DE4024989A1

DE4024989A1 - Verfahren und einrichtung an einer doppelsteppstich-naehmaschine zur ueberwachung des spulenfadens

Info

Publication number: DE4024989A1
Application number: DE19904024989
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Baeckmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Duerkopp Adler AG
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1991-05-08

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)
N_x = Windungszahl in x-Richtung
N_y = 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

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 L_Rest, 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

Z_max=Z_ist.

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 D_Rest 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

Z_Rest = Z_max - Z_ist

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 Z_max, die vom Sensor S1 35 zur Recheneinheit 37 übertragen werden, 31 stellt das Z_ist 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

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.