DE3525028A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen und regeln der vorschubgroesse an einer naehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Für die Durchführung verschiedener Schalt- und Steue­ rungsvorgänge bei der Automatisierung bestimmter Nähar­ beiten wie z. B. beim endkantengenauen oder längengerech­ ten Zusammennähen zweier Werkstücklagen, ist es vorteil­ haft, die effektive Vorschubgröße des Werkstückes pro Vorschubschritt des Vorschubmittels oder eine evtl. Rela­ tivbewegung zwischen zwei Werkstücklagen genau zu ermit­ teln.

Durch die DE-PS 23 61 375 ist eine Nähmaschine zum lagen­ gleichen Vernähen zweier Werkstücklagen bekannt, bei der für jede Werkstücklage ein ihre Vorschubgröße abtasten­ des Meßrad vorgesehen ist, das Impulse für eine auf die Vorschubmittel einwirkende Steuerschaltung abgibt. Es hat sich gezeigt, daß zwischen den Werkstücklagen und den Meßrädern ein u. a. von der Stoffart des Werkstückes, der Richtung der Kett- und Schußfäden und der Größe der Vor­ schubgeschwindigkeit abhängiger Schlupf auftreten kann, der das Meßergebnis verfälscht. Daher ist dieses Meßver­ fahren insbesondere für längere Nahtstrecken ungenau.

Durch die bei der Bildung des Oberbegriffs des Anspruches 1 berücksichtigte DE-OS 32 16 993 ist ein Verfahren zum Messen der Vorschubgröße eines Werkstückes im Endab­ schnitt einer Naht bekannt, wobei die in einem Winkel zur in Arbeit befindlichen Kante verlaufende Folgekante des Werkstückes von einer Sensorvorrichtung abgetastet wird, die im wesentlichen zwei im Abstand hintereinander ange­ ordnete Sensoren aufweist. Die in dem Intervall zwischen dem Ansprechen der beiden Sensoren gebildete Summe von Impulsen eines mit der Hauptwelle der Nähmaschine ver­ bundenen Impulsgebers wird mit einer Anzahl von Impulsen verglichen, die durch einen Mikroprozessor in Abhängig­ keit vom Abstand zwischen den Abtaststellen der beiden Sensoren und der eingestellten Stichlänge des Stoffschie­ bers der Nähmaschine berechnet wird. Aus der ggf. vorhan­ denen Differenz der Impulssummen wird die Größe des Schlupfes zwischen Vorschubmittel und Werkstück ermit­ telt.

Da Beginn und Ende des Impulszählvorganges durch das Ab­ tasten einer Werkstückkante ausgelöst werden, ist es für die Erzielung großer Genauigkeit erforderlich, daß die Werkstückkanten glatt beschnitten und nicht ausgefranst sind. Da hierbei stets die im Winkel zu der in Arbeit be­ findlichen Kante verlaufende Folgekante des Werkstückes abgetastet wird, läßt sich dieses Meßverfahren ferner nur im Endabschnitt einer Naht durchführen, beispielsweise für die exakte Ansteuerung eines Nahteckpunktes.

Schließlich ist durch die DE-PS 13 02 988 eine Steuerung bekannt, bei der verschiedene Schaltmittel einer Nähma­ schine durch Abtasten reflektierender Markierungspunkte gesteuert werden, welche auf einer auf dem Werkstück auf­ liegenden Schablone oder auf dem Werkstück selbst ange­ bracht sind. Hierbei ist es zur Erzielung einer hohen werkstückbezogenen Schaltgenauigkeit erforderlich, daß die Markierungspunkte exakt denjenigen Stellen eines jeden Werkstückes zugeordnet sind, an denen bestimmte Schaltvorgänge ausgelöst werden sollen. Diese Voraus­ setzung wird zwar bei Verwendung von mit Markierungs­ punkten versehenen Schablonen erfüllt, wobei allerdings darauf zu achten ist, daß Schablone und Werkstück stets genau zueinander ausgerichtet sind; jedoch lohnt sich der Aufwand für die Herstellung solcher Schablonen nur bei einer großen Anzahl gleicher Werkstücke. Auch wenn die Markierungspunkte direkt auf jedem einzelnen Werkstück angebracht werden, wird man zur Sicherstellung der gefor­ derten Plazierungsgenauigkeit ebenfalls eine Schablone benutzen, so daß auch diese Art der Markierung nur bei einer großen Anzahl gleicher Werkstücke sinnvoll ist.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen der Vorschub­ größe von Werkstücken an einer Nähmaschine zu schaffen, das an beliebigen Stellen einer Naht hinreichend genau durchführbar und auch für einzelne Werkstücke mit unter­ schiedlicher Form und Größe geeignet ist.

Durch die Maßnahme, an beliebiger Stelle der Werkstück­ lage gelegene und dabei entweder ohnehin vorhandene oder aufzubringende werkstückgebundene Merkmale abzutasten, läßt sich zu beliebigen Zeiten der Nahtbildung eine vorschubsynchrone schlupffreie Meßwertbildung erzielen, die beliebig oft wiederholbar eine sehr präzise Bestim­ mung der tatsächlichen Vorschubgröße ermöglicht.

Beim Zusammennähen von zwei Werkstücklagen wird gemäß An­ spruch 2 bei jeder Werkstücklage die Vorschubgröße be­ stimmt. Dies ermöglicht es, bei der Verwendung von Nähma­ schinen mit Ober- und Untertransport eine eventuell vor­ handene Relativbewegung zwischen den beiden Werkstückla­ gen genau zu messen und ggf. exakt auszukorrigieren. Da die Vorschubmessung an beliebigen Stellen einer Naht er­ folgen kann, lassen sich ferner zum Beispiel bei inner­ halb der Naht an einer der beiden Werkstücklagen vorzu­ sehenden Mehrweiteabschnitten, beispielsweise im Hüftbe­ reich von Hosen, Anfang und Ende des Mehrweitabschnittes genau steuern. Darüber hinaus kann zugleich der Mehrwei­ tebetrag exakt gemessen und ggf. auskorrigiert werden.

Nach den Ansprüchen 3 und 4 lassen sich die abzutastenden Merkmale durch vor oder während des Nähens auf das Werk­ stück aufzubringende Markierungen bilden.

Gemäß Anspruch 5 können die abzutastenden Merkmale von einer einen Maßstab bildenden Vielzahl von Markierungen gebildet werden. Wenn diese Markierungen vor, während oder nach dem Zuschneiden bei verzerrungsfreier Lage des Werkstückes aufgebracht werden und die Markierungen dabei einen überall gleich großen gegenseitigen Abstand haben, kann beim Abtasten dieser Markierungen außer der effek­ tiven Vorschubgröße auch noch eine ggf. auftretende Dehnung oder Verzerrung des Werkstückes gemessen und bei der weiteren Bearbeitung berücksichtigt werden.

Dieser Vorteil wird auch bei dem Verfahren nach Anspruch 8 erreicht. Sofern das Auszacken keinen eigenen Arbeits­ gang erfordert, sondern gleichzeitig mit dem Zuschneiden oder während eines vorhergehenden Nähvorganges erfolgen kann, wird das Aufbringen gesonderter Markierungen einge­ spart.

Sofern die Werkstücklage nach dem Markieren bzw. nach dem Durchlauf durch die erste Abtaststelle während des wei­ teren Vorschubes eine Drehung um die Achse der Nadel er­ fährt, wird durch das Verfahren nach Anspruch 7 erreicht, daß der durch die zweite Abtaststelle hindurchlaufende Abschnitt der bogenförmigen Markierung stets genau eine dem gegenseitigen Abstand der Abtaststellen entsprechende Wegstrecke zurückgelegt hat. Auf diese Weise kann auch bei sich ändernder winkelförmiger Ausrichtlage eines Werkstückes noch eine exakte Vorschubbestimmung durchge­ führt werden.

Ein Verfahren zum Abtasten eines unpräparierten Werk­ stückes ist in Anspruch 8 angegeben. Bei den dabei abge­ tasteten Merkmalen handelt es sich beispielsweise um flächenhafte Abschnitte eines Farbmusters, wobei jedoch der Rapport, d. h., die Musterbreite in Vorschubrichtung größer als der gegenseitige Abstand der Abtaststellen der Sensorvorrichtung sein muß. Diese Einschränkung wird überwunden, wenn statt eines stetig wiederkehrenden Mu­ sters die aus der Lage und dem Abstand von Kett- und Schußfäden und ggf. einem Farbmuster bei einer ggf. einen Schattenwurf erzeugenden Beleuchtung gebildete Hellig­ keitsstruktur erfaßt wird, die bei genügend feiner Auf­ lösung ähnlich einem Fingerabdruck einmalig vorkommt und sich an keiner Stelle des Werkstückes wiederholt.

Bei der im Anspruch 9 angegebenen Vorrichtung erfüllt die schaltungsmäßig mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbundene Abtast- und Markierungsvorrichtung zugleich die Aufgabe der vorderen Abtaststelle, indem sie ebenso wie diese den Impulszählvorgang startet.

Damit die Markierungen nicht das Aussehen des fertigen Werkstückes beeinträchtigen, soll die Markiersubstanz entweder nur vorübergehend oder überhaupt nicht sichtbar sein. Zu diesem Zweck bieten sich optisch lesbare flüch­ tige oder fluoreszierende Farben, induktiv oder kapazitiv erkennbares Eisenpulver oder durch Temperatursensoren ab­ tastbare Wärme- oder Kältemarkierungen an.

Anspruch 10 gibt eine vorteilhafte Weiterbildung der Vor­ richtung an, durch die eine automatische Durchführung einer Vielzahl von auf die gesamte Nahtstrecke gleich­ mäßig verteilten Markierungsvorgängen ermöglicht wird.

Für die Abtastung von an den Werkstücklagen bereits vor­ handenen Merkmalen weist die Sensorvorrichtung gemäß Anspruch 11 für jede Werkstücklage zwei mit Abstand hin­ tereinander angeordnete Abtaststellen auf, bzw. werden zwei Sensoren verwendet.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 12 wird erreicht, daß für den Fall, daß sich zwischen den Abtaststellen stets mehrere abzutastende Merkmale, wie z. B. Randzacken, be­ finden, stets nur dasjenige Merkmal den Impulszählvorgang beendet, das zuvor den Impulszählvorgang gestartet hatte.

Die Vorrichtung nach Anspruch 13 ermöglicht eine analoge elektronische Meßwertbildung des Hell-Dunkel-Kontrastes des abgetasteten Werkstück-Oberflächenabschnittes und die anschließende Umwandlung der analogen Signalwerte in binäre Signalwerte, wodurch sich die an der vorderen Abtaststelle gewonnenen Signalwerte einfacher und genauer mit denen der hinteren Abtaststelle auf Koinzidenz ver­ gleichen lassen.

Die Maßnahmen nach Anspruch 14 ermöglichen auch dann eine hinreichend genaue Abtastung eines bestimmten Werkstück- Oberflächenabschnittes durch zwei mit Abstand hinterein­ ander angeordnete Zeilenkameras, wenn sich die abgetaste­ te Werkstücklage während der Vorschubbewegung seitlich bewegt hat.

Die Maßnahme nach Anspruch 15 ermöglicht die gleichzei­ tige Auswertung mehrerer Signalwertreihen, wodurch die Auswertungszeit für eine einzelne Aufnahme der hinteren Zeilenkamera erheblich verkürzt wird. Auf diese Weise läßt sich eine höhere Bildfolgefrequenz und durch die da­ durch bedingte vergrößerte Anzahl der einzelnen Meßwerte pro Flächeneinheit eine größere Meßgenauigkeit erzielen.

Die Erfindung ist anhand dreier in der Zeichnung darge­ steller Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Nähmaschine mit zwei Ab­ tast- und Markierungsvorrichtungen und Sensoren;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Stempels einer Abtast- und Markierungsvorrichtung;

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung des Antriebs und der Stichstellaggregate für die Vorschubwerkzeuge der Nähmaschine;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Signalverarbeitungsein­ richtung;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Nähmaschine mit dem zweiten Ausführungsbeispiel und einem Blockschaltbild der Signalverarbeitungseinrichtung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Werkstücklage mit Zacken­ rand und die Lage der Abtaststellen zweier Sen­ soren;

Fig. 7 eine Seitenansicht der Nähmaschine mit dem dritten Ausführungsbeispiel und einem Blockschaltbild der Signalverarbeitungseinrichtung;

Fig. 8 eine schematische Darstellung des CCD-Bildsensors einer vorderen und einer hinteren Zeilenkamera.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Teiles einer Nähma­ schine, die in bekannter Weise eine Grundplatte 1 und einen Kopf 2 aufweist. Im Kopf 2 der Nähmaschine ist die einen üblichen Drückerfuß 3 tragende Stoffdrückerstange 4 und auch die Nadelstange 5 aufgenommen, deren faden­ führende Nadel 8 mit einem nicht gezeigten Greifer zusam­ menarbeitet. Zum Vorschieben von zwei miteinander zu ver­ bindenen Werkstücklagen W 1 und W 2 weist die Nähmaschine einen oberen Stoffschieber 9 und einen unteren Stoff­ schieber 10 auf.

Der untere Stoffschieber 10 (Fig. 3) ist von einem unter­ halb der Grundplatte 1 angeordneten Träger 11 aufgenom­ men, dessen gabelförmig ausgebildetes Ende einen Exzenter 12 umgreift, der auf einer in der Grundplatte 1 gelager­ ten Welle 13 angeordnet ist und dem Stoffschieber 10 pro Stichbildevorgang eine Hubbewegung erteilt. Das noch freie Ende des Trägers 11 ist mit einem gabelförmig aus­ gebildeten Lenker 14 verbunden, der auf einer ebenfalls in der Grundplatte 1 gelagerten Welle 15 befestigt ist. Zum Antrieb der Welle 15 ist auf einer zur Welle 13 parallel gerichteten und mit ihr in Antriebsverbindung stehenden Welle 16 ein Exzenter 17 befestigt, dessen Ex­ zenterstange 18 an einem Zapfen 19 angelenkt ist. Auf dem Zapfen 19 ist ein Lenker 20 gelagert, der mit Hilfe eines Zapfens 21 mit einer auf der Welle 15 befestigten Kurbel 22 verbunden ist. Seitlich der Exzenterstange 18 ist auf dem Zapfen 19 ein Lenker 23 befestigt, der einen von einer Kurbel 24 getragenen Zapfen 25 umgreift. Die wirk­ same Länge des Lenkers 23 ist gleich der wirksamen Länge des Lenkers 20, so daß dann, wenn die beiden Zapfen 21 und 25 miteinander fluchten, die Welle 15 trotz sich bewegender Exzenterstange 18 in Ruhe verbleibt.

Zum Variieren der auf die Welle 15 wirksam werdenden Be­ bewegungen der Exzenterstange 18 ist die Kurbel 24 auf eine in der Grundplatte 1 gelagerte Stellwelle 26 aufge­ klemmt, die zusätzlich noch eine Stellkurbel 27 trägt. Die Stellkurbel 27 ist über ein Zwischenglied 28 und eine weitere Stellkurbel 29 mit einer in der Grundplatte 1 ge­ lagerten Zwischenwelle 30 verbunden, auf deren freies Ende eine Kurbel 31 aufgeklemmt ist. Diese ist über eine Kugelzugstange 32 mit einem Ende eines Schwinghebels 33 verbunden, der um eine gehäusefeste Achse 34 schwenkbar ist. Das noch freie Ende des Schwinghebels 33 weist einen kugelförmigen Ansatz 35 auf und ragt in eine Stellkurve 36 eines manuell drehbaren und feststellbaren Einstell­ rades 37, das auf einer gehäusefesten Achse 38 angeordnet ist. Die Stellkurve 36 im Einstellrad 37 verläuft zu des­ sen Achse 38 so spiralförmig, daß sich Stichlängen von beispielsweise 1 bis 6 mm am unteren Stoffschieber 10 einstellen lassen. Eine die Zwischenwelle 30 umgebende und einerends an der Grundplatte 1 befestigte Feder 39 hält den Ansatz 35 des Schwinghebels 33 in ständiger An­ lage an einer der Seitenwandungen der Stellkurve 36.

Die Stoffdrückerstange 4 (Fig. 1) ist an ihrem unteren Ende mit einem Quersteg 40 versehen, der einen Zapfen 41 trägt. Auf dem Zapfen 41 ist ein Lenker 42 gelagert, der mittels eines Gelenkzapfens 43 mit dem oberen Stoffschie­ ber 9 gelenkig verbunden ist. Dieser wird durch eine fe­ derbelastete Kugel 44 ständig nach abwärts gedrückt und erhält seine Hubbewegung von einem am Quersteg 40 schwenkbar gelagerten Hebel 45, dessen freies Ende eine von zwei seitlichen Lagerstegen des oberen Stoffschiebers 9 getragene Rolle 46 untergreift. Das andere Ende des Hebels 45 ist über ein Zwischenglied 47 mit einem Winkel­ hebel 48 verbunden, der auf einem gehäusefesten Zapfen 49 (Fig. 3) schwenkbar gelagert ist. Der Winkelhebel 48 ist an einer Exzenterstange 50 angelenkt, die einen im Kopf 2 auf einem Zapfen 51 drehbar gelagerten Exzenter 52 um­ greift. Dieser erhält seinen Antrieb von einer Kurbel 53, die auf einem Zapfen 54 drehbar gelagert ist, der seiner­ seits von der mit der oberen Hauptwelle 55 einstückig ausgebildeten Kurbel 55 a getragen ist. Da zum Anheben des oberen Stoffschiebers 9 schon eine vergleichsweise gerin­ ge Schwingbewegung des Winkelhebels 48 genügt, liegt der Anlenkungspunkt von Kurbel 53 und Exzenter 52 auf einer Verlängerung der oberen Hauptwelle 55 der Nähmaschine.

Zum Antrieb des oberen Stoffschiebers 9 greift an dem Zapfen 43 (Fig. 1) ein Zwischenlenker 56 an, der mittels eines Gelenkzapfens 57 mit einem Schwinghebel 58 verbun­ den ist, der seinerseits auf einer im Kopf 2 der Nähma­ schine gelagerten Schwingwelle 59 (Fig. 3) befestigt ist. Die Schwingwelle 59 erhält ihren Antrieb von einer auf ihr befestigten Kurbel 60, die über einen Lenker 61 mit einem Kurbelarm 62 einer oberen Schwingwelle 63 verbunden ist. Die obere Schwingwelle 63 wird mittelbar von einem auf der oberen Hauptwelle 55 angeordneten Exzenter 64 angetrieben, dessen Exzenterstange 65 einen Zapfen 66 um­ greift, der von zwei seitlichen Stegen eines Bügels 67 getragen ist. An dem Zapfen 66 greift ferner ein Lenker 68 an, der mit Hilfe eines Zapfens 69 an eine von der oberen Schwingwelle 63 getragene Kurbel 70 angelenkt ist. Der Bügel 67 ist mittels zweier zueinander fluchtend an­ geordneter Lagerstifte 71 an einem bügelförmigen Stell­ glied 72 schwenkbar gelagert, welches mit einem Achsstum­ mel 73 versehen und im Gehäuse der Nähmaschine schwenkbar gelagert ist. Wird das Stellglied 72 um seinen Achsstum­ mel 73 geschwenkt, so ändert sich die Relativlage zwi­ schen den Lagerstiften 71 und dem Zapfen 69 und somit auch die Größe der Schwingbewegung der Kurbel 70.

Zum Verschwenken des Stellgliedes 72 ist auf dessen Achs­ stummel 73 eine Kurbel 74 befestigt, die über einen Len­ ker 75 und einen Gelenkzapfen 76 am oberen Ende einer Verbindungsstange 77 angreift. Das untere Ende der Ver­ bindungsstange 77 ist an eine Stellkurbel 78 angelenkt, die ihrerseits auf der Stellwelle 26 festgeklemmt ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß bei Verstellen des Einstellrades 37 die Vorschubeinstellung des unteren Stoffschiebers 10 synchron mit der Vorschubeinstellung des oberen Stoffschiebers 9 verändert werden kann. Hier­ bei bilden die Bauelemente 20 bis 26 ein Stichstellaggre­ gat 79 und die Bauelemente 67 bis 73 ein Stichstellaggre­ gat 80.

Um die Vorschubschrittgröße des oberen Stoffschiebers 9 zur Erzielung gleicher Vorschubgrößen der beiden Werk­ stücklagen W 1 und W 2 relativ zur Vorschubschrittgröße des unteren Stoffschiebers 10 verändern zu können, ist eine Stellvorrichtung 81 vorgesehen, die einen Schrittmotor 82 sowie eine auf dessen Antriebswelle 83 angeordnete Steuerscheibe 84 umfaßt. In die Steuerscheibe 84 ist eine kurvenförmig verlaufende Nut 85 eingearbeitet, in die ein Stift 86 eingreift. Dieser ist von einem Schwinghebel 87 aufgenommen, der um eine gehäusefeste Achse 88 schwenkbar ist und an seinem oberen Ende mit einem Zwischenglied 89 gelenkig verbunden ist. Das noch freie Ende des Zwischen­ gliedes 89 greift an dem die Verbindungsstange 77 mit dem Lenker 75 verbindenden Zapfen 76 an und bietet somit die Möglichkeit, bei eingerastetem Einstellrad 37 die Winkel­ lage der beiden ein Knickgelenk bildenden Lenker 74 und 75 zur Veränderung der Vorschubschrittgröße des oberen Stoffschiebers 9 zu verändern.

Die Welle 16 trägt eine mit einer Vielzahl von Strich­ marken 90 versehene Impulsscheibe 91, die mit einem Impulsgeber 92 zusammenwirkt. Die Strichmarken 90 sind nur auf einem Teil der Impulsscheibe 91 vorhanden, näm­ lich auf dem Teil, der während der Transportphase der Stoffschieber 9, 10 vom Impulsgeber 92 abgetastet wird. Auf diese Weise gibt dieser nur während der Transport­ phase der Nähmaschine Impulse ab. Die Impulsscheibe 91 enthält ferner eine Strichmarke 93, die einen geringeren radialen Abstand zur Drehachse der Impulsscheibe 91 hat und deswegen den Impulsgeber 92 nicht beeinflußt. Die Strichmarke 93 wirkt mit einem Impulsgeber 94 zusammen. Die Strichmarke 93 liegt auf dem Teil der Impulsscheibe 91, der während der Nichttransportphase der Stoffschieber 9, 10 durch den Impulsgeber 94 hindurchläuft.

An einem am Kopf 2 angeordneten Träger 95 ist ein Elek­ tromagnet 96 befestigt, dessen Zugstange 97 durch eine nicht dargestellte Feder in der in Fig. 1 dargestellten angehobenen Stellung gehalten wird. Auf das Ende der Zug­ stange 97 ist ein Führungsrohr 98 aufgeschraubt, in dem ein Kolben 99 (siehe Fig. 2) verschiebbar aufgenommen ist. Der Kolben 99 ist einerseits durch einen ringförmi­ gen Anschlag 100 und andererseits durch einen Einsatz 101 axial gesichert und wird durch eine Druckfeder 102 in Anlage am Einsatz 101 gehalten. Im Kolben 99 ist ein röhrchenförmiger Stempel 103 befestigt, dessen Innenraum mit Dochtmaterial 104 ausgefüllt ist. Auf das obere Ende des Stempels 103 ist ein dünner Schlauch 105 aufgesteckt, der mit dem gleichen Dochtmaterial 104 ausgefüllt ist.

Der Schlauch 105 ist durch eine im Führungsrohr 98 ent­ haltene nicht dargestellte Bohrung hindurchgeführt und mit einem 2/2-Wegeventil 106 verbunden. Das Wegeventil 106 wird durch Federkraft in der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung gehalten und ist durch einen eingebauten Schaltmagnet 107 in die Durchflußstellung schaltbar. Das Wegeventil 106 ist ferner mit der Austrittsöffnung eines auf dem Träger 95 befestigten Behälters 108 verbunden. In den Behälter 108 ist dunkelfarbige flüchtige Tinte einge­ füllt, die nach dem Aufbringen auf einer Werkstücklage nur vorübergehend sichtbar ist.

Der Elektromagnet 96 und der Schaltmagnet 107 des Wege­ ventils 106 sind über entsprechende nicht dargestellte Verstärker und zwei Leitungen 110, 111 (Fig. 4) mit je einem Ausgang einer einen Mikroprozessor aufweisenden Signalverarbeitungseinrichtung 112 verbunden. Die Bauele­ mente 96 bis 108 bilden eine kombinierte Abtast-und Mar­ kierungsvorrichtung 109.

Unterhalb der Grundplatte 1 ist eine zweite kombinierte Abtast- und Markierungsvorrichtung angeordnet, die mit 113 bezeichnet ist. Die Abtast- und Markierungsvorrich­ tung 113 ist aus den gleichen Bauelementen aufgebaut wie die Abtast- und Markierungsvorrichtung 109. Sie weist da­ her einen Elektromagnet 114 auf, der auf einem Träger 115 befestigt ist. Die Zugstange 116 des Elektromagneten 114 wird durch eine nicht dargestellte Feder in der in Fig. 1 dargestellten abgesenkten Stellung gehalten. Auf das Ende der Zugstange 116 ist ein in einer Bohrung 117 in der Grundplatte 1 hineinragendes Führungsrohr 118 aufge­ schraubt, das einen verschiebbaren federbelasteten röhr­ chenförmigen Stempel 119 trägt. Auf das untere Ende des Stempels 119 ist ein dünner Schlauch 120 aufgesteckt. Der Schlauch 120 ist aus dem Führungsrohr 118 herausgeführt und mit einem 2/2-Wegeventil 121 verbunden. Das Wegeven­ til 121 wird durch Federkraft in der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung gehalten und ist durch einen eingebauten Schaltmagnet 122 in die Durchflußstellung schaltbar. Vom Wegeventil 121 aus führt ein dünner Schlauch 123 in einen unterhalb des Wegeventils 121 auf dem Träger 115 befe­ stigten Behälter 124. Der Stempel 119 und die beiden Schläuche 120, 123 sind mit nicht dargestelltem Dochtma­ terial ausgefüllt. Der Behälter 124 ist wie der Behälter 108 mit dunkelfarbiger flüchtiger Tinte gefüllt.

Der Elektromagnet 114 und der Schaltmagnet 122 des Wege­ ventils 121 sind über entsprechende nicht dargestellte Verstärker und zwei Leitungen 125, 126 mit je einem Aus­ gang der Signalverarbeitungseinrichtung 112 verbunden.

Auf den beiden Trägern 95, 115 ist je ein Sensor 127, 128 befestigt, wobei der untere Sensor 128 unterhalb einer Bohrung 129 der in der Grundplatte 1 eingesetzten Stich­ platte 130 angeordnet ist. Die Sensoren 127, 128 bestehen aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger und dienen zum Abtasten zweier Werkstücklagen W 1, W 2, die durch ein auf der Grundplatte 1 angeordnetes Zwischen­ blech 131 voneinander getrennt sind. Die Sensoren 127, 128 sind über Leitungen 132, 133 mit je einem Eingang der Signalverarbeitungseinrichtung 112 verbunden. Zwischen der Berührungsstelle der Stempel 103, 119 auf den Werk­ stücklagen W 1, W 2 einerseits und der Abtaststelle der Sensoren 127, 128 andererseits besteht in Vorschubrich­ tung V ein gegenseitiger Abstand A 1.

Die Signalverarbeitungseinrichtung 112 verfügt über ein mit einer Tastatur versehenes Dateneingabegerät 134 (Fig. 4) und ist über Eingangsleitungen 135, 136 mit den beiden Impulsgebern 92, 94 und über eine Ausgangsleitung 137 und eine nicht dargestellte Steuerschaltung mit dem Schritt­ motor 82 der Stellvorrichtung 81 verbunden.

Ausführungsbeispiel 2

Der Aufbau der Nähmaschine ist identisch mit demjenigen für das erste Ausführungsbeispiel. Es wird hierbei jedoch nur der Impulsgeber 92 benötigt.

An einem am Kopf 2 angeordneten Träger 140 sind zwei Sen­ soran 141, 142 befestigt, die jeweils aus einem Lichtsen­ der und einem Lichtempfänger bestehen. Die Lichtsender enthalten ein nicht dargestelltes Linsensystem und eine Schlitzmaske, wodurch die ausgesandten Lichtstrahlen an der Auftreffstelle, d. h. auf der oberen Werkstücklage W 3 oder dem Zwischenblech 131 einen linienförmigen Lichtbalken 143 bzw. 144 erzeugen (Fig. 6). Die Sensoren 141, 142 bzw. deren Schlitzmasken sind so ausgerichtet, daß die Längsachse der Lichtbalken 143, 144 parallel zu den Kanten K der Zacken Z der oberen Werkstücklage W 3 verlaufen. Die Oberfläche des Zwischenbleches 131 ist poliert, wodurch die von den Lichtsendern ausgesandten Lichtstrahlen beim Auftreffen auf das Zwischenblech 131 zu den jeweiligen Lichtempfängern reflektiert werden. Die auf dem Zwischenblech 131 erzeugten Lichtbalken 143, 144 haben einen gegenseitigen Abstand A 2. Zur Anpassung an unterschiedliche Nahtabstände N sind die Sensoren 141, 142 quer zur Vorschubrichtung V verstellbar.

Der vordere Sensor 141 ist über eine Leitung 145 mit dem Setzeingang eines flankengesteuerten Flipflops 146 ver­ bunden. Der hintere Sensor 142 ist über eine Leitung 147 mit einem Vorwahlzähler 148 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 149 an den Rücksetzeingang des Flip­ flops 146 angeschlossen ist. Der Ausgang des Flipflops 146 ist über eine Leitung 150 mit einem Eingang eines UND-Tores 151 verbunden. Die vom Impulsgeber 92 erzeugten Impulse werden über eine Leitung 152 einem Impulsformer 153 und von diesem über eine Leitung 154 einem zweiten Eingang des UND-Tores 151 zugeführt. Der Ausgang des UND-Tores 151 ist über eine Leitung 155 mit einem Regi­ ster 156 verbunden, welches zusammen mit einem Mikropro­ zessor 157 ein Bestandteil einer Signalverarbeitungsein­ richtung 158 ist.

Auf einem unterhalb der Grundplatte 1 befestigten Träger 159 sind zwei Sensoren 160, 161 angeordnet, die in glei­ cher Weise wie die Sensoren 141, 142 aufgebaut und ange­ ordnet sind und wie diese funktionieren. Für den Durch­ tritt der Lichtstrahlen des Sensors 160 durch die Grund­ platte 1 ist in dieser eine Bohrung 162 enthalten. Die Lichtstrahlen des Sensors 161 treten durch die Bohrung 129 der Stichplatte 130 hindurch.

Der vordere Sensor 160 ist über eine Leitung 163 mit dem Setzeingang eines flankengesteuerten Flipflops 164 ver­ bunden. Der hintere Sensor 161 ist über eine Leitung 165 mit einem Vorwahlzähler 166 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 167 an den Rücksetzeingang des Flip­ flops 164 angeschlossen ist. Der Ausgang des Flipflops 164 ist über eine Leitung 168 mit einem Eingang eines UND-Tores 169 verbunden. Einem zweiten Eingang des UND- Tores 169 werden über eine Leitung 170 die vom Impuls­ geber 92 erzeugten und im Impulsformer 153 umgeformten Impulse zugeleitet. Der Ausgang des UND-Tores 169 ist über eine Leitung 171 mit einem Register 172 verbunden, welches ein Bestandteil der Signalverarbeitungseinrich­ tung 158 ist. Ein Ausgang der Signalverarbeitungseinrich­ tung 158 ist über eine Leitung 173 mit der Stellvorrich­ tung 81 verbunden.

Ausführungsbeispiel 3

Der Aufbau der Nähmaschine ist identisch mit demjenigen für das erste Ausführungsbeispiel. Es wird hierbei jedoch nur der Impulsgeber 92 benötigt.

An einem am Kopf 2 angeordneten Träger 180 sind als Sen­ sorvorrichtung für die obere Werkstücklage W 5 zwei mit je einem CCD-Bildsensor (charge-coupled devices) 181 bzw. 182 (Fig. 8) ausgerüstete Zeilenkameras 183, 184 sowie zwei Lichtquellen 185, 186 befestigt. Die CCD-Bildsen­ soren 181, 182 weisen eine Vielzahl von zeilenförmig aneinandergereihten quadratischen Fotoelementen 187 auf, die jeweils eine Kantenlänge von 13 µm haben und mit zwei parallel angeordneten Analog-Schieberegistern 188 verbun­ den sind.

Der CCD-Bildsensor 181 der vorderen Zeilenkamera 183 ent­ hält 1024 Fotoelemente 187 und hat damit eine Zeilenlänge von ca. 13, 3 mm, die in Fig. 8 mit B bezeichnet ist. Der CCD-Bildsensor 182 der hinteren Zeilenkamera 184 enthält 1728 Fotoelemente 187 und hat damit eine Zeilenlänge von ca. 22.5 mm, die in Fig. 8 mit C bezeichnet ist. Die Zei­ lenkamera 183 und die Lichtquelle 185 bilden gemeinsam auf dem oberen Werkstück W 5 bzw. einem Zwischenblech 189 eine quer zur Vorschubrichtung V verlaufende vordere Ab­ taststelle 190 von der Breite B, während die Zeilenkamera 184 und die Lichtquelle 186 eine hintere Abtaststelle 191 von der Breite C bilden, die parallel zur vorderen ver­ läuft. Die beiden Abtaststellen 190,191 haben einen ge­ genseitigen Abstand A 3.

Jede Zeilenkamera 183, 184 ist über je eine Leitung 192 mit einem Vergleicher 193 bzw. 194 verbunden, der die analogen Videosignale der jeweiligen Zeilenkamera 183 bzw. 184 in binäre Videosignale umwandelt. Die Verglei­ cher 193, 194 sind über je eine Leitung 195 mit je einem Schieberegister 196 bzw. 197 und diese über je eine Lei­ tung 198 mit einem Mikroprozessor 199 verbunden.

Auf einem unterhalb der Grundplatte 1 befestigten Träger 200 sind zwei Zeilenkameras 201, 202 angeordnet, die wie die Zeilenkameras 183, 184 aufgebaut sind, d. h., der CCD-Bildsensor der vorderen Zeilenkamera 201 hat die Zeilenlänge B, während der CCD-Bildsensor der hinteren Zeilenkamera 202 die Zeilenlänge C aufweist. Die Zeilen­ kameras 201, 202 sind mit je einem Ende eines aus einer Mehrzahl von Lichtleitfasern bestehenden Lichtleiters 203 verbunden. Es ist ferner eine Lichtquelle 204 vorgesehen, an die je ein Ende zweier aus einer Mehrzahl von Licht­ leitfasern bestehenden Lichtleiter 205, 206 angeschlos­ sen ist. Die Lichtleiter 203, 205, 206 sind auf nicht näher erläuterte Art in Durchgangsbohrungen der Grund­ platte 1 und der Stichplatte 130 befestigt. Die Zeilen­ kamera 201 und ihr Lichtleiter 203 bilden mit der Licht­ quelle 204 und dem Lichtleiter 205 eine vordere Abtast­ stelle 207 von der Breite B. In gleicher Weise bilden die Zeilenkamera 202 und ihr Lichtleiter 203 mit der Licht­ quelle 204 und dem Lichtleiter 206 eine hintere Abtast­ stelle 208 von der Breite C. Die beiden Abtaststellen 207, 208 haben den gleichen gegenseitigen Abstand A 3 wie die Abtaststellen 190, 191.

Jede Zeilenkamera 201, 202 ist über je eine Leitung 209 mit einem Vergleicher 210 bzw. 211 verbunden, der die analogen Videosignale der jeweiligen Zeilenkamera 201 bzw. 202 in binäre Videosignale umwandelt. Die Verglei­ cher 210, 211 sind über je eine Leitung 212 mit je einem Schieberegister 213 bzw. 214 und diese über je eine Lei­ tung 215 mit dem Mikroprozessor 199 verbunden.

Ein Eingang des Mikroprozessors 199 ist über eine Leitung 216 mit dem Impulsgeber 92 verbunden. Vier Ausgänge des Mikroprozessors 199 sind über je eine Leitung 217, 218, 219, 220 mit den Zeilenkameras 183, 184, 201, 202 ver­ bunden. Ein weiterer Ausgang des Mikroprozessors 199 steht über eine Leitung 221 mit der Stellvorrichtung 81 in Verbindung.

Die Vergleicher 193, 194, 210, 211, die Schieberegister 196, 197, 213, 214 und der Mikroprozessor 199 bilden eine Signalverarbeitungseinrichtung 222.

Funktionsweise Ausführungsbeispiel 1

Zu Beginn eines Nähvorganges steht die Steuerscheibe 84 der Stellvorrichtung 81 in mittlerer Stellung, d. h., die beiden Enden der Nut 85 sind gleich weit vom Stift 86 entfernt. Dies hat zur Folge, daß das Stichstellaggregat 80 auf die gleiche Vorschubgröße eingestellt ist wie das Stichstellaggregat 79 und daß demzufolge die beiden Stoffschieber 9, 10 genau gleich große Vorschubschritte ausführen.

Bei jeder vollen Umdrehung der Impulsscheibe 91, d. h. bei jedem Stichbildevorgang erzeugt der Impulsgeber 94 beim Durchgang der Strichmarke 93 einen Impuls, der an die Signalverarbeitungseinrichtung 112 weitergeleitet wird. Diese ist in Abhängigkeit von der am Einstellrad 37 eingestellten Stichlänge so programmiert, daß bei einer aus mehreren Vorschubschritten zusammengesetzten Vor­ schubstrecke, die dem Abstand A 1 entspricht, nur einmal Ausgangssignale für die Abtast- und Markierungsvorrich­ tungen 109, 113 während einer Nichttransportphase der Stoffschieber 9, 10 ausgelöst werden. Das heißt, daß bei einem Abstand A 1 von 20 mm und einer Stichlänge von 3 mm nach frühestens 7 Stichbildevorgängen und einer dement­ sprechenden Vorschubstrecke von 7 × 3 = 21 mm Ausgangs­ signale für die Abtast- und Markierungsvorrichtungen 109, 113 erzeugt werden. Die Ausgangssignale bewirken, daß die Elektromagnete 96, 114 gleichzeitig erregt und die Stem­ pel 103, 119 gegen die entsprechende Werkstücklage W 1, W 2 gedrückt werden. Dabei wird das im Bereich der Stempel­ öffnung befindliche, mit der flüchtigen Tinte benetzte Dochtmaterial 104 mit den Werkstücklagen W 1, W 2 in Be­ rührung gebracht und auf ihnen je eine dunkelfarbige und nur für eine begrenzte Zeit sichtbare Markierung erzeugt.

Damit die Markierungen für das nachfolgende optische Ab­ tasten mit der Oberfläche der Werkstücklagen W 1, W 2 einen ausreichenden Dunkel-Hell-Kontrast bilden, kann dunkel­ farbige Tinte nur bei hellfarbigen und möglichst unge­ musterten Werkstücken verwendet werden. Sollen auch dunkle oder gemusterte Werkstücke verarbeitet werden, so ist es vorteilhafter, eine fluoreszierende Tinte zu be­ nutzen, die aus dieser erzeugten Markierungen zum Zweck der Abtastung mit ultraviolettem Licht zu bestrahlen und Sensoren zu verwenden, die nur für ultraviolettes Licht empfindlich sind.

Mit dem Einschalten der Elektromagnete 96, 114 werden die Wegeventile 106, 121 kurzzeitig in Durchflußstellung ge­ schaltet, wodurch eine Verbindung zwischen dem Docht­ material 104 und dem Tintenvorrat in den Behältern 108, 124 hergestellt und die beim Markieren abgegebene Tinten­ menge wieder ergänzt wird. Durch Verändern der Einschalt­ dauer der Schaltmagnete 107, 122 läßt sich der Sätti­ gungsgrad des Dochtmaterials 104 steuern.

Gleichzeitig mit der Erzeugung der Ausgangssignale für die Abtast- und Markierungsvorrichtungen 109, 113 wird ein Zählvorgang für die vom Impulsgeber 92 erzeugten Im­ pulse gestartet. Auf diese Weise führen die Abtast- und Markierungsvorrichtungen 109, 113 in Verbindung mit der Signalverarbeitungseinrichtung 112 außer dem Markieren auch die Funktion aus, für die anderenfalls gesonderte Abtastvorrichtungen benötigt würden. Da die Abtast- und Markierungsvorrichtungen 109, 113 in der Nichttransport­ phase der Stoffschieber 9, 10 betätigt werden, der Im­ pulsgeber 92 aber nur während der Transportphase Zählim­ pulse erzeugt, beginnt der Impulszählvorgang stets erst dann, wenn die Markiervorgänge abgeschlossen sind. Da­ durch wird vermieden, daß ein durch unterschiedliche Drehzahlen der Nähmaschine hervorgerufener unterschiedli­ cher Zeitversatz zwischen dem Markieren und dem Beginn der Impulszählung auftreten kann.

Der Impulszählvorgang erfolgt parallel in zwei Registern der Signalverarbeitungseinrichtung 112. Sofern nun beide Sensoren 127, 128 gleichzeitig die beiden zuvor erzeugten Markierungen erkennen, beenden sie ebenfalls gleichzeitig den Impulszählvorgang in den beiden Registern. Da hierbei in beiden Registern eine gleich große Impulssumme enthal­ ten ist, ergibt ein anschließend von der Signalverarbei­ tungseinrichtung 112 durchgeführter Vergleich der Im­ pulssummen, daß die beiden Werkstücklagen W 1, W 2 eine gleich große Transportstrecke zurückgelegt haben. In diesem Fall werden dem Schrittmotor 82 keine Steuerbe­ fehle zugeführt, so daß die Einstellung der Stellvorrich­ tung 81 unverändert bleibt.

Aufgrund verschiedener Einflußfaktoren wie z. B. unter­ schiedliche Stoffart von oberer und unterer Werkstücklage W 1, W 2 unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit, un­ terschiedlicher Materialstärke oder unterschiedlichem Richtungsverlauf der Kett- und Schußfäden, können die beiden Werkstücklagen W 1, W 2 ein unterschiedliches Trans­ portverhalten haben, so daß trotz gleich großer Vorschub­ schritte der Stoffschieber 9, 10 die beiden Werkstückla­ gen W 1, W 2 unterschiedlich schnell transportiert werden, wodurch sich zwischen ihnen ein Transportversatz ergibt. In diesem Fall werden die Sensoren 127, 128 zu unter­ schiedlichen Zeiten die Markierungen erkennen. Dement­ sprechend wird auch der Impulszählvorgang in den beiden Registern zu unterschiedlichen Zeiten beendet, so daß das vom später beaufschlagten Sensor 127 oder 128 gesteuerte Register eine entsprechend größere Impulssumme enthält als das andere Register. Die Differenz der Impulssummen ist ein Maß für den Transportversatz der beiden Werk­ stücklagen W 1, W 2 in Bezug auf eine Transportstrecke, die dem Abstand A 1 entspricht.

Die Signalverarbeitungseinrichtung 112 berechnet nun aus der Differenz der Impulssummen und dem über das Eingabe­ gerät 134 eingespeicherten Wert der Vorschubgröße der Stoffschieber 9, 10 bzw. dem Einstellwert des Einstell­ rades 37 den für den Ausgleich des Transportversatzes be­ nötigten Korrekturwert für die Vorschubschrittgröße des oberen Stoffschiebers 9. Aufgrund der hohen Operations­ geschwindigkeit der Signalverarbeitungseinrichtung 112 wird praktisch unmittelbar nach Ermittlung der Differenz der Impulssummen dem Schrittmotor 82 ein dem Korrektur­ wert entsprechender Stellbefehl zugeleitet, worauf der Schrittmotor 82 die Stellvorrichtung 81 in entsprechender Weise einstellt und dadurch die Vorschubschrittgröße des oberen Stoffschiebers 9 gegenüber der unverändert belas­ senen Einstellung des unteren Stoffschiebers 10 vergrös­ sert oder verkleinert.

Da nach jeweils 7 Stichbildevorgängen stets ein neuer Markierungsvorgang an beiden Werkstücklagen W 1, W 2 durch­ geführt wird und das optische Abtasten der werkstückge­ bundenen Markierungen eine vorschubsynchrone schlupffreie Meßwertbildung gewährleistet, erfolgt während des gesam­ ten Nähvorganges eine ständige Überprüfung der effektiven Vorschubgröße der Werkstücklagen W 1, W 2 und ggf. eine entsprechend häufige Korrektur der Vorschubschrittgröße des oberen Stoffschiebers 9, so daß auch bei sich ändern­ den Einflußfaktoren ein praktisch versatzfreier Transport beider Werkstücklagen W 1, W 2 erzielt wird.

Die Korrekturgenauigkeit läßt sich beispielsweise durch eine Verkürzung des Abstandes A 1 verbessern, da auf diese Weise die Markierungsvorrichtungen 109, 113 nach einer geringeren Anzahl von Stichbildevorgängen betätigt und somit bei gleicher Werkstücklänge eine größere Anzahl von Markierungs-, Abtast- und Korrekturvorgängen durchgeführt werden können. Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung der Korrekturgenauigkeit besteht darin, daß auf einer dem Abstand A 1 entsprechenden Vorschubstrecke pro Werkstück­ lage W 1 bzw. W 2 zwei Markierungen erzeugt werden. In die­ sem Fall müssen dann aber statt zwei nunmehr vier Regi­ ster zur Zählung der Impulse benutzt werden, die teil­ weise gleichzeitig jedoch mit unterschiedlichen Start- und Stopzeiten betrieben und abwechselnd ausgewertet wer­ den.

Die vorschubsynchrone und schlupffreie Meßwertbildung ermöglicht ferner zu jedem Zeitpunkt eines Nähvorganges eine exakte Bestimmung der von den Werkstücklagen W 1, W 2 bis dahin zurückgelegten Wegstrecke. Zu diesem Zweck wird ein zusätzlicher bekannter und daher nicht dargestellter optischer Sensor benötigt, dessen Abtastpunkt seitlich neben dem Stichloch der Stichplatte 130 liegt und der auf die quer oder schräg zur Vorschubrichtung V verlaufende Anfangskante der Werkstücklagen W 1, W 2 anspricht. Mit Hilfe dieses Sensors wird zu Beginn eines Nähvorganges ein weiteres Register der Signalverarbeitungseinrichtung 112 dahingehend beeinflußt, sämtliche während des Näh­ vorganges vom Impulsgeber 92 erzeugten Impulse zu sum­ mieren. Diese Impulssumme wird in der Signalverarbei­ tungseinrichtung 112 mit einem Vorschubfaktor, dessen Größe von der am Einstellrad 37 eingestellten Stichlänge abhängt, und einem Korrekturfaktor multipliziert, der den üblicherweise auftretenden Schlupf zwischen den Stoff­ schiebern 9, 10 und den Werkstücklagen W 1, W 2 berücksich­ tigt. Das Ergebnis der Multiplikation bildet nun den Wert der von den Werkstücklagen W 1, W 2 bis zu diesem Zeitpunkt zurückgelegten Wegstrecke. Dieser Wert kann beispiels­ weise zur manuellen Nahtlängensteuerung in einem Display angezeigt werden. Mit Hilfe der exakten Wegstreckenmes­ sung können aber auch in Verbindung mit einem Vorwahl­ zähler nach vorbestimmten Wegstrecken Schaltvorgänge an der Nähmaschine ausgelöst werden.

Der den Schlupf zwischen den Stoffschiebern 9, 10 und den Werkstücklagen W 1, W 2 berücksichtigende Korrekturfaktor wird folgendermaßen ermittelt: Die Signalverarbeitungs­ einrichtung 112 berechnet aus dem Abstand A 1, der Anzahl der auf der Impulsscheibe 91 angeordneten Strichmarken 90 und der am Einstellrad 37 eingestellten Stichlänge die Anzahl von Impulsen, die sich bei einem schlupffreien Transport der Werkstücklagen W 1, W 2 ergeben würde. Diese Impulszahl wird nun mit der wegen des Schlupfes größeren Impulssumme verglichen, die zwischen dem Anbringen einer Markierung auf der unteren Werkstücklage W 2 und deren Erkennen durch den Sensor 128 gebildet wird. Das Verhält­ nis zwischen der errechneten theoretischen Impulszahl und der registrierten Impulssumme bildet sodann den Korrek­ turfaktor für die vorgenannte Berechnung der von den Werkstücklagen W 1, W 2 effektiv zurückgelegten Wegstrecke. Da dieser Korrekturfaktor nach jedem Markierungs- und Ab­ tastvorgng neu berechnet werden kann, läßt sich auch bei sich im Verlauf des Nähvorganges ändernden, den Schlupf zwischen den Stoffschiebern 9, 10 und den Werkstücklagen W 1, W 2 beeinflussenden Nähparametern eine sehr genaue Wegstreckenmessung erzielen.

Ausführungsbeispiel 2

Wenn nach Beginn eines Nähvorganges der die Abtaststelle des vorderen Sensors 141 bildende Lichtbalken 143 nach dem Passieren der Kante K eines Zackens Z zum erstenmal vollständig auf das Zwischenblech 131 fällt und dadurch voll reflektiert wird, bewirkt der Sensor 141, daß das Flipflop 146 den Ausgangszustand 1 einnimmt. Der Signal­ zustand 1 auf der Leitung 150 bewirkt, daß das UND-Tor 151 für die vom Impulsgeber 92 erzeugten und im Impuls­ former 153 zu Rechteckimpulsen umgeformten Impulse geöff­ net wird, so daß diese in das Register 156 eingeschrieben und dort aufsummiert werden können.

Dieser Impuls-Zählvorgang muß nun durch den hinteren Sensor 142 beendet werden wenn dieselbe Kante K, die zuvor das UND-Tor 151 geöffnet und damit den Impuls-Zähl­ vorgang gestartet hatte, nach Durchlauf der Wegstrecke A 2 unter der Abtaststelle des Sensors 142 hindurchgelaufen ist und der Lichtbalken 144 vollständig vom Zwischenblech 131 reflektiert wird. Damit nun die zum Zeitpunkt des An­ sprechens des vorderen Sensors 141 zwischen den beiden Lichtbalken 143, 144 befindlichen Zacken Z nicht den Impulszählvorgang vorzeitig unterbrechen, wird der Vor­ wahlzähler 148 auf die Zahl eingestellt, die der Anzahl von Zacken Z entspricht, welche sich jeweils zwischen den Lichtbalken 143, 144 befinden. Liegen wie im Beispiel nach Fig. 6 zwischen den Lichtbalken 143, 144 vier Zacken Z, so gibt der auf den Zählwert vier eingestellte Vor­ wahlzähler 148 nach vier vom hinteren Sensor 142 erzeug­ ten Signalen ein Steuersignal an den Rücksetzeingang des Flipflops 146, wodurch dieses in den Ausgangszustand 0 umgeschaltet wird. Der Signalzustand 0 auf der Leitung 150 bewirkt, daß das UND-Tor 151 für die Weiterleitung der vom Impulsgeber 92 gelieferten Impulse gesperrt wird. Damit ist der Impulszählvorgang im Register 156 beendet.

Die Impulssumme im Register 156 bildet nun ein Maß für die Geschwindigkeit eines werkstückgebundenen optisch abgetasteten Merkmals während des Durchlaufs durch eine festgelegte Meßstrecke von der Länge A 2.

Das gleiche Meßverfahren wird auch bezüglich der unteren Werkstücklage W 4 durchgeführt, wobei es nicht notwendig ist, daß die Zacken Z der beiden Werkstücklagen W 3, W 4 jeweils zeitgleich durch die Abtaststellen der die Zähl­ vorgänge auslösenden vorderen Sensoren 141, 160 hindurch­ laufen. Die in den getrennten Registern 156, 172 erfol­ gende Summierung der Impulse kann auch mit zeitlichem Versatz ablaufen.

Nach Beendigung der beiden Impulszählvorgänge werden die Impulssummen verglichen, wobei eine ggf. bestehende Differenz ein Maß für einen Transportversatz der Werk­ stücklagen W 3, W 4 ist. Die Signalverarbeitungseinrichtung 158 berechnet nun in der gleichen Weise wie beim Aus­ führungsbeispiel 1 den für den Ausgleich des Transport­ versatzes benötigten Korrekturwert für die Vorschub­ schrittgröße des oberen Stoffschiebers 9 und leitet dem Schrittmotor 82 einen diesem Korrekturwert entsprechen­ den Stellbefehl für die Verstellung der Stellvorrichtung 81 zu.

Ausführungsbeispiel 3

Mit Beginn eines Nähvorganges werden die Lichtquellen 185, 186 und 204 eingeschaltet und dadurch die Abtast­ stellen 190, 191, 207, 208 beleuchtet. Die Beleuchtung der unteren Abtaststellen 207, 208 erfolgt hierbei mit Hilfe der Lichtleiter 205, 206, die im Bereich der Ab­ taststellen gegabelt sind und die zugeordneten Lichtlei­ ter 203 der Zeilenkameras 201, 202 von zwei Seiten um­ greifen. Gleichzeitig mit den Lichtquellen werden auch die Zeilenkameras 183, 184, 201, 202 eingeschaltet. Der weitere Funktionsablauf wird nachfolgend zunächst für die obere Werkstücklage W 5 erläutert.

Die vordere Zeilenkamera 183 erzeugt von dem im Bereich des CCD-Bildsensors 181 gelegenen Oberflächenabschnitt der Werkstücklage W 5 eine Momentaufnahme, indem das von der Oberfläche der Werkstücklage W 5 auf den CCD-Bildsen­ sor 181 reflektierte Licht in den Fotoelementen 187 eine der Lichtintensität entsprechende Anzahl von Elektronen erzeugt, die in jedem Fotoelement 187 zu einem geschlos­ senen Ladungspaket akkumuliert werden. Die optische In­ formation über das abgetastete Objekt ist damit in viele einzelne Bildelemente aufgelöst und elektronisch gespei­ chert.

Mit Hilfe von internen Taktzyklen werden die gespeicher­ ten Ladungen in die parallelen Analog-Schieberegister 188 übertragen und von dort durch weitere Transportzyklen einem nicht dargestellten Ausgangsverstärker zugeführt, der sie als analogen Video-Datenstrom ausgibt. Im Ver­ gleicher 193 werden die analogen Videosignale in binäre Videosignale umgeformt, die Schwarz/Weiß-Übergänge über einem einstellbaren Referenzspannungspegel repräsentie­ ren, d. h., alle analogen Signalwerte, die oberhalb des Referenzspannungspegels liegen, ergeben die binäre Sig­ nalgröße 1 und alle analogen Signalwerte, die unterhalb des Referenzspannungspegels liegen, ergeben die binäre Signalgröße 0. Die binären Videosignale werden nun in das Schieberegister 196 eingeschrieben, das genau so viele Speicherstellen aufweist wie der CCD-Bildsensor 181 Foto­ elemente 187 enthält. Auf diese Weise ist im Schiebere­ gister 196 ein binäres Signalprofil gespeichert, das dem Hell-Dunkel-Kontrast des von der Zeilenkamera 183 er­ faßten Oberflächenabschnittes der Werkstücklage W 5 ent­ spricht. Bei entsprechender Einstellung des Referenz­ spannungspegels, der auf die Grundhelligkeit der Werk­ stücklage W 5 abzustimmen ist, ist somit ein binäres Ab­ bild der Helligkeitsstruktur des abgetasteten Oberflä­ chenabschnittes entstanden, wobei die aus der Lage und dem gegenseitigen Abstand der Kett- und Schußfäden des Gewebes, Fadenunregelmäßigkeiten und einem ggf. vorhan­ denen Farbmuster gebildete Helligkeitsstruktur ähnlich einem Fingerabdruck einmalig vorkommt und somit ein ein­ deutiges Merkmal der Werkstücklage W 5 bildet. Da mit Zeilenkameras dieser Größenordnung Zeilenfrequenzen bis zu 10 kHz erreichbar sind, lassen sich auch während der Transportphase des Werkstückes ausreichend genaue Auf­ nahmen herstellen.

Gleichzeitig mit der Erstellung des Momentanbildes eines Oberflächenabschnittes durch die Zeilenkamera 183 wird ein Zählvorgang für die vom Impulsgeber 92 erzeugten Impulse gestartet.

Nach einer von der Vorschubgeschwindigkeit der Werkstück­ lagen W 5, W 6 abhängigen Zeitdauer, die wenigstens der kür­ zestmöglichen Durchlaufzeit des abgetasteten Oberflächen­ abschnittes zwischen den Abtaststellen 190, 191 ent­ spricht wird die hintere Zeilenkamera 184 eingeschaltet, die daraufhin im Bereich des zuvor von der vorderen Zei­ lenkamera 183 abgetasteten Oberflächenabschnittes eine erste Momentaufnahme der Oberfläche der Werkstücklage W 5 erzeugt. Die dabei erzeugten analogen Signalwerte werden in der gleichen Weise wie bei der vorderen Zeilenkamera 183 zu binären Videosignalen umgewandelt und in das zuge­ ordnete Schieberegister 197 eingeschrieben. Das im Schie­ beregister 197 in 1728 Speicherstellen gespeicherte binä­ re Signalprofil wird nun vom Mikroprozessor 199 in drei sich überlappende Blöcke von 1024 Speicherstellen unter­ teilt, was einer Aufteilung des CCD-Bildsensors 182 in drei Blöcke C 1, C 2, C 3 entspricht, deren Länge genau der Länge B des CCD-Bildsensors 181 entspricht.

Der Mikroprozessor 199 führt nun aufeinanderfolgend eine Addition der drei Signalprofilblöcke des Schieberegisters 197 mit dem Komplementärwert des Signalprofils des Schie­ beregisters 196 durch, wobei bei der binären Addition von 1 + 1 = 10 nur der Wert "0" festgehalten wird. Es erfolgt kein Übertrag der "1" in die nächste Speicherstelle des Ergebnisregisters des Mikroprozessors 199. Ergibt sich nun bei einer der drei Additionsvorgänge in allen Spei­ cherstellen der Wert 1, so herrscht zwischen dem Signal­ profil des entsprechenden Signalprofilblockes der Zeilen­ kamera 184 und dem Signalprofil der Zeilenkamera 183 Koinzidenz, d. h., schon bei der ersten Momentaufnahme der hinteren Zeilenkamera 184 wurde zufällig genau derje­ nige Oberflächenabschnitt der Werkstückslage W 5 abgeta­ stet, der zuvor durch die vordere Zeilenkamera 183 abge­ tastet worden war.

Bei der zweimaligen Bildung der Signalprofile ein und derselben Oberflächenabschnitte kann es schon bei einer sehr geringen seitlichen Verschiebung der Werkstücklage von z. B. 6 µm zu voneinander abweichenden Meßergebnissen kommen, indem beispielsweise ein sich von der helleren Umgebung abhebender dunkler Punkt von der Größe eines Fotoelementes 187 beim ersten Abtastvorgang vollständig von einem einzigen Fotoelement 187 und beim zweiten Ab­ tastvorgang hälftig von zwei benachbarten Fotoelementen 187 abgetastet wird. Im ersten Fall wird an dieser Stelle ein einziger Signalwert 0, im zweiten Fall werden zwei Signalwerte 0 gebildet werden. Aufgrund dieser nicht aus­ zuschließenden Meßungenauigkeit wird es daher zweckmäßig sein, die Koinzidenz zwischen zwei Signalprofilen schon bei einem bestimmten Prozentsatz von übereinstimmenden Signalprofilwerten festzulegen.

Durch die Maßnahme, für die hintere Abtaststelle 191 eine Zeilenkamera mit einem längeren CCD-Bildsensor 182 zu verwenden und diesen CCD-Bildsensor 182 auswertungsmäßig in drei sich überlappende Blöcke aufzuteilen, lassen sich die Signalprofile der hinteren Zeilenkamera 184 mit den Signalprofilen der vorderen Zeilenkamera 183 auch dann vergleichen, wenn die Werkstücklage W 5 während des Vor­ schubes um ein Vielfaches der Breite der einzelnen Foto­ elemente 187 seitlich weggelaufen ist.

Wenn durch den Mikroprozessor 199 Koinzidenz zwischen den Signalprofilen der vorderen und der hinteren Zeilenkamera 183, 184 festgestellt wurde, wird sofort der Zählvorgang der vom Impulsgeber 92 erzeugten Impulse beendet. Die Impulssumme bildet nun ein Maß für die Geschwindigkeit eines werkstückgebundenen optisch abgetasteten Merkmals während des Durchlaufs durch eine festgelegte Meßstrecke von der Länge A 3.

Wird bei der Auswertung des Signalprofils der ersten Mo­ mentaufnahme der hinteren Zeilenkamera 184 keine Koinzi­ denz mit dem Signalprofil der vorderen Zeilenkamera 183 festgestellt, werden während der Transportphase des Werk­ stückes mit der hinteren Zeilenkamera 184 bei größtmög­ licher Zeilenfrequenz fortlaufend weitere Momentaufnahmen angefertigt, die sich flächenmäßig dicht aneinanderreihen oder auch überlappen. Damit es bei der Auswertung der da­ bei erzeugten Signalprofile zu keinen Zeitverzögerungen kommt, kann es zweckmäßig sein, die blockweise aufge­ teilten Signalprofile der hinteren Zeilenkamera 184 je­ weils in eigene Register einzuschreiben, so daß deren Auswertung gleichzeitig durchgeführt werden kann.

Das für die obere Werkstücklage W 5 beschriebene Abtast- und Auswerteverfahren wird in gleicher Weise mit Hilfe der Zeilenkameras 201, 202 auch für die untere Werkstück­ lage W 6 durchgeführt, wobei ebenfalls eine Impulssumme gebildet wird.

Nach Beendigung der beiden Impulszählvorgänge werden die Impulssummen verglichen, wobei eine ggf. bestehende Differenz ein Maß für einen Transportversatz der Werk­ stücklagen W 5, W 6 ist. Die Signalverarbeitungseinrichtung 222 berechnet nun in der gleichen Weise wie beim Aus­ führungsbeispiel 1 den für den Ausgleich des Transport­ versatzes benötigten Korrekturwert für die Vorschub­ schrittgröße des oberen Stoffschiebers 9 und leitet dem Schrittmotor 82 einen diesem Korrekturwert entsprechenden Stellbefehl für die Verstellung der Stellvorrichtung 81 zu.

Claims (15)

1. Verfahren zum Bestimmen der Vorschubgröße wenigstens einer Werkstücklage an einer Nähmaschine mit einer die Werkstücklage an zwei in Vorschubrichtung hinterein­ ander angeordneten Stellen abtastenden Sensorvorrich­ tung, einem mit der Maschinenhauptwelle verbundenen Impulsgeber und einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Auswerten der zwischen dem Erkennen des Merkmals an den beiden Abtaststellen erzeugten Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abtastung ein an beliebi­ ger Stelle der Werkstücklage gelegenes Merkmal verwen­ det wird und die zwischen dem aufeinanderfolgenden Er­ kennen dieses Merkmals gebildete Impulssumme mit der der Stichlänge und dem Abstand zwischen den Abtast­ stellen entsprechenden Soll-Impulszahl verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammennähen zweier Werkstücklagen an jeder Werkstücklage mindestens ein Meßvorgang durchgeführt und die dabei ermittelte Impulssumme der einen Werk­ stücklage mit der Impulssumme der anderen Werkstück­ lage zur Feststellung einer Relativbewegung der beiden Werkstücklagen unmittelbar miteinander verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das von der Sensorvorrichtung abzutastende Merkmal von einer Markierung gebildet wird, die während des Nähvorganges vor der Sensorvorrichtung an der Werkstücklage angebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das von der Sensorvorrichtung abzutastende Merkmal von einer Markierung gebildet wird, die vor dem Nähvorgang an der Werkstücklage angebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung von einer Skala gebildet wird, deren Elemente aufeinanderfolgend von der Sensorvorrichtung abgetastet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung von einem Zackenrand der Werkstücklage gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch kennzeichnet, daß die Markierung bogenförmig und breiter als die zweite Abtaststelle ausgebildet wird, wobei der Radius des Bogens dem Abstand zwischen der zweiten Abtast­ stelle und der Achse der Nadel entspricht.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) die Sensorvorrichtung erzeugt an der ersten Abtast­ stelle von einem als Merkmal dienenden Flächenab­ schnitt des Werkstückes durch Messen von Werten eines strukturtypischen Kriteriums - beispielsweise unterschiedlichen Helligkeitswerten - ein aus einer Vielzahl elektrischer Signale bestehendes Abbild,
• b) die Signalwerte des Abbildes werden gespeichert,
• c) mit dem Erstellen des Abbildes wird der Impulszähl­ vorgang gestartet,
• d) die Sensorvorrichtung bildet an der zweiten Abtast­ stelle kontinuierlich Abbildungen aufeinanderfol­ gender Flächenabschnitte des Werkstückes,
• e) die Signalwerte der von der zweiten Abtaststelle erzeugten Abbildungen werden fortlaufend mit den gespeicherten Signalwerten der Abbildung der ersten Abtaststelle verglichen,
• f) bei Koinzidenz der Signalwerte wird der Impulszähl­ vorgang beendet und der Wert der effektiven Vor­ schubgröße ermittelt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand vor der hinteren Abtaststelle (127; 128) der Sensorvorrichtung eine Abtast- und Markierungsvorrich­ tung (109; 113) angeordnet ist, die zur Ingangsetzung des Zählvorganges schaltungsmäßig mit der Signalver­ arbeitungseinrichtung (112) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Impulsgeber (92) zugeordnete, auf einer Maschinenwelle (16) befestigte Impulsscheibe (91) eine zusätzliche einzelne Markierung (93) für einen zweiten Impulsgeber (94) aufweist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung (141, 142; 160, 161) in an sich bekannter Weise zwei mit Abstand (A 2) hintereinander angeordnete Abtaststellen (143, 144) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem im Vergleich zum gegenseitigen Abstand (A 2) der Abtaststellen (143, 144) kleineren gegen­ seitigen Abstand der abzutastenden Merkmale zwischen dem der hinteren Abtaststelle (144) zugeordneten Aus­ gang der Sensorvorrichtung (142; 161) und einem mit diesem schaltungsmäßig verbundenen, zur Summierung der vom Impulsgeber (92) erzeugten Impulse dienenden Register (156; 172) der Signalverarbeitungseinrich­ tung (158) ein Vorwahlzähler (148; 166) und eine mit diesem verbundene Torschaltung (151; 169) für die vom Impulsgeber (92) erzeugten Impulse vorgesehen ist.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvor­ richtung für jede Werkstücklage zwei Zeilenkameras (183, 184; 201, 202) aufweist, die in Verbindung mit Beleuchtungseinrichtungen (185, 186, 204, 205, 206) je zwei Abtaststellen (190, 191; 207, 208) bilden und daß die Signalverarbeitungseinrichtung (222) für jede Zeilenkamera (183, 184, 201, 202) je einen das analoge Videosignal in ein binäres Videosignal umwandelnden Vergleicher (193; 194; 210; 211), wenigstens je ein Schieberegister (196; 197; 213; 214) und einen Mikroprozessor (199) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der jede Zeilen­ kamera einen aus einer Vielzahl von zeilenförmig an­ geordneten Fotoelementen aufgebauten CCD-Bildsensor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die CCD-Bild­ sensoren (182) der in Vorschubrichtung (V) hinteren Zeilenkameras (184, 202) breiter als die Bildsensoren (181) der vorderen Zeilenkameras (183, 201) sind, die Fotoelemente (187) der CCD-Bildsensoren (182) der hinteren Zeilenkameras (183, 201) schaltungsmäßig zu mehreren sich überschneidenden Blöcken (C 1, C 2, C 3) zusammengefaßt sind, deren Breite der Breite (B) der CCD-Bildsensoren (181) der zugeordneten vorderen Zei­ lenkameras (183, 201) entspricht, und daß die Signal­ werte jedes Blockes (C 1; C 2; C 3) mit den Signalwerten des CCD-Bildsensors (181) der zugeordneten vorderen Zeilenkamera (183; 201) vergleichbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (222) für den gleichzeitigen Vergleich der Signalwerte der zu Blök­ ken (C 1, C 2, C 3) zusammengefaßten Fotoelemente (187) mit den Signalwerten des CCD-Bildsensors (181) der zugeordneten vorderen Zeilenkamera (183; 201) eine entsprechende Anzahl von Schieberegistern aufweist.