DE19510808C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Restmenge des Greiferfadens bei einer Nähmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Restmenge des Greiferfadens bei einer Nähmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Restfadenerkennung bei Nähmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Durch die DE 41 16 638 A1 ist eine Einrichtung an einer Doppelsteppstich-Nähmaschine zum Erkennen einer Restmenge des Greiferfadens bekannt, bei der während des beim Nähen erfolgenden Greiferfadenabzuges das Erreichen des Anfangs der Restmenge dadurch erkannt wird, daß die mit abnehmender Greiferfadenmenge zunehmend größer werdende Drehgeschwindigkeit der Spule im Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit der Maschinenhauptwelle einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Da die Drehbewegung der Spule während des Nähens aufgrund der Gesetzmäßigkeit der Doppelsteppstichbildung und des schrittweisen Nähguttransportes eine aus Teilbewegungen zusammengesetzte Bewegung ist und die Spule hierbei insbesondere infolge des ruckartigen Sticheinzuges durch den Fadenhebel impulsartige Beschleunigungen erfährt, deren Auswirkung auf das Drehverhalten der Spule außer von der Stichlänge auch von der Höhe und ggf. den Änderungen der Maschinendrehzahl sowie vom Reibungskoeffizient zwischen Spule und Spulengehäuse des Greifers abhängt, kann aus einer gemessenen momentanen Drehgeschwindigkeit der Spule nicht auf eine normierte mittlere Drehgeschwindigkeit geschlossen werden, wie sie als theoretischer Wert aus der aktuellen Maschinendrehzahl, einer bestimmten Stichlänge und Stoffdicke und dem aktuellen Durchmesser des Greiferfadenwickels auf der Spule berechnet werden könnte. Da die momentane Drehgeschwindigkeit der Spule vielmehr in unterschiedlichem Ausmaß um den Wert der mit abnehmender Greiferfadenmenge kontinuierlich ansteigenden normierten mittleren Drehgeschwindigkeit pendelt, wurde bei der bekannten Einrichtung zur Überwindung dieser Ungenauigkeiten erheblicher signalverarbeitungsgemäßer Aufwand getrieben. So wird nach Abschluß eines Nähzyklus von allen Geschwindigkeitsmeßwerten der einzelnen Stiche zunächst ein Mittelwert gebildet, der sodann zur Ermittlung eines Änderungskoeffizienten mit dem Mittelwert des vorhergehenden Nähzyklus verglichen wird. Danach erfolgt ein Vergleich dieses Rechenwertes mit einem die Größe der Restfadenmenge repräsentierenden Schwellenwert, der wiederum vom Rechner der Nähmaschine anhand manuell eingegebener Werte für die Stichlänge und die Stoffdicke berechnet wird.
Eine vergleichsweise sehr viel genauere und prinzipiell einfachere Bestimmung des Anfangs einer Greiferfaden-Restmenge wird bei der Einrichtung gemäß DE 41 16 788 C1 dadurch erzielt, daß die Restfadenmenge in gewünschter Länge in entgegengesetzter Wickelrichtung wie die Hauptfadenmenge aufgespult wird. Beim Übergang von der Haupt- auf die Restfadenmenge tritt ein Drehrichtungswechsel der Spule auf, der meßtechnisch eindeutig erkennbar und signalmäßig einfach weiterverarbeitbar ist. Diesem Vorteil steht aber der Nachteil gegenüber, daß für das Bewickeln der Spulen nicht die üblichen, z. T. an den Maschinen angeordneten Spulvorrichtungen verwendet werden können, sondern spezielle Links-Rechts-Spuler benötigt werden.
Durch die für die Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 berücksichtigte DE 40 31 058 C1 ist eine Einrichtung zum Erkennen einer Restmenge des Greiferfadens bekannt, bei der eine Spule verwendet wird, die durch Anordnung wenigstens eines dritten Spulenflansches zumindest zwei voneinander getrennte Kammern aufweist, von denen eine zur Aufnahme der Restfadenmenge dient. Der mittlere Flansch weist zumindest an der einem einen Lichtsender und Lichtempfänger enthaltenden Reflexkopf zugewandten Seite eine reflektierende Oberfläche auf. Beim Fadenaufspulen wird zunächst auf der dem Reflexkopf abgekehrten Seite des mittleren Flansches in der hinteren Kammer die gewünschte Restfadenmenge aufgewickelt, sodann der Faden über den mittleren Flansch hinweggeführt und danach die vordere Kammer gefüllt.
Beim Nähen wird gegen Ende des Abspulvorganges vor Abzug der Restfadenmenge erst der Faden aus der vorderen Kammer abgezogen, wodurch die vom Reflexkopf ausgesandten Lichtstrahlen von dem frei gewordenen mittleren Flansch reflektiert werden. Das von den reflektierten Lichtstrahlen erzeugte Signal wird mit einem einstellbaren Schwellwert verglichen und bei dessen Überschreiten ein Warnsignal erzeugt. Je nach Einstellung des Schwellwertes kann dabei in der vorderen Kammer noch eine mehr oder weniger große restliche Fadenlänge vorhanden sein, die zu der in der hinteren Kammer enthaltenen eigentlichen Restfadenmenge hinzukommt. Da die Intensität der reflektierten Lichtstrahlen nicht nur von der Größe der frei gewordenen reflektierenden Fläche, sondern auch von deren Reflexionsvermögen abhängt, können Spulen mit unterschiedlichem Reflexionsgrad zu ungenauen Ergebnissen bei der Restfadenüberwachung führen.
Die Verwendung von Spulen mit zwei unterschiedlich großen Kammern für den Zweck des optoelektronischen Erkennens einer Restfadenmenge ist schon durch die ältere US 3 845 320 bekannt. Bei einem der drei Ausführungsbeispiele sind alle drei Spulenflansche aus transparentem Werkstoff gefertigt und die optoelektronische Erkennungseinrichtung ist als Durchlichtschranke ausgebildet. Bei den beiden anderen Ausführungsbeispielen ist einer der Spulenflansche als Reflexfläche ausgebildet, während zumindest einer der übrigen Spulenflansche aus transparentem Werkstoff besteht. Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen ist die Erkennungseinrichtung als Reflexlichtschranke ausgebildet. Bei allen drei Varianten besteht die Gefahr, daß die Zuverlässigkeit der Erkennungseinrichtung durch unzureichende Transparenz bzw. Reflexionsfähigkeit der Spulenflansche infolge Verschmutzung oder Beschädigung ihrer Oberflächen beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer definierten Restmenge des Greiferfadens zu schaffen, bei dem bzw. bei der während des Abzugs des Greiferfadens der Anfang der Restfadenmenge ohne besonderen technischen Aufwand auf eindeutige Weise feststellbar ist. Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.
Durch die Verwendung einer an sich bekannten Spule, die durch die Anordnung wenigstens eines dritten Spulenflansches zumindest zwei voneinander getrennte Kammern aufweist, von denen eine vorzugsweise sehr klein gegenüber der anderen ist und zur Aufnahme der Restfadenmenge dient, ergibt sich die Situation, daß beim Übergang vom auf der Spulennabe liegenden letzten Fadenring der Hauptfadenmenge auf den außen liegenden ersten Fadenring der Restfadenmenge eine sprungartige Verringerung der Spulendrehzahl stattfindet, die selbst dann als deutlicher Drehzahlsprung detektierbar ist, wenn bei langsam laufender Nähmaschine auf dünnem Stoff eine Naht mit kleiner Stichlänge und damit geringem Fadenverbrauch gebildet wird. Der Drehzahlsprung läßt sich ferner auch deutlich von dem schrittartigen Drehverhalten der Spule unterscheiden, das sich bei großen Stichlängen aufgrund des großen Fadenverbrauchs pro Nähstich ergeben kann.
Sofern die detektierbaren Kontrastmarken der Spule durch in den äußeren Spulenflanschen vorgesehenen Löchern gebildet werden, hat auch die Beschaffenheit der Flanschoberfläche bzw. eine eventuelle Verschmutzung der Spule keinen Einfluß auf die sichere Detektierbarkeit der Spulendrehung, so daß das neue Verfahren und die zu deren Durchführung dienende Vorrichtung selbst unter diesbezüglich erschwerten Bedingungen noch ein genaues, einwandfreies Ergebnis bringt.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den eine Spule aufnehmenden Greifer einer Nähmaschine mit einer Detektoreinrichtung für die Drehzahlerfassung der Spule;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer drei Flansche aufweisenden Spule;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Einrichtung für die Erkennung der Restmenge des Greiferfadens;
Fig. 4 ein Diagramm des Verlaufs der Spulendrehzahl über der Stichanzahl und
Fig. 5 ein Flußdiagramm des Verfahrensablaufs.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Greifer 1 handelt es sich um einen doppeltumlaufenden Greifer zur Bildung von Doppelsteppstichen. Der Greifer 1 ist auf einer Greiferantriebswelle 2 befestigt und besteht in bekannter Weise aus einem Greiferkörper 3, einer in diesem drehbar gelagerten Unterkapsel 4 und einer herausnehmbaren Oberkapsel 5. Die Unterkapsel 4 trägt einen Mittelzapfen 6 zur Aufnahme einer Spule 7.
Die Spule 7 weist eine Nabe 8, zwei äußere Flansche 9, 10 und einen zwischen diesen gelagerten mittleren Flansch 11 auf, dessen Durchmesser kleiner ist als der der äußeren Flansche 9, 10 und der zu einem dieser Flansche, z. B. 9, einen sehr viel kleineren Abstand aufweist als zum anderen Flansch 10. Auf diese Weise ist in der Spule 7 eine große Kammer 12 und eine vergleichsweise kleine Kammer 13 gebildet. In den äußeren Flanschen 9, 10 sind mehrere gleichmäßig verteilte Bohrungen 14 enthalten, die gemeinsam mit den zwischen ihnen liegenden Flanschabschnitten detektierbare Kontrastmarken bilden.
Zur Detektion der Spulendrehung dient eine Reflexlichtschranke 15, die durch eine Öffnung 16 der Oberkapsel 5 einen Lichtstrahl auf die Außenseite des ihr zugekehrten Spulenflansches 9 richtet. Dieser Lichtstrahl wird nur dann zur Reflexlichtschranke 15 reflektiert und als Signal empfangen, wenn er auf die zwischen den Bohrungen 14 liegenden Flanschabschnitte auftrifft. Fällt er dagegen in die Bohrungen 14, so wird er selbst dann diffus gestreut und kehrt nicht als registrierbares Signal zur Reflexlichtschranke 15 zurück, wenn er dabei auf einen aus weißem Garn bestehenden Fadenwickel trifft.
Die Nähmaschine ist ferner mit einer nur schematisch dargestellten bekannten Einrichtung 17 zum Erfassen der Maschinendrehzahl versehen. Die von der Reflexlichtschranke 15 und der Einrichtung 17 gelieferten Signale werden in einer Signalverarbeitungseinrichtung 18, z. B. einem Microcontroller, weiterverarbeitet. Die Signalverarbeitungseinrichtung 18 ist mit einer schematisch dargestellten Anzeigeeinheit 19 und der Maschinensteuerung 20 verbunden.
Beim Füllen einer leeren Spule 7 wird zuerst die gewünschte Restfadenmenge in der kleinen Kammer 13 aufgespult. Sobald diese gefüllt ist, springt der aufzuwickelnde Faden in die große Kammer 12 und wird von der Nabe 8 ausgehend zu einem die restliche Spule 7 ausfüllenden Fadenwickel aufgespult, der die Hauptfadenmenge der Spule 7 bildet.
Die Funktionsweise der Fadenüberwachungseinrichtung wird nachfolgend anhand des Flußdiagramms in Fig. 5 beschrieben.
Nach dem Start der Maschine erfolgt im Schritt 1 die Initialisierung der Fadenüberwachungseinrichtung. Im Schritt 2 erfolgt in einem Unterprogramm mit Hilfe der Einrichtung 17 die Ermittlung der Maschinendrehzahl nM. An einer Verzweigung wird im Schritt S3 geprüft, ob sich die Maschine dreht. Falls nein, springt das Programm zurück zur erneuten Drehzahlbestimmung. Falls ja, erfolgt im Schritt S4 in einem weiteren Unterprogramm die Ermittlung der Drehzahl ns der Spule 7. Da sowohl Einrichtungen zur Bestimmung der Maschinendrehzahl als auch Einrichtungen zur Ermittlung der Spulendrehzahl bekannt sind, erübrigt es sich, diese als Unterprogramm ablaufenden Meßvorgänge näher zu erläutern.
Nachdem die Maschinendrehzahl nM und die Spulendrehzahl ns ermittelt sind, erfolgt in der Signalverarbeitungseinrichtung 18 als Schritt S5 eine Analyse des Verhältnisses ns/nM dieser beiden Drehzahlwerte.
Während des als Folge des Fadenverbrauchs beim Nähen erfolgenden Abzugs des Greiferfadens von der Spule 7 wird während des Abzugs der Hauptfadenmenge die Spulendrehzahl ns mit zunehmender Stichanzahl St (bei ihr handelt es sich um die fortlaufende Aufsummierung der Nähstiche beginnend mit dem ersten Fadenabzug von der neu in den Greifer 1 eingesetzten Spule) infolge des kleiner werdenden Durchmessers des Fadenwickels langsam ansteigen, so wie es im Diagramm der Fig. 4 durch die Gerade a dargestellt ist. Wenn die Hauptfadenmenge bis auf die letzten auf der Nabe 8 liegenden Fadenringe abgezogen ist und der nahezu völlig aufgebrauchte Fadenwickel in der großen Kammer 12 auf den kleinstmöglichen Durchmesser geschrumpft ist, hat die Spulendrehzahl ns bezogen auf die Maschinendrehzahl nM ihr Maximum erreicht.
Beim Übergang vom auf der Nabe 8 liegenden letzten Fadenring der Hauptfadenmenge auf den außen liegenden ersten Fadenring der Restfadenmenge erfolgt durch den sprungartigen radialen Anstieg des Fadenabzugsortes in der Spule 7 ein ebenfalls sprungartiger Abfall der Spulendrehzahl ns, was in Fig. 4 durch die bei der Stichanzahl St 1 senkrecht abfallende Gerade b deutlich wird. Der weitere Abzug des Fadens beim Verbrauch der Restfadenmenge beginnt nun bei einer entsprechend tieferen Ausgangsdrehzahl ns. Wegen der geringen Breite der kleinen Kammer 13 nimmt der aktuelle Durchmesser des Fadenwickels der Restfadenmenge sehr viel schneller ab als zuvor der Durchmesser des Fadenwickels der Hauptfadenmenge, so daß die dadurch bedingte Zunahme der Spulendrehzahl ns ebenfalls sehr viel rascher erfolgt. Dies zeigt sich in Fig. 4 in dem vergleichsweise steilen Anstieg der Geraden c.
Der zu Beginn des Abzugs der Restfadenmenge erfolgende Sprung der Spulendrehzahl ns wird bei der im Schritt 6 erfolgenden Auswertung des zuvor in Schritt 5 ermittelten Drehzahlverhältnisses ns/nM von der Signalverarbeitungseinrichtung 18 als Signalsprung erkannt, worauf die Anzeigeeinheit 19 zur Abgabe eines Warnsignals beaufschlagt wird. Mit Aufleuchten der Anzeigeeinheit 19 wird nun die Bedienungsperson darüber informiert, daß für das weitere Nähen ab jetzt nur noch die Restfadenmenge zur Verfügung steht. Die Größe der Restfadenmenge zeigt sich in Fig. 4 als Differenz zwischen der Stichanzahl St 1 zum Zeitpunkt des Drehzahlsprungs und der bis zum Leerwerden der Spule 7 insgesamt erreichbaren maximalen Stichanzahl St 2.
Über die Erfassung der Spulendrehzahl ns läßt sich in bekannter Weise bei laufender Maschine auch ein durch Fadenreißen verursachter Spulenstillstand feststellen. Für diesen Fall wird durch die Signalverarbeitungseinrichtung 18 der Maschinensteuerung 20 ein Stillsetzsignal mitgeteilt und eine den Fadenbruch anzeigende Anzeigeeinheit beaufschlagt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Erkennung einer Restmenge des Greiferfadens bei Doppelsteppstich-Nähmaschinen unter Verwendung einer Spule, die durch Anordnung wenigstens eines dritten Spulenflansches zumindest zwei voneinander getrennte Kammern aufweist, von denen eine zur Aufnahme der Greiferfaden-Restmenge dient, und die an wenigstens einem ihrer Flansche detektierbare Kontrastmarken enthält, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) durch Abtasten der Kontrastmarken werden Signale erzeugt,
  • b) die Signale werden zu einer Spulendrehzahl ns verarbeitet,
  • c) es wird die Maschinendrehzahl nM bestimmt,
  • d) es wird die Spulendrehzahl ns mit der Maschinendrehzahl nM verglichen,
  • e) beim Drehzahlvergleich wird der während des Fadenabzugs beim Übergang von der Haupt- zur Restfadenmenge stattfindende sprungartige Abfall der Spulendrehzahl ns erkannt, und
  • f) der detektierte Drehzahlsprung der Spule wird zu einer Restfadenanzeige verarbeitet.
2. Vorrichtung an einer Doppelsteppstich-Nähmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung
einer Spule (7), die durch Anordnung wenigstens eines dritten Spulenflansches (11) zumindest zwei voneinander getrennte Kammern (12, 13) aufweist, von denen eine zur Aufnahme der Hauptfadenmenge und die andere zur Aufnahme der Restfadenmenge dient und die an wenigstens einem ihrer äußeren Flansche (9; 10) detektierbare Kontrastmarken (14) enthält,
einer Detektoreinrichtung (15) zum Erfassen der Spulendrehzahl ns,
einer Einrichtung (17) zum Erfassen der Maschinendrehzahl nM,
einer Signalverarbeitungseinrichtung (18) zum Vergleich der Spulendrehzahl ns mit der Maschinendrehzahl nM, zur Erfassung des Drehzahlsprungs beim Übergang vom letzten Fadenring der Hauptfadenmenge auf den ersten Fadenring der Restfadenmenge und zur Erzeugung eines Warnsignals, und
einer Anzeigeeinheit (19) für das Warnsignal.
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