DE4020892C2 - Positionsdetektor - Google Patents

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.