[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Aufspulen einer Spule von
einer Garnrolle. Zum einen betrifft die Erfindung eine Spuleinrichtung zur Durchführung
des Verfahrens und eine Nähmaschine mit einer derartigen Spuleinrichtung.
[0003] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Aufspulverfahren
so weiterzubilden, dass erhöhten Qualitätssicherungsstandards in Bezug auf die aufgespulten
Spulen Rechnung getragen ist.
[0004] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein automatisches Aufspulverfahren
mit den im Anspruch 1 gegebenen Schritten.
[0005] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine sichere Fadenlänge einer automatisch aufgespulten
Spule dann exakt angegeben und damit zum Nähen ausgenutzt werden kann, wenn sichergestellt
ist, dass sich beim Aufspulen kein Restfaden auf der Spule befunden hat, dass also
immer definiert von einer leere Spule ausgehend aufgespult wird. Durch die innerhalb
des automatischen Aufspulverfahrens enthaltene Restfadenermittlung ist sichergestellt,
dass nach dem automatischen Aufspulen Spulen mit innerhalb enger Grenzen exakt definierter
Garn- bzw. Fadenlänge und insbesondere Spulen mit innerhalb enger Grenzen exakt definierten
Spulendimensionen erzeugt werden.
[0006] Die Vorteile einer Spuleinrichtung nach Anspruch 2 entsprechen denen, die im Zusammenhang
mit dem erfindungsgemäßen automatischen Aufspulverfahren bereits erläutert wurden.
Der Signalgeber gibt je nach Verfahrensstatus entweder das Signal "Restfaden", "Spule
korrekt aufgespult" oder "Spule nicht korrekt aufgespult" aus oder steuert den Spulantrieb
an.
[0007] Ein optischer Restfadensensor nach den Ansprüchen 3 bis 5 kann hochpräzise gestaltet
sein. Die Lichtquelle und der Lichtdetektor können in einer Einheit zusammengefasst
sein; können aber auch als voneinander beabstandete Komponenten gestaltet sein. Eine
Führung eines Detektions-Lichtstrahls des Restfadensensors kann parallel zu einer
Spulen-Drehachse erfolgen. Alternativ kann eine solche Führung auch windschief zur
Spulen-Drehachse erfolgen.
[0008] Ein Umdrehungszähler nach Anspruch 6 und ein Längensensor nach Anspruch 7 sind Varianten
eines Restfadensensors, die mit geringem konstruktivem Aufwand realisiert werden können.
[0009] Ein taktiler Sensor nach Anspruch 8 kann robust ausgeführt sein. Eine Vorspannbarkeit
nach Anspruch 9 erleichtert die Handhabung eines taktilen Restfadensensors. Die Vorspannung
kann mit Hilfe eines Magneten und/oder mit Hilfe einer Vorspannfeder geschehen. Über
eine Kontaktfinger-Gestaltung des Restfadensensors kann ein Restfaden auch über einen
Stromkreis erfasst werden, der nur dann zwischen dem Kontaktfinger und der Spule nicht
geschlossen wird, wenn noch Restfaden auf der Spule vorliegt.
[0010] Die erfindungsgemäße Spuleinrichtung kann alternativ auch allgemein zur Spulen-Füllstandsprüfung
herangezogen werden. In diesem Fall ist der Restfadensensor als Füllstandssensor so
angeordnet, dass er erkennt, ob eine gewisse Fadenwickelhöhe auf der Spule erreicht
ist. Insbesondere kann der Restfadensensor so angeordnet sein, dass sicher erkannt
werden kann, ob die Spule voll aufgespult ist. Bei dem automatischen Aufspulverfahren,
bei dem ein solcher Füllstandssensor zum Einsatz kommt, erfolgt die Füllstandsprüfung
nach Abschluss des automatischen Spulvorgangs. Ergibt die Füllstandsprüfung, dass
ein vorgegebener Aufspulzustand erreicht ist, erfolgt die Freigabe der aufgespulten
Spule. Ein solcher Füllstandssensor kann auch zur Überprüfung des Füllstandes von
Spulen genutzt werden, die zu einem früheren Zeitpunkt aufgespult wurden und deren
Füllstand kontrolliert werden soll.
[0011] Die Vorteile einer Nähmaschine nach Anspruch 10 entsprechen denen, die vorstehend
unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Spuleinrichtung bereits erläutert wurden.
[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
- Fig. 1
- schematisch eine Vorderansicht einer Nähmaschine mit einer Spuleinrichtung zum Aufwickeln
einer Spule von einer Garnrolle;
- Fig. 2
- vergrößert einen Ausschnitt aus Fig. 1, bei der Details einer Ausführung eines Restfadensensors
zur Ermitteln eines Restfadens auf einer Spule, die mit der Spuleinrichtung aufgespult
werden soll, schematisch näher dargestellt sind;
- Fig. 3
- einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 2, wobei nur die Spule und Komponenten des
Restfadensensors dargestellt sind;
- Fig. 4
- in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines Restfadensensors,
der als taktiler Sensor mit einem Kontaktfinger ausgebildet ist; und
- Fig. 5
- in einer zu Fig. 3 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines optischen Restfadensensors.
[0013] Eine Nähmaschine 1 hat ein Gehäuse 2 mit einem Arm 3 und einem Ständer 4. Über eine
im Arm 3 verlaufende Armwelle wird eine Nadelstange 5 mit einer Nähnadel 6 auf- und
abgehend angetrieben. Ein Nähfaden wird über eine Fadenführungseinrichtung 7 mit vorgegebener
Fadenspannung zugeführt.
[0014] Die Nähmaschine 1 hat eine Spuleinrichtung 8 zum Aufwickeln einer Fadenspule von
einer Garnrolle 9. Ein aufzuspulender Faden 10 wird dabei über einen Ausleger 11 und
Fadenführungskomponenten der Fadenführungseinrichtung 7 der Spuleinrichtung 8 zugeführt.
[0015] Die Spuleinrichtung 8 hat eine Spulaufnahme 12 zur Aufnahme einer Spule 13, wie dies
aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
EP 2 088 229 A1 bekannt ist. Weiterhin hat die Spuleinrichtung 8 einen Spulantrieb, über den eine
Spulerwelle 14, auf den die Spule 13 aufgesteckt ist, drehangetrieben ist. Der Spulantrieb,
der beispielsweise über ein Reibrad gebildet ist, das von einer Armwelle der Nähmaschine
angetrieben ist, ist in der Zeichnung schematisch bei 15 dargestellt.
[0016] Die Spuleinrichtung 8 hat einen Restfadensensor zum Ermitteln eines Restfadens auf
der Spule 13. Verschiedene Ausführungen des Restfadensensors werden nachfolgend an
Hand der Figuren 2 bis 5 erläutert. Der Restfadensensor ist in der Fig. 1 schematisch
bei 16 dargestellt. Weiterhin hat die Spuleinrichtung 8 einen Signalgeber 17, der
in nicht dargestellter Weise sowohl mit dem Spulantrieb 15 als auch mit dem Restfadensensor
16 in Signalverbindung steht. Je nach Ausführung der Spuleinrichtung 8 ist der Signalgeber
17 zur Ausgabe eines Statussignals, beispielsweise eines Lichtsignals, eines akustischen
Signals oder über ein Display zur Ausgabe eines Klartextsignals und/oder zur Ausgabe
eines Steuersignals für den Spulantrieb 15 ausgebildet. Bei den ausgegeben Signalen
kann es sich beispielsweise um eines der Signale "Restfaden", sofern ein Restfaden
auf der Spule 13, also auf den Spulenträger, vom Restfadensensor 16 detektiert wird,
um das Signal "Spule korrekt aufgespult" oder um das Signal "Spule nicht korrekt aufgespult"
handeln.
[0017] Die Figuren 2 und 3 zeigen Details einer ersten Ausführung des Restfadensensors 16.
Dieser umfasst eine Sendeeinheit in Form einer Lichtquelle 18 und eine Empfangseinheit
in Form eines Lichtdetektors 19. Bei einer weiteren Ausführung des Restfadensensors
16 kann an Stelle des Lichtdetektors 19 ein Reflektor angeordnet sein, der einen von
der Lichtquelle 18 ausgesandten Lichtstrahl 20 in sich zurück reflektiert. In diesem
Fall ist an Stelle der Lichtquelle 18 eine Sende-/Empfangseinheit angeordnet, die
zusätzlich zur Sendefunktion auch eine Detektionsfunktion beinhaltet.
[0018] Die Lichtquelle 18 und der Lichtdetektor 19 sind so angeordnet, dass der Lichtstrahl
20 knapp an einem Boden 21 bzw. einer Mantelfläche der Spule 13 vorbeigeführt ist.
Wenn ein Restfaden am Boden 21 der Spule 13 vorliegt, wird der Lichtstrahl 20 zwischen
der Lichtquelle 18 und dem Lichtdetektor 19 durch den Restfaden unterbrochen. Der
Restfadensensor 16 mit der Lichtquelle 18 und dem Lichtdetektor 19 ist als Lichtschrankensensor
ausgebildet.
[0019] Fig. 3 zeigt zwei Anordnungsvarianten einerseits für die Lichtquelle 18 und andererseits
für den Lichtdetektor 19, die mit den Buchstaben a und b versehen sind. Der Restfadensensor
16 nach den Figuren 2 und 3 kann optisch so ausgeführt sein, dass er den gesamten
Boden 21 der Spule 13 optisch abtastet, so dass sicher ermittelt werden kann, ob irgendwo
auf der Spule 13 ein Restfaden aufgewickelt ist.
[0020] Beim automatischen Aufspulen der Spule 13 von der Garnrolle 9 der Spuleinrichtung
8 wird zunächst die Spule 13 in die Spulaufnahme 12 der Spuleinrichtung 8 eingesetzt.
Anschließend wird mit dem Restfadensensor 16 ermittelt, ob auf der eingesetzten Spule
13 ein Restfaden vorliegt oder nicht. Wird kein Restfaden ermittelt, steuert der Signalgeber
17 den Spulantrieb zum Aufspulen der Spule 13 an. Nach erfolgtem Aufspulen gibt der
Signalgeber 17 das Signal "Spule korrekt aufgespult" aus. Wird ein Restfaden detektiert,
gibt der Signalgeber 17 das Signal "Restfaden" aus. Ein Aufspulen findet dann nicht
statt. Die Spule 13 mit dem Restfaden kann dann aus der Spulaufnahme 12 entnommen
werden und gegen eine andere aufzuspulende Spule 13 ausgetauscht werden. Alternativ
kann auch der Restfaden von der Spule 13 entfernt werden.
[0021] Bei einer alternativen, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführung sind die
Lichtquelle 18 und der Lichtdetektor 19 so angeordnet, dass der Lichtstrahl 20 parallel
zu einer Spulen-Drehachse der Spule 13 wiederum knapp oberhalb des Bodens 21 bzw.
einer Mantelfläche der Spule 13 vorbeigeführt ist. In den Seitenwänden der Spule 13
sowie ggf. in über den Boden 21 hinausragenden Zwischenerhebungen des Spulenbodens
sind in diesem Fall Ausnehmungen so vorgesehen, dass der Lichtstrahl 20 dann, wenn
kein Restfaden am Boden 21 der Spule 13 vorliegt, zumindest einmal während einer vollständigen
Umdrehung der Spule 13 ununterbrochen zwischen der Lichtquelle 18 und dem Lichtdetektor
19 verlaufen kann. Ein Restfaden liegt auf der Spule 13 dann vor, wenn bei dieser
nicht dargestellten Ausführungsform während einer vollständigen Umdrehung der Spule
13 kein Lichtsignal am Lichtdetektor 19 ankommt.
[0022] Fig. 4 zeigt eine Variante des Restfadensensors 16. Dieser ist als taktiler Sensor
mit einem Kontaktfinger 22 ausgeführt, der mit einer Mantelfläche von auf die Spule
13 aufgespultem Garn bzw. bei leerer Spule 13, mit dem Boden 21 der Spule 13 in Kontakt
bringbar ist. Der Kontaktfinger 22 ist um ein Gelenk 23 schwenkbar, das parallel zur
Spulerwelle 14 verläuft und am Gehäuse 2 der Nähmaschine 1 festgelegt ist. Über einen
Magneten 24, der von einem magnetischen Einstellkörper 25 angezogen wird, ist der
Kontaktfinger 22 gegen die Mantelfläche, also letztlich gegen den Boden 21 der Spule
13 vorgespannt. Der Einstellkörper 25 ist gehäusefest montiert und kann in seiner
Position zur Anpassung an die jeweilige Spulengeometrie verstellt werden. Gestrichelt
ist in der Fig. 4 eine ausgeschwenkte Position des Kontaktfingers bei 22' dargestellt.
[0023] Beim automatischen Aufspulen mit der Spuleinrichtung 8 mit dem Restfadensensors 16
nach Fig. 4 wird taktil über den Kontaktfinger 22 ermittelt, ob ein Restfaden auf
die in die Spulaufnahme 12 eingesetzte Spule 13 aufgewickelt ist. Ein Restfaden liegt
dann nicht vor, wenn der Kontaktfinger 22 ganz eingeschwenkt, also den Boden 21 der
Spule berührt. In dieser Stellung kommt der Magnet 24 mit dem Einstellkörper 25 in
Kontakt, so dass ein Signal an den Signalgeber 17 weitergegeben wird. Auf diese Weise
ist eine Unterscheidung zwischen den Situationen "Restfaden auf der Spule" und "kein
Restfaden auf der Spule" möglich, analog zu dem, was vorstehend im Zusammenhang mit
dem Restfadensensor 16 nach den Figuren 2 und 3 und dem automatischen Aufspulverfahren
bereits erläutert wurde.
[0024] Der Kontaktfinger 22 kann bei einer weiteren Variante des Restfadensensors, der ansonsten
wie der Restfadensensor nach Fig. 4 aufgebaut ist, auch zu einer elektrischen Detektion
eines Restfadens herangezogen werden. In diesem Fall schließt eine Spitze des Kontaktfingers
22, wenn sie mit dem Boden 21 der Spule 13 in Kontakt kommt, einen Stromkreis. Schließt
sich der Stromkreis beim Kontakt der Spitze des Kontaktfingers 22 mit dem Boden 21
der Spule 13 nicht, liegt zwischen der Spitze und dem Boden Restfaden vor, so dass
der Signalgeber 17 wiederum das Signal "Restfaden" ausgibt.
[0025] Fig. 5 zeigt eine Variante eines optischen Restfadensensors 16. Dieser weist eine
Sende-/Empfangseinheit 26 auf, für die in Fig. 5 wieder zwei alternative Positionen
angegeben sind. Die Sende-/Empfangseinheit 26 beinhaltet eine Lichtquelle und einen
Lichtdetektor. Die Anordnung der Sende-/Empfangseinheit 26 ist so, dass bei in die
Spulaufnahme 12 eingesetzter Spule 13 ein Lichtstrahl 27, der von der Lichtquelle
der Sende-/Empfangseinheit 26 ausgesandt ist, senkrecht auf den Boden 21 der Spule
13 fällt. Der Boden 21 ist als Reflexionsfläche für den Lichtstrahl 27 ausgebildet.
Sofern kein Restfaden auf dem Boden 21 vorliegt, wird der Lichtstrahl 27 in sich zurückreflektiert
und erreicht den Lichtdetektor der Sende-/Empfangseinheit 26. Bei vorliegendem Restfaden
wird der Lichtstrahl 27 zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor der Sende-/Empfangseinheit
26 unterbrochen. Die Funktion des Restfadensensors 16 nach Fig. 5 beim automatischen
Aufspulen der Spule 13 entspricht derjenigen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem
Restfaden 16 nach den Figuren 2 und 3 bereits erläutert wurde.
[0026] Bei einer weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Variante eines optischen
Restfadensensors verläuft ein Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle des Restfadensensors
ausgeht, wiederum parallel zur Spulen-Drehachse der Spule 13 knapp über dem Boden
21 der Spule 13. Der Lichtstrahl dringt dabei durch eine Öffnung in einer der beiden
Spulen-Seitenwände in die Spule 13 ein und wird an der gegenüberliegenden Seitenwand
in sich zurückreflektiert. Liegt kein Restfaden auf der Spule 13 bei dieser Ausführung
des Restfadensensors vor, ergibt sich pro Umdrehung jeweils die Situation, dass der
in sich selbst zurückreflektierte Lichtstrahl vom Detektor der Sende-/Empfangseinheit
dieses Restfadensensors erfasst wird. Liegt auch bei einer vollständigen Umdrehung
der Spule 13 bei dieser Variante dann kein detektierbares Lichtsignal vor, gibt der
Signalgeber wiederum das Signal "Restfaden" aus.
[0027] Bei einer weiteren Variante ist der Restfadensensor als Umdrehungszähler 28 (vgl.
Fig. 1) für zu zählende Umdrehungen der Spule 13 beim Aufspulen ausgeführt. Hierbei
wird ausgenutzt, dass zum Aufspulen der Spule 13 ausgehend von einer vollständig leeren
Spule, also einer Spule ohne Restfaden, eine innerhalb eines engen Bereichs exakt
vorgegebene Anzahl von Umdrehungen der Spulerwelle 14 erforderlich ist. Bei der Spuleinrichtung
8, die zur Restfadenerkennung den Umdrehungszähler 28 einsetzt, läuft das automatische
Aufspulverfahren folgendermaßen ab: Nach dem Aufspulen der Spule 13, also nachdem
ein bestimmter Spulendurchmesser erreicht ist, wird bestimmt, wie viele Umdrehungen
der Spulerwelle 14 zum vollständigen Aufspulen der Spule 13 erforderlich waren. Falls
diese Umdrehungsanzahl kleiner ist als die bekannte Umdrehungsanzahl, die zum vollständigen
Aufspulen einer leeren Spule 13 erforderlich ist, gibt der Signalgeber 17 das Signal
"Spule nicht korrekt aufgespult" aus. Die Spule 13 kann dann aussortiert werden. Alternativ
kann die Restfadenerkennung über den Umdrehungszähler 28 dadurch erfolgen, dass die
Spule 13 solange aufgespult wird, bis, überwacht vom Umdrehungszähler 28, die Anzahl
der Umdrehungen der Spulerwelle 14 erreicht ist, die zum vollständigen Aufspulen der
Spule 13 erforderlich ist. Anschließend wird überprüft, ob zu viel Garn auf der Spule
13 aufgespult ist oder nicht, was durch eine Durchmesserprüfung eines Garnvolumens
auf der Spule 13 erfolgen kann. Ergibt die Überprüfung, dass zuviel Garn auf die Spule
13 aufgespult ist, gibt der Signalgeber 17 wiederum das Signal "Spule nicht korrekt
aufgespult" aus, so dass die Spule 13 aussortiert werden kann. Ergibt die Überprüfung
mit Hilfe des Umdrehungszählers 28, dass ausgehend von einer leeren Spule 13 aufgespult
wurde, gibt der Signalgeber 17 das Signal "Spule korrekt aufgespult" aus. Der Umdrehungszähler
28 kann beispielsweise als Magnetsensor ausgebildet sein.
[0028] Alternativ zu einem Umdrehungszähler 28 kann auch ein Längensensor 29 vorgesehen
sein, der eine Länge des auf die Spule 13 aufgespulten Fadens 10 misst. Wenn bei voll
aufgespulter Spule 13, also dann, wenn beim Aufspulen ein Nenndurchmesser der Spule
13 erreicht ist, diese Länge zu kurz ist, muss zu Beginn des Aufspulens noch ein Restfaden
auf der Spule 13 vorgelegen haben. Wenn bei einem alternativen automatischen Spulverfahren
eine vorgegebene Fadenlänge, die bei leerer Spule 13 zum vollständigen Aufspulen benötigt
wird, überwacht mit dem Längensensor 29 aufgespult wurde und sich dann durch einen
Durchmesservergleich des aufgespulten Garnvolumens herausstellt, dass zuviel Garn
auf die Spule 13 aufgespult wurde, erlaubt dies ebenfalls einen Rückschluss darauf,
dass vor Beginn des Aufspulens noch Restfaden auf der Spule 13 vorgelegen haben muss.
Die Funktion des Längensensors 29 entspricht daher der Funktion des Umdrehungszählers
28, so dass entsprechend der Signalgeber 17 angesteuert werden kann, wie dies vorstehend
bereits diskutiert wurde. Der Längensensor 29 kann beispielsweise als optischer Sensor
ausgeführt sein.
1. Verfahren zum automatischen Aufspulen einer Spule (13) von einer Garnrolle (9) mit
einer Spuleinrichtung (8) mit folgenden Schritten:
- Einsetzen einer Spule (13), die aufgespult werden soll, in eine Spulaufnahme (12)
der Spuleinrichtung (8),
- Ermitteln eines Restfadens auf der eingesetzten Spule (13),
- Aufspulen der Spule (13) oder Freigeben der aufgespulten Spule (13) nur dann, wenn
der Ermittlungsschritt ergibt, dass die eingesetzte Spule (13) keinen Restfaden trägt.
2. Spuleinrichtung (8) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
- mit einer Spulaufnahme (12) zur Aufnahme einer Spule (13),
- mit einem Spulantrieb (15),
- mit einem Restfadensensor (16) zum Ermitteln eines Restfadens auf der Spule (13),
- mit einem Signalgeber (17), der mit dem Restfadensensor (16) in Signalverbindung
steht.
3. Spuleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Restfadensensor (16) eine Lichtquelle (18; 26) und einen Lichtdetektor (19; 26)
aufweist.
4. Spuleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Restfadensensor (16) als Lichtschrankensensor ausgebildet ist.
5. Spuleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spulenfläche (21) der in der Spulaufnahme (12) angeordneten Spule (13) als Reflektor
im Lichtweg zwischen der Lichtquelle (26) und dem Lichtdetektor (26) nutzbar ist.
6. Spuleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Restfadensensor (16) als Umdrehungszähler (28) zum Zählen der Umdrehungen der
Spule (13) beim Aufspulen ausgeführt ist.
7. Spuleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Restfadensensor (16) als Längensensor (29) zum Ermitteln einer Länge eines aufgespulten
Fadens (10) ausgeführt ist.
8. Spuleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Restfadensensor (16) als taktiler Sensor mit einem Kontaktfinger (22) ausgeführt
ist, der mit einer Mantelfläche der Spule (13) in Kontakt bringbar ist.
9. Spuleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktfinger (22) gegen die Mantelfläche (21) vorspannbar ist.
10. Nähmaschine (1) mit einer Spuleinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 9.