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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine
Nähmaschine zum Messen der Einspeisstrecke des
Arbeitsmaterials in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, die ein Meßrad
umfaßt, welches durch eine elastische Vorrichtung betätigt
wird, damit es an das Arbeitsmaterial greift, um durch dessen
Bewegung gedreht zu werden.
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Eine Vorrichtung zum Messen einer Länge kann aus einem
Umsetzer bestehen, der eine lineare Größe, z.B. eine Anzahl von
Drehungen in einem drehbaren Sensor, der einer linearen
Einspeisung eines Materials folgt, in einen Winkel umwandelt. Um
eine hohe Genauigkeit zu erreichen, muß die Drehung des
Sensors dem Einspeisstück exakt folgen und die Winkelmessung
durch Erstellen einer Meßgröße erfolgen, die den Winkel genau
wiedergibt.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung eines bereits
bekannten Umsetzers einer linearen Bewegung von festgestellter
Größe in einen daraufhin bestimmten Winkel, der in
elektronischen Schaltkreisen von einer analogen Meßgröße in eine
digitale Zahl umgewandelt wird. Durch eine solche Umsetzung kann
die gemessene Größe in einem Steuerkreis verwendet werden,
der eine Datenverarbeitung für die Durchführung von
Arbeitsgängen auf einem Arbeitsmaterial umfaßt. In dem vorliegenden
Fall wird die Vorrichtung in einer elektronischen Nähmaschine
zur Steuerung der Elemente zur Stichbildung bei einer
bestimmten komplizierteren Naht verwendet. Bei dieser Anwendung
sind die Anforderungen an eine hohe Genauigkeit hoch; die
Meßvorrichtung soll auf sehr kleine Verschiebungen des
Arbeitsmaterials ansprechen. Es ist auch wichtig, daß die
Vorrichtung das richtige Signal aussondert und den
Verschiebungen in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung zuordnet.
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Aus FR 2,521,605 ist es bekannt, einen Sensor zu verwenden,
der ein der Bewegung des Stoffes entsprechendes Signal
liefert,
und eine Steuervorrichtung, die das Signal empfängt, um
die Maschine nach einer festgelegten Bewegungsstrecke
anzuhalten. In diesem Patent wird auch vorgeschlagen, die
Geschwindigkeit des Stoffes zu erfassen und das
Geschwindigkeitssignal zu integrieren, um die Bewegungsstrecke zu
bestimmen.
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DE 30 273 20 offenbart eine Vorrichtung, die einen Rahmen
umfaßt, der mit dem Stoff bewegbar ist, und einen
Zahnradantriebsmechanismus zur Übertragung der Bewegung auf einen
Rheostat, um die Bewegungsstrecke des Stoffes zu ermitteln.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung
von der in der Einleitung erwähnten Art zu schaffen, die im
Vergleich zu den bereits bekannten Vorrichtungen kompakter
und weniger kompliziert in der Herstellung und auch
zuverlässiger im Betrieb ist. Dies wurde erreicht durch eine
Vorrichtung, die im allgemeinen gekennzeichnet ist durch einen
Sensor, der als integraler Bestandteil des Meßrades ausgebildet
ist und einen Rheostat umfaßt, der an eine Spannungsquelle
angeschlossen ist, um eine zu der Rotationsanzahl des
Meßrades proportionale Spannung zu erzeugen.
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Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird
im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Darin zeigt
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Fig. 1 eine Vertikalansicht eines mit dem
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ausgestatteten Nähfußes einer
Nähmaschine,
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Fig. 2 eine Horizontalansicht desselben Nähfußes mit einem
Querschnitt der Vorrichtung,
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Fig. 3 eine Vertikalansicht der Vorrichtung,
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Fig. 4 ein Schaltdiagramm der mit der Vorrichtung
verbundenen elektronischen Schaltkreisen,
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Fig. 5 ein durch diese Schaltkreise genähtes Knopfloch.
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Der Nähfuß ist abnehmbar an einer Stange 10 angebracht und
auf übliche Weise zwischen einer oberen Ruheposition und
einer unteren Arbeitsposition bewegbar. Die Befestigung in dem
unteren Ende der Stange ist eine Schnappbefestigung 11, von
welcher der Fuß leicht entfernt und durch einen anderen
ersetzt werden kann. Der gezeigte Fuß ist ein Knopflochfuß 12,
der mit einer Meßvorrichtung 13 kombiniert ist. Es wird davon
ausgegangen, daß die Nähmaschine eine elektronische
computergesteuerte Nähmaschine mit einem Programm für das Nähen von
Knopflöchern ist.
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Die Ausgestaltung der Vorrichtung ist in Fig. 1 und 2
gezeigt. Der Körper umfaßt zwei Hälften 14, 15, die durch
Wellen 16, 17 miteinander verbunden sind. Eine davon, 16, dient
auch als Welle für ein Rad 18 mit einem gezahnten Umfang, das
in eine Öffnung 20 zwischen den zwei Hälften 14, 15
hineinragt. An der Innenseite einer dieser Hälften, 14, trägt eine
kreisförmige Scheibe 21 eine Widerstandsfläche 22
konzentrisch mit dem Rad und bildet einen Teil eines
Potentiometers. Ein Schiebekontakt 23 davon ist auf dem Rad angeordnet,
so daß verschiedene Einstellungen auf dem Potentiometer
erreicht werden, wenn sich das Rad dreht. Von dem Widerstand 22
und dem Kontakt 23 verlaufen elektrische Drähte in ein Kabel
24, das in einem Stecker 25 endet, der in eine entsprechende
Buchse auf der Nähmaschine paßt.
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Fig. 2 zeigt, daß der Nähfuß und die Meßvorrichtung durch
eine Welle 17 verbunden sind, die an einem Ende an dem Nähfuß
befestigt ist und einen Drehpunkt für die Meßvorrichtung in
einer vertikalen Ebene bildet. Eine Schraubenfeder 26 ist
konzentrisch auf der Welle 17 zwischen der Meßvorrichtung und
dem Nähfuß angeordnet und weist Befestigungspunkte 27, 28
sowohl auf der Vorrichtung als auch auf dem Fuß auf. Die
Feder ist vorgesehen, um das Rad in Richtung auf die
Stichplatte der Maschine zu drücken, d.h. in Richtung auf ein
Arbeitsmaterial, das durch die Nähstelle geführt wird, während
das Rad leicht auf seiner Welle 16 rotiert und der Bewegung
des Materials in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung folgt. Zur
Einschränkung der Drehbarkeit der Feder sind einige Bolzen
29, 30 auf der neben dem Nähfuß angeordneten Körperhälfte
vorgesehen und treffen von oben und unten auf diese. Dadurch
bilden sie eine Stoppvorrichtung für die Bewegung der
Vorrichtung in der vertikalen Ebene.
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Eine weitere Feder 31 ist in dieser Hälfte 15 in der Nähe des
Rads 18 vorgesehen, das durch diese Feder so beeinflußt wird,
daß es sich in eine Startposition dreht, so daß der
Schiebekontakt 23 eine Endposition auf dem Widerstand 22 einnimmt.
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Im folgenden wird nun die Funktionsweise der Meßvorrichtung
gemäß dem oben Erwähnten zusammen mit einem System zum
automatischen Nähen von Knopflöchern mit einer elektronischen
Nähmaschine beschrieben. Das System wird in Fig. 4 als
Blockdiagramm dargestellt, das auch eine Vorrichtung 32 umfaßt, um
einen Knopf von einer in das Knopfloch passenden Größe zu
messen. Die Vorrichtung 32 umfaßt einen Potentiometer 33, der
eine der Größe des Knopfes entsprechende Spannung auf einem
Draht an einen Analog-Digital-Umsetzer 34 liefert, in dem die
Spannung codiert und an einen Komparator 35 angelegt wird.
Die oben erwähnte Meßvorrichtung lietert eine Spannung, die
nach und nach steigt, je länger das Rad 18 sich dreht. Diese
Spannung wird allmählich in einem zweiten
Analog-Digital-Umsetzer 36 codiert und auf Null gesetzt, wenn das Rad 18 seine
Ausgangsposition erreicht. Der Code von dem Umsetzer wird
zuerst an den Komparator 35 und dann auf einem Draht 37 an eine
UND-Schaltung übertragen. Ein Startkontakt 38 liefert ein
Startsignal an einen Zähler 39, wenn ein Knopfloch genäht
werden muß und stellt ihn auf Null. Anschließend beginnt das
Knopflochnähen mit einem Zwischenraum A in Rückwärtsrichtung
(Fig. 5). Dies wird angezeigt durch ein Signal auf einem
Draht 40 von dem Zähler. Während des Nähens dreht sich das
Rad 18 in Kontakt mit dem Stoff und der Umsetzer 36 liefert
einen zunehmenden digitalen Code an den Komparator. Wenn der
Code sich mit dem in dem Komparator gespeicherten Code von
dem Umsetzer 34 deckt, wird von dem Komparator ein Impuls
freigesetzt, der zusammen mit einem Signal auf dem Draht 40
in einer UND-Schaltung 41 zu einem ODER-Glied 42 einen
Zählimpuls an den Zähler 39 freisetzt. Dessen Ausgangssignal
wechselt dann von dem Draht 40 zu einem zweiten Ausgang 43,
was eine auf Null gesetzte Einspeisung und Balkenstiche B
bedeutet. Um zu erreichen, daß die Maschine eine bestimmte
Anzahl solcher Stiche näht, ist eine spezielle Steuerschaltung
mit einem Armwellendetektor 44, einem Stichzähler 45, einem
zweiten Komparator 46 und einem Speicher 47, in dem eine
festgelegte Binärzahl gespeichert und an den Komparator 46
weitergegeben wird. Wenn die von dem Stichzähler ausgegebene
Zanl (Stichzahl) identisch mit der gespeicherten Zahl ist,
übermittelt der Komparator ein Signal an einen Draht 48, das
zusammen mit dem Signal auf dem Draht 43 in einer
UND-Schaltung 49 über das ODER-Glied 42 einen Zählimpuls an den Zähler
39 abgibt. Dadurch wechselt das Ausgangssignal des Zählers 39
von dem Draht 43 zu einem dritten Ausgang 50. Dieses steuert
die Vorwärtseinspeisung des Stoffes und das Nähen der
Zwischenraumstiche C. Während der Vorwärtseinspeisung dreht sich
das Rad 18 in entgegengesetzter Richtung zu der bereits
erwähnten und der Umsetzer 36 liefert einen abnehmenden
digitalen Code an den Komparator 35.
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Wenn dieser Zählimpuls 0 erreicht hat, wird ein Signal an
einen Ausgang 51 geliefert, der zusammen mit dem Signal auf
dem Draht 50 in einer UND-Schaltung 52 über das ODER-Glied 42
einen Zählimpuls an den Zähler 39 abgibt. Dieses
Ausgangssignal des Zählers wechselt von dem Draht 50 zu einem vierten
Ausgang 53, der die auf Null gesetzten Einspeisung und die
Balkenstiche D steuert. Nachdem die in dem Speicher 47
gespeicherte Stichzahl genäht wurde, triggert ein weiteres
Signal
von dem Glied 42 den Zähler 39 zu dem nächsten Ausgang
54, der ein Anhalten der Maschine steuert. Wenn das nächste
Knopfloch genäht werden soll, wird der Kontakt 38 wieder
betätigt.
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Ein System gemäß Fig. 4 kann in einen herkömmlichen, in
elektronischen Nähmaschinen verwendeten Mikroprozessor eingebaut
werden. Ein solcher Mikroprozessor wird dann mit analogen
Eingaben für die auf den Potentiometern 33 und 22, 23
entstehenden Meßgrößen versehen. Der Teil des Systems, der mit
automatischen Knopflöcher befaßt ist, wird separat in dem
Computer mit den hier im wesentlichen aufgeführten Schritten
gespeichert. Wird der Computer auf eine solche Weise verwendet,
kann die Meßvorrichtung für lange Nähte verwendet werden. Das
Rad macht dann mehrere Umdrehungen und das Signal von dem
Potentiometer wird folglich eine Sägezahnspannung sein.
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Die beschriebene Vorrichtung ist ein Beispiel für die
Realisierung der Erfindung. Es ist offensichtlich, daß es bei der
Schaffung der Meßgröße Variationen geben kann, z.B. ein
Regel-Kondensator oder eine Spule anstelle eines
Potentiometers.