DE3306075C1 - Naehmaschine mit einer Spuleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Umschalten einer derartig ausgebildeten allgemein bekannten Nähmaschine auf Spulbetrieb wird die Hauptwelle und damit das gesamte Nähwerk vom Nähmotor abgekuppelt. Damit wird der mit der Hauptwelle gekoppelte Impulsgeber ebenfalls abgeschaltet und die Regeleinrichtung für den Nähmotor

erhält keine Impulse.

Bei einer weiteren allgemein bekannten Nähmaschine wird daher beim Einschalten der Spuleinrichtung ein Mikroschalter betätigt, mit dem die zwischen dem Nähmotor und dem Steuerpotentiometer eingeschaltete Regeleinrichtung kurzgeschlossen wird. Die Regeleinrichtung würde sonst beim Stillstand des Nähwerkes eine zu niedrige Drehzahl des Nähmotors erfassen und diesen auf eine unzulässig hohe Drehzahl bringen.

ίο Bei dieser Anordnung ist kein Spulen während des Nähbetriebes möglich. Wenn dennoch durch Fehlbedienung beim Nähen auf den Spulzustand umgeschaltet ist, befindet sich der Nähmotor im Steuerbetrieb, wodurch nur eine sehr geringe Durchstichkraft der Nadel vorhanden und eine Positionierung der Nadel nicht möglich ist.

Der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine von der Abschaltung des Nähmaschinenantriebes abhängige selbsttätige Umschaltung vom Regelantrieb des Nähmotors beim Nähen auf eine von der Stellung des Anlassers abhängige Steuerung des Nähmotors beim Spulen zu schaffen.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird auf einfache Art eine selbsttätige Umschaltung des Motorbetriebes auf Proportionsregelung entsprechend der Stellung des Steuerpotentiometers oder auf Regelung in Abhängigkeit von der Solldrehzahl des Nähmotors erzielt. Nunmehr ist es auch möglich,

JO während des Nähbetriebes die Spuleinrichtung zu betätigen.

Einfache Ausgestaltungsmöglichkeiten der Umschaltung sind in den Unteransprüchen enthalten.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Teil der Nähmaschine mit dem Handrad und der Spuleinrichtung,

Fig.2 einen Schaltplan der Steuereinrichtung mit einem Mikroprozessor als Steuerorgan,

F i g. 3 einen Schaltplan der Steuereinrichtung, bei der eine diskrete Schaltung die Umsteuerung bewirkt und

Fig.4 eine Schaltungsvariante des beschalteten Operationsverstärkers in den F i g. 2 und 3.
In F i g. 1 ist ein Teil eines Gehäuses 1 einer Nähmaschine dargestellt, in dem ein Lager 2 für eine Hauptwelle 3 angeordnet ist. Auf der Hauptwelle 3 ist ein Kupplungsstück 4 durch einen Stift 5 befestigt. Außerdem ist auf ihr ein über ein Antriebsmittel 6 angetriebenes Handrad 7 mit einer Nabe 8 lose gelagert.

Im Handrad 7 ist ein Kupplungsstück 9 radial verschiebbar aufgenommen. Dazu weist das Kupplungsstück 9 einen Schlitz 10 auf, der seitlich an der Nabe 8 geführt ist. Das Kupplungsstück 9 ist mit einem Zapfen 11 ausgestattet, der durch eine Feder 12 auf eine Führungsbahn 13 einer Auslösescheibe 14 gedrückt wird, sowie mit einem Ansatz 15, der ein Führungsfenster 16 im Handrad 7 durchragt und mit einer radial gerichteten Sperrnut 17 in dem Kupplungsstück 4 zusammenwirkt. Die Auslösescheibe 14 sowie das Handrad 7 werden durch eine in das Ende der Hauptwelle 3 eingeschraubte Halteschraube 18 gegen axiales Verschieben gesichert.

Im Gehäuse 1 ist eine ein- und ausschaltbare Spuleinrichtung 19 eingebaut. Diese weist eine Spulerwelle 20 zur Aufnahme einer Fadenspule sowie ein Antriebsrad 22 auf, das durch Verschwenken der Spuleinrichtung 19 zum Aufspulen von Unterfaden gegen einen Reibrand 23 des Handrads 7 verschwenk-

bar ist. Im ausgeschalteten Zustand ist das Antriebsrad 22 vom Handrad 7 entfernt.

Zum Aufspulen von Unterfaden wird die Spuleinrichtung 19 gegen das Handrad 7 geschwenkt. Außerdem wird die Auslösescheibe 14 gegenüber dem Handrad 7 so verdreht, daß die Führungsbahn 13 das Kupplungsstück 9 gegen die Wirkung der Feder 12 in bezug auf die Hauptwelle 3 radial verschiebt und dabei den Ansatz 15 aus der Sperrnut 17 heraushebt. Damit ist die Kupplungsverbindung zwischen dem Handrad 7 und der Hauptwelle 3 gelöst und das Handrad 7 treibt nur noch die Spuleinrichtung 19 an.

Das Wiedereinkuppeln der Hauptwelle 3 geschieht durch Zurückdrehen der Auslösescheibe 14 gegenüber dem Handrad 7. Dabei gestattet die Führungsbahn 13 ein Verschieben des Ansatzes 15 unter der Wirkung der Feder 12 in Richtung auf die Achse der Hauptwelle 3 und der Ansatz 15 legt sich auf die Umfangswand des Kupplungsstückes 4 auf. Beim Antrieb des Handrades 7 durch das Antriebsmittel 6 verdreht sich der Ansatz 15 gegenüber dem Kupplungsstück 4 so lange, bis er in die Sperrnut 17 einfallen kann und über diese die Hauptwelle 3 mitnimmt.

In der in F i g. 2 dargestellten Steuereinrichtung ist die Hauptwelle 3 angedeutet, auf der eine Impulsgeberscheibe 25 befestigt ist. Diese weist eine öffnung 26 auf, mit der eine Leuchtdiode 27 und ein Fototransistor 28 zusammenwirken. Dazu ist die Leuchtdiode 27 einerseits an den Pluspol einer stabilisierten Spannungsquelle angeschlossen und über einen Widerstand 29 andererseits mit Masse verbunden. Der Fototransistor 28 ist mit seinem Kollektor C an einem Eingang Ei eines Mikroprozessors 30 und mit seinem Emitter £an Masse angeschlossen.

An einem Eingang E 2 des Mikroprozessors 30 ist der Ausgang Λ eines Komparators31 angeschlossen, dessen invertierender Eingang £1 an eine Referenzspannung angeschlossen ist. Diese wird von einem Spannungsteiler bezogen, der aus zwei zwischen den Pluspol der Spannungsquelle und dem Masseanschluß geschalteten Widerständen 32 und 33 gebildet wird.

Ein von der Leuchtdiode 27 ausgehender Lichtstrahl fällt dabei während des Durchganges der öffnung 26 auf den auf der anderen Seite der Impulsgeberscheibe 25 angeordneten Fototransistor 28.

Mit dem nicht invertierenden Eingang E 2 des Komparators 31 ist ein Anlasserwiderstand 34 verbunden, der einen Widerstandskörper 35 und ein Abschaltsegment 36 zur Endabschaltung aufweist, und an den Pluspol der Spannungsquelle angeschlossen ist. Der Anlasserwiderstand 34 ist als Teil eines Spannungsteilers an einem mit Masse verbundenen Widerstand 37 angeschlossen. An die Verbindung zwischen dem Anlasserwiderstand 34 und dem Widerstand 37 einerseits und dem invertierenden Eingang Ei eines Operationsverstärkers 38 andererseits ist ein Widerstand 39 geschaltet.

Ein Ausgang Λ 2 des Mikroprozessors 30 ist über einen Widerstand 40, einen als Tiefpaß beschalteten Operationsverstärker 41 und einen Widerstand 42 mit dem Eingang Ei des Operationsverstärkers 38 verbunden. Der Operationsverstärker 38, dessen nicht invertierender Eingang E 2 an Masse angeschlossen ist, weist ein aus zwei parallel geschalteten Widerstandsgliedern 43 und 44 bestehendes Rückkopplungsnetzwerk auf. Das Widerstandsglied 43 besteht dabei aus einem in Reihe geschalteten Widerstand 45 und einem Kondensator 46 und das Widerstandsglied 44 aus einem in Reihe geschalteten Analogschalter 47 und einem Widerstand 48.

Der Steuereingang des Analogschalters 47 ist mit einem Ausgang A 1 des Mikroprozessors 30 verbunden. Der Operationsverstärker 38 ist mit seinem Ausgang A an die Zündschaltung einer bekannten Triacsteuerung 49 für einen die Nähmaschine über das Antriebsmittel 6 (siehe Fig. 1) antreibenden Nähmotor 50 angeschlossen,
ι ο Die Anordnung arbeitet wie folgt:

Beim Einschalten des Netzstromes ist der Anlasserwiderstand 34 der Nähmaschine noch nicht betätigt und die Hauptwelle 3 steht still. Über den Pluspol der Spannungsquelle wird die Steuerschaltung an Spannung angeschaltet. Dabei liegt an dem Eingang E 2 und an den Ausgängen A 1 und A 2 des Mikrocomputers 30 jeweils L-Potential an.

Bei Betätigung des Anlasserwiderstandes 34 wird eine Spannung über dem Widerstand 37 aufgebaut, die an den Eingang E 2 des Komparators 31 und über den Widerstand 39 an den Eingang E1 des Operationsverstärkers 38 geleitet wird. Sobald die Spannung über dem Widerstand 37 die durch den Spannungsteiler aus den Widerständen 32 und 33 am Eingang Ei des Komparators 31 anliegende Referenzspannung übersteigt, liefert der Komparator 31 Η-Potential an den Eingang E 2 des Mikrocomputers 30. Der Ausgang A 1 des Mikroprozessors weist L-Potential auf, wodurch der Analagschalter 47 geöffnet bleibt Der Operationsverstärker 38 arbeitet damit als PI-Regler, wobei aber vom Ausgang A 2 des Mikroprozessors 30 kein Potential an den Eingang E1 des Operationsverstärkers 38 geliefert wird. Der Ausgang A des Operationsverstärkers 38 steuert die Zündschaltung der Triacsteuerung 49 und der Nähmotor 50 startet.

Wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit nach dem

Start (ca. 100 ms) Impulse von dem Fototransistor 28 an den Eingang Ei des Mikroprozessors 30 geliefert werden, wenn also die Hauptwelle 3 der Nähmaschine nicht vom Motorantrieb abgeschaltet ist, bleibt der Regelbetrieb für die Triacsteuerung 49 erhalten. Von dem Ausgang A 2 des Mikroprozessors 30 werden positive Impulse fester Breite geliefert, die der vom Impulsgeber (Fototransistor 27) an dem Eingang E1 des Mikroprozessors 30 gelieferten Frequenz entsprechen.

Diese Impulse werden über den Widerstand 40, den Operationsverstärker 41, der sie integriert und negiert, und den Widerstand 42 an den den Summierpunkt des Operationsverstärkers 38 bildenden Eingang E1 geliefert, an dem auch die vom Anlasserwiderstand 34 über den Widerstand 39 gelieferte positive Sollspannung ansteht. Die Differenz der beiden Spannungen wird dem Operationsverstärker 38 zugeführt, der danach über seinen Ausgang A und über die Triacsteuerung 49 die Geschwindigkeit des Nähmotors 50 regelt.

Wenn während der vorgegebenen Zeit von ca. 100 ms keine Impulse am Eingang E1 des Mikroprozessors 30 erscheinen, wenn also die Nähmaschine auf Spulbetrieb umgeschaltet, d. h. die Hauptwelle 3 ausgekuppelt ist, erhält der Ausgang A 1 Η-Potential und der Analogschalter 47 schließt, wodurch das Widerstandsglied 43 des Operationsverstärkers 38 kurz geschlossen wird. Der Ausgang A 2 des Mikroprozessors 30 bleibt auf L-Potential. Der Nähmotor 50 wird nunmehr proportional zu der durch die Stellung des Anlasserwiderstandes am Widerstand 37 sich aufbauenden Spannung gesteuert, die über den jetzt als Proportionalverstärker m|t dem Widerstand 48 arbeitenden Operationsverstär-

ker 38 an die Triacsteuerung 49 weitergeleitet wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig.3 ist der Mikroprozessor 30 durch eine diskrete Schaltungseinheit 30a ersetzt, die übrigen Schaltungselemente entsprechen denen der Schaltung nach F i g. 2 und sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Schaltungseinheit 30a weist ein monostabiles Kippglied 101 mit einer Impulsbreite von 100 ms auf. Der Eingang E des Kippgliedes 101 ist mit dem Ausgang A des Komparators 31 verbunden. Der Ausgang A des Kippgliedes 101 ist an den Eingang E 2 eines Nand-Gliedes 102 und an den Eingang E 2 eines Nor-Gliedes 103 angeschlossen. Der Eingang Ei des Nand-Gliedes 102 ist mit dem Kollektor C des Fototransistors 28 verbunden. Der Ausgang A des Nand-Gliedes 102 ist über einen Negaiions-Rücksetzeingang E 3 eines bistabilen Kippgliedes 104 verbunden, dessen D-Eingang E1 mit dem Pluspol der Spannungsquelle und dessen C-Eingang E 2 mit dem Ausgang A des Komparators 31 verbunden ist. Der Ausgang Q des Kippgliedes 104 ist an den Eingang E1 des Nor-Gliedes

103 angeschlossen, dessen Ausgang A1 mit dem Steuereingang des Analogschalters 47 verbunden ist. Der Ausgang A des Komparators 31 ist mit einem Eingang E 2 und der Kollektor des Fototransistors 28 ist mit einem Eingang E1 einer Istwertbildesteuerung 105 verbunden, deren Ausgang A an den Widerstand 40 angeschlossen ist.

Wenn der Anlasserwiderstand 34 betätigt wird, wird eine Spannung über dem Widerstand 37 aufgebaut, die den Komparator 31 beim Überschreiten der Referenzspannung umschaltet, so daß an dem Kippglied 101 und an dem Eingang E 2 des bistabilen Kippgliedes 104 Η-Potential anliegt. An dem Kippglied 104 wird damit am Ausgang Q L-Potential gespeichert. Der Eingang E2 des Nand-Gliedes 102 und der Eingang £2 des Nor-Gliedes 103 erhalten beide Η-Potential. Damit wiest der Ausgang A 1 des Nor-Gliedes 103 L-Potential auf und der Analogschalter 47 bleibt offen, wodurch der Nähmotor 50 geregelt anläuft.

Wenn nun innerhalb der vorgegebenen Zeit von 100 ms Impulse von dem Fototransistor 28 an dem Eingang Ei des Nand-Gliedes 102 eintreffen, schaltet dieses an seinem Ausgang A auf L-Potential, wodurch infolge des invertierenden Eingangs E3 das Kippglied

104 zurückgesetzt wird. Dessen Ausgang Q erhält Η-Potential. Dadurch ändert sich an dem Zustand des Ausganges A 1 des Nor-Gliedes 103 nichts und der Analogschalter 47 bleibt offen, wodurch der Nähmotor 50 geregelt weiterläuft.

An dem Regelbetrieb des Nähmotors 50 ändert sich auch nichts, wenn der Ausgang A des Kippgliedes 101 nach Ablauf seiner Abschaltverzögerung wieder auf L-Potential umschaltet, da dann weder das Nand-Glied 102 noch das Nor-Glied 103 umschalten.

Wenn aber innerhalb der vorgegebenen Impulsbreite des Kippgliedes 101 keine Impulse am Eingang E1 des Nand-Gliedes 102 eintreffen, wenn also auf Spulbetrieb umgeschaltet und die Hauptwelle 3 ausgekuppelt ist, bleibt der Ausgang A des Nand-Gliedes 102 auf Η-Potential und der Ausgang Q des bistabilen Kippgliedes 104 auf L-Potential. Der Ausgang A 1 des Nor-Gliedes 103 bleibt auf L-Potential, wodurch auch bei Spulbetrieb der Analogschalter 47 innerhalb des Impulses des monostabilen Kippgliedes 101 geöffnet bleibt und der Nähmotor 50 geregelt anläuft.

Nach dem Ablauf des Impulses des Kippgliedes 101 ändert sich das Potential an dem Eingang E 2 des Nand-Gliedes 102 und an dem Eingang E 2 des Nor-Gliedes 103 auf L-Potential. Die Zustände des Ausganges A des Nand-Gliedes 102 und des Ausganges

ίο Q des Kippgliedes 104 ändern sich nicht. An den Eingängen Ei und E2 des Nor-Gliedes 103 liegt nunmehr L-Potential an, so daß dessen Ausgang A 1 auf Η-Potential umschaltet und der Analogschalter 47 geschlossen wird. Dadurch wird das Widerstandsglied 44 wirksam, dessen Widerstand 48 den Verstärkungsgrad des nunmehr als P-Regler arbeitenden Operationsverstärkers 38 bestimmt.

Eine Schaltungsvariante für den in den F i g. 2 und 3 dargestellten beschalteten Operationsverstärker 38 ist in Fig.4 dargestellt. Diese Schaltungsvariante weist anstelle des Widerstandsgliedes 44 ein Widerstandsglied 44' auf, das aus zwei hintereinander geschalteten Widerständen 48 und 48a besteht. An einem Verbindungspunkt M zwischen den beiden Widerständen 48 und 48a ist der Kollektor C eines Transistors 106 angeschlossen, dessen Emitter E mit dem Massepol verbunden ist. Die Basis B des Transistors 106 ist über ein Nicht-Glied 107 bei Verwendung der Schaltungsvariante in der Schaltung nach F i g. 2 mit dem Ausgang A 1 des Mikroprozessors 30 oder bei Verwendung in der Schaltung nach F i g. 3 mit dem Ausgang A 1 des Nor-Gliedes 103 verbunden.

In der Betriebsart »Spulen« ist der Ausgang A 1 des Mikroprozessors 30 bzw. des Nor-Gliedes 103 auf Η-Potential geschaltet, so daß am Ausgang des Inverters 107 L-Potential anliegt und der Transistor 106 gesperrt ist. Dadurch sind die Widerstände 48 und 48a in Reihe geschaltet und entsprechen dem Widerstand 48 in F i g. 2. Der Operationsverstärker 38 arbeitet in diesem Zustand als P- Regler.

In der Betriebsart »Nähen« ist der Ausgang A 1 des Mikroprozessors 30 bzw. des Nor-Gliedes 103 auf Η-Potential geschaltet. Damit liegt am Ausgang des Inverters 107 Η-Potential und der Transistor 106 ist durchgeschaltet, so daß der zwischen den beiden Widerständen 48 und 48a liegende Verbindungspunkt M Massepegel hat.

Nachdem beide Eingänge eines beschalteten Operationsverstärkers den gleichen Pegel aufweisen und der Eingang E2 des Operationsverstärkers 38 an Masse liegt, hat somit auch der Eingang Ei Massepotential. Der Widerstand 48 ist an beiden Enden mit Masse verbunden, so daß der Eingang Ei von ihm nicht beeinflußt wird; er ist quasi abgeschaltet. Da die Ausgangsimpedanz des Operationsverstärkers 38 sehr viel kleiner ist als der Widerstandswert des zwischen dem Ausgang A des Operationsverstärkers 38 und Masse liegenden Widerstandes 48a, übt dieser keine Rückwirkung auf den Operationsverstärker 38 aus. Die Verstärkungseigenschaften werden damit durch das Widerstandsglied 43 bestimmt und der Operationsverstärker 38 arbeitet als PI-Regler.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Nähmaschine mit von einer Hauptwelle angetriebenen .Nähwerkzeugen, einem mit der Hauptwelle über eine Kupplung verbundenen Nähmotor, der von einer einen Operations-Verstärker mit Rückkoppelungsnetzwerk aufweisenden Regeleinrichtung zur Änderung seiner Drehzahl steuerbar ist, einem mit der Hauptwelle verbundenen Impulsgeber zur Erfassung der Istdrehzahl der Hauptwelle und zur Abgabe von dieser Drehzahl entsprechenden Impulsen an die Regeleinrichtung, einem mit der Regeleinrichtung verbundenen Stellwiderstand zur Abgabe eines der Solldrehzahl der Hauptwelle entsprechenden Spannungswertes und einer Spüleinrichtung, die mit einem fest mit dem Nähmotor in Antriebsverbindung stehenden Umlaufteil kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkoppelungsnetzwerk des Operations-Verstärkers (38) aus zwei parallel geschalteten Widerstandsgliedern (43, 44; 43, 44') besteht, von denen das eine (43) durch einen vom Impulsgeber (25 bis" 28) gesteuerten Schalter abschaltbar ist.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter als Analogschalter (47) ausgebildet ist, dessen Steuerleitung an den Ausgang (A 1) einer Steuerschaltung (30; 30a,) angeschlossen ist, dessen einer Eingang (Ei) mit dem Anlasserwiderständ (34) und dessen anderer Eingang (E 2) mit dem Impulsgeber (25 bis 28) verbunden ist.

3. Nähmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (30a,) ein Nand-Glied (102), ein bistabiles Kippglied (104) und ein Nor-Glied (103) aufweist, wobei der Ausgang (A) des Nand-Gliedes (102) an den Negations-Rücksetzeingang (E 3) des Kippgliedes (104) und dessen Q-Ausgang an den einen Eingang (Ei) des Nor-Gliedes (103) geschaltet ist und daß der Impulsgeber (25 bis 28) mit dem einen Eingang (E 1) des Nand-Gliedes (102), der Anlasserwiderstand (34) jeweils mit dem zweiten Eingang (E2) des Nand-Gliedes (102) und des Nor-Gliedes (103) sowie mit dem dynamischen Eingang (E 2) des Kippgliedes (104) und die Steuerleitung des Analogschalters (47) mit dem Ausgang (A 1) des Nor-Gliedes (103) verbunden sind.

4. Nähmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlasserwiderstand (34) über ein monostabiles Kippglied (101) an dem Eingang (E 2) des Nand-Gliedes (102) und an dem Eingang (E 2) des Nor-Gliedes (103) angeschlossen ist.