[0001] Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine
derartige Nähmaschine ist bekannt aus der
EP 1 479 809 A1. Dort wird die Stärke des Nähguts vor dem Einlauf in die Stichbildstelle gemessen.
[0002] Die mit Hilfe dieses Dickensensors gewonnenen Messergebnisse haben sich als hilfreich
zur Vorgabe von Stellwerten zur Umstellung der Nähmaschine bei sich ändernder Stoffstärke
herausgestellt. Es besteht weiterhin das Erfordernis, diese Umstellung noch feiner
an das zu nähende Nähgut anzupassen.
[0003] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nähmaschine der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass eine fein an die Nähgutparameter angepasste
Umstellung der Nähmaschine bei sich ändernder Nähgutstärke automatisch erfolgt.
[0004] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Nähmaschine mit dem im Kennzeichnungsteil
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
[0005] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine feine Anpassung von Nähparametem an Nähgut-
bzw. Stoffparameter möglich ist, wenn in diese Anpassung Informationen über die Komprimierbarkeit
des zu nähenden Nähguts bzw. Stoffes eingehen. Die Komprimierbarkeit wird erfindungsgemäß
dadurch erfasst, indem über die Position des Niederhaltefußes in der Niederhaltestellung
eine komprimierte Nähgutstärke und in dem über den Dickensensor eine nicht komprimierte
Nähgutstärke erfasst wird. Die erfindungsgemäße Kombination von Messdaten zur komprimierten
und zur nicht komprimierten Nähgutstärke erlaubt eine Feinanpassung der Nähparameter
an die Nähgutparameter nicht nur dann, wenn die ausschließliche Messung der Nähgutstärke
im nicht komprimierten Zustand aufgrund einer hiervon verschiedenen komprimierten
Nähgutstärke aussagelos ist, sondern auch dann, wenn erst die Kombination der Messergebnisse
komprimiert/nicht komprimiert Informationen für eine derartige Feinanpassung liefert.
Ein Beispiel hierfür ist die Feinanpassung der Fadenspannung, die sowohl von der unkomprimierten
Nähgutstärke als auch von der Komprimierbarkeit des Nähgutes abhängt. Auch andere
Nähparameter wie die Hubverstellung des mindestens einen Niederhaltefußes, die Drehzahl
der Armwelle, die Stichlänge und die Lüfterhöhe können durch Auswertung der Informationen
des Positionssensors einerseits und des Dickensensors andererseits fein angepasst
werden. Als Niederhaltefuß kann ein Drückerfuß zum Niederhalten des Stoffes im Bereich
einer Stichbildstelle oder an den Stoff während eines Transportvorganges in einer
Niederhaltestellung ebenfalls niederhaltender Transportfuß eingesetzt werden. Abhängig
von den Messewerten erfolgt über die Steuereinrichtung eine Umsetzung in vorgegebene
Nähmaschinen-Stellwerte, also eine Anpassung der Nähparameter. Eine manuelle Umstellung
bzw. eine manuelle Programmanpassung ist nicht erforderlich. Diese verkürzt die Rüstzeit
beim Umstellen des Nähguts erheblich. Zudem werden Fehleinstellungen vermieden. Durch
die Feinanpassung kann ein sicherer Stofftransport bei gleichzeitig minimalem Druck
erreicht werden, den die Niederhaltefüße, also der Drückerfuß und/oder der Transportfuß,
auf den Stoff ausüben.
[0006] Ein Positionssensor nach Anspruch 2 ist konstruktiv einfach realisierbar. Es wird
dabei zur Positionserfassung die ohnehin schon vorhandene Bewegung eines beweglichen
Gestänges für den Niederhaltefuß ausgenutzt. Ein derartiger Positionssensor gibt also
einen Abstandswert aus, der einfach gemessen werden kann. Alternativ ist es möglich,
die Lage einer bestimmten Komponente des beweglichen Gestänges im Raum zu bestimmen,
ohne hierfür eine relative Abstandsmessung heranzuziehen.
[0007] Sensortypen nach Anspruch 3 haben sich zur Abstandsmessung bewährt. Insbesondere
ein Piezoelement kann elegant in das Gehäuse integriert werden. Das Piezoelement wird
dabei unter Anordnung der Tatsache angeordnet, dass bei den bekannten Nähmaschinen
der Druck, der auf dem Niederhaltefuß über das bewegliche Gestänge ausgeübt wird,
von der Höhe des Niederhaltefußes in der Niederhaltestellung abhängt, also von der
komprimierten Stoffstärke. Ein optischer Sensor kann entweder als Abstandssensor oder
aber als die absolute Lage einer Komponente im Raum bestimmender Sensor, z. B. als
Lichtschranke oder Lichtschleier, ausgeführt sein.
[0008] Ein Ultraschall-Sensor nach Anspruch 4 ist zur unkomprimierten Stoffdickenmessung
bekannt aus der
EP 1 479 809 A1. Mit einem derartigen Sensor lässt sich eine unkomprimierte Stoffstärke zuverlässig
erfassen.
[0009] Eine Anordnung des Dickensensors nach Anspruch 5 ist insbesondere im Vergleich zur
Anordnung des Sensors bei der
EP 1 479 809 A1 kompakt, da auf einen Ausleger verzichtet wird. Damit die Nähgutdicke im Messbereich
des Dickensensors noch nicht von dem das Nähgut komprimierenden Niederhaltefuß beeinflusst
ist, muss die Messachse des Dickensensors außerhalb des Bereichs der Stichbildstelle
angeordnet sein.
[0010] Mithilfe einer Steuereinrichtung nach Anspruch 6 kann die Nähgeschwindigkeit der
Nähmaschine an die komprimierte Stoffstärke angepasst werden. Die Nähgeschwindigkeit
kann daher relativ nahe an der bei einer bestimmten Stoffstärke möglichen maximalen
Nähgeschwindigkeit gehalten werden, was die Nähzeit insgesamt verkürzt.
[0011] Eine Steuereinrichtung nach Anspruch 7 erlaubt eine Optimierung der Fadenspannung
an die jeweilige Nähgutstärke. Dies gewährleistet eine saubere Stichbildung auch bei
hohen Materialstärken.
[0012] Eine Steuereinrichtung nach Anspruch 8 gewährleistet einen sicheren Transport bei
gleichzeitig minimalem Transporthub im Nähbetrieb. Die Nähgeschwindigkeit kann daher
relativ nahe bei einer maximalen Nähgeschwindigkeit gehalten werden, die bei einer
bestimmten Stoffstärke möglich ist. Dies führt insgesamt zu einer Verkürzung der Nähzeit.
[0013] Eine Steuereinrichtung nach Anspruch 9 gewährleistet eine ausreichende minimal erforderliche
Lüfterhöhe. Dies spart beim Betrieb der Nähmaschine Zeit, z. B. beim Belüften und
Entlüften eines in diesem Zusammenhang eingesetzten Hubzylinders, und ermöglicht ein
leichtes Positionieren des Nähgutes.
[0014] Eine Steuereinrichtung nach Anspruch 10 gewährleistet eine optimale Anpassung der
Stichlänge an die Stoffstärke.
[0015] Eine Steuereinrichtung nach Anspruch 11 gewährleistet einen sicheren Transport, wobei
gleichzeitig auch bei hoher Nähgeschwindigkeit verhindert wird, dass bleibende Abdrücke
auf dem Nähgut entstehen.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Nähmaschine mit teilweise abgenommenen Gehäuseelementen
und schematisch dargestellter Steuereinrichtung;
- Fig. 2
- eine teilweise aufgebrochene Frontansicht der Nähmaschine mit entferntem Kopfdeckel
und einem Drückerfuß in Niederhaltestellung bei eingelegtem dicken, komprimierbaren
Stoff;
- Fig. 3
- eine zu Fig. 2 ähnliche Darstellung der Nähmaschine mit dem Drückerfuß in Niederhaltestellung
bei eingelegtem dünneren, praktisch nicht komprimierbaren Stoff;
- Fig. 4
- eine schematisierte Darstellung einer Obertransportvorrichtung in einer Stellung,
die derjenigen nach Fig. 2 entspricht.
[0017] In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 3 abgesehen von den Steuerungskomponenten
eine realitätsgetreue Wiedergabe einer teilweise demontierten Nähmaschine 1. Die Fig.
4 zeigt die Nähmaschine 1 in einer schematischen Darstellung zur Verdeutlichung der
Kopplung mechanischer Komponenten einer insgesamt mit 2 bezeichneten Obertransportvorrichtung.
Vom grundsätzlichen Aufbau her ist die Nähmaschine 1 bekannt, sodass nachfolgend im
Detail nur die erfindungswesentlichen Komponenten hiervon erläutert werden.
[0018] Die Nähmaschine 1 hat ein C-förmiges Gehäuse 3. Sie weist eine Grundplatte 4 und
einen oberen Arm 5 auf. Zur Vervollständigung der C-Form verbindet ein Ständer 6 die
Grundplatte 4 mit dem Arm 5. In Letzterem ist eine Armwelle 7 (vgl. Fig. 4) gelagert,
die von einem nicht dargestellten Motor angetrieben ist. Von der Drehung der Armwelle
7 sind durch mechanische Kopplung abgeleitet die Auf- und Abbewegung einer Nadelstange
8 mit einer Nähnadel 9 sowie die Bewegung der Obertransportvorrichtung 2. Zum Antrieb
der Obertransportvorrichtung 2, deren kinematischer Aufbau übersichtlich Fig. 4 zu
entnehmen ist, ist die Armwelle 7 drehfest mit einer Exzenterscheibe 10 verbunden.
An Letzterer ist eine Zugstange 11 angelenkt, die wiederum gelenkig verbunden ist
mit einer Schwinge 12. Letztere schwingt um ein gehäusefestes Schwinggelenk 13 um
eine Schwingachse parallel zur Armwelle 7. An seinem von der Exzenter-Zugstange 11
abgewandten Ende ist die Schwinge 12 gelenkig verbunden mit einer weiteren Zugstange
14. Letztere trägt einen Dauermagneten 15, der ein magnetisches Feld mit etwa senkrecht
zur Grundplatte 4 verlaufenden Feldlinien erzeugt.
[0019] Fig. 1, 2 und 4 zeigen die Obertransportvorrichtung 2 in einer Niederhaltestellung
für einen dicken zu nähenden Stoff 16, die nachfolgend als erste Niederhaltestellung
bezeichnet wird. In der ersten Niederhaltestellung ist dem Dauermagneten 15 direkt
benachbart ein Hall-Sensor 17. Dieser ist an einem gehäusefesten Ausleger 18 montiert.
Über eine Signalleitung 19 steht der Hall-Sensor 17 mit einer zentralen Steuereinrichtung
20 in Verbindung.
[0020] Die Magnet-Zugstange 14 ist an ihrem von der Schwinge 12 abgewandten Ende an einer
in Fig. 4 oberen Ecke angelenkt an einem Dreieckhebel 21. Eine in Fig. 4 linke untere
Ecke des Dreieckshebels 21 ist angelenkt an einem Drückerfuß 22. Der Drückerfuß 22
dient zum Niederhalten von Stoff im Bereich einer Stichbildstelle. Zwischen dem in
Fig. 4 linken unteren Gelenk des Dreieckshebels 21 und einem oberen Gehäusedeckel
23 stützt sich eine Druckfeder 24 ab, deren Vorspannung mittels einer Federdruck-Stellschraube
25 einstellbar ist. Die Federdruck-Stellschraube 25 ist motorisch angetrieben. Dieser
Antrieb steht über eine Signalleitung 26 mit der Steuereinrichtung 20 in Verbindung.
Mit der Federdruck-Stellschraube 25 als motorisch angetriebenem Stellglied wird die
Drückerfußkraft eingestellt. Es handelt sich hierbei um die Kraft, mit der die Füße
22, 28 in der Niederhaltestellung den Stoff 16 festhalten. Das in Fig. 4 rechte untere
Eckgelenk des Dreieckhebels 21 ist über eine Koppelstange 27 angelenkt an einem Transportfuß
28 für zu nähenden Stoff.
[0021] Die Obertransportvorrichtung 2 stellt ein bewegliches Gestänge zur angetriebenen
Verlagerung des Drückfußes 22 und des Transportfußes 28 dar. Im Betrieb tragen der
Drückerfuß 22 und der Transportfuß 28 durch ein wechselweises Anheben aus der Niederhaltestellung
in eine angehobene Stellung zur Freigabe des Stoffs zum Obertransport von diesem bei.
Die Position des Drückerfußes 22 und des Transportfußes 28 in der angehobenen Stellung
wird bei der Nähmaschine 1 eingestellt über ein motorisch angetriebenes Stellrad 29.
Das Stellrad 29 steht über eine Signalleitung 30 mit der Steuereinrichtung 20 in Verbindung.
[0022] Dort, wo die Nähnadel 9 den Stoff bzw. das Nähgut 16 durchdringt, definiert die Nähmaschine
1 eine Stichbildstelle. Längs einer Nähgut-Transportrichtung 31, die bei der Darstellung
nach Fig. 2 von rechts nach links verläuft, gehören zu einem Stichbildstellenbereich
32 noch zur Nähnadel-Durchstichachse benachbarte Abschnitte, in denen eine Beeinflussung
des Stoffes bzw. Nähguts 16 durch den niederhaltenden Drückerfuß 22 einerseits und
dem niederhaltenden Transportfuß 28 andererseits erfolgt.
[0023] Außerhalb des Stichbildstellenbereichs 32, nämlich in einem Abstand A in Nähgut-Transportrichtung
31 vor der Durchstichachse der Nähnadel 9, verläuft eine Messachse 33 eines Dickensensors
34. Letzterer ist außen am Gehäuse 3 im Bereich des unteren Nähkopfes montiert. Der
Dickensensor 34 ist als Ultraschallsensor ausgeführt. Der Einsatz eines derartigen
Ultraschallsensors zur Stoffdickenmessung ist beschrieben in der
EP 1 479 809 A1. Über eine Signalleitung 35 steht der Dickensensor 34 mit der zentralen Steuereinrichtung
20 in Verbindung.
[0024] Eine erste Fadenspannung wird bei der Nähmaschine 1 durch ein motorisch angetriebenes
Stellglied 36 eingestellt. Letzteres steht über eine Signalleitung 37 mit der Steuereinrichtung
20 in Verbindung. Eine zweite Fadenspannung wird bei der Nähmaschine 1 durch ein motorisch
angetriebenes Stellglied 38 eingestellt. Letzteres steht über eine Signalleitung 39
mit der Steuereinrichtung 20 in Verbindung. Bei den beiden eingestellten Fadenspannungen
kann es sich um solche handeln, die auf ein und denselben Nähfaden wirken. Alternativ
können die beiden eingestellten Fadenspannungen auch auf verschiedene Nähfäden wirken.
[0025] Eine Stichlänge kann bei der Nähmaschine 1 über ein als Stichlängen-Stellrad 40 ausgeführtes
motorisch angetriebenes Stellglied eingestellt werden. Letzteres steht über eine Signalleitung
41 mit der Steuereinrichtung 20 in Verbindung.
[0026] Die Steuereinrichtung 20 steht über eine Signalleitung 42 mit einer Motorsteuerung
43 in Verbindung, die wiederum in nicht dargestellter Weise mit dem Antriebsmotor
für die Armwelle 7 in Signalverbindung steht.
[0027] Zum Einlegen oder Entnehmen des Stoffs 16 werden beide Füße 22, 28 mit allen mechanisch
hieran gekoppelten Bauteilen bis hin zum Dreiecksgelenk 21 mit Hilfe eines nicht dargestellten
Pneumatikzylinders gegen einen ebenfalls nicht dargestellten Höhenanschlag angehoben.
Letzterer könnte oberhalb des Dreieckshebels 21 oder auch oberhalb der Zugstange 14
angeordnet sein. Dieser Hubhöhenanschlag kann als Stellglied einen motorischen Verstellantrieb
besitzen, so dass der Hubhöhenanschlag und damit die Hubhöhe zum Einlegen oder Entnehmen
des Nähgutes einstellbar ist. Der motorische Antrieb des Hubhöhenanschlags ist wiederum
über eine nicht dargestellte Signalleitung mit der Steuereinrichtung verbunden.
[0028] Die Vorgabe von Stellwerten für die Federdruck-Stellschraube 25, das Hubverstellungs-Stellrad
29, die Fadenspannungs-Stellglieder 36, 38, das Stichlängen-Stellrad 40, das Hubhöhenanschlags-Stellglied
sowie die Motorsteuerung 43 geschieht folgendermaßen:
Während des Obertransportes werden der Drückerfuß 22 und der Transportfuß 28 durch
die Obertransportvorrichtung 2 wechselweise verlagert zwischen der Niederhaltestellung
und der angehobenen Stellung. In der Niederhaltestellung kommt es für die Position
des Drückerfußes 22 und des Transportfußes 28 darauf an, auf welche Dicke sich der
Stoff komprimieren lässt. Die erste Niederhaltestellung nach den Fig. 1, 2 und 4 zeigt
einen relativ dicken, z.B. zweilagigen Stoff 16, der sich durch den Drückerfuß 22
auf etwa die Hälfte seiner unkomprimierten Dicke komprimieren lässt.
[0029] Eine zweite Niederhaltestellung, die in Fig. 3 dargestellt ist, zeigt ein relativ
dünnes, z.B. einlagiges Nähgut 16, z. B. Leder, das sich praktisch nicht komprimieren
lässt. Abhängig von der Stoffqualität kann auch ein relativ dicker Stoff in der Niederhaltestellung
kaum komprimiert sein.
[0030] Die Zugstange 14 ist ein beweglicher Abschnitt der Obertransportvorrichtung 2, deren
Abstand zum Ausleger 18 sich bei der Verlagerung des Drückerfußes 22 bzw. des Transportfußes
28 zwischen der angehobenen Stellung und der Niederhaltestellung stetig ändert. Liegt
ein auch im komprimierten Zustand noch relativ dicker Stoff vor, wie z.B. in der ersten
Niederhaltestellung, ist der Dauermagnet 15 dem Hall-Sensor 17 näher benachbart. Der
Hall-Sensor 17 gibt daher ein der Annäherung des Dauermagneten 15 entsprechendes Signal
über die Signalleitung 19 weiter an die Steuereinrichtung 20.
[0031] Liegt in der Niederhaltestellung ein relativ gut komprimierbarer oder von Haus aus
dünner Stoff vor, ist der Dauermagnet 15 vom Hall-Sensor 17 weiter beabstandet und
es resultiert ein Sensorsignal, welches dieser geringeren komprimierten Stoffstärke
entspricht.
[0032] Der Abstand zwischen dem Hall-Sensor 17 und dem Dauermagneten 15 als Folge der Abstandsänderung
zwischen dem Ausleger 18 und der Zugstange 14 ändert sich beim Betrieb der Obertransportvorrichtung
2 zyklisch. Immer dann, wenn der Drückerfuß 22 gemeinsam mit dem Transportfuß 28 in
der Niederhaltestellung vorliegen, erreicht der Abstand zwischen dem Hall-Sensor 17
und dem Dauermagneten 1 S ein Extremum. Dieses Extremum kann mithilfe einer entsprechenden,
zeitlich aufgelösten Erfassung des Ausgabewertes des Hall-Sensors 17 von der Steuereinrichtung
20 ermittelt werden. Das Extremum ist der Position des Drückerfußes 22 bzw. des Transportfußes
28 in der Niederhaltestellung eindeutig zugeordnet. Es stellt ein Maß für die durch
den Drückerfuß 22 bzw. den Transportfuß 28 komprimierte Stärke des Stoffs bzw. Nähguts
16 dar.
[0033] Mit Hilfe des Dickensensors 34 wird zudem die unkomprimierte Stärke des Stoffs 16
gemessen, bevor dieser den Stichbildstellenbereich 32 erreicht.
[0034] Abhängig von den Messwerten des Hall-Sensors 17 einerseits und des Dickensensors
34 andererseits werden nun Vorgabewerte für den Federdruck der Druckfeder 24, für
die Position des Drückerfußes 22 und des Transportfußes 28 in der angehobenen Stellung,
für die Hubhöhe im Transportbetrieb der Maschine, für die Fadenspannungen, für die
Stichlänge sowie für die Nähgeschwindigkeit errechnet bzw. aus in der Steuereinrichtung
20 abgelegten Vorgabewert-Tabellen ausgelesen. Diese Vorgabewerte werden dann von
der Steuerung 20 über die Signalleitungen 26, 30, 37, 39, 41 und 42 weitergegeben
an die Federdruck-Stellschraube 25, das Hubverstellungs-Stellrad 29, das Fadenspannungs-Stellglied
36, das Fadenspannungs-Stellglied 38, das Stichlängen-Stellrad 40 sowie die Motorsteuerung
43.
[0035] Ändert sich die Dicke des einlaufenden Stoffs 16, z. B. wenn eine neue Stofflage
hinzukommt, erfasst zunächst der Dickensensor 34 diese Änderung in der Stoffdicke.
Es kann dann zunächst zeitlich exakt eine Anpassung der Fadenspannung an die vergrößerte
Stoffdicke erfolgen, da die Stichlänge einerseits und der Abstand A der Messachse
33 von der Durchstoßachse der Nähnadel 9 bekannt ist. Anschließend passiert dieser
Stoffabschnitt, dessen Dicke zugenommen hat, den Stichbildstellenbereich 32, sodass
über den Hall-Sensor 17 die Messung der komprimierten Stoffdicke dieses Stoffabschnitts
erfolgen kann. Wenn sich der Stoff in diesem Stoffabschnitt nur wenig komprimieren
lässt, handelt es sich um ein hartes, dichtes Material, welches eine relativ hohe
Fadenspannung erfordert. Über den Vergleich der Dicken-Messerergebnisse des Dickensensors
34 und des Hall-Sensors 17 lässt sich daher eine entsprechende Feineinstellung der
Fadenspannung über die Ansteuerung der Stellglieder 36, 38 vornehmen. Wenn es sich
bei dem Stoff 16 um komprimierbares Material, z. B. um Watte oder Vlies handelt, misst
der Dickensensor 34 einen höheren Dickenwert als der Hall-Sensor 17. Aus diesen beiden
Messewerten kann mittels der zentralen Steuereinrichtung 20 auf die tatsächliche Nähdicke
des Stoffs 16 extrapoliert werden. Es resultiert die Einstellung einer Fadenspannung,
die der gemessene Komprimierbarkeit des Stoffs 16 gerecht wird. Diese Fadenspannung
ist wesentlich niedriger als diejenige, die eingestellt würde, wenn nur das Messergebnis
des Dickensensors 34 zur Verfügung stünde, wenn also nur die unkomprimierte Stoffdicke
einer Messung zugänglich wäre. Umgekehrt liefert auch alleine die Messung über den
Hall-Sensor 17 noch keine ausreichende Messgrundlage zur Bestimmung der Fadenspannung,
da diese Messung alleine noch keine Auskunft darüber gibt, ob der Stoff tatsächlich
komprimierbar ist oder nicht. Erst der Vergleich beider Messungen führt zu einer korrekten
Fadenspannung.
[0036] Auch die Positionen des Drückerfußes 22 und des Transportfußes 28 in der angehobenen
Stellung, also die Hubverstellung, können über den Vergleich der Messergebnisse des
Dickensensors 34 einerseits und des Hall-Sensors 17 andererseits fein angepasst werden.
Bei einem komprimierbaren Stoff (vgl. Fig. 2) würde eine Dickenmessung mit dem Hall-Sensor
17 alleine zu einem zu niedrigen Wert für die Hubverstellung führen, da sich der Stoff
beim Anheben des Drückerfußes 22 bzw. des Transportfußes 28 entspannt und damit dicker
vorliegt als in der Messstellung des Hall-Sensors 17. Dieser Effekt kann durch Vergleich
mit dem Messergebnis des Dickensensors 34 berücksichtigt werden. Die notwendige Hubverstellung
wird dabei wiederum aus den Messergebnissen des Hall-Sensors 17 einerseits und des
Dickensensors 34 andererseits mit Hilfe der zentralen Steuereinrichtung 20 extrapoliert.
Da die Dicke des Nähguts bei angehobenem Drückerfuß 22 bzw. angehobenem Transportfuß
28 größer sein wird als die komprimierte Dicke und etwas geringer als die vollständig
entspannte, unkomprimierte Dicke im Messbereich des Dickensensors 34, wird eine etwas
niedrigere Hubverstellung eingestellt, als sich alleine aus dem Messergebnis des Dickensensors
34 ergeben würde. Auch eine Anpassung der Hubverstellung an einen stufenweise dicker
oder dünner werdenden Stoff, z. B. durch Hinzukommen oder Wegfallen von Stofflagen,
kann durch Vergleich der Messergebnisse der beiden Sensoren 34 und 17 erfolgen.
[0037] Soweit die Messergebnisse beider Sensoren 34, 17 die gleiche Dicke ergeben, der Stoff
also unkomprimierbar ist, werden die Fadenspannung und die Hubverstellung exakt an
die gemessene Stoffdicke angepasst.
[0038] Je stärker der über die Füße 22, 28 komprimierte Stoff 16 ist, desto niedriger ist
die von der Motorsteuerung 43 vorzugebende Drehzahl der Armwelle 7 zu wählen. Dabei
reicht wiederum das Messergebnis des Dickensensors 34 nicht aus, da dieser nur die
unkomprimierte Stoffdicke liefert. Auch hier führt ein Vergleich der Messergebnisse
der Sensoren 17 und 34 zur korrekten Drehzahl. Entsprechendes gilt für die Stichlänge,
da der Stichlängenverlust, der durch Änderung der Stichlänge mit dem Stichlängen-Stellrad
40 kompensiert werden kann, umso größer ist, je dicker der von den Füßen 22, 28 komprimierte
Stoff 16 ist. Auch hier hilft das Messergebnis des Dickensensors 34 alleine nicht
weiter.
[0039] Über die Federdruck-Stellschraube 25 kann an Hand der Messergebnisse der Sensoren
17, 34 die Drückerfußkraft eingestellt werden. Da die Füße 22, 28 auf empfindlichem
Nähgut 16 Abdrücke hinterlassen können, muss die Drückerfußkraft so niedrig wie möglich
eingestellt werden. Mit zunehmender Drehzahl und/oder zunehmender Hubhöhe der Füße
22, 28 beim Transport steigt die benötigte Drückerfußkraft, die erforderlich ist,
um einen sicheren Transport des Nähguts 16 zu gewährleisten. Durch Auswertung des
zeitlichen Verlaufs des Signals des Hall-Sensors 17 lässt sich ermitteln, ab wann
die Drückerfußkraft zu niedrig wird, da dann die Zeiträume, in denen die Füße 22,
28 in der Niederhaltestellung vorliegen, zeitlich zu kurz werden. Sobald eine derartige
Situation erfasst wird, kann durch einen entsprechenden Vorgabewert für die Federdruck-Stellschraube
25 die Drückerfußkraft entsprechend nachgestellt werden. Bei einer Zunahme der Stärke
des Nähguts 16 unter den Füßen 22, 28 steigt automatisch die Drückerfußkraft, weil
die Druckfeder 24 um den zusätzlichen Betrag der Materialstärke stärker zusammengedrückt
wird. Diese Zunahme der Materialstärke kann über die Sensoren 17, 34 erfasst und durch
entsprechende Ansteuerung der Federdruck-Stellschraube 25 kompensiert werden.
[0040] Schließlich kann über das Hubhöhenanschlags-Stellglied die Lüfterhöhe anhand der
Messergebnisse der Sensoren 17, 34 vorgegeben werden. Die Füße 22, 28 werden dann
soweit angehoben, dass der Stoff 16 bequem eingelegt bzw. entnommen werden kann. Diese
Lüfterhöheneinstellung ist wiederum mit dem Messergebnis des Hall-Sensors 17 nicht
möglich, da für die Lüfterhöhe die unkomprimierte Stoffstärke wesentlich ist, die
vom Dickensensor 34 gemessen wird. Es kann also die minimal erforderliche Lüfterhöhe
ausgewählt werden. Dies spart Zeit beim Belüften und Entlüften eines Hubzylinders
als Teil der Obertransportvorrichtung 2. Zudem ist ein leichtes Positionieren des
Stoffs ermöglicht.
[0041] Alternativ kann der Positionssensor, der bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 4
durch den Hall-Sensor 17 mit dem Dauermagneten 15 gebildet wird, auch durch andere
Sensortypen verkörpert sein. Der Positionssensor kann beispielsweise als kapazitiver
Näherungssensor ausgebildet sein, wobei der Ausleger 18 und die Zugstange 14 Teile
eines Kondensators sind, dessen Kapazität gemessen wird. Der Positionssensor kann
auch als Piezoelement ausgebildet sein, welches zwischen einer in Schubverbindung
mit dem Drückerfuß 22 stehenden Komponente, z.B. der Druckfeder 24, und einer gehäusefesten
Komponente der Nähmaschine 1, z.B. dem Gehäusedeckel 23, angeordnet ist. Dabei misst
das Piezoelement den Druck, den die Druckfeder 24 auf den Drückerfuß 22 bzw. den Transportfuß
28 in der Niederhaltestellung ausübt. Dieser Druck hängt davon ab, wie stark der Drückerfuß
22 bzw. der Transportfuß 28 in der Niederhaltestellung durch einen entsprechend starken
darunter liegenden Stoff angehoben sind. Der Positionssensor kann bei einer weiteren
Variante auch als optischer Sensor, z.B. als Lichtschleier, ausgebildet sein.
[0042] Die Anpassung der Stellwerte an die vom Hall-Sensor 17 und vom Dickensensor 34 gemessenen
Stoffstärken kann insbesondere verzögerungsfrei an sich kontinuierlich während des
Nähvorgangs ändernde komprimierte Stoffstärken erfolgen.
[0043] Vorstehend wurde die Positionserfassung zur Dickenmessung des komprimierten Stoffs
am Beispiel des den Stoff niederhaltenden Drückerfußes 22 beschrieben. Genauso ist
es möglich, diese Messung mithilfe des Transportfußes 28 in einer den Stoff niederhaltenden
Niederhaltestellung durchzuführen.
[0044] Soweit vorstehend ein motorischer Antrieb von Nähmaschinenkomponenten erwähnt wurde,
kann es sich hierbei beispielsweise um einen pneumatischen Antrieb, um einen hydraulischen
Antrieb, um einen Linearmotor oder um einen Schrittmotorantrieb handeln.
1. Nähmaschine (1)
- mit einem Gehäuse (3),
- mit einer Grundplatte (4),
- mit einem oberen Arm (5),
- mit einem die Grundplatte (4) und den oberen Arm (5) verbindenden Ständer (6),
- mit mindestens einem Niederhaltefuß (22; 28) zum Niederhalten eines Nähguts (16)
im Bereich einer Stichbildstelle (32), wobei der Niederhaltefuß (22; 28) über ein
bewegliches Gestänge (2) angetrieben verlagerbar ist zwischen
-- einer angehobenen Stellung zur Freigabe des Nähguts (16),
-- einer Niederhaltestellung zum Niederhalten des Nähguts (16),
- mit einem Dickensensor (34) zum Erfassen der Dicke des Nähguts (16) außerhalb des
Bereichs einer Stichbildstelle (32),
gekennzeichnet durch,
- einen Positionssensor (17) zum Erfassen der Position des Niederhaltefußes (22; 28)
relativ zur Grundplatte (4) in der Niederhaltestellung;
- eine mit dem Positionssensor (17) und dem Dickensensor (34) in Signalverbindung
(19, 35) stehende Steuereinrichtung (20, 43) zur Vorgabe von Stellwerten für die Nähmaschine
(1) abhängig von den Ausgabewerten des Positionssensors (17) und des Dickensensors
(34).
2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein beweglicher Gestängeabschnitt (14) des beweglichen Gestänges (2) vorliegt,
dessen Abstand zu einem gehäusefesten Referenzkörper (18) sich bei der Verlagerung
des Niederhaltefußes (22; 28) zwischen den angehobenen Stellung und der Niederhaltestellung
stetig ändert, wobei der Positionssensor (17) zum Messen des Abstandes des beweglichen
Gehäuseabschnitts (14) zum gehäusefesten Referenzkörper (18) ausgebildet ist.
3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor als Hall-Sensor (17) oder als kapazitiver Näherungssensor oder
als Piezoelement oder als optischer Sensor ausgebildet ist.
4. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dickensensor (34) als Ultraschall-Sensor ausgebildet ist.
5. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dickensensor (34) direkt am Gehäuse (3) derart montiert ist, dass eine Messachse
(33) des Dickensensors (34) außerhalb des Bereichs der Stichbildstelle (32) liegt,
gleichzeitig dem Bereich der Stichbildstelle (32) direkt benachbart ist.
6. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Ausführung der Steuereinrichtung (20, 38) derart, dass als Stellwert die Drehzahl
einer Armwelle (7) zum Antrieb von Näh- bzw. Transportkomponenten (8, 9, 22, 28) der
Nähmaschine (1) vorgegeben wird.
7. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Ausführung der Steuereinrichtung (20, 38) derart, dass als Stellwert der Spannungs-Vorgabewert
einer Fadenspann-Vorrichtung (31, 33) vorgegeben wird.
8. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Ausführung der Steuereinrichtung (20, 38) derart, dass als Stellwert die Hubhöhe
des Niederhaltefußes (22; 28) beim Nähprozess zum sicheren Transport des Nähguts (16)
vorgegeben wird.
9. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Ausführung der Steuereinrichtung (20, 38) derart, dass als Stellwert die Position
eines Hubhöhenanschlags für den Niederhaltefuß (22; 28) zur Einstellung der Lüfterhöhe
vorgegeben wird.
10. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Ausführung der Steuereinrichtung (20, 38) derart, dass als Stellwert der Einzelvorschubwert
einer Stichlängen-Stelleinrichtung (35) einer Vorschubeinrichtung der Nähmaschine
(1) vorgegeben wird.
11. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Ausführung der Steuereinrichtung (20, 38) derart, dass als Stellwert eine Drückerfußkraft
vorgegeben wird, mit der der Niederhaltefuß (22; 28) das Nähgut (16) in der Niederhaltestellung
fixiert.