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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen die Regelung des Betriebs von
Teppich-Tufting-Maschinen und insbesondere ein System zur Regelung
der Stoppposition der Nadelstange einer Tufting-Maschine in einem voreingestellten TeppichMaschenmuster.
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Eine
Tufting-Maschine erzeugt einen Teppich durch die Verwendung einer
Nadelstangenanordnung, welche eine Vielzahl von Nadeln aufweist. Die
Nadeln nähen
Garn zur Herstellung des Teppichs, während sich eine oder mehrere
Nadelstangen in einer Seite-an-Seite-Bewegung
bewegen. An einer ersten Position (d.h. einer "Ausgangs"-Position) ist die Nadelstange einer
Startposition in dem Teppich-Maschenmuster angeordnet. An einer
zweiten Position kann die Nadelstange horizontal zu der rechten
Seite versetzt sein, während
der Teppich geknüpft
wird. An einer dritten Position kann die Nadelstange erneut nach
rechts versetzt sein. Nach einer Reihe derartiger Schritte und Stiche
des Teppichmusters wird die Nadelstange horizontal in die entgegengesetzte
Richtung verlagert. Nach Beendigung einer Reihe von Schritten, beispielsweise
22 Schritten, kehrt die Nadelstange zu der Ausgangs- oder Startposition
in dem Teppich-Maschenmuster zurück. Der
vorstehend beschriebene Vorgang wird zur Herstellung eines getufteten
Schleifen-Teppichs wiederholt. Bei einem herkömmlichen Verfahren weist der mit
Hilfe dieses Vorgangs hergestellte Teppich eine Reihe von Zick-Zack-Kanten
aufgrund der horizontalen linken und rechten Verlagerung der Nadelstange auf.
Diese horizontale Verlagerung hilft, einige der bei der Herstellung
des Teppichs erzeugten Fehler zu mindern, oder sie schafft ein gewünschtes
visuelles Erscheinungsbild.
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Während des
Normalbetriebs arbeitet eine Tufting-Maschine durch Rotieren einer
Hauptantriebswelle mit in etwa 450 bis 1150 Dreh ungen pro Minute.
Die Hauptantriebswelle ist entweder direkt oder indirekt mit der/den
Nadelstange/n, welche den Teppich knüpft/knüpfen verbunden. Ein programmierbarer
logischer Regler ("PLR") und ein Inverterantrieb
werden für
gewöhnlich
zur Regelung des Startens und Anhaltens (d.h. die Antriebsbewegung) der
Tufting-Maschine verwendet. Ein sich wiederholendes Teppichmuster
kann durch Verlagern einer mit Hilfe einer mechanischen Verlagerungsvorrichtung erzeugten
Verlagerung eines Nadelstangenvorgangs geschaffen werden. Es kann
ein Codierer-Erfassungssystem verwendet werden, um die Position
der Nadelstangenanordnung während
eines Nadelhubs zu schaffen. Eine Zählung der Schritte, die in
jedem Muster durchgeführt
werden, kann dann vom Codierer an einen Regler übertragen werden. Jedesmal, wenn
die Nadelstange einen Musterzyklus beendet, wird der die Schritte
zählende
Regler neu eingestellt.
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Im
Falle eines Garnabrisses oder eines anderen Fehlerzustands kann
der Maschinenbediener der Tufting-Maschine einen Stoppknopf betätigen oder
es kann ein anderer Stoppmechanismus (d.h. End-/Ausdetektoren) eingesetzt
werden, um die Maschine anzuhalten. Wenn das Stoppsignal empfangen
wird, wird der Betrieb der Tufting-Maschine typischerweise auf ungefähr sechzig
Umdrehungen pro Minute hinabgebremst. Diese Geschwindigkeit wird für gewöhnlich als "JoggingGeschwindigkeit" der Maschine bezeichnet.
Aufgrund der Triebkraft oder Bewegungsenergie, die durch die Größe einer
Tufting-Maschine eingebracht wird, kann eine Reihe individueller
Schritte notwendig sein, um die Maschine so abzubremsen, dass sie
die Jogging-Geschwindigkeit erreicht. Beispielsweise kann es, wenn
ein Teppichmuster 22 Schritte aufweist und der Maschinenbediener
den Stoppknopf bei Schritt 4 drückt, 15 Schritte dauern, bevor
die Maschine die JoggingGeschwindigkeit erreicht. Bei Erreichen
der JoggingGeschwindigkeit ist die Maschine daher zu Schritt 19 in dem
Teppichmuster fortgeschritten. Nach Erreichen der JoggingGeschwindigkeit
wird die Tufting-Maschine
für notwendige
Reparaturen und Wartungsarbeiten am Teppich angehalten.
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Wenn
die Maschine erneut gestartet wird, kann ein Fehler entlang einer
gegebenen Linie im Teppich erzeugt werden, da die Spannung und die Zufuhr
des Teppichs auf dieser Linie dazu führen kann, dass Garn strenger
oder lockerer als zuvor vorliegt. Um die Gefahr eines solchen Mangels
zu verringern offenbart der Stand der Technik ein Verfahren zum
Anhalten der Nadelstange an einer vorgegebenen Höhe (d.h. einer Relativposition
der Antriebswelle) innerhalb des Nadelhubs. Dieses Verfahren mindert
nur einen Teil der Gefahr eines Mangels. Falls die Maschine an einer
Stelle angehalten wird, die weit von einer voreingestellten Stoppposition
entfernt liegt, können
auch dann Mängel
auftreten, falls die Nadelstange an der Höhe gestoppt wird, die vom Stand
der Technik gelehrt wird. Dem Stand der Technik fehlt somit der
Vorteil, die Tufting-Maschine an oder in etwa an einem vorbestimmten
Schritt im Maschenmuster, beispielsweise der nächsten gewünschten Stoppposition, mit
einem minimalen Anzahl von Jogging-Schritten, anzuhalten, während zur gleichen
Zeit die Nadelstange an einer gegebenen Höhe innerhalb des Nadelhubs
angehalten wird.
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US-A-4151804
offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung der
Ausbildung von Stopmarkierungen während dem Tuften von Teppichen,
indem die Nadelstange im Wesentlichen immer auf der selben Höhe über dem
Teppich angehalten wird, wenn die Machine gestoppt wird. Dies wird durch
Variieren der Startvorgehensweisen erreicht, um jeglichen Spielraum
in dem Garn-Zuführsystem beseitigen
und um einen weichen Start für
den Hauptantriebsmotor der Tufting-Maschine bereitzustellen.
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Durch
das erneute Starten der Tufting-Maschine auf langsame gleichmäßige Art
und Weise und dadurch, dass der Start des Garn-Zuführsystems dem
Neustart des Hauptantriebsmotors der Tufting-Maschine vorangeht, kann die Garnzufuhr
gesteuert werden, wodurch phasengleiche, synchronisierte Starts
zur Vermeidung eines Verlust von Florhöhe in der letzten getufteten
Reihe oder Reihen von von Florschleifen erzeugt werden.
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US-A
4895087 offenbart eine Tufting-Maschine, die ebenfalls zum Anhalten
der Nadelstange an einer spezifischen Höhe über dem Teppich konfiguriert
ist. Die Maschine weist eine Hauptantriebswelle auf, die durch Drehung
durch einen oder mehr Wechselstrommotoren angetrieben wird, und
treibt die eine Vielzahl von Nadeln tragende Nadelstange gegenseitig
an. Zwei Bremsen sind mit der Welle verbunden, wobei die erste Bremse
betätigt
wird, wenn die Energie an die Motoren abgestellt wird, und die zweite
Bremse wird betätigt,
nachdem die Geschwindigkeit der Welle auf eine bestimmte Geschwindigkeit abgebremst
worden ist, die es der Welle ermöglicht, angehalten
zu werden, wenn sich die Nadelstange und die Nadel am oberen Ende
des Hubs in Hin-und Herbewegung befinden. Die Motoren können auch allmählich gestartet
werden, so dass das Erreichen der vollen Geschwindigkeit bis nach
Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls nicht erreicht wird. Auf
diese Weise können "Stoppmarkierungen" erheblich verringert
werden.
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Die
Erfindung liefert eine Tufting-Maschine zur Herstellung eines Florteppichs,
wobei die Tufting-Maschine Folgendes aufweist: ein Gestell, welches
eine in dem Gestell untergebrachte Hauptantriebswelle aufweist;
eine Vielzahl von Tufting-Nadeln, die auf einer sich hin- und herbewegenden
Nadelstangenanordnung, die betriebsbereit mit der Hauptantriebswelle
verbunden ist, befestigt sind, um zwischen Hebe- und Senkpositionen
bewegbar zu sein; einen Regler, der mit der Hauptantriebswelle zur
Steuerung des Anhaltens der Nadelstangenanordnung an einer voreingestellten
Stoppvertiefung in einem TeppichMaschenmuster angeordnet ist; und eine
Bremsvorrichtung, die mit der Hauptantriebswelle zum Anhalten der
Hauptantriebswelle an einer vorbestimmten Stelle in dem Teppich-Maschenmuster verbunden
ist.
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Als
Ergebnis der vorliegenden Erfindung werden Fehler, die durch das
Anhalten und Starten einer Tufting-Maschine erzeugt werden, verringert oder
beseitigt. Durch Anordnen der Stoppposition der Nadelstange an einer
voreingestellten Position in dem Teppich-Maschenmuster, werden weniger Fehler
erzeugt, wenn die Tufting- Maschine
ihren Betrieb wieder aufnimmt. Falls ein Fehler erzeugt wird, ist
es jedoch weniger wahrscheinlich, dass dieser entdeckt oder beobachtet
wird, falls er jedesmal an der selben Position des TeppichMaschenmusters
ist, wenn die Maschine angehalten und neu gestartet wird, da die Schwere
des Fehlers verringert werden kann. Durch Steuern der Stelle, an
der die Nadelstange ansprechend auf eine notwendige Reparatur oder
Wartung des Teppichs gestoppt oder angehalten wird, kann die angemessene
Spannung für
das zur Herstellung des Teppichs verwendete Garn passend gesteuert werden.
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Die
Tufting-Maschine kann weiter einen Codierer für das Anordnen der Position
der Nadelstange in der voreingestellten Stoppvertiefung des Teppich-Maschenmusters
aufweisen.
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Insbesondere
ist der Regler so angeordnet, dass er die Bremse (Anhalten der Nadelstange)
ansprechend auf eine Signal vom Codierer an die Nadelstange betätigt, wobei
die Nadelstange an einer vorbestimmten Stoppposition und bei einer
spezifischen Ausrichtung angehalten wird.
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Die
Maschine kann weiter einen mit dem Regler verbundenen Inverter aufweisen,
wobei der Inverter so ausgelegt ist, dass er den Betrieb der Hauptantriebswelle
nach Empfang eines Startsignals startet.
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Die
Tufting-Maschine kann weiter eine mit der Hauptantriebswelle verbundene
Vorrichtung für das
allmähliche
Einrücken
der Hauptantriebswelle nach dem Start der TuftingMaschine aufweisen.
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Darüber hinaus
kann die Tufting-Maschine eine Vorrichtung zum Steuern der Verlangsamung der
Hauptantriebswelle aufweisen. Beispielsweise kann die Vorrichtung
zum Steuern der Verlangsamung der Hauptantriebswelle eine Vorrichtung
zum Verlangsamen der Tufting-Maschine auf eine JoggingGeschwindigkeit
aufweisen, bevor die Nadelstange angehalten wird.
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Die
Erfindung liefert zudem ein Verfahren zum Steuern des Anhaltepunkts
einer Nadelstange einer Tufting-Maschine in Relation zu einer voreingestellten
Stoppvertiefung in dem Teppich-Maschenmuster, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte aufweist: Empfangen eines Signals zum Anhalten der
Tufting-Maschine; Abbremsen der Tufting-Maschine ansprechend auf
das Signal zum Anhalten der Tufting-Maschine; und Anhalten der Nadelstange
an einer vorbestimmten Stoppposition in dem neu eingestellten Teppich-Maschenmuster.
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Der
Schritt des Steuerns der Verlangsamung der TuftingMaschine kann
den Schritt der Verzögerung
dieser Verlangsamung aufweisen.
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Weiter
kann der Schritt des Abbremsens die Verlangsamung der Tufting-Maschine
auf eine Jogging-Geschwindigkeit aufweisen, bevor die Tufting-Maschine
an der vorbestimmten Stoppposition angehalten wird.
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Das
Verfahren kann weiter den Schritt des Neustarts der Tufting-Maschine aufweisen.
Die vorbestimmte Position kann eine Ausgangsposition in dem Teppich-Maschenmuster
einschließen.
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Das
Verfahren kann weiter den Schritt des Anhaltens der Nadelstange
bei einer spezifischen Ausrichtung einschließen.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der Durchsicht der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines Abschnitts einer TeppichTuftingmaschine,
welche den Antriebsmechanismus und die Regelungs-Schaltkreisanordnung
der Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm eines programmierbaren logischen Reglers und eine
Schnittstelle zur Verwendung bei der in 1 gezeigten
Erfindung;
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3 ein
ausführliches
Blockdiagramm des in 2 gezeigten bevorzugten programmierbaren logischen
Reglers;
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4 eine
alternative Ausführungsform
des programmierbaren logischen Reglers zur Verwendung bei Erfindung;
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5 ein
Ablaufdiagramm des Betriebs des programmierbaren logischen Reglers;
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6 eine Draufsicht auf ein mit der Schnittstelle
verwendetes Regelfeld, wobei 6(a) eine Anzeige
eines ersten Felds und 6(b) eine Anzeige
eines zweiten Felds zeigen; und
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7 eine Draufsicht auf eine Graphikkarte zur
Verwendung bei einem gegenwärtig
in der Industrie bevorzugten Computer, wobei 7(a) einen Muster-Programmierbildschirm
zeigt, 7(b) listet die Stoppschritte
eines programmierten Teppichmuster auf, und 7(c) listet
die programmierten Verlangssamungs-Stiche auf.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
Objekte anzeigen, ist eine Teilansicht der betreffenden Abschnitte
einer Tufting-Maschine 10 im Allgemeinen in 1 gezeigt.
Die Tufting-Maschine 10 weist eine Hauptantriebswelle 12 auf,
die sich seitlich über
den oberen Endabschnitt der Tufting-Maschine auf eine im Stand der
Technik im Allgemeinen bekannte Art und Weise erstreckt. Die Antriebswelle 12 ist
mit einem Nadelantrieb 18 verbunden, um den Betrieb einer
oder mehrerer Nadelstangen 20 zu steuern. Entlang der Länge einer
Nadelstange 20 ist eine Vielzahl von Nadeln 20 angeordnet,
die zur Herstellung oder für
das Knüpfen von
Florteppichen verwendet werden. Bei Drehung der Antriebswelle 12 bewirkt
der Nadelantrieb 18, dass sich die Nadeln 22 auf
und ab (hin und her) bewegen, um auf diese Weise vorbestimmte Muster
in Reihen von Florschleifen zu nähen.
Die Florschleifen werden aus Garn gebildet, das der TuftingMaschine 10 auf
im Allgemeinen im Stand der Technik bekannte Art und Weise zugeführt wird.
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An
einem Ende der Antriebswelle 12 ist eine mechanische Kupplung 14 zur Übertragung
oder Translation des Betriebs der Antriebswelle 12 an einen
Codierer 24 angeordnet. Wie es in 1 gezeigt ist,
kann die mechanische Kupplung 14 ein riemengetriebenes
Getriebesystem mit einem Antriebszahnrad 15a und einem
Antriebszahnrad 15b aufweisen. Die mechanische Kupplung 14 weist
vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis von
1:1 auf, obwohl auch andere Übersetzungsverhältnisse
in Erwägung
gezogen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Weiter werden andere Systeme zur Übersetzung des Betriebs der
Antriebswelle 12 an den Codierer 24 ins Auge gefasst,
welche keine Übersetzungsmechanismen
aufweisen, wie beispielsweise Auflösungsvorrichtungen oder optische,
magnetische oder andere Sensoren. In derartigen Systemen kann die
Antriebswelle 12 beispielsweise direkt mit den Codierer 24 gekoppelt
sein.
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Der
Codierer 24 wird zur Überwachung
des Betriebs der TuftingMaschine 10 verwendet, indem die
relative Position der Nadelstange(n) 20 in einem Teppich-Maschenmuster
verfolgt wird. Der Codierer 24 weist vorzugsweise ein Rad
oder eine Scheibe (nicht gezeigt) auf, die auf einer Welle befestigt
ist. Das Rad oder Scheibe ist entlang seines/ihres Umfangs mit einer
oder mehrerer Öffnungen
perforiert. Wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird,
wird ein elektrisches Auge oder ein anderes lichtempfindliches Gerät zur Zählung der
Rotation der Löcher
oder Öffnungen
eingesetzt, während
sich das Rad oder die Scheibe in Relation zu der Antriebswelle 12 dreht.
Der Zählwert
kann dann an den programmierbaren logischen Regler 28 übertragen
und von diesem in eine relative Position der Nadelstange 20 übersetzt
werden. Die Zählung
der Löcher
durch den programmierbaren logischen Regler 28 ermöglicht eine Überwachung
der Position der Nadelstange 20 in dem Teppich-Maschenmuster
und auf diese Weise einen Betrieb der Tufting-Maschine 10.
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Die
vom Codierer 24 erhaltenen Informationen werden an den
programmierbaren logischen Regler 28 mit Hilfe einer Übertragungsverbindung 26 übertragen.
Vorzugsweise weist der programmierbare logische Regler 28 einen
Toshiba II PLC auf. Wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird, wird
der programmierbare logische Regler 28 programmiert, um
die Tufting-Maschine derart zu betreiben, dass diese an einer vorbestimmten
Stoppvertiefung in dem Vertiefungsmuster anhält. Der programmierbare logische
Regler 28 steuert dementsprechend das Anhalten der Tufting-Maschine 10 auf
eine Art und Weise, dass Fehler im herzustellenden Teppich verringert
oder beseitigt werden.
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Das
System weist weiter eine Schnittstelle 30 auf, die es dem
Maschinenbediener ermöglicht, die
Tufting-Maschine 10 zu überwachen.
Gemäß der bevorzugten
erfindungsgemäßen Ausführungsform weist
die Schnittstelle 30 einen Industriecomputer, Modell Nr.
SB586P1100 auf, der von der Firma Industrial Computer Source in
San Diego, Kalifornien hersgestellt wird (wird nachfolgend noch
ausführlich
mit Bezug auf 7 beschrieben). Alternativ
kann die Schnittstelle 30 eine "Panelmate Operator Interface" aufweisen, die entweder
von der Eaton Corporation oder der Modicon Corporation hergestellt
wird (wird nachfolgend noch in Verbindung mit 6 beschrieben).
Die Schnittstelle 30 erleichtert das Starten, das Eichen
und Programmieren der Tufting-Maschine 10, damit sie die
Nadelstange 20 an einer vorbestimmten Position (und Ausrichtung)
in dem Teppich-Maschenmuster anhaltet. Entsprechend der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist die vorbestimmte Position die Ausgangsposition
des TeppichMaschenmusters, wobei jedoch jede beliebeig voreingestellte Stoppposition
in der Schrittfolge des Teppich-Maschenmusters eingesetzt werden
kann, ohne dass vom Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird. Die
Schnittstelle 30 ist mit dem programmierbaren logischen
Regler 28 und einem Inverterantrieb 32 über eine
Kupplung 36 verbunden. Die Kupplung 36 ist eine
elektrische Kupplung zur Übertragung
von Signalen zwischen dem programmierbaren logischen Regler 28,
der Schnittstelle 30 und dem Inverterantrieb 32.
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Fachleute
in der Technik werden jedoch erkennen, dass auch andere Kupplungen
eingesetzt werden können
und in Betracht kommen.
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Der
Inverterantrieb 32 empfängt
vorzugsweise ein Signal vom programmierbaren logischen Regler 28 zum
Anhalten der Tufting-Maschine 10.
Nach Empfang eines Stoppsignals überträgt der Inverterantrieb 32 eine
Signal über
die Solenoid-Verbindung 34 zu einem Elektromagneten 16,
welcher auf der Tufting-Maschine 10 befestigt ist. Das
an den Elektromagneten 16 übertragene Signal ist betriebsbereit, um
einen Bremsklotz 40 und eine mit der Antriebswelle 12 verbundene
Bremsscheibe 38 in Eingriff zu bringen. Auf diese Weise
kann die Tufting-Maschine 10 an einer vorbestimmten Position
in dem hergestellten Teppich angehalten werden. In der bevorzugten
Ausführungsform
empfängt
der Inverterantrieb 32 sowohl ein Signal zur Verlangsamung
sowie ein weiteres Signal zum Anhalten der Tufting-Maschine 10 mit
dem Ziel, die Anzahl von möglicherweise
auftretenden Joggingschritten zu verringern. Durch eine geeignete
Reihenfolge und Steuerung der Erzeugung dieser Signale kann/können die
Nadelstange/n 20 auf die Jogging-Geschwindigkeit verlangsamt werden
und an der nächsten
vorbestimmten Position angehalten werden.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erzeugt der programmierbare logische Regler 28 ein
Signal für
den Beginn der Abbremsung der Nadelstange(n) 20. Zur Minimierung
der Anzahl von Joggingschritten, die nach der Verlangsamung der Nadelstange
und vor dem Erreichen der vorbestimmten Stoppposition erforderlich
sind, kann eine vorbestimmte Verlangsamungs-Stichposition in dem
programmierbaren logischen Regler 28 einprogrammiert werden,
um die Verlangsamung zu verzögern,
bis diese Position erreicht ist. Vorzugsweise kann die Verzögerung so
eingestellt werden, dass sie die Mindestanzahl der für eine gegebene
Tufting-Maschine 10 erforderlichen Verlangsamungsstiche
oder Schritte an einer gewissen Geschwindigkeit plus einem oder
mehr Jogging-Stichen, falls dies nötig ist, berücksichtigt.
Eine Reduzierung oder Beseitigung der Jogging-Zeit wird daher erreicht,
indem die Erzeugung des Verlangsamungssignals verzögert wird, nachdem
der Maschinenbediener den Stoppknopf (nicht gezeigt) betätigt, um
die Anzahl der Schritte bis zu der nächsten vorbestimmten Stoppposition
zu berücksichtigen.
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Nach
dem Neustart der Tufting-Maschine 10 überträgt der Inverterantrieb 32 ein
Startsignal über die
SolenoidVerbindung 34 an den Elektromagneten 16.
Ansprechend auf das Startsignal rückt der Elektromagnet 16 die
Bremsscheibe 38 und den Bremsklotz 40 aus, um
somit ein wieder aufgenommene Rotation der Antriebswelle 12 zu
ermöglichen.
In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Antriebswelle 12 übereinstimmend
jedes Mal bei der selben Ausrichtung gestoppt. Vorzugsweise weist der
Elektromagnet 16 ein Luft-Solenoid auf, obwohl andere Formen
von Solenoiden und andere Formen von Bremssystemen eingesetzt werden
können,
was für
Fachleute in der Technik offensichtlich ist.
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Mit
Bezug auf 2 ist nun ein Blockdiagramm
der Steuerelemente des Systems gezeigt. Wie veranschaulicht ist,
ist die Schnittstelle 30 über die Kupplung 36 mit
dem programmierbaren logischen Regler 28 verbunden. Wie
vorstehend bereits erwähnt
wurde, ist der programmierbare logische Regler so programmiert,
dass er das Anhalten und Starten der TuftingMaschine 10 auf
geeignete Weise synchronisiert. Wie nachfolgend noch ausführlicher mit
Bezug auf 5 beschrieben wird, sind zwei
alternative Steuerprogramme für
den programmierbaren logischen Regler 28 in dem Microfiche
Anhang vorgesehen. Die in dem Microfiche Anhang bereitgestellten
programme werden in einem "leiterförmigen logischen" Format dargestellt,
das im Stand der Technik im Allgemeinen zum Programmieren programmierbarer
logischer Regler von der hier eingesetzten Art bekannt ist.
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Ein
erweitertes Blockdiagramm des in 2 gezeigten
Systems ist in 3 bereitgestellt. Wie daraus
ersichtlich ist, wird eine Vielzahl von Signalen über einen
Kupplung 36 zwischen der Schnittstelle 30, dem
programmierbaren logischen Regler 28 und der Tufting-Maschine 10 übertragen.
Diese Signale weisen eine RS-232 kompatible serielle Übertragungsverbindung 44 auf,
sowie ein Massesignal 50, eine Spannungsreferenz 52,
ein neutrales Referenzsignal 54, ein Niedriggeschwindigkeits-Referenzeingangssignal 56 und
ein Stoppsignal-Ausgangssignal 58. Vorzugsweise handelt
es sich bei dem SpannungsReferenzsignal 52 um ein Standard-Signal
von 110 Volt Wechselstrom, das in den Vereinigten Staaten verwendet
wird. Das Niedriggeschwindigkeits-Referenzeingangssignal 56 wird
vom Inverterantrieb 32 über
die Übertragungsverbindung 36 empfangen.
Das Stoppsignal-Ausgangssignal 58 wird über die Solenoid-Verbindung 34 an
die Tufting-Maschine 10 übertragen. Darüber hinaus übertägt ein Eingang 46 ein
nach der Betätigung
der Stopptaste (nicht gezeigt) empfangenes Signal. Ein Ausgang 48 ist
ebenfalls vorgesehen, der ein Verlangsamungssignal an den Inverterantrieb 32 überträgt, welches
zur Minimierung der Jogging-Zeit verzögert werden kann, wie bereits
vorstehend beschrieben worden ist. In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Notwendigkeit und Größe einer
beliebigen Verzögerung druch
den programmierbaren logischen Regler 28 bestimmt.
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Wie
in 3 gezeigt, weist der programmierbare logische
Regler 28 eine Energieversorgung 60, einen zentralen
Prozessor ("CPU") 62, ein Hochgeschwindigkeits-Zählermodul 64,
ein Eingangsmodul 66 und ein Relais-Ausgangsmodul 68 auf.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Energieversorgung 60 eine
Toshiba #TTS261-S Energieversorgung; die CPU 62 umfasst
eine Toshiba #TTU224-S zentrale Prozessoreinheit; das HochgeschwindigkeitsZählermodul 64 weist
einen Toshiba #EX10-MPI21 Impulsmodulator auf; das Eingangsmodul 66 umfasst
ein Toshiba #EX10-MIN51
110-Volt Wechselstrom-Eingangsmodul; und das Relais-Ausgangsmodul 68 weist
ein Toshiba #EX10-MR061 Relais-Modul auf. Die vorstehend genannten
Bauelemente sind vorzugsweise in einen Toshiba #TBU266-S Gestell
oder Regal (nicht gezeigt) untergebracht.
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Wie
vorstehend beschrieben wird die Anordnung der Nadelstange 20 vom
Codierer 24 überwacht
und an den programmierbaren logischen Regler 28 übertragen.
Daher wird ein Signal vom Codierer 24 erzeugt, das den
Zählwert
oder die Positionierung der Nadelstange 20 und der Nadeln 22 in
dem voreingestellten Teppich-Maschenmuster
darstellt. Dieses Signal wird über
die Übertragungsverbindung 26 an
den programmierbaren logischen Regler 28 übertragen.
Wie es in 3 gezeigt ist, werden einige
der Signale direkt über
das HochgeschwindigkeitsZählermodul 64 übertragen.
Ist die Anzahl der Positionen in den programmierbaren logischen
Regler 28 (siehe unten) erst einmal einprogrammiert, kann
die Position der Nadelstange 20 und der Nadeln 22 als
relative Position in dem Maschenmuster bestimmt werden. Hat man
die Position der Nadelstange 20 und der Nadeln 22,
so kann bewirkt werden, dass der programmierbare logische Regler 28 das Anhalten
der Nadelstange 20 an der vorbestimmten Stoppposition jedesmal
dann bewirkt, wenn ein Stoppsignal empfangen wird. Eine ausführliche
Beschreibung der Programmierung des programmierbaren logischen Reglers 28 wird
nachfolgend mit Bezug auf 6 bereitgestellt.
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Mit
Bezug auf 4 wird nun eine alternative bevorzugten
Ausführungsform
zum Verfolgen und Bestimmen der Position einer oder mehrerer Nadelstangen 20 gezeigt.
Gemäß der alternativen
Ausführungsform
ist eine Nocke 70 auf der Antriebswelle 12 der
Tufting-Maschine 10 befestigt oder mit derselben verbunden.
Zwei faseroptische Kabel oder Lichtwellenkabel 72 sind
in optischer Nähe
zur der Nocke 70 positioniert. Die Lichtwellenleiterkabel 72 sind
an ihren distalen Enden mit Photosensoren 74 verbunden, die
wiederum mit dem programmierbaren logischen Regler 28 verbunden
sind. Das Lichtwellenleiterkabel 72 ist vorzugsweise von
der Firma Banner Engineering Corporation, Teilenummer MQDC-315RA
gefertigt. Die Faser in dem Lichtwellenleiterkabel 72 wird ebenfalls
von der Firma Banner Engineering Corporation, unter der Teilenummer
TIT26U ebenso wie die Photosensoren mit der Teilenummer SM2A312FPQD hergestellt.
Ein Zweipunktschalter 76 wird eingesetzt, um sowohl einen
manuellen als auch einen automati schen Betrieb des Systems zu ermöglichen.
Vorzugsweise wird der Schalter (Teilenummer 52SA2AAB) auf einer
Testmaschine (nicht dargestellt) angeordnet und auf einem Nullkontaktblock (Teilenummer
BAK) angeordnet.
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Die
in 4 gezeigte alternative Asuführungsform arbeitet vorzugsweise
bei 110 Volt Wechselstrom und misst direkt mit Hilfe der Photosensoren 74 die
Drehung und/oder Positionierung der Nocke 70. In einer
Ausführungsform
kann die Nocke 70 Perforationen entlang ihres Umfangs wie
oben beschrieben aufweisen. Alternativ können auch andere Markierungen
auf der Nocke 70 angeordnet sein, die mit Hilfe der Photosensoren
gemessen oder erfasst werden, oder es kann eine relative lineare
Verlagerung überwacht
werden. Diese Information ist mit dem programmierbaren logischen
Regler 28 gekoppelt, um elektrische optische Impulse, die
von den Photosensoren 74 auf die vorstehend beschriebene
Art und Weise empfangen werden, zu zählen. Der programmierbare logische
Regler 28 kann auf diese Weise die Position der Nadelstange 20 lokalisieren
und kann das Anhalten der Nadelstange 20 an der vorbestimmten
Position steuern.
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Ein
Ablaufdiagramm, das die Folge der Schritte zur Steuerung der Tufting-Maschine 10 identifiziert,
ist in 5 gezeigt. Bei Schritt 80 wird die Anzahl
von Schritten in dem voreingestellten Teppich-Maschenmuster in den
programmierbaren logischen Regler 28 programmiert. Bei
Schritt 82 wird die Anzahl von Schritten, die vor dem Anhalten
der Nadelstange erwünscht
wird, ebenfalls eingegeben. (Auf diese Weise wird die bevorzugte
Verlangsamung der Tufting-Maschine 10 auf die Jogging-Geschwindigkeit
ermöglicht).
Eine Verzögerungszeit kann
ebenfalls bei Schritt 84 eingegeben werden. Bei Schritt 86 wird
die Tufting-Maschine 10 gestartet. Die Maschine 10 führt den
Betrieb weiter, bis ein Stoppsignal empfangen wird. Nach Erfassung
des Stoppsignals bei Schritt 88 bremst das Programm die
Tufting-Maschine 10 bei Schritt 90, und erzeugt
ein Bremssignal, um die Maschine 10 an der vorprogrammierten
Position zu stoppen.
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Mit
Bezug auf 6 ist ein Schaltfeld zur Verwendung
mit der Schnittstelle 30 gezeigt. Das Schaltfeld wird mit
einem Precision Needle Positioner (Präzisionsnadel-Stellwerk) und
einem von der Firma Tuftco hergestellten Data Key Encore System eingesetzt.
Vor dem Einsatz des Precision Neelde Positioner sollte das System
angemessen eingestellt und kalibriert sein. Zur Einstellung und
Kalibrierung des Systems ist die Tufting-Maschine 10 vorzugsweise
für ein
gerades Maschenmuster eingestellt und die Maschine 10 läuft langsam
an, bis die Nadeln 22 am oberen Ende ihrers Hubs angeordnet sind.
Dann wird eine Musterschlüssel
eingefügt
und ein Schrittmuster wird geladen. Ein Kalibrierungsschlüssel (nicht
gezeigt) wird eingesetzt, während
der nächste
Schritt unter Verwendung der Rückenstange
(nicht gezeigt) der TuftingMaschine 10. Nach Bestimmung
des nächsten
Schritts für
das Teppich-Maschenmuser wiederholt sich dieser jedesmal, wenn das
bestimmte Muster geladen wird. Dementsprechend können die Anzahl der Maschen
pro Wiederholen, jede beliebige Maschenkorrektur, die Anzahl an
Maschen, nach der in einem geraden Maschenmuster angehalten wird sowie
eine Stoppverzögerung
eingegeben oder berechnet werden. Die Tufting-Maschine 10 wird
dann langsam angefahren, um zu überprüfen, dass
der Precision Needle Positioner und die Tufting-Maschine 10 kalibriert
sind. Die Tufting-Maschine 10 kann dann wie vorstehend
beschrieben gestartet und gestoppt werden. Falls Fehler (d.h. Stoppmarkierungen)
als Ergebnis eines derartigen Anhaltens und Neustartens der Maschine 10 sichtbar
sind, können diese
vorzugsweise durch Addieren eines Vorschubs korrigiert werden, falls
der Fehler gering ist, oder durch Subtrahieren eines Vorschubs,
falls der Fehler groß ist.
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Wie
dargestellt veranschaulicht 6(a) eine
erste Seite (z.B. Seite 0) des Schaltfelds, und 6(b) zeigt
eine zweite Seite (z.B. Seite 1) desselben Steuerfelds. Beide Felder
schließen
Eingabetasten 100 sowie einen Anzeigebereich 102 ein.
Der Anzeigebereich 102 identifiziert die Anrufnummer sowie spezifische
Informationen über
das Maschenmuster. Diese Information schließt die eingegebenen oder mit
Hilfe der oben beschriebenen Kalibrierungsschritte bestimmten Daten
ein. Wie in 6(b) gezeigt weist der
Anzeigebereich 102 Anrufinformationen sowie eine Eingabetabelle
für das
spezifische Maschenmuster, das in die Tufting-Maschine 10 einprogrammiert
wird, auf. Die Eingabefelder 104, eine Löschtasche 106 sowie
ein Nummern-Tastenfeld 108 sind ebenfalls am unteren Teil
eines jeden in den 6(a) und 6(b) gezeigten Schaltfeldes vorgesehen.
Beide Schaltfelder in den 6(a) und 6(b) weisen zudem Pfeile 110 auf,
die entsprechend dem Programm auf eine im Allgemeinen in der Technik
bekannte Art und Weise zu den Eingabetasten 100 zeigen.
Eine Gruppe von Befehlen zum Starten, Kalibrieren und Programmieren
der Tufting-Maschine 10 unter Verwendung der Schnittstelle 30 ist
in dem Microfiche Anhang beinhaltet, zusammen mit einer Konfigurationsdatei
für ein
typisches Teppich-Maschenmuster.
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Mit
Bezug auf 7 ist eine Draufsicht auf die
gegenwärtig
bevorzugte graphische Benutzerschnittstelle zur Verwendung mit dem
bevorzugten Industriecomputer gezeigt. Die graphische Benutzerschnittstelle
ist auf einem visuellen Anzeigebildschirm (nicht gezeigt), beispielsweise
einer Kathodenstrahlröhre,
einer Flüssigkristallanzeige
oder einer anderen in der Technik im Allgemeinen bekannten Anzeige
vorgesehen. In 7(a) ist ein Musterprogrammeirschaltkreis
vorgesehen, der eine Musterlängenfenster 120 aufweist.
Ein Benutzer oder ein Bediener kann eine spezifische Teppichmusterlänge durch
Bereitstellen der Anzahl von Schritten über eine Eingabevorrichtung
(nicht gezeigt) eingeben oder programmieren. Fachleute in der Technik
werden erkennen, dass es sich bei solchen Eingabevorrichtungen um
Tastaturen, numerischen Tastenfeldern, oder dergleichen handeln
kann, die in der Technik im Allgemeinen bekannt sind. So erscheint
das Eingabemuster und wird in dem Musterlängenfenster 120 angezeigt.
Eine tatsächliche
Stoppposition wird in dem tatsächlichen
Stopppositionsfenster 122 entsprechend der Relativposition
der Hauptantriebswelle 12, ... Zusätzliche Fenster sind zur Aufnahme
einer Maschinengeschwindigkeit 124, einer Schrittkorrektur 126,
einer Rückenstangenschritts 128,
einer Stoppverzögerung
130, einem Vorstoppen/Verzögerung 132,
einer Startkorrektur 134, einem Stoppschritt 136 und 138 und
einem Rücksetzen
des Register 140 vorgesehen.
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Wie
oben beschrieben worden ist, kann durch richtiges Auswählen der
oben beschriebenen Variablen der Benutzer oder Bediener den programmierbaren
logischen Regler 28 programmieren, damit dieser das Verzögerungs-
und Stoppsignal zur Kommunikation mit der Tufting-Maschine erzeugt und/oder
verzögert.
Das tatsächliche
Stopppositionsfeld 122 empfängt den vorprogrammierten Stoppschritt.
Basierend auf der Drehung pro Minute, die in dem Maschinengeschwindigkeitsfenster 124 bereitgestellt
werden, und dem im Schritt-Korrekturfenster 126 vorgesehenen
Wert kann ein Stoppverzögerungswert
und ein Verlangsamungswert berechnet und in den Fenstern 130 und 132 angezeigt
werden. Die Anzahl von Stoppschritten kann durch den Benutzer oder
Bediener eingeführt
werden und wird in den Fenstern 136 und 138 angezeigt.
Der programmierbare logische Regler 28 kann auf diese Weise bestimmen,
wann er mit der Verlangsamung der Tufting-Maschine 10 beginnen
soll.
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Wie
in 7(b) gezeigt, können die Stoppschritte dem
Bediener über
die Stoppschrittfenster 142a, 142b angezeigt werden.
Eine Schrittanzahl un einer Wert für diesen Schritt wird so dem
Bediener angezeigt. Auf der linken Seite der Anzeige 142a sind die
Stoppschritte 51–100 aufgelistet
(für Teppichmuster,
die 100 oder weniger Schritte aufweise).
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Mit
Bezug auf 7(C) sind ein zweites Maschinengeschwindigkeitsfenster 144,
eine Vorstoppfenster 146, sowie ein Verlangsamungs- und
Langsamstichfenster 148 dargestellt. Basierend auf der spezifischen
Maschinengeschwindigkeit und dem programmierten Prestoppwert kann
die Anzahl von Verlangsamungsstichen bestimmt werden. Ein Fenster 150 ist
vorgesehen, das die Anzahl von Verlangsamungs- und Langsamstichen 152 entsprechend der
Relativgeschwindigkeit der Tufting-Maschine 10 auflistet.
Dementsprechend kann der Schritt, bei dem die Verlangsamung beginnt,
mit Hilfe des programmierbaren logischen Reglers 28 gesteuert
und verzö gert
werden, um die Menge an Zeit für
das langsame Anfahren, die von der Tufting-Maschine 10 benötigt wird,
zu minimieren oder reduzieren.
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Wie
ersichtlich ist, ermöglich
die vorliegende Erfindung das Anhalten einer Teppich-Tuftingmaschine
an einer vorbestimmten Stoppposition eines vorbestimmten Teppich-Maschenmusters.
Die Tufting-Maschine kann vorzugsweise so programmiert oder gesteuert
werden, dass sie an der vorbestimmten Position stoppt, wenn ein
Stoppsignal unabhängig
von der augenblicklichen Position der Nadelstange empfangen wird.
Durch Stoppen der Nadelstange an der vorbestimmten Stoppposition
und bei einer spezifischen Ausrichtung können Fehler, die erzeugt werden,
wenn die Tufting-Maschine
wieder gestartet wird, erheblich verringert oder ganz beseitigt
werden. Darüber
hinaus sind auftretende Fehler besser versteckt und schwieriger
zu erkennen, wenn sie jedesmal am selben ausgewählten Stoppschritt des Maschenmusters
auftreten. Das Einführen
einer Verzögerung
zwischen dem Eingriff des Bedieners zur Stoppsteuerung und der Verlangsamung
der Tufting-Maschine minimiert zudem die Anzahl von Langsamschriten,
die neu sind oder erforderlich sind.
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Es
versteht sich, dass für
den Fachmann in der Technik eine große Bandbreite von Veränderungen
und Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen offensichtlich
sind und in Betracht gezogen wrden. Es ist daher beabsichtigt, dass die
vorhergehende ausführliche
Beschreibung als beispielhaft anstatt einschränkend angesehen wird, und es
versteht sich, dass es die folgenden Ansprüche, einschließlich aller
Gleichungen sind, die zur Definition des Schutzumfangs der Erfindung
beabsichtigt sind.