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Nähmaschine mit Einrichtung zum.Anhalten in bestimmten Stellungen
Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine mit Elektromotor, die elektronisch geregelt
und gesteuert wird.
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Es sind Nähmaschinen bekannt, die durch Elektromotoren angetrieben
werden, wobei der Antriebsmotor mit Einrichtungen ausgestattet ist, die bewirken,
daß die Nähmaschinentriebwerkswellen in bestimmten Lagen angehalten werden. Diese
Einrichtungen wirken derart, daß die normale Drehzahl der Elektromotoren zunächst
auf eine einstellbare Größe abgebremst wird. Die Antriebsscheibe wird dann durch
bekannte Einrichtungen in eine bestimmte Lage der Nähmaschinentriebwerkswelle weitergedreht
und dort erneut abgebremst.
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Es gibt auch derartige Einrichtungen, die weiterhin bewirken, daß
bei Erreichen der vorbestimmten Lage die Nähmaschinentriebwerkswelle in entgegengesetzter
Richtung um einen bestimmten Winkel zurückgedreht wird, um in dieser Lage erneut
abgebremst zu werden. Diese Einrichtungen arbeiten naturgemäß mit einer gewissen
Trägheit.
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Gemäß der Erfindung besteht die Möglichkeit, die erwähnten Manipulationen
neben einer feinstufigen Drehzahlregelung so durchzuführen, daß die Beschleunigung
bzw. Abbremsung elektrisch sowohl durch Spannungserhöhung bzw. Spannungsverringerung
als auch durch Gegenstrom erfolgt. Man hat es ferner in der Hand, die gewünschten
Zeitintervalle zu bestimmen. Man hat es auch in der Hand, das Anzugsmoment des Elektromotors
nach Belieben zu dimensionieren, und weiterhin den Vorteil, daß in allen Drehzahlbereichen
ein praktisch gleiches Drehmoment zur Verfügung steht.
Es kann eine
elektrische Bremsung und eine Umsteuerung bewirkt werden. Darüber hinaus besteht
die Möglichkeit, eine der Triebwerkswellen in einer oder mehreren vorbestimmten
Lagen anzuhalten und abzubremsen; wenn gewünscht, kann auch bewirkt werden, daß
die Nähmaschinenwelle in bestimmte Lagen zurückgedreht und ebenfalls abgebremst
wird.
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Bei gewöhnlichen Nähmaschinen wird es genügen, die Triebwerkswelle
und damit die Nadel oder den Fadenleger in einer oberen oder unteren Totlage je
nach Wunsch anzuhalten. Bei Staffiermaschinen ist es beispielsweise notwendig, daß
der Fadenleger in einer bestimmten oberen Lage anhält und daß die Welle dann so
zurückdreht, daß der Taucher unten steht. Ferner kann bei Spezialmaschinen jeder
Art, beispielsweise Schuhmaschinen, Knopflochmaschinen usw., der Antrieb so gestaltet
werden, daß nicht nur hohe Betriebs= und Einstellgeschwindigkeiten und ein schnelleres
Abbremsen als bei den bekannten Einrichtungen dieser Art erzielt werden, sondern
auch Manipulationen jeder Art möglich sind, die mit der Drehung der N ähmaschinentriebwerkswelle
oder deren Einstellung zusammenhängen.
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Einige Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektronisch gesteuerten
Nähmaschinenmotors, der gewährleistet, daß die N ähmaschinenwelle nach abgeschalteter
Antriebseinrichtung in eine gewünschte Totlage, beispielsweise die obere oder die
untere Totlage, gedreht wird.
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Fig.2 ist eine schematische Darstellung des elektronisch gesteuerten
Nähmaschinenmotors, der nach dem Anhalten in einer vorbestimmten Lage selbsttätig
Rückwärtsdrehung um einen vorbestimmten Winkel veranlaßt und dann anhält.
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Mit 1 ist der Antriebsmotor bezeichnet, dessen Anker 2 von der Klemme
T eines Wechselstromnetzes über die Leitung a Strom erhält. In der Leitung a sind
zwei Stromtore (Thyratrone), die gegenläufig geschaltet sind, angeordnet, und zwar
so, daß in dem Punkt .=1 die Anode 3 des Stromtors q. und die Kathode 5 des Stromtors
6 und in dem Punkt B die Kathode 7 des Stromtors 4 und die Anode 8 des Stromtors
6 zusammengeschaltet sind. Mit g ist das Gitter des Stromtors q. und mit io das
Gitter des Stromtors 6 bezeichnet. Der Motor 1 ist beispielsweise ein Componndmotor,
dessen Reihenschlußwicklung i i über die Leitung b mit dem Pol R des Wechselstromnetzes
verbunden ist. Die Nebenschlußwicklung 12 des Motors 1 ist zwischen den Punkt C
und den Punkt D geschaltet. Dem Punkt D wird von der Klemme T des
Wechselstromnetzes über die Leitung c und den Gleichrichter 13 Gleichstrom zugeführt.
Ein Kondensator 1 4 sorgt für die nötige Siebung. Die Steuerung des Antriebsmotors
erfolgt durch einen Kontaktwiderstand 15, der auch als Potentiometer ausgebildet
sein kann. Dem Kontaktwiderstand 15 wird über die Leitung d Gleichstrom zugeführt.
Die Ableitung erfolgt über den Punkt F, die Leitung e, den Widerstand 16 zum Punkt
E. Der Kontaktfinger 17 des Kontaktwiderstandes 15 ist über die Leitung f mit dem
Steuerverstärker 18 verbunden, der beispielsweise so aufgebaut sein kann, daß die
zugeführte Spannung über Verstärkerröhren so verstärkt wird, daß die Aussteuerung
bzw. die Regelung des Zündeinsatzes bei den Stromtoren gewährleistet wird. Es ist
erfindungsgemäß möglich, dabei eine Vertikal- oder Horizontalsteuerung vorzusehen.
Je nach der Stellung des Kontaktfingers 17 auf den Kontaktbahnen entsteht eine Potentialdifferenz
zum Punkt B, der über die Leitung g ebenfalls mit dem Steuerverstärker 18 verbunden
ist. Je nach der Größe der Potentialdifferenz erhalten die Gitter g und io der Stromtore
4. und 6 über die Leitungen lt und i Vorspannungen. Je nach der Richtung
der Potentialdifferenz zwischen dem Kontaktfinger 17 und dem Punkt B wird diese
Vorspannung beispielsweise am Gitter g positiv und am Gitter 1 o negativ, d. h.
daß ein Stromdurchfluß nur durch das Stromtor 4. möglich ist, während das Stromtor
6 infolge negativer Vorspannung seines Gitters sperrt. Der Kontaktfinger 17 ist
mit dein schematisch angedeuteten Fußtritt 1g der Nähmaschine 2o verbunden, d. h.
also der Kontaktfinger 17 wird am Kontaktwiderstand 15 durch Tiefer- und Höhertreten
des Fußtritts 1g verstellt. Eine Rückholfeder 21 sorgt dafür, daß der Fußtritt ig
in seine Endlage gebracht wird, wenn kein Einstelldruck ausgeübt wird. Der Kontaktfinger
17 ist in der Zeichnung in seiner Endlage dargestellt. Die obere Triebwerkswelle
22 der Nähmaschine 2o ist über einen Gummizahn- oder Schnurkettenriemen 23 schlupflos
mit der Welle 24 des Synchronisators verbunden. Das Gehäuse 25 des Synchronisators
ist an der Grundplatte 26 der Nähmaschine befestigt. Auf der Welle aq. sitzt eine
umlaufende Isolierscheibe 27, ein umlaufender Kontaktring 28 und umlaufende Kontaktsegmente
29 und 3o, die über die Brücken 31 und 32 leitend mit dem Kontaktring 28 verbunden
sind. Die Kontaktsegmente 29 und 30 sind an der umlaufenden Isolierscheibe
27 befestigt. Am Synchronisator sind zwei Bürsten angeordnet. Eine Bürste 33 steht
fest, und zwar ständig auf dem umlaufenden Kontaktring 28. Sie ist über die Leitung
k leitend mit dem Punkt E verbunden. Die Bürste 34 ist durch einen Bowdenzug 35,
der durch ein Betätigungsglied 36 am Fußtritt betätigt werden kann, höhenverstellbar,
und zwar so, daß sie, wenn kein Einstelldruck auf das Betätigungsglied ausgeübt
wird, sich in der Bahn des Kontaktsegmentes 3o befindet. Eine Leitung l verbindet
die Bürste 34 mit dem Punkt F. Wenn ein Betätigungsdruck auf das Betätigungsglied
36 ausgeübt wird, befindet sich die Bürste in der Bahn des Kontaktsegmentes 2g.
Die gezeichnete Stellung des Synchronisators entspricht nicht der Ruhelage. In diesem
Falle müßte die Bürste 34 auf dem Kontaktsegment 30 stehen. Dies wird klar
aus dem nachfolgend beschriebenen Schaltvorgang.
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Wird ein Einstelldruck auf den Fußtritt 1g ausgeübt, so verstellt
sich der Kontaktfinger 17 sofort
auf der Kontaktbahn des Kontaktwiderstandes
15. Es entsteht dabei ein Potential zwischen dem Punkt E und dem Kontaktfinger 17.
Die Größe dieses Potentials ist von der Stellung des Kontaktfingers auf der Kontaktbahn
abhängig. Zwischen dem Punkt E und dem Punkt B ist das Potential in diesem Augenblick,
wenn der Motor noch stillsteht, Null. Die Potentialdifferenz ist also im Einschaltmoment
die größte. Der Punkt, an dem die Leitung f am Steuerverstärker angeschlossen ist,
wird also positiv gegenüber dem Punkt, an dem die Leitung g am Steuerverstärker
angeschlossen ist. Damit erhält das Gitter 9 eine positive Vorspannung und das Gitter
io eine negative Vorspannung. Es fließt also ein Strom durch das Stromtor .4, das
Stromtor 6 ist gesperrt. Durch die Größe der Potentialdifferenz im Einschaltmoment
wird auch die positive Gittervorspannung im Stromtor 4 sehr groß, so daß in diesem
Augenblick auch der größte Strom dem Anker 2 des Motors i zugeführt wird. Der Motor
erreicht daher eine Drehzahl, die der Stellung des Kontaktfingers an der Kontaktbahn
entspricht. Soll der Motor nun angehalten werden, d. h., wird kein Einstelldruck
auf den Fußtritt i9 ausgeübt, so wird der Kontaktfinger 17 unter Wirkung der Feder
21 sofort an den Punkt F geführt. Das Potential zwischen dem Punkt F und dem Punkt
E entspricht dabei nur noch der Größe des fest eingestellten Widerstandes 16. Da
in diesem Augenblick noch die volle Gegen-EMK des Motors wirksam ist, herrscht ein
entsprechendes Potential zwischen dem Punkt E und dem Punkt B. Die Potentialdifferenz
zwischen den Punkten F und B hat jetzt eine andere Richtung, so daß der Punkt, an
dem die Leitung g dem Steuerverstärker zugeführt ist, positiv wird. Dadurch erhält
das Gitter 9 negative Vorspannung und das Gitter io positive Vorspannung. Jetzt
ist das Stromtor 6 wirksam, und der Strom fließt in entgegengesetzter Richtung,
und der Motor wird sofort abgebremst, und zwar so lange, bis die Potentialdifferenz
zwischen den Punkten B und F Null wird und sich umkehrt. Dann wird wieder das Stromtor
4 wirksam entsprechend dem Potential zwischen dem Punkt E und Punkt F, und der Motor
läuft mit einer verminderten Drehzahl (beispielsweise ioo oder Zoo U/min) weiter,
bis das Kontaktsegment 30 mit der Bürste 34 in Eingriff kommt. Dadurch werden
die Bürsten 34 und 33 und die Punkte E und F kurzgeschlossen, so daß das Potential
zwischen Punkt E und Punkt F Null wird. In diesem Falle tritt wieder durch das Stromtor
6 eine sofortige Bremsung ein, und der Motor steht still. Wenn eine Verzögerung
der Abbremsung des Motors gewünscht wird, so ist es selbstverständlich möglich,
in nicht dargestellter Weise Strombegrenzer einzubauen.
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In Fig. 2 ist eine andere Einrichtung beschrieben, mit der erreicht
wird, daß nach abgeschalteter Antriebseinrichtung die Nähmaschinenwelle mit einer
vorbestimmten niederen Drehzahl in eine bestimmte Lage weitergedreht wird, dort
augenblicklich anhält und um einen bestimmten Winkel automatisch zurückgedreht und
dort endgültig abgeschaltet wird. Soweit die Schaltung in diesem Falle mit der in
Fig. i übereinstimmt, wurden die gleichen Bezugszeichen bzw. Bezugszahlen verwendet.
Zusätzlich ist die Kontakteinrichtung H, J mit einer zugehörigen Spannungsteilung
und eine Gleichspannungsquelle. Ferner ist der Synchronisator anders aufgebaut wie
in Fig. i. Die Gleichspannungsquelle ist über einen Transformator 37 angeschlossen
und besteht aus einem Gleichrichter 38; ein Kondensator 39 ist zur Siebung vorgesehen.
Der Transformator ist primärseitig an den Klemmen R und T angeschlossen. Die Gleichspannung
wird über die Leitung m zum Widerstand 40 geführt. Der Widerstand 40 ist über die
Leitung n mit dem Punkt E verbunden. Die andere Leitung o der Gleichspannungsquelle
wird ebenfalls zum Punkt E geführt. Eine Leitung p führt von der feststehenden Bürste
41 am Synchronisator zum Punkt G, eine Leitung q von der begrenzt drehbaren Bürste
42 zum Punkt E, eine Leitung r von der feststehenden Bürste 43 zum Punkt F und eine
Leitung s von der feststehenden Bürste 44 zum Widerstand 45. Der Widerstand 45 ist
direkt mit dem Punkt H an einem Schalter verbunden. Der Schalter kann zweckmäßig
mit dem Fußtritt bzw. Kontaktfinger zusammengebaut sein, besitzt aber keine leitende
Verbindung mit diesem. Vom Punkt J dieses Schalters führt die Leitung t zum Punkt
K. Die Leitung f vom Kontaktfinger führt zu dem Widerstand 46, von dort führt die
Leitung u zum Punkt K. Vom Punkt K führt die Leitung v zum Steuerverstärker 18.
Die Leitung f wird also nicht wie in Fig. i vom Kontaktfinger direkt zum Steuerverstärker
18 geführt. Das Gehäuse 25 des Synchronisators ist an der Nähmaschinengrundplatte
befestigt. Auf der synchron mit der Nähmaschinentriebwerkswelle umlaufenden Welle
24 des Synchronisators sitzt eine umlaufende Isolierscheibe47, auf der angeordnet
sind: ein innerer Kontaktring 48, ein äußerer Kontaktring 49, außerdem das Kontaktsegment
5o, das über eine Brücke 52 in leitender Verbindung mit dem Kontakt 48 steht und
das Kontaktsegment 51, das über eine Brücke 53 mit dem Kontaktring 49 in leitender
Verbindung steht. Die vier Bürsten 44 42, 43, 44 sind so angeordnet, daß die Bürsten
43 und 44 ständig mit den Kontaktringen 48 und 49 in Verbindung stehen. Die Bürsten
41 und 42 befinden sich in den Laufbahnen der Kontaktsegmente So, 51.
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Der Vorgang ist nun folgender: Wird ein Einstelldruck auf den Nähmaschinenfußtritt
i9 ausgeübt, so unterbricht zunächst der Schalter die Kontakte H und J, so daß die
Gleichstromquelle 38 nicht zur Wirkung kommen kann. Der Kontaktfinger 17 verstellt
sich entsprechend dem Einstelldruck auf den Kontaktbahnen des Kontaktwiderstandes,
so daß ein Spannungspotential entsteht an dem Punkt, an dem die Leitung v dem Steuerverstärker
18 zugeführt ist gegenüber dem Punkt, an dem die Leitung g dem Steuerverstärker
zugeführt ist. Wie in der Beschreibung zur Fig. i zum Ausdruck gebracht, arbeitet
jetzt der Motor.
Wird abgeschaltet oder die Drehzahl verringert,
so tritt zunächst dieselbe Wirkung ein wie in Fig. i beschrieben, d. h. eine sofortige
Abbremsung, die auch hier, falls gewünscht, in nicht dargestellter Weise gedämpft
werden kann. Wird beim Abschalten der Kontaktfinger 17 wieder an den Punkt
F geführt, so werden auch gleichzeitig die Kontakte H und I geschlossen.
Es entsteht jetzt, und in dieser Stellung ist der Synchronisator gezeichnet, zunächst
nur eine Potentialdifferenz zwischen den Punkten F und B, und der Motor läuft mit
einer verminderten Drehzahl, beispielsweise ioo bis 200 U/min, weiter, bis im Sinne
der Pfeilrichtung P f das Kontaktsegment 5 i mit der Bürste .4i in leitende
Verbindung kommt. In diesem Falle hat die Bürste 42 mit dem Kontaktsegment 5o noch
keine leitende Verbindung.
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Hierbei entsteht nun folgendes: Von der Gleichstromduelle 38 wird
ein Strom über den Punkt G, die Leitung p, die Bürste 41, Kontaktsegment 5 r, Brücke
53, Kontaktring 49, Bürste 44, Leitung s, Widerstand 45, Punkte H und
7 des Schalters, die Leitung t, Punkt K, Leitung 24, Widerstand 46, Leitung
f und Kontaktfinger 17 zum Punkt F geführt. Dabei wird die Spannung im Punkt K,
der ja zwischen den beiden Widerständen liegt, im Verhältnis der beiden Widerstände
45 und 46 aufgeteilt, beispielsweise im Verhältnis 4 : i, wobei beispielsweise für
den Widerstand 45 ein Spannungsabfall von 16 Volt angenommen werden soll und für
den Widerstand 46 ein Spannungsabfall von 4 Volt. Die beiden Widerstände 40 und
16 sollen dabei einen Spannungsabfall von je io Volt haben. Es entsteht also eine
Spannungsdifferenz zwischen Punkt K und Punkt E von -f- 6 Volt, d. h. daß auch jetzt
noch der Antriebsmotor in Pfeilrichtung P f weitergedreht wird mit entsprechend
weiter verminderter Drehzahl. Kommt dann das Segment 5o in leitende Verbindung mit
der Bürste 42, werden die Punkte E und F kurzgeschlossen. In diesem Augenblick entsteht
zwischen dem Punkt K und dem Punkt E eine negative Spannung entsprechend dem Verhältnis
4 : i der Spannungsteilung der Widerstände 45 und 46, d. h. also eine negative Spannung
von -:2 Volt. Dieses negative Spannungspotential kommt an dem Punkt zur Wirkung,
an dem die Leitung v dem Steuerverstärker 18 zugeführt ist. In der bereits beschriebenen
Weise sperrt in diesem Augenblick das Stromtor 4 den Stromdurchgang, da das Gitter
g negative Vorspannung erhält. Der Strom fließt jetzt durch das Stromtor 6, wodurch
der Motor in seiner Drehrichtung umgekehrt wird. Da mit der umgekehrten Drehrichtung
des Motors auch die Nähmaschine und der Synchronisator entgegen der Pfeilrichtung
P f umlaufen, würde sofort das Kontaktsegment 50 von der Bürste 42
getrennt werden. Um dies zu verhindern, ist die Bürste 42 in nicht dargestellter
Weise auf einem drehbaren Ring gelagert und durch einen nierenförmigen Schlitz 54
in der Drehbeweglichkeit begrenzt. Beim Rückwärtslauf läuft also die Bürste 42 mit
dem Kontaktsegment 5o zurück, während die anderen Bürsten 41, 43 und 44 feststehen.
Bevor die Bürste 42 den Anschlag im nierenförmigen Schlitz 54 erreicht, wird die
stromleitende Verbindung zwischen dem Kontaktsegment 51 und der Bürste 41
gelöst, so daß kein Spannungspotential mehr vorherrscht und die Einrichtung stehenbleibt.
Der Motor wird dabei wieder sofort abgebremst, wenn nicht dämpfende :Mittel eingebaut
werden, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Es ist auch möglich, in nicht dargestellter Weise eine Schaltung anzuwenden,
durch die in allen Regelstufen des Motors gleiche Leistung vom Motor abgegeben wird.