DE3201762A1

DE3201762A1 - "verfahren und vorrichtung zur regelung der nahtform"

Info

Publication number: DE3201762A1
Application number: DE19823201762
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr-Ing Oec Holzmann; Manfred Prof Dr Sc Techn Kraus; Karl Prof Dr-Ing Pestel; Juergen Dr Sc Techn Waldmann
Original assignee: Kombinat Textima VEB
Current assignee: Altenburger Industrienaehmaschinen O-7400 Al GmbH
Priority date: 1981-04-06
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1982-10-28
Also published as: CS89282A1; FR2503201A1; GB2097153A; SU1390271A1; CS263453B1; DD160751A3; US4742789A; FR2503201B1; GB2097153B

Description

Verfahren und Vorrichtung 25ur Regelung der Nahtform

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gem'iß Oberbegriff des Anspruches 1 ·

Bekannt sind technische Lösungen, die ein automatisches Nähen möglich machen. Sie realisieren die Aufgabe, das zu fügende Nähgut entsprechend einer geforderten geometrischen Bahn unter die Nahtstelle zu führen. Es sind zwei Grundlösungen erkennbar:

- Das zu verbindende Ilähgut wird fest in einen Rahmen zwischen Spannplatten oder ähnlichen Elementen eingespannt, wobei das Spannelement unter der Nahtstelle nach dem Prinzip der numerischen Bahnsteuerung bewegt wird«

So wird in DE-OS 2629677 eine numerisch gesteuerte Nähmaschine beschrieben, die im Nähgut eine Naht entsprechend einer Nähschablone herstellt. Das Neue an dieser Lösung i3t, daß nur eine gezeichnete Schablone von einer optischen Abtasteinrichtung mit entsprechenden technischen Mitteln so zum Einsatz kommt, daß Digitalsignale zum Steuern der Schablone gewonnen werden. Andere Vorrichtungen (DiS-OS 2313222, DD-¹JITP 126881, US-PS 3986466, DE-OS 2826084 und US-PS 3613610) verwenden Lochstreifen oder andere informationstragende Aufzeichnungsträger. Im DE-OS 2557171 wird eine Vorrichtung beschrieben, die das Nähgut in eine Spannvorrichtung aufnimmt, die die vorgeheftete Nähgutkante in der eingespannten Lage fotoelektrisch abtastet und damit eine äquidistant verlaufende Ziernaht 3teuert.

- Das zu verbindende Nähgut wird ortsweise kontinuierlich oder diskontinuierlich geklemmt und mit Hilfe von Anschlagkanten und an geeigneter Stelle angreifenden Elementen zur Übertra-

gung von Bewegungsenergie unter der Nahtstelle geführt. Technische Lösungen für dieses Prinzip werden in DE-OS 2253990 und DE-OS 2522422 beschrieben.

PUr den Nähguttransport und für Überwachungsvorrichtungen sind eine Reihe von technischen Lösungen (DE-OS 2909664» DE-OS 2907669, DE-OS 2840048 und DE-OS 2437777) bekannt, die unabhängig von dem Grundprinzip je nach Eignung zum Einsatz kommen können.

Nachteilig ist, daß die bekannten Vorrichtungen, die das Nähgut fest einspannen und in Koordinationsbewegungen führen, zwar eine qualitativ einwandfreie Nahtform ermöglichen, aber einen hohen technischen Aufwand erfordern, so u. a. einen Tisch, der in x- und y-Koordinaten verschiebbar bewegt werden muß.

Von besonderem Nachteil ist der diskontinuierliche Nähvorgang, weil das Nähgut vor dem Nähen vor der Nahtstelle in den Nähgutträger eingespannt und nach dem Nähen ausgespannt werden muß. Das läßt sich nur verbessern, indem mehrere Nähgutträger sich im Umlauf befinden, wodurch der technische Aufwand noch größer wird. Die Steuerung der Bewegung des Nähgutträgers geschieht entv/eder in herkömmlicher Art mit Hilfe von Schablonen, die mechanisch, pneumatisch oder fotoelektrisch abgetastet werden, oder programmierbar mit Hilfe einer ONO-Steuerung, die den Bewegungsablauf der Antriebselemente des Nähgutträgers steuern.

Die Vorrichtungen, die das Nähgut ohne feste Einspannung unter der Nahtstelle mit verschiedenartigen Elementen führen, besitzen den Nachteil, daß zwischen den Antriebslementen zur Führung und der Nahtstelle auf Grund des elastischen Verhaltens des Nähgutes eine Abweichung von der geforderten Nahtform auftritt und die Naht qualitativ beeinträchtigt wird. Ein veite-

rer Nachteil besteht darin, daß diese Vorrichtungen meist ein bezüglich der Nahtform begrenztes Einsatzgebiet besitzen. Die Nähmaschine kann eine Abweichung von der gewünschten Nahtform nicht erkennen und damit nicht korrigieren.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Nähvorgang komplex zu automatisieren, für automatisches Nähen v/eitere Einsatzgebiete mit effektiven Mitteln zu erschließen und gleichzeitig die Qualitat der Naht zu verbessern.

Der volkswirtschaftliche Effekt besteht in der Einsparung von Arbeit3kräften in der Konfektionsindustrie.

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das die Erstellung eines Programmes für das automatische Nähen beliebiger Nahtformen durch ein selbstlernendes System ermöglicht, wobei im nachfolgenden Produktionsprozeß die gespeicherten Prograinmdaten zur Regelung der Nahtform dienen. Weiterhin ist die Nähmaschine mit einer Vorrichtung auszustatten, die einen gewünschten Nahtverlauf in Daten speichert, die entstehende Nahtform erkennt, diese mit der vorgegebenen gespeicherten Nahtform vergleicht und die Signale an eine Regelungseinrichtung liefert, um die geforderte Nahtform zu erzeugen.

Erfindungsgemäß beinhaltet das Verfahren die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bis 3 angegebenen Merkmale.

Ohne die bekannten Nahtbildungsorgane wesentlich zu verändern, ist nahe der Nahtstelle in einem geringen Abetand von der Stoff-Oberfläche ein Erkennungskopf so angebracht, daß es den Nahtbildungsvorgang nicht behindert.

Durch den Einsatz eines Systems, bestehend z. B. aus einer Lichtquelle als Sender, Glasfasersystemen ala optische Übertrager und Pestkörperbildsensoren beispielsweise auf Silizium- oder Galliumarsenidbasis als Empfänger, ist neben einer rationelleren Arbeitsweise eine Beeinflussung und damit eine Erhöhung der Genauigkeiten des Nähprozesses gegeben.

Im Erkennungskopf ist eine Bildaufnahmeeinheit enthalten, für die vorzugsweise CCD-Elemente in Matrix- oder Zeilenform als Festkörperbildsenaoren eingesetzt werden. Diese optoelektronischen Halbleiterbauelemente arbeiten als lichtelektrische Empfänger. Sie sind mit Ladungsspeichern verbunden und ermöglichen die Zerlegung eines optischen Bildes in Bildelemente.

Diese entstehenden Signale werden verstärkt und entsprechend den aufeinanderfolgenden Stichen taktweise 30 gespeichert, daß sie sofort mit bereits vorhandenen Signalen verglichen werden können, wobei die dabei ermittelten Differenzen zur Regelung der Nahtbahnen dienen.

Es kann auch ein Erkennungskopf mit Verwendung von Fototransistoren zum Einsatz kommen. Dabei sind in einem Körper, der in Richtung Nähgut eine ebene Fläche aufweist, in Matrizenform kleine Bohrungen angebracht. In diesen Bohrungen sind Lichtleitkabel angebracht, die die Lichtsignale an einen von der Nahtstelle entfernter liegenden Ort bringen, an dem die Fototransistoren in einer Fläche mit größerer Teilung angeordnet sind. Das der Nähgutoiberfläche zugekehrte Ende des Lichtleitkabels ist im Kopf am Ende einer zylindrischen Bohrung so angebracht, daß eine Richtwirkung des Lichtstrahles eintritt.

Die Lichtsender können prinzipiell ober- oder unterhalb des Nähgutes angebracht werden. Die oberhalb des Nähgutes angeordneten Lichtsender sind rechts und links von der Nadel so angebracht, daß sie parallel zur Stoffoberfläche Licht möglichst im infraroten oder ultravioletten Bereich ausstrahlen. Dieses Licht wird an der Naht bzw, der dazu parallel verlaufenden Kante eines Teiles des Nähgutes reflektiert und vom Erkennungskopf wahrgenommen. Eine andere Möglichkeit der Sichtbarmachung des Nähgutkante besteht darin, daß durch 3chräg einfallendes Licht die hochliegende Nähgutkante einen Schatten auf das darunterliegende Nähteil wirft, wodurch die zur Nähgutkante äquidistant verlaufende Naht in ihrer Lage erkannt wird.

Für ein breites Einsatzgebiet in der Konfektion textiler Stoffe kann der Lichtsender unterhalb des Nähgutes angebracht werden, wenn der textile Stoff lichtdurchlässig ist. In diesem Falle rufen Nähgutkanten und die dabei vorhandenen Mehrfachlagen von Nähgütern Lichtstärkeunterschiede hervor, die beispielsweise von einem CCD-Element erkannt werden.

PUr eine Reihe von Einsatzgebieten kann ein oberer Nähfaden verwendet werden, der beim Anstrahlen mit einem bestimmten Licht leuchtet, so daß er erkannt werden kann·

Die elektrischen Signale werden in bekannter Y/eise elektronisch verarbeitet. So ist es möglich, die Signale zu speichern und mit gespeicherten Signalen zu vergleichen. Die feststellbaren geometrischen Abweichungen und die zeitliche Änderung der Abweichungen werden entsprechend verarbeitet (z· B. mittels Mikrorechner) und bewirken über Verstärkerstufen die Ansteuerung von Elementen zum Transport des Nähgutes, wodurch eine Korrektur der momentanen Nahtform möglich wird.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, an einer Nähmaschine eine technologisch geforderte Nahtbahn in digitalen Signalen aufzunehmen und zur Regelung der entstehenden Nahtbahn zu verwenden sowie die aufgenommenen digitalen Signale an andere Nähmaschinen zu übermitteln und damit ebenfalls eine Regelung der entstehenden Nahtbahnen durchzuführen·

Zum Transportieren des Nähgutes können neben üblichen Transporteinrichtungen auch Klemmwalzenpaare verwendet werden, die von solchen Motoren angetrieben werden, die eine veränderliche Drehzahl gestatten und beim Führen des Nähgutes von Hand die dazu erforderliche Drehzahl durch Meßgrößenaufnehmer registrieren. Diese Forderungen können beispielsweise Schrittmotoren erfüllen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungabeispiel näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Ansicht der Nahtstelle Variante 1, Fig. 2: die Seitenansicht der Nahtstelle nach Fig. 1, Fig. 3: die Draufsicht der Nahtstelle nach Fig. 1, Fig. 4: die Draufsicht der Nahtstelle Variante 2,

Fig. 5J die Draufsicht der Nahtatelle gemäß Fig. 3

mit Transporteinrichtung und Nähgut und Fig. 6: Blocksehaltbild der Informationsverarbeitung.

Die Variante 1 bezieht 3ich auf eine Doppelsteppstichnähmaschine mit unveränderten Arbeitswerkzeugen.

In die Nadel 1 ist der Oberfaden 2 eingezogen. Der unveränderte Fuß 3 drückt die untere Stofflage 4 und die obere Stofflage 5 auf die Stichplatte 6. Aus dem Oberfaden 2 und dem Unterfaden 7 wird die Naht gebildet. Neben der an gleicher Stelle belassenen Fußhalterstange 13 befindet sich rechts der Lichtsender 8 und links der Lichtsender 9. Diese Lichtsender wirken so, daß sie je nach Lage der Stoffkante 14 der oberen Stofflage 5 recht3 oder links in Betrieb gesetzt werden. Liegt z. B. die Stoffdopplung wie in Fig. 1 links von der Nadel 1, so strahlt der rechte Lichtsender 8 Licht aus. Das wird an der Stoffkante 14 teilweise nach oben reflektiert, wodurch Lichtstrahlen auf die im Erkennungskopf 10 in den Bohrungen 11 angebrachten Lichtleitkabel 12 stirnseitig auftreffen. Um die Richtwirkung der ankommenden Lichtstrahlen zu verbessern, sind im Erkennungskopf 10 die Lichtleitkabel 12 so angebracht, daß ihre Stirnseiten am Ende einer Bohrung 11 mit kleinem Durchmesser und großer Länge befestigt sind. Gemäß Fig. 4 weist die Fußhalterstange 15 eine andere Lage auf und der Fuß 16 ist verändert. Dadurch ist ein Erkennungskopf 17 anwendbar, der näher am Ort der Nahtbildung befestigt ist. Am Einlauf des Nahtgutes ist ein weiterer Erkennungskopf 18 befestigt.

Werden lange, wenig von einer Geraden abweichende Nahtformen hergestellt, so wird in einem angemessenen Abstand ein 3. Erkennungskopf 19 angebracht.

Die Erkennungsköpfe 10, 17, 18, 19 werden zu Beginn der Naht 20a auf das Nähgut 20 bis auf einen geringen Abstand gesenkt und am Ende des Nähvorganges 20c automatisch gehoben. Für durchscheinendes Nähgut werden Lichtsender unterhalb der Stichplatte 6, die aus lichtdurchlässigem Material besteht, angeordnet. Es kann auch eine aelbstleuchtende Stichplatte 6 zum Einsatz kommen·

Beim automatischen Nähen (Fig. 5) wird das Nähgut 20 unter den Nähfuß 3 gelegt und bei 20a mit der Naht begonnen. Dabei ist die Nähmaschine auf den Betriebszustand "Aufnahme zum Programm" an der Schalteinrichtung 30 geschaltet. Das Nähgut 20 wird mit der Hand geführt und bis zum Punkt 20b genäht. Der Erkennungskopf 10 ermittelt je erfolgtem Stich den Nahtverlauf und liefert über die Nahterkennung 29, die einem Meßwandler entspricht, einen Meßwert in den Speicher 31· Der Erkennungskopf 10 entspricht einem Meßfühler. Mit der Nadelbewegung' läuft synchron die Vor-Schubbewegung des üblichen Nähguttransporteur3 21. Die Zahl der Stiche, die Größe des Normalantriebes 21 und die Positionierung der Nadel 1 werden über den Stichzähler 27, den Meßwertaufnehmer für den Normalantrieb 26 und den Meßwertaufnehraer für die Nadelstellung 28 ebenfalls dem Speicher 31 zugeführt. Über das von Hand geführte Nähgut 20 werden die Vorschubeinrichtung 22, die vorzugsweise ein Klemmwalzenpaar ist, und ein Inkreraentalmeßwertaufnehmer 23 angetrieben. Die so ermittelten Daten werden über den Meßwertaufnehmer für den Zusatzantrieb 25 ebenfalls dem Speicher 31 zugeführt. An der Stelle 20b verbleibt die Nadel 1 i-"ⁿ "ähgut 20, der Nähvorgang wird unterbrochen, der Normalantrieb wird außer Betrieb gesetzt und das Nähgut 20 von Hand um die Nadel 1 gedreht, wobei der Nähfuß 3 gehoben ist. Damit werden über den Vorschub 22 weitere Daten an den Speicher 31 abgegeben. Die Nähgutkante mit der fertigen Naht dreht sich hinter der Nadel 1 nach links und läßt Lichtsignale auf weitere Bohrungen 11 im Srkennungskopf 10 fallen. Während bis zum Nähen an dem Punkt 20b nur die 7. und 8. Reihe Licht wahrnahmen, erhalten am Ende der Nähgutdrehung im vorliegenden Beispiel auch die Bohrungen a 1 ... 8, b 2 ... 8, c2 ... 8 usw. Lichtsignale, Diese Änderung wird im Speicher 31 registriert. Mit Fortsetzen des Nähvorganges gibt es mit jedem Stich eine Veränderung bezüglich der Lichtsignalwahrnehmung, die ebenfalls gespeichert wird. Am Punkt 20c wiederholt sich der o. a. Vorgang. Nach dem Fertignähen des Nähgutes 20 wird die Maschine auf den Betriebszustand "Automatisches Nahen" geschaltet. Von einer bekannten Nähgutzuführvorrichtung wird der Startzustand 20a herbeigeführt. Die Nahtbildung beginnt. Der Erkennungskopf 10 erkennt die seitliche Abweichung als Istwert für den folgenden Soll- Ist-Vergleicher 33, wo vom Speicher 31 die Führungsgröße

Eingang findet. Die Abweichung sswischen Soll- und Ist-Wert wird im Nahtformregier 34 verstärkt und als Stellgröße zur Änderung der Drehzahl des Klemmwalzenpaare3 22, das beispielsweise von einem Schrittmotor 24 angetrieben wird, benutzt. Nach der registrierten Zahl von Stichen erfolgt das Drehen des Nähgutes durch den Zusatzantrieb 22. Dabei dreht sich der Schrittmotor solange, bis der Soll-Istwert-Vergleicher 33 eine minimale Abweichung der Regelgröße vom geforderten Sollwert realisiert. Der Nähvorgang wird fortgesetzt, bis das gespeicherte Programm IQ abgearbeitet worden ist,

Aufgabe der Bildaufnahmeeinheit im Erkennungskopf 10 ist es, in zeitlicher Folge die Signale umzusetzen. Dazu werden die Helligkeitsschwankungen auf ein Medium abgebildet, indem durch Lichteinfall zunächst ein Ladungsbild entsteht. Beim Abfragen einer solchen Ladungsdichteverteilung fließen über einen äußeren Kreis entsprechende Ströme, deren Zeitverlauf die Änderung der Nähparameter beinhaltet. Diese analogen Werte werden meßtechnisch erfaßt und durch ein System, bestehend aus dem Antrieb des Zu3atzantriebes 24, dem Schalter für Handführung 30, einem Analog-Digital-Wandler 35, einem Adapter 36, einem Mikrorechner 37 und peripheren Geräten 38, verarbeitet (Fig. 6). Zwischen diesen Systembestandteilen werden sowohl Informationsais auch Steuersignale übertragen. Sie dienen der Erfassung und Auswertung der Nähparameter, dem Sinnfälligkeitstest für die Meßwerte, der Bestimmung der Abweichung von den gespeicherten Werten, der Auswertung und Ausgabe der ausgewerteten Größen, der Steuerung des Nähprozesses über den Antrieb, beispielsweise von Schrittmotoren und, falla erforderlich, der Ausgabe von Informationen über den Nähprozeß auf dem Display.

Bezugszeichen

1 Nadel

2 Oberfaden

3 Nähfuß, normal

4 Stofflage, unten

5 Stofflage, oben

6 Stichplatte

7 Unterfaden

8 Lichtsender, rechts

9 Lichtsender, links

10 Erkennungskopf, normale Nahtstelle

11 Bohrung im Erkennungskopf

12 Lichtleitkabel

13 Fußhaltestange, normal

14 Stoffkante neben der Naht

15 Pußhaltestange, verändert

16 Nähfuß, verändert

17 Erkennungskopf, veränderte Nahtstelle

18 Erkennungskopf vor der Nahtstelle

19 Erkennungskopf hinter der Nahtstelle

20 Nähgut

20a Nähgut, Nahtbeginn

20b Nähgut, Knick in Nahtform

20c Nähgut, Ende der Naht

21 Normalantrieb der Nähgutführung

22 Zusatzantrieb der Nähgutführung

23 Inkrementalmeßwertaufnehmer

24 Antrieb des Zusatzantriebes, z. B. Schrittmotor

25 Meßwertaufnehmer für Zusatzantrieb

26 Meßwertaufnehmer für Normalantrieb

27 Nadelstichzähler

28 Nadelstellungsmeßwertaufnehmer

29 Nahterkennung, Nahtmeßdatenaufnähme

30 Meßdatenaufnahme für Handführung

31 Speicher der Nähdaten

32 MeßdatenaufnahiHe für automatisches Nähen

33 Soll-Ist-Vergleicher

34 Nahtformregler

35 Analog-Digital-Wandler

36 Adapter

37 Mikrorechner

38 Periphere Geräte

39 Information

40 Steuersignal

41 Start

42 Steuersignal für Stellgröße

ι - ^/3' Leerseite

Claims

Pa t ontanspruch

1. Verfahren zur Regel'Mg der Nahtform an nähmaschinen nach einen Programm des Nahtverlaufes, gekennzeichnet dadurch, daß die in einem manuell gesteuerten liahtbildungsvorgang entstehende N:?htform in ape.icher bare Daten umgewandelt wird, diese mit v/eiteren, den Nahtverlauf beschreibenden Daten gespeichert werden, die beim automatischen Nähen aufgenommenen Daten über die entstehende Naht mit den gespeicherten Daten verglichen werden und daß die Abweichung zwischen den gespeicherten und entstehenden Daten zur Steuerung der daa Nähgut transportierenden Einrichtungen dergestalt angewendet werden, daß der liahtbildungsvorgang ein sich selbst regelnder Vorgang ist.

Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die aufgenommenen digitalen Signale an eine oder mehrere Nähmaschinen übertragen werden und alle entstehenden Nahtbahnen regeln.

Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Stellgröße der Nähgutsteuerung ein unterschiedlicher Weg zwischen den daa N'ihßut transportierenden Einrichtungen angewendet wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß im Bereich der Nahtstelle ein "£rkennung3kopf (10) oder ein System von Srkennungskö'pfen (17; 18; 19) links und rechts der Nadel (1) Lichtsender (8; 9), die je nach Lage der Stoffkante (14) neben der Naht rechts oder linka oder abwechselnd senden und vorzugsweise Licht im infraroten oder ultravioletten Bereich ausstrahlen, oberhalb der Stichplatte (G) in einem vom Nähfuß gesteuerten Abstand zum Nahgut (20), welches über den Normalantrieb (21) bewegbar ist, weiterhin ein Zusatzantrieb (22) der Nähgutführung und ein informationsverarbeitendea System, das au3 einer Meßdatenaufnahme (30), einem Analog-Digital-Wandler (35), einem Adapter (36), Einern Mikrorechner (37) und peripheren Geräten (38) besteht, angeordnet 3ind.

5. Vorrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der ISrkennungekopf (10) als COD-ßlement in Zeilen- oder Matrixform oder als Fototransistor mit vorgeschalteten Lichtleitkabeln (12), die in Bohrungen (11) angeordnet sind, ausgebildet ist,

6. Vorrichtung nach Punkt 4 und 5» gekennzeichnet dadurch, daß unterhalb der Stichplatte (6) ein Lichtsender angeordnet iat und die Stichplatte (6) oder die Nähtischteile selbstleuchtend oder als Rasterfelder aus Lichtpunkten ausgebildet sind,

7. Vorrichtung nach Punkt 4 üis 6, gekennzeichnet dadurch, daß als Zusatzantrieb (22) der Rähgutführung vorzugsweise ein Schrittmotor (24) Mt einem Klemmwalzcmaar angeordnet und diesem ein Inkrementalmeßwertaufnehmer (23) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Punkt 4 b.ia 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßdatenaufnahme (30) -jus Ifcßwertaufnehmerr¹ f;jr den lior- :nalantrieb (26), den Zusatzantrieb (25) und die Kadelatcalung (28), weiterhin einem Msßwandler für die Wahterkennung (29) und einem Uadelstichzähler (27) aufgebaut ist.

9. Vorrichtung nach Punkt 4 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß zur Verarbeitung der vom Nndelstichzähler (27) und dem iiadelatellungaineßwertaufnehmer (28) beim Nähen mit Handführung aufgenommenen Daten ein Speicher (31) angeordnet ist.