DE3528295A1 - Naehmaschine mit einer abtastvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Durch die DE-PS 33 23 214 ist eine Nähmaschine bekanntge­ worden, die vor der Stichbildestelle eine optoelektroni­ sche Abtastvorrichtung zum Erkennen von Stofflagenverän­ derungen aufweist. Die bekannte Lösung ist nur zur Ab­ gabe eines Schaltimpulses im Übergangsbereich von Stoff­ lagenveränderungen geeignet und kann die eigentliche Höhendifferenz des auftretenden Dickenunterschiedes nicht feststellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtast­ einrichtung zu schaffen, mit der das genaue Maß von auf­ einanderfolgenden Höhenunterschieden im Verlauf der Naht­ ausführung beim Vernähen von Nähgut feststellbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 ergibt sich eine der auftretenden Höhendif­ ferenz proportionale Meßwertveränderung. Die Ermittlung der genauen Meßwertänderung bringt die Möglichkeit einer optimalen Steuerungsänderung der Nähmaschine in der Über­ gangsphase.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes nach An­ spruch 1 sind in den Unteransprüchen enthalten. Durch die Maßnahme nach den Ansprüchen 2 und 3 werden übermäßige Ausschwingbewegungen der Abtastvorrichtung verhindert. Eine einfache Anordnung zur Veränderung der Hebebewegung einer Obertransportvorrichtung in dem Übergangsbereich einer Stofflagenverdickung ergibt sich nach den Ansprü­ chen 4 und 5.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbespiel der erfin­ dungsgemäßen Nähmaschine dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Obertransporteinrichtung einer Nähmaschine mit einem Teil der Abtastvorrichtung in schaubild­ licher Darstellung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende schaubildliche Dar­ stellung des oberen Stoffschiebers und des Stoff­ drückerfußes mit ihren direkten Antriebsteilen;

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende schaubildliche Dar­ stellung der Abtastvorrichtung;

Fig. 4a bis 4c verschiedene Ablaufphasen des auf dem Näh­ gut aufliegenden Teiles der Abtastvorrichtung beim Übergang über eine Verdickung und

Fig. 5 einen Schaltplan zur Steuerung der Verstellung des Hebeantriebes der Obertransporteinrichtung.

Im Gehäuse der Nähmaschine ist eine Stoffdrückerstange 1 (Fig. 1 und 2) gelagert, an deren unteren Ende ein Träger 2 befestigt ist, der einen nach hinten stehenden Arm 3 aufweist und außerdem einen Stoffdrückerfuß 4 trägt.

Weiterhin ist im Gehäuse der Nähmaschine eine Hauptwelle 5 gelagert, welche über nicht dargestellte Antriebsele­ mente eine Nadelstange 6 mit der Nadel 7 antreibt. Außer­ dem ist auf der Hauptwelle 5 ein Exzenter 8 sowie ein Exzenter 9 befestigt.

Der Exzenter 8 wird von einer Exzenterstange 10 umgrif­ fen, an der ein in einer Stellkulisse 11 geführter Gleit­ stein 12 gelagert ist. Die Richtung der Führungsbahn der Stellkulisse 11 wird durch eine im Gehäuse der Nähma­ schine gelagerte Stellwelle 13 über einen nicht darge­ stellten aus dem Gehäuse ragenden Handhebel eingestellt. Mit ihm wird die Größe und Richtung der Vorschubbewegung eines unteren, durch eine Stichplatte 14 der Maschine ragenden Stoffschiebers 15 bestimmt.

Infolge der zwangsläufigen Führung des Gleitsteins 12 in der Stellkulisse 11 wird dem den Gleitstein 12 tragenden Ende der Exzenterstange 10 eine von der Lage der Stell­ kulisse 11 abhängige Seitenbewegung erteilt. Ein Lenker 16 überträgt diese Seitenbewegung der Exzenterstange 10 über einen im Gehäuse gelagerten Doppelhebel 17 und einen Lenker 20 auf einen Gelenkzapfen 21, der von einem an dem Arm 3 des Trägers 2 angelenkten Lenkerpaar 22 getragen wird.

Der Exzenter 9 treibt eine Exzenterstange 23 an, an wel­ cher ein in einer Stellkulisse 24 geführter Gleitstein 25 gelagert ist. Die Richtung der Führungsbahn der Stellku­ lisse 24 ist durch eine im Gehäuse der Nähmaschine ge­ lagerte Stellwelle einstellbar, die ein Hubverstellglied 26 darstellt.

Die Verstellung des Hubverstellgliedes 26 erfolgt über einen im Gehäuse befestigten Stellmotor 27, auf dessen Abtriebswelle 27 a eine Kurbel 28 befestigt ist, die über einen Lenker 29 mit einer auf dem Hubverstellglied 26 befestigten Kurbel 30 verbunden ist. Das Hubverstell­ glied 26 ist außerdem mit einem gehäusefest gelagerten Potentiometer 31 verbunden. Die Einstellung des kleinsten Hubes ist in den einen Totbereich der Kurbel 28 gelegt, um die sich in diesem Bereich ergebenden geringen Steue­ rungsabweichungen zu nutzen.

Infolge der zwangsläufigen Führung des Gleitsteines 25 in der Stellkulisse 24 wird dem den Gleitstein 25 tragenden Ende der Exzenterstange 23 eine von der Lage der Stellku­ lisse 24 abhängige Seitenbewegung übermittelt. Diese Sei­ tenbewegung überträgt ein Lenker 32 über einen im Ge­ häuse der Nähmaschine gelagerten Doppelhebel 33 und einen Lenker 34 auf einen an einem Fortsatz 35 am Arm 3 des Trägers 2 gelagerten Hebel 36. Der Hebel 36 untergreift mit seinem freien Ende 36 a eine auf einem Zapfen 37 ge­ lagerte Gleitrolle 38. Der Zapfen 37 ist in einem bügel­ artigen Ansatz 39 eines Tragarmes 40 befestigt, der auf dem Gelenkzapfen 21 gelagert ist und einen oberen Stoff­ schieber 41 trägt.

Die sich unterhalb des Trägers 2 erstreckende Wand 39 a des Ansatzes 39 weist eine Druckfläche für eine Kugel 42 auf, welche innerhalb einer durch eine Anschlagfläche 43 a begrenzte kegelförmige Verbreiterung einer Bohrung 43 in dem Träger 2 bewegbar ist.

Die Bohrung 43 bildet eine Verlängerung einer Bohrung 44 in der Stoffdrückerstange 1.

In der Bohrung 44 ist eine Feder 45 aufgenommen, deren eines Ende an einer in das obere Ende der Stoffdrücker­ stange 1 eingeschraubten Stellschraube 46 und deren an­ deres Ende an einem Führungsbolzen 47 anliegt, der in den Bohrungen 43 und 44 geführt ist und sich gegen die Kugel 42 abstützt.

Eine im Gehäuse befestigte Blattfeder 48 drückt mit ihrem freien Ende auf eine in einer kalottenförmigen Ausnehmung der Stellschraube 46 gelagerte Kugel 49. Diese leitet den Druck über die Stoffdrückerstange 1 auf den Stoffdrücker­ fuß 4 weiter, der das Nähgut auf den unteren Stoffschie­ ber 15 bzw. auf die Stichplatte 14 drückt.

An der Stoffdrückerstange 1 ist ein Hebestück 50 be­ festigt, das eine Anschlagfläche 50 a für einen Anschlag 51 a eines am Gehäuse schwenkbar befestigten Handhebels 51 aufweist.

Im Gehäuse der Nähmaschine ist eine frei bewegliche Tragstange 55 (siehe auch Fig. 3) gelagert, an deren unteren Ende ein Fuß 56 befestigt ist. Dieser trägt eine Sohle 56 a, die unter dem Eigengewicht der Tragstange 55 unmittelbar vor der Stichbildestelle neben dem Stoff­ drückerfuß 4 auf dem Nähgut aufliegt. Seitlich am Fuß 56 ist ein Tasthebel 57 gelenkig befestigt, der mit einer durch sein Eigengewicht auf dem Nähgut aufliegenden, bis vor die Abtaststelle des Fußes 56 ragenden Tastarm 57 a verbunden ist. Ein nach oben ragender Arm 57 b des Tast­ hebels 57 trägt einen Sensor 58, z. B. einen Feldplatten- Sensor, dem gegenüberliegend an der Tragstange 55 ein Permanentmagnet 59 befestigt ist. Sensor 59 und Perma­ nentmagnet 59 sind durch einen Luftspalt getrennt. Be­ grenzungsstifte 60, 61 verhindern einen zu großen Aus­ schlag des Tasthebels 57. Die Tragstange 55 ist mit einem abstehenden Arm 62 verbunden, dessen Ende an einer Kol­ benstange 63 a eines am Gehäuse befestigten Dämpfungs­ gliedes 63 angelenkt ist.

Der Sensor 58 dient zur Steuerung des Stellmotors 27 und ist so ausgebildet, daß sein Ausgangssignal beim Auslen­ ken aus seiner Mittenstellung gegenüber dem Permanent­ magneten 59 nach beiden Richtungen ansteigt.

In der Fig. 5 ist eine Schaltung zum Betrieb des Stell­ motors 27 dargestellt. Dabei liegt der Stellmotor 27 in der Brückendiagonale einer durch vier Schalttransistoren 65 bis 68 gebildeten Brückenschaltung. Die Schalttransi­ storen 65 und 67 sind vom PNP-Typ. Ihr Emitteranschluß ist an einer Anschlußleitung 69 für die Betriebsspannung U _S angeschlossen. Die Schalttransistoren 66 und 68 sind vom NPN-Typ. Ihr Emitteranschluß steht mit Masse in Ver­ bindung. Die Schalttransistoren 65 bis 68 arbeiten als Schalter zur Zu- und Abschaltung bzw. Umschaltung der Betriebsspannung U _S an den Stellmotor 27.

Die Anschlußleitung 69, die über einen Kondensator 70 mit Masse verbunden ist, ist außerdem direkt an den Anschluß A 11 eines Fensterdiskriminators 71 (z. B. TCA 965 der Firma Siemens) angeschlossen und über einen aus Wider­ ständen 72 a und 72 b bestehenden Spannungsteiler 72 an den Basisanschluß des Schalttransistors 66 sowie über einen aus Widerständen 73 a und 73 b bestehenden Spannungsteiler 73 an den Basisanschluß des Schalttransistors 68 ange­ schlossen. Die Verbindung der Widerstände 72 a und 72 b ist mit dem Anschluß A 2 des Fensterdiskriminators 71 direkt und über eine Reihenschaltung aus einer Z-Diode 74 und einem Widerstand 75 mit dem Basisanschluß des Schalttran­ sistors 65 verbunden. Die Verbindung der Widerstände 73 a und 73 b ist an den Anschluß A 14 des Fensterdiskriminators 71 direkt und über eine Reihenschaltung aus einer Z-Diode 76 und einem Widerstand 77 an den Basisanschluß des Schalttransistors 67 angeschlossen. Der Anschluß A 1 des Fensterdiskriminators 71 ist direkt mit Masse verbunden.

Die Anschlußleitung 69 ist über die Kollektor-Emitter- Strecke eines Transistors 78, den aus zwei Hallsensoren 58 a und 58 b bestehenden Sensor 58 und einen Widerstand 79 mit Masse verbunden. Die Verbindung zwischen den beiden Hall-Sensoren 58 a und 58 b liegt am Anschluß A 8 des Fen­ sterdiskriminators 71.

Zwischen der Basis des Transistors 78 und Masse liegen zwei Widerstände 80 und 81 sowie ein Potentiometer 82, dessen Abgriff an Anschluß A 9 des Fensterdiskriminators 71 angeschlossen ist. Zwischen dem Emitteranschluß des Transistors 78 und Masse liegt außerdem ein Kondensator 83. Ein weiterer Kondensator 84 ist zwischen den Anschluß A 10 und Masse geschaltet. Schließlich ist zwischen An­ schluß A 10 und Masse eine Reihenschaltung eines Wider­ standes 85 und des Potentiometers 31 angeschlossen, des­ sen Abgriff mit den beiden Anschlüssen A 6 und A 7 des Fensterdiskriminators 71 verbunden ist. Dessen Anschluß A 10 ist außerdem an die Verbindung zwischen den beiden Widerständen 80 und 81 angeschlossen.

Der Transistor 78 bildet eine Serienstabilisierung für die am Emitter abgegriffene Betriebsspannung für den Sensor 58, wobei der Kondensator 84 die Referenzspannung für den Transistor 78 glättet und der Kondensator 83 wilde Schwingungen unterdrückt.

Das Fenster des Fensterdiskriminators 71, d. h. der Schaltbereich innerhalb der die Schaltung bei Istwert­ veränderung nicht anspricht, wird durch das Potential am Abgriff des Potentiometer 31 vorgegeben, wobei die Fen­ stermitte durch die jeweilige Mittenspannung am Anschluß A 8 vom Sensor 58 bestimmt wird. Soll- und Istwert stehen in Form einer Spannung am Abgriff des Sensors 58 bzw. des Potentiometers 31 zur Verfügung, die beide an der kon­ stanten Spannung des Anschlusses A 10 des Fensterdiskri­ minators 71 anliegen.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt:

Ausgehend vom Vernähen von gleich starkem Nähgut N (Fig. 1, 4a und 5), bei dem sowohl der Tastarm 57 a als auch die Sohle 56 a auf dem Nähgut N auf gleichem Niveau aufliegen, steht der Arm 57 b mit den beiden Hallsensoren 58 a und 58 b in seiner Mittenstellung. Die am Anschluß A 8 anliegende Spannung bestimmt die Fenstermitte des Fen­ sterdiskriminators 71. Der Stellmotor 27 steht in seiner einen Endstellung, in der das Hubverstellglied 26 über die Stellkulisse 24 dem Hebeantrieb seinen minimalen Normalhub vorgibt. Vom Abgriff des Potentiometers 31 wird dabei an die Eingänge A 6 und A 7 des Fensterdiskriminators 71 eine Spannung abgegeben, die innerhalb seines Fensters liegt. Die Ausgänge A 2 und A 14 sind dabei an die Be­ triebsspannung U _S angeschaltet. Der Stellmotor 27 steht still; er ist über die Schalttransistoren 66 und 68 kurzgeschlossen.

Beim Umlauf der Armwelle 5 werden zusammen mit den übri­ gen Nähwerkzeugen der Nähmaschine auch die beiden Exzen­ ter 8 und 9 angetrieben.

Der Exzenter 9 schwingt die Exzenterstange 23 aus und verschiebt dabei den Gleitstein 25 in der Stellkulisse 24. Je nach der Stellung der Stellkulisse 24 wird über den Lenker 32 der Doppelhebel 33 und über den Lenker 34 der Hebel 36 mehr oder weniger stark ausgeschwungen. Dabei hebt und senkt sich das Ende 36 a des Hebels 36.

Beim Anheben des Endes 36 a drückt dessen Oberfläche den oberen Stoffschieber 41 über die Gleitrolle 38 ebenfalls nach oben. Das Anheben erfolgt dabei gegen den von der Feder 45 auf der Kugel 42 lastenden Druck. Wenn sich der obere Stoffschieber 41 vom Nähgut N abgehoben hat, wird dieses nur von dem unter dem Druck der Blattfeder 48 stehenden Stoffdrückerfuß 4 belastet.

Beim Absenken des Endes 36 a löst sich der Hebel 36 von der Gleitrolle 38, sobald sich der obere Stoffschieber 41 unter der Wirkung der Feder 45 auf das Nähgut N aufsetzt. Der von der Blattfeder 48 belastete Stoffdrückerfuß 4 und der unter der Wirkung der Feder 45 stehende Stoffschieber 41 drücken nunmehr gemeinsam auf das Nähgut N.

Der Exzenter 8 schwingt die Exzenterstange 10 aus und verschiebt dabei den Gleitstein 12 in der Stellkulisse 11. Je nach der Stellung der Stellkulisse 11, die durch Verdrehen der Stellwelle 13 verändert werden kann, wird der Doppelhebel 17 über den Lenker 16 mehr oder weniger stark ausgeschwungen. Der über den Lenker 20 mit ihm verbundene obere Stoffschieber 41 führt dann entsprechend große Vorschubbewegungen aus.

Diese Horizontalbewegungen des Stoffschiebers 41 werden durch die sowohl zwischen der Gleitrolle 38 und dem Ende 36 a des Hebels 36 als auch zwischen der Wand 39 a und der Kugel 42 sowie zwischen dieser und dem Führungsbolzen 47 vorhandenen Wälzlagerführung ermöglicht. Die Anschlag­ fläche 43 a begrenzt dabei die Bewegung der Kugel 42.

Sobald eine Verdickung V (Fig. 4b) im Nähgut N z. B. in Form einer Übergangsnaht den Tastarm 57 anhebt, schwingt der Sensor 58 nach links aus, wodurch der Widerstand des Hall-Sensors 58 a ab- und der Widerstand des Hall-Sensors 58 b zunimmt. Dadurch steigt die Spannung am Eingang A 8 des Fensterdiskriminators 71 und verschiebt die Fenster­ mitte nach oben; die Spannung am Eingang A 7 unterschrei­ tet die untere Schwelle des Fensters und der Ausgang A 14 erhält Massepotential. Ausgang A 2 bleibt auf Betriebs­ spannung U _S . Die Schalttransistoren 66 und 67 werden dann auf Durchlaß geschaltet, während die Schalttran­ sistoren 65 und 68 gesperrt sind. Durch den Stellmotor 27 fließt nunmehr ein Strom in der Richtung, in welcher der Stellmotor 27 so angetrieben wird, daß dieser über die Kurbel 28, den Lenker 29 und die Kurbel 30 die Stellwelle 26 und damit die Stellkulisse 24 in eine die Hebebewegung des oberen Stoffschiebers 41 vergrößernde Lage verdreht. Dadurch wird der Hub des oberen Stoffschiebers 41 während der Aufsteigephase auf das höhere Stoffniveau entspre­ chend vergrößert.

Mit der Verdrehung der Stellwelle 26 wird das Potentio­ meters 31 so verstellt, daß sich an seinem Abgriff ein höheres Potential einstellt. Sobald dieses Potential den neu vorgegebenen Fensterbereich erreicht, schaltet der Ausgang A 14 des Fensterdiskriminators 71 auf Betriebs­ spannung U _S , wodurch der Schalttransistor 6 G wieder durchgeschaltet und der Schalttransistor 67 gesperrt wird. Der Stellmotor 27 wird über die beiden Schalttran­ sistoren 66 und 68 kurzgeschlossen.

Sobald die Sohle 56 a des Fußes 56 auf die Verdickung V ansteigt (Fig. 4c), schwenkt der Arm 57 b den Sensor 58 wieder in seine Nullage zurück. Dabei senkt sich das Potential am Anschluß A 8 des Fensterdiskriminators 71 wieder auf seinen ursprünglichen Wert. Die Fenstermitte und dadurch auch der Fensterbereich werden nach unten verschoben, wodurch das am Anschluß A 6 anliegende Po­ tential aus dem Fensterbereich gerät und der Anschluß A 2 auf Massepotential schaltet. Dadurch wird der Schalttran­ sistor 65 durchgeschaltet und der Schalttransistor 66 gesperrt, so daß der Strom den Stellmotor 27 nunmehr in der anderen Richtung durchfließt und ihn auch in der Gegenrichtung antreibt. Die Stellkulisse 24 wird in die Stellung verdreht, in der sie den Minimalhub des oberen Stoffschiebers 41 steuert. Gleichzeitig wird auch der Abgriff des Potentiometers 31 in eine Lage verdreht, in der das Potential an den Anschlüssen A 6 und A 7 des Fensterdiskriminators 71 in den Fensterbereich fällt, wodurch der Anschluß A 2 wieder auf Betriebsspannung U _S geschaltet und der Stellmotor 27 abgeschaltet wird.

Zum Anheben des Stoffdrückerfußes 4 wird der Handhebel 51 nach oben verschwenkt. Der Anschlag 51 a hebt dadurch das Hebestück 50 und die Stoffdrückerstange 1 zusammen mit dem Stoffdrückerfuß 4 an. Infolge der Anlenkung sowohl des oberen Stoffschiebers 41 durch das Lenkerpaar 22, als auch durch die Anlenkung des Hebels 36 an dem fest mit der Stoffdrückerstange 1 verbundenen Träger 2 wird dabei auch der obere Stoffschieber 41 im gleichen Maße ange­ hoben.

Claims (5)

1. Nähmaschine mit einer vor der Stichbildestelle ange­ ordneten Abtastvorrichtung zum Erkennen von Dicken­ unterschieden des von der Nähmaschine transportierten Nähgutes, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvor­ richtung einen vertikal beweglichen Auflagefuß (56) mit einer im wesentlichen neben der Stichbildestelle auf dem Nähgut aufliegenden Tastfläche, einen an dem Auflagefuß (56) beweglich gelagerten Tasthebel (57) mit einem vor der Tastfläche auf dem Nähgut aufliegen­ den Tastarm (57 a) und ein Meßelement (58) zur Erfas­ sung der Relativbewegung zwischen dem Auflagefuß (56) und dem Tasthebel (57) enthält.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschwingbewegung des Tasthebels (57) durch zwei am Auflagefuß (56) befestigte Anschläge (60, 61) begrenzbar ist.

3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Auflagefuß (56) über eine Tragstange (55) im Gehäuse der Maschine gelagert und mit einem Dämpfungsglied (63) verbunden ist.

4. Nähmaschine mit einer Obertransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (58) mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, welche einen mit einem Hubverstellglied (26) der Obertransporteinrichtung verbundenen Stell­ motor (27) steuert.

5. Nähmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (27) über ein einen Rastbereich aufweisendes Übertragungsmittel (Hebelgetriebe 28 bis 30) mit dem Hubverstellglied (26) verbunden ist.