DE4200525A1 - Steuervorrichtung fuer den antriebsmotor einer naehmaschine - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung für den Antriebsmotor einer Nähmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Steuerung des Antriebsmotors und damit der Stichzahl pro Minute einer Nähmaschine werden Fußregler oder -schalter mit einer Trittplatte verwendet.

Aus der Schweizer Patentschrift 6 59 054 ist ein solcher Fußregler mit einem Regelwiderstand bekannt, mit welchem mit zunehmendem Verschwenken der Trittlatte die Drehzahl des Antriebsmotors erhöht werden kann. Im weiteren läßt sich durch Schwenken der Trittlatte in entgegengesetzter Drehrichtung ein Regelsignal erzeugen, welches z. B. die Nadel beim Anhalten der Maschine in ihrer oberen Endstellung oder in ihrer unteren Endstellung stoppt.

Steuervorrichtungen der genannten Gattung haben den Nachteil, daß im Fußregler ein elektrischer Stromkreis erforderlich ist, welcher abgese­ hen von sicherheitstechnischen Maßnahmen (Materialwahl, Isolation, etc.) einen relativ hohen Funkenstöraufwand erfordert.

Aus der US-PS 43 10 788 ist weiter eine Geschwindigkeitssteuereinrich­ tung für Nähmaschinen bekannt, bei welcher eine Mehrzahl von Lichtlei­ tern, z. B. vier, von der Nähmaschine zum Fußregler und zurück zur Näh­ maschine geführt sind. In der Nähmaschine ist jedem Lichtleiter eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger zugeordnet. Im Fußregler ist eine verschiebbare Unterbrecherplatte eingesetzt, welche durch die Trittlatte zwischen die sich gegenüberliegenden Enden der im Fußregler unterbro­ chenen, von der Lichtquelle in der Nähmaschine in den Fußschalter geführten Lichtleiter und den Enden der vom Fußschalter zur Nähmaschine zurückgeführten Lichtleiter einschiebbar ist und dabei keines, eines oder mehrere der Lichtstrahlbündel unterbricht. Es ist damit möglich, mit der beim Lichtempfänger eintreffenden Lichtmenge durch entsprechende Umwandlung der Lichtmenge in ein elektrisches Signal die Geschwindigkeit des Antriebsmotors stufenweise zu steuern.

Für eine stufenlose und folglich ruckfreie Steuerung der Maschinendreh­ zahl müßten eine sehr große Anzahl von Lichtleitern in den Fußschalter und von dort zurückgeführt werden und zudem die dreieckige Unterbre­ cherplatte in sehr engen Toleranzen präzise geführt sein. Bei den bekanntlich großen Herstellungstoleranzen der Lichtsender und -empfän­ ger können diese Voraussetzungen nur bedingt erfüllt werden. Außerdem ist es nicht möglich, mit der bekannten Lichtleiter- Steuervorrichtung zusätzliche Maschinenfunktionen, beispielsweise die Nadelstellung oben/unten auszulösen.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Steuervorrichtung für den Antriebsmotor einer Nähmaschine mit einem Lichtwellenleiter derart auszubilden, daß eine stufenlose lineare oder progressive Drehzahlsteuerung möglich ist und zudem durch den Fußregler weitere Steuersignale über denselben Lichtleiter an die Maschine geschickt werden können.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung benötigt nur einen einzigen Lichtwellenleiter, welcher von der Lichtquelle in der Nähmaschine zum Fußregler und von diesem zurück zur Maschine führt. Im Fußregler ist der Lichtwellenleiter unterbrochen, und es wird zwischen den in geringem Abstand einander gegenüberliegenden Leiterenden ein Lichtfilterelement verschiebbar angeordnet, das durch die Trittplatte des Fußreglers quer zu den durch den Lichtleiter fließenden Lichtstrahlen verschiebbar ist. Die abnehmende Lichtdurchlässigkeit des Lichtfilterelementes bezüglich seiner Längenausdehnung bewirkt eine Abschirmung eines Teiles der von der Lichtquelle ankommenden Lichtstrahlen. Je nach der momentanen Lage des Lichtfilterelementes empfängt der Lichtempfänger in der Maschine eine geringere oder eine größere Lichtmenge, welche nach Umwandlung in einen elektrischen Strom zur Drehzahlsteuerung der Maschine dient.

Durch Anbringen von quer zur Verschieberichtung liegenden Codierstreifen auf dem Lichtfilterelement, beispielsweise in Gestalt von völlig licht­ undurchlässigen Bereichen, können zudem von der Elektronik der Maschine verarbeitbare und identifizierbare Signale erzeugt werden, wenn das Lichtfilterelement in entgegengesetzter Richtung betätigt wird.

Anhand illustrierter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen bekannten Fußregler,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fußregler in neutraler Stellung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Fußregler in Fig. 2 mit voll­ ständig verschwenkter Trittplatte,

Fig. 4 den Fußregler mit in entgegengesetzter Richtung verschwenkter Trittplatte zur Auslösung von Spezialfunktionen,

Fig. 5 ein Lichtfilterelement gemäß Fig. 2, 3 und 4,

Fig. 6 einen Teilquerschnitt durch den Fußregler längs Linien VI-VI in Fig. 2,

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Fußregler in einer weiteren Ausführung,

Fig. 8 das Lichtfilterelement aus Fig. 7,

Fig. 9 einen Teilquerschnitt durch den Fußregler längs Linien IX-IX in Fig. 7,

Fig. 10 ein Diagramm des Drehzählverlaufes bei linear zunehmender Fil­ terstärke des Lichtfilterelementes,

Fig. 11 ein Diagramm des Drehzahlverlaufes bei progressiv zunehmender Filterstärke des Lichtfilterelementes und

Fig. 12 ein Blockschema der Steuervorrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau des bekannten Fußreglers 1 darge­ stellt. Durch die vier Lichtleiter 3 wird Licht von vier Lichtquellen, z. B. Dioden, in einer Nähmaschine (nicht dargestellt) zu den Enden 5 der Lichtleiter 3 geführt. Gegenüber den Enden 5 liegen die Enden der vier Lichtleiter 9, welche das Licht zurück zu den nicht dargestellten Licht­ empfängern in der Nähmaschine führen. Eine dreieckige Unterbrecherplatte 11 ist in nicht dargestellter Weise mit der Trittplatte 13 des Fußreglers 1 verbunden und durch Schwenken der Trittplatte 13 in Richtung der Pfeile A verschiebbar. Bei nichtbetätigter Trittplatte 13 ist der Durch­ tritt des in den Lichtleitern 3 zugeführten Lichtes zu den vier das Licht abführenden Leitern 9 vollständig und ungehindert gewährleistet. Bei Betätigung der Trittplatte 13 wird stufenweise der Übertritt des Lichtes aus den Licht zuführenden Lichtleitern und zu den Licht abfüh­ renden Lichtleiter 9 unterbrochen, bis schlußendlich der gesamte Lichtfluß vollständig gestoppt ist.

Die Trittplatte 13 ist am rechtseitig liegenden Rand des Gehäuses des Fußreglers 1 schwenkbar angelenkt, so daß eine Verschwenkung nur in einer Richtung möglich ist.

Der erfindungsgemäße Fußregler 1 besitzt demgegenüber eine Trittplatte 13, deren Schwenkachse 15 annähernd im Zentrum des Gehäuses 17 des Fußreglers 1 gelagert ist. Die Trittplatte 13 befindet sich in Fig. 2 in neutraler Stellung. Sie kann im Gegenuhrzeigersinn um den Betrag z zurückverschwenkt und im Uhrzeigersinn um den Betrag v vorwärtsge­ schwenkt werden. In beiden Schwenkrichtungen begrenzen Anschläge den maximalen Betrag der Schwenkung der Trittplatte 13 und verhindern eine Beschädigung der Steuerelemente im Innern des Gehäuses 17. Eine erste, zwischen der Seitenwand des Gehäuses 17 und einem um die Achse 15 schwenkbaren Hebel 21 eingespannte Feder 19 führt die Trittplatte 13 bei Wegfall von äußeren Kräften in die neutrale Stellung. Der angelenkte Hebel 21, welcher an einem Nocken 23 an der Trittplatte 13 und einer Nase 25 im Gehäuse 17 durch eine zweite Feder 27 anliegend gehalten wird, dient dazu, die Trittplatte 13 sowohl in der neutralen Lage zu halten, als auch ein Schwenken im Gegenuhrzeigersinn zu ermöglichen. Im Bereich der Vorderkante 29 der Trittplatte 13 ist ein Lichtfilterelement 31 befestigt. Das Lichtfilterelement 31 taucht in eine schlitzför­ mige Ausnehmung 33 eines im Gehäuse 17 eingebauten Lichtfilterhalters 35 ein (vgl. auch die Querschnittsdarstellung in Fig. 6). Im Lichtfilterhalter 35 sind die Enden der Lichtleiter 3 und 9 derart gehalten, daß deren Stirnflächen in der Ausnehmung 33 enden. Damit eine lineare Ver­ schiebung des Lichtfilterelementes 31 in der Ausnehmung 33 möglich wird, ist das Lichtfilterelement 31 in einem Schlitz 37 verschiebbar an der Trittplatte 13 geführt.

Anstelle eines einen rechtwinkligen Querschnitt aufweisenden Lichtfll­ terelementes 31 kann auch ein kreisringabschnittförmiges Element vorge­ sehen werden, das fest mit der Trittplatte 13 verbunden ist und in eine gekrümmt ausgebildete Ausnehmung 33 eintaucht (keine Abbildung).

Das Lichtfilterelement 31, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, weist drei Bereiche auf. Einen transparenten Bereich T, der in neutraler Stellung der Trittplatte 13 im Bereich der Enden 5, 7 der Lichtleiter 3 und 9 zu liegen bestimmt ist, liegt in der Mitte des Elementes 31. Auf der rech­ ten Seite schließt ein Steuerbereich S an, dessen Lichtdurchlässigkeit beginnend am neutralen Bereich T ein Maximum und am gegenüberliegenden Ende ein Minimum aufweist. Für einen linearen Drehzahlverlauf nimmt die Lichtdurchlässigkeit, beginnend am neutralen Bereich T zum abgewandten Ende hin linear ab. Wird ein progressiver Drehzahlverlauf gewünscht, so verläuft die Lichtundurchlässigkeit entsprechend progressiv. Auf der anderen Seite des neutralen Bereiches T befindet sich der Codierbereich C. Dieser kann aus einem oder mehreren im wesentlichen lichtundurchläs­ sigen Streifen mit gleichem oder ungleichem Abstand bestehen. Auf jeden Fall soll die Lichtdurchlässigkeit an der Grenze zwischen dem Bereich T und dem Bereich C sprunghaft in einer Stufe erfolgen, dies im Gegensatz zum Übergang vom Bereich T zum Bereich S, wo der Übergang fließend oder annähernd fließend erfolgt.

In der neutralen Lage der Trittplatte 13, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, kann von einer Lichtquelle 39 innerhalb der Nähmaschine Licht durch den Bereich T im Lichtfilterelement 31 im Fußregler 1 hindurch zu einem Empfänger 41 in der Nähmaschine gelangen. Diese annähend ungeschmälerte Lichtmenge wird von der Elektronik 41 als Neutralstellung gewertet, und es wird keine elektrische Energie zum Motor 45 geleitet. Wird nun die Trittplatte 13 von der Näherin im Uhrzeigersinn betätigt, so gelangt der teilweise lichtfilternde Bereich S zwischen die Enden des lichtzuführen­ den Lichtleiters 3 und des abführenden Lichtleiters 9 und reduziert damit den Durchtritt des Lichtes um einen bestimmten Betrag. Diese ver­ minderte Lichtintensivität wird vom Empfänger 41 in ein elektrisches Signal umgewandelt, an die Elektronik 43 weitergeleitet und diese erzeugt nun ein entsprechendes Signal, welches den Antriebsmotor 45 in der gewünschten Drehzahl arbeiten läßt. Mit zunehmendem Verschwenken der Trittplatte 13 wird das dem Fußregler 1 zufließende Licht zuneh­ mend gefiltert, und es gelangt immer weniger Licht zum Empfänger, so daß dessen Signal in der Elektronik eine Erhöhung der Motorendrehzahl bewirkt und umgekehrt.

Wird die Trittplatte 13 hingegen im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so wird das durch die beiden Lichtleiter 3 und 9 fließende Licht abrupt unterbrochen. Ein abrupter Unterbruch des Lichtes im Anschluß an den transparenten Bereich T wird von der Elektronik 43 als eindeutig Steuer­ signal identifiziert, und es wird entsprechend nicht der Antriebsmotor 45 mit großer Drehzahl in Gang gesetzt, sondern beispielsweise ein elektronischer Stellungsgeber 47 betätigt, welcher die Nadel beim Anhal­ ten des Antriebsmotors in der oberen oder in der unteren bzw. jeweils in der entgegengesetzt zu der momentan eingestellten Stellung anhalten läßt.

Selbstverständlich kann die Steuerung bei geeigneter Gestaltung des Lichtfilterelementes und des Empfängers auch so erfolgen, daß der Motor mit voller Drehzahl läuft, wenn die gesamte Lichtmenge zum Empfänger gelangt, bzw. nicht läuft, wenn kein Licht am Empfänger eintrifft.

In der Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Fig. 7, 8 und 9 tritt anstelle eines linear in die Ausnehmung 33 einschiebbaren oder eintau­ chenden Lichtfilterelementes 31 ein scheibenförmiges Lichtfilterelement 131, das in Sektoren C1, T1 und S1 aufgeteilt ist, wobei die drei Sek­ toren bezüglich der Lichtdurchlässigkeit eine den Sektoren C, T, S in Fig. 5 entsprechende Struktur aufweist. Das Lichtfilterelement 131 ist auf einer Achse 141 seitlich des Lichtfilterhalters 135 drehbar gela­ gert. Ein Zahnritzel 143, welches kraftschlüssig mit dem Filterelement 131 verbunden ist, kämmt mit einer bogenförmigen Zahnstange 145, die an der Trittplatte 113 des Fußreglers 101 befestigt ist. Das Lichtfilter­ element 131 taucht in eine nutförmige Ausnehmung 133 ein, in welche die Enden der beiden Lichtleiter 103 und 109 enden. Beim Schwenken der Trittplatte 113 wird durch die Zahnstange 145 das Ritzel 143 und mit diesem das scheibenförmige Lichtfilterelement 131 gedreht und damit der­ jenige Filterbereich, welcher der gewünschten Drehzahl der Maschine ent­ spricht, zwischen die Enden der Lichtleiter 103 und 109 geführt. Beim Betätigen der Trittplatte 113 im Gegenuhrzeigersinn wird entsprechend der Codebereich C1 an die Lichtleiter herangeführt und damit das ent­ sprechende Umsteuersignal innerhalb der Steuerung ausgelöst.

Bei einer linear abnehmenden Lichtdurchlässigkeit auf dem Lichtfilter­ element 31, 131 erfolgt ein linearer Verlauf der Drehzahl des Antriebsmo­ tors 45 gemäß Fig. 10. Ist hingegen die Lichtdurchlässigkeit entlang des Lichtleiters 31, 131 progressiv, so verläuft die Drehzahl des Motors ebenfalls progressiv (Fig. 11). Auf den beiden Diagrammen (Fig. 10 und 11) ist mit n die Drehzahl des Motors und mit s der Verschiebeweg des Sektors S des Lichtfilterelementes 31/131 bezeichnet.

Das Diagramm in Fig. 12 zeigt ein mögliches Blockschema für die Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in den Fig. 5 und 8 dargestellten Lichtfilterelemente 31,131 kön­ nen aus Glas gefertigt sein, auf welches eine die Lichtdurchlässigkeit vermindernde Beschichtung aufgedampft worden ist. Bei solchen Lichtfilterelementen wird demzufolge die Menge vom das Licht zuführenden zum das Licht abführenden Lichtleiter beeinflußt. Es besteht aber auch die Mög­ lichkeit, die Lichtfilterelemente aus Gläsern mit Bereichen unterschied­ licher Lichtbrechung oder Ausfilterung von Farben herzustellen und diese als Maß für die Drehzahl heranzuziehen, wobei selbstverständlich der Empfangsteil entsprechend ausgebildet ist, um anhand der eintreffenden Farben die Drehzahl des Motors zu steuern.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist entweder hinter dem Filterelement 31, 131 ein Spiegel angeordnet, welcher das zugeführte Licht in den Lichtleiter 9 spiegelt und durch letzteren zurück zu einem Sensor in der Maschine geleitet wird. Anstelle eines Spiegels kann auch die Oberfläche des Filterelementes 31, 131 eine Ver­ spiegelung aufweisen, welche das Licht unterschiedlich stark reflektiert.

Bezüglich der Ausgestaltung der mechanischen Elemente ergibt sich bei dieser Variante keine Änderung. Der Empfänger 41 ist bei einem derarti­ gen Frequenz- oder Spektralfilter selbstverständlich für den Empfang unterschiedlicher Strahlungswellenlängen ausgebildet.

Bei allen Ausführungsformen ist es empfehlenswert, eine hochfrequent modulierte und polarisierte Lichtquelle 39 zu verwenden. Dadurch werden Störgrößen durch allfälligen Fremdlichfeinfluß (z. B. durch Umgebungs­ licht) vollständig vermieden.

Claims (10)

1. Steuervorrichtung für den Antriebsmotor einer Nähmaschine mit einem durch einen Fußschalter geführten Lichtleiter mit einer in den Lichtweg zwischen den sich gegenüberliegenden Enden zweier eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger miteinander verbundener Licht­ leiterabschnitte einschiebbaren, den Lichtdurchgang beeinflussenden Unterbrecherplatte, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Näh­ maschine und dem Fußschalter (1) ein im Fußschalter (1) unterbro­ chener Lichtleiter (3, 103; 9, 109) eingesetzt ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrecherplatte als Lichtfilterelement (31, 131) ausgestaltet ist, das in Bewegungsrichtung Zonen (C, C1; T, T1; S, S1) unterschied­ licher Lichtdurchlässigkeit, Spektralfilter oder Reflektionseigen­ schaften besitzt.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (31, 131) als Glasplatte mit Zonen unterschiedlich intensi­ ver Bedampfungen mit einem lichtundurchlässigen oder teilweise lichtundurchlässigen Material ausgebildet ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (31, 131) Zonen unterschiedlicher Lichtfilter aufweist.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine neutrale Zone (T, T1) eine Zone (S, S1) mit linear oder progressiv zunehmender Lichtundurchlässigkeit oder Lichtfrequenzausfilterung anschließt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die neutrale Zone (T, T1) eine Zone (C, C1) mit stufenartigem Übergang von lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen anschließt.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zone (C, C1) streifenförmige lichtundurchlässige Bereiche ange­ bracht sind.

8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Filterelement (31 bzw. 131) transversal bzw. in einer Drehbewegung zwischen den beiden Enden der Lichtleiter (3, 103 bzw. 9, 109) hindurchgeleitet wird.

9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Einführen der Zone (C, C1) zwischen die Enden der Lichtleiter (3, 103; 9, 109) eine von der Drehzahl­ steuerung des Antriebsmotors (45) unabhängige Maschinenfunktion ausgelöst wird.

10. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Licht von einer hochfrequent modulierten und polarisierten Lichtquelle (39) erzeugt wird.