DE3905482A1 - Naehmaschine mit naehgutkantendetektor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nähmaschine mit einem Nähgutkantendetektor zum Erfassen der Überlappungsgrenze von Nähgutstücken oder einer Kante eines einzelnen Nähgut­ stücks.

Bei einem Nähgutkantendetektor wird die Empfindlichkeit des Erfassens einer Nähgutkante mit einem manuell betätigten Einsteller eingestellt. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, weist der Detektor einen Fototransistor PT 1 auf, der eine Spannung, die der Lichtintensität entspricht, die er durch ein Nähgut­ stück oder Nähgutstücke empfängt, über eine Filterschaltung F 1 und einen Verstärker A 1 an einen negativen Anschluß eines Komparators C 1 anlegt. Die Spannung am negativen Anschluß wird mit einer voreingestellten Referenzspannung Vref am positiven Anschluß im Komparator C 1 verglichen, um die Anzahl der Nähgutstücke zu unterscheiden. Vor dem Nähen wird der Kol­ lektorstrom, der durch den Fototransistor PT 1 fließt, mit einem manuell betätigten variablen Widerstand R 1 eingestellt, so daß der Detektor während des Nähens der Nähgutstücke eine Nähgutkante durch Unterscheiden eines dünnen Teils von einem dicken Teil erfaßt.

Es ist jedoch schwierig und unbequem, den variablen Wider­ stand R 1 von Hand einzustellen. Um diesem Nachteil zu begeg­ nen, ist in den japanischen Veröffentlichungen Japanese Published Unexamined Patent Application No. S 60-85 386 und S 58-50 487 eine Nähmaschine mit einem automatisch eingestell­ ten Nähgutkantendetektor beschrieben. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, weist der Nähgutkantendetektor einen Generator VR 1 mit variabler Spannung (oder einen Digital-Analog-Wandler), der von einem Mikrocomputer gesteuert wird, auf. Zunächst wird eine Spannung V 2 (siehe Fig. 7) für ein Nähgutstück erfaßt. Dann wird die Referenzspannung V 6 geringfügig niedriger ein­ gestellt als die Spannung V 2, und der Generator VR 1 mit variabler Ausgangsspannung legt die Referenzspannung V 6 an den positiven Anschluß eines Komparators C 2. Während des Nähens unterscheidet der Nähgutkantendetektor die Anzahl Nähgutstücke, um eine Nähgutkante zu erfassen. In Fig. 9 sind der Fototransistor PT 2, die Filterschaltung F 2 und der Verstärker A 2 den in Fig. 8 dargestellten ähnlich, und ein Widerstand R 2 bestimmt den Kollektorstrom.

Ein solcher automatisch eingestellter Nähgutkantendetektor weist aber immer noch Probleme auf. Da die Bezugsspannung V 6 um einen geringen Betrag niedriger eingestellt ist als die Spannung V 2, kann es geschehen, daß die Bezugsspannung V 6 für ein einzelnes Nähgutstück zu nahe an der Spannung V 2 oder für überlappende Nähgutstücke zu weit von der Span­ nung V 1 eingestellt wird. Darüber hinaus kann ein unebenes Gewebe eines Nähgutstücks die Ungleichmäßigkeit in der Stärke des Lichts, das den Lichtempfänger nach dem Nähgutstück er­ reicht, verursachen. Wenn die Bezugsspannung V 6 für das durch ein loses Gewebe des Nähgutstücks hindurchgehende Licht ein­ gestellt ist, könnte der Detektor ein dichtes Gewebe als eine Überlappung von Nähgutstücken bewerten. Damit könnte der Detektor eine Nähgutkante falsch beurteilen, wenn das Gewebe des Nähgutstücks uneben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nähmaschine mit einem genauen Nähgutkantendetektor zu schaffen, der eine Nähgutkante unabhängig von der Unebenheit im Gewebe des Näh­ gutstücks erfaßt.

Diese Aufgabe wird gelöst (siehe Fig. 1) durch eine Nähma­ schine zum Nähen eines Nähgutstücks oder einer Mehrzahl von Nähgutstücken, die folgendes aufweist: eine Lichtquelle M 1 zum Projizieren von Licht auf einen voreingestellten Abtast­ punkt auf einem Weg des Nähguts oder der Nähgutstücke, einen Lichtempfänger M 2 zum Empfangen des von der Lichtquelle M 1 über den Abtastpunkt kommenden Lichts und zum Erzeugen eines Intensitätssignals, das der Intensität des Lichts entspricht, und eine Kantenerfassungseinrichtung M 4 zum Erfassen einer Nähgutkante während des Nähens bei Durchlaufen des Abtast­ punktes durch Vergleichen des Intensitätssignals vom Licht­ empfänger M 2 mit einem Referenzsignal. Weiterhin weist die Nähmaschine eine Referenzbestimmungseinrichtung M 3, die vor dem Nähen verwendet wird, zum Empfangen zweier Intensitäts­ signale vom Lichtempfänger M 2, jeweils bevor und nachdem die Nähgutkante den Abtastpunkt durchläuft, und zum Bestimmen des Referenzsignals auf der Grundlage der beiden Intensitäts­ signale auf.

Vor dem Nähen eines Nähgutstücks bestimmt die Referenzbe­ stimmungseinrichtung M 3 ein Referenzsignal auf der Grundlage von zwei Signalen, die je einem vor und nach einer Nähgut­ kante liegenden Punkt entsprechen. Während des Nähens erfaßt die Nähgutkantenerfassungseinrichtung M 4 eine Kante des Näh­ guts durch Vergleichen des Signals vom Lichtempfänger M 2 mit dem Referenzsignal. Da der Wert des Referenzsignals ein Mittelwert aus den beiden Signalen ist, kann die Erfassungs­ einrichtung eine Nähgutkante genau erfassen, ohne einer Fehl­ beurteilung zu unterliegen, selbst wenn das Gewebe des Näh­ guts uneben ist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm, das einen Grund­ aufbau eines erfindungsgemäßen Nähgutkantendetek­ tors darstellt;

Fig. 2 eine allgemeine perspektivische Ansicht einer Nähmaschine mit einem Nähgutkantendetektor in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 3 eine Seitenansicht des nähenden Endes der Näh­ maschine;

Fig. 4 ein Blockschaltbild für das Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das eine Routine zum Einstellen der Referenzspannung darstellt;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das eine Routine zum Stoppen des Nähens darstellt;

Fig. 7 eine Darstellung der Referenzspannung und der an verschiedenen Strähnen auf dem Nähgutstück erfaßten Spannungen;

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Erfassungssystems mit manueller Einstellung und

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines automatisch eingestell­ ten Erfassungssystems.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Nähmaschine mit einem auf einem Tisch 1 befestigten Maschinenkörper 2. Eine Keil­ riemenscheibe 3 ist an einem Ende einer sich im Maschinen­ körper 2 drehenden Armwelle, in der Zeichnung auf der rechten Seite, befestigt und über einen (nicht gezeigten) Keilriemen mit einem Hauptmotor 4 unter dem Tisch 1 verbunden. Ein Nadelpositionssensor 6 (siehe Fig. 4) ist nahe der Keilrie­ menscheibe 3 angebracht, um einen Drehwinkel der Armwelle entsprechend der vertikalen Position einer Nadel 5 zu erfas­ sen. Wie weiter unten beschrieben ist, treibt eine in einem Steuerkasten 8 untergebrachte elektronische Steuereinheit den Motor 4 in Abhängigkeit vom Drücken eines Pedals 7 unter dem Tisch 1. Ein Näharm 2 a des Maschinenkörpers 2 weist eine Bedientafel 9 mit verschiedenen Schaltern einschließlich eines Bezugsspannungskalibrierschalters 10, der weiter unten beschrieben ist, auf.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine eine Leuchtdiode ver­ wendende Lichtquelle 11 an einer Frontseite des Arms 2 a be­ festigt. Ein Lichtempfänger 12 mit einem Fototransistor 12 a (siehe Fig. 4) ist in einem Nähbett 13 genau unter der Licht­ quelle 11 eingebracht. Die Nadel 5 wirkt mit einem bekannten drehenden Haken im Nähbett 13 zusammen, um ein Nähgutstück K zu nähen. Die Lichtquelle 11 wirft Licht auf einen Punkt des Nähgutstücks K, der sich in Nähgutrichtung gesehen zwei Zentimeter (l 1 in Fig. 3) vor dem Nähpunkt der Nadel 5 be­ findet.

Die elektrische Schaltung für den Nähgutkantendetektor des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird anhand der Fig. 4 erläutert. Der Emitter des Fototransistors 12 a liegt an Masse, und sein Kollektor ist über eine Rauschfilterschaltung 15 und einen Verstärker 16 mit dem negativen Eingangsanschluß eines Komparators 17 verbunden. Außerdem ist der Kollektor über einen Widerstand 18 mit einer Spannungsquelle verbun­ den, die eine konstante Spannung Vcc liefert. Damit versorgt der Fototransistor 12 a den negativen Eingangsanschluß des Komparators 17 mit einer Spannung, die zur Intensität des empfangenen Lichts proportional ist. Der positive Eingangs­ anschluß des Komparators 17 ist mit einem Generator 19 mit variabler Spannung, wie zum Beispiel einem Digital-Analog- Wandler DAC (digital-to-analog-converter) verbunden. Die Filterschaltung 15, der Verstärker 16, der Komparator 17 und der Generator 19 mit variabler Spannung bilden eine Empfindlichkeitskalibriereinrichtung 20.

Eine elektronische Steuereinheit (ECU, electronic control unit) 30, die im Steuerkasten 8 enthalten ist, ist ein Mikro­ computer, der im wesentlichen die bekannten Komponenten CPU 30 a, ROM 30 b und RAM 30 c aufweist, die über einen Bus 30 f mit einer Eingangsschaltung 30 d und einer Ausgangsschaltung 30 e verbunden sind. Weiterhin weist die ECU 30 einen Analog- Digital-Wandler (ADC, analog-to-digital-converter) 30 g und einen Motortreiber 30 h auf.

Die Eingangsschaltung 30 d ist mit dem Nadelpositionssensor 6, dem Pedal 7 und dem Kalibrierschalter 10 verbunden. Außerdem ist die Eingangsschaltung 30 d sowohl über den ADC 30 g mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers 16 als auch mit dem Ausgangsanschluß des Komparators 17 verbunden. Die Ausgangsschaltung 30 e ist mit dem DAC 19 und über den Treiber 30 h mit dem Hauptmotor 4 verbunden.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 der Vorgang des Erfassens einer Nähgutkante und des Stoppens des Nähens er­ läutert. Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Einstellen einer im Nähgutkantendetektor verwendeten Referenzspannung bzw. Bezugsspannung, und Fig. 6 zeigt ein Verfahren zum Stoppen des Nähens, wenn eine Nähgutkante erfaßt worden ist.

Die in Fig. 5 dargestellte Routine startet mit dem Schritt S 100, wenn die Näherin den Kalibrierschalter 10 vor dem Nähen betätigt. Dann bewegt die Näherin die Nähgutstücke K mit dem oberen Nähgutstück K 1 und dem unteren Nähgutstück K 2 auf dem Nähbett 13 in der in Fig. 3 mit AR bezeichneten Rich­ tung, so daß eine überlappende Kante P 1 durch den Erfassungs­ punkt zwischen der Lichtquelle 11 und dem Lichtempfänger 12 hindurchläuft. Beim Schritt S 110 empfängt die CPU 30 a über den Verstärker 16 und den ADC 30 g Spannungssignale.

Die Spannungen unterscheiden sich stark zwischen dem in Näh­ richtung und dem gegen die Nährichtung liegenden Abschnitt der überlappenden Kante P 1. Wenn die Nähgutstücke K 1 und K 2 sich überlappen, empfängt der Fototransistor 12 a das Licht geringerer Intensität, und die CPU 30 a empfängt entsprechend eine niedrigere Spannung V 1 (siehe Fig. 7). Wenn das Nähgutstück K 1 nicht mit dem Nähgutstück K 2 über­ lappt, empfängt der Fototransistor 12 a das Licht höherer Intensität, und die CPU 30 a empfängt eine Spannung V 2, die höher ist als V 1.

Nach dem Schritt S 110, bei dem diese beiden Spannungssignale V 1 und V 2 jeweils vor bzw. nach der überlappenden Kante P 1 bestimmt werden, wird im Schritt S 115 auf der Grundlage von V 1 und V 2 eine Referenzspannung V 4 bestimmt. Beim vorliegen­ den Ausführungsbeispiel ist die Bezugsspannung V 4 ein Durch­ schnittswert der Spannungen V 1 und V 2 (V 4 = (V 1 + V 2)/2). Die Routine zum Einstellen einer Referenzspannung endet nach dem Schritt S 115.

Wenn das Pedal 7 gedrückt wird und der Motor 4 läuft, wird die in Fig. 6 gezeigte Routine in kurzen vorbestimmten Inter­ vallen zum Stoppen des Nähens unter Verwendung des Nähgut­ kantendetektors ausgeführt. Wenn diese Routine gestartet wird, liest die CPU 30 a im Schritt S 120 ein Ausgangssignal des Komparators 17 über die Eingangsschaltung 30 d. Vor diesem Schritt sendet die CPU 30 a ein der Referenzspannung V 4 ent­ sprechendes Digitalsignal über die Ausgangsschaltung 30 e an den DAC 19, so daß der DAC 19 die Referenzspannung V 4 an den positiven Eingangsanschluß des Komparators 17 anlegt.

Wenn die Spannung vom Verstärker 16 nach der überlappenden Kante P 1 von V 1 auf V 2 übergeht, schaltet das Ausgangssignal des Komparators 17 vom Hochpegel auf den Niedrigpegel. Unter dieser Bedingung wird im Schritt S 130 bestimmt, daß die über­ lappende Kante P 1 den Punkt zwei Zentimeter oberhalb des Nähpunkts erreicht hat.

Wenn die überlappende Kante P 1 erfaßt ist, beginnt die CPU 30 a im Schritt S 140 auf der Grundlage von Signalen vom Nadel­ positionssensor 6, die Anzahl der Stiche zu zählen. Nachdem die vorbestimmte Anzahl von Stichen erfolgt ist, um die über­ lappende Kante P 1 zu erreichen, beendet der Motor 4 im Schritt S 150 das Nähen, und die Routine ist beendet.

Um eine Nähgutkante P 2 eines einzelnen Nähgutstücks K 2 (siehe Fig. 3) zu erfassen, werden vor dem Nähen des Nähgutstücks K 2 je eine Spannung vor und nach der Nähgutkante P 2 kali­ briert, so daß die CPU 30 a zwei verschiedene Signale, die diesen beiden Spannungen entsprechen, empfängt (Schritte S 100 und S 110 in Fig. 5). In Fig. 7 bedeutet die Spannung V 2 einen Wert in dem Fall, in dem das Nähgutstück K 2 das Licht zwischen der Lichtquelle 11 und dem Lichtempfänger 12 unterbricht. Die Spannung V 3 ist ein Wert in dem Fall, in dem kein Nähgutstück auf dem Weg des Lichtes liegt; diese Spannung ist viel größer als die Spannung V 2. Nachdem im Schritt S 115 eine Referenzspannung V 5 auf einen Durch­ schnittswert von V 2 und V 3 (V 5 = (V 2 + V 3)/2) gesetzt ist, führt die CPU 30 a die Routine von Fig. 6 aus, um die Nähgut­ kante P 2 zu erfassen und um das Nähen zu stoppen.

Da die Referenzspannung V 4 zum Erfassen der überlappenden Kante P 1 ein Durchschnittswert aus den Spannungen V 1 und V 2 ist, die jeweils vor bzw. nach der überlappenden Kante P 1 erfaßt werden, ist die Referenzspannung V 4 keiner der beiden Spannungen V 1 und V 2 näher. In entsprechender Weise ist die Referenzspannung V 5 zum Erfassen der Nähgutkante P 2 ein Durchschnittswert aus den Spannungen V 2 und V 3 und ist keiner der beiden näher. Damit kann das Nähgutkantener­ fassungssystem der vorliegenden Ausfüh­ rungsform eine überlappende Kante P 1 und eine Nähgutkante P 2 genau erfassen, ohne einer Fehlbewertung aufgrund eines unebenen Gewebes im Nähgutstück K zu unterliegen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschrie­ bene Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnte zum Beispiel der ADC 30 g weggelassen werden. Weiterhin könnte die CPU 30 a das analoge Ausgangssignal des Verstärkers 16 durch rasches Wechseln des Ausgangssignals des DAC 19 während des Abtastens für jeden Lichtabtastpunkt erfassen, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 16 durch das Ausgangssignal des DAC 19 am Wendepunkt des Ausgangssignals des Komparators 17 bestimmt werden könnte.

Claims (4)

1. Nähmaschine zum Nähen eines Nähguts (K) oder einer Mehr­ zahl von überlappenden Nähgutstücken (K 1, K 2) mit
einer Lichtquelle (11) zum Projizieren von Licht auf einen voreingestellten Abtastpunkt auf einem Weg des Nähguts (K) oder der Nähgutstücke (K 1, K 2),
einem Lichtempfänger (12) zum Empfangen des von der Licht­ quelle (11) über den Abtastpunkt kommenden Lichts und zum Erzeugen eines Intensitätssignals, das der Intensität des Lichts entspricht, und
einer Kantenerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Nähgut­ kante (P 1, P 2) bei Durchlaufen des Abtastpunktes während des Nähens durch Vergleichen des Intensitätssignals vom Lichtempfänger (12) mit einem Referenzsignal, wobei die Näh­ gutkante entweder eine freie Kante (P 2) eines Nähguts (K) oder eine überlappende Kante (P 1) einer Mehrzahl von Nähgut­ stücken (K 1, K 2) ist,
gekennzeichnet durch eine Referenzbestimmungseinrichtung, die vor dem Nähen verwendet wird, zum Empfangen zweier Inten­ sitätssignale vom Lichtempfänger (12), jeweils bevor und nachdem die Nähgutkante (P 1, P 2) den Abtastpunkt passiert, und zum Bestimmen des Referenzsignals auf der Grundlage der beiden Intensitätssignale.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Referenzsignals der Durchschnittswert der beiden Intensitätssignale ist.

3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger (12) einen Fototransistor (12 a) zum Erzeugen einer der Intensität des Lichtes entsprechenden Spannung aufweist;
daß die Referenzbestimmungseinrichtung eine Recheneinrichtung zum Berechnen eines Durchschnitts der vom Fototransistor (12 a) empfangenen beiden Spannungen und einen Generator (19) mit variabler Spannung zum Erzeugen einer Referenzspannung gleich des Durchschnitts aufweist und
daß die Kantenerfassungseinrichtung einen Komparator (17) zum Vergleichen der vom Fototransistor (12 a) erzeugten Span­ nung mit der Referenzspannung vom Generator (19) mit va­ riabler Spannung aufweist.

4. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Stoppeinrichtung zum Stoppen des Nähens nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer, nachdem eine Nähgutkante (P 1, P 2) von der Nähguterfassungseinrichtung erfaßt worden ist.