DE3726704A1 - Mustersensor fuer eine naehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mustersensor für eine Nähmaschine zum Erhalten der richtigen Ausrichtung eines Musters auf zweilagigen Tüchern aus Stoff beim Nähen.

Ein Mustersensortyp für eine Nähmaschine ist in dem US-Patent 46 12 867 offenbart. In diesem sind zwei sich gegen­ überliegende Sensoren mit den Werkstücken dazwischen vor­ gesehen. Einer ist nämlich über einem oberen Werkstück vorgesehen und der andere ist unter einem unteren Werkstück vorgesehen. Diese zwei Sensoren erfassen je ein Muster auf jedem Werkstück an einer stromaufwärts von der Nähstelle gelegenen Stelle.

Wenn zwei Stofftücher mit Mustern auf ihren Außenoberflächen unter Verwendung der Sensoren einer Nähmaschine nach dem oben beschriebenen Stand der Technik zusammengenäht werden, wird eine Bedienungsperson benötigt, die zuerst die Muster der zwei Stofftücher visuell ausrichtet, bevor sie die Werkstücke in die Maschine eingibt. Außerdem muß die Bedienungsperson die Werk­ stücke so an einer stromaufwärts von der Nähstelle gelegenen Position halten, daß die Kanten der zwei Stofftücher beim Nähen ausgerichtet sind. Falls die Kanten verrutschen, wird genaues Erfassen der Muster unmöglich, weil jeder der Sensoren je ein Muster an anderer Stelle mißt. Diese ungenaue Messung der Muster auf den einzelnen Stofftüchern macht ein genaues Ausrichten der Muster schwer. Als Resultat sind zwei mit ihren Mustern nicht ausgerichtete Stofftücher zusammengenäht.

In der Absicht, das Verrutschen der Kanten zu vermeiden, muß die Nähgeschwindigkeit so verringert werden, daß die Bedienungsperson die Kanten der zwei Stofftücher akkurat ausrichten kann.

Normalerweise werden die zwei Stofftücher so je mit ihren Außenseiten innen vernäht, daß die Naht nicht zu sehen ist. Die Sensoren nach dem Stand der Technik, die über und unter den Werkstücken angeordnet sind, messen die Muster von der Rück­ seite. Für die Messung ist es schwer, die auf der Frontseite gedruckten Muster von der Rückseite genau zu erfassen, da die Muster manchmal auf der Rückseite nicht klar erscheinen. Zur Lösung des oben genannten Problems ist es möglich, die Sensoren vertikal zwischen die zwei Stofftücher in einem bestimmten Abstand stromaufwärts von dem Vernähungsteil anzubringen. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, die zwei Stofftücher zu handhaben, da das obere und das untere Werkstück signifikant voneinander getrennt sind.

Um damit fertig zu werden, besteht die Möglichkeit, die zwei Sensoren horizontal so anzuordnen, daß der Abstand, der die zwei Stofftücher trennt, reduziert ist. In diesem Fall ergibt sich jedoch ein anderes Problem. Da die Sensoren die ent­ sprechenden Muster an separaten Stellen messen, muß das von den Sensoren abgegebene Mustersignal aufgrund des Lageunterschiedes der Sensoren korrigiert werden.

In der US-PS 39 54 071 ist eine Synchronisationsvorrichtung zum Einführen eines oberen und eines unteren Werkstückes offenbart. US-PS 43 42 273 offenbart lichtempfindliche Geräte, die optische Fasern zum Erfassen des Durchgangs von Werkstückenden aufweisen. Die in Japan veröffentlichte Patentan­ meldung 58 50 487 offenbart Sensoren, die in einer oberen Platte und in einem Maschinentisch zum Erfassen eines oberen Werkstücks und eines unteren Werkstücks unter Verwendung eines Signalverarbeitungsverfahrens eingebaut sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mustersensor zu schaffen, der auf zwei Stofftücher aufgedruckte Muster so erfaßt, daß die Muster beim Vernähen richtig ausgerichtet sind und der das Vernähen mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht, während die richtige Ausrichtung der Muster aufrechterhalten wird, der ferner die Muster der bedruckten Werkstücke in einem bestimmten Abstand stromaufwärts von der Nähstelle genau erfassen kann, nämlich so, daß die Mustersignale leicht ohne aufwendige Korrektur verarbeitet werden können.

Zum Erreichen dieser und anderer Eigenschaften weist der erfindungsgemäße Mustersensor zur Mustererkennung auf sich gegenüberliegenden Oberflächen von zwei Stofftüchern zum Ausrichten der Muster in einem vorherbestimmten Verhältnis den im folgenden beschriebenen Aufbau auf. Namentlich weist der Mustersensor auf:
Eine Lichtquelle zum Erzeugen von Licht; einen Lichtempfänger zum Empfangen des Lichtes, und einen zwischen den zwei Stofftüchern angeordneten Meßkopf zum Erfassen der Muster der zwei Stofftücher, wobei der Meßkopf das Licht von der Lichtquelle auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen der zwei Stofftücher reflektiert und daß von denselben zurückgeworfene Licht zu den Lichtempfängern reflektiert.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Nähmaschine, die einen Mustersensor in einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einsetzt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Lichtleiter, der aus einem optischen Faserbündel besteht;

Fig. 3 einen Teilquerschnitt eines Steuerkastens;

Fig. 4 einen senkrechten Querschnitt durch die Nähstelle und die Abtaststelle einer Nähmaschine gemäß Fig. 1;

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die einen Meßkopf des Mustersensors des ersten Ausführungs­ beispieles darstellt;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die einen Meßkopf des Mustersensors eines zweiten Ausführungs­ beispieles zeigt.

Es folgt die Beschreibung eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles an Hand der Fig. 1 bis 6.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine Stichplatte 2 auf einem Maschinenbett 1 befestigt. Durch das Zusammenwirken einer Nadel 3, die durch die Stichplatte 2 hindurch auf- und niederfährt und einen in dem Maschinenbett 1 installierten Schlingengreifer (nicht gezeigt) werden zwei Stofftücher W 1, W 2 zusammengenäht.

In der Nähe der Nähstelle ist ein in beiden Richtungen längs und quer bewegbarer unterer Transporteur 4 unter der Nadelplatte 2 angebracht. Der untere Transporteur 4 und ein Preßfuß 5 bewirken zusammen das Führen beider, des oberen und des unteren Werkstückes W 1 und W 2. Ein oberer Transporteur 6 ist auf beiden Seiten des Preßfusses 5 angebracht. Der obere Transporteur ist ebenfalls in Längs- und Querrichtung bewegbar, wodurch eine ergänzende Bewegung für die Führung des oberen Werkstückes W 1 gegeben ist. Die Führung durch den oberen Transporteur 6 kann in diesem Ausführungsbeispiel durch eine bekannte Führungssteuerung gesteuert werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind in einem festgelegten Abstand vom Nähteil gegen die Stromrichtung drei Platten 7, 8 und 9 in zueinander bestimmtem Abstand angeordnet. Die Führungsplatten werden in eine Arbeitsposition (linke Seite in Fig. 1) und in eine Nichtarbeitsposition (rechte Seite) durch Betätigung eines Luftzylinders 10 verschoben. Wenn die Führungsplatten 7 bis 9 nicht im Einsatz sind, ist der Abstand zwischen den Führungsplatten durch einen Justierer (nicht gezeigt) so vergrößert, daß die Werkstücke W 1 und W 2 leicht in die Zwischenräume zwischen den Platten 7 und 8 bzw. zwischen 8 und 9 je eingeführt werden können. Wenn danach die Führungsplatten 7 bis 9 in Arbeitsposition gebracht sind, ist der Abstand zwischen den Platten verkleinert. Die untere Führungsplatte 9 bildet in dieser Arbeitsposition eine Ebene mit der Stich­ platte 2. In diesem Zustand werden die Werkstücke W 1 und W 2 geführt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, stehen aus der unteren Führungsplatte 9 ein Paar Regulierungsstifte 11 durch in der mittleren und oberen Führungsplatte 7 und 8 gebildete Schlitze 12 hervor. In einer Ecke auf der Unterseite der Führungsplatte 7 und 8 sind halbkugelförmige Vorsprünge 13 ausgebildet. Da die Vorsprünge 13 ein leichtes Festhalten der Werkstücke W 1 und W 2 bewirken, während die Werkstücke W 1 und W 2 geführt werden, erhalten die Werkstücke beim Nähen ein gegen den Uhrzeigersinn gerichtetes Moment. Die Kanten der Werkstücke W 1 und W 2 sind durch die Regulierungsstifte 11 begrenzt, wodurch die Kanten der Werkstücke W 1 und W 2 genau ausgerichtet werden können.

In der mittleren Führungsplatte 8, die zwischen den Werkstücken W 1 und W 2 angeordnet ist, ist ein Mustersensorkopf 14 unter­ gebracht. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, weist der Meßkopf 14 ein erstes Prismenpaar 15 und ein zweites Prismenpaar 16 auf. Jedes der ersten Prismen 15 ist ein Dreieckspol, dessen Querschnitt ein gleichschenkliges Dreieck ist und dessen Hypotenuse an der des anderen liegt. Die zweiten Prismen 16 bestehen aus zwei Dreieckspolen, deren Horizontalschnitt ein gleichschenkliges Dreieck ergibt. Die zweiten Prismen 16 sind auf den beiden Seiten der ersten Prismen in Nährichtung angeordnet. Auf jeder der verbundenen Oberflächen der ersten Prismen ist ein Reflektor 17 durch aufgedampftes Aluminium ausgebildet. Genauso sind auf den Hypotenusenoberflächen der zweiten Prismen 16 Reflektoren 18 durch aufgedampftes Aluminium ausgebildet.

Fig. 3 zeigt einen in einem Maschinenrahmen (nicht gezeigt) angebrachten Steuerkasten 19. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, sind in dem Steuerkasten ein Sender 20 und ein Empfänger 21 für von dem Meßkopf 14 gemessenes Licht vorgesehen. Der Sender 20 ist mit einer Lichtquelle 22 und einer Sammellinse 23 ausgerüstet. Der Empfänger 21 weist eine erste lichtempfindliche Diode 24 für das obere Werkstück W 1 und eine zweite lichtempfindliche Diode 25 für das untere Werkstück W 2 auf. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind beide Sender 20 und Empfänger 21, mit dem Meßkopf 14 durch die Vorrichtung eines Lichtleiters 26 verbunden. Der Lichtleiter 26 enthält ein Bündel dünner optischer Fasern. Ein Ende des optischen Faser­ bündels teilt sich in einen Zweig 27 a zum Senden/Empfangen von Licht zu/von dem oberen Werkstück W 1 und in einen Zweig 27 b zum Senden/Empfangen zu/von dem unteren Werkstück W 2. Dies geschieht jeweils via Meßkopf 14. Die Enden der zwei Zweige stossen auf die zweiten Prismen 16, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Das andere Ende des Lichtleiters 26 teilt sich ebenfalls in drei Arme, wie in Fig. 3 gezeigt ist, d.h. ein Zweig 28 a trifft auf die Sammellinse 23 des Senders 20, ein Arm 28 b trifft auf die erste lichtempfindliche Diode 24 und ein Arm 28 c trifft auf die zweite lichtempfindliche Diode 25.

Die Faserbündel im Lichtleiter 26 weisen zwei Bündel auf, d.h. Fa zum Senden des Lichtes auf das Werkstück und Fb zum Empfangen des von dem Werkstück reflektierten Lichtes. Das Verhältnis der Fasernanzahl in Fa und Fb ist vorher festgelegt, wie in Fig. 2 gezeigt.

Jeder der Zweige 27 a und 27 b weist eine Hälfte der zwei Faserbündel Fa und Fb auf. Die Enden der Bündel Fa und Fb in den Zweigen 27 a und 27 b stossen auf die zweiten Prismen 16 des Meßkopfes 14.

Das senderseitige Ende des Faserbündels Fa bildet den Zweig 28 a des Lichtleiters 26 und liegt der Sammellinse 23 gegenüber. Das empfangsseitige Ende des Faserbündels Fb teilt sich in die Zweige 28 b und 28 c des Lichtleiters 26 und jedes der Enden liegt der lichtempfindlichen Diode 24 bzw. 25 gegenüber.

Wenn die Maschine gestartet wird, werden die zwei Stofftücher W 1 und W 2 von dem oberen und dem unteren Transporteur 6 und 4 durch die Führungsplatten 7, 8 und 9 transportiert. Gleichzeitig werden die Werkstücke W 1 und W 2 entlang ihrer Kanten durch das Zusammenwirken der Nadel 3 mit dem Schlingengreifer zusammengenäht. Beim Nähen geht das vom Sender ausgesandte Licht durch den Lichtleiter 26 und wird in die Zweige 27 a und 27 b zerteilt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Die geteilten Lichtstrahlen treten in jedes der zweiten Prismen 16 ein und werden dann an den Reflektorflächen 18 in eine Richtung parallel zur Nährichtung reflektiert. Das Licht des Zweiges 27 a wird dann durch die Reflektorfläche 17 der ersten Prismen 15 nach oben auf die untere Oberfläche des oberen Werkstückes W 1 reflektiert. Andererseits wird das Licht des Zweiges 27 b durch die Reflektorfläche 17 der ersten Prismen 15 nach unten auf die Oberfläche des unteren Werkstückes W 2 reflektiert. Das von dem Werkstück W 1 und W 2 reflektierte Licht wird zum Empfänger 21 den gleichen Weg umgekehrt zurückübertragen.

Der Sensor erfaßt die Muster auf der Vorderseite der Werkstücke W 1 und W 2 und gibt Mustersignale aus. Die Mustersignale der Werkstücke W 1 und W 2 werden von der Steuerung (nicht gezeigt) verglichen. Wenn die Mustersignale nicht zueinander passen, wird der Vorschub der oberen Transporteinrichtung 6 im Verhältnis zu dem der unteren Transporteinrichtung 4 von der zuvor genannten Transportsteuerung so eingestellt, daß die Muster der Werkstücke W 1 und W 2 genau ausgerichtet sind. Da der Meßkopf 14 als schmaler Körper zwischen den Werkstücken W 1 und W 2 angeordnet ist, kann der Abstand zwischen dem oberen Werkstück W 1 und dem unteren Werkstück W 2 minimiert werden. Daraus ergibt sich daß die zwei Stofftücher leicht gehandhabt werden können. Entsprechend besteht durch den Gebrauch des erfindungsgemäßen Sensors die Möglichkeit, die auf die Vorder­ seitenoberflächen an der gleichen Stelle im Verhältnis zur Nähstation gedruckten Muster ohne mühevolle Korrektur der Mustersignale mit Hochgeschwindigkeit genau zu erfassen.

Es folgt eine Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7.

Ein bezeichnendes Merkmal des zweiten Ausführungsbeispieles ist, daß die von einem Leiter 126 ausgehenden Enden von Zweigen 127 a, 127 b so gebogen sind, daß sie sich gegenüberliegen. Ferner wird nur ein Prismenpaar 115, nämlich das gleiche wie die ersten Prismen 15 des ersten Ausführungsbeispieles verwendet. Die gebogenen Enden der Zweige 127 a und 127 b sind mit beiden Seiten der Prismen 115 verbunden. Das Licht fällt nämlich durch die Zweige 127 a und 127 b direkt in die Prismen 115 und wird an Reflektionsflächen 117 reflektiert. Das Licht des Arms 127 a wird nach oben auf das obere Werkstück W 1 reflektiert und das Licht des Arms 127 b wird nach unten auf das Werkstück W 2 reflektiert. Das jeweils von den Werkstücken W 1 und W 2 reflektierte Licht wird denselben Weg umgekehrt zurück übertragen, genauso wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Es ist weiterhin möglich, die Reflektorflächen 17 und 18 durch einen zweiseitigen ebenen Spiegel oder zwei einseitige Spiegel ohne die Prismen 15 und 16 zu bilden.

Claims (9)

1. Mustersensor (14) zur Mustererkennung auf sich gegenüberliegenden Oberflächen zweier Stofftücher (W 1, W 2), der in einer Nähmaschine eingesetzt ist, zum so Vernähen der zwei Stofftücher (W 1, W 2), daß die Muster in einem vorherbestimmten Verhältnis ausgerichtet sind, gekennzeichnet durch: eine Lichtquelle (22) zum Erzeugen von Licht, einen Licht­ empfänger zum Empfangen des Lichtes, und einen zwischen den zwei Stofftüchern (W 1, W 2) angeordneten Meßkopf (14) zum Erfassen der Muster der zwei Stofftücher (W 1, W 2), wobei der Meßkopf (14) das Licht von der Lichtquelle (22) auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen der zwei Stofftücher (W 1, W 2) reflektiert und das von denselben zurückgeworfene Licht zu dem Lichtempfänger (21) reflektiert.

2. Mustersensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (14) in einer trennenden Platte (8) angeordnet ist, die zwischen den zwei Stofftüchern (W 1, W 2) in Bewegungs­ richtung oberhalb von einer Nadel (3) der Nähmaschine liegt.

3. Mustersensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trennende Platte (8) in einer Führungseinrichtung (7, 8, 9) vorgesehen ist, die neben der trennenden Platte (8) eine obere Führungsplatte (7) über der trennenden Platte (8) mit einem oberen Stofftuch (W 1) der zwei Stofftücher (W 1, W 2) dazwischen aufweist und einer unteren Führungsplatte (9) unter der trennenden Platte (8) mit einem unteren Stofftuch (W 2) der zwei Stofftücher (W 1, W 2) dazwischen aufweist, zum Führen von den beiden Stofftüchern (W 1, W 2) an eine Nähstelle der Nadel (3).

4. Mustersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei Lichtleiter (27 a, 27 b; 127 a, 127 b) zum Leiten des Lichtes von der Lichtquelle (22) zu dem Meßkopf (14) und zum Leiten des Lichtes vom Meßkopf (14) zum Licht­ empfänger (21) und einem in dem Meßkopf (14) vorgesehenen Reflektor (18), der mit den zwei Lichtleitern (27 a, 27 b) verbunden ist zum Reflektieren des Lichtes von jedem der Lichtleiter (27 a, 27 b) auf jede der gegenüberliegenden Ober­ flächen der zwei Stofftücher (W 1, W 2) und zum Reflektieren des von den gegenüberliegenden Oberflächen zurückgeworfenen Lichtes zu jedem der zwei Lichtleiter.

5. Mustersensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (17) aus zwei dreieckigen Prismen (15) mit aneinander gelegten Hypotenusen gebildet ist, die das Licht reflektieren und daß die zwei Lichtleiter (27 a, 27 b) mit ihren anstoßenden Enden mit einem der Prismen (15) und mit ihrem anderen Ende mit der Lichtquelle (22) und dem Lichtempfänger (21) verbunden sind.

6. Mustersensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (117) ein rechteckiger fester Körper ist, der aus zwei Dreiecksprismen (115) gebildet ist, die mit ihren Hypotenusen aneinander gelegt sind, welche das Licht reflektieren und daß jeder der Lichtleiter (127 a, 127 b) mit seinem anstoßenden Ende mit dem Prisma (115) verbunden ist und mit dem anderen Ende mit der Lichtquelle (22) und dem Lichtempfänger (21) verbunden ist.

7. Mustersensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zwei Lichtleiter (27 a, 27 b; 127 a, 127 b) Bündel dünner optischer Fasern (Fa, Fb) aufweist und daß das Bündel (Fa) zum Leiten des Lichtes von der Lichtquelle (22) zu dem Meßkopf (14) und das andere Bündel (Fb) zum Leiten des Lichtes von dem Meßkopf (14) zu dem Empfänger (21) vorgesehen ist.

8. Mustersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (14) zwei weitere dreieckige Prismen (16) aufweist, die je an jedem der zwei Lichtleiter (27 a, 27 b) angebracht sind und beide an einer der beiden Seiten des Reflektors (17) zum Reflektieren des Lichtes von dem Lichtleiter (27 a, 27 b) zu dem Reflektor angebracht sind und umgekehrt.

9. Mustersensor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines jeden der zwei Lichtleiter (127 a, 127 b) an einer der beiden Seiten des Reflektors (117) angebracht ist.