DE10130346A1

DE10130346A1 - Fadenspannungssensor als Mehrnadelvariante

Info

Publication number: DE10130346A1
Application number: DE10130346A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kirch; Karl Steinki; Walter Osthoff; Walter Biegelbauer
Original assignee: ZSK Stickmaschinen GmbH
Current assignee: ZSK Stickmaschinen GmbH
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Fadenspannung für eine Stick- oder Nähmaschine mit mehreren wahlweise nacheinander zu verstickenden Oberfäden, wobei die Vorrichtung die Fadenspannung des gerade von der Stick- bzw. Nähmaschine verstickten bzw. vernähten Oberfadens ermittelt, und die Vorrichtung am Stickkopf (1) der Stick- oder Nähmaschine angeordnet ist und eine Fadenumlenkeinrichtung (4) aufweist, die den mindestens einen Oberfaden (3) mindestens einmal umlenkt, wobei die Vorrichtung mindestens einen Sensor (S) zur Erfassung der von dem mindestens einen Oberfaden (3) auf die Fadenumlenkeinrichtung (4) ausgeübten Kraft hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Fadenspannung für eine Stick- oder Nähmaschiene mit mehreren wahlweise nacheinander zu versticckenden Oberfäden gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Zur Messung der Fadenspannungen einer Stick- oder Nähmaschiene, welche wahlweise nacheinander mehrere Oberfäden sticken bzw. vernähen kann, ist es notwendig für jeden Oberfaden eine einzelne Fadenspannungsmeßvorrichtung vorzusehen. Hierdurch wird die Konstruktion des Stickkopfes der Mehrfaden-Stick- bzw. -Nähmaschiene sehr kompliziert und aufwendig und somit teuer in der Herstellung und durch die große Anzahl von Teilen fehleranfällig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung bereitzustellen, die einfach in ihrer Konstruktion ist und welche weniger Sensoren als Oberfäden aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet vorteilhaft eine Fadenumlenkeinrichtung, welche sämtliche Oberfäden der Stick- bzw. Nähmaschiene umlenkt. Die auf diese Fadenumlenkeinrichtung ausgeübte Fadenspannung des gerade zu verstickenden bzw. vernähenden Oberfadens wird mittels mindestens eines Sensors erfaßt und von einer Steuerelektronik der Vorrichtung und/oder Stick- bzw. Nähmaschine ausgewertet. Vorteilhaft ist die Fadenumlenkeinrichtung ein stegförmiges Teil, welches mit seinen beiden Enden an dem Stickkopf direkt oder über ein oder mehrere Zwischenteile befestigt ist.
Mittels des mindestens einen Sensors kann zum Beispiel die Verbiegung der Fadenumlenkeinrichtung aufgrund der Fadenspannung des gerade zu verstickenden Oberfadens ermittelt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Fadenumlenkeinrichtung über ein oder mehrere Zwischenteile an dem Stickkopf zu befestigen, wobei die Zwischenteile derart ausgelegt sind, daß sie aufgrund der Fadenspannung ein wenig verbogen werden, wobei dann die Verbiegung des mindestens einen Zwischenteils mittels eines oder mehrere Sensoren, insbesondere Dehnmeßsteifen, ermittelbar ist. Es ist ferner alternativ oder in Kombination möglich, die zwischen der Fadenumlenkeinrichtung und dem Zwischenteil oder aber die zwischen dem Zwischenteil und dem Stickkopf oder aber zwischen der Fadenumlenkeinrichtung und dem Stickkopf die auftretenden Druckkräfte aufgrund der Hebelwirkungen mittels Druck- und/oder Zugsensoren zu ermitteln. Aufgrund der relativ kleinen an den zu verstickenden Oberfäden auftretenden Kräften ist es vorteilhaft, die Fadenumlenkeinrichtung an bestimmten Stellen an denen insbesondere hohe Hebelkräfte aufgrund der Fadenspannung angreifen, dünnwandig auszubilden, wodurch sich aufgrund der kleinen Kräfte noch große Verbiegungen ergeben, so daß eindeutige Meßergebnisse mittels z. B. Dehnmeßsteifen, Piezoelementen oder ähnliches aufnehmbar sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung verwendet zwei Winkelelemente wobei das erste mit seinem einen Schenkel an dem Stickkopf befestigt ist und der andere Schenkel mit einem Schenkel des anderen Winkels z. B. mittels einer Schraubverbindung verbunden ist und an dem anderen Schenkel des zweiten Winkels das stegförmige Teil zum Umlenken der Oberfäden mit seinem einem Ende angeordnet ist. Einer der beiden Schenkel der Winkel, welche miteinander verbunden sind, ist an einer Stelle dünnwandig auszubilden, wodurch sich aufgrund der Hebelverhältnisse durch die angreifenden Kräfte bedingt durch die Spannung im Oberfaden der Winkel bzw. der Schenkel des Winkels verbogen wird. Ein Dehnmeßsteifen ist an dieser dünnwandig ausgebildeten Stelle des Schenkels des einen Winkels anzuordnen, wodurch sich gute Meßergebnisse ermitteln lassen.
Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen eine erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Mehrfadenstickkopfes mit einer erfindungsgemäßen Fadenumlenkeinrichtung;
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung durch die Erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung des Winkelelements mit dünnwandig ausgebildetem Schenkelbereich;
Fig. 5 Winkel gemäß Fig. 4 mit montiertem Sensorelement;
Fig. 6 eine Ansicht von unten auf die Unterseite des Winkels gemäß der Fig. 4 und 5 mit bereits montiertem Sensor.
Die Fig. 1 zeigt einen Stickkopf 1, der mittels mehrerer Nadeln 2 nacheinander verschiedenen Oberfäden 3 wahlweise versticken kann. Die zur Fadengabe notwendige Transportvorrichtung für die Oberfäden 3 der Stickmaschine ist in der Fig. 1 nicht dargestellt.
Die Oberfäden 3 kommen von der nicht dargestellten Oberfadentransportvorrichtung und erreichen das stegförmige Teil 4, zwischen dessen beiden freien Enden eine der Anzahl der Nadeln 2 entsprechende Anzahl von Ösen 6 zur ersten Umlenkung der Oberfäden 3 angeordnet ist. Die Oberfäden 3 durchgreifen die Ösen 6 und werden nach obenhin zu einer Stange 7, welche mittels der Befestigungselemente 8 an dem Stickkopf 1 befestigt ist, erneut umgelenkt. Von der Stange 7 gelangen die Oberfäden 3 zu einer unteren Nadelführungsstange 9, durch deren Öffnungen 10 die Oberfäden 3 in den Bereich der Nadelspitzen 2 gelangen.
Das stegförmige Teil 4 ist mittels einer Befestigungsvorrichtung 5 an der Vorderseite 1a des Stickkopfs 1 befestigt.
Die Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Verbindungssteg 4 ist mit seinen beiden Enden mittels Schrauben 15 an jeweils einem Winkel 12 befestigt. Die Winkel 12 sind mittels Schrauben 14 wiederum an dem Winkel 11 befestigt. Die Winkel 11 sind ihrerseits mittels Schrauben 13 an der Vorderseite 1a des Stickkopfes 1 befestigt. Der Verbindungssteg 4 weist eine Mehrzahl von Ösen 6 auf, durch die die nicht dargestellten Oberfäden geführt und umgelenkt werden. Oberhalb des Steges 4 ist die Stange 7 mittels Befestigungselementen 8 ebenfalls an der Vorderseite 1a des Stickkopfes 1 angeordnet.
Der untere Winkel 11 weist, wie aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich, einen dünnwandigen Bereich 11a auf, der sich im horizontalen Schenkel des unteren Winkels 11 befindet. Die Fig. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch den Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ihrer Fadenumlenkeinrichtung 4. Durch die Fadenspannung des mindestens einen Oberfadens greift eine Kraft F_OF an dem stegförmigen Teil 4 an, wodurch sich eine resultierende Kraft F₁ ergibt, die an dem unteren Winkel 11 über die Verbindung 14 angreift, wodurch der dünnwandige Bereich 11a des unteren Winkels 11 verbogen wird. Diese Verbiegung des Bereichs 11a wird mittels des Sensors S, welcher insbesondere als Dehnmeßsteifen ausgebildet ist, erfaßt und über die elektrische Leitung 17 zu einer nicht dargestellten Steuerelektronik der Näh- bzw. Stickmaschiene geleitet. Durch die vorteilhafte winkelförmige Gestalt der Teile 11 und 12 ergeben sich große Hebelkräfte, die zu einer starken Verbiegung auch bei sehr kleinen Kräften FOF an dem dünnwandigen Bereich 11a führen.
Die Fig. 4 zeigt das Teil 11, welches mittels nicht dargestellten Schrauben an der Vorderseite 1a des Stickkopfes 1 befestigbar ist. Der dünnwandige Bereich 11a ist so ausgebildet, daß er nicht durch die auftretenden Fadenkräfte dauerhaft verbogen werden kann, jedoch noch so dünnwandig ist, daß die Auslenkung aufgrund der Fadenkräfte stark genug sind um eindeutige Meßsignale zu erhalten. Die Öffung 11b dient dem Durchtritt der Verbindungsschraube 14 zur Befestigung des oberen Winkels 12.
Die Fig. 5 zeigt den im Bereich 11a des Winkel 11 montierten Sensor 5. Damit der Sensor S gegen Verschmutzung und äußere Kräfte sicher geschützt ist, wird der Sensor S mittels einer Schutzschicht 18 versiegelt. Die Schutzschicht 18 sollte aus einem solchen Material sein, welches die Steifigkeit im Bereich der dünnwandigen Stelle 11a des Winkels 11 nur unwesentlich erhöht, damit der Winkel 11 noch hinreichend biegsam ist.
Die Fig. 6 zeigt den Winkel 11 von unten. Der Sensor S ist als Dehnmeßsteifen ausgebildet und auf die Unterseite des dünnwandigen Bereichts 11a geklebt. Die drei Anschlüsse A_S führen zu Kontaktelementen, die mit der Zuführleitung 17 in Verbindung sind.
Es ist selbstverständlich, daß die Sensoren zur Ermittlung der Auslenkung bzw. Verbiegung des Steges 4 an den verschiedensten Stellen der Vorrichtung angeordnet werden können. Es ist stets darauf zu achten, daß die von den Fäden ausgeübten Kräfte auf den Steg 4 nur sehr klein sind. Gleichzeitig ist darauf zu achten, daß aufgrund der Nadelbewegungen und des Antriebs der Nadelstangen sowie der Fandentransportvorrichtungen der Stickkopf großen Vibrationen ausgesetzt ist. Die Vorrichtung muß daher so ausgelegt sein, daß nicht Schwingungen- bzw. Eigenschwingungen des Stickkopfes bzw. der Vorrichtung zu Verfälschungen der Meßergebnisse führen. Es ist insbesondere auf die durch den Stickbetrieb auftretenden Schwingungen und deren Frequenzen bei der Dimensionierung der Vorrichtung zu achten. Ebenfalls ist darauf zu achten, daß die Vorrichtung so ausgelegt ist, daß sie nicht durch manuell aufgebrachte Kräfte wie sie z. B. beim Durchfädeln der Oberfäden durch die Ösen des Steges 4 auftreten könnten, zu einer Beschädigung der Vorrichtungen führen.
Die Steuerelektronik der Vorrichtung bzw. der Näh- bzw. Stickmaschiene weiß zu welcher Zeit welcher Oberfaden gerade verstickt bzw. vernäht wird. Hierdurch kann die Steuerelektronik berechnen, wie groß der Abstand zwischen der Öse, durch die der jeweils zu verstickende bzw. zu vernähende Oberfaden hindurchtritt und dem Sensor ist, wobei dann die jeweiligen Kräfte in Relation zu den Abständen setzbar sind, wodurch sich ein noch genaueres Meßergebnis errechnen läßt.
Oft ist nur der Spannungsverlauf für die Auswertung, z. B. ob ein Fadenbruch oder ein Fehlstich vorliegt von Bedeutung. Insofern kommt es nicht auf die tatsächlich auftretenden Kräfte sondern nur auf deren zeitlichen Verlauf an. In diesem Falle reicht es eventuell auch schon aus einen Mittelwert der mittels der Sensoren gemessenen Kräfte für die Auswertung und Berechnung der Fadenspannung bzw. deren Verlauf zu verwenden.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der vorbeschriebenen Erfindungsgemäßen Vorrichtung, sind die elektrischen Zuleitungen 17 nur geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt, da sie die Bewegung des dünnwandigen Bereichs 11a nicht mit durchführen. Hierdurch wird die Lebensdauer der Zuleitungen vorteilhaft verlängert, wodurch die Systemanfälligkeit klein gehalten wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung der Fadenspannung für eine Stick- oder Nähmaschine mit mehreren wahlweise nacheinander zu verstickenden Oberfäden, wobei die Vorrichtung die Fadenspannung des gerade von der Stick- bzw. Nähmaschine verstickten bzw. vernähten Oberfadens ermittelt, und die Vorrichtung am Stickkopf (1) der Stick- oder Nähmaschine angeordnet ist und eine Fadenumlenkeinrichtung (4) aufweist, die den mindestens einen Oberfaden (3) mindestens einmal umlenkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens einen Sensor (S) zur Erfassung der von dem mindestens einen Oberfaden (3) auf die Fadenumlenkeinrichtung (4) ausgeübten Kraft hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenumlenkeinrichtung direkt oder mittels eines Zwischenteils an dem Stickkopf befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor zwischen der Fadenumlenkeinrichtung und dem Stickkopf angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenumlenkeinrichtung ein Verbindungssteg ist, der mit seinen beiden Enden direkt oder über ein Zwischenteil an dem Stickkopf befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Enden des Verbindungsstegs mindestens eine Umlenkstelle für den mindestens einen Oberfaden angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels jeweils eines Sensors die Auslenkung einer Verbindungsstelle aus ihrer Ruhelage heraus erfaßbar und/oder berechenbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels jeweils eines Sensors mindestens eine in einer oder beiden Verbindungsstellen auftretenden Kraft erfaßbar und/oder berechenbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens eine Öse eine Umlenkstelle bildet.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende des Verbindungsstegs an einem Haltewinkel angeordnet ist, wobei die Verbiegung mindestens eines Haltewinkels mittels jeweils mindestens einem Sensor erfaßbar und/oder berechenbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltewinkel einen dünnwandigen Bereich hat, wobei eine Steuerelektronik mit dem mindestens einen Sensor die Verbiegung des Bereichs und/oder die in diesem Bereich auftretenden Kräfte ermittelt.

11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerelektronik aus der jeweils ermittelten Verbiegung bzw. Auslenkung die Fadenspannung des momentan verstickten bzw. vernähten Fadens berechnet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik den Abstand zwischen der Umlenkstelle des gerade verstickten bzw. vernähten Fadens bei der Berechnung der Fadenspannung berücksichtigt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik die an den beiden Befestigungsstellen der Fadenumlenkeinrichtung auftretenden Kräfte mittelt oder entsprechend des Abstandes der Umlenkstelle des gerade verstickten bzw. vernähten Fadens gewichtet, wobei aufgrund der gemittelten bzw. gewichteten Kräfte bzw. Drehmomente die Fadenspannung errechnet wird.

14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Drucksensor oder ein Dehnmess-Streifen ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Piezoelement ist.