DE10140636C1 - Einrichtung zum Überwachen des Spulenfadens an Doppelsteppstich-Nähmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen des Spulenfadens einer Doppelsteppstich-Nähmaschine mit einem vorzugsweise rotierenden Greifer, bei der von einem Infrarot-Laserlichtsender 14 ein Detektionsstrahl 12 ausgesendet wird, der entweder von einem Flansch 5 einer eine Haupt-Kammer 9 und eine Restfaden-Kammer 8 aufweisenden Spule 2 oder von dem die beiden Kammern trennenden Steg oder vom Wickel der Restfadenlänge zu einem Empfänger reflektiert wird und von da zu einem Mikroprozessor 17 gelangt, der aufgrund des jeweiligen Signalverlaufs und gegebenenfalls zeitweiser Absendung der Sendeleistung des Infrarot-Laserlichtsenders 14 den jeweiligen Betriebszustand der Nähmaschine ermittelt (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen des Unterfadens an Doppelsteppstich-Nähmaschinen mit einem vorzugsweise rotierenden Greifer.

In der DE 40 31 058 C1 ist eine Einrichtung zum Erkennen des nahenden Endes des Unterfadens einer Nähmaschine mit einem Doppelsteppstich­ greifer gezeigt, die es ermöglicht, unabhängig von der jeweils verwendeten Fadenstärke nach Erkennen des nahenden Fadenendes noch eine defi­ nierte Restfadenlänge zur Verfügung zu haben.

Hierzu ist auf der Nabe der Spule ein zu deren Flanschen im wesentlichen parallel gerichteter Steg vorgesehen, dessen Seitenflächen reflektierend ausgebildet sind. In den Flanschen der Spule, deren Oberflächen eine lichtabsorbiernde Schicht aufweisen oder mattiert sind, sind Öffnungen für die von einem Reflexionskopf ausgehenden Infrarotlicht-Strahlen vorge­ sehen, die bei noch ausreichend gefüllter Spule auf deren Flansch bzw durch die Öffnungen im Flansch hindurchgehend, seitlich auf den Faden­ wickel auftreffen und absorbiert werden. Solange die Infrarotlicht-Strahlen nicht zum Reflexionskopf reflektiert werden, kann von diesem kein Signal ausgehen.

Ist der Fadenwickel so weit abgearbeitet, daß der Außendurchmesser der Restfadenlänge kleiner als der Außendurchmesser des Steges ist, so tref­ fen die durch die Öffnungen im Flansch hindurchgehenden Infrarotlicht- Strahlen auf die Seitenfläche des Steges und werden zum Reflexionskopf zurück geleitet. Hierdurch wird ein zur weiteren Steuerung der Nähma­ schine dienendes Signal erzeugt, das dazu dienen kann, entweder die Ma­ schine sofort anzuhalten und oder noch eine bestimmte Anzahl von Rest­ stichen zu bilden.

Da es für das Absorbieren des Infrarotlicht-Strahls gleichgültig ist, ob dieser auf die stillstehende Oberfläche des Flansches der Spule oder auf den stillstehenden Fadenwickel trifft, oder ob letztere sich drehen, kann mit dieser Einrichtung bei ordnungsgemäß arbeitender Maschine zwar das nahende Ende des Spulenfadens erkannt oder angezeigt werden, jedoch ist es nicht möglich eine Nähstörung, wie beispielsweise Fadenreißen zu erkennen. Tritt nämlich während des Nähens bei noch relativ gut gefüllter Spule ein Reißen des Nadel- oder des Unterfadens ein, so wird der Infra­ rotlicht-Strahl vom Flansch der Spule bzw dem Fadenwickel nicht zum Reflexionskopf zurück geleitet und es entsteht somit kein Ausgangssignal.

Eine weitere Einrichtung zur Bestimmung einer Restfadenmenge des Grei­ ferfadens, die sich ebenfalls eines zwischen den Flanschen der Spule angeordneten Steges bedient, wurde durch die DE 195 10 808 bekannt. Auch hier ist das Aufnahmevolumen der Spule in zwei Kammern unterteilt, wobei die größere Kammer die Hauptfadenmenge und die kleinere Kam­ mer die Restfadenmenge aufnimmt. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß beim Nähen während des Übergangs von der Haupt- zur Restfaden­ menge infolge der sprungartigen Vergrößerung des Abzugsdurchmessers eine sprungartige Verringerung der Spulendrehzahl entsteht. Dieser Dreh­ zahlsprung wird meßtechnisch erfaßt und zu einem Signal verarbeitet.

Die DE 34 47 138 C2 zeigt eine Einrichtung für Doppelsteppstich-Nähma­ schinen mit einer Spule, deren Flansche sowohl an ihren Innen- als auch an ihren Außenflächen mit reflektierenden Oberflächen versehen sind, und deren Durchtrittsöffnungen für den Lichtstrahl zueinander versetzt ange­ ordnet sind, wobei der Strahlungsempfänger in Abhängigkeit vom jewei­ ligen momentanen Betriebszustand diesem zuordenbare Signalfolgen er­ zeugt. Hierbei wird bei noch ausreichend befüllter Spule und störungs­ freiem Nähbetrieb eine ausgeprägt sinusähnliche Signalfolge und bei nicht mehr ausreichend befüllter Spule eine intermittierend restwellig verlaufende Signalfolge gebildet. Schließlich entsteht bei einem einen Stillstand der Spule bewirkenden Störfall, beispielsweise einem Fadenbruch eine kon­ stant verlaufende Signalfolge.

Da beim Stillstand der Spule der Lichtstrahl entweder durch eine der Durchtrittsöffnungen zur Innenseite eines Spulenflansches gelangt und von dieser reflektiert wird, oder er auf die zwischen den Durchtrittsöffnungen gelegenen Bereich der Außenseite des Spulenflansches trifft und von dieser reflektiert wird, ist offensichtlich, daß zwischen der bei mit nur noch mit einer Restfadenlänge befüllten und sich drehenden Spule erzeugten Signalfolge und der bei ebenfalls nur noch mit einer Restfadenlänge befüll­ ten aber stillstehenden Spule erzeugten Signalfolge kein wesentlicher Unterschied bestehen kann. Daher ist es äußerst schwierig, bei nur noch mit einer Restfadenlänge befüllten Spulen eine sich drehende Spule von einer stillstehenden Spule aufgrund der so erzeugten Signalfolgen zu unterscheiden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zum Überwachen der 3 möglichen Betriebszustände einer Doppelsteppstich- Nähmaschine, nämlich der Füllungsgrad der Spule liegt noch oberhalb einer Restfadenlänge, oder die Maschine verarbeitet Faden der Restfaden­ länge, oder es liegt eine den Stillstand der Spule hervorrufende Störung, beispielsweise ein Fadenbruch vor, zu schaffen, die kostengünstig herstell­ bar und gegen Verschmutzungen durch Nähstaub weitestgehend unem­ pfindlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Da das Reißen des Fadens in einer ein Dauersignal auslösenden Stellung der Spule erfolgen kann, läßt sich aus dem Signalverlauf keine Aussage dahingehend ableiten, ob dieser auf einen Stillstand der Spule oder auf das ordnungsgemäße Abarbeiten der Restfadenmenge zurück zu führen ist.

Die erfindungsgemäße Reduzierung der Leistung des im Normalbetrieb mit hoher Leistung arbeitenden Infrarot Laser-Lichtsenders mittels der steuer­ baren Stromquelle führt zu einer Sensibilisierung der Einrichtung, wodurch der unterschiedliche Abstand der Reflexionsflächen von Flansch und Steg zum Infrarot Laserlichtsender ausreichend ist, um einen Signalwechsel zu erkennen, wenn sich die Spule bei Unterschreitung einer bestimmten Sendeleistung noch dreht.

Dabei kann die Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender zuführ­ baren Stromes bis zu einem Mindeststrom wiederholt werden. Bleibt hier­ bei ein Signalwechsel immer noch aus, so steht die Spule still, d. h. es erfolgt kein Fadenabzug.

Die Verwendung eines Infrarot Laserlichtsenders bietet gegenüber den seither verwendeten Infrarot Lichtsendern den Vorteil der kohärenten Strahlung, wie hohe Parallelität und damit hohe Bündelung der Strahlung, hohe Emissionsleistung und hohe Monochromasie.

Hierbei wird insbesondere aufgrund der hohen Parallelität und der hohen Emissionsleistung der Vorteil erreicht, daß sowohl der Infrarot Laserlicht­ sender als auch ein als Empfänger dienender Empfangsphototransistor in relativ großer Distanz zur Spule angeordnet werden können und damit einerseits Umlenkspiegel oder Prismen entfallen können und andererseits die Staubempfindlichkeit wesentlich reduziert wird.

Die Maßnahme, den Laser-Lichtsender im Normalbetrieb, insbesondre beim Verarbeiten des in der Hauptkammer bevorrateten Spulenfadens, mit relativ hoher Sendeleistung zu betreiben, diese aber zur Detektion eines bestimmten Signalverlaufes gegebenenfalls stufenweise zu reduzieren, bie­ tet die Möglichkeit, Spulen mit metallüblichem Reflexionsgrad zu verwen­ den, sodaß beispielsweise auch marktgängige Spulen mit einer Kammer für die Restfadenlänge und einer Kammer für die Hauptfadenlänge einge­ setzt werden können, wobei der Abstand zwischen der Außenseite des Flansches der Spule und der dieser benachbarten Stirnfläche des die Kam­ mer für die Restfadenlänge begrenzenden Steges ausreicht, um vom Flansch der Spule und der Stirnfläche des Steges Signale von ausreichend unterschiedlicher Intensität zu erhalten.

Sofern der Mikrocomputer einen Stichrückzähler aufweist, dem vor Beginn des Verarbeitens der Restfadenlänge die Anzahl der mit dieser noch aus­ führbaren Stiche bzw Nähte oder Werkstücke zuführbar ist und der durch einen Umdrehungssensor der Nähmaschine rückzählbar ist und der Steue­ rung der Nähmaschine nach Bildung der vorgegebenen Anzahl von Sti­ chen bzw Nähte oder Werkstücke ein Signal für einen Maschinenstop er­ zeugt und/oder eine Anzeigevorrichtung aktiviert, ist die erfindungsgemä­ ße Einrichtung für den Einsatz bei Gruppenstich-Nähmaschinen oder auto­ matisierten Nähanlagen besonders geeignet (Anspruch 2).

Um bei auf den Wickel der Restfadenlänge auftreffendem Infrarot Laser­ lichtstrahl einen beispielsweise durch Fadenriß hervorgerufenen Stillstand der Spule erkennen zu können, weist die Einrichtung einen weiteren Stich­ rückzähler auf, der bei jedem Überschreiten der Detektionsschwelle durch das vom reflektierten Detektionsstrahl abgeleitete Signal auf eine vorwähl­ bare Stichanzahl einstellbar und durch dem Mikrocomputer durch den Umdrehungssensor zugeführte Impulse rückzählbar ist, um bei Erreichen des Wertes Null ein Signal für einen Maschinenstop und/oder eine Anzei­ gevorrichtung auszulösen. Damit kann die Nähmaschine schon einige wenige Stiche nach einem Stillstand der Spule stillgesetzt werden (Anspruch 3).

Zur Erzielung einer möglichst großen Unempfindlichkeit der erfindungs­ gemäßen Einrichtung gegen die durch Näh-Staub bedingten Einflüsse zu erreichen, wird der Infrarot Laserlichtsender mit einer an seine Leistungs­ fähigkeit angrenzenden Stromstärke betrieben. Dies hat zwar den Vorteil einer großen Betriebssicherheit, jedoch ist hiermit auch der Nachteil ver­ bunden, daß unabhängig davon, ob der Detektionsstrahl 12 auf den Flansch der Spule oder auf die Stirnseite des Steges trifft, eine Dauerrefle­ xion entsteht, deren nahezu konstanter Signalverlauf keine Aussage darüber zuläßt, ob die Dauerreflexion auf dem Verarbeiten der Restfaden­ länge oder auf einen Stillstand der Spule zurückzuführen ist. Um hierbei aus dem durch Stillstand der Spule entstehenden konstanten Signalverlauf den sich beim Verarbeiten von Faden der Restfadenlänge bildenden sinusähnlichen, von einer Seite der Detektionsschwelle zu dessen anderer Seite wechselnden Signalverlauf herausfiltern zu können, weist der Mikrocomputer einen Stichzähler auf, der durch einen Signalwechsel von unterhalb nach oberhalb der Detektionsschwelle startbar ist, um beim Ausbleiben eines Signalwechsels nach einer vorbestimmbaren Anzahl von Stichen ein Signal für eine stufenweise Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender durch die Stromquelle zuführbaren Stromes von seiner normalen Betriebsstärke bis auf eine Mindeststärke zu erzeugen (Anspruch 4).

Um die stufenweise Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender zuzu­ führenden Stroms nicht auch dann bis zu dessen Mindeststärke durchzu­ führen, wenn schon während dieser ein Signalwechsel erkannt wird und damit festgestellt ist, daß die Dauerreflexion während des Verarbeitens von Faden der Restfadenlänge hervorgerufen ist, ist diese durch den erkannten Signalwechsel beendbar (Anspruch 5).

Sofern auch der zweite Flansch der Spule Durchtrittsöffnungen für den Detektionsstrahl aufweist, ist es gleichgültig, mit welchem der Flansche die Spule zuerst in das Spulengehäuse eingeführt wird, d. h. es ist für die Abtastung gleichgültig, welcher der beiden Flansche dem Infrarot Laser­ lichtsender benachbart ist. Ist dabei der Steg, wie in der Zeichnung darge­ stellt, außermittig zu den beiden Flanschen angeordnet und ist die Spule derart in das Spulengehäuse eingeführt, daß der dem Steg benachbarte Flansch dem Infrarot Laserlichtsender benachbart ist, so ergeben sich so­ wohl für die Restfaden-Kammern als auch als auch für die Abtastung der Spule die im Ausführungsbeispiel gezeigten und auch beschriebenen Ver­ hältnisse (Anspruch 6).

Wird demgegenüber beim Aufspulen des Fadens darauf geachtet, daß der, bezogen auf Fig. 1, zuerst der innere Bereich der Haupt-Kammer 9, sodann die Restfaden-Kammer und anschließend der restliche Bereich der Haupt- Kammer 9 mit Faden gefüllt und die so gefüllte Spule dann so in das Spu­ lengehäuse eingesetzt wird, daß der innere Bereich der Haupt-Kammer 9 dem Infrarot Laserlichtsender benachbart ist, so ergibt sich ein größeres Volumen für die jetzt breitere Restfaden-Kammer, d. h. es kann selbst bei dickerem Faden eine ausreichende Restfadenlänge aufgebracht werden. Da der Abstand der Reflexionsflächen von Flansch und Steg zu unter­ schiedlichen Intensitäten zwischen dem vom Infrarot Laserlichtsender aus­ gehenden Detektionsstrahl und dem dem Empfänger zugeführten reflek­ tierten Detektionsstrahl führt, wird auch hier ein sicheres Auswertungs­ ergebnis erreicht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles derselben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der Einrichtung mit einem Greifer;

Fig. 2 eine Stirnansicht einer Spule;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Spule;

Fig. 4 den Verlauf des Detektionsstrahls während der Verarbeitung von Faden der Hauptfadenlänge mit auf den Flansch der Spule auftref­ fendem Detektionsstrahl

Fig. 5 den Verlauf des Detektionsstrahls während der Verarbeitung von Faden der Hauptfadenlänge mit auf eine Durchtrittsöffnung auftref­ fendem Detektionsstrahl 12;

Fig. 6 den sich gemäß den Fig. 4 und 5 ergebenden Signalverlauf mit ei­ ner Detektionsschwelle;

Fig. 7 den Verlauf des Detektionsstrahls während der Verarbeitung von Faden der Restfadenlänge mit auf den Flansch der Spule aufttref­ fendem Detektionsstrahl;

Fig. 8 den Verlauf des Detektionsstrahls 12 während der Verarbeitung von Faden der Restfadenlänge mit auf eine Durchtrittsöffnung auf­ treffendem Detektionsstrahl;

Fig. 9 den sich gemäß den Fig. 7 und 8 ergebenden Signalverlauf mit einer Detektionsschwelle;

Fig. 10 den Verlauf des Detektionsstrahls (12) bei Stillstand der Spule bei seinem Auftreffen auf deren Flansch;

Fig. 11 den sich gemäß Fig. 10 ergebenden Signalverlauf mit einer Detek­ tionsschwelle;

Fig. 12 den sich gemäß Fig. 10 ergebenden Signalverlauf nach Redu­ zierung der Stromstärke der Stromquelle;

Fig. 13 den Verlauf der Stromstärke während der stufenförmigen Redu­ zierung der Stromstärke der Stromquelle;

Fig. 14 die Zuordnung der während der reduzierten Stromstärke gebilde­ ten gebildeten Stiche;

Fig. 15 den zum Betriebszustand aussagelosen Signalverlauf nach der Reduzierung des Stromstärke der Stromquelle mit der Detektions­ schwelle;

Fig. 16 bis 18 den Signalverlauf nach der Reduzierung des Stromstärke der Stromquelle während der Verarbeitung von Faden der Restfa­ denlänge gemäß Fig. 8.

In Fig. 1 ist ein Grundkörper 1 eines Greifers gezeigt, der zur Aufnahme einer den Spulenfadenvorrat tragenden Spule 2 ein von einem Oberteil und einem Unterteil gebildetes Spulengehäuse 3 aufweist. Die von einem Zapfen 4 des Unterteils des Spulengehäuses 3 aufgenommene Spule 2 weist zwei im Abstand zueinander angeordnete Flansche 5, 6 auf, zwischen denen ein zu ihnen im wesentlichen parallel gerichteter Steg 7 angeordnet ist. Die Spule 2 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt, sodaß sowohl die äußere seitliche Begrenzungsfläche des Flansches 5 als auch die äußere seitliche Begrenzungsfläche des Steges lichtreflektierend sind. Der eine nur relativ geringe radiale Erstreckung aufweisende Steg 7 unterteilt das Auf­ nahmevolumen der Spule 2 in eine die Restfadenlänge aufnehmende Rest­ faden-Kammer 8 und in eine die Hauptfadenlänge aufnehmende Haupt- Kammer 9. In den Flansch 5 der Spule 2 sind auf einem Teilkreis ange­ ordnete Durchtrittsöffnungen 11 für einen als Laserlichtstrahl ausgebildeten Detektionsstrahl 12 vorgesehen, die als Bohrungen oder bogenförmig gestaltete Langlöcher ausgebildet sind. Die Anordnung der Durchtrittsöff­ nungen 11 ist so getroffen, daß der durch sie hindurch tretende Detek­ tionsstrahl 12 auf den äußeren Bereich des Steges 7 treffen kann.

Oberhalb des Zapfens 4 ist seitlich des Grundkörpers 1 des Greifers ein Sensorkopf 13 angeordnet, der einen Infrarot Laserlichtsender 14 und einen entsprechenden Empfänger 15 aufweist, der als Empfangsphoto­ transistor ausgebildet sein kann. Der Eingang des Infrarot Laserlichtsen­ ders 14 ist mit einer Stromquelle 16 verbunden, deren Stromstärke zur Ver­ änderung der Sendeleistung des Infrarot Laserlichtsenders 14 über einen Mikrocomputer 17 gesteuert veränderbar ist. Der vom Infrarot Laserlicht­ sender 14 ausgehende Detektionsstrahl 12 wird, wie noch später erläutert wird, entweder vom Flansch 5, oder vom Steg 7 oder vom Fadenwickel der Restfadenlänge reflektiert und dem Empfänger 15 zugeleitet, dessen Aus­ gang über einen Verstärker 18 mit einem ersten Eingang des Mikrocom­ puters 17 verbunden ist. Ein zweiter Eingang des Mikrocomputers 17 ist mit einem Umdrehungssensor 19 der Nähmaschine verbunden der dem Mikrocomputer 17 pro Umdrehung der Maschinenhauptwelle 20 und damit pro Stichbildezyklus einen Impuls liefert. Der Mikrocomputer 17 weist ins­ gesamt 3 Stichzähler, nämlich einen Stichrückzähler A, einen Stichrück­ zähler B und einen Stichzähler C auf, deren Funktion im Zusammenhang mit der Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrich­ tung erläutert wird.

Hierzu wird zunächst auf einen ersten Betriebszustand der Nähmaschine Bezug genommen, in dem Spulenfaden von der Haupt-Kammer 9 verar­ beitet wird, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.

In Fig. 4 trifft der vom Infrarot Laserlichtsender 14 ausgehende Detek­ tionsstrahl 12 auf den Flansch 5 der Spule 2 und wird von diesem zum Empfänger 15 reflektiert. Da der Flansch 5 einen metallüblichen und damit einen relativ hohen Reflexionsgrad aufweist, wird dem Mikrocomputer 17 während der Zeit, in der der Detektionsstrahl 12 auf den Flansch 5 auftrifft, ein Signalimpuls S1 mit relativ hoher Spannung zugeleitet.

Trifft der Detektionsstrahl 12 bei sich durch den Fadenabzug weiter dre­ hender Spule 2 auf eine der Durchtrittsöffnungen 11 (Fig. 5) so wird dieser durch die Oberflächenstruktur des Fadenwickels reflektiert. Da der Reflexionsgrad der Oberfläche des Fadens relativ gering und wesentlich kleiner als derjenige des Flansches 5 ist, führt dies zu einer diffusen Refle­ xion, sodaß dem Mikrocomputer 17 vom Empfänger 15 ein Signalimpuls S2 mit nur relativ geringer Spannung zugeführt wird. Im Mikrocomputer 17 werden beide Signalimpulse mit einer voreingestellten Detektionsschwelle DS verglichen, wobei bei zyklischer Überschreitung der Detektionsschwelle DS eine Signalfolge entsprechend Fig. 6 entsteht und ein Verbrauch des Fadens festgestellt wird. Demnach arbeitet die Maschine im ersten Betriebszustand, in dem Faden der Haupt-Kammer 9 verarbeitet wird.

In Fig. 7 ist der Zustand dargestellt, wenn in der Restfaden-Kammer 8 das Detektionsniveau gerade unterschritten ist und begonnen wird, Faden des unterhalb des Detektionsniveaus liegenden Bereiches der Restfaden- Kammer 8 zu verarbeiten. Bei auf den Flansch 5 der Spule 2 auftreffendem Detektionsstrahl 12 entspricht diese Situation der Situation gemäß Fig. 4.

Trifft der Detektionsstrahl 12 bei sich durch den Fadenabzug weiter dre­ hender Spule 2 auf eine der Durchtrittsöffnungen 11 (Fig. 8) und gelangt dieser somit zum Steg 7, so wird er von diesem zum Empfänger 15 reflek­ tiert. Da der Steg 7 den gleichen Reflexionsgrad wie der Flansch 5 der Spule 2 aufweist, wird dem Mikrocomputer 17 während der Zeit, in der der Detektionsstrahl 12 auf den Steg 7 trifft, ein Signalimpuls mit ebenfalls rela­ tiv hoher Spannung zugeleitet. Damit entsteht unabhängig davon, ob der Detektionsstrahl 12 auf den Flansch 5 oder auf den Steg 7 trifft, eine Dauer­ reflexion, die zu einem nahezu konstanten Signalverlauf führt, der in Fig. 9 dargestellt ist. Dieser ist von einer Restwelligkeit überlagert, die sich sowohl aus dem Abstand der Reflexionsfläche des Flansches 5 zur Refle­ xionsfläche des Steges 7, als auch durch ungleichmäßigen Lauf der Spule 2, als auch durch Vibrationen der Maschine ergeben kann. Da diese Rest­ welligkeit einerseits relativ gering ist, und sie andererseits von mehreren nicht erfaßbaren Zufälligkeiten verursacht sein kann, ist aus dem Signal­ verlauf lediglich zu schließen, daß das Detektionsniveau gerade erreicht ist und die Maschine im zweiten Betriebszustand näht, in dem Faden von der Restfaden-Kammer 8 verarbeitet wird.

Wird beim Füllen der Spule 2 die in der Restfaden-Kammer 8 gespeicherte Fadenlänge empirisch ermittelt, oder mit Kenntnis der Fadendicke und dem Aufnahmevolumen der Restfaden-Kammer 8 errechnet, und werden die entsprechenden Werte zusammen mit dem Fadenverbrauch pro Stich­ bildezyklus im Mikrocomputer 17 abgelegt, so setzt dieser den Stichrück­ zähler A, der seine Impulse vom Umdrehungssensor 19 erhält. Ist der Stichrückzähler A auf den Wert Null zurückgezählt, so wird, da zu diesem Zeitpunkt die Restfadenlänge aufgebraucht ist, die Nähmaschine ange­ halten.

Ist die Anzahl der Stiche pro Naht bzw pro Werkstück bekannt, so kann bei vorheriger Eingabe der Stichanzahl pro Naht bzw pro Werkstück in den Mikrocomputer 17 schon beim Beginn des Verarbeitens der Restfaden­ länge die noch mögliche Anzahl der herstellbaren Nähte bzw der Werk­ stücke eingegeben werden, sodaß der Mikrocomputer 17 der Steuerung der Nähmaschine nach Bildung der vorgegebenen Anzahl von Stichen bzw Nähten, bzw Werkstücken ein Signal für einen Maschinenstop zuführt und/ oder eine Anzeigevorrichtung aktiviert.

Ein Sonderfall ist das Reißen des Spufenfadens, was aufgrund des fehlenden Fadenabzuges zu einem Stillstand der Spule 2 führt. Reißt der Unterfaden bei auf den Flansch 5 der Spule 2 oder bei auf den Steg 7 auftreffendem Detektionsstrahl 12, so entsteht jeweils eine Dauerreflexion, die der Situation gemäß Fig. 4 bei auf den Flansch 5 auftreffendem Detek­ tionsstrahl 12, bzw der Situation gemäß Fig. 8 bei auf den Steg 7 auftreffen­ dem Detektionsstrahl 12 entspricht. Erfolgt der Fadenriß in der Situation gemäß Fig. 5 mit durch eine Durchtrittsöffnung 11 zum Fadenwickel gelan­ gendem Detektionsstrahl 12, so ergibt sich eine ständige diffuse Reflexion. Dadurch wird ein Dauersignal unterhalb der Detektionsschwelle DS er­ zeugt, das dem Verlauf des Signals 2 der Fig. 6 entspricht. Erfolgt nun wäh­ rend einer bestimmten Anzahl von Stichen kein Wechsel des Signals in den Bereich oberhalb der Detektionsschwelle DS, so steht die Spule 2 still und es liegt eine durch Fadenriß bedingte Störung vor. Zur Ermittlung dieses Zustandes weist der Mikrocomputer 17 den Stichrückzähler B auf, der bei jedem Unterschreiten der Detektionsschwelle DS auf eine vorwählbare Stichanzahl einstellbar ist. Erreicht der Stichrückzähler B den Wert Null, ohne daß ein Signalwechsel über die Detektionsschwelle DS erfolgt ist, so wird hierdurch ein Maschinenstop mit entsprechender Meldung an die Bedienungsperson ausgelöst.

Bleibt beim Reißen des Spulenfadens die Spule 2 in einer Stellung stehen, bei der eine Dauerreflexion erfolgt, so ergibt sich ein Signalverlauf entspre­ chend der Fig. 11. Dieser hat große Ähnlichkeit mit dem Signalverlauf gemäß Fig. 9, der ständig oberhalb der Detektionsschwelle DS liegt. Von der Dauerreflexion läßt sich keine Aussage dahingehend ableiten, ob Spulen­ faden von der Restfadenlänge abgearbeitet wird, oder ob die Spule 2 still steht. Dieser Zustand kann der Situation gemäß Fig. 4 mit auf den Flansch 5 der stillstehenden, noch befüllten Spule 2 auftreffendem Detektionsstrahl 12, oder der Situation gemäß Fig. 8 mit auf den Steg i der nur noch die Restfadenlänge aufweisenden stillstehenden Spule 2 auftreffendem Detek­ tionsstrahl 12 oder der Situation gemäß Fig. 10 mit auf den Flansch 5 der nur noch die Restfadenlänge aufweisenden, stillstehenden Spule 2 auftref­ fendem Detektionsstrahl 12 entsprechen. Da der Signalverlauf gemäß Fig. 11 demjenigen gemäß Fig. 9 äußerst ähnlich ist, der dem Verarbeiten der Restfadenlänge mit durch eine Durchtrittsöffnung 11 auf den Steg 7 treffendem Detektionsstrahl 12 entspricht, läßt der Signalverlauf gemäß Fig. 11 keine Aussage über den Betriebszustand zu, d. h. es läßt sich aus dem Signalverlauf gemäß Fig. 11 nicht ableiten, ob dieser auf einen Stillstand der Spule 2 oder auf das ordnungsgemäße Abarbeiten der Restfadenlänge zurück zu führen ist.

Zur Detektion dieses Signalverlaufs wird nun bei jedem Signalwechsel von unterhalb der Detektionsschwelle DS nach oberhalb der Detektions­ schwelle DS der Stichzähler C gestartet. Erfolgt nun nach einer bestimmten Anzahl von Stichen, beispielsweise von 2 Stichen, kein Signalwechsel unter die Detektionsschwelle DS, so reduziert der Mikrocomputer 17 mittels der steuerbaren Stromquelle 16 den Strom zur Infrarot Laserlichtsender 14 und damit dessen Sendeleistung, die im Normalzustand auf einem möglichst hohen Wert steht, entsprechend Fig. 13 auf einen etwas geringeren Wert. Erfolgt weiterhin kein Signalwechsel, so wird der Strom nach einer be­ stimmten Stichzahl um einen weiteren Betrag verringert. Durch die Redu­ zierung der Sendeleistung ergibt sich eine Sensibilisierung der Einrichtung. Hierdurch reicht der unterschiedliche Abstand der Reflexionsflächen von Flansch 5 und Steg 7 zum Infrarot Laserlichtsender 14 aus, um einen Signalwechsel zu erkennen, wenn sich die Spule 2 bei Unterschreitung einer bestimmten Sendeleistung noch dreht.

Die Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender 14 zuführbaren Stromes kann bis zu einem Mindeststrom wiederholt werden. Bleibt hierbei ein Signalwechsel immer noch aus, so steht die Spule 2 still, d. h. es erfolgt kein Fadenabzug. In diesem Fall wird ebenfalls ein Maschinenstop mit entsprechender Meldung an die Bedienungsperson ausgelöst. Erfolgt ein Signalwechsel bei reduzierter Sendeleistung, so kann davon ausgegangen werden, daß sich die Spule 2 dreht und zu diesem Zeitpunkt die Rest­ fadenlänge entsprechend der Situation gemäß Fig. 8 abgearbeitet wird. Die Leistung des Infrarot Laserlichtsenders 14 kann für einen neuen Zyklus wieder auf ihren maximalen Wert zurückgestellt werden.

Mit der stufenweisen Reduzierung wird erreicht, daß beim Normalbetrieb, insbesondere beim Verarbeiten des in der Haupt-Kammer 9 bevorrateten Spulenfadens mit einer relativ hohen Sendeleistung gearbeitet werden kann, um einerseits selbst bei durch Verschmutzung oder fertigungs- oder montagebedingten Toleranzen bewirktem schlechteren Reflexionsverhal­ ten genügend Leistungsreserven zur Verfügung zu haben und anderer­ seits während des Detektierens eines bestimmten Betriebszustandes mit einer ausreichend geringen Sendeleistung aus dem unterschiedlichen Abstand der Reflexionsflächen von Flansch 5 und Steg 7 zum Infrarot La­ serlichtsender 14 noch unterschiedliche Signalverläufe erkennbar zu ma­ chen.

Die Signalverläufe des vorbeschriebenen Vorganges sind in den Fig. 13 bis 18 dargestellt. Fig. 13 zeigt die durch den Mikrocomputer 17 eingeleitete und in mehreren Stufen erfolgende Reduzierung des von der steuerbaren Stromquelle 16 zum Infrarot Laserlichtsender 14 gelangenden Stromes um dessen Sendeleistung stufenweise zu reduzieren.

In Fig. 14 ist zeitlich zugeordnet die jeweilige Anzahl von Stichen dargestellt, die nach dem jeweiligen Start des Stichzählers C aufeinanderfolgend bei jeweils reduzierter Leistung des Infrarot Laserlichtsenders 14 gebildet werden.

Fig. 15 zeigt nochmals den Signalverlauf während der Dauerreflexion und läßt erkennen, daß dieses oberhalb der Detektionsschwelle DS liegt und ihm keine Aussage hinsichtlich des Betriebszustandes der Maschine ent­ nehmbar ist.

In Fig. 16 ist die Situation dargestellt, in der der dem Infrarot Laser­ lichtsender 14 zugeführte Strom um eine erste Stufe reduziert ist. Die Inten­ sität der Signale ist entsprechend der reduzierten Stromstärke reduziert, der Signalverlauf liegt aber noch oberhalb der Detektionsschwelle DS. Der Signalverlauf weist zwar schon eine Welligkeit erkennen, diese reicht aber aufgrund des geringen Unterschiedes zum Signalverlauf bei Dauerreflexion noch nicht für eine Aussage hinsichtlich des Betriebszustandes aus.

In Fig. 17 ist die Situation dargestellt, in der die dem Infrarot Laser­ lichtsender 14 zugeführte Strom um zwei Stufen reduziert ist. Die Intensität der Signale ist entsprechend der reduzierten Stromstärke reduziert, der Signalverlauf liegt aber noch oberhalb der Detektionsschwelle DS. Die Welligkeit des Signalverlaufs ist weiter ausgeprägt und weist eine Kontur auf, die derjenigen während des Verarbeitens von Faden der Restfaden- Kammer 8 nahe kommt. Da der Signalverlauf aber noch immer auf der glei­ chen Seite der Detektionsschwelle DS liegt und daher noch kein Signal­ wechsel vorliegt, kann noch keine sichere Aussage hinsichtlich eines Signalwechsels und somit auch keine sichere Aussage zum Betriebszu­ stand gemacht werden.

In Fig. 18 ist die Situation dargestellt, in der die Stärke des dem Infrarot Laserlichtsender 14 zugeführten Stroms um insgesamt 3 Stufen reduziert ist. Diese Stromstärke stellt gleichzeitig die dem Infrarot Laserlichtsender 14 zuzuführende Mindeststromstärke dar. Der Signalverlauf unterschreitet die Detektionsschwelle DS und entspricht demjenigen beim ordnungsge­ mäßen Verbrauch von Faden der Restfaden-Kammer 8. Der unter Verwen­ dung des normalen Betriebsstromes des Infrarot Laserlichtsenders 14 erzeugte Signalverlauf gemäß Fig. 11, der auf eine Dauerreflexion schlie­ ßen läßt, kann durch die mehrmalige Reduzierung des dem Infrarot Laser­ lichtsender 14 zuführbaren Stroms als derjenige Signalverlauf erkannt wer­ den, der dem Signalverlauf beim ordnungsgemäßen Verarbeiten von Fa­ den der Restfaden-Kammer 8 entspricht.

Während beim Betrieb des Infrarot Laserlichtsenders 14 mit normaler Stromstärke Signale erzeugt werden, die auf eine Dauerreflexion hindeuten und hinsichtlich des Betriebszustandes der Maschine keine Aussage zulas­ sen, kann beim Betrieb des Infrarot Laserlichtsenders 14 mit zeitweise stufenweise reduzierter Stromstärke diese scheinbare Dauerreflexion als Signalverlauf beim ordnungsgemäßen Verbrauch von Faden der Restfa­ den-Kammer 8 erkannt werden, sodaß der Mikrocomputer 17 schon nach nur einigen Stichen erkennt, daß es sich hierbei um einen Signalverlauf handelt, der der Situation gemäß der Fig. 8 entspricht und ein Signal zum Maschinenstop mit entsprechender Meldung an die Bedienungsperson ausgelöst wird.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Überwachen des Spulenfadens an Doppelsteppstich- Nähmaschinen mit einem vorzugsweise umlaufenden Greifer mit einem den Unterfadenvorrat aufnehmenden Spulengehäuse aufweisend
einen Umdrehungssensor (19) der einem Mikrocomputer (17) pro Umdre­ hung der Maschinenhauptwelle (20) einen Impuls zuführt;
einen Infrarot Laserlichtsender (14) zum Senden eines auf eine Spule (2) gerichteten Detektionsstrahls (12), der von dieser oder dem Wickel einer Restfadenlänge zu einem Empfänger (15) reflektiert und von diesem dem Mikrocomputer (17) in Form von Signalen zur Verarbeitung Auswertung und/oder Weiterleitung zugeführt werden;
eine im Mikrocomputer (17) vorgesehene Einrichtung zum Vergleichen der unterschiedlichen Signalverläufe mit einer Detektionsschwelle (DS) zum Erzeugen von Signalen für die Steuerung der Nähmaschine;
eine mit dem Mikrocomputer (17) verbundene steuerbare Stromquelle (16) zum erforderlichenfalls erfolgenden Reduzieren der Leistung des Infrarot Laserlichtsenders (14);
eine in das Spulengehäuse einsetzbare Spule (2) mit mindestens zwei durch einen radial gerichteten Steg (7) voneinander getrennten Kammern, wobei die eine Kammer (Restfaden-Kammer 8) eine Restfadenlänge und die andere Kammer (Haupt-Kammer 9) die Hauptfadenlänge aufnimmt und die dem Infrarot Laserlichtsender (14) zugewandte Stirnfläche des Steges (7) sowie die dieser benachbarte Außenfläche des Flansches (5) der Spule (2) lichtreflektierend sind, wobei der Flansch (5) Durchtrittsöffnungen (11) für den Detektionsstrahl (12) aufweist und die über den Mikrocomputer (17) verbundene, steuerbare Stromquelle (16) die Leistung des Infrarot Laserlichtsenders (14) derart zu reduzieren vermag, daß bei Reflexion im Empfänger (15) vom Steg (7) aus eine Unterschrei­ tung der Detektionsschwelle (DS) zu erfolgen vermag.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (17) einen Stichrückzähler (A) aufweist, dem nach Erkennen des Verarbeitens der Restfadenlänge die Anzahl der mit dieser noch ausführbaren Stiche bzw Nähte oder Werkstücke zuführbar ist und der durch den Umdrehungssensor (19) der Nähmaschine rückzählbar ist, um der Steuerung der Nähmaschine nach Bildung der vorgegebenen An­ zahl von Stichen bzw Nähte oder Werkstücke ein Signal für einen Maschi­ nenstop zuzuführen und/oder eine Anzeigevorrichtung zu aktivieren.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (17) zum Erkennen eines Stillstandes der Spule (2) bei auf deren Fadenwickel treffendem Detektionsstrahl (12) einen Stichrück­ zähler (B) aufweist, der bei jedem Unterschreiten der Detektionsschwelle (DS) durch das vom reflektierten Detektionsstrahl (12) abgeleitete Signal auf eine vorwählbare Stichanzahl einstellbar und durch dem Mikrocom­ puter (17) durch den Umdrehungssensor (19) zugeführte Impulse rück­ zählbar ist und bei Erreichen des Wertes Null ein Signal für einen Maschi­ nenstop und/oder eine Anzeigevorrichtung auslöst.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (17) zur Erkennung eines sinusähnlichen Signalver­ laufes innerhalb eines durch eine Dauerreflexion des Detektionsstrahl (12) gebildeten, die Detektionsschwelle (DS) nicht unterschreitenden Signalver­ laufs einen Stichzähler (C) aufweist, der durch einen Signalwechsel von unterhalb nach oberhalb der Detektionsschwelle (DS) startbar ist, um beim Ausbleiben eines Signalwechsels nach einer vorbestimmbaren Anzahl von Stichen ein Signal für eine stufenweise Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender (14) durch die Stromquelle (16) zuführbaren Stromes von seiner normalen Betriebsstärke bis auf eine Mindeststqärke zu erzeugen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenweise Reduzierung des dem Infrarot Laserlichtsender (14) durch die Stromquelle (16) zuführbaren Stromes durch einen während der stufen­ weisen Reduzierung erfolgenden Signalwechsel beendbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß auch der Flansch (6) Durchtrittsöffnungen (11) für den Detektions­ strahl (12) aufweist.