DE3030669C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 6 29 286 beispielsweise ist ein Verfahren zum Anpassen der Oberfadenspannung an die Unterfadenspannung bei einer Nähmaschine bekannt, wobei die zum Abziehen des Unterfadens von seiner Spannvorrichtung erforderliche Zug­ kraft als Anpreßdruck für die Oberfadenspannvorrichtung ver­ wendet wird. Dabei wird ein Hebel, über den der Unterfaden abgezogen wird, gegen eine federbelastete Einrichtung ge­ drückt, die auf die Oberfadenspannvorrichtung einwirkt. Die Spannung des Unterfadens wird durch die Hebelstellung an einer Skala abgelesen. Eine derartige Einrichtung ist für eine genaue Einstellung des Spannungsverhältnisses zwischen Ober- und Unterfaden, insbesondere in Abhängigkeit von der Stärke des zu nähenden Stoffes und anderer Parameter, nicht geeignet, weil diese mechanische Vorrichtung zu ungenau ar­ beitet und die Bedienungsperson für die genaue Einstellung der Fadenspannung keine Angaben erhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß es der Bedienungsperson möglich ist, das Spannungsverhältnis zwi­ schen Ober- und Unterfadenspannung in Abhängigkeit von der Stärke des zu nähenden Stoffes, der Stärke des zu verwenden­ den Nähfadens und/oder der Art der Nähstiche genau einzu­ stellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des An­ spruchs 1 gelöst. Durch die elektronische Erfassung der Fa­ denspannung, deren Speicherung und Vergleich in einer Kompa­ ratorstufe kann die Bedienungsperson beispielsweise ein optisch wahrnehmbares Signal erhalten, in welcher Weise der Oberfadenspanner eingestellt oder nachgestellt werden muß, so daß die Oberfadenspannung in einfacher Weise exakt auf die Unterfadenspannung abgestimmt werden kann.

Aus der US-PS 41 70 951 ist zwar ein Oberfadenspannungsmes­ ser bekannt, der auf die Oberfadenspannung ansprechend ein dazu proportionales Spannungssignal erzeugt, jedoch wird bei dieser bekannten Einrichtung die Abstimmung der Faden­ spannung zwischen Ober- und Unterfaden für die Bedienungs­ person nicht erleichtert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den wei­ teren Ansprüchen angegeben. Eine beispielsweise Ausführungs­ form der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau einer Vorrichtung zur Aufnahme der Fadenspannung,

Fig. 2 das Schaltbild der Steuerschaltung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und

Fig. 3 die Wellenform der Signale für die Aufnahme der Fadenspannung.

Fig. 1A zeigt den Aufbau einer Vorrichtung zur Aufnahme der Fadenspannung und Fig. 1B und 1C zeigen Seitenansichten des Hauptteiles der Vorrichtung, gesehen in Pfeilrichtung B bzw. C in Fig. 1A. In Fig. 1A sind ein Maschinengehäuse 1, eine Fadenführung 2, ein elastisches Element 3 zum Auf­ nehmen der Spannung des Oberfadens, der Oberfaden 5, der durch eine Einstelleinrichtung 4 für die Fadenspannung geht und durch einen Fadenhebel 6 geführt ist, ein oberes Fadenloch 7 einer Fadenführung 2, ein Fadenloch 8 des elastischen Elementes 3 und ein unteres Fadenloch 9 der Fadenführung 2 dargestellt. Das Fadenloch 8 ist gegenüber der geraden Linie vom Fadenloch 7 zum anderen Fadenloch 9 versetzt angeordnet. Wenn der Oberfaden 5 während des Betriebes abgezogen wird, ver­ setzt das Fadenloch 8 das freie Ende des elastischen Elementes 3, dessen anderes Ende durch eine Schraube 10 festgelegt ist, in Fig. 1B nach rechts. Ein Dehnungsmeßstreifen G ₁ als Spannungssensor für die Aufnahme der Spannung des Oberfadens ist auf das elastische Element 3 geklebt und nimmt das Ausmaß der Verformung des elastischen Elementes 3 auf.

Es sind weiterhin ein Spulenträger 11 eines horizontalen Schlingenbildners, ein elastisches Element 12 zur Aufnahme der Spannung des Unterfadens, ein Transporteur 13 und der Unterfaden 15 dargestellt. Der Unterfaden 15 wird von der Spule 14 geliefert, zu einem Kantenteil 16 des Spulenträgers und zum Kantenteil 17 des elastischen Elementes 12 sowie zu einem Arm 18 des Transporteurs 13 geführt und gelangt schließlich durch ein Nadelloch 20 der Stichplatte 19, nachdem er durch ein nicht dar­ gestelltes Nadelöhr gegangen ist. Der Kantenteil 17 des elastischen Elementes 12 ist so vorgespannt, daß der Unterfaden 15 aus der geraden Verbindungs­ linie vom Kantenteil 16 des Spulenträgers 11 zum Arm 18 des Transporteurs 13 gedrückt wird. Wenn der Unter­ faden 15 von der Spule 14 geliefert wird, spannt ein nicht dargestelltes, die Fadenabgabe regulierendes Element im Spulenträger 11 den Unterfaden 15. Damit wirkt eine Druckkraft proportional zur Spannung des Unterfadens 15 auf den Kantenteil 17, wodurch eine Reibungskraft proportional zur Druckkraft hervorgerufen wird, die auf den Kantenteil 17 wirkt und das freie Ende des elastischen Elementes 12, dessen anderes Ende durch eine Schraube 21 festgelegt ist, nach rechts in Fig. 1C ver­ setzt. Ein Dehnungsmeßstreifen G ₂ zur Aufnahme der Spannung des Unterfadens 15 ist auf das elastische Element 12 geklebt, um das Ausmaß der Verformung des elastischen Elementes 12 aufzu­ nehmen.

In Fig. 2 ist eine Steuerschaltung dargestellt. Die Deh­ nungsmeßstreifen G ₁ und G ₂ sind jeweils so geschaltet, daß sie ein Widerstandselement einer Brückenschaltung mit einer Gleichspannungsquelle E und E′ bilden.

Eine Gruppe von Widerständen R ₁, R ₂ und R ₃, die eine Brücken­ schaltung zur Erfassung der Spannung des Oberfadens bilden, und ein Regelwiderstand VR ₁ sind so vorgegeben oder einge­ stellt, daß dann, wenn der Dehnungsmeßstreifen G ₁ zeigt, daß die Verformung gleich 0 ist, der Anschlußpunkt U nahezu das gleiche elektrische Potential wie das Masse­ potential hat. Wie in Fig. 3A dargestellt, entsteht am Anschlußpunkt U ein Impuls pro Umdrehung der Nähmaschine aufgrund der Abnahme des Wider­ standes des Dehnungsmeßstreifens G ₁ durch die zunehmende Spannung des Oberfadens während des Nähvorganges, wobei in der Zeichnung ein negatives elektrisches Potential darge­ stellt ist. In der Zeichnung Fig. 3A zeigt die gerade Linie ein elektrisches Potential gleich 0 und die Zeitachse. Eine Schal­ tung aus einem Operationsverstärker OP ₁, aus Widerständen R ₄, R ₅ und R ₆ bilden einen ersten Verstärker, an dem die Spannung des Anschlußpunktes U an der invertierenden Ein­ gangsklemme (-) über den Kondensator C ₁ und den Widerstand R ₅ liegt. Eine Schaltung aus einem Operationsverstärker OP ₂, Widerständen R ₇, R ₃ und R ₉ bildet einen zweiten Verstärker, an dem das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP 1 an der invertierenden Eingangs­ klemme (-) über einen Widerstand R ₇ zur weiteren Verstärkung liegt. Eine Schaltung aus einem Operationsverstärker OP ₃, Widerständen R ₁₀, R ₁₁ und Kondensatoren C ₂ und C ₃ bildet ein Tiefpaßfilter und dient dazu, den hoch­ frequenten Anteil der Signalspannung der insbesondere durch Rauschen ver­ ursacht wird, abzutrennen. Diese Schaltung gibt als Ausgangssignal das invertierte Ausgangs­ signal des Operationsverstärkers OP ₂ aus. Die Operations­ verstärker OP ₄ und OP ₅, die Widerstände R ₁₃, R ₁₄ und R ₁₅, der Regelwiderstand VR ₂ und die Kondensatoren C ₄, C ₅ und C ₆ bilden ein Kerbfilter und dienen dazu, von der Netzwechselspannung induzierte Anteile in der Signalspannung zu unterdrücken, wobei an dieser Schaltung als Eingangssignal das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP ₃ liegt. Das Ausgangssignal dieser Schaltung wird vom Operationsverstärker OP ₄ geliefert. Der Regelwiderstand VR ₂ dient zur Abstimmung und zum Einstellen der Frequenz des Kerbfilters. Eine Schaltung aus Operationsverstärkern OP ₆ und OP ₇, einer Diode D, einem Widerstand R ₁₆ und einem Kondensator C ₇ bildet eine Spitzen­ werthalteschaltung, die den Kondensator C ₇ auf den Spitzenwert der Signalspannung auflädt und ge­ laden hält. Der Operationsverstärker OP ₇ ist als Pufferverstärker mit der Verstärkung 1 geschaltet und an seinem Ausgang liegt die gleiche Spannung wie an C ₇. Der Aufbau der Steuerschaltung bezüglich des Dehnungsmeßstreifens G ₂ zur Aufnahme der Spannung des Unterfadens und die Arbeitsweise der einzelnen Bauelemente ist nahezu gleich der der Steuerschaltung bezüglich des Dehnungsmeßstreifens G ₁, so daß die entsprechenden Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen mit einem zusätzlichen (′) be­ zeichnet sind. Das elektrische Potential des Anschlußpunktes U′ liefert einen identischen Impuls während des Nähvorganges bei abnehmendem Widerstand des Dehnungsmeßstreifens G ₂ auf­ grund einer zunehmenden Spannung des Unterfadens 15 mit einem Phasenunterschied von annähernd 180° der Nähmaschine gegenüber dem Dehnungsmeßstreifen G ₁, wie es in Fig. 3B dar­ gestellt ist. Der Verstärkungsfaktor kann mit dem Regelwiderstand VR ₃, der einen Einstellteil außerhalb der Nähmaschine aufweist geändert werden. Auf der Grundlage der Ergebnisse der Einstellung legen die Ausgangssignale S ₁ und S′ ₁ der Puffer­ verstärker OP ₇ und OP′ ₇ die Empfindlichkeit der Dehnungs­ meßstreifen G ₁ und G ₂ so fest, daß in dem Bereich nahezu gleiche Werte der Signalspannungen V und V′ in dem das Spannungs­ gleichgewicht zwischen dem Oberfaden und dem Unterfaden in richtiger Weise gehalten wird.

Der Operationsverstärker OP ₈ stellt einen ersten Komparator dar, an dem das Aus­ gangssignal des Operationsverstärkers OP ₇ über einen Wider­ stand R ₁₇ an der invertierenden Eingangsklemme (-) liegt, während an der nicht invertierenden Eingangsklemme (+) über einen Widerstand R ₁₈, eine Z-Diode ZD und einen Wider­ stand R ₁₉ das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP′ ₇ liegt. Es sind weiterhin ein Spannungsteilerwiderstand R ₂₀ und ein Rückkopplungswiderstand R ₂₁ vorgesehen. An der Basis eines ersten Transistors Tr ₁ liegt das Ausgangssignal des Operations­ verstärkers OP ₈ über einen Widerstand R ₂₂, während sein Kollektor mit der Kathode einer Leuchtdiode LED ₁ verbunden ist, die eine übermäßige Unterfadenspannung anzeigt und an der eine Spannungsquelle +V liegt. Zwischen die Basis und den Emitter ist ein Widerstand R ₂₃ geschaltet, während ein Widerstand R _{24 als Strombegrenzungswiderstand dient. Der Operationsverstärker OP 8′ stellt einen zweiten Komparator dar, an dessen invertierender Eingangsklemme (-) über einen Widerstand R 17′ das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP 7′ liegt, während an seiner nichtinvertierenden Eingangs­ klemme (+) über eine Z-Diode ZD′ und einen Widerstand R 19′ das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP 7 liegt. An der Basis eines zweiten Transistors Tr 2 liegt über einen Widerstand R 22′ das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP 8′, während der Kollektor des Transistors Tr 2 mit der Kathode einer Leucht­ diode LED 2 verbunden ist, die eine übermäßige Oberfaden­ spannung anzeigt. Die Spannung der Z-Dioden ZD und ZD′ ist so gewählt, daß eine entsprechende Leuchtdiode LED 1 oder LED 2 nur dann aufleuchtet, wenn die Oberfadenspannung oder die Unterfadenspannung größer als ein fester Standardwert ist, um zu verhindern, daß die Leuchtdioden immer abwechselnd aufleuchten. Die miteinander gekoppelten Schalter SW 1 und SW 2 weisen Bedienungsteile außer­ halb der Nähmaschine auf oder sind der Nähstichmusterwahl zugeordnet, um zwischen dem Nähen von geraden Nähstichen und anderen Nähstichen umzuschalten. Wenn der Schalter geöffnet ist, veranlaßt er ein Aufleuchten der Anzeige LED 2 für eine übermäßige Oberfadenspannung und wenn er ge­ schlossen ist, veranlaßt er ein Aufleuchten der Anzeige LED 1 für eine übermäßige Unterfadenspannung. Beim Nähen von Nähstischmustern ist es wünschenswert, daß der Kreuzungspunkt des Oberfadens und des Unterfadens an einer Stelle etwas unter der Stoffmitte liegt. Aus diesem Grunde soll ein Be­ fehl mittels des Schalters gegeben werden, die Oberfaden­ spannung gegenüber der Spannung beim Nähen von geraden Näh­ stichen herabzusetzen. Die Ausgangsklemmen S 1, S 2, S 1′ und S 2′ liegen an einer automatischen Einstellsteuerschaltung für den Oberfaden und den Unterfaden oder nur für den Oberfaden, die unabhängig mit einem Haltesignal für den Oberfadenspannungs­ spitzenwert, einem Signal für eine zu große Unterfadenspannung, einem Haltesignal für den Unterfadenspannungsspitzenwert und einem Signal für eine übermäßige Oberfadenspannung ver­ sorgt wird. Wenn das Nähen von geraden Nähstichen gewählt ist, sind bei der Schaltung mit dem oben beschriebenen Aufbau die Schalter SW 1 und SW 2 geschlossen. Der Regelwiderstand VR 3 ist auf einen Standardwert eingestellt. Immer dann, wenn der Fadenhebel pro Umdrehung der Nähmaschine nach oben geht, wird der Oberfaden 5 abgezogen und nimmt der Widerstand des Dehnungsmeßstreifens G 1 zum Aufnehmen der Oberfadenspannung entlang der Biegung des elastischen Elementes 3 ab, so daß ein negativer Impuls am Anschlußpunkt U erzeugt wird, wie es in Fig. 3A dargestellt ist. Dieser Impuls wird durch die Operationsverstärker OP 1 bis OP 4 und OP 6 verstärkt und der Spitzenwert eines Impulses, der in einer zu diesem Impuls identischen Form umgekehrt wird, wird durch den Kondensator C 7 gehalten. Das Ausgangssignal, dessen Spannung der Operations­ verstärker OP 7 folgt, liegt an der invertierenden Eingangs­ klemme (-) des Operationsverstärkers OP 8 und auch an der nicht invertierenden Eingangsklemme (+) des Operationsver­ stärkers OP 8′. Das elastische Element 12 wird verformt, wenn der Unterfaden von der Spule 14 geliefert wird und der Dehnungsmeßstreifen G 2, der die Unterfadenspannung aufnimmt, nimmt in seinem Widerstand ab, so daß am Anschlußpunkt U′ ein negativer Impuls erzeugt wird, der in Fig. 3B dargestellt ist und dessen Phase sich von der des Impulses in Fig. 3A unterscheidet. Dieser Impuls wird über den Kondensator C 1′ und die Operationsverstärker OP 1′, OP 2′, OP 3′, OP 4′, OP 6′ verstärkt und der Spitzenwert eines in einer Form invertierten Impulses, die nahezu gleich der Form dieses Impulses ist, wird am Kondensator C 7′ gehalten. Das Ausgangssignal, dessen Spannung der Operationsverstärker OP 7′ folgt, liegt als Eingangssignal an der nichtinvertierenden Eingangsklemme (+) des Operationsverstärkers OP 8 über den Schalter SW 2 und an der invertierenden Eingangsklemme (-) des Operationsver­ stärkers OP 8′ über den Schalter SW 2. Wenn das elektrische Potential an der nichtinvertierenden Eingangsklemme (+) des Operationsverstärkes OP 8, der den ersten Komparator darstellt, über dem Potential an der invertierenden Eingangsklemme (-) des Verstärkers OP 8 liegt, zeigt das an, daß die Unterfaden­ spannung übermäßig größer als die Oberfadenspannung ist. Das führt dazu, daß das Ausgangssignal des Operationsver­ stärkers OP 9 positiv wird, wodurch der Transistor Tr 1 durchgeschaltet wird und die Leuchtdiode LED 1 aufleuchtet, was eine über­ mäßige Unterfadenspannung anzeigt. Normalerweise wird in diesem Fall der Haltedruck der Fadeneinstelleinrichtung 4 von Hand aus erhöht. Zu diesem Zeitpunkt ist das elektrische Potential an der nichtinvertierenden Eingangskleme (+) des Operationsverstärkers OP 8′, der einen zweiten Komparator darstellt, kleiner als das elektrische Potential an seiner invertierenden Eingangsklemme (-). Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP 8′ ist gleich 0, so daß der Transistor Tr 2 sperrt und die Leuchtdiode LED 2, die eine übermäßige Oberfadenspannung anzeigen soll, nicht aufleuchtet. Wenn das elektrische Potential an der nichtinvertierenden Eingangs­ klemme (+) des Operationsvertärkers OP 8′ über dem an der invertierenden Eingangsklemme (-) liegt, zeigt das an, daß die Oberfadenspannung größer als die Unterfadenspannung ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP 8′ wird dann positiv, so daß die Leuchtdiode LED 2 aufleuchtet und der Haltedruck der Einstelleinrichtung 4 für die Fadenspannung herabgesetzt wird. Wenn die Art der Nähstiche und die Nadelschwingamplitude ge­ wählt sind, beispielsweise Musternähstiche, werden die Schalter SW 1 und SW 2 geöffnet und werden die Widerstände R 18 und R 18′ wirksam. Die Leuchtdiode LED 2, die eine übermäßige Oberfadenspannung anzeigt, leuchtet daher auf, wenn die Fadenspannung so eingestellt bleibt, daß keine der Leuchtdioden LED 1 und LED 2 beim Nähen von geraden Stichen aufleuchtet, und es wird ein Befehl gegeben, entweder die Oberfadenspannung herabzusetzen oder die Unter­ fadenspannung zu erhöhen. Abgesehen von Änderungen in der Drehzahl der Nähmaschine zeigt die Unterfadenspannung in der in Fig. 3B dargestellten Weise eine im allgemeinen nahezu identische Amplitude, während die Oberfadenspannung, die in Fig. 3A dargestellt ist, durch die Bewegungscharakteristik des Fadenhebels 6 beeinflußt wird, so daß ihre Amplitude mit zunehmender Drehzahl der Nähmaschine ansteigt. Selbst in diesem Fall wird für die richtige Fadenspannung durch die automatischen Einstellsteuerschaltungen für den Oberfaden und den Unterfaden oder nur den Oberfaden gesorgt, die unabhängig vorgesehen sind, indem die einzelnen Ausgangssignale S 1, S 2, S 1′ und S 2′ verwandt werden.}

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Überwachen der Ober- und Unter­ fadenspannung für eine Nähmaschine mit einem Oberfaden­ spanner und einem Unterfadenspanner, wobei der Oberfaden­ spanner von Hand aus betätigbar ist, um die Oberfaden­ spannung bezüglich der durch den Unterfadenspanner be­ stimmten Unterfadenspannung einzustellen, gekennzeich­ net durch

• - einen Oberfadenspannungssensor (3, G 1), der auf die Ober­ fadenspannung ansprechend ein dazu proportionales Ober­ fadenspannungssignal erzeugt,
• - einen Unterfadenspannungssensor (12, G 2), der auf die Unter­ fadenspannung ansprechend ein dazu proportionales Unter­ fadenspannungssignal erzeugt,
• - einen ersten Speicher (C 7), der mit dem Oberfadenspan­ nungssensor (3, G 1) verbunden ist und den Spitzenwert des Oberfadenspannungssignales speichert,
• - einen zweiten Speicher (C′ 7), der mit dem Unterfaden­ spannungssensor (12, G 2) verbunden ist und den Spitzen­ wert des Unterfadenspannungssignales speichert, und
• - eine Komparatorstufe (OP 8, OP′ 8), die mit dem ersten und dem zweiten Speicher (C 7, C′ 7) verbunden ist, die in beiden Speichern (C 7, C′ 7) gespeicherten Spitzenwerte vergleicht und ein dementsprechendes Spannungsausgleichs­ signal erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberfadenspannungssensor (3, G 1) und/oder der Unter­ fadenspannungssensor (12, G 2) ein elastisches Element (3, 12), das am Faden anliegt und als Folge der Fadenspannung ver­ formt wird, und einen Dehnungsmeßstreifen (G 1, G 2) aufweisen, der am elastischen Element (3, 12) befestigt ist, um dessen Verformung zu messen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen (G 1, G 2) einen dehnungsvariab­ len Widerstandswert hat und in eine Widerstands­ brückenschaltung geschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Tiefpaßfilter (OP 3, C 2, C 3, R 10-R 12) zwi­ schen den Oberfadenspannungssensor (G 1) und den ersten Speicher (C 7) und ein zweites Tiefpaßfilter (OP′ 3, C′ 2, C′ 3, R′ 10-R′ 12) zwischen den Unterfadenspannungssensor (G 2) und den zweiten Speicher (C′ 7) geschaltet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Kerbfilter (OP 4, OP 5, C 4, C 5, R 13-R 15, VR 2) zwischen das erste Tiefpaßfilter (OP 3, C 2, C 3, R 10-R 12) und den ersten Speicher (C 7) und ein zweites Kerbfilter (OP′ 4, OP′ 5, C′ 4, C′ 5, R′ 13-R′ 15, VR′ 2) zwischen das zwei­ te Tiefpaßfilter (OP′ 3, C′ 2, C′ 3, R′ 10-R′ 12) und den zweiten Speicher (C′ 7) geschaltet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Speicher (C 7) und/oder der zweite Speicher (C′ 7) einen Kondensator enthalten, der durch das ent­ sprechende Oberfadenspannungssignal oder Unterfadenspan­ nungssignal über eine Diode (D, D′) aufgeladen wird.