DE4020892C2 - Positionsdetektor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Positionsdetektor,
vorzugsweise für eine Nähmaschine.
Aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr.
45081/1986 ist ein zur Erfassung der Position der Nähnadel
einer Nähmaschine bestimmter Positionsdetektor bekannt,
der im folgenden anhand von Fig. 9 bis 13 der Zeichnungen
näher beschrieben wird.
In Fig. 9 bis 13 sind ein Nähmaschinenrahmen 1 und eine
Welle 2 zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen der nicht
dargestellten Nähnadel dargestellt. Die Welle 2 ist
mittels eines Lagers 1a im Nähmaschinenrahmen 1 drehbar
gelagert. Auf der Welle 2 ist eine Riemenscheibe 3
befestigt, über welche zum Antrieb der Welle 2 ein
endloser Riemen 12 geführt ist, der von einem nicht
dargestellten Elektromotor angetrieben wird. Weiter sind
eine Platte 4 zur Erfassung der unteren Nadelposition und
eine Platte 5 zur Erfassung der oberen Nadelposition
gezeigt. Diese Platten 4 und 5 sind koaxial zur Welle 2 in
bezug auf den Nähmaschinenrahmen 1 auf der Seite der
Riemenscheibe 3 so angeordnet, daß die Platte 4 zur
Erfassung der unteren Nadelposition die Platte 5 zur
Erfassung der oberen Nadelposition umgibt. Die Platte 5
zur Erfassung der oberen Nadelposition ist an der
Riemenscheibe 3 mittels Schrauben befestigt, die in
bogenförmigen Langlöchern 3a koaxial zur Welle 3
angeordnet sind. Deshalb kann
mittels der Langlöcher 3a der Riemenscheibe 3 kann die
Winkellage der Platte 5 eingestellt werden, indem man sie von
der Außenseite der Riemenscheibe 3 dreht. Die Platte 4 zur
Erfassung der unteren Lage der Nadel ist zwischen dem äußeren
Umfang der Platte 5 zur Erfassung der oberen Lage der Nadel
und der Riemenscheibe 3 angeordnet. Die Platte 4 hat einen
Vorsprung 4d, der mit einer Aussparung 3b der Riemenscheibe 3
in Eingriff tritt, so daß die Platte 4 gegenüber der Riemenscheibe 3 nicht drehbar ist.
Die Platte 4 zur Erfassung der unteren Lage der Nadel hat eine
durchgehende Bohrung 4b zur Erfassung der unteren Nadellage
und durchgehende Bohrungen 4c zur Erfassung der
Drehgeschwindigkeit. Die restliche Fläche der Platte 4 ist
eine spiegelähnliche, reflektierende Fläche 4a. Wie in Fig. 13
dargestellt, ist in der Zone der Riemenscheibe 3, die den
durchgehenden Bohrungen 4b und 4c gegenüberliegt, eine Nut 3c
ausgebildet, deren Boden in bezug auf die reflektierende Fläche
4a geneigt ist, und die schwarzgefärbt ist. Somit findet an den
Stellen der durchgehenden Bohrungen 4b und 4c keine wesentliche Lichtreflexion statt.
In Fig. 12 ist mit dem Bezugszeichen 6a ein Fühler zur
Erfassung der oberen Nadellage bezeichnet, der einer
durchgehenden Bohrung 5b gegenüberliegt. Weiter ist ein Fühler
6b zur Erfassung der unteren Nadellage einer durchgehenden
Bohrung 4b zur Erfassung der unteren Nadellage gegenüber
angeordnet. Ein Drehgeschwindigkeitsfühler 6c ist den
durchgehenden Bohrungen 5c zur Erfassung der
Drehgeschwindigkeit gegenüberliegend angeordnet. Diese Fühler
weisen jeweils lichtaussendende Elemente und lichtempfangende
Elemente auf, die so angeordnet sind, daß die lichtempfangenden
Elemente das Licht empfangen, das von den lichtaussendenden
Elementen ausgesendet und reflektiert wird. Hierdurch werden
die reflektierenden Flächen 4a und 5a und die
nichtreflektierenden, durchgehenden Bohrungen 4b, 4c und 5b in Form von
Ausgangslagerfassungssignalen erfaßt.
Die Fühler 6a, 6b und 6c sind auf einer gedruckten Schaltung 9
befestigt und mit einer Fühlerabdeckung 7, mit Ausnahme der
lichtaussendenden und lichtempfangenden Flächen, abgedeckt.
Die Fühlerabdeckung 7 ist am Lager 1a mittels Schrauben 11
durch eine Abdeckungshalterung 8 befestigt.
Der bekannte Positionsfühler zur Erfassung der Lage der Nadel
weist folgende Nachteile auf: Um die Platte zur Erfassung der
oberen Nadellage einzustellen, ist es erforderlich, die
Schrauben 10 zu lösen, d. h. die Einstellung der Platte zur
Erfassung der oberen Nadellage ist mühsam. Da die Platte zur
Erfassung der unteren Nadellage fest an der Platte zur
Erfassung der oberen Nadellage befestigt ist,
ist es unmöglich, die Platte zur Erfassung der unteren
Nadellage individuell einzustellen.
Die nichtreflektierenden Flächen sind durchgehende Bohrungen.
Es ist daher erforderlich, eine Nut im Teil der Riemenscheibe
auszubilden, der den durchgehenden Bohrungen gegenüberliegt,
wobei der Boden in bezug auf die reflektierende Fläche geneigt
und schwarzgefärbt ist. Somit ist der bekannte Positionsfühler
zur Erfassung der Nadellage aufwendig herzustellen und dadurch
teuer.
Aus der Druckschrift DE 76 05 936 U1 ist ein
Impuls-Positionsgeber für Nähmaschinen bekannt, bei
welchem mehrere scheibenförmige Ringelemente koaxial zu
einer Welle angeordnet sind, wobei zwischen den
Ringelementen eine gegenüber der Welle nicht drehbare
Gleitplatte in Form eines Sicherungsringes vorgesehen ist.
Zum Andrücken der Ringelemente gegen eine Außenschulter
eines Rotors ist ein Federring vorgesehen, so daß sie mit
der Welle drehbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Positionsdetektor der im Zusammenhang mit Fig. 9 bis 13
beschriebenen Art zu schaffen, der einfach herstellbar und
justierbar ist und eine hohe Erfassungsgenauigkeit
ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Ein für die Verwendung in einer Nähmaschine vorgesehenes
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
von Fig. 1 bis 8 der Zeichnungen näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Positionsdetektor in
schematischer Darstellung im Schnitt,
Fig. 2 eine Positionsdetektoreinheit des Gegenstandes
von Fig. 1 in der Draufsicht,
Fig. 3 ein Ringelement des Gegenstandes von Fig. 1 zur
Erfassung der unteren Position der Nähnadel einer
Nähmaschine in der Draufsicht,
Fig. 4 ein weiteres Ringelement des Gegenstandes von
Fig. 1 zur Erfassung der oberen Position der
Nähnadel einer Nähmaschine in der Draufsicht,
Fig. 5 eine Gleitplatte des Gegenstandes von Fig. 1 in
der Draufsicht,
Fig. 6 die Außenseite einer Riemenscheibe des
Gegenstandes von Fig. 1 in der Draufsicht,
Fig. 7 die Innenseite der Riemenscheibe des Gegenstandes
von Fig. 1 in der Draufsicht,
Fig. 8 ein Werkzeug zum Einstellen des
Positionsdetektors nach Fig. 1 in Seitenansicht,
Fig. 9 einen herkömmlichen Positionsdetektor in
schematischer Darstellung im Schnitt,
Fig. 10 eine Riemenscheibe des Gegenstandes von Fig. 9 in
der Ansicht,
Fig. 11 Fühlerplatten des Gegenstandes von Fig. 9 zur
Erfassung der oberen und unteren Position der
Nähnadel einer Nähmaschine in der Ansicht,
Fig. 12 eine Fühlerabdeckung des Gegenstandes von Fig. 9
in der Ansicht und
Fig. 13 Teile der Riemenscheibe des Gegenstandes von
Fig. 9 mit einer darin ausgebildeten Nut.
Der in Fig. 1 dargestellte Positionsdetektor befindet sich
an einem Nähmaschinenrahmen 1. In einem Lager 1a dieses
Rahmens ist eine Welle 2 zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen
einer nicht dargestellten Nähnadel der Nähmaschine drehbar
gelagert. Auf der Welle 2 ist eine Riemenscheibe 3
befestigt, die zusammen mit der Welle 2 durch einen nicht
dargestellten Antriebsmotor über einen ebenfalls nicht
dargestellten Endlos-Riemen drehbar ist. Weiter sind
scheibenförmige Ringelemente 4 und 5 zur Erfassung der
unteren bzw. oberen Totpunktlage der Nähnadel vorgesehen
und auf der zum Riemenscheibe gerichteten Seite des
Nähmaschinenrahmens 1 so angeordnet, daß das Ringelement 5
zwischen dem Ringelement 4 und der Riemenscheibe 3 liegt,
wobei beide Ringelemente 4 und 5 relativ zur Riemenscheibe
3 drehbar sind. Zwischen den beiden Ringelementen 4 und 5
ist eine Gleitplatte 20 vorgesehen, die eine Zunge 20a
aufweist, die mit einer Aussparung 3e der Riemenscheibe 3
in Eingriff steht, so daß sie in bezug auf die
Riemenscheibe 3 nicht drehbar ist.
Weiter zeigt Fig. 1 eine Andruckfeder 21, die geeignet
ist, die Ringelemente 4 und 5 und die dazwischenliegende
Gleitplatte 20 so gegen die Riemenscheibe 3 zu drücken,
daß sie beim Anlaufen und Anhalten der Welle 2 gegenüber
der Riemenscheibe 3 nicht verdreht werden. Eine Endplatte
22 dient zur Halterung der Ringelemente 4 und 5, der
Gleitplatte 20 und der Andruckfeder 21. Schließlich zeigt
Fig. 1 auch einen C-Ring zur Lagerung der Teile 4, 5, 20
und 22 an der Riemenscheibe 3.
Ferner umfaßt der Positionsdetektor nach Fig. 1 eine
Positionsdetektoreinheit 60, die am Nähmaschinenrahmen 1
befestigt ist und eine lichtaussendende und
lichtempfangende Einrichtung aufweist. Hiervon dient eine
Diode 24 zum Aussenden von Licht, wenn eine nicht
dargestellte Steuerplatte zur Steuerung des Antriebsmotors
mit einer Stromquelle verbunden ist. Die Diode 24 ist an
einem Vorsprung 26 der Detektoreinheit 60 so befestigt,
daß sie eine Bedienungsperson leicht beobachten kann.
Zur Befestigung der Detektoreinheit 60 am
Nähmaschinenrahmen 1 dient eine Befestigungsnase 7, die am
Nähmaschinenrahmen 1 mittels einer Schraube 11 (Fig. 7)
befestigt ist.
In Fig. 2 ist die Detektoreinheit 60 im einzelnen dargestellt.
Die Befestigungsnase 7 weist ein durchgehendes Langloch 7a auf,
in das die Schraube 11 eingesetzt ist, so daß die
Detektoreinheit 60 in ihrer Winkellage durch Drehen
eingestellt werden kann, wenn sie am Nähmaschinenrahmen 1
montiert wird. Die Nase 7 hat eine Winkelskala 7b, um die
Winkellage der Detektoreinheit 60 abzulesen. Die
Detektoreinheit 60 umfaßt weiter einen Fühler 6a zur Erfassung
der unteren Nadellage, einen Fühler 6b zur Erfassung der oberen
Nadellage und einen Fühler 6c zur Erfassung der
Drehgeschwindigkeit. Diese Fühler 6a, 6b und 6c weisen jeweils
lichtaussendende Einrichtungen und lichtempfangende
Einrichtungen auf und sind an lichtreflektierenden
Flächen stufenweise angeordnet, daß sie untereinander einen gleichen
Abstand zwischen einer lichtaussendenden Lage und einer
lichtempfangenden Lage aufweisen.
Das Ringelement 4 zur Erfassung der unteren Nadellage ist in Fig. 3
dargestellt, gesehen von der Nähmaschinenrahmenseite. Das Ring
element 4 zur Erfassung der unteren Nadellage umfaßt eine
Lagererfassungszone, nämlich eine reflektierende Fläche 4b zur
Erfassung der unteren Nadellage, die an der Rückseite einer
transparenten Kunststoffplatte durch Aluminium-Chrombeschichtung
ausgebildet ist. Weiter weist es eine nichtreflektierende
Fläche 4a auf, die geschwärzt ist. Einstellöffnungen 4f sind
vorgesehen, um die Winkelposition des Ringelementes 4 zur Erfassung
der unteren Nadellage durch die Riemenscheibe 3 von außen
einzustellen.
Das Ringelement 5 zur Erfassung der oberen Nadellage ist in
Fig. 4 dargestellt, gesehen von der Nähmaschinenrahmenseite. Das
Ringelement 5 zur Erfassung der oberen Nadellage weist eine
Lageerfassungszone, nämlich eine reflektierende Fläche 5b zur
Erfassung der oberen Nadellage entsprechend der der unteren
Nadellage, auf, wobei die reflektierende Fläche 5b auf der
Rückseite einer Plastikplatte durch Aluminim-Chrombeschichtung
ausgebildet ist. Weiter ist eine nichtreflektierende Fläche 5a,
die beispielsweise durch Schwärzen ausgebildet ist, vorgesehen.
Zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit ist eine reflektierende
Fläche 5c vorgesehen. Weiter sind Einstellöffnungen 5f zur
Einstellung der Winkellage des Ringelementes zur Erfassung der
oberen Nadellage durch die Riemenscheibe 3 von außen vorgesehen.
Weiter sind entsprechend den Einstellöffnungen 4f
Freigabeöffnungen 5e vorgesehen, so daß die Winkellage des Ring
elemente 4 zur Erfassung der unteren Nadellage durch die
Riemenscheibe von außen eingestellt werden kann.
In Fig. 5 ist die Gleitplatte 20, gesehen von der
Nähmaschinenrahmenseite, dargestellt. Die Riemenscheibe 3 ist in
Fig. 6 gezeigt, ebenfalls gesehen von der
Nähmaschinenrahmenseite. Die Gleitplatte 20 hat Zungen 20a,
die mit Aussparungen 3e der Riemenscheibe in Eingriff treten,
so daß die Gleitplatte 20 sich in bezug auf die
Riemenscheibe 3 nicht drehen kann.
Fig. 7 zeigt die Riemenscheibe 3, gesehen von außen. Man sieht
Schrauben 34 zum Befestigen der Riemenscheibe 3 auf der Welle
2, durchgehende Löcher 3a in der Riemenscheibe, die den
Einstellöffnungen 4f des Ringelements 4 zur Erfassung der unteren
Nadellage gegenüberliegen, durchgehende Löcher 3d in der
Riemenscheibe 3, die den Einstellöffnungen 5f des Ringelementes 5 zur
Erfassung der oberen Nadellage gegenüberliegen, und
Winkelskalen 3f, die in der Nähe der durchgehenden Löcher 3a
und 3d der Riemenscheibe aufgebracht sind. Die Zeichen 3g
(UP und DOWN) in der Nähe der Winkelskalen 3f markieren
die Einstellung der oberen Nadelstellung und
der unteren Nadelstellung.
Der erfindungsgemäße Positionsdetektor ist wie oben beschrieben
aufgebaut. Somit können die Winkellagen der Ringelemente 5
für die obere Nadelstellung und des Ringelements 4 für die untere
Nadelstellung ohne Lösen der Schrauben eingestellt werden,
d. h., die Winkellagen der Elemente 4 und 5 können eingestellt
werden, indem man sie mit Stangen oder Stiften dreht, die in
die Einstellöffnungen 5f und 4f durch die durchgehenden
Bohrungen 3a und 3d der Riemenscheibe 3 von außen eingesetzt
werden. Hierbei sind die Ringelemente 4 und 5 voneinander
frei, da die Gleitplatte 20 zwischen den Ringelementen 4 und 5
so vorgesehen ist, daß sie sich nicht in bezug auf die
Riemenscheibe 3 dreht, d. h. die Einstellung der Winkelstellung
eines der Ringelemente 4 und 5 beeinflußt nicht das andere
Ringelement und umgekehrt. Die Winkellage kann noch leichter
mit einem Einstellwerkzeug 25 mit Vorsprüngen 25a
eingestellt werden, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. D. h.,
die Winkellage der Ringelemente 4 und 5 kann einfach
eingestellt werden, indem sie mit den Vorsprüngen 25a
eingestellt wird, die in die Einstellöffnungen 4f und 5f
eingesetzt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Zeichen
(UP und DOWN) längs der Winkelskalen 3f zur Anzeige der
Einstellung der oberen Nadelstellung und der Einstellung der
unteren Nadelstellung angeordnet. Die Winkelskalen können aus
dem gleichen Grund in unterschiedlichen Farben aufgedruckt
sein.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Anlage der
Ringelemente 4 und 5 an die Gleitplatte 20 vorzugsweise mittels der
Vorspannfeder 21, der Endplatte 22 und des C-Ringes 23 erreicht.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Erfindung
für die Verwendung bei einem Positionsdetektor für die Nadel
einer Nähmaschine beschrieben. Die Erfindung ist jedoch
generall dafür geeignet, die Position zwischen einem
Lager und einem Rotor zu erfassen.
Weiter sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform die
reflektierenden Flächen der Ringelemente 4 und 5 durch
Beschichten der Rückseiten von transparenten Kunststoffplatten
mit Aluminium-Chrom oder ähnlichem ausgebildet. Die Ringelemente
können jedoch ebenfalls aus lichtreflektierendem
Material ausgebildet sein, so daß sie reflektierende Flächen
aufweisen. In diesem Fall werden die nichtreflektierenden
Flächen durch Einfärben der reflektierenden Flächen ausgebildet.
Verglichen mit dem bekannten üblichen Positionsfühler hat der
erfindungsgemäße Positionsfühler folgende Vorteile:
- (1) Da die Ringelemente 4 und 5 mittels einer Feder usw. gegen den Rotor anliegen, ist es nicht notwendig, Schrauben zu verwenden, um die Ringelemente mit dem Rotor zu verbinden.
- (2) Da die Gleitplatte 20 zwischen den zwei Ringelementen 4 und 5 vorgesehen ist, beeinflußt die Drehung eines der Ringelemente nicht das andere Ringelement und umgekehrt.
- (3) Die Freigabeöffnungen sind in dem Ringelement auf der Rotorseite ausgebildet, so daß das Ringelement auf der Lagerseite mit Stiften oder einer Stange gedreht werden kann, die durch die Freigabeöffnungen eingesetzt werden. Somit können mehrere Ringelemente einzeln in der Winkellage eingestellt werden.
- (4) Die Lage der Erfassungszone wird auf jedem Ringelement durch Einschwärzen ausgebildet. Hierdurch ist keine Nut erforderlich, die in dem Fall erforderlich ist, in dem die Lageerfassungszone, wie bei dem bekannten Positionsfühler, aus einer durchgehenden Bohrung besteht.
Claims (9)
1. Positionsdetektor, umfassend
- (a) eine Welle (2),
- (b) ein Lager (1) zur drehbaren Lagerung der Welle (2),
- (c) einen an der Welle (2) befestigten Rotor (3), der Langlöcher (3a, 3d) für ein Einstellwerkzeug (25) aufweist,
- (d) zwei Ringelemente (4, 5), die zwischen dem Lager
(1) und dem Rotor (3) koaxial zur Welle (2)
angeordnet sind, wobei
- - das eine (5) der Ringelemente auf der Rotorseite einen größeren Durchmesser aufweist als das andere (4) der Ringelemente auf der Lagerseite,
- - die Ringelemente (4, 5) jeweils mindestens eine Einstellöffnung (4f, 5f) aufweisen, die entsprechenden Langlöchern (3a, 3d) des Rotors (3) gegenüberliegen und die Länge der Langlöcher (3a, 3d) den Einstellbereich für die Ringelemente (4, 5) festlegen,
- - das eine Ringelement (5) mindestens ein Langloch (5e) aufweist, das einem Langloch (3a) des Rotors gegenüberliegt und durch welches das Einstellwerkzeug (25) in die zumindest eine Einstellöffnung (4f) des anderen Ringelementes (4) eingreift, und
- - die Ringelemente (4, 5) jeweils einen kreisförmigen Abschnitt aufweisen, auf dem Positionsmarkierungen (4b, 5b) angebracht sind und der am jeweiligen Ringelement auf der vom Rotor (3) abgewandten Seite angeordnet ist,
- (e) eine zwischen den Ringelementen (4, 5) angeordnete Gleitplatte (20) mit einem Eingriffsteil (20a) zum Eingriff (3e) in den Rotor (3),
- (f) eine Andruckeinrichtung (21) zum Andrücken der
Ringelemente (4, 5) gegen den Rotor (3) so, daß
diese mit dem Rotor (3) drehbar sind,
- - wobei die Ringelemente (4, 5) relativ zum Rotor (3) aufgrund einer durch die Langlöcher (3a, 3d) des Rotors (3) hindurchwirkenden Kraft drehbar sind, und
- (g) eine am Lager (1) fest angeordnete, den kreisförmigen, mit den Positionsmarkierungen (4b, 5b) versehenen Abschnitten der Ringelemente (4, 5) zugeordnete Positionsdetektoreinheit (60) zum Erfassen ihrer jeweiligen Position.
2. Positionsdetektor nach Anspruch 1, worin die
Positionsmarkierungen (4b, 5b) durch reflektierende
Flächen der Ringelemente (4, 5) gebildet sind.
3. Positionsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, worin die
die Ringelemente (4, 5) nicht-reflektierende
Flächenabschnitte (4a, 5a) aufweisen.
4. Positionsdetektor nach Anspruch 3, worin die
nicht-reflektierenden Flächenabschnitte (4a, 5a) durch
Einfärben gebildet sind.
5. Positionsdetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, worin die Positionsdetektoreinheit (60)
Fühler (6a, 6b, 6c) aufweist, die lichtaussendende und
lichtempfangende Einrichtungen besitzen.
6. Positionsdetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, worin die Gleitplatte (20) am Rotor (3)
befestigt ist.
7. Positionsdetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, worin die Gleitplatte (20) ringförmig ist
und einen Außendurchmesser aufweist, der gleich oder
kleiner ist als der Außendurchmesser der
Andruckeinrichtung (21).
8. Positionsdetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, worin der Rotor (3) als Riemenscheibe zum
Antrieb der Nähnadel einer Nähmaschine ausgebildet ist.
9. Positionsdetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, worin die Ringelemente (4, 5) zur Er
fassung der oberen und unteren Totpunktlage der
Nähnadel einer Nähmaschine bestimmt sind.
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