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Die
Erfindung betrifft eine Nähmaschine nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus
der
US-PS 4,170,951 ist
eine Nähmaschine
bekannt, bei der zwischen der Faden-Spann-Vorrichtung und dem Fadenhebel
eine Fadenspannungs-Erfassungs-Einrichtung
angeordnet ist. Diese Einrichtung besteht im wesentlichen aus einer
nach unten offenen U-förmigen
Umlenkeinrichtung, in der Dehnungsmessstreifen angebracht sind.
Der von der Faden-Spann-Vorrichtung
kommende Nadelfaden wird um deutlich mehr als 90° umgelenkt und dann zum Fadenhebel
geführt,
von wo aus er im wesentlichen geradlinig zur Nadel geführt wird.
In Abhängigkeit
von der Nadelfaden-Spannung
sollen von den Dehnungs-Messstreifen der Nadelfaden-Spannung entsprechende
elektrische Spannungen generiert werden, die in einem Mikroprozessor
weiterverarbeitet werden, wodurch ein Fehlstich erkannt werden kann.
Die bekannte Ausgestaltung ist zumindest außerordentlich ungenau und damit
nicht zuverlässig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nähmaschine der gattungsgemäßen Art
so auszugestalten, dass die Erkennung eines Fehlstiches oder eines
Nadelfaden-Bruches zuverlässig
und mit geringem Aufwand erkennbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Dadurch
dass eine Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung
zwischen der Nadel und dem Fadenhebel angeordnet ist, tritt keine
Verfälschung
der Erfassung der Nadelfaden-Spannung auf, die durch die Umlenkung
im Fadenhebel erfolgt. Die in Abhängigkeit von der Nadelfaden-Spannung
erzeugte elektrische Spannung wird über den gesamten Umlauf der
Armwelle mit einer vorgegebenen elektrischen Soll-Spannung verglichen.
Bei einer entsprechenden Abweichung wird ein Signal ausgelöst oder
gegebenenfalls die Nähmaschine
angehalten.
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Insbesondere
durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 wird erreicht, dass umlenkungsbedingte Einflüsse auf
die Erfassung der Nadelfaden-Spannung vollständig ausgeschlossen werden.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 3 gibt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung
einer berührungslosen
Erfassung der Nadelfaden-Spannung wieder, wobei die Ansprüche 4 bis
7 vorteilhaft Weiterbildungen hierzu zum Inhalt haben.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der
Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine
Nähmaschine
in Seiten-Längs-Ansicht,
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2 eine
Draufsicht auf eine Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung in gegenüber 1 vergrößertem Maßstab,
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3 eine
Seitenansicht der Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung gemäß dem Sichtpfeil
III in 2,
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4 zwei
miteinander vernähte
Nähgutteile im
Schnitt,
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5 den
Soll-Verlauf einer der Nadelfaden-Spannung entsprechenden elektrischen
Spannung über
der Drehwinkel-Stellung der Armwelle und
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6 eine
Schemadarstellung der Signalverarbeitung.
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Die
in 1 dargestellte Nähmaschine weist in üblicher
Weise einen oberen Arm 1, eine gehäuseartige Grundplatte 2 und
einen den Arm 1 und die Grundplatte 2 an jeweils
einem Ende verbindenden Ständer 3 auf,
d. h. die Nähmaschine
ist C-förmig ausgebildet.
Im Arm 1 ist eine Armwelle 4 gelagert, die an
ihrem außerhalb
des Arms 1 liegenden Ende ein Handrad 5 trägt und an
der neben dem Handrad 5 ein Dreh-Impuls-Geber 6 angebracht
ist. Von der Armwelle 4 wird in üblicher Weise der Antrieb einer Nadelstange 7 mit
einer Nadel 8 und eines Drückerfußes 9 abgeleitet.
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In
der Grundplatte 2 ist ein Vertikal-Greifer 10 um
eine vertikale Achse 11 drehbar in einem Greiferlager 12 gelagert.
Der Antrieb des Greifers 10 erfolgt mittels eines in der
Grundplatte 2 unterhalb des Ständers 3 angeordneten
Antriebs-Motors 13 über
eine Greifer-Antriebs-Welle 14. Von dieser Welle 14 wird auch
die Armwelle 4 mittels eines Riementriebes 15 angetrieben.
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Am
Arm 1 ist weiterhin ein ebenfalls von der Armwelle 4 angetriebener
Fadenhebel 16 für
einen Nadelfaden 17 angeordnet. Dieser Nadelfaden 17 wird
von einem nicht dargestellten Fadenvorrat in einer Nadelfaden-Zuführrichtung 18 dem
Fadenhebel 16 zugeführt,
und zwar über
eine dem Fadenhebel 16 – bezogen auf die Zuführrichtung 18 – vorgeordnete Faden-Spann-Vorrichtung 19.
Diese ist auf einer am Arm 1 befestigten Tragplatte 20 aus
ferritischem Werkstoff, beispielsweise also Stahl, angebracht. Der Nadelfaden 17 wird über die
Faden-Spann-Vorrichtung 19 und den Fadenhebel 16 einer
Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung 21 zugeführt und
von dort zur Nadel 8 weitergeleitet. Die Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung 21 ist
ebenfalls auf der Tragplatte 20 angebracht.
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Wie
sich aus den 2 und 3 ergibt, weist
die Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung 21 ein
an der Tragplatte 20 angebrachtes Feder-Gehäuse 22 auf,
in dem eine Schenkel-Feder 23 mittels einer Schraube 24 gehalten
ist. Die Schenkel-Feder 23 ragt durch einen im Wesentlichen
nach unten und zu der dem Nadelfaden 17 zugewandten Seite
hin offenen Schlitz 25 des Feder-Gehäuses 22 aus letzterem nach
unten heraus. An ihrem unteren außerhalb des Gehäuses 22 liegenden
Ende trägt
die Schenkel-Feder 23 eine Fadenöse 26. Oberhalb und
unterhalb und insgesamt seitlich neben der Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung 21 sind
an der Tragplatte 20 eine obere Fadenführung 27 und eine
untere Fadenführung 28 angebracht,
durch die der vom Fadenhebel 16 kommende Nadelfaden 17 ohne
nennenswerte Umlenkung vom Fadenhebel 16 zur Nadel 8 geführt ist.
Zwischen den beiden Fadenführungen 27, 28 wird
er durch die Fadenöse 26 der
Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung 21 geführt, wie
den 1 bis 3 entnehmbar ist. Im Schlitz 25 ist
noch ein Umlenk-Stift 29 angeordnet, über den der Nadelfaden 17 bei
einer Rückschwenkung
der Schenkel-Feder 23 mit der Fadenöse 26 gemäß der Darstellung
in 2 umgelenkt wird.
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Unterhalb
des Feder-Gehäuses 22 ist
ein Sensor-Gehäuse 30 aus
einem nicht magnetisierbarem Material, insbesondere also Kunststoff,
mittels Senkschrauben 31 an der Tragplatte 20 befestigt.
Im Gehäuse 30 ist
ein Permanent-Magnet 32 angebracht, und zwar in Überdeckung
mit der Fadenöse 26 und
dem benachbarten Bereich der Schenkel-Feder 23, die aus
Stahl, also einem ferritischen, also magnetisierbaren Material besteht.
Bei Auslenkungen der Fadenöse 26 im
Wesentlichen quer zu der durch die Lage der Fadenführungen 27, 28 vorgegebenen
Haupt-Richtung 33 des Nadelfadens 17 bewegt sich
die Fadenöse 26 vor
dem Permanent-Magneten 32, also etwa quer durch dessen
Magnetfeld, das sich von seinen Polen 34, 35 aus
erstreckt. Ein Pol 34 ist der Fadenöse 26 zugewandt und – wie 3 erkennen
lässt – dicht
benachbart.
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Im
Sensor-Gehäuse 30 ist
weiterhin neben dem Magneten 32 ein auf Änderungen
des Magnetfeldes ansprechender Sensor 36, in der Regel
also ein Hall-Generator, angeordnet. Dieser Sensor 36 ist mittels
einer Leitung 37 auf einen Eingang einer Steuerung 38 geschaltet.
Die Steuerung 38 ist weiterhin an eine Strom-Versorgungs-Leitung 39 angeschlossen
und weist eine Verbindungs-Leitung 40 zum nicht dargestellten
Pedal der Nähmaschine
auf. Weiterhin ist die Steuerung über eine Dreh-Impuls-Leitung 41 mit
dem Dreh-Impuls-Geber 6 verbunden. Schließlich ist
die Steuerung 38 mit dem Antriebs-Motor 13 über eine
Steuerleitung 42 verbunden. Die Steuerung 38 weist
in üblicher
Weise Schalter 43 und Kontrollleuchten 44 auf.
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Die
Wirkungsweise wird anhand der 4 bis 6 erläutert:
Durch
Betätigung
des Schalters 43 wird der Antriebs-Motors 13 aktiviert
und die Nähmaschine
mittels des Pedals in Betrieb genommen. Beispielsweise werden zwei
Nähgutteile 45, 46 miteinander
vernäht. 4 zeigt
drei Stich-Positionen in den Nähgutteilen 45, 46,
nämlich – von links
nach rechts – einen
korrekten Stich 47, eine Fehlstich-Position 48 und
wieder einen korrekten Stich 49. In der Mitte zwischen
den beiden korrekten Stichen 47, 49 hat also keine
Stichbildung stattgefunden. Dies heißt, dass die Greifer-Spitze 50 des
Greifers 10 den Nadelfaden 17 beziehungsweise
die Nadelfaden-Schlinge nicht erfasst und ausgezogen und um die
einen Vorrat an Unterfaden 51 aufweisende, im Greifer 10 befindliche,
nicht dargestellte Spule geführt
hat. Es hat also keine Stichbildung zwischen dem Nadelfaden 17 und dem
nur in 4 angedeuteten Unterfaden 51 stattgefunden.
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Wie
bereits oben angedeutet, wird die Fadenöse 26 und der benachbarte
Bereich der Schenkel-Feder 23 während des Nähvorganges in dem Magnetfeld
vor dem Permanent-Magneten 32 bewegt. Wenn der Nadelfaden 17 seine
größte Spannung aufweist,
befindet sich der Nadelfaden 17 im Bereich der Fehlstich-Erfassungs-Einrichtung 21 in
seiner am ausgeprägtesten
gestreckten Stellung, die in 2 gestrichelt
angedeutet ist. Wenn er dagegen seine geringste Faden-Spannung aufweist,
befindet er sich in seiner in 2 ausgezogen
dargestellten Position, in der die Schenkel-Feder 23 gegen
einen Anschlag 52 des Feder-Gehäuses 22 anliegt. Der
Nadelfaden 17 wird also quer zu seiner durch die Fadenführungen 28, 29 vorgegebenen
Hauptrichtung in Form eines Dreiecks ausgezogen. Je größer die
Fadenspannung ist, um so stumpfwinkliger ist dieses Dreieck, wie
anschaulich aus 2 hervorgeht.
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Der
Sensor 36 gibt eine elektrische Spannung U ab, die von
der Bewegung der Schenkel-Feder 23 mit Fadenöse 26 im
Magnetfeld des Magneten 32 abhängt. Wie aus 5 hervorgeht,
in der die vom Sensor 36 auf die Steuerung 38 abgegebene Spannung
U über
dem Drehwinkel W einer vollen Umdrehung der Armwelle 4 dargestellt
ist, ist die vom Sensor 36 abgegebene Spannung U1 am größten, wenn
der Fadenhebel 16 sich in seiner Hochstellung befindet,
wenn die Fadenspannung im Nadelfaden 17 also am größten ist.
Die Spannung sinkt mit dem Absenken des Fadenhebels 16 während des
Stiches ab bis auf einen sehr niedrigen Wert U2. Diese Spannung
U2 wird also abgegeben, wenn der Nadelfaden 17 weitgehend
entspannt ist und die Schenkel-Feder 23 gegen den Anschlag 52 anliegt.
Die ser Punkt wird erreicht, wenn die Nadel 8 durch die
Nähgutteile 45, 46 hindurchgestochen
ist und sich anschließend
wieder nach oben bewegt. Wenn jetzt die Greifer-Spitze 50 die
durch die Aufwärtsbewegung
der Nadel 8 gebildete Nadelfaden-Schlinge ergreift, wird
der Nadelfaden 17 wieder gespannt, d. h. die Fadenöse 26 wird wieder
aus ihrer Lage am Anschlag 52 – in 2 nach rechts – ausgelenkt,
da der Nadelfaden 17 aufgrund der vergrößerten Spannung gestreckt wird. Dies
führt zu
einem Anstieg der Spannung U auf einen Wert U3. Nach dem Abfallen
der Nadelfaden-Schlinge von der Greifer-Spitze 50 fällt die
Spannung wieder auf den Wert U2 ab, bis der Fadenhebel 16 wieder
nach oben bewegt wird und den Nadelfaden spannt, bis er am Ende
einer Umdrehung der Armwelle 4 und damit eines vollen Hubes
der Nadel 8 wieder in seiner Hochstellung ist und damit
der Nadelfaden 17 gespannt wird, wodurch die elektrische Spannung
wieder auf den Wert U1 ansteigt. Der vorstehend geschilderte Spannungsverlauf
gibt dessen Soll-Wert wieder.
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Wie 6 entnehmbar
ist, wird die vom Sensor 36 abgegebene elektrische Spannung
zusammen mit den vom Dreh-Impuls-Geber 6 kommenden, die
Drehwinkellage der Armwelle 4 repräsentierenden Signalen im Mikro-Prozessor 53 der
Steuerung 38 verarbeitet. Wenn der in 5 dargestellte
Verlauf der Spannung U auf den Mikro-Prozessor 53 gegeben
wird, ist die Stichbildung in Ordnung. Der Ist-Wert der Spannung
entspricht also dem Soll-Wert. Der Mikro-Prozessor 53 gibt
insoweit kein Signal ab. Wenn dagegen der Sensor 36 den
Zwischenanstieg der Spannung von U2 auf U3 nicht auf den Mikro-Prozessor 53 gibt,
dann ist dies ein Zeichen dafür, dass
die Stichbildung nicht stattgefunden hat. Der Ist-Wert der Spannung
entspricht also nicht dem Soll-Wert. In diesem Fall gibt der Mikro-Prozessor 53 ein
entsprechendes Signal ab, so dass dann von der Steuerung 38 der
Antriebs-Motor 13 gestoppt wird und gegebenenfalls die
Kontrollleuchte 44 aufleuchtet. Wenn ein Bruch des Nadelfadens 17 stattfindet, dann
sinkt die Spannung U des Sensors 36 durchgehend auf den
Wert U2 ab, was ebenfalls zu einem Anhalten der Nähmaschine
führt,
weil wiederum eine Abweichung des Ist-Werts der Spannung vom Soll-Wert
vorliegt.