 101 mit dem Ausgang der Inverterleistungsschaltung 112 verbunden ist, wird

über die Rückkopplungsspannung stabilisiert. Ein

Stromdetektortransformator 113 für abnormen Strom ist zwischen der Glättungsschaltung und der Inverterleistungsschaltung 112 angeordnet. Der Detektorausgang des Transformators 113 ist mit der Spannungssteuer-

schaltung 94. verbunden, um den Konverterantriebsstrom zu unterbrechen und um den Motor 14 anzuhalten.

Die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in der oben beschriebenden Weise ausgebildet ist, wird im folgenden beschrieben:

Beim Starten des Nähbetriebes wird das Fußpedal 28 nach unten gedruckt, um zu bewirken, daß der Magnet 52 dicht an das Hall-Element 58 gelangt, so daß die magnetische Sensoreinheit 6 das Nähdrehzahlbefehlsignal VC auf die Motordrehzahlsteuerschaltung 32 überträgt und der Fotounterbrecher 44 das Betriebssignal Sl, welches sich auf "1" befindet, auf die Nähmaschinensteuerschaltung 34 überträgt. Darauf überträgt die Steuerschaltung 34 das Startsignal SRT, welches sich auf "1" befindet auf die Drehzahlsteuerschaltung 34, um den Antriebsmotor 14 zu starten. In der Drehzahlsteuerschaltung 32 stellen die Spannungssteuerschaltung 94 und die Frequenzsteuerschaltung 96 die Spannung und die Frequenz in Übereinstimmung mit der vorgeschriebenen Drehzahl ein, so daß der Motor 14 sich mit einer vorgegebenen Drehzahl dreht.

Um die Drehzahl während des Nähens zu verringern, wird das Fußpedal 28 zurückbewegt. Daraufhin wird der Wert des Nähdrehzahlbefehlsignals VC verringert. Entsprechend werden mit Hilfe der Spannungssteuerschaltung 94 und der Frequenzsteuerschaltung 96 der Konverter 110 und der Inverter 112 jeweils in einen Inverter und einen Konverter geändert, so daß mit dem Motor 14 als Generator ein rückgekoppeltes Bremsen .. ausgeübt wird. Somit wird die Drehzahl schnell verringert auf eine ,gewünschte dazwischenliegende Drehzahl, die dem Grad des Niederdrückens des Fußpedals entspricht.

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Wenn die Änderung der Nähbeschwindigkeit während des Nähens gewünscht wird, mit der den Stoff durchstechenden Nadel bzw. mit der Nadel in der unteren Position, wird das Fußpedal 28 in seine neutrale Position zurückbewegt, so daß die Pedaldetektorschaltung 30 das Betätigungsbefehlsignal Sl, welches sich auf dem Wert "0" befindet, auf die FF-Schaltung 62 in der Nähmaschinensteuerschaltung 34 überträgt. Da die FF-Schaltung 62 das Startsignal SRT, welches sich auf "1" befindet, auf die Drehzahlsteuerschaltung 32 so lange überträgt, bis die Vorbereitung für das Anhalten ausgeführt ist, wird ähnlich wie am Beispiel gemäß Fig. 7 die Rotationsgeschwindigkeit des Motors auf einem vorgegebenen Wert aufrechtgehalten, der niedriger als die gewöhnliche Nähdrehzahl ist.

Während der Stopp-Vorbereitungs-Periode wird in der Niedrig-Drehzahl-Detektorschaltung 76 der Kondensator 84 aufgeladen, entsprechend dem oberen Positions-Detektorsignal UP und dem unteren Positions-Detektorsignal DN der Positions-Detektorschaltung 24 nur für eine Zeitperiode, in der der positive Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 78, wie oben beschrieben, sich auf "1" befindet. Der Inverter 88 überträgt ein Ausgangssignal, welches sich auf "0" befindet, auf die NOR-Schaltung 90 nur für eine Zeitperiode, in der die Ladespannung des Kondensators 84 größer ist als ein vorgegebener Wert V , , weil die Drehzahl des Motors verringert wird und die Wiederholperiode T zunimmt.

Entsprechend erzeugt in dem Augenblick, in dem der positive Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 78 auf "0" gesetzt ist, die NOR-Schaltung 90 das Rücksetzsignal

LDN für die FF-Schaltung 62. Somit sind die Richtungsänderungsbedingungen, nämlich, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 14 den niedrigen Wert erreicht hat und die Nähnadel sich in der unteren Position befindet, zufriedengestellt. Daher erzeugt in diesem Augenblick die monostabile Bremsschaltung 68 das Bremssignal BK, das sich auf "1" befindet. Das Signal BK wird über die Bremsschaltung 106 in der Drehzahlsteuerschaltung 32 auf den Motor 14 übertragen, um diesen anzuhalten.

Wenn es gewünscht wird, den Faden nach dem Nähen durchzutrennen, wird das Fußpedal 28 zurückgeschnellt, so daß der Fotounterbrecher 42 das Fadendurchtrennsignal S2, das sich auf "1" befindet, auf die FF-Schaltung 64 in der Nähmaschinensteuerschaltung überträgt. Als Reaktion auf dieses Signal überträgt die FF-Schaltung 64 das Startsignal SRT, das sich auf "1" befindet, und das Niedrig-Drehzahl-Signal LLKO (oder ein mittleres Drehzahlsignal IMGO wenn notwendig) auf die Drehzahlsteuerschaltung 32. Die Nähmaschinensteuerschaltung 70 wird betrieben, um den Fadendurchtrenn- oder Abwischbetrieb zu steuern. Die FF-Schaltung 64 wird durch das obere Positions-Detektorsignal UP zurückgesetzt, welches sich auf "1" befindet und der Motor 14 wird mit der in der oberen Position sich befindenden Nadel 1 angehalten.

In den beiden oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen werden der Drehzahlbefehl und der Betriebsbefehl durch Betätigung des Fußpedals gesteuert; jedoch können sie auch durch externe Betriebsschaltersignale gesteuert werden.

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Eine andere Ausführungsform der Erfindung wird nun kurz beschrieben. In einer Nähmaschine mit einem Wellenarm sind der oben beschriebene Rotor 40 des Motors, der Positionsdetektor 24 und die elektromagnetasche Bremse 18 auf dem Wellenarm befestigt. Es kann ein elektrischer Motor, wie z. B. ein DC-Motor, ein Induktionsmotor oder eine Schrittmotor verwendet werden, der einen Stator und einen Rotor aufweist und der zum Antrieb einer Nähmaschine geeignet ist. Wenn ein Motor, wie z. B. ein Schrittmotor, verwendet wird, der einen Bremseffekt aufweist, kann die oben beschriebene Bremse weggelassen werden. In den oben beschriebenen Beispielen ist der Positionsdetektor 24 auf der Verländerung des Wellenarmes 11 und außerhalb des Nähmaschinengehäuses vorgesehen, während der Motorstator 38 und Rotor 40 innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet sind. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf oder hierdurch beschränkt. So können alle diese Teile innerhalb des Nähmaschinengehäuses 10 angeordnet sein oder aber auch außerhalb des Gehäuses 10.

Der Drehzahldetektor 26 kann als Positionsdetektor 24 verwendet werden. Wenn eine Drehzahldetektoreinrichtung, die unterschiedlich ist gegenüber dem Drehzahldetektor, auf dem Wellenarm 11 befestigt ist, kann diese werden zum Steuern der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 14 oder ähnlich verwendet.

Aus der vorherigen Beschreibung ist es augenscheinlieh, daß in der elektrischen Nähmaschine nach der

Erfindung die Anzahl der Komponenten, die für das Verbinden des Motors mit dem Nähmechanismus erforderlich sind, bedeutend reduziert ist. Demzufolge ist die Nähmaschine beträchtlich einfach und kompakt in der Konstruktion und billig in den Herstellungskosten.

Claims

• « 1 Patentansprüche

1. Eine elektrische Nähmaschine umfassend: eine Nähwelle zum Hin- und Herbewegen einer Nähnadel; ein Nähmaschinengehäuse zum drehbaren Lagern·dieser Nähwelle; und einen elektrischen Motor zum Antreiben dieser Nähwelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor dieses elektrischen Motors auf der Nähwelle befestigt ist und daß der Stator dieses elektrischen Motors am Nähmaschinengehäuse befestigt ist. ·

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2. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chne t, daß der elektrische Motor ein Induktionsmotor ist.

.3. Eine elektrische Nähmaschine umfassend: eine Nähwelle zum Hin- und Herbewegen einer Nähnadel; ein Nähmaschinengehäuse zum drehbaren Lagern der ,Nähwelle; einen elektrischen Motor zum Antreiben der Nähwelle; eine Positions-Detektoreinrichtung zur; Positionsbestimmung der Nähnadel und zum Übertragen eines Detektorausgangssignals auf eine Betriebssteuereinrichtung für den elektrischen Motor, dadurch g e - kennzeichnet, daß der Stator des Motors an dem Nähmaschinengehäuse befestigt ist, während der Rotor des Motors und die Positions-Detektoreinrichtung auf der Nähwelle angebracht sind.

4. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der elektrische Motor ein Induktionsmotor ist.

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5. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chnet , daß der Stator des elektrischen Motors innerhalb des Nähmaschinengehäuses angeordnet ist und daß die Positions-Detektoreinrichtung außerhalb des Nähmaschinengehäuses vorgesehen ist. ·

6. Eine elektrische Nähmaschine gekennzeichnet durch eine Nähwelle zum Hin- und Herbewegen einer Nähnadel, ein Geäuse zum drehbaren Lagern der Nähwelle, einen elektrischen Motor zum Antreiben der Nähwelle, eine Positions-Detektoreinrichtung zur Lagebestimmung der Nähnadel und zum Übertragen eines Detektorausgangssignals auf eine Betriebssteuereinrichtung für den elektrischen Motor, eine Schalteinrichtung zur Übertragung gewünschter Betriebsbefehle auf die Betriebssteuereinrichtung,; und eine Bremseinrichtung, die durch die Betriebssteuereinrichtung entsprechend dem Detektorausgangssignal von dem Positions-Detektor gesteuert wird, um die Nähwelle, zu bremsen, wobei die Bremseinrichtung zusammen mit dem Rotor des Motors und die Positions-Detektoreinrichtung auf der Nähwelle befestigt sind.

7. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzei chnet , daß der elektrische Motor ein Induktionsmotor ist.

8. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Stator des Motors innerhalb des Nähmaschinengehäuses angeordnet ist und daß die Positions-Detektoreinrich-

tung außerhalb des Nähmaschinengehäuses vorgesehen . ist.

9. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn zei chnet , daß die Schalteinrichtung einen Fußschalter umfaßt.

10. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Bremseinrichtung eine elektromagnetische Bremse ist, die innerhalb des Nähmaschinengehäuses untergebracht ist.

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39 010 q/pc September 1983

Patentansprüche

1. Eine elektrische Nähmaschine umfassend:

eine Nähwelle zum Hin-und Herbewegen einer Nähnadel; ein Nähmaschinengehäuse zum drehbaren Lagern dieser Nähwelle;

ein elektrischer Motor zum Antreiben dieser Nähwelle; und eine Positions-Detektoreinrichtung zur Positionsbestimmung dieser Nähnadel und zur Übertragung eines Detektorausgangssignales auf eine Betriebssteuereinrichtung für den elektrischen Motor,

dadurch gekennzeichnet, daß der Stator des elektrischen Motors an dem Nähmaschinengehäuse befestigt ist und der Rotor des elektrischen Motors und die Positions-Detektoreinrichtung auf der Nähwelle angebracht sind.

2. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dieser elektrische Motor ein Induktionsmotor ist.

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Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch .1 , dadurch gekennzeichnet , daß der Stator dieses elektrischen Motors innerhalb des Nähmaschinengehäuses angeordnet ist und daß die Positions-Detektoreinrichtung außerhalb des Nähmaschinengehäuses vorgesehen ist.

4. Eine elektrische Nähmaschine gekennzeichnet durch:

eine Nähwelle zum Hin- und Herbewegen einer Nähnadel; ein Gehäuse zum drehbaren Lagern der Nähwelle; ein elektrischer Motor zum Antreiben der Nähwelle; eine Positions-Detektoreinrichtung zur Positionsbestimmung dieser Nähnadel und zum Übertragen eines Detektorausgangssignals auf eine Betriebssteuereinrichtung für den elektrischen Motor; eine Schalteinrichtung zur übertragung gewünschter Betriebsbefehle auf die Betriebssteuereinrichtung; und eine elektromagnetische Bremseinrichtung, die durch die Betriebssteuereinrichtung entsprechend dem Detektorausgangssignal von der Positions-Detektoreinrichtung gesteuert wird, um den Antriebsbetrieb der Nähwelle zu bremsen, wobei die elektromagnetische Bremseinrichtung innerhalb des Nähmaschinengehäuses angeordnet und auf der Nähwelle zusammen mit dem Rotor des Motors und der Positions-Detektoreinrichtung befestigt sind.

5. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Motor ein Induktionsmotor ist.

6. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Stator des Motors innerhalb des Nähmaschinengehäuses angeordnet ist und daß die Positions-Detektoreinrichtung außerhalb des Nähmaschinengehäuses vorgesehen ist.

7. Eine elektrische Nähmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung einen Fußschalter umfaßt.