DE3628218A1

DE3628218A1 - Temperaturkompensierte magnetspule einer naehmaschine

Info

Publication number: DE3628218A1
Application number: DE19863628218
Authority: DE
Inventors: Satomi Yamauchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-08-20
Filing date: 1986-08-20
Publication date: 1987-03-12
Also published as: US4656958A; JPS6244293A; KR870002318A; CN86104953A; CN86104953B; DE3628218C2; KR890001861B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Nähmaschine, die eine automatische Rücksticheinrichtung aufweist.

Eine Nähmaschine mit automatischer Rücksticheinrichtung ist bereits bekannt, beispielsweise durch die japanische Patentanmeldung OPI Nr. 80 291/1984. Bei der bekannten Nähmaschine wird, nachdem ein Vorwärtsstichvorgang über eine vorgegebene Anzahl von Nähstichen ausgeführt wurde, eine Rückstich-Magnetspule eingeschaltet, um einen Rückstichvorgang durchzuführen. Nachdem der Rückstichvorgang während einer vorgegebenen Anzahl von Nähstichen erfolgte, wird die Rückstich-Magnetspule ausgeschaltet.

Wird die Rückstich-Magnetspule einer üblichen Nähmaschine eingeschaltet, so wird ihre Temperatur durch den in ihr fliessenden Strom geändert und daher wird auch der elektrische Widerstand der Magnetspule verändert, was zur Folge hat, dass deren Zeitkonstante verändert wird. Daher wird das Schaltverhalten der Rückstich-Magnetspule geändert. Infolgedessen stimmt die sich ergebende Anzahl der Nähstiche und Säume nicht mit den vorgegebenen überein.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorausgehend aufgeführten Schwierigkeiten einer bekannten Nähmaschine mit einer Rückstichfunktion zu beseitigen. Insbesondere liegt der Erfindung die Augabe zugrunde, eine Nähmaschinen-Steuervorrichtung zu schaffen, bei welcher die resultierende Anzahl der Nähstiche und Nähte mit einer vorausbestimmten übereinstimmt, selbst wenn sich die Temperatur der Rückstich-Magnetspule verändert.

Bei einer erfindungsgemässen Nähmaschinen-Steuervorrichtung wird die Temperatur der Rückstich-Magnetspule erfasst, um die wirksame Zeitkonstante der Rückstich-Magnetspule zu bestimmen und die auf diese Weise bestimmte Zeitkonstante wird verwendet, um den Zeitpunkt der Einschaltung der Rückstich-Magnetspule zu steuern.

Die Betriebszeit der Rückstich-Magnetspule wird konstant gehalten, unabhängig von der Temperatur der Rückstich-Magnetspule.

Die erfindungsgemässe Nähmaschinen-Steuervorrichtung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabenstellung ist gekennzeichnet durch Rückstich-Magnetspule zur Lieferung der Leistung zur Umkehr einer Nährichtung; eine Temperatursensorvorrichtung zur Erfassung einer Temperatur der Rückstich-Magnetspule; und einen Steuerbereich, dem ein Temperatursensorsignal durch die Temperatursensorvorrichtung zugeführt wird, wobei der Steuerbereich den Zeitpunkt der Ein- oder Ausschaltung der der Rückstich-Magnetspule zugeführten Stroms entsprechend der erfassten Temperatur einstellt.

Die Erfindung wird anschliessend anhand der Zeichnungen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus und der Schaltkreise der erfindungsgemässen Nähmaschine;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Stichmusters; und

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm für die Vorrichtung nach Fig. 1 zur Erzielung des Stichmusters nach Fig. 2.

Anschliessend werden die bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Ausführungsform. In Fig. 1 eine Nähemaschine (10) dargestellt. Ein Schalter, wie beispielsweise ein Pedalschalter, steuert den Betrieb der Nähmaschine. Eine Einstellvorrichtung (14) wird auf die Anzahl der Stiche eingestellt. Ein Mikroprozessor steuert den Antrieb der Nähmaschine (10) entsprechend Befehlssignalen vom Schalter (12). Eine Speichervorrichtung (18) speichert verschiedene für den Nähvorgang erforderliche Daten. Eine Drehzahlsteuervorrichtung (20) steuert die Drehzahl. Ein Motor (22) weist eine Steuervorrichtung, wie eine Kupplung und eine Bremse für die Nähmaschine (10) auf. Ein Sensor (24) ist auf einem (nicht dargestellten) Armschaft der Nähmaschine (10) befestigt, um die obere und untere Position der Nähnadel und die Geschwindigkeit der Nähnadel zu erfassen. Eine Rückstich-Magnetspule (28) ist innerhalb der Nähmaschine (10) vorgesehen. Eine Temperatursensorvorrichtung (30) erfasst die Temperatur der Magnetspule (28). Der Mikroprozessor (16) dient ferner als Steuerbereich zur Steuerung der Einschalt- und Ausschaltzeit des der Rückstich-Magnetspule (28) zugeführten Stroms.

Die Betriebsweise der auf diese Weise aufgebauten Nähmaschinen-Steuervorrichtung ist wie folgt. Zuerst wird der Schalter (12) betätigt, um dem Mikroprozessor ein Befehlssignal zu liefern. Abhängig von diesem Befehlssignal liest der Mikroprozessor (16) die Daten aus der Einstellvorrichtung (14) für die Anzahl der Stiche aus und speichert sie in der Speichervorrichtung (18), und treibt ferner entspechend den auf diese Weise gespeicherten Daten den Motor (22) über die Drehzahlsteuervorrichtung (20) mit einer vorgegebenen konstanten Drehzahl an. Infolgedessen wird die (nicht dargestellte) Armwelle der Nähmaschine (10) in Drehung versetzt. Infolge der Drehung der Armwelle wird die obere Position der Nadel durch den Sensor (24) erfasst und die Anzahl des Auftretens der oberen Position wird durch den Mikroprozessor (16) gezählt, um die innerhalb der Nähmaschine (10) befindliche Rückstich-Magnetspule (28) zu steuern.

Die Steuerung erfolgt gemäss Fig. 2. In Fig. 2 sind zur Erleichterung der Beschreibung sich überlappende Stiche verschoben dargestellt. Wird ein Vorwärts-Stichvorgang gemäss (A) in Fig. 2 ausgeführt, so liefert der Sensor (24) ein Signal für obere Nadelposition, wie dies im Abschnitt (a) der Fig. 3 dargestellt ist. Das Signal wird durch den Mikroprozessor (16) gezählt.

Es sei angenommen, dass der Mikroprozessor (16) so eingestellt ist, dass wenn ein Vorwärt-Stichvorgang während fünf Stichen ausgeführt wird, der Rückstichvorgang eingeleitet wird. In diesem Falle wird zum Zeitpunkt (t ₁) nach Fig. 3 der Rückstich-Magnetspule (28) Strom zugeführt. Infolgedessen wird zum Zeitpunkt (t ₂), der um eine elektromechanische Verzögerungszeit (τ ₁) später folgt als der Zeitpunkt (t ₁), die Rückstich-Magnetspule (28) betätigt, wie dies im Abschnitt (b) der Fig. 3 dargestellt ist, und der Rückstichvorgang wird durchgeführt, wie bei (B) in Fig. 2 angegeben ist. Wird jedoch, wie vorausgehend beschrieben wurde, der Rückstich-Magnetspule (28) Strom zugeführt, so wird ihr elektrischer Widerstand infolge des Stromflusses erhöht und ihre Zeitkonstante steigt deshalb an. Daher ist der Zeitpunkt, bei welchem die Rückstich-Magnetspule (28) tatsächlich betätigt wird, nicht der vorgegebene Zeitpunkt (t ₂), sondern ein beliebiger, nach dem Zeitpunkt (t ₂) liegender Zeitpunkt.

Um die Rückstich-Magnetspule (28) zum Zeitpunkt (t ₂) zu betätigen, ist die erfindungsgemässe Nähmaschinen-Steuervorrichtung derart ausgeführt, dass die Stromzuführung zur Rückstich-Magnetspule (28) zu einem Zeitpunkt erfolgt, der um die Zeitspanne (τ ₃) früher als der Zeitpunkt (t ₁) des letzten Impulssignals liegt. Dieses Timing wird wie folgt festgelegt. Der in der Rückstich-Magnetspule (28) fliessende Strom (I) kann durch folgende Gleichung (1) angegeben werden: wobei E die Erregerspannung der Rückstich-Magnetspule (28) ist, L die Induktivität der Rückstich-Magnetspule (28) und e die Basis des natürlichen Logarithmus.

Es sei angenommen, dass die Rückstich-Magnetspule (28) betätigt wird, wenn I = I ₀. In diesem Falle kann die Zeitspanne (τ ₁), die verstreicht, bis der Strom diesen Wert erreicht, durch folgende Gleichung (2) dargestellt werden:

Der Widerstand (R) der Rückstich-Magnetspule (28) bei einer Temperatur (T) kann durch folgende Gleichung (3) dargestellt werden:

wobei R ₀ der Widerstand der Rückstich-Magnetspule (28) bei einer Bezugstemperatur (T ₀) ist, und α den Temperaturkoeffizienten des Widerstandes darstellt.

Wird die Temperatur (T) durch die Temperatursensorvorrichtung (30) erfasst, so kann der Widerstand (R) der Rückstich-Magnetspule (28) aus Gleichung (3) ermittelt werden. Da der Widerstand (R) der Rückstich-Magnetspule (28) bei der Bezugstemperatur (T ₀) gleich (R ₀) ist, lässt sich die Gleichung (2) wie folgt umformen:

Es sei angenommen, dass bei einem Stromfluss zur Rückstich-Magnetspule (28) deren Temperatur auf (T ₁) und deren Widerstand auf (R ₁) angehoben wird. In diesem Falle ist die Zeitkonstante um (τ ₃) länger als (τ ₁) und kann durch folgende Gleichung (5) angegeben werden:

Somit lässt sich Gleichung (3) wie folgt wiedergeben:

Somit wird die temperaturinduzierte Verzögerung (τ ₃) durch den Mikroprozessor (16) entsprechend der Gleichung (6) berechnet und die Erregungszeit der Rückstich-Magnetspule (28) wird auf den um (τ ₃) früheren Zeitpunkt (t ₃) eingestellt, wie im Abschnitt (c) der Fig. 3 angegeben ist. Anschliessend beginnt die Rückstich-Magnetspule (28) ihren Betrieb zum Zeitpunkt (t ₂) im Abschnitt (b) der Fig. 3 in vorgegebener Weise.

Ist die Rückstich-Magnetspule (28) in Betrieb, so wird der Rückstichvorgang durchgeführt, wie bei (B) in Fig. 2 angegeben ist. Wird die Rückstich-Magnetspule (28) zum Zeitpunkt (t ₄) ausgeschaltet, wenn der Rückstichvorgang während fünf Stichen durchgeführt wurde, so wird die Rückstich-Magnetspule (28) zum Zeitpunkt (t ₅) voll zurückgeführt, der um eine Zeitspanne (τ ₂) später als der Zeitpunkt (t ₄) des letzten Impulssignals ist, wie dies im Abschnitt (b) der Fig. 3 dargestellt ist. Jedoch wird in ähnlicher Weise wie beim Startzeitpunkt die Zeitkonstante durch den in der Magnetspule fliessenden Strom grösser, und deshalb ist es erforderlich, die Rückstich-Magnetspule zu einem Zeitpunkt (t ₆) auszuschalten, der um eine thermisch induzierte Verzögerung (τ ₄) früher als der Zeitpunkt (t ₄) liegt. Dieses Timing kann in folgender Weise erhalten werden. Ist der Strom in der Rückstich-Magnetspule vor dem Schalten (E/R), so ist der Strom zum Zeitpunkt t = τ ₂ nach Abschalten der Spannungsquelle gleich I = I₀:

Somit wird (τ ₂):

Ist R = R ₀, für T = T ₀, so gilt für (τ ₂):

Ist R = R ₂, für T = T ₂, so ergibt sich

Daher kann der Wert (τ ₄) durch folgende Gleichung dargestellt werden:

Wird daher die Rückstich-Magnetspule (28) zum Zeitpunkt (t ₆) ausgeschaltet, wie dies im Abschnitt (c) der Fig. 3 dargestellt ist, so wird, wie im Abschnitt (b) der Fig. 3 angegeben ist, die Rückstich-Magnetspule (28) zum Zeitpunkt (t ₅) in der vorgesehenen Weise zurückgeführt. Wird die Rückstich-Magnetspule (28) wie vorausgehend beschrieben zurückgeführt, so wird der Vorwärts-Stichvorgang erneut durchgeführt.

Die Anzahl der Stiche, die durch die Einstellvorrichtung (14) für die Stichzahl eingestellt wurde, wird zeitweilig in der Speichervorrichtung (18) gespeichert. Beispielsweise wird für den Fall, dass in der vorausgehend beschriebenen Weise "fünf Stiche" eingestellt wurden, unmittelbar nach Beginn des Stichvorganges die Anzahl der Stiche "fünf" in der Speichervorrichtung gespeichert. Wurden zwei Stiche im Stoff genäht, so wird die Anzahl der Stiche "drei" gespeichert. Auf diese Weise wird der Stichvorgang fortgesetzt, bis die Anzahl der im Speicher eingestellten Stiche "Null" geworden ist.

Um dem Mikroprozessor zu gestatten, die vorausgehend beschriebenen Gleichungen (1) bis (11) zu verarbeiten, speichert die Speichervorrichtung (18) folgende Daten:

(a) Für den Fall, dass die Rückstich-Magnetspule eingeschaltet ist:
E: Speisespannung
I ₀: Betriebsstrom der Magnetspule
R ₀: Widerstand der Magnetspule bei der Temperatur t ₀
L: Induktivität der Magnetspule.

(b) Für den Fall, dass die Rückstich-Magnetspule (28) ausgeschaltet ist, werden die vorausgehend aufgeführten Werte von E, I ₀, R ₀ und L für die Gleichung (11) gespeichert.

Bei der Gleichung (6) oder (11) ist es erforderlich, den natürlichen Logarithmus einer Anzahl von Werten zu berechnen. Eine Datentabelle des Logarithmus dieser Werte kann in der Speichervorrichtung im Voraus gespeichert werden.

Beispiele einer Temperatursensorvorrichtung (30) sind ein Thermistor (der entweder eine positive oder eine negative Kennlinie aufweisen kann), eine Thermopaar (beispielsweise aus Kupfer und "Constantan"), ein Infrarot-Sensorelement (das eine Messung mittels der Menge der Infrarot-Energie durchführt) und ein Halbleiter-Sensorelement. Diese Beispiele gehören zum Stand der Technik und brauchen nicht näher erläutert zu werden.

Bei der Erfassung einer Temperatur mittels eines Halbleiter-Sensorelementes ist es vorzuziehen, da seine Spannung oder sein Widerstand im allgemeinen bezüglich der Temperatur nicht linear verläuft, eine zusätzliche Vorrichtung zur Korrektur der temperaturbedingten Nichtlinearität zu verwenden, beispielsweise eine Vorrichtung zur Korrektur mittels einer Spannungs- und Temperaturtabelle. Damit ergibt eine prozentuale Änderung im Signal eine gleich grosse prozentuale Temperaturänderung.

Claims

1. Nähmaschinen-Steuervorrichtung, gekennzeichnet durch eine Rückstich-Magnetspule (28) zur Lieferung der Leistung zur Umkehr einer Nährichtung; eine Temperatursensorvorrichtung (30) zur Erfassung einer Temperatur der Rückstich-Magnetspule; und einen Steuerbereich (16), dem ein Temperatursensorsignal durch die Temperatursensorvorrichtung (30) zugeführt wird, wobei der Steuerbereich den Zeitpunkt der Ein- oder Ausschaltung des der Rückstich-Magnetspule (28) zugeführten Stroms entsprechend der erfassten Temperatur einstellt.

2. Nähmaschinen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbereich folgende Elemente umfasst: eine Speichervorrichtung (18) zur zeitweiligen Speicherung einer ausgewählten Anzahl von Nähstichen; einen Sensor (24) zur Lieferung eines Signals, das eine Nähnadelposition angibt; und einen Mikroprozessor (16), dem das Signal bezüglich der Nähnadelposition zugeführt wird und der dieses Signal zählt und es mit der Anzahl der in der Speichervorrichtung gespeicherten Stiche vergleicht, wobei der Mikroprozessor das Timing derart einstellt, dass das Einschalten oder Ausschalten des der Rückstich-Magnetspule zugeführten Stroms vor einem Zeitpunkt erfolgt, bei welchem die Anzahl der in der Speichervorrichtung gespeicherten Stiche mit der Anzahl von Nähstichen übereinstimmt, die durch Zählen des Signals erhalten wird, das eine Nähnadelposition angibt und ferner die Rückstich-Magnetspule veranlasst, ihren Betrieb nach dem Zeitpunkt zu beginnen oder zu beenden, wenn die Anzahl der Nähstiche miteinander übereinstimmt.

3. Nähmaschinen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbereich einen Zeitpunkt für die Einstellung des Timings, abhängig von einem Logarithmus der erfassten Temperatur berechnet.