DE10113945C1 - Verfahren zum Zusammennähen von mindestens zwei Nähgutteilen und Nähmaschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

An einer Nähmaschine (1) ist eine Faden-Spann-Einrichtung (29) vorgesehen, die eine von einem Elektro-Magneten (34) betätigte Faden-Spann-Vorrichtung (32) aufweist. Der die Spule (33) des Elektro-Magneten (34) durchfließende Strom wird über der Drehzahl der Nähmaschine (1) entsprechend einer empirisch ermittelten standardisierten Verlaufs-Kurve verändert, so daß auch bei Nähen mit unterschiedlichen Drehzahlen der Knoten eines Oberfadens (23) mit einem Unterfaden zwischen den miteinander zu vernähenden Nähgutteilen liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 7.

Aus der DE 41 41 945 C1 (entspr. US-Patent 5,363,786) ist ein Verfahren der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem die den Oberfaden durch Rei­ bung spannende Kraft dadurch verändert wird, daß der die Magnet-Spule durchfließende Strom verändert wird. Eine qualitativ hochwertige Naht, bei der der Knoten von Oberfaden und Unterfaden im wesentlichen zwischen den Nähgutteilen liegt, kann hiermit nicht erreicht werden. Derartige hochwertige Nähte werden insbesondere bei Lederpolster-Bezügen im Mö­ bel- oder Autopolster-Bereich gefordert.

Aus der DE 199 21 516 A1 ist eine Faden-Spann-Vorrichtung bekannt, bei der ein in einem Regelkreis geführter Elektro-Magnet in Abhängigkeit von tatsächlich auftretenden Faden-Spannkräften im Vergleich zu einem vorge­ gebenen Sollwert angesteuert wird. Für die Regelung wird aus Maximal­ werten der Fadenspannung in einem statistischen Analyseverfahren ein Kennwert ermittelt. Auch mittels dieser Vorrichtung ist die Erzeugung qua­ litativ hochwertiger Nähte im geschilderten Sinne nicht möglich.

Aus der DE 29 39 915 C2 ist eine Anordnung zur Überwachung des Näh­ fadens einer Nähmaschine bekannt, mittels derer die verbrauchte Fadenlän­ ge bei der Herstellung einer vorgegebenen Anzahl von Stichen überwacht wird, um rechtzeitig erkennen zu können, ob die verbrauchte Fadenlänge von einem vorgegebenen Standard-Verbrauch abweicht. Zur Erfassung des Fadenverbrauchs sind Zähler vorgesehen. Wenn der Fadenverbrauch den vorgegebenen Standard-Verbrauch übersteigt, so ist dies ein Maß dafür, daß die Fadenspannung zu gering ist und umgekehrt.

Aus der DE 40 30 420 C2 ist es bekannt, eine den Verlauf der Fadenkraft in einer Nähmaschine darstellende Funktion zum Zwecke der Fehlerstich­ erkennung so zu analysieren, daß ohne aufwendige Vorjustierung Fehlsti­ che unter sehr unterschiedlichen Rahmenbedingungen detektiert werden können. Hierzu wird innerhalb jeder Umdrehungsperiode der Hauptwelle der Nähmaschine die gesamte Fadenkraftfunktion nach mindestens einen Merkmal abgesucht, und zwar ungeachtet des Ortes seines Auftretens. Die aufgefundenen Merkmale werden vermessen und mindestens für die Dauer einer weiteren Umdrehungsperiode gespeichert. Die so ermittelten Analy­ sewerte werden mit den in gleicher Weise ermittelten entsprechenden Ana­ lysewerten zumindest der letzt vorangegangenen Umdrehungsperiode ver­ glichen, um hieraus auf einen Fehlstich schließen zu können, wenn die Dif­ ferenz der beiden Analysewerte eine vorbestimmte Größe übersteigt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die zur Erzeugung einer qualitativ hochwertigen Naht erforderliche Fadenspannung über der Dreh­ zahl nicht konstant ist, sondern sich über der Drehzahl ändert.

Ausgehend von der vorstehend angesprochenen Erkenntnis liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzu­ geben, mittels dessen auch über größere Drehzahlbereiche qualitativ hoch­ wertige Nähte erzeugt werden können, und eine Nähmaschine zur Durch­ führung des Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der gattungs­ gemäßen Art durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Die empirisch ermittelte, standardisierte Verlaufs-Kurve des Stroms über der Drehzahl wird für einen bestimmten Nähmaschinentyp anhand einer Reihe von Versuchen ermittelt. Hierbei wird jeweils der von der Ma­ gnet-Spule bzw. Wicklung aufgenommene Strom erfaßt, bei dem der Kno­ ten die gewünschte Lage zwischen den Nähgutteilen hat. Eine solche Kurve hat in der Regel etwa einen flachen dachförmigen Verlauf. Eine solche Kurve wird als standardisierte Kurve anschließend für unterschiedliche Nähgutteile verwendet, wobei sie zu Beginn des Nähens von ganz spezifi­ schen Nähgutteilen mindestens bei einer Drehzahl justiert wird. Eine solche Justierung kann für zwei Drehzalbereiche mit ausreichend deutlichem Ab­ stand erfolgen, wodurch auch die Neigung der Kurve vorgegeben wird. Im übrigen kann die Kurve parallel zu sich selbst verschoben werden, wenn die Nähverhältnisse sich sprungartig verändern, beispielsweise also, wenn Falten oder Quernähte oder dergleichen im Verlauf einer zu erzeugenden Naht übernäht werden müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der Kennzeichnungsteil von Anspruch 6 gibt eine Nähmaschine zur Durchfüh­ rung des Verfahrens wieder.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Näharbeitsplatz in schematisierter Darstellung,

Fig. 2 zwei mittels einer Doppel-Steppstich-Naht miteinander vernähte Nähgutteile,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Faden-Spann-Einrichtung in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Faden-Spann-Einrichtung entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 ein Block-Schaltbild einer ersten Ausführungsform zur Steuerung des Stroms einer Faden-Spann-Vorrichtung und

Fig. 6 ein den Verlauf des Stromes der Faden-Spann-Vorrichtung über der Drehzahl wiedergebendes Diagramm.

Der in Fig. 1 dargestellte Näharbeitsplatz weist eine in ihrem Grund- Aufbau in üblicher Weise ausgestaltete Nähmaschine 1 auf, die auf einem nur angedeuteten Gestell 2 angeordnet ist. Die Nähmaschine 1 weist in üb­ licher Weise ein Unterteil 3, eine sogenannte Grundplatte, ein Oberteil 4, einen sogenannten Arm, und ein das Unterteil 3 und das Oberteil 4 verbin­ denden Ständer 5 auf, so daß sie insgesamt die Form eines C aufweist. Im Oberteil 4 ist eine Armwelle 6 drehbar gelagert, mittels derer eine Nadel­ stange 7 mit einer Nadel 8 auf- und abgehend antreibbar ist. Von der Armwelle 6 wird ein im Unterteil 3 gelagerter, der Nadel 8 zugeordneter Greifer 9 angetrieben. Im Oberteil 4 ist noch ein Druckerfuß 10 angeordnet. Die Oberseite 11 des Unterteils 3 liegt bündig zu einer zum Gestell 2 gehören­ den Auflageplatte 12.

Die Armwelle 6 und damit die gesamte Nähmaschine 1 wird mittels eines im Gestell 2 angebrachten Antriebsmotors 13 über einen Riementrieb 14 angetrieben. Zur Steuerung des Antriebsmotors 13 und damit der Nähma­ schine 1 ist eine am Antriebsmotor 13 angebrachte Motor-Steuerung 15 vorgesehen, zu deren Betätigung ein von der Bedienungsperson betätigba­ rer, nur angedeuteter Bedienungs-Schalter 16 vorgesehen ist. An der Näh­ maschine 1 ist weiterhin ein mit der Armwelle 6 gekoppelter Positions- Geber 17 angebracht, der über eine Leitung 18 mit einem zentralen Com­ puter 19 verbunden ist, welcher wiederum über eine Leitung 20 mit der Steuerung 15 verbunden ist. Der Computer 19 und die Motor-Steuerung 15 bilden gemeinsam eine Nähmaschinen-Steuer-Einrichtung.

Der Positions-Geber 17 gibt über die Leitung 18 in vorgegebenen Win­ kelabständen die Drehstellung der Armwelle 6 repräsentierende Signale auf den Computer 19. Üblich sind 512 Signale pro Umdrehung der Armwelle 6. Aus diesen Signalen kann unter anderem die Drehzahl der Armwelle 6 und die jeweilige Position der Nadel 8 abgeleitet werden. Außerdem gibt der Positions-Geber 17, der auch als Drehimpulsgeber bezeichnet wird, bei jeder Umdrehung eine eine Null-Stellung repräsentierendes Referenz- Signal ab, das beispielsweise der "Nadel oben"-Stellung der Nadelstange 7 entspricht.

Am Nähkopf 21 des Oberteils 4 ist - zugeordnet zur Nadelstange 7 - ein ebenfalls von der Armwelle 6 angetriebener Fadenhebel 22 vorgesehen, durch den ein von einem nicht dargestellten Fadenvorrat geführter Oberfa­ den 23, der in der Praxis auch als Nadelfaden bezeichnet wird, zur Nadel 8 geführt wird. Auf der Nähmaschine 1 werden Nähgutteile, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein erstes Nähgutteil 24 und ein zweites Nähgutteil 25, zusammengenäht, wobei bei der als Doppel-Steppstich-Nähmaschine ausgebildeten Nähmaschine 1 zwischen dem Oberfaden 23 und einem in der Praxis auch als Greiferfaden bezeichneten Unterfaden 26 mittels des Greifers 9 ein Knoten 27 gebildet wird, der möglichst im Stoßbereich 28 der Nähgutteile 24, 25, als in der Mitte der miteinander vernähten Nähgut­ teile 24, 25 liegen soll, so daß er von keiner Seite her sichtbar ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die bisher beschriebene Nähmaschine ist als Indu­ strie-Nähmaschine allgemein bekannt und millionenfach in der Praxis im Einsatz.

Um die vorstehend geschilderte gewünschte Lage des Knotens 27 zu errei­ chen, ist am Nähkopf 21 eine in Fig. 3 und 4 näher dargestellte Faden- Spann-Einrichtung 29 angebracht. Diese weist eine mittels Schrauben 30 am Nähkopf 21 angebrachte Tragplatte 31 auf. An dieser Tragplatte 31 ist eine Faden-Spann-Vorrichtung 32 angebracht, die einen mit einer durch eine Drahtwicklung gebildete Magnet-Spule 33 versehenen Elektro- Magneten 34 aufweist, der an der Rückseite der Tragplatte 31 in einer an­ gepaßten Ausnehmung 35 des Nähkopfes 21 angeordnet ist. Zentrisch in­ nerhalb der Spule 33 ist ein Bolzen 36 verschiebbar angeordnet, auf dem eine den Elektro-Magneten 34 im wesentlichen überdeckende, als Magne­ tanker dienende Scheibe 37 aus ferromagnetischem Material, in der Regel also Eisen, fest angeordnet ist, die von dem Elektro-Magneten 34 angezogen wird, wenn die Spule 33 von Strom durchflossen wird. Die Kraft, mit der die Scheibe 37 angezogen wird, hängt von der Stärke des Stroms ab, der die Spule 33 durchfließt. Der Bolzen 36 durchsetzt die Tragplatte 31. An seinem der Vorderseite 38 der Tragplatte 31 zugewandten Ende ist eine Spannscheibe 39 mittels einer selbstsichernden Mutter 40 befestigt. Die Spannscheibe 39 kann sich mit dem Bolzen 36 und der auf ihm befestigten Scheibe 37 in Längsrichtung des Bolzens 36 bewegen; sie ist aber mittels eines Stiftes 41 gegen Verdrehen gesichert. Der verschiebbaren Spann­ scheibe 39 ist eine an der Vorderseite 38 der Tragplatte 31 befestigte orts­ feste Spannscheibe 42 zugeordnet. Zwischen den Spannscheiben 39, 42 ist ein Spalt 43 zur Aufnahme des Oberfadens 23 angeordnet. Die Spann­ scheiben 39 und 42 bilden also zwei zusammenwirkende Druckelemente bzw. Fadenspannelemente.

Auf der Tragplatte 31 sind - bezogen auf die Oberfaden-Laufrichtung 44 - vor der Faden-Spann-Vorrichtung 32 eine ösenförmige Fadenführung 45 und eine als Bolzen ausgebildete Fadenführung 46 vorgesehen. In Lauf­ richtung 44 hinter der Vorrichtung 32 ist eine weitere mit der Fadenführung 46 gleichartig ausgebildete Fadenführung 47 angeordnet. Wie Fig. 3 erken­ nen läßt, wird der Oberfaden 23 von dem nicht dargestellten Fadenvorrat durch die Fadenführung 45 und die Fadenführung 46 zur Vorrichtung 32 geführt. Hier wird der Oberfaden 23 durch den Spalt 43 oberhalb des Bol­ zens 36 und dann zur Fadenführung 47 geführt. Von dort wird er zurück zur Vorrichtung 32 geführt und zwar unterhalb des Bolzens 36 durch den Spalt 43. Die verschiebbare Spannscheibe 39 drückt also den Oberfaden 23 beiderseits des Bolzen 36 gegen die ortsfeste Spannscheibe 42, so daß kei­ ne Verkantungen des Bolzens 36 auftreten können. Von der Vorrichtung 32 wird der Oberfaden 23 über eine übliche Ausgleichsfeder 48 zum Fadenhebel 22 geführt. Die Ausgleichsfeder 48 dient dazu, die geringen Ungenau­ igkeiten bei der Führung des Oberfadens 23 über den Fadenhebel 22 zu kompensieren.

An der Tragplatte 31 sind weiterhin ein erstes Dreh-Potentiometer 49, ein zweites Dreh-Potentiometer 50 und ein drittes Dreh-Potentiometer 51 an­ gebracht, wobei der jeweilige Drehknopf 52 und eine Skala 53 auf der Vorderseite 38 der Tragplatte 31 angeordnet sind, während der elektrische Widerstand 54 auf der Rückseite der Tragplatte 31 in der Ausnehmung 35 des Nähkopfes 21 angeordnet ist.

Der Schaltungs- und Funktionsaufbau ergibt sich aus Fig. 5 und 6.

Der Computer 19 weist einen Mikroprozessor 55 mit einem Speicher 56 auf. Dem Mikroprozessor 55 werden über die Leitung 18 und einen Ein­ gang 57 die in gleichen Winkelabständen abgegebenen Drehimpulse zuge­ führt; über einen weiteren Eingang 58 wird das Positions- oder Referenz- Signal zugeführt. Über einen weiteren Eingang 59 wird dem Mikroprozes­ sor ein Schaltbefehl zugeführt, sobald die Nähmaschine 1 von dem An­ triebsmotor 13 angetrieben wird. Über einen Eingang 60 wird dem Mikro­ prozessor 55 ein Schaltbefehl von dickeren Nähgutteil-Bereichen, wie Fal­ ten oder Quernähten, zugeführt. Ein solcher Schaltbefehl wird beispiels­ weise über einen von der Bedienungsperson betätigten Knie-Schalter 16a gegeben. Über einen weiteren Eingang 61 wird ein Signal für einen Faden­ abschneid-Vorgang zugeführt. Die drei Potentiometer 49, 50, 51 sind über einen Analog-Digital-Wandler 62 auf einen weiteren Eingang 63 geschal­ tet.

Dem Mikroprozessor 55 ist ein Pulsweiten-Modulator 64 nachgeordnet, der wiederum über einen Verstärker 65 auf die Magnet-Spule 33 des Elektro- Magneten 34 geschaltet ist. Die Magnet-Spule 33 ist über einen Meßwider­ stand 66 gegen Masse 67 geführt. Weiterhin ist sie auf einen Stromregler 68 geführt, der wiederum auf den Verstärker 65 zurückgeführt ist.

Im Speicher 56 ist eine in Fig. 6 ausgezogen dargestellte Kurve gespeichert, die empirisch ermittelt worden ist. Sie gibt die empirisch gewonnene Er­ kenntnis wieder, daß eine qualitativ hochwertige Naht, bei der die Knoten 27 von Oberfaden 23 und Unterfaden 26 sich jeweils zwischen den Näh­ gutteilen 24, 25 befinden, dann am ehesten erreicht wird, wenn der der Ma­ gnet-Spule 33 zugeführte Strom I über der Drehzahl n etwa dachförmig verläuft. Zur Erzeugung eines idealen Nahtbildes soll die Fadenspannung des Oberfadens 23 über der Drehzahl n also nicht konstant sein. Im Spei­ cher 56 ist weiterhin ein Programm gespeichert, entsprechend dem in Ab­ hängigkeit der laufend vom Positions-Geber 17 eingehenden Signale ein Signal an den Pulsweiten-Modulator 64 gegeben wird, über dessen Aus­ gang wiederum der Verstärker 65 angesteuert wird, von dem die Spule 33 mit einem Strom versorgt wird, der über der Drehzahl n den Verlauf ent­ sprechend der Kurve F1 hat.

Für die konkret zu nähenden Nähgutteile 24, 25 wird die Lage der Kurve F1 empirisch ermittelt und zwar im Bereich einer verhältnismäßig niedri­ gen Drehzahl n1 von beispielsweise 1000 min^-1 und im Bereich einer rela­ tiv hohen Drehzahl von beispielsweise 3000 min^-1. Bei der niedrigen Dreh­ zahl n1 wird über das erste Potentiometer 49 der der Spule 33 zugeführte Strom I so lange verändert, bis bei dieser Drehzahl n1 das gewünschte Nahtbild erreicht ist, bis also der Knoten 27 an der gewünschten Stelle zwi­ schen den Nähgutteilen 24, 25 liegt. Für die relativ hohe Drehzahl n2 wird mit dem zweiten Potentiometer 50 der Strom I in gleicher Weise ermittelt. Damit liegt die Lage der Kurve F1 für diese Nähgutteile, die normalerweise anschließend in großer Stückzahl genäht werden, fest. Mittels des dritten Potentiometers 51 kann eine Verschiebung der Kurve F1 parallel zu sich selbst in die in Fig. 6 als F2 bezeichnete strichpunktiert dargestellte Lage vorgegeben werden. Nach dieser Kurve wird in Bereichen, in denen eine erhöhte Fadenspannung notwendig ist, gefahren, was beispielsweise bei Übernähen von Quernähten oder Falten oder dergleichen im Nähgutteil der Fall ist. Diese Verschiebung wird ebenfalls für ein konkret zu nähendes Nähgutteil ermittelt. Ausgelöst wird das Nähen nach dieser Kurve, wenn die Bedienungsperson über einen Knie-Schalter 16a oder dergleichen ein Signal auf den Eingang 59 des Mikroprozessors 55 gibt.

Bei dem bisher geschilderten Ausführungsbeispiel findet also eine Steue­ rung des der Spule 33 zugeführten Stroms und damit der Fadenspannung des Oberfadens über der Drehzahl statt.

Anstelle der Ausgestaltung der Faden-Spann-Vorrichtung 32 mit den bei­ den Spannscheiben 39, 42 kann auch eine Faden-Spann-Vorrichtung nach der DE 41 41 945 C1 (entspr. US-Patent 5,363,786) eingesetzt werden, bei dem der Oberfaden über ein Rad geführt wird, das mit Hilfe eines Elektro- Magneten gebremst wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Zusammennähen von mindestens zwei Nähgutteilen (24, 25) mittels eines den Nähgutteilen (24, 25) in einer Oberfaden-Lauf­ richtung (44) zugeführten Oberfadens (23) und eines Unterfadens (26) un­ ter Bildung eines Knotens (27) von Oberfaden (23) und Unterfaden (26) auf einer Nähmaschine (1) mit
einer Armwelle (6),
einem die Armwelle (6) mit variabler Drehzahl (n) antreibenden An­ triebsmotor (13),
einer Nähmaschinen-Steuer-Einrichtung (15, 19),
einer von der Armwelle (6) antreibbaren Nadelstange (7) mit einer Nadel (8) und
einer Faden-Spann-Einrichtung (29),
die eine mit dem Oberfaden (23) in Berührung befindliche Faden-Spann- Vorrichtung (32) aufweist,
die mittels eines von einem Strom (I) durchflossenen Elektro-Magneten (34) eine Faden-Spannung in dem Oberfaden (23) erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strom (I) in Abhängigkeit von der Drehzahl (n) der Armwelle (6) nach einer empirisch ermittelten, standardisierten Verlaufs-Kurve (F1) des Stromes (I) über der Drehzahl (n) in der Weise verändert wird, daß der Knoten (27) von Oberfaden (23) und Unterfaden (26) im wesentlichen zwi­ schen den Nähgutteilen (24, 25) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn eines Nähvorgangs für die zu nähenden Nähgutteile (24, 25) die Kurve (F1) durch Variieren des Stromes (I) bei mindestens einer vorgegebenen Drehzahl (n1, n2) justiert wird, wobei der Strom (I) derart eingestellt wird, daß bei der durch ihn verursachten Faden-Spannung des Oberfadens (23) der Knoten (26) im wesentlichen zwischen den Nähgut­ teilen (24, 25) liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (F1) durch Variieren des Stromes (I) bei zwei vorgegebe­ nen, voneinander wesentlich unterschiedlichen Drehzahlen (n1, n2) justiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (F1) durch einen Schaltbefehl an die Nähmaschinen-Steuer- Einrichtung (15, 19) parallel zu sich selber verschiebar ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltbefehl manuell gegeben wird.

6. Nähmaschine mit einer Faden-Spann-Einrichtung (29) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net,
daß ein Mikroprozessor (55) mit einem Speicher (56) vorgesehen ist, in dem eine standardisierte Verlaufs-Kurve (F1) des Stromes (I) über der Drehzahl (n) gespeichert ist und
daß mindestens ein erstes Stellglied (Potentiometer 49) zum Justieren der Kurve (F1) bei mindestens einer ersten Drehzahl (n1, n3) der Armwelle (6) vorgesehen ist.

7. Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Stellglied (50) zum Justieren der Kurve (F1) bei einer zweiten Drehzahl (n2) der Armwelle (6) vorgesehen ist, wobei die zweite Drehzahl (n2) sich von der ersten Drehzahl (n1) wesentlich unterscheidet.

8. Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellglied (51) zum Verschieben der Kurve (F1) parallel zu sich selbst vorgesehen ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stellglied ein Potentiometer (49, 50, 51) ist.

10. Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Faden-Spann-Vorrichtung (32) zwei mittels des Elektro-Magneten (34) aufeinanderzu drückbare Druckelemente (39, 42) aufweist.