DE19538293A1 - Enhanced flexibility household or industrial sewing machine drive - Google Patents

Abstract

A sewing machine drive comprises several separate drives for driving the relevant components synchronously in respect of rotation speed and/or position. The running of the components in this way is achieved by data-processing control. The ideal values for the speed and/or the position are fed at set intervals to performance-electronic regulating units. The required values are achieved by a comparison of actual and ideal values. If stepped motors are used, the comparison is unnecessary and the need for speed and position regulating devices is eliminated.

Description

Nähmaschinen werden sowohl für den Einsatz in der Industrie als auch im Handwerk und im Haushalt hergestellt. Das Nähgut können Textilien, Leder oder Kunststoff sein.Sewing machines are used both in industry and in crafts and made in the household. The material to be sewn can be textiles, leather or plastic.

Zur Bildung der Naht werden die folgenden Baugruppen benötigt:The following assemblies are required to form the seam:

• - Nadelstange mit Nähnadel zur Bewegung des Oberfadens,- needle bar with sewing needle for moving the upper thread,
• - Nähfuß zum Niederhalten des Nähgutes,- presser foot to hold down the material,
• - Fadenhebel zur Straffung des Fadens,- thread lever for tightening the thread,
• - Vorschubeinrichtung zur Bewegung des Nähgutes und zur Festlegung der Stichweite und- Feed device for moving the material and for fixing the stitch width and
• - Schiffchen mit Spule zur Aufnahme und Bewegung des Unterfadens.- Boat with bobbin for taking up and moving the lower thread.

Zur Variation der Stichweite kann die Vorschubeinrichtung in der Bewegungsamplitude verändert werden.To vary the stitch width, the feed device can vary in the movement amplitude to be changed.

Der Anpreßdruck des Nähfußes kann in Anpassung an die Dicke des Nähgutes verändert werden.The pressure of the presser foot can be adjusted to the thickness of the material to be changed.

Der Antrieb der Bewegungen erfolgt so, daß von einer zentralen Welle ausgehend alle erforderlichen Bewegungsabläufe über Hebel, Kurvenschreiber oder Exzenter realisiert werden. Änderungen der Bewegungshübe werden durch Verstellung von Hebelarmen oder Bewegungsradien erreicht.The movements are driven in such a way that all start from a central shaft required movement sequences implemented using levers, curve recorders or eccentrics will. Changes in the movement strokes are made by adjusting the lever arms or movement radii reached.

Der Antrieb der zentralen Welle geschieht im einfachsten Fall durch einen Tretmechanismus der über einen Riemenantrieb die Welle antreibt oder durch einen Elektromotor der die zentrale Welle direkt oder über einen Riementrieb antreibt. Zur Änderung der Nähgeschwindigkeit wird die Antriebsdrehzahl variiert.In the simplest case, the central shaft is driven by a Pedal mechanism that drives the shaft via a belt drive or through a Electric motor that drives the central shaft directly or via a belt drive. For Changing the sewing speed will vary the drive speed.

Diese Anordnung gewährleistet durch die starre Kopplung aller anzutreibender Achsen den drehzahl- und lagesynchronen Lauf der einzelnen Arbeitselemente der Nähmaschine.This arrangement is ensured by the rigid coupling of all axes to be driven the speed and position synchronous running of the individual work elements of the Sewing machine.

Zur Herstellung von Ziernähten und Strickmustern sind Lösungen bekannt, bei denen die Nadel neben der senkrechten Bewegung noch Bewegungen senkrecht zur Vorschubbewegung ausführen kann. Die seitliche Nadelbewegung kann sowohl durch Mechanismen als auch durch eine informationsverarbeitende Elektronik, die z. B. einen Linearaktuator steuert, realisiert.Solutions are known for the production of decorative seams and knitting patterns, in which the needle next to the vertical movement still movements perpendicular to the  Can perform feed movement. The lateral needle movement can both by mechanisms as well as by information processing electronics, which, for. B. controls a linear actuator.

Die mechanische Lösung der Nähbewegung weist die folgenden Nachteile auf:The mechanical solution of the sewing movement has the following disadvantages:

• - Geräuschbildung durch die zahlreichen Mechanismen,- Noise generation through the numerous mechanisms,
• - Verschleiß der Mechanismen,- wear of the mechanisms,
• - Änderung der Einstellung der Maschine (Fadenspannung, Anpreßdruck, Vorschub) müssen von Hand erfolgen,- Changing the machine setting (thread tension, Contact pressure, feed) must be done by hand,
• - Änderung der Einstellung werden bei stehender Maschine gemacht,- The setting is changed when the machine is stopped,
• - die Übertragung der Drehmomente erfolgt über relativ lange Wellen,- The torque is transmitted via relatively long shafts,
• - zur Wartung müssen die zahlreichen Lagerstellen regelmäßig geölt werden,- The numerous bearing points must be oiled regularly for maintenance,
• - Änderungen der Stichweite und des Anpreßdruckes sind nur in dem Maße möglich, wie es die Mechanismen zulassen. Die Einstellung dieser Werte ist der Erfahrung des Bedieners überlassen. Die Einstellungen sind kaum reproduzierbar.- Changes in the stitch width and the contact pressure are only possible to the extent as the mechanisms allow. The setting of these values is experience left to the operator. The settings are hardly reproducible.

Diese Nachteile sollen dadurch vermieden werden, daß der Antrieb der einzelnen Arbeitselemente der Maschine durch mehrere Elektromotoren erfolgt. Diese können rotierende oder lineare Motoren sein. Im ersten Fall erfolgt dessen Ankopplung an das zu bewegende Element über Mechanismen, die die rotierende Bewegung des Motors in die geforderte lineare Bewegung umwandeln. Änderungen der Bewegungsamplitude erfordern die Möglichkeit der Einstellung des Mechanismus. Im Fall linearer Antriebsmotoren kann die Bewegungsamplitude durch die elektronische Steuerung ohne Eingriff in die Mechanik variiert werden. Es ist möglich jeder Arbeitsstelle einen Antrieb zuzuordnen oder einen Antrieb für jeweils mehrere Arbeitselemente vorzusehen. Der drehzahl- und lagesynchrone Lauf der Antriebselemente wird dadurch erreicht daß:These disadvantages are to be avoided in that the drive of the individual Working elements of the machine are carried out by several electric motors. these can be rotating or linear motors. In the first case, it is coupled to the element to be moved via mechanisms that prevent the rotating movement of the motor convert the required linear motion. Changes in motion amplitude require the possibility of adjusting the mechanism. In the case of linear Drive motors can control the movement amplitude through the electronic control can be varied without interfering with the mechanics. It is possible to have one at each job Assign drive or one drive for several work elements each to provide. The speed and position synchronous running of the drive elements is thereby achieves that:

• 1. Die einzelnen Elektromotoren mit Drehzahl- und Lagegeber ausgerüstet sind. Von einer zentralen Steuerung erhalten die Motoren in einem Zeitrhythmus ihre Sollwerte vorgegeben. Jede Achse wird als drehzahl-und/oder lagegeregelte Achse betrieben.1. The individual electric motors with speed and position encoder are equipped. They receive from a central control Motors specified their setpoints in a time rhythm. Each axis is operated as a speed and / or position controlled axis.
• 2. Die einzelnen Elektromotoren sind Schrittmotoren , die von einer zentralen Steuerung in ihrem Bewegungsablauf gesteuert werden. In diesem Fall sind keine Drehzahl- und/oder Lagegeber erforderlich.2. The individual electric motors are stepper motors by a central one  Control can be controlled in their movement. In this case there are none Speed and / or position encoder required.

Im ersten Fall können die Antriebsmotoren drehzahl- und/oder lagegeregelte Gleichstrommotoren, Drehstromasynchronmotoren oder Drehstromsynchronmotoren sein. Die Motoren werden durch Stromrichter gespeist. Das Antriebssystem besteht aus einem energetischen Teil der für die Speisung der Motoren und einem informations­ verarbeitenden Teil für die Steuerung und Koordinierung der Bewegungen. Den grundsätzlichen Aufbau eines solchen Antriebssystems zeigt Fig. 1. Es ist zweckmäßig den Leistungsteil so aufzubauen, daß ein zentraler Gleichrichter über eine Gleichstromsammelschiene die Wechselrichter für die einzelnen Antriebe speist.In the first case, the drive motors can be speed-controlled and / or position-controlled DC motors, three-phase asynchronous motors or three-phase synchronous motors. The motors are powered by converters. The drive system consists of an energetic part for the supply of the motors and an information processing part for the control and coordination of the movements. The basic structure of such a drive system is shown in FIG. 1. It is expedient to construct the power section in such a way that a central rectifier feeds the inverters for the individual drives via a direct current busbar.

Die Koordinierung der Drehzahlen und/oder der Lagen erfolgt in der Form, daß vom informationsverarbeitenden Teil, dem Leitrechner - allen Antrieben in einem Zeitrhythmus die Sollwerte der Drehzahlen und/oder Lagen der einzelnen Motoren vorgegeben werden. Durch den Soll-Istwertvergleich in den, den Motoren zugeordneten Stromrichtern, erfolgt die Realisierung der richtigen Drehzahl und/oder Lage. Es ist auch möglich den Aufbau der Steuerung so vorzunehmen, daß einer der Motoren als Leitantrieb - Masterantrieb - festgelegt wird. Dessen Drehzahl- und/oder Lageistwert wird als Sollwertvorgabe für alle anderen Motoren - die Slaves - verwendet.The coordination of the speeds and / or the positions takes place in such a way that from information processing part, the master computer - all drives in one Time rhythm the setpoints of the speeds and / or positions of the individual motors be specified. By comparing the target and actual values in the motors assigned converters, the correct speed and / or is implemented Location. It is also possible to set up the control so that one of the Motors as master drive - master drive - is determined. Whose speed and / or Actual position value is used as setpoint for all other motors - the slaves - used.

Claims (6)

1. Antrieb von Nähmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines zentralen Antriebsmotors mehrere Einzelantriebe zum drehzahl- und/oder lagesynchronen Antrieb der anzutreibenden Antriebselemente eingesetzt werden, wobei deren drehzahl- und/oder lagesynchroner Lauf durch eine informationsverarbeitende Steuerung gewährleistet wird wenn Gleichstrom- oder Drehstromasynchron- oder Drehstromsynchronmotoren, mit Drehzahl und/oder Lagegebern gekoppelt, einge­ setzt werden, wobei die Vorgabe der Sollwerte für Drehzahl und/oder Lage in bestimmten Zeitintervallen den leistungselektronischen Stellern vorgegeben werden und diese mittels eines Soll-Istwertvergleiches die geforderten Werte einstellen, während beim Einsatz von Schrittmotoren der Soll-Istwertvergleich entfällt so, daß keine Drehzahl und/oder Lagegeber erforderlich sind.1. Drive of sewing machines, characterized in that instead of a central drive motor, several individual drives for speed and / or position synchronous drive of the drive elements to be driven are used, their speed and / or position synchronous operation is ensured by an information processing control if DC or three-phase synchronous - or three-phase synchronous motors, coupled with speed and / or position sensors, are set, the specification of the setpoints for speed and / or position being specified at certain time intervals for the power electronic actuators and setting the required values by means of a setpoint / actual value comparison while in use The setpoint / actual value comparison of stepper motors is omitted so that no speed and / or position encoder are required. 2. Antriebssystem von Nähmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leistungselektronische Teil so aufgebaut ist, daß ein Gleichrichter bei Dreh­ stromantrieben die Zwischenkreisspannung zur Verfügung stellt und von dieser die Wechselrichter für die einzelnen Antriebe gespeist werden.2. Drive system of sewing machines according to claim 1, characterized in that the power electronic part is constructed so that a rectifier at rotation current drives provides the intermediate circuit voltage and from this the Inverters can be fed for the individual drives. 3. Antriebssystem für Nähmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine informationsverarbeitende Einheit - ein Leitrechner - in bestimmtem Zeit­ rhythmus die Sollwertvorgabe für Drehzahl und/oder Lage für alle Antriebe macht.3. Drive system for sewing machines according to claim 1, characterized in that an information processing unit - a host computer - in a certain time rhythm makes the setpoint specification for speed and / or position for all drives. 4. Antrieb für Nähmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert der Drehzahl und/oder der Lage eines Antriebes als Sollwert für die anderen Antriebe verwendet wird.4. Drive for sewing machines according to claim 1, characterized in that the actual value the speed and / or the position of one drive as a setpoint for the others Drives is used. 5. Antrieb von Nähmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder alle Antriebsmotoren rotierende Motoren sind.5. Drive of sewing machines according to claim 1, characterized in that individual or all drive motors are rotating motors. 6. Antrieb von Nähmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder alle Antriebsmotoren lineare Motoren sind.6. Drive of sewing machines according to claim 1, characterized in that individual or all drive motors are linear motors.