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 NähmaschineInfo
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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.
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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