DE3802784C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen und definierten Stillsetzen einer Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Stillsetzverfahren dieser Gattung (DE-PS 30 22 760) wird zuerst ein erster Bremsvorgang bis zum Stillstand des Motors bei undefinierter Nadelstellung der Nähmaschine ausgeführt, danach wird der Motor wieder bis zu einer vorgegebenen ersten Sollposition der Hauptwelle der Nähmaschine angetrieben und erneut bis zum Stillstand abgebremst und schließlich ein drittes Mal bis zu einer vorgegebenen zweiten Position der Hauptwelle angetrieben und dann endgültig abgebremst und definiert stillgesetzt. Der zweimalige Zwischenstillstand und Wiederantrieb des Motors verursacht eine enorme Zeitverzögerung des Bremsablaufes, um die Nähmaschine letztendlich in eine genau definierte Abschaltstellung zu bringen. Eine derartige Lösung ist zur wirtschaftlichen Anwendung einer Nähmaschine nicht ausreichend.

Durch die DE-OS 27 39 025 ist ein Nähmaschinenantrieb bekannt, bei dem der Motor beim Stillsetzvorgang ab- und eine Bremse eingeschaltet wird. Es erfolgt ein Vergleich der Drehzahl der Nähmaschine durch Messung des Zeitabstandes der Impulse eines mit der Hauptwelle der Nähmaschine verbundenen, einen Impuls pro Umdrehung liefernden Impulsgebers mit einer vorgegebenen Vergleichszeit. Je nach Ergebnis wird der Motor bis zur nächsten Impulsabgabe mit einer der Abbremsung der Bremse entgegenwirkenden Teilspannung angetrieben oder nur abgebremst. Durch diese Maßnahme ist weder eine große Anhaltegenauigkeit noch eine kurze Abbremszeit erzielbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zeit zur Durchführung des Stillsetzvorganges zu verkürzen und die Anhaltegenauigkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Stillsetzverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeich­ nende Merkmalskombination gelöst. Dadurch wird ein zeit­ raubendes Zwischen-Anhalten beim Stillsetzvorgang der Nähmaschine vermieden. Außerdem kann die Anhalteposi­ tion aus einer vorbestimmten Positionsdrehzahl heraus ganz exakt angesteuert werden, wesentlich exakter also als bei den bekannten einfachen Lösungen, bei denen das Bremsverhalten durch die Maschinengegebenheiten, die vorhandenen Näheigenschaften und die Motorsteuerung ungünstig beeinflußt wird. Der Bremsvorgang läuft bei der erfindungsgemäßen Kombination harmonisch ab, wodurch sich das Laufgeräusch des Motors wesentlich vermindert und die mechanischen Bauteile weitgehend geschont werden.

Durch die DE-PS 20 54 510 ist eine Industrienähmaschine bekannt, die einen Brems-Kupplungs-Motor aufweist, der einen konstant angetriebenen Drehstrommotor enthält, dessen Abtriebsglied zur Drehzahlsteuerung mit der Brems- bzw. Kupplungsscheibe eines mit der Armwelle der Nähmaschine in Antriebsverbindung stehenden Brems-Kupplungs-Gliedes wechselweise kuppelbar ist.

Zum Stillsetzen der Nähmaschine werden bei der vorbe­ kannten Anordnung die Ist-Drehzahlwerte fortlaufend gemessen, zu jedem Ist-Drehzahlwert wird der zum Anhalten erforderliche Bremswinkel errechnet, dieser wird mit dem auf die Soll-Anhaltestellung bezogenen Ist-Winkel verglichen und dieser Wert zusammen mit einer aus Drehzahl-Soll-Ist-Wert-Vergleich erhaltenen Größe einem Regler als Regelabweichung zugeführt. Der Regler bremst dann die Arbeitswelle der Nähmaschine durch fortlaufende Brems-Kupplungs-Betätigung geregelt ab.

Eine derartige Regelung ist sehr aufwendig und die fortwährende Umschaltung zwischen Antrieb und Abbremsung ist außerdem bei einer einfach aufgebauten Bremse, wie sie an einen Kommutatormotor anbaubar ist, nicht verwendbar.

Weitere vorteilhafte Lösungen des Verfahrens ergeben sich durch die Maßnahmen nach den Unteransprüchen. Durch die Lösung nach Anspruch 2 ist ein optimaler, auf die jeweilige Drehzahl der Nähmaschine abgestimmter Brems­ verlauf möglich. Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 3 bis 5 dienen zur Erzielung konstanter Bremsvoraus­ setzungen.

Die Lösung nach Anspruch 6 ergibt eine feinstufige Bremsregelung der Nähmaschine. Schließlich dient die Ausbildung der Konstantstromquelle nach Anspruch 7 zur Verbesserung des Bremsverhaltens des Motors.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Nähmaschine mit ihrem Antrieb zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Nähmaschine mit ihrem Antrieb;

Fig. 2 eine Schaltung zur Drehzahlsteuerung und zum Abbremsen des Motors;

Fig. 3 eine Schaltung der Bremssteuerung;

Fig. 4a, 4b Teile eines Flußprogrammes mit Einzelheiten der Verfahrensschritte;

Fig. 5 das Flußprogramm eines Bremskontroll-Unterprogrammes und

Fig. 6 ein Diagramm mit einer zur Drehzahl und zur Drehwinkelstellung ihrer Hauptwelle abgestimmten Bremskurve.

In Fig. 1 ist eine Nähmaschine 1 dargestellt, in der eine Hauptwelle 2 gelagert ist, die eine Nadel 3 antreibt. Auf der Hauptwelle 2 ist eine Riemenscheibe 4 befestigt, die über einen Zahnriemen 5 mit einer weiteren Riemenscheibe 6 eines Motors 7 verbunden ist, der unterhalb einer die Nähmaschine 1 tragenden Tischplatte 8 angeordnet ist. Der Motor 7 ist über Steuerleitungen mit einer Steuerschaltung 9 verbunden, die über eine Steuerleitung mit einem Anlasser 11 verbunden ist.

Auf der Hauptwelle 2 ist eine Impulsscheibe 12 befestigt, die eine Bahn mit einer Vielzahl von in gleichem Winkelabstand voneinander angeordneten Strichmarkierungen sowie eine weitere Bahn mit nur einer einzelnen Strichmarkierung aufweist. Jede Bahn arbeitet mit einem Impulsgeber 13 und 14 zusammen. Die Winkellage der Impulsscheibe 12 auf der Hauptwelle 2 ist dabei so justiert, daß die einzelne Strichmarkierung in dem mit ihr zusammenwirkenden Impulsgeber 13 dann einen Impuls auslöst, wenn die Hauptwelle 2 eine vorbestimmte Winkelstellung einnimmt.

Gemäß Fig. 2 weist die Steuerschaltung 9 zwei Gleichrichter 20 und 21 zum Anschluß an ein Wechselstromnetz auf. Der Gleichrichter 20 dient zur Stromversorgung des Motors 7, der ein als Gleichstrommotor geschalteter Kollektormotor ist, während der Gleichrichter 21 zur Stromversorgung der Steuerschaltung 9 dient.

Der Motor 7 ist über einen Schaltkontakt 22 a eines Relais 22 an den Pluspol des Gleichrichters 20 angeschlossen und liegt in Reihe mit einem Leistungstransistor 23 und einem Meßwiderstand 24 an Masse. Parallel zu dem Motor 7 ist eine Freilaufdiode 25 geschaltet, um beim Abschalten des Motors 7 Spannungsspitzen der Motorinduktivität kurzzuschließen und vom Leistungstransistor 23 fernzuhalten. Außerdem wird dabei die im Motor 7 gespeicherte Energie entladen.

Die Steuerschaltung 9 weist einen Mikrokomputer 26 auf, der den Antrieb des Motors 7 und gleichzeitig auch eine Reibungsbremse 27 steuert, die mit dem Motor 7 gekoppelt ist. Dazu ist die Reibungsbremse 27 über einen Bremstreiber 28 an Ausgänge A 1, A 2 und A 3 des Mikrocomputers 26 angeschlossen. Das Gate des Leistungstransistors 23 ist über einen Verstärker 29 und einen Widerstand 30 mit einem Ausgang A 4 des Mikrocomputers 26 verbunden.

Zwischen dem Widerstand 30 und dem Verstärker 29 ist der Emitter eines pnp-Transistors 31 angeschlossen, dessen Kollektor an die Basis eines npn-Transistors 32 und über eine Diode 33 an dem Ausgang A 4 des Mikrocomputers 26 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 32 ist über einen Kondensator 34 mit Masse und über einen Widerstand 35 mit der Verbindung zwischen dem Leistungstransistor 23 und dem Meßwiderstand 24 verbunden. Eine Parallelschaltung eines Widerstands 36 und eines Kondensators 37 liegt außerdem zwischen der Verbindung des Widerstands 30 und des Verstärkers 29 einerseits und dem Kollektor des Transistors 32 andererseits, dessen Emitter mit Masse verbunden ist.

Das Relais 22 ist über eine Steuerleitung mit einem Anschluß A 0 des Mikrocomputers 26 verbunden. An einen Eingang E 2 des Mikrocomputers 26 ist der Schleifer eines Potentiometers 38 angeschlossen, das als Spannungsteiler geschaltet ist. Das Potentiometer 38 ist dabei im Gehäuse des Anlassers 11 angeordnet und sein Schleifer wird von dem Bedienungshebel des Anlassers 11 bewegt.

Der Bremstreiber 28 (Fig. 3) weist einen Spannungsteiler 40 auf, der aus Widerständen 40 a, 40 b, 40 c, 40 d besteht. Über den Widerständen 40 b, 40 c, 40 d wird jeweils eine Referenzspannung unterschiedlicher Höhe abgegriffen und jeweils dem nicht invertierenden Eingang eines Komparators 41, 42, 43 zugeführt. Die invertierenden Eingänge der Komparatoren 41, 42, 43 sind miteinander verbunden und über einen Kondensator 44 an Masse gelegt. Die Ausgänge der Komparatoren 41, 42, 43 sind ebenfalls miteinander verbunden und über ein monostabiles Element 45 an die Eingänge E 2 von zwei NOR-Elementen 46, 47 angeschlossen. Diese sind Teil der eigentlichen Steuerschaltung für eine die Reibungsbremse 27 beeinflussende Magnetspule 48. Die Magnetspule liegt in der Brückendiagonale einer aus Schalttransistoren 49, 50, 51, 52 bestehenden Brückenanordnung. Die Schalttransistoren 49, 50, 51, 52 arbeiten dabei als Schalter zur Zu- und Abschaltung bzw. Umschaltung des Betriebsstromes für die Magnetspule 48. Die Kollektoren der Schalttransistoren 49 und 50 sind an eine Anschlußleitung für den Betriebsstrom U _B angeschlossen. Ihre Emitter, zwischen denen die Magnetspule 48 angeschlossen ist, sind mit den Kollektoren der beiden Schalttransistoren 51 und 52 verbunden, deren Emitter an einen Meßwiderstand 39 für den durch die Magnetspule 48 fließenden Strom angeschlossen ist. Der Meßwiderstand 39 steht mit Masse in Verbindung. Über ihm wird eine Spannung abgenommen und über einen Widerstand 53 der Verbindung zwischen dem Kondensator 44 und den invertierenden Eingänge der Komparatoren 41, 42, 43 zugeführt.

Der Eingang E 1 des Bremstreibers 28 ist über einen Schwellwertschalter 54 und zwei Nicht-Elemente 55, 56 mit der Basis des Schalttransistors 49 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Schwellwertschalter 54 und dem Nicht-Element 55 ist über ein Nicht-Element 57 mit der Basis des Schalttransistors 50 und mit dem Eingang E 1 des NOR-Elementes 46 verbunden, dessen Ausgang an die Basis des Schalttransistors 51 angeschlossen ist. Die Verbindung zwischen den beiden Nicht-Elementen 55 und 56 ist an den Eingang E 1 des NOR-Elementes 47 angeschlossen, dessen Ausgang mit der Basis des Schalttransistors 52 verbunden ist.

Die beiden Eingänge E 2 und E 3 des Bremstreibers 28 sind mit vier UND-Elementen 58, 59, 60, 61 verbunden. Von diesen sind beide Eingänge des UND-Elementes 58 und von den beiden Eingängen der UND-Elemente 59 und 60 jeweils ein anderes negiert. Die Ausgänge der drei UND-Elemente 58, 59, 60 sind auf je einen der drei Komparatoren 41, 42, 43 geschaltet, um jeweils nur einen einzigen dieser Komparatoren aktivieren zu können. Der Ausgang des vierten UND-Elementes 61 ist mit den Eingängen E 3 der beiden NOR-Elemente 46, 47 verbunden.

Parallel zu den Schalttransistoren 49, 50 ist je eine Freilaufdiode 62, 63 geschaltet. Zwischen den Emitteranschlüssen der beiden Schalttransistoren 51, 52 und Masse sind je eine Diode 64, 65 geschaltet.

Die Anordnung arbeitet wie folgt:
Beim Betätigen des Anlassers 11 (Fig. 1 und 2) wird Spannung über den Schleifer am Potentiometer 38 abgegriffen und dem Eingang E 2 des Mikrocomputers 26 zugeführt. Dieser schaltet über den Ausgang A 0 das Relais 22 um, wodurch der Stromkreis vom Gleichrichter 20 zum Motor 7 eingeschaltet wird.

Darauf werden vom Mikrocomputer 26 Strompaket-Steuerimpulse über den Ausgang A 4 an den Verstärker 29 geliefert, wobei die Steuerimpulse eine konstante Grundfrequenz aufweisen. Das Tastverhältnis der ausgegebenen Impulse ist der notwendigen Motorleistung proportional.

Jeder Steuerimpuls steuert den Leistungstransistor an, so daß Gleichstrom über den Motor 7, den Leistungstransistor 23 und den Meßwiderstand 24 nach Masse fließen kann. Der Motor 7 läuft an und treibt über den Zahnriemen 5 die Nähmaschine 1 an. Das Tastverhältnis der jeweils abgegebenen Steuerimpulse wird vom Mikrocomputer 26 entsprechend dem am Potentiometer 38 abgegriffenen Spannungswert (Drehzahl-Sollwert) und der am Eingang E 1 des Mikrocomputers 26 anliegenden Impulsfrequenz (Istwert-Drehzahl) des Impulsgebers 14 berechnet.

Beim Antrieb der Nähmaschine 1 erhält der Mikrocomputer 26 über den Impulsgeber 13 jeweils bei einer Umdrehung einen Taktimpuls, der eine vorbestimmte Winkelstellung der Hauptwelle 2 signalisiert und über den Impulsgeber 14 eine Vielzahl von Taktimpulsen, deren Zeitabstand zur Drehzahl-Istwert-Bestimmung dient. Er wird mit einem Drehzahl-Sollwert verglichen, der sich aus dem am Potentiometer 38 abgegriffenen Spannungswert errechnen läßt. Auf diese Weise ist die Nähgeschwindigkeit durch Betätigen des Anlassers 11 veränderbar und regelt sich dabei auf die durch die am Potentiometer 38 abgegriffene, der Istwert-Drehzahl entsprechende Spannung ein. Die Nähgeschwindigkeit wird durch den Vergleich dieses Spannungswertes mit einem aus der Zeitdauer zwischen zwei Impulsen am Eingang E 1 des Mikrocomputers 26 errechneten Wert geregelt.

Zum Abbremsen und Stillsetzen der Nähmaschine 1 in einer oder mehrerer vorbestimmten Stellungen werden vom Mikrocomputer 26 Schaltspannungen erzeugt, die über die Ausgänge A 1, A 2 und A 3 an den Bremstreiber 28 ausgegeben werden. Die Schaltspannungen können dabei niedriges L-Potential oder hohes H-Potential annehmen. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung des Bremstreibers 28 steuert damit die Anzugskraft der Magnetspule 48 und somit die Bremskraft der Reibungsbremse 27 sowie den Stromrichtungsverlauf in der Magnetspule 48.

Beim Antrieb des Motors 7 ist die Reibungsbremse 27 abgeschaltet. Dabei liegt an den Eingängen E 1, E 2 und E 3 des Bremstreibers 28 jeweils H-Potential an. Dies bedeutet, daß der Ausgang des NICHT-Elementes 57 L-Potential aufweist und der Schalttransistor 50 ausgeschaltet ist. Der Ausgang des NICHT-Elementes 55 weist L-Potential und der Ausgang des NICHT-Elementes 56 H-Potential auf. Der Schalttransistor 49 ist somit eingeschaltet. Am Eingang E 1 des NOR-Elementes 46 liegt H-Potential und am Eingang des NOR-Elementes 47 L-Potential.

Wenn an beiden Eingängen E 2 und E 3 des Bremstreibers 28 H-Potential anliegt, sind die Ausgänge der UND-Elemente 58, 59 und 60 auf L-Potential geschaltet und die daran angeschlossenen Komparatoren 41, 42 und 43 wirkungslos. Der Ausgang des UND-Elementes 61 weist dagegen H-Potential auf, so daß die beiden NOR-Elemente über ihre Eingänge E 3 so geschaltet sind, daß ihre Ausgänge L-Potential aufweisen und sie daher die beiden Leistungstransistoren 51 und 52 im ausgeschalteten Zustand halten.

Die Spannung zum Ansteuern der Magnetspule 48 übersteigt wesentlich deren Betriebsspannung. Damit wird ein sehr schnelles Erregen der Magnetspule 48 erzielt. Durch die Anordnung einer Mehrzahl von abgestuften Spannungsansteuerungen ist außerdem eine Leistungsanpassung der Reibungsbremse 27 an mehrere Drehzahlstufen der Nähmaschine 1 möglich.

Die Spannungssteuerung erfolgt über die drei Komparatoren 41, 42 und 43. Mit dem Komparator 41 ist eine Bremsung mit voller Kraft (Vollbremsung), mit dem Komparator 42 eine Bremsung mit halber Kraft (Halbbremsung) und mit dem Komparator 43 eine Bremsung mit einem Viertel der vollen Kraft (Viertelbremsung) steuerbar. Andere Abstufungen und Unterteilungen sind selbstverständlich auch möglich.

Eine Vollbremsung wird erreicht, indem der Mikrocomputer 26 an beide Eingänge E 2 und E 3 des Bremstreibers 28 L-Potential anlegt. Dadurch wird der Ausgang des UND-Elementes 61 sowie die Eingänge E 3 der NOR-Elemente 46 und 47 auf L-Potential umgeschaltet. Nachdem an den Eingängen E 2 der NOR-Elemente 46 und 47 L-Potential anliegt und außerdem an dem Eingang E 1 des NOR-Elementes 46 H-Potential und am anderen Eingang E 1 des NOR-Elementes 47 L-Potential, bleibt der Leistungstransistor 51 ausgeschaltet und der Leistungstransistor 52 wird eingeschaltet. Es fließt Strom von + U _B über den Leistungstransistor 49, die Magnetspule 48, den Leistungstransistor 52 und den Meßwiderstand 39 nach Masse. Die Bremse 27 wird aktiviert und bremst den Motor 7 ab.

Beim Anstieg des Betriebsstromes steigt auch der Spannungsabfall am Meßwiderstand 39. Die sich über diesem aufbauende Spannung wird über den Widerstand 53 an die invertierenden Eingänge der drei Komparatoren 41, 42 und 43 geleitet und schaltet, sobald sie die am nicht invertierenden Eingang des gerade aktivierten Komparators 41, 42 oder 43 anliegende Teilerspannung übersteigt, dessen Ausgang auf L-Potential. Der Ausgang des monostabilen Elementes 45 wird dadurch kurzzeitig auf H-Potential geschaltet, wodurch die Eingänge E 2 der beiden NOR-Elemente 46 und 47 H-Potential erhalten und das NOR-Element 47 den Leistungstransistor 52 abschaltet. Der Strom in der Magnetspule 48 fließt mit abnehmendem Wert über die Freilaufdiode 63 weiter. Nach Ablauf der Einschaltzeit des monostabilen Elementes 45 erhalten die Eingänge E 2 der NOR-Elemente 46 und 47 wieder L-Potential, wodurch der Leistungstransistor 52 wieder eingeschaltet wird und die Magnetspule 48 erneut erregt wird. Dieses Spiel wiederholt sich solange, bis eine andere Potentialschaltung an den Eingängen E 1, E 2 und E 3 des Bremstreibers 28 anliegt.

Durch eine Umschaltung der Schaltspannungen an den Eingängen E 2 und E 3 des Bremstreibers 28 kann eine andere Auswahl der Komparatoren 41, 42 oder 43 getroffen und damit die Bremskraft der Magnetspule 48 auf einen anderen Wert eingestellt werden. Durch Umschaltung der Schaltspannung an dem Eingang E 3 auf H-Potential und Beibehalten der Schaltspannung am Eingang E 2 auf L-Potential wird beispielsweise der Komparator 41 über das UND-Element 58 ab- und der Komparator 42 über das UND-Element 59 eingeschaltet. Infolge der geringeren Referenzspannung am nicht invertierenden Eingang des Komparators 42 erfolgt die jeweilige Abschaltung des Bremsstromes früher, so daß sich ein niedrigerer Strommittelwert einstellt.

Die Magnetspule 48 soll zur Erzielung einer Entmagnetisierung durch Umpolung mit Strom aus entgegengesetzten Richtungen beaufschlagbar sein. Damit wird die Herstellung einer gleichmäßigen Ausgangssituation erreicht. Die Stromumkehrung erfolgt über den Eingang E 1 des Bremstreibers 28. Bei Umschaltung von H- auf L-Potential wird über den Schwellwertschalter 54 der Eingang des NICHT-Elementes 55 auf L-, sein Ausgang auf H- und der Ausgang des NICHT-Elementes 56 auf L-Potential geschaltet. Dadurch wird der Eingang E 1 des NOR-Elementes 46 auf L-Potential, der Eingang E 1 des NOR-Elementes 47 auf H-Potential und der Ausgang des NICHT-Elementes 57 auf H-Potential geschaltet. Dies bedeutet, daß der Leistungstransistor 49 aus- und der Leistungstransistor 50 eingeschaltet wird. Der auf L-Potential gesetzte Eingang E 1 erlaubt dem NOR-Element 46 Einschaltung des Leistungstransistors 51, wenn auch beide übrigen Eingänge E 2 und E 3 auf L-Potential umschalten, während der auf H-Potential liegende Eingang E 1 des NOR-Elementes 47 ein Umschalten des zugehörigen Leistungstransistors 52 verhindert.

Durch Voll-, Halb- oder Viertel-Bremssteuerung durch entsprechende Schaltung der Eingänge E 2 und E 3 und mehrmaliges kurzzeitiges Umschalten des Einganges E 1 ist somit durch wechselseitige Umerregung der Magnetspule 48 mit abnehmendem Zeittakt eine fast vollständige Entmagnetisierung erreichbar. Damit ist die Voraussetzung gegeben, daß beim Einschalten der Magnetspule 48 zum Bremsvorgang deren Magnetisierungsablauf und somit auch die Wirkung des Bremseinsatzes von der gleichen Ausgangssituation ausgeht.

Der Betriebsstrom fließt nunmehr über den Leistungstransistor 50, die Magnetspule 48, den Leistungstransistor 51 und den Meßwiderstand 39 nach Masse. Die entsprechende Steuerung über einen der aktivierten Komparatoren 41, 42 oder 43 erfolgt dabei in obenbeschriebener Weise.

Sobald der Mikrocomputer 26 erkennt, daß der Anlasser 11 abgeschaltet ist, daß also an dem Eingang E 2 keine Spannung mehr anliegt, steuert er über die Ausgänge A 1, A 2 und A 3 den Bremstreiber 28 und schaltet über den Ausgang A 4 die Impulsausgabe an den Verstärker 29 ab.

Es läuft nunmehr ein Bremsprogramm ab, bei dem der Mikrocomputer 26 über die Ausgänge A 1, A 2 und A 3 einen von der jeweils aktuellen Drehzahl des Nähmaschinenantriebes abhängigen Bremsverlauf zum Anhalten der Nähmaschine 1 in einer vorbestimmten Anhalteposition der Hauptwelle 2 steuert. Zum Anhalten der Nähmaschine 1 in kürzester Zeit in einer bestimmten Winkelposition der Hauptwelle 2 muß eine außerordentlich schnelle, konstante und präzise Einwirkung der Reibungsbremse 27 auf den Motor 7 erfolgen. Zur Ausführung dieser Steueraufgabe wird die Bremsspule 48 in der vorbeschriebenen Weise über die drei Komparatoren 41, 42 und 43 mit drei unterschiedlichen Stromstufen angesteuert.

Die erste Stromstufe weist einen Bremsstrom I₁ auf, der dem Nennstrom entspricht und eine Vollbremsung bewirkt, die zweite Stromstufe weist einen Bremsstrom I₂ auf, der dem halben Nennstrom entspricht und den Motor 7 mit halber Kraft abbremst und die dritte Stromstufe weist einen Bremsstrom I₃ von einem Viertel des Nennstromes auf, der den Nähmaschinenantrieb mit einem Viertel der Kraft der ersten Stromstufe abbremst. Auf diese Weise wird mit recht einfachen Mitteln eine Lösung gefunden, mit der sich der Bremsverlauf so gestalten läßt, daß in kürzester Zeit ein exaktes Stillsetzen der Nähmaschine in einer vorbestimmten Position möglich ist.

Der Bremsverlauf ist von der Drehzahl der Nähmaschine 1 und der Drehstellung der Hauptwelle 2 abhängig. Dazu werden die von den Impulsgebern 13 und 14 an die Eingänge E 0 und E 1 abgegebenen Impulse fortlaufend vom Mikrocomputer 26 abgefragt, wobei aus den Impulsen an E 0 und E 1 die aktuelle Drehstellung der Hauptwelle 2 und aus der Zeitdauer zwischen zwei Impulsen an E 1 die aktuelle Drehzahl der Nähmaschine 1 errechnet wird.

Der Bremsablauf wird über ein Programm des Mikrocomputers 26 gesteuert. Bei jedem Taktimpuls durch den Impulsgeber 14 am Eingang E 1 des Mikrocomputers läuft das Bremsprogramm ab, d. h. bei jeder Umdrehung der Hauptwelle 2 werden eine Vielzahl von Bremskontrollen und Bremsanpassungen durchgeführt.

Das Programm ist in den Fig. 4a und 4b schematisch dargestellt. Zuerst wird in einem Vorbremsungsabschnitt die aktuelle Drehzahl der Nähmaschine 1 festgestellt und, sobald diese Drehzahl über 1.100 U/min beträgt, eine Voll- oder eine Halbbremsung durchgeführt.

Sobald die Drehzahl 1.100 U/min unterschreitet, wird die Reibungsbremse 27 in einem Unterprogramm "Bremse aus" gelöst und der Motor 7 auf eine Positionier-Solldrehzahl von beispielsweise 160 U/min geregelt. Nun wird in einem Unterprogramm "Bremskontrolle" (Fig. 5 und 6) geprüft, ob der aktuelle Drehwinkel der Hauptwelle 2 der Nähmaschine 1 innerhalb des Bereiches ist, in dem die geregelte Abbremsung zur Anhalteposition der Nähmaschine innerhalb einer Umdrehung ihrer Hauptwelle 2 möglich ist. Sobald diese Möglichkeit besteht, wird die Bremsung eingeleitet.

Im Unterprogramm "Bremskontrolle" wird das Bremsauslöseflag zurückgesetzt (FL 1 = 0). Es wird geprüft, ob die Bremse gerade eingeschaltet ist, ob die Positionier-Solldrehzahl von 160 U/min überschritten wird und ob die aktuelle Winkelstellung der Hauptwelle 2 außerhalb des günstigen Bremsendebereiches von 300° bis 340° vor der Stopposition von 360° der Winkelstellung der Hauptwelle 2 der Nähmaschine 1 ist. Wenn dies alles nicht zutrifft, wird das Flag zur Ausführung des Bremsendes gesetzt (FL 2 = 1). Im anderen Fall wird der optimale Drehzahlwert dww zur gerade kontrollierten Winkelstellung der Hauptwelle 2 ermittelt und geprüft, ob die aktuelle Drehzahl den ermittelten Drehzahlwert dww überschreitet (siehe Fig. 6). Wenn ja, wird das Bremsauslöseflag gesetzt (FL 1 = 1) und damit die Bremsausführung vorbereitet; sonst wird die Bremse gelöst und die Nähmaschine 1 auf die Positionier-Solldrehzahl geregelt. Das Unterprogramm ist damit beendet und der Programmablauf springt zum Hauptprogramm zurück. Die Drehzahlwerte dww ergeben dabei einen optimalen Verlauf für eine von den Drehzahlen der Nähmaschine 1 und den Drehwinkelstellungen ihrer Hauptwelle 2 abhängigen Bremskurve, um eine geregelte Abbremsung des Motors 7 bis zur nächsten Anhalteposition der Nähmaschine 1 durchführen zu können.

Im Hauptprogramm wird geprüft, ob die Nähmaschinengeschwindigkeit 300 U/min unterschreitet, in diesem Fall wird der erste und der zweite Bremsabschnitt übersprungen. Wenn die Nähgeschwindigkeit 800 U/min unterschreitet, wird nur der erste Bremsabschnitt übersprungen. Trifft beides nicht zu, wird im ersten Bremsabschnitt wieder das Unterprogramm "Bremskontrolle" abgearbeitet.

Im Hauptprogramm wird dann geprüft, ob die Bremsbedingung (FL 1 = 1) erfüllt ist. Ist dies der Fall, wird eine Vollbremsung in Abhängigkeit von dem Wert des Bremsauslöseflag solange durchgeführt, bis die Drehzahl der Nähmaschine 1 800 U/min unterschreitet (Abschnitt A in Fig. 6).

In einem zweiten Bremsabschnitt wird geprüft, ob die Drehzahl bereits 300 U/min unterschreitet, um diesen Bremsabschnitt überspringen zu können. Im anderen Falle wird geprüft, ob die Reibungsbremse 27 noch eingeschaltet ist, um dann einen Entmagnetisierungsvorgang der Bremsspule 48 einzuleiten.

Nach erneuter Durchführung des Unterprogrammes "Bremskontrolle" erfolgt - wenn FL 1 = 1 - eine Halbbremsung in Abhängigkeit des Wertes des Bremsauslöseflag durchgeführt bis die Drehzahl der Nähmaschine 300 U/min unterschreitet (Abschnitt B in Fig. 6).

In einem dritten Bremsabschnitt werden im Prinzip die im zweiten Bremsabschnitt abgearbeiteten Programmpunkte mit dem Unterschied wiederholt, daß die Bremsung als Viertelbremsung durchgeführt wird (Abschnitt C in Fig. 6). Dies wird solange wiederholt, bis die Bremsendebedingungen erreicht sind, d. h. das Bremsendeflag gesetzt ist (FL 2 = 1), wonach das Bremsende gesteuert wird, sobald beide Impulsgeber 13 und 14 angesprochen haben. Der Antrieb der Nähmaschine hat also die Positionsdrehzahl erreicht, die aktuelle Winkelposition der Hauptwelle 2 ist im Bereich der zur genauen Abbremsung vorgegebenen Winkelstellung. Die Reibungsbremse 27 wird mit voller Kraft eingeschaltet, nach dem Stillstand ein Entmagnetisierungsvorgang durchgeführt und das Bremsendeflag zurückgesetzt (FL 2 = 0). Die Nähmaschine 1 wird durch diese Maßnahme in kürzester Zeit exakt in der vorbestimmten Anhaltestellung angehalten.

Claims (7)

1. Verfahren zum definierten Stillsetzen einer Nähma­ schine mit einem bei deren normalen Betrieb im Anlasserbetrieb geschalteten Kommutatormotor, der zum Stillsetzen der Nähmaschine mit einer über eine Magnetspule elektromagnetisch erregbaren Reibungs­ bremse koppelbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale für die Stillsetzsteuerung:

• a) der Motor (7) wird, wenn seine Arbeitsgeschwin­ digkeit eine vorbestimmte obere Grenzdrehzahl überschreitet, in einem ersten Bremsvorgang auf diese obere Grenzdrehzahl abgebremst,
• b) einer Vielzahl von vorbestimmten Positionen der Hauptwelle (2) der Nähmaschine (1) ist jeweils ein Drehzahlwert (dww) einer Bremskurve zugeordnet,
• c) unterhalb der oberen Grenzdrehzahl wird bei jeder vorbestimmten Position der Hauptwelle (2) die aktuelle Drehzahl der Nähmaschine (1) mit dem dem aktuellen Drehwinkel der Hauptwelle (2) zugeordneten Drehzahlwert (dww) verglichen,
  • c1) bei Überschreitung des zugeordneten Drehzahlwertes (dww) wird die Magnetspule (48) der Reibungsbremse (27) eingeschaltet,
  • c2) bei Unterschreitung des zugeordneten Drehzahlwertes (dww) wird die Magnetspule (48) abgeschaltet und die Nähmaschine (1) durch Antrieb des Motors (7) mit einer vorbestimmten unteren Grenzdrehzahl auf dieser unteren Grenzdrehzahl angetrieben,
• d) bei Erreichen der Stopposition der Nähmaschine (1) erfolgt eine endgültige Abbremsung des Motors (7).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Bremsspule (48) der Reibungsbremse (27) über eine Konstantstromquelle (Bremstreiber 28) erfolgt und verschiedenen Drehzahlbereichen der Nähmaschine (1) unterschiedliche Nennstromwerte für den Bremsstrom zugeordnet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsspule (48) der Reibungsbremse (27) vor dem Umschalten des Bremsstromes auf einen anderen Nennstromwert weitgehend entmagnetisiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsspule (48) zur Entmagnetisierung mit einer Mehrzahl von jeweils entgegengerichteten Stromimpulsen mit jeweils vermindertem Strom beaufschlagt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Impulsdauer der aufeinanderfolgenden Stromimpulse stetig vermindert.

6. Nähmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Motorregelung, bei welcher der Drehzahl-Sollwert über einen Anlasser und der Drehzahl-Istwert über einen mit der Hauptwelle der Nähmaschine zusammenwirkenden Impulsgeber ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (14) während einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Drehwinkel-Stellungen der Hauptwelle (2) der Nähmaschine (1) die Bremssteuerung jedesmal dann auslöst, wenn der Drehzahl-Istwert höher ist, als der Drehzahl-Sollwert.

7. Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (Bremstreiber 28) zur Erzeugung des Bremsstromes verschiedene Konstantstrom-Stufen aufweist.