WO1989007165A1 - Process for stopping a sewing machine drive - Google Patents

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WO1989007165A1
WO1989007165A1 PCT/EP1988/001197 EP8801197W WO8907165A1 WO 1989007165 A1 WO1989007165 A1 WO 1989007165A1 EP 8801197 W EP8801197 W EP 8801197W WO 8907165 A1 WO8907165 A1 WO 8907165A1
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WO
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sewing machine
speed
brake
braking
current
Prior art date
Application number
PCT/EP1988/001197
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English (en)
French (fr)
Inventor
Patrice Jean Kemmel
Original Assignee
Pfaff Haushaltmaschinen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pfaff Haushaltmaschinen Gmbh filed Critical Pfaff Haushaltmaschinen Gmbh
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B69/00—Driving-gear; Control devices
    • D05B69/22—Devices for stopping drive when sewing tools have reached a predetermined position
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B69/00—Driving-gear; Control devices
    • D05B69/22—Devices for stopping drive when sewing tools have reached a predetermined position
    • D05B69/26—Devices for stopping drive when sewing tools have reached a predetermined position with automatic means to reduce speed of drive, e.g. in one or more steps

Definitions

  • the invention relates to a method for braking and stopping a sewing machine in a defined manner according to the preamble of claim 1.
  • a first braking operation is carried out until the motor comes to a standstill with an undefined needle position of the sewing machine, then the motor is driven again to a predetermined first desired position of the main shaft of the sewing machine and again until braked to a standstill and finally driven a third time to a predetermined second position of the main shaft and then finally braked and stopped in a defined manner.
  • the interim standstill and re-drive of the motor twice cause an enormous delay in the braking process in order to finally bring the sewing machine into a precisely defined switch-off position.
  • Such a solution is not sufficient for the economical use of a sewing machine.
  • the invention has for its object to shorten the time to carry out the shutdown process and improve the stopping accuracy.
  • This object is achieved in a shutdown method according to the preamble of claim 1 by its characterizing features. This avoids a time-consuming intermediate stopping when the sewing machine is stopped.
  • the Stopping position can be controlled exactly from a predetermined position speed, much more precisely than with the known solution, in which the stopping position occurs from a standing start and different starting difficulties of the machine have to be overcome.
  • the braking process runs harmoniously, which significantly reduces the running noise of the engine and largely protects the mechanical components.
  • Figure 1 is a schematic view of the sewing machine with its drive.
  • 3 shows a circuit of the brake control; 4a, 4b parts of a flow program with details of the method steps;
  • Fig. A diagram with a brake curve coordinated with the speed and the angular position of their main shaft.
  • a sewing machine (1) in which a main shaft (2) is mounted, which drives a needle (3).
  • a pulley (4) is attached to the main shaft (2) and is connected via a toothed belt (5) to a further pulley (6) of a motor (7), which is arranged below a table top (8) supporting the sewing machine (1) is.
  • the motor (7) is connected via control lines to a control circuit (9) which is connected to a starter (11) via a control line.
  • a pulse disk (12) is attached to the main shaft (2) and has a track with a plurality of line markings arranged at the same angular distance from one another and a further track with only a single line mark. Each track works together with a pulse generator (13 and 14). The angular position of the pulse disk (12) on the main shaft (2) is adjusted so that the individual line marking in the pulse generator (13) interacting with it triggers a pulse when the main shaft (2) assumes a predetermined angular position.
  • the control circuit (9) has two rectifiers (20 and 21) for connection to AC network.
  • the rectifier (20) is used to supply power to the motor (7), which is a universal motor connected as a DC motor, while the rectifier (21) is used to supply the control circuit (9) with power.
  • the motor (7) is connected via a switch contact (22a) of a relay (22) to the positive pole of the rectifier (20) and is connected in series with a power transistor (23) and a measuring resistor (24) to ground.
  • a free-wheeling diode (25) is connected in parallel with the motor (7) in order to short-circuit voltage peaks of the motor inductance when the motor (7) is switched off and to keep it away from the power transistor (23). In addition, the energy stored in the motor (7) is discharged.
  • the control circuit (9) has a microcomputer (26) which controls the drive of the motor (7) and at the same time also a friction brake (27) which is connected to the
  • the friction brake (27) is connected to outputs (A1, A2 and A3) of the microcomputer (26) via a brake driver (28).
  • the gate of the power transistor (23) is connected to an output (A4) of the microcomputer (26) via an amplifier (29) and a resistor (30).
  • the emitter of a pnp transistor (31) is connected, the collector of which is connected to the base of an npn transistor (32) and via a diode (33) at the output (A4) of the Microcomputer (26) is connected.
  • the base of the transistor (32) is connected via a capacitor (34) to ground and via a resistor (35) to the connection between the Power transistor (23) and the measuring resistor (24) connected.
  • a parallel connection of a resistor (36) and a capacitor (37) is also between the connection of the resistor (30) and the amplifier (29) on the one hand and the collector of the
  • the relay (22) is connected via a control line to a connection (A0) of the microcomputer (26).
  • the wiper of a potentiometer (38), which is connected as a voltage divider, is connected to an input (E2) of the microcomputer (26).
  • the potentiometer (38) is arranged in the housing of the starter (11) and its grinder is moved by the operating lever of the starter (11).
  • the brake driver (28) (FIG. 3) has a voltage divider (40) which consists of resistors (40a, 40b, 40c, 40d). A reference voltage of different magnitudes is tapped across the resistors (40b, 40c, 40d) and each is not. inverting input of a comparator (41, 42, 43) supplied.
  • the inverting inputs of the comparators (41, 42, 43) are connected to one another and connected to ground via a capacitor (44).
  • the outputs of the comparators (41, 42, 43) are also connected to one another and connected to the inputs (E2) of two NOR elements (46, 47) via a monostable element (45).
  • the magnet coil lies in the bridge diagonal of a bridge arrangement consisting of switching transistors (49, 50, 51, 52).
  • the switching transistors (49, 50, 51, 52) work as Switch for switching on and off or switching over the operating current for the solenoid (48).
  • the collectors of the switching transistors (49 and 50) are connected to a connecting line for the operating current U 8 .
  • Their emitters, between which the magnet coil (48) is connected, are connected to the collectors of the two switching transistors (51 and 52), the emitters of which are connected to a measuring resistor (39) for the current flowing through the magnet coil (48).
  • the measuring resistor (39) is connected to ground. A voltage is drawn across it and fed via a resistor (53) to the connection between the capacitor (44) and the inverting inputs of the comparators (41, 42, 43).
  • the input (E1) of the brake driver (28) is connected to the base of the switching transistor (49) via a threshold switch (54) and two non-elements (55, 56).
  • the connection between the threshold switch (54) and the non-element (55) is connected via a non-element (57) to the base of the switching transistor (50) and to the input (E1) of the NOR element (46), the Output is connected to the base of the switching transistor (51).
  • the connection between the two non-elements (55 and 56) is connected to the input (El) of the NOR element (47), the output of which is connected to the base of the switching transistor (52).
  • the two inputs (E2 and E3) of the brake driver (28) are connected to four AND elements (58, 59, 60, 61). Of these, both inputs of the AND element (58) and each of the two inputs of the AND elements (59 and 60) are negated.
  • the outputs of the three AND elements (58, 59, 60) are each connected to one of the three comparators (41, 42, 43) so that only one of these comparators can be activated at a time.
  • the output of the fourth AND element (61) is with the inputs (E3) of the two NOR elements (46, 47) connected.
  • a free-wheeling diode (62, 63) is connected in parallel to the switching transistors (49, 50).
  • a diode (64, 65) is connected between the emitter connections of the two switching transistors (51, 52) and ground.
  • Each control pulse drives the power transistor, so that direct current through the motor (7)
  • Power transistor (23) and the measuring resistor (24) can flow to ground.
  • the motor (7) starts and drives the sewing machine (1) via the toothed belt (5).
  • the pulse ratio of the control pulses delivered in each case is correspondingly determined by the microcomputer (26) the voltage value tapped at the potentiometer (38) and the pulse frequency (actual speed) at the input (El) of the microcomputer (26) of the pulse generator (14).
  • the microcomputer (26) receives a clock pulse each time with one revolution, which signals a predetermined angular position of the main shaft (2), and a large number of clock pulses, the time interval of which, via the pulse generator (14) serves to determine the actual speed value. It is compared with a speed setpoint which can be calculated from the voltage value tapped at the potentiometer (38). That way it is
  • Sewing speed can be changed by actuating the starter (11) and adjusts itself to the voltage corresponding to the actual value speed taken from the potentiometer (38).
  • the sewing speed is regulated by comparing this voltage value with a value calculated from the time period between two pulses at the input (E1) of the microcomputer (26).
  • switching voltages are generated by the microcomputer (26) and are output to the brake driver (28) via the outputs (A1, A2 and A3).
  • the switching voltages can assume low L potential or high H potential.
  • the circuit of the brake driver (28) shown in FIG. 3 thus controls the attraction force of the magnet coil (48) and thus the braking force of the friction brake (27) as well as the current direction in the magnet coil (48).
  • H potential is present at the inputs (E1, E2 and E3) of the brake driver (28).
  • the output of the NOT element (57) has L potential and the switching transistor (50) is switched off.
  • the output of the NOT element (55) has L potential and the output of the NOT element (56) has H potential.
  • the switching transistor (49) is thus switched on. H potential is present at the input (E1) of the NOR element (46) and L potential is present at the input of the NOR element (47).
  • the voltage for driving the solenoid coil (48) significantly exceeds its operating voltage. This enables the solenoid coil (48) to be excited very quickly.
  • the arrangement of a plurality of stepped voltage controls also makes one
  • the voltage is controlled via the three comparators (41, 42 and 43). With the comparator (41) is braking with full force (full braking), with the comparator (42) is braking with half the force (half braking) and with the comparator (43) Braking with a quarter of the full force
  • Full braking is achieved by the microcomputer (26) applying L potential to both inputs (E2 and E3) of the brake driver (28). As a result, the output of the AND element (61) and the inputs (E3) of the NOR elements (46 and 47) are switched to L potential. After there is L potential at the inputs (E2) of the NOR elements (46 and 47) and also at the input (El) of the NOR element (46) H potential and at the other input (El) of the NOR element ( 47) L-P ⁇ tential, the power transistor (51) remains switched off and the power transistor (52) is switched on. Current flows from + U B via the power transistor (49), the solenoid coil (48), the power transistor (52) and the measuring resistor (39) to ground. The brake (27) is activated and brakes the motor (7).
  • the voltage drop across the measuring resistor (39) also increases.
  • the voltage that builds up over this is passed via the resistor (53) to the inverting inputs of the three comparators (41, 42 and 43) and switches as soon as they are applied to the non-inverting input of the just activated comparator (41, 42 or 43)
  • the divider voltage exceeds its output at L potential.
  • the output of the monostable element (45) is thus briefly switched to H potential, as a result of which the inputs (E2) of the two NOR elements (46 and 47) receive H potential and the NOR element (47) receives the power transistor (52) switches off.
  • the current in the magnetic coil (48) flows with decreasing value via the freewheeling diode (63) further.
  • the inputs (E2) of the NOR elements (46 and 47) are again at L potential, as a result of which the power transistor (52) is switched on again and the solenoid coil (48) is excited again. This game repeats itself until another potential circuit is present at the inputs (E1, E2 and E3) of the brake driver (28).
  • Inputs (E2 and E3) of the brake driver (28) can make a different selection of the comparators (41, 42 or 43) and thus the braking force of the solenoid (48) can be set to a different value.
  • the comparator (41) is switched off via the AND element (58) and the comparator (42) switched on via the AND element (59).
  • the braking current is switched off earlier, so that a lower average current value is established.
  • the magnet coil (48) should be able to be subjected to current from opposite directions in order to achieve demagnetization by reversing the polarity. This creates an even starting situation.
  • the current is reversed via the input (El) of the brake driver (28).
  • the threshold switch (54) switches the input of the NOT element (55) to L-, its output to H- and the output of the NOT element (56) to L potential.
  • the input (E1) of the NOR element (46) at L potential the input (El) of the NOR element (47) at H potential and the output of the NOT element (57) at H potential.
  • the input (El) set to L potential enables the NOR element (46) to switch on the power transistor (51), even if both other inputs (E2 and E3) switch to L potential, while the input lying at H potential ( E1) of the NOR element (47)
  • the operating current now flows to ground via the power transistor (50), the magnet coil (48), the power transistor (51) and the measuring resistor (39).
  • the corresponding control via one of the activated comparators (41, 42 or 43) takes place in the manner described above.
  • the microcomputer (26) detects that the starter (11) is switched off, that is to say that there is no more voltage at the input (E2), it controls via the Outputs (A1, A2 and A3) the brake driver (28) and switches off the pulse output to the amplifier (29) via the output (A4).
  • Microcomputer (26) uses the outputs (A1, A2 and A3) to control a braking curve that depends on the current speed of the sewing machine drive for stopping the sewing machine (1) in a predetermined stopping position of the main shaft (2).
  • the first current stage has a braking current I, which corresponds to the nominal current and brings about full braking
  • the second current stage has a braking current I 2 , which corresponds to half the nominal current, and brakes the motor (7) with half the force
  • the third current stage has one Brake current I 3 from a quarter of the nominal current, which brakes the sewing machine drive with a quarter of the force of the first current stage.
  • the braking process depends on the speed of the sewing machine (1) and the rotational position of the main shaft (2). For this, the from the pulse generators (13 and 14) to the Inputs (E0 and E1) emitted pulses continuously polled by microcomputers (26), the current rotary position of the main shaft (2) from the pulses at (E0 and E1) and the current speed of the sewing machine from the period between two pulses at (E1) (1) is calculated.
  • the braking process is controlled by a program of the microcomputer (26). With each clock pulse by the pulse generator (14) at the input (E1) of the microcomputer, the braking program runs, i. H. A large number of brake checks and brake adjustments are carried out with each revolution of the main shaft (2).
  • the program is shown schematically in FIGS. 4a and 4b.
  • the current speed of the sewing machine (1) is determined in a pre-braking section and, as soon as this speed is above 1,100 rpm, full or half braking is carried out.
  • a subroutine "brake control" (Fig. 5 and 6) checks whether the current angle of rotation of the main shaft (2) of the sewing machine (1) is within the range in which the controlled braking to the stopping position of the sewing machine within one revolution of its main shaft (2) is possible. As soon as this is possible, braking is initiated.
  • the subroutine is ended and the program flow jumps back to the main program.
  • the speed values (dww) result in an optimal curve for one that is dependent on the speeds of the sewing machine (1) and the rotational angle positions of its main shaft (2)
  • the main program checks whether the
  • Sewing machine speed falls below 300 rpm, in this case the first and second braking sections are skipped. If the sewing speed falls below 800 rpm, only the first braking section is skipped. If neither applies, the "Brake control" subroutine is processed again in the first braking section.
  • the value of the brake release flag is carried out until the speed of the sewing machine (1) falls below 800 rpm (section A in FIG. 6).
  • a second braking section checks whether the speed already drops below 300 rpm in order to be able to skip this braking section. In the other case it is checked whether the friction brake (27) is still switched on and then one
  • a third braking section the program points processed in the second braking section are repeated, with the difference that the braking is carried out as a quarter braking (section C in FIG. 6). This is repeated until the
  • the drive of the sewing machine has thus reached the position speed, the current angular position of the main shaft (2) is in the range of the angular position specified for precise braking.

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Description

Beschreibung
Verfahren zum Stillsetzen eines Nähmaschinenantriebes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen und definierten Stillsetzen einer Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Stillsetzverfahren dieser Gattung (DE-OS 30 22 760) wird zuerst ein erster Bremsvorgang bis zum Stillstand des Motors bei Undefinierter Nadelstellung der Nähmaschine ausgeführt, danach wird der Motor wieder bis zu einer vorgegebenen ersten Sollposition der Hauptwelle der Nähmaschine angetrieben und erneut bis zum Stillstand abgebremst und schließlich ein drittes Mal bis zu einer vorgegebenen zweiten Position der Hauptwelle angetrieben und dann endgültig abgebremst und definiert stillgesetzt. Der zweimalige Zwischenstillstand und Wiederantrieb des Motors verursacht eine enorme Zeitverzögerung des Bremsablaufes, um die Nähmaschine letztendlich in eine genau definierten Abschaltstellung zu bringen. Eine derartige Lösung ist zur wirtschaftlichen Anwendung einer Nähmaschine nicht ausreichend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zeit zur Durchführung des Stillsetzvorganges zu verkürzen und die Anhaltegenauigkeit zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem Stillsetzverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Dadurch wird ein zeitraubendes Zwischen-Anhalten beim Stillsetzvorgang der Nähmaschine vermieden. Außerdem kann die Anhalteposition aus einer vorbestimmten Pαsitionsdrehzahl heraus ga.nz exakt angesteuert werden, wesentlich exakter-alsσ als bei der bekannten Lösung, bei der die Anhalteposition aus dem Stand erfolgt und unterschiedliche AnlaufSchwierigkeiten der Maschine überwunden werden müssen. Der Bremsvσrgang läuft dabei harmonisch ab, wodurch sich das Laufgeräusch des Motors wesentlich vermindert und die mechanischen Bauteile weitgehend geschont werden.
Weitere vorteilhafte Lösungen des Verfahrens ergeben sich durch die Maßnahmen nach den Unteransprüchen. Durch die Lösung nach Anspruch 2 ist ein optimaler, auf die jeweilige Drehzahl der Nähmaschine abgestimmter Bremsverlauf möglich. Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 3 bis 5 dienen zur Erzielung konstanter Bremsvoraussetzungen.
Die Lösung nach Anspruch 6 ergibt eine feinstufige Bremsregelung der Nähmaschine. Schließlich dient die
Ausbildung der Konstantstromquelle nach Anspruch 7 zur Verbesserung des Bremsverhaltens des Motors.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Nähmaschine mit ihrem Antrieb zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der Nähmaschine mit ihrem Antrieb;
Fig. 2 eine Schaltung zur Drehzahlsteuerung und zum Abbremsen des Motors;
Fig. 3 eine Schaltung der Bremssteuerung; Fig. 4a, 4b Teile eines Flußprogrammes mit Einzelheiten der Verfahrensschritte;
Fig das Flußprogramm eines
Bremskontroll-Unterprogrammes und
Fig ein Diagramm mit einer zur Drehzahl und zur Drehwinkelstellung ihrer Hauptwelle abgestimmten Bremskurve.
In Fig. 1 ist eine Nähmaschine (1) dargestellt, in der eine Hauptwelle (2) gelagert ist, die eine Nadel (3) antreibt. Auf der Hauptwelle (2) ist eine Riemenscheibe (4) befestigt, die über einen Zahnriemen (5) mit einer weiteren Riemenscheibe (6) eines Motors (7) verbunden ist, der unterhalb einer die Nähmaschine (1) tragenden Tischplatte (8) angeordnet ist. Der Motor (7) ist über Steuerleitungen mit einer Steuerschaltung (9) verbunden, die über eine Steuerleitung mit einem Anlasser (11) verbunden ist.
Auf der Hauptwelle (2) ist eine Impulsscheibe (12) befestigt, die eine Bahn mit einer Vielzahl von in gleichem Winkelabstand voneinander angeordneten Strichmarkierungen sowie eine weitere Bahn mit nur einer einzelnen Strichmarkierung aufweist. Jede Bahn arbeitet mit einem Impulsgeber (13 und 14) zusammen. Die Winkellage der Impulsscheibe (12) auf der Hauptwelle (2) ist dabei so justiert, daß die einzelne Strichmarkierung in dem mit ihr zusammenwirkenden Impulsgeber (13) dann einen Impuls auslöst, wenn die Hauptwelle (2) eine vαrbestimmte Winkelstellung einnimmt.
Gemäß Fig. 2 weist die Steuerschaltung (9) zwei Gleichrichter (20 und 21) zum Anschluß an ein Wechselstromnetz auf. Der Gleichrichter (20) dient zur Stromversorgung des Motors (7), der ein als Gleichstrommotor geschalteter Universalmαtαr ist, während der Gleichrichter (21) zur Stromversorgung der Steuerschaltung (9) dient.
Der Motor (7) ist über einen Schaltkontakt (22a) eines Relais (22) an den Pluspol des Gleichrichters (20) angeschlossen und liegt in Reihe mit einem Leistungstransistor (23) und einem Meßwiderstand (24) an Masse. Parallel zu dem Motor (7) ist eine Freilaufdiode (25) geschaltet, um beim Abschalten des Motors (7) Spannungsspitzen der Motorinduktivität kurzzuschließen und vom Leistungstransistor (23) fernzuhalten. Außerdem wird dabei die im Motor (7) gespeicherte Energie entladen.
Die Steuerschaltung (9) weist einen Mikrokomputer (26) auf, der den Antrieb des Motors (7) und gleichzeitig auch eine Reibungsbremse (27) steuert, die mit dem
Motor (7) gekoppelt ist. Dazu ist die Reibungsbremse (27) über einen Bremstreiber (28) an Ausgänge (A1, A2 und A3) des Mikrocomputers (26) angeschlossen. Das Gate des Leistungstransistors (23) ist über einen Verstärker (29) und einen Widerstand (30) mit einem Ausgang (A4) des Mikrocomputers (26) verbunden.
Zwischen dem Widerstand (30) und dem Verstärker (29) ist der Emitter eines pnp-Transistors (31) angeschlossen, dessen Kollektor an die Basis eines npn-Transistors (32) und über eine Diode (33) an dem Ausgang (A4) des Mikrocomputers (26) angeschlossen ist Die Basis des Transistors (32) ist über einen Kondensator (34) mit Masse und über einen Widerstann (35) mit der Verbindung zwischen dem Leistungstransistor (23) und dem Meßwiderstand (24) verbunden. Eine Parallelschaltung eines Widerstands (36) und eines Kondensators (37) liegt außerdem zwischen der Verbindung des Widerstands (30) und des Verstärkers (29) einerseits und dem Kollektor des
Transistors (32) andererseits, dessen Emitter mit Masse verbunden ist.
Das Relais (22) ist über eine Steuerleitung mit einem Anschluß (A0) des Mikrocomputers (26) verbunden. An einen Eingang (E2) des Mikrocomputers (26) ist der Schleifer eines Potentiometers (38) angeschlossen, das als Spannungsteiler geschaltet ist. Das Potentiometer (38) ist dabei im Gehäuse des Anlassers (11) angeordnet und sein Schleifer wird von dem Bedienungshebel des Anlassers (11) bewegt.
Der Bremstreiber (28) (Fig. 3) weist einen Spannungsteiler (40) auf, der aus Widerständen (40a, 40b, 40c, 40d) besteht. Über den Widerständen (40b, 40c, 40d) wird jeweils eine Referenzspannung unterschiedlicher Höhe abgegriffen und jeweils dem nicht. invertierenden Eingang eines Kompärators (41, 42, 43) zugeführt. Die invertierenden Eingänge der Komparatoren (41, 42, 43) sind miteinander verbunden und über einen Kondensator (44) an Masse gelegt. Die Ausgänge der Komparatoren (41, 42, 43) sind ebenfalls miteinander verbunden und über ein monostabiles Element (45) an die Eingänge (E2) von zwei NOR-Elementen (46, 47) angeschlossen. Diese sind Teil der eigentlichen Steuerschaltung für eine die Reibungsbremse (27) beeinflussende Magnetspule (48). Die Magnetspule liegt in der Brückendiagonale einer aus Schalttransistoren (49, 50, 51, 52) bestehenden Brückenanordnung. Die Schalttransistoren (49, 50, 51, 52) arbeiten dabei als Schalter zur Zu- und Abschaltung bzw. Umschaltung des Betriebsstrαmes für die Magnetspule (48).
Die Kollektoren der Schalttransistoren (49 und 50) sind an eine Anschlußleitung für den Betriebsstrom U8 angeschlossen. Ihre Emitter, zwischen denen die Magnetspule (48) angeschlossen ist, sind mit den Kollektoren der beiden Schalttransistoren (51 und 52) verbunden, deren Emitter an einen Meßwiderstand (39) für den durch die Magnetspule (48) fließenden Strom angeschlossen ist. Der Meßwiderstand (39) steht mit Masse in Verbindung. Über ihm wird eine Spannung abgenommen und über einen Widerstand (53) der Verbindung zwischen dem Kondensator (44) und den invertierenden Eingänge der Komparatoren (41, 42, 43) zugeführt.
Der Eingang (El) des Bremstreibers (28) ist über einen Schwellwertschalter (54) und zwei Nicht-Elemente (55, 56) mit der Basis des Schalttransistors (49) verbunden. Die Verbindung zwischen dem Schwellwertschalter (54) und dem Nicht-Element (55) ist über ein Nicht-Element (57) mit der Basis des Schalttransistors (50) und mit dem Eingang (E1) des NOR-Elementes (46) verbunden, dessen Ausgang an die Basis des Schalttransistors (51) angeschlossen ist. Die Verbindung zwischen den beiden Nicht-Elementen (55 und 56) ist an den Eingang (El) des NOR-Elementes (47) angeschlossen, dessen Ausgang mit der Basis des Schalttransistors (52) verbunden ist.
Die beiden Eingänge (E2 und E3) des Bremstreibers (28) sind mit vier UND-Elementen (58, 59, 60, 61) verbunden. Von diesen sind beide Eingänge des UND-Elementes (58) und von den beiden Eingängen der UND-Elemente (59 und 60) jeweils ein anderes negiert. Die Ausgänge der drei UND-Elemente (58, 59, 60) sind auf je einen der drei Komparatoren (41, 42, 43) geschaltet, um jeweils nur einen einzigen dieser Komparatoren aktivieren zu können Der Ausgang des vierten UND-Elementes (61) ist mit den Eingängen (E3) der beiden NOR-Elemente (46, 47) verbunden.
Parallel zu den Schalttransistoren (49, 50) ist je eine Freilaufdiode (62, 63) geschaltet. Zwischen den Emitteranschlüssen der beiden Schalttransistoren (51, 52) und Masse sind je eine Diode (64, 65) geschaltet.
Die Anordnung arbeitet wie folgt:
Beim Betätigen des Anlassers (11) (Fig. 1 und 2) wird Spannung über den Schleifer am Potentiometer (38) abgegriffen und dem Eingang (E2) des Mikrocomputers (26) zugeführt. Dieser schaltet über den Ausgang (A0) das Relais (22) um, wodurch der Stromkreis vom Gleichrichter (20) zum Motor (7) eingeschaltet wird.
Darauf werden vom Mikrocomputer (26)
Strompaket-Steuerimpulse über den Ausgang (A4) an den Verstärker (29) geliefert, wobei die Steuerimpulse eine konstante Grundfrequenz aufweisen Das Tastverhältnis der ausgegebenen Impulse ist der notwendigen Motorleistung proportional.
Jeder Steuerimpuls steuert den Leistungstransistor an, so daß Gleichstrom über den Motor (7), den
Leistungstransistor (23) und den Meßwiderstand (24) nach Masse fließen kann. Der Motor (7) läuft an und treibt über den Zahnriemen (5) die Nähmaschine (1) an. Das Tastverhältnis der jeweils abgegebenen Steuerimpulse wird vom Mikrocomputer (26) entsprechend dem am Potentiometer (38) abgegriffenen Spannungswert (Drehzahl-Sollwert) und der am Eingang (El) des Mikrocomputers (26) anliegenden Impulsfrequenz (Istwert-Drehzahl) des Impulsgebers (14) berechnet.
Beim Antrieb der Nähmaschine (1) erhält der Mikrocomputer (26) über den Impulsgeber (13) jeweils bei einer Umdrehung einen Taktimpuls, der eine vorbestimmte Winkelstellung der Hauptwelle (2) signalisiert und über den Impulsgebef (14) eine Vielzahl von Taktimpulsen, deren Zeitabstand zur Drehzahl-Istwert-Bestimmung dient. Er wird mit einem Drehzahl-Sollwert verglichen, der sich aus dem am Potentiometer (38) abgegriffenen Spannungswert errechnen läßt. Auf diese Weise ist die
Nähgeschwindigkeit durch Betätigen des Anlassers (11) veränderbar und regelt sich dabei auf die durch die am Potentiometer (38) abgegriffene, der Istwert-Drehzahl entsprechende Spannung ein. Die Nähgeschwindigkeit wird durch den Vergleich dieses Spannungswertes mit einem aus der Zeitdauer zwischen zwei Impulsen am Eingang (El) des Mikrocomputers (26) errechneten Wert geregelt.
Zum Abbremsen und Stillsetzen der Nähmaschine (1) in einer oder mehrerer vorbestimmten Stellungen werden vom Mikrocomputer (26) Schaltspannungen erzeugt, die über die Ausgänge (A1, A2 und A3) an den Bremstreiber (28) ausgegeben werden. Die Schaltspannungen können dabei niedriges L-Potential oder hohes H-Potential annehmen. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung des Bremstreibers (28) steuert damit die Anzugskraft der Magnetspule (48) und somit die Bremskraft der Reibungsbremse (27) sowie den Stromrichtungsverlauf in der Magnetspule (48).
Beim Antrieb des Motors (7) ist die Reibungsbremse (27) abgeschaltet. Dabei liegt an den Eingängen (E1, E2 und E3) des Bremstreibers (28) jeweils H-Potential an. Dies bedeutet, daß der Ausgang des NICHT-Elementes (57) L-Potential aufweist und der Schalttransistor (50) ausgeschaltet ist. Der Ausgang des NICHT-Elementes (55) weist L-Potential und der Ausgang des NICHT-Elementes (56) H-Potential auf. Der Schalttransistor (49) ist somit eingeschaltet. Am Eingang (E1) des NOR-Elementes (46) liegt H-Potential und am Eingang des NOR-Elementes (47) L-Potential.
Wenn an beiden Eingängen (E2 und E3) des Bremstreibers (28) H-Potential anliegt, sind die Ausgänge der UND-Elemente (58, 59 und 60) auf L-Potential geschaltet und die daran angeschlossenen Komparatoren (41, 42 und 43) wirkungslos. Der Ausgang des UND-Elementes (61) weist dagegen H-Potential auf, so daß die beiden NOR-Elemente über ihre Eingänge (E3) so geschaltet sind, daß ihre Ausgänge L-Potential aufweisen und sie daher die beiden Leistungstransistoren (51 und 52) im ausgeschalteten Zustand halten.
Die Spannung zum Ansteuern der Magnetspule (48) übersteigt wesentlich deren Betriebsspannung. Damit wird ein sehr schnelles Erregen der Magnetspule (48) erzielt. Durch die Anordnung einer Mehrzahl von abgestuften Spannungsansteuerungen ist außerdem eine
Leistungsanpassung der Reibungsbremse (27) an mehrere
Drehzahlstufen der Nähmaschine (1) möglich.
Die Spannungssteuerung erfolgt über die drei Komparatoren (41, 42 und 43). Mit dem Komparator (41) ist eine Bremsung mit voller Kraft (Vollbremsung), mit dem Komparator (42) eine Bremsung mit halber Kraft (Halbbremsung) und mit dem Komparator (43) eine Bremsung mit einem Viertel der vollen Kraft
(Viertelbremsung) steuerbar. Andere Abstufungen und Unterteilungen sind selbstverständlich auch möglich.
Eine Vollbremsung wird erreicht, indem der Mikrocomputer (26) an beide Eingänge (E2 und E3) des Bremstreibers (28) L-Potential anlegt. Dadurch wird der Ausgang des UND-Elementes (61) sowie die Eingänge (E3) der NOR-Elemente (46 und 47) auf L-Potential umgeschaltet. Nachdem an den Eingängen (E2) der NOR-Elemente (46 und 47) L-Potential anliegt und außerdem an dem Eingang (El) des NOR-Elementes (46) H-Potential und am anderen Eingang (El) des NOR-Elementes (47) L-Pαtential, bleibt der Leistungstransistσr (51) ausgeschaltet und der Leistungstransistor (52) wird eingeschaltet. Es fließt Strom von + UB über den Leistungstransistαr (49), die Magnetspule (48), den Leistungstransistor (52) und den Meßwiderstand (39) nach Masse. Die Bremse (27) wird aktiviert und bremst den Motor (7) ab.
Beim Anstieg des Betriebsstromes steigt auch der Spannungsabfall am Meßwiderstand (39). Die sich über diesem aufbauende Spannung wird über den Widerstand (53) an die invertierenden Eingänge der drei Komparatoren (41, 42 und 43) geleitet und schaltet, sobald sie die am nicht invertierenden Eingang des gerade aktivierten Komparatαrs (41, 42 oder 43) anliegende Teilerspannung übersteigt, dessen Ausgang auf L-Potential. Der Ausgang des monostabilen Elementes (45) wird dadurch kurzzeitig auf H-Potential geschaltet, wodurch die Eingänge (E2) der beiden NOR-Elemente (46 und 47) H-Potential erhalten und das NOR-Element (47) den Leistungstransistor (52) abschaltet. Der Strom in der Magnetspule (48) fließt mit abnehmendem Wert über die Freilaufdiode (63) weiter. Nach Ablauf der Einschaltzeit des monostabilen Elementes (45) erhalten die Eingänge (E2) der NOR-Elemente (46 und 47) wieder L-Potential, wodurch der Leistungstransistαr (52) wieder eingeschaltet wird und die Magnetspule (48) erneut erregt wird. Dieses Spiel wiederholt sich solange, bis eine andere Pαtentialschaltung an den Eingängen (E1, E2 und E3) des Bremstreiber (28) anliegt.
Durch eine Umschaltung der Schaltspannungen an den
Eingängen (E2 und E3) des Bremstreibers (28) kann eine andere Auswahl der Komparatoren (41, 42 oder 43) getroffen und damit die Bremskraft der Magnetspule (48) auf einen anderen Wert eingestellt werden. Durch Umschaltung der Schaltspannung an dem Eingang (E3) auf H-Potential und Beibehalten der Schaltspannung am Eingang (E2) auf L-Potential wird beispielsweise der Komparator (41) über das UND-Element (58) ab- und der Komparator (42) über das UND-Element (59) eingeschaltet. Infolge der geringeren Referenzspannung am nicht invertierendenn Eingang des Komparators (42) erfolgt die jeweilige Abschaltung des Bremsstromes früher, so daß sich ein niedrigerer Strommittelwert einstellt.
Die Magnetspule (48) soll zur Erzielung einer Entmagnetisierung durch Umpolung mit Strom aus entgegengesetzten Richtungen beaufschlagbar sein. Damit wird die Herstellung einer gleichmäßigen Ausgangssituation erreicht. Die Stromumkehrung erfolgt über den Eingang (El) des Bremstreibers (28). Bei Umschaltung von H- auf L-Potential wird über den Schwellwertschalter (54) der Eingang des NICHT-Elementes (55) auf L-, sein Ausgang auf H- und der Ausgang des NICHT-Elementes (56) auf L-Potential geschaltet. Dadurch wird der Eingang (E1) des NOR-Elementes (46) auf L-Potential, der Eingang (El) des NOR-Elementes (47) auf H-Potential und der Ausgang des NICHT-Elementes (57) auf H-Potential geschaltet. Dies bedeutet, daß der Leistungstransistgr (49) aus- und der Leistungstransistor (50) eingeschaltet wird. Der auf L-Potential gesetzte Eingang (El) erlaubt dem NOR-Elemente (46) Einschaltung des Leistungstransistors (51), wenn auch beide übrigen Eingänge (E2 und E3) auf L-Potential umschalten, während der auf H-Potential liegende Eingang (E1) des NOR-Elementes (47) ein
Umschalten des zugehörigen Leistungstransistαrs (52) verhindert.
Durch Voll-, Halb- oder Viertel-Bremssteuerung durch entsprechende Schaltung der Eingänge (E2 und E3) und mehrmaliges kurzzeitiges Umschalten des Einganges (El) ist somit durch wechselseitige Umerregung der Magnetspule (48) mit abnehmendem Zeittakt eine fast vollständige Entmagnetisierung erreichbar. Damit ist die Voraussetzung gegeben, daß beim Einschalten der Magnetspule (48) zum Bremsvorgang deren Magnetisierungsablauf und somit auch die Wirkung des Bremseinsatzes von der gleichen Ausgangssituation ausgeht.
Der Betriebsstrom fließt nunmehr über den Leistungstransistor (50), die Magnetspule (48), den Leistungstransistαr (51) und den Meßwiderstand (39) nach Masse. Die entsprechende Steuerung über einen der aktivierten Komparatoren (41, 42 oder 43) erfolgt dabei in obenbeschriebener Weise.
Sobald der Mikrocomputer (26) erkennt, daß der Anlasser (11) abgeschaltet ist, daß also an dem Eingang (E2) keine Spannung mehr anliegt, steuert er über die Ausgänge (A1, A2 und A3) den Bremstreiber (28) und schaltet über den Ausgang (A4) die Impulsausgabe an den Verstärker (29) ab.
Es läuft nunmehr ein Bremsprogramm ab, bei dem der
Mikrocomputer (26) über die Ausgänge (A1, A2 und A3) einen von der jeweils aktuellen Drehzahl des Nähmaschinenantriebes abhängigen Bremsverlauf zum Anhalten der Nähmaschine (1) in einer vorbestimmten Anhalteposition der Hauptwelle (2) steuert. Zum
Anhalten der Nähmaschine (1) in kürzester Zeit in einer bestimmten Winkelposition der Hauptwelle (2) muß eine außerordentlich schnelle, konstante und präzise Einwirkung der Reibungsbremse (27) auf den Motor (7) erfolgen. Zur Ausführung dieser Steueraufgabe wird die Bremsspule (48) in der vorbeschriebenen Weise über die drei Komparatoren (41, 42 und 43) mit drei unterschiedlichen Stromstufen angesteuert.
Die erste Stromstufe weist einen Bremsstrom I. auf, der dem Nennstrom entspricht und eine Vollbremsung bewirkt, die zweite Stromstufe weist einen Bremsstrom I2 auf, der dem halben Nennstrcm entspricht und den Motor (7) mit halber Kraft abbremst und die dritte Stromstufe weist einen Bremsstrom I3 von einem Viertel des Nennstromes auf, der den Nähmaschinenantriεb mit einem Viertel der Kraft der ersten Stromstufe abbremst. Auf diese Weise wird mit recht einfachen Mitteln eine Lösung gefunden, mit der sich der Bremsverlauf so gestalten läßt, daß in kürzester Zeit ein exaktes Stillsetzen der Nähmaschine in einer vorbestimmten Position möglich ist.
Der Bremsverlauf ist von der Drehzahl der Nähmaschine (1) und der Drehstellung der Hauptwelle (2) abhängig. Dazu werden die von den Impulsgebern (13 und 14) an die Eingänge (E0 und E1) abgegebenen Impulse fortlaufend von Mikrocomputer (26) abgefragt, wobei aus den Impulsen an (E0 und E1) die aktuelle Drehstellung der Hauptwelle (2) und aus der Zeitdauer zwischen zwei Impulsen an (E1) die aktuelle Drehzahl der Nähmaschine (1) errechnet wird.
Der Bremsablauf wird über ein Programm des Mikrocomputers (26) gesteuert. Bei jedem Taktimpuls durch den Impulsgeber (14) am Eingang (E1) des Mikrocomputers läuft das Bremsprogramm ab, d. h. bei jeder Umdrehung der Hauptwelle (2) werden eine Vielzahl von Bremskontrollen und Bremsanpassungen durchgeführt.
Das Programm ist in den Fig. 4a und 4b schematisch-dargestellt. Zuerst wird in einem Vorbremsungsabschnitt die aktuelle Drehzahl der Nähmaschine (1) festgestellt und, sobald diese Drehzahl über 1.100 U/min beträgt, eine Voll- oder eine Halbbremsung durchgeführt.
Sobald die Drehzahl 1.100 U/min unterschreitet, wird die Reibungsbremse (27) in einem Unterprogramm "Bremse aus" gelöst und der Motor (7) auf eine Positionier-Solldrehzahl von beispielsweise 160 U/min geregelt. Nun wird in einem Unterprogramm "Bremskontrolle" (Fig. 5 und 6) geprüft, ob der aktuelle Drehwinkel der Hauptwelle (2) der Nähmaschine (1) innerhalb des Bereiches ist, in dem die geregelte Abbremsung zur Anhalteposition der Nähmaschine innerhalb einer Umdrehung ihrer Hauptwelle (2) möglich ist. Sobald diese Möglichkeit besteht, wird die Bremsung eingeleitet.
Im Unterprogramm "Bremskontrolle" wird das Bremsauslöseflag zurückgesetzt (FL1 = 0). Es wird geprüft, ob die Bremse gerade eingeschaltet ist, ob die Positionier-Solldrehzahl von 160 U/min überschritten wird und ob die aktuelle Winkelstellung der Hauptwelle (2) außerhalb des günstigen Bremsendebereiches von 300° bis 340° vor der Stopposition von 360° der Winkelstellung der Hauptwelle (2) der Nähmaschine (1) ist. Wenn dies alles nicht zutrifft, wird das Flag zur Ausführung des Bremsendes gesetzt (FL2 = 1). Im anderen Fall wird der optimale Drehzahlwert (dww) zur gerade kontrollierten Winkelstellung der Hauptwelle (2) ermittelt und geprüft, ob die aktuelle Orehzahl den ermittelten Drehzahlwert (dww) überschreitet (siehe Fig. 6). Wenn ja, wird das Bremsauslöseflag gesetzt (FL1 = 1) und damit die Bremsausführung vorbereitet; sonst wird die Bremse gelöst und die Nähmaschine (1) auf die Positionier-Solldrehzahl geregelt. Das
Unterprogramm ist damit beendet und der Programmablauf springt zum Hauptprogramm zurück. Die Drehzahlwerte (dww) ergeben dabei einen optimalen Verlauf für eine von den Drehzahlen der Nähmaschine (1) und den Drehwinkelstellungen ihrer Hauptwelle (2) abhängigen
Bremskurve, um eine geregelte Abbremsung des Motors (7) bis zur nächsten Anhalteposition der Nähmaschine (1) durchführen zu können.
Im Hauptprogramm wird geprüft, ob die
Nähmaschinengeschwindigkeit 300 U/min unterschreitet, in diesem Fall wird der erste und der zweite Bremsabschnitt übersprungen. Wenn die Nähgeschwindigkeit 800 U/min unterschreitet, wird nur der erste Bremsabschnitt übersprungen. Trifft beides nicht zu, wird im ersten Bremsabschnitt wieder das Unterprogramm "Bremskontrolle" abgearbeitet.
Im Hauptprαgramm wird dann geprüft, ob die Bremsbedingung (FL1 = 1) erfüllt ist. Ist dies der Fall, wird eine Vollbremsung in Abhängigkeit von dem
Wert des Bremsauslöseflag solange durchgeführt, bis die Drehzahl der Nähmaschine (1) 800 U/min unterschreitet (Abschnitt A in Fig. 6).
Tn. einem zweiten Bremsabschnitt wird geprüft, ob die Drehzahl bereits 300 U/min unterschreitet, um diesen Bremsabschnitt überspringen zu können. Im anderen Falle wird geprüft, ob die Reibungsbremse (27) noch eingeschaltet ist, um dann einen
Entmagnetisierungsvorgang der Bremsspule (48) einzuleiten.
Nach erneuter Durchführung des Unterprogrammes "Bremskontrolle" erfolgt - wenn FL1 = 1 - eine Halbbremsung in Abhängigkeit des Wertes des Bremsauslöseflag durchgeführt bis die Drehzahl der Nähmaschine 300 U/min unterschreitet (Abschnitt B in Fig. 6).
In einem dritten Bremsabschnitt werden im Prinzip die im zweiten Bremsabschnitt abgearbeiteten Programmpunkte mit dem Unterschied wiederholt, daß die Bremsung als Viertelbremsung durchgeführt wird (Abschnitt C in Fig. 6). Dies wird solange wiederholt, bis die
Bremsendebedingungen erreicht sind, d. h. das Bremsendeflag gesetzt ist (FL2 = 1), wonach das Bremsende gesteuert wird, sobald beide Impulsgeber (13 und 14) angesprochen haben. Der Antrieb der Nähmaschine hat also die Positionsdrehzahl erreicht, die aktuelle Winkelposition der Hauptwelle (2) ist im Bereich der zur genauen Abbremsung vorgegebenen Winkelstellung. Die Reibungsbremse (27) wird mit voller Kraft eingeschaltet, nach dem Stillstand ein Entmagnetisierungsvαrgang durchgeführt und das Bremsendeflag zurückgesetzt (FL2 = 0). Die Nähmaschine (1) wird durch diese Maßnahme in kürzester Zeit exakt in der vorbestimmten Anhaltestellung angehalten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Abbremsen und definierten Stillsetzen einer Nähmaschine mit einem im Anlasserbetrieb geschalteten Kommutatαrmotor, der mit einer elektromagnetisch erregten Reibungsbremse gekoppelt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale für die Bremssteuerung:
a) der Motor (7) wird, wenn seine
Arbeitsgeschwindigkeit eine vorbestimmte obere Grenzdrehzahl überschreitet, in einem ersten Brεmsvorgang auf diese obere Grenzdrehzahl abgebremst,
b) unterhalb der oberen Grenzdrehzahl wird bei einer Vielzahl von vorbestimmten Positionen der Hauptwelle (2) der Nähmaschine (1) geprüft, ob die aktuelle Drehzahl der Nähmaschine (1) einen aus einer Mehrzahl von den Drεhwinkeln der
Hauptwellε (2) dεr Nähmaschins (1) zugeordneten Drehzahlwerten (dww) einer Bremskurve überschreitet,
bl) wird der zugeordnete Drehzahlwert (dww) überschritten, wird der Motor (7) jiurch Erregung der Magnetspule (48) der Reibungsbremse (27) abgebremst,
b2) wird der zugeordnete Drehzahlwert (dww) nicht überschritten, wird die Nähmaschine (1) durch Antrieb mit einer vorbestimmten unteren Grenzdrehzahl auf diese untere Grenzdrehzahl abgebremst, c) bei Erreichen der Stαpposition der Nähmaschine (1) erfolgt eine endgültige Abbremsung des Motors (7).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Bremsspule (48) der Reibungsbremse (27) über eine Konstantstromquelle (Bremstreiber 28) erfolgt und verschiedenen Drehzahlbereichen der Nähmaschine (1) unterschiedliche Nennstromwerte für den Bremsstrom zugeordnet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsspule (48) der Reibungsbremse (27) vor dem Umschalten des Bremsstromes auf einen anderen Nennstromwert weitgehend entmagnetisiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsspule (48) zur Entmagnetisierung mit einer Mehrzahl von jeweils entgegengerichteten Stromimpulsen mit jeweils vermindertem Strom beaufschlagt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Impulsdauer der aufeinanderfolgenden Stromimpulse stetig vermindert.
6. Nähmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Motorregelung, bei welcher der Drehzahl-Sollwert über einen Anlasser und der Drehzahl-Istwert über einen mit der Hauptwelle der Nähmaschine zusammenwirkenden Impulsgeber ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (14) während einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Drehwinkel-Stellungen der Hauptwelle (2) der Nähmaschine (1) die Bremssteuerung jedesmal dann auslöst, wenn der Drehzahl-Istwert höher ist, als der Drehzahl-Sollwert.
7. Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (Bremstreiber 28) zur Erzeugung des Bremsstromes verschiedene Konstantstrom-Stufen aufweist.
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