DE4024989A1 - Verfahren und einrichtung an einer doppelsteppstich-naehmaschine zur ueberwachung des spulenfadens - Google Patents
Verfahren und einrichtung an einer doppelsteppstich-naehmaschine zur ueberwachung des spulenfadensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an einer
Doppelsteppstichmaschine nach dem Oberbegriff des
Hauptanspruchs. In der DE-OS-20 45 435 ist erstmals
beschrieben wie bei Doppelsteppstichnähmaschinen
mittels einer optischen Reflexlichtschranke, die auf
einer Seite der Unterfadenspule angeordnet ist, Boh
rungen oder Durchbrechungen der Spule als Dunkelfel
der auf dem reflektierenden Spulenflansch abgetastet
werden können. Hiermit kann die Bewegung der Spule
direkt erfaßt werden und damit indirekt auf vorhan
denen oder nicht vorhandenen Spulenfadenabzug ge
schlossen werden.
Die DE-OS-35 40 126 wendet dagegen erstmals statt Boh
rungen auf der Spule definierte Hell- oder Dunkel-
Markierungen an, die sektorförmig auf beiden Spulen
seiten angebracht sind und erfaßt damit die wech
selnde 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 erste DE-OS nur Spulenbewegung oder
Stillstand feststellen kann, was für eine funktio
nierende Spulenfadenüberwachung nicht ausreichend
ist, wird es in der zweiten Offenlegungsschrift mög
lich, zusätzlich den Spulenfüllungsgrad zu ermitteln
- allerdings nur auf dem Umweg über komplizierte
Schaltungen. Auch weitere bekannte Überwachungen für
die Unterfadenspule arbeiten mit Bohrungen, Lang
löchern oder Markierungen verschiedener Form und
Ausführungen auf den Fadenspulen, um den Unterfaden
direkt oder indirekt zu überwachen. Dazu wird teil
weise ebenfalls beim Nähprozeß der Füllungsgrad oder
die Bewegung der Spule erfaßt, meßtechnisch ausge
wertet oder angezeigt.
Der Nachteil der beschriebenen und bekannten Verfah
ren liegt darin begründet, daß der tatsächliche
Spulenfadeninhalt bzw. die Lauflänge im Vollzustand
oder diejenige im teilgeleerten Zustand nicht be
kannt ist.
Nach der Veröffentlichung "Sensoren und Computer
kontrollieren den Nähprozess" ergibt sich das Spei
chervermögen einer Unterfadenspule als Fadenlänge zu
wobei
D = Spulenaußendurchmesser
d = Spulenkerndurchmesser
π = 3,14 (Kreiszahl)
Nx = Windungszahl in x-Richtung
Ny = Windungszahl in y-Richtung ist.
D = Spulenaußendurchmesser
d = Spulenkerndurchmesser
π = 3,14 (Kreiszahl)
Nx = Windungszahl in x-Richtung
Ny = Windungszahl in y-Richtung ist.
Nun ist es bekanntlich möglich, die aufgespulte
Fadenmenge beim Spulen zu messen mittels entspre
chenden bekannten Garnlängenmeßverfahren, sodaß der
Spuleninhalt maßlich genau bekannt sein könnte. Dem
stellt sich allerdings das Problem gegenüber, daß
beim Nähen mit einer Doppelsteppstichmaschine
mangels Platz im Spulenbereich die bekannte Faden
menge beim Fadenabzug nicht mehr absolut gemessen
werden kann durch Garnlängenmeßverfahren. Diesem
Mangel will die Erfindung abhelfen durch Schaffung
eines Verfahrens, das den Spuleninhalt beim Aufspu
len relativ erfaßt, diesen erfaßten Wert abspeichert
und sodann beim Nähprozeß und Spulenfadenabzug mit
dem gleichen relativen Maßstab für den Spulenfaden
abzug vergleicht und damit ein Spulenfadenwächter
system schafft, das
- - genau den jeweiligen Restinhalt für die Unterfaden spule angibt,
- - rechtzeitig ein Signal abgibt, um das nahende Spulenfadenende anzuzeigen,
- - sowie bei Auslauf oder Bruch des Unterfadens eine Operation oder Anzeige auszulösen vermag.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei einem Verfahren
und der Einrichtung nach dem Oberbegriff des Haupt
anspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale.
Die einen ähnlichen Gegenstand wie die vorliegende
Erfindung betreffenden älteren Anmeldungen DE-OS
20 45 435 und DE-OS 35 40 126 weisen zwar Mittel auf,
die Spule beim Nähen teilweise zu überwachen, von
denen sich die erfindungsgemäße Lösung jedoch da
durch unterscheidet, daß sie schon beim Aufspulen
den Spuleninhalt durch Zählen der von einer markier
ten bzw. sonstwie gearteten Spule abgenommenen Im
pulse und Abspeichern dieser Impulse in einem Zähler
überwacht und durch Vergleich des Zählerstandes beim
Nähen sich damit stets eine reale Kenntnis des je
weiligen Spuleninhaltes ergibt.
Die im Kennzeichen des Hauptanspruchs genannten Spu
len mit Marken oder Durchbrüchen sind an sich durch
die beiden genannten Offenlegungsschriften bekannt,
sodaß ein Einzelmerkmalsschutz hierauf nicht bean
sprucht wird.
Mit Vorteil ergibt sich durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung der Unterfadenüberwachungseinrichtung
eine unkomplizierte und überall da anzuwendende
Signaleinheit, wo die Spulen schon entsprechende
Markierungen tragen, also beim nachträglichen Ein
bau, desweiteren auch bei Neumaschinen, wo die Spu
len entsprechend gefertigt werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen zeigen die
Unteransprüche auf.
Ein charakteristisches Ausführungsbeispiel der Er
findung wird im folgenden anhand von Zeichnungen
weiter beschrieben:
Fig. 1 zeigt eine Spuleneinrichtung mit Impulszähler,
Fig. 2 eine Abtastung der Unterfadenspule beim Nähen,
Fig. 3a den vereinfachten Schaltplan der Einrich
tung,
Fig. 3b eine Einrichtung ähnlich wie Fig. 3a,
Fig. 4 eine Recheneinheit.
In bekannter Weise kommt von einer Garnrolle 1 über
eine Fadenleitöse 2 der Faden 3 zu einer Vorspannung
4 und wird von dort auf eine Nähmaschinenspule 5
aufgespult, die auf einem Stift 6 steckt und über
eine Riemenscheibe 7 über Riemen 9 und Scheibe 8 von
einem Motor M oder der Nähmaschine 10 direkt oder
indirekt angetrieben wird. Die Spule trägt an ihren
äußeren Flanschen 12′ mittels beliebiger Sensoren
eine oder mehrere abtastbare Markierungen 12 oder
Merkmale. Auf einer Seite der Spule 5 gegenüber den
Marken 12 befindet sich nun der Sensor S1, der aus
Sender 13 und Empfänger 14 besteht - im gezeichneten
Falle als optischer Reflexkoppler ausgebildet, der
nun beim Aufspulen durch die Drehfrequenzen ω und ω′
die Spulen mit ihren sensorischen Merkmalen am
Sensor S1 vorbeibewegt und nun vom Spulbeginn bis
Spulende (volle Spule) fortlaufend Impulse erzeugt,
die über übliche Verstärker und/oder Entstörglieder
zum Zähler 15 geleitet werden und aufsummiert sind.
Wird die Spule 5 nun gefüllt, verursacht die Bewe
gung bis zum Abschalten eine bestimmte Impulszahl,
die dem Wickelinhalt 11 relativ entspricht. Der
Zähler muß für die höchste Impulszahl vorgesehen
sein. Es ergeben sich bekanntlich für jede Spulen
größe und Garnstärke unterschiedliche Aufspullängen
und damit unterschiedliche Anzahlen an Umdrehungen
der Spule und damit Impulse bis die Spule gefüllt
ist oder abgeschaltet wird.
Die gezählten Impulse repräsentieren also zu jeder
Zeit und für jede Spule sowie die unterschiedlichen
Garne eine relative Maßzahl für den Spuleninhalt.
Dies läßt sich zeigen bei einer Spule von
D = 22 mm
d = 8 mm
b = 10 mm (Innenbreite)
Garnstärke S = 0,5 mm
d = 8 mm
b = 10 mm (Innenbreite)
Garnstärke S = 0,5 mm
und beispielsweise an einer Abtastmarkierung 12, daß
bei der ersten Lage schon 20 Impulse einlaufen, so
wie bei der letzten Lage, wenn die Spule voll ist,
ebenfalls 20 Impulse. Da sich bei den angegebenen
Maßen die übereinander liegende Lagenzahl zu 14 er
gibt, sind demnach hier speziell max. 140 Impulse
zu erwarten.
Die maximale Zahl der beim Aufspulen entstehenden
Impulse Z ergibt sich zu
daraus ergibt sich, daß die aufgespulte Nähgarnlänge
bei einwandfreier Bewicklung
ist.
In dieser Gleichung spielt der Garndurchmesser so
wie die Spulenbreite keine Rolle mehr, sodaß man
jederzeit die aufgespulte Garnlänge aus der Spulen
geometrie und der gezählten Zahl an Impulsen Z errech
nen kann.
Werden statt einer Abtastmarke mehrere eingesetzt,
was normal zweckmäßig ist, da der Einzelimpuls ca.
einen halben Stich umfassen sollte, muß bei
D = 22 mm mindestens alle 15° Winkelgrade eine Mar
ke oder ein Merkmal an der Spule vorhanden sein.
Dies bedeutet, daß jetzt
wird, was aber auch bei vielen Marken N die Meßge
nauigkeit erhöht.
Definiert man als die Restfadenmenge auf der Spule
LRest, so wird der jeweilige Füllungsgrad F der
Spule
d. h. die beim Aufspulen gemessene Impulszahl Zmax
der vollen Spule sowie die jeweils gemessene/gezähl
te Impulszahl der vernähten und ablaufenden Spule
erlauben nun fortlaufend eine Aussage zum Spulenzu
stand. Ist die Spule leer, so wird
Zmax=Zist.
Es ist also nicht nötig, den tatsächlichen exakten
Spulenfadenabzug zu messen, der ohnehin nur ungenau
zu erfassen wäre, sondern es genügt die
- - relative Zählung der beim Nähen von der Spule ab gelaufenen Impulse.
Der restliche noch aufgespulte Durchmesser DRest
wird aus einer zweiten Beziehung für den Füllungs
grad F ermittelt
damit ergibt sich letztlich
Aus dem Zusammenwirken der Elemente aus Fig. 1 in
Verbindung mit Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Nadel
16, der Fuß 17 und der Greifer 18 ein Teil der Näh
maschine 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 Ver
ständnises wegen sind die Teile herausgenommen darge
stellt. Beim Abtasten der Markierungen 12′ durch
wiederum einen Reflexkoppler 20 wird beim Nähen
fortlaufend eine Impulsserie erzeugt, die immer
ZRest = Zmax - Zist
entspricht, also ein relatives Maß für die Füllung
11 der Spule darstellt.
Wird diese Impulsserie nun auf denselben Zähler 15
geschaltet, so wird im Abwärtszählbetrieb über den
Eingang E-AB die vorher über den Eingang E-AUF hoch
gezählten Spulenfüllungsimpulse fortlaufend abge
zogen, bis der Zählerstand den Wert Null erreicht,
dies bedeutet, daß nun die Unterfadenspule leer ist.
Jetzt kann über den Zähler 15 ein Signal über den
Ausgang/die Ausgänge abgegeben werden oder eine son
stige Operation veranlaßt werden.
Der Zähler 15 ist also in der einfachsten Form als
Aufwärts-/Abwärtszähler mit einem Zähleingang E-AUF
und einem Abwärts-Zähleingang E-AB ausgestattet, der
Eingang E2 dient der Nullstellung.
Statt einen gemeinsamen Zähler 15, auf dem sowohl
- - die Spulenfüllungsimpulse angeschaltet werden
- - als auch die Spulenleerungsimpulse durch das Nähen,
ist es zweckmäßig, zwei oder mehr getrennte Zähler
einzusetzen, da normalerweise während des Nähvor
ganges immer aufgespult wird und sich die Impulse
gegenseitig stören würden oder Wartezeiten auf
treten.
Diese Anordnung zeigt die Fig. 3 in vereinfachter
Form, wobei Fig. 3a eine Grundschaltung zeigt, bei
der zum Aufspulen der Sensor S2 auf dem Aufwärts
zähler Z1 26 arbeitet. Der erreichte Zählwert wird
nun über Leitungen 24 auf den Abwärtszähler Z2 27
geschaltet, dieser erhält seine Impulse von S2 20,
und nun zählt Z2 zurück bis bei Zählerstand Null
oder einer Sicherheitsreserve das Operationssignal
ausgegeben wird. Über eine Handbetätigung 25
kann der Zählwert Z1 noch manuell auf Z2 übertragen
werden.
Diese Zähleranordnung Z1/Z2 kann auch kaskadiert
werden, da im praktischen Betrieb immer mehrere Spu
len gefüllt vorliegen und alternativ vernäht werden.
Dazu können die Spulen durch visuelles Kennzeichnen
den jeweiligen Zählern zugeordnet werden, um Ver
wechslungen auszuschließen, als auch durch maschinell
lesbare Kodierungen.
Demgegenüber zeigt Fig. 3b eine weitere erfindungs
gemäße Grundschaltung, bei der die Zählimpulse vom
Aufspulen von S1 über Z1 zu einem separaten Speicher
mit Vergleicher geleitet werden. Beim späteren Nähen
werden die Abwickelimpulse von S2 über Z2 in den
Speicher mit Vergleicher 28 eingelesen, der bei
Wertegleichheit oder einem bestimmten Zählwert zu
dem oder den Ausgängen 29 durchschaltet oder ein
Datenwort weitergibt.
Es muß noch betont werden, daß die Zählimpulse beim
Aufspulen nicht nur von der Spulenmarkierung abge
griffen werden können, sondern auch von einem ande
ren Impulsgeber, der drehsynchron zur Spulenwelle
arbeitet. Auch müssen die Sensoren S1/S2 nicht not
wendigerweise optische Sensoren darstellen, sondern
können auch auf anderen Effekten beruhen.
Auch ist es möglich, bei Start-Stopp oder Fadenab
schneiden, nach Nähmaschinenstillstand noch einlau
fende Spulenzählimpulse von S2 beim Wiederanlauf zu
berücksichtigen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung
ergibt sich aus der letzten Formel für den Füllungs
grad F, da man lediglich durch Zählen der Spulen
füllimpulse Zmax sowie ständig der abgelaufenen
Spulenimpulse Zist und Einlesen dieser Parameter in
eine spezielle Recheneinheit oder in einen freipro
grammierbaren Computer bei Berücksichtigung von den
Spulendurchmessern d und D den Füllungsgrad fortlau
fend anzeigen kann bzw. die restliche noch zu ver
nähende Nähstrecke, wenn die Stichlänge und die
Stoffdicke ebenfalls berücksichtigt wird.
Fig. 4 stellt dar in 30 die Zählimpulse Zmax, die
vom Sensor S1 35 zur Recheneinheit 37 übertragen
werden, 31 stellt das Zist 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 ge
zeigt werden kann, sowie die Einheit 37 auf die Näh
maschinensteuerung 34 Befehle übertragen oder Rück
meldungen entgegennehmen kann.
Der Vorteil einer Berücksichtigung des Füllungs
grades F liegt in der geringeren Belastung der
Näherin, da der Fadenauslauf nicht plötzlich erfolgt
oder eine Stop-Operation überraschend kommt, was im
besonderen auch die Nähleistung erhöht. Desweiteren
kann die Einrichtung auch Spulenstillstände über
wachen.
Diese erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich bei
allen Doppelsteppstichmaschinen anwenden, ist un
kompliziert und mit geringem Schaltungsaufwand und
liefert jedoch ständig einwandfreie und zuverlässige
Signale für
- - Spule dreht sich,
- - Fadenwickel ist noch ausreichend,
- - Füllungsgrad der Unterfadenspule,
- - sowie Faden ist verbraucht.
Dies ist bei schnellaufenden Doppelsteppstichnäh
maschinen und Nähautomaten und auch Stickmaschi
nen heute eine technische und wirtschaftliche Not
wendigkeit.
Claims (14)
1. Verfahren und Einrichtung an einer Doppelstepp
stichmaschine zur Überwachung des Spulenfadens
mit einem Spulapparat zum Aufspulen und einem
Nähmechanismus zum Fadenabziehen, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Außenflansche der Spule 5 mit
sensorisch erfaßbaren Markierungen 12 ausgerüstet
sind, und daß diese Markierungen von einer ersten
Sensoreinheit S1 beim Aufspulen als Impulse er
faßt werden als Maß für den Spuleninhalt und durch
einen Zähler 15 hochgezählt werden, desweiteren,
daß diese Markierungen der Spule 5 beim Abspulen,
also beim Nähen, wiederum als Impulse vom zweiten
Sensor S2 erfaßt werden und der am Zähler 15 vor
her hochgezählte Wert oder ein sonstiger vorein
gestellter Wert für den relativen Spuleninhalt
abwärts gezählt wird, bis zum Wert 0 oder einem
Wert als Sicherheitsreserve, sodaß beim Auslaufen
des Spuleninhaltes oder einem vorherliegenden
Grenzinhalt Signale für die Operationen der Näh
maschine gewonnen werden können.
2. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der Zähler 15 ein Auf-
und Abwärtszähler ist.
3. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, daß
die Impulse beim Aufspulen der Spule 5 auf den
Spuleninhalt 11 auch an einer anderen Stelle
eines Spulapparates abgenommen werden kann, die
sich synchron zum Aufspulen der Spule verhält.
4. Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden
Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein
gebauter oder separater Spulapparat zum Einsatz
kommt.
5. Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden
Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sen
soren 1 und 2 aus optischem Sender 13 und Empfän
ger 14 bestehen und beim Aufspulen die Hell-
Dunkel-Sektoren 12 unter dem Sensor S1 vorbei
bewegt werden und die Impulse über Verstärker und
Entstörglieder zum Zähler 15 geleitet werden, bis
die Spule voll ist oder anderweitig ausgeschaltet
wird, und daß die Spule 5 vom Sensor S2 beim
Nähen fortlaufend abgetastet wird und die vorher
hochgezählten Impulse am Zähler 15 im Abwärtszähl
betrieb subtrahiert und somit fortlaufend die
Restimpulse ausweist und anzeigen kann.
6. Verfahren und Einrichtung nach den vorstehenden
Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ge
trennte Zähler Z1 und Z2 für jeden Sensor S1/S2
eingesetzt werden, von denen Z1 als Aufwärtszäh
ler und Z2 als Abwärtszähler arbeitet und der
Zählwert von Z1 bedingt durch das Aufspulen auf
den Zähler Z2 durch Leitungen 24 oder von Hand 25
übertragen wird.
7. Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehenden
Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß dem unab
hängigen Zähler Z1 kaskadiert andere Zähler Z2
aufgeschaltet werden, die ihren Zählwert von Z1
über 24 oder 25 erhalten.
8. Verfahren und Einrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spulen 5 durch visuelle oder maschinell les
bare Kennzeichnung dem Zähler/oder Zählwerten
unverwechselbar zugeordnet werden.
9. Verfahren und Einrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Impulse von S1 und S2 zu mindestens zwei un
abhängigen Zählern Z1/Z2 geleitet werden, die
ihre Zählwerte als Datenworte einem Vergleicher
29 mit Speicher zuordnen und das Ergebnis des
Vergleichs an den Ausgängen 29 als relative Maß
zahl für den Spuleninhalt weitergibt.
10. Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehen
den Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoren S1 und S2 insbesondere auf magnetischer
akustischer, elektrostatischer oder kapazitiver
Basis arbeiten.
11. Verfahren und Einrichtung nach den vorstehenden
Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß beim
Einwirken von Sensor 1 auf den Zähler 2 auch
Start-, Stopp- oder Fadenabschneidsignale zuge
schaltet werden können und auch beim Ausbleiben
der Impulse an Z1 ein Signal ausgegeben wird.
12. Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehen
den Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß vom
Sensor S1 die Zählimpulse Zmax. auf eine
Recheneinheit 37 übertragen werden, und daß vom
Sensor 2 die Impulse Zist auf die Rechenheit 37
gelangen und durch Eingabe von jeweiligem d und
D an der Tastatur 33 nach Maßgabe der Formel für
den Füllungsgrad F
der Füllungsgrad F fortlaufend berechnet und an
gezeigt wird an der Anzeige 32, und dieser Wert
an die Nähmaschinensteuerung 34 zur Vorbereitung
von Stop- oder Spulenwechsel- oder Störoperatio
nen weitergeleitet wird.
13. Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehen
den Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß nach
Maßgabe der Formel für die Füllungslänge Lmax
bei Eingabe oder Messung der Garndicke und/oder
Stichlänge und/oder Stoffdicke und Aufschaltung
der Impulse von S2 über die Recheneinheit 37 und
die Anzeige 32 ständig die gerade noch zu vernä
hende Nähstrecke berechnet und angezeigt wird.
14. Verfahren und Einrichtung nach den vorhergehen
den Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß
durch automatische oder manuelle Eingabe der
Werkstück-Nahtlänge 33 die Recheneinheit 37
errechnet, ob das Teil noch genäht werden kann.
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
DE19904024989 DE4024989A1 (de) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | Verfahren und einrichtung an einer doppelsteppstich-naehmaschine zur ueberwachung des spulenfadens |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904024989 DE4024989A1 (de) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | Verfahren und einrichtung an einer doppelsteppstich-naehmaschine zur ueberwachung des spulenfadens |
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