DE4312875A1 - Verfahren und Anordnung zum selbsttätigen Führen eines Nähgutteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anord­ nung zum selbsttätigen Führen eines Nähgutes, bei dem der Rand mittels einer Nähmaschine umstochen oder eingefaßt wird und das in Randnähe längs einer vorge­ geben gekrümmten Kontur mittels eines Greifers ge­ führt wird.

Im Stand der Technik ist nach DE-OS 37 12 403 eine Vorrichtung zur rechnergestützten Führung ebener Flä­ chengebilde aus Textilien oder hochpolymeren Stoffen bekannt, mit der beliebige Nahtverläufe realisiert werden können. Bei dieser Einrichtung wird in einem definierten Abstand vor der Nadeleinstichstelle eine Sensorzeile als bewegliche Leiterplatte angeordnet, die Sensoren für die Abtastung der Nähgutkante und für die Ecken zur Drehpunktbestimmung enthält. Das Nähgut wird dabei mittels zweier voneinander getrenn­ ter, sich in ihrer Wirkung ergänzender Antriebe be­ wegt.

Dieser Einrichtung haftet der Nachteil an, daß sie nur für die Bearbeitung von kleinen Nähgutteilen ver­ wendet werden kann.

Gemäß DE-PS 33 14 717 ist eine Nähmaschine bekannt, mit der kurvenförmige, randparallele Nähte erzeugt werden können. Bei dieser Einrichtung wird ein Druck­ stempel verwendet, der eine Bremskraft auf das Nähgut ausübt und im Zusammenwirken mit einem Stoffschieber eine Ausrichtbewegung des Nähgutes bewirkt. Auch dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß sie nur für kleine Teile einsetzbar ist. Sie besitzt fer­ ner den Nachteil, daß sie nur zur Bearbeitung reiner Kreisformen eingesetzt werden kann.

Desweiteren ist nach DE-OS 34 07 009 eine Vorrich­ tung zur Bearbeitung von textilen Werkstücken be­ kannt, bei der Bahnen bearbeitet werden können, deren Verlauf zuvor extern festprogrammiert wurde. Dies hat den Nachteil zur Folge, daß für die zu bear­ beitenden Formen jeweils neue Bahnen zu programmieren sind.

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren sind au­ ßerdem auch dadurch nachteilbehaftet, daß sie sehr kostenaufwendige Einrichtungen benötigen.

Die auch häufig angewendete Nachführung von Hand ver­ ursacht sehr hohe Lohnkosten und bedingt eine schwan­ kende Qualität des Nähgutes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zum selbsttätigen Führen von Nähgut zu entwickeln, mit dem nahezu beliebige Formen bearbeitet wer­ den können und das außerdem den Ausgleich von Zu­ schnittoleranzen ermöglicht. Es soll auch bei gerin­ gen Losgrößen wirtschaftlich einsetzbar sein.

Die Lösung der Erfindung gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Anordnung mit den in den Ansprüchen 1 bis 11 angegebenen Merkmalen.

Die von den Sensoren in dieser Weise ermittelten Meß­ werte werden mit einer Signalverarbeitungseinheit ausgewertet und mit Hilfe dieser ausgewerteten Si­ gnale wird die Greifereinrichtung gesteuert. Die Be­ wegung des Werkstückes, die aus Vorschub-, Schwenk- und Korrekturbewegung besteht, wird dabei so aus­ führt, daß die Tangente zur Werkstückkante in einem konstanten Winkel zur Vorschubrichtung steht. Übli­ cherweise ist dieser Winkel Null. Dies kann als "Tangentiales Nähen" bezeichnet werden. Hierbei sind der Meßort und das Koordinatensystem von Sensor und Betätigung unterschiedlich.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß durch die Anordnung der Sensoren und den Bezug des Koordinatensystems für die Positio­ nierung des Nähgutes gegenüber der Nähnadel optimale Voraussetzungen zur Ermittlung der Bahnvektoren für die Bewegung der Greiferführungsachsen geschaffen werden.

Damit ist eine Anpassung an verschiedene Formen des Werkstücks gewährleistet. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht durch aktuelle Anpassung an die Geometrie des jeweils zu bearbeitenden Werkstückes eine adap­ tive Bahnregelung, ohne die Bahnformen oder Teile davon vor der Bearbeitung durch Programmieren vorge­ ben zu müssen.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglicht es, eine große Formenvielfalt zu bearbeiten. Der dabei erfor­ derliche minimale Umrüstaufwand ermöglicht einen wirtschaftliche Einsatz der automatischen Nachführung auch bei geringen Losgrößen, wodurch sich eine hohe Flexibilität bei der Bearbeitung unterschiedlicher Nähgutteile ergibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert wer­ den. Das Ausführungsbeispiel beschreibt das Überwend­ lichnähen von Autoteppichen.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: Eine schematische Darstellung der Anord­ nung der Meßpunkte an der Nähgutkante.

Fig. 2: Eine schematische Darstellung der Meß­ punkte vor dem Ausrichten der Nähgutkante in ei­ ner Kurve.

Fig. 3: Eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung, die das erfindungsgemäße Verfahren für eine Bahnregelung anwendet.

Fig. 4: Eine schematische Darstellung der Schwenkbewegung von Nähgut und Greifer in Abhän­ gigkeit von der Kurvensensorschrägstellung.

Die Fig. 1 und 2 erläutern die Anordnung der Meß­ punkte S1, S2 und S3 bezüglich der Teppichkontur TK und der Nadelposition W. Den unkorrigierten Ausgangs­ zustand zeigt die gestrichelte Kontur TK′.

Durch die beiden Meßpunkte S2 und S3 des Kurvensen­ sors K, die im Abstand AK voneinander angeordnet sind, wird die Sehne Se gebildet, mit der die Tan­ gente T an die Teppichkontur TK angenähert wird.

In Fig. 3 ist das Anordnungsprinzip der Sensoren für die Erfassung einer Teppichkontur TK dargestellt. Stellung und Anordnung der Sensoren wird dabei auf die Nadel N einer Nähmaschine, bei der es sich im dargestellten Beispiel um eine Überwendlichnähma­ schine handelt, bezogen. Dabei kommen zwei Arten von Sensoren zum Einsatz. Einer der Sensoren ist der Abstandssensor A, der hier als Nähbreitentaster dient, welcher den Abstand der Nadel N von der Tep­ pichkante TK erfaßt, und damit die Nahtbreite defi­ niert. Der Kurvensensor K, an dem sich die beiden Meßpunkte S2 und S3 befinden, ist hier in einer Wippe angeordnet, mit welcher die Schwenkbewegung des zu bearbeitenden Teppichs erfaßt wird.

Der Teppich wird an mehreren Punkten durch einen Greifer geführt, wobei diese Punkte möglichst nahe an der Kante des Teppichs anliegen sollten. Der Greifer erfaßt den Teppich mittels Nadelelementen und ist in seiner Achse GA schwenkbar gelagert.

Die Achse des Greifers ist in zwei Koordinaten beweg­ lich, z. B. in der bekannten konstruktiven Ausführung eines Flächenportals. Damit wird die Bewegung des Greifers und damit des Teppichs in der Bearbeitungs­ ebene der Überwendlichnähmaschine ermöglicht.

Während des Nähvorganges wird die Teppichkante TK durch den Nähbreitentaster, der den Meßpunkt S1 ent­ hält, und durch den Kurvensensor K, der die Meß­ punkte S2 und S3 enthält, abgetastet. Abweichungen von der Sollnähbreite werden durch eine Positionsän­ derung des Teppichs mit Hilfe des Greifers korri­ giert.

Der Kurvensensor K ist als mechanische Wippe ausge­ bildet, deren Mittelpunkt mit der Achse eines Drehim­ pulsgebers verbunden ist. Die Wippenschenkel tragen dabei die Meßpunkte S2 und S3. Mit Hilfe eines Regel­ kreises wird erreicht, daß der Wippenschrägstellungs­ winkel beim Nähen auf einen konstanten Wert geregelt wird, wobei die erforderliche Bewegung zur bahnge­ rechten Führung des zu bearbeitenden Teppichs mit­ tels des Teppichgreifers auf den Teppich übertragen wird. Im dargestelltem Beispiel ist dieser Wert Null.

Beim Nähen auf einer Geraden wird dies durch Koordi­ nieren der Vorschubgeschwindigkeit V_N der Überwendlichnähmaschine und der Greiferbewegung in Vorschubrichtung V_X gewährleistet.

Wird beim Nähen eine Kurve erreicht, wie dies in Fi­ gur 4 dargestellt ist, so stellt sich der Kurven­ sensor K um einen Winkel alpha schräg. Mit Hilfe einer elektronischen Steuerung wird dann eine adaptive Re­ gelung ausgeführt. Dabei wird die Vorschubgeschwin­ digkeit der Überwendlichnähmaschine mit Hilfe eines Servoantriebsmotors reduziert und in Koordinierung mit dem Nähmaschinenantrieb werden für die Greifer­ führungsachsen in x- und y-Richtung die erforderli­ chen Geschwindigkeitsvektoren V_x und V_y bestimmt, so daß der Greifer mit dem Teppich eine Schwenkbewegung mit den Winkel alpha um die Nadel ausführt. Durch die so koordinierte Regelung zwischen Kurven­ sensorsignal und den drei Servoachsen wird gewährlei­ stet, daß sich der Nähautomat der jeweiligen Teppich­ form mit der erforderlichen Bahnbewegung anpaßt. Da hierfür keine Teppichformen oder Bewegungsbahnen fest programmiert werden müssen, ist die gewünschte hohe Fertigungsflexibilität in hohem Maße gegeben.

Claims (11)

1. Verfahren zum selbsttätigen Führen eines Näh­ gutes, bei dem der Rand mittels einer Nähmaschine umstochen oder eingefaßt wird und das in Randnähe längs einer vorgegeben gekrümmten Kontur mittels eines Greifers geführt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:

• a) Messen der Abweichung gegenüber einem Sollwert an der Kalte des zu bearbeitenden Nähgutes an min­ destens drei Punkten, wobei während der Bewegung die Veränderung des Abstandes der Nähnadel vom Näh­ gutrand und die Richtung der Tangente an den äuße­ ren Rand des zu umnähenden Nähgutes ermittelt wird,
• b) Bestimmen des Abstandes der Nähnadel vom Näh­ gutrand an einem Meßpunkt (S1)
• c) Bestimmen der Richtung der Tangente an die Näh­ gutkontur durch Annähern der Tangente an eine Sehne, welche an der Kante des zu bearbeitenden Teiles durch zwei Meßpunkte (S2, S3) bestimmt ist, wobei die Meßpunkte (S2, S3) im geringen Abstand voneinander angeordnet sind,
• d) Auswerten der von den Sensoren in dieser Weise ermittelten Meßwerte in einer Signalverarbeitungs­ einheit und
• e) Ansteuern der Vorschub-, Schwenk- und Korrektur­ bewegung der Greifereinrichtung mit Hilfe der aus­ gewerteten Signale derart, daß während des Nähens die Tangente zur Werkstückkante in einem konstanten Winkel zur Vorschubrichtung steht und der Abstand der Nähnadel zur Nähgutkante konstant bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Meßsignal für die Schwenkbewegung der Greifereinrichtung proportional zur Winkelabwei­ chung der Sehne, die durch die beiden Meßpunkte (S2, S3) definiert ist, gegenüber der Vorschubrich­ tung an der Nähgutkante ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß an den Meßpunkten (S2, S3) Wegmessungen durchgeführt werden, aus deren Meßwerten die Win­ kelabweichung der Sehne ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Nähgut um den Dreh­ punkt des Nähwerkzeugs geschwenkt wird, wobei die Schwenkbewegung des Greifers mit Hilfe einer elek­ tronischen Rechnersteuerung mit dem Vorschuban­ trieb der Nähmaschine koordiniert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stichfrequenz und damit die Vorschub­ geschwindigkeit der Nähmaschine in Abhängigkeit von den Signalen des Kurvensensors (K) mit den Meßpunk­ ten (S1 und S2) so geregelt wird, daß beim Bearbeiten von Kurven mit kleiner werdendem Kurvenradius die Vorschubgeschwindigkeiten verringert wird.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß an einem Grundgestell eine Greifereinrich­ tung, eine Signalverarbeitungseinheit und minde­ stens zwei Sensoren angeordnet sind, wobei sich die Sensoren in der Nähe der zu umnähenden Nähgutkante befinden und einer der Sensoren als Kurvensensor (K) ausgebildet ist und daß der Kurvensensor (K) vorzugsweise zwei im geringen Abstand voneinander angeordnete Meßpunkte (S2, S3) und der Abstandssen­ sor einen Meßpunkt (S1) enthält.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensoren optische Sensoren sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kurvensensor (K) als mecha­ nische Wippe ausgebildet ist.

9. Anordnung nach einen der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß an den Meßpunkten (S2, S3) des Kurvensensors (K) Sensoren zur Wegmessung angebracht sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Greifer um den Ein­ stichpunkt der Nadel schwenkbar angeordnet ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt der Wippe in der Mitte der Meßpunkte (S2 und S3) angeordnet ist und sich in unmittelbarer Nähe der Nadel befindet und daß die Wippe mit der Achse eines Drehimpulsge­ bers verbunden ist.