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Die Erfindung betrifft eine Sensorbaugruppe für eine Nähmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Nähmaschine mit einer derartigen Sensorbaugruppe.
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Eine Sensorbaugruppe für eine Nähmaschine ist beispielsweise bekannt aus der
EP 2 045 386 A1 .
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorbaugruppe für eine Nähmaschine so weiterzuentwickeln, dass eine Fehlsticherkennung ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Sensorbaugruppe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Die Erfindung nutzt den Umstand aus, dass sich beim korrekten Betrieb einer mit einer Unterfaden-Spule ausgerüsteten Nähmaschine diese Unterfaden-Spule aufgrund des Unterfaden-Verbrauchs dreht. Diese Drehung wird mit der Sensorbaugruppe sicher erfasst. Soweit sich die Unterfaden-Spule dreht, reflektiert diese immer dann den Detektionslichtstrahl mit dem reflektierenden Abschnitt, wenn dieser vom Detektionslichtstrahl getroffen wird. Sofern kein Detektionssignal oder keine charakteristische zeitliche Änderung des Detektionssignals gemessen wird, ist dies ein Anzeichen dafür, dass nicht mit korrektem Unterfadenverbrauch genäht wird und es kann ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben werden. Der reflektierende Abschnitt der Unterfaden-Spule, der zur Führung des Detektionslichtstrahls genutzt wird, kann an einem Randbereich der Unterfaden-Spule angeordnet sein. Der zur Führung des Detektionslichtstrahls genutzte reflektierende Abschnitt ist so ausgerichtet, dass er den Detektionslichtstrahl anders ablenkt als andere während einer Spulenumdrehung mit dem Detektionslichtstrahl beaufschlagte Abschnitte der Unterfaden-Spule.
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Beim Annähen einer Naht nach einem vorhergehenden Fadenabschneidvorgang kann ein sogenannter Spulenvorlauf vorliegen. Es wird dann von der Nähmaschine während einer ersten Stichanzahl einer anschließend genähten Naht Unterfaden zur Verfügung gestellt, ohne dass sich die Unterfaden-Spule dreht. Um bei einer solchen Betriebssituation eine unerwünschte Fehlermeldung „Unterfaden-Spule steht“ zu vermeiden, kann softwaremäßig vorgehalten werden, dass beim Annähen einer neuen Naht nach einem vorhergehenden Fadenabschneidvorgang zunächst eine bestimmte Anzahl von Stichen abgewartet wird, bis die Sensorbaugruppe zur Überwachung einer Umdrehung der Unterfaden-Spule aktiviert wird.
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Ein derartiger Spulenvorlauf kann mit Hilfe der Sensorbaugruppe auch gemessen werden. Ist nach dem Fadenabschneiden ein gemessener Wert für den Spulenvorlauf zu groß, dreht sich die Unterfaden-Spule nach dem Nähen eines letzten Stiches einer Naht beim Fadenabschneiden also um einen zu großen Drehwinkel weiter, kann die Sensorbaugruppe ein entsprechendes Fehlersignal „Unterfaden-Spulenvorlauf zu groß“ ausgeben.
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Eine direkte Anordnung des Sensors im Lichtweg des Detektionslichtstrahls führt zu einer entsprechend empfindlichen Messung. Alternativ ist es möglich, den Sensor so anzuordnen, dass er nicht direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls angeordnet ist, sondern gestreutes Detektionslicht misst.
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Bei der Ausführung der Auswerteeinheit nach Anspruch 3 kann der gleitende Mittelwert mit einem Vorgabewert verglichen werden. Dies kann beispielsweise zu Driftmessungen oder auch zu einer Verschmutzungsdetektion genutzt werden. Die Signalbildung kann insbesondere phasensynchronisiert mit der Stichbildung erfolgen.
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Eine Bildung mehrer Detektionssignale in verschiedenen Zeitabschnitten während der Stichbildungsperiode nach Anspruch 4 ermöglicht einen zusätzlichen Signalvergleich, was wiederum die Aussagekraft der Detektion verbessert.
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Die Vorteile einer Nähmaschine nach Anspruch 5 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Sensorbaugruppe bereits erläutert wurden.
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Eine Mehrzahl reflektierender Abschnitte nach Anspruch 6 erhöht die Messgenauigkeit der Sensorbaugruppe, da die zu einem Detektionssignal führende Situation, bei der der Detektionslichtstrahl vom reflektierenden Abschnitt reflektiert wird, während einer Umdrehung der Spule mehrfach auftritt. Die mehreren reflektierenden Abschnitte können in Umfangsrichtung um die Spule ungleich verteilt sein. Es können beispielsweise in einem ersten Quadranten in Aufsicht der Spule drei reflektierende Abschnitte, in einem zweiten, entgegen der Umfangsrichtung anschließenden Quadranten zwei reflektierende Abschnitte und in einem dritten, wiederum entgegen dem Uhrzeigersinn anschließenden Quadranten kann ein einziger reflektierender Abschnitt angeordnet sein. Es lässt sich dann bei der Auswertung auch eine Richtung der Spulendrehung angeben. Im vorstehenden Beispiel würde eine Auswertesequenz „3/2/1“ den Rückschluss erlauben, dass sich die Spule im Uhrzeigersinn dreht. Die umgekehrte Auswertesequenz „1/2/3“ würde zum Ergebnis führen, dass sich die Spule entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Eine entsprechende Möglichkeit einer Entscheidung über die Drehrichtung der Spule lässt sich alternativ oder zusätzlich durch verschiedene Abmessungen der reflektierenden Abschnitte in Umfangsrichtung erreichen. Es können beispielsweise in Umfangsrichtung gleich verteilt reflektierende Abschnitte mit drei verschiedenen Umfangserstreckungen zum Einsatz kommen, wobei diese drei Umfangserstreckungen beispielsweise in absteigender Sequenz ihrer Erstreckungslänge angeordnet sind. Es ist dann eine Drehrichtungsentscheidung analog zu dem möglich, was vorstehend im Zusammenhang mit der Ungleichverteilung in Umfangsrichtung erläutert wurde.
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Der mindestens eine reflektierende Abschnitt kann so in der Spulen-Mantelwand ausgeführt sein, dass ein voller Durchmesser der Spule auch über den Umfangsbereich des mindestens einen reflektierenden Abschnitts, insbesondere der volle Durchmesser einer oberen Spulen-Abschlusswand bzw. eines oberen Spulendeckels, erhalten bleibt. Auf diese Weise wird sicher verhindert, dass ein Spulenfaden unerwünscht am Umfangsort des reflektierenden Abschnitts aus dem Spulenbereich austritt. Der mindestens eine reflektierende Abschnitt kann so ausgeführt sein, dass beispielsweise über eine axiale Höhe von bis zu 0,5 mm der volle Spulendurchmesser erhalten bleibt.
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Eine Facettenausführung nach Anspruch 7 ist kostengünstig möglich. Mindestens zwei reflektierende Abschnitte nach Anspruch 8 haben sich zur sicheren Detektion als besonders geeignet herausgestellt. Es können auch weniger oder mehr als zwei reflektierende Abschnitte, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, mehr als sechs, mehr als zehn, zum Beispiel zwölf oder noch mehr, z. B. 15 oder 20 reflektierende Abschnitte zum Einsatz kommen. Bei einer Stichlänge von etwa 5 mm und bei einer geforderten Genauigkeit für ein Detektieren eines Stillstandes der Unterfaden-Spule können beispielsweise zwölf reflektierende Abschnitte für die Detektion vorgesehen sein. Je kleiner eine Stichlänge ist und je kleiner eine Anzahl von Stichen gefordert ist, bei der ein Spulenstillstand sicher erkannt werden soll, desto größer ist die Anzahl der reflektierenden Abschnitte gewählt.
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Eine Ausgestaltung nach Anspruch 9 stellt eine einfache Möglichkeit zur Berücksichtigung einer Phase der Stichbildungsperiode bei der Auswertung dar. Insbesondere eine phasensynchrone Messung, die eine Auswertegenauigkeit erhöht, ist möglich.
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Bei der Auswertung können Störsignale und/oder Fehlsignale herausgefiltert werden. Ein Beispiel für ein Fehlsignal ist ein Signal, das aufgrund einer Bewegung der Unterfaden-Spule herrührt, welches nicht von einem Verbrauch des Unterfadens herrührt, beispielsweise eine von einem Kapsellüfter induzierte Spulenbewegung. Da eine solche nicht vom Unterfadenverbrauch herrührende Spulenbewegung regelmäßig synchron zu einer Stichbildungsperiode und mit einer charakteristischen Signalsignatur erfolgt, ist ein Herausfiltern eines solchen Kapsellüfter-Fehlsignals bei der Auswertung möglich.
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Soweit über die Sensorbaugruppe ein korrektes Abwickeln der Unterfaden-Spule gemessen und ausgewertet wird, kann die Sensorbaugruppe zur Messung eines gesamten Unterfadenverbrauchs herangezogen werden. Hierzu ist in der Auswerteeinheit ein Spulendurchmesser sowie die Anzahl der über den Umfang des Unterfaden-Spulengehäuses zur Detektion genutzten reflektierenden Abschnitte abgelegt. Beim Nähen wird der Auswerteeinheit zudem die aktuelle Nähgeschwindigkeit, zum Beispiel eine aktuelle Motorendrehzahl, übermittelt. Ausgehend von einer vollen Unterfaden-Spule kann dann ein Unterfaden-Fadenverbrauch, insbesondere ein Unterfaden-Fadenverbrauch pro Stich, oder eine Anzahl bereits abgewickelter Unterfaden-Wicklungen von der Unterfaden-Spule errechnet werden. Dies kann genutzt werden, um über die Auswerteeinheit ein Restfadenwächter-Signal auszugeben, wenn der Unterfadenvorrat nahezu verbraucht ist. Hierzu wird ein die maximale Unterfadenlänge repräsentierender Wert oder ein die maximale Anzahl der Unterfaden-Wicklungen repräsentierender Wert ebenfalls in der Auswerteeinheit abgelegt.
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Insbesondere eine Rest-Unterfaden-Wächterfunktion ist möglich, bei der eine über die Sensorbaugruppe messbare Drehzahl der Unterfaden-Spule in der Auswerteeinheit ins Verhältnis gesetzt wird zu einer Antriebsmotordrehzahl. Sobald dieses Drehzahlverhältnis einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, gibt die Auswerteeinheit ein Signal „Unterfaden-Spule wechseln“ aus. Eine Überwachung eines Unterfadenrestes kann also über eine Überwachung einer mit der Sensorbaugruppe messbaren Drehzahl der Unterfaden-Spule relativ zu einer Antriebsmotor-Drehzahl erfolgen. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass sich die Unterfaden-Spule umso schneller dreht, je weniger Unterfaden auf der Unterfaden-Spule verbleibt. Typische Fehlersituationen, die mit der Sensorbaugruppe erkannt werden können, sind eine sogenannte Scheinvernähung, das heißt ein Nähen ohne Unterfaden, ein gerissener Unterfaden und eine leere Unterfaden-Spule. Zudem kann, wie bereits erläutert, die Sensorbaugruppe die Funktion eines Rest-Unterfadenwächters haben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine teilweise innere Details freigebende Vorderansicht einer Nähmaschine;
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2 stark vergrößert bei abgenommener Auflageplatte eine perspektivische Aufsicht auf einen Ausschnitt der Nähmaschine im Bereich eines Greifers mit mehreren Sensorbaugruppen, insbesondere zur Fehlsticherkennung;
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3 eine zu 2 ähnliche Ansicht, wobei zusätzlich ein Unterfaden-Spulengehäuse entfernt ist; und
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4 in einer zu 2 ähnlichen Ansicht Anordnungsbeispiele weiterer Ausführungen einer Umschlingungs-Sensorbaugruppe, die anstelle einer Umschlingungs-Sensorbaugruppe bei der Ausführung nach den 2 und 3 zum Einsatz kommen kann.
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Eine Nähmaschine 1 weist eine Grundplatte 2 mit einem sich davon aufwärts erstreckenden Ständer 3 und einem abgewinkelten Arm 4 auf. Letzterer endet in einem Kopf 5. In dem Arm 4 ist drehbar eine Armwelle 6 gelagert, die in dem Kopf 5 einen Kurbeltrieb 7 mit einem Fadenhebel 8 antreibt. Der Kurbeltrieb 7 steht antriebsmäßig mit einer in dem Kopf 5 verschiebbar gelagerten Nadelstange 9 in Verbindung. Letztere hat an ihrem unteren Ende eine Nähnadel 10. Die Nähnadel 10 ist vom Kurbeltrieb 7 auf und ab bewegbar. Hierbei durchläuft die Nähnadel 10 einen Bewegungsraum. Die Nähnadel 10 führt in einem Öhr einen von einer Garnrolle 12 über eine Fadenspannvorrichtung und den Fadenhebel 8 zugeführten Nadelfaden 13.
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Auf der Grundplatte 2 ist eine Auflageplatte 16 montiert, auf der ein Nähgutteil 17 aufliegt. Die Auflageplatte 16 hat eine Stoffschieber-Öffnung, die für den Durchtritt eines Stoffschiebers 19 ausgebildet ist. Der Stoffschieber 19 hat ein Stichloch 20 für den Durchtritt der Nähnadel 10. Der Stoffschieber 19 ist über ein unterhalb der Grundplatte 2 angeordnetes Schub- und Hubgetriebe angetrieben.
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Unterhalb der Auflageplatte 16 ist ein Greifer 21 angeordnet, der ein Greifergehäuse 22 mit einer mantelseitigen Greiferspitze 23 aufweist. Der Greifer 21 ist ein Vertikalgreifer, hat also eine vertikale Drehachse 24, die senkrecht auf einer Auflageebene der Auflageplatte 16 steht.
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Die Nähnadel 10 einerseits und der Greifer 21 andererseits sind Stichbildungswerkzeuge der Nähmaschine 1.
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Das Greifergehäuse 22 ist fest mit einer Welle verbunden, die koaxial zur Drehachse 24 verläuft. Gelagert ist diese Welle drehbar in einem mit der Grundplatte 2 verschraubten Lagerbock 25. In diesem ist zudem eine Antriebswelle 26 gelagert, die mit einem im Inneren des Lagerbocks 25 angeordneten Zahnradgetriebe verbunden ist. Die Antriebswelle 26 ist über einen Riementrieb 27 antriebsmäßig mit der Armwelle 6 verbunden.
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Die 2 und 3 zeigen Details mehrerer Sensorbaugruppen der Nähmaschine 1, die zur Fehlsticherkennung dienen und gleichzeitig eine Verschmutzung detektieren können.
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Eine erste Sensorbaugruppe 28 dient zu einer Fehlsticherkennung in Form einer Umschlingungskontrolle. Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28, die als Oberfadenfehlstich-Sensorbaugruppe ausgeführt ist, detektiert, ob der Nadelfaden 13, also der Oberfaden, in gewünschter Weise am Nahtbildungsprozess der Nähmaschine 1 beteiligt ist und zur Umschlingung des Greifers 21 von der Greiferspitze 23 korrekt mitgenommen wird.
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Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 hat eine Lichtquellen/Detektionseinheit 29, die rahmenfest neben dem Greifergehäuse 22 in einem Grundplattengehäuse montiert ist. Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 hat eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Detektionslichtstrahls 30. Als Lichtquelle kommt eine rote LED beziehungsweise eine rote Laserdiode zum Einsatz. Auch eine andere Lichtquelle kann für den Detektionslichtstrahl 30 zum Einsatz kommen. Weiterhin hat die Lichtquellen/Detektionseinheit 29 einen Sensor in Form einer Fotodiode zur Detektion des Detektionslichtstrahls 30. Der Sensor ist neben der Lichtquelle in entsprechenden Gehäuseaufnahmen der Lichtquellen/Detektionseinheit 29 untergebracht. Der Sensor ist als einzelne Fotodiode ausgeführt. Alternativ kann der Sensor auch als ortsauflösender Sensor mit mehreren Fotodioden, beispielsweise als Quadrantendetektor ausgeführt sein. Der Sensor kann auch als Fototransistor oder allgemein als lichtempfindliches Bauteil ausgeführt sein. Im Falle der Ausführung als ortsauflösender Sensor kann dieser als CCD-Sensor oder als CMOS-Sensor ausgeführt sein.
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Der Greifer 21 ist relativ zum Lichtweg des Detektionslichtstrahls 30 so angeordnet, dass der Greifer in einer komplett umlaufenden Greifer-Bewegungsbahn den Detektionslichtstrahl 30 nicht unterbricht.
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Die Lichtquelle der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 ist so zum Sensor der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 ausgerichtet, dass der Detektionslichtstrahl 30 über einen reflektierenden Abschnitt 31 eines Unterfaden-Spulengehäuses 32 der Nähmaschine 1 geführt ist, der bei einem Nähmaschinen-Betrieb vom Nadelfaden 13 passiert wird. Der Greifer 21 läuft um das Unterfaden-Spulengehäuse 32 um.
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Der reflektierende Abschnitt 31 des Unterfaden-Spulengehäuses 32 ist so ausgewählt, dass der reflektierende Abschnitt 31 bei Vorbeilaufen des Nadelfadens 13 und Unterbrechen des Detektionslichtstrahls 30 berührend vom Nadelfaden 13 überstrichen wird. Der Nadelfaden 13 poliert auf dieses Weise den reflektierenden Abschnitt 31 und hält diesen frei von einer Verschmutzung.
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Im Unterfaden-Spulengehäuse 32 ist eine Spule 33a für den Unterfaden der Nähmaschine 1 untergebracht.
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Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 hat weiterhin eine schematisch in der 1 angedeutete Auswerteeinheit 33. Diese steht mit dem Sensor der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 in Signalverbindung. Die Auswerteeinheit 33 dient zur zeitaufgelösten Auswertung eines vom Sensor der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 erzeugten Detektionssignals. Die Auswerteeinheit 33 misst, ob sich das Detektionssignal aufgrund des vorbeilaufenden Nadelfadens 13 ändert. Wird eine entsprechende Signaländerung erfasst, ist gesichert, dass beim Betrieb der Nähmaschine 1 nicht unerwünscht ohne den Nadelfaden 13 genäht wird. Wird innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne beim Betrieb der Nähmaschine 1 keine entsprechende Signaländerung aufgrund des vorbeilaufenden und den Detektionslichtstrahl 30 unterbrechenden Nadelfadens 13 von der Auswerteeinheit 33 gemessen, wird von der Auswerteeinheit 33 ein Fehlstichsignal ausgegeben und der Betrieb der Nähmaschine 1 unter Ausgabe eines Fehlersignals beziehungsweise einer Fehleranzeige automatisch gestoppt.
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Der Sensor der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 ist direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls 30 angeordnet. Gemessen wird daher von der Auswerteeinheit 33 beim Unterbrechen dieses Lichtwegs durch den Nadelfaden 13 eine Signalreduktion aufgrund einer Verringerung der Reflexion des reflektierten Detektionslichtstrahls 30 im Vergleich zum hochreflektierend ausgeführten reflektierenden Abschnitt 31 des Unterfaden-Spulengehäuses 32.
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Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführung der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 ist der Sensor so angeordnet, dass er gestreutes Detektionslicht misst, also nicht direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls 30 angeordnet ist. Das Detektionslicht wird vom Unterfaden-Spulengehäuse anders und in der Regel geringer gestreut als vom am reflektierenden Abschnitt 31 vorbeilaufenden Nadelfaden 13, sodass beim Vorbeilaufen des Nadelfadens 13 am reflektierenden Abschnitt eine Änderung, insbesondere eine Erhöhung, eines erfassten Detektionslicht-Streusignals bei dieser alternativen Ausführung der Umschlingungs-Sensorbaugruppe gemessen wird. In diesem Fall ist eine Nullmessung mit verschwindendem oder sehr geringem Untergrundsignal möglich.
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Die Auswerteeinheit 33 ist derart ausgeführt, dass sie einen gleitenden Mittelwert zunächst eines zumindest in einem Zeitabschnitt während einer Stichbildungsperiode erzeugten Detektionssignals bildet. Dieser gleitende Mittelwert, der eine Mittelung beispielsweise über zehn Stiche oder auch über eine größere Anzahl von Stichen darstellen kann, wird in der Auswerteeinheit 33 mit einem Vorgabewert verglichen. Unterscheidet sich der gleitende Mittelwert vom Vorgabewert um mehr als einen Toleranzbereich, gibt die Auswerteeinheit ein vom Signal "Fehlstich – kein Nadelfaden" sich unterscheidendes Signal "Verschmutzung" aus. Das Signal "Verschmutzung" kann beispielsweise durch Farbänderung einer ansonsten grün leuchtenden Signalleuchte an der Nähmaschine 1 geschehen, welche ihre Farbe bei geringer Verschmutzung zunächst nach gelb und bei stärkerer Verschmutzung nach rot ändert. Je nach dem ausgegebenen Verschmutzungssignal kann die Auswerteeinheit 33 auch entsprechende Maßnahmen automatisch ansteuern, beispielsweise ein Stoppen der Nähmaschine 1 oder die Inbetriebnahme einer Gas-Spüleinrichtung zum Reinigen insbesondere von verschmutzungsanfälligen Komponenten der Nähmaschine 1.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit 33 auch so ausgeführt sein, dass sie einen gleitenden Mittelwert mindestens zweier in verschiedenen Zeitabschnitten während der Stichbildungsperiode erzeugter Detektionssignale bildet. Die Auswertung erfolgt dabei phasensynchronisiert mit der Stichbildung, wobei beispielsweise ein Messsignal vor dem Einstich der Nähnadel 10 in das Nähgutteil 17 und ein zweites Messsignal nach dem Einstich erfasst und über diese beiden Messsignale jeweils ein gleitender Mittelwert aus verschiedenen Stichen gebildet wird. Die auf diese Weise erzeugten mehreren Detektionssignale ermöglichen einen Vergleich des zeitlichen Verlaufs beider Detektionssignale und hierüber eine verbesserte Aussagekraft hinsichtlich einer Verschmutzungsdetektion. Einflüsse auf die Stärke des Detektionssignals, die andere Ursachen haben als eine Verschmutzung, können auf diese Weise mit vergrößerter Sicherheit selektiert beziehungsweise unterdrückt werden.
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Verschmutzungseinflüsse, die so über die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 erfasst werden können, betreffen insbesondere lichtquellen- und sensorseitige Verschmutzungen oder beispielsweise Flusen, die an sonstigen Stellen in den Lichtweg des Detektionslichtstrahls 30 treten.
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Zur Phasensynchronisierung kann die Auswerteeinheit 33 mit einem Motor zum Antrieb mindestens eines der Stichbildungswerkzeuge 10, 21, insbesondere mit einem Hauptantrieb der Nähmaschine 1, in Signalverbindung stehen.
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Eine Phasensynchronisierung der Detektion kann dazu genutzt werden, das Detektionssignal genau dann zu erfassen, wenn das Vorbeistreichen des Nadelfadens 13 und damit das Unterbrechen des Detektionslichtstrahls 30 zu erwarten ist. Neben einer Oberfaden-Fehlsticherkennung kann hierüber auch erfasst werden, ob die Stichbildung insgesamt korrekt verläuft, ob also der Nadelfaden zum richtigen Zeitpunkt über den vorgesehenen Abschnitt des Unterfaden-Spulengehäuses läuft, was die Qualität einer Verknotung bei der Nahtbildung beeinflussen kann.
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Die Phasensynchronisierung der Detektion kann auch zur Erhöhung einer Messsicherheit genutzt werden. Eine Fehlmessung kann hierdurch vermieden werden.
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Unabhängig von der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 kann die Nähmaschine 1 auch eine weitere, nicht dargestellte Verschmutzungs-Sensorbaugruppe aufweisen, die grundsätzlich genauso aufgebaut ist wie die Umschlingungs-Sensorbaugruppe, im Unterschied hierzu aber einen anderen Abschnitt einer Nähmaschinenkomponente als reflektierenden Abschnitt entsprechend dem reflektierenden Abschnitt 31 des Unterfaden-Spulengehäuses 32 nutzt. Eine derartige Verschmutzungs-Sensorbaugruppe kann mindestens zwei Paare aus einer Lichtquelle und einem über einen hiervon erzeugten Detektionslichtstrahl zugeordneten Sensor, also insbesondere zwei Lichtquellen/Detektionseinheiten nach Art der Lichtquellen/Detektionseinheit 29, aufweisen. Diese Einheiten können über Führungen eines Detektionslichtstrahls über einen entsprechenden reflektierenden Abschnitt einer Nähmaschinenkomponente die Verschmutzung an verschiedenen Orten der Nähmaschine 1 messen. Über einen entsprechenden Vergleich von in der Auswerteeinheit 33 erzeugten gleitenden Mittelwerte der Detektionssignale dieser Lichtquellen/Detektionseinheiten kann eine Sicherheit sowie eine Genauigkeit einer Messung eines Verschmutzungsgrades verbessert werden.
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Die Nähmaschine 1 hat weiterhin eine Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 zur Überwachung einer Drehung der Spule 33a.
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Die Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 hat eine Lichtquellen/Detektionseinheit 35, die grundsätzlich baugleich zur Lichtquellen/Detektionseinheit 29 ausgeführt und ebenfalls rahmenfest benachbart zur Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 montiert ist. Auch die Lichtquellen/Detektionseinheit 35 der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 hat eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Detektionslichtstrahls 36 und einen Sensor zur Detektion dieses Detektionslichtstrahls 36. Der Sensor der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 ist direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls 36 angeordnet.
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Bei der Lichtquellen/Detektionseinheit 35 der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 ist die Lichtquelle so zum Sensor ausgerichtet, dass der Detektionslichtstrahl 36 über einen reflektierenden Abschnitt 37 (vergleiche 3) der Unterfaden-Spule 33a der Nähmaschine 1 geführt ist. Mit dem Sensor der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 steht wiederum die Auswerteeinheit 33 zur zeitaufgelösten Auswertung des von diesem Sensor erzeugten Detektionssignals in Signalverbindung.
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Die Spule 33a hat umfangsseitig eine Mehrzahl reflektierender Abschnitte 37. Diese sind in Umfangsabschnitten um die Spule 33a in einer Mantelwand 38 von dieser als Facetten ausgeführt. Bei der in der 3 dargstellten Ausführung der Spule 33a liegen insgesamt sechs reflektierende Abschnitte 37 vor. Diese sind in Umfangsrichtung um die Spule 33a gleich verteilt, sodass nach einer Drehung der Spule um 60° ein benachbarter reflektierender Abschnitt 37 an die Stelle des aktuell gemäß 3 reflektierenden Abschnitts 37 tritt. Je nach Ausführung der Spule 33a können zwei reflektierende Abschnitte 37, mindestens vier reflektierende Abschnitte 37, mehr als vier reflektierende Abschnitte 37, mehr als sechs, mehr als zehn oder auch zwölf reflektierende Abschnitte 37 oder noch mehr reflektierende Abschnitte 37 vorgesehen sein. Die reflektierenden Abschnitte 37 haben in Umfangsrichtung um die Spule 33a jeweils die gleiche Umfangserstreckung.
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Bei alternativen Gestaltungen der reflektierenden Abschnitte 37 sind diese in Umfangsrichtung um die Spule 33a ungleich verteilt und/oder haben in Umfangsrichtung um die Spule 33a verschiedene Umfangserstreckungen. Bei der Auswertung eines Detektionssignals ist bei derartigen Anordnungen der reflektierenden Abschnitte 37 eine Entscheidung über eine Drehrichtung der Spule 33a möglich. Dies kann genutzt werden, um spezifische Betriebszustände der Nähmaschine 1 zu erfassen.
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Bei der figürlich dargestellten Ausführung sind die reflektierenden Abschnitte 37 so in einer oberen Spulenwand, die den Raum für den ausgespulten Unterfaden nach oben abschließt, ausgeführt, dass am Ort des jeweiligen reflektierenden Abschnitts 37 eine geringfügige Verringerung des vollen Spulendurchmessers der Spule 33a entsteht. Alternativ können die reflektierenden Abschnitte 37 auch so ausgeführt sein, dass sie lediglich über einen Teil einer gesamten axialen Erstreckung der Spulenwand verlaufen, so dass beispielsweise ein oberseitiger Steg verbleibt und die obere Spulenwand trotz der dort eingebrachten reflektierenden Abschnitte 37 über ihren gesamten Umfang den vollen Spulendurchmesser beibehält. Lücken zwischen der oberen Spulenwand und dem hieran angrenzenden Spulengehäuse können dann vermieden werden.
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Der mindestens eine reflektierende Abschnitt 37 kann für den Detektionslichtstrahl 36 hochreflektierend ausgebildet sein. Der reflektierende Abschnitt 37 kann plan oder konkav ausgebildet sein. Bei einer konkaven Ausbildung kann ein Krümmungsradius des reflektierenden Abschnitts 37 so gewählt sein, dass der reflektierende Abschnitt 37 die Lichtquelle in den Sensor der Lichtquellen/Detektionseinheit abbildet.
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Beim Betrieb der Nähmaschine 1 dreht sich aufgrund des Unterfadenverbrauchs die Spule 33a. Immer dann, wenn einer der reflektierenden Abschnitte 37 das Detektionslicht der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 in deren Sensor reflektiert, führt dies zu einem Sensorsignal, welches die Auswerteeinheit 33 auswerten kann. Die Auswerteeinheit 33 erfasst also, ob sich die Spule 33a dreht, und erkennt demnach bei ausbleibendem Signal, dass die Spule 33a steht und kein Unterfaden verbraucht wird. In diesem Fall gibt die Auswerteeinheit 33 das Signal "Fehlstich – kein Unterfaden" aus. Gleichzeitig kann die Auswerteeinheit 33 den Betrieb der Nähmaschine 1 automatisch stoppen.
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Auch die Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 kann, wie vorstehend bereits erläutert, zur Verschmutzungsdetektion herangezogen werden.
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Die Auswerteeinheit 33 bildet wiederum einen gleitenden Mittelwert des Detektionssignals. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit 33 einen gleitenden Mittelwert zumindest eines in einem Zeitabschnitt während einer Stichbildungsperiode erzeugten Detektionssignals, also insbesondere einen phasensynchronen gleitenden Mittelwert bilden.
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Detektionslicht einer entsprechenden Sensorbaugruppe kann wiederum durch Fenster des Spulengehäuses so geführt sein, dass es von einer äußeren Mantelwand 39 (vergleiche 3) des zentralen Körpers der Spule 33a reflektiert wird. Das Detektionslicht, das von der Lichtquelle einer solchen Sensorbaugruppe ausgestrahlt wird, wird nach Reflexion von der Mantelwand 39 vom zugeordneten Sensor dieser Sensorbaugruppe detektiert. Diese Reflexion findet nur dann statt, wenn die Spule komplett abgewickelt ist, sich also kein Unterfaden auf der Spule mehr befindet. Auf diese Weise ist durch eine solche Sensorbaugruppe eine Restfadenerkennung gegeben.
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Bei einer Variante der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 ist der reflektierende Abschnitt für den Detektionslichtstrahl an der Greiferspitze 23 des Greifers 21 ausgebildet. Es wird dann gemessen, ob dieser reflektierende Abschnitt im Nähmaschinenbetrieb vom Nadelfaden passiert wird. Die Funktion einer entsprechenden Variante der Umschlingungs-Sensorbaugruppe entspricht derjenigen, die vorstehend im Zusammenhang mit der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 bereits erläutert wurde.
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4 zeigt beispielhaft zwei weitere Anordnungsvarianten für die Umschlingungs-Sensorbaugruppe, die anstelle der Anordnung nach den 2 und 3 zum Einsatz kommen kann. Diese beiden Anordnungsvarianten der Umschlingungs-Sensorbaugruppe werden nachfolgend mit 28a und 28b bezeichnet.
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Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28a ist zum Zusammenwirken mit einem reflektierenden Abschnitt für den Detektionslichtstrahl ausgeführt, der an der Greiferspitze 23 des Greifers 21 ausgebildet ist, wie vorstehend bereits erläutert.
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Die alternative Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28b ist zum Zusammenwirken mit einem reflektierenden Abschnitt 40 am Unterfaden-Spulengehäuse 32 ausgebildet. Im Vergleich zum reflektierenden Abschnitt 31, der bei der Anordnung der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 nach den 2 und 3 genutzt wird, ist der reflektierende Abschnitt 40 in einer Aufsicht auf den Greifer 31 entgegen dem Uhrzeigersinn beabstandet. Auch mit der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28b wird gemessen, ob der reflektierende Abschnitt 40 im Nähmaschinenbetrieb vom Nadelfaden passiert wird. Die Funktion der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28b entspricht ansonsten derjenigen, die vorstehend im Zusammenhang mit der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 bereits erläutert wurde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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