DE3744852A1 - Antriebsvorrichtung fuer ein hin- und herbewegliches teil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein hin- und herbewegliches Teil nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Es ist häufig erforderlich, hin- und herbewegliche Teile motorisch anzutreiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hierfür eine einfache und zuverlässige Antriebsvorrichtung zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei einer Antriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Durch das Verbinden eines Teiles mit einem in seiner Drehrichtung umschaltbaren Schrittmotor und durch das Hin- und Herbetätigen des Schrittmotors in einer einzigen Schrittlänge zwischen höchstens zwei Schritt­ positionen, ist es auf einfache und zuverlässige Weise möglich, das Teil vorbestimmt hin- und herzu­ bewegen.

Zweckmäßige und weiterhin vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen (Ansprüche 2 bis 4) angegeben.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ergibt einen kosten­ günstigen Aufbau, da bei einem zweiphasigem Schritt­ motor an einer Phase Gleichspannung anliegt und nur die andere Phase durch zwei Treiberstufen be­ stromt ist.

Die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 3 und 4 ermöglichen ein einfaches mechanisches Übersetzen der Schrittlänge des Schrittmotors.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Teilansicht der Nähmaschine von der Seite gesehen,

Fig. 2 eine Teilansicht der Nähmaschine von oben gesehen,

Fig. 3 eine Teilansicht der Nähmaschine von vorn gesehen,

Fig. 4 einen Schwenkantrieb des weiteren Stoffschiebers nach Fig. 3, vergrößert dargestellt,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Schritt­ motorsteuerung für die Nähmaschine.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines spe­ ziellen, hin- und herbeweglichen Stoffschiebers an einer Nähmaschine beschrieben; die Erfindung eignet sich jedoch ganz allgemein für hin- und her­ gehend angetriebene Teile beliebiger Art.

Die Nähmaschine weist ein Gehäuse 1 mit einer Welle 2 auf, die eine Hubexzenterscheibe 3 trägt. Die Hubexzenterscheibe 3 ist von einem Gleitstein 4 umschlossen, der in einem Stoffschieberträger 5 gelagert ist. Am Stoffschieberträger 5 ist mit ei­ ner Schraube 6 ein Zwischenhalter 7 höheneinstellbar befestigt.

An einem weiteren Stoffschieberträger 8 ist mit einer Schraube 9 ein Stoffschieber 11 befestigt, der in bekannter Weise angetrieben ist und durch eine Stichplatte 12 greift.

Ein über die Welle 2 und eine Wegexzenterscheibe 13 (Fig. 3) angetriebener Lenker 14 ist mit einem Bundbolzen 15, einer Scheibe 16 und einer Mutter 17 mit einem Rahmen 18 gelenkig verbunden. Der Rah­ men 18 beinhaltet ein Langloch 19, durch das der Bundbolzen 15 ragt. Durch Verändern der Position des Bundbolzens 15 im Langloch 19 verändert sich auch die Größe der Vorschubbewegung des Stoffschie­ berträgers 5. Eine gehäusefeste Achse 21 verbindet den Rahmen 18 gelenkig mit dem Gehäuse 1. Am freien Ende des Rahmens 18 ist der Stoffschieberträger 5 mittels einer Hohlachse 22 angelenkt.

Der Zwischenhalter 7 trägt einen weiteren Stoff­ schieber 23, der in einer Drehführung 24 schwenk­ bar gelagert ist, die aus einem Stehbolzen 25 und aus einer Öffnung 26 im weiteren Stoffschieber 23 gebildet ist. Eine Stützfläche 27 des Zwischenhalters 7 trägt den in der Nähebene beweglichen weiteren Stoffschieber 23, an dem ein Kugelbolzen 28 befestigt ist, der von einer an einem Ende eines Querlenkers 31 angeordneten Kugelkalotte 29 umschlossen ist.

Der durch die Stichplatte 12 ragende weitere Stoff­ schieber 23 greift an der Innenseite eines schlauch­ förmigen, elastischen Nähgutes 32 an, das mit einem von einem zeichnerisch nicht dargestellten Vorrat abgezogenen Band 33 unter Bildung eines endlosen Bundes benäht wird.

Ein Stoffdrücker 34, der den beiden Stoffschiebern 11 und 23 gegenüberliegt, ist mit einer Schraube 35 an einer Drückerstange 36 befestigt, die im Ge­ häuse 1 federnd gelagert ist. An einer auf- und abbeweglichen Nadelstange 37 ist ein Nadelkopf 38 befestigt, der eine oder mehrere Nadeln 39 trägt. Ein Führungskörper 41, der wenigstens teilweise vom Nähgut 32 umschlossen ist, ermöglicht ein zu­ sätzliches Vorausrichten des Nähgutes 32.

Am Gehäuse 1 ist mit einer Schraube 42 ein Halter 43 befestigt, der je einen Sensor 40 zum Erkennen eines Öffnungsrandes 45 des Nähgutes 32, einen Sen­ sor 44 zum Erkennen des Naht- oder Bandanfangs auf dem bereits benähten Nähgut 32, einen Sensor 46 zum hilfsweisen, gesteuerten Vorausrichten des Näh­ gutes 32 und einen Sensor 47 zum Erkennen einer Öffnungskante 50 des Bandes 33 trägt.

Die Sensoren 40, 44, 46 und 47 sind als Lichtschranken ausgebildet, deren Strahlen von einer Reflektor­ platte 60 reflektiert werden.

Die Stichplatte 12 ist durch Schrauben 56, 57 und 58 mit dem Gehäuse 1 verbunden und weist eine Stich­ bildestelle 59 und Schlitze 61 auf, durch die der Stoffschieber 11 und der weitere Stoffschieber 23 greifen.

Ein elektrisch angetriebener Schrittmotor 65, der von dem Sensor 40 und einer in Fig. 5 schematisch dargestellten Schaltung gesteuert ist, weist eine Welle 66 auf, mit der ein Arm 67 drehfest verbunden ist. Ein Kugelbolzen 68 am Arm 67 ist von einer Kugelkalotte 69 umschlossen, die am anderen Ende des Querlenkers 31 angeordnet ist.

Gemäß der Fig. 5 liegt an einer Phase des zweiphasigen Schrittmotors SM (Schrittmotor 65) der Nährmaschine Gleichspannung V- an. Die zweite Phase ist durch zwei Treiberstufen A und B bestromt, wobei die zwei Treiberstufen A und B ihrerseits durch ein bistabiles Element E gesteuert werden. Das bistabile Element E ist seinerseits taktgesteuert und weist einen Logiksignal-Eingang F auf. Diese Ansteuerung des Schrittmotors 65 stellt sicher, daß die mechanische Bewegung des weiteren Stoffschiebers 23 zwangsweise synchron zur elektronischen Ansteuerung des Schritt­ motors 65 erfolgt, wobei auch sichergestellt ist, daß der Schrittmotor 65 nur zwischen zwei Schritt­ positionen 91 und 92 wiederholbar hin- und her be­ wegbar ist. Bekannte Steuerungen für zweiphasige Schrittmotoren beinhalten üblicherweise vier Treiber­ stufen zur Bestromung der zwei Phasen des Schritt­ motors 65. Durch die hierbei erforderliche vorge­ schaltene Elektroniksteuerung ist nicht gewährleistet, daß der Schrittmotor 65 die nur zwei erforderlichen Schrittpositionen 91 und 92 einnimmt, da diese Steue­ rungen je nach Eingang der Logiksignale auch zulassen, daß der Schrittmotor elektrisch in eine unerwünschte Schrittposition weitergeschaltet wird.

Das Ausführungsbeispiel der Nähmaschine arbeitet wie nachfolgend beschrieben:
Ein bekannter Positioniermotor treibt die Nähma­ schine im Arbeitstakt an, die bekannte Einrichtungen zum Anheben des Stoffdrückers 34, zum Trennen der Nähfäden und zum Positionieren der Nadel 30 auf­ weist. Das zu benähende schlauchförmige Nähgut 32 wird unter den Stoffdrücker 34 und unter das Anfangs­ stück des Bandes 33 eingelegt. Danach wird der Ar­ beitsakt gestartet, d.h. der Stoffdrücker 34 wird abgesenkt und die Stoffschieber 11 und 23 trans­ portieren das Nähgut 32 in Nähgutvorschubrichtung (Nährichtung). Der Sensor 40 tastet den Öffnungs­ rand 45 des Nähgutes 32 ab.

Erkennt der Sensor 40 Nähgut 32, so erhält der Schrittmotor 65 den Steuerbefehl, den weiteren Stoff­ schieber 23 nach oberem Austritt aus den Schlitzen 61 der Stichplatte 12 mittels des Querlenkers 31 hin zum Führungskörper 41 zu ziehen; bei Nichter­ kennen von Nähgut 32 erhält der Schrittmotor 65 den Steuerbefehl, den weiteren Stoffschieber 23 mittels des Querlenkers 31 weg vom Führungskörper 41 zu schieben.

Während bzw. nach dem Abtauchen des weiteren Stoff­ schiebers 23 unter die Oberfläche der Stichplatte 12 erhält der Schrittmotor 65 durch die Lichtschranke 40 entweder den Steuerbefehl Schrittposition 91 oder 92. Ist er bereits in der entsprechenden Schritt­ position, so führt er keine Bewegung aus, solange der weitere Stoffschieber 23 unter die Oberfläche der Stichplatte 12 abgetaucht ist, falls er noch nicht in der entsprechenden Schrittposition ist, bewegt er sich in diese. Nach Ablauf eines vorge­ gebenen, einstellbaren Drehwinkels der Welle 2, z.B. 170 Grad, leitet der Schrittmotor 65 eine Schwenkbewegung in die andere Schrittposition ein, d.h. nachdem der weitere Stoffschieber 23 nach oberem Austritt aus den Schlitzen 61 der Stichplatte 12 am Nähgut 32 angreift. Dies führt zur seitlichen Ausrichtbewegung des Nähgutes 32.

Für diese Art der Steuerung mit zwei Schrittposi­ tionen 91 und 92 des Schrittmotors 65 ist nur ein Sensor 40 erforderlich und dies ergibt somit eine einfache Lösung, da sowohl in Schrittposition 91 als auch 92 bei unterdrücktem Steuerbefehl keine Ausrichtbewegung des weiteren Stoffschiebers 23 erfolgt.

Es ist auch möglich, den Öffnungsrand 45 des Nähgutes 32 zwischen zwei nebeneinander angeordneten Sensoren abzutasten. Dabei kann der Steuerbefehl zur seitlichen Bewegung des weiteren Stoffschiebers 23 unterdrückt werden, solange sich der Öffnungsrand 45 des Nähgutes 32 seitlich nur zwischen den beiden Sensoren bewegt.

Wesentlich ist also bei der Steuerung des weiteren Stoffschiebers 23, daß der Schrittmotor 65 inner­ halb einer einzigen Schrittlänge vor- oder zurück­ bewegt wird. Es wurde gefunden, daß diese einzige Schrittlänge für die funktionsgerechte Steuerung des weiteren Stoffschiebers 23 voll ausreicht. Die­ ser Antrieb und diese Steuerung des einen Quervorschub des Nähgutes 32 bewirkenden weiteren Stoffschie­ bers 23 mit Hilfe des durch lediglich zwei Treiber­ stufen A, B innerhalb eines einzigen Schrittes hin und her angetriebenen mehrphasigen Schrittmotors 65 eignen sich nicht nur für die hier beschriebene Nähmaschine zum Annähen eines Bandes, sondern ganz allgemein auch für hin- und hergehend angetriebene Vorrichtungen beliebiger Art. Hierdurch wird näm­ lich generell der Vorteil erreicht, durch einen rasch auf Steuerbefehle ansprechenden Schrittmotor Vorrichtungsteile innerhalb von beispielsweise 1-3 Millisekunden über eine Strecke von beispielsweise 0,5-2 mm bei einem Hebelarm von beispielsweise 15 mm hin und her zu bewegen.

Die Schieb- oder Ziehbewegung des weiteren Stoff­ schiebers 23 oberhalb der Stichplattenoberfläche erfolgt gegen den Druck des Stoffdrückers 34. Bei unterdrücktem Steuerbefehl schiebt der weitere Stoff­ schieber 23 zusammen mit dem Stoffschieber 11 das Nähgut 32 nur in Nähgutvorschubrichtung.

In der in der Zeichnung dargestellten Ausführung kann der Schrittmotor 65, dessen Steuerung über einen zeichnerisch nicht dargestellten Positions­ geber getaktet ist, mittels des Querlenkers 31 dem weiteren Stoffschieber 23 während jeder einzelnen Umdrehung der Welle 2 eine seitliche Zieh- und Schieb­ bewegung verleihen, die der Vorschubbewegung des weiteren Stoffschiebers 23 überlagert sind. Dadurch kann das Nähgut 32 aktiv während jeder Umdrehung der Welle 2 seitlich geführt und ausgerichtet werden.

Das Ausrichten der Nähgutkante 45 durch den weiteren Stoffschieber 23 und den Führungskörper 41 erfolgt so lange, bis der Anfang der Naht oder des Bandes 33 sich wieder der Stichplatte 12 nähert.

Claims (4)

1. Antriebsvorrichtung für ein hin- und her­ bewegliches Teil, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (23) mit einem in seiner Dreh­ richtung umschaltbaren Schrittmotor (65) verbunden und der Schrittmotor (65) in einer einzigen Schrittlänge zwischen höchstens zwei Schrittpositionen (91, 92) hin- und herbetätigt ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (65) zwei Phasen umfaßt, daß an der ersten Phase eine Gleichspannung (V-) anliegt, daß die andere Phase durch zwei Treiberstufen (A,B) bestromt ist, und daß diese Treiberstufen ihrerseits durch ein bistabiles Element (E) gesteuert sind.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schritt­ motor (65) und dem angetriebenen Teil (23) Getriebeelemente (31, 67) vorgesehen sind.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeelemente einen Hebelarm (67) umfassen.