DE2926152C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zierstichnähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Nähmaschine ist aus der DE-OS 26 49 923 bekannt.

Aus dieser Druckschrift ist eine Zierstichnähmaschine mit Stichbildungsrichtungen bekannt, die so gesteuert sind, daß ein Muster in Abhängigkeit von Stichpositionsdaten genäht wird, die den Stoffvorschub und die Nadelauslenkung bestimmen. Dabei werden aus dem Musterspeicher nicht nur Stichpositionsdaten, sondern auch solche Daten ausgelesen, die eine Höchstdrehzahl der Nähmaschine festlegen, wobei diese Höchstdrehzahl um so niedriger ist, je komplizierter das jeweils ausgewählte Stichmuster ist. Die jeweils zulässige Höchstdrehzahl wird dabei nach Maßgabe der Steuersignale für den Stofftransporteur und für die Nadelstangenauslenkung festgelegt. In Abhängigkeit von der jeweils festgelegten Höchstdrehzahl begrenzt ein Drehzahlbegrenzungskreis die Betriebsgeschwindigkeit der Nähmaschine, und zwar unabhängig von der jeweils von der Bedienungsperson vorgewählten Betriebsgeschwindigkeit.

Die in dem Musterspeicher enthaltenen Stichpositionsdaten können derart beschaffen sein, daß beispielsweise ein Stich in der äußersten rechten Stellung der Nadelstange ausgeführt wird, während der unmittelbar nachfolgende Stich in der äußeren linken Stellung der Nadelstange ausgeführt werden soll. Der zur Auslenkung des die Nadelstange führenden Nadelstangenhalters verwendete Linearmotor muß daher in der Lage sein, die Nadelstange mit sehr großer Geschwindigkeit zwischen den beiden genannten Extremstellungen zu bewegen. Bei modernen Nähmaschinen ist dies auch tatsächlich der Fall. Bei einer mit 1200 U/min arbeitenden Nähmaschine wird die genannte Bewegung in etwa 20 ms ausgeführt. Dies hat relativ laute Aufschlaggeräusche zur Folge, die am Linearmotor erzeugt werden, bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten der Maschine jedoch von den übrigen Maschinengeräuschen überdeckt werden. Aufgrund der digitalen Steuerung bleibt die vorgenannte hohe Stellgeschwindigkeit auch bei langsamerem Lauf der Maschine erhalten, so daß in diesem Falle, in welchem die übrigen Maschinengeräusche einen verminderten Lärmpegel erzeugen, der genannte Aufschlaglärm des Linearmotors störend in Erscheinung tritt. Gleiches gilt auch für einen Linearmotor, der etwa für die Steuerung des Transporteurschubes verwendet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zierstichnähmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei niedriger Arbeitsgeschwindigkeit der Pegel der von Stellmotoren für die Nadelstangenauslenkung und den Transporteurschub hervorgerufenen Geräusche vermindert ist.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Zierstichnähmaschine durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Zierstichnähmaschine zeichnet sich dadurch aus, daß die jeweilige Arbeitsgeschwindigkeit, die in aller Regel von der Bedienperson vorgewählt wird, daraufhin untersucht wird, ob sie innerhalb eines unteren oder eines oberen Geschwindigkeitsbereiches liegt. Beim Feststellen einer relativ hohen Arbeitsgeschwindigkeit wird eine hohe Daten-Schrittgeschwindigkeit und beim Feststellen einer niedrigen Arbeitsgeschwindigkeit eine niedrige Daten-Schrittgeschwindigkeit eingestellt, mit der dann die digitalen Stichpositionsdaten bitweise an Digital-/Analog-Wandler für die Nadelstangenauslenkung bzw. den Stoffvorschub weitergeleitet werden. Dadurch erfolgt bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit in üblicher Weise auch eine schnelle bitweise Weitergabe der Stichpositionsdaten an den D/A-Wandler, während bei niedriger Arbeitsgeschwindigkeit dies entsprechend langsam erfolgt, um damit auch die vom D/A-Wandler an den zugehörigen Elektromotor abgegebenen analogen Steuersignale entsprechend langsam zu ändern, um dadurch die Aufschlaggeräusche erheblich zu mindern.

Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Teilmerkmales, daß ein D/A-Wandler in seiner seriellen Übertragungsfunktion zur schrittweisen Beeinflussung eines Stellrades verwendet wird, sei auf die US-PS 38 59 581 verwiesen, gemäß welcher Taktimpulse kontinuierlich von einem bidirektionalen Zähler algebraisch addiert bzw. subtrahiert werden und dessen digitales Ausgangssignal in ein analoges Motorsteuersignal umgewandelt wird.

Vorteilhafte und weiterhin zweckmäßige Ausgestaltungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen (Ansprüche 2 und 3) aufgeführt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Nähmaschine, in der die vorliegende Erfindung verwendbar ist,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Nadelauslenkteils einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 3 ein Schaltbild eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Blockschaltbildes, das veranschaulicht, wie sich die Schrittgeschwindigkeit bestimmen läßt und wie man die Rampenfunktion nach Maßgabe der Schrittgeschwindigkeit erhalten kann, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild ähnlich wie in Fig. 3, welches allgemein verdeutlicht, wie die Rampenfunktion in einer LSI-Schaltung ausgeführt werden kann.

Fig. 1 zeigt in angedeuteten Umrißlinien ein Nähmaschinengehäuse 10 mit einem Untergehäuse bzw. Bett und einem Arm 12, der das Bett überragt und von einer Stütze 13 getragen wird. Der Arm 12 läuft in einen Kopf 15 aus, in welchem in herkömmlicher Weise ein Nadelstangenträger 17 gelagert ist, der zur Auf- und Abbewegung eine Nadelstange 16 aufnimmt. Die Nadelstange 16 wird durch eine Armwelle 20 in herkömmlicher Anordnung (nicht gezeigt) dazu veranlaßt, eine Auf- und Abbewegung durchzuführen. Die Nadelstange 16 trägt an ihrem Ende eine Nadel 18, die mit (nicht dargestellten) Stichbildungseinrichtungen (insbesondere der Greifer) im Bett beim Bilden von Stichen zusammenarbeitet.

Der Nadelstangenträger 17 wird so bewegt, daß er der Nadelstange 16 eine seitliche Auslenkbewegung aufzwingt. Dies erfolgt durch einen Antriebslenker 21, der mittels eines Stiftes 22 gelenkig mit dem Nadelstangenträger verbunden ist. Der Antriebslenker 21 steht in Verbindung mit einem reversiblen Linearmotor 25, der in der DE-OS 25 00 234 vollständig beschrieben ist. Der Linearmotor 25 wird dazu verwendet, die seitliche Auslenkung oder Position der Nähnadel 18 zu bestimmen.

Fig. 1 zeigt weiterhin einen Ausschnitt eines Stoff-Transportmechanismus mit einem Transporter 26, der von einer Transporteurstange 27 getragen wird. Der in der Zeichnung dargestellte Mechanismus zum entsprechenden Bewegen des Transporteurs, so daß ein Stoffvorschub erfolgt, umfaßt eine Transporteur-Antriebswelle 28, die über eine Ritzelanordnung 29 von einer Welle 19 getrieben wird. Die Welle 19 steht über einen herkömmlichen Kopplungsmechanismus (nicht gezeigt) mit der Armwelle 20 in Verbindung, so daß die beiden Wellen synchronisiert betrieben werden. Eine von einer Zugstange 31 umschlossene Steuerkurve 30 steht über einen Stift 33 mit einem Gleitblock 32 in Verbindung, damit der Gleitblock in einer den Vorschub regulierenden Schlitzführung 34 hin- und herbewegt wird. Der Stift 33 steht weiterhin mit einer Verbindungsstange 35 in Verbindung, welche wiederum an der Transporteurstange 27 angelenkt ist. Bei einer gegebenen Neigung der Führung 34 erfolgt eine bestimmte horizontale Bewegung des Gleitblocks 32, die über die horizontale Verbindungsstange 35 und die Transporteurstange 27 auf den Transporteur 26 übertragen wird.

Die Neigung der den Vorschub regulierenden Führung 34 kann durch Verdrehen der an der Führung befestigten Welle 36 eingestellt werden. Die Welle 36 besitzt an ihrem anderen Ende einen Schwingarm 37, der über eine Stange 38 mit einem zweiten reversiblen Linearmotor 40 verbunden ist. Der Linearmotor 40 wird von einem Haltearm 41 getragen, der in geeigneter Weise an dem Nähmaschinengehäuse 10 mittels Schrauben 42 befestigt ist. Der Linearmotor 40 wird somit dazu verwendet, den Stoffvorschub der Nähmaschine pro Nadeleinstich zu bestimmen

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für lediglich den Nadelauslenk- Steuerteil der Nähmaschine. Abgesehen von kleinen Unterschieden hinsichtlich der Bedienersteuerung des Transports sähe das Blockschaltbild für die Transportsteuerung ähnlich aus. Die zum Treiben der Linearmotoren 25 und 40 benötigte Musterinformation stammt vorzugsweise aus einer integrierten Schaltung (IC) 50 (siehe auch Fig. 1). Man sieht, daß das IC 50 verschiedene Bauteile aufweist, darunter einen Festwertspeicher 47. Das IC 50 kann aus mehr als einem Chip aufgebaut sein. Ein Maschinen-Synchron-Impulsgeber (MSI) 45 (siehe auch Fig. 1), der in zeitlicher Beziehung zu der Nähmaschine arbeitet, erzeugt einen Zeitgabesignalimpuls bei jedem Stichzyklus. Diese Signalimpulse werden in einem Zähler 46 hochgezählt, um eine zeitliche Folge von laufend ansteigenden Binärzahlen entsprechend der ansteigenden Anzahl von Stichen in einem Muster zu liefern. Der Zähler 46 kann als Teil des IC 50 ausgebildet sein. Der Ausgang des Zählers 46 wird dem Festwertspeicher 47 als Adresse zugeführt, um von dem Speicher als Ausgangsgröße die auf die Positionskoordinaten für jeden Stich des bestimmten Musters bezogene digitale Information auszulesen. Die Ausgangsgröße des IC 50 wird schließlich Steuer-Treibereinrichtungen zugeführt, die derart verschaltet sind, daß sie der Nadelauslenk- und der Vorschubeinrichtung der Nähmaschine in einem bestimmten Bewegungsbereich eine Steuerung vermitteln, die speziellen Positionskoordinaten für das Eindringen der Nähnadel während der Stichbildung entsprechen. Dem Fachmann ist klar, daß auch andere Verfahren möglich sind, um die richtige Information aus dem statischen Speicher 47 zu gewinnen. Beispielsweise kann ein Schieberegister verwendet werden, welches zusammen mit einer fest verdrahteten Logik eine Adresse für den Festwertspeicher 47 in vorgegebener Folge liefert, wobei sich die Adresse bei jedem Maschinen-Synchronimpuls ändert. Ein solches Daten-Lese-System ist u. U. besser geeignet für die Auslegung in Form hochintegrierter Schaltkreise (LSI).

Es werden also gemäß Fig. 2 die Impulse des Maschinen- Synchronimpulsgebers 45 in dem Zähler 46 heraufgezählt und als Adreßeingänge an den Festwertspeicher 47 innerhalb des IC 50 gelegt. Das IC 50 gibt als Ausgangsgröße in impulsbreitenmodulierter Form digitale Information, die auf die Positionskoordinaten für jeden Stich bezogen ist, aus. Wie nachstehend noch erläutert werden wird, besteht die Aufgabe des Sägezahnimpuls-Breitenmodulators (PWM) 51 darin, die den Linearmotoren der Nähmaschine angebotene Information in einem zu der Taktperiode proportionalen Zeitraum um ein Bit zu verändern, um dadurch die durch die Linearmotoren 25 und 40 erzeugten Aufschlaggeräusche zu vermindern oder zu beseitigen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Maschinen-Synchronimpulsgeber 45 in Form eines Hall- Sensors ausgebildet, der während einer Umdrehung der Armwelle 20 zwei stabile Zustände von etwa je 180° besitzt. Der Wechsel von einem stabilen Zustand in den anderen ruft das Auslesen der Nadelauslenk-Information bzw. der Vorschub-Information aus dem Festwertspeicher 47 des IC 50 hervor. Der Übergang von einem stabilen Zustand in den anderen kann weiterhin dazu verwendet werden, die Adreßzählung in dem Zähler 46 zu erhöhen. Das impulsbreitenmodulierte Nadelauslenk-Signal wird über die Leitung 52 einem Digital-/Analog-Wandler 54 zugeführt. Das von dem Wandler 54 kommende Signal gelangt über eine Leitung 55 zu einem Nadelauslenksignal-Steuerverstärker 56. Der Nadelauslenksignal- Steuerverstärker 56 kann eine Verstärkungseinstelleinrichtung 57 aufweisen (siehe Fig. 1), um das von dem IC 50 kommende Signal nach Bedarf einzustellen. Das Ausgangssignal des Nadelauslenksignal- Steuerverstärkers 56 gelangt zu einem Summierpunkt 58 eines Vorverstärkers 60 der Nadelauslenk-Servoverstärkereinrichtung. Der Vorverstärker 60 treibt einen Leistungsverstärker 62, der einem elektromechanischen Betätigungsglied 64 Gleichstrom umkehrbarer Polarität zuführt. Das Betätigungsglied 64 umfaßt im weitesten Sinne einen reversiblen Motor, der sich nach Maßgabe der auf der Leitung 55 anstehenden Analogspannung einstellt. Ein Rückkopplungs-Positionssensor (siehe auch Fig. 1) 66, der mechanisch an den reversiblen Motor 64 gekoppelt ist, liefert ein Rückkoppel- Positionssignal auf der Leitung 67, welches die vorliegende Ausgangsstellung anzeigt. Die analoge Eingangsspannung und das Rückkoppelsignal werden im Summierpunkt 58 algebraisch summiert, um auf einer Leitung 68 ein Fehlersignal bereitzustellen. Das von dem Positionssensor 66 kommende Rückkopplungssignal wird bezüglich der Zeit in einem Differentiator 70 differenziert, und das sich daraus ergebende Geschwindigkeitssignal wird auf einer Leitung 71 dem Summierpunkt 72 des Leistungsverstärkers 62 angeboten, um das Positionssignal an diesem Punkt zu modifizieren. Der Positionssensor 66 kann als ein Bauelement ausgebildet sein, welches eine zu der Position oder Stellung proportionale Analogspannung erzeugt. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein einfaches lineares Potentiometer, welches derart verschaltet ist, daß es eine stabile Bezugsspannung liefert und als Spannungsteiler arbeitet. Bei dem Differentiator 70 handelt es sich vorzugsweise um einen Operationsverstärker, der ein Ausgangssignal liefert, welches gleich ist der Änderungsgeschwindigkeit der Eingangsspannung, wie es allgemein bekannt ist. In Fig. 2, die den Betrieb der Nadelauslenk- Steuerung der Nähmaschine verdeutlicht, stellt der Nadelstangenträger 17 die Last dar, was durch das entsprechende Bezugszeichen angedeutet ist. Für die entsprechende Transporteurschaltung wäre die Last die den Transport regulierende Führung 34, die durch den Linearmotor 40 über die Stange 38, den Schwingarm 37 und die Welle 36 positioniert wird.

Fig. 3 zeigt detailliert diejenigen Teile des IC 50, die dazu verwendet werden, Musterinformation bitweise in einem zu der Taktperiode proportionalen Zeitraum an den Nadelauslenk- Digital/Analog-Wandler 54 zu geben. Für den Transporteur wäre eine ähnliche Schaltung vorgesehen. Wie oben bereits erwähnt wurde, wird die Nadelauslenkinformation aus dem IC 50 in impulsbreitenmodulierter Form bei Änderung des Maschinen- Synchronimpulsgebers 45 von einem stabilen Zustand in den anderen ausgegeben. Die von dem IC 50 kommenden Daten werden etwa alle 160 ms wiederholt, basierend auf einer 200-KHz-Taktfrequenz und einem Datenimpulszug von 32 Taktperioden. Diese periodisch aus dem IC 50 ausgelesenen Daten sind als impulsbreitenmodulierter Zyklus bekannt, und es handelt sich aufgrund der 200-KHz-Taktfrequenz um einen konstanten Zyklus. Der Maschinen- Synchronimpulsgeber 45 erzeugt Synchronimpulssignale, die in direkter Beziehung zu der Betriebsgeschwindigkeit der Nähmaschine stehen. Somit ist die zeitliche Änderung zwischen aufeinanderfolgenden Nadelauslenk- und Vorschub- Anforderungen oder die zeitliche Änderung zwischen aufeinanderfolgenden Vorschub- und Nadelauslenk-Anforderungen direkt bezogen auf die Betriebsgeschwindigkeit der Nähmaschine. Verwendet man die zeitliche Änderung zwischen Vorschub- und Nadelauslenk-Anforderungen des Maschinen-Synchronimpulsgebers 45, so erhält man die am häufigsten vorkommende Anzeige der Geschwindigkeitsänderung der Nähmaschine während der Nadelauslenk-Anforderung und umgekehrt. Arbeitet die Nähmaschine bei hoher Geschwindigkeit, so verursachen der Hauptantriebsmotor und andere mechanische Teile der Nähmaschine einen relativ hohen Geräuschpegel. Unter diesen Umständen stellen die durch die Linearmotoren 25 und 40 verursachten Geräusche nur einen kleinen Teil des Gesamt-Geräuschpegels dar, was bedeutet, daß nur geringe Sorgfalt darauf zu verwenden ist, das Aufschlaggeräusch der Linearmotoren 25 und 40 zu überdecken. Bei geringer Betriebsgeschwindigkeit jedoch, wenn der Hauptantriebsmotor der Nähmaschine und andere mechanische Teile relativ ruhig arbeiten, macht sich die Geräuschentwicklung der Linearmotoren 25 und 40 im Vergleich zu der Gesamtgeräusch-Entwicklung spürbar bemerkbar, und die Aufschlaggeräusche werden als störend empfunden. Um diese Aufschlaggeräusche zu vermeiden, ist eine Einrichtung vorgesehen, welche die Beschleunigung jedes Linearmotors auf einem Wert begrenzt, der es gestattet, daß die äußerste Auslenkung des Linearmotors innerhalb einer zugewiesenen Zeit stattfindet, jedoch mit wesentlich vermindertem Aufschlaggeräusch. Die Betriebsgeschwindigkeit der Nähmaschine, unterhalb der die Beschleunigung der Linearmotoren 25 und 40 gesteuert werden muß, kann empirisch bestimmt werden. Für das spezielle Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist diese Geschwindigkeit auf etwa 411 Stiche pro Minute bestimmt worden. Es wurde somit bestimmt, daß Änderungen der Maschinensynchronisation von weniger als 73 ms zwischen der Nadelauslenk- und Vorschubanforderung zu einem raschen Fortschreiten führen sollten, da dies bedeutet, daß die Nähmaschine mehr als 411 Stiche pro Minute ausführt. Arbeitet die Maschine bei weniger als 411 Stichen pro Minute, so kann eine langsame Schrittgeschwindigkeit genommen werden. Bei schneller Schrittgeschwindigkeit werden die von dem IC 50 zu dem Digital/Analog-Wandler 54 übertragenen Daten bei jedem Zyklus des impulsbreitenmodulierten Signals geändert. Es ändern sich also die Daten alle 160 µs um 1 Bit. Bei einer maximalen Nähgeschwindigkeit von 1200 U/min findet alle 50 ms eine Umdrehung statt. Da die Bewegung des Nadelstangenhalters 17 und der Nähnadel 18 nur vonstatten gehen kann, wenn die Nähnadel aus dem Stoff zurückgezogen ist, muß die Auslenkung von einer äußersten Stellung zu der anderen innerhalb von etwa 20 ms stattfinden. Sowohl für die Nadelstangenauslenkung als auch für den Vorschub wird ein 5-Bits umfassendes digitales Codewort verwendet, d. h. es sind 32 diskrete Positionen möglich für die Anordnung, die die Stellung der Nadelstange 16 oder der den Vorschub regulierenden Führung 34 steuert. Bei schneller Schrittgeschwindigkeit von einer Änderung für jeden impulsbreitenmodulierten Zyklus oder alle 160 ms findet demnach eine Datenänderung von einem Extrem zum anderen in der Größenordnung von 5 ms statt. Die Wirkung besteht nun darin, daß die Daten bei schneller Schrittgeschwindigkeit mehr abgestuft an die Linearmotoren 25 und 40 gegeben werden und daß eine Spitzenbeschleunigung der Linearmotoren im wesentlichen vermindert wird, wodurch sich das Aufschlaggeräusch auch bei hohen, über der Grenzgeschwindigkeit liegenden Arbeitsgeschwindigkeiten der Nähmaschine vermindert.

Unterhalb einer Nähmaschinengeschwindigkeit von 411 Stichen pro Minute (Grenzgeschwindigkeit) wird eine langsame Schrittgeschwindigkeit gefordert, die die Aufschlaggeräusche wesentlich herabsetzt, wobei gewährleistet ist, daß auch extreme Auslenkungen in der zugewiesenen Zeit stattfinden. Bei 411 Stichen pro Minute findet ein vollständiger Stichzyklus in 146 ms statt. Bei dieser Geschwindigkeit liegt die benötigte Auslenkzeit für die Linearmotoren 25 und 40 in der Größenordnung von 60 ms. Wenn ein schrittweises Ändern bei jedem achten impulsbreitenmodulierten Signal stattfindet, würden die 32 Schritte etwa 41 ms beanspruchen. Daher kann eine langsame Schrittgeschwindigkeit bei jedem achten impulsbreitenmodulierten Signal stattfinden, wobei genügend Zeit bleibt für die maximale Auslenkung.

Fig. 3 zeigt im einzelnen den BORF-(Nadelauslenk- oder Vorschub)-Zähler 49 und den Rampen- oder Sägezahn-Impulsbreitenmodulator (PWM) 51, die in Fig. 2 als Teil des IC 50 dargestellt sind. Nicht in Fig. 3 dargestellt ist der innerhalb des IC 50 in Fig. 2 gezeigte Taktgeber 48, der den Impulsbreitenmodulations-Zyklus (PWM) liefert. Der Nadelauslenk- Impulsbreitenmodulations-Zyklus des Taktgebers 48 wird an einen Zähler 80 gegeben. Der Zähler 80 ist derart ausgebildet, daß er nach Beendigung von 452 Impulsbreitenmodulations- Zyklen über die Leitungen 81 hohe Pegelsignale an ein NAND-Glied 84 gibt. 452 Modulationszyklen finden in etwa 72 ms statt. Wie oben bereits erläutert wurde, liefert das von dem Maschinen-Synchronimpulsgeber 45 ausgegebene Synchronimpulssignal 73 ms zwischen Nadelauslenk- und Vorschubanforderungen bei der kritischen Nähmaschinengeschwindigkeit von etwa 411 U/min. Somit kann der Synchronimpulsgeber 45 dazu verwendet werden, den Zähler 80 zu starten und zu stoppen, und bei einer Nähmaschinengeschwindigkeit von weniger als 411 U/min wird der Zähler 80 gefüllt. Bei Geschwindigkeiten oberhalb von 411 U/min erfolgt am Zähler 80 kein Überlauf, da er vorher gestoppt wird. Somit wird die Grenzgeschwindigkeit der Nähmaschine 10 nach Fig. 1 bestimmt durch das Vergleichen der festen Frequenz des Impulsbreitenmodulations- Zyklus mit den Synchronimpulsen, die von dem Maschinen-Synchronimpulsgeber 45 abgegeben werden. Wird der Zähler 80 gelöscht, bevor sämtliche Leitungen 81 hohes Potential führen, arbeitet die Nähmaschine 10 bei mehr als 411 U/min, und die von dem IC 50 kommenden Daten werden bei rascher Schrittgeschwindigkeit verarbeitet. Wenn am Zähler 80 ein Überlauf erfolgt, so daß sämtliche Leitungen 81 vor dem Löschen des Zählers 80 durch den Maschinen- Synchronimpuls auf hohem Potential liegen, so arbeitet die Nähmaschine langsam, und es kann eine langsame Verarbeitung bei den von dem IC 50 kommenden Daten stattfinden, wobei die Daten von dem IC 50 zu der Servoeinrichtung mit einem Bit pro acht Impulsbreitenmodulations- Zyklen übertragen werden.

Die Eingangswellenform 87 des Inverters 86 stellt die Ausgangsgröße des Maschinen-Synchronimpulsgebers 45 dar. Der Anstieg des Nadelauslenk-Anteils (B) des Impulses veranlaßt, daß Daten aus dem Festwertspeicher 47 ausgelesen und dem Nadelauslenk-Servoverstärkersystem zugeführt werden. Der Abfall des Nadelauslenk-Anteils (B) auf den Vorschub-Anteil (F) veranlaßt, das Vorschubdaten aus dem Festwertspeicher 47 ausgelesen und dem Vorschub- Servoverstärkersystem zugeführt werden. Der Inverter 86 wandelt das Signal in die Ausgangsimpulsform 88 um, bei der ein Ansteigen von dem Nadelauslenkimpuls (B) auf den Vorschubimpuls (F) vorliegt, welcher das Zählen des Zählers 80 auslöst. Am Ende des Vorschubimpulses (F) fällt der Impuls auf den Nadellenk-Impuls (B) ab, und dieser Abfall zeigt dem Zähler 80 an, den Zählvorgang zu beenden. Es muß hervorgehoben werden, daß die in Fig. 3 dargestellte Schaltung sich speziell auf das Auflaufen, d. h. die Rampenfunktion des impulsbreitenmodulierten Nadelauslenksignals bezieht. Um die Rampenfunktion bei dem impulsbreitenmodulierten Vorschubsignal zu erzielen, wäre die Schaltungsanordnung im wesentlichen gleich aufgebaut mit der Ausnahme, daß der entsprechende Zähler 80′ (nicht gezeigt) für die Vorschubschaltung beim Anstieg und Abfall des Nadelauslenk-Impulses (B) gestartet bzw. gestoppt würde. Um die am kürzesten zurückliegende Zeitperiode zum Bestimmen der Schrittgeschwindigkeit zu erhalten, wird die Anzahl von Impulsbreitenmodulations-Zyklen während desjenigen Vorschubzyklus bestimmt, der direkt vor dem Zyklus liegt, während dem die Rampen- oder Auflauffunktion des impulsbreitenmodulierten Nadelauslenksignals stattfindet. Der Inverter 86 wird somit dazu verwendet, die von dem Maschinen-Synchronimpulsgeber 45 kommende Wellenform in die Ausgangs-Wellenform 88 umzuwandeln, so daß der Nadelauslenk-Anteil des Impulses dazu verwendet werden kann, den Zählvorgang des Zählers 80 anzustoßen und zu beenden. Wie bereits erwähnt wurde, sind, wenn der Zähler 80 aufgefüllt ist, die auf den Leitungen 81 anstehenden Eingangsgrößen des NAND-Gliedes 84 auf hohem Pegel, wodurch dessen Ausgangssignal auf der Leitung 85 niedrigen Pegel hat. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 84 wird als Setz-(S)Eingangsgröße einem RS-Flip-Flop, welches in Form von zwei NAND-Gliedern 90 und 92 ausgebildet ist, zugeführt. Die von dem Inverter 86 kommende Ausgangswellenform 88 wird durch einen Inverter 94 rückinvertiert, wie es durch die Wellenform 95 angedeutet ist, und es ist ein Monoflop 98 vorgesehen, welches auf die Abfallflanke des Nadelauslenkimpulses anspricht, um einen Rücksetzimpuls an die Rücksetzklemme des NAND-Gliedes 92 des RS- Flip-Flops zu geben. Arbeitet die Nähmaschine also bei einer Betriebsgeschwindigkeit von weniger als 411 U/min, was sich aus dem Signal ergibt, welches von dem Maschinen- Synchronimpulsgeber 45 über den Inverter 86 an den Zähler 80 gelangt, so belegt der Zähler den Eingang des NAND- Glieds 84 derart, daß dessen Ausgangssignal das RS-Flip- Flop setzt. Wird andererseits der Zähler 80 durch den von dem Inverter 86 kommenden Nadelauslenkimpuls gelöscht, bevor der Zähler aufgefüllt ist, so nehmen nicht sämtliche Eingangsgrößen auf den Leitungen 81 des NAND-Gliedes 84 hohes Potential an, und das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 84 hat hohes Potential, wodurch das RS-Flip-Flop im Rücksetzzustand verbleibt.

Wenn das durch die NAND-Glieder 90 und 92 gebildete RS-Flip-Flop gesetzt wird, nimmt das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 90 hohes Potential an, wodurch dem NAND- Glied 100 ein hohes Eingangspotential zugeführt wird. Der zweite Eingang des NAND-Gliedes 100 stellt den durch acht dividierten Impulsbreitenmodulations-Zyklus dar (PWM-Zyklus × ⅛). Somit liefert das NAND-Glied 100, dessen einer Eingang auf hohem Potential liegt und dessen zweiter Eingang bei jedem achten Impulsbreitenmodulations- Zyklus auf hohem Potential liegt, ein niedriges Ausgangssignal bei jedem achten Modulationszyklus an, wenn beide Eingänge hohen Pegel aufweisen. Weiterhin ist der komplementäre Ausgang des NAND-Gliedes 92 auf niedrigem Pegel, wenn das durch die NAND-Glieder 90 und 92 gebildete RS- Flip-Flop gesetzt ist und das Ausgangssignal des NAND- Gliedes 90 hohen Pegel aufweist. Das niedrige Ausgangssignal des NAND-Glieds 92 liefert ein niedriges Eingangssignal an das NAND-Glied 102 und hält den Ausgang des NAND-Gliedes 102 auf hohem Pegel. Wenn die Ausgänge des NAND-Gliedes 100 und des NAND-Gliedes 102 bei dem Inverter 104 kombiniert werden, geht der Pegel an dem Punkt 105 bei jedem achten Impulsbreitenmodulations-Zyklus hoch. Wenn andererseits das durch die NAND-Glieder 90 und 92 gebildete RS-Flip- Flop zurückgesetzt bleibt, verbleibt das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 90 auf niedrigem Pegel und liefert eine Eingangsgröße an das NAND-Glied 100, die dessen Ausgangsgröße auf hohem Pegel hält. Der Ausgang des NAND-Gliedes 92 wird hoch und liefert eine Eingangsgröße an das NAND- Glied 102, die zusammen mit einem hohen Pegel bei jedem Impulsbreitenmodulations-Zyklus bewirkt, daß das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 102 bei jedem Impulsbreitenmodulations- Zyklus niedrigen Pegel erhält, was zu dem Ergebnis führt, daß sich am Punkt 105 bei jedem Modulationszyklus ein hoher Pegel einstellt.

Die oben beschriebene Schaltungsanordnung ermittelt die Betriebsgeschwindigkeit der Nähmaschine, indem die konstante Zeit des Impulsbreitenmodulations-Zyklus mit dem veränderlichen Nähmaschinen-Synchronsignal verglichen wird. Als nächstes verwendet ein Rampen- oder Auflaufgeschwindigkeitsgenerator, der durch die NAND- Glieder 90, 92, 100, 102 und den Inverter 104 gebildet wird, das Ergebnis Geschwindigkeitsermittlung dazu, eine langsame oder schnelle Schrittgeschwindigkeit einzurichten. Es werden also am Schaltungspunkt 105 hohe Pegel bei einer Frequenz erzeugt, die von der als notwendig bestimmten Schrittgeschwindigkeit abhängt. Die Schrittgeschwindigkeit am Punkt 105 wird als eine Eingangsgröße eines NAND-Gliedes 108 und eines NAND-Gliedes 110 verwendet. Die Ausgänge der NAND-Glieder 108 und 110 werden als Aufwärts- bzw. Abwärts-Eingangsgrößen für einen Auf-Ab-Zähler 112 verwendet. Der Auf/Ab-Zähler 112 wird dazu verwendet, bis zu der neuen Stich-Koordinate aufwärts oder abwärts schrittweise zu zählen und den Zählerstand zum Vergleich mit den neuen Stich-Koordinatendaten, die aus dem Festwertspeicher 47 ausgelesen sind, zu halten. Die von dem Festwertspeicher 47 ausgelesenen neuen Stich-Koordinatendaten werden parallel an einen Komparator 114 gegeben, der über Leitungen 115 an den Zähler 112 angeschlossen ist. Sind die neuen Koordinatendaten größer als der in dem Zähler 112 enthaltene Zählerstand, so wird auf der Leitung 117 ein Impuls an das NAND-Glied 108 gegeben, dessen Ausgang mit der Aufwärtszähl-Klemme des Zählers 112 verbunden ist, um den Zähler nach Maßgabe des an dem Punkt 105 vorliegenden Signals, welches an den zweiten Eingang des NAND-Gliedes 108 gelangt, zu veranlassen, den Zählerstand zu erhöhen. Wenn der in dem Zähler 112 enthaltene Zählerstand kleiner ist als die neuen Stich-Positions-Koordinatendaten in dem Komparator 114, so gelangt über die Leitung 118 ein Signal an die zweite Eingangsklemme des NAND-Gliedes 110. Der Ausgang des NAND-Gliedes 110 ist an die Abwärtszähl- Klemme des Zählers 112 geschaltet und veranlaßt eine Verminderung des Zählerstandes in dem Zähler, und zwar bei einer Geschwindigkeit, die sich bestimmt durch das am Punkt 105, der mit dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 110 verbunden ist, anstehende Signal. Das von dem Auf/Ab-Zähler 112 kommende Signal wird nicht nur zu dem Komparator 111 übertragen, sondern auch zu einem Impulsbreitenmodulator 120. Wird also der Zähler 112 schrittweise nach Maßgabe des am Punkt 105 vorliegenden Schrittgeschwindigkeitssignals erhöht oder vermindert, so wird der Zählerstand zu dem Impulsbreitenmodulator 120 übertragen, der ein Signal abgibt, welches sich entsprechend der Schrittgeschwindigkeit ändert. Der Impulsbreitenmodulator 120 ist an den Digital/Analog-Wandler 54 für Nadelauslenkung angeschlossen und dient zum Treiben des Linearmotors 25, wie oben bereits erläutert wurde.

Eine identische Schaltung wird dazu verwendet, die Rampen- oder Auflauffunktion für die Vorschub-Impulsbreitenmodulation zu erhalten, mit der Ausnahme, daß der Ausgang des Inverters 86 über einen zweiten Inverter geleitet wird, so daß der entsprechende Zähler 80′ in der Vorschubschaltung (nicht gezeigt) die Zählung zu Beginn des Nadelauslenk- Anteils (B) des Maschinen-Synchronimpulssignals startet, während der Zählvorgang bei Beendigung des Nadelauslenk-Synchronsignals abgeschlossen wird. Auf diese Weise bestimmt der Zähler 80′ für den Vorschubteil der Schaltung die Schrittgeschwindigkeit nach Maßgabe der Betriebsgeschwindigkeit der Nähmaschine während des direkt vorausgegangenen Nadelauslenk-Anteils des Zyklus. Abgesehen von dieser Modifikation ist der übrige Teil der Vorschubschaltung identisch zu der oben erläuterten Nadelauslenk-Schaltung.

Fig. 4 zeigt in Blockschaltbilddarstellung die oben erläuterte Datenverarbeitungs-Anordnung, die als LSI-Schaltkreis ausgebildet werden kann. Das Maschinen-Synchronsignal 185, das durch den Maschinen-Synchronimpulsgeber 45 bereitgestellt wird, wird selbst in einem Synchronisator 127 mit einem 200-KHz-System-Taktgeber 129 synchronisiert. Der Taktgeber 129 liefert das Signal zu einem Zähler 131 in der Impulsbreitenmodulator-(PWM) Logik 133, wobei der Zähler 131 eine Teilung durch 32 durchführt. Der Zähler 131 liefert einen Impulsbreitenmodulationszyklus, der 32 Taktperioden lang ist. Der Modulationszyklus wird als Eingangsgröße einer Zählerstandauswahl 135 zugeführt und gelangt weiterhin an einen Teiler-8- Zähler 137. Der Teiler-8-Zähler 137 gibt an die Zählerstandsauswahl 135 sowie an einen Schnell/Langsam-Zähler 139 ein Ausgangssignal ab. Der Synchronisator 127 liefert ein Signal von dem Maschinen-Synchronisationsseingang 45, welches mit dem System-Taktgeber 129 synchronisiert ist, an den Schnell/Langsam-Zähler 139 als zweite Eingangsgröße. In dieser Anordnung braucht der Schnell/Langsam- Zähler 139 weniger Zyklen zwischen den von dem Synchronisator 127 kommenden Signal zu zählen, da die gezählten Zyklen nur ⅛ der Frequenz des Modulationszyklus haben. Diese Abhängigkeit bestimmt sich durch den Zustand des Zählers 139 zum Zeitpunkt, wenn das Ausgangssignal des Synchronisators 127 seinen Zustand ändert. Ein Hoch/Niedrig- Wähler 141 spricht auf den Zählerstand des Schnell/Langsam- Zählers 139 an, um eine hohe oder niedrige Schrittgeschwindigkeit einzustellen, was dann als Eingangsgröße an die Zählerstandauswahl 135 gelangt. Das von dem Hoch/Niedrig- Auswähler 141 abgegebene Steuersignal bestimmt, welcher Frequenzzyklus von der Zählerstandauswahl 135 an den Auf- Ab-Zähler 143 gegeben wird und bestimmt daher, bei welcher Frequenz der Auf/Ab-Zähler seinen Zustand um jeweils 1 Bit ändert. Ein Komparator 145 wird wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel dazu verwendet, die von dem Datenspeicher 147 kommenden neuen Daten für den Vergleich mit dem laufenden Zählerstand in dem Auf/Ab-Zähler 143 zu vergleichen und der Zählerstandauswahl 135 ein Eingangssignal zuzuführen, damit ein Aufwärts- oder Abwärtszählen zu dem Zählerstand der neuen Daten ermöglicht wird, oder um den Zähler bei dem neuen Datenwert anzuhalten. Der Auf/Ab- Zähler 143 ist an einen Komparator 149 geschaltet, der Teil der PWM-Logik 133 ist. Dieser Komparator 149 liefert in Kombination mit dem Teiler-32-Zähler 131 impulsbreitenmoduliertes Ausgangssignal, welches ein Bit in einer oder zwei Taktperioden in Abhängigkeit von der Nähmaschinengeschwindigkeit ändert.

Bei beiden oben erläuterten Ausführungsbeispielen ist es nicht notwendig, daß der Maschinen-Synchronimpulsgeber 45 zwei stabile Zustände von exakt 180° aufweist, da eine praktisch beliebige Dauer eines jeden stabilen Zustandes durch entsprechende Differenzen zwischen den Zählern 80 und 80′ im ersten Ausführungsbeispiel und zwischen dem Schnell/Langsam-Zähler 139 für die Nadelauslenkung und dem Zähler 139′ für den Vorschub in dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeglichen werden kann. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß die Zähler 80, 139 auch derart geschaltet sein können, daß sie einmal bei einem vollständigen Stichzyklus gelöscht, gestartet und gestoppt werden und nicht nur bei dem Anteil des Stichzyklus, der unmittelbar demjenigen Anteil vorausgeht, für den eine Schrittgeschwindigkeit bestimmt wird. Es kann also eine Schrittgeschwindigkeit für jeden Stichzyklus festgelegt werden, die in dem unmittelbar anschließenden Stichzyklus verwendet wird.

Claims (3)

1. Zierstichnähmaschine, enthaltend einen Musterspeicher, in welchem Stichpositionsdaten von Nähmustern in digitaler Form gespeichert sind, eine von einem Synchronimpulsgeber gesteuerte Einrichtung zum Auslesen der einem ausgewählten Nähmuster entsprechenden Stichpositionsdaten aus dem Musterspeicher in zeitlicher Abstimmung mit der Nadelbewegung, je einen reversiblen Elektromotor zum Erzeugen einer Auslenkbewegung des Nadelstangenhalters bzw. einer Vorschubbewegung des Stofftransporteurs und Steuereinrichtungen mit Digital/Analog-Wandlern zum Steuern der reversiblen Elektromotoren in Abhängigkeit von den aus dem Musterspeicher ausgelesenen Stichpositionsdaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung (51) dazu eingerichtet ist, die Stichpositionsdaten aus dem Musterspeicher (47) jeweils seriell den D/A-Wandlern (54) zuzuführen, eine erste Einrichtung (48, 49; 80) vorgesehen ist, die ermittelt, ob die Nähmaschine (10) oberhalb oder unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit arbeitet, und ein entsprechendes Steuersignal abgibt, und eine zweite Einrichtung (84, 90, 92, 98, 100, 102) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem genannten Steuersignal eine hohe oder niedrige Taktfrequenz zur bitweisen Übertragung der Stichpositionsdaten in die D/A-Wandler (54) festlegt.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Taktgenerator (48) und einen Zähler (49) aufweist, dessen Zähleingang mit dem Taktgenerator (48) verbunden ist und der einen Start/Stopp-Eingang aufweist, dem die Synchronimpulse vom Synchronimpulsgeber (45) zugeführt sind.

3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung aufweist: einen Geber (131) für hohe Taktfrequenz, einen Geber (137) für niedrige Taktfrequenz und eine logische Schaltung (100, 102; 135), deren Eingänge mit den Gebern (131, 137) und mit dem Steuersignal verbunden sind und deren Ausgang in Abhängigkeit davon die hohe oder niedrige Taktfrequenz abgibt.