[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für den Antrieb der Nadelstange bzw.
der Nadelstangen und des Nähguttransportes bzw. der Nähguttransporte an Stick-, Stepp-
oder Nähmaschinen, wobei jeweils für die Nadelstange und jeweils für den Nähguttransport
getrennte Motoren vorgesehen sind und während der Zeitspanne zwischen dem Austritt
der Nähnadel aus dem Nähgut und deren Wiedereintritt das Nähgut bewegbar ist.
[0002] Aus der deutschen Patentschrift 3o 2o 721 ist eine Drehzahlsteuerung dieser Art bekannt,
bei welcher die Stichlängen mehrerer anstehender Stiche aus einem Informationsträger
nacheinander abgefragt, seriell gespeichert und taktweise gemessen werden. Dann wird
die Drehzahl des Nadelstangenantriebmotors jeweils dem höchsten der in einer Serie
gemessenen Werte angepaßt. Der Nadelstangenantriebsmotor ist als Drehstrommotor ausgebildet,
dessen Drehzahl unmittelbar von der Frequenz einer Stromversorgung abhängt, die wiederum
vom Ergebnis jeder taktweisen Messung gesteuert wird. Die Steuerung der Stromversorgung
für den Nadelstangenantriebsmotor erfolgt dabei durch eine in einem Rechner in Abhängigkeit
vom Ergebnis der taktweisen Messung erzeugten Frequenz.
[0003] Bekannt ist weiterhin eine Stick-, Stepp- oder Nähmaschine, bei der die Verknüpfung
von Oberfaden und Unterfaden mittels Greifer bzw. Schiffchen erfolgt, während sich
die Nadel im Gut befindet, mit einer Steuerung der Stichbildungsantriebe mittels eines
Musterinformationsträgers, der die erforderlichen Werte für eine mustergemäße Gutbewegung
enthält. Bei dieser vorbekannten Stick-und Steppmaschine ist der Wiedereintritt der
Nadel nach ihrem Austritt aus dem Gut beliebig verzögerbar. Die Steuerung erzeugt
den Befehl zur Verzögerung, wenn die nächstfolgende aus dem Musterinformationsträger
abgerufene Stichlänge einen Wert übersteigt, der innerhalb der Verschiebephase für
das Gut eines normalen Arbeitszyklus nicht durchführbar ist (deutsche Patentschrift
32 o6 731). Der Nachteil dieser bekannten Maßnahme ist darin zu sehen, daß der Nadelantrieb
ständig beschleunigt und verzögert werden muß, obgleich er die größere Masse darstellt
als jene, die mit der Transporteinrichtung für das Nähgut vorgegeben ist.
[0004] Die gegenständliche Erfindung geht von diesem Stand der Technik aus und zielt darauf
ab, einerseits die Steuerung zu vereinfachen und andererseits vor allem den Lauf der
Maschine zu vergleichmäßigen, um auf diese Weise eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit
zu erzielen. Gemäß der Erfindung gelingt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß mit
den Antriebsmotoren sowohl für die Nadelstange wie auch für den Nähguttransport Impulsgeber
verbunden sind und die während einer konstanten Zeitspanne zwischen Austritt der Nähnadel
und Wiedereintritt in das Nähgut anfallenden Impulse vom Impulsgeber des Antriebsmotors
der Nadelstange in einem Rechner summiert werden, daß jedem auszuführenden Stich bzw.
seinen Wegkomponenten eine der jeweiligen Länge des Stiches proportionale Impulsfolge
zugeordnet ist und diese von einem das Nähprogramm beinhaltenden Informationsträger
über einen Leser dem Rechner zugeführte Impulsfolge bzw. deren jeweilige Augenblicksumme
mit dem vom Impulsgeber des Antriebsmotors gelieferte Impulsanzahl und mit der vom
Impulsgeber des Antriebsmotors der Nadelstange gelieferte Impulsanzahl in Vergleich
gesetzt wird und im Falle von Differenzen der Rechner einen Regler aktiviert, welcher
die Drehzahl des Antriebsmotors für den Nähguttransport erhöht oder erniedrigt, und
so am Ende der konstanten Zeitspanne die vom Impulsgeber des Nadelantriebes gelieferte
und dieser Zeitspanne zugeordnete Impulsanzahl der vom Geber gelieferten und der Länge
der nachfolgend auszuführenden Stiches zugeordneten Impulsanzahl entspricht.
[0005] An Hand der Zeichnung wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Steuerung für eine
Steppmaschine näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Steuerung;
Fig. 2 eine drei Stiche umfassende Stichfolge und die
Fig. 3, 4 und 5 Weg-Zeit-Diagramme und zwar für die Nadel und für die X und Y-Komponenten
der Stiche nach der Stichfolge gemäß Fig. 2.
[0006] Die Steppmaschine, die hier im einzelnen nicht dargestellt ist, besitzt einen Nadelantrieb,
sowie je einen Antrieb für die Wegkomponenten X und Y des Nähgutes. Der Aufbau der
Steppmaschine entspricht der herkömmlichen Bauart. Für den Antrieb der Nadeln ist
ein Antriebsmotor MN vorgesehen, dessen Drehzahl in Abhängigkeit vom jeweiligen Näh-
oder Stepprogramm manuell über einen Regler P eingegeben wird. Zwei weitere Antriebsmotoren
M
X und M
Y dienen der Bewegung des Nähgutes, wobei der eine Antriebsmotor M
X für die Vor- und die Rückwärtsbewegung (X-Komponente) des Nähgutes sorgt und der andere
Antriebsmotor My für die seitliche Hin- und Herbewegung (Y-Komponente). Als Antriebsmotoren
eignen sich frequenzgeregelte Asynchronmaschinen, feldgeregelte Gleichstrommaschinen,
Schrittmotoren oder pulsrichtergeregelte Synchronmotoren. Im vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß hier Wechselstromantriebsmaschinen
verwendet werden, deren Drehzahl unmittelbar von der Frequenz der Speisespannung abhängig
ist, die ihrerseits durch die Regeleinrichtung beeinflußt wird. Solche Frequenzsteuerungen
sind bekannt und werden auf dem Markt angeboten.
[0007] Jeder der drei Antriebsmotoren M
N, M
X, My ist mit einem Impulsgeber G
N, G
XI Gy verbunden, die beim betriebsmäßigen Einsatz ihre Impulse einem Rechner CR zuführen,
wobei die Anzahl der von einem bestimmten Zeitpunkt ausgehende Zählung der Impulse
einem entsprechenden Verstellweg der Motoren M
X, My entspricht, bzw. einer vorgegebenen Zeitspanne, während der die Nadel einen vorgegebenen
Weg zurücklegt. Der Rechner erhält die für ihn notwendigen Vergleichswerte über einen,
das Stepprogramm beinhaltenden Informationsträger, beispielsweise einen Lochstreifen
oder ein Magnetband, dessen jeweilige Programmwerte von einem Leser L dem Rechner
CR zugeleitet werden. Die vom Rechner ermittelten Regelgrößen werden dann partiell
im Vergleich mit den Zählimpulsen des Antriebsmotors den Regelgliedern RMy und RM
X zugeleitet, die ihrerseits auf die ihnen zugeordneten Antriebsmotoren M
X und My im Sinne einer Drehzahlsteigerung bzw. Drehzahlreduzierung einwirken.
[0008] Fig. 2 veranschaulicht ein drei Stiche S
1, S
2, S
3 umfassende Stichfolge. Die Position 0' ist als Ausgangsposition gewählt und der Endstellung
der Stichfolge entspricht Punkt C. Die den einzelnen Stichen S zugeordneten Wegkomponenten
S und S
yn sind dem Diagramm nach Fig.2 direkt entnehmbar. Sie können einen positiven Wert (Vorwärtsbewegung)
oder einen negativen Wert (Rückwärtsbewegung) aufweisen. Entsprechend der jeweiligen
Länge eines Stiches S
n und entsprechend seiner Lage innerhalb des rechtwinkligen Koordinatensystems X-Y
sind diese Wegkomponenten sehr unterschiedlich, sowohl was ihre Größe als auch was
ihre Richtung betrifft.
[0009] Das Diagramm nach Fig. 3 veranschaulicht den Lauf der Nadel N und es ist hier festzuhalten,
daß sich der Antriebsmotor M
N in Abhängigkeit des durchzuführenden Stepprogrammes mit konstanter Geschwindigkeit
dreht, so daß die Bewegung der Nadel über die Zeit t einen sinus artig Verlauf zeigt
und die Zeitspanne T, während der die Nadel eine vollständige Bewegung durchführt,
als Periode bezeichnet ist. Die Geschwindigkeit des Motors M
N für den Nadelantrieb wird über einen Regler P manuell eingestellt und hängt von der
Art des abzuführenden Programmes ab. Im Zeit-Weg-Diagramm nach Fig. 3 veranschaulicht
die Linie E die Ebene des Nähgutes und es ist aus der Lage dieser Linie E im Diagramm
erkennbar, daß die Zeitspanne t , während der die Nadel außerhalb des Nähgutes ist,
erheblich kleiner ist als die Zeitspanne t
i, während der die Nadel in das Nähgut eingestochen ist und während der der eigentliche
Stich gebildet wird, während der also Ober-und Unterfaden miteinander verschlungen
werden, wobei die dazu dienenden Mittel bekannte Schiffchen oder Greifer sind. Das
Verhältnis dieser beiden Zeitspannen t : t
i = zirka 1 : 2, die Summe dieser beiden Zeitspannen t
a und t
i entsprechen der Periode T. Die Zeitspanne t , während der die Nadel außerhalb des
Nähgutes liegt und während der das Nähgut gegenüber der Nadel verschiebbar ist, ist
also nur halb so lang wie jene Zeitspanne t
i, während der die Fäden verschlungen werden.
[0010] Die beiden dem Zeit-Weg-Diagramm nach Fig. 3 zugeordneten Zeit-Weg-Diagramme nach
den Fig. 4 und 5 veranschaulichen die Stichkomponenten S
xn bzw. S
yn.
[0011] Wird der erste Stich S
1 betrachtet, der sich von 0' - A erstreckt (Fig.2) und der nur eine Wegkomponente
nämlich die Wegkomponente S
x1 besitzt, so ist aus den einander zugeordneten Diagrammen nach den Fig. 3 bis 5 erkennbar,
daß während der ersten Zeitspanne t , die sich vom Punkt 0' - A auf der Zeitlinie
t des Diagrammes nach Fig. 3 erstreckt, das Nähgut in der X-Richtung den Weg S
x1 zurückgelegt haben muß, wogegen in der Y-Richtung keine Bewegung durchgeführt wird.
Korrespondierendes gilt auch für die nachfolgenden Stiche S
2 und S
3 bzw. der diesen Stichen zugeordneten Wegkomponenten. Diesen Stichen S
2 und S
3 gehen jedoch Bewegungen sowohl in der X- wie auch in der Y-Richtung voraus. Die für
die jeweilige Verschiebebewegung sowohl in der X- wie auch in der Y-Richtung zur Verfügung
stehende Zeitspanne ist stets t , dies ist jene Zeit, während der die mit konstanter
Geschwindigkeit angetriebene Nadel außerhalb des Nähgutes liegt. Da - wie schon erwähnt
- der Nadelantrieb konstant ist, ist die für die jeweilige Verschiebebewegung sowohl
in X- wie auch in Y-Richtung zur Verfügung stehende Zeitspanne t konstant. Da aber
die während dieser konstanten Zeitspanne zurückzulegenden Wege sehr unterschiedlich
sind (siehe S und S
yn in den Fig. 2, 4 und 5) ist die Geschwindigkeit der Verstellung des Nähgutes, die
durch die Motoren M
X und My erwirkt wird, pro Stich sehr unterschiedlich. Ein Maß für die jeweilige Geschwindigkeit,
in der diese Verstellung abgewickelt werden muß, stellen die Winkel α und β in den
Diagrammen nach den Fig. 4 und 5 dar.
[0012] Damit die Antriebsmotoren M
X und My während der für die Verstellung des Nähgutes zur Verfügung stehenden Zeitspanne
t
a die notwendige und von der Lage und der Länge des jeweiligen Stiches abhängige Wegstrecke
durchfahren können, müssen sie ständig,der Nadelbewegung nachgeführt werden. Zu diesem
Zweck entspricht der Zeitspanne t , während der die Nadel außerhalb des Nähgutes ist,
eine Impulsfolge von beispielsweise hundert Impulsen. Jeder Stichkomponente S
xn bzw. S
yn ist ferner eine Impulsfolge zugeordnet, deren Anzahl proportional der Länge der jeweiligen
Strecke ist, beispielsweise sei hier die Stichkomponente S
x1 als Einheitslänge vorausgesetzt, mit einer Impulsfolge von hundert Impulsen. Während
der ersten Zeitspanne t
a (0' - A) gelangen somit vom Impulsgeber GN des Nadelantriebmotors M
N hundert Impulse zum Rechner CR. Während dieser Zeit werden vom Informationsträger
über den Leser L dem Rechner CR für die Wegkomponente S
x1 hundert Impulse vorgegeben.
[0013] Der tatsächlich durch den Motor M
X erzwungene Verstellweg in der X-Richtung wird durch die Anzahl der vom Impulsgeber
G
X kommenden Impulse ermittelt. Zu jedem Zeitpunkt t während der Zeitspanne t
a (Fig.3) müssen die im Rechner CR eintreffenden Impulse IN und I
X hinsichtlich ihrer Anzahl gleich sein, in welchem Falle gewährleistet ist, daß zum
Zeitpunkt A auf der Zeitlinie t nach Fig. 3, also wenn die Nadel in das Nähgut ein-
sti
cht, der Motor M
X das Nähgut um den Betrag S
x1 gegenüber der Nadel verstellt hat. Liegen zu einem beliebigen Zeitpunkt t hinsichtlich
der Anzahl der eintreffenden Impulse I
N und I
X Unterschiede vor, so wird über den Rechner CR der Regler RM aktiviert und dadurch
die Drehzahl des Motors M
X je nach dem, ob der Unterschied positiv oder negativ ist, reduziert bzw. erhöht,
so daß bis zum Ende der Zeitspanne t
a, also wenn der Zeitpunkt A erreicht ist, das Nähgut in der X-Richtung den für den
Stich S
1 vorgesehenen Weg S
x1 zur Gänze durchfahren hat. In analoger Weise gilt das für den Stich S
1 Geschilderte auch für die nachfolgenden Stiche S
2 und S
3, wobei bei diesen Stichen bzw. bei den für diese Stiche vorgesehenen Verschiebebewegungen
in den Richtungen X und Y im Rechner noch zusätzlich die vom Geber Gy ankommenden
Impulse verarbeitet werden, jedoch in der beschriebenen Weise.
[0014] Es ist durchaus möglich, der Zeitspanne t
a und der Einheitsweglänge eines Stiches unterschiedliche Impulszahlen zuzuordnen,
beispielsweise hundert Impulse für die Zeitspanne t
a und zweihundert Impulse für die Einheitsweglänge S
x1. Die während der Zeitspanne t
a laufend summierten und miteinander verglichenen Impulsmengen müssen am Ende der Zeitspanne
t , das ist der Punkt A auf der Zeitlinie nach dem Zeit-Weg-Diagramm nach Fig.3 einander
entsprechen, das heißt, es müssen zum Zeitpunkt A hundert Impulse vom Geber G
N und zweihundert Impulse vom Geber G
X im Rechner eingelangt sein.
[0015] Es ist aus den Diagrammen nach den Fig. 4 und 5 ersichtlich, daß beispielsweise die
Wegkomponente S
y3 zirka 2,3 mal größer ist, als die hier als Einheitsweglänge angenommene Komponente
S
x1, das heißt, die der Wegkomponente S
y3 zugeordnete Impulsfolge muß daher 2,3 mal größer sein als jene der Einheitsweglänge,
das ist hier zweihundertdreißig Impulse. Der Motor My muß also während der ihm für
die Zurücklegung dieses Weges vorgegebenen Zeit t
a zweihundertdreißig Impulse über seinen Impulsgeber Gy an den Rechner CR liefern,
die ihm vom Stepprogramm, das über den Leser L eingegeben wird, vorgegeben ist. Zum
Zeitpunkt t (siehe Fig. 3), wenn also die Nadel die Hälfte ihres außerhalb des Nähgutes
liegenden Weges zurückgelegt hat, wobei über den ihrem Antriebsmotor M
N zugeordneten Impulsgeber G
N fünfzig Impulse beim Rechner CR eingelangt sind, müssen über den Geber Gy des Antriebsmotors
My hundertfünfzehn Impulse eingetroffen sein, die vom Stepprogramm vorgegeben sind.
Falls jedoch zwischen der tatsächlich eingelangten Impulszahl und der vom Imformationsträger
für den Weg Sy
3 vorgegebenen Impulszahl eine Differenz besteht, wird, wie oben ausgeführt, über den
Regler RMy die Drehzahl des Antriebsmotors My erhöht bzw. erniedrigt, so daß gewährleistet
ist, daß am Ende der Zeitspanne t das Nähgut die Wegkomponente S
Y3 zurückgelegt hat. Die dem Stich S
3 zugeordnete X-Komponente S
x3 ist erheblich kürzer als die Y-Komponente, so daß in der X-Richtung gleichzeitig
das Nähgut langsamer bewegt werden kann. Der Unterschied der Geschwindigkeiten ergibt
sich aus dem Vergleich der Winkel α" und β'', die ein Maß für die Verstellgeschwindigkeit
darstellen.
[0016] Auf diese Weise ist es möglich, den eine große Masse aufweisenden Nadelantrieb mit
konstanter Geschwindigkeit anzutreiben und den Nähgutträger bzw. die Nähguttransporteinrichtung,
die gegenüber dem Nadelantrieb eine viel geringere Masse aufweist, entsprechend den
abzufahrenden Weglängen zu beschleunigen und zu verzögern, wodurch die Bewegung des
Nähgutes in optimaler Weise der höchstmöglichen Nähgeschwindigkeit anpaßbar ist. Diese
höchstmögliche Nähgeschwindigkeit wird aus der Art des Stepp- oder Nähprogrammes ermittelt
und wird manuell über den Drehzahlregler P für den Antriebsmotor M
N des Nadelantriebes eingestellt.
[0017] Die erfindungsgemäße Steuerung wird zweckmäßig bei neuen Stick-, Stepp- oder Nähmaschinen
vorgesehen. Es ist aber durchaus möglich, diese Steuerung als Bausatz zu gestalten,
mit welchem bereits vorhandene Maschinen dieser Art nach- und ausgerüstet werden können,
um sie so für eine höhere Arbeitskapazität auszulegen.
[0018] Wenn vorstehend von konstanten Zeitspannen die Rede ist, beispielsweise der Zeitspanne
t , während der die Nadel außerhalb des Nähgutes liegt, so gilt dies für ein bestimmtes
Muster, das auf der Stick-, Stepp- oder Nähmaschine gerade zu fertigen ist. In Abhängigkeit
der Größe und der Ausgestaltung des Musters und/oder in Abhängigkeit von den Materialien,
die auf der Maschine verarbeitet werden, kann diese Zeitspanne t sich ändern, da ja
die Geschwindigkeit der Nadelbewegung an das jeweils zu fertigende Muster bzw. an
die jeweils zu bearbeitenden Materialien anzupassen ist, wie dies vorstehend schon
erwähnt wurde.
[0019] Die Erfindung wurde definiert und erläutert unter Bezug auf die erwähnten Zeitspannen.
Grundsätzlich ist es möglich, anstelle von Zeitspannen Wegstrecken als Definitionsgrößen
heranzuziehen, denn diese beiden physikalischen Größen sind über die jeweilige Geschwindigkeit
als Umrechnungsfaktor linear voneinander abhängig.
[0020] Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde für die beiden Zeitspannen t und t
i ein Verhältnis von 1:2 angegeben. Die Erfindung ist auch bei solchen Maschinen mit
Erfolg einsetzbar, bei welchen dieses Verhältnis einen anderen Zahlenwert, beispielsweise
1:3 beträgt.
1. Steuerung für den Antrieb der Nadelstange bzw. der Nadelstangen'und des Nähguttransportes
bzw. der Nähguttransporte an Stick-, Stepp- oder Nähmaschinen, wobei jeweils für die
Nadelstange und jeweils für den Nähguttransport getrennte Motoren vorgesehen sind
und während der Zeitspanne (t ) zwischen dem Austritt der Nähnadel aus dem Nähgut
und deren Wiedereintritt das Nähgut bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit
den Antriebsmotoren (MN, MX, My) sowohl für die Nadelstange wie auch für den Nähguttransport Impulsgeber (GN, GX, Gy) verbunden sind und die während einer konstanten Zeitspanne (t ) zwischen Austritt
der Nähnadel und Wiedereintritt in das Nähgut anfallenden Impulse (IN) vom Impulsgeber
(GN) des Antriebsmotors (MN) der Nadelstange in einem Rechner (CR) summiert werden, daß jedem auszuführenden
Stich, bzw. seinen Wegkomponenten (X,Y) eine der jeweiligen Länge des Stiches proportionale
Impulsfolge zugeordnet ist und diese von einem das Nähprogramm beinhaltenden Informationsträger
über einen Leser (L) dem Rechner (CR) zugeführte Impulsfolge bzw. deren jeweilige
Augenblickssumme mit dem vom Impulsgeber (GX, Gy) des Antriebsmotors (MX, My) gelieferte Impulsanzahl und mit der vom Impulsgeber (GN) des Antriebsmotors (MN) der Nadelstange gelieferte Impulsanzahl in Vergleich gesetzt wird und im Falle von
Differenzen der Rechner (CR) einen Regler (RMXP RMy) aktiviert, welcher die Drehzahl des Antriebsmotors (MX, My) für den Nähguttransport erhöht oder erniedrigt, und so am Ende der konstanten
Zeitspanne (ta) die vom Impulsgeber (GN) des Nadelantriebes (MN) gelieferte und dieser Zeitspanne (t ) zugeordnete Impulsanzahl der vom Geber (GX, Gy) gelieferten und der Länge der nachfolgend auszuführenden Stiches (S ) zugeordneten
Impulsanzahl entspricht.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nähguttransport für
jede Komponente (X,Y) der Bewegung in an sich bekannter Weise einen eigenen Antrieb
(M,9 My) besitzt und jedem dieser Antriebe ein Impulsgeber (GX, Gy) zugeordnet ist.
3. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb
der Nadel bzw. zum Antrieb des Nähguttransportes frequenzgesteuerte Wechsel- bzw.
Drehstrommotoren (MX, My) vorgesehen sind.
4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb
der Nadel bzw. zum Antrieb des Nähguttransportes impulsgesteuerte Schrittmotoren (MX, My) vorgesehen sind.
5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb
der Nadel bzw. zum Antrieb des Nähguttransportes feldgeregelte Gleichstrommotoren
(MX, My) vorgesehen sind.