EP0587847A1 - Fadenwächter für doppelsteppstich-maschinen - Google Patents

Fadenwächter für doppelsteppstich-maschinen

Info

Publication number
EP0587847A1
EP0587847A1 EP19930906452 EP93906452A EP0587847A1 EP 0587847 A1 EP0587847 A1 EP 0587847A1 EP 19930906452 EP19930906452 EP 19930906452 EP 93906452 A EP93906452 A EP 93906452A EP 0587847 A1 EP0587847 A1 EP 0587847A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread
bobbin
sewing
speed
filling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19930906452
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard BÄCKMANN
Marcus BÄCKMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BAECKMANN, REINHARD
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0587847A1 publication Critical patent/EP0587847A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B59/00—Applications of bobbin-winding or -changing devices; Indicating or control devices associated therewith
    • D05B59/02—Devices for determining or indicating the length of thread still on the bobbin

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for monitoring the lower thread and upper thread on a lockstitch machine according to the preamble of the main claim.
  • DE-OS-2045435 describes for the first time how in lockstitch sewing machines by means of an optical reflex light barrier, which is arranged on one side of the bobbin, bores or openings in the bobbin can be scanned as dark fields on the reflecting bobbin flange. With this, the movement of the bobbin can be detected and thus indirectly deduced from existing or non-existing bobbin thread take-off.
  • DE-OS-3540126 uses defined light or dark markings instead of bores on the bobbin, which are applied in a sector shape on both sides of the bobbin and thus detects the changing bobbin speed in order to compare this with the speed of the main shaft of the sewing machine and in order to obtain statements about the degree of coil filling by comparing these speeds.
  • DE-OS 2045435 can only detect bobbin movement or standstill, which is not sufficient for functioning thread and bobbin content monitoring, it is possible in the published patent application DE-OS 35401265 to additionally determine the bobbin filling level, but without specifying which calculations and Circuits are used.
  • Others too Known monitors for the bobbin such as DE-OS-4116638 work with holes, slots or markings of various shapes and designs on the bobbin to monitor the bobbin directly or indirectly. For this purpose, the speed or the movement of the bobbin is also recorded, evaluated by measurement technology or displayed, or a signal is generated when the bobbin speed exceeds a certain value.
  • the disadvantage of the described and known methods lies in the fact that
  • the end of the bobbin can be determined by monitoring the rotary movement, so these thread monitors act, but only as limit monitors.
  • Dm is a diameter that changes from D to 'due to the thread consumption during sewing. Dist can be measured directly by scanning the bobbin fill, but since the sizes and types of the sewing machine grippers do not allow this, and D must be measured with an accuracy of 0.5% in order to indicate the fill level with 1%, the present invention is intended to address this deficiency remedy by creating a method and a device that continuously or discountably determines the variable diameter Dist during the sewing process and either shows the bobbin filling level F on a display or emits a signal in good time to indicate the approaching end of the bobbin thread, and an operation if the bobbin thread runs out or breaks or trigger ad.
  • REPLACEMENT LEAF inputs the stitch length S or also measures these inputs as geometry data or thread consumption measurement and feeds them to the processing unit, where it determines the bobbin filling degree F and decides by comparing the bobbin speed with the hook speed
  • the design of the thread monitoring device according to the invention advantageously results in an uncomplicated signal unit which can be used anywhere, where bobbins carry corresponding markings or can be attached to them.
  • the method is based on the following inventive consideration, starting from the formula of the degree of filling, the publication DOB + haka praxis 8/73.
  • the lower thread in a sewing machine is drawn off from the thread lever high point by the transport feed and partly also by the thread lever suit onto the upper thread.
  • Many experts are not aware that the gripper rotates twice as fast as the harmonic, but the bobbin thread always has an average peripheral speed of
  • Fadengeschwindig ⁇ ness is also given approximately by
  • Vsmldif «den (S + 2t) 'n- hiischine
  • brackets (S + 2t) represents the respective bobbin thread consumption with stitch length S and bobbin thread t.
  • the bobbin always turns much slower than the sewing machine with speeds between approx. 1/3 to 1/20 sewing machine speed or 1/6 to 1/40 hook speed.
  • the changing coil diameter D-st can be determined from the formula on the basis of the kinematic relationships
  • the diameter D just wound up is the frequency ratio between the frequency of the main shaft f n and the frequency of the coil f. multiplied by the input variable X,
  • the prerequisite for this is at least one pulse mark on the harmonic and the coil. Since the harmonic speed can generally be varied in any sewing process over a certain seam section LN, methods other than the one described here are linked to a variety of preconditions in order for the bobbin contents to be effective
  • SPARE BLADE to determine, e.g. - B. Specification of difficult to determine limit speeds or remaining thread lengths.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a gripper with speed detection on the spool.
  • Fig. 2 is a schematic drawing with the two sensors and the display with sewing machine control.
  • Fig. 3 shows a digital embodiment in discrete
  • FIG. 4 shows an embodiment in analog technology.
  • Fig. 5 shows a hardware example of a computerized
  • Solution Fig. 6 is a circuit diagram with a display unit for the
  • FIG. 7 is a circuit diagram for sensor inputs
  • REPLACEMENT BUTT 8 is a flowchart describing the computer program for the solution
  • a sensor S2 is shown 20, z. B. photoelectronically detects the rotational movement of the coil 5.
  • the coil has one or more scannable markings 12 or features such as bores on its outer flanges 12 'by means of any sensors.
  • the sensor S2 On one side of the spool 5 opposite the marks 12 there is now the sensor S2, which consists of the transmitter and the receiver - in the illustrated case it is designed as an optical reflex coupler which, when sewing, uses the rotational frequencies f 3 ( .
  • the thread take-off causes a certain speed until it is switched off, which corresponds kinematically to the winding content 11, such as the size of the lower thread take-off S + 2t, and the speed of the sewing machine ⁇ H or f ⁇
  • the coil bears a large number of markings, preferably a multiple of 6, in order to convert frequencies a to facilitate speeds.
  • FIG. 2 shows the sensor S1, which detects the direct movement 35 of the main shaft or the gripper at the speed n * or frequency tu.
  • the signals coming from S1 / S2 are now fed via data converters 30/31 into the microcomputer 37, on whose keyboard 33 the stitch length S and the bobbin thread entry t can be entered.
  • the respective start / stop signal is switched on by the sensor S3 and the foot pedal or switch 38 via the sewing machine control 34 in order to initialize the beginning or the end of the continuous calculation of the degree of filling F or the remaining diameter D.
  • ⁇ d represents a safety reserve of approximately one thread size, whereby an operation can be triggered if the lower thread and upper thread break
  • a thread break must in this start-up phase after bobbin wake by additional means such.
  • B. an upper thread roller can be monitored.
  • the pulse mark number of the bobbin at S2 must be at least twice as high as p, i.e. 2p, compared to the pulse mark number of the sewing machine at Sl, which means that p marks on the main shaft must be scanned by sensor S1 to determine fH, and at least 2 p marks on the coil, advantageously even more.
  • REPLACEMENT BUTT Circuitry according to FIG. 3, which can be connected directly to the sewing machine control 34 or the microcomputer 37 in terms of hardware and can externally pre-process the data.
  • FIG. 3 shows the frequency ratio measurement as it can be implemented with frequency counter modules.
  • the signal from sensor Sl / 35 of the main shaft goes to input channel 2. To enter the factor
  • a freely adjustable frequency multiplier F1 is switched in channel 1 and a freely adjustable frequency divider F2 in channel 2, with the aid of which the factor X can be read in manually or automatically via keyboard 33 ⁇ gere of the frequencies, that is f 3t , created and taken over the time base from it, since it opens the gate for a certain period.
  • the higher of the two frequencies f ⁇ happens after pulse formation in channel 2 the gate and reaches the counter / memory, where then in a block, for. B. the ICM 7226 the frequency ratio can be displayed on a display 32.
  • FIG. 4 shows the analog determination of the degree of filling, the speed of the coil 36 and the main shaft 35 being converted into a voltage by means of frequency-voltage converters, not shown.
  • the MPY 600 module can then be used as a divider, multiplier and square 40 for the subsequent steps.
  • the circuit emulates the formula.
  • Blocks X, D 2 , D 2 and S can be implemented as potentiometers and represent the corresponding parameters.
  • the comparator 41 with the output E compares the degree of filling with the set threshold.
  • the degree of filling is smaller than the threshold, the comparator turns on the output.
  • the totalizers and comparators can be constructed with conventional operational amplifiers.
  • the M 2907 P module can be used for the frequency-voltage converter, for example.
  • the degree of filling or threshold values and switching states are shown on a display that is not shown.
  • FIG. 5 An exemplary solution in microcomputer technology is shown in FIG. 5, 43 forming a frequency divider, 44 being a RAM module, 45 being an EE-PROM and 46 being a permanent memory, by means of which the parameters stitch length S and 2t can be read in and stored as bobbin threading.
  • the digital or analog inputs for these values are the bus 47, while the microcomputer 48 carries out the calculations according to the programs.
  • This microcomputer works together with the display 32 via the multiplexer 49 on the output side.
  • the inputs 51 are provided for signal 38 start / stop, i.e. sewing machine is running or further inputs from the sewing system.
  • the outputs 50 can be given to external units, such as a red signal lamp, sewing stop device, counter for bobbin change, etc., depending on the sewing system on which the bobbin thread monitor is used.
  • the mode of operation of the method described, using the microcomputer 48 of FIG. 5 to calculate the degree of filling, is further described in the flow chart in FIG.
  • the system is initialized after switching on. Now the program starts on sewing start 38
  • the keyboard 33 is checked and, if necessary, the input is accepted and stored in the EE-Prom 49. If the sewing process is started, the following program for calculating the degree of filling F is carried out continuously according to the formulas of the main claim and the subclaims and possibly displayed until the sewing process is ended or thread breakage is detected.
  • the speed of the bobbin is checked for thread breakage detection. If this is 0 and the speed of the main shaft> 0, thread breakage is displayed.
  • the stitch length S and the thread intake 2t are measured or read from the memory 46 and the degree of filling is calculated. Then the fill level is saved. If the set threshold is exceeded, the end of the bobbin thread is displayed.
  • the degree of filling F is then displayed. At speeds below the cut-off frequency, the old saved fill level is displayed.
  • the above invention does not have to code any bobbins in practical operation, since the degree of filling F and D can be determined immediately after insertion and a short sewing operation, which is particularly advantageous in the case of used bobbins. If sewing is now carried out, the bobbin content is continuously checked by the assigned parameters. When sewing is stopped, the bobbin overrun is determined and taken into account when restarting, so that misidentifications can be avoided.
  • the results of the automatic fill level calculation can also be forwarded to the sewing machine control 34 in order to calculate the results of the automatic fill level calculation.
  • Figure 9 shows the most common cases of disturbed coil winding, such as convex winding 52, concave winding 53 and tapered
  • N measuring periods or around the square error-enhancing
  • the program can be supplemented to improve the device in such a way that the maximum fill level values following low values are suppressed, and the coil standstill
  • the measuring accuracy is improved towards the end when the pulse mark number on the coil or frequency multiplier circuit is sufficiently high in the critical phase.
  • two offset sensors S 2 and S2 ' can be used to detect the direction of rotation and to double the number of coil pulses.
  • FIG. 10 represents a further possibility of improving the fill level determination by automatically correcting the bobbin thread consumption formula depending on the stitch length or speed.
  • the stitch feed is mostly rectangular, with a longer stitch 56 there is an oval to elliptical stitch feed, so that with a short stitch Si ⁇ S:, and thus the formula is corrected.
  • the lockstitch is usually symmetrical, the upper thread consumption can also be used directly in the formula for the degree of filling.
  • FIG. 11 it is shown how the upper thread of the sewing machine is wrapped around an easily rotatable roller, which rotates with the thread take-off when sewing and gives the measuring roller the average speed n-. If you set (S + 2t) »upper thread consumption ⁇ lower thread consumption
  • FIG. 2 shows in 30 the main shaft pulses that go from sensor S1 35 to computing unit 37
  • REPLACEMENT BUTT be transmitted.
  • 31 represents the bobbin speed, the value of which is continuously read in by S2 36 in 37, 33 is used to enter the parameters of small diameter d and large diameter D, 32 being used to show the degree of filling or the sewing distance still possible, and the unit 37 can transmit commands to the sewing machine control 34 or receive feedback.
  • the absolute remaining sewing distance can also be calculated from the last values with a good approximation.
  • the approximate calculation is sufficient, since a safety reserve is specified in the automatic stitch count determination Ztest and, as described earlier, from a defined degree of filling F or D, the sensor S2 in cooperation with the computing unit 37 or according to the explanations for Fig. 1/2/3 as a sensor for the bobbin movement or by comparing D ist to d + ⁇ d as the remaining thread monitor.
  • This method is also independent of the approximate thread consumption entered, and also applies to asymmetrical thread feeding.
  • This above invention therefore has the advantage of being able to monitor a large number of parameters with only a few sensors and the computing unit or frequency counters, as well as the remaining number of stitches or sewing distance to be sewn or the stitch feed ratio.
  • the advantage of taking the degree of filling F into account is that the seamstress is less stressed because the thread does not run out suddenly or a stop operation does not come as a surprise, which in particular also increases the sewing performance. Furthermore, the device can also monitor bobbin standstills and form a closed control loop for the stitch feed.
  • the device according to the invention can be used in lockstitch machines, is uncomplicated and requires little circuitry, and constantly provides flawless and reliable signals for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Sewing Machines And Sewing (AREA)

Description

Fadenwächter für Doppelsteppstich-Maschinen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Überwachung des Unterfadens und Ober¬ fadens an einer Doppelsteppstichmaschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. In der DE-OS-2045435 ist erstmals beschrieben, wie bei Doppelsteppstichnähmaschinen mittels einer optischen Reflex-Lichtschranke, die auf einer Seite der Unterfadenspule angeordnet ist, Bohrungen oder Durchbrechungen der Spule als Dunkelfelder auf dem reflektierenden Spulenflansch abgetastet werden können. Hiermit kann die Bewegung der Spule erfaßt werden und damit indirekt auf vorhandenen oder nicht vorhandenen Spulen-Fadenabzug geschlossen werden.
Die DE-OS-3540126 wendet dagegen statt Bohrungen auf der Spule definierte Hell- oder Dunkelmarkierungen an, die sektorförmig auf beiden Spulenseiten angebracht sind und erfaßt damit die wechselnde Spulengeschwindigkeit, um diese mit der Ge¬ schwindigkeit der Hauptwelle der Nähmaschine zu ver¬ gleichen und um durch Vergleich dieser Geschwindig¬ keiten Aussagen über den Spulenfüllungsgrad zu er¬ halten.
Während die DE-OS 2045435 nur Spulenbewegung oder Stillstand feststellen kann, was für eine funktio¬ nierende Faden- und Spuleninhaltsüberwachung nicht ausreichend ist, wird in der Offenlegungsschrift DE-OS 35401265 möglich, zusätzlich den Spulenfüllungsgrad zu ermitteln, allerdings ohne Angabe, welche Berechnungen und Schaltungen zum Einsatz gelangen. Auch weitere bekannte Überwachungen für die Unterfadenspule wie die DE-OS-4116638 arbeiten mit Bohrungen, Langlöchern oder Markierungen verschiedener Form und Ausführungen auf den Fadenspulen, um den Unterfaden direkt oder indirekt zu überwachen. Dazu wird teilweise ebenfalls beim Nähprozeß die Drehzahl oder die Bewegung der Spule erfaßt, meßtechnisch ausgewertet oder angezeigt, oder ein Signal erzeugt, wenn die Spulendrehzahl einen bestimmten Wert überschreitet. Der Nachteil der beschriebenen und bekannten Verfahren liegt aber darin begründet, daß zwar
- teilweise Fadenbrüche angezeigt werden können
- und auch das Spulenende durch Überwachung der Drehbewegung ermittelt werden kann, damit wirken diese Fadenwächter,jedoch nur als Grenzwertwächter.
Die Näherin oder die Maschinenbedienung benötigt in der Praxis jedoch immer eine
- Vorinformation bzw. eine ständige Aussage wie voll eine Spule gerade noch ist, um sich auf das Aus¬ laufen vorbereiten zu können.
Nach der Veröffentlichung "Kleinigkeiten wirken nur als Summe", DOB + haka praxis 8/72, ergibt sich der Füllungsgrad F einer bestimmten Nähmaschinenspule zu
F = DI - d*- ' 100 %.
Hierin bedeuten
Dist - der gerade vorhandene, aufgespulte
Restdurchmesser D - der Größtdurchmesser der Spule d - der Kleinstdurchmesser (Kerndurchmesser) der Spule.
ERSATZBLATT Während D und d der Spule konstant und bekannt sind, ist Dm ein Durchmesser, der sich beim Nähen von D nach 'durch den Fadenverbrauch verändert. Man kann Dist direkt messen durch Abtasten der Spulenfüllung, da aber die Baugrößen und -Arten der Nähmaschinengreifer dies schlecht zulassen, sowie D auf 0,5 % genau gemessen werden muß, um den Füllungsgrad auf 1 % genau anzuzeigen, soll die vorliegende Erfindung diesem Mangel abhelfen durch Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung, das den veränderlichen Durchmesser Dist beim Nähprozeß fortlaufend oder diskontiuierlich ermittelt und entweder an einer Anzeige den Spulenfüllungsgrad F anzeigt oder rechtzeitig ein Signal abgibt, um das nahende Spulenfadenende anzuzeigen, sowie bei Auslauf oder Bruch des Unterfadens eine Operation oder Anzeige auszulösen.
Die vorteilhafte Lösung der gestellten Aufgabe er¬ folgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Einrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnende Merkmale.
Die einen ähnlichen Gegenstand wie die vorliegende Erfindung befreffenden älteren Anmeldungen DE-OS- 2045435, DE-OS-3540126 und DE-OS-4116638 weisen zwar Mittel auf, die Spule beim Nähprozess teilweise zu überwachen, von dem sich die erfindungsgemäße Lösung jedoch dadurch unterscheidet, daß sie beim Nähen fortlaufend von einer beliebig markierten Spule mittels Sensor Sl Impulse abgreift, diese Impulse einer Verarbeitungseinheit zuführt, desweiteren von einem mit der Drehzahl des Greifers, der doppelt so schnell wie die Oberwelle ist, umlaufenden Rotationsteil sensorisch mit S2 Impulse abgreift, oder direkt von der Oberwelle, diese wieder der Verarbeitungseinheit zuführt und entweder durch manuelle Eingabe - die halbe Nähgutdicke bzw. die Fadeneinzugshöhe t
ERSATZBLATT - und die Stichlänge S eingibt oder diese Eingaben ebenfalls mißt als Geometrie¬ daten oder Fadenverbrauchsmessung und der Verarbei¬ tungseinheit zuführt und dort den Spulenfüllungs- grad F ermittelt und durch Vergleich der Spulendrehzahl mit der Greiferdrehzahl entscheidet
- welchen Füllungsgrad die Spule aufweist
- ob die Spule leer ist
- sich nicht mehr dreht (Fadenbruch)
- oder nachläuft, um je nach Zustand Entscheidungen oder Operationen auszulösen.
Die im Kennzeichen der Hauptanspruches genannten Spulen mit Marken oder Durchbrüchen sind an sich durch die genannten Offenlegungsschriften bekannt, ebenso die Messungen der Spulenrehzahl, so daß ein Einzelmerkmalschutz hierauf nicht beansprucht wird.
Mit Vorteil ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Fadenüberwachungseinrichtung eine unkomplizierte und überall anzuwendende Signal¬ einheit, wo Spulen entsprechende Markierungen tragen oder sich solche anbringen lassen. Das Verfahren basiert auf folgender erfinderischer Überlegung, ausgehend von der Formel des Füllungsgrades, der Veröffentlichung DOB + haka praxis 8/73.
Der Unterfaden bei einer Nähmaschine wird ca. vom Fadenhebelhochpunkt an durch den Transportvorschub und teilweise auch durch den Fadenhebelanzug auf den Oberfaden abgezogen. Vielen Fachleuten ist dabei nicht bekannt, daß sich dazu zwar der Greifer doppelt so schnell wie die Oberwelle dreht, der Spulenfaden jedoch immer mit einer mittleren Umfangs¬ geschwindigkeit von
ERSATZBLÄFT Vspulenfi en = D 191 - ]- • nsnulf
abläuft. Dies bedeutet, wenn die Fadengeschwindig¬ keit aber auch näherungsweise gegeben ist durch
Vsmldif «den = (S + 2t ) ' n- hiischine ,
daß folgendes gilt
(S + 2t ) • nt-ih-uscuii-t = Dist • TΓ «ns-mi»
womit sich also die Spule zum Auslaufen hin immer schneller dreht. Damit wird die Drehzahl der Spule
(S + 2t ) • nNihι>3ct-.ne nsmle = —
wobei der Klammerausdruck (S + 2t) den jeweiligen Unterfadenverbrauch bei Stichlänge S und Unter¬ fadeneinzug t darstellt.
Die Spule dreht sich dabei im Mittel immer wesentlich langsamer als die Nähmaschine mit Drehzahlen zwischen ca. 1/3 bis 1/20 Nähmaschinendrehzahl oder 1/6 bis 1/40 Greiferdrehzahl.
Aus der Formel läßt sich aufgrund der kinematischen Verhältnisse der sich ändernde Spulenwickeldurch- messer D-st bestimmen zu
(S + 2t) -nNi.isehint n-
Dist = ■ = x
zbl wobei x als einzugebende Variable zu deuten ist.
Die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe läßt sich nunmehr lösen, wenn der Füllungsgrad
D1 - d*
automatisch nach Einlegen einer Spule und Nähbeginn errechnet und nach Nähende gespeichert wird, wobei
S = Stichlänge t = Fadeneinzug (Unterfaden) nπ = Nähmaschinendrehzahl ns» = Spulendrehzahl sind.
Statt diesen Drehzahlen können auch Impulse, Winkelge¬ schwindigkeiten oder Drehfrequenzen für Spule und Nähmaschine eingehen. Den Ausdruck S + 2t = x π kann man als Proportionalitätsvariable deuten, die im Normalfall zwischen 0,25 bis 10 liegen kann und über die Eingabeeinheit eingelesen wird.
Dies bedeutet, daß sich als Füllungsgrad
nw (x • n„)2 - dJ
F = ' 100 %
D! - d*
ermittelt. Da die Drehzahl auch über die Gleichung
60 sek. w 60 sek, n =
Min 2 • TΪ Min
verknüpft werden kann, lassen sich die Gleichungen auch umschreiben zu
(S + 2t)-f„
7T f» f~-
D* - d*
was technisch bedeutet, daß sich
- der gerade noch aufgespulte Durchmesser D ist als Frequenzverhältnis zwischen Frequenz der Hauptwelle fn und Frequenz der Spule f., multipliziert mit der Eingabevariablen X ergibt,
- analog gilt für den Füllungsgrad, der also durch die Multiplikation des Frequenzverhältnisses von Nähma¬ schine und Spule mit der Eingabevariablen x nach der Formel für F ergibt.
Die Voraussetzung dazu ist jeweils mindestens eine Impulsmarke an der Oberwelle und der Spule. Da bei einem beliebigen Nähprozeß über einem bestimmten Nahtabschnitt LN im allgemeinen die Oberwellendrehzahl veränderlich ist, sind andere als das hier beschriebene Verfahren an vielfältige Vorbedingungen geknüpft, um den Spuleninhalt wirksam
ERSATZBLÄΓT zu ermitteln, z. - B. Vorgabe von schwierig zu ermittelnden Grenzdrehzahlen oder Restfadenlängen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren und der Einrichtung nach den Patentansprüchen genügt das Einlegen einer Spule unbekannten Inhaltes und Unterfadens und nach Nähstart mehrerer Nähstiche, um den Spuleninhalt zu diagnostizieren. Dazu muß allerdings die Stich¬ länge und der Unterfadeneinzug, also Stoffdicke, konstant bleiben. Ist dies nicht der Fall, muß die Stichlänge und der Unterfadeneinzug bzw. die halbe Nähgutdicke durch sensorische Mittel fortlaufend automatisch der Auswerteeinheit oder dem Microcomputer zugeführt werden.
Anhand dieser gegebenen RechenvorSchriften wird ein charakteristisches Beispiel der Erfindung im folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben. Weitere vorteil¬ hafte Ausgestaltungen zeigen auch die Unteransprüche auf.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Greifers mit Drehzahlerfassung an der Spule Fig. 2 eine Schemazeichnung mit den beiden Sensoren und der Anzeige mit Nähmaschinensteuerung Fig. 3 ein digitales Ausführungsbeispiel in diskreter
Technik für den Drehzahlvergleich und die
Stichlängeneingabe Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel in Analogtechnik Fig. 5 ein Hardwarebeispiel einer computerisierten
Lösung Fig. 6 ein Schaltbild mit Anzeigeeinheit für den
Füllungsgrad Fig. 7 ein Schaltbild für Sensoreingänge und
Signalausgänge
ERSATZBUTT Fig. 8 ein Flußdiagramm, das das Computerprogramm für die Lösung beschreibt
Fig. 9 verschiedene Bewicklungsverhältnisse von Spulen
Fig. 10 Sticheinzugsverhältnisse beim Steppstich
Fig. 11 Meßvorrichtung zur oberen Drehzahlmessung
Fig. 12 Meßvorrichtung zur direkten Füllungsmessung In Figur 1 ist ein Sensor S2 dargestellt 20, der z. B. fotoelektronisch die Drehbewegung der Spule 5 erfaßt. Die Spule trägt an ihren äußeren Flanschen 12' mittels beliebiger Sensoren eine oder mehrere abtastbare Mar¬ kierungen 12 oder Merkmale wie Bohrungen. Auf einer Seite der Spule 5 gegenüber den Marken 12 befindet sich nun der Sensor S2, der aus Sender und Empfänger besteht - im gezeichneten Falle als optischer Reflex- koppler ausgebildet, der nun beim Nähen durch die Drehfrequenzen f3(. und den Fadenabzug die Spulen mit ihren sensorischen Merkmalen am Sensor S2 vorbeibewegt und nun vom Nähbeginn bis Nähende (leere Spule) fort¬ laufend Impulse erzeugt, die über übliche Verstärker und/oder Entstörglieder zum elektronischen Anpaßglied 15 geleitet werden und zum Computer 37 geleitet wer¬ den. Wird mit der Spule 5 nun genäht, verursacht der Fadenabzug bis zum Abschalten eine bestimmte Drehzahl, die dem Wickelinhalt 11 kinematisch relativ entspricht, so wie der Größe des Unterfadenabzuges S + 2t, sowie der Drehzahl der Nähmaschine ΠH oder fπ. Um eine entsprechende Empfindlichkeit der Anordnung zu ergeben, trägt die Spule eine Vielzahl von Markierungen vorzugsweise ein Vielfaches von 6, um die Umrechnung von Frequenzen auf Drehzahlen zu erleichtern.
ERSATZBUTT Um bei einem kleinsten Unterfadenabzug von etwa S + 2t * 2 mm einen Impuls zu erreichen, wird bei einer üblichen Spule von 20 mm Außendurchmesser eine Markenzahl P von etwa 6 bis 30 eingesetzt, gegebenen¬ falls auch über Impulsverdopplerschaltungen eine Erhöhung des Drehzahl ertes.
Figur 2 stellt dar den Sensor Sl, der die Direktbewe¬ gung 35 der Hauptwelle oder des Greifers erfaßt mit der Drehzahl n* oder Frequenz tu . Die von S1/S2 kommenden Signale werden nun über Datenwandler 30/31 in den Microcomputer 37 gegeben, an dessen Tastatur 33 die Stichlänge S und der Unterfadeneinzug t eingegeben werden können.
über die Nähmaschinensteuerung 34 wird vom Sensor S3 und Fußpedal oder Schalter 38 das jeweilige Start/ Stop-Signal zugeschaltet, um den Beginn oder das Ende der fortlaufenden Berechnung des Füllungsgrades F bzw. des Restdurchmessers D ist zu initialisieren.
Aus dem Zusammenwirken der Elemente aus Figur 1 in Verbindung mit Figur 2 ist zu erkennen, daß die Nadel 16, der Fuß 17 und der Greifer 18 ein Teil der Nähma¬ schine sind. Die Spule 5 mit ihren Markierungen 12, 12' wird in den Greifer 18 eingesetzt und durch eine meist vorhandene Öffnung in der Spulenkapsel 19 vom Sensor S2, d. h. 20 abgetastet. Des besseren Verständ¬ nisses wegen sind die Teile herausgenommen darge¬ stellt. Beim Abtasten der Markierung 12' durch wiederum einen Reflexkoppler 20 werden beim Nähen fortlaufend die DrehzahlVerhältnisse erzeugt, die immer F = Füllungsgrad entsprechen, also ein relatives Maß für die Füllung 11 der Spule darstellen. Neben der fortlaufenden Anzeige des Füllungsgrades kann auch festgestellt werden
- ob die Spule fast leer ist durch die Bedingung
wobei Δ d eine Sicherheitsreserve darstellt von etwa einer Fadenstärke, wobei eine Operation ausgelöst werden kann, bei Unterfaden- und Oberfadenbruch gilt
n3, = 0 UND > 0
- Spulennachlauf bei Nähstop oder Fadenabschneiden wird festgestellt durch
n„ = 0 UND n« = 0
wobei die während der Nachlaufphase von der Spule er¬ zeugten Impulse bis
n„> = 0 UND n« = 0
gezählt werden. Hierzu wird der jeweils letzte Fül¬ lungsgrad F sowie der Restdurchmesser D ist gespei¬ chert. Die dabei abgezogene Nachlauffadenmenge NL ermittelt sich zu
NL = • ZHL
p = Impulsmarken auf der Spule ZHL = gezählte Nachlaufimpulse
Beim Wiederanlauf der Nähmaschine muß die Nachlauffa¬ denmenge auf der Unterfadenspule NL erst verbraucht werden, bis sich die Unterfadenspule wieder drehen kann mit ihrer Drehzahl n3P, um den Füllungsgrad wieder zuverlässig anzuzeigen. Dies bedeutet, daß sich beim Wiederanlauf ZM Impulse der Hauptwelle, bei Stichlänge S und Unterfadeneinzug t ergeben zu
p-(S + 2t)
Diese ZH Impulse lang wird der alte Wert von F und Dist angezeigt, und erst bei Ablauf der normale Anzeigezustand wieder eingeschaltet. Ebenso wird während dieser Impulszeit die Fadenbruchfeststellung
n3> = 0 UND n« = 0 ≠ Fadenbruch gesetzt.
Ein Fadenbruch muß in dieser Anlaufphase nach Spulen¬ nachlauf durch zusätzliche Mittel z. B. eine obere Fa¬ denlaufrolle überwacht werden.
Ändert sich bei Neuanlauf die Stichgeometrie nicht, gilt für Zu auch
ZM = ns,
d. h.f es genügt auch die letzte Drehzahl der Haupt¬ welle und Spulendrehzahl vor dem jeweiligen Nähstop zu speichern und die Nachlaufimpulse der Spule ZHL ZU zählen. Bei sich ändernder Stichgeometrie muß die vor¬ hergehende Formel zur Ermittlung genommen werden, wo¬ bei zur Verbesserung der Genauigkeit wiederum die ein¬ gestellte Stichlänge S und Unterfadeneinzugstiefe t automatisch durch Sensoren oder Fadenverbauchsmessung
ERSATZBUTT z. B. des Oberfadens eingelesen werden kann. Da die Genauigkeit der Meßanordnung für F und Dist von
D13t = X • FV
X = Variable für Stichlänge und Unterfadeneinzug
FV = Frequenzverhältnis der Oberwellendrehzahl zu Spulendrehzahl
ergibt, und sich Frequenzverhältnismessungen mit ± 1 % relativer Genauigkeit im allgemeinen durchführen las¬ sen, wenn fN>f3>, so ist die Genauigkeit stark von der Eingabe der Stichgeometrie abhängig. Um eine Fadenlage als Rest vorzugeben für Dist * d +Δd, wird bei 7 mm d und 0,25 mm Δd, der Faktor X mit maximal ± 5 % Toleranz eingegeben werden müssen, woraus sich die automatische Eingabe für S und t anbietet, z. B. durch Fadenmessung am Oberfaden oder Messung der eingestellten Stichlänge und des Füßchenhubs.
Gleichzeitig muß die Impulsmarkenzahl der Spule an S2 gegenüber der Impulsmarkenzahl der Nähmaschine an Sl mindestens doppelt so hoch sein wie p, also 2p, woraus resultiert, daß p Marken auf der Hauptwelle zur Ermittlung von fH vom Sensor Sl abzutasten sind, und mindestens 2 p Marken an der Spule, vorteilhaft noch mehr, sind.
Statt Einsatz einer direkten Schaltung nach Figur 2 mit Microcomputer 37 bietet sich auch eine indirekte
ERSATZBUTT Schaltung nach Figur 3 an, die hardwaremäßig direkt an die Nähmaschinensteuerung 34 oder den Micro¬ computer 37 angeschlossen werden kann und eine Vorver¬ arbeitung der Daten extern erledigen kann.
Figur 3 zeigt die Frequenzverhältnismessung, wie sie mit Frequenzzählerbausteinen realisiert werden kann. Das Signal vom Sensor Sl/35 der Hauptwelle gelangt zum Eingangskanal 2. Zur Eingabe des Faktors
S + 2t X =
IT
wird jeweils ein frei einstellbarer Frequenzmultipli¬ kator Fl in Kanal 1 und ein frei einstellbarer Fre¬ quenzteiler F2 in Kanal 2 geschaltet, mit dessen Hilfe der Faktor X von Hand oder automatisch eingelesen wer¬ den kann über Tastatur 33. An Kanal 2 wird die niedri¬ gere der Frequenzen, das ist f3t , angelegt und von ihr die Zeitbasis mitübernommen, da von ihr für eine bestimmte Periodendauer das Tor geöffnet wird. Die höhere der beiden Frequenzen fπ passiert nach Impulsformung im Kanal 2 das Tor und gelangt zum Zähler/Speicher, wobei dann in einem Baustein, z. B. dem ICM 7226 das Frequenzverhältnis über eine Anzeige 32 angezeigt werden kann.
Dies entspricht durch die vorherige Einstellung des Faktors X an Frequenzmultiplikator Fl und Frequenztei¬ ler F2 sofort Dut, wobei dieser Wert sodann ange¬ zeigt werden und zur Nähmaschinensteuerung oder zum Microcomputer gegeben werden kann zur Berechnung von F oder Schwellwerten. Um die ständig unterschiedliche Drehzahl der Nähmaschine zu berücksichtigen, kann die Torsteuerung von der Frequenz der Nähmaschine fπ abhängig geschaltet werden, so daß niedrige Drehzahlen mit längerer Torzeit und hohe Drehzahlen mit kürzerer Torzeit durch digitalen Schalter 39 eingestellt werden können, so daß immer eine optimale Empfindlichkeit der Messung je nach Dynamik des Nähprozesses gewährleistet ist, um die Fehler zu verkleinern. Dies gilt auch bei Figur 2. Die Schaltung nach Figur 3 eignet sich besonders zum nachträglichen Anbau, da nur ein Frequenzzähler wie ICM 7226 B zusammen mit frei einstellbaren Frequenzmultiplikatoren/Frequenz¬ teilern und Digitalschalter zur Steuerung der Torzeit, abhängig von der Nähdrehzahl, eine kompakte Einrichtung ergeben, die aber auch an Microcomputer zur softwaremäßigen Weiterverarbeitung der Daten angeschaltet werden kann.
Figur 4 stellt die analoge Ermittlung des Füllungs¬ grades dar, wobei über nicht gezeigte Frequenz-Spannungswandler die Drehzahl der Spule 36 und der Hauptwelle 35 in eine Spannung umgewandelt wird. Der Baustein MPY 600 kann dann für die nachfolgenden Schritte als Dividierer, Multiplizierer und Quadrierer 40 eingesetzt werden. Die Schaltung bildet die Formel nach. Die Blöcke X, D2, d2 und S können als Potentiometer ausgeführt werden, und stellen die entsprechenden Parameter dar. Der Vergleicher 41 mit Ausgang B (Fadenbruch) vergleicht die Drehzahl der Hauptwelle mit der Drehzahl der Spule. Ist die Drehzahl der Spule = 0 und die Drehzahl der Hauptwelle > 0, dann wird Fadenbruch angezeigt.
Der Vergleicher 41 mit dem Ausgang E (Spulenfaden Ende) vergleicht den Füllungsgrad mit der eingestellten Schwelle. Ist der Füllungsgrad kleiner als die Schwelle, schaltet der Vergleicher den Ausgang durch. Die Summierer und Vergleicher können mit herkömmlichen Operationsverstärkern aufgebaut werden. Für die Frequenz-Spannungswandler kann beispielsweise der Baustein M 2907 P verwendet werden.
An einer nicht gezeigten Anzeige werden der Füllungsgrad oder Schwellwerte und Schaltzustände angezeigt.
In Figur 5 ist eine beispielhafte Lösung in Microcomputertechnik dargestellt, wobei 43 einen Frequenzteiler bildet, 44 ein RAM-Baustein ist, 45 ein EE-PROM und 46 ein Permanentspeicher, über den die Parameter Stichlänge S und 2t als Unterfadeneinzug eingelesen und gespeichert werden können. Die digitalen oder analogen Eingänge für diese Werte sind der Bus 47, während der Microcomputer 48 die Berechnungen nach Maßgabe der Programme vornimmt.
Dieser Microcomputer arbeitet mit der Anzeige 32 über den Multiplexer 49 zusammen auf der Ausgabeseite.
Auf der Eingabeseite sind die Eingänge 51 vorgesehen für Signal 38 Start/Stop, also Nähmaschine läuft oder weitere Eingaben aus dem Nähsystem. Die Ausgänge 50 können auf externe Einheiten gegeben werden, wie rote Signallampe, Nähstopvorrichtung, Zähler für Spulenwechsel usw. , je nach Nähsystem, an dem der Spulenfadenwächter zum Einsatz kommt. Die Betriebsweise der beschriebenen Methode, mit Hilfe des Microcomputers 48 der Figur 5 den Füllungsgrad zu berechnen, wird im Flußdiagramm Figur 8 weiter beschrieben.
Nach dem Einschalten wird das System initialisiert. Nun startet das Programm auf den Nähstart 38. Dabei
ERSÄΓZBUTΓ wird die Tastatur 33 überprüft und die Eingabe gegebenenfalls übernommen und im EE-Prom 49 abgespeichert. Wird der Nähvorgang gestartet, so wird das nachfolgende Programm zur Berechnung des Füllungsgrades F nach den Formeln des Hauptanspruches und der Unteransprüche fortlaufend ausgeführt und eventuell angezeigt, bis der Nähvorgang beendet wird, oder Fadenbruch erkannt wird.
Für die Fadenbrucherkennung wird die Drehzahl der Spule überprüft. Ist diese 0 und die Drehzahl der Hauptwelle >0, so wird Fadenbruch angezeigt.
Ist die Drehzahl der Spule > 0 wird die Stichlänge S und der Fadeneinzug 2t gemessen oder aus dem Speicher 46 eingelesen und der Füllungsgrad berechnet. Dann wird der Füllungsgrad gespeichert. Ist die eingestellte Schwelle überschritten, wird Spulenfaden- Ende angezeigt.
Anschließend wird der Füllungsgrad F angezeigt. Bei Drehzahlen unterhalb der Grenzfrequenz wird der alte gespeicherte Füllungsgrad angezeigt.
Die vorstehende Erfindung muß im praktischen Betrieb keine Spulen kodieren, da sofort nach Einsetzen und kurzem Nähbetrieb der Füllungsgrad F sowie D ist er¬ mittelt werden kann, was besonders vorteilhaft bei an¬ gebrauchten Spulen ist. Wird nun genäht, wird fortlau¬ fend der Spuleninhalt durch die zugeordneten Parameter geprüft. Bei Nähstop wird der Spulennachlauf ermittelt und beim Wiederanlauf berücksichtigt, so daß Fehliden¬ tifikationen vermieden werden können.
Weiter können alle Daten, wie
- aktueller Füllungsgrad und z. B. alle Spuleninhalte über eine nicht gezeigte Schnittstelle von der Rech¬ nereinheit 37 an eine zentrale EDV gegeben werden zum Zwecke der Registrierung und Erfassung in der Zeitwirtschaft.
Die Ergebnisse der automatischen Füllungsgradberech¬ nung können auch an die Nähmaschinensteuerung 34 wei¬ tergeleitet werden, um
- baldigen Spulenwechsel anzuzeigen
- Störoperationen einzuleiten
- oder z. B. Nähautomaten stillzusetzen,
- bzw. um den Sensor S2 in Verbindung mit der Rechner¬ einheit 37 auch auf eine andere Betriebsart umzu¬ schalten als reinen Grenzwertwächter, um das Aus¬ bleiben der Impulse durch Fadenbruch vom Spulenende zu unterscheiden.
Im praktischen Betrieb an Nähmaschinen unter¬ schiedlicher Art, von verschiedenen Personen bedient, sind darüber hinaus einige besondere Verhältnisse zu berücksichtigen, wie
- ungleichmäßige Bewicklung der Unterfadenspule
- differenziertes Ablaufverhalten der Unterfadenspule mit Vor- und Nachlaufen
- eingestellte Fadenspannung der Spulenkapsel mit unterschiedlicher Fadendehnung
- Drehrichtung der Unterfadenspule
- Stichverkürzung durch höhere Nähdrehzahlen und damit weniger Unterfadenabzug von der Spule
- Stichverkürzung durch willentliches Einhalten oder ungleichmäßigen Stoffvorschub
- und unterschiedliches Nähverhalten einzelner Nähmaschinen oder unterschiedlicher Fabrikate.
Da die angegebene Füllungsgradformel streng genommen nur für die geometrisch ideal bewickelte Spule 5 gilt mit paralleler Wicklung, ist Vorsorge für ungünstigere
ERSATZBUTT Wickelverhältnisse zu treffen. So zeigt Figur 9 die häufigsten Fälle der gestörten Spulenbewicklung, wie konvexe Wicklung 52, konkave Wicklung 53 und kegelige
Wicklung 54. Es ergeben sich durch Messungen an Spulen feststellbare Unterschiede von Dist ι < Dist _ von ca. 10 %. Dies erzeugt je nach Ablaufstelle des
Spulenfadens von der Spule Sprünge der Spulendrehzahl ns» bei Konstanz der Nähmaschinendrehzahl ΠN, was zu verschiedenen Füllungsgraden führen kann, nämlich
F.i - Dist J und Fun = Dist ι . Hier wird zwischen zwei Füllungsgradmeßperioden entweder gemittelt mit bekannten Mittelungsverfahren des
linearen Mittelwertes
N
FL = Mittelwert (linear)
N = Meßperioden oder um das quadratische fehlerverstärkende
Formelglied zu berücksichtigen als geometrische
Mittelung
II = Produktsumme
wobei hierbei die Fehler durch ungleiche Bewicklung gedämpft werden.
Da sich in der Praxis außerdem zeigt, daß für die Mitarbeiter vor allem niedrigere Füllungsgrade bedeutsam sind, kann zur Verbesserung der Vorrichtung das Programm noch so ergänzt werden, daß die auf Niedrigwerte folgende Höchstwerte des Füllungsgrades unterdrückt werden, sowie der Spulenstillstand
ERSATZBUTT möglichst schnell angezeigt wird mit einstellbarer I pulszahl (5 - 10 Impulse) gegenüber der Oberwellen- i pulszahl, und dies auch in Kombination mit den beschrieben Mittelungsverfahren, womit auch Vor- und Nachlauf unterdrückt werden kann.
Da sich die Spule zum Ende hin schneller dreht, wird die Meßgenauigkeit bei genügend hoher Impulsmarken¬ zahl auf der Spule oder Frequenzvervielfacher- schaltung in der kritischen Phase zum Ende hin verbessert.
Um falsch eingelegte Spulen zu identifizieren, können zwei versetzte Sensoren S 2 und S2' eingesetzt werden, um die Drehrichtung zu erkennen und um die Zahl Spulenimpulse zu verdoppeln.
Ist die Fadendehnung sehr hoch, wird gegenüber der eingestellten Stichlänge S und dem Unterfadeneinzug weniger Faden verbraucht und eine langsamere Spulenabzugsgeschwindigkeit erreicht, womit ein größerer Füllungsgrad F' angezeigt wird als tatsächlich vorhanden ist. Denselben Effekt hat auch eine StichVerkürzung durch Vorschubschwankungen aller Art an der Nähmaschine, insbesondere mit Erhöhung der Drehzahl. Es .ist deshalb möglich, in der Formel für die Eingabe des Unterfadenverbrauchs ein Korrektur¬ glied K vorzusehen, das linear oder nichtlinear oder in mehreren Stufen
- Fadendehnung ausgleicht
- Vorschubverkürzung von der Drehzahl abhängig korrigiert
- an unterschiedliche Nähmaschinen hard- oder soft¬ waremäßig anpaßbar ist nach Maßgabe von
(S + 2t) • K, wobei
K = f ( ; ε ; Δ V) ε = Fadendehnung ΔV = Vorschubveränderung.
Da dies nur bei großen Änderungen eine Rolle spielt und bei voller oder fast voller Spule, sind diese Maßnahmen zumeist nicht nötig.
Figur 10 stellt eine weitere Möglichkeit dar, die Füllungsgradermittlung zu verbessern, indem die Formel des Unterfadenverbrauchs automatisch stichlängen- oder drehzahlabhängig korrigiert wird. So ist bei kurzem Stich 55 der Sticheinzug zumeist rechteckig, bei längerem Stich 56 stellt sich ein ovaler bis elliptischer Sticheinzug dar, so daß bei kurzem Stich Si < S: , und damit die Formel korrigiert wird.
Bei langem Stich gilt näherungsweise elliptischer Unterfadenverbrauch
Si • 2t. π
oder anderweitig errechnete oder gemessene Werte. Da der Doppelsteppstich im Normalfall symmetrisch ist, kann auch der Oberfadenverbrauch direkt in die Formel für den Füllungsgrad eingesetzt werden. In Figur 11 ist gezeigt, wie der Oberfaden der Nähmaschine um eine leicht drehbare Rolle geschlungen ist, die sich beim Nähen mit dem Fadenabzug dreht und der Meßrolle die mittlere Drehzahl n- erteilt. Setzt man (S + 2t) » Oberfadenverbrauch ~ Unterfadenverbrauch
wird
Do- TΓ • n« (S + 2t) *
ΠN Di = Durchmesser der oberen Meßrolle m = Drehzahl der Meßrolle
Damit wird der Füllungsgrad
D1 - d2
nach Maßgabe des Anspruchs nur noch von den Drehzahlen der oberen Meßrolle und derjenigen der Spule abhängig bei gegebenen festen geometrischen Parametern für obere Meßrolle und Spule. Damit braucht der Unter¬ fadeneinzug unter allen Betriebsbedingungen nicht mehr manuell eingegeben werden, was den Anwendungsbereich der Erfindung wesentlich erweitert.
Wird zusätzlich nach Figur 12 der sich ändernde Wickeldurchmesser Dst durch optische Triangulation über Sender S 5 und Empfänger El oder auf andere Weise berührungslos gemessen, ergibt sich durch das Verhältnis
wobei
UF = Unterfadenverbrauch OF = Oberfadenverbrauch VF = Sticheinzugsverhältnis bedeutet, eine Kontrolle des gesamten Sticheinzugs, wo« mit sich z. B. Ober- und Unterfadenspannung automatisch nachregulieren lassen.
Weiter stellt Figur 2 in 30 die Hauptwellenimpulse dar, die vom Sensor Sl 35 zur Recheneinheit 37
ERSATZBUTT übertragen werden. 31 stellt die Spulendrehzahl dar, deren Wert von S2 36 ständig eingelesen wird in 37, durch 33 werden die Parameter kleiner Durchmesser d und großer Durch- messer D eingegeben, wobei an 32 der Anzeige der Füllungsgrad oder die noch mögliche Nähstrecke gezeigt werden kann, sowie die Einheit 37 auf die Nähmaschinensteuerung 34 Befehle übertragen oder Rückmeldungen entgegennehmen kann.
Um die restliche zu vernähende Nähstrecke in der Re¬ cheneinheit 37 zu berechnen und an der Anzeige 32 kon¬ tinuierlich oder diskontinuierlich anzuzeigen, muß be¬ kannt sein, welche Nähgarnlänge sich gerade noch auf der Unterfadenspule 5 befindet.
Dieser restliche Spuleninhalt L ist ist immer
TΓ • b h2
wobei b = Spuleninnenbreite h = physikalischer wickelwirksamer Garndurch¬ messer. Dieser kann gemessen oder errechnet werden und spielt von der Genauigkeit her keine Restnähstichzahl Z*est ergibt
Unterfadenverbrauch UT ist, so
Züest =
ERSATZBUTT Da D und d feste Spulenparameter sind, ist die noch zu vernähende Reststichzahl Zt**t von den gleichen Da¬ ten wie der Füllungsgrad abhängig. Die Recheneinheit 37 errechnet nun Ziest und kann dies fortlaufend an¬ zeigen , oder da diese Stichzahlen je Nähstrecke heute in den Speichereinheiten der Nähmaschinen als Pro¬ grammparameter vorgegeben sind, durch Vergleich von
Ziest Z~ rolMia
feststellen, ob ein Nähgut noch genäht werden kann ohne Unterfadenauslauf.
Auch kann aus den letzten Werten die absolute Restnäh¬ strecke berechnet werden mit guter Näherung.
Im allgemeinen ist die näherungsweise Berechnung aus¬ reichend, da man bei der automatischen Stichzahler¬ mittlung Ztest eine Sicherheitsreserve vorgegeben wird, sowie wie früher beschrieben ab einem definier¬ ten Füllungsgrad F oder D ist, den Sensor S2 in Zusam¬ menwirken mit der Recheneinheit 37 oder nach den Er¬ läuterungen zu Fig. 1/2/3 als Sensor für die Spulenbe¬ wegung oder mittels Vergleich von D ist zu d + Δd als Restfadenwächter schalten wird.
Darüber hinaus läßt sich bei anderweitigen Messungen von Dι3t nach Figur 11 und 12 die Restnähstichzahl auch ermitteln durch
n~ (D-st2 - d
Züest =
Diese Methode ist ebenfalls unabhängig vom eingegebenen näherungsweisen Fadenverbrauch , und gilt auch bei unsymmetrischem Fadeneinzug. Diese vorstehende Erfindung hat deswegen den Vorteil, mit nur wenigen Sensoren und der Recheneinheit oder Frequenzzählern eine Vielzahl von Parametern überwachen zu können, wie auch die restliche zu vernähende Stichzahl oder Nähstrecke oder das Sticheinzugsverhältnis.
Der Vorteil der Berücksichtigung des Füllungsgrades F liegt in der geringeren Belastung der Näherin, da der Fadenauslauf nicht plötzlich erfolgt oder eine Stop- Operation nicht überraschend kommt, was im besonderen auch die Nähleistung erhöht. Desweiteren kann die Ein¬ richtung auch Spulenstillstände überwachen, und einen geschlossenen Regelkreis für den Sticheinzug bilden .
Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich bei Doppelsteppstichmaschinen anwenden, ist unkompliziert und mit geringem Schaltungsaufwand, und liefert stän¬ dig einwandfreie und zuverlässige Signale für
- Spule dreht sich
- Fadenwickel ist noch ausreichend
- Füllungsgrad der Unterfadenspule
- Sticheinzugsverhältnis
- Restnähstrecke oder -Stichanzahl und vermeidet
- Fehlidentifikation bei Nachlauf der Spule.
Dies ist bei schnellaufenden Doppelsteppstichnähma¬ schinen und Nähautomaten und auch Stickmaschinen heute eine technische und wirtschaftliche Notwendigkeit.
ERSATZBUTT

Claims

Patentansprüche
Anspruch 1:
Verfahren und Einrichtung an Doppelsteppstich¬ nähmaschinen zur Überwachung der Nähfäden, mit¬ tels Drehzahlmeßeinrichtungen zur Messung der Drehzahl oder Drehfrequenz der Hauptwelle und der Unterfaden¬ spule, sowie einer Eingabeeinheit oder Meßeinheit für die Stichlänge und den Sticheinzug und weiterer Parameter und einer elektronischen Verarbeitungs¬ einheit vorzugsweise eines Microcomputers, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlimpulse der Hauptwelle ΠH und der Unterfadenspule n3» zur elektronischen Verarbeitungseinheit 15 gelangen und durch die Eingabe der jeweiligen Stichlänge s und den Unterfadeneinzug t an der Eingabe- oder Meßeinheit 33 der Füllungsgrad F der Unterfadenspule 5 nach Maßgabe der Formel und eines Ptogrammes
D2 - d2 fortlaufend berechnet und an der Anzeige 33 ausgegeben wird und dieser Wert zur Vorbereitung von Stop-, Spu¬ lenwechsel - oder Störoperationen an die Nähmaschinen¬ steuerung 34 weitergeleitet wird, wobei die Werte D und d als Spulenaußendurchmesser und Innendurchmesser für die jeweilige Nähmaschine der Recheneinheit 37 als Konstante vorgegeben sind.
Anspruch 2:
Verfahren und Einrichtung nach dem vorgegebenen An¬ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß der sich ändernde
ERSATZBUTT Spulenwickeldurchmesser Distnach der Formel
(s + 2t) . n-
ir • n*v
berechnet wird, wobei sich dieser Wert auch als Fre¬ quenzverhältnis zwischen Hauptwellenfrequenz fπ und und Spulenfrequenz f.P multipliziert mit den Einga¬ bewerten für die Stichlänge s und den Unterfadenein¬ zug t ergibt, wobei die Werte s und t bei Konstanz durch Tastatur 33 oder bei Änderung durch sensorische Mittel S 4 und 53 als Meßwert
= De • TT • n» nN der Auswerteeinheit 37 zugeführt werden.
Anspruch 3:
Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden An¬ sprüchen dadurch gekennzeichnet, daß über die Nähma¬ schinensteuerung 34 und Sensor S3 sowie Fußpedal oder Schalter 38 ein Start + Stop-Signal zugeschaltet wird, um Beginn oder Ende der fortlaufenden Berechnung von F oder D ist zu initialisieren.
Anspruch 4;
Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden An¬ sprüchen dadurch gekennzeichnet, daß in der Rechenein¬ heit 37 geprüft wird, ob
wobei Δ d ca . eine Fadenstärke darstellt und bei
Dist = d + Δd eine Operation ausgelöst wird
ERSATZBUTT sowie bei ns» = 0 UND n« > 0 Fadenbruch
festgestellt wird und bei
nsp > 0 UND nπ = 0 die Spulenimpulse einer Nachlaufphase bis
na, = 0 UND nπ = 0 ZHL gezählt werden.
Anspruch 5:
Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden An¬ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Fül¬ lungsgrad F sowie Restdurchmesser D ist und ZHL ge¬ speichert ist und bei Wiederanlauf der Nähmaschine ZH Impulse der Hauptwelle nach der Formel
ZH = p.(s + 2t)
abgearbeitet werden, und anschließend erst wieder der übliche Ablauf zur Ermittlung von Fadenbruch, F und Dist eingeschaltet wird zur Vermeidung von Fehliden¬ tifikation durch Nachlauf, Fadenabschneiden usw.
Anspruch 6:
Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden An¬ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte Schaltung zur Frequenzverhältnismessung nach Figur 3 eingesetzt wird, und die Frequenz fπ einen variablen Multiplikator durchläuft und die Frequenz f3P einen variablen Teiler, sowie die Torzeit durch einen digitalen Schalter 39 der jeweiligen Nähmaschinen¬ drehzahl angepaßt wird, und der Füllungsgrad damit er¬ mittelt und angezeigt wird, oder eine analoge Schal-
ERSATZBUTT tung über Rechenglied 40 und Potentiometer zur Eingabe der Parameter S + 2 t den Füllungsgrad F ermittelt, und über Vergleicher 41 Fadenbruch feststellt, und über Vergleicher 42 ein Schwellwert für F ausgegeben werden kann.
Anspruch 7:
Verfahren und Einrichtung nach den vorstehenden An¬ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß als Rechenein¬ heit ein Microcomputer 48 eingesetzt wird, der nach Maßgabe der Formel für F oder Dist oder Vr unter Ablauf des Programmes die Berechnungen vornimmt, und daß über eine nicht gezeigte Schnittstelle von der Einheit 37 die Spulendaten dazu an eine zentrale EDV gegeben werden, sowie der Sensor S 2 in Verbindung mit der Recheneinheit 37 auf reinen Grenzwertwächter umzuschalten ist, um das Ausbleiben der Impulse bei Fadenbruch vom Spulenende zu unterscheiden.
Anspruch 8:
Verfahren und Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte für den Füllungsgrad F entweder arithmetisch oder geometrisch über mindestens zwei Meßperioden gemittelt werden, und/oder der jeweils höhere Wert nach einem niedrigen Wert unterdrückt wird, und/oder mit nichtlinearem oder linearem Korrekturglied statisch oder drehzahlabhängig nach Maßgabe von (S + 2 t) • K eine Anpassung an unterschiedliche Bedingungen erfolgt, und/oder durch Messung verbesserte und vom Sticheinzug genauere Berechnungswerte für den Unterfadenverbrauch in Abhängigkeit von Stichlänge und Nähmaschinendrehzahl eingegeben werden.
ERSATZBUTT Anspruch 9 :
Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an einer im oberen Fadenlauf 52 befindliche Meßrolle 53 mit Durchmesser Dβ und angetrieben durch den Oberfaden die Drehimpulse der oberen Meßrolle n. und der Unterfadenspule n« zur Verarbeitungseinheit 37 gelangen, und der Füllungsgrad nach der Formel und Programm mit
D2 - d
berechnet wird, wobei die Werte D«, d und D als Konstante der Recheneinheit einstellbar vorgegeben sind.
Anspruch 10:
Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verändernde Wickeldurchmesser Dist durch die Sensoren S 5 / E 1 ermittelt wird im Triangulations¬ oder anderen Verfahren, und das Sticheinzugsverhältnis VF nach Formel und Programm zu
VF =
D* nβ
berechnet wird, wobei die Impulse n«, nβ und die Messung von Dm fortlaufend in die Verarbeitungseinheit 37 eingelesen werden, und Do als Konstante vorgegeben ist, und damit die obere und untere Fadenspannung reguliert wird in Abhängigkeit von VF als Sticheinzugsverhältnis. Anspruch 11 ;
Verfahren und Einrichtung nach den vorstehenden An¬ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die restlichen zu vernähenden Nähstiche in der Recheneinheit 37 Zitest nach der Formel und Programm
Ziest =
oder, falls der Wickeldurchmesser Dist durch Messung mit S 5/ E 1 vorgegeben ist, in der Recheneinheit 37 zu b nπ (Dist2-d2)
Ziest = •
berechnet werden und an der Anzeige kontinuierlich oder auf Anforderung angezeigt werden.
Anspruch 12:
Verfahren und Einrichtung nach den vorstehenden An¬ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich von
Zitest y* ZPr otr tii
in der Recheneinheit 37 festgestellt wird, ob ein Näh¬ gut noch genäht werden kann ohne Unterfadenauslauf.
Anspruch 13:
Verfahren und Einrichtung nach den vorstehenden An¬ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß fortlaufend an¬ gezeigt werden kann an der Anzeige 32:
ERSATZBUTT - Spule dreht sich
- Fadenwickel ist noch ausreichend
- Füllungsgrad der Unterfadenspule
- Sticheinzugsverhältnis korrekt
- Restnähstrecke oder Stichanzahl
- Unterfadenspulennachlauf nach Nähstop, oder Fadenab¬ schneiden oder Fadenbruch,
sowie über Speichereinheit die Drehzahlen der Spule und Hauptwelle sowie der Eingabe- oder Meßdaten für S, t, D und d, VF, Ziest sowie h weggespeichert werden können, sowie per Schnittstelle zu einer Zentral-EDV übergeben werden können.
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