DE2943664C2

DE2943664C2 - Elektronische Nähmaschine

Info

Publication number: DE2943664C2
Application number: DE2943664A
Authority: DE
Inventors: Camillo Mailand/Milano Bussolati; Gianfranco Turin/Torino Carbonato
Original assignee: Necchi S.p.A., Pavia
Current assignee: NECCHI MACCHINE PER CUCIRE Srl PAVIA IT
Priority date: 1979-02-21
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1987-02-12
Also published as: DE2943664A1; NZ192918A; FR2449741A1; US4275674A; DK155249B; CA1137594A; CH639154A5; NO157790B; GB2042771A; NO157790C; ZA80942B; IT1125064B; BE881811A; IT7942904A0; ATA97380A; NL8001043A; GB2042771B; JPS55116384A; AU532715B2; NO800453L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Nähmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Eine derartige Nähmaschine ist aus der DE-OS 28 16 223 bekannt.
Bei Verwendung von mit Analogsignalen arbeitenden Stellgliedern für elektrische Nähmaschinen treten bestimmte Nachteile auf. Diese Nachteile ergeben sich aus dem Analog-Aufbau der Schaltung und beruhen im wesentlichen auf der Stabilität, der Zuverlässigkeit, der Überprüfbarkeit und den Wartungseigenschaften der Schaltung.
Es sind Positioniersteuerschaltungen für Werkzeugmaschinen bekannt (US-PS 39 06 324), bei denen die Positionssteuerschleife gegebenenfalls einen Digitalrechner einschließen kann. Hierbei erfolgt auch der Vergleich zwischen einer Soll-Position und einer Ist-Position unter Verwendung von Digitalsignalen, jedoch ohne die Überlagerung von Geschwindigkeitssignalen. Weiterhin wird die Feststellung von einer Position auf die andere unter Verwendung eines festgelegten Geschwindigkeitsprofils mit einem linearen Geschwindigkeitsanstieg, einer darauffolgenden erhöhten konstanten Geschwindigkeit und eines nachfolgenden linearen Geschwindigkeitsabfalls bis zum Erreichen der Soll-Position durchgeführt. Eine Berücksichtigung der Ist-Geschwindigkeit der Bewegung des Stellgliedes erfolgt hierbei nicht. Weiterhin ist bei diesem bekannten Regelsystem eine kontinuierliche Änderung der Position der Stellglieder vorgesehen, die immer mit einem gewissen Nachlauffehler dem Soll-Positionssignal nachlaufen, während bei Nähmaschinen eine diskontinuierliche Einstellung der Stellglieder von einer Position auf die andere erforderlich ist, und zwar innerhalb einer Zeit, die zwischen einem Stich und dem folgenden Stich der Stichbildungselemente liegen.
Schließlich ist es bereits bekannt ("Elektronik", 1969, Heft 3, S. 65-68), in Regelkreisen digitale und analoge Regelkreise in Verbindung miteinander zu verwenden. Eine Verschachtelung zweier Regelkreise mit unterschiedlichen Ist-Werten ist jedoch dort nicht zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Nähmaschine der eingangs genannten Art mit Positions-Steuerschleifen für die Stellglieder zu schaffen, derart, daß sich eine verbesserte Stabilität, Zuverlässigkeit und Überprüfbarkeit ergibt.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Nähmaschine ergibt sich aufgrund der Beseitigung eines Überschwingens eine gute Stabilität und Zuverlässigkeit der Positionssteuerschaltungen, wobei die Wirkungsweise der Positionssteuerschaltungen leicht überprüfbar ist und diese Schaltungen leicht gewartet werden können. Durch den digitalen Vergleich der Positionssignale entfallen Abgleichprobleme und Probleme aufgrund von Änderungen der Temperatur und der Bauteile, so daß aufwendige Kompensationsmaßnahmen entfallen können. Weiterhin ist es mit Hilfe der weiteren Mikroprozessoren unter Verwendung eines geeigneten Steuerprogramms in einfacher Weise möglich, die Annäherung der Stellglieder an eine Sollposition in einer derartigen Weise ablaufen zu lassen, daß sich praktisch kein Überschwingen über die Sollposition hinaus ergibt. Eine Anpassung an das Regelverhalten der Stellglieder ist hierbei in einfacher Weise durch Veränderung des in den weiteren Mikroprozessoreinrichtungen gespeicherten Steuerprogramms möglich, ohne daß irgendwelche Bauteile des Regelkreises ausgewechselt oder ausgetauscht werden müssen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der elektronischen Nähmaschine, aus der die bevorzugte Anordnung bestimmter Bauteile erkennbar ist,
Fig. 2 und 3 zwei schematische Schnittansichten entlang der Ebenen II-II bzw. III-III bestimmter Teile der Maschine nach Fig. 1,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des elektronischen Steuersystems der Nähmaschine,
Fig. 4A und 4B zwei teilweise in Form von Blockschaltbildern gezeichnete Schaltbilder von zwei verschiedenen Ausführungsformen eines Wandlerblockes des Schaltbildes nach Fig. 4,
Fig. 4C eine schematische perspektivische Ansicht eines Elementes, das einen Teil des Wandlerblockes nach Fig. 4B bildet,
Fig. 4D eine schematische Ansicht eines Teils des Elementes nach Fig. 4C,
Fig. 4E und 4F einige Schwingungsformen, die in dem Wandlerblock nach Fig. 4B auftreten und die zu dessen Erläuterung dienen,
Fig. 5A, 5B und 5C zusammen ein teilweise in Blockschaltbildform dargestelltes Schaltbild einer Ausführungsform des Blockschaltbildes nach Fig. 4,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Tastatur der elektronischen Nähmaschine,
Fig. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F und 7G logische Flußdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Mikroprozessoren in der Ausführungsform der Positionssteuerschleife des Schaltbildes nach Fig. 5A,
Fig. 8A und 8B ein teilweise in Blockschaltbildform gezeichnetes Schaltbild einer anderen Ausführungsform des Steuersystems der Nähmaschine,
Fig. 9A und 9B logische Flußdiagramme zur Erläuterung der Betriebsweise des Mikroprozessors in der Positionssteuerschleife des Schaltbildes nach den Fig. 8A und 8B,
Fig. 10 eine Darstellung, die zur Erläuterung der Synchronisation des Steuersystems der Nähmaschine dient.
In den Zeichnungen und insbesondere in der Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Nähmaschine dargestellt, die allgemein mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Diese Nähmaschine weist einen Aufbau auf, der vorzugsweise aus einem üblichen Nähmaschinenbett 112, einer üblichen Säule 114 und einem üblichen Arm 116 gebildet ist, der sich über dem Nähmaschinenbett 112 erstreckt und in einem üblichen Kopf 118 endet, in dem eine übliche Art einer Nadelstange 120 angeordnet ist, die in einer Führungsschwinge 122 oder einer anderen Befestigung gehaltert ist. Diese Führungsschwinge 122 ist am Ende des Armes 116 und in dem Kopf 118 derart befestigt, daß sie Querbewegungen (entlang der X-Achse) in Abhängigkeit von Steuerbewegungen eines elektromechanischen Stellgliedes 124 ausführt, das in irgendeiner bekannten Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise in Form eines Dreh- Stellgliedes, insbesondere in Form eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotors, oder das die Form eines Linear-Stellgliedes aufweisen kann. Wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird, ist das elektromechanische Stellglied 124 über eine Verbindungsleitung 600 mit einem Block 126 verbunden, der die elektrische Steuereinrichtung bildet, die in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet wird. Das Stellglied wird daher durch Steuersignale angesteuert, und es steuert über eine kinematische Kette, die ausführlich anhand der Fig. 2 erläutert wird, die Querbewegungen oder den Seitenausschlag der Nadelstange 120. Vorzugsweise kann eine Tastatur 128, die weiter unten ausführlicher erläutert wird und die betriebsmäßig mit dem elektronischen Steuerblock 126 verbunden ist, durch den Benutzer der Nähmaschine so betätigt werden, daß ein vorgegebenes Muster ausgewählt wird oder eine Abänderung dieses Musters hervorgerufen wird. Diese Tastatur 128 ist vorzugsweise auf der Säule 114 der Nähmaschine 100 angeordnet, so daß sie bequem für den Benutzer zugänglich ist, obwohl die Tastatur 128 auch gegebenenfalls getrennt von der Nähmaschine 100 aufgebaut sein könnte, wenn dies erwünscht ist. In diesem Fall ist die Tastatur elektronisch mit dem elektronischen Steuerblock 126 beispielsweise über ein Kabel verbunden. Dieser elektronische Steuerblock 126, der weiter unten ausführlicher erläutert wird, ist weiterhin betriebsmäßig über eine Verbindungsleitung 601 mit einem elektromechanischen Stellglied 130 verbunden, das ebenfalls vom Linear- oder Drehbewegungs-Typ sein kann und das beispielsweise durch einen in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotor gebildet sein kann. Dieses Stellglied 130 ist über eine kinematische Kette, die weiter unten anhand der Fig. 3 ausführlicher beschrieben wird, mit einem allgemein bekannten Element 131 verbunden, das mit einem Teil 602 einer bekannten Vorschub- oder Stichvorschublängen-Regelbaugruppe 132 verbunden ist, um die Stichlänge bzw. die Bewegungsstrecke (entlang der Z-Achse) eines bekannten Stoffschiebers 603 zu steuern. Die Nähmaschine 100 weist weiterhin ein bekanntes Schwungrad 104 auf, das an einem Ende einer Hauptwelle 106 befestigt ist, die sich mit dem Schwungrad 104 dreht, wenn dieses durch einen (nicht gezeigten) Hauptmotor der Nähmaschine 100 angetrieben wird. Die Hauptwelle 106 und der Hauptmotor steuern die Hin- und Herbewegung (entlang der Y-Achse) der Nadel 108 für das übliche Nähen des Stoffes, der mit Hilfe des Stoffschiebers 603 bewegt wird, der durch die Vorschubbaugruppe 132 angetrieben wird, die zusätzlich zu der Hin- und Herbewegung entlang der Z-Achse in bekannter Weise gleichzeitig eine Hin- und Herbewegung entlang der Y-Achse ausführt. Diese Vorschubbaugruppe 132 wird durch eine Welle 133 angetrieben, die ihrerseits, ausgehend von der Welle 106, über einen Riemen 604 angetrieben wird.
Mit der Hauptwelle 106 ist eine Signalgeneratorbaugruppe verbunden, die durch die Bezugsziffern 134, 136, 138 und 140 bezeichnet ist und die Synchronisationssignale erzeugt, die weiter unten ausführlich erläutert werden, wobei diese Synchronisationssignale über Leitungen 605 und 606 an den elektronischen Steuerblock 126 geliefert werden und die Position der Anfangsbewegung des Stellgliedes 124, das den Seitenausschlag der Nadel und damit die Position des Stiches steuert, sowie die Position der Anfangsbewegung des Stellgliedes 130 darstellen, das den Vorschub des Stoffes steuert. Diese Synchronisationssignale an den Leitungen 605 und 606 werden vorzugsweise mit Hilfe eines Systems erzeugt, das zwei bewegliche Magneten 134 und 136 und zwei Hall-Effektmeßfühler 138 und 140 einschließt, die stationär sind. Die beiden beweglichen Magnete 134 und 136 sind an einer Scheibe 607 aus nichtmagnetischem Material befestigt, die sich synchron mit der Hauptwelle 106 der Nähmaschine dreht.
Wie dies aus Fig. 10 zu erkennen ist, beträgt der bevorzugte Winkel zwischen den festen Meßfühlern 138 und 140 ungefähr 175°, und die bevorzugten Winkelpositionen während der Drehung der Hauptwelle 106, zu denen die beiden Synchronisationssignale an den Leitungen 605 und 606 erzeugt werden, sind graphisch in dieser Fig. 10 gezeigt. Die erste Position ist die Position der Anfangsbewegung des Stellgliedes 124, das den Seitenausschlag der Nadel regelt, während die zweite Position die Position der Anfangsbewegung des Stellgliedes 130 ist, das den Stoffvorschub regelt, wobei diese zweite Position vorzugsweise eine Verzögerung oder Nacheilung von ungefähr 175° gegenüber der ersten Position während der Drehung der Hauptwelle 106 aufweist. Daher stellt Fig. 10 eine graphische Darstellung des tatsächlichen Wertes des Seitenausschlags der Nadelstange 120 als eine Funktion der Winkelposition des Schwungrades 104 dar, die der Drehung der Hauptwelle 106 oder der Drehung der Magnete 134 und 136 entspricht, die sich synchron mit der Hauptwelle 106 drehen. Weil die graphische Darstellung der Fig. 10 ausreichend klar ist, wird sie nicht ausführlicher erläutert, und es wird lediglich darauf hingewiesen, daß die Regelsteuerung für die Nadelstange 120 und für die Stoffvorschubbaugruppe 132 der Nähmaschine 100 in geeigneter Beziehung zu den tatsächlichen Synchronisationszeitpunkten bezüglich der Schwingungsperiode der Nadel 108 zugeführt wird. Entsprechend wird die Steuerbewegung für den Seitenausschlag der Nadelstange 120 auf die Führungsschwinge 122 ausgeübt, wenn die Nadel 108 aus dem Stoff herausgezogen wird, während die Steuerbewegung für die längsgerichtete Bewegung des Stoffschiebers 603 auf das Element 131 ausgeübt wird, wenn der Stoffschieber 603 wieder eintritt.
In Fig. 4 ist der Steuerblock 126 ausführlicher dargestellt, obwohl auch die Fig. 4 lediglich ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionen darstellt. Dieser Steuerblock 126 umfaßt vorzugsweise einen Mikrorechner 110, der vorzugsweise in Form einer einzigen integrierten Schaltung ausgebildet ist, die den Mikroprozessor, den zugehörigen Festspeicher, der das Steuerprogramm enthält, und die zugehörigen Eingabe- und Ausgaberegister auf einem einzigen Chip enthält. Dieser Mikrorechner 110 kann beispielsweise vom Typ INTEL 8049 sein, der einen Festwert- oder einen ROM-Speicherumfang von 2K für das Steuerprogramm aufweist und das Ausführungs-Steuerprogramm umfaßt. Die verschiedenen Teile des Chips oder Halbleiterplättchens des Mikrorechners 110 sind in üblicher Weise miteinander in der integrierten Schaltung verbunden, um die Daten und die Adressen in geeigneter Weise zu übertragen. Das Halbleiterplättchen des Mikrorechners 110 weist vorzugsweise einen Mikroprozessor auf, der die zentrale Verarbeitungseinheit zur Steuerung der verschiedenen Funktionen des Mikrorechners 110, beispielsweise die Auswahl der gespeicherten Daten der Muster oder die Verarbeitung dieser gespeicherten Daten, steuert. Die zentrale Verarbeitungseinheit des Mikrorechners 110 führt die verschiedenen funktionellen Operationen entsprechend den Befehlen durch, die in dem Programmsteuerspeicher enthalten sind, der mit dem Mikroprozessor über verschiedene Wege für die Übertragung von Daten und Adressen verbunden ist, die die zentrale Verarbeitungseinheit oder die arithmetisch-logische Einheit, die Eingabe/ Ausgabe-Register und die verschiedenen Operationsregister miteinander verbinden. Diese verschiedenen Operationsregister, die in dem Mikroprozessor enthalten sind, werden vorzugsweise dazu verwendet, für eine vorgegebene Zeit Zwischenergebnisse der logischen arithmetischen Operationen, die von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt werden, sowie den Zustand des Systems zu speichern. Der Mikroprozessor weist weiterhin vorzugsweise einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) auf, um vorübergehend die Daten zu speichern, die erforderlich sind, um eine logische Verarbeitung der Daten, wie z. B. der Stichmusterdaten, durch die zentrale Verarbeitungseinheit oder durch die arithmetische Logikeinheit des Mikroprozessors zu ermöglichen. Die Eingabe- und Ausgaberegister des Mikroprozessors ermöglichen einen Informationsaustausch zwischen den Halbleiterplättchen des Mikrorechners 110 und den Stellgliedern 124 und 130 sowie der Tastatur 128. Wie dies in Fig. 5A gezeigt ist, liefert ein Taktsignalgenerator 146 Taktsignale an die zentrale Verarbeitungseinheit des Mikroprozessors. Dieser Taktgenerator 146 ist außerhalb des Halbleiterplättchens des Mikrorechners 110 angeordnet, obwohl er, falls dies gewünscht ist, auch durch einen Teil des Mikrorechners gebildet sein könnte. Wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird, sind verschiedene operative Daten der Steuersignale, die den Operationsbefehlen entsprechen, in dem Steuerprogramm des Festwertspeichers gespeichert, der zusammen mit der Freigabe des Mikroprozessors zur funktionellen Bearbeitung dieser Daten es dem Mikrorechner 110 ermöglicht, Stichmuster oder Daten, die in einem Festwertspeicher 609 gespeichert sind, in eine Folge von Positionen der Nadelstange 120 und der Stoffvorschubbaugruppe 132 umzuwandeln, damit sich ein gewünschtes Stichmuster auf dem Stoff ergibt, der genäht wird. Auf diese Weise ist die Bildung von Stichmustern möglich, die an sich nicht in dem Festwertspeicher 609 gespeichert sind, beispielsweise eine kombinierte Anordnung von Stichmustern oder ein Stichmuster, bei dem eine konstante Stichdichte aufrechterhalten wird, während die Länge des Stichmusters geändert wird. Diese Möglichkeit des Mikroprozessors zur funktionellen Bearbeitung der gespeicherten Stichmusterdaten, die in dem Festwertspeicher 609 enthalten sind, ergibt eine beträchtliche Flexibilität bei der Modifikation der Folge von Positionen der Nadelstange 120 und der Stoffvorschubbaugruppe 132, so daß es möglich ist, sowohl die gespeicherten Stichmuster herzustellen als auch eine Änderung dieser gespeicherten Stichmuster durchzuführen, so daß sich Stichmuster ergeben, die von den tatsächlich gespeicherten abweichen, und zwar als Funktion von Auswahlvorgängen, die von dem Benutzer an der Tastatur 128 durchgeführt werden. Diese Auswahlvorgänge, die weiter unten ausführlicher beschrieben werden, erzeugen verschiedene Eingangssteuersignale für den Mikroprozessor, der als Antwort die gespeicherten ausgewählten Daten der Stichmuster bearbeitet, um die gewünschte Ausführungsform des Stichmusters durch Ausgangssignale zu liefern, die für die entsprechenden elektromechanischen Stellglieder 124 und 130 geeignet sind, die das gewünschte Muster auf dem Stoff, der gerade genäht wird, bestimmen.
Wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, steuert der Mikrorechner 110 getrennte Positionssteuerschaltungen 148 und 150 für die Nadelstange 120 bzw. für die Stoffvorschubbaugruppe 132. Vorzugsweise sind diese Positionssteuerschaltungen 148 und 150 funktionell identisch. Die Ausgangssignale des Mikrorechners 110, die die der gewünschten Position für die Nadelstange 120 und für die Stoffvorschubbaugruppe 132 entsprechenden Informationen enthalten, sind digitale Ausgangssignale, und die Positionssteuerschaltungen 148 und 150 bilden geschlossene Regelschleifen, die den Vergleich und die Verarbeitung zwischen digitalen Signalen durchführen.
Im einzelnen werden diese digitalen Ausgangssignale des Mikrorechners 110 beispielsweise für die Positionssteuerschaltung 148 einem Mikroprozessor 610 vom Typ INTEL 8041 zugeführt, der aufgrund seiner Einsatzart, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird, ein digitales Geschwindigkeitssteuersignal 611 an eine Digital-Analog- Konverterschaltung 612 liefert, die ein Signal 613 erzeugt, das proportional zu der erforderlichen Geschwindigkeit ist und einem Vergleicherblock 614 zugeführt wird, der den Vergleich zwischen der gewünschten Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit durchführt, die durch ein äußeres Signal 615 dargestellt wird. Das Ausgangssignal des Vergleicherblockes 614, das die Differenz zwischen diesen beiden Geschwindigkeitssignalen darstellt, wird dann einem Leistungsverstärker 94 zu dessen Steuerung zugeführt, der direkt das entsprechende Stellglied 124 für dessen Einstellung ansteuert. Mit dem Stellglied 124 ist ein Verarbeitungs- und Positionswandlerblock 616 gekoppelt, der ein erstes Analog-Geschwindigkeitssignal, das das Signal 615 ist, und ein zweites digitales Positionssignal 617 liefert, das dem Mikrorechner 610 zugeführt wird, der den Vergleich zwischen dem von dem Mikrorechner 110 gelieferten Signal für die gewünschte Position und dem von dem Block 616 gelieferten Signal für die tatsächliche Position durchführt und als Ausgangssignal das digitale Signal 611 liefert, das derart proportional zum gewünschten Geschwindigkeitswert ist, daß die Differenz zwischen den Signalen für die gewünschte und die tatsächliche Position beseitigt wird und damit die gewünschte Positionierung des Stellgliedes 124 erreicht wird. Weil hierbei in ersichtlicher Weise ein Vergleich zwischen digitalen Signalen vorliegt, kann dieser Vergleich nicht kontinuierlich durchgeführt werden, sondern er muß selbstverständlich mit Hilfe einer Abtastfrequenz erfolgen, die durch die Frequenz der Taktsignale des Mikroprozessors 610 bestimmt ist. Die vorstehend erwähnte Positionssteuerschleife vom Digitaltyp ermöglicht es unter anderem, bestimmte zusätzliche Funktionen durchzuführen, die, verglichen mit den Möglichkeiten von Analog-Lösungen, sehr interessant sind. Wie dies weiter unten erläutert wird, wirkt der Mikroprozessor 610 während der Beschleunigungsphase für das Stellglied 124, die einem neuen Befehl und damit dem Erreichen einer neuen Position entspricht, derart, daß der Positionsfehler nicht als Analog-Größe betrachtet wird, sondern daß die dynamischen Betriebseigenschaften des Stellgliedes so weit wie möglich optimiert werden, d. h., er wird daher entsprechend einem Steuergesetz einer maximalen Beschleunigung und damit eines maximalen Stromes angesteuert. Auf der Grundlage der erreichten Position kann der Mikroprozessor 610 weiterhin Zeitpunkt für Zeitpunkt den optimalen Zeitpunkt für den Beginn der Abbremsung berechnen und damit die gewünschte Geschwindigkeit des Stellgliedes entsprechend einem Bremssteuergesetz von optimaler Art im Hinblick auf minimale Positionierzeiten steuern. Der Positionswandler des Blockes 616 kann vom Analog- oder Digitaltyp sein. Im ersteren Fall (Fig. 4A) umfaßt dieser Wandler ein Potentiometer 618, das in bekannter Weise geschaltet ist und dessen Schleifer ein Analogsignal 619 liefert, das proportional zur tatsächlichen Position des Stellgliedes 124 ist. Dieses Analogsignal 619 wird einem Analog-Digital-Konverter 620 zugeführt, der das digitale Signal 617 liefert. Das Signal 615 für die tatsächliche Geschwindigkeit wird jedoch aus dem Positionssignal 619 über eine Ableitungs- oder Differenzierschaltung 621 von bekannter Art erzeugt. Es sei darauf hingewiesen, daß, obwohl mit einem Positionswandler vom Analogtyp gearbeitet wird, das Schließen der Positions-Steuerschleife immer mit Signalen vom Digitaltyp erfolgt.
Im zweiten Fall (Fig. 4B) umfaßt dieser digitale Wandler im wesentlichen einen inkrementalen optischen Codierer 622, der in zwei Richtungen arbeitet und einen Impuls für den absoluten Nullpunkt liefert. Dieser Codierer 622 erzeugt als Ausgangssignale ein Null-Bezugssignal 623 in Impulsform sowie zwei Schwingungsformen 624 und 625, die um einen elektrischen Winkel von 90° in ihrer Phase verschoben sind (Fig. 4E) und die eine Frequenz aufweisen, die proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des Stellgliedes 124 ist. Diese Signale 623, 624 und 625, die zweckmäßigerweise in Schaltungen 626, 627 und 628 quadriert werden, um Signale mit den Digitalpegeln 0 und 1, nämlich 629, 630 bzw. 631 zu liefern, liefern das zusammengesetzte Signal 617, das dem Mikroprozessor 610 als inkrementale digitale Positionsinformation zugeführt wird. Ein durch Programmierung in dem Mikroprozessor 610 erzielter Positionszähler macht es dann möglich, zu jedem Zeitpunkt die tatsächliche Position des Stellgliedes 124 zu bestimmen. Dieser Digitalwandler erzeugt weiterhin über einen Block 632 ein Analogsignal, das proportional zur Frequenz der Schwingungsformen 624 und 625 am Ausgang des Codierers 622 ist, wobei dieses Analogsignal ein geeignetes Vorzeichen aufweist und in Form des Signals 615 die tatsächliche Geschwindigkeit des Stellgliedes darstellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform (Fig. 4C) besteht der Codierer 622 im wesentlichen aus einer Scheibe 635, die mit einer Welle 696 verbunden ist, die mit dem Stellglied 124 über ein geeignetes Übersetzungssystem verbunden ist, wie dies noch näher erläutert wird, sowie aus einer festen Maske 636. Auf der Scheibe 635 sind entlang eines Umfangs insgesamt zweihundert Schlitze 637 mit konstanter Teilung angeordnet (siehe in Fig. 4D die Abwicklung eines Abschnittes des Umfangsteils der Scheibe 635 mit den Schlitzen 637 in Draufsicht). Auf der Maske 636 und entsprechend diesem Umfang sind zwei Fenster 638 und 639 angeordnet, die einen geeigneten Abstand und eine Teilung von 1/4 aufweisen, wobei mit der Teilung der Abstand zwischen den linken oder rechten Kanten zweier benachbarter dunkler Zonen oder zweier lichtdurchlässiger Zonen gemeint sind (siehe in Fig. 4D die Draufsicht auf die Abwicklung eines Abschnittes des Umfangsteils der Maske 636 mit den beiden Fenstern 638 und 639). Auf einem zweiten Umfang, der innerhalb des ersten Umfangs sowohl auf der Scheibe 635 als auch auf der Maske 636 liegt, ist ein entsprechendes Fenster 640 bzw. 641 angeordnet. Zwei Leuchtdioden (LED) 642 und 643 und zwei Phototransistoren 644 und 645 sind entsprechend den Fenstern 638 und 639 auf dem Umfang des größeren Durchmessers angeordnet, und sie ermöglichen bei einer Drehung der Scheibe 635 die Erzeugung der zwei Schwingungsformen 624 und 625 mit konstanter Amplitude und mit einer Frequenz, die eine Funktion der Drehgeschwindigkeit ist.
Aufgrund der Phasenverschiebung zwischen den beiden Fenstern 638 und 639 der stationären Maske 636 sind die beiden Wellenfronten 624 und 625 und damit die beiden Signale 630, 631 um 90° phasenverschoben, wobei das Signal 631 dem Signal 630 vor- und nacheilt, und zwar in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Welle 696, die mit dem Stellglied verbunden ist (Fig. 4F). Die gleiche Kombination einer Leuchtdiode 647 und eines Phototransistors 648, die mit den Fenstern 640 und 641 an der Scheibe 635 bzw. der Maske 636 auf dem Umfang mit kleinerem Durchmesser angeordnet sind, erzeugt das quadrierte Signal 629 (Fig. 4F) bei jeder Drehung der Scheibe 635, so daß die Null-Bezugsstellung festgelegt wird.
Wie dies bereits erwähnt wurde, kann, weil der Digitalwandler vom inkrementalen Typ ist, beim Einschalten der Maschine vorzugsweise automatisch mit Hilfe des Mikroprozessors 610 eine Suchfolge für die Position der absoluten Null-Stellung des Wandlers durchgeführt werden, der dieser Null-Bezugsposition entspricht.
Die Positionssteuerschaltung 150 (Fig. 4) ist funktionell identisch zu der beschriebenen Positionssteuerschaltung 148, und entsprechend sind die entsprechenden Blöcke und Signale mit den gleichen Bezugsziffern, jedoch unter Anfügung eines Striches, bezeichnet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der kinematischen Verbindung zwischen dem Stellglied 124, der Nadelstange 120 und dem Positionswandler 616 ist schematisch in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Das Stellglied 124 ist vom Schwenktyp und weist eine Spule auf, die auf einem Körper mit einem Ansatz 727 befestigt ist, der mit einem Stift 728 verbunden ist. Dieser Stift 728 wird daher durch die Spule in Drehung angetrieben, und er überträgt diese Schwenkbewegung auf einen Kreissektor 729, der mit einem Zahnrad 730 kämmt, das an der Welle 696 des optischen Codierers 622befestigt ist. An dem Stift 728 ist weiterhin eine Kurbel 733 befestigt, die schwenkbar mit Hilfe eines Stiftes 734 mit einer Verbindungsstange 735 verbunden ist. Diese Verbindungsstange 735 ist ihrerseits über einen Stift 736 schwenkbar mit der Befestigung oder Führungsschwinge 122 der Nadelstange 120 befestigt. Diese Führungsschwinge 122 schwingt um einen Stift 737, der an dem Rahmen der Nähmaschine 100 befestigt ist. Die Nadelstange 120 kann daher Schwingungen um diesen Stift 737 ausführen, wenn die Führungsschwinge 122 der Nadelstange durch einen Ausschlag der Spule des Stellgliedes 124 verschwenkt wird. Diese Schwenk- oder Schwingungsbewegungen entsprechen einer Querbewegung oder Seitenauslenkung der Nadel 108 auf dem Stoff, der genäht wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der kinematischen Verbindung zwischen dem Stellglied 130, der Stoffvorschubbaugruppe 132 zur Steuerung der Stoffvorschublänge und dem Positionswandler 616&min; ist schematisch in den Fig. 1 und 3 gezeigt. Das Stellglied 130 ist ebenfalls vom Schwenktyp und weist eine bewegliche Spule 716 auf, die auf einen Spulenkörper gewickelt ist und um einen Stift 717 schwenkbar ist. Weiterhin ist die Spule 716 über ihren Ansatz 718 und einen Stift 719 mit einer Verbindungsstange 720 verbunden, die ihrerseits über einen Stift 721 mit einer Kurbel 722 verbunden ist. Am anderen Ende der Kurbel 722 ist eine Stichvorschub-Regelwelle 723 befestigt, die an einem ihrer Enden das Element 131 der Stoffvorschubregelbaugruppe 132 trägt, während am entgegengesetzten Ende der Welle 723 ein Zahnsektor 724 befestigt ist, der mit einem Zahnrad 725 kämmt, das auf der Welle 696&min; der rotierenden Scheibe 635&min; des optischen Codierers 622&min;des Positionswandlers 616&min; befestigt ist. Eine Schwenkbewegung der Spule 716 des Stellgliedes 130 ruft daher eine Drehung der Welle 723 und damit eine Änderung der Neigung des Elementes 131, das die Vorschubbewegung des Stoffschiebers 603 entlang der Z-Achse regelt, sowie eine entsprechende Drehung der Welle 696&min; hervor.
Gemäß Fig. 2 liegt der Drehwinkel α der Führungsschwinge 122 der Nadelstange 120 aufgrund von funktionellen Forderungen innerhalb von ungefähr 23°. Dieser Schwenkbewegung entspricht vorzugsweise eine Seitenauslenkung der Nadel 108 um 8 mm. Die gesamte Seitenauslenkung von 8 mm muß von der Nadel 108 in 63 Zwischenstellungen unterteilt werden können: eine Mittelstellung, 31 Positionen nach links von der Mittelstellung und 31 Positionen nach rechts. Diese Auflösung ist mehr als ausreichend, um Muster der verschiedensten Zusammensetzungen zu erzeugen, wie dies beispielsweise in der vorstehend beschriebenen deutschen Offenlegungsschrift erläutert wurde. Weil jedem Einstechen der Nadel 108 in den Stoff ein Befehl entsprechen muß, der von einer Information des Programmsteuerspeichers des Mikrorechners 110 gewonnen wird, muß diese digitale Information durch ein Wort von sechs Bits geliefert werden.
Die Scheibe 635 des Codierers 622 muß aus den vorstehenden Gründen eine maximale Drehung ausführen, damit die Strahlen des photoelektrischen Systems insgesamt 63 Fenster 637 abtasten, wobei jedem Fenster eine der möglichen 63 Einstichpositionen der Nadel entspricht.
Die Größe des Winkels kann unmittelbar bestimmt werden, wenn der Wert der Teilung zwischen den Fenstern 637 selbst bekannt ist. Durch Festlegen des Verhältnisses zwischen diesem Winkel und dem Winkel, um den die Führungsschwinge 122 der Nadelstange 120 verschwenkt werden muß, um die Seitenauslenkung von 8 mm zu erzielen, wird das Übersetzungsverhältnis zwischen dem auf der Welle 696 der Scheiben 635 befestigten Ritzel 730 und dem verzahnten Kreissektor 729 gewonnen, der mit dem Stellglied 124 verbunden ist. Die Drehung der Scheibe 635 sollte vorzugsweise über einen Winkel von 112° erfolgen, so daß das Übersetzungsverhältnis damit 112/23≈5 ist. Die vorstehenden Bemerkungen treffen im Prinzip ebenfalls auf die kinematische Kopplung für das Stellglied 130 nach Fig. 3 zu.
Erfindungsgemäß sind Steuerschleifen vom Digitaltyp, insbesondere getrennte Steuerschleifen, für die Nadelstange 120 und die Vorschubbaugruppe 132 vorgesehen, um die Position dieser Elemente zu steuern, während eine Geschwindigkeitssteuerschleife vom Analogtyp vorgesehen ist, die das dynamische Ansprechverhalten des Positionssteuersystems selbst steuert.
Wie es anhand der Fig. 4 zu erkennen ist, arbeitet der Mikrorechner 110 daher in Kombination mit folgenden Bauteilen:

1. Über einen Eingangs- und Ausgangsleitungs-Expander- Block 90 mit den Schaltungen der Tastatur;
2. mit dem obenerwähnten Festwertspeicher 690 für die Stichmuster, der ein RAM-Festwertspeicher ist und die Stichmuster an den Mikrorechner 110 liefert;
3. mit den obenerwähnten Synchronisiersignalen 605 und 606;
4. mit einem Stoppblock 168 für den Hauptmotor der Nähmaschine 100.

Dieser Block 168, der bereits in der obenerwähnten deutschen Offenlegungsschrift beschrieben wurde, ist vorzugsweise derart aufgebaut, daß er ein Steuersignal an die Wicklung des Relais der üblichen Geschwindigkeitssteuerschaltung des (nicht gezeigten) Motors liefert, der in einer üblichen Nähmaschine verwendet wird, um dieses Relais zu schließen und den Motor zu blockieren.
Der in Fig. 4 gezeigte Block 90 hat die Aufgabe, die Anzahl der Eingänge und Ausgänge zu vergrößern, die an dem Mikrorechner 110 zur Verfügung stehen. Vorzugsweise sind acht dieser Eingangssignale vorgesehen, um die Steuerinformations- Eingangssignale von der Tastatur 128 an den Mikrorechner 110 und von diesem zu einer Ziffernanzeige 62, die vorzugsweise durch eine zweistellige Ziffernanzeige gebildet ist, wie dies weiter unten anhand der Fig. 6 erläutert wird, und an Gruppen 63 von Leuchtdioden zu übertragen, die den verschiedenen Auswahltasten der Tastatur 128 zugeordnet sind. Daher sind die Tasten der Tastatur 128, die Leuchtsegmente für die Ziffernanzeige 62 und die Gruppen 63 der Leuchtdioden vorzugsweise logisch in Gruppen von acht unterteilt, so daß sich insgesamt, wie dies in Fig. 5C gezeigt ist, sechs Gruppen ergeben, und zwar zwei Gruppen von Tasten, zwei Gruppen von Ziffernanzeigesegmenten und zwei Gruppen von Leuchtdioden, die den Auswahltasten zugeordnet sind. Weil alle Daten im Austausch mit den Gruppen vorzugsweise über die acht Leitungen übertragen werden, ist es wesentlich, daß der Mikrorechner 110 erkennt, von welcher Gruppe von Tasten die Signale herrühren und weiterhin, an welche Gruppen die Steuersignale von dem Mikrorechner 110 geleitet werden sollen. Diese Funktion wird vorzugsweise mit Hilfe eines üblichen Leitblockes 91 realisiert, der beispielsweise unter der Typenbezeichnung L 203 bekannt ist und der in Kombination mit dem obenerwähnten Block 90 an den Ausgang aufeinanderfolgende Signale, die zu verschiedenen Zeiten jeweils einer Gruppe pro Zeit entsprechen, und die Daten von jeder Gruppe von Tasten zum Mikrorechner 110 überführen und von diesem Mikrorechner 110 die Daten für die Anzeige für jede Gruppe von Leuchtdioden überführen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird die Nähmaschine vorzugsweise in üblicher Weise durch ein Fußpedal betätigt, das den Hauptmotor einschaltet, um die Hauptwelle 106 der Nähmaschine selbst in Drehung zu versetzen. Dieser Vorgang kann in keiner Weise erfolgen, bevor nicht eine geeignete Auswahl des Musters an der Tastatur 128 ausgeführt wurde und diese Auswahl von dem Mikrorechner 110 erkannt wurde.
Wie dies bereits weiter oben anhand der Fig. 10 erläutert wurde, synchronisiert der Steuerblock 126 seine eigenen Operationen als Funktion der Synchronisiersignale 605 und 606, die den Zeitpunkt anzeigen, zu dem der Befehl für die Stoffvorschubbaugruppe 132 und die Nadelstange 120 ausgeführt werden muß. Wenn diese Synchronisiersignale vorhanden sind, sucht der Mikrorechner 110 vorzugsweise nach Informationen, die der Bewegung der Stoffvorschubbaugruppe 132 und der Nadelstange 120 für den nächsten Einstich entsprechen. Wenn diese Daten aufgefunden wurden, verarbeitet der Mikrorechner 110 diese Daten in einer Weise, die durch Eingangssteuersignale angezeigt ist, die von der Tastatur 128 geliefert wurden, um diese Signale mit einem Verstärkungskoeffizienten von 1 zu multiplizieren, wenn das in dem Speicher 609 gespeicherte Muster getreu wiedergegeben werden soll, während eine Multiplikation mit irgendeinem anderen Faktor erfolgt, wenn die Daten des Stichmusters modifiziert werden sollen. Die digitalen Ausgangssteuersignale von dem Mikrorechner 110 werden in der bereits erläuterten Weise dann den Positionssteuerschaltungen 148 und 150 zugeführt, um die Seitenauslenkung der Nadel 108 und den Stoffvorschub des Stoffschiebers 603 zu steuern, weil die digitalen, von dem Mikrorechner 110 gelieferten Ausgangssignale den Positionskoordinaten der verschiedenen Stiche entsprechen, die die Betriebsstellungen des Stellgliedes 124 und des Stellgliedes 130 definieren, um die Nadelstange 120 und die Stoffvorschubbaugruppe 132 einzustellen, damit diese in die für die Einstiche gewünschten Positionen überführt werden.
In Fig. 6 ist der Aufbau und die Funktion der Tastatur 128 gezeigt, die im folgenden erläutert wird. Diese Tastatur 128 weist die obenerwähnte zweistellige Ziffernanzeige 62 auf, bei der jede Ziffer vorzugsweise durch eine übliche Segmentanzeige gebildet wird. Diese Ziffernanzeige 62 zeigt die zwei dem ausgewählten Muster entsprechenden Codeziffern sowie andere Zifferninformationen an, beispielsweise Länge und Breite des Musters, wie dies noch näher erläutert wird. Die Tastatur 128 umfaßt vorzugsweise eine Vielzahl von Tasten, die mit den Bezugsziffern 180, 182, 184, 186, 188, 190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208 und 210 bezeichnet sind und die verschiedene Eingangssteuersignale an den Mikrorechner 110 liefern. Wie dies dargestellt ist, sind allen Tasten 188 bis 208 Leuchtdioden 63 zugeordnet, die benachbart zu diesen Tasten angeordnet sind, um ein Leuchtsignal zu liefern, das anzeigt, wenn eine Taste ausgewählt wurde. Andererseits sind die Taste 210 und die Tasten 180, 182, 184 und 186, die der Vorwärts- und Rückwärts-Weiterschaltung der Ziffernanzeige auf der Anzeige 62 zugeordnet sind, nicht mit einer zugehörigen Leuchtdiode versehen. Die Tasten 182 und 186 sind der Einer-Stelle zugeordnet, während die Tasten 180 und 184 der Zehner-Stelle der Ziffernanzeige 62 zugeordnet sind.
Wie dies bereits erwähnt wurde, kann die Nähmaschine 100 nicht arbeiten, bevor nicht eine geeignete Funktion mit Hilfe der Tastatur 128 ausgewählt wurde. Weil der gerade Stich und der übliche Zickzack-Stich normalerweise die am häufigsten ausgewählten Stichmuster sind, sind für diese Stiche zwei spezielle Tasten vorgesehen. Die Taste 188 ist für die Auswahl des üblichen Zickzack-Stiches vorgesehen, während die Taste 190 für die Auswahl des üblichen geraden Stiches vorgesehen ist. Entsprechende Leuchtdioden leuchten auf, sobald die entsprechende Taste 188 oder 190 gedrückt wurde. Der Mikrorechner 110 entriegelt dann den Hauptmotor, und nachdem das (nicht gezeigte) Fußpedal von dem Benutzer betätigt wurde, näht die Nähmaschine 100 das ausgewählte Muster.
Die obenerwähnten Tasten 180, 182, 184 und 186 ermöglichen die Auswahl aller anderen gespeicherten Muster (mit der Ausnahme der Stichmuster, die dem geraden Stich oder der geraden Naht und dem Zickzack-Stich entsprechen), die in dem Stichmusterspeicher 609 gespeichert sind. Wie dies bereits erwähnt wurde, ist jedem dieser gespeicherten Stichmuster eine zweistellige Codeziffer zugeordnet, und diese zweistellige Codeziffer wird über die Tastatur 128 mit Hilfe der Tasten 180, 182, 184 und 186 eingegeben, wobei die Tasten 180 und 182 die Ziffern von 0 auf 9 vergrößern, während die Tasten 184 und 186 die Ziffern von 9 auf 0 verringern. Wenn diese Tasten von 180 bis 186 gedrückt werden, zeigt die Ziffernanzeige 62 unmittelbar die entsprechenden Ziffern an. Wenn die Tasten 180 oder 182 gedrückt werden, werden die angezeigten Ziffern kontinuierlich vergrößert. Wenn andererseits die entsprechenden Tasten 184 oder 186 gedrückt werden, verringert sich die angezeigte Ziffer auf der Anzeige 62 kontinuierlich. Wenn die gewünschte Ziffer erreicht ist, wird die Taste freigegeben, und die Ziffernanzeige 62 stoppt: Wenn die Ziffernkombination auf der Anzeige 62, die dem gewünschten Muster entspricht, erreicht wurde, muß diese Information dem Mikrorechner 110 bestätigt werden. Dies erfolgt durch Drücken der Taste 200 (OK), die ein Bestätigungssignal erzeugt, das dem Mikrorechner 110 zugeführt wird. Die oberhalb der Taste 200 angeordnete Leuchtdiode 63 leuchtet daher auf, was dem Benutzer anzeigt, daß die Nähmaschine 100 bereit ist, das ausgewählte Muster zu erzeugen. Wenn der Benutzer eine Codeziffer auswählt, die nicht einem in dem Speicher 609 gespeicherten Stichmuster entspricht, und dann die Taste 200 drückt, so erzeugt die Ziffernanzeige 62 ein Fehlersignal, beispielsweise den Buchstaben E, was dem Benutzer anzeigt, daß das ausgewählte Muster in dem Speicher nicht existiert.
Das gleiche Fehlersignal erscheint, wenn der Benutzer die Funktion des abwechselnden oder zusammengesetzten Stichmusters, die durch die Taste 202 angezeigt wird, die noch näher erläutert wird, nicht richtig ausgewählt hat.
Mit Hilfe der anderen dargestellten Tasten ist es daher möglich, die Erzeugung der Stichmuster an dem gewünschten Zeitpunkt in den verschiedenen Kombinationen und Variationen zu gewinnen. Beispielsweise kann mit Hilfe der Taste 210 die Richtung der Stiche oder der Vorschub umgekehrt werden. Über die Taste 198, die der Taste 190 zugeordnet ist, wird eine anfängliche Heftstichphase zusammen mit der Erzeugung von geraden Stichen gewonnen. Mit Hilfe der Taste 208 wird eine einzige Ausführung eines bestimmten Musters ausgewählt. Mit Hilfe der Taste 194 wird die Stichlänge eines ausgewählten Musters vergrößert oder verkleinert. Mit Hilfe der Taste 192 kann die Breite des Stichmusters geändert werden. Mit Hilfe der Taste 206 kann eine elektrische Ausgleichssteuerung der Stiche erzielt werden, um mögliche Änderungen im Vorschub des Stoffes zu kompensieren. Mit Hilfe der Taste 204 kann die Stichdichte für ein vorgegebenes Muster gesteuert werden. Mit Hilfe der Taste 202 können zwei unterschiedliche Stichmuster abwechselnd erzeugt werden. Mit Hilfe der Taste 196 kann eine Doppelnadel verwendet werden, wobei sich eine automatische Verringerung der Überstichbreite ergibt, wenn dies erforderlich ist. Die Betriebsweise aller dieser Tasten wird hier nicht ausführlich beschrieben, weil sie bereits in der obenerwähnten deutschen Offenlegungsschrift der gleichen Anmelderin ausführlich beschrieben wurde. Die Tastatur 128 weist weiterhin eine Lampe 780 auf, die mit dem Hauptleistungsschalter der Maschine verbunden ist.
Wenn die Maschine eingeschaltet wird, wird, wenn der Benutzer ein bestimmtes Muster auswählt, dieses Muster mit den ursprünglich gespeicherten Werten der Stichlänge und Überstichbreite geliefert. Wenn weiterhin der Benutzer eine Rückführung irgendeines Stichmusters auf die ursprünglichen oder gespeicherten Werte der Stichlänge und Überstichbreite ohne Abschalten der Maschine wünscht, ist es lediglich erforderlich, die Taste 200 zu drücken, die ein Nullsetz-Steuersignal an das System liefert, und die geänderten Stichlängen oder Überstichbreiten oder der Zickzack- oder Ausgleichswert oder die Länge des Musters oder die Stichdichte werden automatisch auf Null gesetzt oder auf die Ausgangswerte zurückgeführt.
In den Fig. 5A, 5B und 5C ist ein ausführliches Schaltbild einer Ausführungsform des Steuersystems der Nähmaschine gezeigt, das dem Blockschaltbild der Fig. 4 entspricht. Wie es aus Fig. 5A zu erkennen ist, bildet die integrierte Mikrorechner-Schaltung 110, die vorzugsweise vom Typ INTEL 8049 mit einem ROM-Speicherumfang von 2K gebildet sein kann, die Mikrorechner-Schaltung zusammen mit dem Programm-Steuerspeicher. Dieser Mikrorechner 110 weist eine Gruppe von acht Adressen- und Datenanschlüssen AD 0 . . . 7 auf, die mit acht Dateneingangsanschlüssen D 0 . . . 7 der beiden jeweiligen Mikroprozessoren 610 und 610&min;, die beispielsweise vom Typ 8041 sein können, sowie mit acht Ausgangsanschlüssen D 0 . . . 7 von zwei Bauteilen 770 und 771 verbunden sind, die mit 2716 bezeichnet sind, die in der Schaltung den Stichmusterspeicherblock 609 bilden und die durch andere ähnliche Speicher mit anderen gespeicherten Stichmustern ersetzt werden können. Weiterhin sind die acht Adressen- und Datenanschlüsse AD 0 . . . 7 mit einem Register 769 verbunden, das vom Typ 74LS 273 sein kann und das seinerseits mit acht Adressenanschlüssen A 0 . . . 7 der beiden Bauteile 770 und 771 verbunden ist. Der Mikrorechner 110 weist weiterhin folgende Anschlüsse auf:

- Drei Anschlüsse P 20 . . . 22, die mit drei Adressenanschlüssen A 8 . . . 10 der beiden Bauteile 770 und 771 und mit drei Anschlüssen P 20 . . . 22 des Blockes 90 verbunden sind, der beispielsweise vom Typ 8243 sein kann;
- einen Anschluß P 23, der mit einem Anschluß P 23 des Blockes 90 und direkt bzw. über einen Inverter 772 mit einem &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;CE&udf53;lu&udf54;-Anschluß der Bauteile 770 bzw. 771 verbunden ist;
- einen Anschluß P 24, der mit dem Stoppblock 168 des Hauptmotors verbunden ist;
- zwei Anschlüsse P 25 und P 26, die mit einem Anschluß &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;CS&udf53;lu&udf54; der jeweiligen Mikroprozessoren 610 und 610&min; verbunden sind;
- einen Anschluß P 27, der mit dem Eingang eines NAND- Verknüpfungsgliedes 773 verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Eingang &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;OE&udf53;lu&udf54; der beiden Bauteile 770 und 771 verbunden ist;
- einen Anschluß PROGR, der mit einem Anschluß PROGR des Blockes 90 verbunden ist;
- einen Anschluß ALE, der über einen Inverter 774 mit einem Eingang 775 des Registers 769 verbunden ist;
- einen Anschluß &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;RD&udf53;lu&udf54;, der mit dem Anschluß &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;RD&udf53;lu&udf54; der beiden Mikroprozessoren 610 und 610&min; sowie über einen Inverter 776 mit einem weiteren Eingang des NAND-Verknüpfungsgliedes 773 verbunden ist;
- einen Anschluß &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;WR&udf53;lu&udf54;, der mit einem Anschluß &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;WR&udf53;lu&udf54; der beiden Mikroprozessoren 610 und 610&min; verbunden ist, und
- einen Anschluß RESET, der über einen Kondensator 777 mit Erde verbunden ist, dessen Funktion darin besteht, daß er den Mikrorechner 110 beim Einschalten derart in Betrieb setzt, daß der Hauptmotor in der bereits erwähnten Weise über den Block 168 blockiert wird, bis ein geeignetes Muster, das beispielsweise in den Bauteilen 770 und 771 gespeichert ist, ausgewählt wurde.

Die A 0-Anschlüsse der beiden Bauteile 770 und 771 sind weiterhin mit den A 0-Anschlüssen der beiden Mikroprozessoren 610 und 610&min; verbunden, und der &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;CS&udf53;lu&udf54;-Anschluß des Blockes 90 ist mit Erde verbunden. Mit den Mikroprozessoren 610 und 610&min; sind weiterhin jeweilige Taktsignalgeneratorblöcke 781 und 781&min; sowie jeweilige geerdete Kondensatoren 782 und 782&min; zur Nullsetzung verbunden. Die Mikroprozessoren 610 und 610&min; weisen eine erste Gruppe von Anschlüssen, von denen sechs zur Lieferung der digitalen Signale 611 und 611&min; verwendet werden, sowie eine zweite Gruppe von Anschlüssen auf, wobei drei Anschlüssen dieser zweiten Gruppe die digitalen Signale 617 und 617&min; zugeführt werden.
Wie dies bereits erwähnt wurde, werden die Ausgangssteuersignale des Mikrorechners 110 für die Positionssteuerschaltungen für die Nadelstange 120 und für die Stoffvorschubbaugruppe 132 den Anschlüssen D 0 . . . D 7 der Mikroprozessoren 610 bzw. 610&min; zugeführt, während diese Mikroprozessoren 610 und 610&min; über die Anschlüsse &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;CS&udf53;lu&udf54;, &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;RD&udf53;lu&udf54;, &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;WR&udf53;lu&udf54; und A 0 Programmsteuersignale mit dem Mikrorechner 110 austauschen, durch den sie gesteuert werden.
In Fig. 5B ist ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Schaltung gezeigt, die mit den Anschlüssen des Mikroprozessors 610 für die Verarbeitung der Signale 611 und 617 verbunden ist. Weil die mit den Anschlüssen des Mikroprozessors 610&min; für die Verarbeitung der Signale 611&min; und 617&min; verbundene Schaltung identisch ist, wird lediglich die erstgenannte Schaltung ausführlich erläutert.
Das Signal 611 umfaßt fünf Bits, die sich auf einen Code für die gewünschte Geschwindigkeit beziehen, sowie ein letztes Bit, das die Bewegungsrichtung anzeigt. Das Signal 611 wird dem Block 612 zugeführt, der das entsprechende Analogsignal 613 liefert, das über einen Differenzverstärker 401 des Blockes 614 mit dem Signal 615 für die tatsächliche Geschwindigkeit verglichen wird. Im einzelnen ist der Ausgang des Blockes 612 über einen Widerstand 402 mit dem nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 401 verbunden, während das Signal 615 dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 401 über einen Widerstand 404 zugeführt wird. Zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers 401 und dessen invertierendem Eingang ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 405 und einem Kondensator 406 eingeschaltet. Das Differenzsignal, also der Ausgang des Differenzverstärkers 401, wird dem nicht-invertierenden Eingang eines Differenz- Leistungsverstärkers 94 a zugeführt, der zusammen mit einem weiteren Differenz-Leistungsverstärker 94 b eine bekannte Ausführungsform des Leistungsverstärkerblockes 94 bildet, und zwar derart, daß eine Zweirichtungs-Steuerung des Stellgliedes 124 erreicht wird, das beispielsweise durch einen in seiner Drehrichtung umkehrbaren Gleichstrommotor bekannter Art gebildet ist, der zwischen den Ausgängen der beiden Differenz-Leistungsverstärker 94 a und 94 b eingeschaltet ist, um eine Positionssteuerung der Nadelstange 120 zu erzielen. Der nicht-invertierende Eingang des Differenz-Leistungsverstärkers 94 b ist mit Erde verbunden, während die invertierenden Eingänge der beiden Differenz-Leistungsverstärker 94 a und 94 b über einen Widerstand 409 verbunden sind. Weiterhin ist der invertierende Eingang des Differenz-Leistungsverstärkers 94 a über einen Widerstand 410 mit Erde verbunden. Die invertierenden Eingänge der Differenz-Leistungsverstärker 94 a und 94 b sind schließlich mit den jeweiligen Ausgängen über Widerstände 411 bzw. 412 verbunden, und zwischen dem Ausgang jedes Differenz-Leistungsverstärkers 94 a und 94 b und Erde ist ein übliches Stabilisierungsnetzwerk eingeschaltet, das aus der Serienschaltung eines Widerstandes 413 und eines Kondensators 414 besteht. Mit dem Stellglied 124 ist weiterhin eine übliche Dioden-Schutzschaltung verbunden, die nicht gezeigt ist. Der Positionswandler 616 ist von der in Fig. 4B gezeigten Art und schließt den optischen Codierer 622 ein, der mit dem Stellglied 124 in der bereits beschriebenen Weise verbunden ist und der drei Ausgangsanschlüsse 416, 417 und 418 für die drei Signale 623, 624 bzw. 625 aufweist. Der Anschluß 416 ist mit einem Widerstand 419 verbunden, dessen freier Anschluß über einen Kondensator 420 mit Erde sowie mit dem Eingang eines eine Hysterese aufweisenden Vergleichers 421 verbunden ist, an dessen Ausgang das Signal 629 auftritt.
Die Anschlüsse 417 und 418 sind ebenfalls mit einem entsprechenden Widerstand 422 bzw. 423 und mit einem entsprechenden Kondensator 424 bzw. 425 beschaltet, wobei der Verbindungspunkt zwischen diesen Widerständen und den Kondensatoren mit den Eingängen entsprechender Verstärker 426 bzw. 427 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 426 ist mit folgenden Anschlüssen verbunden:

- mit dem Eingang eines Vergleichers 428, der keine Hysterese aufweist und dessen Ausgang mit einem Eingang eines Multiplizierers 430 verbunden ist;
- mit einem Eingang 431 eines Multiplizierers 432 über einen Kondensator 433;
- mit einem Eingang 434 eines Bezugsspannungsgeneratorblockes 435;
- mit dem Eingang eines Komparators 436, der eine Hysterese aufweist und an dessen Ausgang das Signal 630 auftritt.

Der Ausgang des Verstärkers 427 ist mit folgenden Anschlüssen verbunden:

- mit dem Eingang eines Komparators 437, der keine Hysterese aufweist und dessen Ausgang mit einem weiteren Eingang des Multiplizierers 432 verbunden ist;
- mit einem Eingang 438 des Multiplizierers 430 über einen Kondensator 439;
- mit einem Eingang 440 des Blockes 435 und
- mit dem Eingang eines Komparators 441, der eine Hysterese aufweist und an dessen Ausgang das Signal 631 auftritt.

Zwischen den beiden Eingängen 431 und 438 der beiden Multiplizierer 430 und 432 ist eine Serienschaltung aus zwei Widerständen 442 und 443 angeschaltet. Die Ausgänge der beiden Multiplizierer 430 und 432 sind mit den Eingängen eines Multiplizierers 444 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 445 und einen Kondensator 446 mit Erde verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 446 und dem Widerstand 445 ist über einen Einstellwiderstand 447 mit einem Widerstand 404 verbunden. Mit Hilfe der beiden RC-Gruppen, die durch die Kondensatoren 433 und 439 sowie die beiden Widerstände 442 und 443 gebildet sind, sowie durch die dargestellte Schaltung der vorstehend beschriebenen Bauteile wird ein Signal 615 gewonnen, dessen Wert (mit Vorzeichen) proportional zur Ableitung der Signale 624 und 625 an den Anschlüssen 417 und 418 ist, so daß dieses Signal 615 die Geschwindigkeit des Stellgliedes 124 darstellt. Der Ausgang des Blockes 435, an dem eine Spannung anliegt, die proportional zu der Amplitude der beiden Signale 624 und 625 ist, wird als Bezugsspannung einem Eingang 450 des Konverterblockes 612 über eine Serienschaltung aus zwei Widerständen 451 und 452 zugeführt, deren Verbindungspunkt über einen Kondensator 453 mit Erde verbunden ist, so daß das Signal 613 von Amplitudenänderungen der Signale 624 und 625 aufgrund beispielsweise von Temperaturänderungen unabhängig gemacht wird.
In Fig. 5C ist ein ausführliches Schaltbild der mit der Tastatur 128 verbundenen Steuerschaltung dargestellt. Diese Steuerschaltung umfaßt vorzugsweise zwei Ansteuerblöcke 211 und 212 für Segment-Anzeigen vom Typ 75491 zur Steuerung der Ziffernanzeige 62 sowie zur Steuerung der verschiedenen Leuchtdioden 63.
Diese Ansteuerblöcke 211 und 212 sind an einer Seite in üblicher Weise mit der Matrix von Dioden verbunden, die die Ziffernanzeige 62 und die Leuchtdioden 63 umfassen, die die ausgewählten Tasten anzeigen, während die Ansteuerelemente 211 bzw. 212 auf der anderen Seite mit den Anschlüssen P 40 . . . 43 bzw. P 50 . . . 53 des Blockes 90 verbunden sind. Diese Anschlüsse P 40 . . . 43 und P 50 . . . 53 sind weiterhin mit jeweiligen Paaren von Tasten der Tastatur 128 verbunden, wobei diese Tasten am anderen Ende entlang zweier Reihen mit den Anoden von Dioden 351 bzw. 352 verbunden sind, deren Kathoden mit Anschlüssen 15 bzw. 14 eines Ansteuerblockes 91 verbunden sind, der von dem unter der Bezeichnung L 203 bekannten Typ sein kann. Die Anschlüsse 10 bis 13 dieses Ansteuerblockes 91 sind dann in üblicher Weise mit den Kathoden der beiden Gruppen von acht Dioden der Ziffernanzeige 62 und mit den Kathoden einer Gruppe von sieben Dioden 63 und einer Gruppe von vier Dioden 63 verbunden, die die Auswahl der Tasten anzeigen. Die Anschlüsse P 60 . . . 63 und P 70 . . . 72 des Blockes 90 sind mit den Anschlüssen 1 bis 7 des Ansteuerblockes 91 verbunden, und ein Anschluß 16 dieses Ansteuerblockes 91 ist über eine Verbindung 750 mit einem Mikroschalter verbunden, der in der Nähe des Stoffschiebers 603 angeordnet ist und der während der Herstellung von Knopflöchern und Ösen betätigt wird.
Die zweistellige Leuchtziffern-Ziffernanzeige 62 erzeugt vorzugsweise eine Segmentanzeige der Codeziffer des Musters, der Breite des Musters, der Vorschublänge, der Gesamtlänge des Musters und des Ausgleichswertes, wie dies bereits beschrieben wurde, während die einzelnen Dioden 63 als Anzeige für die Taste auf der Tastatur 128 dienen, die betätigt wurde. Diese einzelnen Dioden 63 leuchten vorzugsweise auf, um anzuzeigen, daß die Zahlenanzeige auf der Ziffernanzeige 62 der ausgewählten Funktion entsprechend der betätigten Taste entspricht und nicht einer Stichmustercodeziffer, und sie bleiben im leuchtenden Zustand, um anzuzeigen, daß die Funktion ausgewählt wurde, die der Taste entspricht, deren Leuchtdiode leuchtet. Der Mikrorechner 110 tastet in üblicher Weise die Matrix von Leuchtdioden auf der Tastatur über den Ansteuerblock 91 ab, um die Betriebsweise der verschiedenen Leuchtdioden in Abhängigkeit von den Eingangssteuersignalen zu steuern, die von der Tastatur 128 geliefert werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Stellglied 130, das der Stoffvorschubbaugruppe 132 zugeordnet ist, vorzugsweise einen Nocken in dem Element 131 einstellt, der das Ausmaß der Bewegung der Stoffvorschubbaugruppe 132 bestimmt, der jedoch nicht die tatsächliche Bewegung hervorruft. Diese Bewegung wird statt dessen durch den Hauptmotor der Nähmaschine 100 über die Welle 133 hervorgerufen. Der Nocken wird vorzugsweise dann eingestellt, wenn der Stoff nicht vorgeschoben wird. Hinsichtlich der Synchronisation der Betriebsweise des Mikrorechners 110 ist festzustellen, daß dann, wenn der erste Impuls von dem Meßfühler 138 festgestellt wird, der Mikrorechner 110 selbst die Operation bezüglich der Breite des Musters steuert. Wie dies bereits anhand der Fig. 10 erläutert wurde, erfolgt dies vorzugsweise dann, wenn die Nadel 108 aus dem Stoff herausgezogen ist. Wenn der zweite Impuls von dem Meßfühler 140 festgestellt wird, steuert der Mikrorechner 110 die Einstellung der Größe des Vorschubs. Dies erfolgt vorzugsweise dann, wenn sich die Nadel 108 in dem Stoff befindet. Auf diese Weise arbeitet der Mikrorechner 110 synchron mit der Betriebsweise der Nähmaschine 100.
Bevor eine bevorzugte Ausführungsform der Programmsteuerung beschrieben wird, die in dem Programmsteuerspeicher des Mikrorechners 110 gespeichert ist, sollen einige allgemeine Grundgedanken der Ausbildung des ROM-Stichmusterspeichers 609 betrachtet werden.
Jeder Einstich wird durch die zwei Positionskoordinaten des Stiches festgelegt, wobei eine Koordinate dem Vorschub zugeordnet ist, während die andere Koordinate der Überstichbreite oder der Seitenauslenkung der Nadel zugeordnet ist. Vorzugsweise ist jede Stichpositionskoordinate durch sechs Bits des Speichers gebildet. Entsprechend ergeben sich 63 verschiedene mögliche Werte von -31 bis +31, so daß sich ein Netzwerk von 63×63 Nadelpositionen ergibt. Die Meßeinheit dieser Stichkoordinaten ist durch die Teilung des Netzwerkes bestimmt, die vorzugsweise, beispielsweise für den Vorschub, 12 mm/62≈0,19 mm beträgt während sie für die Überstichbreite 8 mm/62≈0,13 mm beträgt. Wie dies bereits weiter oben bei der Beschreibung der Positionssteuerschaltungen 148 und 150 erwähnt wurde, sind jeder Punktpositionskoordinate vorzugsweise acht Bits zugeordnet, von denen sechs Bits sich auf die tatsächlichen Koordinaten beziehen, während die beiden übrigen Bits sich auf eine Information beziehen, die diese Koordinaten betrifft. Diese Information kann beispielsweise wie folgt dargestellt werden:

1-1 Die Koordinate bezieht sich auf den Transport; in dem folgenden Byte ist die entsprechende Bewegung der Nadelstange enthalten;
0-1 die Koordinate bezieht sich auf den Vorschub. Die entsprechende Bewegung für die Nadelstange ist nicht ausdrücklich angegeben, weil sie die gleiche wie für das vorhergehende Muster ist;
1-0 die Koordinate bezieht sich auf die Bewegung der Nadelstange; der entsprechende Vorschub soll der gleiche wie bei dem vorhergehenden Muster sein.

Der klar erkennbare Vorteil des vorstehend beschriebenen Codierverfahrens besteht in der Einsparung an Speicherplatz, wenn der nächste Stich in einem Stichmuster den gleichen Vorschub- oder Nadelstangenwert beibehält. Weiterhin erfordert jedes in dem Speicher 609 gespeicherte Stichmuster lediglich die folgende Information:

BYTE 1: Identifikation der Codeziffer des Stichmusters;
BYTE 2: maximaler Vorschub des gespeicherten Stichmusters;
BYTE 3: maximaler Seitenausschlag der Nadel des gespeicherten Stichmusters;
BYTE 4 und folgende BYTES: Koordinaten der Positionen der Stiche und
letztes BYTE: gespeichertes Ende des Stichmusterprogramms.

Bevor die von den Mikroprozessoren 610 und 610&min; ausgeführten Funktionen anhand der Flußdiagramme 7 A bis 7 G ausführlich erläutert werden, soll ihre Arbeitsweise allgemein zusammengefaßt werden. Der Mikroprozessor 610 (die gleichen Betrachtungen, die nicht wiederholt werden, treffen auch für den Mikroprozessor 610&min; zu) führt beim Einschalten der Nähmaschine eine erste Operationsfolge (Fig. 7A) aus, um das Stellglied 124 in eine Grenzstellung zu bringen (in der das Stellglied beispielsweise gegen die linke Seite anschlägt), worauf eine zweite Operationsfolge (Fig. 7B) ausgeführt wird, um das Stellglied 124 in die Null-Bezugsposition zu bringen, wobei die richtige Betriebsweise überprüft wird. Hierauf folgt eine Operationsfolge (Fig. 7C), die das Erreichen dieser Null-Bezugsposition überprüft. Für den Fall, daß diese Position nicht eingehalten wird, wird die Rückführung auf diese Position (Fig. 7D) über eine erste Phase (Fig. 7E), die den Anfangsgeschwindigkeitswert über das Signal 611 so auswählt, daß sich eine maximale Beschleunigung und damit eine minimale Zeit bis zum Wiedererreichen der Position ergibt, und über eine zweite Phase (Fig. 7F) hervorgerufen, die während der Annäherung an die Null-Bezugsposition die Geschwindigkeit des Stellgliedes 124 selbst in abnehmenden Schritten ändert. Beim Erreichen der Null-Bezugsposition und beim Einhalten dieser Position (Fig. 7C) wird die Zuführung der Positionssteuersignale von dem Mikrorechner 110 an den Mikroprozessor 610 freigegeben, der, unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 7E und 7F, den Anfangsgeschwindigkeitssteuerwert und über die von dem Wandler 616 hervorgerufene Positionssteuerung die Änderung der Geschwindigkeit des Stellgliedes 124 in abnehmenden Schritten derart auswählt, daß das Stellglied 124 die gewünschte Position in einer minimalen Positionierzeit erreicht.
Die Flußdiagramme nach den Fig. 7A bis 7G werden nunmehr ausführlich beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, daß durch die Symbole STA, STB und STF die Signale 630, 631 und 629 bezeichnet sind und daß die obere Darstellung und die untere Darstellung der relativen Phasenlagen der Signale 630 und 631 in Fig. 4F sich auf eine Rückwärtsbewegung bzw. auf eine Vorwärtsbewegung des Stellgliedes 124 beziehen. Wie es in Fig. 7A gezeigt ist, werden daher beim Einschalten der Maschine über einen Block 220 von dem Mikroprozessor 610 zum Mikrorechner 110 über entsprechende Verbindungen für die Programmsteuersignale Signale geliefert, die AMPEN=0, MTF=0 und ERR=0 entsprechen, wobei diese Signale einen freibeweglichen Stellgliedzustand und das Fehlen von Fehlerzuständen anzeigen. Über einen Block 221 wird dann ein Signal 611 geliefert, das die Bewegung des Stellgliedes 124 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (beispielsweise 15 als Bezugswert auf einer vorher festgelegten Skala, die von dem Konverterblock 612 geliefert wird) und mit einer Rückwärtsbewegung steuert, so daß das Stellglied 124 in die Grenzstellung auf der linken Seite gebracht wird. Dann wird ein Zeitgeber 222 betätigt, der eine Ablaufzeit von 170 ms aufweist, was eine ausreichende Zeit darstellt, um das Aufrechterhalten dieser seitlichen Position sicherzustellen, und über einen Block 223 wird festgestellt, ob STB gleich 1 ist, während über einen Block 224 festgestellt wird, ob STB gleich 0 ist. Mit diesen beiden Blöcken 223 und 224 wird daher die aufeinanderfolgende zeitliche Änderung von STB zwischen 0 und 1 aufgrund der Bewegung des Stellgliedes 124 und damit des entsprechenden inkrementalen optischen Codierers 622 überprüft, bis eine Konstanz des Wertes von STB in der seitlichen Position erreicht ist. Diese Blöcke 223 und 224 bestimmen zusammen mit den Blöcken 225 oder 226, die den Ablauf der Zeit des Zeitgebers 222 überprüfen, die Betätigung eines Blockes 227 (Fig. 7B), der mit dem Signal 611 die Bewegung des Stellgliedes 124 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (beispielsweise 7) und mit einer Vorwärtsbewegung steuert, um das Stellglied 124 in die Null-Bezugsposition zu bringen. Das Vorhandensein dieser Bewegung wird durch die Blöcke 228 und 229 (Fig. 4F) überprüft. Andernfalls wird ein Unterbrechungssignal nicht durch einen Block 234 unwirksam gemacht, nachdem es von einem Block 235 freigegeben wurde. Die richtige Bewegungsrichtung wird durch die Kombination des Blockes 229 mit einem Block 239 überprüft. Wenn diese Überprüfung positiv ausfällt, wird ein Block 230 (Fig. 7C) erreicht, während bei negativem Ausfall dieser Überprüfung ein Block 231 dem Mikrorechner 110 Informationssignale liefert, die AMPEN=1 (Stellglied blockiert) und ERR=1 (unnormale Situation, in der dann Positions-Nullsetz-Steuersignale von dem Mikrorechner 110 an den Mikroprozessor 610 geliefert werden) entsprechen.
Der Block 230 überprüft das Erreichen der Null-Bezugsposition und steuert daher über einen Block 231 das Signal 611 auf einen Code für eine Geschwindigkeit von Null. Ein Zeitgeber 232 gibt in einem Block 233 nach einer zweckmäßigen Zeit von einigen wenigen Millisekunden den Befehl für eine neue Überprüfung der Einhaltung dieser Null-Bezugsposition, und wenn diese Überprüfung positiv ausfällt, wird über einen Block 240 dem Mikrorechner 110 ein Signal MTF=1 zugeführt, das den Stoppzustand des Motors und damit die Möglichkeit anzeigt, daß Positionsbefehlssignale an den Mikroprozessor 610 geliefert werden. Nachdem diese Befehlssignale eingetroffen sind und von einem Block 241 festgestellt wurden, werden diese Befehlssignale in Form von Schrittzahlen aufgefaßt, um die der Codierer 620 und damit das Stellglied 124 von der Null-Bezugsposition verstellt werden muß, um die gewünschte Position zu erreichen. Anhand der Fig. 7E ist zu erkennen, daß in einem Block 242 festgestellt wird, ob die Anzahl der Schritte größer als eine vorgegebene maximale Zahl ist (beispielsweise 255), und wenn dies der Fall ist, wird über einen Block 243 das Signal 611 geliefert, das die Bewegung des Stellgliedes 124 in der gewünschten Richtung und mit einer vorgegebenen maximalen Geschwindigkeit (beispielsweise 26) steuert. Daher wird ein Überprüfungsblock 244 (Fig. 7F) für das Signal STB erreicht, dessen genauer Betrieb anhand der Fig. 7G erläutert wird. Über einen Block 245, einen Block 246, der die gewünschte Bewegungsrichtung überprüft, und zwei Blöcke 247 und 248 wird, wenn diese Bewegung in der richtigen Weise erfolgt, eine ähnliche Anordnung von Blöcken 249, 250 und 251 und 252 erreicht, die erneut diesen Zustand überprüfen. Wenn dann die Änderung von STA für die Bewegung des Stellgliedes 124 um einen Schritt über einen Block 253 festgestellt wird, wird ein Block 254 (Fig. 7F) erreicht, der die Anzahl der Schritte bezüglich der zu erreichenden Position um eine Einheit verringert, und in einem folgenden Block 255 wird überprüft, ob diese Anzahl von Schritten größer als 175 ist. Bis dieser Zustand erreicht wird, wird der beschriebene Zyklus über die Blöcke 244 und 254 wiederholt, und wenn die Anzahl der Schritte gleich 175 wird, wird ein Block 256 erreicht, der einen Befehl für die Bewegung des Stellgliedes 124 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit (beispielsweise 25) gibt. Danach wird der Zyklus der Blöcke 244 und 245 wiederholt, was zu einer neuen Verringerung der Anzahl der Schritte führt usw., wie dies bereits beschrieben wurde, wobei sich schließlich aufgrund einer fortschreitenden Verringerung der Anzahl von Schritten eine Verringerung auf vorgegebene niedrigere Werte der Geschwindigkeit ergibt, für die ein Befehl durch das Signal 611 gegeben wird. Schließlich wird ein Block 260 erreicht, der überprüft, ob der Zustand der Schrittzahl von Null erreicht ist, und dann über einen Block 261 einen der Geschwindigkeit von Null entsprechenden Code für das Signal 611 festlegt. Eine erneute Betätigung der Blöcke 240 und 241 erfolgt dann für das Erreichen einer neuen Position des Stellgliedes 124 in der vorstehend beschriebenen Weise. Für den Fall, daß diese neue Position (hinsichtlich des Schrittunterschiedes bezüglich der vorhergehenden Position) die gleiche ist, so wird über einen Block 262 (Fig. 7E) unmittelbar der Zugang zu den Blöcken 240 und 241 erreicht, während andernfalls als Funktion der Anzahl der Schritte, um die das Stellglied bewegt werden muß, irgendeiner der Blöcke 242 oder 262 oder 263 usw. bis zu einem Block 264 erreicht wird, die die Auswahl eines geeigneten Anfangsgeschwindigkeitswertes bewirken, wie dies bereits beschrieben wurde, so daß sich ein Eintritt an einem entsprechenden Punkt des logischen Programms nach Fig. 7F ergibt, das in der bereits beschriebenen Weise bis zum Block 261 durchlaufen wird.
Wenn in Fig. 7G die Bewegung des Stellgliedes 124 nicht in der richtigen Richtung erfolgt, wird über die Blöcke 247 oder 248 ein Zeitgeber 270 (Fig. 7D) erreicht. Von diesem Zeitgeber verläuft das Programm über Blöcke 271 und 272, die nach einer bestimmten Zeit überprüfen, ob ein unnormaler Zustand der Blockierung des Stellgliedes 124 selbst vorliegt (dieser Zustand wird durch die Blöcke 273 oder 274 signalisiert) und als Funktion der Überprüfung der richtigen oder fehlerhaften Bewegungsrichtung, die durch die Blöcke 275, 276 und 277 durchgeführt wird, wird, falls die richtige Bewegung bereits wieder festgestellt wurde, die Betriebsweise erreicht, die bereits anhand des Flußdiagramms nach Fig. 7E beschrieben wurde. Andernfalls wird ein Block 278 erreicht, der als Funktion jeder Flanke des Signals STB die Gesamtzahl der Schritte der zu erreichenden neuen Position vergrößert, und der Zyklus der Fig. 7D wird wiederholt, bis der richtige Bewegungszustand erreicht wird, worauf ein neuer Geschwindigkeitswert ausgewählt wird, wie dies bereits anhand der Fig. 7E beschrieben wurde.
Ein zusätzliches Merkmal ergibt sich durch einen Block 280 nach Fig. 7C, der durch den Block 233 aktiviert wird, wenn die Null-Bezugsposition nicht aufrechterhalten wird. Hierbei wird über einen Block 281 die Bewegungsrichtung festgestellt, in der das Stellglied bewegt werden muß, um die Position wieder mit einer minimalen Geschwindigkeit zu erreichen (beispielsweise mit der Geschwindigkeit 1), wobei die Bewegung des Stellgliedes über die Blöcke 282 oder 283 gesteuert wird.
Mit den bereits in dem Flußdiagramm nach Fig. 7D beschriebenen Operationen wird dann festgestellt, ob die richtige Richtung der Führungsbewegung ausgebildet wurde und ob damit das Flußdiagramm nach Fig. 7E erreicht wurde oder ob es noch erforderlich ist, über die Blöcke 278 eine Erhöhung der Fehlerschritte zu berücksichtigen, bis der Zustand der richtigen Bewegungsrichtung erreicht ist.
Die Fig. 8A und 8B beziehen sich auf eine andere Ausführungsform der Steuerschaltung der Nähmaschine. Diese Ausführungsform unterscheidet sich wesentlich von den Ausführungsformen nach den Fig. 5A und 5B dadurch, daß anstelle der beiden Mikroprozessoren 610 und 610&min; ein einziger Mikroprozessor 550 verwendet wird, der für beide Positionssteuerschaltungen 148 und 150 verwendet wird und der beispielsweise durch einen Mikroprozessor vom Typ 8022 gebildet ist. Der mit dem entsprechenden Stellglied gekoppelte Positionswandler ist vom Analogtyp und liefert ein Analogsignal an den Mikroprozessor 550, der abwechselnd die Analogsignale von den beiden Positionswandlern der beiden Positionssteuerschaltungen für die beiden Stellglieder 124 und 130 verarbeitet und intern diese Analogsignale in entsprechende Digitalsignale umwandelt, um den Vergleich in Digitalwerten mit den Signalen für die gewünschte Position durchzuführen, die von dem Mikrorechner 110 geliefert werden. Diese Signale mit Digitalwert, die sich aus diesem Vergleich ergeben und die in geeigneter Weise verarbeitet werden, steuern dann die jeweiligen Stellglieder 124 und 130 in der bereits beschriebenen Form, um diese Stellglieder 124 und 130 auf die gewünschte Position zu bringen. Insbesondere unterscheidet sich die Schaltung nach den Fig. 8A und 8B von der Schaltung nach der Fig. 5A dadurch, daß die Anschlüsse AD 0 . . . 7 des Mikrorechners 110 nun lediglich mit dem Register 769 und mit den beiden Bauteilen 770 und 771 verbunden sind und nicht mehr mit den Mikroprozessoren der Positionssteuerschaltungen. Die Verbindung zwischen dem Mikrorechner 110 und dem Mikroprozessor 550 für die Übertragung von Daten für die gewünschten Positionen der Stellglieder 124 und 130 erfolgt über eine Verbindungsleitung 740 zwischen acht Anschlüssen P 10 . . . 17 des Mikrorechners 110 und acht Anschlüssen P 07 . . . P 00 des Mikroprozessors 550 für die Anzeige jeder Koordinate des Stiches und mit einer Verbindungsleitung 741 zwischen einem Anschluß P 27 des Mikrorechners 110 und einem Anschluß T 0 des Mikroprozessors 550 zur Anzeige dafür, ob die Koordinate das Stellglied 124 oder das Stellglied 130 betrifft, wobei diese Anzeige durch die beiden logischen Pegel des übertragenen Signals gegeben wird, das als T 0- Signal bezeichnet wird. Dieses Signal wird durch das Steuerprogramm des Mikrorechners 110 erzeugt, das in naheliegender Weise abgeändert ist. Die Verbindung zu den Anschlüssen &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;OE&udf53;lu&udf54; der Bauteile 770 und 771 erfolgt daher direkt über den Anschluß &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;RD&udf53;lu&udf54; des Mikrorechners 110. Der Mikroprozessor 550 weist daher eine erste Gruppe von acht Anschlüssen P 10 . . . P 17 auf, die das Digitalsignal 611 (Fig. 4) an den Digital/Analog-Konverterblock 612 liefern, der beispielsweise mit einer integrierten Schaltung vom Typ 1408 aufgebaut ist und der drei Anschlußpunkte 551, 552 und 553 aufweist, von denen der erste über einen Widerstand 554 mit einem Bezugspotential Vref verbunden ist, während der zweite über einen Widerstand 555 mit Erde verbunden ist und der dritte mit dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 556 verbunden ist, dessen nicht-invertierender Eingang mit Erde verbunden ist und der zum Block 614 gehört. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 556 ist weiterhin über einen Einstellwiderstand 557 mit dem Bezugspotential Vref und mit dem Ausgang dieses Verstärkers über einen Widerstand 558 verbunden. Der Differenzverstärker 556 liefert daher an seinem Ausgang ein Signal in Form einer Spannung, die proportional zur Differenz des seinem invertierenden Eingang zugeführten Signals und Funktionen der gewünschten Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Stellgliedes 124 ist. Dieses Spannungssignal am Ausgang des Verstärkers 556 wird dann dem Differenz- Leistungsverstärker 94 a und 94 b zugeführt, die das Stellglied 124 steuern, wie dies bereits anhand der Fig. 5B beschrieben wurde.
Das Stellglied 124 ist seinerseits mit dem Schleifer eines Potentiometers 560 verbunden, das den Positionswandler 616 bildet. Dieser Schleifer ist über einen Widerstand 561 mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 562 verbunden, der eine Umsetzerstufe bekannter Art bildet und dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 563 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen zwei Widerständen 564 verbunden ist, deren Serienschaltung parallel zu dem Potentiometer 560 angeschaltet ist. Der Ausgang dieses Differenzverstärkers 562 ist mit dem invertierenden Eingang dieses Differenzverstärkers über einen Widerstand 565 verbunden und weiterhin mit einem Eingangsanschluß &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;AN&udf53;lu&udf54; 0 für das Analog-Positionssignal des Mikroprozessors 550 verbunden. Weiterhin ist der Ausgang des Differenzverstärkers 562 mit einer Differenzier- oder Ableitungsstufe 566 bekannter Art verbunden, deren Ausgang über einen Widerstand 567 das Signal 615 liefert, das proportional zur tatsächlichen Geschwindigkeit des Wandlers 124 ist und das dem invertierenden Eingang des Verstärkers 556 zugeführt wird.
Der Schaltungsaufbau der Positionssteuerschaltung des Stellgliedes 130 wird nicht beschrieben oder dargestellt, weil er identisch zu dem Schaltungsaufbau des Stellgliedes 124 ist, wobei die Anschlüsse P 10 . . . P 17 den Anschlüssen P 20 . . . P 27 entsprechen und der Anschluß AN 0 dem Anschluß AN 1 entspricht. Weiterhin werden die Verbindungen zu den Anschlüssen P 40 . . . P 43, P 50 . . . P 53, P 60 . . . P 63 und P 70 . . . P 72 des Blockes 90 nicht beschrieben, weil sie identisch zu den Verbindungen der Fig. 5C sind, die bereits in Verbindung mit Fig. 5A erläutert wurden. Die Durchführung eines Steuerprogramms in dem Mikrorechner 550 wird im folgenden anhand der Fig. 9A und 9B beschrieben.
Nach dem Einschalten der Nähmaschine, bei dem ein Block 901 mit den bereits weiter oben beschriebenen Funktionen gearbeitet hat und damit ein Block 902 die Nullsetz-Bedingungen für die Positionssteuerschaltungen 148 und 150 für die Nadelstange und für den Vorschub hervorgerufen hat, werden graduell die verschiedenen digitalen Signale untersucht, die den verschiedenen Koordinaten der Stiche entsprechen und die dem Mikroprozessor 550 von dem Mikrorechner 110 zugeführt werden.
Zunächst wird der logische Wert des Signals T 0 in dem Block 903 untersucht. Wenn der Wert von T 0 nicht gleich 1 ist (wenn er nämlich Null ist), so wird ein Block 904 erreicht, der den Wert des Anzeigers F 1 bestimmt. Wenn der letztere nicht gleich 1 ist (nämlich gleich Null ist), was in der weiter unten beschriebenen Weise bedeutet, daß die von dem Mikrorechner 110 gelieferten Daten sich auf neue Nadel-Seitenablenkungskoordinaten für das Stellglied 124 beziehen, wird ein Block 905 erreicht, der den Wert von F 1 gleich 1 setzt, während der Wert von F 2 gleich Null gesetzt wird. Es wird dann ein Block 906 erreicht, der den Befehl für das Lesen des Digitalsignals der Anschlüsse P 00 . . . P 07 gibt, worauf ein Block 907 erreicht wird, der dieses ausgelesene Digitalsignal als gewünschten Positionswert für die Nadel speichert. Dann wird ein Block 908 erreicht, der den Wert an dem Anschluß AN 0 feststellt, der eine Funktion der tatsächlichen Position des Stellgliedes ist, und dieser Wert am Anschluß AN 0 wird in einen Digitalwert umgewandelt, worauf ein Block 909 erreicht wird, der in Digitalwerten den Wert der gewünschten Position mit dem der tatsächlichen Position vergleicht und ein Indexsignal liefert, das in einem Block 910 als Funktion einer vorgegebenen, vorherbestimmten Tabelle ein Geschwindigkeitssteuersignal für das Stellglied 124 derart bestimmt, daß die Differenz zwischen diesen Positionswerten beseitigt wird. Dieses Geschwindigkeitssteuersignal wird über einen Block 911 den Anschlüssen P 10 . . . P 17 des Mikroprozessors 550 zugeführt, die daher über die in den Fig. 8A und 8B beschriebene Schaltung die Bewegung des Stellgliedes 124 steuern. Dann wird in einem Block 913 der Wert am Anschluß AN 1 gelesen, der eine Funktion der tatsächlichen Position des Stellgliedes 130 ist, und der Block 913 wandelt diesen Wert in einen Digitalwert um, worauf ein Block 914 erreicht wird, der in Digitalwerten den Wert der gewünschten Position mit dem Wert der tatsächlichen Position für das Stellglied 130 vergleicht und ein Indexsignal liefert, das in einem Block 915 als Funktion einer vorgegebenen, vorherbestimmten Tabelle ein Geschwindigkeitsbefehlssignal für das Stellglied 130 bestimmt, das über einen Block 916 den Anschlüssen P 20 . . . P 27 des Mikroprozessors 550 zugeführt wird, um das Stellglied 130 derart zu steuern, daß die gewünschte Position erreicht wird. Das Programm fährt dann zum Block 903 zurück, und wenn keine Änderung von T 0 aufgetreten ist, kehrt es zum Block 904 zurück. Weil jedoch nunmehr der Wert F 1 vorher durch den Block 905 auf 1 gebracht wurde, erreicht das Programm sofort den Block 908, wie dies richtig ist, weil keine neuen Werte der Nadelseitenausschlag-Koordinaten von dem Mikrorechner 110 geliefert wurden. In diesem Fall erfolgt lediglich die Abtastung der Blöcke 908 bis 916, die die in geschlossener Schleife erfolgende Positionssteuerung für die beiden Stellglieder 124 und 130 bestimmen, um diese auf die gewünschte Position zu bringen und in dieser festzuhalten. Wenn dann eine Veränderung vonT 0 erfolgt, nämlich dann, wenn der Mikrorechner 110 neue digitale Positionssignale für den Vorschub liefert, so wird T 0 gleich 1, und es wird ein Block 920 erreicht, der den Wert von F 2 auswertet, der für die vorhergehende Aktion des Blockes 905 gleich Null sein wird, worauf dann ein Block 921 erreicht wird, der F 1 auf Null und F 2 auf 1 bringt, was zu einem Block 922 führt, der das Lesen des Digitalsignals an den Anschlüssen P 00 . . . P 07 steuert, und in einem Block 923 wird dieses ausgelesene Digitalsignal als das gewünschte Positionssignal für das Stellglied für den Vorschub gespeichert. Der Zyklus der Blöcke von 908 bis 916 wird dann erneut durchgeführt, worauf die Wiederholung der verschiedenen Phasen in Abhängigkeit von dem Auftreten der verschiedenen bereits beschriebenen Funktionen erfolgt.
Die von den Blöcken 909 und 910 und 914 und 915 ausgeführten Operationen wurden nicht ausführlich beschrieben, weil sie im einzelnen im Prinzip so erfolgen können, wie dies bereits anhand der Fig. 7A bis 7G für die Betriebsweise der Mikroprozessoren 610 und 610&min; beschrieben wurde.

Claims

1. Nähmaschine mit einer elektronischen Steuerung der Stellglieder für die Überstichbreite und den Vorschub in Abhängigkeit von digitalen Soll-Positionssteuersignalen, die von ersten Mikroprozessoren einschließenden Einrichtungen erzeugt und dem jeweiligen Stellglied über eine Positionssteuerschaltung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Wandlereinrichtungen (616, 616&min;) zur Lieferung von der Ist-Position der Stellglieder entsprechenden digitalen Signalen vorgesehen sind, die mit den digitalen Soll-Positionssteuersignalen für die Stellglieder (124, 130) in weiteren Mikroprozessoreinrichtungen (610, 610&min;; 550) verglichen werden, die in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Ist- und Soll-Positionssignalen ein Soll-Geschwindigkeitssignal berechnen, das einem Vergleicherblock (614, 614&min;) zugeführt wird, der das Soll-Geschwindigkeitssignal mit einem Ist-Geschwindigkeitssignal der Stellglieder vergleicht, das über einen Verarbeitungsblock (621; 632) von den Wandlereinrichtungen (616, 616&min;) geliefert wird, und daß der Vergleicherblock (614, 614&min;) ein Ausgangssignal liefert, das das Steuersignal für die Stellglieder (124, 130&min;) bildet.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Mikroprozessoreinrichtungen (610, 610&min;; 550) Einrichtungen zur automatischen Rückführung der Stellglieder in eine Ausgangs-Nullbezugsposition nach dem Einschalten der Nähmaschine einschließen.

3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder durch Analog-Steuereinrichtungen (94, 94&min;) gesteuert sind und daß der Vergleicherblock (614, 614&min;) Analogsignale verarbeitet und das Soll- Geschwindigkeitssignal von den weiteren Mikroprozessoreinrichtungen (610, 610&min;) über einen Digital-/Analog- Konverter (612, 612&min;) empfängt.

4. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (616, 616&min;) digitale Ist- Positionssignale erzeugt, die den Mikroprozessoreinrichtungen (610, 610&min;) direkt und dem Vergleicherblock (614, 614&min;) über einen Digital-/Analogwandler (632) zugeführt werden.

5. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung ein Analog-Wandlerelement (618) aufweist, das ein Analog-Ausgangssignal erzeugt, dessen Wert eine Funktion der Position der Stellglieder und/oder der gesteuerten Elemente ist und daß das Analog-Ausgangssignal dem Vergleicherblock (614, 614&min;) direkt und den Mikroprozessoreinrichtungen (610, 610&min;) über eine Analog-/Digitalkonverterschaltung (620) zugeführt wird.