DE19921516C2

DE19921516C2 - Näh- oder Stickmaschine

Info

Publication number: DE19921516C2
Application number: DE1999121516
Authority: DE
Inventors: Walter Sinn; Rainer Spickermann
Original assignee: G M Pfaff AG I I
Current assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2019-05-11
Also published as: DE19921516A1; WO2000068483A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Näh- oder Stickmaschine mit einem Meßwertaufnehmer (4) zur Ermittlung der in einem Faden (2) während der Stichbildung sich ausbildenden Fadenspannung, einer elektronischen Auswerte- und Regeleinrichtung (9) und einer Fadenspanneinrichtung (3). DOLLAR A Um eine möglichst genaue Regelung der Fadenspannung zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, die Auswerte- und Regeleinrichtung (9) derart auszubilden, daß zunächst für mehrere Stiche die entsprechenden Fadenspannungswerte gemessen, dann mit Hilfe eines statistischen Analyseverfahrens ein Kennwert ermittelt und dieser Kennwert mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird. Sofern die Differenz zwischen Soll- und Kennwert einen vorgegebenen Wert überschreitet, erzeugt die Auswerte- und Regeleinrichtung (9) ein entsprechendes Regelsignal zur Ansteuerung der Fadenspanneinrichtung (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Näh- oder Stickmaschine mit einem Meßwertaufnehmer zur Ermittlung der in einem Faden während der Stichbildung sich ausbildenden Fadenspannung, einer elek tronischen Auswerte- und Regeleinrichtung und einer Faden spanneinrichtung.

Aus der DE 38 43 373 C2 ist bereits eine Nähmaschine bekannt, bei der die mit dem Meßwertaufnehmer gemessenen Werte der Fadenspannung ständig, d. h. von Stich zu Stich mit einem vor gegebenen Sollwert verglichen werden. Sofern die Differenz zwischen dem Sollwert und dem jeweiligen Istwert der Faden spannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, führt die elektronische Auswerte- und Regeleinrichtung selbsttätig eine entsprechende Wertänderung der Fadenspanneinrichtung durch (vgl. DE 38 43 373 C2, Spalte 6, Zeile 56-61).

Die bekannte Nähmaschine weist unter anderem den Nachteil auf, daß sie eine relativ aufwendige Auswerte- und Regel einrichtung benötigt, weil bei den hohen Stichzahlen moderner Nähmaschinen eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit der elektronischen Einrichtung erforderlich ist, um eine Auswertung der gemessenen Fadenspannung und gegebenenfalls eine Regelung der Fadenspanneinrichtung (im folgenden auch als Stellglied bezeichnet) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stichen durchführen zu können.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Nähmaschine besteht darin, daß der sich aus einer Messung der Fadenspannung mit nachfolgendem Soll-Ist-Wertvergleich ergebende Korrekturwert des Stellgliedes häufig nicht zu der "richtigen" Fadenspannung bei dem nachfolgenden Stich führt. Es hat sich nämlich in der Praxis gezeigt, daß die gemessenen Istwerte der Fadenspannung von Stich zu Stich erhebliche Schwankungen aufweisen. Würde man daher beispielsweise bei einem von Stich zu Stich periodisch um den Sollwert schwankenden Istwert eine Regelung aufgrund des je weils letzten Meßwertes der Fadenspannung durchführen, so würden die Soll-Ist- Wertabweichungen der Fadenspannungen immer größer werden.

Aber auch wenn keine periodischen Schwankungen der Fadenspannungen um den Sollwert herum auftreten, ergibt sich aufgrund des vorstehend beschriebenen Soll-Ist-Wertvergleiches immer wie der das Problem, daß das Stellglied eine Korrektur der Fadenspannung "in die falsche Richtung" vornimmt.

Aus der DE 28 09 848 A1 ist eine elektronisch steuerbare Nähmaschine mit einer steuerba ren Fadenspanneinrichtung bekannt. Die Nähmaschine umfaßt ferner einen Speicher für nähmusterbezogene Stichsteuerdaten für die seitliche Schwingbewegung der Nadelstange und den Stoffschieber. Der Speicher enthält Fadenspannungssteuerdaten, die den Stich steuerdaten zugeordnet sind und z. B. beim Nähen von Pfeilmustern bewirken, daß von Stich zu Stich die Fadenspannung reduziert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel wird in der DE 28 09 848 A1 vorgeschlagen, die Fadenspanneinrichtung in einem Regelkreis zu be treiben. Zu diesem Zweck ist ein aus einer "Belastungszelle" und einem Drucksensor beste hender Meßwertaufnehmer an der Fadenspanneinrichtung angeordnet, der den von einem Stellmotor der Fadenspanneinrichtung auf einer Spannscheibe auf den jeweiligen Faden ausgeübten Anpreßdruck mißt und der Reglerschaltung zuführt. Dabei erfolgt die Messung des Anpreßdruckes der Spannscheibe kontinuierlich und der entsprechende Meßwert liegt anschließend ständig an einem Vergleicher an.

Nachteilig bei dieser Nähmaschine ist u. a., daß häufig nicht die tatsächlich während der Stichbildung sich in dem Faden ausbildende Fadenspannung ermittelt wird, weil bei der Messung der Fadenspannung zwar die Dicke des Fadens, hingegen z. B. nicht dessen Reib wert berücksichtigt wird. Bei einem Wechsel des Fadens mit gleicher Dicke, jedoch ande rem Gleitverhalten, ergibt sich aber eine deutliche Veränderung der Fadenspannung.

Außerdem ist aus der DE 26 06 035 C3 eine Vorrichtung zur Messung der Fadenspannung bekannt, um beim Aufnähen von Reißverschlußgliedern auf zugeordnete Tragbänder durch die Ermittlung von Spannungsspitzen Stichfehler erkennen zu können. Zur Anzeige der Stichfehler ist in einem Zweig eines Anzeigenstromkreises eine Einrichtung zur Mittel wertbildung der Fadenspannung mit einem nachgeordneten Multiplikator angeordnet, welcher den Mittelwert mit einem Sollwertgewicht multipliziert. Der sich hierbei ergebende Schwellwert wird dann einem Vergleicher zugeführt, der die kontinuierlich gemessene Fa denspannung mit dem Schwellwert vergleicht. Eine Einstellung oder Regelung der Faden spannung ist mit dieser bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen.

Aus der DE-AS 12 73 861 ist ferner eine Anordnung zum Messen einer Faden-, Band- oder Drahtspannung bekannt, die eine Vorrichtung umfaßt, welche den zu messenden Faden zu mechanischen Schwingungen anregt.

Schließlich ist aus DE-OS 24 04 753 A1 eine Vorrichtung zur Regelung der Arbeitsge schwindigkeit mehrerer zusammenwirkender Maschineneinheiten bekannt, bei denen es sich um Färbe-, Appretur- oder Trockeneinheiten bei der Textilbehandlung handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Näh- oder Stickmaschine anzugeben, bei der im Hinblick auf einen vorgegebenen Nähabschnitt eine möglichst genaue Nachführung der Faden spannung erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, be sonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, daß nicht von Stich zu Stich ein Soll-Ist-Wertvergleich zwischen der jeweils gemessenen Fadenspannung und dem Sollwert vorge nommen wird, sondern daß zunächst für mehrere Stiche die entsprechenden Fadenspannungswerte gemessen, dann mit Hilfe eines statistischen Analyseverfahrens ein Kennwert errechnet und dieser Kennwert mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen wird. Sofern die Differenz zwischen Soll- und Kennwert einen vorgegebenen Wert überschreitet, erzeugt die Auswerte- und Regeleinrichtung ein entsprechendes Regelsignal zur Ansteuerung der Fadenspanneinrichtung.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Soll-Ist- Wertvergleich erst nach Beendigung des zu überwachenden Näh abschnittes durchzuführen, so daß die Verarbeitungsgeschwin digkeit der elektronischen Auswerte- und Regeleinrichtung, trotz hoher Stichzahlen der Nähmaschine in diesem Nähab schnitt, gering gehalten werden kann. Der mittels der Faden spanneinrichtung vorgegebene neue Fadenspannungswert wird dann bei dem sich an diesen Nähvorgang unmittelbar anschlie ßenden neuen Nähvorgang verwendet.

Besonders genau lassen sich die Fadenspannungen mit Hilfe eines als Magnetfeldsensor ausgebildeten Meßwertaufnehmers messen, welcher ein bügelförmiges Element umfaßt, an dessen erstem Schenkel eine den Faden aufnehmende Umlenköse sowie ein Permanentmagnet befestigt sind und an dessen zweiten Schenkel ein Hallsensor angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand einer Figur erläuterten Ausführungs beispiel.

In der Figur ist mit 1 eine nur schematisch angedeutete Nähmaschine bezeichnet, bei der ein Faden 2 von einem nicht dar gestellten Fadenvorrat kommend über eine Fadenspanneinrich tung 3 und einen in Fadenabzugsrichtung nachgeordneten Meß wertaufnehmer 4 zur Ermittlung der Fadenspannung zu einer ebenfalls nicht dargestellten Nähnadel geführt ist.

Die Fadenspanneinrichtung 3 besteht im wesentlichen aus zwei Druckplatten 5, 6, zwischen denen der Faden 2 hindurchgeführt ist und deren Abstand entsprechend der gewünschten Fadenspan nung mittels eines Elektromagneten 7 einstellbar ist. Die An steuerung des Elektromagneten 7 erfolgt über eine elektrische Leitung 8 durch eine Auswerte- und Regeleinrichtung 9.

Ebenfalls mit der Auswerte- und Regeleinrichtung 9 ist der Meßwertaufnehmer 4 über eine elektrische Leitung 10 verbun den. Dieser umfaßt ein bügelförmiges Element 11, an dessen erstem Schenkel 12 eine den Faden 2 aufnehmende Umlenköse 13 auf der dem zweiten Schenkel 14 abgewandten Seite befestigt ist. Auf der dem zweiten Schenkel 14 zugewandten Seite ist an dem ersten Schenkel 12 ein Permanentmagnet 15 und auf der ge genüberliegenden Seite des zweiten Schenkels 14 ein Hallsen sor 16 angeordnet. Letzterer ist mit der elektrischen Lei tung 10 verbunden.

Die Auswerte- und Regeleinrichtung 9 ist ferner mit einem Sollwertgeber 17 und einer Einheit 18 zur Nähprozeßdokumen tation verbunden. Bei dem Sollwertgeber 17 kann es sich bei spielsweise um eine Tastatur zur manuellen Eingabe der ge wünschten Fadenspannungsdaten oder um einen Scanner handeln, der die entsprechenden Daten z. B. einem Barcode entnimmt.

Im folgenden wird auf die Funktionsweise der erfindungsgemä ßen Nähmaschine eingegangen. Beispielsweise soll ein Teil ge näht werden, welches einen sicherheitsrelevanten ersten Nähbereich aufweist, bei dem aus Gründen einer späteren Quali tätskontrolle wesentliche Nähparameter, wie insbesondere die Fadenspannungswerte während der einzelnen Stiche, dokumen tiert werden müssen. Ein solcher sicherheitsrelevanter Nähbereich findet sich beispielsweise bei der Anordnung von Seitenairbags in Automobilsitzen. Damit die einwandfreie Entfaltung des Airbags sichergestellt ist, befindet er sich hinter einer Sollreißnaht (Sollbruchstelle) im Sitzbezug.

An den ersten Nähbereich schließt sich dann ein zweiter Nähbereich an, der nicht sicherheitsrelevant ist und daher nicht zu dokumentieren ist.

Über den Sollwertgeber 17 wird ein oberer und ein unterer Grenzwert eingegeben, zwischen denen die tatsächlich gemes sene Fadenspannung liegen darf. Der Sollwert selbst ergibt sich aufgrund der Beziehung:

Sollwert = 1/2(oberer Grenzwert + unterer Grenzwert)

Während des sicherheitsrelevanten Nähabschnittes (der z. B. durch die Anzahl der Stiche festgelegt ist) wird bei jedem Stich die entsprechende Fadenspannung mit dem Meßwertauf nehmer 4 gemessen und der sich pro Stich ergebende maximale Wert der Fadenspannung in einem Speicher 19 der Auswerte- und Regeleinrichtung 9 abgelegt. Die Fadenspannungswerte stehen damit unter anderem für spätere Kontrollzwecke zur Verfügung.

Sobald der sicherheitsrelevante Nähabschnitt beendet ist, errechnet die Auswerte- und Regeleinrichtung 9 mittels eines Mikrocontrollers 20 den sich aus den einzelnen Maximalwerten der Fadenspannung ergebenden Mittelwert. Überschreitet die Differenz zwischen Soll- und Mittelwert einen vorgegebenen Wert, so errechnet die Auswerte- und Regeleinrichtung 9 ein Stellsignal, welches den Elektromagneten 7 der Fadenspannein richtung 3 aktiviert, derart, daß beim Nähen des nachfolgen den Nähgutes der aus den einzelnen Fadenspannungswerten er mittelte Mittelwert dem Sollwert mindestens näherungsweise entspricht.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehen de Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise die Auswerte- und Regeleinrichtung auch derart ausgebildet sein, daß die Mittelwertbildung laufend, d. h. während des Nähens im sicherheitsrelevanten Nähbereich erfolgt (gleitende Mittel wertbildung) und die Fadenspanneinrichtung entsprechend dem jeweiligen Mittelwert verändert wird. Allerdings muß in die sem Fall die Auswerte- und Regeleinrichtung für eine entspre chend schnelle Signalverarbeitung ausgelegt sein.

Die Berechnung des Mittelwertes ist eine von mehreren anwend baren Analysemethoden. Sie wird bei längeren Nähten mit einer entsprechend großen Anzahl von Fadenspannungswerten im allge meinen zu einem brauchbaren Ergebnis führen. Werden dagegen nur kurze Nähte mit einer dementsprechend geringen Anzahl von Fadenspannungswerten hergestellt, so können ungleichmäßig häufig auftretende Schwankungen in Richtung höherer oder niedriger Fadenspannungsmeßwerte und ein daraus berechneter Mittelwert ein falsches Bild ergeben, so daß davon abgeleite te Korrekturen der Fadenspannung ähnlich wie bei der eingangs beschriebenen Einzelstichauswertung in die "falsche Richtung" führen.

Beim Nähen kurzer Nähte wird man daher zweckmäßigerweise eine andere Analysemethode anwenden, die zwar möglicherweise eine längere Rechenzeit erfordert bzw. einen leistungsfähigen Mikrocontroller bedingt, dafür aber ein genaueres Ergebnis liefert. Bei diesen anderen Analysemethoden kann es sich bei spielsweise um das Berechnen eines Trends, der Häufigkeits verteilung, der Standardabweichung, der Varianz und ähnlicher an sich bekannter Verfahren der Statistik handeln.

Eine Trenderkennung ist darüber hinaus dann von Vorteil, wenn es darum geht, dem Einfluß von sich langsam verändernden Störgrößen entgegenzuwirken, wie z. B. der Raumtemperatur, der Luftfeuchtigkeit, dem Verschleiß von fadenführenden Maschi nenteilen oder die Materialeigenschaften von Nähgut und Näh faden. Durch entsprechende Korrektur der Fadenspannung läßt sich auf diese Weise verhindern, daß der Schwankungsbereich der maximalen Fadenspannungswerte allmählich an die obere oder untere Grenze des vorgegebenen Toleranzfeldes driftet und es schließlich verläßt.

Durch das Zusammenspiel zeitweilig auftretender, einander entgegengesetzt wirksamer Störgrößen könnte es dazu kommen, daß sich der Schwankungsbereich der maximalen Fadenspannungs werte zunehmend aufspreizt und die niedrigsten Meßwerte sich immer mehr der unteren Grenze und die höchsten Meßwerte immer stärker der oberen Grenze des Toleranzfeldes nähern. Eine solche Situation würde durch eine Berechnung des Mittelwertes nicht erkannt. Hier würde jetzt eine Berechnung der Häufig keitsverteilung der einzelnen Meßwerte weiterhelfen, wobei anstelle der glockenförmigen üblichen Gaußschen Verteilungs kurve eine zwei Höcker aufweisende Verteilungskurve zustande käme, die diese besondere Form der Störung des Nähprozesses kenntlich macht. Sofern eine derartige Störung auftritt und sie z. B. durch eine Häufigkeitsverteilung erkannt würde, könnte sie allerdings nicht durch eine Korrektur der Faden spannung beseitigt werden. In diesem Fall müßte der Mikro controller 20 ein Warnsignal setzen und/oder die Nähmaschine stillsetzen.

Um die verschiedenartigen Störungs- und Fehlermöglichkeiten erkennen zu können, sind in einem Speicher des Mikrocontrol lers 20 mehrere Programme zur Durchführung unterschiedlicher Analyseverfahren abgelegt. Diese können nach dem Nähen eines sicherheitsrelevanten Nähabschnittes entweder alle nachein ander oder parallel zueinander berechnet werden, was aller dings einen leistungsstarken Mikrocontroller voraussetzt, oder es wird abwechselnd nur jeweils eines der Analyseverfah ren angewendet.

Bezugszeichenliste

1

Näh- oder Stickmaschine, Nähmaschine

2

Faden

3

Fadenspanneinrichtung

4

Meßwertaufnehmer

5

,

6

Druckplatten

7

Elektromagnet

8

elektrische Leitung

9

Auswerte- und Regeleinrichtung

10

elektrische Leitung

11

bügelförmiges Element

12

erste Schenkel

13

Umlenköse

14

zweite Schenkel

15

Permanentmagnet

16

Hallsensor

17

Sollwertgeber

18

Einheit zur Nähprozeßdokumentation

19

Speicher

20

Mikrocontroller

Claims

1. Näh- oder Stickmaschine mit einem Meßwertaufnehmer (4) zur Ermittlung der in einem Faden (2) während der Stichbildung sich ausbildenden Fadenspannung, einer elektronischen Auswerte- und Regeleinrichtung (9) und einer Fadenspanneinrichtung (3), wobei

a) der Meßwertaufnehmer (4) derart ausgebildet ist, daß der Faden (2) direkt auf ein von der Fadenspanneinrichtung (3) unabhängiges Stellelement des Meßwertaufnehmers wirkt, und
b) die Auswerte- und Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist,
- 1. daß sie innerhalb eines vorgegebenen Nähabschnittes für jeden von der Näh- oder Stickmaschine (1) durchgeführten Stich die maximal auftretende Fadenspannung ermittelt und diese Werte in einem entsprechenden Speicher (19) ablegt;
- 2. daß sie aus den gemessenen Maximalwerten der Fadenspannung mit Hilfe eines statistischen Analyseverfahrens einen Kennwert ermittelt und diesen mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und
- 3. daß sie bei einer vorgegebenen Abweichung des Kennwertes von dem Sollwert ei ne Stellgröße zur Regelung der Fadenspanneinrichtung (3) ermittelt und die Ein stellung der Fadenspanneinrichtung (3) entsprechend ändert.

2. Näh- oder Stickmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß es sich bei dem Kennwert um einen Mittel wert handelt.

3. Näh- oder Stickmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und Regeleinrichtung (9) derart ausgelegt ist, daß die Kennwert- bzw. Mittel wertbildung erst nach Beendigung des vorgegebenen Nähab schnittes erfolgt.

4. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Meßwertaufnehmer (4) um einen Magnetfeldsensor handelt, welcher ein bügelförmiges Element (11) umfaßt, an dessen erstem Schenkel (12) eine den Faden (2) auf nehmende Umlenköse (13) sowie ein Permanentmagnet (15) befestigt sind, und an dessen zweitem Schenkel (14) ein mit der Auswerte- und Regeleinrichtung (9) verbundener Hallsensor (16) angeordnet ist.