DE3726704A1 - Mustersensor fuer eine naehmaschine - Google Patents
Mustersensor fuer eine naehmaschineInfo
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- D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Mustersensor für eine
Nähmaschine zum Erhalten der richtigen Ausrichtung eines
Musters auf zweilagigen Tüchern aus Stoff beim Nähen.
Ein Mustersensortyp für eine Nähmaschine ist in dem
US-Patent 46 12 867 offenbart. In diesem sind zwei sich gegen
überliegende Sensoren mit den Werkstücken dazwischen vor
gesehen. Einer ist nämlich über einem oberen Werkstück
vorgesehen und der andere ist unter einem unteren Werkstück
vorgesehen. Diese zwei Sensoren erfassen je ein Muster auf
jedem Werkstück an einer stromaufwärts von der Nähstelle
gelegenen Stelle.
Wenn zwei Stofftücher mit Mustern auf ihren Außenoberflächen
unter Verwendung der Sensoren einer Nähmaschine nach dem oben
beschriebenen Stand der Technik zusammengenäht werden, wird
eine Bedienungsperson benötigt, die zuerst die Muster der zwei
Stofftücher visuell ausrichtet, bevor sie die Werkstücke in die
Maschine eingibt. Außerdem muß die Bedienungsperson die Werk
stücke so an einer stromaufwärts von der Nähstelle gelegenen
Position halten, daß die Kanten der zwei Stofftücher beim Nähen
ausgerichtet sind. Falls die Kanten verrutschen, wird genaues
Erfassen der Muster unmöglich, weil jeder der Sensoren je ein
Muster an anderer Stelle mißt. Diese ungenaue Messung der
Muster auf den einzelnen Stofftüchern macht ein genaues
Ausrichten der Muster schwer. Als Resultat sind zwei mit ihren
Mustern nicht ausgerichtete Stofftücher zusammengenäht.
In der Absicht, das Verrutschen der Kanten zu vermeiden, muß
die Nähgeschwindigkeit so verringert werden, daß die
Bedienungsperson die Kanten der zwei Stofftücher akkurat
ausrichten kann.
Normalerweise werden die zwei Stofftücher so je mit ihren
Außenseiten innen vernäht, daß die Naht nicht zu sehen ist. Die
Sensoren nach dem Stand der Technik, die über und unter den
Werkstücken angeordnet sind, messen die Muster von der Rück
seite. Für die Messung ist es schwer, die auf der Frontseite
gedruckten Muster von der Rückseite genau zu erfassen, da die
Muster manchmal auf der Rückseite nicht klar erscheinen. Zur
Lösung des oben genannten Problems ist es möglich, die Sensoren
vertikal zwischen die zwei Stofftücher in einem bestimmten
Abstand stromaufwärts von dem Vernähungsteil anzubringen. In
diesem Fall ist es jedoch schwierig, die zwei Stofftücher zu
handhaben, da das obere und das untere Werkstück signifikant
voneinander getrennt sind.
Um damit fertig zu werden, besteht die Möglichkeit, die zwei
Sensoren horizontal so anzuordnen, daß der Abstand, der die
zwei Stofftücher trennt, reduziert ist. In diesem Fall ergibt
sich jedoch ein anderes Problem. Da die Sensoren die ent
sprechenden Muster an separaten Stellen messen, muß das von den
Sensoren abgegebene Mustersignal aufgrund des Lageunterschiedes
der Sensoren korrigiert werden.
In der US-PS 39 54 071 ist eine Synchronisationsvorrichtung zum
Einführen eines oberen und eines unteren Werkstückes offenbart.
US-PS 43 42 273 offenbart lichtempfindliche Geräte, die
optische Fasern zum Erfassen des Durchgangs von Werkstückenden
aufweisen. Die in Japan veröffentlichte Patentan
meldung 58 50 487 offenbart Sensoren, die in einer oberen
Platte und in einem Maschinentisch zum Erfassen eines oberen
Werkstücks und eines unteren Werkstücks unter Verwendung eines
Signalverarbeitungsverfahrens eingebaut sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mustersensor zu schaffen,
der auf zwei Stofftücher aufgedruckte Muster so erfaßt, daß die
Muster beim Vernähen richtig ausgerichtet sind und der das
Vernähen mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht, während die
richtige Ausrichtung der Muster aufrechterhalten wird, der
ferner die Muster der bedruckten Werkstücke in einem bestimmten
Abstand stromaufwärts von der Nähstelle genau erfassen kann,
nämlich so, daß die Mustersignale leicht ohne aufwendige
Korrektur verarbeitet werden können.
Zum Erreichen dieser und anderer Eigenschaften weist der
erfindungsgemäße Mustersensor zur Mustererkennung auf sich
gegenüberliegenden Oberflächen von zwei Stofftüchern zum
Ausrichten der Muster in einem vorherbestimmten Verhältnis den
im folgenden beschriebenen Aufbau auf. Namentlich weist der
Mustersensor auf:
Eine Lichtquelle zum Erzeugen von Licht; einen Lichtempfänger zum Empfangen des Lichtes, und einen zwischen den zwei Stofftüchern angeordneten Meßkopf zum Erfassen der Muster der zwei Stofftücher, wobei der Meßkopf das Licht von der Lichtquelle auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen der zwei Stofftücher reflektiert und daß von denselben zurückgeworfene Licht zu den Lichtempfängern reflektiert.
Eine Lichtquelle zum Erzeugen von Licht; einen Lichtempfänger zum Empfangen des Lichtes, und einen zwischen den zwei Stofftüchern angeordneten Meßkopf zum Erfassen der Muster der zwei Stofftücher, wobei der Meßkopf das Licht von der Lichtquelle auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen der zwei Stofftücher reflektiert und daß von denselben zurückgeworfene Licht zu den Lichtempfängern reflektiert.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der
Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Nähmaschine,
die einen Mustersensor in einem ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einsetzt;
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Lichtleiter, der
aus einem optischen Faserbündel besteht;
Fig. 3 einen Teilquerschnitt eines Steuerkastens;
Fig. 4 einen senkrechten Querschnitt durch die Nähstelle
und die Abtaststelle einer Nähmaschine gemäß
Fig. 1;
Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in
Fig. 4;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die einen Meßkopf
des Mustersensors des ersten Ausführungs
beispieles darstellt;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die einen Meßkopf
des Mustersensors eines zweiten Ausführungs
beispieles zeigt.
Es folgt die Beschreibung eines ersten erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispieles an Hand der Fig. 1 bis 6.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine Stichplatte 2 auf einem
Maschinenbett 1 befestigt. Durch das Zusammenwirken einer
Nadel 3, die durch die Stichplatte 2 hindurch auf- und
niederfährt und einen in dem Maschinenbett 1 installierten
Schlingengreifer (nicht gezeigt) werden zwei Stofftücher W 1, W 2
zusammengenäht.
In der Nähe der Nähstelle ist ein in beiden Richtungen längs
und quer bewegbarer unterer Transporteur 4 unter der
Nadelplatte 2 angebracht. Der untere Transporteur 4 und ein
Preßfuß 5 bewirken zusammen das Führen beider, des oberen und
des unteren Werkstückes W 1 und W 2. Ein oberer Transporteur 6
ist auf beiden Seiten des Preßfusses 5 angebracht. Der obere
Transporteur ist ebenfalls in Längs- und Querrichtung bewegbar,
wodurch eine ergänzende Bewegung für die Führung des oberen
Werkstückes W 1 gegeben ist. Die Führung durch den oberen
Transporteur 6 kann in diesem Ausführungsbeispiel durch eine
bekannte Führungssteuerung gesteuert werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind in einem festgelegten Abstand vom
Nähteil gegen die Stromrichtung drei Platten 7, 8 und 9 in
zueinander bestimmtem Abstand angeordnet. Die Führungsplatten
werden in eine Arbeitsposition (linke Seite in Fig. 1) und in
eine Nichtarbeitsposition (rechte Seite) durch Betätigung eines
Luftzylinders 10 verschoben. Wenn die Führungsplatten 7 bis 9
nicht im Einsatz sind, ist der Abstand zwischen den
Führungsplatten durch einen Justierer (nicht gezeigt) so
vergrößert, daß die Werkstücke W 1 und W 2 leicht in die
Zwischenräume zwischen den Platten 7 und 8 bzw. zwischen 8 und
9 je eingeführt werden können. Wenn danach die Führungsplatten
7 bis 9 in Arbeitsposition gebracht sind, ist der Abstand
zwischen den Platten verkleinert. Die untere Führungsplatte 9
bildet in dieser Arbeitsposition eine Ebene mit der Stich
platte 2. In diesem Zustand werden die Werkstücke W 1 und W 2
geführt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, stehen aus der unteren Führungsplatte 9
ein Paar Regulierungsstifte 11 durch in der mittleren und
oberen Führungsplatte 7 und 8 gebildete Schlitze 12 hervor. In
einer Ecke auf der Unterseite der Führungsplatte 7 und 8 sind
halbkugelförmige Vorsprünge 13 ausgebildet. Da die
Vorsprünge 13 ein leichtes Festhalten der Werkstücke W 1 und W 2
bewirken, während die Werkstücke W 1 und W 2 geführt werden,
erhalten die Werkstücke beim Nähen ein gegen den Uhrzeigersinn
gerichtetes Moment. Die Kanten der Werkstücke W 1 und W 2 sind
durch die Regulierungsstifte 11 begrenzt, wodurch die Kanten
der Werkstücke W 1 und W 2 genau ausgerichtet werden können.
In der mittleren Führungsplatte 8, die zwischen den Werkstücken
W 1 und W 2 angeordnet ist, ist ein Mustersensorkopf 14 unter
gebracht. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, weist der Meßkopf 14 ein
erstes Prismenpaar 15 und ein zweites Prismenpaar 16 auf. Jedes
der ersten Prismen 15 ist ein Dreieckspol, dessen Querschnitt
ein gleichschenkliges Dreieck ist und dessen Hypotenuse an der
des anderen liegt. Die zweiten Prismen 16 bestehen aus zwei
Dreieckspolen, deren Horizontalschnitt ein gleichschenkliges
Dreieck ergibt. Die zweiten Prismen 16 sind auf den beiden
Seiten der ersten Prismen in Nährichtung angeordnet. Auf jeder
der verbundenen Oberflächen der ersten Prismen ist ein
Reflektor 17 durch aufgedampftes Aluminium ausgebildet. Genauso
sind auf den Hypotenusenoberflächen der zweiten Prismen 16
Reflektoren 18 durch aufgedampftes Aluminium ausgebildet.
Fig. 3 zeigt einen in einem Maschinenrahmen (nicht gezeigt)
angebrachten Steuerkasten 19. Wie in der Zeichnung zu sehen
ist, sind in dem Steuerkasten ein Sender 20 und ein
Empfänger 21 für von dem Meßkopf 14 gemessenes Licht
vorgesehen. Der Sender 20 ist mit einer Lichtquelle 22 und
einer Sammellinse 23 ausgerüstet. Der Empfänger 21 weist eine
erste lichtempfindliche Diode 24 für das obere Werkstück W 1 und
eine zweite lichtempfindliche Diode 25 für das untere
Werkstück W 2 auf. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind beide Sender 20
und Empfänger 21, mit dem Meßkopf 14 durch die Vorrichtung
eines Lichtleiters 26 verbunden. Der Lichtleiter 26 enthält ein
Bündel dünner optischer Fasern. Ein Ende des optischen Faser
bündels teilt sich in einen Zweig 27 a zum Senden/Empfangen von
Licht zu/von dem oberen Werkstück W 1 und in einen Zweig 27 b zum
Senden/Empfangen zu/von dem unteren Werkstück W 2. Dies
geschieht jeweils via Meßkopf 14. Die Enden der zwei Zweige
stossen auf die zweiten Prismen 16, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Das andere Ende des Lichtleiters 26 teilt sich ebenfalls in
drei Arme, wie in Fig. 3 gezeigt ist, d.h. ein Zweig 28 a trifft
auf die Sammellinse 23 des Senders 20, ein Arm 28 b trifft auf
die erste lichtempfindliche Diode 24 und ein Arm 28 c trifft auf
die zweite lichtempfindliche Diode 25.
Die Faserbündel im Lichtleiter 26 weisen zwei Bündel auf, d.h.
Fa zum Senden des Lichtes auf das Werkstück und Fb zum
Empfangen des von dem Werkstück reflektierten Lichtes. Das
Verhältnis der Fasernanzahl in Fa und Fb ist vorher festgelegt,
wie in Fig. 2 gezeigt.
Jeder der Zweige 27 a und 27 b weist eine Hälfte der zwei
Faserbündel Fa und Fb auf. Die Enden der Bündel Fa und Fb in
den Zweigen 27 a und 27 b stossen auf die zweiten Prismen 16 des
Meßkopfes 14.
Das senderseitige Ende des Faserbündels Fa bildet den Zweig 28 a
des Lichtleiters 26 und liegt der Sammellinse 23 gegenüber. Das
empfangsseitige Ende des Faserbündels Fb teilt sich in die
Zweige 28 b und 28 c des Lichtleiters 26 und jedes der Enden
liegt der lichtempfindlichen Diode 24 bzw. 25 gegenüber.
Wenn die Maschine gestartet wird, werden die zwei Stofftücher
W 1 und W 2 von dem oberen und dem unteren Transporteur 6 und 4
durch die Führungsplatten 7, 8 und 9 transportiert.
Gleichzeitig werden die Werkstücke W 1 und W 2 entlang ihrer
Kanten durch das Zusammenwirken der Nadel 3 mit dem
Schlingengreifer zusammengenäht. Beim Nähen geht das vom Sender
ausgesandte Licht durch den Lichtleiter 26 und wird in die
Zweige 27 a und 27 b zerteilt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Die
geteilten Lichtstrahlen treten in jedes der zweiten Prismen 16
ein und werden dann an den Reflektorflächen 18 in eine Richtung
parallel zur Nährichtung reflektiert. Das Licht des Zweiges 27 a
wird dann durch die Reflektorfläche 17 der ersten Prismen 15
nach oben auf die untere Oberfläche des oberen Werkstückes W 1
reflektiert. Andererseits wird das Licht des Zweiges 27 b durch
die Reflektorfläche 17 der ersten Prismen 15 nach unten auf die
Oberfläche des unteren Werkstückes W 2 reflektiert. Das von dem
Werkstück W 1 und W 2 reflektierte Licht wird zum Empfänger 21
den gleichen Weg umgekehrt zurückübertragen.
Der Sensor erfaßt die Muster auf der Vorderseite der Werkstücke
W 1 und W 2 und gibt Mustersignale aus. Die Mustersignale der
Werkstücke W 1 und W 2 werden von der Steuerung (nicht gezeigt)
verglichen. Wenn die Mustersignale nicht zueinander passen,
wird der Vorschub der oberen Transporteinrichtung 6 im
Verhältnis zu dem der unteren Transporteinrichtung 4 von der
zuvor genannten Transportsteuerung so eingestellt, daß die
Muster der Werkstücke W 1 und W 2 genau ausgerichtet sind. Da der
Meßkopf 14 als schmaler Körper zwischen den Werkstücken W 1 und
W 2 angeordnet ist, kann der Abstand zwischen dem oberen
Werkstück W 1 und dem unteren Werkstück W 2 minimiert werden.
Daraus ergibt sich daß die zwei Stofftücher leicht gehandhabt
werden können. Entsprechend besteht durch den Gebrauch des
erfindungsgemäßen Sensors die Möglichkeit, die auf die Vorder
seitenoberflächen an der gleichen Stelle im Verhältnis zur
Nähstation gedruckten Muster ohne mühevolle Korrektur der
Mustersignale mit Hochgeschwindigkeit genau zu erfassen.
Es folgt eine Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels
gemäß Fig. 7.
Ein bezeichnendes Merkmal des zweiten Ausführungsbeispieles
ist, daß die von einem Leiter 126 ausgehenden Enden von Zweigen
127 a, 127 b so gebogen sind, daß sie sich gegenüberliegen.
Ferner wird nur ein Prismenpaar 115, nämlich das gleiche wie
die ersten Prismen 15 des ersten Ausführungsbeispieles
verwendet. Die gebogenen Enden der Zweige 127 a und 127 b sind
mit beiden Seiten der Prismen 115 verbunden. Das Licht fällt
nämlich durch die Zweige 127 a und 127 b direkt in die Prismen
115 und wird an Reflektionsflächen 117 reflektiert. Das Licht
des Arms 127 a wird nach oben auf das obere Werkstück W 1
reflektiert und das Licht des Arms 127 b wird nach unten auf das
Werkstück W 2 reflektiert. Das jeweils von den Werkstücken W 1
und W 2 reflektierte Licht wird denselben Weg umgekehrt zurück
übertragen, genauso wie im ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben.
Es ist weiterhin möglich, die Reflektorflächen 17 und 18 durch
einen zweiseitigen ebenen Spiegel oder zwei einseitige Spiegel
ohne die Prismen 15 und 16 zu bilden.
Claims (9)
1. Mustersensor (14) zur Mustererkennung auf sich
gegenüberliegenden Oberflächen zweier Stofftücher (W 1, W 2), der
in einer Nähmaschine eingesetzt ist, zum so Vernähen der zwei
Stofftücher (W 1, W 2), daß die Muster in einem vorherbestimmten
Verhältnis ausgerichtet sind, gekennzeichnet durch:
eine Lichtquelle (22) zum Erzeugen von Licht, einen Licht
empfänger zum Empfangen des Lichtes, und einen zwischen den
zwei Stofftüchern (W 1, W 2) angeordneten Meßkopf (14) zum
Erfassen der Muster der zwei Stofftücher (W 1, W 2), wobei der
Meßkopf (14) das Licht von der Lichtquelle (22) auf jede der
gegenüberliegenden Oberflächen der zwei Stofftücher (W 1, W 2)
reflektiert und das von denselben zurückgeworfene Licht zu dem
Lichtempfänger (21) reflektiert.
2. Mustersensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßkopf (14) in einer trennenden Platte (8) angeordnet
ist, die zwischen den zwei Stofftüchern (W 1, W 2) in Bewegungs
richtung oberhalb von einer Nadel (3) der Nähmaschine liegt.
3. Mustersensor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die trennende Platte (8) in einer Führungseinrichtung
(7, 8, 9) vorgesehen ist, die neben der trennenden Platte (8)
eine obere Führungsplatte (7) über der trennenden Platte (8)
mit einem oberen Stofftuch (W 1) der zwei Stofftücher (W 1, W 2)
dazwischen aufweist und einer unteren Führungsplatte (9) unter
der trennenden Platte (8) mit einem unteren Stofftuch (W 2) der
zwei Stofftücher (W 1, W 2) dazwischen aufweist, zum Führen von
den beiden Stofftüchern (W 1, W 2) an eine Nähstelle der
Nadel (3).
4. Mustersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch zwei Lichtleiter (27 a, 27 b; 127 a, 127 b)
zum Leiten des Lichtes von der Lichtquelle (22) zu dem Meßkopf
(14) und zum Leiten des Lichtes vom Meßkopf (14) zum Licht
empfänger (21) und einem in dem Meßkopf (14) vorgesehenen
Reflektor (18), der mit den zwei Lichtleitern (27 a, 27 b)
verbunden ist zum Reflektieren des Lichtes von jedem der
Lichtleiter (27 a, 27 b) auf jede der gegenüberliegenden Ober
flächen der zwei Stofftücher (W 1, W 2) und zum Reflektieren des
von den gegenüberliegenden Oberflächen zurückgeworfenen Lichtes
zu jedem der zwei Lichtleiter.
5. Mustersensor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflektor (17) aus zwei dreieckigen Prismen (15) mit
aneinander gelegten Hypotenusen gebildet ist, die das Licht
reflektieren und daß die zwei Lichtleiter (27 a, 27 b) mit ihren
anstoßenden Enden mit einem der Prismen (15) und mit ihrem
anderen Ende mit der Lichtquelle (22) und dem Lichtempfänger
(21) verbunden sind.
6. Mustersensor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflektor (117) ein rechteckiger fester Körper ist, der
aus zwei Dreiecksprismen (115) gebildet ist, die mit ihren
Hypotenusen aneinander gelegt sind, welche das Licht
reflektieren und daß jeder der Lichtleiter (127 a, 127 b) mit
seinem anstoßenden Ende mit dem Prisma (115) verbunden ist und
mit dem anderen Ende mit der Lichtquelle (22) und dem
Lichtempfänger (21) verbunden ist.
7. Mustersensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der zwei Lichtleiter (27 a, 27 b; 127 a, 127 b) Bündel
dünner optischer Fasern (Fa, Fb) aufweist und daß das Bündel
(Fa) zum Leiten des Lichtes von der Lichtquelle (22) zu dem
Meßkopf (14) und das andere Bündel (Fb) zum Leiten des Lichtes
von dem Meßkopf (14) zu dem Empfänger (21) vorgesehen ist.
8. Mustersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßkopf (14) zwei weitere dreieckige Prismen (16)
aufweist, die je an jedem der zwei Lichtleiter (27 a, 27 b)
angebracht sind und beide an einer der beiden Seiten des
Reflektors (17) zum Reflektieren des Lichtes von dem
Lichtleiter (27 a, 27 b) zu dem Reflektor angebracht sind und
umgekehrt.
9. Mustersensor nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ende eines jeden der zwei Lichtleiter (127 a, 127 b) an
einer der beiden Seiten des Reflektors (117) angebracht ist.
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