DE3401615A1

DE3401615A1 - Antriebsmechanismus fuer die vorschub- oder nadelauslenkbewegungen in einer elektronisch gesteuerten naehmaschine

Info

Publication number: DE3401615A1
Application number: DE19843401615
Authority: DE
Inventors: Yasuro Hachioji Tokyo Sanot
Original assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Current assignee: Janome Corp
Priority date: 1983-01-19
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1984-07-19
Also published as: US4563966A; JPH0327227B2; JPS59131391A

Description

11544/H/Elf

JANOME SEWING MACHINE CO., LTD. Tokyo (Japan)

Antriebsmechanismus für die Vorschub- oder Nadelauslenkbewegungen in einer elektronisch gesteuerten Nähmaschine

Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Nähmaschine, in der die erforderlichen Steuerbeträge für die Nadelamplitude (Nadelauslenkbewegungen) und für den Stoffvorschub als Musterdaten gespeichert sind und in Abhängigkeit hiervon bei jeder Umdrehung der Nähmaschinenwelle ein Steuermotor betätigt wird, dessen Drehbewegung über eine Verbindungsanordnung die Nadel bzw. den Stoffschieber bei der Erzeugung der jeweiligen Muster steuert.

Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem Umschaltmechanismus zum Ändern der Steuerbeträge.

Bei fast allen mit einer elektronisch gesteuerten Nähmaschine ausführbaren Mustern genügt es in der Praxis, einen StoffVorschubbereich von 8 mm, nämlich 5 mm in der Vorwärtsrichtung und 3 mm in der Rückwärtsrichtung , in 16 Schritte zu unterteilen, also mit einem Steuerbetrag von 0,5 mm zu arbeiten. Beim Nähen von Knopflöchern sind dagegen feinere Vorschubbeträge von beispielsweise 0,25mm erforderlich, wofür der Vorschubbereich von 8 mm in 32 Schritte unterteilt werden muß.

Bei einer elektronisch gesteuerten Nähmaschine, in der die Ausgangsdrehung des Steuermotors über ein drehbares Verbindungsglied übertragen wird, ist aufgrund des übertra-

gungsmechanismus der Drehwinkelbereich des drehbaren Verbindungsgliedes auf weniger als 90° beschränkt. Damit sich ein Stoffvorschubbetrag von etwa 0,25 mm ergibt, muß also der Bereich von 90° in 32 Schritte unterteilt werden, d.h. der Steuermotor das Verbindungsglied in Winkelschritten von weniger als 2,8° drehen. Entsprechendes gilt für die Nadelamplitude, deren Auslenkbereich ebenfalls in 32 Schritte zu unterteilen ist, wenn die Maschine entsprechend vielseitig anwendbar sein soll, so daß auch in diesem Fall der Schrittwinkel des Steuermotors wie beim Stoffvorschub kleiner als etwa 2,8° sein müßte. Aus diesem Grund wurden in elektronisch gesteuerten Nähmaschinen mit ein Verbindungsglied drehenden Steuermotoren üblicherweise Impulsmotoren vom Hybridtyp verwendet, die sich für einen vergleichsweise kleinen Schrittwinkel eignen. Derartige Impulsmotoren haben aber wesentliche Nachteile: Erstens haben sie ein größeres Trägheitsmoment als vergleichbare Impulsmotoren anderer Typen, weshalb sie viel Zeit zum Erreichen ihrer Steuerpositionen benötigen und die Drehgeschwindigkeit der Nähmaschine begrenzen. Zudem können sie Vibrationen , unerwünschte Geräusche und andere Störungen insbesondere bei kleinen Schrittbewegungen verursachen. Zweitens sind sie wegen der für kleine Schrittwinkel erforderlichen Präzision sehr aufwendig und entsprechend kostspielig.

Wegen dieser Mängel wurden bei elektronisch gesteuerten Nähmaschinen mit dem erwähnten drehbaren Verbindungsglied zur Bewegungssteuerung auch Impulsmotoren vom Induktionstyp mit Permanentmagneten als Steuermotor in Betracht gezogen. Im Vergleich mit dem Hybridtyp kann man den Induktormotor mit geringerer Trägheit des Rotors und billiger bauen. Andererseits war er bisher weniger gut für elektronisch gesteuerte Nähmaschinen geeignet, weil er nicht so

kleine Winkelschritte ausführenAWie der Motor vom Hybridtyp. ^kann

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Mechanismus zu schaffen, der die Verwendung eines Steuermotors ermöglicht, welcher bei seinen die Stichbildungsorgane durch Drehung eines Verbindungsgliedes steuernden Drehbewegungen auch für die erwähnten kleinen Steuerbeträge nur relativ große Winkelschritte ausführen muß.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Antriebsmechanismus gelöst. Er hat den Vorteil, daß ο relativ einfache Steuermotoren geringer Trägheit verwendet werden können.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 ein Stichmuster , wie es gemäß dem Stand der Technik genäht werden kann;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Antriebsmechanis^mus der Nähmaschine für den Stoffvorschub;

Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Hauptteile eines Umschaltmechanismus für den Stoffvorschubantrieb;

Figur 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles H in Fig.3;

Figur 5 einen Schnitt durch Fig.4 längs der Ebene J-J (in Richtung der Pfeile gesehen);

Figur 6 einen ebenfalls in Richtung der Pfeile gesehenen Schnitt längs der Ebene K-K in Fig.4;

Figur 7 eine Ansicht zur Erläuterung der normalen Vorschubsteuerung des Umschaltmechanismus; 35

Figur 8 einen in Richtung der Pfeile gesehenen Schnitt

-6-längs der Ebene L-L durch Fig.7;

Figur 9 eine Ansicht zur Erläuterung der reduzierten Vorschubsteuerung des Umschaltmechanismus;

Figur 10 die durch den Umschaltmechanismus ermöglichten Vorschubschritte;

Figur 11 eine perspektivische Ansicht des Antriebsmechanismus für die Nadelamplitude; und 10

Figur 12-15 Anwendungsbeispiele für ein gegebenes normales Muster (Fig.12) und dessen mögliche Änderungen, nämlich mit reduzierter Amplitude (Fig.13), reduziertem Stoffvorschub (Fig.14) bzw. reduzierter Amplitude und Vorschubgröße (Fig.15).

Bisher war es beispielsweise möglich, das Zickzackmuster gemäß Fig.1 zu nähen, dessen Nadelamplitudenbereich in 16 Schritte unterteilt ist. Es war jedoch nicht möglich, die Mindest-Amplitudenbeträge , wie sie zwischen den Stichen No.(1) - (2) - (3) und (18) - (19) - (20) des dargestellten Musters ersichtlich sind, zu unterschreiten. Es war nicht möglich, das gesamte Muster proportional in der Amplitudenrichtung zu verkleinern. Es besteht Bedarf an der Möglichkeit, den Nadelamplitudenbereich in 32 Schritte unterteilen und das in Fig.1 dargestellte Stichmuster in der Amplitudenrichtung proportional (um die Hälfte) reduzieren zu können, damit der Anwendungsbereich der Nähmaschine vergrössert wird. Dieselbe Möglichkeit ist beim Stoffvorschub erwünscht.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigt Fig.2 einen im Maschinengehäuse 1 befindlichen Stoffschxeberantrieb 2, zu dem in der dargestellten Weise ein Stoffschieber 3, ein Vorschubregler 4, ein Vorschubsteuerarm 5, ein als Vorschubsteuermotor dienender Motor 6 sowie eine Vorschub-

Stange 7 gehören. Gemäß Fig. 3 ist an dem Motor 6 mit
Schrauben 9 ein Führungsnocken 8 befestigt, und an der
Motorwelle 6a ist mit Hilfe von Sperrschrauben 11 ein
Antriebsarm 10 befestigt.

Mit einer in ein Gewindeteil 1Oa des Antriebsarms 10 geschraubten Stufenschraube 12 sind auf dem Antriebsarm 10 ein Vorschub-Verbindungsglied 13 und eine flache Führungsstiftfeder 14 montiert. In ein Loch 13a des Verbindungsgliedes 13 , das sich in einen Ansatz in Form eines Wellenstummels 13b erstreckt, ist mit seinem einen Ende ein Führungsstift 15 eingesetzt, der an seinem anderen Ende
unter Wirkung der Führungsstiftfeder 14 in eine Nut 88
des Führungsnockens 8 in Form der dargestellten geschlossenen Kurve eingreift.

Die Vorschubstange 7 ist an ihrem einen Ende durch einen E-Ring 16 auf dem Wellenstummel 13b des Verbindungsgliedes 13 und an seinem anderen Ende durch einen E-Ring 17
auf einen Wellenstummel 5a des Vorschubsteuerarms 5

axial arretiert. Der Vorschubsteuerarm 5 ist durch eine
Schraube 19 auf einer Welle 18 befestigt, die ihrerseits an den Vorschubregler 4 montiert ist.

Wie im einzelnen Fig.4 zu entnehmen ist, besteht die Nut 88 des Führungsnockens 8 aus einer ersten Steuernut 8a
mit dem Radius R1 von der Achse der Motorwelle 6a, einer zweiten Steuernut 8b mit dem Radius R2 sowie Nutabschnitten 8c und 8d, welche die Steuernuten 8a und 8b darstellungsgemäss miteinander verbinden. Der in Nut 88 des

Führungsnockens 8 eingepasste Führungsstift 15 wird aufgrund der über den Antriebsarm 10 und das Verbindungsglied 13 übertragenen Drehbewegung des Motors 6 längs
der Nut 88 bewegt. Unter Umständen kann es genügen, die Steuernuten 8a,8b nur einseitig durch einen Nutabschnitt zu verbinden.

Wie in Fig.5 bzw. Fig.6 dargestellt ist, ist jeweils ein stufenartiger Absatz zwischen der Steuernut 8a und dem Nutabschnitt 8c sowie zwischen dem Nutabschnitt 8d und der Steuernut 8a ausgebildet. Dadurch ist die erste Steuernut 8a an ihrer Verbindungsstelle mit dem Nutabschnitt 8c weniger tief als dieser, an ihrer Verbindungsstelle mit dem anderen Nutabschnitt 8d dagegen tiefer als der Nutabschnitt 8d.

im folgenden wird die Winkelbewegung des Führungsstiftes 15 um die Achse der Motorwelle 6a betrachtet. Wenn der Führungsstift 15 in der ersten Steuernut 8a mit von der Motorwellenachse gleichbleibendem Radius R1 geführt wird, wie es beim "normalen Vorschub" der Fall ist, entspricht der jeweilige Winkel dem Drehwinkel des Motors, da sich die Position des Führungsstiftes 15 bezüglich des Antriebsarms 10 nicht ändert. Dies ist auch dann der. Fall, wenn der Führungsstift 15 in der zweiten Steuernut 8b mit dem von der Motorwellenachse ebenfalls gleichbleibenden Radius R2 geführt wird, doch ergibt sich in diesem Fall (aufgrund des geringeren Radius) ein reduzierter Vorschubbetrag.

Der Betrag des "normalen Vorschubs" ist Null, wenn sich die Achse des Führungsstiftes 15 bei dem Punkt Po befindet. Der Führungstift 15 kann zwischen den Punkten A und B geschwenkt werden, wobei er vom Punkt Po in Vorwärtsrichtung um den Winkel α (Drehwinkel der Motorwelle 6a um ihre Achse) geschwenkt wird und in Rückwärtsrichtung __ vom Punkt Po um den Winkel β bis zum Punkt B.

Der Winkel Θ,, zwischen den Punkten C und B entspricht dem Steuerbereich des Führungsstiftes 15 beim Nähen von Mustern. Die Punkte C und B haben von dem Punkt Po in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung denselben Winkelabstand.

—ΟΙ Beim reduzierten Vorschub ist der Vorschubbetrag Null, wenn sich die Achse des Führungsstiftes 15 beim Punkt PPo befindet. Zwischen den Punkten E und F erstreckt sich der reduzierte Vorschubbetrag aufgrund der Drehung des Motors 6.

Im Betrieb wird der Führungsstift 15 vom Motor 6 gemäß dem im Speicher der Nähmaschine gespeicherten Programm geschwenkt, wobei er auf normalen Vorschub oder auf reduzierten Vorschub umschaltbar ist. Das Umschalten geschieht in Verbindung mit der Musterwahl, wenn nach einem normalen Muster ein Knopfloch genäht wird und umgekehrt. In anderen Fällen erfolgt das Umschalten aufgrund manueller Betätigung anderer Steuerelemente.

Das Umschalten aus der ersten Steuernut 8a in die zweite Steuernut 8b erfolgt über den Nutabschnitt 8c, während das Umschalten aus der zweiten Steuernut 8b in die erste Steuernut 8a über den Nutabschnitt 8d erfolgt.

Zum Umschalten aus der ersten Steuernut 8a in die zweite Steuernut 8b bewegt der Motor 6 den Führungsstift 15 um den Winkel θ2 vom Punkt A zum Punkt D in Gegenzeigerrichtung (Fig.4), wobei er an das eine Ende des Nutab-Schnitts 8c gebracht wird, und dann dreht der Motor ihn in Zeigerrichtung durch den Nutabschnitt 8c bis zur zweiten Steuernut 8b.

Aufgrund des stufenartigen Absatzes zwischen der Steuernut 8a und dem Nutabschnitt 8c gemäss Fig.5 kann der durch die Feder 14 gegen den Nutboden gedrückte Führungsstift 15, wenn er in der beschriebenen Weise zum Punkt D geschwenkt wird und der Motor 5 dann in Zeigerrichtung gedreht wird, nicht mehr zur Steuernut 8a zurückkehren, sondern er wird in die Nut 8b geführt, so daß sich der reduzierte Vorschub ergibt.

ί Wenn umgekehrt der Führungsstift 15 aus der zweiten Steuernut 8b in die erste Steuernut 8a geschaltet werden soll, schwenkt der sich zunächst in Zeigerrichtung drehende Motor den Führungsstift 15 über den Punkt F hinaus zum Punkt G und bringt ihn dann in die Nut 8a, worauf er sich in Gegenzeigerrichtung um mehr als den Winkel Θ, dreht, um den Führungsstift 18 in den Bereich zwischen den Punkten A und B der Steuernut 8a zu führen.

Auch in diesem Fall kann wegen des stufenartigen Absatzes zwischen dem Nutabschnitt 8d und der Steuernut 8a gemäß Fig. 6 der Führungsstift 15, wenn er zum Punkt G bewegt wird und der Motor dann in Gegenzeigerrichtung dreht, nicht im Nutabschnitt 8d zurückkehren, sondern wird längs der Steuernut 8a für normalen Vorschubbetrieb geführt.

Wenn <52 der Drehwinkel des Vorschubsteuerarms 5 bei normalem Vorschub und 6*2 derjenige für denselben Drehwinkel des Motors 6 bei reduziertem Vorschub sind, so gilt zwischen ihnen das Verhältnis

6'2 = (R2/RD52
oder, anders ausgedrückt

reduzierter Vorschubbetrag =(R2/Ri)x normaler Vorschubbetrag.

Der Schrittwinkel des Motors kann bei dem hier beschriebenen Beispiel etwa 5° betragen. Der sich aus dem Vorwärtsbetrag von 5 mm und dem Rückwärtsbetrag von 3 mm zusammensetzende Gesamtbetrag wird in 16 Schritte unterteilt, wobei gemäß Figur 4 der Winkel α im Normalzustand 50° beträgt entsprechend 10 Schritten in Vorwärtsrichtung, während der Winkel 3 30° beträgt und 6 Schritten in Rückwärtsrichtung entspricht. Wie in Fig.10 mit der

ausgezogenen Linie dargestellt ist, ändert sich beim Normalvorschub der Vorschubbetrag von Schritt zu Schritt um 0,5 mm. Beim reduzierten Vorschubbetrieb sind dagegen sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung jeweils 6 Schritte vorgesehen, und wenn (abweichend von den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen) das Verhältnis R2/R1 = 0,5 ist, so ändert sich nun der Vorschubbetrag von Schritt zu Schritt um 0,25 mm, wie in Fig.10 mit der unterbrochenen Linie dargestellt ist.

' Die Steuerung und Umschaltung des Nadelamplitudenbetrages kann mit einem ähnlichen Nockenglied durchgeführt werden wie der Führungsnocken 8 für den Stoffvorschub. Bei einer in Fig.11 dargestellten entsprechenden Konstruktion mit dem Nadelantrieb 22 sind ein Steuermotor 26 und ein mit ihm verbundener Führungsnocken 28 vorgesehen. Auf der Motorwelle 26a dieses Steuermotors ist ein Amplituden-Antriebsarm 30 befestigt, an dem drehbar ein einen Führungsstift 35 lenkendes Amplituden-Verbindungsglied 33 angelenkt ist. Das Verbindungsglied 33 ist an seiner Welle 33a über eine Amplitudenstange 40 mit einem Nadelstangenhalter 42 verbunden, der seinerseits eine Nadelstange 41 hält.

Der Führungsnocken 28 hat dieselbe Form wie der Führungsnocken 8 in Fig.4 und wird so angeordnet, daß der Punkt A des Führungsstiftes 15 (Fig.4) der rechten Grundlinie der Nadelstange 41 und der Punkt B ihrer linken Grundlinie entspricht. Die Umschaltung zwischen normalem Amplitudensteuerbetrieb und reduziertem Amplitudensteuerbetrieb erfolgt in derselben Weise wie die oben beschriebene Umschaltung des Vorschubbetriebes.

Gemäss der Erfindung kann die Umschaltung des beschriebenen Mechanismus zwischen Normalbetrieb und reduziertem

Steuerbetrag nicht nur im Zusammenhang mit der Musterwahl erfolgen, sondern auch aufgrund der manuellen Betätigung anderer Steuerorgane. Wenn man beispielsweise die Nadelamplitude im Vergleich mit dem in Fig.12 dargestellten Muster reduziert, erhält man ein Muster ge- ' maß Fig.13, und wenn der Vorschubbetrag reduziert wird, ergibt sich das in Fig.14 dargestellte Muster. Darüberhinaus kann man auch gleichzeitig sowohl die Amplitude als auch den Vorschubbetrag reduzieren, um ein gemäß Fig.15 verkleinertes Muster zu erzeugen. Durch die Erfindung wird also die Vielseitigkeit der Nähmaschine hinsichtlich erzeugbarer Muster wesentlich erhöht.

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Claims

11544/H/Elf

JANOME SEWING MACHINE CO., LTD. No.1-1, Kyobashi, 3-chome, Chuo-ku, Tokyo (Japan)

Antriebsmechanismus für die Vorschub- oder Nadelaus lenkbewegungen in einer elektronisch gesteuerten Nähmaschine

Patentansprüche

²^ 1.) Antriebsmechanismus für die Vorschub- oder Nadelauslenkbewegungen in einer elektronisch gesteuerten Nähmaschine zur Bildung von Stichmustern, mit einem Motor, dessen Welle in Abhängigkeit von gespeicherten Vorschub- bzw. Auslenksteuerdaten synchron mit den Drehungen der Maschinenwelle dem jeweils erforderlichen Steuerbetrag entsprechende Drehbewegungen ausführt,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Umschaltmechanismus zum Ändern des bei Drehung der Motorwelle (6a; 26a) bewirkten Steuerbetrages vorgesehen ist, mit einem auf der Motorwelle (6a; 26a) befestigten Antriebsarm (10; 30), an dem drehbar eine einen Führungsstift (15;35) lenkende Verbindungsanordnung (13;33) gelagert ist, und mit einem Führungsnocken (8; 28) , der

in einer vorgegebenen Stellung bezüglich des Motors (6;26) montiert ist und zwei bogenförmige Steuernuten (8a bzw. 8b) für den Führungsstift (15;35) enthält, die voneinander verschiedene Entfernungen von der Achse der Motorwelle (6;26a) haben, wobei der Führungsstift (15;35) aus der ersten Steuernut (8a) in die zweite Steuernut (8b) umschaltbar ist und umgekehrt.

2.) Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuernuten (8a,8b) durch weitere Nutabschnitte (8c, 8d) miteinander unter Bildung einer geschlossenen Kurve verbunden sind.

3.) Antriebsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Steuernut (8a) an ihrer Verbindungsstelle mit dem einen weiteren Nutabschnitt (8 c) weniger tief ist als dieser Nutabschnitt (8c) ,an ihrer Verbindungsstelle mit dem anderen Nutabschnitt (8d) dagegen tiefer ist als dieser andere Nutabschnitt (8d) (Figur 5 bzw. 6).

4.) Antriebsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennze ichnet, daß auf dem den Führungsstift (15;35) tragenden , drehbar am Antriebsarm (10;30) gelagerten Verbindungsglied (13; 33) bei der Achse des FührungsStiftes eine die Vorschub- bzw. Nadelauslenkbewegung bewirkende Stange (7;40) angelenkt ist.

5.) Antriebsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuernuten (8a,8b) sich übereinander längs konzentrischer Kreise um die Achse der Steuermotorwelle (6a; 26a) erstrecken.