[0001] Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2014 220 209.4 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
[0002] Die Erfindung betrifft eine Sensorbaugruppe für eine Nähmaschine. Ferner betrifft
die Erfindung eine Nähmaschine mit einer derartigen Sensorbaugruppe.
[0003] Eine Sensorbaugruppe für eine Nähmaschine ist beispielsweise bekannt aus der
EP 2 045 386 A1. Die
US 4,569,298 beschreibt eine optische Vorwarneinrichtung für eine Nähmaschine. Die
DE 37 07 321 C1 beschreibt eine Nähmaschine mit einem Fadenwächter für den Faden einer Spule. Die
DE 41 16 638 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Feststellen eines auf eine Spule aufgewickelten Fadenrestes
einer Nähmaschine. Die
US 2003/0221601 A1 beschreibt eine Nähmaschine mit einer Überwachung einer Rotation einer Unterfadenspule.
Die
DE 11 2005 002 785 T5 beschreibt eine Unterfadenzuführvorrichtung mit Restfadenerkennung für eine Nähmaschine.
Die
EP 1 700 941 A1 beschreibt eine Näh- oder Stickmaschine mit einer Einrichtung zum Feststellen eines
Fadenvorrats auf einer Unterfadenspule.
[0004] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorbaugruppe für eine Nähmaschine
so weiterzuentwickeln, dass eine Fehlsticherkennung ermöglicht ist.
[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Sensorbaugruppe mit den im Anspruch
1 angegebenen Merkmalen.
[0006] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Umstand, dass bei der Stichbildung ein Faden
um das Unterfaden-Spulengehäuse einer Nähmaschine herumgeführt wird und dabei verschiedene
Nähmaschinemkomponenten passiert, zur Fehlsticherkennung genutzt werden kann. Bei
der erfindungsgemäßen Sensorbaugruppe unterbricht der Faden, der den den Detektionslichtstrahl
reflektierenden Abschnitt passiert, diesen Detektionslichtstrahl bei der Stichbildung
vorübergehend. Diese vorübergehende Unterbrechung kann vom Sensor erfasst und von
der Auswerteeinheit zur Fehlsticherkennung ausgewertet werden. Die Auswerteeinheit
misst dabei, ob sich das Detektionssignal aufgrund des vorbeilaufenden Fadens ändert.
Wird diese Änderung gemessen und ausgewertet, ist gesichert, dass nicht unerwünscht
ohne den Faden genäht wird. Ansonsten wird ein Fehlstich erkannt. Der reflektierende
Abschnitt kann am Unterfaden-Spulengehäuse selbst vorgesehen sein. Der reflektierende
Abschnitt kann insbesondere im Bereich eines Mittelteils des Unterfaden-Spulengehäuses
angeordnet sein. Alternativ kann der reflektierende Abschnitt auch an einer anderen
Komponente der Nähmaschine vorgesehen sein, die mindestens einen Abschnitt aufweist,
der beim Nähmaschinen-Betrieb vom Faden passiert wird. Ein Beispiel für eine solche
Nähmaschinenkomponente ist eine Greiferspitze eines Greifers. In diesem Fall wird
als reflektierender Abschnitt bevorzugt ein Greiferspitzenbereich ausgewählt, der
vom Faden berührt wird.
[0007] Eine direkte Anordnung des Sensors im Lichtweg des Detektionslichtstrahls führt zu
einer Messung einer Signalreduktion durch eine Verringerung der Reflexion des reflektierenden
Detektionslichtstrahls aufgrund des überstreichenden Fadens. Der Sensor misst also
im Regelfall eine Grundintensität des reflektierten Detektionslichtstrahls, die bei
der Fadenpassage und der resultierenden Unterbrechung des Detektionslichtstrahls reduziert
wird. Alternativ ist es möglich, den Sensor so anzuordnen, dass er nicht direkt im
Lichtweg des Detektionslichtstrahls angeordnet ist, sondern gestreutes Detektionslicht
misst. Hierbei wird ausgenutzt, dass das Detektionslicht von der Nähmaschinen-Komponente,
insbesondere vom Unterfaden-Spulengehäuse anders und in der Regel geringer gestreut
wird als vom vorbeilaufenden Oberfaden. Sobald der Faden durch den Detektionslichtstrahl
hindurch läuft, also den reflektierenden Abschnitt der Nähmaschinen-Komponente passiert,
wird hierdurch vom Sensor messbares Streulicht erzeugt. Im Falle der Streulichtmessung
ist eine Nullmessung mit verschwindendem oder geringem Untergrundsignal möglich.
[0008] Bei der Ausführung der Auswerteeinheit nach Anspruch 3 kann der gleitende Mittelwert
mit einem Vorgabewert verglichen werden. Dies kann beispielsweise zu Driftmessungen
oder auch zu einer Verschmutzungsdetektion genutzt werden. Die Signalbildung kann
insbesondere phasensynchronisiert mit der Stichbildung erfolgen.
[0009] Eine Bildung mehrer Detektionssignale in verschiedenen Zeitabschnitten während der
Stichbildungsperiode nach Anspruch 4 ermöglicht einen zusätzlichen Signalvergleich,
was wiederum die Aussagekraft der Detektion verbessert.
[0010] Die Vorteile einer Nähmaschine nach Anspruch 5 entsprechen denen, die vorstehend
unter Bezugnahme auf die Sensorbaugruppe bereits erläutert wurden.
[0011] Eine hochreflektierende Ausführung nach Anspruch 6 erhöht die Sensitivität der Detektion.
Der reflektierende Abschnitt kann poliert ausgeführt sein. Der reflektierende Abschnitt
kann plan ausgeführt sein. Der reflektierende Abschnitt kann konkav ausgeführt sein
und insbesondere die Lichtquelle in den Sensor abbilden.
[0012] Eine Anordnung des Greifers nach Anspruch 7 vermeidet eine greiferbedingte Störung
der Detektion durch die Sensorbaugruppe.
[0013] Eine Auswahl des reflektierenden Abschnitts nach Anspruch 8 vermeidet eine Beeinflussung
einer Detektion aufgrund einer Verschmutzung des reflektierenden Abschnitts.
[0014] Eine Ausgestaltung nach Anspruch 9 stellt eine einfache Möglichkeit zur Berücksichtigung
einer Phase der Stichbildungsperiode bei der Auswertung dar. Insbesondere eine phasensynchrone
Messung, die eine Auswertegenauigkeit erhöht, ist möglich.
[0015] Eine alternativ oder zusätzlich mögliche Sensorbaugruppe für eine Nähmaschine hat
eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Detektionslichtstrahls und einen Sensor zur Detektion
des Detektionslichtstrahls. Die Lichtquelle ist so zum Sensor ausgerichtet, dass der
Detektionslichtstrahl über einen reflektierenden Abschnitt einer Komponente der Nähmaschine
geführt ist. Eine Auswerteeinheit steht mit dem Sensor in Signalverbindung und dient
zur zeitaufgelösten Auswertung eines vom Sensor erzeugten Detektionssignals. Die Auswerteeinheit
ist derart ausgeführt, dass sie einen gleitenden Mittelwert zumindest eines in einem
Zeitabschnitt während einer Stichbildungsperiode erzeugten Detektionssignals bildet.
Mit einer derartigen Sensorbaugruppe lässt sich eine Verschmutzung der Nähmaschine
messen. Mit zunehmender Verschmutzung der Nähmaschine, zum Beispiel durch Staub beziehungsweise
Flusen, die sich im Betrieb auf der Nähmaschine absetzen, ergibt sich eine Verschlechterung
lichtführender Eigenschaften innerhalb eines Detektionslichtweges. Dies wird mit der
Sensorbaugruppe genutzt. Der gebildete gleitende Mittelwert kann in der Auswerteeinheit
mit einem Vorgabewert bzw. mit einem Referenzwert verglichen werden. Bei dem Referenzwert
kann es sich um einen fiktiven Wert des Detektionssignals bei optimaler Reflexion
des Detektionslichtstrahls über den reflektierenden Abschnitt hin zum Sensor handeln.
Überschreitet oder unterschreitet eine Differenz zwischen dem Detektionssignal und
dem Vorgabewert einen Toleranzbereich, kann ein Störungssignal, zum Beispiel "Verschmutzung"
ausgegeben werden. Der Toleranzbereich kann durch Vorgabe eines minimal zulässigen
Wertes für das Detektionssignal vorgegeben werden. Das Störungssignal kann akustisch
sein und/oder durch eine Bedienfeld-Anzeige erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist
es möglich, dass über das Störungssignal direkt in den Nähmaschinenbetrieb eingegriffen
wird, insbesondere dass ein Anhalten des Maschinenbetriebes erfolgt.
[0016] Der Sensor kann direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls angeordnet sein. Die
Vorteile einer derartigen Anordnung entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme
auf den Anspruch 2 bereits erläutert wurden. Auch die alternative Anordnung, bei der
der Sensor so angeordnet ist, dass er nicht direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls
angeordnet ist, sondern gestreutes Detektionslicht misst, ist möglich.
[0017] Mehrere Lichtquellen/Sensor-Paare nach Anspruch 10 ermöglichen einen Vergleich der
gleitenden Mittelwerte der jeweiligen Paare in der Auswerteeinheit. Dies vergrößert
die Genauigkeit einer Verschmutzungsdetektion. Alternativ oder zusätzlich kann eine
Sensorbaugruppe zur Fehlsticherkennung für eine Nähmaschine vorgesehen sein mit einer
rahmenfesten Lichtquelle zur Erzeugung eines Detektionslichtstrahls, mit einem rahmenfesten
Sensor zur Detektion des Detektionslichtstrahls, wobei die Lichtquelle so zum Sensor
ausgerichtet ist, dass der Detektionslichtstrahl über mindestens einen reflektierenden
Abschnitt einer Unterfaden-Spule der Nähmaschine geführt ist, und mit einer Auswerteeinheit,
die mit dem Sensor in Signalverbindung steht, zur zeitaufgelösten Auswertung eines
vom Sensor erzeugten Detektionssignals.
[0018] Ausgenutzt wird hier der Umstand, dass sich beim korrekten Betrieb einer mit einer
Unterfaden-Spule ausgerüsteten Nähmaschine diese Unterfaden-Spule aufgrund des Unterfaden-Verbrauchs
dreht. Diese Drehung wird mit der Sensorbaugruppe sicher erfasst. Soweit sich die
Unterfaden-Spule dreht, reflektiert diese immer dann den Detektionslichtstrahl mit
dem reflektierenden Abschnitt, wenn dieser vom Detektionslichtstrahl getroffen wird.
Sofern kein Detektionssignal oder keine charakteristische zeitliche Änderung des Detektionssignals
gemessen wird, ist dies ein Anzeichen dafür, dass nicht mit korrektem Unterfadenverbrauch
genäht wird und es kann ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben werden.
[0019] Der Sensor kann direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls angeordnet sein. Es
ergeben sich dann die vorstehend im Zusammenhang mit einer solchen direkten Anordnung
bereits angegebenen Vorteile. Alternativ ist auch hier wiederum eine Anordnung möglich,
bei der der Sensor so angeordnet ist, dass er nicht direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls
angeordnet ist, sondern gestreutes Detektionslicht misst.
[0020] Die Auswerteeinheit kann derart ausgeführt sein, dass sie einen gleitenden Mittelwert
zumindest eines in einem Zeitabschnitt während einer Stichbildungsperiode erzeugten
Detektionssignals bildet. Die Auswerteeinheit kann alternativ oder zusätzlich derart
ausgebildet sein, dass sie einen gleitenden Mittelwert mindestens zweier in verschiedenen
Zeitabschnitten während der Stichbildungsperiode erzeugter Detektionssignale bildet.
Die Vorteile einer derartigen Auswerteeinheit entsprechen denen, die vorstehend bereits
erörtert wurden.
[0021] Auch diese weitere Sensorbaugruppe kann Teil einer Nähmaschine sein, die Stichbildungswerkzeuge
in Form einer Nadel und eines Greifers umfasst, der um das Unterfaden-Spulengehäuse
umläuft. Die Vorteile einer solchen Nähmaschine entsprechen denen, die vorstehend
bereits erläutert wurden.
[0022] In Umfangsabschnitten um die Spule können in einer Mantelwand von dieser mehrere
reflektierende Abschnitte zur Reflexion des Detektionslichtstrahls ausgeführt sein.
[0023] Eine Mehrzahl reflektierender Abschnitte erhöht die Messgenauigkeit der Sensorbaugruppe,
da die zu einem Detektionssignal führende Situation, bei der der Detektionslichtstrahl
vom reflektierenden Abschnitt reflektiert wird, während einer Umdrehung der Spule
mehrfach auftritt. Die mehreren reflektierenden Abschnitte können in Umfangsrichtung
um die Spule ungleich verteilt sein. Es können beispielsweise in einem ersten Quadranten
in Aufsicht der Spule drei reflektierende Abschnitte, in einem zweiten, entgegen der
Umfangsrichtung anschließenden Quadranten zwei reflektierende Abschnitte und in einem
dritten, wiederum entgegen dem Uhrzeigersinn anschließenden Quadranten kann ein einziger
reflektierender Abschnitt angeordnet sein. Es lässt sich dann bei der Auswertung auch
eine Richtung der Spulendrehung angeben. Im vorstehenden Beispiel würde eine Auswertesequenz
"3/2/1" den Rückschluss erlauben, dass sich die Spule im Uhrzeigersinn dreht. Die
umgekehrte Auswertesequenz "1/2/3" würde zum Ergebnis führen, dass sich die Spule
entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Eine entsprechende Möglichkeit einer Entscheidung
über die Drehrichtung der Spule lässt sich alternativ oder zusätzlich durch verschiedene
Abmessungen der reflektierenden Abschnitte in Umfangsrichtung erreichen. Es können
beispielsweise in Umfangsrichtung gleich verteilt reflektierende Abschnitte mit drei
verschiedenen Umfangserstreckungen zum Einsatz kommen, wobei diese drei Umfangserstreckungen
beispielsweise in absteigender Sequenz ihrer Erstreckungslänge angeordnet sind. Es
ist dann eine Drehrichtungsentscheidung analog zu dem möglich, was vorstehend im Zusammenhang
mit der Ungleichverteilung in Umfangsrichtung erläutert wurde.
[0024] Der mindestens eine reflektierende Abschnitt kann so in der Spulen-Mantelwand ausgeführt
sein, dass ein voller Durchmesser der Spule auch über den Umfangsbereich des mindestens
einen reflektierenden Abschnitts, insbesondere der volle Durchmesser einer oberen
Spulen-Abschlusswand bzw. eines oberen Spulendeckels, erhalten bleibt. Auf diese Weise
wird sicher verhindert, dass ein Spulenfaden unerwünscht am Umfangsort des reflektierenden
Abschnitts aus dem Spulenbereich austritt. Der mindestens eine reflektierende Abschnitt
kann so ausgeführt sein, dass beispielsweise über eine axiale Höhe von bis zu 0,5
mm der volle Spulendurchmesser erhalten bleibt.
Die reflektierenden Abschnitte können als Facetten an der Spule ausgeführt sein. Eine
Facettenausführung ist kostengünstig möglich.
[0025] Es können mindestens vier reflektierende Abschnitte vorgesehen sein. Vier reflektierende
Abschnitte haben sich zur sicheren Detektion als besonders geeignet herausgestellt.
Es können auch weniger oder mehr als vier reflektierende Abschnitte, beispielsweise
mehr als sechs, mehr als zehn, zum Beispiel zwölf oder noch mehr reflektierende Abschnitte
zum Einsatz kommen.
[0026] Die Auswerteeinheit kann mit einem Motor zum Antrieb mindestens eines der Stichbildungswerkzeuge
in Signalverbindung stehen. Die Vorteile dieser Anordnung entsprechen denen, die vorstehend
im Zusammenhang mit der Auswerteeinheit bereits erläutert wurden. Bei der Auswertung
können Störsignale und/oder Fehlsignale herausgefiltert werden.
[0027] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
- Fig. 1
- eine teilweise innere Details freigebende Vorderansicht einer Nähmaschine;
- Fig. 2
- stark vergrößert bei abgenommener Auflageplatte eine perspektivische Aufsicht auf
einen Ausschnitt der Nähmaschine im Bereich eines Greifers mit mehreren Sensorbaugmppen,
insbesondere zur Fehlsticherkennung;
- Fig. 3
- eine zu Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei zusätzlich ein Unterfaden-Spulengehäuse entfernt
ist; und
- Fig. 4
- in einer zu Fig. 2 ähnlichen Ansicht Anordnungsbeispiele weiterer Ausführungen einer
Umschlingungs-Sensorbaugruppe, die anstelle einer Umschlingungs-Sensorbaugruppe bei
der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 zum Einsatz kommen kann.
[0028] Eine Nähmaschine 1 weist eine Grundplatte 2 mit einem sich davon aufwärts erstreckenden
Ständer 3 und einem abgewinkelten Arm 4 auf. Letzterer endet in einem Kopf 5. In dem
Arm 4 ist drehbar eine Armwelle 6 gelagert, die in dem Kopf 5 einen Kurbeltrieb 7
mit einem Fadenhebel 8 antreibt. Der Kurbeltrieb 7 steht antriebsmäßig mit einer in
dem Kopf 5 verschiebbar gelagerten Nadelstange 9 in Verbindung. Letztere hat an ihrem
unteren Ende eine Nähnadel 10. Die Nähnadel 10 ist vom Kurbeltrieb 7 auf und ab bewegbar.
Hierbei durchläuft die Nähnadel 10 einen Bewegungsraum. Die Nähnadel 10 führt in einem
Öhr einen von einer Garnrolle 12 über eine Fadenspannvorrichtung und den Fadenhebel
8 zugeführten Nadelfaden 13.
[0029] Auf der Grundplatte 2 ist eine Auflageplatte 16 montiert, auf der ein Nähgutteil
17 aufliegt. Die Auflageplatte 16 hat eine Stoffschieber-Öffnung, die für den Durchtritt
eines Stoffschiebers 19 ausgebildet ist. Der Stoffschieber 19 hat ein Stichloch 20
für den Durchtritt der Nähnadel 10. Der Stoffschieber 19 ist über ein unterhalb der
Grundplatte 2 angeordnetes Schub- und Hubgetriebe angetrieben.
[0030] Unterhalb der Auflageplatte 16 ist ein Greifer 21 angeordnet, der ein Greifergehäuse
22 mit einer mantelseitigen Greiferspitze 23 aufweist. Der Greifer 21 ist ein Vertikalgreifer,
hat also eine vertikale Drehachse 24, die senkrecht auf einer Auflageebene der Auflageplatte
16 steht.
[0031] Die Nähnadel 10 einerseits und der Greifer 21 andererseits sind Stichbildungswerkzeuge
der Nähmaschine 1.
[0032] Das Greifergehäuse 22 ist fest mit einer Welle verbunden, die koaxial zur Drehachse
24 verläuft. Gelagert ist diese Welle drehbar in einem mit der Grundplatte 2 verschraubten
Lagerbock 25. In diesem ist zudem eine Antriebswelle 26 gelagert, die mit einem im
Inneren des Lagerbocks 25 angeordneten Zahnradgetriebe verbunden ist. Die Antriebswelle
26 ist über einen Riementrieb 27 antriebsmäßig mit der Armwelle 6 verbunden.
[0033] Die Fig. 2 und 3 zeigen Details mehrerer Sensorbaugruppen der Nähmaschine 1, die
zur Fehlsticherkennung dienen und gleichzeitig eine Verschmutzung detektieren können.
[0034] Eine erste Sensorbaugruppe 28 dient zu einer Fehlsticherkennung in Form einer Umschlingungskontrolle.
Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28, die als Oberfadenfehlstich-Sensorbaugruppe ausgeführt
ist, detektiert, ob der Nadelfaden 13, also der Oberfaden, in gewünschter Weise am
Nahtbildungsprozess der Nähmaschine 1 beteiligt ist und zur Umschlingung des Greifers
21 von der Greiferspitze 23 korrekt mitgenommen wird.
[0035] Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 hat eine LichtquelleuDetektionseinheit 29, die
rahmenfest neben dem Greifergehäuse 22 in einem Grundplattengehäuse montiert ist.
Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 hat eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Detektionslichtstrahls
30. Als Lichtquelle kommt eine rote LED beziehungsweise eine rote Laserdiode zum Einsatz.
Auch eine andere Lichtquelle kann für den Detektionslichtstrahl 30 zum Einsatz kommen.
Weiterhin hat die LichtquelleuDetektionseinheit 29 einen Sensor in Form einer Fotodiode
zur Detektion des Detektionslichtstrahls 30. Der Sensor ist neben der Lichtquelle
in entsprechenden Gehäuseaufnahmen der LichtquelleuDetektionseinheit 29 untergebracht.
Der Sensor ist als einzelne Fotodiode ausgeführt. Alternativ kann der Sensor auch
als ortsauflösender Sensor mit mehreren Fotodioden, beispielsweise als Quadrantendetektor
ausgeführt sein. Der Sensor kann auch als Fototransistor oder allgemein als lichtempfindliches
Bauteil ausgeführt sein. Im Falle der Ausführung als ortsauflösender Sensor kann dieser
als CCD-Sensor oder als CMOS-Sensor ausgeführt sein.
[0036] Der Greifer 21 ist relativ zum Lichtweg des Detektionslichtstrahls 30 so angeordnet,
dass der Greifer in einer komplett umlaufenden Greifer-Bewegungsbahn den Detektionslichtstrahl
30 nicht unterbricht.
[0037] Die Lichtquelle der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 ist so zum Sensor der Umschlingungs-Sensorbaugruppe
28 ausgerichtet, dass der Detektionslichtstrahl 30 über einen reflektierenden Abschnitt
31 eines Unterfaden-Spulengehäuses 32 der Nähmaschine 1 geführt ist, der bei einem
Nähmaschinen-Betrieb vom Nadelfaden 13 passiert wird. Der Greifer 21 läuft um das
Unterfaden-Spulengehäuse 32 um.
[0038] Der reflektierende Abschnitt 31 des Unterfaden-Spulengehäuses 32 ist so ausgewählt,
dass der reflektierende Abschnitt 31 bei Vorbeilaufen des Nadelfadens 13 und Unterbrechen
des Detektionslichtstrahls 30 berührend vom Nadelfaden 13 überstrichen wird. Der Nadelfaden
13 poliert auf dieses Weise den reflektierenden Abschnitt 31 und hält diesen frei
von einer Verschmutzung.
[0039] Im Unterfaden-Spulengehäuse 32 ist eine Spule 33a für den Unterfaden der Nähmaschine
1 untergebracht.
[0040] Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 hat weiterhin eine schematisch in der Fig. 1
angedeutete Auswerteeinheit 33. Diese steht mit dem Sensor der Umschlinglings-Sensorbaugnippe
28 in Signalverbindung. Die Auswerteeinheit 33 dient zur zeitaufgelösten Auswertung
eines vom Sensor der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 erzeugten Detektionssignals.
Die Auswerteeinheit 33 misst, ob sich das Detektionssignal aufgrund des vorbeilaufenden
Nadelfadens 13 ändert. Wird eine entsprechende Signaländerung erfasst, ist gesichert,
dass beim Betrieb der Nähmaschine 1 nicht unerwünscht ohne den Nadelfaden 13 genäht
wird. Wird innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne beim Betrieb der Nähmaschine 1
keine entsprechende Signaländerung aufgrund des vorbeilaufenden und den Detektionslichtstrahl
30 unterbrechenden Nadelfadens 13 von der Auswerteeinheit 33 gemessen, wird von der
Auswerteeinheit 33 ein Fehlstichsignal ausgegeben und der Betrieb der Nähmaschine
1 unter Ausgabe eines Fehlersignals beziehungsweise einer Fehleranzeige automatisch
gestoppt.
[0041] Der Sensor der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 ist direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls
30 angeordnet. Gemessen wird daher von der Auswerteeinheit 33 beim Unterbrechen dieses
Lichtwegs durch den Nadelfaden 13 eine Signalreduktion aufgrund einer Verringerung
der Reflexion des reflektierten Detektionslichtstrahls 30 im Vergleich zum hochreflektierend
ausgeführten reflektierenden Abschnitt 31 des Unterfaden-Spulengehäuses 32.
[0042] Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführung der Umschlingungs-Sensorbaugruppe
28 ist der Sensor so angeordnet, dass er gestreutes Detektionslicht misst, also nicht
direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls 30 angeordnet ist. Das Detektionslicht
wird vom Unterfaden-Spulengehäuse anders und in der Regel geringer gestreut als vom
am reflektierenden Abschnitt 31 vorbeilaufenden Nadelfaden 13, sodass beim Vorbeilaufen
des Nadelfadens 13 am reflektierenden Abschnitt eine Änderung, insbesondere eine Erhöhung,
eines erfassten Detektionslicht-Streusignals bei dieser alternativen Ausführung der
Umschlingungs-Sensorbaugruppe gemessen wird. In diesem Fall ist eine Nullmessung mit
verschwindendem oder sehr geringem Untergrundsignal möglich.
[0043] Die Auswerteeinheit 33 ist derart ausgeführt, dass sie einen gleitenden Mittelwert
zunächst eines zumindest in einem Zeitabschnitt während einer Stichbildungsperiode
erzeugten Detektionssignals bildet. Dieser gleitende Mittelwert, der eine Mittelung
beispielsweise über zehn Stiche oder auch über eine größere Anzahl von Stichen darstellen
kann, wird in der Auswerteeinheit 33 mit einem Vorgabewert verglichen. Unterscheidet
sich der gleitende Mittelwert vom Vorgabewert um mehr als einen Toleranzbereich, gibt
die Auswerteeinheit ein vom Signal "Fehlstich - kein Nadelfaden" sich unterscheidendes
Signal "Verschmutzung" aus. Das Signal "Verschmutzung" kann beispielsweise durch Farbänderung
einer ansonsten grün leuchtenden Signalleuchte an der Nähmaschine 1 geschehen, welche
ihre Farbe bei geringer Verschmutzung zunächst nach gelb und bei stärkerer Verschmutzung
nach rot ändert. Je nach dem ausgegebenen Verschmutzungssignal kann die Auswerteeinheit
33 auch entsprechende Maßnahmen automatisch ansteuern, beispielsweise ein Stoppen
der Nähmaschine 1 oder die Inbetriebnahme einer Gas-Spüleinrichtung zum Reinigen insbesondere
von verschmutzungsanfälligen Komponenten der Nähmaschine 1.
[0044] Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit 33 auch so ausgeführt sein, dass
sie einen gleitenden Mittelwert mindestens zweier in verschiedenen Zeitabschnitten
während der Stichbildungsperiode erzeugter Detektionssignale bildet. Die Auswertung
erfolgt dabei phasensynchronisiert mit der Stichbildung, wobei beispielsweise ein
Messsignal vor dem Einstich der Nähnadel 10 in das Nähgutteil 17 und ein zweites Messsignal
nach dem Einstich erfasst und über diese beiden Messsignale jeweils ein gleitender
Mittelwert aus verschiedenen Stichen gebildet wird. Die auf diese Weise erzeugten
mehreren Detektionssignale ermöglichen einen Vergleich des zeitlichen Verlaufs beider
Detektionssignale und hierüber eine verbesserte Aussagekraft hinsichtlich einer Verschnnitzungsdetektion.
Einflüsse auf die Stärke des Detektionssignals, die andere Ursachen haben als eine
Verschmutzung, können auf diese Weise mit vergrößerter Sicherheit selektiert beziehungsweise
unterdrückt werden.
[0045] Verschmutzungseinflüsse, die so über die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 erfasst
werden können, betreffen insbesondere lichtquellen- und sensorseitige Verschmutzungen
oder beispielsweise Flusen, die an sonstigen Stellen in den Lichtweg des Detektionslichtstrahls
30 treten.
[0046] Zur Phasensynchronisierung kann die Auswerteeinheit 33 mit einem Motor zum Antrieb
mindestens eines der Stichbildungswerkzeuge 10, 21, insbesondere mit einem Hauptantrieb
der Nähmaschine 1, in Signalverbindung stehen.
[0047] Eine Phasensynchronisierung der Detektion kann dazu genutzt werden, das Detektionssignal
genau dann zu erfassen, wenn das Vorbeistreichen des Nadelfadens 13 und damit das
Unterbrechen des Detektionslichtstrahls 30 zu erwarten ist. Neben einer Oberfaden-Fehlsticherkennung
kann hierüber auch erfasst werden, ob die Stichbildung insgesamt korrekt verläuft,
ob also der Nadelfaden zum richtigen Zeitpunkt über den vorgesehenen Abschnitt des
Unterfaden-Spulengehäuses läuft, was die Qualität einer Verknotung bei der Nahtbildung
beeinflussen kann.
[0048] Die Phasensynchronisierung der Detektion kann auch zur Erhöhung einer Messsicherheit
genutzt werden. Eine Fehlmessung kann hierdurch vermieden werden.
[0049] Unabhängig von der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 kann die Nähmaschine 1 auch eine
weitere, nicht dargestellte Verschmutzungs-Sensorbaugruppe aufweisen, die grundsätzlich
genauso aufgebaut ist wie die Umschlingungs-Sensorbaugruppe, im Unterschied hierzu
aber einen anderen Abschnitt einer Nähmaschinenkomponente als reflektierenden Abschnitt
entsprechend dem reflektierenden Abschnitt 31 des Unterfaden-Spulengehäuses 32 nutzt.
Eine derartige Verschmutzungs-Sensorbaugruppe kann mindestens zwei Paare aus einer
Lichtquelle und einem über einen hiervon erzeugten Detektionslichtstrahl zugeordneten
Sensor, also insbesondere zwei Lichtquellen/Detektionseinheiten nach Art der Lichtquellen/Detektionseinheit
29, aufweisen. Diese Einheiten können über Führungen eines Detektionslichtstrahls
über einen entsprechenden reflektierenden Abschnitt einer Nähmaschinenkomponente die
Verschmutzung an verschiedenen Orten der Nähmaschine 1 messen. Über einen entsprechenden
Vergleich von in der Auswerteeinheit 33 erzeugten gleitenden Mittelwerte der Detektionssignale
dieser Lichtquellen/Detektionseinheiten kann eine Sicherheit sowie eine Genauigkeit
einer Messung eines Verschmutzungsgrades verbessert werden.
[0050] Die Nähmaschine 1 hat weiterhin eine Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 zur Überwachung
einer Drehung der Spule 33a.
[0051] Die Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 hat eine Lichtquellen/Detektionseinheit 35,
die grundsätzlich baugleich zur Lichtquellen/Detektionseinheit 29 ausgeführt und ebenfalls
rahmenfest benachbart zur Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 montiert ist. Auch die
LichtquelleuDetektionseinheit 35 der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 hat eine
Lichtquelle zur Erzeugung eines Detektionslichtstrahls 36 und einen Sensor zur Detektion
dieses Detektionslichtstrahls 36. Der Sensor der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe
34 ist direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls 36 angeordnet.
[0052] Bei der LichtquelleuDetektionseinheit 35 der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34
ist die Lichtquelle so zum Sensor ausgerichtet, dass der Detektionslichtstrahl 36
über einen reflektierenden Abschnitt 37 (vergleiche Fig. 3) der Unterfaden-Spule 33a
der Nähmaschine 1 geführt ist. Mit dem Sensor der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe
34 steht wiederum die Auswerteeinheit 33 zur zeitaufgelösten Auswertung des von diesem
Sensor erzeugten Detektionssignals in Signalverbindung.
[0053] Die Spule 33a hat umfangsseitig eine Mehrzahl reflektierender Abschnitte 37. Diese
sind in Umfangsabschnitten um die Spule 33a in einer Mantelwand 38 von dieser als
Facetten ausgeführt. Bei der in der Fig. 3 dargstellten Ausführung der Spule 33a liegen
insgesamt sechs reflektierende Abschnitte 37 vor. Diese sind in Umfangsrichtung um
die Spule 33a gleich verteilt, sodass nach einer Drehung der Spule um 60° ein benachbarter
reflektierender Abschnitt 37 an die Stelle des aktuell gemäß Fig. 3 reflektierenden
Abschnitts 37 tritt. Je nach Ausführung der Spule 33a können zwei reflektierende Abschnitte
37, mindestens vier reflektierende Abschnitte 37, mehr als vier reflektierende Abschnitte
37, mehr als sechs, mehr als zehn oder auch zwölf reflektierende Abschnitte 37 oder
noch mehr reflektierende Abschnitte 37 vorgesehen sein. Die reflektierenden Abschnitte
37 haben in Umfangsrichtung um die Spule 33a jeweils die gleiche Umfangserstreckung.
[0054] Bei alternativen Gestaltungen der reflektierenden Abschnitte 37 sind diese in Umfangsrichtung
um die Spule 33a ungleich verteilt und/oder haben in Umfangsrichtung um die Spule
33a verschiedene Umfangserstreckungen. Bei der Auswertung eines Detektionssignals
ist bei derartigen Anordnungen der reflektierenden Abschnitte 37 eine Entscheidung
über eine Drehrichtung der Spule 33a möglich. Dies kann genutzt werden, um spezifische
Betriebszustände der Nähmaschine 1 zu erfassen.
[0055] Bei der figürlich dargestellten Ausführung sind die reflektierenden Abschnitte 37
so in einer oberen Spulenwand, die den Raum für den ausgespulten Unterfaden nach oben
abschließt, ausgeführt, dass am Ort des jeweiligen reflektierenden Abschnitts 37 eine
geringfügige Verringerung des vollen Spulendurchmessers der Spule 33a entsteht. Alternativ
können die reflektierenden Abschnitte 37 auch so ausgeführt sein, dass sie lediglich
über einen Teil einer gesamten axialen Erstreckung der Spulenwand verlaufen, so dass
beispielsweise ein oberseitiger Steg verbleibt und die obere Spulenwand trotz der
dort eingebrachten reflektierenden Abschnitte 37 über ihren gesamten Umfang den vollen
Spulendurchmesser beibehält. Lücken zwischen der oberen Spulenwand und dem hieran
angrenzenden Spulengehäuse können dann vermieden werden.
[0056] Der mindestens eine reflektierende Abschnitt 37 kann für den Detektionslichtstrahl
36 hochreflektierend ausgebildet sein. Der reflektierende Abschnitt 37 kann plan oder
konkav ausgebildet sein. Bei einer konkaven Ausbildung kann ein Krümmungsradius des
reflektierenden Abschnitts 37 so gewählt sein, dass der reflektierende Abschnitt 37
die Lichtquelle in den Sensor der Lichtquellen/Detektionseinheit abbildet.
[0057] Beim Betrieb der Nähmaschine 1 dreht sich aufgrund des Unterfaden-verbrauchs die
Spule 33a. Immer dann, wenn einer der reflektierenden Abschnitte 37 das Detektionslicht
der Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 in deren Sensor reflektiert, führt dies zu
einem Sensorsignal, welches die Auswerteeinheit 33 auswerten kann. Die Auswerteeinheit
33 erfasst also, ob sich die Spule 33a dreht, und erkennt demnach bei ausbleibendem
Signal, dass die Spule 33a steht und kein Unterfaden verbraucht wird. In diesem Fall
gibt die Auswerteeinheit 33 das Signal "Fehlstich - kein Unterfaden" aus. Gleichzeitig
kann die Auswerteeinheit 33 den Betrieb der Nähmaschine 1 automatisch stoppen.
[0058] Auch die Drehüberwachungs-Sensorbaugruppe 34 kann, wie vorstehend bereits erläutert,
zur Verschmutzungsdetektion herangezogen werden.
[0059] Die Auswerteeinheit 33 bildet wiederum einen gleitenden Mittelwert des Detektionssignals.
Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit 33 einen gleitenden Mittelwert
zumindest eines in einem Zeitabschnitt während einer Stichbildungsperiode erzeugten
Detektionssignals, also insbesondere einen phasensynchronen gleitenden Mittelwert
bilden.
[0060] Detektionslicht einer entsprechenden Sensorbaugruppe kann wiederum durch Fenster
des Spulengehäuses so geführt sein, dass es von einer äußeren Mantelwand 39 (vergleiche
Fig. 3) des zentralen Körpers der Spule 33a reflektiert wird. Das Detektionslicht,
das von der Lichtquelle einer solchen Sensorbaugruppe ausgestrahlt wird, wird nach
Reflexion von der Mantelwand 39 vom zugeordneten Sensor dieser Sensorbaugruppe detektiert.
Diese Reflexion findet nur dann statt, wenn die Spule komplett abgewickelt ist, sich
also kein Unterfaden auf der Spule mehr befindet. Auf diese Weise ist durch eine solche
Sensorbaugruppe eine Restfadenerkennung gegeben. Bei einer Variante der Umschlingungs-Sensorbaugruppe
28 ist der reflektierende Abschnitt für den Detektionslichtstrahl an der Greiferspitze
23 des Greifers 21 ausgebildet. Es wird dann gemessen, ob dieser reflektierende Abschnitt
im Nähmaschinenbetrieb vom Nadelfaden passiert wird. Die Funktion einer entsprechenden
Variante der Umschlingungs-Sensorbaugruppe entspricht derjenigen, die vorstehend im
Zusammenhang mit der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28 bereits erläutert wurde.
[0061] Fig. 4 zeigt beispielhaft zwei weitere Anordnungsvarianten für die Umschlingungs-Sensorbaugruppe,
die anstelle der Anordnung nach den Fig. 2 und 3 zum Einsatz kommen kann. Diese beiden
Anordnungsvarianten der Umschlingungs-Sensorbaugruppe werden nachfolgend mit 28a und
28b bezeichnet.
[0062] Die Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28a ist zum Zusammenwirken mit einem reflektierenden
Abschnitt für den Detektionslichtstrahl ausgeführt, der an der Greiferspitze 23 des
Greifers 21 ausgebildet ist, wie vorstehend bereits erläutert.
[0063] Die alternative Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28b ist zum Zusammenwirken mit einem
reflektierenden Abschnitt 40 am Unterfaden-Spulengehäuse 32 ausgebildet. Im Vergleich
zum reflektierenden Abschnitt 31, der bei der Anordnung der Umschlingungs-Sensorbaugruppe
28 nach den Fig. 2 und 3 genutzt wird, ist der reflektierende Abschnitt 40 in einer
Aufsicht auf den Greifer 31 entgegen dem Uhrzeigersinn beabstandet. Auch mit der Umschlingungs-Sensorbaugruppe
28b wird gemessen, ob der reflektierende Abschnitt 40 im Nähmaschinenbetrieb vom Nadelfaden
passiert wird. Die Funktion der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28b entspricht ansonsten
derjenigen, die vorstehend im Zusammenhang mit der Umschlingungs-Sensorbaugruppe 28
bereits erläutert wurde.
1. Sensorbaugruppe (28; 28a; 28b) zur Fehlsticherkennung für eine Nähmaschine (1)
- mit einer Lichtquelle zur Erzeugung eines Detektionslichtstrahls (30),
- mit einem Sensor zur Detektion des Detektionslichtstrahls (30),
- wobei die Lichtquelle so zum Sensor ausgerichtet ist, dass der Detektionslichtstrahl
(30) über einen reflektierenden Abschnitt (31; 23; 40) einer Komponente (32) der Nähmaschine
(1) geführt ist, der bei einem Nähmaschinen-Betrieb bei der Stichbildung von einem
Faden (13) passiert wird,
- mit einer Auswerteeinheit (33), die mit dem Sensor in Signalverbindung steht, zur
zeitaufgelösten Auswertung eines vom Sensor erzeugten Detektionssignals.
2. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor direkt im Lichtweg des Detektionslichtstrahls (30) angeordnet ist.
3. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (33) derart ausgeführt ist, dass sie einen gleitenden Mittelwert
zumindest eines in einem Zeitabschnitt während einer Stichbildungsperiode erzeugten
Detektionssignals bildet.
4. Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (33) derart ausgeführt ist, dass sie einen gleitenden Mittelwert
mindestens zweier in verschiedenen Zeitabschnitten während der Stichbildungsperiode
erzeugter Detektionssignale bildet.
5. Nähmaschine (1)
- mit einer Sensorbaugruppe (28; 28a; 28b) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
- mit Stichbildungswerkzeugen in Form einer Nadel (10) und eines Greifers (21), der
um ein Unterfaden-Spulengehäuse (32) umläuft.
6. Nähmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektierende Abschnitt (31) der Nähmaschinen-Komponente (32) hochreflektierend
ausgeführt ist.
7. Nähmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (21) so relativ zum Lichtweg des Detektionslichtstrahls (30) angeordnet
ist, dass der Greifer (21) in einer komplett umlaufenden Greifer-Bewegungsbahn den
Detektionslichtstrahl (30) nicht unterbricht.
8. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektierende Abschnitt (31; 23; 40) der Nähmaschinen-Komponente (32) so ausgewählt
ist, dass dieser beim Vorbeilaufen berührend vom Faden (13) überstrichen wird.
9. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (33) mit einem Motor zum Antrieb mindestens eines der Stichbildungswerkzeuge
(10, 21) in Signalverbindung steht.
10. Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe (28; 28a; 28b; 34) mindestens zwei Paare aus jeweils einer Lichtquelle
und einem über einen hiervon erzeugten Detektionslichtstrahl (30; 36) zugeordneten
Sensor aufweist.