EP1700941A1 - Näh-oder Stickmaschine - Google Patents

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Publication number
EP1700941A1
EP1700941A1 EP06405023A EP06405023A EP1700941A1 EP 1700941 A1 EP1700941 A1 EP 1700941A1 EP 06405023 A EP06405023 A EP 06405023A EP 06405023 A EP06405023 A EP 06405023A EP 1700941 A1 EP1700941 A1 EP 1700941A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
holes
bobbin
sewing
thread
embroidery machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP06405023A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1700941B1 (de
Inventor
Gérard DURVILLE
Roland Beer
Beda Steinacher
Michael Berger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BERNINA International AG
Original Assignee
Fritz Gegauf AG
BERNINA International AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fritz Gegauf AG, BERNINA International AG filed Critical Fritz Gegauf AG
Publication of EP1700941A1 publication Critical patent/EP1700941A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1700941B1 publication Critical patent/EP1700941B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B59/00—Applications of bobbin-winding or -changing devices; Indicating or control devices associated therewith
    • D05B59/02—Devices for determining or indicating the length of thread still on the bobbin

Definitions

  • the invention relates to a sewing or embroidery machine according to the preamble of patent claim 1.
  • the upper thread also called needle thread
  • the lower thread is wound on a lower thread bobbin, which is inserted into the interior of the rotatably mounted and driven gripper of the sewing machine and is freely rotatably mounted there.
  • the diameter of the gripper consequently also determines the maximum size or the diameter of the lower thread spool located therein.
  • the amount of lower thread wound up on the lower thread bobbin ie the lower thread supply, is in each case in relation to the upper thread supply on the outside of the machine housing arranged coil many times smaller.
  • the bobbin when sewing from the outside is not visible because it is within the gripper housing and the latter within the housing of the sewing machine. For this reason, the monitoring of the current lower thread supply and the thread end during the embroidery or sewing process is difficult and associated with technical effort.
  • Such a device is known on a lockstitch sewing machine, with which the winding of the lower thread bobbin and the sewing operation can be monitored.
  • holes are provided in the front flange at a constant radial distance from the bobbin rotation axis, ie on a common pitch circle, through which of a light source light rays through the lying between the annular flanges of the bobbin thread space of the coil passed through to the rear flange and reflected at low thread supply from the rear flange and registered by a radiation receiver.
  • This device makes it possible to detect a quantity of residual thread if its diameter on the spool becomes smaller than the diameter on which the holes lie.
  • An object of the present invention is to provide a sewing or embroidery machine with a device for determining the current supply of lower thread on the lower thread bobbin, to calculate the thread thickness and thus the remaining thread length.
  • the residual thread length on the lower thread bobbin and the thread thickness can be calculated with simple means and high reliability.
  • the thread end and the thread consumption per unit time or per stitch can also be calculated very accurately from the measured per unit time decrease in the thread supply.
  • the device (bobbin and measuring electronics) is inexpensive and can be installed with a small space requirement. Another advantage arises from the knowledge of the thread thickness, namely the ability to automatically adjust the upper thread tension and possibly further sewing parameters such as material feed by the feed dog or the stitch frequency of the needle to the respective parameters of the lower thread.
  • the household sewing machine 1 shown in Figure 1 comprises a base plate 3, a lower or free arm 5, an upper arm 7 with needle bar 9 and the machine housing 11, in which the necessary for the sewing process drive members are housed.
  • a user-arranged cover 13 on the user-side front end of the lower arm 5 is partially cut open to make visible the position of the gripper 15 revolving around a horizontal axis.
  • the axis of rotation of the gripper 15 could also be arranged vertically and the lid 15 lie in the plane of the throat plate 14 on the free arm 5.
  • a lower thread bobbin, short a lower thread bobbin 17 with a plurality of holes 19 in the front flange 21 is used.
  • the bobbin 17 is only partially visible in Figure 2.
  • the gripper 15 with the gripper body 23 and the fastening means for the sensors 35, 39 are omitted in FIG. 3, and only the lower thread spool 17 alone and the light beam courses from and to the sensors are shown. Visible in this figure is also the spool or Core 33, at the ends of the two annular flanges 21 and 22 are attached. In the front, a light source 35 closer flange 21, the holes 19 are formed. In the first exemplary embodiment, they lie on a fictitious line L extending spirally to the coil axis A.
  • the two holes 19 arranged in pairs next to one another can also lie on a common pitch circle (cf. FIGS. 5, 8-11).
  • the size, shape and number of holes 19 is freely selectable for the functionality of the invention in a suitable frame.
  • the bobbin 17 may be made of metal or plastic. Preferably, it is made of metal in the context of the present invention. It could also be 22 inventively arranged holes 19 are mounted in the rear flange. These are preferably not congruent with those arranged in the front flange 21. This has the advantage that when winding, ie filling the bobbin with thread, does not have to be paid attention to the winding direction.
  • the holes 19, for example circular in the figures, are offset radially such that the hole or pair of holes 19 'closest to the coil axis A lies near the surface of the coil mandrel 33 (r1) and the hole or hole pair 19 "closest to the peripheral edge 21 'of the flange 21 lies (r2)
  • the holes 19 can - as an extreme case of a stretched spiral - also be arranged on a chord (no Fig.).
  • a sensor in the form of a light source 35 for visible or invisible light is mounted, for example an LED, with a light beam, it can be a pulsed light beam 36, axially parallel or as shown directed at an acute angle to the front surface of the front flange 21 and - if the light beam 36 impinges on a hole 19 - is reflected after passing through the coil space from the rear flange 22.
  • a perforated rear flange may be used for reflection when the holes are offset from the holes in the front flange.
  • the reflection of the light beam 36 can take place on a reflective surface arranged behind the coil 17 (area not shown).
  • the acute angle reflected beam 38 leaves the coil 17 depending on the angle of incidence through the incident hole or through an adjacent hole 19.
  • the reflected at the surface of the rear flange 22 rays 38 or at Existing thread supply to the threads not detectable reflected rays are received by a light receiver 39, such as a transistor. It is irrelevant whether the reflection takes place directly as a beam or whether only stray light is incident on the light receiver 39 (FIGS. 3 and 5).
  • the broken line K in Fig. 6 represents the periphery of the current yarn supply 37 on the bobbin 17.
  • the holes 19 filled in (shown in black) are hidden by the yarn supply 37; the remaining holes 19 (shown as circular rings) lying outside the yarn supply 37 are uncovered and the light rays 36, 38 directed from the light source 35 against the bobbin 17 can enter the bobbin space and be reflected at the surface of the rear flange 22 (see Figures 3 and 5).
  • Light rays 36, which hit one of the holes 19, which lie in front of the thread supply 37, are not reflected.
  • At the surface of the front flange 21 next to the holes 19 directly reflected rays are not detected by the light receiver 39, since the reflected rays can not impinge on the light receiver 39; they lead past the light receiver 39.
  • the surface of the front flange 21 may be made non-reflective, for example, blackened, to prevent stray light, which may cause a falsification of the result of the measurement.
  • two adjacent holes 19 can be arranged next to one another on the same pitch circle.
  • the emitted from the light source 35 light beam 36 is directed at an acute angle to the coil axis A on the lower thread bobbin 21 and, seen in the direction of rotation, enter the first hole 19 and, if reflected on the rear flange 22, exit at the second hole 19.
  • the surface of the first flange 21 may be formed conventionally, i. also be reflective, as usual with metal coils.
  • the light source 35 preferably does not emit its light, as shown in FIG. 3, punctiformly on the flange 21, but in the form of a radial to the coil axis of rotation A.
  • the light receiver 39 is also strip-shaped in order to be able to receive the reflected light beams, which then impinge at a different distance from the axis A, via the radial extent of the flanges 21 or 22.
  • the axial view of the coil 17 in Figure 7 shows, for example, five holes 19 with different diameters D, which are arranged on a concentric circle T with radius r3.
  • a concentric circle T with radius r3.
  • the outer vertices S are in turn on a spirally extending fictitious line L.
  • the outer vertices S lie on a spiral line and when decreasing the diameter of the thread supply is a hole 19 after the other successive for the Light rays permeable.
  • the periphery of the yarn supply K is as shown in FIG. 7, the cross sections of three of the five holes 19 are partially exposed. Two holes are still completely covered by the thread.
  • FIGS. 8-11 show the pulses which can be measured per coil revolution as a function of the fill level of the coil 17. If the coil 17 completely filled with thread, so no pulse can be measured, because none of the holes 19 is exposed.
  • the operating state of the coil can be determined at this time only on the basis of the markings 45 in the periphery of the flange 21 and the sensors 47, 49.
  • the first pair of holes 19 "is completely exposed and there is at each coil rotation, a pulse 51 with a maximum M.
  • two exposed pairs of holes 19 according to Figure 10 already fall two pulses 51 per revolution of the coil 17. From this moment can the Operating state of the coil 17, since the geometric position of the two pairs of holes 19 is known, are also determined solely by the pulses 51 and the mutual distances a of the maxima M.
  • bores 53 can be mounted outside the periphery of the maximum fill level, by which light rays are reflected even at maximum filling level, by means of which the operating state of the coil 17 can be calculated (see FIG.
  • the distances of the bores 53 unequal to thereby also determine the direction of rotation of the coil 17 can.
  • the embodiments are preferably with a device, as shown in the EP-A2 1 375 725 is described combined.
  • the current operating state of the bobbin 17 (speed per minute and direction of rotation) can be measured.
  • markings or holes 45 are arranged annularly.
  • the markings 45 are preferably outside the holes 19 necessary for the measurement of the thread supply.
  • a light transmitter 47 and two receivers 49 With a light transmitter 47 and two receivers 49, the direction of rotation and the rotational speed of the coil 17 are determined.
  • An electronic evaluation system is connected to a further sensor, which detects the speed n 0 of the main shaft or the drive motor of the sewing machine to a detected stop of the bobbin 17 at interruption of sewing (standstill of the sewing machine) incorrectly interpreted as thread break or thread end.
  • the measured values obtained above can be used to precisely calculate, in addition to the current filling level of bobbin thread 17 (amount of residual thread), the time at which the thread ends. Namely, if no reflected light beam appears on the receiver 39 per revolution of the bobbin 17, the thread supply is above the detectable range, ie the bobbin 17 is approximately full. The more reflections per revolution measured or the greater the amount of light received, the smaller the supply.
  • the time of the thread end approaches, because there is no thread behind any of the holes 19, which prevents reflection of the light rays.
  • the thread thickness and thus the amount of thread remaining in meters can be determined. From the amount of residual thread can also determine the number of stitches or the length of the seam, which can still be sewn with the amount of residual thread.
  • the knowledge of the thread thickness further allows the automatic adjustment of the upper thread tension, with which the position of the knot of upper and lower thread can be adjusted within the fabric. Consequently, the measured values also allow the yarn consumption per unit time or per stitch to be calculated.
  • the thread consumption per stitch is greater than a stored nominal value, then either the knots between the upper thread and lower thread are too close to the surface of the sewing material, or the ratio to the stock feed and number of stitches does not correspond to the nominal value. It can thus be controlled with the deviation of the thread consumption per stitch from the target value either the Nähgutvorschub the transporter and / or, if the transporter out of engagement with the Sewing material stands, the number of stitches per unit of time increased or reduced to keep the stitch length constant.
  • the intensity i. the percentage cross-sectional area of the hole that has already been released is measured and included in the calculation. This means that not only the number of pulses per revolution of the coil but also the pulse level of each hole in each revolution is detected.
  • the light source 35 and the light receiver 39 in a common housing 55 are used side by side, which is on the lid 13 which is pivotally connected to the lower arm 5 of the sewing machine, placed (see Fig. 5).
  • This arrangement makes it possible to attach these elements without additional holding devices and thus without additional costs to the existing parts (ie on the lid 13) of the sewing machine 1 and 13 uncover the access to the bobbin 17 and these elements when opening the lid.
  • the preferably placed in front of the light source 35 and the light receiver 39 lenses can be easily freed from lint.
  • the light sources and light receivers can also behind the Coil 17 may be arranged (with vertical coil axis under the coil).
  • the light sources can also be arranged in front of and the light receiver behind the coil 17. The light passes through both spool flanges without reflection or it is interrupted when the thread supply obstructs the path.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Sewing Machines And Sewing (AREA)

Abstract

Zum Feststellen des Fadenvorrats auf einer Unterfadenspule (17) sind in deren Flansch (21) Löcher (19) spiralförmig angeordnet. Licht aus einer Lichtquelle (35), das auf den Flansch (21) gerichtet wird, wird nur bei denjenigen Löchern (19) reflektiert, hinter denen kein Faden mehr vorhanden ist, so dass die Lichtstrahlen (36) bis zum rückwärtigen Flansch (22) gelangen und dort reflektiert und vom Lichtempfänger (39) empfangen werden können.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Näh- oder Stickmaschine gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Beim Nähen und Sticken mit einer Nähmaschine werden bekanntlich zwei Fäden, der Oberfaden und der Unterfaden, miteinander verschlauft. Der Oberfaden, auch Nadelfaden genannt, wird von einer auf oder neben der Nähmaschine angeordneten, frei zugänglichen und austauschbaren Spule geliefert. Deren Grösse ist im wesentlichen frei wählbar. Der Unterfaden ist auf eine Unterfadenspule gewickelt, welche in das Innere des drehbar gelagerten und antreibbaren Greifers der Nähmaschine eingelegt wird und dort frei drehbar gelagert ist. Der Durchmesser des Greifers bestimmt folglich auch die maximale Grösse bzw. der Durchmesser der darin liegenden Unterfadenspule. Die auf der Unterfadenspule aufgespulte Unterfadenmenge, d.h. der Unterfadenvorrat, ist in jedem Fall im Verhältnis zum Oberfadenvorrat auf der ausserhalb des Maschinengehäuses angeordneten Spule um ein Vielfaches kleiner. Zudem ist die Unterfadenspule beim Nähen von aussen nicht einsehbar, da sie sich innerhalb des Greifergehäuses und letzteres innerhalb des Gehäuses der Nähmaschine befindet. Aus diesem Grunde ist das Überwachen des momentanen Unterfadenvorrats und des Fadenendes während des Stick-oder Nähvorgangs schwierig und mit technischem Aufwand verbunden.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits Messvorrichtungen bekannt, mit denen versucht wird, die Restmenge des Unterfadens auf der Unterfadenspule möglichst exakt festzustellen und die Nähmaschine anzuhalten, bevor das Ende des Unterfadens vom Oberfaden durch das Nähgut herausgezogen wird und bevor Stiche genäht werden, die auf der Nähgutunterseite folglich nicht von einem Unterfaden gehalten werden.
  • Aus der DE-C2 34 47 138 ist eine solche Einrichtung an einer Doppelsteppstichnähmaschine bekannt, mit welcher die Bewicklung der Unterfadenspule und der Nähbetrieb überwacht werden können. An der Unterfadenspule sind im vorderen Flansch in gleichbleibendem radialem Abstand zur Spulendrehachse, d.h. auf einem gemeinsamen Teilkreis, Bohrungen vorgesehen, durch welche von einer Lichtquelle Lichtstrahlen durch den zwischen den kreisringförmigen Flanschen des Spulenkörpers liegenden Fadenraum der Spule hindurch an den hinteren Flansch geleitet und bei geringem Fadenvorrat vom hinteren Flansch reflektiert und durch einen Strahlungsempfänger registriert werden. Diese Einrichtung ermöglicht das Feststellen einer Restfadenmenge, wenn deren Durchmesser auf der Spule kleiner wird als der Durchmesser, auf dem die Bohrungen liegen. Im weiteren kann durch die intermittierende Reflektion, hervorgerufen durch die beabstandeten Bohrungen festgestellt werden, ob die Spule stillsteht (Fadenbruch oder Fadenende) oder ob sie weiter rotiert (angetrieben durch den Fadenabzug). Mit dieser Vorrichtung kann also das Unterschreiten einer minimalen Fadenmenge und der Drehzustand der Spule festgestellt werden. Es ist jedoch nicht möglich, die Abnahme der Fadenmenge pro Zeiteinheit auf der Spule festzustellen und folglich daraus auch der mutmassliche Zeitpunkt des Fadenendes zu errechnen. Es fehlt auch die Möglichkeit, die Fadendicke zu bestimmen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Näh- oder Stickmaschine mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des momentanen Vorrats an Unterfaden auf der Unterfadenspule, zur Errechnung der Fadendicke und damit der Restfadenlänge.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Näh- oder Stickmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
  • Mit der erfindungsgemässen Näh- oder Stickmaschine kann die Restfadenlänge auf der Unterfadenspule und die Fadendicke mit einfachen Mitteln und hoher Zuverlässigkeit errechnet werden. Das Fadenende und der Fadenverbrauch pro Zeiteinheit oder pro Stich kann aus der pro Zeiteinheit gemessenen Abnahme des Fadenvorrats ebenfalls sehr genau errechnet werden. Die Vorrichtung (Spulenkörper und Mess-Elektronik) ist kostengünstig und mit geringem Raumbedarf einbaubar.
    Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Kenntnis der Fadendicke, nämlich die Möglichkeit, die Oberfadenspannung und allenfalls weitere Nähparameter wie Nähgutvorschub durch den Transporteur oder die Stichfrequenz der Nadel automatisch an die jeweiligen Parameter des Unterfadens anzupassen.
  • Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung der Seitenansicht einer Nähmaschine (Unterarm teilweise aufgeschnitten),
    Figur 2
    eine vergrösserte stirnseitige Darstellung des Greifers mit eingesetzter Unterfadenspule,
    Figur 3
    eine perspektivische Darstellung der Unterfadenspule sowie der Sensoren,
    Figur 4
    eine Aufsicht (axial) auf den vorderen Flansch der Unterfadenspule,
    Figur 5
    eine Aufsicht (axial) auf den vorderen Flansch der Unterfadenspule und die Sensoren,
    Figur 6
    eine axiale Aufsicht auf die Unterfadenspule mit ganz und teilweise abgedeckten Löchern,
    Figur 7
    eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit unterschiedlich grossen Löchern, deren Zentrum auf einem gemeinsamen konzentrischen Kreis liegen,
    Figur 8
    eine axiale Aufsicht auf eine volle Unterfadenspule sowie auf das Impuls-/Umdrehungsdiagramm,
    Figur 9
    eine Aufsicht auf eine Spule mit einem freien Lochpaar und eine axiale Aufsicht auf eine nicht ganz volle Unterfadenspule sowie auf das Impuls-/Umdrehungsdiagramm,
    Figur 10
    eine Aufsicht auf eine Spule mit zwei freien Lochpaaren und eine axiale Aufsicht auf eine halbvolle Unterfadenspule sowie auf das Impuls-/Umdrehungsdiagramm,
    Figur 11
    eine Aufsicht auf eine Spule mit drei freien Lochpaaren und eine axiale Aufsicht auf eine zu einem Viertel volle Unterfadenspule sowie auf das Impuls-/Umdrehungsdiagramm.
  • Die in Figur 1 dargestellte Haushaltnähmaschine 1 umfasst eine Grundplatte 3, einen Unter- oder Freiarm 5, einen Oberarm 7 mit Nadelstange 9 sowie das Maschinengehäuse 11, in dem die für den Nähvorgang notwendigen Antriebsorgane untergebracht sind. Ein benutzerseitig angeordneter Deckel 13 am benutzerseitigen vorderen Ende des Unterarms 5 ist teilweise aufgeschnitten, um die Lage des um eine horizontale Achse umlaufenden Greifers 15 sichtbar zu machen. Selbstverständlich könnte die Drehachse des Greifers 15 auch vertikal angeordnet sein und der Deckel 15 in der Ebene der Stichplatte 14 auf dem Freiarm 5 liegen. Im Greifer 15 ist ein Unterfaden-Spulenkörper, kurz eine Unterfadenspule 17 mit einer Mehrzahl von Löchern 19 im vorderen Flansch 21 eingesetzt. Die Unterfadenspule 17 ist in Figur 2 nur ausschnittweise sichtbar. Die übrigen Teile des handelsüblichen Greifers 15, wie der Greiferkörper 23, die Antriebswelle 25 und das auf der Antriebswelle 25 sitzende Ritzel sowie das Fadenfangblech 29 mit der Spitze 31, werden nicht näher beschrieben oder gezeigt.
    In Figur 3 sind der besseren Übersichtlichkeit halber der Greifer 15 mit dem Greiferkörper 23 sowie die Befestigungsmittel für die Sensoren 35,39 weggelassen und es werden nur die Unterfadenspule 17 allein und die Lichtstrahlenverläufe von und zu den Sensoren dargestellt. Sichtbar ist in dieser Figur auch der Spulendorn oder -kern 33, an dessen Enden die beiden kreisringförmigen Flanschen 21 und 22 befestigt sind.
    Im vorderen, einer Lichtquelle 35 näherliegenden Flansch 21 sind die Löcher 19 ausgebildet. Sie liegen im ersten Ausführungsbeispiel auf einer zur Spulenachse A spiralförmig verlaufenden fiktiven Linie L. Je zwei paarweise nebeneinander angeordnete Löcher 19 können auch auf einem gemeinsamen Teilkreis liegen (vergl. Figuren 5, 8-11). Die Grösse, Form und Anzahl der Löcher 19 ist für die Funktionsfähigkeit der Erfindung in geeignetem Rahmen frei wählbar. Die Unterfadenspule 17 kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Vorzugsweise ist sie im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung aus Metall gefertigt. Es könnten auch im hinteren Flansch 22 erfindungsgemäss angeordnete Löcher 19 angebracht sein. Diese sind vorzugsweise nicht deckungsgleich zu denjenigen im vorderen Flansch 21 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass beim Spulen, d.h. Befüllen der Spule mit Faden, nicht auf die Aufspulrichtung geachtet werden muss.
  • Die in den Figuren beispielsweise kreisrund dargestellten Löcher 19 sind radial derart versetzt, dass das am nächsten zur Spulendrehachse A angeordnete Loch oder Lochpaar 19' nahe der Oberfläche des Spulendorns 33 liegt (r1) und das zuäusserst liegende Loch oder Lochpaar 19" nahe am peripheren Rand 21' des Flansches 21 liegt (r2). Die Löcher 19',19,19" können sich über einen Winkel von 360° oder, wie im Beispiel gemäss Figur 4 dargestellt, über einen Winkel von ca. 270° erstrecken.
    Die Löcher 19 können - als Extremfall einer gestreckten Spirale - auch auf einer Sehne angeordnet sein (keine Abb.).
  • Axial beabstandet zur Oberfläche des in den Beispielen vorderen Flansches 21 der Spule 17 ist ein Sensor in Gestalt einer Lichtquelle 35 für sichtbares oder unsichtbares Licht angebracht, beispielsweise eine LED, mit der ein Lichtstrahl, es kann ein gepulster Lichtstrahl 36 sein, achsparallel oder wie dargestellt, in einem spitzen Winkel auf die vordere Oberfläche des vorderen Flansches 21 gerichtet und - falls der Lichtstrahl 36 auf ein Loch 19 auftrifft - nach dem Durchqueren des Spulenraums vom hinteren Flansch 22 reflektiert wird.
    Auch ein gelochter, hinterer Flansch kann zur Reflektion verwendet werden, wenn die Löcher zu den Löchern im vorderen Flansch versetzt sind. Falls der hintere Flansch 22 mit deckungsgleich angeordneten Löchern 19 versehen ist, kann die Reflektion des Lichtstrahls 36 an einer hinter der Spule 17 angeordneten reflektierenden Fläche erfolgen (Fläche nicht dargestellt). Der spitzwinkelig reflektierte Strahl 38 verlässt die Spule 17 je nach Einfallswinkel durch das Einfallloch oder durch ein benachbartes Loch 19. Die an der Oberfläche des hinteren Flansches 22 reflektierten Strahlen 38 oder bei noch vorhandenem Fadenvorrat an den Fäden nicht detektierbar reflektierten Strahlen werden von einem Lichtempfänger 39, z.B. einem Transistor, empfangen. Es ist dabei unerheblich, ob die Reflektion direkt als Strahl erfolgt oder ob nur Streulicht auf den Lichtempfänger 39 fällt (Figuren 3 und 5).
  • Der in gebrochener Linie dargestellte Kreis K in Figur 6 stellt die Peripherie des auf der Unterfadenspule 17 befindlichen momentanen Fadenvorrats 37 dar. Die Löcher 19, die ausgefüllt sind (schwarz dargestellt), werden vom Fadenvorrat 37 verdeckt; die restlichen Löcher 19 (als Kreisringe dargestellt), die ausserhalb des Fadenvorrats 37 liegen, sind unverdeckt und es können die von der Lichtquelle 35 gegen die Unterfadenspule 17 gerichteten Lichtstrahlen 36,38 in den Spulenraum eintreten und an der Oberfläche des hinteren Flansches 22 reflektiert werden (siehe Figuren 3 und 5). Lichtstrahlen 36, die auf eines der Löcher 19 treffen, welche vor dem Fadenvorrat 37 liegen, werden nicht reflektiert. An der Oberfläche des vorderen Flansches 21 neben den Löchern 19 direkt reflektierte Strahlen werden vom Lichtempfänger 39 nicht erfasst, da die reflektierten Strahlen nicht auf dem Lichtempfänger 39 auftreffen können; sie führen am Lichtempfänger 39 vorbei.
  • Wenn folglich die Unterfadenspule 17 vollständig mit Unterfaden gefüllt ist und alle Löcher 19 hinten vom Faden abgedeckt sind, so erfolgt keine für den Lichtempfänger 39 empfangbare Reflektion. Zusätzlich kann die Oberfläche des vorderen Flansches 21 nicht-reflektierend gestaltet sein, zum Beispiel geschwärzt sein, um Streulicht zu verhindern, welches eine Verfälschung des Resultats der Messung bewirken kann. Je mehr reflektierte Strahlen pro Umdrehung der Spule auf den Lichtempfänger 39 fallen, umso kleiner ist folglich der Fadenvorrat auf der Unterfadenspule 17. Anders herum ausgedrückt: Je grösser die empfangene Lichtmenge, umso geringer der Fadenvorrat.
  • Es können jeweils zwei benachbarte Löcher 19 auf dem gleichen Teilkreis nebeneinander angeordnet sein. Der von der Lichtquelle 35 abgesendete Lichtstrahl 36 wird in spitzem Winkel zur Spulenachse A auf die Unterfadenspule 21 gerichtet und kann, in Drehrichtung gesehen, beim ersten Loch 19 eintreten und wird, sofern am hinteren Flansch 22 reflektiert, beim zweiten Loch 19 austreten. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Oberfläche des ersten Flansches 21 herkömmlich ausgebildet sein, d.h. auch reflektierend sein, wie bei Metallspulen üblich.
  • Die Lichtquelle 35 sendet ihr Licht vorzugsweise nicht, wie in Figur 3 dargestellt, punktförmig auf den Flansch 21, sondern in Gestalt eines radial zur Spulendrehachse A liegenden Streifens 41, wie dargestellt in Figur 5. Auch der Lichtempfänger 39 ist entsprechend streifenförmig ausgebildet, um die reflektierten Lichtstrahlen, die dann in einem unterschiedlichen Abstand von der Achse A auftreffen, über die radiale Ausdehnung der Flanschen 21 oder 22 empfangen zu können.
  • Die axiale Ansicht der Spule 17 in Figur 7 zeigt beispielsweise fünf Löcher 19 mit unterschiedlichen Durchmessern D, die auf einem konzentrischen Teilkreis T mit Radius r3 angeordnet sind. Die der Drehachse A der Spule 17 zugewendeten Scheitel S liegen wiederum auf einer spiralförmig verlaufenden fiktiven Linie L. Selbstverständlich liegen auch die aussenliegenden Scheitel S' auf einer spiralförmig verlaufenden Linie und bei Abnahme des Durchmessers des Fadenvorrats wird ein Loch 19 nach dem andern sukzessive für die Lichtstrahlen durchlässig. Liegt die Peripherie des Fadenvorrats K wie in Figur 7 dargestellt, so sind die Querschnitte von drei der fünf Löcher 19 teilweise freigelegt. Zwei Löcher sind noch vollständig vom Faden verdeckt.
  • Die Figuren 8 - 11 zeigen die Impulse, welche in Abhängigkeit des Füllstandes der Spule 17 pro Spulenumdrehung gemessen werden können. Ist die Spule 17 vollständig mit Faden gefüllt, so kann kein Impuls gemessen werden, denn keines der Löcher 19 ist freigelegt.
  • Der Betriebszustand der Spule (Stillstand, Vor- oder Rückwärtslauf) kann zu diesem Zeitpunkt nur anhand der Markierungen 45 in der Peripherie des Flansches 21 und den Sensoren 47, 49 festgestellt werden. In Figur 9 ist das erste Lochpaar 19" vollständig freigelegt und es erfolgt bei jeder Spulenumdrehung ein Impuls 51 mit einem Maximum M. Bei zwei freigelegten Lochpaaren 19 gemäss Figur 10 fallen bereits zwei Impulse 51 pro Umdrehung der Spule 17 an. Ab diesem Moment kann der Betriebszustand der Spule 17, da die geometrische Lage der beiden Lochpaare 19 bekannt ist, auch allein durch die Impulse 51 bzw. die gegenseitige Abstände a der Maxima M festgestellt werden. In Figur 11 sind bereits drei Lochpaare 19 ausserhalb des Fadenvorrats und es kann durch die zwischen dem ersten Durchtreten von Lichtstrahlen durch die einzelnen Lochpaare 19 vergangenen Zeitspanne, den Abstand r der Löcher von der Drehachse und der Umdrehungszahl der Verlauf des Fadenverbrauchs und damit der Zeitpunkt des Fadenendes errechnet werden.
  • Alternativ zu den peripher angebrachten Markierungen 45 zur Messung des Betriebszustandes können ausserhalb der Peripherie des maximalen Füllstandes Bohrungen 53 angebracht sein, durch die auch bei maximalem Füllgrad Lichtstrahlen reflektiert werden, anhand welcher der Betriebszustand der Spule 17 errechnet werden kann (vgl. Figur 7). Vorzugsweise sind die Abstände der Bohrungen 53 ungleich, um dadurch auch die Drehrichtung der Spule 17 feststellen zu können.
  • Die Ausführungsbeispiele sind vorzugsweise mit einer Vorrichtung, wie sie in der EP-A2 1 375 725 beschrieben ist, kombiniert. Mit der bekannten Vorrichtung kann der momentane Betriebszustand der Unterfadenspule 17 (Drehzahl pro Minute und Drehrichtung) gemessen werden. Auf der Oberfläche des vorderen Flansches 21 sind Markierungen oder Löcher 45 ringförmig angeordnet. Die Markierungen 45 liegen vorzugsweise ausserhalb der für die Messung des Fadenvorrats notwendigen Löcher 19. Mit einem Lichtsender 47 und zwei Empfängern 49 wird die Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit der Spule 17 festgestellt.
    Eine Auswertelektronik ist mit einem weiteren Sensor verbunden, der die Drehzahl n0 der Hauptwelle oder des Antriebmotors der Nähmaschine feststellt, um einen erfassten Stillstand der Unterfadenspule 17 bei Nähunterbruch (Stillstand der Nähmaschine) nicht unrichtig als Fadenbruch oder Fadenende zu deuten.
    Aus oben gewonnenen Messwerten lässt sich exakt nebst dem momentanen Füllgrad der Unterfadenspule 17 (Restfadenmenge) auch der Zeitpunkt des Fadenendes errechnen. Erscheint nämlich pro Umdrehung der Unterfadenspule 17 kein reflektierter Lichtstrahl auf dem Empfänger 39, so ist der Fadenvorrat oberhalb des detektierbaren Bereichs, d.h. die Spule 17 ist annähernd voll. Je mehr Reflektionen pro Umdrehungen gemessen oder je grösser die empfangene Lichtmenge werden, umso kleiner ist der Vorrat. Werden gemäss Beispiel fünf Reflektionen pro Umdrehung gemessen, so nähert sich der Zeitpunkt des Fadenendes, denn hinter keinem der Löcher 19 befindet sich Faden, der eine Reflektion der Lichtstrahlen verhindert. Mit den Messwerten, nämlich Drehzahl der Unterfadenspule 17 und Abnahme des Durchmessers der Fadenpackung auf der Unterfadenspule 17 pro Zeiteinheit, kann die Fadendicke und damit die Restfadenmenge in Metern bestimmt werden. Aus der Restfadenmenge lässt sich auch die Anzahl der Stiche bzw. die Länge der Naht bestimmen, die noch mit der Restfadenmenge genäht werden kann.
    Die Kenntnis der Fadendicke erlaubt weiter das automatische Anpassen der Oberfadenspannung, mit welcher die Lage des Knotens von Ober- und Unterfaden innerhalb des Nähguts eingestellt werden kann.
    Die Messwerte erlauben es folglich auch, den Fadenverbrauch pro Zeiteinheit bzw. pro Stich zu errechnen. Ist der Fadenverbrauch pro Stich grösser als ein gespeicherter Sollwert, so liegen entweder die Knoten zwischen Ober- und Unterfaden zu nahe der Nähgutoberfläche oder das Verhältnis zu Stoffvorschub und Stichzahl entspricht nicht dem Sollwert. Es kann folglich mit der Abweichung des Fadenverbrauchs pro Stich vom Sollwert entweder der Nähgutvorschub des Transporteurs gesteuert und/oder, falls der Transporteur ausser Eingriff mit dem Nähgut steht, die Stichzahl pro Zeiteinheit erhöht oder reduziert werden, um die Stichlänge konstant zu halten.
  • Zur Erhöhung der Genauigkeit der Messdaten kann anstelle der Impulse, welche von einem Loch generiert werden, zusätzlich die Intensität, d.h. die prozentuale Querschnittsfläche des Lochs, die bereits freigegeben worden ist, gemessen und in die Rechnung einbezogen werden. Dies bedeutet, dass nicht nur die Anzahl der Impulse pro Umdrehung der Spule, sondern zusätzlich der Impulspegel jedes Lochs in jeder Umdrehung detektiert wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtquelle 35 und der Lichtempfänger 39 in einem gemeinsamen Gehäuse 55 nebeneinander eingesetzt, welches am Deckel 13, der gelenkig mit dem Unterarm 5 der Nähmaschine verbunden ist, aufgesetzt ist (vgl. Figur 5). Diese Anordnung ermöglicht es, diese Elemente ohne zusätzliche Haltevorrichtungen und damit auch ohne weitere Kosten an den bestehenden Teilen (d.h. am Deckel 13) der Nähmaschine 1 anzubringen und beim Öffnen des Deckels 13 den Zugang zur Unterfadenspule 17 und zu diesen Elementen freizulegen. Auch können so die vorzugsweise vor der Lichtquelle 35 und dem Lichtempfänger 39 aufgesetzten Linsen leicht von Flusen befreit werden.
    Die Lichtquellen und Lichtempfänger können auch hinter der Spule 17 angeordnet sein (bei vertikaler Spulenachse unter der Spule).
    Die Lichtquellen können auch vor und die Lichtempfänger hinter der Spule 17 angeordnet sein. Das Licht geht ohne Reflektion durch beide Spulenflansche hindurch oder es wird unterbrochen, wenn der Fadenvorrat den Weg versperrt.

Claims (9)

  1. Näh- oder Stickmaschine (1) mit einem von einem Antriebsmotor antreibbaren Greifer (15) und mit einer im Greifer (15) drehbar gelagerten Unterfadenspule (17) zur Aufnahme eines Unterfadenvorrats (37) mit einem Dorn und an den Dornenden aufgesetzten ringförmigen Flanschen (21,22), von denen mindestens einer der Flansche (21) mit einer Mehrzahl von Löchern (19) durchsetzt ist, und mit einer axial vor oder hinter der Unterfadenspule (17) angeordneten Lichtquelle (35) und einem vor oder hinter der Unterfadenspule (17) angeordneten Lichtempfänger (39) zum Empfangen der von der Lichtquelle (35) emittierten Lichtstrahlen sowie eine Rechen- und Steuereinheit zur Verarbeitung des vom Lichtempfänger (39) gelieferten Empfangssignals,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die bezüglich der Drehachse (A) der Unterfadenspule (17) radial aussen liegenden Scheitel (S') der Löcher (19) im Flansch (21) der Unterfadenspule (17) unterschiedliche Abstände zur Drehachse (A) aufweisen.
  2. Näh- oder Stickmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentren der Löcher (19) oder die aussen liegenden Scheitel (S") der Löcher (19) entlang einer zur Drehachse (A) der Spule (17) spiralförmig verlaufenden Linie (L') angeordnet sind.
  3. Näh- oder Stickmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (19) auf einer Sehne angeordnet sind.
  4. Näh- oder Stickmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass je paarweise benachbart auf gemeinsamen Teilkreisen liegende Löcher (19) angeordnet sind.
  5. Näh- oder Stickmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen (36) der Lichtquelle (35) achsparallel zur Drehachse (A) auf die Unterfadenspule (17) gerichtet sind.
  6. Näh- oder Stickmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen (36) der Lichtquelle (35) in einem spitzen Winkel zur Drehachse (A) auf die Unterfadenspule (17) gerichtet sind.
  7. Näh- oder Stickmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (19) unterschiedliche Durchmesser (D) aufweisen und auf einem gemeinsamen Teilkreis (T) angeordnet sind.
  8. Näh- oder Stickmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Löcher (19) den gleichen Durchmesser aufweisen.
  9. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Errechnen der Restfadenmenge, der Fadendicke, des Fadenverbrauchs pro Zeiteinheit und/oder pro Stich.
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