DE10140636C1 - Einrichtung zum Überwachen des Spulenfadens an Doppelsteppstich-Nähmaschinen - Google Patents
Einrichtung zum Überwachen des Spulenfadens an Doppelsteppstich-NähmaschinenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen des Spulenfadens einer Doppelsteppstich-Nähmaschine mit einem vorzugsweise rotierenden Greifer, bei der von einem Infrarot-Laserlichtsender 14 ein Detektionsstrahl 12 ausgesendet wird, der entweder von einem Flansch 5 einer eine Haupt-Kammer 9 und eine Restfaden-Kammer 8 aufweisenden Spule 2 oder von dem die beiden Kammern trennenden Steg oder vom Wickel der Restfadenlänge zu einem Empfänger reflektiert wird und von da zu einem Mikroprozessor 17 gelangt, der aufgrund des jeweiligen Signalverlaufs und gegebenenfalls zeitweiser Absendung der Sendeleistung des Infrarot-Laserlichtsenders 14 den jeweiligen Betriebszustand der Nähmaschine ermittelt (Fig. 1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen des Unterfadens
an Doppelsteppstich-Nähmaschinen mit einem vorzugsweise rotierenden
Greifer.
In der DE 40 31 058 C1 ist eine Einrichtung zum Erkennen des nahenden
Endes des Unterfadens einer Nähmaschine mit einem Doppelsteppstich
greifer gezeigt, die es ermöglicht, unabhängig von der jeweils verwendeten
Fadenstärke nach Erkennen des nahenden Fadenendes noch eine defi
nierte Restfadenlänge zur Verfügung zu haben.
Hierzu ist auf der Nabe der Spule ein zu deren Flanschen im wesentlichen
parallel gerichteter Steg vorgesehen, dessen Seitenflächen reflektierend
ausgebildet sind. In den Flanschen der Spule, deren Oberflächen eine
lichtabsorbiernde Schicht aufweisen oder mattiert sind, sind Öffnungen für
die von einem Reflexionskopf ausgehenden Infrarotlicht-Strahlen vorge
sehen, die bei noch ausreichend gefüllter Spule auf deren Flansch bzw
durch die Öffnungen im Flansch hindurchgehend, seitlich auf den Faden
wickel auftreffen und absorbiert werden. Solange die Infrarotlicht-Strahlen
nicht zum Reflexionskopf reflektiert werden, kann von diesem kein Signal
ausgehen.
Ist der Fadenwickel so weit abgearbeitet, daß der Außendurchmesser der
Restfadenlänge kleiner als der Außendurchmesser des Steges ist, so tref
fen die durch die Öffnungen im Flansch hindurchgehenden Infrarotlicht-
Strahlen auf die Seitenfläche des Steges und werden zum Reflexionskopf
zurück geleitet. Hierdurch wird ein zur weiteren Steuerung der Nähma
schine dienendes Signal erzeugt, das dazu dienen kann, entweder die Ma
schine sofort anzuhalten und oder noch eine bestimmte Anzahl von Rest
stichen zu bilden.
Da es für das Absorbieren des Infrarotlicht-Strahls gleichgültig ist, ob
dieser auf die stillstehende Oberfläche des Flansches der Spule oder auf
den stillstehenden Fadenwickel trifft, oder ob letztere sich drehen, kann mit
dieser Einrichtung bei ordnungsgemäß arbeitender Maschine zwar das
nahende Ende des Spulenfadens erkannt oder angezeigt werden, jedoch
ist es nicht möglich eine Nähstörung, wie beispielsweise Fadenreißen zu
erkennen. Tritt nämlich während des Nähens bei noch relativ gut gefüllter
Spule ein Reißen des Nadel- oder des Unterfadens ein, so wird der Infra
rotlicht-Strahl vom Flansch der Spule bzw dem Fadenwickel nicht zum
Reflexionskopf zurück geleitet und es entsteht somit kein Ausgangssignal.
Eine weitere Einrichtung zur Bestimmung einer Restfadenmenge des Grei
ferfadens, die sich ebenfalls eines zwischen den Flanschen der Spule
angeordneten Steges bedient, wurde durch die DE 195 10 808 bekannt.
Auch hier ist das Aufnahmevolumen der Spule in zwei Kammern unterteilt,
wobei die größere Kammer die Hauptfadenmenge und die kleinere Kam
mer die Restfadenmenge aufnimmt. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt,
daß beim Nähen während des Übergangs von der Haupt- zur Restfaden
menge infolge der sprungartigen Vergrößerung des Abzugsdurchmessers
eine sprungartige Verringerung der Spulendrehzahl entsteht. Dieser Dreh
zahlsprung wird meßtechnisch erfaßt und zu einem Signal verarbeitet.
Die DE 34 47 138 C2 zeigt eine Einrichtung für Doppelsteppstich-Nähma
schinen mit einer Spule, deren Flansche sowohl an ihren Innen- als auch
an ihren Außenflächen mit reflektierenden Oberflächen versehen sind, und
deren Durchtrittsöffnungen für den Lichtstrahl zueinander versetzt ange
ordnet sind, wobei der Strahlungsempfänger in Abhängigkeit vom jewei
ligen momentanen Betriebszustand diesem zuordenbare Signalfolgen er
zeugt. Hierbei wird bei noch ausreichend befüllter Spule und störungs
freiem Nähbetrieb eine ausgeprägt sinusähnliche Signalfolge und bei nicht
mehr ausreichend befüllter Spule eine intermittierend restwellig verlaufende
Signalfolge gebildet. Schließlich entsteht bei einem einen Stillstand der
Spule bewirkenden Störfall, beispielsweise einem Fadenbruch eine kon
stant verlaufende Signalfolge.
Da beim Stillstand der Spule der Lichtstrahl entweder durch eine der
Durchtrittsöffnungen zur Innenseite eines Spulenflansches gelangt und von
dieser reflektiert wird, oder er auf die zwischen den Durchtrittsöffnungen
gelegenen Bereich der Außenseite des Spulenflansches trifft und von
dieser reflektiert wird, ist offensichtlich, daß zwischen der bei mit nur noch
mit einer Restfadenlänge befüllten und sich drehenden Spule erzeugten
Signalfolge und der bei ebenfalls nur noch mit einer Restfadenlänge befüll
ten aber stillstehenden Spule erzeugten Signalfolge kein wesentlicher
Unterschied bestehen kann. Daher ist es äußerst schwierig, bei nur noch
mit einer Restfadenlänge befüllten Spulen eine sich drehende Spule von
einer stillstehenden Spule aufgrund der so erzeugten Signalfolgen zu
unterscheiden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zum
Überwachen der 3 möglichen Betriebszustände einer Doppelsteppstich-
Nähmaschine, nämlich der Füllungsgrad der Spule liegt noch oberhalb
einer Restfadenlänge, oder die Maschine verarbeitet Faden der Restfaden
länge, oder es liegt eine den Stillstand der Spule hervorrufende Störung,
beispielsweise ein Fadenbruch vor, zu schaffen, die kostengünstig herstell
bar und gegen Verschmutzungen durch Nähstaub weitestgehend unem
pfindlich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merk
male gelöst.
Da das Reißen des Fadens in einer ein Dauersignal auslösenden Stellung
der Spule erfolgen kann, läßt sich aus dem Signalverlauf keine Aussage
dahingehend ableiten, ob dieser auf einen Stillstand der Spule oder auf das
ordnungsgemäße Abarbeiten der Restfadenmenge zurück zu führen ist.
Die erfindungsgemäße Reduzierung der Leistung des im Normalbetrieb mit
hoher Leistung arbeitenden Infrarot Laser-Lichtsenders mittels der steuer
baren Stromquelle führt zu einer Sensibilisierung der Einrichtung, wodurch
der unterschiedliche Abstand der Reflexionsflächen von Flansch und Steg
zum Infrarot Laserlichtsender ausreichend ist, um einen Signalwechsel zu
erkennen, wenn sich die Spule bei Unterschreitung einer bestimmten
Sendeleistung noch dreht.
Dabei kann die Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender zuführ
baren Stromes bis zu einem Mindeststrom wiederholt werden. Bleibt hier
bei ein Signalwechsel immer noch aus, so steht die Spule still, d. h. es
erfolgt kein Fadenabzug.
Die Verwendung eines Infrarot Laserlichtsenders bietet gegenüber den
seither verwendeten Infrarot Lichtsendern den Vorteil der kohärenten
Strahlung, wie hohe Parallelität und damit hohe Bündelung der Strahlung,
hohe Emissionsleistung und hohe Monochromasie.
Hierbei wird insbesondere aufgrund der hohen Parallelität und der hohen
Emissionsleistung der Vorteil erreicht, daß sowohl der Infrarot Laserlicht
sender als auch ein als Empfänger dienender Empfangsphototransistor in
relativ großer Distanz zur Spule angeordnet werden können und damit
einerseits Umlenkspiegel oder Prismen entfallen können und andererseits
die Staubempfindlichkeit wesentlich reduziert wird.
Die Maßnahme, den Laser-Lichtsender im Normalbetrieb, insbesondre
beim Verarbeiten des in der Hauptkammer bevorrateten Spulenfadens, mit
relativ hoher Sendeleistung zu betreiben, diese aber zur Detektion eines
bestimmten Signalverlaufes gegebenenfalls stufenweise zu reduzieren, bie
tet die Möglichkeit, Spulen mit metallüblichem Reflexionsgrad zu verwen
den, sodaß beispielsweise auch marktgängige Spulen mit einer Kammer
für die Restfadenlänge und einer Kammer für die Hauptfadenlänge einge
setzt werden können, wobei der Abstand zwischen der Außenseite des
Flansches der Spule und der dieser benachbarten Stirnfläche des die Kam
mer für die Restfadenlänge begrenzenden Steges ausreicht, um vom
Flansch der Spule und der Stirnfläche des Steges Signale von ausreichend
unterschiedlicher Intensität zu erhalten.
Sofern der Mikrocomputer einen Stichrückzähler aufweist, dem vor Beginn
des Verarbeitens der Restfadenlänge die Anzahl der mit dieser noch aus
führbaren Stiche bzw Nähte oder Werkstücke zuführbar ist und der durch
einen Umdrehungssensor der Nähmaschine rückzählbar ist und der Steue
rung der Nähmaschine nach Bildung der vorgegebenen Anzahl von Sti
chen bzw Nähte oder Werkstücke ein Signal für einen Maschinenstop er
zeugt und/oder eine Anzeigevorrichtung aktiviert, ist die erfindungsgemä
ße Einrichtung für den Einsatz bei Gruppenstich-Nähmaschinen oder auto
matisierten Nähanlagen besonders geeignet (Anspruch 2).
Um bei auf den Wickel der Restfadenlänge auftreffendem Infrarot Laser
lichtstrahl einen beispielsweise durch Fadenriß hervorgerufenen Stillstand
der Spule erkennen zu können, weist die Einrichtung einen weiteren Stich
rückzähler auf, der bei jedem Überschreiten der Detektionsschwelle durch
das vom reflektierten Detektionsstrahl abgeleitete Signal auf eine vorwähl
bare Stichanzahl einstellbar und durch dem Mikrocomputer durch den
Umdrehungssensor zugeführte Impulse rückzählbar ist, um bei Erreichen
des Wertes Null ein Signal für einen Maschinenstop und/oder eine Anzei
gevorrichtung auszulösen. Damit kann die Nähmaschine schon einige
wenige Stiche nach einem Stillstand der Spule stillgesetzt werden
(Anspruch 3).
Zur Erzielung einer möglichst großen Unempfindlichkeit der erfindungs
gemäßen Einrichtung gegen die durch Näh-Staub bedingten Einflüsse zu
erreichen, wird der Infrarot Laserlichtsender mit einer an seine Leistungs
fähigkeit angrenzenden Stromstärke betrieben. Dies hat zwar den Vorteil
einer großen Betriebssicherheit, jedoch ist hiermit auch der Nachteil ver
bunden, daß unabhängig davon, ob der Detektionsstrahl 12 auf den
Flansch der Spule oder auf die Stirnseite des Steges trifft, eine Dauerrefle
xion entsteht, deren nahezu konstanter Signalverlauf keine Aussage
darüber zuläßt, ob die Dauerreflexion auf dem Verarbeiten der Restfaden
länge oder auf einen Stillstand der Spule zurückzuführen ist. Um hierbei
aus dem durch Stillstand der Spule entstehenden konstanten Signalverlauf
den sich beim Verarbeiten von Faden der Restfadenlänge bildenden
sinusähnlichen, von einer Seite der Detektionsschwelle zu dessen anderer
Seite wechselnden Signalverlauf herausfiltern zu können, weist der
Mikrocomputer einen Stichzähler auf, der durch einen Signalwechsel von
unterhalb nach oberhalb der Detektionsschwelle startbar ist, um beim
Ausbleiben eines Signalwechsels nach einer vorbestimmbaren Anzahl von
Stichen ein Signal für eine stufenweise Reduzierung des dem Infrarot
Laserlichtsender durch die Stromquelle zuführbaren Stromes von seiner
normalen Betriebsstärke bis auf eine Mindeststärke zu erzeugen
(Anspruch 4).
Um die stufenweise Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender zuzu
führenden Stroms nicht auch dann bis zu dessen Mindeststärke durchzu
führen, wenn schon während dieser ein Signalwechsel erkannt wird und
damit festgestellt ist, daß die Dauerreflexion während des Verarbeitens von
Faden der Restfadenlänge hervorgerufen ist, ist diese durch den erkannten
Signalwechsel beendbar (Anspruch 5).
Sofern auch der zweite Flansch der Spule Durchtrittsöffnungen für den
Detektionsstrahl aufweist, ist es gleichgültig, mit welchem der Flansche die
Spule zuerst in das Spulengehäuse eingeführt wird, d. h. es ist für die
Abtastung gleichgültig, welcher der beiden Flansche dem Infrarot Laser
lichtsender benachbart ist. Ist dabei der Steg, wie in der Zeichnung darge
stellt, außermittig zu den beiden Flanschen angeordnet und ist die Spule
derart in das Spulengehäuse eingeführt, daß der dem Steg benachbarte
Flansch dem Infrarot Laserlichtsender benachbart ist, so ergeben sich so
wohl für die Restfaden-Kammern als auch als auch für die Abtastung der
Spule die im Ausführungsbeispiel gezeigten und auch beschriebenen Ver
hältnisse (Anspruch 6).
Wird demgegenüber beim Aufspulen des Fadens darauf geachtet, daß der,
bezogen auf Fig. 1, zuerst der innere Bereich der Haupt-Kammer 9, sodann
die Restfaden-Kammer und anschließend der restliche Bereich der Haupt-
Kammer 9 mit Faden gefüllt und die so gefüllte Spule dann so in das Spu
lengehäuse eingesetzt wird, daß der innere Bereich der Haupt-Kammer 9
dem Infrarot Laserlichtsender benachbart ist, so ergibt sich ein größeres
Volumen für die jetzt breitere Restfaden-Kammer, d. h. es kann selbst bei
dickerem Faden eine ausreichende Restfadenlänge aufgebracht werden.
Da der Abstand der Reflexionsflächen von Flansch und Steg zu unter
schiedlichen Intensitäten zwischen dem vom Infrarot Laserlichtsender aus
gehenden Detektionsstrahl und dem dem Empfänger zugeführten reflek
tierten Detektionsstrahl führt, wird auch hier ein sicheres Auswertungs
ergebnis erreicht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der
Beschreibung eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispieles derselben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der Einrichtung mit einem Greifer;
Fig. 2 eine Stirnansicht einer Spule;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Spule;
Fig. 4 den Verlauf des Detektionsstrahls während der Verarbeitung von
Faden der Hauptfadenlänge mit auf den Flansch der Spule auftref
fendem Detektionsstrahl
Fig. 5 den Verlauf des Detektionsstrahls während der Verarbeitung von
Faden der Hauptfadenlänge mit auf eine Durchtrittsöffnung auftref
fendem Detektionsstrahl 12;
Fig. 6 den sich gemäß den Fig. 4 und 5 ergebenden Signalverlauf mit ei
ner Detektionsschwelle;
Fig. 7 den Verlauf des Detektionsstrahls während der Verarbeitung von
Faden der Restfadenlänge mit auf den Flansch der Spule aufttref
fendem Detektionsstrahl;
Fig. 8 den Verlauf des Detektionsstrahls 12 während der Verarbeitung
von Faden der Restfadenlänge mit auf eine Durchtrittsöffnung auf
treffendem Detektionsstrahl;
Fig. 9 den sich gemäß den Fig. 7 und 8 ergebenden Signalverlauf mit
einer Detektionsschwelle;
Fig. 10 den Verlauf des Detektionsstrahls (12) bei Stillstand der Spule bei
seinem Auftreffen auf deren Flansch;
Fig. 11 den sich gemäß Fig. 10 ergebenden Signalverlauf mit einer Detek
tionsschwelle;
Fig. 12 den sich gemäß Fig. 10 ergebenden Signalverlauf nach Redu
zierung der Stromstärke der Stromquelle;
Fig. 13 den Verlauf der Stromstärke während der stufenförmigen Redu
zierung der Stromstärke der Stromquelle;
Fig. 14 die Zuordnung der während der reduzierten Stromstärke gebilde
ten gebildeten Stiche;
Fig. 15 den zum Betriebszustand aussagelosen Signalverlauf nach der
Reduzierung des Stromstärke der Stromquelle mit der Detektions
schwelle;
Fig. 16 bis 18 den Signalverlauf nach der Reduzierung des Stromstärke
der Stromquelle während der Verarbeitung von Faden der Restfa
denlänge gemäß Fig. 8.
In Fig. 1 ist ein Grundkörper 1 eines Greifers gezeigt, der zur Aufnahme
einer den Spulenfadenvorrat tragenden Spule 2 ein von einem Oberteil und
einem Unterteil gebildetes Spulengehäuse 3 aufweist. Die von einem
Zapfen 4 des Unterteils des Spulengehäuses 3 aufgenommene Spule 2
weist zwei im Abstand zueinander angeordnete Flansche 5, 6 auf, zwischen
denen ein zu ihnen im wesentlichen parallel gerichteter Steg 7 angeordnet
ist. Die Spule 2 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt, sodaß sowohl die
äußere seitliche Begrenzungsfläche des Flansches 5 als auch die äußere
seitliche Begrenzungsfläche des Steges lichtreflektierend sind. Der eine nur
relativ geringe radiale Erstreckung aufweisende Steg 7 unterteilt das Auf
nahmevolumen der Spule 2 in eine die Restfadenlänge aufnehmende Rest
faden-Kammer 8 und in eine die Hauptfadenlänge aufnehmende Haupt-
Kammer 9. In den Flansch 5 der Spule 2 sind auf einem Teilkreis ange
ordnete Durchtrittsöffnungen 11 für einen als Laserlichtstrahl ausgebildeten
Detektionsstrahl 12 vorgesehen, die als Bohrungen oder bogenförmig
gestaltete Langlöcher ausgebildet sind. Die Anordnung der Durchtrittsöff
nungen 11 ist so getroffen, daß der durch sie hindurch tretende Detek
tionsstrahl 12 auf den äußeren Bereich des Steges 7 treffen kann.
Oberhalb des Zapfens 4 ist seitlich des Grundkörpers 1 des Greifers ein
Sensorkopf 13 angeordnet, der einen Infrarot Laserlichtsender 14 und
einen entsprechenden Empfänger 15 aufweist, der als Empfangsphoto
transistor ausgebildet sein kann. Der Eingang des Infrarot Laserlichtsen
ders 14 ist mit einer Stromquelle 16 verbunden, deren Stromstärke zur Ver
änderung der Sendeleistung des Infrarot Laserlichtsenders 14 über einen
Mikrocomputer 17 gesteuert veränderbar ist. Der vom Infrarot Laserlicht
sender 14 ausgehende Detektionsstrahl 12 wird, wie noch später erläutert
wird, entweder vom Flansch 5, oder vom Steg 7 oder vom Fadenwickel der
Restfadenlänge reflektiert und dem Empfänger 15 zugeleitet, dessen Aus
gang über einen Verstärker 18 mit einem ersten Eingang des Mikrocom
puters 17 verbunden ist. Ein zweiter Eingang des Mikrocomputers 17 ist
mit einem Umdrehungssensor 19 der Nähmaschine verbunden der dem
Mikrocomputer 17 pro Umdrehung der Maschinenhauptwelle 20 und damit
pro Stichbildezyklus einen Impuls liefert. Der Mikrocomputer 17 weist ins
gesamt 3 Stichzähler, nämlich einen Stichrückzähler A, einen Stichrück
zähler B und einen Stichzähler C auf, deren Funktion im Zusammenhang
mit der Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrich
tung erläutert wird.
Hierzu wird zunächst auf einen ersten Betriebszustand der Nähmaschine
Bezug genommen, in dem Spulenfaden von der Haupt-Kammer 9 verar
beitet wird, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
In Fig. 4 trifft der vom Infrarot Laserlichtsender 14 ausgehende Detek
tionsstrahl 12 auf den Flansch 5 der Spule 2 und wird von diesem zum
Empfänger 15 reflektiert. Da der Flansch 5 einen metallüblichen und damit
einen relativ hohen Reflexionsgrad aufweist, wird dem Mikrocomputer 17
während der Zeit, in der der Detektionsstrahl 12 auf den Flansch 5 auftrifft,
ein Signalimpuls S1 mit relativ hoher Spannung zugeleitet.
Trifft der Detektionsstrahl 12 bei sich durch den Fadenabzug weiter dre
hender Spule 2 auf eine der Durchtrittsöffnungen 11 (Fig. 5) so wird dieser
durch die Oberflächenstruktur des Fadenwickels reflektiert. Da der
Reflexionsgrad der Oberfläche des Fadens relativ gering und wesentlich
kleiner als derjenige des Flansches 5 ist, führt dies zu einer diffusen Refle
xion, sodaß dem Mikrocomputer 17 vom Empfänger 15 ein Signalimpuls
S2 mit nur relativ geringer Spannung zugeführt wird. Im Mikrocomputer 17
werden beide Signalimpulse mit einer voreingestellten Detektionsschwelle
DS verglichen, wobei bei zyklischer Überschreitung der Detektionsschwelle
DS eine Signalfolge entsprechend Fig. 6 entsteht und ein Verbrauch des
Fadens festgestellt wird. Demnach arbeitet die Maschine im ersten
Betriebszustand, in dem Faden der Haupt-Kammer 9 verarbeitet wird.
In Fig. 7 ist der Zustand dargestellt, wenn in der Restfaden-Kammer 8 das
Detektionsniveau gerade unterschritten ist und begonnen wird, Faden des
unterhalb des Detektionsniveaus liegenden Bereiches der Restfaden-
Kammer 8 zu verarbeiten. Bei auf den Flansch 5 der Spule 2 auftreffendem
Detektionsstrahl 12 entspricht diese Situation der Situation gemäß Fig. 4.
Trifft der Detektionsstrahl 12 bei sich durch den Fadenabzug weiter dre
hender Spule 2 auf eine der Durchtrittsöffnungen 11 (Fig. 8) und gelangt
dieser somit zum Steg 7, so wird er von diesem zum Empfänger 15 reflek
tiert. Da der Steg 7 den gleichen Reflexionsgrad wie der Flansch 5 der
Spule 2 aufweist, wird dem Mikrocomputer 17 während der Zeit, in der der
Detektionsstrahl 12 auf den Steg 7 trifft, ein Signalimpuls mit ebenfalls rela
tiv hoher Spannung zugeleitet. Damit entsteht unabhängig davon, ob der
Detektionsstrahl 12 auf den Flansch 5 oder auf den Steg 7 trifft, eine Dauer
reflexion, die zu einem nahezu konstanten Signalverlauf führt, der in Fig. 9
dargestellt ist. Dieser ist von einer Restwelligkeit überlagert, die sich sowohl
aus dem Abstand der Reflexionsfläche des Flansches 5 zur Refle
xionsfläche des Steges 7, als auch durch ungleichmäßigen Lauf der Spule
2, als auch durch Vibrationen der Maschine ergeben kann. Da diese Rest
welligkeit einerseits relativ gering ist, und sie andererseits von mehreren
nicht erfaßbaren Zufälligkeiten verursacht sein kann, ist aus dem Signal
verlauf lediglich zu schließen, daß das Detektionsniveau gerade erreicht ist
und die Maschine im zweiten Betriebszustand näht, in dem Faden von der
Restfaden-Kammer 8 verarbeitet wird.
Wird beim Füllen der Spule 2 die in der Restfaden-Kammer 8 gespeicherte
Fadenlänge empirisch ermittelt, oder mit Kenntnis der Fadendicke und
dem Aufnahmevolumen der Restfaden-Kammer 8 errechnet, und werden
die entsprechenden Werte zusammen mit dem Fadenverbrauch pro Stich
bildezyklus im Mikrocomputer 17 abgelegt, so setzt dieser den Stichrück
zähler A, der seine Impulse vom Umdrehungssensor 19 erhält. Ist der
Stichrückzähler A auf den Wert Null zurückgezählt, so wird, da zu diesem
Zeitpunkt die Restfadenlänge aufgebraucht ist, die Nähmaschine ange
halten.
Ist die Anzahl der Stiche pro Naht bzw pro Werkstück bekannt, so kann bei
vorheriger Eingabe der Stichanzahl pro Naht bzw pro Werkstück in den
Mikrocomputer 17 schon beim Beginn des Verarbeitens der Restfaden
länge die noch mögliche Anzahl der herstellbaren Nähte bzw der Werk
stücke eingegeben werden, sodaß der Mikrocomputer 17 der Steuerung
der Nähmaschine nach Bildung der vorgegebenen Anzahl von Stichen bzw
Nähten, bzw Werkstücken ein Signal für einen Maschinenstop zuführt und/
oder eine Anzeigevorrichtung aktiviert.
Ein Sonderfall ist das Reißen des Spufenfadens, was aufgrund des
fehlenden Fadenabzuges zu einem Stillstand der Spule 2 führt. Reißt der
Unterfaden bei auf den Flansch 5 der Spule 2 oder bei auf den Steg 7
auftreffendem Detektionsstrahl 12, so entsteht jeweils eine Dauerreflexion,
die der Situation gemäß Fig. 4 bei auf den Flansch 5 auftreffendem Detek
tionsstrahl 12, bzw der Situation gemäß Fig. 8 bei auf den Steg 7 auftreffen
dem Detektionsstrahl 12 entspricht. Erfolgt der Fadenriß in der Situation
gemäß Fig. 5 mit durch eine Durchtrittsöffnung 11 zum Fadenwickel gelan
gendem Detektionsstrahl 12, so ergibt sich eine ständige diffuse Reflexion.
Dadurch wird ein Dauersignal unterhalb der Detektionsschwelle DS er
zeugt, das dem Verlauf des Signals 2 der Fig. 6 entspricht. Erfolgt nun wäh
rend einer bestimmten Anzahl von Stichen kein Wechsel des Signals in den
Bereich oberhalb der Detektionsschwelle DS, so steht die Spule 2 still und
es liegt eine durch Fadenriß bedingte Störung vor. Zur Ermittlung dieses
Zustandes weist der Mikrocomputer 17 den Stichrückzähler B auf, der bei
jedem Unterschreiten der Detektionsschwelle DS auf eine vorwählbare
Stichanzahl einstellbar ist. Erreicht der Stichrückzähler B den Wert Null,
ohne daß ein Signalwechsel über die Detektionsschwelle DS erfolgt ist, so
wird hierdurch ein Maschinenstop mit entsprechender Meldung an die
Bedienungsperson ausgelöst.
Bleibt beim Reißen des Spulenfadens die Spule 2 in einer Stellung stehen,
bei der eine Dauerreflexion erfolgt, so ergibt sich ein Signalverlauf entspre
chend der Fig. 11. Dieser hat große Ähnlichkeit mit dem Signalverlauf
gemäß Fig. 9, der ständig oberhalb der Detektionsschwelle DS liegt. Von der
Dauerreflexion läßt sich keine Aussage dahingehend ableiten, ob Spulen
faden von der Restfadenlänge abgearbeitet wird, oder ob die Spule 2 still
steht. Dieser Zustand kann der Situation gemäß Fig. 4 mit auf den Flansch
5 der stillstehenden, noch befüllten Spule 2 auftreffendem Detektionsstrahl
12, oder der Situation gemäß Fig. 8 mit auf den Steg i der nur noch die
Restfadenlänge aufweisenden stillstehenden Spule 2 auftreffendem Detek
tionsstrahl 12 oder der Situation gemäß Fig. 10 mit auf den Flansch 5 der
nur noch die Restfadenlänge aufweisenden, stillstehenden Spule 2 auftref
fendem Detektionsstrahl 12 entsprechen. Da der Signalverlauf gemäß Fig.
11 demjenigen gemäß Fig. 9 äußerst ähnlich ist, der dem Verarbeiten der
Restfadenlänge mit durch eine Durchtrittsöffnung 11 auf den Steg 7
treffendem Detektionsstrahl 12 entspricht, läßt der Signalverlauf gemäß
Fig. 11 keine Aussage über den Betriebszustand zu, d. h. es
läßt sich aus dem Signalverlauf gemäß Fig. 11 nicht ableiten, ob dieser auf
einen Stillstand der Spule 2 oder auf das ordnungsgemäße Abarbeiten der
Restfadenlänge zurück zu führen ist.
Zur Detektion dieses Signalverlaufs wird nun bei jedem Signalwechsel von
unterhalb der Detektionsschwelle DS nach oberhalb der Detektions
schwelle DS der Stichzähler C gestartet. Erfolgt nun nach einer bestimmten
Anzahl von Stichen, beispielsweise von 2 Stichen, kein Signalwechsel unter
die Detektionsschwelle DS, so reduziert der Mikrocomputer 17 mittels der
steuerbaren Stromquelle 16 den Strom zur Infrarot Laserlichtsender 14 und
damit dessen Sendeleistung, die im Normalzustand auf einem möglichst
hohen Wert steht, entsprechend Fig. 13 auf einen etwas geringeren Wert.
Erfolgt weiterhin kein Signalwechsel, so wird der Strom nach einer be
stimmten Stichzahl um einen weiteren Betrag verringert. Durch die Redu
zierung der Sendeleistung ergibt sich eine Sensibilisierung der Einrichtung.
Hierdurch reicht der unterschiedliche Abstand der Reflexionsflächen von
Flansch 5 und Steg 7 zum Infrarot Laserlichtsender 14 aus, um einen
Signalwechsel zu erkennen, wenn sich die Spule 2 bei Unterschreitung
einer bestimmten Sendeleistung noch dreht.
Die Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender 14 zuführbaren
Stromes kann bis zu einem Mindeststrom wiederholt werden. Bleibt hierbei
ein Signalwechsel immer noch aus, so steht die Spule 2 still, d. h. es erfolgt
kein Fadenabzug. In diesem Fall wird ebenfalls ein Maschinenstop mit
entsprechender Meldung an die Bedienungsperson ausgelöst. Erfolgt ein
Signalwechsel bei reduzierter Sendeleistung, so kann davon ausgegangen
werden, daß sich die Spule 2 dreht und zu diesem Zeitpunkt die Rest
fadenlänge entsprechend der Situation gemäß Fig. 8 abgearbeitet wird. Die
Leistung des Infrarot Laserlichtsenders 14 kann für einen neuen Zyklus
wieder auf ihren maximalen Wert zurückgestellt werden.
Mit der stufenweisen Reduzierung wird erreicht, daß beim Normalbetrieb,
insbesondere beim Verarbeiten des in der Haupt-Kammer 9 bevorrateten
Spulenfadens mit einer relativ hohen Sendeleistung gearbeitet werden
kann, um einerseits selbst bei durch Verschmutzung oder fertigungs- oder
montagebedingten Toleranzen bewirktem schlechteren Reflexionsverhal
ten genügend Leistungsreserven zur Verfügung zu haben und anderer
seits während des Detektierens eines bestimmten Betriebszustandes mit
einer ausreichend geringen Sendeleistung aus dem unterschiedlichen
Abstand der Reflexionsflächen von Flansch 5 und Steg 7 zum Infrarot La
serlichtsender 14 noch unterschiedliche Signalverläufe erkennbar zu ma
chen.
Die Signalverläufe des vorbeschriebenen Vorganges sind in den Fig. 13 bis
18 dargestellt. Fig. 13 zeigt die durch den Mikrocomputer 17 eingeleitete
und in mehreren Stufen erfolgende Reduzierung des von der steuerbaren
Stromquelle 16 zum Infrarot Laserlichtsender 14 gelangenden Stromes um
dessen Sendeleistung stufenweise zu reduzieren.
In Fig. 14 ist zeitlich zugeordnet die jeweilige Anzahl von Stichen dargestellt,
die nach dem jeweiligen Start des Stichzählers C aufeinanderfolgend bei
jeweils reduzierter Leistung des Infrarot Laserlichtsenders 14 gebildet
werden.
Fig. 15 zeigt nochmals den Signalverlauf während der Dauerreflexion und
läßt erkennen, daß dieses oberhalb der Detektionsschwelle DS liegt und
ihm keine Aussage hinsichtlich des Betriebszustandes der Maschine ent
nehmbar ist.
In Fig. 16 ist die Situation dargestellt, in der der dem Infrarot Laser
lichtsender 14 zugeführte Strom um eine erste Stufe reduziert ist. Die Inten
sität der Signale ist entsprechend der reduzierten Stromstärke reduziert,
der Signalverlauf liegt aber noch oberhalb der Detektionsschwelle DS. Der
Signalverlauf weist zwar schon eine Welligkeit erkennen, diese reicht aber
aufgrund des geringen Unterschiedes zum Signalverlauf bei Dauerreflexion
noch nicht für eine Aussage hinsichtlich des Betriebszustandes aus.
In Fig. 17 ist die Situation dargestellt, in der die dem Infrarot Laser
lichtsender 14 zugeführte Strom um zwei Stufen reduziert ist. Die Intensität
der Signale ist entsprechend der reduzierten Stromstärke reduziert, der
Signalverlauf liegt aber noch oberhalb der Detektionsschwelle DS. Die
Welligkeit des Signalverlaufs ist weiter ausgeprägt und weist eine Kontur
auf, die derjenigen während des Verarbeitens von Faden der Restfaden-
Kammer 8 nahe kommt. Da der Signalverlauf aber noch immer auf der glei
chen Seite der Detektionsschwelle DS liegt und daher noch kein Signal
wechsel vorliegt, kann noch keine sichere Aussage hinsichtlich eines
Signalwechsels und somit auch keine sichere Aussage zum Betriebszu
stand gemacht werden.
In Fig. 18 ist die Situation dargestellt, in der die Stärke des dem Infrarot
Laserlichtsender 14 zugeführten Stroms um insgesamt 3 Stufen reduziert
ist. Diese Stromstärke stellt gleichzeitig die dem Infrarot Laserlichtsender
14 zuzuführende Mindeststromstärke dar. Der Signalverlauf unterschreitet
die Detektionsschwelle DS und entspricht demjenigen beim ordnungsge
mäßen Verbrauch von Faden der Restfaden-Kammer 8. Der unter Verwen
dung des normalen Betriebsstromes des Infrarot Laserlichtsenders 14
erzeugte Signalverlauf gemäß Fig. 11, der auf eine Dauerreflexion schlie
ßen läßt, kann durch die mehrmalige Reduzierung des dem Infrarot Laser
lichtsender 14 zuführbaren Stroms als derjenige Signalverlauf erkannt wer
den, der dem Signalverlauf beim ordnungsgemäßen Verarbeiten von Fa
den der Restfaden-Kammer 8 entspricht.
Während beim Betrieb des Infrarot Laserlichtsenders 14 mit normaler
Stromstärke Signale erzeugt werden, die auf eine Dauerreflexion hindeuten
und hinsichtlich des Betriebszustandes der Maschine keine Aussage zulas
sen, kann beim Betrieb des Infrarot Laserlichtsenders 14 mit zeitweise
stufenweise reduzierter Stromstärke diese scheinbare Dauerreflexion als
Signalverlauf beim ordnungsgemäßen Verbrauch von Faden der Restfa
den-Kammer 8 erkannt werden, sodaß der Mikrocomputer 17 schon nach
nur einigen Stichen erkennt, daß es sich hierbei um einen Signalverlauf
handelt, der der Situation gemäß der Fig. 8 entspricht und ein Signal zum
Maschinenstop mit entsprechender Meldung an die Bedienungsperson
ausgelöst wird.
Claims (6)
1. Einrichtung zum Überwachen des Spulenfadens an Doppelsteppstich-
Nähmaschinen mit einem vorzugsweise umlaufenden Greifer mit einem
den Unterfadenvorrat aufnehmenden Spulengehäuse aufweisend
einen Umdrehungssensor (19) der einem Mikrocomputer (17) pro Umdre hung der Maschinenhauptwelle (20) einen Impuls zuführt;
einen Infrarot Laserlichtsender (14) zum Senden eines auf eine Spule (2) gerichteten Detektionsstrahls (12), der von dieser oder dem Wickel einer Restfadenlänge zu einem Empfänger (15) reflektiert und von diesem dem Mikrocomputer (17) in Form von Signalen zur Verarbeitung Auswertung und/oder Weiterleitung zugeführt werden;
eine im Mikrocomputer (17) vorgesehene Einrichtung zum Vergleichen der unterschiedlichen Signalverläufe mit einer Detektionsschwelle (DS) zum Erzeugen von Signalen für die Steuerung der Nähmaschine;
eine mit dem Mikrocomputer (17) verbundene steuerbare Stromquelle (16) zum erforderlichenfalls erfolgenden Reduzieren der Leistung des Infrarot Laserlichtsenders (14);
eine in das Spulengehäuse einsetzbare Spule (2) mit mindestens zwei durch einen radial gerichteten Steg (7) voneinander getrennten Kammern, wobei die eine Kammer (Restfaden-Kammer 8) eine Restfadenlänge und die andere Kammer (Haupt-Kammer 9) die Hauptfadenlänge aufnimmt und die dem Infrarot Laserlichtsender (14) zugewandte Stirnfläche des Steges (7) sowie die dieser benachbarte Außenfläche des Flansches (5) der Spule (2) lichtreflektierend sind, wobei der Flansch (5) Durchtrittsöffnungen (11) für den Detektionsstrahl (12) aufweist und die über den Mikrocomputer (17) verbundene, steuerbare Stromquelle (16) die Leistung des Infrarot Laserlichtsenders (14) derart zu reduzieren vermag, daß bei Reflexion im Empfänger (15) vom Steg (7) aus eine Unterschrei tung der Detektionsschwelle (DS) zu erfolgen vermag.
einen Umdrehungssensor (19) der einem Mikrocomputer (17) pro Umdre hung der Maschinenhauptwelle (20) einen Impuls zuführt;
einen Infrarot Laserlichtsender (14) zum Senden eines auf eine Spule (2) gerichteten Detektionsstrahls (12), der von dieser oder dem Wickel einer Restfadenlänge zu einem Empfänger (15) reflektiert und von diesem dem Mikrocomputer (17) in Form von Signalen zur Verarbeitung Auswertung und/oder Weiterleitung zugeführt werden;
eine im Mikrocomputer (17) vorgesehene Einrichtung zum Vergleichen der unterschiedlichen Signalverläufe mit einer Detektionsschwelle (DS) zum Erzeugen von Signalen für die Steuerung der Nähmaschine;
eine mit dem Mikrocomputer (17) verbundene steuerbare Stromquelle (16) zum erforderlichenfalls erfolgenden Reduzieren der Leistung des Infrarot Laserlichtsenders (14);
eine in das Spulengehäuse einsetzbare Spule (2) mit mindestens zwei durch einen radial gerichteten Steg (7) voneinander getrennten Kammern, wobei die eine Kammer (Restfaden-Kammer 8) eine Restfadenlänge und die andere Kammer (Haupt-Kammer 9) die Hauptfadenlänge aufnimmt und die dem Infrarot Laserlichtsender (14) zugewandte Stirnfläche des Steges (7) sowie die dieser benachbarte Außenfläche des Flansches (5) der Spule (2) lichtreflektierend sind, wobei der Flansch (5) Durchtrittsöffnungen (11) für den Detektionsstrahl (12) aufweist und die über den Mikrocomputer (17) verbundene, steuerbare Stromquelle (16) die Leistung des Infrarot Laserlichtsenders (14) derart zu reduzieren vermag, daß bei Reflexion im Empfänger (15) vom Steg (7) aus eine Unterschrei tung der Detektionsschwelle (DS) zu erfolgen vermag.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mikrocomputer (17) einen Stichrückzähler (A) aufweist, dem nach
Erkennen des Verarbeitens der Restfadenlänge die Anzahl der mit dieser
noch ausführbaren Stiche bzw Nähte oder Werkstücke zuführbar ist und
der durch den Umdrehungssensor (19) der Nähmaschine rückzählbar ist,
um der Steuerung der Nähmaschine nach Bildung der vorgegebenen An
zahl von Stichen bzw Nähte oder Werkstücke ein Signal für einen Maschi
nenstop zuzuführen und/oder eine Anzeigevorrichtung zu aktivieren.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mikrocomputer (17) zum Erkennen eines Stillstandes der Spule (2) bei
auf deren Fadenwickel treffendem Detektionsstrahl (12) einen Stichrück
zähler (B) aufweist, der bei jedem Unterschreiten der Detektionsschwelle
(DS) durch das vom reflektierten Detektionsstrahl (12) abgeleitete Signal
auf eine vorwählbare Stichanzahl einstellbar und durch dem Mikrocom
puter (17) durch den Umdrehungssensor (19) zugeführte Impulse rück
zählbar ist und bei Erreichen des Wertes Null ein Signal für einen Maschi
nenstop und/oder eine Anzeigevorrichtung auslöst.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mikrocomputer (17) zur Erkennung eines sinusähnlichen Signalver
laufes innerhalb eines durch eine Dauerreflexion des Detektionsstrahl (12)
gebildeten, die Detektionsschwelle (DS) nicht unterschreitenden Signalver
laufs einen Stichzähler (C) aufweist, der durch einen Signalwechsel von
unterhalb nach oberhalb der Detektionsschwelle (DS) startbar ist, um beim
Ausbleiben eines Signalwechsels nach einer vorbestimmbaren Anzahl von
Stichen ein Signal für eine stufenweise Reduzierung des dem Infrarot
Laserlichtsender (14) durch die Stromquelle (16) zuführbaren Stromes von
seiner normalen Betriebsstärke bis auf eine Mindeststqärke zu erzeugen.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die stufenweise Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender (14) durch
die Stromquelle (16) zuführbaren Stromes durch einen während der stufen
weisen Reduzierung erfolgenden Signalwechsel beendbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
daß auch der Flansch (6) Durchtrittsöffnungen (11) für den Detektions
strahl (12) aufweist.
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