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Automatisches Verfahren zum quantitativen Erfassen von
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Näheigenschaften Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zum quantitativen Erfassen von Näheigenschaften, die das Nähen mit schnellaufenden
Nähmaschinen beeinflussen können. Als Meßgröße für die Näheigenschaften dient die
Stichzahl bis zum Fadenbruch bzw. eine daraus errechnete Nählänge bzw. Nahtlänge.
Das Verfahren ist zur Charakterisierung von Nähgut, Nähgarnen, Nähnadeln gegebenenfalls
auch Nähmaschinen geeignet.
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Mit den heutigen schnellaufenden Industrienähmaschinen können sehr
hohe Stichzahlleistungen von z.B. 6000 Stichen/ min oder sogar noch mehr ausgeführt
werden, sofern Nähgut und insbesondere Nähgarn den dabei auftretenden Belastungen
gewachsen sind. Beispielsweise kann durch die Konstruktion des Nähgutes ein starker
Anstieg der Reibungskräfte bei dem Nähvorgang auftreten, der zu einer starken Erhitzung
der Nähnadel und letztendlich zum Bruch bzw. zum Wegschmelzen des Nähgarnes führt.
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Die heute benutzten Nähgarne müssen sich durch besonders hohe Festigkeiten
auszeichnen, sie sollen darüber hinaus jedoch auch in ihren anderen textilen Eigenschaften
dem zu verarbeitenden Nähgut weitestgehend entsprechen. Hochfeste Nähgarne werden
daher meist aus vollsynthetischen Filamentgarnen erzeugt und weisen meist thermoplastische
Eigenschaften auf. Sie sind daher durch die hohe Temperatur der Nähnadel mehr gefährdet
als entsprechende Baumwollgarne von gerIngerer Festigkeit bei normaler Temperatur.
Aufgrund'dieser Schwierigkeiten besteht ein besonderes Bedürfnis, Hochleistungsnähgarne
zu entwickeln und ihre Eigenschaften zu testen.
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Es ist bereits bekannt, die Näheigenschaften eines Nähgutes durch
Betreiben einer aufwendigen Vorrichtung quantItativ
zu untersuchen.
Ein entsprechender Vorschlag ist in der Deutschen Offenlegungsschrift 24 50 872
festgehalten. Dabei wird die Zahl der Stiche erfaßt, bei denen die Durchstichkraft
einer Nadel ohne Faden einen vorgegeben Schwellenwert überschreitet. Mit dieser
Meßmethode kann nur eine Charakterisierung des Nähgutes gegebenenfalls noch der
Form der Nähnadel vorgenonmen werden. Zur Beurteilung de Näheigenschaften von Nähgarnen
ist es üblich, eine sogenannte Nählänge unter mehr oder minder reproduzierbaren
Bedingungen zu bestimmen, das heißt, die Länge an Nähgarn, die bis zum Bruch vernäht
werden kann oder aber die Länge einer er zeugten Naht, die bis zum Bruch des Nähgarnes
erzeugt wurde.
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Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren zur Verfügung gestellt
werden, das die Meßgröße "Nählänge" bzw.
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"Stichzahl" automatisch erfaßt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß bei einem standardisierten Nähvorgang mit Hilfe einer Nähmaschine
durch Einsatz eines Fadenbruchwächters für den Oberfaden und eines Sbichzählers,
der während des Testnähvorganges die Zahl der Stiche bis zum Bruch des Oberfadens,
das heißt, bis zum Ansprechen des Fadenbruchwächters, zählt, gelöst.
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In bevorzugten Ausführungsformen wird nicht die Bewegung oder Spannung
des Fadens, sondern die Auslenkung der Fadenanzugsfeder aus ihrer Ruhelage überwacht.
Diese Fadenanzugsfeder ist bei üblichen Nähmaschinen Teil des letzten Fadenspanners
des Oberfadens und wirkt direkt nach dem Durchlauf des Oberfadens durch den Fadenspanner
auf den Faden bei seinem eg zur Nadel ein. Dabei kann der Fadenwächter vorzugsweise
eine Lichtschranke, insbesondere eine RefleKtionslichtschranke seIn, die die Auslenkung
dieser Fadenanzugfeder überwacht. In einem besonders bevorzugten Verfahren wird
die Zahl der Auslenkungen des Fadenbruchwächters aus seiner Ruhelage pro Zeiteinheit
in einer Auswerteeinheit mit der in der gleichen ZeIteinheit gemessenen Stichzahl
verglichen.
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Der Nähvorgang und damit der Testvorgang wird abgebrochen,
sobald
die Zahl der mit dem Fadenbruchwächter ermittelten Auslenkungen um mehr als einen
vorgegebenen Betrag kleiner ist als die Zahl der ausgeführten Stiche.
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Es erscheint naheliegend, einen Fadenbruchwächter an der Nähmaschine
anzubringen, um einen Fadenbruch zu beobachten.
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Da aber der Bruch des Nähgarns erst unmittelbar in oder an der Nadel
erfolgt und das Nähgarn in diesem Bereich ungeführt ist und daher unregelmäßige
Bewegungen großer Amplitude ausführen kann, müßten weitere, störende Fadenfahrungselemente
angebracht werden, um von anderen Textilmaschinen her bekannte Fadenbruchwächter
einzusetzen. In der Schweizerischen Patentschrift 638254 wird eine Fadenbruchkontrollvorrichtung
beschrieben, die im Fadenlauf zwischen Vorratsspule und letzten Fadenspanner des
Oberfadens angebracht ist. Eine solche Anordnung einer Fadenbruchkontrollvorrichtung
ist nur möglich, wenn gleichzeitig für eine geregelte Zuführung des Nähgarns zum
Fadenspanner gesorgt wird. In der Vorliteratur wird das durch eine Vorschubwalze
(12) bewerkstelligt. Derartige Vorschubwalzen sind an üblichen Industrienähmaschinen
nicht vorhanden.
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Die Fadenansugsfeder, auch Fadenregulator genannt, soll bei gebräuchlichen
Nähmaschinen verhindern, daß die niedergehende Nähnadel in den losen Faden einsticht,
der bei der Abwärtbewegung des Fadenreglers entsteht. Die Wirkungsweise der Fadenanzugsfeder
wird z.B. im Lehrbuch "Der Nähmaschinenfachmann" von Wilhelm Reuter, Verlag Bielefelder
Verlagsanstalt, 8. Aufl., Bd. I auf Seite 82 dargestellt.
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Es hat sich nun ergeben, daß diese Fadenanzugsfeder sich manchmal
nicht exakt zu den ausgeführten Stichen bewegt und gegebenenfalls einige Male außerhalb
der Lichtschranke oszillieren kann. Damit diese Erscheinung von einer Auswerteeinheit
nicht fälschlicherweise als Fadenbruch registriert wird, ist in der Auswerteeinheit
vorgesehen, daß
die Zahl der pro Zeiteinheit durch die Lichtschrankenanordnung
gemessenen Bewegungen der Fadenanzugsfeder aufsummiert bzw. integriert wird. Nur
wenn dieser Wert der Anzahl von Stichen, der durch den Fadenbruchwächter registriert
worden ist, sich in größerem Maße von der Zahl der tatsächlich ausgeführten Stiche
unterscheidet, registriert die Auswertereinheit einen Fadenbruch und damit ein Ende
der Zählung der Stiche. Wird dagegen nach einlgen Fehlbewegungen wieder ein Auslenken
der Fadenanzugsfeder gemessen, so läuft der Meß- und Registriervorgang weiter. Solange
die vorgegebene Abweichung klein ist gegenüber der mittleren Stichzahl bis zum Bruch
des Nähgarns, kann der durch diese Maßnahme auftretende Zählfehler als vernachlässigbar
klein angesehen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für aile gebräuchlichen
Nähmaschinen. Die Zahl der Stiche der Nähmaschinen bis zum Fadenbruch, oder die
daraus leicht bestimmbare Nählänge oder Nahtlänge dient dann als Meßzahl für die
Näheigenschaften eines Stoffes, einer Nähmaschine, einer Nähnadel oder insbesondere
eines Nähgarns. Voraussetzung dafür ist natürlich, daß die anderen Einflußgrößen
jeweils konstant gehalten werden, um reproduzierbare Meßwerte zu erhalten.
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Es ist zweckmäßig, eine bestimmte Nähmaschine für die Durchführung
dieser Tests einzusetzen und sowohl die Zahl der Stiche/min als auch die Zahl der
Stiche/cm konstant zu halten. Bewährt haben sich Arbeitsgeschwindigkeiten beispielsweise
von 4000 Stichen/min bzw. unter erschwerten Bedingungen 5000 Stiche/min. Die Art
des Stiches (z.B. Doppelsteppstich) ist festzulegen und die Stichzahl pro Langeneinheit,
beispielsweise 5 Stiche/cm. Die Fadenspannung für Ober- und Unterfaden ist so einzustellen,
daß ein gutes Nahtbild" erzeugt wird, das heißt, daß die eigentlichen Schlaufen
im Nähgut verschwinden. Bei der Prüfung der Näh-
eigenschaften von
Nähgarnen ist es zweckmäßig, die Spannung des Oberfadens genauer zu messen und einzuregulieren.
Ublich sind beispielsweise Fadenzugkraft des Oberfadens von 175 bis 180 cN bei einer
Stichzahl von 4000 /min.
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Bei einem Nähtest unter erschwerten Bedingungen von z.B.
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5000 Stichen/min ist die Padenzugkraft anzuheben auf z.B.
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220 cN.
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Zur Prüfung der Näheigenschaften von Nähfäden ist es zweckmäßig nur
den Oberfaden aus dem zu untersuchenden Material einzusetzen, während als Unterfaden
ein guter Baumwollnähfaden eingesetzt werden kann. Der Unterfaden wird bei dem Nähvorgang
wesentlich weniger belastet, ein Baumwollgarn zeigt auch möglicherweise nicht die
gleichen Eigenschaften wie der genähte Stoff, diese Abweichungen sind aber hier
für den Meßvorgang unerheblich.
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Bei der Prüfung der Näheigenschaften von Nähgut oder z.B.
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Nähnadeln ist es zweckmäßig, als Oberfaden bei der Messung einen Nähgarn
aus vollsynthetischem Material mit einer möglichst bekannten thermischen Empfindlichkeit
einzusetzen.
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Es ist so gegebenenfalls möglich, Unterschiede im Nähgut oder aber
zwischen den einzelnen Nähnadeltypen herauszuarbeiten.
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Große Bedeutung kommt natürlich dem Nähgut zu. Es ist dafür zu sorgen,
daß dieses Nähgut so ausgewählt wird, daß es über längere Zeiträume ohne Schwierigkeiten
auch von Dritten beschafft werden kann. Ein derartiges Nähgut ist beispielsweise
ein Baumwollköper mit einem Flächengewicht von 185 g/m2, der 95 Kett- und 50 Schußfäden/cm
aufweist und beispielsweise gefärbt und sanforisiert ist. Ein derartiges, Hydrondunkelblau
gefärbtes Standardgewebe wird beispielsweise von der Firma Nagler, Augsburg unter
der Artikelnummer 13960-80/2 vertrieben. Um bei einem Test von verschedene Nähfäden
besonders günstige Meßbedingungen zu haben, wird ein derartiges Standardgewebe in
5-facher
Lage zu einer endlosen Schlaufe zusammengenäht, wobei darauf
zu achten ist, daß keine zusätzlichen Verdickungen auftreten. Diese endlose Schlaufe
wird dann der Nähmaschine für den Nähtest vorgelegt. Gegebenenfalls kann durch Einsatz
geeigneter Führungsorgane dafür gesorgt werden, daß auch die Zufuhr des Nähgutes,
z.B. in Form einer zusammengenähten endlosen Nähgutschlaufe automatisch so zugeführt
wird, daß keine Testnaht über einer bereits vorhergehenden Testnaht verlaufen kann.
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Die Auswerteeinheit kann im einfachsten Fall aus einem mechanischen
oder elektrischen Zählwerk bestehen aber natürlich auch je nach Interessenlage entsprechend
erweitert werden. Im folgenden Beispiel soll gezeigt werden, wie mit Hilfe einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Nähgarne verschiedener Qualität
miteinander verglichen werden können. Die dabei eingesetzte Auswerteeinheit zusammen
mit den Meßfühlern wird zusätzlich mit Hilfe eines Blockschaltbildes verdeutlicht.
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Beispiele An die Fadenanzugsfeder 1 einer handelsüblichen Industrienähmaschine
2 wurde eine Reflektionslichtschranke 3, bestehend aus einer Fotodiode 4 und einem
Fototransistor 5, die beide im Infrarotgebiet arbeiten, angebracht, wie in Figur
1 zu erkennen ist. Die weitere Schaltung dieser Reflektionslichtschranke als Fadenbruchwächter
ist dem Blockschaltbild gemäß Figur 2 zu entnehmen.
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Die dort benutzten Symbole haben die folgenden Bedeutungen: A) ist
eine Reflektionslichtschranke an der Fadenspannungsausgleichsfeder (Fadenanzugsfeder)
der Nähmaschine, B) ein Binärzähler für die Padenüberwachung, C) ein Tachogenerator,
D) eine Anzeige für Stichzähler (Hubzähler), E) eine Motorsteuerung für die Nähmaschine
(Konstantgeschwindigkeitsreglung und Schnellstopp bei Fadenbruch, F) ist eine Registriereinheit
zur Datenerfassung und G) eine zusätzliche Anzeige für die Arbeitsgeschwindigkeit.
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Die oszillierende Bewegung der Fadenanzugsfeder beim Nähen erzeugt
Impulse in der Reflektionslichtschranke A, die von einem Binärzähler B erfaßt werden.
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An der Antriebswelle der Nähmaschine wird ebenfalls ein Impulsgenerator
(Tachogenerator) C angeordnet, der je Hub der Nähnadel einen Impuls an den Binärzähler
B abgibt. Erhält dieser Binärzähler B sowohl vom Tachogenerator C als
auch
von der Reflektionslichtschranke A einen Impuls, so erfolgt ein Zählimpuls an den
Stichzähler D.
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Schwingt die Fadenanzugsfeder außerhalb des Bereichs der Reflektionslichtschranke,
so zählt der Zähler B bis zu einer vorbestimmten Zahl weiter, ohne Impulse an den
Stichzähler D abzugeben. Aus langen Beobachtungen wurde die Zahl 10 Stiche ausgewählt,
da erfahrungsgemäß das Überschwingen der Fadenanzugsfeder bei dieser Nähmaschine
nur einige wenige Hübe anhielt.
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Erfolgt innerhalb der vorgegebenen Zahl kein Impuls von der Reflektionslichtschranke
A, so wird der Stichzähler D abgestellt, die erfaßte Stichzahl an eine Datenerfassungsanlage
F weitergegeben und gleichzeitig der Nähmaschinenantrieb E abgestellt.
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Erfolgt dagegen nach einem Überschwingen der Fadenanzugsfeder wieder
ein Zählimpuls von der Reflektionslichtschranke A, so bedeutet das, daß der Nähvorgang
noch läuft, die Zählung der Stiche am Zähler D erfolgt weiter bis zum Bruch des
Garnes.
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Zum Qualitätsvergleich von Nähgarnen wurde eine Industrienähmaschine
der Firma Pfaff mit einer Nadel Nm 90 eingesetzt.
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Genäht wurde unter Einstellung eines Doppelsteppstichs mit 5 Stichen/cm
und im Normalfall einer Nähgeschwindigkeit von 4000 Stichen/min. Die Fadenzugkraft
des Oberfadens betrug 175 bis 180 cN, der Unterfaden bestand bei dieser Prüfung
aus einem guten Nähfaden aus Baumwolle. Die Spannung des Unterfadens wurde so eingestellt,
daß die Schlaufen in dem Stoffmaterial verschwinden (einwandfreies Nahtbild). Genäht
wurde eine 5-fache Lage von Baumwollköper mit einem Flächengewicht von 185 g/m2,
das 95 Kett- und 50 Schußfäden/cm aufwies. Es wurde ein Standardgewebe für Arbeitsanzüge
der Firma Nadler & Sohn, Augsburg, Artikelnummer
13960-80/2,
Hydrondunkelblau gefärbt und sanforisiert, eingesetzt. Zur statistischen Absicherung
der Meßwerte wurden jeweils 20 Nähte pro zu untersuchendem Nähgarn genäht. Die Stichzahl
bis zum Bruch lag im allgemeinen zwischen 10 000 und 100 000 Stichen, der Zählfehler,
der durch ein Überschwingen der Fadenspannungsausgleichfeder auftreten kann, ist
gegebenüber diesen Werten vernachlässigbar klein. Neben den Stichzahlen konnten
auch "Nählängen" als Meßwerte angegeben werden, da bekannt war, daß 5 Stiche/cm
ausgeführt worden waren.
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Die Anforderungen an einen Vergleichstest können erschwert werden
beispielsweise durch Erhöhung der Fadenzugkraft des Oberfadens auf 220 cN und Einhalten
einer Stichzahl von 5000 Stichen/min. Weitere Meßwerte können einer Parallelanmeldung
vom gleichen Tage mit dem Titel "Hochfeste Zulieferfäden für Nähgarne und Verfahren
zu ihrer Herstellung" entnommen werden.
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