EP1148165A2

EP1148165A2 - Nähmaschine mit drehzahlabhängiger Stichkorrektur

Info

Publication number: EP1148165A2
Application number: EP01109550A
Authority: EP
Inventors: Lothar Bruehl; Karl-Ludwig Manuel; Edgar Butzen
Original assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH; GM Pfaff AG
Current assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2001-10-24
Also published as: BR0101515A; EP1148165A3; BR0101515B1; JP2001353389A; TW507038B

Abstract

Bei einer Nähmaschine wird die drehzahlabhängige Stichlängenveränderung durch eine drehzahlabhängige Korrektur der Einstellung der Stichstellvorrichtung kompensiert, so daß sich eine geradlinige Stichlängen-Sollwertkurve Ss ergibt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Durch die dem Oberbegriff des Anspruches 1 zugrundeliegende DE 32 16 993 C3 (US-PS 4 495 877) ist es bekannt, die Positioniergenauigkeit der Nadel im Nahtendpunkt dadurch zu erhöhen, daß mit Hilfe einer auf den Durchlauf der Werkstückkante ansprechenden Abtastvorrichtung die Differenz zwischen der Soll- und der Istvorschubgröße des Vorschubmittels ermittelt und bei der Berechnung für die Einstellung der Stichstellvorrichtung berücksichtigt wird. Abgesehen davon, daß eine solche mindestens zwei gegenseitig beabstandete Sensoren aufweisende Abtastvorrichtung aufwendig ist, kann es beim Nähen entlang kurvenförmiger Werkstückkanten, wie z. B. bei Hemdenkrägen, aufgrund der Drehbewegung des Werkstückes Ungenauigkeiten beim Abtastvorgang geben, die das Meßergebnis verfälschen.

Es hat sich herausgestellt, daß eine ganz wesentliche Ursache für die beobachteten Abweichungen zwischen der eingestellten Vorschubgröße und dem tatsächlichen Vorschubbetrag des Werkstückes darin besteht, daß mit zunehmender Maschinendrehzahl der Vorschubbetrag des Werkstückes pro Stichbildevorgang generell stetig zunimmt, so daß die Stichlänge immer größer wird.

Diesem Vorschubverhalten wird bei der aus der US-PS 4 548 143 bekannten Nähmaschine dadurch Rechnung getragen, daß die Anzahl der Restnahtstiche in Abhängigkeit von der zum Zeitpunkt des Kantenerkennens herrschenden Maschinendrehzahl berechnet wird. Durch diese Maßnahme sollen die drehzahlabhängigen Stichlängenveränderungen nicht mehr zu ungenauen Ergebnissen führen können. Allerdings ist diese Art der Kompensation drehzahlabhängiger Stichlängenveränderungen nur bei solchen Verfahren zum Ansteuern eines vorbestimmten Endpunktes einer Naht anwendbar, bei denen ein Stichlängenteilbetrag ausschließlich beim letzten Stich berücksichtigt wird.

Durch die DE 36 17 204 C1 ist eine Nähmaschine mit einer Vorrichtung zum Messen der tatsächlichen Vorschublänge des Stoffschiebers bekannt. Abgesehen davon, daß eine solche Meßvorrichtung und die zugeordnete Signalverarbeitungseinrichtung vergleichsweise aufwendig sind und Störeinflüsse wie z. B. Vibrationen die Meßergebnisse verfälschen können, ergibt sich zusätzlich noch eine prinzipbedingte Stichlängenabweichung dadurch, daß die Messung der tatsächlichen Stichlänge bei einer deutlich höheren Drehzahl und somit bei einer höheren Soll-lstwert-Abweichung der Stichlänge durchgeführt wird als anschließend die Bildung der letzten Stiche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nähmaschine zu schaffen, bei der eine Kompensation der drehzahlabhängigen Stichlängenveränderungen ermöglicht wird. Die Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, den sich bei höheren Drehzahlen ergebenden Veränderungen der effektiven Stichlänge gegenüber der eingestellten Stichlänge durch eine entsprechende Korrektur der Einstellung der Stichstellvorrichtung unmittelbar entgegenzuwirken, so daß die Stichlängenveränderungen erst gar nicht in Erscheinung treten und deshalb auch nicht durch nachträglich zu treffende Maßnahmen wieder ausgeglichen werden müssen. Dies ermöglicht es, bei all denjenigen Nahtstrecken, bei denen mit Stichzählung gearbeitet wird, ein genaueres Ergebnis zu erzielen.

Bei einer Nähmaschine mit einer Einrichtung zum Ansteuern eines vorbestimmten Endpunktes einer Naht im Abstand von der Kante eines Werkstückes wird gemäß Anspruch 2 durch die erfindungsgemäße Kompensation der drehzahlabhängigen Strichlängenveränderungen somit beim Nähen der Reststiche nach einer Kantenerkennung eine sich sonst besonders stark auswirkende Störgröße ausgeschaltet. Auf diese Weise kommt die tatsächliche Stichlänge der Restnahtstiche der berechneten Stichlänge sehr nahe, wodurch eine vergleichbar hohe Positioniergenauigkeit der Nadel im Nadelendpunkt erreicht wird.

Durch die Berücksichtigung drehzahlabhängiger Korrekturwerte besteht insbesondere in Verbindung mit der im Anspruch 2 angegebenen Maßnahme, wonach die drehzahlabhängigen Korrekturwerte in einem Datenspeicher in Tabellenform abgelegt und vom Rechner auslesbar sind, die Möglichkeit, schon zu Beginn einer Drehzahländerung sofort auch die hierzu passende Korrektur der Stichlängeneinstellung einzuleiten. Dies ermöglicht es, unter Umgehung der in der DE 38 04 920 A1 geoffenbarten Maßnahme, die Drehzahl etliche Stiche vor dem Nahtende auf einen niedrigen Wert zu reduzieren, nunmehr die Drehzahl in der in der DE 196 15 308 C1 dargestellten Weise kontinuierlich bis auf Null abzusenken, wobei gewährleistet wird, daß die Istlänge aller restlichen ganzen Stiche der eingestellten Stichlänge entspricht.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 4 wird die Genauigkeit einer Nahtlängensteuerung und die Positioniergenauigkeit der Nadel im Nahtendpunkt noch weiter gesteigert, indem die im allgemeinen nichtlineare Stellcharakteristik der Stichstellvorrichtung wertemäßig erfaßt und als stichlängenbezogene Korrekturwerte mit berücksichtigt werden.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: ein Diagramm mit einer drehzahlabhängigen Stichlängenkennlinie und
Fig. 2: eine Nähmaschine mit einem schematischen Blockschaltbild der Steuereinrichtung.

Bei der Nähmaschine 1 ist die Grundplatte mit 2 und das Obergehäuse mit 3 bezeichnet. Im Kopf des Obergehäuses 3 ist eine auf- und abbewegbare Nadelstange 4 mit einer Nadel 5 gelagert. Mit der Nadel 5 arbeitet in bekannter Weise ein nicht dargestellter Greifer zusammen.

In der Grundplatte 2 ist ein Stoffschieber 6 angeordnet. Der Stoffschieber 6 entspricht bei der in der eingangs genannten DE 32 16 993 C3 geoffenbarten Nähmaschine dem dort mit 25 bezeichneten Stoffschieber. Ebenso entspricht die Antriebsvorrichtung des Stoffschiebers 6 derjenigen des Stoffschiebers 25 aus der DE-C3 und enthält somit eine Stichstellvorrichtung 7, die wie bei der bekannten Nähmaschine als Gelenkstichsteller ausgebildet ist. Der Stichstellvorrichtung 7 ist eine Stellwelle 8 zugeordnet, die bei der bekannten Nähmaschine der Stellwelle 42 entspricht.
Die Stellwelle 8 ist direkt mit einem als Stellmittel dienenden Schrittmotor 9 verbunden.

Zum Antrieb der Nähmaschine dient ein in der Grundplatte 2 angeordneter Positioniermotor 10 mit einer Steuerung 11. Der Positioniermotor 10 treibt u.a. in nicht näher bezeichneter Weise eine Antriebswelle 12 für den Stoffschieber 6 an. Am Positioniermotor 10 ist ein Impulsgeber 13 angeordnet, der zur Ermittlung der Drehzahl der Nähmaschine 1 und der Winkelstellung der Antriebswelle 12 dient, wenn eine Werkstückkante durch den Lichtstrahl einer Lichtschranke hindurchläuft, von der nur ein am Kopf des Obergehäuses 3 angeordneter Sensor 14 dargestellt ist. Der Impulsgeber 13 dient ferner in bekannter Weise durch Ermittlung der kompletten Umdrehungen der Antriebswelle 12 zur Durchführung einer Stichzählung.

Die Steuerungseinrichtung enthält einen Rechner 15, der im wesentlichen aus einem Prozessor 16, einem I/O-Glied 17 und zumindest einem EPROM 18 besteht. Der Rechner 15 ist mit einem Bedienfeld 19 verbunden.

Im Diagramm der Fig. 1 ist dargestellt, wie die Stichlänge S in mm bei unveränderter Einstellung der Stichstellvorrichtung 7 mit zunehmender Drehzahl n in min^-1 der Nähmaschine immer größer wird und von z. B. 2 mm im unteren Drehzahlbereich von 1 bis 500 min^-1 bis zu ca. 2,5 mm bei n = 6.000 min^-1 anwächst. Dieses Transportverhalten tritt generell bei allen Nähmaschinen auf, kann jedoch von Maschinentyp zu Maschinentyp unterschiedlich sein.

Zur Kompensation dieser in der Istwertkurve Si dargestellten drehzahlabhängigen Stichlängenveränderung wird für jeden Maschinentyp und jede Maschinenbaureihe durch Messungen der bei jeder Stichlänge S und jeder Drehzahl n erforderliche Korrekturwert K1 ermittelt, mit dem die Stichstellvorrichtung 7 verändert eingestellt werden muß, um eine korrigierte Sollwertkurve Ss zu erhalten, bei der die tatsächlich ausgeführte Stichlänge St über dem gesamten Drehzahlbereich stets der eingestellten Stichlänge Se entspricht. Diese Korrekturwerte K1 werden im EPROM 18 in Tabellenform abgelegt.

Ferner wird für jede Maschinenbaureihe durch Messungen die drehzahlunabhängige Stellcharakteristik der Stichstellvorrichtung 7 ermittelt, d. h. die sich bei konstanten Verstellwinkelschritten der Stellwelle 8 ergebenden Stichlängeneinstellwerte der Stichstellvorrichtung 7, die im allgemeinen nicht linear sind und insbesondere beim Wechsel der Vorschubrichtung in größerem Umfang unterschiedlich groß sein können. Zur Kompensation dieser Nichtlinearität wird für jeden Stichlängeneinstellwert ein Korrekturwert K2 ermittelt, mit dem die Stichstellvorrichtung 7 verändert eingestellt werden muß, um bei jeder gleichgroßen Winkelverstellung der Stellwelle 8, d. h. für jeden vom Schrittmotor 9 ausführbaren Winkelschritt eine gleichmäßige Veränderung der eingestellten Stichlänge S zu erhalten. Diese drehzahlunabhängigen Korrekturwerte K2 werden ebenfalls im EPROM 18 in Tabellenform abgelegt.

Beim Betrieb der Nähmaschine 1 liest der Rechner 15 den der eingestellten Stichlänge S zugeordneten Korrekturwert K2 sowie den der aktuellen Drehzahl n zugeordneten Korrekturwert K1 aus dem EPROM 18 und berechnet aus ihnen eine Korrekturstellgröße für den Schrittmotor 9, mit der dieser die Stichstellvorrichtung 7 so verstellt, daß bei jeder beliebigen Drehzahl die tatsächlich ausgeführte Stichlänge St der eingestellten Stichlänge Se entspricht.

Aufgrund dieser Kompensation der sonst auftretenden drehzahlabhängigen Stichlängenveränderungen kann nunmehr jede Naht mit stets gleichlangen Stichlängen gebildet werden. Ferner kann mit Hilfe der durch den Impulsgeber 13 erfolgenden Stichzählung auch bei langen Nahtstrecken eine sehr genaue Nahtlängensteuerung durchgeführt werden.

Vor allen Dingen wird nun auch beim Bilden des Endstiches einer Naht die Nadel 5 genau in der vorausberechneten Position eingestochen, ohne daß es zuvor eines Soll-lstwert-Vergleiches der Vorschubgröße des Werkstückes bedarf. Auf diese Weise wird das Ansteuern des vorbestimmten Endpunktes einer Naht sehr viel einfacher ausgeführt als bei der Nähmaschine nach der eingangs genannten DE 32 16 993 C3. Darüber hinaus wird eine verbesserte Genauigkeit erzielt, da bei der Kompensation der drehzahlabhängigen sowie von der Stellcharakteristik der Stichstellvorrichtung 7 abhängigen Stichlängenveränderungen nicht die Fehlermöglichkeiten auftreten können, wie sie bei der bekannten Nähmaschine bei der Ermittlung der Differenz zwischen dem Soll- und Istwertvorschub nicht auszuschließen sind.

Claims

Nähmaschine mit mindestens einem Vorschubmittel (6), einer Stichstellvorrichtung (7), einem Stellmittel (9) für die Stichstellvorrichtung (7), einem die Drehzahl und die Winkelstellung einer Maschinenwelle (12) erfassenden Impulsgeber (13) und einem Rechner (15), der über das Stellmittel (9) die Einstellung der Stichstellvorrichtung (7) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichstellvorrichtung (7) mit drehzahlabhängigen Korrekturwerten beaufschlagbar ist.
Nähmaschine nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zum Ansteuern eines vorbestimmten Endpunktes einer Naht im Abstand von der Kante eines Werkstückes, wobei die Einrichtung einen vor der Nadel (5) angeordneten Sensor (14) enthält, der beim Durchlauf der Werkstückkante den Vorgang zum Positionieren der Nadel (5) im Nahtendpunkt auslöst, und bei der der Rechner (15) ferner in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Nadel (5) und Sensor (14) und der zum Zeitpunkt der Kantenerkennung ermittelten Winkelstellung der Maschinenwelle (12) die Anzahl der Restnahtstiche ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der Stichstellvorrichtung (7) mit drehzahlabhängigen Korrekturwerten zumindest auch während der Bildung der Restnahtstiche erfolgt.
Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängigen Korrekturwerte in einem Datenspeicher (18) in Tabellenform abgelegt und vom Rechner (15) auslesbar sind.
Nähmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Datenspeicher (18) stichlängenbezogene Werte der Stellcharakteristik der Stichstellvorrichtung (7) in Tabellenform abgelegt und im Rechner (15) die drehzahlabhängigen Korrekturwerte und die stichlängenbezogenen Werte der Stellcharakteristik miteinander verknüpfbar sind.